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Photographischer Zentralverschluss
Gegenstand der Erfindung ist ein photographischer Zentralverschluss mit einem die Energie der An- triebsfeder auf den die Bewegung der Sektoren bewirkenden Sektorenring übertragenden Antriebsorgan.
Einer Leistungssteigerung photographischer Zentralverschlüsse hinsichtlich erreichbarer kürzester Ver- schlusszeiten und Lebensdauer, gegeben durch die Zahl der möglichen störungsfreien Verschlussbetätigun- gen, stehen eine Reihe von Schwierigkeiten gegenüber. Unter diesen sind vor allem zu nennen, die Grö- sse der beim Verschlussablauf zu beschleunigenden und zu verzögernden Massen, insbesondere der Sekto- ren, des Sektorenringes, des ntriebsgliedes, und der Feder, die Grösse der an den Stellen der Bewegung- übertragung auftretenden Kräfte, die zu einem vorzeitigen Verschleiss führen können, unzureichende
Schmierung an den Laufflächen.
Die Verminderung der beim Verschlussablauf zu bewegenden Massen ist durch die mit zunehmender
Verschlussgeschwindigkeit wachsenden Materialbeanspruchungen beschränkt. Bei einer zu weitgehenden
Verminderung der Sektorenstärke beginnen die Sektoren zu flattern, wodurch grössere Reibungen zwischen
Sektoren auftreten, die zu einer Verlangsamung des Verschlussablaufes führen. Der Sektorenring muss ebenfalls ausreichend dimensioniert sein, um nicht unter der Wirkung der beschleunigten und verzögerten
Sektoren auf einer spielarmen Zentrierung festzuklemmen.
Durch die Herabminderung der Massenträgheitsmomente von Sektorenring und Sektoren ergibt sich ein verhältnismässig grosser Anteil des Massenträgheus. nomentes des Antriebsgliedes. Durch Verminderung des Massenträgheitsmomentes des Antriebsgliedes lassen sich infolgedessen bei sonst gleichen Voraussetzungen noch merkliche zeitliche Verkürzungen des Verschlussvorganges erreichen.
Die Gefahr eines vorzeitigen Verschleisses besteht bei sonst einwandfreien konstruktiven Voraussetzungen insbesondere bei den Langlöchern der Sektoren, in denen diese über einen Stift mit dem Sektorenring beweglich im Eingriff stehen. An diesen Stellen der Bewegungsübertragung treten Kräfte auf, deren Spitzenwerte ausser von den zu bewegenden Massen der Verschlussteile und der Verschlussgeschwindigkeit auch vom Antriebsprinzip abhängen. Selbst bei weitgehend harmonischem Bewegungsablauf lassen sich bei grossen Verschlussgeschwindigkeiten kaum Spitzenwerte dieser Kräfte vermeiden, durch die eine Beanspruchung des Materials über die Elastizitätsgrenze hinaus erfolgt.
Es treten somit Aufweitungen an den Langlöchern auf, die ausser auf den Abrieb infolge Gleitens zwischen Stift und Sektorenschlitz auch auf plastische Verformungen des Sektorenmaterials zurückführbar sind. Infolge dieser Aufweitung der Sektorenschlitze ergeben sich übergrosse Bewegungsspiele und als Folge hievon Symmetriestörungen hinsichtlich der Lage der einzelnen Sektoren gegeneinander, auf die ausser den in etwa gleichartigen Antriebskräften auch Reibungs- und Schwerkräfte einwirken. Das Zusammenschlagen der Sektoren beim Verschlussablauf ist die unmittelbare Folge derartiger Symmetriestörungen, wodurch der Verschluss unbrauchbar wird.
Ein beträchtlicher Anteil der Antriebsenergie wird beim Verschlussablauf infolge Reibungen aufgezehrt. Solche Reibungsverluste entstehen zwischen den Sektoren untereinander und infolge Gleitens gegenüber den Begrenzungsflächen des Sektorenraumes. Weitere energiezehrende Reibungen treten auf in den Stift-Schlitz-Verbindungen zwischen Sektoren und Sektorring, in der Führung des Sektorringes im Verschlussgehäuse, in der Lagerung des Antriebsgliedes und in den miteinander beweglich im Eingriff stehenden Elementen von Antriebsglied und Sektorenring. Die Gesamtverluste infolge Reibung sind erheblich. Dies hat zur Folge, dass die theoretisch bei verlustfreiem Arbeiten erzielbaren Verschlussgeschwindigkeiten im allgemeinen bei weitem nicht erreicht werden.
Durch Herabsetzen der Reibungsverluste
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lassen sich infolgedessen noch Steigerungen der Verschlussgeschwindigkeiten bei sonst gleichen Voraus- setzungen erzielen.
Eine Schmierung der Sektoren ist aber erfahrungsgemäss nicht möglich, da die Sektoren untereinan- der und gegenüber den Begrenzungsflächen des Sektorenraumes infolge der Adhäsionswirkungen des Schmiermittels gegeneinander"verkleben"und damit den Verschlussablauf stark verzögern. Wegen der
Gefahr der Verteilung des Schmiermittels über die Sektorenfläche scheidet auch eine Schmierung der
Stift-Schlitz-Verbindungen zwischen Sektoren und Sektorring aus. Neben einer möglichen Schmierung der Sektorring-Führung sind deshalb insbesondere der Schmierung des Lagers des Antriebsgliedes und der im Bewegungseingriff stehenden Elemente des Antriebsgliedes und des Sektorringes Beachtung zu schen- ken.
Verschlüsse mit hohen Verschlussgeschwindigkeiten zwingen zu einem unmittelbaren Bewegungs- eingriff zwischen Antriebsglied und Sektorring ; die dabei zur Berührung kommenden Elemente können sich infolgedessen nur in einer Linie berühren, so dass ein aufgebrachter Schmierfilm schnell zerstört wird. Die dadurch bedingte Reibungserhöhung ist in ihrer Auswirkung auf den Verschlussablauf beträcht- lich. Der bei Verschlüssen im Dauerversuch festgestellte Geschwindigkeitsabfall, z. B. nach 5000 Schal- tungen Geschwindigkeitsabfall um 20 % und mehr, ist zum grossen Teil hierauf zurückzuführen.
Neben den bereits dargelegten Lehren ist bei der Entwicklung leistungsfähiger Verschlüsse einem wei- teren bedeutsamen Umstand hinreichend Rechnung zu tragen. Es ist dies die Forderung nach einer wirt- schaftlich tragbaren Fertigung der hochpräzisen Einzelteile, da es sich hiebei bekanntlich um Massener- zeugnisse handelt. Bei Verschlüssen mit hohen Verschlussgeschwindigkeiten ist es notwendig, worauf be- reits verwiesen wurde, unmittelbar vom Antriebsglied auf den Sektorring einzuwirken. Vom Antriebsglied sind aber ausser der Bewegung des Sektorringes noch weitere Funktionen zu erfüllen.
Genannt seien hier die Einwirkung auf das Zeitregelwerk bei den längeren Zeiten, die Sperrung gegen Ablauf bei aufgezoge- nem Verschluss, die Aufnahme der Antriebsfeder sowie gegebenenfalls weiterhin die Einwirkung auf das
Vorlaufwerk und das Synchronisierhemmwerk. Um allen oder doch einem erheblichen Teil der genann- ten Funktionen zu entsprechen, erhält das Antriebsorgan unter Umständen eine Form, die nur durch eine
Vielzahl von verschiedenen Arbeitsgängen herstellbar upd infolgedessen unvertretbar teuer ist.
Als Bei- spiel sei hier genannt ein Antriebsorgan mit einem Bogendreieck. zur Einwirkung auf die Kulisse des Sek- torringes, mit Nabe zur Federhalterung und Sperrnase und Aussparung für den ankerförmig arbeitenden
Sperrhebel, Bohrung für die Aufnahme des einen Federendes und Entlastungsbohrungen zwecks Vermin- derung der trägen Masse.
Photographische Zentralverschlüsse, insbesondere für hohe Anforderungen an Verschlusszeit und Qua- lität, sowie deren Antriebsorgane werden nach wie vor aus metallischen Werkstoffen, wie Stahl, Bronze und unter Umständen auch aus Aluminium gefertigt, da man trotz der Kenntnis der Vorteile der Kunst- stoffe, wie Billigkeit, gute Bearbeitbarkeit usw., ihre Verwendbarkeit für den Bau von Antriebsteilen für photographische Präzisionsverschlüsse für unmöglich hielt. Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass diese Auffassung ein Vorurteil darstellt.
Eine weitgehende Behebung der aufgezeigten Schwierigkeiten unter gleichzeitiger Berücksichtigung der unumgänglich gebotenen Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens ist möglich, wenn, wie erfin- dungsgemäss vorgeschlagen wird, das Antriebsorgan aus Kunststoff, vorzugsweise aus Polyamiden besteht, welcher einen Elastizitätsmodul kleiner als 0, 4x 106 kg cm'2 und ein spezifisches Gewicht kleiner als
1, 8 g cm-s hat, hergestellt wird. Hiefür kommen Kunststoffe mit guten mechanischen Eigenschaften in
Betracht, vorzugsweise solche mit guten Gleiteigenschaften, wie sie'z. B. durch Zusätze fester Schmier- mittel wie Graphit oder Molybdänsulfid erzielt werden.
Durch die erfindungsgemäss vorgeschlagene Verwendung eines derart geeigneten Kunststoffes für das
Antriebsorgan eines Zentralverschlusses werden die folgenden wesentlichen Vorteile gegenüber den bisher üblichen Ausführungen in gehärtetem Stahl erzielt :
Billige und gleichmässige Herstellung selbst bei verwickelter Form, möglich infolge Spritzbarkeit des Materials. Verminderung der Massenträgheit um 80 % und mehr ; dadurch erhebliche Verminderung des Bedarfs an Federenergie bei gleichen Verschlusszeiten bzw. Erhöhung der Verschlussgeschwindigkeit bei gleicher Federenergie.
Weicheres Arbeiten des Verschlusses infolge der mehr als hundertmal grösseren elastischen Nachgiebigkeit des Materials. Dies hat insbesondere eine starke. Verminderung der Spitzenwerte der auftretenden Kräfte zur Folge so dass der Verschleiss an den Sektorenschlitzen auf ein Minimum sinkt ; insbesondere werden auch die plastischen Verformungen an den Sektorenschlitzen vermieden. Die Lebensdauer der Sektoren und damit des Verschlusses werden auf ein Vielfaches erhöht.
Gute Laufeigenschaften infolge Selbstschmierung durch Graphit oder Molybdänsulfid. Die Aufbrin-
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gung zusätzlichen Schmiermittels mit allen hiemit verbundenen Gefahren und Nachteilen wird überflüs- sig. Insbesondere ergibt sich eine wesentlich höhere Konstanz der Schmierverhältnisse, wodurch ein Ab- sinken der Verschlussgeschwindigkeit bei Dauerbeanspruchung weitgehend vermieden wird.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen näher erläutert, u. zw. zeigt Fig. 1 das Zusammenwirken von Antriebsorgan mit Bogendreieck, Sektorenring und Sektoren in der Ausgangsstellung des Verschlusses und gestrichelt im Augenblick der vollen Öffnung der Sektoren. Fig. 2 eine vergleichende Darstellung der an den Sektoren beim Öffnen derselben auftretenden Kräf- te bei Verwendung eines bisher üblichen Antriebsorgans und des erfindungsgemässen Antriebsorgans.
Fig. 1 zeigt das Zusammenwirken von Antriebsorgan 2 mit Bogendreieck 3, Sektorenring 4 und Sek- tor 7, u. zw. in der Ausgangsstellung des Verschlusses und im Augenblick erreichter voller Öffnung der
Sektoren. Unter Berücksichtigung einer Antriebsfeder mit normaler Federcharakteristik und des gegebe- nen bewegungsfunktionellen Zusammenhanges treten als Folge der antreibenden Federkräfte und der
Trägheitskräfte der zu bewegenden Massen an den Stellen der Bewegungsübertragung Kräfte veränderli- cher Grösse auf. Für die mit der Sektorenbewegung sich ändernde Berührungsstelle von gehäusefestem Einhängstift 8 und Sektorenschlitz 9 des Sektors 7 ist der Verlauf der auftretenden Übertragungskräfte P in Fig. 2 dargestellt, u. zw. für das Öffnen der Sektoren.
Wegen der bequemen Darstellung ist dabei, in kinematischer Umkehrung, angenommen worden, dass der Sektorenring 4 mit den Treibstiften 6 in Ruhe bleibt. während das Verschlussgehäuse die negative tatsächliche Drehbewegung des Sektorenringes vollführt. Dabei wird mit PA die Kraft zu Beginn der Öffnungsbewegung und mit PE die gegen Ende der Öffnungsbewegung bezeichnet. Man erkennt für das Ende des Öffnens der Sektoren einen starken Anstieg der Übertragungskraft P auf einen Maximalwert Maxi* der zu einer sehr grossen spezifischen Flächenpressung und damit unter Umständen zu Materialzerstörungen führt. Diese Spitzenwerte der Übertragungskraft können durch Einschaltung eines elastischen Gliedes stark vermindert werden.
Wird beispielsweise der Einhängstift 8 elastisch gelagert, derart, dass er unter der Wirkung der Übertragungskraft geringfügig nachgeben kann, so tritt hiedurch ein starker Abfall der Übertragungskraft ein. So vermindert sich, wie man rechnerisch nachweisen kann, der Spitzenwert der Übertragungskraft Pmax2 auf etwa ein Drittel, wenn man eine Auslenkung des Einhängstiftes 8 um etwa 0,2 mm zulässt. In Fig. 2 ist für den interessierenden Endbereich des Öffnens der Sektoren der eintretende Verlauf der Übertragungskraft gestrichelt ein- gezeichnet, wie er sich bei elastischem Ausweichen des Einhängstiftes 8 ergibt.
Hinsichtlich der Verminderung der am Sektorenschlitz 9 auftretenden Übertragungskräfte ergeben sich nun ganz ähnliche Verhältnisse, wenn an Stelle einer elastischen Anordnung des Einhängstiftes 8 in anderer Weise ein elastisch wirkendes Glied vorgesehen wird, z. B. mit der vorgeschlagenen Ausbildung des Antriebsorgans 2 aus einem Kunststoff mit vergleichsweise geringem Formänderungswiderstand bzw. Elastizitätsmodul.