Brevet FR2011305A1 — publié le 19700227

Dans de nombreux appareils de la mécanique de précision, il faut pouvoir arrêter des masses en mouvement rapide, de façon brusque, et pratiquement sans rebondissement. Des masses en mouvement rapide de ce genre sont utilisées par exemple dans certaines imprimantes mécaniques. C'est ainsi que, lors de l'impression, les marteaux d'impression sont accélérés en direction du porte-caractères ; après l'impression, il faut les ramener dans leur position de repos, et les y arrêter le plus rapidement possible, de façon qu ils soient aussitEt disponibles pour les impressions suivantes. I1 faut éviter le plus possible toute oscillation du marteau d'impression autour de sa position de repos, lors de l'arrêt. On connaît différentes possibilités pour arrêter brusquement des masses en mouvement. La masse en mouvement peut être arrêtée par exemple en heurtant une butée. Cette butée peut être en métal, par exemple en acier. Si la masse à arrêter rebondit sur une butée en acier de ce genre, elle ne s'arrête pas aussitôt, mais effectue des oscillations pendant un temps relativement long ; elle ne cesse alors de rebondir sur la butée. Le temps de rebondissement est donc relativement long. Ce temps de rebondissement est réduit si la masse à arrêter heurte une butée en matériau àmortisseur, par exemple en matière synthétique. Ces butées en matière synthétique présentent l'inconvénient que les propriétés d'amortissement de la matière synthétique qui les constitue dépendent de la température.Par ailleurs, la butée de matière synthétique est soumise à d'importantes fatigues du fait des rebondissements, si bien que ses propriétés d'amortissement diminuent très fortement après une durée d'utilisation relativement courte. Dans un autre montage connu, les marteaux d'impression d'une imprimante sont arrêtés, dans leur mouvement de retour, à l'aide d'un électro-aimant, placé. au-dessus desdits marteaux (brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 351 006). Chaque fois que le marteau d'impression doit être arrêté dans son mouvement de retour un courant est envoyé dans cet électro-aimant, de manière que le champ magnétique produit par cet électro-aimant puisse se fermer à travers ledit marteau d'impression. Entre les branches de l'électro-aimant et le marteau d'impression il y a deux entrefers, dans lesquels le champ magnétique traverse l'air. Les lignes du champ magnétique tendent alors à réduire la longueur de ces entrefers. Par suite, une force s'exerce sur le marteau d'impression jusqu'à ce que le trajet aérien des lignes du champ magnétique soit minimum.C'est le cas lorsque le marteau d'impression a atteint sa position de repos. Ce dispositif pour arrêter un marteau d'impression présente cependant des inconvénients. Tout d'abord il est très coûteux. Il nécessite en effet en supplément un électro-aimant, qui doit être disposé dans une position bien déterminée par rapport au marteau d'impression. D'autre part, il faut envoyer un courant à travers cet électroaimant, et ceci nécessite des circuits supplémentaires de commande, et entraîne un échauffement intempestif du système de marteaux d'impression. Dans un autre dispositif connu, la masse à arrêter heurte ce que l'on appelle un "organe d'arrêt". Un corps inerte, oscillant, est appliqué, directement, dans sa position de repos, sur l'organe d'arrêt. Lorsque la masse en mouvement heurte l'organe d'arrêt, dont la propre masse est faible, ce dernier transmet l'énergie cinétique au corps inerte (choc élastique). Le corps inerte s'écarte de sa position de repos. Les moments dtiner- tie des deux corps sont adaptés l'un à l'autre de manière que l'énergie cinétique de la masse en mouvement soit cédée, à l'instant du choc, au corps inerte, sans possibilité de rebondissement. Ce montage présente également l'inconvénient de nécessiter des moyens très importants pour arrêter la masse en mouvement. Un autre inconvénient réside en ce que, dans le cas d'un mouvement périodique de la masse, à chaque période duquel elle doit être arrêtée, il est nécessaire de ramener le corps inerte à sa position initiale chaque fois qu'il s'en est écarté. Comme le dispositif doit redevenir disponible lé plus rapidement possible, il faut soumettre le corps inerte à l'action d'un dispositif spécial de freinage, qui réduit l'amplitude du mouvement dudit corps inerte, et la durée de ce mouvement (voir la demande de brevet allemand mise à i'inspection publique sous le n01 029 866). La présente invention permet d'arrêter une masse en mouvement rapide, de façon brusque et pratiquement sans rebondissement, tout en évitant les inconvénients des dispositifs connus. La présente invention concerne un dispositif pour arrêter brusquement des masses en mouvement rapide, par exemple dans des imprimantes mécaniques ; le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte une masse vibrante, que vient frapper la masse à arrêter, que la masse vibrante est réunie à un cadre fixe par au moins un support en un matériau amortisseur, de manière à pouvoir vibrer autour d'une position de repos déterminée par ce support, et que ladite masse vibrante a des dimensions telles qu'elle absorbe la plus grande partie de l'énergie cinétique de la masse à arrêter. Le dispositif qui freine la masse à arrêter est donc constitué par une masse vibrante, qui est réunie à un cadre fixe par un support en un matériau ayant de bonnes propriétés d'amortissement, par exemple une matière synthétique. On désignera ci-après sous le nomd"1amortisseur à vibrations"la combinaison de la masse vibrante et de son support en matière synthétique. Lorsqutelle est heurtée par la masse à arrêter, la masse vibrante absorbe presque complètement son énergie cinétique, et elle vibre ensuite autour de sa position de repos, ces vibrations étant très rapidement amorties par le support en matière synthétique. Pour un dimensionnement optimum, l'amortisseur à vibrations absorbe, dès le premier choc avec la masse à freiner, jusqu'à 998 de son énergie cinétique, qui est ensuite dissipée. Le procédé selon la présente invention présente notamment les avantages suivants : l'amortisseur à vibrations prend très peu de place, si bien qu'il peut être très facilement incorporé n'importe où ; ses propriétés d'amortissement sont constantes dans la gamme de température qui va de 200C à 700C, et, enfin, sa durée de vie est très longue. A titre d'exemple, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé plusieurs formes de réalisation du dispositif selon la présente invention. La figure 1 illustre le principe du fonctionnement du dispositif selon la présente invention. La figure 2 illustre l'application du dispositif selon la présente invention dans une imprimante, fonctionnant selon le principe de la roue d'impulsion, pour arrêter, sans rebondissement, le mouvement de retour d'un ressort. La figure 3 illustre l'application du dispositif selon la présente invention dans une imprimante, fonctionnant suivant le principe de la roue d'impulsion, pour arrêter pratiquement sans rebondissement le marteau d'impression dans son mouvement de retour. La figure 4 illustre l'application du dispositif selon la présente invention dans une imprimante, fonctionnant suivant le principe de la roue d'impulsion, pour arrêter, pratiquement sans rebondissement, les mouvements du marteau d'impression, dans une autre forme de réalisation. La figure 1 illustre le principe du fonctionnement du dispositif selon la présente invention. On suppose qu'une masse M1 tombe, d'une certaine hauteur, sur une masse M2, dite masse vibrante. Cette masse M2 est réunie à un cadre fixe R par des supports constitués par des tampons en matière synthétique, Z (parties la et lb de la figure 1). Lorsque la masse à arrêter M1 rencontre la masse vibrante M2, celle-ci entre en vibration. On suppose que la masse M2 est dimensionnée de telle façon que la masse Ml, qui a provoqué le choc, ne rebondit plus qu'avec une amplitude A, faible, mais indispensable. Si en effet la masse M1 ne rebondissait pas, après le choc, avec l'amplitude A, elle heurterait la masse M2, qui vibre alors. Un arrêt sans rebondissement ne serait donc pas possible.On choisit l'amortissement de la matière synthétique de manière que l'amortisseur à vibrations s'arrête à nouveau avant le second choc, très faible, avec la masse M1. Lors de ce second choc, la masse M1 cède une fois encore, à l'amortisseur à vibrations, une fraction importante de son énergie résiduelle, déjà faible. Le diagramme de la partie la de la figure 1 illustre très clairement l'interaction des masses M1 et M2. On y a porté en ordonnées la distance s parcourue par les masses pendant le temps t, porté en abscisses. La courbe en trait plein correspond à la masse M1, à arrêter ; la courbe en traits. interrompus correspond à la masse M2. La masse à arrêter M1 heurte la masse vibrante M2 à l'ordonnée s = O.Elle rebondit avec l'amplitude A, et heurte ensuite une seconde fois la masse vibrante M2 à l'ordonnée s = O. Après avoir été heurtée par la masse M1, la masse vibrante M2 absorbe son énergie cinétique, et effectue-des vibrations amorties avec une fréquence supérieure à celle du mouvement de la masse M2. Dans le cas notamment où la vitesse de la masse à freiner, M1, est très élevée, cette masse Mlpeut s'écarter une seconde fois de l'amortisseur à vibrations, mais avec une très faible amplitude. Pour finir, cependant, elle arrête. A l'aide d'une butée de-limitation, supplémentaire, B, on peut empêcher l'amortisseur à vibrations de vibrer dans la zone où se meut la masse à freiner Ml, et réduire encore la durée et l'amplitude des rebondissements de cette masse M1 (voir la partie lb de la figure 1). Cette butée de limitation, B, accroit ainsi encore l'efficacité et la sécurité de fonctionnement de l'amortisseur à vibrations. Cette efficacité de la butée de limitation B est visible sur le diagramme lb. On voit que, après avoir été heurtée par la masse à arrêter M1, la masse vibrante M2 ne peut plus effectuer des vibrations que d'un seul coté, et que, d'autre part, la masse M1 s'écarte une seule fois encore de l'amortisseur à vibrations, puis s'arrête.La butée de limitation B peut être placée suffisamment près de l'amortisseur à vibrations pour qu'elle joue le rôle d'une butée de repos, c'est-à-dire qu'elle bloque ledit amortisseur à vibrations dans sa position de repos, d'une façon très précise. I1 faut dimensionner la masse M2, dans la mesure du possible, de telle sorte qu'elle absorbe la totalité de l'énergie cinétique de la masse à arrêter M1. On a constaté que la masse vibrante M2 doit être supérieure à la masse à arrêter Ml. La disposition d'une butée de limitation B a pour effet qu'il n'est plus nécessaire de dpnner au rapport des masses M2 et M1 une valeur aussi élevée que dans le cas où le dispositif ne comporte pas de butée de limitation. A la limite on peut réduire l'amplitude A du rebondissement de la masse à arrêter M1 approximativement à zéro, mais non pas son temps d'arrêt, qui est.cependant aussi raccourci. En. effet, le temps d'arrêt de la masse M2, et. par suite aussi celui de la masse à. arrêter M1, dépend principalement des propriétés d'amortissement et de la dureté du tampon en matière synthétiqueZ. La figure 2 illustre l'application de l'amortisseur à vibrations selon la présente invention dans une imprimante qui fonctionne suivant le principe connu de la roue d'impulsion (voir par exemple la revue allemande "Feinwerktechnik" 1963, fascicule 3, pages 81 à 85). On ne décrira l'imprimante illustrée sur la figure 2 que dans la mesure où cela est nécessaire pour l'explication de l'invention. Lors de l'impression, un électroaimant MG attire une armature AK ; de ce fait, un ressort F1 pousse un ressort KF, dit d'accouplement, entre les dents d'une roue d'impulsion, ST. Cette roue d'impulsion ST lance le ressort d'accouplement KF ainsi qu'un marteau d'impression H en direction d'un porte-caractères TR. Après l'impression; le marteau H est ramené en arrière par un ressort F2.En même temps, un ressort de rappel, FR, pousse vers le haut le ressort d'accouplement KF, de manière à le dégager des dents de la roue d'impulsion. Il faut que le ressort d'accouplement KF soit arrêté à une hauteur déterminée. On pourrait utiliser pour cela par exemple une butée. Dans ce cas, cependant, le ressort d'accouplement KF effectuerait des vibrations de rebondissement après avoir heurté ladite butée. Pour empêcher ces vibrations, on dispose un amortisseur à vibrations selon la présente invention au-dessus du ressort d'accouplement KF. L'extrémité du ressort d'accouplement KF qui est opposée à la roue d'impulsion ST est en effet repliée. Cette partie repliée du ressort d'accouplement KF est appliquée au repos contre ledit amortisseur à vibrations, PR1. Cet amortisseur à vibrations PRI est réuni à un cadre fixe, non représenté, par un tampon Z, constitué en une matière synthétique. D'autre part, on a prévu un ergot B, qui est engagé dans une fente de l'amortisseur à vibrations PR1, et qui sert à le guider, tout en pouvant être utilisé éventuellement comme butée.Lorsque le ressort de rappel FR pousse vers le haut le ressort d'accouplement KF, ce dernier heurte l'amortisseur à vibrations PR1 et lui cède la plus grande partie de son énergie cinétique. L'amortisseur à vibrations PR1 effectue alors des vibrations de haute fréquence autour de sa position de repos déterminée par le tampon Z. Comme ce tampon Z est en matière synthétique, ces vibrations sont très fortement amorties. Dans le cas de la figure 3, un amortisseur à vibrations est utilisé pour arrêter, pratiquement sans rebondissement, le marteau d'impression H et le ressort d'accouplement KF d'une imprimante, qui fonctionne également suivant le principe de la roue d'impulsion, et qui est constituée de la même façon que l'imprimante de la figure 2. L'amortisseur à vibrations- PR2 pour le ressort d'accouplement KF est réalisé alors de telle sorte qu'il coopère avec l'amortisseur à vibrations PR2, aussi bien au cours de son mouvement vers le bas, entre les dents de la roue d'impulsion, qu'au cours de son mouvement de retour. Dans ce but, on a prévu, au milieu de l'amortisseur à vibrations PR2, un évidement où se trouve la partie repliée du ressort d'accouplement KF. Dans le cas du dispositif de la figuré 2, le ressort d'accouplement KF entraîne en effet le ressort de'rappel FR pendant son mouvement entre les dents de la roue d'impulsion ST. Le ressort de rappel FR heurte alors un ergot T. Les vibrations qu'effectue alors le ressort d'accouplement KF sont évitées dans le cas du dispositif selon la figure 3. Dans ce dernier cas, en effet, le ressort d'accouplement KF rencontre l'une des surfaces latérales de l'évidement de l'amortisseur à vibrations PR2, qui l'arrête pratiquement sans rebondissement. Lors du mouvement de retour du ressort d'accouplement KF, il rencontre l'autre surface latérale de l'évidement de l'amortisseur à vibrations PR2, qui le freine de façon correspondante - comme décrit à propos de la figure 2 -.L'amortisseur à vibrations PR2 est également réuni à un cadre fixe, non représenté, par un tampon Z en matière synthétique ; on a d'autre part prévu un ergot BT pour guider l'amortisseur à vibrations PR2. Sur la figure 3, on a prévu en outre un troisième amortisseur à vibrations PR3, pour arrêter pratiquement sans vibration le marteau d'impression H dans son mouvement de retour. Ce mouvement de retour est provoqué par le ressort F2 et par l'énergie renvoyée par le porte-caractères TR. Dans son mouvement de retour, le marteau d'impression heurte le ressort d'accouplement KP, derrière lequel est directement placé l'amortisseur à vibrations PR3. L'impulsion du marteau d'impression H est transmise par le ressort d'accouplement KF à l'amortisseur à vibrations PR3. Ce dernier, qui entre par suite en vibration, est amorti de la façon illustrée sur la figure 1. On a prévu pour cela deux tampons Z matière synthétique, qui sont réunis au cadre fixe. D'autre part, l'amortisseur à vibrations PR3 présente un perçage oblong, dans lequel est engagée une butée de limitation B. L'amortisseur à vibrations PR3 est disposé de telle sorte qu'il peut osciller dans la direction du mouvement du marteau d'impression.Du fait de la butée de limitation B, il ne peut cependant se déplacer que dans un seul sens à partir de sa position de repos. Dans la réalisation illustré sur la figure 4, un amortisseur à vibrations PR4 est disposé sur l'un des côtés longitudinaux d'un marteau d'impression H. Le marteau H ltentraine, dans son mouvement de retour, par une saillie NS. L'énergie cinétique du marteau d'impression est donc transmise dans ce cas directement à l'amortisseur à vibrations PR4. Ce dernier est également réuni à un cadre fixe par un tampon Z en matière synthétique. D'autre part, on a prévu une butée B et un ergot de guidage N, grâce auquel l'amortisseur à vibrations PR4 vibre parallèlement à la direction du mouvement du marteau d'impression H. Le support de la masse vibrante peut être aussi réali- sé en fixant, sur son côté opposé à la face d'impact, une plaque en matière synthétique, et en réunissant cette plaque au cadre fixe. Des amortisseurs à vibrations selon la présente invention peuvent être utilisés par exemple pour amortir les vibrations de rebondissement des armatures dans les imprimantes à commande électromagnétique directe. Le dispositif selon la présente invention peut être utilisé dans tous les cas où l'on doit arrêter des masses en mouvement rapide, d'une façon brusque, et pratiquement sans rebondissement. La présente invention couvre également les réalisations suivantes a) Les supports de la masse vibrante sont constitués par des tampons enfoncés dans un ou plusieurs perçages de ladite masse vibrante, et réunis au cadre fixe. b) La masse vibrante est réalisée, et ses supports sont réunis au cadre fixe, de telle sorte que ladite masse vibrante arrête brusquement deux masses en mouvement dans des directions différentes. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour arrêter brusquement des masses en mouvement rapide, par exemple dans des imprimantes mécaniques, caractérisé en ce qu'il comporte une masse vibrante, que vient frapper la masse à arrêter, que la masse vibrante est réunie à un cadre fixe par au moins un support en un matériau amortisseurS de manière à pouvoir vibrer autour d'une position de repos détermine par ce support, et que ladite masse vibrante a des dimensions telles qu'elle absorbe la plus grande partie de l'énergie cinétique de la masse à arrêter. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la masse vibrante est en métal. 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le support de la masse vibrante est en matière synthétique. 4. Dispositif suivant l'une au moins des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'une butée fixe est disposée dans la direction des vibrations de la masse vibrante, de manière que cette dernière rencontre, en vibrant, ladite butée, par sa face que vient frapper la masse à arrêter. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que la butée fixe est disposée suffisamment près de la masse vibrante pour la bloquer dans sa position de repos, d'une façon précise. 6. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les supports sont constitués par des tampons enfoncés dans un ou plusieurs perçages de la masse vibrante, et réunis au cadre fixe. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que la masse vibrante présente une fente dans laquelle est engagé un ergot, qui sert en même temps à guider ladite masse vibrante et à constituer une butée. 8. Dispositif suivant l'une dés revendications précédentes, caractérisé par le fait que la masse vibrante est réalisée, et ses supports sont réunis au cadre fixe, de telle sorte que ladite masse vibrante arrête brusquement deux masses en mouvement dans des directions différentes. 9. Dispositif suivant les revendications 5 à 7, dans lequel la masse à arrêter est un marteau d'impression d'une imprimante mécanique, caractérisé par le fait que la masse vibrante est disposée du côté du marteau d'impression, opposé au portecaractères, de telle sorte que, après que ladite masse vibrante a été heurtée par le marteau d'impression, elle peut vibrer dans la direction du mouvement dudit marteau. 10. Dispositif suivant la revendication 7, dans lequel la masse à arrêter est un marteau d'impression d'une imprimante mécanique, caractérisé par le fait que la masse vibrante est disposée sur l'un des côtés longitudinaux du marteau d'impression, de manière à être mise en vibration par une saillie latérale dudit marteau d'impression. 11. Dispositif suivant la revendication 7, dans lequel la masse à arrêter est le ressort d'accouplement d'une imprimante fonctionnant suivant le principe de la roue d'impulsion, ce ressort d'accouplement étant poussé entre les dents de la roue d'impulsion, en vue du lancement du marteau d'impression, puis étant ramené dans sa position de repos, par un ressort de rappel, caractérisé par le fait que la masse vibrante est disposée au-dessus d'une partie repliée du ressort d'accouplement, située à l'extré- mité de ce ressort opposée à la roue d'impulsion, de manière que, après que ladite masse vibrante a été frappée par le ressort d'accouplement, elle peut vibrer dans la direction du mouvement de ce ressort. 12. Dispositif suivant la revendication 8, dans lequel la masse à arrêter est le ressort d'accouplement d'une imprimante fonctionnant suivant le principe de la roue dtimpul- sion, ce ressort étant poussé entre les dents de la roue d'impul- sion, en vue du lancement du marteau d'impression, puis étant ramené dans sa position de repos, par un ressort de rappel, caractérisé par le fait que la masse vibrante présente, dans sa partie médiane, un évidement, dans lequel l'extrémité repliée du ressort d'accouplement est disposée de manière à venir frapper l'une ou l'autre des parois latérales de cet évidement respectivement lors dù mouvement du ressort d'accouplement vers la roue d'impulsion et lors de son mouvement de retour.