Электромагнитное печатающее устройство с втяжным якорем

 

Изобретение может быть использовано в молоточковых механизмах печатающих устройств. Цель изобретения состоит в снижении энергоемкости печатающего устройства;Электромагнитное печатающееустройство содержитлитероноситель 1,бумагоопорныйвал 2, катушку 3 возбуждения с втяжным якорем 4, являющимся печатающим молоточком . Приводная часть якоря снабжена дополнительными кромками К, Kg, K.j, создающими магнитное уплотнение, позволяющее при минимальных затратах электроэнергии осуществить требуемые скорость и силу удара печатающего молоточка. Концевая часть якоря, обращенная к зоне печати, установлена с возможностью съема посредством цапфьд. На пути перемещения якоря, установлен- . фотоэлектрический чувствительный элемент 12, подающий сигнал в схему управления печатающего устройства . Средство управления якорем включает орган сигнализации, связанный с чувствительньм элементом,12. 7 з.п. ф-лы, 8 ил. W

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Юв 4 В 41 J 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3424248/28-12 (22) 23.04.82 (31) P 3116402.1, Р 3148503.0 (32) 24.04.81, 08.12.81 (33) DE (46) 15.01.87. Бюл. ¹ 2 (71) Сименс АГ (DE) (72) Ульрих Хайдер (DE) (53) 681.6(088.8) (56) Патент США № 4004505, кл. В 41 J 9/02, 1974. (54) ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПЕЧАТАЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО С ВТЯЖНЫМ ЯКОРЕМ (57) Изобретение может быть использовано в молоточковых.механизмах печатающих устройств. Цель изобретения состоит в снижении энергоемкости печатающего устройства;Электромагнитное печатающееустройство содержитлитероноситель 1,бумагоопорныйвал 2, катушку 3 возбуждения с втяжным якорем 4, являющимся печатающим молоточком. Приводная часть якоря снабжена дополнительными кромками К1, K» K» создающими магнитное уплотнение, позволяющее при минимальных затратах электроэнергии осуществить требуемые скорость и силу удара печатающего молоточка. Концевая часть якоря, обращенная к зоне печати, установлена с возможностью съема посредством с цапфы. На пути перемещения якоря. установлен . фотоэлектрический чувствительный элемент 12, подающий сигнал в схему управления печатающего устройства. Средство управления якорем включает орган сигнализации, связанный с чувствительным элементом,12.

7 з.п. ф-лы, 8 ил.

4458 2

1 128

Изобретение относится к оргтехнике и может быть использовано в молоточковых механизмах печатающих устройств.

Целью изобретения является снижение энергоемкости печатающего устройства.

На фиг. 1 изображена магнитная система с втяжным якорем и относящаяся к ней диаграмма зависимости силы от пути; на фиг. 2 и 3 — магнитные системы с якорем, снабженным дополнительными кромками, и относящиеся к ним диаграммы; на фиг. 4— диаграмма зависимости силы и пути при торможении якоря; на фиг, 5 электромагнитное печатающее устройство, разрез; на фиг. 6 — блоксхема управления магнитной системы печатающего устройства; на фиг,7 выходные импульсы фотоэлектрического устройства; на фиг. 8 — диаграмма зависимости силы от пути в соответствии с фиг. 5.

Электромагнитное печатающее устройство содержит литероноситель 1, бумагоопорный вал 2, катушку 3 возбуждения (Е) с втяжным якорем 4 с направляющими частями 5 и 6, которые вместе с втулками 7 и 8 предотвращают радиальное перемещение якоря 4 относительно поверхности 9 ярма J, выполненного иэ магнитомягкого железа, пружину 10 возврата якоря 4 в исходное положение к упору 11 и фоточувствительный элемент 12.

Схема управления (фиг. 6) содержит два триггерных каскада 13 и 14 для временного управления схемы. Переключающие транзисторы 15, 16 и 17 соединяют катушку 3 возбуждения в зависимости от выходного сигнала усилителя 18 регулирующего ток возбуждения при отпечатке и тормозной ток в катушке 3, с источником 19 стабильного напряжения. Усилитель 18, подсоединенный как регулятор тока, положительным выходом подсоединен к делителю напряжения из резисторов

20-24 и переключающего транзистора 25

При этом резистор 20 выполнен как потенциометр. Переключающий транзистор 25, управляемый триггерным каскадом 13, изменяет .в зависимости от требуемого тока в катушке 3 коэффи. циент деленИя делителя напряжения

20-24, который связан с-источником

26 опорного напряжения. Отрицательный вход усилителя 18 подсоединен

4Î

45 оО

55 к измерительному резистору 27 для определения действительного значения в катушке 3. Резисторы 28-32 служат для подбора переключающих транзисторов. Многостабильный триггерный каскад 14 через элемент 33 задержки соединен с выходом фоточувствительного элемента 12, Схема управляется импульсом, поступающим на вход 34 от клавиатуры (не показана) . Триггерные каскады 13 и 14 соединены. через элемент ИЛИ 35 с управляющим входом переключающего транзистора 17.

Схема управления содержит также устройство 36 управления якорем, содержащее измерительный элемент 37, соединенный с импульсным входом 34 и чувствительным элементом 12, запоминающий элемент 38 и компаратор

39 управляющего устройства 40 сравнения, выход которого соединен с обра ным входом триггерного каскада 13.

Элемент 37 измерения времени соединен с функциональным блоком 41 аварийной сигнализации, выполненным в виде сигнальной лампы. Измерительный элемент 42 необходим для основной установки энергии печатания после монтажа электромагнитного устройства с втяжным якорем в печатающее устройство.

Электромагнитное устройство со втяжным якорем (фиг. 1) содержит неподвижное ярмо J снабженное центральным отверстием ZA из материала с высокой магнитной проницаемостью и якорь AK выполненный в виде молоточка печатающего устройства и в нерабочем состоянии опирающийся на упор AS поршневидная приводная часть которого выполнена из материала с высокой магнитной проницаемостью.

При активации катушки возбуждения Е, например, от схемы управления якорь

АК, закрывая воздушный зазор Ь, перемещается прямолинейно через центральное отверстие ZA в ярме J. Характер изменения осевой силы КА, продвигающей якорь АК вперед, в зависимости от хода якоря представлен на диаграмме зависимости силы от пути. При этом нулевая координата обозначает положение якоря АК на упоре AS.

Если под воздействием создаваемого катушкой возбуждения и распрост" раняемого по ярму магнитного поля якори АК 11K påìåùÿe÷ <.я нлсно (и<. направлению силы КЛ), то вначале сила возрастает при закрытии воздушного зазора, т.е. сближении вершин

SJ u SA ярма J и якоря, до максимума М1, а затем уменьшается после прохождения якоря через центральное отверстие ZA ° 3a фазой ускорения, созданной силой КА, следует свободное движение якоря до получения от- 1О печатка. При этом вся кинетическая энергия якоря АК соответствует площади Р под кривой на графике зависимости пути от времени.

Если соответственно фиг. 2, 3 и 15

5 изменить форму ярма и якоря, то можно без дополнительного усиления магнитного поля от тока возбуждения в катушке Е увеличить площадь под кривой зависимости пути от времени 20 и тем самым кинетическую энергию.

В.соответствии с фиг. 2 эффективными участками для осевой тяговой силы КА якоря являются задняя кромКа SJ M J H KoHeU, SA RKop AK, выполненного радиально симметричным.

В якоре выполнены кольцевые пазы в виде надрезов К1-КЗ, уплотняющие силовые линии магнитного поля в вершинах JA. Вследствие этого на ди- ЗО аграмме зависимости силы от пути (фиг. 2) получается кривая с тремя максимумами, которые соответствуют моментам наиболее плотного сближения вершин SA надрезов К1-КЗ с кромкой SJ ярма J. При этом максимум Mi соответствует надрезу К1, максимум

И2 — надрезу К2 и максимум МЗ вЂ” надрезу КЗ.

В варианте выполнения якоря АК 40 (фиг. 3) на переднем участке приводной детали якоря АК имеется кольцевой паз RN, а образующиеся вследствие этого две вершины SA передней кромки приводной детали якоря АК и 45 кольцевого паза RN создают два максимума М1 и М2 на диаграмме зависимости силы от пути. Это увеличение максимумов осевой силы КА путем увеличения кромок на передней части якоря 50 создает между максимумами М1 и М2 постоянно проходящий промежуточный участок ZB, разделяющийся на нисходящий участок и непрерывно восходящий участок SB. Этот в большей части 55 линейно восходящий участок используется как участок торможения якоря, возвращающегося после отпечатка в исходное положение. Диаграмма зави< .«t«i<.1l: < нищ « I ну I «(фиг. 4) вок<звыпас т г<кнько непрерывно восходящий участок БВ между двумя максимумами

М1 и М2 При этом площадь F1 ссатветствует используемой энергии торможения отн<..сительно сильно демпфи— рованного, например, несколькими единицами якоря АК, соответствующей тормозному импульсу заранее заданной длины, площадь F2 — энергии торможения относительно недемпфированного якоря АК, приводимой тем же тормозным импульсом.

В электромагнитном устройстве с втяжным якорем по фиг. 5 установлен чувствительный элемент 12 в виде фотоэлектрического устройства. При возврате из положения печатания в исходное положение задняя часть 6 якоря АК прерывает фотоэлектрическое устройство в момент Т4. Фотоэлектрическое устройство генерирует через схему управления (фиг. 6) тормозной импульс, который, становится эффективным с выдержкой времени

$t. Геометрия якоря АК согласована таким образом, что тормозной импульс, т.е. импульс, при котором снова активируется катушка возбуждения Е электромагнитного устройства с втяжным якорем, появляется тогда, когда возвращающийся якорь АК своей приводной деталью или участками, эффективйыми для осевой тяговой силы КА, находится на участке

SB диаграммы зависимости силы от пути. Это означает, что за время задержки Д1 положение начала точки возбуждения катушки на диаграмме зависимости силы от пути изменяется от точки Е1 к точке Е2 в эависимости от скорости возвращающегося якоря. Длительность обратного импульса t остается постоянной, тем самым изменяется энергия торможения от F1 к F2. Это означает, что быстро возвращающийся якорь необходимым образом тормозится быстрее, чем якорь АК, демпфированный многими единицами или возвращающийся медленно по другим причинам. Поэтому значительно.упрощается управление электромагнитным устройством с втяжным якорем.

Средняя расположенная между двумя направляющими частями 5 и 6 приводная часть якоря 4 содержит цилиндрическую основную часть НТ и цилиндрическую цапфу ZT с диаметром, меньшим дт аттетра оововнсэй части. ОсEt(иная члс гь 11Т и цаттфа 7Т тзьтттоштетты из материала е высокой магнитной проницаемостью, например магнитомягкого железа, причем обе части име- 5 ют кромкообраэные переходы, образующие участки с1С уплотнения магнитного поля. На цапфу ZT жестко насажена направляющая часть 5, состоящая из немагнитного материала. Направляющая 10 часть 5 одновременно служит в качестве печатающего молоточка для приведения в действие штифтового колеса 1, причем предпочтительно выполнить ее из закаленной стали. 15

Для облегчения приспособления электромагнитного устройства с втяжным якорем к различным условиям применения можно выполнить цапфу ZT c резьбой, на которую навинчивается на- 20 правляющая часть 5. Тем самым на цапфу можно насаживать разнообразные, служащие в качестве печатающего молоточка,направляющие части 5 различной длины и из различного материала.

Как и основная часть с цапфой, несущее катушку 3 возбуждения ярмо J выполнено иэ магнитомягкого железа.

При этом ярмо имеет центральное отверстие ZA через которое выходит 30 направляющая часть 5 якоря. Центральное отверстие ZA выполнено с кромками на участке KN обращенном к приводной части якоря в нерабочем положении, образуя участок уплотнения магнитного поля. В задней части электромагнитного устройства с втяжным якорем установлено инфракрасное фотоэлектрическое устройство 12, служащее для слежения за движением 40 якоря.

Если схема управления (фиг. 6) активирует катушку 3 возбуждения, то якорь 4 перемещается с закрытием эффективного воздушного зазора по 45 существу прямолинейно через центральное отверстие ZA ярма J. Характер осевой силы КА, продвигающей якорь вперед, в зависимости от хода яко эя

ХА изображен на диаграмме зависимости силы от пути, приведенной на фиг. 8. При этом нулевая координата обозначает положение якоря 4 на упоре 11. Если под воздействием созд,эваемого катушкой возбуждения и проходящего через ярмо магнитного поля якорь перемещается влево по напра»лению сипи КЛ, т.т сплчллл силл ув — личивается велс гтствие закрьтттлния

Р 6 воздушпотт зазора 1, с ттриблттжеттттеьт пере,fIpH кромки U(i цапфы 7Т, то в течение движения остается примерно постоянной на участке 71, и при сближении передней кромки УС основной части HT с кромкой центрального отверстия ZA достигает максимума (развертка ЕНТ). После прохождения привода, состоящего из основной части и цапфы, через центральное отверстие ZA сила снова уменьшается (фиг. 7).

За фазой ускорения, вызванной силой КА, следует свободное движение якоря до отпечатка. При этом вся кинетическая энергия якоря 4 соответствует площади F под кривой в диаграмме зависимости силы от пути.

Характер кривой на диаграмме зависимости силы от пути можно измеHHTb путем изменения соотношения диаметра цапфы ZT и диаметра основной части НТ, При этом увеличение цапфы вызывает повышение кривой зависимости силы от пути на ее начальном участке (штриховая линия), а уменьшение диаметра цапфы ZT вызывает спад кривой на ее начальном участке (штрихпунктирная линия).

Целесообразно выполнить отношение диаметра цапфы к диаметру основной части -1:2. При таком соотношении диаметров цапфы и основной части в расчете на среднюю длину цапфы около 4 мм создается. хороший для управления втяжным якорем постоянный характер изменения силы на больших расстояниях при прохождении цапфы и основной части через центральное отверстие. Примерив.е размеры якоря следующие, мм: диаметр основной части 5; диаметр цапфы 22,5; длина цапфы 4. Материал направляющей части — закаленная немагнитная сталь. Материал привода (цапфа и основная часть) — магнитомягкое железо.

Работа изображенного на фиг. 5 устройства с втяжным якорем поясняется со ссылкой на фиг. 6 и диаграмму зависимости напряжения от времени на фиг. 7, где верхняя серия импульсов показывает характер импульсов тзозбуждения на выходе элемента ИЛИ

35, нижняя серия импульсов — характер импульсов возбуждения на выходе чувствительного элемента 12.

В момент Т1 пусковым импуль OM, поллвлемым пл вхо,;т 34, ллттус клется

l 1204/ триггер|нп1 Kàñêÿä 11 и геM самым через элемент И3!И 35 размыкается объект управления транзисторов 17 и 25.

Вследствие этого начинает действовать регулятор тока. Переключающий транзистор 16 и транзистор 15 мощ— ности становятся проводящими, вследствие чего ток в катушке 3 возбуждения возрастает скачкообразно до максимального значения, заданного 10 регулятором.

Под воздействием созданного магнитного поля якорь 4 получает ускорение. Одновременно начинает работать элемент 37 измерения времени устройства 36 управления якорем, выполненный, например, в виде счетчика. В момент Т2 размыкается фотоэлектрический элемент и на выходе, чувствительного элемента 12 образуется 20 прямоугольный импульс со спадающим фронтом. Прямоугольный импульс останавливает элемент 37 измерения времени и результат измерения передается в управляющее устройство 40 сравнения. Последнее может быть выполнено в виде микропроцессора и содержит запоминающее устройство 38 с соответствующим центральным устройством

39 управления. 30

Путь, пройденный якорем от упора до фотоэлектрического устройства за единицу времени,,определяет величину приложенной энергии печатания.

Если время прохождения, определенное 35 элементом 37 измерения времени, отклоняется от заданного времени, введенного в запоминающее устройство, то центральное устройство 39 производит возврат триггерного каскада 40

13 в момент ТЗ и триггерный каскад

13 переводится в исходное положение.

Тем самым транзисторы 17 и 25 снова становятся проводящими, причем регулятор тока размыкается и транзистор 45

15 мощности отключается. Устройство

36 управления якорем через триггерный каскад 13 задает временную продолжительность управления транзистором 15 и тем самым ток возбуждения 50 в катушке 3.

После возврата втяжного якоря 4 из положения печатания своим задним концом б он снова прерывает фотоэлектрическое устройство чувствительно- 55 го элемента 12 в момент Т4.

Так как речь идет о непрерывном

\ и прерванном луче чувствительного элемента и тем самым о восходящем

Я 8

Фронте нижней серии импульсов на фиг. 7, замедленный выходной сигнал чувствительнога элемента 12 на время

Dt в звене задержки времени активирует моностабильный устанавливаемый с восходящим фронтом импульса триггерный каскад 14, который в момент

Т5 снова размыкает переключающий транзистор 1? через элемент ИЛИ 35 и тем самым активирует катушку 3.

Переключающий транзистор 25 из-за триггерного каскада 13 находится в проводящем состоянии, так что усилитель 18 регулирует ток возбуждения в катушке 3 на тормозной ток. На оставшемся участке пути якоря 4 до упора 11 якорь 4 полностью затормаживается этим тормозным током и может прикасаться к упору 11 без дополнительных колебаний. В момент Тб триггерный каскад опрокидывается в первоначальное положение, в результате чего транзистор 17 снова становится проводящим и прерывает ток возбуждения в катушке 3 через транзистор 17 мощности. Повторным пусковым импульсом 34 можно запустить следующий цикл печатания.

Функциональное сигнальное устройство 41 связано с элементом 37 измерения времени и выдает аварийный сигнал, когда в течение определенного промежутка времени после старта электромагнитного устройства с втяжным якорем конец якоря 4 не проходит через фоточувствительный элемент 12. Превышение этого промежутка времени указывает на дефектность электромагнитного устройства с втяжным якорем. Это может быть, например, обрыв якоря или дефект катушки 3. Вместо промежутка времени Т2Т1 можно использовать время в пределах Т4-Т2 всего цикла печатания, т.е. двукратное прерывание фоточувствительного элемента в качестве меры для функционального сигнального устройства. Функциональное сигнальное устройство может содержать компаратор, который производит сравнение показания счетчика 37 с расчетным и при превьппении последнего активирует сигнальное устройство.

С помощью электромагнитного устройства с втяжным якорем можно просто производить основную установку энергии печатания после монтажа электромагнитного устройства с втяжным якорем в печатающее устройство.

1284458

С этой целью управляющая схема содержит потенциометр 20, которым регулируется ток возбуждения в катушке 3. Дополнительно к выходу чувствительного элемента 12 может подсоеди5 няться измерительный элемент 42, который может состоять, например, из устройства измерения времени и индикаторного устройства, которое измеряет время прохождения якоря от пер- 10 воначального прерывания фоточувствительного элемента до прерывания при возвращении якоря в исходное положение. Это время прохождения якоря является мерой для энергии печатания, 15 и при основной регулировке электромагнитной системы с втяжным якорем после монтажа в печатающее устройство это время можно сравнивать с заданным (расчетным) временем и посредством изменения положения потенциометра 20 производить основную регулировку тока возбуждения в катушке 3. Тем самым можно сглаживать возникающие при изготовлении допуски и 25 вызываемые тем самым колебания в магнитном материале и тока в катушке.

Формула изобретения

1. Электромагнитное печатающее устройство с втяжным якорем, содержа. щее неподвижное ярмо с центральным отверстием, выполненное из материала с высокой магнитной проницаемостью, установленную в центральном отверстии ярма катушку возбуждения и размещенный в ней с возможностью продольного перемещения и перекрытия воздушного зазора якорь, выполненный щ в виде ударного молоточка с поршневидной приводной частью, выполненной из материала с высокой магнитной проницаемостью, упор якоря, размещенный со стороны, противоположной зоне 45 печати, и средство управления якорем для регулирования характера тока катушки возбуждения, о т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью снижения энергоемкости, стенки центрально- 50 го отверстия ярма, обращенные к при) (7 водной поршн еBHJlHÎA 4clct H якоря, tt приводная часть якоря снабжены основными и дополнительными кромками, образующими участки магнитного уплотнения.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что дополнительные кромки приводной части якоря образованы кольцевой канавкой, выполненной на этой части.

3. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что концевая часть якоря, обращенная к зоне печати, установлена на ее приводной части с возможностью съема посредством цапфы.

4. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что диаметр цапфы относится к диаметру приводной части якоря как 1:2.

5. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что концевая часть якоря обращенная кзоне печати, выполнена из закаленной стали, 6. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что средство управления якорем включает чувствительный элемент, установленный на пути движения якоря со стороны упора и на расстоянии от него.

7. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что средство управления якорем включает элемент измерения времени для считывания входного сигнала чувствительного элемента и пускового сигнала устройства и соединенный с ним компаратор, включающий запоминающий орган расчетного времени прохождения.

8. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что средство управления якорем включает орган сигнализации, связанный с чувствительным элементом.

Приоритет по признакам

24.04 ° 81 — по пп.1,2,5-8;

08. 12. 81 — ло пп. 3 и 4.

SJ

EA

S)

KA

ZA

f284458

1284458

Т2

Составитель А. Писемский

Редактор И. Рыбченко Техред Н.Глущенко

Корректор Е. Сирохман

Заказ 7466/61 Тираж 348

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий.

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4