CN1081966A - 一种可随机变换符号的打印装置 - Google Patents

Abstract

一种可随机变换符号的打印装置，由用霍尔元件 结构的主被动字符轮组合的号码机，电磁铁带动锁定 数码或符号的定位执行器和驱动号码机的步进电机 与执行器工作的控制器三个部件组成的。该机结构 合理，变换字符快而准，所需打印的符号随实测数据 而定，并可在机外对数据监督，适用于在横截面变化 的曲面上打出排列规则、深浅一致的钢印或印记。

Description

本发明提供一种可随机变换符号的打印装置，特别是可供在横截面变化的物品的曲面上打钢印或印记的装置，涉及打印或编号的设备或装置的技术领域。

现今国际上高压容器的制造厂商，通常都按国际惯例，在钢质的压缩气气瓶或容器如高压氧气钢瓶上，打上准确清晰的数据如重量、容积、产品编号和生产日期等钢印。目前在我国生产这类金属压缩气瓶或容器时，大多采用现有的连接编号的机械号码机，在气瓶园球形肩部用手工打钢印，因此要求技术熟练的责任性强的操作工人，钢气瓶每变换一次其重量、编号和日期等数据必需手工重新编排符号后，用手工打印，但是这种落后而繁琐的方式既费时又费力，打出的钢印，排列不规则，字符深浅不一，操作工人稍不留心，难免会产生数据差错，其后果不堪设想。

为了解决上述难题，据了解国内已有个别钢瓶生产厂从国外进口打钢印机，但此机只能按连续顺序依次打印中国标准GB5099中出厂生产编号和固定的字符，对随时要测得的钢瓶重量、容积和日期等符号，即随机变量所要求的数据，至今仍无法完成国际标准或中国标准的全部打钢印要求。

又据文献检索，知悉美国专利U.S403262《压缩气体气瓶或其他类似金属气瓶用的打钢印机》专利文献报导，虽能解决手工打印之劳，但其号码机也不能随机变换数据，而且无论是所述美国专利提供的打印机，还是所述国内个别厂进口的打印机，造价昂贵，占地面积大，仍不适合我国高压容器生产厂广泛应用。

本发明的目的在于克服上述打钢印机在压缩气体的气瓶或容器上打印记，只能按手工编排的固定号码和字符，顺次打印，不能打印随时测得的随机变量的印记的不足。提供一种可随机变换符号的打印装置，采用由计算机或计量器输入指令信号，通过专用的控制器来控制步进电机和其他相应的机械传动件，实现快速、自动随机变换符号，这种装置要结构合理、性能可靠，能作为单独的打钢印机，也可装在自动传送打印物的传送机械设备上，实现自动化打钢印，特别是在打钢印前要设定的数据符号，能通过指示器和记录器显示反馈，供观察、监督和存档。

本发明的技术构思是这样的（如附图3所示）：

众所周知，现有的传统的打印装置上的主体-号码机，一般是由至少二只以上的号码轮组成的，这种号码轮都是以顺时针向顺序连续转动方式，来编排一组数据或符号的。假设原定的二只号码轮都在00位置，要编排一组二位数数据46，那么要用手工先拨动一个号码轮，使它从0转到4的位置，然后将另一个轮从0转到6的位置，才能实现。如果要在此数据46位置上，改设定为35位置，无疑要将4和6的号码轮，分别顺时针转9个数字位置。如果是10以上（n个）数码或符号位置，有多只（M只）号码轮，必须重复n次拨动M只号码轮。

鉴于上述情况，本发明的关键之一，首先基于对上述二个并列的号码轮加以改进，就是将这二个号码轮，一个作主动字符轮简称主动轮，另一个作被动字符轮简称为被动轮，主动轮的轮面设一对销连接被动轮相对应的轮面，而在被动轮的另一个轮面上又设有一个定位器，作为复清零用，在上述二个轮缘面上的等距的数码或符号之间，开设等距的定位槽。用电磁铁控制的定位杆来销定定位槽。主、被动轮通过一只步进电机，按主、被动轮的轮缘面上所设定的数码或符号的数量等分数等分的步矩角转动，由步进电机轴上的小齿轮带动大齿轮，使主被动轮转动，而定位杆的锁定动作和步进电机轴的转动，均由以计算机为中心的专用控制器操纵，因此只要将所需设定的数据或符号变换成指令脉冲信号，输入到控制器内，由控制器发出指令脉冲，驱使主被动轮，按规定程序转动，直到设定位置。当数据或符号设定后，先将设定的数据或符号的信号反馈给控制器上的指示器，供操作者判断，同时又用记录仪将给出的数据或符号作书面打印记录，供监督和存档之用。

由本发明提供的新颖结构的打印装置，只要间接或直接地将数据或符号输入控制器中，就可随机变换主被轮上的数据，如采用多只这样的号码机组合成复合式或号码机，则可实现多位数的随机变换排列要求。

由本发明提供的随机变换符号的打印装置，既可单独成为一台打钢印装置，也可装配在一台自动传送打印物品的传送机械上，构成一台随机变换符号的全自动的打印装置，由此实现快速、准确地打出排列规则、深浅一致的理想标记。

本发明提供的一种可随机变换符号的打印装置的结构如下列附图所示：

附图1为本发明提供的一种可随机变换符号的打印装置。

附图2本发明提供的一种可随机变换符号的打印装置中控制器，定位执行器和号码机之间的各元器件的电气线路框图：

附图3为本发明提供的一种可随机变换符号的打印装置的技术结构原理示图。

以下结合上述附图，详细叙述本发明提供的一种可随机变换符号的打印装置的具体结构和实施例：

如附图1中所示，1机架，2电磁铁，2a开口接头，3定位销，4连杆，5扭簧，6销轴，7定位杆，7a定位槽，8步进电机，9小齿轮，10轮轴，10a轮轴孔，11被动字符轮即被动轮，11a霍尔元件，12主动字符轮，即主动轮，13大齿轮，14控制器机壳，14a机壳面板，15电源插口，16数码显示器，17指示灯，18键盘，19电源开关，20记录仪，21输入接口，22输出接口，23连接导线。

如附图2中所示：Ⅰ控制器，Ⅱ执行器，Ⅲ号码机，Ⅳ记录仪，47数码器，其余名称同附图1和3中代码相同。

如附图3中所示，Ⅰ控制器，Ⅱ执行器，Ⅲ号码机，Ⅳ记录仪，Ⅴ纸带记录，41接口输入，42手动键盘输入，43代码输出，44转动字轮，45监测数码输出，46反馈信号。

如附图1、2和3所示的本发明提供的一种可随机变换符号的打印装置，包括本装置的主体-号码机Ⅲ，设定号码机的定位执行器Ⅱ，和控制器Ⅰ三大部件组成的，其具体结构如下：

1.所述的号码机Ⅲ是在一个凹形机架1上，有一组依次并列在同一根轮轴10上的一个被动轮11、主动轮12和一个与主动轮连接的大齿轮13，以及一个与大齿轮啮合的小齿轮9，所述的轮轴的二端分别由机架二侧上的轮轴孔支承的;在所述的主动轮与被动轮相邻的轮面上有一对定位销3，连接被动轮11的相应的轮面，而在被动轮11的另一个轮面上，设置有一个作零位的霍尔元件11a结构或者是光电结构的定位器;在主动和被动轮的轮缘面上，设置有等距的数码或符号，并且在所述的数码或符号之间开有等距的定位槽7a;在所述的定位槽7a上，设有一个锁定数码或符号位置的定位杆7，定位杆的一端同定位槽7a呈动配合，其另一端同一根连杆4的一端销接，而定位杆中间空套在一根套有扭簧5的销轴6上，销轴的二端分别固定在凹形机架二侧面的销轴孔中，扭簧5的二端分别固定在机架1和定位杆7的相应的侧面。

所述的定位执行器Ⅱ是由装在所述的机架1的一外侧面的一只步进电机8和一只电磁铁2及其相应的驱动电路组成的，所述的步进电机8的轴端上固装有所述的小齿轮9，所述的电磁铁2上有一个开口接头2a，同所述的连杆4的另一端以销连接;所述的步进电机8和电磁铁2分别由所述的控制器Ⅰ传送驱动信号的输入导线23相连而成的。

所述的控制器Ⅰ是由装在控制器机壳14内的，以一个8031单片机为中心的，配以装在机壳面板14a上的数码管显示器16，指示灯17，键盘18，记录仪19，和装在机壳上的输入和输出接口20、21，以及连接控制器机壳14内所述的各元器件的线路板组合成的，所述的控制器Ⅰ的输入接口20连接计量器如电子秤提供的重量脉冲信号的或外接计算机输入的数据脉冲信号的输出端21。

2.由上述同定位执行器Ⅱ和控制器Ⅰ组合的号码机Ⅲ是本发明所提供的技术关键。这种新颖号码机Ⅲ是由一只主动轮和一只被动轮、或者是一只主动轮和二只被动轮组成的单只号码机，也可以由多只所述的单只号码机排列成复合式的号码机。所述的单只号码机的主动和被动轮轮缘面上的数码或符号和定位槽的等分数为N个，主动和被动轮数量之和为Z，所述主动、被动轮12、11上的数码或符号可排成的最大随机变换量为N^Z;由多只（m只）号码机组成的复合式号码机的数码或符号，所排列成的最大随机变量为N^Z·m。

3.所述的驱动号码机转动的步进电机8的步矩角为 (360°×i)/(N) ，N为数码或符号数量，步进电机轴端上的小齿轮9与同小齿轮啮合的大齿轮13之比为i。

4.所述的号码机Ⅰ的主动轮12和被动轮11上的字符面是一个所述的字符面与打印物的面构成相对滚动接触的曲面。所述的号码机的符号是由硬质金属材料制成的，在横截面变化的曲面上可供打钢印的，或者打印记的，也可以由硬质的塑料或橡皮之类材料制成的平面的字符，在物品的平面上打印记的。

5.所述的控制器Ⅰ中存储的随机符号，包括重量、长度、体积、温度、日期之类数据的输入方式，可以是由一台外接的计算机提供的，或者由控制器的功能键盘18，由人工操作直接给出的，或者由外接的计量器如电子秤给出的。

6.由本发明提供的打印装置的随机变换符号方法是由控制器Ⅲ内的专用计算机，即公知的8031单片机，在获得所需求的数码或符号，经运算后输出的一个脉冲指令，驱使所述的执行器Ⅱ的电磁铁2通电，使电磁铁2的开口接头2a连接的定位杆7放松，此时从控制器Ⅰ中输出的另一个脉冲指令步进电机轴先顺时针向转动，于是主轴上的小齿轮9，带动大齿轮13、主动轮12和被动轮11，逆时针方向转动，直到被动轮特定的第一次置入清零位，再将此置入清零位脉冲信号反馈回控制器Ⅰ，然后步进电机8按所需的数码或符号的脉冲量，带动主动轮12和被动轮11一起逆转，转到与被动轮11的数码或符号相符。控制器Ⅰ发出信号，使电磁铁失电，定位杆7在扭簧5的作用下，置入定位槽7a，锁定被动轮11。控制器Ⅰ根据所需数码或符号与主动轮所处的数码或符号位置，比较和判定主动轮12是否要顺转，判定结果与所需的数码或符号相符，不需顺转，如判定结果与所需的数码或符号不相符，则主动轮12需顺转，顺转角度由控制器Ⅰ内计算机运算结果而定。待主动轮12顺转到所需的数码或符号，随机变换符号最终完成。

按本发明提供的上述打印装置的实施例如下：

实施例1：本实施例的字符轮等分数为10，故按上述N^Z·m计算可得到该号码机的随机量为100。气瓶生产中一般中容积的瓶体重量为60Kg左右，我们以W60.0Kg重量为中间值，取W56.0～W65.9之间100个不同重量的数值来说明本实施例。

由于结构上的要求，我们取W56.0为零位，此时主动轮12与被动轮11，在定位销连接下，轮缘面上10等分的字符分别一一对应为：W56.0、W57.1、W58.2、W59.3、W60.4、W61.5、W62.6、W63.7、W64.8、W65.9，即主动轮上只是0～9的字符，被动轮上是W56～W65的字符。

在接通电源19后，本实施例以如下操作顺序进行：

1.输入需设定的数据64.6Kg（按所述的三种输入方法都可以）。

2.控制器Ⅰ内计算机将这一数据计算后输出a、b、c三组指令：

a.数码管16显示此数据64.6Kg。

b.记录仪20打印出此数据的纸带。

c.通过控制器Ⅰ内的驱动电路，

3.使执行器Ⅱ的电磁铁2得电，使定位杆7放松。

4.然后使步进电机8顺时针转动，由小齿轮9带动大齿轮10驱动主动轮12，作逆时针转动。

5.于是主动轮12中的定位销3、带动被动轮11一起逆时针转动。

6.被动轮11在机架相对的轮面上的霍尔原件11a随被动轮11一起转到特定的位置，位于机架一侧的接收原件获得霍尔原件11a发出的信号。

7.此信号反馈给控制器Ⅰ，即此时为清零。

8.控制器Ⅰ随即发出计数顺转信号，

9.通过控制器Ⅰ内的驱动电路，

10.使步进电机8按给定的数据顺转，带动主被动轮11、12逆时针转动从W56.0转到W64.8要转过288°。由于本实施例的步进电机8的步矩角为1.8°。主被轮12、11的齿轮数比i＝3，现要转过288°，只需对步进电机8输入480个脉冲，即可转到W64.8。

11.这时控制器Ⅰ发出电磁铁2失电信号。

12.电磁铁Ⅰ失电、定位杆7在扭簧5作用下置入定位槽7a，锁定被动轮11。

13.控制器Ⅰ随即发出计数逆时针转动信号。

14.通过控制器Ⅰ内的驱动电路切换，

15.使步进电机8按给定的数据逆转，带动主动轮12顺转，从主动轮的字符8转到字符6只需顺针转过72°，即控制器Ⅰ只需发出120个脉冲，此时号码机就转到W64.6，于是完成了这一数据的随机变换要求。

实施例2：在上述实施例1-15的顺序完成后，再设定工厂生产的另一只钢瓶的实测重量。此数据是W59.3，也即从W64.6随机变换到W59.3，则按下列顺序进行：

1.输入此设定的数据W59.3

2.按以上实施例1中2-7顺序动作号码机Ⅲ清零。

3.控制器Ⅰ随机发出计数顺转信号。

4.通过控制器Ⅰ内的驱动电路，

5.使步进电机8按给定的数据顺转，带动主、被动字轮11、12逆时针转，从W56.0转到W59.3，即控制器Ⅰ发出324个脉冲，步进电机要转过108°。此时号码机的符号轮就转动到W59.3。

6.于是控制器Ⅰ发出对电磁铁2失电信号。

7.电磁铁2失电，定位杆7在扭簧5作用下置入定位槽7a，锁定被动轮11。

8.控制器Ⅰ根据输入的数据判定此数据已完成。至此实施例2所设定的随机变量W59.3完成。

综上所述，本发明提供的一种可随机变换字符的打印装置的实施方案已基本完成。

不难理解，所述的同控制器Ⅰ和执行器Ⅱ组合的号码机Ⅲ，由于仅由二个字符轮组合以完成二位数的编排数码要求，设定每个主被动轮上的数码或代码为N个，其相应的定位槽也就是等分N个数码或字符的数量，因此由二个字符轮组成的号码机，最多可排成n^Z个随机变量的钢印符号，Z为主动轮和被动轮数量。如果是多只（m只）主被动轮组成号码机构成的复合的号码机，自然所得的随机变量最多可达N^Z·m。

由于在实际应用中，工厂生产的某产品如氧气钢瓶的重量和日期数据，一般都是相对集中在一个基本数据如W56Kg左右，日期是一天变一次，因此由本发明提供的打印装置的结构已基本能满足要求。工厂在实际使用时，只要按需要的号码轮符号，适当增减号码机的主被动轮的数量和字符的数量，即可实现按实测数据打出理想的钢印或者印记要求。

按本发明提供的技术方案制作的可随机变号的打印装置，能快速准确地变换符号，每变换一次符号仅需5-10秒钟。彻底摆脱了长期来我国金属制气瓶或容器，特别是高压容器，使用手工编排号码，靠体力打印的繁重费时的陈旧方式，由于钢印在设定符号后，在打印前先经过数字显示器显示，供眼睛判断，同时又用记录仪打印出书面数据资料可供监督和存档，不必另设专人校对打印物上打的钢印是否差错。这种新颖的打印装置既可单独成为打钢印机，也可同自动传送打印物品的传送机械配套，成为全自动的打钢印机。本装置结构合理便于制造，整个设备占地小，仅需一个普通操作工管理，可广泛地满足目前国内高压容器制造厂的产品打印标记的需要，也可用于冶金、食品、消防工业的产品及其包装，打印重量、体积出厂日期和厂名的产品标记，更适合于军工产品如炮弹或武器及其包装箱的打钢印。

Claims (8)

1、一种可随机变换符号的打印装置，包括所述装置的主体部位-号码机、定位执行器和控制器三大部分组成的，其特征在于：

a.所述的号码机是在一个凹形机架上，装有一组依次并列在同一根轮轴上的被动符号轮(以下简称被动轮)、主动符号轮(以下简称主动轮)，和一个同主动轮连接的大齿轮，以及一个同大齿轮啮合的小齿轮，所述的轮轴的二端分别由机架二侧上的轮轴孔支承的；在主动轮与被动轮相邻的轮面上，有一对定位销，连接被动轮相应的轮面，而被动轮的另一个轮面中有一个作零位的霍尔元件的定位器；在主动和被动轮的轮缘面上，设有等距的数码或符号，并且在所述数码或符号之间开有定位槽；在所述的定位槽上，设有一个锁定数码或符号位置的定位杆，定位杆的一端同定位槽呈动配合，其另一端同一根连杆的一端销接，而定位杆中间空套在一根套有扭簧的销轴上，销轴的二端分别固定在凹形机架的二侧面的销轴孔中，扭簧的二端分别固定在机架一侧面和定位杆相对应的一侧面；

b.所述的定位执行器是由装在所述的机架的一外侧面的一只步进电机和一只电磁铁及其相应的驱动电路组成的，所述的步进电机的主轴端上装有所述的小齿轮，所述的电磁铁上有一个开口接头，同所述的连杆的另一端以销连接；所述的步进电机和电磁铁分别由所述的控制器传送驱动信号的输入导线相连的；

c.所述的控制器是由装在控制器机壳内的，以一个8031单片机(计算机)为中心的，装在面板上的数码显示管、指示灯、键盘、记录仪和装在机壳侧面的输入、输出接口，以及连接控制器机壳内所述的各元器件的线路板组合成的，所述的控制器的输入接口连接计量器的计量值脉冲信号或外接计算机给出数码或符号的脉冲信号输出端。

2、按权利要求1所述的打印装置，其特征在于同所述的定位执行器和所述的控制器组合的号码机是一只主动轮和一只被动轮或者是一只主动轮和二只被动轮组成的单只号码机，也可是由多只所述的单只号码机排列成复合式号码机。所述的单只号码机的主动、被动轮轮缘面上的数码或符号和定位槽的等分数为N，主被动轮轮数的和为Z，由主动和被动轮上的数码或符号排列成的最大随机变换符号数量为N^Z;由多只（m只）号码机组合成的复合式号码机的数码或符号，所排列成的最大随机变换符号量为N^Z·m。

3、按权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述的号码机的主动轮和被动轮相邻的轮面上所设置的作零位的定位器，是霍尔元件结构的定位器，也可是光电结构的定位器。

4、按权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述的驱动号码机的步进电机的脉冲数为 (360°×i)/(N) ，N为数码或符号的等分数量，所述的步进电机轴端的小齿轮与同小齿轮啮合的大齿轮之比为i。

5、一种可随机变换符号的打印装置的数码或符号随机变换方法，其特征在于所述的号码机是由所述控制器内专用的计算机获得所需的数码或符号，经运算后输出的一个指令，驱使所述的执行器的电磁铁通电，使电磁铁开口接头连接的定位杆放松，此时由控制器输出的一脉冲指令使步进电机主轴先顺时针向转动，于是主轴上的小齿动带动大齿轮、主动和被动轮一起逆时针向转动，直到被动轮特定置入清零位，再将清零信号反馈回控制器，然后步进电机按所需的数码或符号的脉冲量，带动主动轮与被动轮一起逆转。转到与被动轮上的数码或符号相符，控制器发出信号，使电磁铁失电，定位杆在扭簧的作用下置入定位槽，锁定被动轮。控制器根据所需的数码或符号与主动轮所处的数码或符号位置，比较和判定主动轮是否要顺转，判定结果已与所需的数码或符号相符，不需顺转，如判定结果与所需的数码或符号不相符，则主动轮需顺转，顺转角度，由控制器内计算机运算结果给定。待主动轮顺转到所需的数码或符号，最终完成随机变换符号。

6、按权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述的控制器中供计算机运算后输出代码脉冲信号的随机变换符号，包括重量、长度、体积温度、日期之类的输入方式，可以是由一台装在控制器内的计算机提供的，或者是由控制器的键盘人工操作直接给出的，或者是由外接的单独的计算机或计量器给出的。

7、按权利要求1所述的打印装置，其特征在所述的号码机的主动轮和被动轮的轮缘面上的字符面是一个所述的字符面与被打印物的面构成相对滚动接触的由硬质金属材料制成的曲面。

8、按权利要求1所述的打印装置，其特征在于所述的号码机的主动轮和被动轮的轮缘面上的字符面是在打印物的平面上打印记的，由硬质塑料或橡皮材料制成的平面字符。

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