Знакосинтезирующие устройства.

В знакосинтезирующих устройствах изображения знаков на поверхности носителя формируются с помощью различных наборов индивидуально управляемых печа­тающих игл или стержней. С помощью таких элементов становится воз­можным получить на носителе синтезированное из отдельных точек, отрезков прямых и кривых линий изображение любого знака.

Максимальное число точек, участвующих при формировании знаков, а следовательно, и число вертикальных и горизонтальных линий определяется характером выводимой информации и типом ме­ханизма печати. В современных знакосинтезирующих устройствах используются знакосинтезирующие механизмы следующих основных типов:

1) полноматричные механизмы, обеспечивающие одновременную печать всех точек матрицы;

2) однорядные механизмы, обеспечивающие одновременную печать только одного ряда точек соответствующей матрицы, позволяя форми­ровать знак полностью только в процессе относительного перемещения механизма печати в направлении, перпендикулярном ряду одно­временно печатаемых точек;

3) одноточечные механизмы, способные обеспечить печать знаков только в процессе относительного перемещения механизма печати в двух направлениях. Такие механизмы имеют в своем составе только один печатающий элемент, с помощью которого осуществляется синтез изо­бражений знаков.

Для формирования изображений маленьких букв и знаков услож­ненной конфигурации используется матрица из 9Х9 печатающих эле­ментов.

Особенностью структуры знакосинтезирующих механизмов печати ударного принципа действия является отсутствие литероносителя в обычном понимании этого слова. В зависимости от типа механизма печати (полноматричный, однорядный или одноточечный) литероно­ситель заменен

одним или несколькими ударными элементами, кото­рые позволяют печатать одновременно одну или несколько точек. Меха­низм выбора знаков заменен механизмом, позволяющим одновременно с выбором знака (а в однорядном и одноточечном механизмах одновре­менно с печатью знака) формировать его изображение. Механизм удара в таких устройствах обеспечивает перемещение печатающего элемента в направлении печати и может выполняться аналогично ме­ханизмам удара знакопечатающих устройств. Кроме того, так как для печати одной точки требуется значительно меньше энергии, чем для печати целого знака, масса и ход ударного элемента могут быть зна­чительно уменьшены, а скорость срабатывания увеличена. В некоторых знакосинтезирующих механизмах частота срабатывания отдельного печатающего элемента достигает 1000 Гц и более.

В полноматричном знакосинтезирующем устройстве ударного прин­ципа действия печать осуществляется с помощью 35 игл, обеспечивающих одним своим концом формирование изображений знаков; другие концы игл связаны с электроприводом их перемещения.

В качестве ударных элементов используются тонкие (диаметром 0,3 мм) подвижные иглы. Иглы перемещаются в соответствующих направляющих с помощью различных электромеханических приводов. Для электропривода игл широко используются электромагниты с втяжным или поворотным якорем, а также различные магнитоэлектрические системы. В большинстве существующих конструкций рас­сматриваемых устройств в качестве электропривода применяются элек­тромагниты с втяжным якорем. Рассматриваемый механизм (рис. 5.6.) содержит 35 игл, каждая из которых жестко связана с якорем электромагнита втяжного типа. Иглы 6 с сердечником 7 установлены в направляющих 4 и удерживаются в исход­ном положении пружинами 8 и резиновым упором 9. Все элементы уста­новлены в корпусе 3, выполненном в виде усеченной пирамиды. На малом основании установлена выходная направляющая матрица 5 для игл, а на большом основании крепятся электромагниты 2.

Выходная матрица 5 представляет собой параллелепипед, изготов­ленный из антифрикционного материала. В нем образовано 35 отвер­стий, обеспечивающих точное направление концов игл в зоне печати. Отверстия выполнены с высокой точностью. Шаг между ними состав­ляет приблизительно 0,5 мм. Так как диаметр электромагнитов зна­чительно превышает диаметр игл, то и шаг расположения электро­магнитов на большом основании значительно больше шага между отверстиями в матрице. Несоответствие диаметра печатающих игл и электромагнитов вызывает необходимость изгибать иглы и на­правлять их в точном соответствии с взаимным расположением оси якоря 1 электромагнита и оси отверстия выходной направляющей 4. Обеспечить такое перемещение игл позволяет криволинейные отвер­стия, определяющие положение игл в механизме.

Использование электромагнитов втяжного типа позволяет создать наиболее компактную конструкцию полноматричного печатающего механизма и получить конструкцию с максимальным КПД (с точки зрения электрических потерь), так как конструкция электромагнитов втяжного типа дает возможность создать замкнутое магнитное поле.

Конструкция электромагнита имеет вытянутый на всю длину сердечник и укороченный якорь. Такое конструктивное испол­нение электромагнита позволяет свести до минимума потери на трение и создать в зазоре максимальную индукцию.

Легкая пружина удерживает якорь 1 в исход­ном положении. Резиновая опора позволяет сократить время переход­ного процесса после возврата якоря в исходное положение.

У дарный механизм устанавливается на втулке и пальце, которые в процессе печати обеспечивают разворот ударного механизма на небольшой угол, позволяющий снизить значение сопротивления возврату игл и уменьшить разрушение красящей ленты в процессе печати. Сигналы возбуждения электромагнитов приводов игл выраба­тываются специальным знакогенератором или ЭВМ (по программе), с которой работают ПУ.

Рассмотрим работу всего ПУ. Полноматричный знакосинтезирующий механизм 13 установлен на подвижной каретке (рис. 5.7.). С помощью зубчатого ремня 7, натянутого на двух шкивах 1 и 10, по направляющим 11 и 12 каретка может перемещаться вдоль стро­ки. Привод шкива 10 обеспечивается электродвигателем через ревер­сивную муфту 20. Муфта позволяет перемещать знакосинтезирующий механизм в обе стороны со скоростью 30 знаков/с в стартстопном и 100 знаков/с в непрерывном режимах работы.

На подвижной каретке установлен связанный зубчатым колесом 15 с неподвижной зубчатой рейкой 14 емкостной датчик положения 16. По командам управления резиновый бумагоопорный вал 5 с помощью специального двигателя обеспечивает транспортирование бланка или рулонной бумажной ленты. В устройстве имеются также программно-управляемые механизмы транспортирования бумажной ленты 3 и 4 с краевой перфорацией, с помощью которых возможно перемещение не одной, а двух бумажных лент.

Механизмы 6 транспортирования и реверса 13-миллиметровой кра­сящей ленты перемещают ее с одной катушки на другую вдоль линии печати, обеспечивая видимость отпечатанной информации. Вращение катушек 2 и 8 с красящей лентой осуществляется электродвигателем с помощью зубчатых колес 18 и электромагнитных муфт 17 и 9. При включении электродвигателя 19 печатающий механизм может нахо­диться в любом месте. Данные о его местоположении поступают в УУ.

По команде УУ «Печать» включается электромагнитная муфта 9, которая обеспечивает установку механизма в соответствующую по­зицию и его дальнейшее перемещение вдоль строки. От датчика по­ложения в УУ поступает информация о прохождении механизмом соответствующей печатной позиции. По этим данным и информации о том, что должно быть напечатано в данной позиции, УУ выдает команды на срабатывание определенных электромагнитов знакосинтезирующего механизма. В результате на бумаге остаются следы в виде отпечатков знаков.

На последней отпечатанной знаковой позиции электромагнитная муфта 9 отключается, и механизм печати останавливается. Затем в за­висимости от, содержания последующей команды может произойти перемещение красящей ленты вдоль строки, транспортирование бу­маги, возврат каретки в исходное положение и печать следующей стро­ки.

Рассмотрим печатающий механизм полноматричного устройства (рис. 5.8.). В нем используется матрица из 5Х5 печатающих эле­ментов, управление которыми осуществляется гидравлическим способом. По нейлоновым шлангам к каждой игле под высоким давлением по­дается масло. Подачу масла и выпуск его обеспечивают 52 вентиля, которыми управляют электромагниты. При срабатывании соответствую­щих вентилей игла перемещается в направлении красящей ленты и бу­маги, оставляя на ней отпечаток. Время печати одного знака состав­ляет 3 мс.

Достижение такой скорости оказалось возможным за счет умень­шения энергии удара, сообщаемой каждой игле в процессе печати, путем сокращения хода игл и уменьшения их массы.

Основным недостатком полноматричных знакосинтезирующих меха­низмов печати является их сложность. Накопленный опыт изготов­ления и эксплуатации таких механизмов свидетельствует о том, что высокое качество и быстродействие могут быть обеспечены только при высокоточном изготовлении всех составляющих механизма, и прежде всего направляющих для игл.

Однорядные знакосинтезирующие устройства представляют собой ряд (линейку) индивиду­ально управляемых печатающих элементов. Печать всего знака осуществляется в процессе поступательного перемещения знакосинтезирующего механизма вдоль строки.

Устройство и принцип действия однорядного знакосинтезирующего механизма, привод игл в котором осуществляется электромагнитами

с втяжным якорем. Характерным при­знаком рассматриваемого ме­ханизма является расположе­ние электромагнитов втяж­ного типа: один в центре, а остальные —

п о окружности. Направляющими игл слу­жат трубочки, выполненные из антифрикционного матери­ала, а общая для всех игл выходная направляющая обеспе­чивает прямолинейное перемещение концов игл к зоне печати. Скорость печати такого устройства составляет 165 знаков/с. При режиме печати в обе стороны скорость возрастает до 330 знаков/с.

В качестве примера однорядного знакосинтезирующего механизма с использованием привода игл с поворотным якорем рассмотрим механизм печати ПУ типа ДЗМ-180 (ПНР), широко используемого в ЕС СМ ЭВМ производства ПНР.

Семь электромагнитов с поворотным якорем электромагнита 5 устанавливаются в корпусе 1 по окружности таким образом, чтобы их поворотные оси находи­лись на наружной поверхности, а приводные концы якорей сводились к центру (рис. 5.13.). Такое конструктивное решение позволило уменьшить рас­стояние между иглами 6 и якорями 3 электромагнитов 5 в зоне их соприкосновения, что сделало возможным увеличить радиус перегиба игл.

Иглы перемещаются в направляющих трубочках 7 и рубиновой направляющей 2. На концы игл, связанных с якорями, надет кол­пачок, который упирается в возвратную пружину 4, перемещающую иглу и якорь в исходное положение. Применение электромагнитов с по­воротным якорем позволило снизить потери на перегиб игл в про­цессе их перемещения.

Рассмотрим работу устройства (рис. 5.14.). Печать осуществляется в процессе горизонтального перемещения однорядной знакосинтезирующей головки 28 по направляющим 19 с помощью зубчатого ремня 27, натянутого на двух шкивах 3 и 23. С помощью редуктора 25 и элек­тромагнитной муфты 24 шкив 23 связывается с приводным электро­двигателем. Шкив 3 связан с диском 2 датчика 1 положения знаков и барабанчиком возврата 4. На барабанчике возврата закреплена и намотана тесьма 17, второй конец которой связан с натянутой воз­вратной пружиной 18.

Плавность возврата печатающего механизма обеспечивается воз­душным демпфером 33, поршень 32 которого крепится на головке 28. На ней же крепится пластина 29 фотодатчика 30 и 31 исходного поло­жения.

Бумагоопорной поверхностью ПУ является металлический полиро­ванный цилиндр 13. Бумага перемещается с помощью двух барабан­чиков 8 и 10, в которых закреплены заостренные штифты квадрат­ного вала 9. Поворот этого вала обеспечивается программно-управляемым механизмом 11 транспортирования бумаги. Специальный дви­гатель 7 с помощью катушки 5 и специального редуктора 6 осуще­ствляет транспортирование красящей ленты 12 в обоих направлениях. Вторая катушка 20 через муфту скольжения 21 связана с приводным электродвигателем 26. Специальные отклоняющие ролики 14, 15, 16 и 22 служат направляющими красящей ленты. На обоих ее концах кре­пятся две заклепки, которые в процессе перемещения воздействуют на концевые выключатели, обеспечивающие реверсирование электро­двигателя.

В исходном положении электродвигатель 26 работает. Датчики 30 и 31 исходного положения печатающего механизма затемнены. При поступлении из УУ команды «Печать» электромагнитная муфта 24 приводит в движение шкив 23, который с помощью зубчатого ремня перемещает знакосинтезирующую головку. Одновременно начинает вра­щаться диск 2 датчика / положения знаков.

После засвечивания датчика 30 исходного положения головки на­чинается отсчет знаковых позиций, в которых может быть отпечатана информация.

В местах печати, определенных УУ, в заданной последовательности срабатывают иглы, в результате чего на бумаге формируется строка из нескольких знаков. В процессе печати включается электродвигатель 7 привода красящей ленты, который, вращаясь в одном направле­нии, перематывает ленту с катушки 20 на катушку 5, преодолевая сопротивление трению муфты 21. Изменение направления вращения электродвигателя вызывает перемещение красящей ленты слева направо.

После окончания печати строки и отключения муфты 24 под дей­ствием растянутой пружины 18 шкив 3 начинает вращаться в проти­воположном направлении. Зубчатый ремень 27 возвращает печата­ющую головку в левое исходное положение. Поршень 32 попадает в демпфер 33, смягчая удар возвращающей печатающей головки. Как только пластина 29 затемнит фотодатчик 31, печатающая голов­ка может начать печатать следующую строку. Во время возврата го­ловки в левое положение происходит перемещение бумаги.

В одноточечных знакосинтезирующих устройствах для печати ис­пользуется только один ударный точечный элемент с одним электро­магнитным приводом.

Рассмотрим принцип формирования изображений знаков с по­мощью одноточечного знакосинтезирующего механизма. Игла совер­шает непрерывное колебательное движение в плоскости, перпенди­кулярной к направлению перемещения бумаги. В про­цессе печати острие иглы сканирует участок бумаги, предназначен­ный для изображения одного знака. В определенные моменты времени игла ударяет по бумаге, оставляя на ней след в виде отдельных точек, из которых и формируется изображение знака.