ПРОГРАММИРУЕМЫЙ ШТАМП С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ

Область техники
Полезная модель относится к конструкции программируемых штампов с ручным приводом перемещения печатающей головки по замкнутой плоской траектории. Такие штампы предназначены для нанесения маркировки в виде изображений и/или надписей (например, товарных знаков, одно- и двумерных штрих-кодов и иных обозначений) на практически плоские поверхности изделий или сопроводительных, рекламных и иных документов.
Уровень техники
Общеизвестна массовая потребность в дешевых, простых в изготовлении и удобных в использовании печатающих устройствах для нанесения обозначений на товары и/или документы.
Обычно эту потребность удовлетворяют, используя штампы с рельефными носителями зеркальных отображений наносимых обозначений и подходящие источники краски.
Так, любой традиционный офисный штамп имеет рукоятку и носитель обозначения в виде рельефной с рабочего торца пластины из упругого материала, которая прикреплена к рукоятке. В комплект штампа входит пропитанная краской штемпельная подушечка. Перед каждым оттиском штамп прикладывают к подушечке, а затем - к маркируемому объекту.
Очевидно, что все оттиски традиционных штампов одинаковы и что использование внешних источников краски практически неудобно.
Современные штампы имеют вид механических устройств, в которых встроенные источники краски связаны с рельефными носителями обозначений общим приводом на основе кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет одним нажимом на рукоятку вводить требуемый носитель сначала в контакт с переносчиком краски, а затем с маркируемым объектом и, соответственно, упростить маркировку.
Однако главный недостаток, а именно неизменность наносимых обозначений в течение всего срока эксплуатации таких штампов, остается.
Поэтому были созданы штампы, оснащенные сменными комплектами носителей букв, цифр или иных элементарных знаков и средствами их фиксации в разных комбинациях: Примерами могут служить общеизвестные штампы датировки.
Понятно, что расширение функциональных возможностей штампов путем механического набора требуемых обозначений из носителей элементарных знаков явно недостаточно для гибкого реагирования на потребности современного рынка в многообразных штрих-кодах, надписях и/или изображениях.
Современные программные средства, вычислительная техника и штампы с электромеханическими приводами позволяют в принципе решить эту задачу. Примером может служить многофункциональный «электроштамп» модели REINER 880, производимый фирмой Ernst Reiner GmbH & Со, KG в Германии. Это устройство способно печатать любые знаки маркировки на произвольных плоских документах как обычный принтер.
Однако использование дорогих электромеханических штампов оправдано лишь там и тогда, где и когда необходимо генерировать и многократно печатать многострочные тексты и/или сложные изображения на плоских носителях информации типа бумаги и пленки.
В остальных случаях предпочтительно применять штампы с ручным механическим приводом программируемых печатающих (преимущественно струйных) головок.
Действительно, уже известны программируемые штампы с ручным приводом перемещения струйных печатающих головок, например jetStamp 790 указанной германской фирмы.
Кроме того, из Международной публикации WO 02/02343 А1 от 10.01.2002 под названием "Electronic stamp" известен такой программируемый штамп с ручным приводом, который наиболее близок по технической сущности к предлагаемому далее усовершенствованному штампу. Этот известный штамп имеет:
(а) составной корпус, содержащий:
нижнюю часть в виде открытой снизу рамки, которая в рабочем положении опирается на поверхность маркируемого товара или документа, и
скобообразную верхнюю часть, которая установлена на направляющих в боковых стенках нижней части с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, опирается на нижнюю часть через (обычно одну) возвратную пружину сжатия и в рабочем положении служит средством передачи усилия от руки пользователя на указанный далее механизм;
(б) многосопловую струйную печатающую головку, которая оснащена картриджем и во время работы штампа по заданной программе подает чернила на маркируемый объект;
(в) механизм горизонтального возвратно-поступательного перемещения печатающей головки, содержащий:
предпочтительно две параллельные горизонтальные направляющие с вертикальными перфорационными отверстиями, которые жестко закреплены в боковых стенках нижней части корпуса и на которых по скользящей посадке установлена печатающая головка,
наклонный рычаг-толкатель, который шарнирно связан одним концом со скобообразной верхней частью корпуса, а другим концом с печатающей головкой и служит преобразователем вертикального возвратно-поступательного перемещения верхней части корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение печатающей головки;
(г) блок управления работой печатающей головки, оснащенный такими взаимосвязанными частями, как:
средство, в частности, кнопки выбора содержания и формы обозначений, которые должны быть напечатаны,
блок памяти данных, задающих требуемые обозначения,
датчики фактического положения печатающей головки (а именно инфракрасные светодиоды и фотоприемники, которые попарно оппозитно закреплены в печатающей головке и расположены с разных сторон указанных горизонтальных направляющих),
микроконтроллер для формирования и исполнения команд на подачу чернил с учетом введенных данных о содержании и форме обозначений и фактического положения печатающей головки на указанных горизонтальных направляющих,
автономный сменный источник энергии и
гибкий кабель для подключения печатающей головки к блоку управления.
Такой программируемый штамп с ручным приводом пригоден для маркировки разнообразных документов и изделий, имеющих по меньшей мере одну плоскую поверхность.
Однако наносимые обозначения обычно имеют вид однострочных комбинаций букв и/или цифр, а их печатание происходит при прямом и обратном перемещении печатающей головки только по одной прямой траектории. Поэтому максимальная ширина наносимых обозначений не превышает ширину этой головки. Соответственно, нанесение двумерных штрих-кодов и сложных сочетаний изображений и текстов затруднительно, а нередко и невозможно.
Краткое изложение сущности полезной модели
В основу полезной модели положена задача усовершенствованием ручного привода печатающей головки создать такой программируемый штамп, который в каждом рабочем цикле способен двукратно использовать ширину печатающей головки и, соответственно, наносить двумерные штрих-коды и сложные сочетания изображений и текстов.
Эта задача решена тем, что программируемый штамп с ручным приводом имеет:
(а) составной корпус, содержащий:
П-образную нижнюю часть, которая имеет две жестко связанные перемычкой боковые стенки с проемом между ними с нижней стороны и в рабочем положении опирается на поверхность маркируемого объекта, и
скобообразную верхнюю часть, которая установлена на направляющих в боковых стенках нижней части с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, опирается на нижнюю часть через по меньшей мере одну возвратную пружину сжатия и во время работы штампа служит средством восприятия и дальнейшей передачи усилия от руки пользователя;
(б) многосопловую струйную печатающую головку, которая оснащена картриджем и во время работы штампа по заданной программе подает чернила на маркируемый объект;
(в) механизм двухкоординатного перемещения печатающей головки, содержащий:
по меньшей мере один прямой продольный направляющий стержень, жестко связанный с по меньшей мере одной боковой стенкой указанной нижней части корпуса,
каретку, которая установлена по скользящей посадке на указанном продольном направляющем стержне и снабжена по меньшей мере одним прямым поперечным направляющим стержнем, на котором установлена по скользящей посадке указанная печатающая головка вместе с картриджем,
преобразователь вертикального возвратно-поступательного перемещения скобообразной верхней части корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение
каретки относительно продольного направляющего стержня и
средство смещения печатающей головки относительно поперечного направляющего стержня в середине и конце каждого рабочего цикла, обеспечивающее прямое и обратное перемещение этой головки по разным прямым траекториям;
(г) блок управления работой печатающей головки, содержащий:
блок памяти данных, задающих требуемые обозначения,
датчики фактического положения печатающей головки относительно указанных направляющих стержней,
микроконтроллер для формирования и исполнения команд на подачу чернил с учетом введенных данных о содержании и форме обозначений и фактического положения печатающей головки на указанных направляющих стержнях,
автономный сменный источник энергии и
гибкий кабель для подключения печатающей головки к блоку управления.
Такой штамп обеспечивает двукратное использование ширины печатающей головки при ее прямом и обратном ходе, что позволяет наносить двумерные штрих-коды и сложные сочетания изображений и текстов.
Первое дополнительное отличие состоит в том, что каретка установлена на двух круглых прямых продольных направляющих стержнях и снабжена двумя круглыми прямыми поперечными направляющими стержнями для установки печатающей головки с картриджем. Это упрощает изготовление штампа и повышает жесткость и устойчивость кинематических звеньев механизма двухкоординатного перемещения.
Второе дополнительное отличие состоит в том, что преобразователь вертикального возвратно-поступательного перемещения скобообразной верхней части корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение каретки относительно продольного направляющего стержня содержит:
пластину, которая жестко связана с указанной верхней частью корпуса и имеет со стороны, обращенной к каретке, треугольный паз, у которого основание параллельно одной из боковых стенок, а противоположная основанию вершина направлена к другой боковой стенке нижней части корпуса и отстоит от основания на величину рабочего хода каретки относительно продольного направляющего стержня,
цилиндрический выступ на каретке, который постоянно сцеплен с указанным пазом, и
фиксатор указанного выступа в стартовом положении.
Программируемый штамп с таким ручным приводом наиболее прост в изготовлении и техническом обслуживании.
Третье дополнительное отличие состоит в том, что средство смещения печатающей головки относительно указанного поперечного направляющего стержня в середине и конце каждого рабочего цикла представляет собою рычажно-шарнирный механизм, имеющий выступ на указанной пластине, первый рычаг, который жестко связан с одним из продольных направляющих
стержней, установленным с возможностью поворотов в боковых стенках нижней части корпуса, и второй рычаг, который одним концом жестко связан с указанным стержнем, а другим концом шарнирно присоединен к печатающей головке. Описанное сугубо механическое средство наиболее надежно в эксплуатации.
Специалистам понятно, что указанные дополнительные отличия могут быть использованы в разных комбинациях с основным изобретательским замыслом.
Краткое описание чертежей
Далее сущность полезной модели поясняется подробным описанием конструкции и процедуры использования программируемых штампов с ручным приводом со ссылками на чертежи, где в аксонометрических проекциях изображены на:
фиг.1 - общий вид программируемого штампа (вариант с зубчатым преобразователем вертикального возвратно-поступательного перемещения верхней части корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение каретки);
фиг.2 - механическая часть программируемого штампа (вариант с преобразователем вертикального возвратно-поступательного перемещения верхней части корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение каретки на основе подвижной пластины с треугольным пазом).
Наилучшие примеры воплощения полезной модели
Предложенный программируемый штамп с ручным приводом имеет (см. фиг.1) составной корпус, содержащий П-образную нижнюю часть 1 и скобообразную верхнюю часть 2, которая может быть оснащена не обозначенной особо декоративной рукояткой.
Нижняя часть 1 имеет жестко связанные сверху перемычкой 3 боковые стенки 4 с проемом между ними внизу и в рабочем положении опирается на маркируемый объект. Верхняя часть 2 установлена на не обозначенных особо направляющих в боковых стенках 4 нижней части 1 с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения, опирается на перемычку 3 нижней части 1 через по меньшей мере одну возвратную пружину 5 сжатия и во время работы штампа служит средством восприятия и передачи усилия от руки пользователя.
Внутри нижней части 1 корпуса штампа (см. фиг.2) расположена многосопловая струйная печатающая головка 6 со сменным или заправляемым картриджем 7. Эта головка 6 связана с подходящим механизмом ее двухкоординатного перемещения, который содержит:
по меньшей мере один прямой профилированный продольный направляющий стержень 8, а предпочтительно два круглых продольных направляющих стержня 8, каждый из которых связан по меньшей мере с одной боковой стенкой 3 указанной нижней части 1 корпуса,
каретку 9, которая установлена по скользящей посадке на этом стержне (или стержнях) 8 и снабжена по меньшей мере одним профилированным, а предпочтительно двумя круглыми прямыми поперечными направляющими стержнями 10, на которых по скользящей посадке установлена печатающая головка 6 вместе с картриджем 7,
описанный далее преобразователь вертикального возвратно-поступательного перемещения
верхней части 2 корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение каретки 9 вдоль направляющего стержня (или стержней) 8 и
описанное далее средство смещения печатающей головки 6 относительно поперечного направляющего стержня (или стержней) 10 в середине и конце каждого рабочего цикла, обеспечивающее прямое и обратное движение этой головки 6 по разным прямым траекториям.
Преобразователь вертикального возвратно-поступательного перемещения верхней части 2 корпуса в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение каретки 9 вдоль направляющего стержня (или стержней) 8 может быть выполнен, например, на основе зубчатого механизма (см. фиг.1). Такой механизм имеет рейку-толкатель 11, которая с одной стороны жестко связана с верхней частью 2 корпуса штампа, а с другой стороны шарнирно и эксцентрично связана с ведущим зубчатым колесом (или с функционально тождественным и потому не показанным особо зубчатым сектором) 12 и далее с ведомым зубчатым колесом 13 меньшего диаметра. Это колесо 13 кинематически связано с не показанными особо водилом каретки 9, имеющим выступ для взаимодействия с эллипсовидным направляющим пазом в одной из продольных стенок нижней части 1 корпуса штампа.
Более предпочтителен такой преобразователь вертикального возвратно-поступательного перемещения верхней части корпуса 2 в горизонтальное возвратно-поступательное перемещение каретки 9 относительно продольных направляющих стержней 8, который имеет (см. фиг.2):
пластину 14, которая жестко связана с верхней частью 2 корпуса и имеет со стороны, обращенной к каретке 9, треугольный паз 15, у которого канавка, соответствующая основанию, параллельна одной из боковых стенок 3, противоположная основанию вершина направлена к другой боковой стенке 3 нижней части 1 корпуса и отстоит от основания на величину рабочего хода каретки 9 вдоль продольного направляющего стержня 8, а канавки, соответствующие сторонам, наклонены к горизонтали,
цилиндрический выступ 16 на каретке 9, который постоянно сцеплен с пазом 15 (непосредственно или через не показанный и не обозначенный особо подшипник качения), и
например, магнитный фиксатор 17 выступа 16 в верхнем стартовом положении.
Упомянутое выше средство смещения печатающей головки 6 относительно поперечного направляющего стержня 10 обычно представляет собою рычажно-шарнирный механизм, имеющий (см. фиг.2) выступ 18 на пластине 14, первый рычаг 19, жестко связанный с одним из продольных направляющих стержней 8, установленным с возможностью поворота в боковых стенках 4 нижней части 1 корпуса, и второй рычаг 20, который одним концом жестко связан с указанным стержнем 8, а другим концом шарнирно присоединен к печатающей головке 6.
Программируемый штамп оснащен блоком 21 управления работой печатающей головки 6. Этот блок 21 условно показан на фиг.1 прямоугольником на одной из боковых стенок 4 нижней части 1 корпуса и содержит не показанные и не обозначенные особо: блок памяти данных, задающих требуемые обозначения, подходящие датчики фактического положения печатающей головки 6 на продольных 8 и поперечных 10 направляющих стержнях, микроконтроллер для
формирования и исполнения команд на подачу чернил с учетом данных о содержании и форме обозначений и фактического положения печатающей головки 6 на стержнях 8 и 10, автономный сменный источник энергии и гибкий кабель для подключения печатающей головки 6.
Описанный программируемый штамп (на примере конструкции с приводной пластиной 14, которая показана на фиг.2) работает следующим образом.
Штамп устанавливают на маркируемый объект и с помощью блока 21 управления задают подлежащее нанесению обозначение.
При нажатии рукой пользователя верхняя часть 2 корпуса штампа вместе с пластиной 14 опускается вниз, сжимая возвратную пружину 5. При этом цилиндрический выступ 16 на каретке 9 скользит вдоль верхней наклонной канавки треугольного паза 15 и перемещает каретку 9 вместе с печатающей головкой 6 и картриджем 7 на продольном направляющем стержне (или стержнях) 8 от одной боковой стенки 4 нижней части 1 корпуса к другой боковой стенке 4. По ходу этого прямого перемещения печатающая головка 6 под управлением блока 21, который непрерывно определяет ее фактическое положение на направляющих стержнях 8 и 10, выдает команды на печатание одной (верхней или нижней части) наносимого обозначения.
В момент, когда цилиндрический выступ 16 на каретке 9 достигает вершины треугольного паза 15, выступ 18 на пластине 14 надавливает на первый рычаг 19, который поворачивает связанный с ним продольный направляющий стержень 8. При этом второй рычаг 20 перемещает печатающую головку 6 на поперечном направляющем рычаге (или рычагах) 10 в каретке 9 на расстояние, которое равно ширине этой головки 6.
Далее пользователь снимает руку с верхней части 2 корпуса штампа, и эта часть 2 под действием возвратной пружины 5 поднимается вместе с пластиной 14. При этом цилиндрический выступ 16 на каретке 9 скользит вдоль нижней наклонной канавки треугольного паза 15 и перемещает каретку 9 вместе с печатающей головкой 6 и картриджем 7 на продольном направляющем стержне (или стержнях) 8 в обратном направлении. По ходу этого перемещения головка 6 под управлением блока 21 печатает вторую часть наносимого обозначения.
После завершения цикла магнитный фиксатор 17 подтягивает выступ 16 на каретке 9 в верхнее стартовое положение и удерживает его до начала следующего рабочего цикла.
Промышленная применимость
Предложенный штамп может быть легко изготовлен из доступных на рынке материалов и комплектующих изделий и широко использован для маркировки изделий и документов сложными наборами кодовых символов, текстами и изображениями.