DE19535326A1 - Selbsttätige Längenausgleichsvorrichtung für Zahnriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Längenausgleichs­ vorrichtung für einen zwischen einem angetriebenen und einem mitlaufenden Zahnriemenrad mit einer vorgegebenen Vorspannung in einem Druckergestell eines seriellen Druckers ausgespannten Zahnriemen, an dessen einem Trum ein parallel zu einem Druckwiderlager in Druckzeilenrichtung auf einer Druckkopfführung verschieblicher Druckkopf befestigt ist.

Ein Drucker der genannten Art ist aus der DE 32 14 633 A1 bekannt. In Fig. 1 ist ein Zahnriementrieb 1 eines solchen Druckers symbolisch dargestellt. Darin ist ein Druckkopf und dessen Position auf seinem Verschiebeweg entlang einer Druckzeile mit A bezeichnet. Die Achsen der beiden Zahn­ riemenräder Z und Z′ sind fest mit einem Abstand a in einem nicht dargestellten Druckergestell angeordnet. Ein Antriebsmoment ±M für den Transport des Druckkopfes A ent­ lang der Druckzeile wird als auf das linke Zahnrad Z′ wir­ kend angenommen.

Zur Erzielung einer annehmbaren Druckgeschwindigkeit wird der Druckkopf einer hohen Anfangsbeschleunigung unterwor­ fen. Diese bewirkt starke Wechselbeanspruchungen des Zahn­ riemens hinsichtlich seiner Elastizität, die während der Beschleunigungsphase zu einem ungleichmäßigen Druckbild führen, da infolge der Massenträgheit des Druckkopfes A und dessen Reibung an der Druckkopfführung der Riemenabschnitt B′A (Fig. 1) bei einer Druckkopfbewegung von links nach rechts stark, bis nahe an die Riemenlose, entlastet wird, während die übrigen Riemenabschnitte gespannt und damit elastisch gelängt werden. Mit Übergang in die Konstant­ geschwindigkeitsphase des Motors verteilt sich die Riemen­ spannung wieder gleichmäßig, was zu einer vorübergehenden Geschwindigkeitserhöhung des Druckkopfes A führt. Um die Längenänderungen der einzelnen Zahnriemenabschnitte während der oben beschriebenen Beschleunigungsphase gering zu hal­ ten, ist es daher notwendig, den Zahnriemen mit einer im Verhältnis zu der Beschleunigung großen Kraft statisch vor­ zuspannen. Bei einer Druckkopfbewegung von rechts nach links wird der Zahnriemenabschnitt B′A hingegen mit Zug­ kräften belastet, die ein Vielfaches der statischen Riemen­ spannung erreichen können. Diese Wechselbeanspruchungen haben aber bereits nach kurzer Zeit bleibende Zahnriemen­ verlängerungen und damit ein Nachlassen der Vorspannung zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine selbsttätige Längenausgleichsvorrichtung für einen Zahnriemen in einem Drucker anzugeben, die es erlaubt, die statische Riemen­ spannung in dem Zahnriemen unter Vermeidung der Riemenlose klein zu halten.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Feststellung aus, daß bei einem Drucker der genannten Art die gravierendsten Zugkraft-Unterschiede in einem vorgespannten Zahnriemen bei der Beschleunigung des Druckkopfes von links nach rechts als auch in umgekehrter Richtung in dem Riemenabschnitt B′A auftreten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dieser Riemenabschnitt zu Beginn der Beschleunigungsphase durch das auf das angetriebene Zahnriemenrad wirkende Antriebs­ moment M einerseits und das Massenträgheitsmoment des Druckkopfes und dessen Reibung an der Druckkopfführung andererseits von den übrigen Riemenabschnitten quasi ent­ koppelt ist. Es müßte also ein Weg gefunden werden, den genannten Zahnriemenabschnitt B′A über ein elastisches Glied von den oben erwähnten Wechselbeanspruchungen zu ent­ lasten.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kraft einer Feder, deren einer Schenkel an dem Druckergestell befestigt ist, an der Welle des angetriebenen Zahnriemen­ rades im Sinne einer Spannung des Zahnriemens angreift, wobei dieses Zahnriemenrad parallel zu sich selbst in Aus­ spannrichtung des Zahnriemens verschieblich ist.

Bei entsprechender Dimensionierung der Feder läßt sich die statische Vorspannkraft auf die Feder und den Zahnriemen aufteilen, die Belastung des Zahnriemens kann dadurch wesentlich verringert werden. Vorteilhafterweise läßt sich die Feder dabei so auslegen, daß sich alterungs- und ver­ schleißbedingte Zahnriemenverlängerungen nur unwesentlich auf die Vorspannung des Zahnriemens auswirken. In gleicher Weise werden auch unvermeidliche Unrundheiten der Zahnrie­ menräder und Dickentoleranzen des Zahnriemens durch die Feder ausgeglichen. Durch die Verringerung der Riemenvor­ spannung und den Ausgleich der vorgenannten Toleranzen durch die Feder wird die Querbelastung der Motorwellenlager klein gehalten. Die Druckkopftransporteinrichtung wird dadurch leichtgängiger, weshalb der Motor schwächer ausge­ legt werden kann, eine Verringerung der Motorleistung wiederum führt zu einer Verringerung der Verlustwärme am Motor.

Weitere Merkmale und Vorteile sowie Weiterbildungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Skizze des Zahnriementriebs eines Druckers nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine schematische Skizze des Zahnriementriebs eines Druckers mit einer Zahnriemenspannvorrich­ tung, worin der Zahnriemen von der Seite gezeigt ist,

Fig. 3 einen Ausschnitt aus Fig. 2 mit einer Darstellung des Zahnriemens in Draufsicht.

In Fig. 1 ist ein Zahnriementrieb 1 eines Druckers nach dem Stand der Technik symbolisch dargestellt. Darin ist ein Druckkopf und dessen Position auf seinem Verschiebeweg ent­ lang einer Druckzeile mit A bezeichnet. Die Achsen der bei­ den Zahnriemenräder Z und Z′ sind fest mit einem Abstand a in einem nicht dargestellten Druckergestell angeordnet. Von einem ebenfalls nicht dargestellten Motor wird ein Antriebsmoment ±M für den Transport des Druckkopfes A ent­ lang der Druckzeile auf das linke Zahnriemenrad Z′ aus­ geübt.

Fig. 2 ist eine schematische Skizze eines Zahnriementriebs 10 eines Druckers mit einer Zahnriemenspannvorrichtung 12 für einen Zahnriemen 14. Dieser ist zwischen einem mit­ laufenden Zahnriemenrad Z und einem angetriebenen Zahnrie­ menrad Z′ ausgespannt. An einem Zahnriementrum 16 ist ein Nadeldruckkopf A befestigt, der auf einer an sich bekannten und deshalb nicht dargestellten Druckkopfführung parallel zu einem ebenfalls nicht dargestellten Druckwiderlager ver­ schiebbar ist.

Das angetriebene Zahnriemenrad Z′ ist auf der Welle 18 eines Schrittmotors 20 drehfest angebracht. Die Welle 18 fällt also mit der Achse des Zahnriemenrades Z′ zusammen. Der Motor 20 ist seinerseits auf einem scheibenförmigen Motorträger 22 montiert. Der Motorträger 22 ist über ein Schwenklager 24 derart mit dem lediglich symbolisch dar­ gestellten Druckergestell 26 verbunden, daß die Motorwelle 18 parallel zu sich selbst verschieblich ist. Das Schwenk­ lager 24 liegt neben dem angetriebenen Zahnriemenrad Z′ auf einer durch dessen Mittelpunkt gedachten Linie Y, die mit der durch die Mittelpunkte der Zahnriemenräder Z, Z′ ver­ laufenden Mittellinie X einen Winkel β einschließt. Bei einer vorgegebenen Soll-Vorspannung des Zahnriemens 14 ist β = 90°.

Auf der Verlängerung der Mittellinie X über das angetriebe­ ne Zahnriemenrad Z′ hinaus ist an dem Motorträger 22 ein Bolzen 28 angebracht, der von der Seite des Motorträgers senkrecht absteht, auf der sich der Zahnriemen 14 befindet. An dem Bolzen 28 greift eine Zugfeder 30 an, deren anderer Schenkel mit einem nur symbolisch dargestellten Gewinde­ bolzen 32 verbunden ist. Letzterer durchdringt das Drucker­ gestell 26, wobei die Zugfeder 30 auf der einen Seite des Druckergestells liegt. Auf das freie Ende des Gewinde­ bolzens 32, das auf der dem Zahnriemen 14 abgewandten ande­ ren Seite des Druckergestells 26 liegt, ist eine Gewinde­ mutter 34 aufgeschraubt. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, liegt der Angriffspunkt der Kraft F₁ der Zugfeder 30 an dem Motorträger 22 auf dem mittleren Zugstrang 5 des Zahnrie­ mens 14, so daß das Schwenklager 24 keine auf ein Verkippen der Motorwelle 18 zurückzuführende Beanspruchung erleidet.

Der Motorträger 22 ist, wie ersichtlich, nach Art eines Hebels gestaltet, dessen eines Ende schwenkbar an dem Druckergestell (26) befestigt ist, und an dessen anderem Ende die Motorwelle (18) gelagert ist. Der Befestigungspunkt der Zugfeder 30 an dem Motorträger 22 muß deshalb auch nicht auf der Mittellinie X liegen. Er kann vielmehr an einer beliebigen Stelle zwischen dem Schwenklager 24 und der Motorwelle 18 auf dem Hebel oder auf einer Verlängerung des Hebels über die Motorwelle 18 hinaus liegen. Die in vorhe­ gendem Ausführungsbeispiel beschriebene scheibenförmige Ausgestaltung des Motorträgers 22 hat den Vorteil, daß diese dem Motorschild nachgebildet ist, wodurch die Montage des Motors 20 besonders einfach wird.

Die Zugkraft F₁ der Zugfeder 30 wird durch die Zahl der Gewindegänge eingestellt, um die die Gewindemutter 34 auf den Gewindebolzen 32 aufgeschraubt ist. Sie manifestiert sich an der Motorwelle 18. Dieser entgegengesetzt greift die Vorspannkraft F₂ des Zahnriemens 14 an der Motorwelle 18 an. Bei Stillstand oder gleichförmiger Bewegung des Druckkopfes A stellt sich ein Gleichgewicht zwischen diesen Kräften ein, und der Motorträger 22 nimmt einen entspre­ chenden Schwenkwinkel β ein. Bei Beschleunigung des Druck­ kopfes A von dem angetriebenen Zahnriemenrad Z′ weg wird, wie oben beschrieben, der Riemenabschnitt B′A, und damit die Motorwelle 18 entlastet. Um das Gleichgewicht zwischen den Kräften F₁ und F₂ wieder herzustellen, verschwenkt die Feder 30 den Motorträger 22 in Fig. 2 nach links, wodurch die Spannung in dem Riemenabschnitt B′A erhöht wird. Bei Bewegung des Druckkopfes A in entgegengesetzter Richtung steigt die Riemenspannung im Riemenabschnitt B′A hingegen an, und der Motorträger 22 wird entgegen der Kraft F₁ der Feder 30 nach rechts verschwenkt, was zu einer Entlastung des besagten Riemenabschnitts führt. Riemenaus­ längungen infolge Alterung oder Verschleiß des Zahnriemens 14 werden ebenfalls durch Verschwenken des Motorträgers 22 nach links ausgeglichen. Unrundheiten der Zahnriemenräder Z, Z′ und Dickentoleranzen des Zahnriemens 14 führen in gleicher Weise zu Verschwenkungen des Motorträgers 22 nach rechts oder links, so daß die Schwankungen der Riemenspan­ nung klein gehalten werden.

Claims (5)

1. Selbsttätige Längenausgleichsvorrichtung für einen zwischen einem angetriebenen und einem mitlaufenden Zahnriemenrad mit einer vorgegebenen Vorspannung in einem Druckergestell eines seriellen Druckers ausge­ spannten Zahnriemen, an dessen einem Trum ein parallel zu einem Druckwiderlager in Druckzeilenrichtung auf einer Druckkopfführung verschieblicher Druckkopf befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das angetriebene Zahnriemenrad (Z′) parallel zu sich selbst in Ausspannrichtung des Zahnriemens (14) verschieblich und mit einer der Vorspannung (F₂) des Zahnriemens (14) entgegengesetzten Kraft (F₁) beauf­ schlagt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit den Merkmalen:

• - das angetriebene Zahnriemenrad (Z′) ist mit der Welle (18) eines Motors (20) drehfest verbunden,
• - der Motor (20) ist auf einem an dem Druckergestell (26) verschieblich befestigten Motorträger (22) gela­ gert,
• - die der Vorspannung (F₂) des Zahnriemens (14) ent­ gegenwirkende Kraft (F₁) wird von einer mit dem Druckergestell (26) kraftschlüssig verbundenen Feder auf­ gebracht, die an dem Motorträger (22) angreift.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Motorträger (22) nach Art eines Hebels ausgebildet ist, dessen eines Ende schwenkbar an dem Druckergestell (26) befe­ stigt ist, und an dessen anderem Ende die Motorwelle (18) gelagert ist, wobei der Hebel bei einer Soll-Vor­ spannkraft (F₂) etwa senkrecht zur Druckzeilen­ richtung ausgerichtet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die Span­ nung der Feder einstellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Feder eine Zugfeder (30) ist, die sich parallel zu der durch die Mittelpunkte der Zahnriemenräder (Z, Z′) verlaufenden Mittellinie (X) erstreckt, wobei der eine Schenkel der Zugfeder (30) an dem Motorträger an einem auf der Mit­ tellinie (X) liegenden, dem Zahnriemen (14) abgewand­ ten Punkt angreift und der andere Schenkel der Zug­ feder (30) über einen mit Hilfe einer Gewindemutter (34) in seiner wirksamen Länge verstellbaren Gewinde­ bolzen (32) mit dem Druckergestell (26) verbunden ist.