IT8020721A1

IT8020721A1 - Azionatore per stampatrice a matrice di fili

Info

Publication number: IT8020721A1
Application number: IT1980A20721A
Authority: IT
Original assignee: Ibm
Priority date: 1979-05-29
Filing date: 1980-03-18
Publication date: 1982-06-18
Also published as: CA1136198A; IT8020721A0; EP0019706A1; ES8103411A1; JPS55161673A; ES491905A0; IT1151029B; JPS6122638B2; BR8003344A; AU5813980A; EP0019706B1; DE3064880D1; AU529042B2

Description

D E S C R I Z I O N E

dell'invenzione avente per titolo:

"Azionatore per stampatrice a matrice di fili"

Riassunto dell'invenzione

Un azionatore di fili di stampa da impiegare in una stampatrice a matrice di punti ha un'armatura, collegata al filo di stampa, che viene spostata in avanti mediante l'eccitazione di un elettromagnete e richiamata alla sua posizione iniziale. nella direzione opposta, da un magnete permanente. Sia l'elettromagnete sia il magnete permanente hanno la forma di cilindri cavi e sono allineati l'uno rispetto all'altro. L 'armatura e inserita al centro dei due magneti allineati cos? che una parti dell'armatura ? vicina al magnete permanente ed un'altra parte dell'armatura ? vicina all'elettromagnete. Nelle parti centrali dei magneti sono pure inseriti mezzi di arresto per controllare il movimento dell'armatura.

Descrizione dell'invenzione

La presente invenzione riguarda un azionatore di fili di stampa da impiegare in una stampatrice a matrice di fili e pi? in particolare un azionatore in cui per il movimento in avanti o a ritroso del filo di stampa non vengono utilizzate molle.

Le stampatrici a fili a matrice di punti sono note. Quest? stampatrici inlcudono una molteplicit? di fili sottili disposti in una colonna verticale. Ogni filo pu? essere azionato per essere spostato in avanti contro un nastro ed un mezzo di stam pa, per esempio un foglio, posto contro una platina della stampatrice. Quando il filo si sposta in avanti ed entra in contatto con il nastro, sul foglio appare un punto. L'attivazione di uno o pi? fili quando essi vengono spostati lateralmente attraverso il foglio pu? essere utilizzata per far s? che vengano stampati caratteri in modo noto. Una di tali stampatrici a matrice di fili ? descritta nel brevetto statunitense n. 3.897.865

avente per titolo "Dot Printing Apparatus" e nel brevetto statunitense n. 4.096.578

avente per titolo "Data Svstem With Microprocessor Featuring Multiplexed Data Transfer In Repeat Cycle Driving Arrangement" sono descritti mezzi per controllare detta testina di stampa entrambi i brevetti sono ceduti alla titolare, della presente invenzione.

In passato, gli azionatori per spostare i fili in avanti consistevano in un elettromagnete al quale era applicato un

sposta in avanti un'armatura. L'armatura ? collegata al filo di stampa e, quando si sposta in avanti, il filo di stampa si sposta in avanti. Dopo aver colpito il nastro ed aver determinato la stampa del punto sul foglio, l'armatura viene riportata indietro nella sua posizione iniziale o di riposo mediante una molla. Nel brevetto statunitense n. 3.672.482

ed altri avente per titolo "Wire Matrix Print Head", ceduto alla titolare della presente invenzione, e nel brevetto statunitense n. 4.046.244 avente per titolo"Impact Matrix Print Head Solenoid Assembly" ? descritta dettagliatamente una testina di stampa che utilizza la combinazione di un elettromagnete e di una molla per controllare lo spostamento del filo di stampa.

Tutti gli azionatori sopra descritti presentano due proble ni comuni. Il primo ? che la molla tende a logorarsi o a causare usura entro il complesso azionatore e l'azionatore ? cos? soggetto a guasti meccanici. Il secondo problema ? che la molla fornisce forze antagoniste quando il filo viene spostarci in avanti per colpire il nastro di modo che quando il filo colpisce il nastro, la forza esercitata nella direzione opposta dalla molla ? massima. Cos? deve essere fornita pi? potenza all'elettromagnete per far s? che il filo venga spinto in avanti con forza sufficiente a stampare un punto di buona qualit?.

Questi problemi sono noti e nella tecnica precedente sono stati fatti tentativi per risolverli. Il brevetto statunitense n. 3.946.851 d avente per titolo"Electromagnetic Assembly For Actuating A Stylus In A wire Printer" descri-

ve un magnete permanente per controllare il ritorno del filo di stampa dopo la sua spinta in avanti eccitando un elettromagnete In questo brevetto sono fornite due armature, una delle quali viene azionata dall'elettromagnete e l'altra ? azionata dal magnete permanente. Il problema principale con questo brevetto ? l'allineamento delle due armature entro una lunga area cilindrica nonch? il costo aggiuntivo di assemblaggio di un filo estremanente sottile con duplice armatura. Inoltre le dimensioni fisiche di detta armatura possono essere troppo grosse per alcune applicazioni.

Nel brevetto statunitense n. 3.775.714 avent per titolo "Electromagneti Drive For Data Indicator", l 'armatura stessa ? un magnete permanente ed essa stessa fa in modo di essere richiamata indietro dopo l'attivazione. Ci? comporta un certo numero di svantaggi per il fatto che l'armatura, essendo

di plastica non magnetica che, come sar? spiegato in seguito, ? una caratteristica della forma di rrealizzazione della precente invenzione.

brevetto statunitense n. 3.755.766 avente

per titolo Bistable Electromagnetic Actuator" . Qui il magnete

arresto posteriore e l'elettromagnete deve essere eccitato con una data polarit? per spostare l'armatura in avanti e con una polarit? opposta per spostare l'armatura all'indietro. Oltre all?elettromagnete detto brevetto utilizza una molla per controllare lo spostamento.

In conformit? ad un aspetto della presente invenzione e fornito un azionatore di fili di stampa comprendente un elettromagnete, un magnete permanente ed un'armatura fissata al filo ai stampa. Inoltre ? fornito un primo circuito magnetico includente l?elettromagnete e l'armatura attraverso cui passa il flusso per controllare lo spostamento in avanti del filo di stampa quando l'elettromagnete viene eccitato ed un secondo circuito magnetico includente l'armatura ed il magnete permanente attraverso cui passa il flusso per controllare lo spostamento a ritroso del filo di stampa quando l'elettromagnete non ? eccitato.

La presente invenzione sar? descritta pi? specificamente qui di seguito con specifico riferimento ai disegni in cui:

la figura 1 ? una proiezione verticale in sezione di una forma di realizzazione nota;

la figura 2 ? una vista presa lungo l'asse 2-2 di figura 1; la figura 3 mostra un magnete toroidale ed una barra magni tica che passa per il suo centro;

la figura 4 ? un grafico mostrante la forza magnetica sulla barra rispetto allo spostamento della barra in figura 3;

la figura 5 e una proiezione verticale in sezione di una forma di realizzazione preferita della presente invenzione; e la figura 6 e una vista di figura 5 presa lungo l'asse 6-6.

Si faccia ora riferimento alle figure 1 e 2 in cui ? mostrata una forma di realizzazione pubblicata dagli inventori nell'IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 21, n. 1, pag. .5 (giugno 1978) in un articolo avente per titolo "Magnetic Print Wire Actuator". L'armatura 10 ? fissata al filo di stampa 12 ed ? mantenuta nella posizione iniziale o di riposo, come mostrati in figura 1, contro l'arresto posteriore 14 dal magnete permanente 16. L'arresto 14 e l'armatura 10 possono essere materiali magnetici di bassa riluttanza, per esempio ferro dolce, ed il magnete 16 ? un cilindro cavo e pu? essere di un materiale di cobalto e samario allineato in modo che il polo nord guardi l'arresto 14.

L'azionatore mostrato in figura 1 include pure un elettromagnete 18 che pure ha la forma di un cilindro cavo avente gli stessi diametri interno ed esterno del magnete permanente 16 e posto vicino ad essi. Un alloggiamento di plastica 20 pu? essere usato per contenere il magnete permanente 16 e l 'elettromagneti 18 e formare un nucleo centrale attraverso il duale l'armatura 10 si sposta. L'intera superficie esterna dell'elettromagnete 8 ? racchiusa dall'alloggiamento 22 di materiale magnetico. L'arresto anteriore 24, che pure e di materiale magnetico, ? posto entro il centro dell'alloggiamento di plastica 20 sorto l'elettromagnete 18. L'arresto anteriore 24 ? in contatto fisico con l'alloggiamento magnetico 27 per formane un cammino di bassa riluttanza tra di essi. Vi e un traferro d'aria 76 tra l'estrenit? anteriore 28 dell'armatura 10 e la parte dell'arresto anteriore 24 nel centro dell'alloggiamento di plastica 20. La lunghezza del traferro d'aria 26 ? uguale allo spostamento desiderato del filo 10.

Quando l'elettromagnete 18 viene eccitato dalla potenza che viene applicata ai due fili 30 e 32, una forza magnetica maggio -re di quella fornita dal magnete permanente 16 viene applicata all'armatura 10. Il circuito magnetico attraverso il quale circola il flusso dall'elettromagnete 18, include una custodia magnetica 22, l'arresto anteriore 24 e l'armatura 10. Quando l'armatura 10 si sposta in avanti fino ad essere in contatto con l'arresto 24, anche il filo 12 si sposta in avanti ed entra in contatto con la platina 34, che ? mostrata con un tratteggio. La platina 34 pu? anche includere un nastro ed un mezzo di registra zione, per esempio un foglio, nessuno dei quali ? mostrato.

Dopo che l'energia applicata ai fili 30 e 32 ? cessata, i campo magnetico dall'elettromagnete 18 cessa e l'armatura 10 viene spostata indietro nella posizione mostrata in figura 1 per laforza magnetica dal magnete permanente 16. In questo caso, il flusso circola dal magnete 16 attraverso l'armatura 10, creando la forza magnetica per spostare l'armatura 10 nella direzione opposta o a ritroso.

Considerando ora le figura 3 e 4, sar? ora spiegata la teoria per la quale il magnete permanente 16 controlla lo spostamento dell'armatura 10. La figura 3 mostra schematicamente gnete permanente 40 a cilindro cavo ed un'astine 42 di mateiale magnetico posta al centro del magente 40. La forza magne tica esercitata dal magnete 40 sull'astina 42 ? tale che l'astina 42 raggiunge una posizione di equilibrio, quando il suo centro, misurato tra le estremit?, si trova nel centro del magnete 40. Questo perch? il cammino di riluttanza minima tra il magnete 40 e l'astina 42 si ha quando l'astina 42 ? posta al centro nel magnete 40. La figura 4 mostra un grafico della forza magnetica sull'astina 42 esercitata dal magnete 40 quando detta tina viene spostata di una distanza d. In figura 4 la forza ositiva (+F) ? indicata a destra, la forza negativa (-F) a sinistra, lo spostamento positivo (+d) come spostamento dell'astina 42 a destra e lo spostamento negativo (-d) come spos to dell'astina 42 a sinistra. La posizione dell'astina 42, mostrata in figura 3, si trova nella posizione di equilibrio che e definita come spostamento zero e con la forza netta zero applicata all'astica 42. Quando detta astina viene spostata uno spostamento negativo o positivo dalla posizione di equilibrio, sull'astina 42 si forma una forza magnetica indotta fino che non si raggiunge la forza massima. Ouindi a mano a mano che l'astina 42 continua ad essere spostata cosi che il suo centro si allontana sempre piu dal magnete 40, le forze sull'astina 42 rimangono relativamente costanti. Ci? ? mostrato dalla parte piatta 44 della curva mostrata in figura 4. Dopo che l'astina 42 ? stata spostata abbastanza lontano dal magnete 40, le forze esercitate su di essa dal magnete 40 scendono a zero. In figura 4 ? mostrata la parte piatta 44 della curva di figura 1.

Nell'azionatore mostrato in figura 1, l'armatura 10 ? equivalente all'astina 42 ed il magnete permanente 16 e equivalente al magnete 40. Per le posizioni che l'armatura 10 pu? assumere, cio?, contro l'arresto posteriore 14 o contro l'arresto anteriore 24, le forze sull'armatura 10 sarebbero quelle nella parte piatta 44 di figura 4. Il flusso dal magnete 16 circola tra i poli nord e sud attraverso l'armatura 10 creando una forza verso sinistra nell'armatura 10 che tende a spostare l'armatura 10 all'indietro verso l'arresto anti-indietreggio 14. Poich? le dimensioni del traferro d'aria 26 sono piccole rispet to alla lunghezza del magnete 16 (circa il 25%), la forza dal magnete 16 sull?armatura 10 ? costante. Cos?, i due svantaggi degli azionatori a molla noti, vale a dire l'usura meccanica, lo strappo e la rottura e la forza massima che viene applicata all'istante della stampa, vengono superati con il progetto rostrato in figura 1, poich? non vi ? alcuna molla meccanica e poich? le forze che agiscono sull'armatura 10 rimangono costanti.

Si considerino ora le figure 5 e 6 in cui ? mostrata una for ma di realizzazione preferita dell?azionatore della presente invenzione. L'azionatore di figura 5 include l'armatura 50 collegata al filo di stampa 52 che rimane nella posizione di riposo contro l'arresto posteriore 54. Detto arresto nella for a di realizzazione di figura 5 ? un materiale di metallo non magnetico molto duro. Si ? trovato che un materiale di cobalto venduto con il marchio di fabbrica "Stellite" dalla Haynes Stellite Inc., ? un materiale accettabile. Inoltre il rame al berillio temprato potrebbe essere usato per il materiale dell'arresto 54. Lo scopo per cui l'arresto 54 ? di un materiale non magnetico ? di avvicinarsi maggiormente al diagramma teorico mostrato in figura 3 delle azioni del magnete nermanente 56 sull'armatura 50. Il materiale dell'arresto posteriore deve. tuttavia, rimanere molto duro a causa del grandissimo numero di volte (bilioni) che l'armatura 10 lo colpisce dopo che l'elettromagnete 58 ? stato diseccitato.

L'azionatore in figura 5 include anche l'elettromagnete 58 e l'alloggiamento di plastica 60 per contenere il magnete permanente 56 e l'elettromagnete 58. Inoltre l'azioratore in figura 5 include l?alloggiamento di materiale magnetico 62 e l'arresto anteriore 64, entrambi i quali sono costruiti con un materiale magnetico, quale il ferro dolce. L'arresto anteriore 64 ? collocato in modo da formare un traferro d'aria 66 tra l'armatura 50 e l'arresto anteriore 64, di una distanza uguale allo sposta mento desiderato del filo 52.

Un secondo miglioramento rispetto alla realizzazione di figura 1 ? l?aggiunta dell'anello 67 nell'azionatore di figura 5. L'anello 67 ? collocato tra il magnete permanente 56 . l'elettromagnete 58 incontatto fisico con l'alloggiamento 62 di

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I

1. Azionatore di fili di stampa comprendente un elettromagnete; un magnete permanente; un'armatura fissata a detto filo di stampa; un primo circuito magnetico includente detto elettro magnete e detta armatura attraverso cui passa il flusso per controllare lo spostamento in avanti di detto filo di stampa quando detto elettromagnete viene eccitato; un secondo circuito magnetico includente detto magnete permanente e detta armatura attraverso cui passa il flusso per controllare lo spostamento ritroso di detto filo di stampa quando detto elettromagnete non viene eccitato e, un arresto posteriore di materiale non magnetico, posto dietro l'armatura, e definente la posizione di riposo dell'armatura.

2. Azionatore secondo la rivendicazione 1 in cui detto primo circuito magnetico include un alloggiamento di un materia le magnetico contenente detto elettromagnete ed armatura.

3. Azionatore secondo la rivendicazione 1 in cui detto primo circuito magnetico include un arresto anteriore di materiale magnetico posto davanti a detta armatura ad una distanza uguale al desiderato spostamento in avanti di detto filo.

4. Azionatore secondo la rivendicazione 3 in cui detto primo circuito magnetico include un alloggiamento di un materiale magnetico contenente detto elettromagnete e detta armatura. detto alloggiamento ed arresto anteriore essendo in giustapposizione l'uno rispetto all'altro per formare un cammino di circuito magnetico di bassa riluttanza.

5. Azionatore secondo la rivendicazione 1 in cui detta armatura ? di materiale magnetico.

magnete permanente e detto elettromagnete sono cilindri cavi , detta armatura essendo posta entro il centro di detti cilindri cos? che una parte di essa ? allineata sia con detto magnete

permanente sia con detto elettromagnete.

7. Azionatore secondo la rivendicazione 4 in cui detta armatura ? un materiale magnetico di bassa riluttanza ed in cui la circolazione del flusso in detto secondo circuito magnetico ? da un polo di detto magnete permanente attraverso detta parte di detta armatura allineata con detto magnete permanente all'altro polo di detto magnete permanente.

8. Azionatore secondo la rivendicazione 7 in cui detto azionatore include un arresto anteriore posto davanti a detta armatura, detto arresto posteriore e detto arresto anteriore avendo estremit? entro il centro di detti cilindri separate da una distanza uguale alla lunghezza di detta armatura pi? un traferro d'aria, detta lunghezza del traferro d'aria essendo la distanza della quale detto filo viene spostato quando detto elet tromagnete viene eccitato.

9. Azionatore secondo la rivendicazione 8 in cui detto arresto posteriore ? formato di un materiale metallico duro.

10. Azionatore secondo la rivendicazione 8 in cui detto arresto anteriore e formato di materiale magnetico e fa parte di detto primo circuito magnetico.

11. Azionatore secondo la rivendicazione 1 in cui detto primo circuito magnetico include inoltre mezzi di alloggiamento di un materiale magnetico in giustapposizione rispetto a detto arresto anteriore.

12. Azionatore secondo la rivendicazione 11 in cui detto arresto posteriore ? formato di un materiale metallico duro.

13. Azionatore secondo la rivendicazione 11 in cui detto primo circuito magnetico include inoltre mezzi di materiale magnetico posti tra detto magnete permanente e detto elettromagnete e giustapposti rispetto a detti mezzi di alloggiamento.

14. Azionatore di fili di stampa da impiegare in una stampatrice a matrice di fili comprendente un elettromagnete configurato come cilindro cavo ed avente un dato diametro interno: un magnete permanente configurato come cilindro cavo ed avente detto dato diametro interno, detto magnete permanente e detto elettromagnete essendo posti l'uno rispetto all'altro in modo che le loro parti cave siano allineate; mezzi unitari ad armatura di materiale magnetico accoppiati a detto filo di stampa. detto azionatore essendo configurato come un cilindro avente un diametro esterno inferiore a detto dato diametro interno, detti mezzi ad armatura essendo posti entro le parti cave allineate di detti magneti cos? che una parte di detta armatura ? giustapposta a detto elettromagnete ed una parte di detta armatura e giustapposta a detto magnete permanente mezzi di arresto poste? riori di materiale non magnetico e mezzi di arresto anteriori posti entrambi entro dette parti cave di detti magneti per permettere a detta armatura di spostarsi in avanti di una certa distanza ogni qualvolta detto elettromagnete viene eccitato e si sposta a ritroso di detta distanza determinata ogniqualvolta detto elettromagnete viene diseccitato.

15. Azionatore secondo la rivendicazione 14 in cui detto magnete permanente ha i poli disposti in modo da spostare detta armatura a ritroso.

16. Azionatore secondo la rivendicazione 15 in cui detto elettromagnete, quando eccitato, applica una forza che spinge in avanti detta armatura maggiore di detta forza che spinge a ritroso il magnete permanente su detta armatura.

17. Azionatore secondo la rivendicazione 14 in cui detto magnete permanente e detto elettromagnete sono separati l'uno dall'altro di una distanza inferiore alla lunghezza di detta armatura.

18. Azionatore secondo la rivendicazione 14 in cui detti mezzi di arresto anteriori sono costituiti di un materiale magnetico.

19. Azionatore secondo la rivendicazione 18 in cui il materiale di detto arresto posteriore e un metallo duro.

20. Azionatore secondo la rivendicazione 18 in cui detto azionatore comprende inoltre mezzi di alloggiamento di materia magnetico posti in modo da formare un circuito magnetico con detto elettromagnete, detto arresto anteriore e detta armatura 21. Azionatore secondo la rivendicazione 20 in cui detto azionatore include inoltre mezzi di materiale magnetico posti modo da separare detto magnete permanente e detto elettromagnete ed in modo da essere in detto circuito magnetico.