Brevet FR2362007A1 — publié le 19780317

La présente invention concerne un dispositif d'ajustement du porte-caractères d'un groupe inscripteur ou d'impression, indépendamment du positionnement du porte-caractères par le moteur pas-à-pas, le porte-caractères présentant une pluralité de caractères disposés dans au moins deux plans, un abaissement du porte-caractères étant prévu aux fins d'une meilleure lecture du dernier caractère imprimé. L'invention est due à Volker FLECHTNER et Walter MANDEL. De tels groupes inscripteurs ou d'impression pour l'impression typographique en série, à vitesse lente ou moy enne, sont, principalement, utilisés comme éléments de sortie des informations sous forme imprimée dans la technique de moyenne grandeur de traitement des données et dans les installations de traitement de données. On connait de nombreux dispositifs au moyen desquels il est possible d'ajuster les porte-caractères dans les directions utiles de coordonnées. Ces dispositifs connus font appel, par exemple, à des entraînements par totalisation de parcours à traction par câble, à des entraînements par engrenages, crémaillères ou leviers, commandés par cames ou aimants. Ces dispositifs de réglage présentent une cons- truction conçue pour que, par une combinaison ou par une multiplication des organes de réglage, on puisse obtenir un certain nombre de positions terminales du porte-caractères. Afin de permettre le fonctionnement de tels mécanismes de ré- glage, tous ces dispositifs connus nécessitent une dépense élévée en pièces mécaniques compliquées et ils sont en conséquence plus particulièrement appropriés pour l'ajustement des éléments d'impression se trouvant à la périphérie du portecaractères. Ces dispositifs permettent de réaliser huit, seize ou un nombre plus important de positions terminales.Toutefois, lorsqu'il faut réaliser, pour des cas d'application concrets, moins que huit positions terminales au moyen de dispositifs de réglage, ces dispositifs connus s'avèrent désavantageux en raison de leurs exigences mécaniques élevées. La complexité des mécanismes d'ajustement connus suscite des problèmes de tolérances difficilement solubles, causés par le nombre élevé de pièces mécaniques en mouvement, telles que des cliquets, des cames, des roues dentées, des leviers, des articulations etc. Le respect des tolérances ne peut être réalisé que par une dépense supplémentaire, ce qui influence négativement une fabrication rentable de ce type de mécanismes d'ajustement. Dans d'autres mécanismes dlajustement-,connus, on utilise, pour atteindre les positions d'impression du portecaractères, certains éléments à ressort. Ces éléments ramènent le mécanisme d'ajustement a' sa position initiale après l'exécution du mouvement d'ajustement et du processus d'impression. La fréquence d'impression en est réduite, étant donné que la course de retour du porte-caractères ne peut pas être utilisée pour régler une nouvelle position d'impression. Un autre inconvénient réside dans le fait que les forces de réglage de ce type de mécanismes d'ajùstement doivent, de façon complémentaire, vaincre les forces élastiques des ressorts de rappel. Il est connu, pour la transformation d t une puissance électrique en une puissance mécanique, de placer des transducteurs piézo-électriques. Dans l'emploi de ce principe, il est connu d'engendrer, par des modifications impulsionnelles des champs électriques appliqués à des éléments allongés en céramique à effet piézo-électrique, des modifications impulsionnelles de longueur qui peuvent etre utilisées pour entraîner des aiguilles d'impression d'une imprimante par points. Les modifications de longueur qui peuvent être obtenues sont faibles, mais les forces suscitées sont relativement importantes. Cet entrainement est suffisant pour réaliser une courte accélaration des aiguilles d'impression qui sont aptes à se propulser ensuite jusqu'a la zone d'impression sous l'effet de leur propre inertie de masse ( demande de brevet allemand No OS 2.342.021 ). Cependant, la modification de trajectoire qui peut être obtenue, est trop faible pour le réglage de porte-caractères, de sorte que le principe du coc impulsionnel n'est pas approprié. Il est également connu d'accomplir un travail mécanique au moyen d'éléments à fléchissement piézo-électriques du type à lamelles. Les éléments à fléchissement sont essentiellement constitués par une lamelle métallique qui est garnie d'un ou des deux côtés, par une matière céramique piézo-électrique, Les lames en matière céramique portent une couche métallique sur leur face qui est opposée à la lamelle métallique.Lorsque llon applique une tension électrique de polarité déterminée entre la lamelle métallique et la couche métallique, un champ électrique se crée dans la lame polarisée en matière céramique qui, selon la polarité de la tension appliquée, provoque une contraction ou une dilatation de la lame en matière céramique, ce qui donne lieu, en raison de la liaison rigide entre la lame en matière céramique et la lamelle métallique, à une flexion de ltélément. Dans le cas de deux lames en matière céramique, celles-ci sont polarisées de façon différente entre elles ou elles sont excitées par une polarisation inverse ,de sorte que les actions se complètent pour réaliser une flexion déterminée. Il est également connu d'utiliser ce fléchissement de l'élément en tant que couplage actionné électriquement ( demande de brevet allemand No AS 2.104.552 ), en tant que relais piézo-électrique ( demande de brevet d'Allemagne démocratique No WP 110.834))ou en tant qu'entralnement des aiguilles dtimpression d'une imprimante par points ( brevet britannique IT, 1.323.876 ). L'inconvénient de ces dispositifs connus réside dans une d-fle=cion relativement faible qui , selon les tensions utilisées, est de l'ordre de 1 mm et ne permet donc aucun usage limité. Il est connu, pour augmenter la déflexions d'assembler plusieurs éléments à fléchissement piézo-électriques du type à lamelles et de les relier mécaniquement les uns aux autres de manière qu'ensemble ils donnent lieu à un corps de forme ondulée ou à méandres. Les éléments à fléchissement individuels sont, dans ce cas, disposés de telle ma- fière que les flexions se produisant à chacune des phases opératoires déterminées,de chacun des éléments individuels, coopèrent de manière à s'additionner (demande de brevet allemand No OS 1.945.448 ). il est ainsi effectivement possible de réaliser des déflexions importantes, mais un inconvénient réside dans le fait que selon la longueur des lamelles à l'extrémité qui a fléchi,de l'élément à fléchissement, on ne peut obtenir qu'une force de poussée relativement faible. Les solutions déductibes de l'état connu de la technique pour le réglage d'un porte-caractères par un moyen mécanique, présentent des inconvénients sérieux qui agissent défavorablement sur une fabrication économique. L'invention a pour but de réaliser le réglage d'un porte-caractères, d'une façon sûre, à grande vitesse, en évitant ces inconvénientS et d'ouvrir un domaine d'application jusqu'à présent inconnu pour les transducteurs piézo-électriques, dans la technique de l'impression. Le problème technique auquel llinvention apporte une solution consiste à présenter un dispositif d'ajustement d'un porte-caractères, sans pièces à usure mécanique, qui est réalisé , avec des frais raisonnables, sous une forme structurelle robuste et compacte et qui permet un ajustement du porte-caractères, indépendamment du positionnement du portecaractères , dans au moins deux plans d'impressionoainsi qu'un abaissement du porte-caractères pour faciliter la lecture du dernier caractère imprimé. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que, d'une part, il comprend au moins deux éléments élévateurs piézo-électriques superposés, entourant concentriquement l'arbre d1entraiement du porte-caractères, maintenus à distance l'un de l'autre par des anneaux écarteurs externes électriquement conducteurs et des anneaux amortisseurs internes élastiques, d'autre part, chaque élément élévateur est constitué par deux disques à fléchissement piézo-électriques, à polarisation mutuellement inverse, maintenus à distance l'un de l'autre par un anneau écarteur électriquement isolant, reliés par un rivet creux métallique et soutenus par un anneau amortisseur externe élastiqueoet, d'autre part encore, les disques à fléchissement d'un élément élévateur sont reliés électriquement entre eux par un anneau contacteur interne tandis que les disques à fléchissement entre éléments élévateurs voisins sont reliés électriquement par, chaque fois, un anneau contacteur externe. Suivant un mode de réalisation avantageux de l'invention, un disque à fléchissement est constitué par une tôle support à ressort garnie de chaque côté, respectivement, par un disque piézo supérieur et un disque piézo inférieur. Conformément à l'invention, les faces externes des disques piézo supérieur et inférieur sont munies d'une couche conductrice en nickel ou en argent. Conformément à un mode de réalisation avantageux de l'invention, les faces des disques piézo qui sont dirigées vers la tôle support sont toutes les deux au potentiel de la masse tandis que les faces des disques piézo qui sont opposées à la tôle support sont toutes les deux au potentiel positif de la source d'alimentation. Conformément à un mode d'exécution très avantageux de l'invention, la tôle support est circulaire et elle présente quatre encoches opposées. Conformément à un mode particulier de réalisation de l'invention, les faces des disques piézo d'un disque à fléchissement qui sont opposées à la tôle support, sont reliées par une agrafe métallique. Selon un autre mode d'exécution de l'invention, les faces des disques piézo d'un disque à fléchissement qui sont opposées à la tôle support sont reliées par des ponts méta]liques. Avantageusement, ceux-ci sont réalisés par métallisation, application au pistolet ou par électroplastie. D'autres détails et particularités~de l'invention ressortiront do description donnée ci-apres, à titre non limitatif, d'un ma de d'exécution de l'invention, avec référence aux aessins, dans lesquels La figure 1 représente une vue générale, partiellement en coupe, du dispositif selon l'invention, avec le portecaractères et le moteur pas-à-pas;; T,a figure 2 représente une vue éclatée des parties individuelles d'un élément élévateur, dans leur ordre réciproque, La figure 3 représente une vue en coupe d'un élément élévateur, à l'état monté des pièces individuelles selon la figure 2, La figure 4 représente la moitié de droite d'un élément à fléchissement, en coupe, le contact des lames piézo étant réalisé par une agrafe, La figure 5 représente la moitié de droite d'un élément à fl.échissement selon la figure ls, le contact entre les disques piézo étant réalisé au moyen d'un pont, La figure 6 représente une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2, du disque inférieur à fléchissement d'un élément élévateur, à l'état excité, La figure 7 représente une vue en coupe de plusieurs éléments élévateurs,à l'état excité. Le dispositif d'ajustement décrit ci-après se rapporte au changement du plan des caractères dans les porte-caractères cylindriques et convient également à des porte-caractères ( par exemple les disques à caractères ), dans lesquels, pour le positionnement des caractères, il est nécessaire d'a- voir, en plus d'un mouvement principal d'ajustement, par exemple tournant, un ou plusieurs mouvements d'élévation. La figure 1 représente, partiellement en coupe, un mode d'exécution avantageux de l'invention; dans le but de mieux en faire comprendre la coordination, certaines pièces ont été représentées à l'état partiellement démonté. Le dispositif d'ajustement d'élévation se trouve, dans la position représentée à la figure 1, dans une phase active. Un porte-caractère 13, ici un cylindrc à caractères portant plusieurs bras porte-caractères 14ouest disposé devant un support d'enregistrement non représenté. Pour l'impression, il est réglé en hauteur de manière que l'mi des deux plans de caractères, 11, 12, coincide avec le plan d'impression. Les caractères d'impression 37 sont disposés à la périphérie de ces deux plans d'impression 11, 12. La flèche 10 de la figure 1 indique le sens de rotation du porte-caractères 13 aux fins du positionnement du bras porte-caractères requis pour l'impression. Le positionnement est réalisé par un moteur pas-à-pas 1. Lorsque le bras porte-caractères 14 à positionner se trouve devant la position d'impression choisie et que l'ajustement dans l'un des deux plans d'impression 11, 12 , a eu lieu, un marteau d'impression non représenté de plus près au dessin frappe , d'une manière connue, la face arrière du bras porte-caractères 14 et pousse le bras 14 avec le caractère choisi 37 contre un ruban encreur et le support d'enregistrement qui se trouve devant la contre-butée d'impression. L'exécution conforme à l'invention,du dispositif d'ajustement d'un porte -caractères permet également l'emploi d'autres moyens de positionnement du porte-caractères 13. La liaison entre le moteur pas-à-pas 1 et le porte-caractères 13 ( figure 1 ) est réalisée par un arbre d'entratnement 2 dont l'extré- mité se présente comme un arbre profilé 6, par exemple rectangulaire. Le porte-caractères 13 est fixé avec jeu, par une liaison de forme, à cet arbre profilé, l'arbre profilé 6 et la cavité dans le porte-caractères 13 formant un guidage profilé 9 qui permet uniquement un mouvement, avec un certain degré de liberté, le long de l'arbre profilé 6.Le guidage rectiligne du porte-caractères 13 le long de l'arbre profilé 6 est assuré par un étrier élévateur 7 qui porte des galets de guidage 8 diamétralement décalés, lesquels s'engagent, par une liaison de forme, dans une gorge 15 du porte-caractères 13 et permettent ainsi une rotation du porte-caractères 13 dans le plan choisi des caractères, 11, 12, à l'état de repos de l'étrier élévateur 7 et des éléments élévateurs 17. Le dispositif d'ajustement selon l'invention est disposé de chaque côté de l'arbre profilé 6, entre le moteur pas-à-pas et le porte-caractères 13. Il comprend plusieurs é- léments élévateurs 17 qui sont couplés entre eux de manière à réaliser un montage en série et à obtenir, ainsi, des élévations ajustables du porte-caractères 13. Conformément à la figure 2, chaque élément élévateur 17 est constitué par un disque supérieur à fléchissement 16 et un disque inférieur à fléchissement 18, par un anneau écarteur interne 19 et un anneau écarteur interne 20, par un anneau amortisseur interne 25 et un anneau amortisseur externe 26, par un rivet creux -21 et, enfin, par un anneau contacteur externe 28 et un anneau contacteur interne 29.Les pièces individuelles d'un élément é- lévateur 17, représentées à l'étant séparé à la figure 2, sont montrées à l'état monté à la figure 3. Un disque à fléchissement 16, 18, selon la figure 21 est constitué par une fine tôle porteuse à ressort 22 sur laquelle sont collés, de chaque côté, des disques piézo polarisés 23, 27, comportant, sur leurs faces, des couches conductrices 30. L'application d'une tension électrique entre la tôle 22 et les couches 30 entraîne une dilatation ou une contraction des disques piézo 23, 27, de telle manière que chaque disque à fléchissement 16, 18, d'un élément élévateur 17 fléchit de façon concave et, ainsi, les deux disques à fléchissement 16, 18, sont déformés de façon biconcave. Un élément essentiel de la solution conforme à l'invention réside dans la structure de l'élément élévateur 17, en particulier dans le mode de contact entre les disques à fléchissement, lequel permet une grande sécurité de fonctionnement sans la présence de conducteurs d'alimentation supplémentaires susceptibles de provoquer des perturbations, des éléments élévateurs 17 individuels. Il y a donc lieu de décrire, avec plus de détails, la-structure dlun élément élevateur 17, en particulier avec référence aux figures 2 et 3. La tôle circulaire de support 22 présente, respectivement, un diamètre supérieur et un alésage inférieur à ceux des disques piézo 23, 27, disposés de chaque côté. Des encoches 32 diamétralement opposées, réalisées dans le bord externe en saillie de la tôle support 22 permettent d'introduire des agrafes 31 pour relier les couches externes 30 des disques piézo de telle manière que les agrafes 31 ne touchent pas la tôle support 22. Un anneau amortisseur externe 26 en une matière élastique, par exemple en caoutchouc, est collé sur ce bord externe en saillie. Un anneau écarteur interne 19, électriquement isolant, par exemple en matière plastique, est placé sur le bord interne en saillie de la tôle support 22. Un anneau contacteur interne 29 entoure concentriquement cet anneau écarteur interne 19 Lorsque les deux disques à fléchissement 16, 18 sont disposés de façon superposée et maintenus à distance, selon la figure 3, par l'anneau écarteur 19 et l'anneau amortisseur 26, cet anneau contacteur interne 29 assure une liaison électrique entre les deux couches opposées du disque piézo supérieur 23 du disque à fléchissement 18 et du disque piézo inférieur 27 du disque à fléchissement 16. Le montage décrit est relié par un rivet creux 21, par bordelage. Ainsi, les tôles support 22 des disques piézo 16, 18, sont reliées entre elles. Un anneau amortisseur interne 25, élastique, par exemple en caoutchouc, est placé sur le rebord du rivet creux 21.Le bord en saillie de la tôle support 22 du disque à fléchissement 16 est relié, par exemple par soudure par points, à l'anneau écarteur externe métallique 20 qui est muni, intérieurement, d'un isolant 24. Un anneau contacteur ex- terne 28 est disposé dans l'anneau écarteur externe 20 et il relie la couche 30 du disque piézo supérieur 23 du disque à fléchissement 16 avec la couche 30 du disque piézo inférieur 27 du disque à fléchissement 18 du second élément élévateur 17 empilé.On obtient,de cette manière,le résultat suivant lequel, môme pour plusieurs éléments élévateurs 17 empi- lés, les couches conductrices 30 sont reliées au potentiel positif de la source d'alimentation, tandis que toutes les tôles support 22 sont reliées au potentiel mis à lamasse, de la source d'alimentation et sont maintenues dans cet état au cours du processus d'élévation. Le conducteur dlalimentation peut, par exemple, etre tiré à travers une ouverture dans l'embase 3 et il peut être soudé à la masse ou à l'anneau contacteur interne 29 inférieur. Le processus d'élévation résulte de la figure 1. Au milieu, on a un élément élévateur 17 à l'état non excité, 5, tandis quten-dessous, on a représenté plusieurs éléments élévateurs à l'état excité, 4. A l'état non excité 5, les deux disques à fléchissement 16, 18, d'un élément élévateur 17, sont disposés parallèlement l'un à l'autre, à distance. La distance est déterminée par l'anneau amortisseur externe 26 et l'anneau écarteur interne 19. Le mode de représentation ici choisi ne correspond pas à la réalité et sert uniquement à l'illustration. Comme cela a déjà été précisé.ci-dessus, tous les éléments élévateurs 17 sont excités simultanément. Ce processus 4 est, par exemple, représenté à la partie inférieure de la figure 1. Bien que l'effet d'élévation intervienne simultanément pour chaque élément élévateur 17, on commencera ici, pour la simplicité de l'exposé, à partir de l'embase 3. Le premier disque à fléchissement 39 est relié à l'embase 3 par un rivet creux 21. L'anneau amortisseur externe 26,collé sur l'embase 3,sert d'appui tandis que l'anneau écarteur interne 19 assure l'espacement correspondant . Lorsque ce premier disque à fléchissement 39 est excité, il fléchit de façon concave, le bord externe du disque à fléchissement 16 se soulève de l'anneau amortisseur 26 et il se produit un intervalle 38. De ce fait, l'anneau écarteur ext-erne 20 est soulevé et, simultanément, le deuxième disque à flé chissement 40, qui y est relié. Celui-ci fléchit également de façon concave, en prenant appui contre l'anneau écarteur externe 20 et il dénlace vers le haut, le long de l'arbre d'entraî- nement 2, le rivet creux 21 relié au deuxième disque à fléchissement 40.Il se produit alors également un intervalle 38 entre lui et l'anneau amortisseur interne 19. Le troisième disque à fléchissement 41 forme un premier élément élévateur avec le deuxième disque à fléchissement 40 et il ondule de fa çon concave de la manière déjà décrite. Le troisième disque à fléchissement 41 se soulève de l'anneau amortisseur externe 26 se trouvant sur le deuxième disque à fléchissement 40 et il se crée également à cet endroit un intervalle 38. L'anneau écarteur externe 20 relié au troisième disque i fléchissement -/L1 soulève le quatrième disque à fléchissement lr2, ondulé éga- lement de façon concave, qui y est relié.Ainsi, le rivet creux 21 reliant le troisième élément élévateur est déplacé le long de l'arbre d'entranement 2 et un intervalle 38 se forme entre le rebord du rivet creux 21 du troisième élément élévateur et l'anneau amortisseur interne 25 sur le deuxième élément élévateur. On obtient de cette manière, par une mise en série de plusieurs éléments élévateurs et l'addition des élé vations individuelles, une hauteur suffisante d'élévation du porte-caractères. Pour, par exemple, ajuster au cholx un porte-caractères dans deux plans, on commande les éléments à fléchissement au moyen de deux tensions d'excitation de valeurs différentes. A la figure 4, on a représenté,en coupe, la moitié de droite d'un disque à fléchissement 16, 18, dans lequel on a utilisé une agrafe 31 pour le contact entre les disques piézo 23, 27. La figure 5 représente une variante d'exécution du mode de contact, au moyen d'un pont métallique 34 qui est réalisé sur une couche isolante 35 par métallisation, application au pistolet ou électroplastie. La figure 6 représente, en coupe, le disque inférieur de fléchissement 18 d'un élément élévateur 17, à l'état excité. Le cintrage concave des zones marginales est représenté de façon exagérée aux fins d'une meilleure illustration. Le deuxième disque à fléchissement 16, supérieur, disposé au-dessus et non représenté, d'un élément élévateur, se déforme de façon concave de manière opposée. La liaison centrale des disques à fléchissement 18, 16, au moyen de l'anneau écarteur 19 et du rivet creux 21 est représentée à la figure 3. Les anneaux amortisseurs interne et externe 25, 26, en matière élastique, par exemple en caoutchouc, subordonnés à chaque élément élévateur 17, réalisent un amortissement du rebondissement des disques à fléchissement 16, 18, au retour à la position de départ et abaissent le niveau du bruit. Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à celui des modes d'application et de réalisation qui a été plus spécialement envisagé; elle embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVEi'TDICATIONS 1. Dispositif d'ajustement d'un porte-caractères d'un groupe insaripteur ou d'impression, indépendamment du positionnement du porte-caractères par le moteur pas-à-pas, le porte-caractères présentant une pluralité de caractères disposés dans au moins deux plans, caractérisé en ce que a) il comprend au moins deux éléments élévateurs piézo-électriques (17) superposés, entourant concentriquement l'arbre d'entraînement (2) du porte-caractères (13), maintenus à distance l'un de l'autre par, d'une part, des anneaux écarteurs externes (20), électriquement conducteurs, et, d'autre part, des anneaux amortisseurs internes élastiques (25), b) chaque élément élévateur (17) est constitué par deux disques à fléchissement piézo-électriques ( 16, 18), à-polarisation mutuellement inverse, maintenus à distance l'un de l'autre par un anneau écarteur interne (19) électriquement isolant, reliés par un rivet creux métallique (21)et soutenus par un anneau amortisseur externe élastique (26) et c) les disques à fléchissement (16, 18) d'un élément élévateur (17) sont reliés électriquement entre eux par un anneau contacteur interne (29) tandis que les disques à fléchissement ( 18, 16) d'éléments élévateurs voisins (17) sont reliés électriquement par, chaque fois, un anneau contacteur externe (28). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un disque à fléchissement (16, 18) est constitué par une.tôle support à ressort (22) garnie de chaque côté, respectivement, par un disque piézo supérieur (23) et un disque piézo inférieur (27), 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les faces externes des disques piézo supérieur et inférieur (23, 27) sont munies d'une couche conductrice (30) en nickel ou en argent. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 et 3,caractérisé en ce que les faces des disques piézo (23 27) qui sont dirigés vers la tole support (22),sont toutes les deux au potentiel de la masse 5. ìspcsitf sIa 1' ur quelconque des revendicadnns 2 et 3, cara- toisé en ce que les faces des disques piézo(237 27) qui sont opposées à la tôle support (22) sont toutes les deux au potentiel positif de la source d'alimentation. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la tôle support (22) est circulaire et elle présente quatre encoches opposées (32). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce. que les faces des disques piézo (23, 27) d'un disque à fléchissement (16, 18),qui sont opposées à la tôle support (22),sont reliées par une agrafe métallique (31). 8. Dispositif selon l'une quelconque ciels revendi- cations 2 à 6, caractérisé en ce que les faces des disques piézo (23, 27) d'un disque à fléchissement (16, 18), qui sont opposées à la tôle support (22), sont reliées par des ponts métalliques (34). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les ponts (34) sont réalisés par métallisation, application au pistolet ou par électroplastie