RU2454253C2 - Tattoo machine anchor assembly - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: invention refers to devices for the application of art and identification tattoos on a human and animal body, and also for the intradermal introduction of drugs. A tattoo machine anchor assembly comprises an anchor, an anchor spring, a contact spring. The anchor is mounted on the anchor spring and oscillates. The anchor is hooked, and an upper end of the contact spring is brought under the anchor hook. Besides, the service life of single parts is prolonged.

EFFECT: invention provides higher operational stability of the tattoo machine, simplified setup and adjustment procedures.

6 dwg

Description

Узел якоря татуировочной машины как составная часть индукционной татуировочной машины может применяться для нанесения художественных и опознавательных татуировок на кожные покровы человека и животных, а также для внутрикожного введения вакцин и лекарственных препаратов. Изобретение относится к рубрике А61М 37/00 МПК.The anchor assembly of the tattoo machine as part of the induction tattoo machine can be used to apply art and identification tattoos on the skin of humans and animals, as well as for the intradermal administration of vaccines and drugs. The invention relates to the heading A61M 37/00 IPC.

Из уровня техники известны технические решения, аналогичные предлагаемому, как, например, «цанговый зажим рамы», описание которого приводится в патенте США №6772656 В2, от 10.08.2004. Данная конструкция представляет собой классическую индукционную татуировочную машину и конструктивно наиболее близка к предложенному изобретению. Узел якоря данной машины содержит якорь, пружину якоря и контактную пружину, при этом якорь установлен на пружине якоря с возможностью колебательного движения. Кроме того, устройство содержит также раму, стойку, фиксатор рукоятки, электромагнит и контактный винт, при этом зажим, регулировочный узел, пружина якоря и электромагнит установлены на раме, контактный винт установлен с возможностью взаимодействия с контактной пружиной, а эластичный демпфер выполнен в виде резинового кольца и установлен на якоре с возможностью взаимодействия с контактной пружиной и частичного поглощения энергии колебаний якоря.Technical solutions are known from the prior art that are similar to those proposed, such as, for example, a "collet chuck of a frame" described in US Pat. No. 6,772,656 B2, dated August 10, 2004. This design is a classic induction tattoo machine and is structurally closest to the proposed invention. The anchor assembly of this machine contains an anchor, an anchor spring and a contact spring, while the anchor is mounted on the anchor spring with the possibility of oscillatory movement. In addition, the device also contains a frame, a stand, a handle lock, an electromagnet and a contact screw, with a clip, an adjustment unit, an armature spring and an electromagnet mounted on the frame, a contact screw mounted to interact with the contact spring, and an elastic damper made in the form of a rubber rings and mounted on the anchor with the possibility of interaction with the contact spring and partial absorption of the energy of vibration of the armature.

Достоинствами классической индукционной татуировочной машины являются относительная конструктивная простота, надежность и долговечность, высокая производительность, а главным недостатком - низкочастотные негармонические колебания мощности удара и нестабильность амплитудно-мощностной характеристики. В основе колебаний мощности лежит нежелательный в любом техническом устройстве конструктивный принцип «маятник на маятнике», то есть консольная установка контактной пружины на колеблющемся относительно рамы якоре. В результате, при работе устройства, колебания контактной пружины относительно якоря накладываются на колебания якоря относительно рамы. В свою очередь, это приводит к тому, что колебания свободного конца контактной пружины относительно рамы приобретают негармонический характер, и замыкание электрической цепи от цикла к циклу происходит при различном воздушном зазоре, что и вызывает колебание мощности устройства.The advantages of the classic induction tattoo machine are relative structural simplicity, reliability and durability, high performance, and the main disadvantage is the low-frequency non-harmonic fluctuations in the impact power and the instability of the amplitude-power characteristics. Power fluctuations are based on the design principle “pendulum on a pendulum”, which is undesirable in any technical device, that is, a cantilever installation of a contact spring on an anchor oscillating relative to the frame. As a result, during operation of the device, the oscillations of the contact spring relative to the armature are superimposed on the oscillations of the armature relative to the frame. In turn, this leads to the fact that the oscillations of the free end of the contact spring relative to the frame become non-harmonic, and the circuit closes from cycle to cycle at a different air gap, which causes the device to fluctuate in power.

На практике с негативными последствиями применения конструкции типа «маятник на маятнике» принято бороться за счет расклинивания основания контактной пружины относительно якоря при помощи резинового кольца, однако эта мера помогает лишь частично, сводя колебания мощности удара с неприемлемого на приемлемый уровень, но не устраняя их концептуально.In practice, it is customary to combat the negative consequences of using a “pendulum on a pendulum” design by wedging the base of the contact spring relative to the armature using a rubber ring, but this measure only helps partially, reducing fluctuations in impact power from an unacceptable to an acceptable level, but not conceptually eliminating them .

Вторым недостатком классической индукционной татуировочной машины является вызванное медленным нарастанием воздушного зазора постоянное искрение контактов, приводящее к быстрой эрозии контактных поверхностей и, следовательно, к нарушению стабильности работы машины. В свою очередь, низкая скорость нарастания воздушного зазора также вызвана консольным креплением контактной пружины, то есть конструкцией «маятник на маятнике».The second disadvantage of the classic induction tattoo machine is the constant sparking of the contacts caused by the slow increase in the air gap, which leads to rapid erosion of the contact surfaces and, therefore, to a violation of the stability of the machine. In turn, the low rate of increase of the air gap is also caused by the cantilever mounting of the contact spring, that is, the design of the "pendulum on the pendulum."

О том, что проблема наладки татуировочной машины на наиболее стабильный режим работы волновала и волнует разработчиков, свидетельствует татуировочная машина, описание которой приводится в патенте США №4159659 от 3.07.1979. Татуировочная машина согласно данному изобретению содержит раму, зажим, электромагнит, якорь, пружину якоря, контактную пружину, контактный винт, крепежные виты и контактные площадки. Кроме того, к машине прилагаются сменные элементы подвижной системы: якоря и контактные пружины. По принципу функционирования данная машина ничем не отличается от описанной выше конструкции, а ее главным отличием следует считать сложную регулируемую раму, которая выполнена на основе двух боковых пластин и трех бобышек, одна из которых служит для крепления зажима и катушек индуктивности, вторая служит для установки пружины якоря, а третья - регулировочного винта. Благодаря продолговатым прорезям, выполненным в боковых пластинах рамы, конструкция машины допускает много вариантов взаимного смещения бобышек. Эти подвижки, по замыслу автора изобретения, должны способствовать идеальной настройке устройства на максимально устойчивый режим работы, что, скорее всего, так ни разу и не удалось реализовать на практике, ввиду полной невозможности понять закономерности влияния на работу устройства такого количества регулировок. Кроме того, в данном случае нерешенной остается главная проблема индукционной татуировочной машины классического типа - рассогласования механических колебаний якоря и колебаний напряжения в цепи питания машины из-за врожденных недостатков принятой конструкции подвижной системы типа «маятник на маятнике».The fact that the problem of adjusting the tattoo machine to the most stable mode of operation worried and excites developers is evidenced by the tattoo machine, which is described in US Pat. No. 4,159,659 of July 3, 1979. The tattoo machine according to this invention comprises a frame, a clamp, an electromagnet, an anchor, an anchor spring, a contact spring, a contact screw, mounting coils and pads. In addition, replaceable elements of the mobile system are attached to the machine: anchors and contact springs. According to the principle of operation, this machine is no different from the design described above, and its main difference should be considered a complex adjustable frame, which is made on the basis of two side plates and three bosses, one of which serves to fasten the clamp and inductors, the second serves to install the spring anchors, and the third - the adjusting screw. Due to the elongated slots made in the side plates of the frame, the machine design allows many options for mutual displacement of the bosses. These advances, as conceived by the author of the invention, should contribute to the ideal tuning of the device to the most stable mode of operation, which, most likely, has never been implemented in practice, since it is completely impossible to understand the laws of the effect of such a number of adjustments on the operation of the device. In addition, in this case, the main problem of the classical type induction tattoo machine remains unresolved - the mismatch of the mechanical vibrations of the armature and voltage fluctuations in the machine’s power supply circuit due to congenital defects of the adopted design of the pendulum-pendulum-type mobile system.

Известно также «трафаретное перо», описание которого приводится в патенте США № 196747 от 6.11.1877, выданного знаменитому изобретателю Томасу Эдисону. Данное устройство изначально предназначено для офисных копировальных работ и содержит раму, электромагнит, якорь, контактную пружину, регулировочный и контактный винты. Наиболее интересной особенностью конструкции Эдисона является то, что контактная пружина установлена не на якоре, а на раме и может взаимодействовать с двумя конструктивными элементами - контактным винтом, который установлен на раме, и регулировочным винтом, установленном на якоре.The “screen pen" is also known, the description of which is given in US patent No. 196747 dated November 6, 1877, issued to the famous inventor Thomas Edison. This device was originally designed for office copying and contains a frame, an electromagnet, an anchor, a contact spring, adjusting and contact screws. The most interesting design feature of Edison is that the contact spring is mounted not on the anchor, but on the frame and can interact with two structural elements - a contact screw that is mounted on the frame and an adjusting screw mounted on the anchor.

В результате применения подобного решения, при работе устройства контактная пружина может постоянно находиться в поджатом состоянии, так как ее свободный конец попеременно упирается либо в неподвижный упор - при замкнутом контакте, либо в подвижный упор - при разомкнутом контакте. Это полностью исключает возникновение собственных маятниковых колебаний контактной пружины, которые могут накладываться на колебания якоря и приводить к рассогласованию работы устройства. Кроме того, перехват контактной пружины регулировочным винтом, происходящий при максимальной линейной скорости перемещения якоря, уменьшает искрообразование между контактными поверхностями, так как воздушный зазор между контактами в этом случае нарастает с максимально возможной скоростью.As a result of the application of such a solution, during operation of the device, the contact spring can constantly be in a preloaded state, since its free end alternately abuts either against a fixed stop - with a closed contact, or against a movable stop - with an open contact. This completely eliminates the occurrence of intrinsic pendulum oscillations of the contact spring, which can overlap the oscillations of the armature and lead to a mismatch in the operation of the device. In addition, the interception of the contact spring by the adjusting screw, which occurs at the maximum linear speed of movement of the armature, reduces sparking between the contact surfaces, since the air gap between the contacts in this case increases at the maximum possible speed.

Недостатками «трафаретного пера» Эдисона следует признать большие габариты и массу вследствие неудобной конструкции рамы, при которой свободные концы якоря и контактной пружины направлены навстречу друг другу, размещение регулировочного винта на якоре, а также крайне короткий ход иглы, не позволяющий успешно использовать это устройство для нанесения татуировки.The disadvantages of Edison’s stencil pen are the large dimensions and weight due to the inconvenient design of the frame, in which the free ends of the armature and contact spring are directed towards each other, the placement of the adjusting screw at the anchor, and the extremely short needle stroke that does not allow successful use of this device for applying a tattoo.

Исходя из сделанных в ходе изучения известных конструкций выводов, основной задачей, на решение которой было направлено предложенное изобретение, было достижение максимально возможной точности синхронизации подаваемых на электромагнит электрических импульсов и механических колебаний якоря татуировочной машины, а также обеспечение максимально быстрого нарастания воздушного зазора между контактными поверхностями при размыкании электрической цепи устройства.Based on the conclusions made during the study of well-known designs, the main task to be solved by the proposed invention was to achieve the highest possible accuracy of synchronization of the electrical pulses supplied to the electromagnet and mechanical vibrations of the armature of the tattoo machine, as well as to ensure the fastest increase in the air gap between contact surfaces when opening the electrical circuit of the device.

Цель изобретения - повышение потребительских свойств татуировочной машины за счет повышения стабильности ее работы, упрощения регулировочных операций и повышения долговечности основных деталей.The purpose of the invention is to increase the consumer properties of a tattoo machine by increasing the stability of its work, simplifying adjustment operations and increasing the durability of the main parts.

Для этого в известную конструкцию узла якоря индукционной татуировочной машины, содержащего якорь, пружину якоря и контактную пружину, при этом якорь установлен на пружине якоря с возможностью колебательного движения, были внесены следующие конструктивные изменения: якорь выполнен с зацепом, а верхний конец контактной пружины заведен под зацеп якоря.To do this, in the known design of the anchor assembly of an induction tattoo machine containing an anchor, an anchor spring and a contact spring, while the anchor is mounted on the anchor spring with the possibility of oscillatory movement, the following structural changes were made: the anchor is hooked, and the upper end of the contact spring is brought under hook anchor.

Благодаря введенным конструктивным признакам резко повышается стабильность работы татуировочной машины, упрощается ее регулировка и отладка, продлевается срок службы отдельных деталей.Thanks to the introduced design features, the stability of the tattoo machine increases sharply, its adjustment and debugging are simplified, and the service life of individual parts is extended.

Устройство, согласно изобретению, иллюстрируется фигурами чертежей, на которых обозначено:The device according to the invention is illustrated by the figures of the drawings, on which is indicated:

На фиг.1 - Вид сзади узла якоря.Figure 1 - Rear view of the anchor assembly.

На фиг.2 - Вид сбоку узла якоря.Figure 2 - Side view of the anchor node.

На фиг.3 - Вид сбоку татуировочной машины при среднем положении якоря.Figure 3 is a side view of a tattoo machine with the middle position of the anchor.

На фиг.4 - Вид сбоку татуировочной машины при переднем положении якоря.Figure 4 - Side view of a tattoo machine with the front position of the anchor.

На фиг.5 - Вид сбоку татуировочной машины при заднем положении якоря.Figure 5 is a side view of a tattoo machine with the rear position of the anchor.

На фиг.6 - Поперечный разрез татуировочной машины.Figure 6 - Cross section of a tattoo machine.

Татуировочная машина с узлом якоря согласно изобретению содержит раму (1), стойку (2), зажим (3), катушки индуктивности (4) и магнитопровод (5), якорь (6) с зацепом (7) и скосом (8), пружину якоря (9), контактную пружину (10), контактные площадки (11), контактный винт (12), крепежные винты (13), изолирующие прокладки (14), стопорный винт (15) и резиновое кольцо (16). При этом магнитопровод (5), стойка (2), пружина якоря (9) и контактные площадки (11) установлены на раме (1) при помощи крепежных винтов (14), а одна из контактных площадок (11) и стойка (2) изолированы от рамы (1) при помощи изолирующих прокладок (14). Якорь (6) установлен на пружине якоря (8) с возможностью колебательного движения, контактная пружина (10) установлена на якоре (6), а предварительное поджатие контактной пружины (10) при разомкнутой электрической цепи обеспечивается зацепом (7) якоря (6). Резиновое кольцо (16) расклинено между скосом (8) якоря (6) и пружиной якоря (9) и удерживается в натянутом состоянии крепежным винтом (13). Контактный винт (12) установлен на стойке (2) с возможностью взаимодействия с контактной пружиной (9). Стопорный винт (15) установлен на стойке. Зажим (3) служит для фиксации рукоятки с наконечником, необходимой для удержания машины в процессе работы с ней.A tattoo machine with an anchor assembly according to the invention comprises a frame (1), a stand (2), a clamp (3), inductors (4) and a magnetic circuit (5), an anchor (6) with a hook (7) and a bevel (8), a spring anchors (9), contact spring (10), contact pads (11), contact screw (12), fixing screws (13), insulating gaskets (14), locking screw (15) and rubber ring (16). In this case, the magnetic circuit (5), the stand (2), the spring of the armature (9) and the contact pads (11) are installed on the frame (1) using fixing screws (14), and one of the contact pads (11) and the stand (2) insulated from the frame (1) with insulating spacers (14). An anchor (6) is mounted on the spring of the armature (8) with the possibility of oscillatory movement, the contact spring (10) is mounted on the armature (6), and the preliminary compression of the contact spring (10) with an open electrical circuit is provided by the hook (7) of the armature (6). The rubber ring (16) is wedged between the bevel (8) of the armature (6) and the spring of the armature (9) and is held in tension by the fixing screw (13). The contact screw (12) is mounted on the stand (2) with the possibility of interaction with the contact spring (9). The locking screw (15) is mounted on the stand. The clamp (3) serves to fix the handle with the tip necessary to hold the machine in the process of working with it.

Татуировочная машина с узлом якоря согласно изобретению работает следующим образом. В исходном положении электрическая цепь машины замкнута, поскольку контактный винт (12) упирается в контактную пружину (10).A tattoo machine with an anchor assembly according to the invention operates as follows. In the initial position, the electrical circuit of the machine is closed, since the contact screw (12) abuts against the contact spring (10).

При подаче на контактные площадки (11) татуировочной машины постоянного напряжения от источника питания по обмоткам катушек индуктивности (4) проходит электрический ток, индуцируя магнитный поток, который, замыкаясь через якорь (6), притягивает последний к магнитопроводу (5) и сгибает пружину якоря (9). При этом, как только контактный винт (12) перестает контактировать с контактной пружиной (10), ее верхний конец сразу же перехватывается зацепом (7) якоря (6).When a tattoo machine is supplied with constant voltage from the power source through the windings of the inductance coils (4), electric current passes through the windings of the inductance coils (4), inducing a magnetic flux which, closing through the armature (6), draws the latter to the magnetic circuit (5) and bends the armature spring (9). Moreover, as soon as the contact screw (12) ceases to contact the contact spring (10), its upper end is immediately caught by the hook (7) of the armature (6).

Надо также отметить, что контактная пружина (9) заведена под зацеп (7) с предварительным поджатием, и поэтому при перехвате контактной пружины (9) зацепом (7) собственные колебания контактной пружины (10) относительно якоря (6) очень быстро прекращаются и якорь (6) в сборе с контактной пружиной (10) колеблется относительно рамы (1) и контактного винта (12) как целостная, монолитная конструкция. Дойдя до крайнего переднего положения и нанеся (при работе машины на холостом ходу) удар по магнитопроводу (5), якорь (6) начинает движение назад под действием пружины якоря (9). При наборе якорем (6) близкой к максимальной скорости вблизи средней точки колебаний контактная пружина (10) наталкивается на контактный винт (12), что приводит к замыканию электрической цепи и возникновению магнитного поля, которое начинает постепенно тормозить якорь (6) вместе со вновь сгибающейся контактной пружиной (10) и пружиной якоря (9). Исчерпав накопленный запас кинетической энергии, якорь (6) останавливается и начинает двигаться вперед к точке размыкания электрического контакта. Далее цикл повторяется до тех пор, пока не прекращается подача постоянного напряжения на контактные площадки (11).It should also be noted that the contact spring (9) is hooked (7) with preliminary preload, and therefore, when the contact spring (9) is caught by the hook (7), the natural vibrations of the contact spring (10) relative to the armature (6) cease very quickly and the armature (6) assembled with a contact spring (10) oscillates relative to the frame (1) and the contact screw (12) as an integral, monolithic structure. Having reached the extreme forward position and inflicted (when the machine is idling) a blow to the magnetic circuit (5), the armature (6) begins to move backward under the influence of the armature spring (9). When the armature (6) is close to the maximum speed near the midpoint of the oscillation, the contact spring (10) collides with the contact screw (12), which leads to the closure of the electric circuit and the appearance of a magnetic field, which begins to slow down the armature (6) together with the newly bent contact spring (10) and anchor spring (9). Having exhausted the accumulated supply of kinetic energy, the armature (6) stops and begins to move forward to the point of opening of the electrical contact. Next, the cycle is repeated until the supply of constant voltage to the contact pads (11) ceases.

При этом важно отметить, что поскольку перехват контактной пружины (10) зацепом (7) происходит при максимальной скорости якоря (6), нарастание воздушного зазора между контактными поверхностями происходит настолько быстро, что электрическая дуга в рабочем диапазоне напряжений визуально не наблюдается, а это, в свою очередь, резко уменьшает эрозию контактов.It is important to note that since the interception of the contact spring (10) by the hook (7) occurs at the maximum speed of the armature (6), the air gap between the contact surfaces grows so quickly that the electric arc is not visually observed in the operating voltage range, and this, in turn, dramatically reduces contact erosion.

Кроме того, резкий перехват контактной пружины (10) зацепом (7) и стабильное положение контактной пружины (10) относительно якоря (6) при замыкании контакта обеспечивают исключительно точную фазовую синхронизацию положения якоря (6) и подающихся на катушки индуктивности (4) электрических импульсов, что гарантирует машине безупречно ровную и плавную работу вне зависимости от величины подаваемого на обмотки напряжения и приложенной к якорю (6) механической нагрузки.In addition, a sharp interception of the contact spring (10) by the hook (7) and the stable position of the contact spring (10) relative to the armature (6) during contact closure provide extremely accurate phase synchronization of the position of the armature (6) and the electrical impulses fed to the inductors (4) that guarantees the machine flawlessly smooth and smooth operation regardless of the magnitude of the voltage supplied to the windings and the mechanical load applied to the armature (6).

Кроме того, при перемещении вперед якоря (6) его скос (8) прижимает к пружине якоря (9) участок резинового кольца (16), что приводит к поглощению некоторой части энергии колебаний якоря (6), при этом доля поглощаемой эластичным демпфером энергии увеличивается с увеличением амплитуды колебаний якоря (6) и падает с ее уменьшением. Эта зависимость эффективности работы эластичного демпфера от амплитуды выравнивает амлитудно-мощностную характеристику машины, что положительно сказывается на качестве наносимого с ее помощью изображения.In addition, when the armature (6) is moved forward, its bevel (8) presses a portion of the rubber ring (16) against the armature spring (9), which leads to the absorption of some part of the armature vibration energy (6), while the proportion of energy absorbed by the elastic damper increases with an increase in the amplitude of oscillations of the armature (6) and decreases with its decrease. This dependence of the efficiency of the elastic damper on the amplitude equalizes the amplitude-power characteristic of the machine, which positively affects the quality of the image applied with it.

Таким образом, введение в классическую конструкцию узла якоря татуировочной машины упомянутых выше технических признаков резко повышает стабильность ее работы, упрощает регулировку и отладку, продлевает срок службы деталей.Thus, the introduction of the above-mentioned technical features into the classic design of the armature unit of the tattoo machine dramatically increases the stability of its operation, simplifies adjustment and debugging, and extends the life of the parts.

Claims (1)

Узел якоря татуировочной машины, содержащий якорь, пружину якоря, контактную пружину, при этом якорь установлен на пружине якоря с возможностью колебательного движения, отличающийся тем, что якорь выполнен с зацепом, а верхний конец контактной пружины заведен под зацеп якоря. An anchor assembly of a tattoo machine containing an anchor, an anchor spring, a contact spring, while the anchor is mounted on the anchor spring with the possibility of oscillatory movement, characterized in that the anchor is hooked, and the upper end of the contact spring is brought under the anchor hook.

Images