DE2552154C2

DE2552154C2 - Reibbremse für einen Farbbandwickel

Info

Publication number: DE2552154C2
Application number: DE2552154A
Authority: DE
Inventors: George A. Richardson Tex. Work
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1974-12-30
Filing date: 1975-11-20
Publication date: 1986-06-12
Also published as: JPS5913357B2; SE7514351L; JPS5190611A; FR2296533A1; NL7514806A; IT1051978B; DE2552154A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Reibbremse für einen auf eine Lieferspule aufgewickelte Farbbandwickel in eine Kassette für einen Drucker, die zumindest auf einer Seite des Wickels angeordnet ist und von der Seite her in axialer Richtung der Wickelachse auf den Wickel eine Bremskraft ausübt.

Eine solche Reibbremse ist aus der US-PS 34 81 445 bekannt. Derartige Reibbremsen dienen dazu, während des Abspulens des Wickels im Band für eine Zugkraft zu sorgen, so daß das Band auf den Aufnehmer, auf den es aufgewickelt werden soll, fest aufgewickelt werden kann. Eine zu starke Zugkraft im Band kann allerdings dazu führen, daß das Band sich dehnt und daß Falten entstehen und kann außerdem auch einen Bruch des Bandes verursachen. Durch all dies wird natürlich die Druckqualität offensichtlich beeinträchtigt. Andererseits kann eine zu geringe Zugkraft im Band dazu führen, daß das Band sich aus seiner Druckstellung so weit bewegt, daß die Zeichen nur noch teilweise oder überhaupt nicht mehr gedruckt bzw. geschrieben werden kann.

Es ist daher bekannt, wie das in der US-PS 34 81 445 beschrieben ist, den Wickel beim Abwickeln zu bremsen und die Lieferspule beim Reißen des Bandmaterials schnell anzuhalten.

Zu diesem Zweck sieht die gattungsbildende Druckschrift eine seitlich auf den Wickel wirkenden Reibarm vor, dessen Reibkraft mit Hilfe eines federbeaufschlagten Tasthebels beeinflußt wird, der am Bandumfang angreift und entsprechend der Abnahme des Bandwickels dann die Bremskraft steuert

Diese mechanische Konstruktion ist sehr aufwendig. Ähnliche komplizierte mechanische Lösungen sind in der US-PS 18 83 222 oder auch in der US-PS 32 43 137 beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine gattungsgemäße Reibbremse derart weiterzubilden, daß sie einfach und billig herzustellen ist und daß sie zu einer konstanten Zugkraft im Band beim Abspulen des Wickels führt

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Reibbremse dadurch gelöst daß die Reibbremse in Radialrichtung des Wickels flächig auf diesem aufliegt und von der Mitte des Wickels nach außen hin fortschreitend bis zum Rand des Wickels e^;nen Winkel überdeckt, der im wesentlichen umgekehrt proportional zum Quadrat des Betrages des Radius von der Mitte des Wickels bis zum Rand des Wickels ist

Die erfindungsgemäße Reibbremse ist somit so geformt, daß bei einer Abnahme des auf der Lieferspule verbleibenden Bandmaterials die Stärke der von der Reibbremse ausgeübten Kraft aufgrund ihrer Form ebenfalls abnimmt. Durch die gekennzeichnete Form der Reibbremse wird dabei in äußerst einfacher Weise eine gleichmäßige Zugkraft während des gesamten Abspulvorganges erhalten.

Die auf der Seite des Wickels aufliegende Reibbremse kann aus beliebigem Material bestehen, das einen ungefähr konstanten Reibungskoeffizienten hat. Vorzugsweise kommen Materialien aus filzartiger oder faseriger Struktur zur Anwendung, da Untersuchungen gezeigt haben, daß bei einer solchen Struktur der Unterschied zwischen Haft- und Gleitreibung in der Regel am kleinsten ist. Poröses oder schwammartiges Material ist ebenfalls geeignet, da es ähnliche Eigenschaften hat Die Reibbremse ist also so geformt, daß sie während des Übergangs von einer vollen Lieferspule auf eine leere Lieferspule für eine praktisch konstante Zugkraft im Band sorgen kann, weil sich das Drehmoment ändert, während die Wickelstärke zur Wickelachse hin abnimmt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigt

Fig. IA eine perspektivische Ansicht zur prinzipiellen Erläuterung einer Reibbremse,

F i g. 1B ein Diagramm, das die Zugkraft in Abhängigkeit vom Durchmesser eines Bandwickels für Fig. IA zeigt,

Fig.2A eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der Reibbremse,

F i g. 2B ein Diagramm, das die Zugkraft in Abhängigkeit vom Durchmesser eines Bandwickels für F i g. 2A zeigt,

F i g. 3 eine Draufsicht auf ein Beispiel für eine Bandlieferspule, die darauf wirkende Drehmomente zeigt,

F i g. 4 eine Skizze, die zur Berechnung der optimalen Form der Reibbremse dient,

F i g. 5 eine Draufsicht auf eine Reibbremse für eine Bandkassette und

F i g. 6 eine ausschnittsweise Ansicht der Bandkassette mit darin befindlicher Reibbremse.

Im folgenden wird zunächst anhand von Fig. IA die prinzipielle Wirkungsweise einer Reibbremse erläutert.

Der Wickel 12 ist auf eine Lieferspule 16 gewickelt, die drehbar auf einer Welle 14 sitzt Mit den oberen und unteren Rändern des Wickels 12 steht eine Reibbremse aus Elementen 17 und 18 in Reibberührung, die die Kräfte 20 und 21 hervorrufen. Wenn auf ein Ende 24 des Bandes eine Kraft wirkt, die das Band von der Lieferspule 16 abzieht, wird in dem Band eine Zugkraft erzeugt, da die Reibbremse mit den Elementen 17 und 18 dem Abspulen des Bandes einen Widerstand entgegensetzt Die Zugkraft im Band hängt von der Reiburgskraft jeder mit den Rändern des Wickels 12 in Berührung stehenden differentiellen Flächen der Reibbremse, multipliziert mit dem für die jeweilige differentielle Fläche geltenden Radius vom Mittelpunkt der Liederspule 16, ab. Die Summe dieser Produkte, dividiert durch den Außenradius des Bandwickels zum jeweiligen Zeitpunkt, ist ein Maß für den Bandzug. Wie aus F i g. 1B ersichtlich ist, führt die rechtwinkelige Form der Reibbremse nicht zu vollständig konstanter Zugkraft

Bei der in F i g. 2A dargestellten Ausführungsform ist die Form der Reibbremse so geändert, daß eine geringere Fläche der Reibbremse in Berührung mit den Rändern des Bandmaterials steht, die größeren Abstand von der Mitte der Spule haben. Der Winkel, der von den Seiten, die die Begrenzung des sich verjüngenden Teils der Reibbremse begrenzen, begrenzt wird, ändert sich mit zunehmendem Abstand von der Mitte des Bandwikkels umgekehrt proportional zum Quadrat des Radius. Dies wird noch ausführlicher erläutert werden. Wie F i g. 2B zeigt, führt dies zu einem praktisch konstanten Wert des Zuges im Band.

Unter Berücksichtigung der beteiligten Materialien, des gewünschten Zuges und der speziellen Einsatzbedingungen, die berücksichtigt werden müssen, kann die Form der Reibbremse so abgewandelt werden, daß der gewünschte Zug im Bandmaterial erzeugt wird. Wenn das Bandmaterial sehr lose auf eine Lieferspule ohne Flansche gewickelt ist, sollte die von der Reibungswiderstandseinrichtung erzeugte Widerstandskraft symmetrisch aufgebracht werden, indem die Reibungswiderstandseinrichtung auf beide Ränder des Bandmaterials wirkt Wenn die Lieferspule auf einer Seite einen Flansch hat, dann kann und braucht die Widerstandskraft nur auf eine Seite des Bandmaterials ausgeübt zu werden, da der Flansch das Bandmaterial auf der Lieferspule hält. Sogenanntes Matrix-Kunststoffband ist in der Regel auf eine Lieferspule ohne Flansche so fest gewickelt, daß die Reibungswiderstandskrasft auf lediglich einen Seitenrand aufgebracht werden kann.

Das Hauptproblem bei der Aufbringung von Reibungswiderstand mittels herkömmlicher Vorrichtungen besteht darin, daß die Reibungswiderstandskraft auf einen Abschnitt der Lieferspule oder deren Haltewelle aufgebracht wird, was zu einem System mit konstantem Drehmoment führt. Ein System mit konstantem Drehmoment ist jedoch dann unerwünscht, wenn im Bandmaterial ein praktisch konstanter Zug herrschen soll. Unter Bezugnahme auf F i g. 3 wird im folgenden erläutert, warum herkömmliche Vorrichtungen mit Reibungswiderstand keinen praktisch konstanten Zug im Bandmaterial erzeugen können. In F i g. 3 bedeutet Fo die auf einen Abschnitt der Lieferspule ausgeübte Reibungswiderstandskraft, die in konstantem Abstand R₁ aufgebracht wird. Frist die auf das freie Ende des Bandmaterials ausgeübte Kraft, um das Band von der Lieferspule abzuziehen. Fr wirkt in einem Abstand R2. Für die Drehmomente gilt folgende Gleichung:

Ft- R₂ = F_D- R,

Da Fd ■ Rj konstant ist und R2 abnimmt, während das Bandmaterial von der Lieferspule abgezogen wird, muß Ft mit abnehmendem R2 zunehmen, damit die Gleichung erfüllt ist Mit Zunahme von Ft nimmt die Zugkraft bzw. Spannung im Bandmaterial zu und bleibt entgegen der Forderung nicht praktisch konstant.

Demgegenüber macht sich die Erfindjng die folgenden Zusammenhänge zunutze:

Es wird ausgegangen von folgender grundlegender Gleichung:

W=R ■ T (2)

Darin bedeuten:
W Drehmoment
R Radius
T Zugkraft

Für eine differentielle Änderung des Drehmomentes gilt dann:

dW = R ■ dT+ T- dR

Wenn das Drehmoment konstant sein soll, muß dT gleich 0 sein. Damit wird Gleichung (3) zu:

dW= T- dR

Zur Bestimmung des von der erfindungsgemäßen Reibbremse bei Anlage auf der Seite des Bandes erzeugten Drehmomentes wird auf F i g. 4 Bezug genommen.

dlV= K'- dA ■ R

Darin ist K' ein Proportionalitätsfaktor. Aus Gleichung (5) ergibt sich in Verbindung mit F i g. 4:

dW	*= K' ■ (R ■ Θ ■ dR) ■ R*	(6)
dW	= K' ■ R² ■ θ ■ dR	(7)
Durch	Einsetzen in Gleichung(4) ergibt sich:
TdR	= K'K?0dR	(8)
T	= Κ'1Οθ	(9)
θ	T K	(10)

Gleichung (10) zeigt, daß der Winkel, den die Reibbremse überdeckt, sich von der Mitte der Bandspule nach außen umgekehrt proportional zum Quadrat des Radius ändert. Für R = 1 Radiuseinheit gilt 6Ί = K. Für R = 2 Radiuseinheiten gilt 0₂ = θ\/4. Für R = 3 Radiuseinheiten gilt Θϊ = Θ\/9. Der größte Winkel, den die Reibbremse bei kleinem R, d. h. nahe dem Mittelpunkt des Bandwickels, bedecken kann, ist offensichtlich 360°. Daher wurden Versuche durchgeführt, um die Form der erfindungsgemäßen Reibbremse nahe dem Mittelpunkt der Bandspule zu bestimmen.

Eine weitere Ausführungsform, die in Verbindung mit einer Bandkassette 32 gemäß Fig. 6 benutzt werden kann ist in F i g. 5 ausführlich dargestellt. Diese Reibbremse 45 umfaßt einen schmalen, halbkreisförmigen

Abschnitt 41, dessen äußerer Radius e ungefähr 10,1 mm und dessen innerer Radius d ungefähr 7,1 mm beträgt, so daß der Abschnitt 41 eine Breite c von ungefähr

3.0 mm hat. Vom halbkreisförmigen Abschnitt geht ein sich verjüngender Abschnitt 42 aus. Dabei handelt es sich um eine geradlinige Annäherung an den theoretischen Wert. Dieser Abschnitt erstreckt sich über eine Länge a von ungefähr 19 mm vom äußeren Rand des halbkreisförmigen Abschnitts 41. Die Breite g des sich verjüngenden Abschnits 42 beträgt an seiner am halbkreisförmigen Abschnitt 41 liegenden Basis ungefähr

6.1 mm und an seinem äußeren Ende ungefähr 3,0 mm. Die Gesamtlänge öder Reibbremse 45 beträgt 29,1 mm. Eine solche Reibbremse wird für Bandwickel benutzt, die zwischen ungefähr 53,3 mm und 55,9 mm für den vollen Wicke! liegen. Die Dicke der Reibbremse 45 beträgt 4,775 mm.

Für die Reibbremse für die Bandkassette wurden verschiedene Materialien untersucht. Dabei wurde festgestellt, daß sowohl Schaumkunststoff (Rodger RFF-263) als auch esterartiger, nicht vernetzter Polyesterschaum mit einer Dichte von 64,07 kp/m³ und 2,36 Poren/cm (Scott 4 Ib. custon foam) für die Verwendung in Verbindung mit der in F i g. 5 gezeigten Bandkassette geeignete Materialien sind.

Wie F i g. 6 zeigt, ist die Reibbremse 45 in der Bandkassette 32 so angeordnet und ausgerichtet, daß die Mitte des halbkreisförmigen Abschnitts 41 koaxial zur Welle der Bandlieferspule liegt Der sich verjüngende Abschnitt 42 liegt bezüglich der Welle 41 der Bandlieferspule in 5-Uhr-Stellung. Die Richtung des sich verjüngenden Abschnitts 42 dürfte nicht von entscheidender Bedeutung sein; sie wurde jedoch so gewählt, da in dieser Stellung der Einbau und die Befestigung der Reibbremse 45 auf der Innenseite des Bodens der Bandkassette 32 einfach sind und da die Reibbremse in dieser Stellung befriedigend arbeitet. Die Reibbremse 45 wird auf der Innenseite der Bandkassette 32 angeklebt, wonach dann die Bandlieferspule in die Bandkassette und auf die Welle 14 für die Lieferspule gesetzt wird. Das Bandmaterial wird um einen Kern gewickelt, der ungefähr einen Durchmesser von i 7,5 mm hat, so daß ein schmaler, halbkreisförmiger Kernabschnitt, der in Radialrichtung ungefähr eine Dicke von 1,65 mm hat, ständig auf dem halbkreisförmigen Abschnitt 41 der Reibbremse 45 sitzen kann, und zwar unabhängig von der Menge des noch auf der Lieferspule befindlichen Bandmaterials. Dies hat zur Folge, daß selbst dann, wenn sich die Menge des Bandmaterials auf der Lieferspule Null nähert, noch eine geringe konstante Zugkraft auf das Bandmaterial wirkt. Wenn die Oberseite der Bandkassette auf die Bandkassette aufgesetzt wird, drückt diese Oberseite gegen die Bandlieferspule und sorgt dabei für die erforderliche Kraft zwischen der Reibbremse 45 und den unteren Rändern des Bandmaterials.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Reibbremse für einen auf eine Lieferspule aufgewickelten Farbbandwickel in einer Kassette für einen Drucker, die zumindest auf einer Seite des Wickels angeordnet ist und von der Seite her in axialer Richtung der Wickelachse auf den Wickel eine Bremskraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbremse (22,23, 45) in Radialrichtung des Wickels (12) flächig auf diesem aufliegt und von der Mitte des Wickels (12) nach außen hin fortschreitend bis zum Rand des Wickels (12) einen Winkel [Θ) überdeckt, der im wesentlichen umgekehrt proportional zum Quadrat des Betrages des Radius von der Mitte des Wickels (12) bis zum Rand des Wickels (12) ist.

2. Reibbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontour der Reibbremse (45) durch Geraden, die einen sich verjüngenden Abschnitt (42) definieren, angenähert ist.

3. Reibbremse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reibbremse (45) im Bereich der Lieferspule (16) mit einem Ring oder einem Ringabschnitt (Abschnitt 41) fortgesetzt ist.

4. Reibbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring oder der Ringabschnitt (Abschnitt 41) einen inneren Radius (d) von ungefähr 7,1 mm und einen äußeren Radius (c) von ungefähr 10,1 mm bei einem Durchmesser der Lieferspule (16) von 17,5 mm aufweist, und daß der sich verjüngende Abschnitt (42) an seiner Basis eine Breite (h) von ungefähr 6,1 mm und an seinem äußeren Ende eine Breite (f)\on ungefähr 3,0 mm hat.

5. Reibbremse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß diese aus filzartigem Material oder Polyesterschaum gefertigt ist.