DE69211575T2

DE69211575T2 - Druckkopf

Info

Publication number: DE69211575T2
Application number: DE69211575T
Authority: DE
Inventors: David Edwin Weeks; Robert Louis Wirth
Original assignee: NCR International Inc
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 1991-02-19
Filing date: 1992-02-12
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-02-13
Also published as: EP0500260A2; DE69211575D1; EP0500260A3; JPH0569561A; US5163763A; EP0500260B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Druckkopfvorrichtungen und ein Verfahren zu deren Herstellung und insbesondere, aber nicht ausschließlich, auf Punktmatrix- Druckkopfvorrichtungen und ein Verfahren zu deren Herstellung.
Derartige Punktmatrixdrucker werden weit verbreitet in verschiedenartigen Datenverarbeitungs- und anderen Systemen verwendet, einschließlich Einzelhandels-Verkaufsterminals, Bankterminals und andere Geräte. Solche Drucker weisen einen Druckkopf mit einer Drucknadel auf, die mittels eines Armteils mit einem elektromagnetisch angetriebenen Anker verbunden ist, und sind vielseitig in der Lage, eine große Vielfalt an Typenfonts und anderen Zeichen und Symbolen zu drucken und für Einfachheit und Zuverlässigkeit des Betriebs zu sorgen. Obwohl solche Drucker im Vergleich zu anderen Druckertypen, wie Laserdrucker, verhältnismäßig kostengünstig sind, schafft das gewöhnlich ein gestanztes Stahlteil aufweisende Armteil und seine gewöhnlich Nieten oder Löten umfassende Verbindungsart mit dem Anker und der Drucknadel einen unvorteilhaft hohen Herstel lungskostenanteil.
Demzufolge würde eine Kostenverringerung bei der Ausbildung eines die Drucknadel und den Anker verbindenden Armteils die Kosten einer derartigen Vorrichtung in vorteilhafter Weise verringern.
Die JP-A-57 22 073 offenbart einen Druckhammer des Typs mit Federbeaufschlagung, der einen Hauptkörper und ein Ankersegment mit einer teilweise darin eingebetteten, L-förmigen Drucknadel aufweist. Das Ankersegment besteht aus einem leichten und starken Verbundmaterial, beispielsweise einem mit Kohlefaser verstärkten Kunststoff. Die L-förmige Drucknadel ist so in das Ankersegment eingebettet, daß sie zu einem durchgehenden Körper werden, und das Ankersegment und der Hauptkörper werden entweder durch ein Klebemittel verbunden oder bei der Herstellung als einstückiger Körper ausgebildet.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Druckkopfvorrichtung zu schaffen, bei der der Anker und die Drucknadel auf wirtschaftlichere Weise verbunden sind.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Druckelementanordnung geschaffen, mit einem Armteil, das ein Druckelement mit einem elektromagnetisch angetriebenen Anker einer Druckkopfvorrichtung verbindet, mit den Schritten: Ausbilden des Ankers mit zumindest einer Ausnehmung, Anordnen des Ankers in einem Formhohlraum, so daß die zumindest eine Ausnehmung mit dem Formhohlraum in Verbindung steht, Anordnen eines Abschnitts des Druckelementes in dem Formhohlraum, und Einbringen von geschmolzenem Material in den Hohlraum zur Bildung des Armteils, wobei das geschmolzene Material den Abschnitt umgibt und in die zumindest eine Ausnehmung hineingelangt, wodurch nach Verfestigung des geschmolzenen Materials das Druckelement an dem Armteil befestigt ist und das Armteil an dem Anker befestigt ist.
In Übereinstimmung mit einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Druckkopfvorrichtung mit einer Druckelementanordnung geschaffen, aufweisend einen im Betrieb durch elektromagnetische Mittel anzutreibenden Anker und ein Armteil, das ein Druckelement mit dem Anker zur Bewegung damit verbindet, wobei der Anker zumindest eine Ausnehmung aufweist, ein erster Abschnitt des Armteils in zumindest eine Ausnehmung eingegossen ist und ein zweiter Abschnitt des Armteils um einen Abschnitt des Druckelementes herumgegossen ist.
Es wird verständlich werden, daß die vorliegende Erfindung ein Mittel bietet, eine sichere Verbindung zwischen dem Druckelement und dem Anker in einem einfachen Gießschritt auszubilden, so daß eine erhebliche Verringerung der Herstellkosten erreicht wird.
Es ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung, daß das Armteil ohne weiteres mit einem Material mit niedrigem Massenträgheitsmoment geschaffen werden kann, so daß die Geschwindigkeit, mit der der Druckkopf zuverlassig arbeitet, erhöht wird.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen näher beschrieben, in denen:
Fig. 1 eine Teilschnitt-Aufrißansicht eines Drucknadelbetätigungselementes ist, mit einem Arm, der einen Anker und eine Drucknadel formstabil verbindet und die vorliegende Erfindung verkörpert;
Fig. 2 eine Perspektivansicht des Arms nach Fig. 1, abgetrennt von dem Anker ist;
Fig. 3 eine ähnliche Perspektivansicht wie Fig. 2 ist, jedoch den Anker und den Arm in zusammengesetztem Verhältnis zeigt;
Fig. 4 eine Schnittansicht des Ankers entlang der Linie 4-4 in Fig. 2 ist.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der eine die vorliegende Erfindung verkörpernde Anordnung 8 aus einem Anker und einer Drucknadel in Beziehung zu anderen Hauptteilen eines Betätigungselementes 6 dargestellt ist. Die Anker-Drucknadel- Anordnung 8 umfaßt einen Anker 10, eine Drucknadel 12 und einen Verbindungsarm 14 (Fig. 2, 3 und 4), der als Kunststoff-Formteil ausgebildet sein kann und die Drucknadel 12 formstabil am Anker 10 befestigt. Der Kunststoffarm 14 kann einen Abschnitt 15 mit verminderter Dicke aufweisen. Die Drucknadel 12 ist durch Nadelführungen 16 und 18 geführt und abgestützt. Der Anker 10 wirkt mit einer elektromagnetischen Erregervorrichtung 20 zusammen, die eine elektromagnetische Spule 22 und einen Magnetkern 24 aufweist. In einem Arbeitszyklus wird die Spule 22 erregt, was eine magnetische Induktion in dem Arbeitsluftspalt 26 erzeugt. Dies erzeugt Kraft auf den Anker 10 und veranlaßt die Anker-Drucknadel-Anordnung 8 zur Drehung im Uhrzeigersinn auf dem Anker 10 um einen Schwenkpunkt 28, der mit einem Drehpunkt 30 im Betätigungselement 6 zusammenwirkt. Die Drucknadel 12 wird zu einem Farbband 32 und einem Aufzeichnungsmedium 34 vorgetrieben, um den Druck auf das Aufzeichnungsmedium auszuführen. Die Teile sind so bemessen, daß der Luftspalt 26 zu dem Zeitpunkt, wenn die Spitze der Drucknadel 12 das Band 32 und das Aufzeichnungsmedium 34 berührt und zusammendrückt, noch nicht vollständig geschlossen ist. Daher steht die gesamte kinetische Energie der Schwenkanker- Drucknadel-Anordnung 8 zur Erzeugung eines Punktes auf dem Aufzeichnungsmedium 34 zur Verfügung. In dieser Position wird die Spule 22 abgeschaltet, und die Anker-Drucknadel-Anordnung 8 springt von dem Aufzeichnungsmedium 34 weg und kehrt in die Ausgangsstellung zurück. Eine Rückstellfeder 36 unterstützt die Rückstellbewegung und das anschließende Ausrücken der Anordnung 8 gegen eine Rückanschlag-Dämpfungsvorrichtung 38.
Die Anker-Drucknadel-Anordnung 8 erfolgt durch einen Einlage- Formvorgang, wobei der Metall-Anker 10 und die Metall- Drucknadel 12 im Hohlraum einer Gießform (nicht dargestellt) angeordnet werden. Die Form wird dann geschlossen und zur Ausbildung des Armes 14 geschmolzener Kunststoff eingespritzt. Die Ausführung des Ankers weist vertiefte Abschnitte 40 und 42 sowie einen geschlitzten Abschnitt 44 auf, die sich während des Formens mit Kunststoff füllen und den Anker 10 sicher an dem Kunststoffarm 14 fixieren, wenn der Kunststoff sich verfestigt hat. Die Drucknadel 12 ist mit einer Krümmung 46 und einem geraden Abschnitt 48 ausgeführt, der sich in dem Arm 14 darin entlang auf den Anker 10 zu erstreckt. Dieser Abschnitt trägt zur Festigkeit und Stabilität des Kunststoffarms 14 bei und fixiert die Drucknadel 12 sicher an dem Arm 14. Er bietet auch einen Platz, um die Drucknadel 12 während des Einspritzens des geschmolzenen Kunststoffs an der richtigen Stelle im Formhohlraum zu halten und anzuordnen. Wenn das eingespritzte Kunststoffmaterial hart geworden ist, wird die Form geöffnet und die Anker-Drucknadel-Anordnung 8 entfernt.
Es wurden Anordnungen gegossen, bei denen ein kohlefaserverstärktes 6/6-Nylonmaterial verwendet wurde, das für diese Anwendung günstige mechanische Eigenschaften aufweist; d. h. hohes Elastizitätsmodul, hohe Festigkeit und gutes Temperatur- und Ermüdungsverhalten. Der Anker 10 wurde im Metall-Druckgußverfahren aus 3%-Silicium-Eisen hergestellt. Dieses Verfahren kann die bei diesem Teil erforderlichen komplizierten Schlitze und Ausnehmungen schaffen.
Die Vorteile dieser Anker-Drucknadel-Struktur sind erstens, daß ein preiswertes Mittel zur Befestigung der Drucknadel 12 am Anker 10 geschaffen wird, und außerdem kann eine Anordnung mit geringer Massenträgheit um die Schwenkachse geschaffen werden. Bei anderen Herstellungsverfahren, wie Verwendung eines gestanzten Stahlarms, muß die Drucknadel am Arm angelötet werden und der Anker entweder am Arm angelötet oder angenietet werden. Dies wird als kostspieligeres Verfahren angesehen als der Einlage-Formvorgang. Auch kann die benötigte Stabilität und Festigkeit mit einer Kunststoffarmstruktur erreicht werden, die eine geringere Massenträgheit hat als eine Anordnung, bei der ein Stahlarm verwendet wird. Eine Verringerung der Massenträgheit der Anker-Drucknadel-Anordnung verringert die Reaktionszeit des Betätigungselementes. Dies ist bei der Ausführung eines Druckkopf-Betätigungselementes 6 erwünscht, welches mit einer hohen Druckfrequenz arbeiten muß. Es hat sich herausgestellt, daß Betätigungselemente mit der in dieser Beschreibung offenbarten Anker-Drucknadel-Anordnung bei Frequenzen über 1800 Hz gut funktionieren.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Druckelementanordnung mit einem Armteil (14), das ein Druckelement (12) mit einem elektromagnetisch angetriebenen Anker (10) einer Druckkopfvorrichtung (6) verbindet, mit den Schritten: Ausbilden des Ankers (10) mit zumindest einer Ausnehmung (40, 42, 44), Anordnen des Ankers (10) in einem Formhohlraum, so daß die zumindest eine Ausnehmung (40, 42, 44) mit dem Formhohlraurn in Verbindung steht, Anordnen eines Abschnitts (46, 48) des Druckelementes (12) in dem Formhohlraum, und Einbringen von geschmolzenem Material in den Hohlraum zur Bildung des Armteils (14), wobei das geschmolzene Material den Abschnitt (46, 48) umgibt und in die zumindest eine Ausnehmung (40, 42, 44) hineingelangt, wodurch nach Verfestigung des geschmolzenen Materials das Druckelement (12) an dem Armteil (14) befestigt ist und das Armteil an dem Anker (10) befestigt ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das geschmolzene Material ein Kunststoffmaterial umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kunststoffmaterial kohlefaserverstärktes 6/6-Nylonmaterial umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (10) aus 3%-Silicium-Eisen besteht.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Armteil (14) mittels eines Spritzgußverfahrens ausgebildet wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckelement (12) eine Drucknadel aufweist, die so gebogen ist, daß sie den Abschnitt (46, 48) bildet.

7. Druckkopfvorrichtung (6) mit einer Druckelementanordnung, aufweisend einen im Betrieb durch elektromagnetische Mittel (22, 24) anzutreibenden Anker (10) und ein Armteil (14), das ein Druckelement (12) mit dem Anker (10) zur Bewegung damit verbindet, wobei der Anker (10) zumindest eine Ausnehmung (40, 42, 44) aufweist, ein erster Abschnitt des Armteils (14) in zumindest eine Ausnehmung (40, 42, 44) eingegossen ist und ein zweiter Abschnitt des Armteils (14) um einen Abschnitt des Druckelementes (12) herumgegossen ist.

8. Druckkopfvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch Rückstellfedermittel (36), um das Armteil (14) und das Druckelement (12) nach Abschalten der elektromagnetischen Mittel in eine nicht-betätigte Position zurückzustellen.

9. Druckkopfvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch ein Dämpfungsglied (38) zum Dämpfen der Rückstellung des Armteils (14) und des Druckelementes (12).