PRINT ELEMENT ACTUATOR FOR A WIRE PRINTER

Abstract: 1. Print element actuator for a wire printer of the type including : an electro-magnet (58) and a permanent magnet, each of them having the form of a hollow cylinder, an armature (50) affixed to the print wire and positioned within said electro-magnet and said permanent magnet so that said armature can move a predetermined distance between a metal back stop (54) and a front stop (64), a first magnetic circuit, including the electromagnet, the armature and the front stop, and through which flux flows when the electro-magnet is energized, this flux controlling the forward movement of the print wire, a second magnetic circuit, including the permanent magnet and the armature and through which flux flows when the electro-magnet is not energized, this flux controlling the reverse movement of the print wire, this actuator being characterized in that : a cylindrically shaped hollow piece (76) is positioned between the electro-magnet and the permanent magnet to set up a magnetic circuit with the electro-magnet, the front stop and the armature and the backside stop is formed of a non-magnetic material.

Description: DISPOSITIF DE COMMANDE D'ELEMENTS D'IMPRESSION A FIL Description Domaine technique La présente invention concerne un dispositif de commande de fil d'impression pour une imprimante a matrice de fils et plus particulièrement, un type de dispositif de commande dans lequel aucun ressort ne contribue au mouvement avant ou arrière du fil d'impression. Etat de la technique antérieure Les imprimantes a matrice de fils sont bien connues dans l'art antérieur. Les imprimantes comprennent un ensemble de fils minces disposés en une colonne verticale. Chaque fil peut être actionné pour être entraîné vers l'avant contre un ruban et un milieu d'impression, tel que du papier, disposé autour de la platine de l'imprimante. Lorsque le fil est entraîné vers l'avant et entre en contact avec le ruban un point apparatt sur le papier. La commande de l'un ou de plusieurs des fils lors de leur déplacement latéral sur le papier, peut être utilisé pour provoquer l'impression de caractères, d'une manière connue dans l'art antérieur. L'une de ces imprimantes a matrice de fils est décrite dans le brevet No. 74 39730 déposé en France par la demanderesse le 16 octobre 1974 et un moyen de commande de cette imprimante est décrit dans le brevet No. 77 33124 déposé en France par la demanderesse le 27 octobre 1977. Dans l'art antérieur, les dispositifs commandant le dépla- cement des fils vers l'avant consistent en un électroaimant auquel est appliqué un signal électrique pour créer un champ magnétique qui entraine une armature vers l'avant. L'armature est connectée au fil d'impression et lorsqu'elle se déplace vers l'avant, elle entrasse le fil d'impression. Après la frappe du ruban qui provoque l'impression du point sur le papier, l'armature est ramenée dans sa position initiale ou de repos- par un ressort. Une tête d'impression utilisant en combinaison un électroaimant et un ressort pour commander le mouvement du fil d'impression est décrite dans le brevet No. 71 32174 déposé en France par la demanderesse le 26 juin 1971 dans le brevet US-A- 4 046 244. Les dispositifs de commande de fils utilisant un ressort présentent deux inconvénients. Le premier est que le ressort tend Åa s'user et peut ainsi être sujet a des défaillances mécaniques. Le deuxième est que le ressort applique des forces s'opposant au mouvement du fil lorsque celui-ci est entraîné vers l'avant pour frapper le ruban de façon que, lorsque le fil frappe le ruban, la force exercée dans le sens opposé par le ressort soit maximum. Ainsi, une alimentation plus importante doit être appliquée à l'élec- troaimant pour provoquer l'entratnement du fil vers l'avant avec une force suffisante assurant l'obtention d'un point imprimé de bonne qualité. Afin de pallier les inconvénients dAs a la présence du ressort, plusieurs solutions ont été envisagées. Par exemple, le brevet US-A- 3 946 851 présente un dispositif dans lequel un aimant permanent commande le retour du fil d'impression après son mouvement vers l'avant. Le brevet US-A- 3 775 714 présente un dispositif dans lequel l'armature elle-même est un aimant permanent qui commande son propre retrait après avoir été déplacé vers l'avant. Ce dispositif présente un certain nombre d'incon venients par le fat que l'armature étant un aimant permanent, elle présente une faible conduction magnétique. Le brevet US-A- 3 755 766 présente un dispositif dans lequel l'aimant permanent est utilisé pour maintenir une armature contre une butée arrière et dans lequel l'electro- aimant doit être excité avec une polarité déterminée pour entraîner l'armature vers l'avant et avec une polarité opposée pour l'entrainer vers l'arrière. L'article publié dans la revue "IBM Techncal Disclosure Bulletin", Vol. 21, No. 1, page 15, Juin 1978 et intitulé "Magnetic print wire actuator", décrit un dispositif de commande amélioré de fil d'impression comprenant un électroaimant, un aimant permanent et une armature fixée au fil d'impression. Ce dispositif de commande comporte en outre un premier circuit magnétique comprenant l'électroaimant et l'armature qui sont traversés par un flux, lorsque l'électroaimant est excité, pour la commande du mouvement avant du fil d 'im- pression, et un deuxibme circuit magnétique comprenant l'armature et 11 aimant permanent, qui, lorsque l'électro- aimant n'est pas excité, sont traversés par un flux pour la commande du mouvement arrière du fil d'impression. Ce dispositif, s'il offre une nette améliortion par rapport aux dispositifs précédents, présente cependant certains inconvénients notamment des réluctances relativement importantes dans les circuits magnétiques, ce qui oblige à utiliser une forte alimentation pour commander l'électroaimant. De plus, l'action exercée par l'aimant permanent n'est pas constante-lors du déplacement du fil d'impression. La présente invention pallie ces inconvénients grace à un dispositif de commande de fil d'impression du genre comportant deux circuits magnétiques distincts pour déplacer le fil d'impression respectivement vers l'avant et vers l'arrière, ce dispositif comportant un anneau en matériau magnétique situé contre l'électroaimant et définissant un circuit magnétique avec l'électroaimant et l'armature. La présente invention a également pour objet un dispositif de commande de fils d'impression dans lequel les forces magnétiques utilisées pour la commande du déplacement du fil sont relativement faibles. D'autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux de l'exposé qui suit, fait en référence aux dessins annexés a ce texte, qui représentent un mode de réalisation préféré de celle-ci. Brève description des figures La Figure 1 est une vue en coupe verticale d'un dispositif de commande de fil d'impression de l'art antérieur. La Figure 2 est une vue en coupe prise selon la ligne 2-2 de la Figure 1. La Figure 3 représente un aimant toroidal et le barreau aimanté le traversant. La Figure 4 représente graphiquement la force magnétique appliquée au barreau de la Figure 3 en fonction de son déplacement. La Figure 5 est une vue en coupe verticale de la réalisation préférée de la présente invention. La Figure 6 est une vue en coupe prise selon la ligne 6-6 de la Figure 5. Description de l'invention Les Figures 1 et 2 représentent un dispositif de l'art antérieur tel que décrit dans la revue "IBM Technical Disclosure Bulletin", Vol. li, No. 1, page 15, Juin 1978. Le dispositif de commande d'impression comporte une armature 10 fixée au fil d'ùnpressîon 12. L'armature est maintenue dans sa position initiale ou de repos, contre la butée arrière 14, par l'aimant permanent 16. La butée arrière est constituée par un matériau magnétique a faible réluctance, tel que du fer doux. L'armature 10 se déplace a l'intérieur d'un carter 20 en matière plastique, ce carter contenant l'aimant permanent 16 et un électroaiamant 18. Une butée avant 24, en matériau magnétique, est en contact avec un boter magnétique 22 pour définir une trajectoire à faible réluctance. Un espace 26 est prévu entre l'armature 10 et la butée 24, et sa longueur est égale au déplacement désiré du fil 12. Lorsque l'électroaimant 18 est excité par application d'un courant aux deux conducteurs 30 et 32, une force magnétique, supérieure a celle de à l'aimant permanent 16, est appliqué à l'armature 10 et la force à se déplacer jusqu'à la butée 24. Le circuit magnétique, dans lequel s'écoule le flux créé par l'électroaimant 18, comprend le boîtier magnétique 22, la butée avant 24 et l'armature 10. De par la structure du carter non magnétique 20, la force magnétique produite par l'électroaimant 18 doit être relativement importante pour vaincre celle produite par l'aimant permanent 16, ce qui est un inconvénient pour le dispositif de commande. Lorsque l'électroaimant n'est pas excité, son champ magnétique cesse et l'armature 10 est ramenée dans la position de la Figure 1 par la force magnétique exercée par l'aimant permanent 16. Dans ce cas, le flux s'écoule de l'aimant permanent 16 au travers de l'armature 10, créant la force magnétique qui entrain l'armature en sens inverse ou vers l'arrière. On se reportera maintenant aux Figures 3 et 4 qui décrivent l'action idéale d'un aimant permanent 40 en forme de cylindre creux sur un barreau magnétique 42 disposé au centre de l'aimant permanent 40. La force magnétique appliquée par l'aimant permanent 40 au barreau 42 est telle que le barreau 42 arrive en position d'équilibre lorsque son milieu est au centre de l'aimant 40. Ceci est dû au fait que le chemin magnétique ayant la plus faible réluctance est obtenu lorsque le barreau 42 est disposé centralement dans l'aimant 40. La Figure 4 est une représentation graphique de la force magnétique exercée sur le barreau 42 par l'aimant 40 lorsque le barreau 42 est déplacé sur une distance d. Dans la Figure 4, une force positive (+F) est définie a droite, une force négative (-F) à gauche; un déplacement positif (+d) est défini comme le mouvement du barreau 42 à droite et un déplacement négatif (-d) comme le mouvement du barreau 42 à gauche. La position du barreau 42 représentée sur la Figure 3 est la position d'équilibre. Lorsque le barreau 42 est déplacé positivement ou négativement par rapport a la position d'équilibre, la force magnétique induite croit sur le barreau 42 jusqu'a ce qu'une force maximale soit atteinte. Puis, lorsque le barreau 42 poursuit son déplacement et que son centre s'éloigne encore de l'aimant 40, les forces appliquées au barreau 42 demeurent relativement constantes, ce qui est montré par la partie plate 44 de la courbe de la Figure 4. Après que le barreau 42 ait été suffisamment éloigné de l'aimant 40, les forces appliquées a celui-ci décroissent rapidement et deviennent nulles. L'ensemble aimant permanent 40 - barreau 42 peut être comparé à l'ensemble aimant permanent 16'- armature 10. I1 est souhaitable que les forces exercées sur l'armature 10 correspondent a la partie plate 44 de la Figure 4. Etant donné le faible déplacement possible de l'armature 10 par rapport a la longueur de l'aimant 16, on pourrait considérer que les forces appliquées a cet armature correspondent effectivement a la partie plate 44. Mais, de par la structure du dispositif de commande de la Figure 1, la représentation de la force magnétique exercée par l'aimant 16 ne correspond pas a celle de la Figure 4. En effet, la perméabilité de la butée 14 est beaucoup plus grande que celle du carter 20, ce qui provoque un déséquilibre du diagramme des forces s'exerçant sur l'armature et une non linéarité de l'action des forces loaS du déplacement du barreau. La présente invention, telle que représentée sur les Figures 5 et 6 permet de pallier les inconvénients présentés par le dispositif ie la Figure 1. le dispositif de commande de la Figure 5 comprend une armature 50 connectée au fil d'impression 52 qui est en position de repos contre la butée arrière 54. La butée arrière 54 dans la réalisation de la Figure 5 est fabriquée en un matériau métallique non magnétique très dur. On a constaté qu'un cobalt vendu sous la marque "Stellite" par Haynes Stellite Incorporated est un matériau approprié. De plus, la butée arrière 54 pourrait être en cuivre au beryllium durci. La butée arrière 54 étant en matériau non magnétique, le diagramme des- forces exercées par l'aimant permanent 56 est très proche du schéma théorique de la Figure 4, ce qui permet de considérer que la force effective exercée par l'aimant permanent 56 correspond réellement à la partie plate 44 de la courbe de la Figure 4. Cependant le matériau composant la butée arrière doit être constitué par un matériau très dur en raison du nombre très élevé de fois ot il est frappé par l'armature 10 (plusieurs milliards de fois) après la désexcitation de l'électroaimant 58. Le dispositif de commande de la Figure 5 comprend également l'électroaimant 58 et le carter en matière plastique 60 contenant l'aimant permanent 56 et l'électroaimant 58. L'aimant permanent 56 est un cylindre creux constitué, par exemple, par un alliage cobalt-samarium et est disposé de façon que le pôle nord soit en face de la butée 54. L'électroaimant 58 se présente également sous la forme d'un cylindre creux ayant même diamètre intérieur que l'aimant permanent 56 et disposé adjacent a cet aimant permanent. De plus, le dispositif de commande de la Figure 5 comprend le bottier en matériau magnétique 62 et la butée avant 64 tous deux fabriqués en un matériau magnétique tel que du fer doux. La butée avant 64 est disposée de façon à former un entrefer 66 entre l'armature 50 et la butée avant 64 d'une longueur égale Åa la.lngueur du mouvement désiré du fil 52. Ainsi que cela a été mentionné ci-dessus en référence à la Figure 1, la structure du carter 20 obligeait à fournir une forte alimentation à l'électroaimant 18 du fait que le chemin du flux magnétique présentait une réluctance importante. Ceci était principalement dû au large intervalle non magnétique existant entre l'extrémité gauche de l'électroaimant et l'armature 50, ainsi qu'à l'isolant magnétique séparant l'électroaimant de l'aimant 16. Comme on peut le voir sur la Figure 5, la partie du carter séparant l'aimant permanent et l'électroaimant est supprimée et une couronne 76 est disposée entre l'aimant 56 et l'électroaimant 58, cette couronne étant en contact avec le boîtier en matériau magnétique 62. Cette couronne 76 est également constituée par un matériau magnétique tel que le fer doux. La couronne 76 a pour but d'assurer une meilleure trajectoire de circuit magnétique pour l'électroaimant 58 de façon que le flux s'écoule avec moins de réluctance, au travers du boîtier 62 et de la couronne 76, dans l'armature 50. Ceci permet l'application d'une alimentation moindre aux conducteurs 68 et 70 connectés a l'électroaimant 58. Le dispositif de commande de la Figure 5 comporte également un placage de matériau non magnétique tel que du chrome sur l'extrémité 72 de la butée avant 64. Ce placage mince permet de supprimer tout effet résiduel de l'écoulement du flux depuis l'aimant permanent 56 au travers du boîtier 62 et de la butée avant 64, effet qui tendait a attirer l'armature 50 vers la butée avant 64 après la désexcitation de l'electroaimant 58. 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 peut y apporter toutes modifications de forme ou de détail qu'il juge utiles, sans pour autant sortir du cadre de ladite invention.

Claims: REVENDICATIONS 1.- Dispositif de commande d'éléments d'impression à fil du genre comprenant: un électroaimant (58) et un aimant permanent (56) ayant chacun la forme d'un cylindre creux, une armature (10) reliée au fil d'impression et située à l'intérieur de l'électroaimant et de l'aimant per manent, cette armature pouvant se déplacer, entre une butée arrière (54) et une butée avant (64), d'une distance prédéterminée, un premier circuit magnétique comportant l'électro aimant, l'armature et la butée avant et au travers duquel s'écoule un flux lorsque l'électroaimant est excité, ce flux contrÏlant le déplacement vers l'avant du fil d'impression, un second circuit magnétique comportant l'aimant permanent et l'armature et au travers duquel s'écoule, lorsque l'électroaimant n'est pas excité, un flux qui contre le déplacement vers l'arrière du fil d'im pression, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre: un élément creux de forme cylindrique (76) situé près de l'électroaimant de façon à former un circuit magné tique avec l'électroaimant, la butée avant et l'ar mature. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier circuit magnétique comporte en outre un boîtier (62) en matériau magnétique, le premier cir cuit magnétique étant constitué par l'électroaimant, le boîtier, la butée avant, l'armature et l'élément creux de forme cylindrique. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'élément creux de forme cylin drique est située entre l'électroaimant et l'aimant permanent et les sépare. 4.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée arrière est constituée par un matériau métallique non magné tique. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la butée arrière est constituée par un matériau métallique ayant un coefficient de dureté élevé. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité (72) de la butée avant est revêtue d'un placage de matériau non magnétique.

Inventors: KULTERMAN, ROBERT WAYNE, LINSINSKI, JOSEPH, EDMUND
Applicants: INTERNATIONAL BUSINESS MACHINES CORPORATION
Application year: 1980
Main classification: B41J7
IPC codes: B41J2, B41J9, H01F7