Brevet FR2133606A1 — publié le 19721201

La présente invention concerne généralement les dispositifs d'actionne-ment magnétique et plus particulièrement, un marteau d'impression à action-nement et restauration magnétiques. Jusqu'à maintenant, les dispositifs d'actionnement électromagnétiques 5 pour imprimantes ont été conçus soit comme dispositifs séparés raccordés à un marteau d'impression par une tige poussoir ou un autre élément similaire comme dans le brevet n° 1 395 074 déposé en France par la demanderesse le 25 Mars 1964, soit coftme des dispositifs d'actionnement du type à simple armature frappant un marteau d'impression comme dans le brevet des E.U.A 10 n° 3 507 213. Un objet, général de la présente invention est de réaliser un marteau d'impression électromagnétique nouveau et amélioré pour une imprimante. Un objet plus particulier de la présente invention est de réaliser un marteau d'impression électromagnétique dans lequel la commutation du 15 flux magnétique d'une trajectoire à une autre provoque le fonctionnement du dispositif d'actionnement ou du marteau d'imDression. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un marteau d'impression électromagnétique dans lequel une armature montée en rotation entre les pièces polaires d'un noyau magnétique fixe, est actionnée par le 20 transfert du flux magnétique entre les pièces polaires d'une trajectoire de flux présentant un entrefer radial à une autre trajectoire de flux présentant un entrefer périphérique. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un marteau d'impression à fonctionnement électromagnétique, -actionné par la commutation 25 du flux magnétique d'un entrefer de longueur constante à un entrefer linéaire ment variable. Un objet important de la présente invention est également d'assurer la commutation du flux magnétique d'un entrefer périphérique défini par des surfaces d'armature et de noyau dentées associées, à un entrefer radial 30 défini par des parties de noyau et d'armature disposées pratiquement en butée. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un marteau d'impression actionné électromagnétiquement dans lequel des enroulements d'actionnement montés sur des oarties des nièces polaires ds chaque côté 35 d'une armature rotative provoquent un transfert du flu.\ magnétique d'un entrefer denté périphérique entre les pièces polaires è un entrefer linéaire entre des parties des noyau et d'armature qui se déplacent les unes vers jes autres le long d'une trajectoire de longueur décroissante. Un autre objet de la présente invention est de réaliser un marteau 40 d'impression rotatif actionné électromagnétiquement, comportant a la fois 72 12012 2 2133606 des partiss d'entraînement et d'impact et une partie d'arrêt et de restauration. Un autre objet important de la présente invention est de réaliser un marteau d'impression comportant un élément d'impact rotatif à dents d'arrêt 5 et à entrefer d'entraînement linéaire. Un autre objet important de la présente invention est de réaliser un dispositif d'actionnement comportant une armature et une structure de noyau magnétique fixe à pièces polaires en saillie assurant une trajectoire d'entrefer radiale pour un flux magnétique d'actionnement» et un entrefer périphé-10 rique incurvé correspondant défini par des parties dentées de noyau et d'armature incurvées correspondantes, les parties dentées étant déplacées les unes par rapport aux autres dans la position actionnée de façon' à exercer le couple de rappel maximum. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention 15 ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés à ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. La figure 1 est une vue schématique de côté, en coupe partielle et partiellement éclatée, d'une structure de marteau d'impression à actionnement électromagnétique incorporant les principales caractéristiques de la présente 20 invention. La figure 2 est une vue schématique de l'avant de la structure de marteau d'impression de la figure 1. La figure 3 présente des courbes illustrant les forces d'entraînement et de restauration relatives agissant sur l'armature du dispositif d'actionne-25 ment en différentes positions. La figure 4 représente les courbes du temps de vol et de la force d'impression pour le dispositif d'actionnement des figures 1 et 2 pour différentes valeurs de l'entrefer, et La. figure 5 présente des courbes illustrant la chronologie des impulsions 30 d'entraînement et d'amortissement appliquées au marteau d'impression en fonction du déplacement du marteau. En se reportant plus particulièrement à la figure 1 des dessins, on voit que le dispositif d'actionnement 10 comprend généralement une structure de noyau magnétique fixe comportant des éléments noyaux supérieur et inférieur 35 11 et 12 avec un élément noyau central 14 positionné entre les deux éléments précédents. Les éléments noyaux 11, 14 et 12 sont raccordés par des éléments noyaux 13 et 15, qui complète le circuit magnétique. Les éléments noyaux supérieurs et inférieur sont prévus avec des pièces polaires en saillies 16 et 10 portant des enroulefnénts d'actionnement 20 et 22 respectivement. 40 L'élément noyau intermédiaire 14 peut comprendre plusieurs lamelles comportant 72 12012 3 2133606 des pièces polaires en saillie 24 et 26 orientées vers le haut et vers le bas et portant des enroulements d'actionnemefit 28 et 30 respectivement. On trouve, dans une position adjacente aux pièces polaires 16 et 24 et sur les cBtês opposés de celles-ci, des parties périphériques- ou incurvées définies 5 par plusieurs dents espacés 32 et 33 respectivement. D'une manière similaire, les pièces polaires 18 et 26 comportent des surfaces incurvées similaires définies par des dents espacés 34 et 36, respectivement. Les armatures 38 et 40 sont respectivement montées en rotation sur les axes de pivotement 42 et 44 prévus sur les bras de support 46 et 48 10 qui sont eux-mêms fixés respectivement par des broches ou rivets 50 et des vis 52 au moyen de. support raccordant les éléments noyaux 11, 14 et 12, tel qu'un bloc de plastique polyuréthane moulé 54 qui peut être collé aux éléments noyaux. Les armatures 38 et 40 sont prévues avec des pièces polaires en saillie 58 et 60, et 62 et 63, qui sont disposées de façon à venir en 15 butée contre les pièces polaires correspondantes 16, 24, 18 et 26, respectivement, lorsque les armatures 38 et 40 sont entraînées en rotation autour . de leurs pivots 42 et 44 dans les directions anti-"horaires et. horaires respectivement. Les armatures 38 et 40 sont prévues avec des parties dentées correspondantes 64, 66, 68 et 70 disposées de façon à fonctionner en association 20 avec les parties périphériques dentées 32, 33, 34 et 36 des éléments noyaux 11, 14 et 12 respectivement. Les armatures 38 et 40 sont respectivement prévues avec des bras 72 et 74 orientés vers le bas et vers le haut respectivement et, comportant des surfaces de frappe 76 et 78 pour la frappe d'un document 80 et d'un ruban 82 contre un élément -porte-caractère 84 qui peut 25 être monté sur une chaîne ou une courroie porte-caractères ou sur tout autre élément similaire assurant la présentation du caractère èr une position d'impres- ■ sion. Un élément anti-rémanent 86 de matériau non magnétique ou plastique tel que le polyuréthane peut être fixé à l'une ou aux deux surfaces des pièces polaires 16, 18, 24 et 26 pour éviter le collage de l'armature aux 30 pièces polaires lors de l'actionnement du dispositif. Des butées flexibles peuvent être prévues et comprendre les lames flexibles 88 et 89 et les amortisseurs en caoutchouc 30 et 91 respectivement. Les lames flexibles 88 et 89 peuvent être fixées dans les fentes 92 et 93 et les vis de réglage 94 et 95 peuvent être prévues pour ajuster les positions de renos des armatures 38 et 40. 35 On voit que l'armature 38 est représentée dans la position actionnée, la pièce polaire en saillie 58 étant pratiquement en butée contre l'élément anti-rémanent 86 de la pièce polaire en saillie 16 de l'élément noyau fixe 10. Dans cette position, la surface de frappe 76 frappe le document 80 et le ruban 82 contre l'élément porte-caractères 84 pour l'impression. Dans 40 cette position, les dents 64 et 68 sont décalées par rapport à leurs parties 72 12012 4 2133606 dentées correspondantes 32 et 33 des éléments noyaux 11 et 14, en chevauchement de 20 à 40% seulement de façon à obtenir une force de restauration suffisante. L'armature 40 est représentée dans la position non actionnée, les pièces polaires 62 et 18 et 63 et 26 étant séparées au maximum. Dans cette position, les dents 34, 36, 68 et 70 sont pratiquement alignées. Dans la position représentée pour l'armature 40, des enroulements sur les éléments noyaux 10 et 12 représentés par l'enroulement 17 sur l'élément noyau 12, fournissent un flux magnétique d'arrêt «52 qui traverse normalement l'entrefer entre les dents 36 et 70 et 68 et 34 en séquences. Lorsque des impulsions sont appliquées aux enroulements d'actionnement 22 et 30, une partie principale du flux magnétique é2 est commutée depuis la trajectoire entre les dents périphériques espacées à la trajectoire désignée par le flux *51 entre les pièces polaires 18,.62, 63 et 26, exerçant une force d'entrai Bernent sur l'armature 40 afin de l'actionner dans une direction horaire de façon à refermer les entrefers entre les pièces polaires. Lorsque l'armature 40 se déplace en position actionnée, la surface de frappe 78 frappe le document 80 et les pièces polaires 62 et 18 et 63 et 26 sont pratiquement en butée contre l'élément anti-rémanent B6 comme représenté pour l'armature 38. Dans cette position, les dents espacées 68 et 70 ne sont plus en alignement avec les dents correspondantes 34 et 36" des éléments noyaux et sont en position décalée comme représenté pour les dents 64 et 66 de l'armature 38, positions dans lesquelles elles exercent une force de restauration suffisante pour ramener l'armature 40 à la position originale aussitôt que l'impulsion d'entraînement n'est plus appliquée aux enroulements 22 et 30. On verra quee dispositif d'actionnement 10 consiste en un dispositif rotatif à deux trajectoires de flux, une au travers du grand entrefer d'entraînement entre les pièces polaires 16 et 58-, par exemple; l'autre au travers d'une trajectoire de reluctance variable entre les dents espacées 32 et 64. Avec plusieurs dispositifs d'actionnement disposés côte-à-côte, comme représenté aux figures 1 et 2, un enroulement commun 19 entoure les jambes supérieures 11 et un enroulement commun 17 entoure les jambes inférieures 12 de tous les dispositifs d'actionnement pour assurer un champ magnétique à état permanent qui force toutes les unités à s'aligner pour des valeurs de reluctance minimum, tandis que des enroulements d'actionnement séparés 20 et 28 sont prévus sur les pièces polaires en saillie 16 et 24 de chacun des dispositifs d'actionnement. Dans une position non actionnée, 10% approximativement du flux principal produit par l'enroulement 11 passe au travers de l'entrefer entre les pièces polaires en saillie 16 et 58, ce qui assure un retard de mouvement initial minimum, tandis qu'en même temps, une interaction minimum se produit entre les trajectoires adjacentes. L'excitation 72 12012 5 2133606 deB enroulements 20 et 28 assure une force magnétomotfice suffisante pour provoquer la commutation des trajectoires par le flux magnétique et le développement d'une force rotative. Ceci provooue la rotation de l'armature 36, et lorsque celle-ci tourne, les dents des trajectoires de restauration 5 32-64 et 33-66 se saturent, déviant la plupart du flux dans l'entrefer principal entre les pièces polaires en saillie 16-56 et 60-24. Les mesures effectuées montrent que les conditions sufvantes apparaissent: - flux initial dans la trajectoire de restauration = 2000 lignes. 10 - flux initial dans la trajectoire d'entraînement = 300 lignes. - immédiatement avant le début du mouvement, champ de restauration 800 lignes, champ d'entraînement 1650 lignes. - lorsque la course avant est terminée, champ dB restauration 350 lignes, champ d'entraînement 2300 lignes. 15 Ces résultats ont été obtenus avec approximativement 860 ampère-tours pour les enroulements de maintien 17-19 et 1800 ampère-tours oour les enroulements d'entraînement 20, 28, 22 et 30. Comme représenté à la figure 3, au cours du mouvement de l'armature, la force d'entraînement augmente, suivant la trajectoire A, et la force 20 de restauration diminue, suivant la trajectoire B. Le courant d'entraînement peut être coupé bien avant la fin de course, étant donné que tandis que le courant disparaît, la reluctance de l'entrefer d'entraînement 16-56 diminue, maintenant la force d'entraînement positive et pratiquement constante. Une fois que l'impact s'est produit, une force de-rehond_très faible est néces-25 saire pour développer une force de restauration positive, pour suivre la trajectoire C. Le rapport entre la largeur de l'impulsion d'entrée et l'énergie disponible est représenté à la figure 4. Cette figure présente également les variatipns de temps de vol en fonction de l'impulsion d'entraînement et de la longueur de la course. 30 Dans une réalisation, le rayon à la partie dentée périphérique de l'ar mature est d'approximativement 17,45 millimètres, la largeur des dents étant d'approximativement de 1,19 mm et les fentes ayant une largeur approximative de 1,68mm. L'épaisseur de l'armature est d'approximativement 2,39mm de façon que les dispositifs d'actionnement ou les marteaux d'impression puissent être 35 disposés à 2,54mm l'un de l'autre. L'entrefer entre l'arsrature et la pièce élément noyau est de l'ordre de 0,05mm et l'élément anti-rémanent a une épaisseur de l'ordre de 0,36mm. Les deux armatures supérieures et les deux armatures inférieures étant disposées d'une anière opposée pour réaliser un module de marteaux d'impression compact, les éléments noyaux supérieurs 40 et inférieurs sont séparés par approximativement 2,38ram pour permettra une 72 12012 6 2133606 épaisseur hors tout de l'ordre de 7,14mm, tandis que la jambe centrale a une épaisseur de l'ordre de 19mm, chaque jambe ayant une largeur approximative de 12,7mm. Des dispositifs d'actionnement de marteaux d'impression incorporant la présente invention ont été actionnés pour délivrer une force 5 d'impression d'approximativement 75 à 230 K ergs avec un temps de réponse de l'ordre de 0,6 à 1,1 Ms, un temps de stabilisation de 1,9 à 3 Ms, et une course utilisable de 0,89 à 1,27mm. Comme représenté à la figure 5, des impulsions d'entraînement et d'amortissement a et b.peuvent être dilivréès d'une manière espacée pour donner une courbe de déplacement c. 10 On voit d'après la description ci-dessus et les dessins que le dispo sitif d'actionnement de marteaux d'impression de la présente invention est un mécanisme simple et efficace ne nécssitant pas de ressort de restauration. Une seule pièce mobile par unité est nécessaire, cette pièce assurant l'impression. Ceci permet des fonctionnements à grande vitesse avec une puissance 15 d'entraînement et une amortissement électrique relativement faibles si on le désire. Bien que l'on ait décrit dans ce qui précède et représenté .sur les dessins' les caractéristiques essentielles de l'invention appliquées à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il est évident que l'homme de l'art 20 peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention. 72 12012 7 2133606 REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'actionnement électromagnétique caractérisé en ce qu'il comporte: un noyau magnétique stationnaire présentant des pièces polaires séparées, 5 une armature mobile en rotation positionnée entre lesdites pièces polai res et présentant un membre d'actionnement disposé afin d'être actionné par 1s mouvement de rotation de ladite armature, et des extensions, positionnées par rapport auxdites pièces polaires avec lesquelles elles viennent en butée lors de la rotation de ladite armature, 10 un enroulement disposé sur ledit noyau magnétique pour produire un flux magnétique entre lesdites extensions et lesdites pièces polaires pour provoquer un mouvement de rotation de ladite armature à partir d'une position de repos, des moyens pour, restaurer ledit membre d'actionnement dans sa position 15 de repos. 2.- Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les extensions de ladite armature et ledit noyau magnétique présentent des surfaces définissant un entrefer sensiblement radial par rapport à l'axe de pivotement de ladite armature. 20 3.- Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que ledit noyau magnétique présente des éléments supplémentaires disposés sur les côtés opposés auxdites pièces polaires avec au moins une extension présentant la forme générale d'une dent, ladite armature présentant au moins une dent correspondante qui se trouve au moins partiellement décalée par raoport 25 à la dent du noyau magnétique, lorsque ladite armature est en position d'actionnement. 4.- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que lesdits éléments supplémentaires du noyau magnétiaue et ladite armature présentent chacun plusieurs dents séparées, disposées le long de surfaces courbes 30 correspondantes, définissant un entrefer de longueur constante, ledit entrefer étant disposé d'une manière généralement périphérique par rapport audit axe de pivotement. 5.- Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le chemin du flux magnétique passant à travers ledit entrefer radial présente dans la 35 position de'repos, une reluctance supérieure à cina fois celle du chemin passant ^ travers ledit entrefer périphérique . 72 12012 2133606 6.- Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ca que ledit noyau présente un enroulement qui fournit normalement un flux magnétique permettant de maintenir les dents de ladite armature et dudit noyau magnétique en alignement; un autre enroulement sur lesdites pièces polaires produisant un flux magnétique à travers ledit entrefer radial seulement et couper le flux magnétique allant de 'entrerfer radial à l'entrerfer périphérique. 7.- Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'au moins une desdites dents de l'armature est disposée afin de se déplacer par rapport aux dents de la pièce polaire associée afin de réduire la zone de recouvrement des dites dents de telle sorte que l'entrefer entre lesdits dents diminue. 8.- Dispositif selon la revendication 6 caractérisé en ce que plusieurs noyaux magnétiques et les armatures mobiles en rotation associées sont positionnées côte à côte avec les membres d'actionnement disposés alternativement de manière opposée par rapport à la ligne de frappe. t 9.- Dispositif selon la revendication 8 caractérisé en ce que l'enroulement produisant le flux magnétique à travers les entrefers radiaux et périphériques est commun à plusieurs noyaux magnétiques disposés côte à côte alors que l'enroulement produisant le flux magnétique à travers l'entrefer radial est particulier à chaque armature. 1.0.- Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce que lesdits noyaux magnétiques sont liés par des moyens plastiqués moulés reliant tous les noyaux magnétiques.