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Beschreibung
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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, und betrifft insbesondere eine Antriebseinrichtung, in welcher
Seile oder Riemen zum Ubertragen einer Antriebskraft verwendet werden. In einer
sich bewegenden Antriebskraft-Ubertragungseinrichtung, bei welcher eine Energiezufuhr
mit hoher Geschwindigkeit und hoher Genauigkeit erfolgen muß, wie beispielsweise
bei einer Wagenantriebseinrichtung eines Kopierers, ist in großem Umfang ein Antriebskraft-Ubertragungssystem
mit Seilen oder Riemen und Riemenscheiben verwendet, da diese Ausführung die Vorteile
aufweist, daß sie im Aufbau einfach ist, eine niedrige Trägheitskraft aufweist und
eine hohe Zuverlässigkeit hat.
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DasSeil oder der- Riemen, der bei dieser Art Einrichtung verwendet
wird, ist so über Riemen- oder Rillenscheiben geführt, aß es immer gespannt ist,
und dadurch sicherzustellen, daß der Wagen richtig angetrieben und an Stellen zum
Stillstand gebracht wird, welche während des Betriebs immer dieselben sind. Während
eines Wagen-Antriebsbetriebs wird jedoch eine wiederholte Beanspruchung auf die
Seile oder Riemen ausgeübt, was deren Dehnung im Laufe der Zeit zur Folge haben
kann. Wenn diese mögliche Veränderung ohne irgendeine Uberprüfung stattfindet, können
sich die Seile oder Riemen lokkern und es wird unmöglich, den Wagen ohne einen Fehler
an vorbestimmten Stellen zum Stillstand zu bringen, was dann eine Verschlechterung
in der Qualität der kopierten Zeichen zur Folge hat. Folglich muß die Dehnung der
Antriebsseile oder Riemen korrigiert werden, was von Zeit zu Zeit erfolgen hat.
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In Fig. 1 ist eine Ausführungsform einer herkömmlichen Wagenantriebseinrichtung
für einen Kopierer dargestellt, bei welcher das Antriebsseil wirksam gespannt ist
und Einrichtungen zum Korrigieren einer Dehnung des Seils vorgesehen
sind,
wozu es im Laufe der Zeit kommen kann; in dieser Antriebseinrichtung ist an einer
abtreibenden Welle eines Antriebsmotors 1 eine Antriebsrillenscheibe 2 befestigt;
ein Wagen 9 ist auf einer vorbestimmten Bahn entlang einer nicht dargestellten Fhrung-bewegbar
und ferner sind Führungsrillenscheiben 5 bis 8 und Antriebsseile 3 und 4 vorgesehen;
das Antriebsseil 3 ist um die Antriebsrillenscheibe 2 gewickelt und mit dem Wagen
9 verbunden, wobei es über die Führungsrillenscheiben 5 und 6 geführt ist, während
das Antriebsseil 4' um die Antriebsrillenscheibe 2 gewickelt ist und mit dem Wagen
9 verbunden ist, wobei es über die Führungsrillenscheiben 7 und 8 geführt ist, wodurch
eine Schleife geschaffen ist, durch die der Wagen 3 mit der abtreibenden Welle des
Motors 1 verbunden ist. Die Rillenscheiben 7 und 8 sind an einem Spannarm 11 gehaltert,
der um einen feststehenden Bolzen 10 schwenkbar ist, der nahe bei der Rillenscheibe
7 angeordnet ist; eine Spannfeder 12 ist zwischen einem Ende des Spannarms 11 und
einem Geräterahmen angebracht, so daß die Rillenscheibe 8 immer nach außen geschwenkt
wird. Bei dieser Anordnung sind die Seile 3 und 4 in vorbestimmter Weise immer gespannt,
und eine Dehnung der Seile.,zu der es im Laufe der Zeit kommen kann, kann korrigiert
werden.
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Der in Fig. 1 dargestellte Spannmechanismus weist jedoch gewisse Nachteile
auf. Wenn die Spannfeder 12 eine geringe Spannung hat, würde ein Schwingungssystem
aus dem Wagen 9, den Seilen 3 und 4 und der Feder 12 eine niedrige Eigenfrequenz
und eine große Amplitude bei einer Verlängerung der Schwingungs-Dämpfungszeit aufweisen.
Folglich würde es lange Zeit dauern, bevor eine Schwingung auf einen zulässigen
Amplitudenwert gedämpft ist, wodurch die Kopiergeschwindigkeit nachteilig beeinflußt
wird. Wenn die Kopiergeschwindigkeit auf einen hohen Wert eingestellt ist, würde
ein Kopiervorgang durchgeführt sein, bevor die Amplitude ausreichend gedämpft ist,
so daß die kopierten Zeichen nicht mehr achtig ausrichtbar sind und die Güte der
gedruckten Zeichen schlech
ter würde.
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Wenn dagegen die Spannfeder eine hohe Spannung aufweist, wären die
vorerwähnten Nachteile beseitigt. Jedoch müßte die Steifigkeit des Gehäuserahmens
erhöht werden. Dadurch würden nicht nur die Kpsten steigen, sondern auch die Lebensdauer
der Rillenscheiben, der Rillenlager und der Seile würde verkürzt. Auch würde die
auf den Antriebsmotor ausgeübte Reibungsbelastung erhöht, und Veränderungen, zu
denen es im Laufe der Zeit kommen kann, würden größer, wodurch es auch zu Änderungen
in den Schwingungskenndaten kommen kann. Wenn die Spannung der Feder erhöht wird,
könnte darüber hinaus die Federung des Rahmens bezüglich der Federkonstante nicht
vernachlässigt werden. Folglich ist es nicht möglich, die Federkonstante für alle
Zwecke und Anwendungsfälle zu erhöhen.
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Die Erfindung soll daher eine Wagen-Antriebseinrichtung mit Seilen
u.ä. schaffengbei welchen die vorerwähnten Nachteile der herkömmlichen Einrichtung
beseitigt sind, und bei welcher die Federkonstante des Antriebssystems erhöht werden
kann, selbst wenn die Spannung der Seile gering ist und bei welcher eine Dehnung
der Antriebsseile oder Riemen, wozu es im Laufe der Zeit kommen kann , wirksam korrigiert
werden kann. Gemäß der Erfindung ist dies bei einer Antriebseinrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die Merkmale im kennzeichnendenTeil des Anspruchs
1 erreicht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Spanneinrichtung
geschaffen, welche ein festes starres Teil aufweist, das zwischen einer Feder zum
Spannen eines Seils oder Riemens und dem Seil oder Riemen angeordnct ist; das feste,
starre Teil stellt einen Selbsthaltemechanis mus dar , durch welchen sich das Teil,
wenn es zu einer Dehnung in dem Seil oder Riemen kommt, in eine Stellung bewegen
kann,
in welcher die Dehnung durch die Spannung der Feder aufgefangen wird, welche sich
aber nicht in einer Richtung bewegen kann, in welcher es in seine Ausgangslage zurückgeführt
wird.
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In dem vorerwähnten Selbsthaltemechanismus kann das feste, starre
Teil die Form eines Kurvenscheibensegments haben, welche mit einer entsprechenden
Reibung an der Welle einer drehbar gehalterten Rillenscheibe angreift, auf die das
Seil gewickelt ist, oder das feste, starre Teil kann mit einer entsprechenden Reibung
an. einem schwenkbaren Teil angreifen, um es in einer Stelle zu halten, welche von
dem Drehpunkt entfernt ist, wobei das Seil um die Rillenscheibe gewickelt ist.
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Nachfolgend wird -die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Seilantriebseinrichtung;
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Wagen-Antriebseinrichtung mit Seilen u.ä.
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; Fig. 3 eine Vorderansicht der wesentlichen
Teile der in Fig. 2 dargestellten Spanneinrichtung; Fig. 4 eine schematische Ansicht
zur Erläuterung der Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Spanneinrichtung,
und Fig. 5 eine perspektivische Ansicht der Spanneinrichtung gemäß einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung.
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In Fig. 2 ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die
in einer Wagen-Antriebseinrichtung eines Kopierers vorgesehen ist. Ein Wagen 13
ist auf einem Querteil 14 mit einem U-förmigen Querschnitt entlang einer nichtdargestellten
und an dem Querteil 14 befestigten Führungseinrichtung in vorbestimmten Richtungen
bewegbar. Ein Antriebsseil 15, das mit seinen beiden Enden an dem Wagen 13 befestigt
ist, ist über eine Antriebsrillenscheibe 17 und eine Führungsrillenscheibe 18 geführt.
Die Antriebsrillenscheibe 17 wird durch einen Antriebsmotor16,der an einem Ende
des Querteils 14 befestigt ist, über ein Ritzel 27, das auf der Welle des Motors
16 befestigt ist, und ein Zahnrad 28 angetrieben, das auf der Welle der Antriebsrillenscheibe
17 befestigt ist, wobei die beiden Zahnräder miteinander kämmen. Die Welle der Antriebsrillenscheibe
17 ist nahe bei dem Antriebsmotor 16 drehbar an dem Ende des Querteils 14 gehaltert.
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Wie im einzelnen in Fig. 3 dargestellt ist, ist die Führungsrillenscheibe
18 drehbar an einem Bolzen 20 gehaltert, der in Schlitze 19 eingesetzt ist, die
in Längsrichtung nahe einem Ende des Querteils so ausgebildet sind, daß der Bolzen
20 nur entgegen einer Drehung bewegt werden kann.
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In dem Querteil 14 ist ein weiterer Bolzen 21 gehaltert, der parallel
zu dem Bolzen 20 angeordnet ist, und an dessen gegenüberliegenden Enden Kurvenscheibensegmente
22 befestigt sind, welche die gleiche Form und die gleiche Stellung aufweisen. An
einem der Kurvenscheibensegmente 22 greift eine Zugfeder 23 an, die zwischen einem
an dem Querteil 14 befestigten Bolzen und dem vorderen Ende eines Arms 22a befestigt
ist, der sich von einem Drehpunkt B aus etwa unter rechtem Winkel zu der Mitttellinie
eines Segments einer Kurvenscheibenfläche C erstreckt. Durch die Spannung der Feder23,die
im wesentlichen parallel zu dem Querteil 14 verläuft, wird das Kurvenscheibensegment
um den Drehpunkt 21 in dem Uhrzeigersinn gedreht, und die Kurvenscheibenfläche C,
die einen Abstand von der Mitte hat, der nach oben entlang der Kurvenscheibenfläche
C zunimmt, wird an den
Bolzen 20 gedrückt, welcher die Rillenscheibe
18 trägt. Folglich wird die Rillenscheibe 18 nach außen gedrückt, und die Kurvenscheibensegmente
22 werden in einerStellung gehalten, in welcher sich die Spannung des Seils 15 und
eine Kraftkomponente der Kurvenscheibenfläche C ausgleichen, die gegen den Bolzen
20 in der Richtung des Seils 15 drückt.
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Wenn es -im Laufe der Zeit zu einer Dehnung des Seils 15 kommt und
dessen Spannung geringer wird, wird das Kurvenscheibensegment 22 aufgrund der Spannung
der Feder 23 um den Bolzen 21 im Uhrzeigersinn um einen gewissen Winkel gedreht,
um die Rillenscheibe 18 weiter nach außen zu drücken, wodurch dann eine Dehnung
des Kabels 15, wozu es im Laufe der Zeit kommt, korrigiert wird, und die Spannung
des Seils 15 immer konstant gehalten wird.
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Eine Reibungskraft, die proportional zu der Andrückkraft ist, wirkt'zwischen
der Kurvenscheibenoberfläche C des Kurvenscheibensegments 22 und dem Bolzen 20,
so daß die vorerwähnte Verstellung des Kurvenscheibensegments 20 stattfindet, wenn
der Unterschied zwischen der Spannung im Seil. 15 und einer Komponente der Andrückkraft
des Kurvenscheibensegments 22 in der Richtung des Seils 15 über einem vorbestimmten
Wert ansteigt. Aufgrund des Bolzens 20 kann sich das Kurvenscheibensegment 22 auch
nicht durch die Spannung des Seils 15 drehen, wodurch ein selbsthalternder Mechanismus
geschaffen ist.
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Die Bedingungen bei dem vorerwähnten selbsthaltenden Mechanismus werden
nunmehr anhand der Fig. 4 beschrieben.
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Aus Fig. 4 ergibt sich die folgende Beziehung: P1 = T/cos e F = P1
. µ ='T µ/cos # wobei T eine in Richtung des Seils 15 auf den Bolzen 20 ausgeübte
Kraft ist, Pl eine Andrückkraft ist, die zwischen
dem Bolzen 20
und der Kurvenscheibenfläche C wirkt, P2 eine Andrückkraft ist, die zwischen dem
Bolzen 20 und der Führungsfläche D wirkt, µ der Reibungskoeffizient zwischen dem
Bolzen 20 und der Kurvenscheibenfläche C, F die Reibungskraft zwischen dem Bolzen
20 und der Kurvenscheibenfläche C und e der durch die Kräfte P1 und T eingeschlossene
Winkel.
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Ein Moment M, mit welchem das Kurvenscheibensegment 22 um die Mitte
B des Bolzens 21 durch die Feder 23 gedreht wird, entspricht der Summe eines Moments
m1 von P1 um den Punkt B und eines Moments m2 von F. Folglich gilt: M=m1 + m2 =
P1l1 + Fl2 = Tl1/cos# + Tµl2/cos# = T (l1 + l2) cos # Folglich wird T = M cos e
.. (a) (11 + 12) In Gl. (a) hat der Reibungskoeffizienteinen Wert zwischen null
und dermaximalen stationären Reibung, und der Wert der Kraft T schwankt in einem
Bereich von min = M cos e/(l1 + 1112) T max = M cos e / 11 Wenn die Drehkraft für
das Kurvenscheibensegment 22 bezüglich der Kraft T des Bolzens 20 betrachtet wird,
hat (m1 + m2) ein verschiedenes Vorzeichen, und kann ausgedrückt werden durch m1
+ m2 = T (l1 - µl2) cos # Der Reibungskoeffizient11 hat einen Wert, der von null
bis zu dem maximalen stationären Reibungskoeffizienten reicht, und der Wert, der
in der vorstehenden Gleichung in Klammern gesetzt ist, ist immer 0, solange der
Zustand stationär ist, so daß keine Drehkraft wirkt, und die Drehkraft wirkt nur,
wenn l1 - µl2>0 ist.
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Oder anders ausgedrückt 11 < 1112 11/12 = tan 8( A Das heißt, wenn
der Winkel e auf einen Wert eingestellt wird, der kleiner als der Winkel für die
maximale stationäre Reibung ist, wirkt die Drehkraft durch die Kraft T nicht, selbst
wenn M = 0 ist, so daß es möglich ist, ein Wagenantriebssystem hoher Steifigkeit
bei einer auf ein Minimum herabgesetzten Kraft auszulegen.
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Wenn tan e = ß ist, wird die folgende Beziehung erhalten: Tmin = M
cos e/211 Tmax = M cos o In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung
dargestellt, die mit einer Wagen-Antriebseinrichtung eines herkömmlichen Kopierers
vorgesehen ist, welche eingangs anhand der Fig. 1 beschrieben worden ist. Die Spannfeder
12, die unmittelbar mit einem der Spannarme 11 verbunden ist, wie in Fig. 1 dargestellt
ist, ist mit einem Ende eines L-förmigen Hebels 25 verbunden, der an einem in dem
Geräterahmen befestigten Bolzen 24 gehaltert ist, und auf welchen in Fig. 5 eine
entgegen dem Uhrzeigersinn gerichtete Schwenkbewegung ausgeübt wird, wodurch das
andere Ende des Hebels 25 gegen eine Seite eines Spannarms 11'drückt. Bei dieser
Anordnung wird die Rlq'nscheibe8 nach außen bewegt, um die Seile 3 und 4 zu spannen.
Wenn es im Laufe der Zeit zu einer Dehnung der Seile 3 und 4 kommt, wird der Hebel
25 durch die Spannung der Feder 12 entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt, wodurch
der Spannarm 11' nach außenverschtjenkt und die Dehnung korrigiert wird. In diesem
Fall ist eine Selbsthalterung bzw.
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Blockierung durch die Reibung zwischen den Berührungsflächen des Arms
11' und des Hebels 25 erreicht.
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Außer den beiden dargestellten und-beschriebenen Ausführungs-
formen
können auch eine Schraube, eine Mutter und eine Torsionsfeder verwendet werden,
um einen selbsthaltenden Mechanismus zu bilden; darüber hinaus können auch andere
bekannte Mechanismen zur Ausführung der Erfindung verwendet werden Der vorstehenden
Beschreibung ist zu entnehmen, daß gemäß der Erfindung das Antriebsseil durch eine
weder über ein starres, festes Teil, das einen selbsthaltenden. Mechanismus darstellt,
gespannt werden kann, um eine Dehnung des Seils, wozu es im Laufe der Zeit kommen
kannt, zu korrigieren und gleichzeitig die Einflüsse zu beseitigen, welche sonst
auf die Federkonstante der Feder bei einer Schwingung des Wagen-Antriebssystems
durch die Selbsthaltewirkung ausgerbt werden können. Folglich ist ein Schwingungssystem
geschaffen, in welchem nur das Seil mit einer hohen Federkonstante als Federsystem
dient, so daß wenn dies System in der Wagen-Antriebseinrichtung eines Kopierers
vorgesehen wird, eine Schwingung des Wagens stark herabgesetzt werden kann und beträchtliche
Fortschritte bezüglich der Verbesserung der Qualität der kopierten Zeichen erreicht
werden können und darüber hinaus noch die Geschwindigkeit erhöht werden kann', mit
welcher die Zeichen kopiert werden Wenn bei Verwendung der Antriebseinrichtung mit
Seilen u.ä.
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der Antriebsmotor inganggesetzt oder stillgesetzt wird, wirkt durch
die Trägheit des Wagens ein beträchtlicher Zug auf die Seile u.ä. Wenn die. Steifigkeit
der Konstruktion, welche die Rillenscheiben trägt, um die die Seile gewickelt sind,
nicht ausreicht, entsteht an der Kons£ruktion eine Schwingung1 und das Pendeln,
welches beim Stillsetzen des Wagen aufgetreten' ist, konvergiert nicht schnell,
was sich dann nachteilig auf die Qualität der kopierten Zeichen und auf die Genauigkeit
einer einwandfreien Arbeitsweise der eingangs erwähnten Spanneinrichtung für Seile
u.ä. auswirkt.
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Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ist diese Schwierigkeit
dadurch gelöst, daß die Rillenscheiben, auf die die Seile mit beiden Enden gewickelt
sind, und die Spanneinrichtung beide in ein und demselben Querteil gehaltert sind,
daß als ein im Querschnitt U-förmiges Teils ausgebildet ist und eine große axiale
Drucksteifigkeit aufweist.
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Darüber hinaus sind der Antriebsmotor 16 und die Antriebsrillenscheibe
17 an ein und demselben Ende des Querteils 14 gehaltert, so daß ein an der Welle
des Antriebsmotors 16 befestigtes Ritzel 16a und ein an der Antriebsrillenscheibe
17 befestigtes Zahnrad 17a immer ihre genaue relative Stellung zueinander einnehmen
können, so daß die Einstellung eines toten Gangs zwischen dem Ritzel 16a und dem
Rillenscheibenzahnrad 17a entfällt.
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Wenn ferner das Querteil 14 mit beiden Enden an Seitenplatten 28 und
29 des Geräterahmens befestigt, beispielsweise verschweißt u.ä. ist, wie in Fig.
2 dargestellt ist, wird das Querteil 14 ein sogenannter "an beiden Enden eingespannter
und damit feststehender Balken", wodurch dessen Steifigkeit größer wird, und obendrein
wird auch der Einbau der Antriebseinrichtung in das Kopiergerät viel leichter.
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Gemäß der Erfindung ist somit eine Wagen-Antriebseinrichtung mit Seilen
oder Riemen zum Übertragen einer Antriebskraft und eine Feder zum Spannen der Seile
oder Riemen vorgesehen.
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Ein starres, festes Teil ist zwischen der Feder und demSeil oder Riemen
angeordnet und bildet einen Selbsthaltemechanismus, wobei sich das Teil, wenn es
zu einer Dehnung des Seils oder Riemens kommt, in eine Stellung bewegt werden kann,
in welcher die Dehnung durch die Spannung der Feder aufgefangen wird, bei welcher
das Teil aber nicht in einer Richtung bewegt werden kann , in der sps in seine Ausgangsstellung
gebracht wird.
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Bei dem vorerwähnten Selbsthaltemechanismus kann das feste, starre
Teil die Farm eines Kurvenscheibensegments haben,
welches mit einer
entsprechenden Reibung an der Welle einer drehbare gehalterten Rillenscheibe angreift,
um die das Seil geführt ist, oder das starre Teil kann mit einer entsprechenden
Reibung an einem verschwenkbaren Teil angreifen, das in einer Stelle gehalten ist,
die von dem Drehpunkt der Rillenscheibe, um welche das Kabel gewickelt ist, entfernt
liegt.