Brevet FR2137958A1 — publié le 19721229

i 2137958 La présente invention se rapporte à des dispositifs d'actionnement à mouvement alternatif à grande vitesse et, bien que n'étant pas limitée à oe domaine, elle a trait plus particulièrement à tin dispositif d'actionnement utilisé dans une imprimante ou 5 autre dispositif d'enregistrement de données. En fonction du développement des dispositifs d'enregistrement de données à grande vitesse, tels que des imprimantes ou des perforatrices, on a rais au point un type de dispositif d'aPtion-nement se composant d'un organe de percussion qui est propulsé 10 contre un support d'enregistrement pour effectuer un enregistrement de données sur ledit support. Les données peuvent être enregistrées sous la forme de perforations produites par l'organe mobile du dispositif d'actionnement ou bien, dans le cas d'une imprimante, cet organe agit en particulier en coopération avec 15 une roue d'impression tournante portant des caractères représentait des données à imprimer sur le support . Dans ce type de dispositif, le support d'enregistrement est placé entre la roue d'impression et l'organe d'actionnement et ce dernier est sélectivement propulsé de façon à appliquer le support d'enregistrement contre la 20 roue d'impression pour que celle-ci imprime un caractère sur le support. Immédiatement après que l'organe d'actionnement a percuté ae dernier, il est ramené dans sa position initiale, en majeure partie par la force de rebond résultant de l'impact mais également, dans certains cas, à l'aide d'un ressort ou autre organe de rappel, 25 l'organe d'actionnement devant être écarté suffisamment rapidement du support d'enregistrement pour empêcher un encrassement ou une altération du caractère qui vient d'être imprimé. En outre, les conditions de temps imposées sont telles qu'un cycle doit être teMÈtoédans un intervalle extrêmement court, de l'ordre de cinq J0 millisecondes et, par conséquent, la partie du cycle correspondant au retour de l'organe doit être d'une durée extrêmement courte pour qu'il Soit prêt à exécuter le cycle suivant aussitôt que possible. Lorsque l'organe d'actionnement revient vers sa position de repos, il contient une grande quantité d'énergie cinétique et, si 35 celle-ci n'est pas dissipée rapidement et efficacement, elle peut produire un rebondissement de l'organe qui vient percuter le support d'enregistrement une seconde fois en réalisafcfc une seconde impression. Même si l'organe ne percute pas le support, les oscillations de rebondissement sont inopportunes du fait que l'organe 40 doit se trouver pratiquement au repos avant le début du cycle 72 17468 2 2137958 d'impression suivant si l'on veut que le système soit raisonnablement fiable. En conséquence, l'invention a pour objet un dispositif permettant de réduire rapidement l'énergie cinétique de rebondisse-5 ment d'un organe d'actionnement, notamment en vue d'empêcher des impressions secondaires dans un mécanisme d'impression à grande vitesse, ce dispositif utilisant des effets de force vive pour transmettre une énergie entre des masses et pour produire des collisions dissipant l'énergie cinétique transmise. 10 Ce problème est résolu suivant l'invention en agençant sur la trajectoire de rebondissement de l'organe d'actionnement une masse secondaire de telle sorte que cet organe vienne percuter cette masse dans une collision élastique. L'invention exploite avantageusement le principe suivant lequel , dans une collision 15 élastique entre deux masses, l'énergie cinétique du système reste constante. Conformément à l'invention, la masse secondaire entre encollision avec une paroi de retenue après sa collision initiale avec l'organe d'actionnement en rebondissement. Des parois de retenue sont placées des deux côtés de la masse secondaire et l'une 20 d'ell®- ou les deux sont en une matière ayant une haute capacité à*absorption d'énergie. En conséquence, lorsque l'organe d'actionnement vient percuter la masse secondaire, un quantum de son énergie peut être transmis à la masse secondaire et, lorsque le rapport des masses se rapproche de l'unité, la totalité de l'énergie 25 peut être théoriquement transmise. Si la masse secondaire est légèrement plus lourde que l'organe d'actionnement, celui-ci rebondit légèrement à partir du point d'impact et la masse secondaire se déplace à une vitesse relativement grande dans la même direction que celle que suivait l'organe d'actionnement avant l'instant 30 de la collision. Puisque la masse secondaire est maintenue par les deux parois, elle entre presque immédiatement en collision avec la première de celles-ci et, si cette paroi est en une matière absorbant l'énergie, elle absorbe une grande partie de l'énergie cinétique de la masse secondaire. 35 Suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, lors que la masse secondaire rebondit sur la paroi absorbante d'énergie, elle entre presque immédiatement en contact avec l'autre paroi et, si cette dernière est également en une matière absorbant l'énergie, elle perd un fort pourcentage de l'énergie cinétique qu'elle pos-40 sédait encore. Les collisions de la masse secondaire avec les 72 17468 3 2137958 deux parois se poursuivent jusqu'à ce que la totalité de l'énergie cinétique qu'elle contenait P-it dissipée. Du fait de la proximité des parois par rapport à la masse secondaire, l'énergie cinétique qu'elle contient est dissipée en un temps relativement 5 court, c'est-à-dire avant que l'organe d'actionnement vienne la percuter une seconde fois, au cas où il subsisterait dans cet organe une énergie cinétique suffisante pour produire un second ohoc. Selon une réalisation particulièrement avantageuse de l'in-XO vention, des moyens de retenue, ayant en particulier la forme d'un enroulement de retenue, empêchent l'organe d'actionnement d'exécuter tout autre déplacement jusqu'à son actionnement suivant, après sa collision avec la masse secondaire, en le poussant en direction de cette dernière. L'enroulement de retenue peut être 15 excité de façon constante et un enroulement d'activation, qpi n'est normalement pas excité, peut exercer sur l'organe d'actionnement une force de propulsion supérieure à la force de retenue, en vue de propulser ledit organe. Le mouvement de l'organe d'actionnement est en particulier rectiligne mais des dispositifs 2q d'actionnement basés sur le principe de l'invention n'ont pas besoin de suivre des trajectoires rectilignes et peuvent se déplacer suivant des trajectoires incurvées ou autres. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention sont mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'e-2^ xemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - Figure 1 est une coupe horizontale d'un mode préféré de réalisation de l'invention ; - Figure 2 est une coupe,à plus grande échelle, d'une partie du dispositif de la figure 1 ; - Figure 3 est ion graphique montrant la relation entre la masse et l'énergie dans le dispositif suivant l'invention. Tel qu'il est représenté le dispositif d'actionnement suivant l'invention comprend un bloc 10 dans lequel est monté un ensemble d'enroulements 11. Cet ensemble 11 comprend un tube ou noyau 12 formé d'une matière non magnétiquetelle que du verre. Des pièces polaires 13, 14 et 15 sont montées sur le tube 12. Un enroulement d'activation 16 est placé entre les pôles 14 et 13 et vin enroulement de retenue 17 présentant un nombre relativement faible d'ampères-tours par rapport aux ampères-tours de la bobine 30 35 72 17463 4 2137958 d'activation 16 est disposé entre les pièces polaires 14 et 15. Des fils 18 sont prévus pour assurer l'alimentation de 1'enroulement 16 et des fils 19 pour assurer celle de l'enroulement 17-A l'intérieur du tube 12 est monté un organe d'actionnement 5 20 qui, dans le mode préféré de réalisation de l'invention, est en une matière magnétique essentiellement non compressible. De préférence, l'organe d'actionnement 20 est maintenu en position par l'enroulement 17, et, dans ce but, il est prévu des moyens d'excitation ée cet enroulement. L'enroulement 17 exerce une 10 force de retenue sur l'organe 20, qui, en l'absence d'une force supérieure appliquée par l'enroulement d'enclenchement, est suffisante pour l'empêcher normalement de bouger. Lorsque l'enroulement d'activation 16 sélectivement excitable est excité, une force est exercée dans le sens axial du tube 12 15 et elle est suffisamment grande pour vaincre la force de retenue exercée par l'enroulement et pour propulser l'organe 20 hors du tube. Dans le cas d'une imprimante, l'organe 20 est appliqué contre le support d'enregistrement qui peut être une carte perforée, une bande de papier ou un élément similaire, avec une force 20 suffisante pour percuter ce support de manière à l'appliquer contre me roue d'impression et à effectuer une opération d'impression. Après la course d'impression de l'organe 20, celui-ci revient à sa position initiale de repos représentée sur les figures 1 et 2. Dans le cas d'une imprimante à grande vitesse, où l'organe 20 25 agit comme un marteau pour appliquer le support d'enregistrement contre un organe portant des caractères d'impression, ledit organe 20 possède une énergie cinétique suffisante pour s'écarter rapidement par rebondissement de sa position d'impact et pour revenir à grande vitesse vers sa position initiale. Cependant, 30 dans certains systèmes, on peut prévoir des ressorts ou autres moyens fournissant une force d'assistance pour faciliter le retour de l'organe d'actionnement 20 dans sa position initiale. De toutes manières, l'invention a pour but d'amortir la grande quantité d'énergie cinétique que peut contenir l'organe 20 35 pendant son mouvement de retour ou de rebondissement. Pour amortir le mouvement de rebondissement de façon à empêcher l'organe 20 de percuter à nouveau le support d'enregistrement, l'invention prévoit l'utilisation d'un organe de transfert d'énergie ou masse secondaire 22 placée de façon à être alignée axialement avec 40 l'organe 20 dans une position telle que cet organe entre en 72 17468 5 2137958 coULsion avec elle pendant son mouvement de . retour. La masse 22 est de préférence en une matière non compressible et elle est placée entre deux parois 23 et 24. Chaque paroi 23, 24 est p]a cée à proximité de la masse 22. Au moins une des parois est en une 5 matière absorbant l'énergie. Comme exemple d'une telle matière donnant d'excellents résultats, on peut citer le polymère de haute densité vendu sous la marque"GAR-DUR" par la société GARLAND , Mfg Co, Soco, Maine (E. U. A.). Suivant la littérature technique, la substance GAR-DUR est un polyéthylène de poids moléculaire 10 élevé. Comme indiqué plus haut, la collision entre l'organe d'actionnement et l'organe de transfert d'énergie est théoriquement line collision élastique bien qu'on ne connaisse pas de collisions élastiques parfaites, à l'exception peut-être de celles qui se 15 produisent entre des atomes, des molécules ou des électrons. Cependant, on va considérer dans le cadre de l'invention qu'on peut utiliser r pour l'organe d'actionnement et pour l'organe de transfert d'énergie des matières qui ne se compriment pratiquement pas lorsqu'elles entrent en collision dans les conditions d'utilisa-26 tion envisagées. Le caractère convenable des matières à utiliser peut être commodément déterminé à l'aide de quelques essais "empi riques. La figure 3 fait apparaître les relations entre masse et énergie intervenant dans l'invention, les courbes indiquées repré 25 sentant le cas où il s'est produit une collision. Les courbes E^ et V1 représentent l'énergie cinétique et la vitesse de la psmiè-re masse m^, c'est-à-dire de l'organe d'actionnement 20. Les courbes Eg et V' représentent l'énergie et la vitesse de la masse secondaire ou organe de transfert d'énergie 22, On voit que, 30 lorsque le rapport K des deux masses se rapproche de l'unité, l'énergie et la vitesse de la masse 1, c'est-à-dire de l'organe d'actionnement 20, tomb'eitàzéro. Lorsque K est compris entre environ 0,5 et 2, on peut obtenir un transfert d'énergie substantiel. 35 Dans des dispositifs du type représenté, on obtient les meil leurs résultats lorsque K est légèïpement supérieur à l'unité. Dans ce cas, comme l'indique la figure 3, la vitesse de l'organe 20 est négative après la collision de sorte que cet organe rebondit légèrement. L'importance de ce fait est que les deux organes 40 s'écartent plus rapidement, pour un transfert donné d'énergie, 72 17463 6 2137958 pendant le temps où la masse secondaire vibre entre les deux parois 23 et 24. Il en résulte que l'énergie de la masse secondaire n'est pas retransmise à la masse primaire dans une collision élastique avant que son énergie ait été absorbée par la ma-5 tière d'absorption d'énergie. En pratique, on obtient les meilleurs résultats lorsque le rapport des masses est compris entre 1,2 et 1,5 mais ces valeurs peuvent varier légèrement en fonction des matières réellement utilisées. Comme il est est expliqué plus haut, l'enroulement de rete-10 nue 17 sollicite l'élément d'actionnement en direction de son point initial d'impact et il est suffisant de retenir l'organe d'actionnement à l'intérieur du tube afin de l'empêcher d'effectuer un mouvement excessif lorsqu'il rebondit à partir de l'organe de transfert d'énergie ou masse secondaire. Avantageusement, la 15 force de poussée engendrée par l'enroulement doit être juste suffisante pour ramener 1'organe d'actionnement à son point d'impact contre l'organe de transfert d'énergie, à peu près au moment où cet organe de transfert a transmis toute son énergie à la matière d'absorption. 20 Dans la plupart des cas, on a constaté qu'il subsistait dans l*organe d'actionnement 20 une énergie cinétique suffisaient faible pour pouvoir considérer qu'il était pratiquement immobilisé après la première ou la seconde collision avec l'élément de transfert d'énergie et on a confirmé ce fait par des essais empiriques 25 effectués dans des imprimantes et des perforatrices où la durée du cycle est d'environ cinq millisecondes. Cependant, dans certains cas, il peut se produire plusieurs collisions entre l'organe d'actionnement et 1'organe de transfert d'énergie mais ces collisions se produisent à une fréquence croissante pour une 30 énergie résiduelle décroissante de sorte que le temps mis par l'organe d'actionnement pour s'immobiliser est assez court. 72 17468 7 2137958 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour amortir les oscillations de rebondissement d'un organe d'actionnement à trajectoire linéaire, utilisé notamment poiir l'Enregistrement de données sur tin support d'enregistrement, dans lequel des moyens commandés par intermittence et produisant une force d'actionnement propulsent l'organe contre le support d'enregistrement, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de transfert d'énergie placé sur la trajectoire de rebondissement de l'organe d'actionnement de façon à entrer en collision avec ce dernier organe pendant son mouvement de rebondissement, ledit organe de transfert d'énergie étant monté de manière à exécuter un mouvement limité après une collision avec l'organe d'actionnement, les deux organes étant en une1 .matière relative-vment non compressible, et une matière d'absorption d'énergie étant placée sur la trajectoire suivie par l'organe de transfert d'énergie pour absorber l'énergie cinétique de cet organe lors d'une collision avec lui. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport m entre les masses de 1'organe de transfert d'énergie et de 1'organe d'actionnement est supérieur à 1. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ce rapport est compris entre environ 1,2 et 1,5. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la longueur de la trajectoire de l'organe d'actionnement est grande par rapport à la longueur de la trajectoire de l'organe de transfert d'énergie. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'application d'une force de retenue pour retenir l'organe d'actionnement après son rebondissement sur l'organe de transfert d'énergie. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens d'application d'une force de retenue produisent une force dont la valeur est faible par rapport à la force d'actionnement. 7• Dispositif suivant l'une des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'organe d'actionnement est formé d'une matière magnétique, les moyens de génération de la force d'actionnement comprenant un enroulement entourant l'organe d'actionnement et excitable de façon à propulser ledit organe dans une première direction. 72 17468 8 2137958 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens d'application d'une force de retenue sont également constitués par un enroulement entourant l'organe d'actionnement et excitable de façon à propulser ledit organe dans une première 5 direction le nombre d'ampères-tours de l'enroulement de retenue étant relativement faible par rapport aux ampères-tours de l'enroulement d'actionnement. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'organe de transfert d'énergie placé 10 dans le parcours de rebond de l'organe d'actionnement comporte une surface contre laquelle l'organe d'actionnement vient percuter lorsqu'il rebondit. 10. Dispositif selon!l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que un organe à impact secondaire est .placé 15 du côté de l'organe de transfert opposé à celui où se trouve la matière d'absorption d'énergie. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est prévu un organe d'absorption d'énergie des deux côtés de l'organe de transfert d'énergie.