DE2509839A1 - Kassetten-antriebseinrichtung - Google Patents

Description

• Kassetten-Äntriebseinrichtung Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für in Kassetten drehbar gelagerte Antricbsrollen und Aufwickelspulen.
• Bandkassetten arbeiten normalen,eise mit einer Vorratsspule, die einen Vorrat an frischem Band enthält, einer Aufwickelspule, auf der das benutzte Band aufgenommen wird, und einer Anordnung mit einer Antriebsrolle und einer Andrückrolle zur Erzeugung einer Zugkraft, um das Band von der Vorratsspule abzuziehen, mit konstanter Geschwindigkeit an einer Arbeitsstation, etwa einer Druckwalze oder dergleichen, vorbei zu transportieren, und wieder in die Kassette einzuziehen, E;O daß es auf der Aufwickelspule gesammelt werden kann. In einer frischen Kassette hat die um die Aufwickelspule gewickelte Bandmenge einen minimalen Radius. Indem das Band von der Vorratsspule abgewickelt, an der Arbeitsstation vorbeibewegt und wieder in die Kassette einen zogen und auf der Aufwickelspule gesammelt wird, nimmt der Radius der um die Aufwickelspule gewickelten Bandmenge zu, bis schließlich die gesamte Bandmenge von der Vorratsspule abfflezogen worden ist, woraufhin die Kassette weggeworfen oder das Band zur erneuten Benutzung auf die Vorratsspule zurückgespult wird.
• Bei derartigen Kassetten müssen Einrichtungen zum Antrieb sowohl der Aufwickelspule als auch der hntriebsrolle vorgesehen sein, damit das Band ohne Knäueibildung fortlaufend auf der Aufwickelspule gesammelt werden kann. Dabei ist darauf zu achten, daß die Geschwindigkeit, mit der das Band auf der Aufwickelspule gesammelt wird, dieJenige lineare Geschwindigkeit mit Sicherheit nicht überschreitet, mit der das Band durch die Antriebs/Andrückrollen-Anordnung in die Kassette gezogen wird. Wird diese Geschwindigkeit überschritten, so bt der Antrieb der Aufwikkelspule eine übermäßige Zugkraft auf das Band aus, was in den meisten Fällen sehr uneflünscht ist. Das genannte Kriterium läßt sich jedoch nicht ohne weiteres erfüllen, da die Geschwindigkeit, mit der das Band auf der Aufwickelspule gesammelt wird, nicht gleichmäßig ist, sondern mit dem Radius der Spule plus der aufgewickelten Bandmenge zunimmt. Bisherige Versuche, eine einfache, leistungsfähige und wirtschaftliche Kassetten-Antr:ebseinrichtung zu entwerfen, die an der Antriebsrolle der Kassette ein konstantes Drehmoment und an der Aufwickelspule der Kassette ein variables Drehmoment erzeugt, sind ohne großen Erfolg geblieben.
• Die Erfindung vermittelt einen Antriebsmechanismus der eine Aufwickelspule und eine Bandantriebsrolle von einer einzelnen Kraftquelle aus derart in Drehung versetzt, daß die Bandmenge auf der Bahn zwischen der Antriebsrolle und dem äußeren Umfang der Aufwickelspule so gesteuert wird, daß einerseits ein Dulchhängen des Bandes und andererseits eine zu hohe Spannung in dem Band innerhalb dieser Bahn vermieden wird. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel treibt ein Schrittschaltmotor eine erste Zahnradanordnung, die einen direkten Abtrieb zur Übertragung eines Drehmoments auf einer Antriebsrolle aufweist. Die ers-te Zahradanordnung umfaßt eine magnetische Rutschkupplung, die über ein Zwischenrad ein Aufwickelspulen-ntriebszahnrad treibt.
• Dieses Aufwickelspulen-Antriebszahnrad umfaßt wiederum einen direkten Abtrieb, um der Aufwickelspule ein Drehmoment zuzuführen.
• Die magnetische Rutschkupplung weist einen magnetischen hntriebsring auf, der an dem ersten Zahnrad befestigt ist und mit einer Innenverzahnung versehen ist. Auf einem zentrischen, nach oben ragenden Nabenteil des ersten Zahnrades ist ein zweites Zahnrad mit einer zentrischen Hohlnabe drehbar gelagert, das eine mit dem Zwischenrad in Eingriff stehende Außenverzahnung aufweist.
• An dem zweiten Zahnrad ist ein erstes ringförmiges Magnetelement befestigt, das eine Vielzahl von den inneren Zähnen des magnetischen Antriebsrings entsprechenden äußeren Zähnen aufweist.
• Unter dem ersten ringförigen Magnetelement sind ein Ringmagnet und ein zweites ringförmiges Magnetelement mit dem ersten Magnet ring ähnlichem Aufbau angeordnet, wobei die beiden letztgenannten Elemente durch die von dem Magneten erzeugte Kraft an dem ersten ringförmigen Magnetelement befestigt sind. Beide ringförmige lWIagnetelemente sind mit einer nach innen ragenden Feder ausgerüstet, die sperrend in eine entsprechende Nut in der Nabe des zweiten Zahnrades eingreift. Diese Anordnung vermittelt einen äußerst reibungsarmen Kupplungsantrieb mit einer Schlupfgrenzkraft, aufgrund der das zweite Zahnrad relativ zu dem ersten Zahnrad durchrutscht, wenn die Bandspannung einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Unter dem zweiten Nagnetring ist eine ringförmige magnetische Beilagscheibe angeordnet, die eine Einstellung des Schlupfgrenzwertes der Kupplung gestattet.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung und ihrer Vorteile wird im folgenden ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine perspektivische Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 nach Fig. 1 zur Darstellung des Antriebs-Getriebes; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 nach Fig. 2; Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des magnetischen Antriebsrings; und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines ringförmigen Magnetelements Das in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Verwendung in Verbindung mit einer Farbbandkassette bestimmt, wie sie in der gleichzeitig hinterlegten Anmeldung der gleichen Anmelderin mit dem Titel §Farbbandkassette" offenbart ist. Gemäß Fig. 1 bildet eine Plattform 10 eine Unterstützung für eine Kassette 11, die strickpuntiert dargestellt ist und etwa der oben erwähnten Farbbandkassette entsprechen mag. Die Kassette führt einer generell mit der Ziffer 13 bezeichneten Druckstation ein Farbband 12 zu und umfaßt eine Vorratsspule, eine Anordnung mit einer Antriebsrolle und einer Andrückrolle, die das Farbband an der Arbeits- oder Druckstation 13 vorbei transportiert, sowie eine Aufwickelspule die das von der Antriebs/Andrückrollen-Anordnung in die Kassette eingezogene benutzte Farbband aufnimmt. Die Plattform 10 trägt ferner den Antriebsmechanismus, um den es sich in der vorliegenden Anmeldung handelt. Zu der Plattform 10 gehört ferner eine untere Tragplatte 14, die ein drehbares Lagerelement 15 trägt.
• Das Lagerelement 15 läuft auf der Oberfläche einer Tragstange 16, so daß die gesamt Anordnung mit Hilfe einer geeigneten (nicht gezeigten) Antriebseinrichturg parallel zur Achse der Stange 16 bewegbar ist.
• Der Antriebsmechanismus umfaßt einen herkömmlichen Schrittschaltmotor 20, der an der unteren Tragplatte 14 der Plattform 10 mit Hilfe eines Paares von Metallschrauben 22, 23 befestigt ist. Der Schrittschaltmotor 20 weist eine Abtriebswelle 24 auf, die schrittweise in Drehung versetzt wird. An der Welle 24 vorgesehene Zähne kämmen mit der Außenverzahnung eines ersten Zahnrades 27 einer Magnetkupplungsanordnung 26. Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich, weist das erste Zahnrad 27 einen im wesentlichen zylindrischen unteren Abschnitt 25 auf, der in einem in einer Öffnung der unteren Tragplatte 24 befestigten Lager 28 gelagert ist. Das Zahnrad 27 umfaßt ferner einen zentrischen hohlen Nabenteil 29 der sich nach oben leicht konisch erweitert und in einem im wesentlichen zylindrischen Teil 30 endet, der in einem an einer oberen Tragplatte 32 der Plattform 10 befestigten Lager 31 drehbar gelagert ist.
• In dem hohlen Innenraum des Zahnrades 27 ist ein Antriebssplint 34 für die Antriebsrolle hin- und herbewegbar enthalten, der mit Hilfe eines in ein Paar von Nuten am unteren Ende des Splints 34 eingreifenden Klemmrings 35 befestigt ist. Im Innern ist der obere Teil 30 des Zahnrades 27 mit gegenüberliegenden Nuten versehen, die auf entgegengesetzten Seiten herausragende Vorsprünge 36, 37 des Antriebssplints 34 aufnehmen.
• Der Antriebssplint 24 wird durch eine Feder 39 nach oben vorgespannt, die an der Bodenwand der zentrischen Bohrung in dem Zahnrad 27 sowie an der unteren Fläche einer Lagerscheibe 40 anliegt, wobei die Scheibe 40 gleitend auf dem unteren Schaftteil des Antriebssplints 34 angeordnet ist.
• An dem Zahnrad 27 ist mit Hilfe eines Paares von Nieten 42, 43 ein magnetischer Antriebsring 44 befestigt, der an seinem Umfang zwei in Axialrichtung verlaufende bogenförmige Nuten 45, 46 aufweist; die Nuten enden in Absätzen 47, 48, an denen die Nieten 42, 43 angreifen. Wie am besten aus Fig. 3 und 4 ersichtlich, weist der magnetische Antriebsring 44 für den noch zu beschreibenden Zweck eine Innenverzahnung mit einer Vielzahl von abgeschrägten Zähnen 50 auf. Der Antriebsring 44 kann aus jeuc beliebigen geeigneten Nagnetmaterial bestehen.
• Auf dem zentrischen Nabenteil 29 des Zahnrades 27 ist ein zwei tes Zahnrad 52 drehbar angeordnet, das einen nach unten weisenden offenen Nabenteil 53 aufweist; der Nabenteil 53 dieses zweiten Zahnrades 52 hat eine innere andfläche, die entspreched der äußeren Wandfläche des Nabenteils 29 an dem Zahnrad 27 geformt ist, und eine Außenverzahnung, die mit den Stirnzähnen eines Zwischenrades 55 in Eingriff steht. Wie in Fig. 2 gezeigt, weist das Zahnrad 52 eine Vielzahl von nach unten ragenden ange formten Rippen 56 auf, an deren unteren Flächen ein erstes ringförmiges Magnetelement 60 durch geeignete Mittel befestigt, beiw spielsweise angeklebt, ist.
• Wie am besten aus Fig. 3 und 5 ersichtlich, ist das ringförmige Magnetelement 60 mit einer nach innen ragenden Feder 61 versehen, die in eine entsprechende Nut 62 in dem Nabenteil 53 des Zehnrades 52 eingreift und einen rutschfreien, formschlüssigen Lingriff zwischen diesen Elementen herstellt. Unterhalb des Rings 60 sind ein ringförmiger Magnet 65 und ein zweites ringförTliges Magnetelement 66, das dem Element 60 in seinem Aufbau ähnlich ist, montiert. Ferner ist unmittelbar unterhalb des Elements 66 noch eine Beilagsscheibe 68 angeornet, deren Innendurchmesser wesentlich größer ist als der Außendurciirsser des Nabenteils 53, so daß sich die Beilagsscheibe 68 seitlich quer zu dem Nabenteil 53 bewegen kann. Der Magnet 65, das Magnetelement 66 und die Beilagsscheibe 68 bestehen aus geeignetem Magnetmaterial und werden durch die magnetische Anziehungskraft des MaSnees 65 in ihrer Stellung gehalten.
• Gemäß Fig. 3 bis 5 sind die Elemente 60 und 66 jeweils mit einer Vielzahl von äußeren Stirnzähnen 70 versehen, deren Anzahl vorzugsweise der Anzahl der inneren Stirnzähne 50 des magnetischen Antriebsrings 44 entspricht. Die optimale Anzahl sowie die Abmessungen der Zähne 50 und 70 hängen von dem jeweils gegebenen Fall ab und lassen sich am besten empirisch butin eng Die Zähne 50, 70 fokussieren den von dem Magnet 65 erzeugten Magnetfluß und vermitteln zwischen dem Zahnrad 27 und dem Zahnrad 52 eine magnetische Kopplung. Je nach den räumlichen Abmessungen der Zähne 50, 70 und ihrer geometrischen Korfigurwtion ergibt diese Anordnung ein Antriebsmoment, da; nachgibt, wenn die einer Drehung des Zahnrades 52 entgegonwirkeiide Kraft einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet.
• Das Zwischenrad 55 ist mit zwei in entgegengesetzten Richtungen herausragenden, angeformten Achsstummeln 72, 73 versehen, die in zwei Lagern 74, 75 drehbar gelagert sind. Die Lager 74, 75 sind in fluchtenden Öffnungen in der oberen Platte 32 und einer mittleren Montageplatte 76 befestigt. Das Zwischenrad 55 kämmt mit einem Antriebszahnrad 78 für die Aufwickelspule, wobei dieses Zahnrad 78 einen oberen und einen unteren zylindrischen Endabschnitt 80, 81 aufweist, der in einem oberen bzw einem unteren Lagerelement 82 bzw. 83 gelagert ist. Die Lagerelemente 82, 83 sind jeweils in miteinander fluchtende Öffnungen in der oberen Platte 32 und in der mittleren Platte 76 eingeprcßü. In einem zentrischen hohleren Nabenteil 86 des Zahnrades 78 ist ein Antriebssplint 85 ffir die Aufwickelapule hin- und herbewegbar enthalten. Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Antriebssplint 85 durch eine Feder 88 untl eine Lagerscheibe 89 nach oben vorgespannt, wobei die Bewehrung des splints 85 nach oben durch einen Klemmring 87 begrenzt wird, der in zwei Nuten am unteren Lnde des Splints 85 eingreift. In seinem Innern ist der hohle Nabenteil 86 mit ein Paar einander gegenüberliegender Nuten 91, 92 versehen, die in entgegengesetzten Richtungen herausragende Vorsprünge 93, 94 des Antriebs splints 85 aufnehmen.
• Beim Betrieb wird die Drehbewegung der Welle 24 direkt auf das Zahnrad 27 übertragen, das seinerseits direkt über die Vorsprünge 36, 37 den Antriebssplint 34 für die Antriebsrolle antreibt. Die Drehung des Zahnrades 27 treibt ferner indirekt über die von dem magnetischen Antriebsring 44, dem Magnet 65 und den ringförmigen Ilagnetclementen 60, 66 aufgebrachte Magnetkraft das Zahnrad 52. Die Drehung des Zahnrades 52 wird über das Zwischenrad 55 auf das Antriebszahnrad 78 ftir die Aufwickelspule übertragen, das seinerseits den Antriebssplint 85 für die Aufwickelspule direkt über die Vorsprünge 93, 94 antreibt.
• Gemäß Fig. 2 wird die Drehung des Antriebssplints 34 direkt auf eine in der Bandkassette 11 drehbar untergebrachte, strichpuuktiert gezeigte zugeordnete Antriebsrolle 100 übertragen, so daß sich diese drellt. Eine Drehung der Antriebsrolle 100 und einer zugehörigen Andrückrolle 101 bewirkt, daß das Band 12 in das Innere der Kassette 11 eingezogen wird. Die Drehung des Antriebssplints 85 wird ferner direkt auf eine ebenfalls in der Kassette 11 drehbar untergebrachte und strichpunktiert dargestellte Aufwickelspule 103 übertragen. Sinne Drehung der Aufwickelspule 103 bewirkt, daß das in das Innere der Kassette 11 eingezogene Band 12 auf dem Umfang der Spule aufgewickelt wird.
• Die Ubersetzungsverhältnisse der verschiedenen oben beschriebenen Antriebselemente sind so gewählt, daß der in dem Bereich zwischen der Antriebsrolle 100 sind der Aufwickelspule 107 befindliche Teil des Bandes 12 im leeren Zustand der Aufwickelspule in einem gespannten Zustand gehalten wird, um zu vermeiden, daß das Band 12 am Anfang des Aufwickelvorgangs Schleifen und möglicherweise Knäuel bildet. Indem die Menge an sich auf der Aufwickelspule 103 sammelndem Band 12 während des Aufwickel vorgangs zunimmt, steigt die durch die Drehung der Aufwickelspule 103 bewirkte Bandtransportgeschwindigkeit über die durch die Drehung der Antriebsrolle 100 bewirkte Transportgeschwindigkeit, wodurch in dem Band 12 eine Zugspannung erzeugt wird, die mit dem Geschwindigkeitsunterschied wächst. Diese Zugspannung übt auf die Antriebsrolle 100 eine Zugkraft aus, die auf den Antriebssplint 34 übertragen wird. Überschreitet diese Zugkraft die magnetische Kopplungskraft zwischen dem Zahnrad 27 und dem Zahnrad 52, so rutscht das Zahnrad 27 gegenüber dem Zahnrad 52 durch, bis die Bandspannung unter den Grenzwert absinkt. In diesem Moment wird das Zahnrad 52 wieder durch das Zahnrad 27 mitgenommen und treibt die Aufwickelspule 103.
• Die Größe der dem Grenzwert entsprechenden Kraft hängt in erster Linie von der Stärke des Magnets 65, der magnetischen Permeabilität des Antricbsrings 44 und der ringförmigen Magnetelemente 60, 66, von der Anzahl und der Konfiguration der Zähne 50, 70 sowie von dem dazwischen befindlichm Luftspalt ab. Sind diese Parameter gewählt, so kann die dem Grenzwert entsprechende Kraft jedoch noch innerhalb änderbarer Grenzen dadurch Justiert werden, daß unterschiedliche magnetische Beilagsschei ben 68 mit unterschiedlichen Abmessungen verwendet werden. In der Praxis hat es sich als zweclmäBig erwiesen, diese Parameter für den jeweils gegebenen Fall empirisch zu bestimmen.
• Wie ersichtlich, vermittelt die oben beschriebene Erfindung eine einfache, wirtschaftliche und zuverlässige Antriebsanordnung für in Kassetten gelagerte Antriebsrollen und Aufwickelspulen, wobei die Antriebsrolle einen direkten Antrieb und die Aufwikkelspule eine auslösbare Antriebskraft erhält. Da die bei dieser Antriebsanordnung vermittelte Kupplungswirkung magnetisch ist, hat der Kupplungs/Antriebsmechanismus eine außerordentlich lange Lebensdauer. Die Grenzwerteinstellung mit Hilfe der magnetischen Beilagsscheibe 68 gestattet es ferner, daß sich die Erfindung ohne weiteres an die verschiedensten Anwendungsfälle anpassen läßt.
• Die obige Beschreibung befaßt sich nur mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; die Erfindung bezieht sich jedoch auch auf die verschiedensten Modifikationen, Abänderungen und Äquivalente. Beispielsweise kann der Schrittschaltmotor 20 durch einen kontinuierlich arbeitenden Antriebsmotor ersetzt werden, sofern eine kontinuierliche Drehung der Antriebsrolle gewünscht wird. Die Erfindung beschränkt sich auch nicht auf Farbbandkassetten.

Claims (10)

Patentansprüche

1. Antriebseinrichtung für eine Antriebsrolle und eine Aufwickelspule, die ein von der Antriebsrolle transportiertes Band aufnimmt, umfassend einen Antriebsmotor, eine Antriebseinrichtung für die Antriebsrolle mit einem mit ,leer Abtriebswelle des Motors gekuppelten Antriebsrad, sowie eine Antriebsanordnung für die Aufwickelspule, dadurch gekennzeichnet, daß ein Antriebselement (34) für die Antriebsrolle direkt zur Drehung mit dem Antriebsrad (27) gekoppelt ist und daß zwischen dem Antriebsrad (27) und einem die Antriebsanordnung (78, 85) für die Aufwickelspule treibenden Abtriebsrad (52) eine Magnetkupplung (26) vorgesehen ist, die von dem Antriebsrad (27) ein auslösbares Drehmoment auf das Abtriebsrad (52) überträgt, wenn die Spannung in dem Band zwischen der Antriebsrolle und der Aufwickelspule unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung (26) einen an dem Antriebsrad (27) befestigten magnetischen Antriebsring (44) mit einer Innenverzahnung (50), ein Paar von mit dem Abtriebsrad (52) mechanisch verbundenen Magnetelementen (60, 66) mit jeweils einer der Innenverzahnung (so) des Antriebsrings (44) gegenüberstehenden Außenverzahnung (70) sowie einen zwischen den beiden Magnetelementen (60, 66) angeordneten Magnet (65) zur Erzeugung eines die Magnetelemente mit dem magnetischen Antriebsring (44) koppelnden Magnetflusses umfaßt0

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Zähne (70) an mindestens einem der Magnetelemente (60, 66) gleich ist der Anzahl der Zähne (50) des magnetischen Antriebsrings (44).

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine unter dem unteren Magnetelement (66) angeordnete magnetische Beilagsscheibe (68) zur Justierung des Magnetflusses.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad (52) einen Nabenteil (53) mit einer Nut (62) aufweist und daß jedes Magnetelement (60, 66) ringförmig gestaltet, eine nach innen gerichtete Feder (61) aufweist und auf dem Nabenteil (53) derart angeordnet ist, daß die Feder (61) in die Nut (62) eingreift.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Magnetelement (60) an dem Abtriebsrad (52) befestigt ist, während der Magnet (65) und das untere Magnetelement (66) durch die von dem Magnet (65) erzeugte Magnetkraft in ihrer Stellung gehalten sind.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein das Abtriebsrad (52) mit der Antriebsanordnung (78, 85) für die Aufwickelspule kuppelndes Zwischenrad (55).

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die Antriebsrolle treibende Antriebsrad (27) und/oder ein die Aufwickelspule treibendes Antriebsrad (78) jeweils einen hohlen Nabenteil (29; 86) mit zwei einander gegenüber angeordneten geschlitzten Wänden sowie- einen Antriebssplint (34; 85) für die Antriebsrolle bzw. die Aufwickelspule umfaßt, der in dem hohlen Nabenteil (29; 86) enthalten ist und zwei in entgegengesetzte Richtungen herausragende Vorsprünge (36, 37; 93, 94) aufweist, die entsprechend den geschlitzten Wänden geformt sind und bewirken, daß der Splint (34; 85) durch~ die Drehung des Antriebsrades (27; 78) mitgenommen wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsanordnung für die Antriebsrolle bzw. die Aufwickelspule eine Einrichtung (39; 88) umfaßt, die den Splint (34; 85) in Axialrichtung vorspannt, sowie eine Verriegelungseinrichtung (35; 87), die die Bewegung des Splints (34; 85) in der besagten Axialrichtung begrenzt.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor ein Schrittschaltmotor (20) ist.

L e e r s e i t e