DE2812932A1

DE2812932A1 - Einrichtung zum zusammenkoppeln von wenigstens zwei torsionsfedern

Info

Publication number: DE2812932A1
Application number: DE19782812932
Authority: DE
Inventors: Selmer Leon Wiig
Original assignee: Lockheed Electronics Co Inc
Current assignee: Lockheed Electronics Co Inc
Priority date: 1977-03-23
Filing date: 1978-03-23
Publication date: 1978-09-28
Also published as: GB1592446A; IT1093489B; BE865263A; CA1072934A; IT7821505A0; FR2384701A1; US4145016A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr.-Ing. H. Liska

8 MÜNCHEN 86, DEN O Q k*"~

P-04-193 GW und postfach s60 820 ² ^ό' *^a

P-04-193 GTO MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/22

LOCKHEED ELECTRONICS COMPACT, INC.

U.S. Highway 22

Plainfield, New Jersey 07061 / V.St.A.

Einrichtung zum Zusammenkoppeln von wenigstens s\.^rei

Torsionsfedern

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Die Erfindung betrifft das Zusammenkoppeln von zwei oder mehr Federn in Reihe, und zwar insbesondere das Koppeln solcher Federn in Verbindung mit der Aufnahme- und Zuführungsspule eines Bandsystems.

Nach dem Stand der Technik wurden Negatorfedern verwendet, um die Differentialbewegung zwischen Zuführungs- und Aufnahmespulen eines von einer Antriebsrolle bzw. einer Bandantriebsachse angetriebenen Bandsystems auszugleichen. Da die Anzahl von Umdrehungen, die solche Federn bereitstellen, beschränkt ist, ist es notwendig gewesen, solche Federn zusammenzukoppeln, um die Anzahl von Federwindungen zu erhöhen, die dazu verfügbar sind, genügend Spannung für lange Bandlängen zu liefern. Nach dem Stand der Technik sind solche Federn mittels Zahnrädern, Gurten oder Ketten zusammengekoppelt worden. Jedoch hat diese Technik nach dem Stand der Technik Nachteile, weil die hinzukommende Kompliziertheit von Zahnrädern, Gurten oder Ketten zu einer verminderten Betriebssicherheit und zu erhöhten Kosten sowie zu einem erhöhten Gewicht des Bandsystems führt. Da solche Bandsysteme typischerweise in der Raumfahrt angewandt werden, sind Betriebssicherheit, Zuverlässigkeit, Kosten und Gewicht'sehr wichtige Faktoren.

Mit der vorliegenden Erfindung soll eine Einrichtung zum serienmäßigen Koppeln von Federn ohne die Benutzung von Zahnrädern, Gurten oder Ketten zur Verfügung gestellt werden.

Weiterhin soll mit der Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen einer Bandspannung in einem band antrieb Sachsen- bzw. antriebsrollengetriebenen Spulen- bzw. RollensysteE geschaffen werden, in dem Negatorfedern in Serie zusammengekoppelt sind, ohne daß Zahnräder, Gurte oder Ketten benutzt werden.

Außerdem wird mit der Erfindung eine Einrichtung zum Erzeugen einer Bandspannung in einem bandantriebsachsen- bzw.

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antriebsrollengetriebenen Spulen- bzw. Rollensystem zur Verfügung gestellt, die in der Lage ist, Überspannungs- bzw. Stoßspannungsänderungen in der Bandspannung zu glätten, um eine "Schleifenbildung" zu vermeiden, wenn sie schnellen Änderungen in der Bandspannung ausgesetzt ist.

Schließlich soll mit der Erfindung ein vereinfachtes "Verfahren zur Erhöhung der Bandspeicherkapazität eines bandantriebsachsen- bzw. antriebsrollengetriebenen Rollen- bzw. Spulensystems zur Verfügung gestellt werden.

Diese Vorteile und der allgemeine Zweck der Erfindung werden in der folgenden Weise erreicht. Jede von wenigstens zwei Torsionsfedern ist an einem Ende an einer Bahn- bzw. Orbitalfederspeichertrommel angebracht. Das andere Ende jeder Feder in einem Paar ist so angebracht, daß es sich auf jeweils einer unterschiedlichen Nabe von zwei Aufhaspel- bzvr. Spulennaben (hierfür wird nachstehend der Begriff "Aufhaspelnabe" verwendet) aufwickelt. Wenn eine relative Rotation in einer Richtung zwischen unterschiedlichen Aufhaspelnaben auftritt, dann wickeln sich die Spulen auf den Aufhaspelnaben auf. Eine Rotation in der entgegengesetzten Richtung bewirkt, daß sich die Federn auf den Speichertrommeln aufwickeln. Durch eine in dieser Weise vorgenommene Kopplung von zwei Federn in Reihe werden die verfügbaren Windungen für das Aufwickeln des Bandes auf den Spulen, Bandtellern, Rollen oder dergl. (hierfür wird nachstehend der Begriff "Rolle" verwendet) verdoppelt. Durch Hinzufügen zusätzlicher Federn wird die Bandspannung erhöht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung im Prinzip dargestellten Bandsystems, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung umfaßt, näher erläutert.

Die Bandeinrichtung umfaßt eine Zuführungsrolle 11 und eine Aufnahmerolle 13. Jede Rolle 11, 13 hat eine Nabe 17, 18

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und dreht sich frei auf einer mittigen Welle 15. Die Rollennaben 17, 18 sind einwärts vorgesehen und einander zugewandt. Eine Antriebsrolle 19 zieht Band 20 von der Zuführungsrolle um eine Führungsrolle 21 herum ab. Um die Spannung auf dem Band 20 aufrechtzuerhalten und die Zuführungsrolle 11 anzutreiben, ist eine Federkopplungseinrichtung 23, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt, zwischen den Naben 17, 18 der Zuführungs- und Aufnahmespule 11, 13 angeordnet.

Diese Kopplungseinrichtung 21 besitzt einen Kopplungsarm 25, der über ein Lager 28 zwischen seinen Enden drehbar auf einer mittigen Welle 15 gehalten wird. Das Lager 28 ermöglicht es, daß sich der Kopplungsarm 25 bezüglich der mittigen Welle 15 frei drehen kann. Ein Ende des Kopplungsarms 25 dient zur Anbringung eines Paars von Federspeicherwellen 27, 29, während das andere Ende des Kopplungsarms 25 zur Anbringung eines zweiten Paars von Federspeicherwellen 31, 33 dient.

Jede der vier S-peicherwellen 27, 2S, 31, 35 trägt eine Trommel 50, 51, 52, 53, auf der ein Ende einer I-Tegatorfeaer 35, 37, 39, 41 daran angebracht ist. Die Trommeln 50, 51, 52 und 53 können sich auf ihrer Welle frei drehen. Infolgedessen sind die Negatorfedern 35, 37 um die Wabe 17 der Zuführungsrolle 11 herum montiert, und die Negatorfedern 41, 39 sind um die Nabe 18 der Aufnahmerolle 13 herum montiert. Die Negatorfedern 35, 41 bilden ein Federpaar, und die Negatorfedern 37, 39 bilden das andere Federpaar in der Federkopplungseinrichtung 23, die das bevorzugte Ausführungsbeispiel nach der Erfindung repräsentiert. Die freien Enden der Negatorfedern 35, 37 sind an der Nabe der Zuführungsrolle 11 so angebracht, daß die Relativbewegung der Nabe 17 bezüglich der Speichar wellen 27, 31 in einer Abwicklungs(Zuführungs)richtung bewirkt, daß sich die Federn 35, 37 auf die Nabe 17 aufwickeln. Die Negatorfedern 41, 39 sind in gleichartiger bzw. ähnlicher Weise an der

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Nabe 18 der Aufwickelrolle 13 so angebracht, daß die Bewegung der Aufnahmerolle 13 in einer Aufnahmerichtung relativ zu den Federspeicherwellen 29, 33 bewirkt, daß sich die Federn 39, 41 auf die Nabe 18 aufwickeln. Wie an sich bekannt ist, sind Negatorfedern Federn, die so ausgebildet bzw. ausgelegt sind, daß sie eine konstante Federkraft oder Spannung anwenden, wenn sie sich aufwickeln oder abwickeln.

Die Kopplungseinrichtung 23 arbeitet, wenn sie so verbunden ist, in der Weise, daß sie die erforderliche Dixferentialbewegung der Bandrollen liefert, wenn Band von einer Rolle auf die andere gewiekelt wird, und daß sie die verfügbaren Windungen zum Aufwickeln des Bands auf die Rollen effektiv verdoppelt. Die Verwendung von zwei Paaren von Spulen 55, und 37, 39 verdoppelt effektiv das Drehmoment, das auf die Rollennaben 15, 18 angewandt wird. Anfänglich muß die Aufnahmerolle 13 mit einer höheren Geschwindigkeit rotieren als die Zuführungsrolle 11. Diese Differentialbewegung wird erzielt, während im wesentlichen eine konstante Bandspannung aufrechterhalten wird, wenn sich die Federn 39, 41 von der ITabe 18 der Aufnahmerolle abwickeln, während sich die Federn 35, 37 von der Nabe 17 der Zuführungsrolle abwickeln. Wenn sich der Band- bzw. Spulendurchmesser auf jeder Rolle dem Zustand nähert, in welchem diese Durchmesser gleich sind, dann verlangsamt sich die Abwicklung der Federn 35, 37, 39, 41. In der Mitte des Bandes findet kein Wickeln, von irgendeiner der Spulen 35, 37, 39, 41 statt. Hinter der Mitte des Bandes beginnt die Zuführungsrolle 11 schneller zu rotieren als die Aufnahmerolle. Wenn das auftritt, dann wickeln sich die Federn 35, 37, 39, 41 wieder auf die Rollennaben 17, 18 auf. Wenn die Bandrichtung umgekehrt wird, dann tritt derselbe Vorgang in der umgekehrten Richtung auf, da sich die Federn von ihren jeweiligen Speichertrommeln 50, 51, 52, 53 abwickeln.

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Durch Montieren der Federspeichertronimeln 50, 51, 52, 53 auf dem Arm 25 über die Wellen 27, 29, 31, 33 und dadurch, daß sich der Arm frei um die mittige Welle 15 drehen kann, bilden die Federn 35, 41 und 37, 39 zwei Paare von in Reihe gekoppelten Federn, worin sich die beiden Federn in einem Paar die Differentialbewegung der Rollen teilen, so daß die verfügbaren Federwindungen zum Aufwickeln des Bandes auf den Rollen verdoppelt werden und auf diese Weise die Bandspeicherkapazität des Bandsystems erhöht wird. Durch Verwendung vor. zwei Paaren von Federn anstatt von nur einem Paar wird die Bandspannung verdoppelt.

Ein zusätzlicher Vorteil, der sich aus der Reihenkopplung der Efegatorfedern durch den Arm 25 ergibt, besteht darin, daß das Bandsystem aufgrund von Trägheitswirkungen eine konstantere Bandspannung bei Vorhandensein von Bandgeschwindigkeitsveränderungen aufrechterhält, als das bei einem konventionellen System der Fall ist, in dem die Feder oder Federn direkt zvischen die Rollen gekoppelt ist bzw. sind.

Wie man ohne weiteres erkennt, sind im Rahmen des Gegenstandes und des allgemeinen Erfindungsgedankens der vorliegenden Erfindung bei dem eben beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel verschiedenste Abwandlungen möglich. Beispielsweise können zwei oder mehr Federn in anderen Kombinationen als den beiden gezeigten Reihenpaaren angewandt werden, und der Abstand zwischen den Teilen der Anordnung längs der mittigen ¥elle 15 wie auch die physikalischen bzw. physischen Dimensionen und die relativen Proportionen der Teile selbst können zur Erfüllung spezieller Aufbau- bzw. Auslegungserfordernisse geändert werden.

Kurz zusammengefaßt, betrifft die Erfindung einen Me= chanismus, durch den mehr als eine Torsionsfeder seriell mit

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einem Teil verkoppelt werden kann, um ein Drehmoment darauf auszuüben, das demjenigen äquivalent ist, welches von einer einzigen Feder aufgebracht wird, die die gleiche Anzahl von Windungen wie die Gesamtwindungen der gekoppelten Federn hat. Die zu koppelnden Federn sind an einem Snde mit jeweiligen Speicherwellen verbunden, die an einem frei schwimmenden bzw. beweglichen Kopplungsarm angebracht sind. Der Kopplungsarn dreht sich um eine Welle, die koaxial mit dem Teil ist, an dem die anderen Enden der Federn befestigt sind. In einem von einer Antriebsrolle bzw. Bandantriebsachse angetriebenen Bandsystem, das eine Aufnahmerolle und eine Zuführungsrolle hat, können zwei Sätze von seriell gekoppelten iiegatorxedern dazu benutzt werden, um die richtige Bandspannung während des Antriebs des Bandsystems aufrechtzuerhalten.

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Claims

Patentansprüche

1J Einrichtung zum Koppeln von wenigstens zwei Torsionszedern in Reihe zur Anwendung eines Drehmoments zwischen zwei Teilen, gekennzeichnet durch einen Kopplungsarm (25), der drehbar zwischen den Teilen (17,18) angebracht ist; und eine Speichertrommeleinrichtung bzw. Speichertrommeleinrichtungen (50,51,52,53) für jede der Federn (35,37,39,41), wobei diese Speichertrommeleinrichtung (en) auf dem Kopplungsarin (25) getragen bzw. angeordnet ist bzw. sind und die Federn (35,37, 39,41) die Speichertrommeleinrichtung(en) (50,51,52,53) mit den beiden Teilen (17,18) verbinden.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch, gekennzeichnet, daß die Teile (17,18) und der Ära (25) auf einer gemeinsamen Halte- bzw. Trägerwelle (15) zur Drehung um diese Welle angebracht sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichertrommeleinrichtung(en) (50,51,52,53) mittels einer oder mehrerer Wellen (27,29,31,33) auf dem Kopplungsarin (25) montiert ist bzw. sind, so daß sie eine Bahn- bzw. Orbitalbewegung um die Halte- bzw. Trägerwelle (15) ausführen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Federn (35,37,39,41) an einen Ende an ihrer zugeordneten Speichertrommeleinrichtung (50,51,52,53) befestigt ist, während sie am anderen Ende an einem der beiden Teile (17,18) befestigt ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Federn (35,37,39,41) eine Negatorfeder ist.

PECTED
6. Einrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem bandantriebsachsen- bzw. antriebsrollengetriebenen Bandsystem, das eine Aufnahmerolle (13) und eine Zuführungsrolle (11) hat, die koaxial zur* Drehung um eine Halte- bzw. Trägerwelle (15) vorgesehen sind, eine Einrichtung zum Aufbringen einer Spannung auf das Band (20) zwischen den beiden koaxialen Rollen (11,15) vorgesehen ist, die folgendes umfaßt: einen Kopplungsarm (25), der zur Drehung um die Halte- bzw. Trägerwelle (15) zwischen der Aufnahmerolle (13) und der Zuführungsrolle (11) angebracht ist; eine gerade Anzahl von Federspeicherwellen (27,29,31,53), die auf dem Kopplungsarm (25) angebracht sind; und eine I-lehr zahl von Torsionsfedern (35,37,39,41), deren Anzahl gleich derjenigen der Speicherwellen (27,29,31,33) ist, wobei jede Feder (35,37,39,41) mittels eines ersten Endes an einer jeweiligen Speicherwelle (27,29,31,33) angebracht ist, während die zweiten Enden einer ersten Hälfte der Federn mit der Zuführungsrolle (11) verbunden sind und die zweiten Enden einer zweiten Hälfte der Federn (35,37,39,41) mit der Aufnahmerolle (13) verbunden sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Trommel (50,51,52,53), die auf jeder der Speicherwellen (27, 29,31,33) angebracht ist, wobei die ersten Enden der Federn (35,37,39,41) mit ihrer jeweiligen Trommel (50,51,52,53) zur Speicherung auf derselben verbunden sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Torsionsfedern (35,37,39,41) eine Negatorfeder ist.
9. Einrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem bandantriebsachsen- bzw. antriebsrollengetriebenen Bandsystem, das eine Aufnahmerolle (13) und eine Zuführungsrolle (11) hat, von denen jede

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koaxial zur Drehung montiert ist, eine Einrichtung zum Vorsehen von Spannung in dem Band (20) zwischen den beiden Rollen (11,13) vorgesehen ist, die folgendes umfaßt: einen Kopplungsarm (25); eine Mehrzahl von Federspeichereinrichtungen (50,51, 52,53), die auf dem Kopplungsarm (25) angebracht sind; und eine Mehrzahl von Torsionsfedern (35,37,39,41), und zwar je eine für jede der Speichereinrichtungen (50,51,52,53), wobei jede dieser Torsionsfedern an einem ersten Ende an ihrer jeweiligen Speichereinrichtung (50,51,52,53) angebracht ist und die Torsionsfedern (35,37,39,41) in zwei Gruppen von relativ gleichem Drehmoment aufgeteilt sind, wobei die zweiten Enden der einen Gruppe(39,41) an der Aufnahmerolle (13) angebracht sind, während die zweiten Enden der anderen Gruppe (35,37) an der Zuführungsrolle (11) angebracht sind.
10« Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung eine Welle (27,29,31,33) und eine an dieser angebrachte Trommel (50,51,52,53) umfaßt.
11. Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Federn (35,57,39,41) eine ilegatcrfeder ist.

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