DE545938C - Antriebsvorrichtung fuer Tonwiedergabe- oder Aufzeichnungsapparate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Tonwiedergabe- oder Aufzeichnungsapparate, insbesondere den Antrieb des Tongerätes (Sprechmaschine), eines durch gemeinsamen Motor angetriebenen Nadeltonfilmapparates und bezweckt, die Überlagerung unerwünschter Schwingungen auf die gleichmäßige Bewegung des Plattentellers zu verhindern, die insbesondere bei derartigen Nato deltonfilmapparaten durch die intermittierende Bewegung des Kinoapparates entstehen können.

Verschiedene Anordnungen, darunter auch elastische Kupplungen zwischen dem Antriebsmotor und dem Plattenteller, sind vorgeschlagen worden, um eine gleichmäßige Bewegung der Platte zu sichern. Die älteren Anordnungen waren aber für die Dämpfung von verhältnismäßig hochfrequenten Schwinao gungen oder anderen Unregelmäßigkeiten bestimmt und es wurde nicht berücksichtigt, daß für die Wiedergabe nachteilige Änderungen von verhältnismäßig niedriger Frequenz vorhanden sein konnten.

Bei Nadeltonfilmapparaten, bei denen die Sprechmaschinenplatte mechanisch von demselben Motor angetrieben wird, der den Kinoapparat bewegt, sind verschiedene Quellen störender Schwingungen vorhanden, deren Natur von dem verwendeten System abhängig ist. So wird beispielsweise in dem Malteserkreuz, das dem Film seine intermittierende Bewegung mitteilt, eine Frequenz von etwa 24 Perioden je Sekunde erzeugt. Der Antriebsmotor, der gewöhnlich mit etwa 1200 Umdrehungen in der Minute läuft, erzeugt, weil er nicht vollständig ausgeglichen ist, Schwingungen mit einer Frequenz von etwa 20 Perioden je Sekunde. Weitere Schwingungskräfte, mit Frequenzen in derselben Höhe, können in dem Übersetzungsgetriebe zwischen Motor und Plattenteller entstehen, und endlich kann, durch, die Exzentrizität des mit dem Plattenteller verbundenen Schneckenrades, eine sehr langsame Schwingung, von weniger als eine Periode je Sekunde, erzeugt werden.

Diese Schwingungskreise erzeugen gezwungene Schwingungen mit entsprechenden Frequenzen in der Plattentellerwelle, und diese Schwingungen werden der gleichmäßigen Bewegung überlagert. Die Schwingungen können in zweierlei Weise auf die Güte der Wie- dergabe einwirken. Erstens ist eine direkte Wirkung vorhanden auf Grund der abwechselnden Zu- und Abnahme der Geschwindigkeit mit daraus erfolgender Zu- und Abnahme der Tonhöhe. Ferner tritt eine Art Modulationswirkung ein, weil die meisten Wiedergabesysteme, elektrische wie mechanische,

nicht vollständig linear auf Änderungen in der Nadelverschiebung ansprechen. Die Folge hiervon ist, daß die von der Tonrille erzeugten Schwingungen und die vom Antriebsmechanismus erzeugten mechanischen überlagerten Schwingungen sich vereinigen und neue Schwingungen mit anderen Frequenzen hervorbringen, die der Summe bzw. der Differenz der ursprünglichen Frequenzen entspreto chen. In dieser Weise kann eine störende Frequenz von nur wenigen Perioden je Sekunde, die an sich nicht hörbar ist, in einem beliebigen musikalischen Ton nachteilige Veränderungen hervorrufen. Gemäß der Erfindung wird in dem Antrieb für Schallaufzeichnungsmaschinen, zwecks Unterdrückung der Schwingungen zwischen dem Motor und der Antriebswelle des Tonträgers, ein elastisches Kupplungssystem mit Schwungmasse und ao Feder von hoher Elastizität verwendet, das mehrere gleiche Schwungmassen enthält, die durch gleiche Kupplungsfedern verbunden sind und ein mechanisches Schwingungsfilter bilden, dessen Grenzfrequenz einen kleinen Bruchteil der niedrigsten hörbaren Frequenz, beispielsweise 0,5 Perioden in der Sekunde, beträgt.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt. Abb. ι zeigt ein Kupplungssystem zwischen Motor und Plattenteller.

Abb. 2 und 3 zeigen in Seiten- bzw. Endansicht eine geänderte Ausführungsform der Kupplung nach Abb. 1.

Abb. 4 und 5 zeigen ebenfalls in Seitenbzw. Endansicht eine geänderte Ausführungsform der in Abb. 1 dargestellten Kupplung.

Abb. 6 und 7 stellen eine weitere Kupplungsform im Schnitt dar.

Abb. 8 zeigt einen Plattenteller mit Kupplung in vereinfachter Ausführung.

Abb. 9 und 10 zeigen eine Kupplungsanordnung mit Öldämpfung in Seiten- bzw. Draufsicht.

Abb. 11 und 12 stellen in ähnlichen Ansichten eine andere Kupplung mit Flüssigkeitsdämpfung dar.

Der in Abb. 1 gezeigte Sprechmaschinenplattenteller 20 wird von einem Motor 31 gedreht, der eine konstante Durchschnitts drehzahl hat, welche jedoch zwischen bestimmten maximalen und minimalen Werten sich ändern kann. Ein solcher Motor kann z. B. in bekannter Weise mit einem durch die Fliehkraft gesteuerten Kontakt 65 ausgestattet sein, der in Verbindung mit der Feldwicklung die Drehzahl innerhalb gewisser Grenzen hält.

Die Kupplung besteht aus einer Anzahl in Reihe liegender Massen 50, 51, 52 und 53, die durch passende elastische Teile miteinander verbunden sind. Eine elastische Welle 54 verbindet den Motor 31 mit der Masse 50; eine ähnliche elastische Welle 55 verbindet die Masseso mit der Masse 51; eine Schraubenfeder 56 verbindet die Massen 51 und 52, während mehrere elastische Streifen 57 die Massen 52 und 53 nahe ihren Mantelflächen verbinden. Eine elastische Welle 58 der vorerwähnten Art verbindet die Masse 53 mit der Schnurscheibe 59, die mittels einer Schnur 60 den Plattenteller 20 dreht. Die Masse 50 besteht aus einem Schwungrad, dessen Welle in dem Bock 61 gelagert ist. Die Lagerung der Masse soll vorzugsweise derart sein, daß die Reibung gering ist, aber es ist von Wichtigkeit, daß die Reibung annähernd konstant ist, da Reibungsschwankungen Schwingungskräfte erzeugen. Die Massen 51, 52 und 53 bestehen aus je zwei Schwungrädern, deren Wellen in Stützböcken 62, 63 und 64 gelagert sind. Das System wird durch einen mechanischen Widerstand abgeschlossen, der dadurch zustande kommt, daß ein Magnet 66 in dem Rand der leitenden Scheibe 20 Wirbelströme erzeugt. Zur Erzeugung des Endwiderstandes können ebenfalls die unten beschriebenen Flüssigkeitsdämpfungen und auch andere Mittel verwendet werden. Die elastischen Teile 55, 56 und 57 sind in dem vorliegenden Beispiel verschiedenartig gewählt, um mehrere Formen zu zeigen. Diese Teile können auch auswechselbar sein. Auch kann, wie es die Teile 50 und 51 zeigen, jede umdrehende Masse aus einer oder mehreren Einheiten bestehen.

Soll die Kupplung im wesentlichen sämtliche Geschwindigkeitsänderungen des Motors ausmerzen, wenn derselbe von seiner konstanten Durchschnittsgeschwindigkeit abweicht, so müssen die Massen 50 bis 53 und die Elastizitäten 54 bis 58 solche Werte erhalten, daß die durch die Gleichung

^lc π V m

gegebene Grenzfrequenz einen Bruchteil einer Periode oder nur wenige Perioden je Sekunde beträgt.

In der obigen Formel ist f_c die Grenzfrequenz, m die. wirksame Masse (das Trägheitsmoment) der rotierenden Massenglieder und e die Elastizität der Kupplungsfedern. Der Ausdruck Elastizität bezeichnet die Steifheit der Federn und ist proportional der Kraft, die erforderlich ist, um in den Federn eine gegebene Deformation hervorzurufen. Die Größen sind selbstverständlich in einem allgemein gebräuchlichen Einheitssystem ausgedrückt, beispielsweise im Zentimeter-Gramm-Sekunden-System. Die mechanische Leitung wird zweckmäßig mittels einer Dämpfungs-

einrichtung abgeschlossen, deren mechanischer

Widerstand den Wert — hat.
c

Die Massen 50 bis 53 und 20 in Abb. 1 können aus jedem beliebigen Material bestehen, wie z. B. Eisen, und die Elastizitäten 54 bis 58 können aus irgendeinem elastischen Material hergestellt werden, welches für die in Frage kommende Stärke bzw. Durchmesser die richtige Elastizität für den Einheitsabschnitt des mechanischen Siebes besitzt. Ein gewisser mechanischer Widerstand ist notwendig, um rasch die Schwingungen zu unterdrücken, die entstehen, wenn der Apparat in Betrieb gesetzt oder abgestellt wird oder wenn Geschwindigkeitsänderungen eintreten, damit Schwebungen so schnell wie möglich unterdrückt werden. Als mechanischer Widerstand können elastische Materialien von hohem inneren Widerstand oder hinzugesetzte Dämpfungsteile benutzt werden, wie in Abb. 1, 9 bis 12 gezeigt.

Die Kupplung gemäß Abb. 2 und 3 unterscheidet sich von der in Abb. 1 gezeigten dadurch, daß die Massen aus Ringen 73, 74 und

75 bestehen, die nur durch elastische Bänder

76 miteinander verbunden sind. Der innere Ring 73 sitzt fest auf der Welle 27, die mit dem Motor 31 gekuppelt ist, während die äußere Masse 75 als Schnurscheibe für die Schnur 60 dient, durch die der Plattenteller oder irgendeine andere Vorrichtung in Umdrehung versetzt wird. Die Kupplung besteht aus einem mechanischen Sieb mit mehreren Abschnitten, von denen jeder eine Masse und eine Kupplungsfeder enthält. Die wirksamen Massen der Ringe J^, 74 und 75 und die vereinigten wirksamen Nachgiebigkeiten der Federn 76 sind derart zu bemessen, daß der durch die Schnur 60 getriebene Teil mit einer Geschwindigkeit gleich der konstanten Durchschnittsgeschwindigkeit des Motors 31 gedreht wird.

Abb. 4 und 5 zeigen eine geänderte Aus·- führungsform der neuen Kupplung, bei welcher der Motor 31 mittels eines Seiles 60 mit einer Seilscheibe 81 auf einer senkrechten Welle 82 verbunden ist. Auf der Welle 82 sitzt ebenfalls eine Scheibe 83, welche die erste Masse des Kupplungssystems darstellt und mittels der in Abb. 5 genau gezeigten elastischen Teile mit der zweiten waagerechten Schwungscheibe 84 gekuppelt ist. Mehrere an beiden Enden gespitzte Nadeln 86 ragen in kegelförmige Vertiefungen in der Unterseite der Scheibe 84 und der Oberseite der Scheibe 83 hinein und sind mittels elastischer Streifen 87 miteinander verbunden. Die Masse 84 wird somit unter Mitwirkung der eine elastische Kupplung bildenden elastischen Streifen 87 von der Scheibe 83 getrieben.

Ähnliche elastische Teile verbinden die Scheibe 84 mit der nächsten Scheibe 85, welche mit einem dünnen Belag von Filz o. dgl. versehen ist und die Schallplatte 21 trägt. Das mechanische Filter kann aus einer beliebigen Anzahl der beschriebenen Abschnitte bestehen.

Abb. 6, 7 und 8 zeigen weitere Ausführungsformen der Kupplung, die sich besonders für Sprechmaschinenantrieb eignen. Abb. 6 und 7 sind wie Abb. 4 von der Bauart, die mehrere Scheiben aufweist. Auf der Welle 82 sitzt als erste Masse eine Scheibe 90, die durch drei oder mehrere elastische Teile 93 (aus Weichgummi, Kork o. dgl.) mit einer zweiten Scheibe 91 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die Scheibe 92 mittels elastischer Teile 94 mit der Oberseite der Scheibe 91 verbunden. Auf der obersten Scheibe 92 ist wiederum eine dünne Filzscheibe angebracht, auf der die Schallplatte 21 liegt. Die Kupplung in Abb. 7 unterscheidet sich von derjenigen in Abb. 6 nur dadurch, daß die elastischen Teile, welche die Massen 95, 96 und 97 verbinden, aus Kugeln 98, 99 von hartem Material, wie z. B. Stahl, bestehen, die in kugelförmigen Schalen liegen, deren Halbmesser etwas größer als der Halbmesser der Kugeln 98, 99 ist. Es kommen vorzugsweise drei Kugeln in jedem Abschnitt zur Verwendung. Abb. 8 zeigt eine etwas einfachere Kupplung, bestehend aus einer Welle 82, einer auf dieser lose sitzenden Scheibe oder Masse 100, die durch zwei unterhalb der Scheibe an der Welle befestigte Gummischeiben 101 und eine Gummischeibe 102, die von der Mutter 103 am oberen Ende der Welle gehalten wird, mit der Welle 82 verbunden ist. Die elastischen Teile 101 und 102 bilden das elastische Glied zwischen der Scheibe 100 und der Welle. Auf der Scheibe 100 liegt eine Filzschicht, die die Schallplatte 21 trägt.

Abb. 9 und 10 zeigen eine Kupplung, bei der außer den Massen und Elastizitäten eine Flüssigkeit, beispielsweise Öl, zur Dämpfung benutzt wird. Diese Kupplung wird durch die Welle 29 getrieben, die über ein Schneckengetriebe mit der Nabe 130 verbunden ist. Die Nabe 130 trägt eine Scheibe 131, und Nabe und Scheibe sind um dieselbe senkrechte Achse drehbar. In Verbindung- mit diesen Massen sind in gleichen Winkelabständen eine Anzahl radialer Elastizitäten in der Form von Federn 132, 133 und 134 an der Scheibe 131 befestigt. Diese Federn sind wieder mit der drehbaren Masse 135 verbunden, die oberhalb der elastischen Verbindungsteile mit dem Plattenteller 20 starr verbunden ist. Der Plattenteller dreht sich mit derselben Durchschnittsgeschwindigkeit wie das Schnekkenrad, kann sich aber wegen der Kugellager-

tragvorrichtung 136 in geringemMaße zu diesem verstellen. Die (^dämpfungsanordnung besteht aus einer Anzahl drehbarer, konzentrischer Zylinder 137, die mit der Masse 135 aus einem Stück bestehen und in einen festen Teil 138 hineinragen, der entsprechende konische Kanäle besitzt, in denen sich die Teile 137 mit Spielraum drehen können. Die Kanäle sind mit Öl gefüllt, und die trennenden Schichten des Öles, welches vorzugsweise dickflüssiger als Schmieröl ist, bewirken die Dämpfung. Die Hauptbedingung ist, daß die Zugwirkung des Öles durch die ganze Umdrehung gleichmäßig bleibt. Das Mittelstück 139, unterhalb des festen Teiles 137, enthält eine Kammer für das Schneckengetriebe. Der feste Teil der Kupplung ist an einem Träger gelagert und mit dem Antriebsmotor verbunden.

Während der Öldämpfer nach Abb. 9 und 10 einer dauernden Drehung sowie Schwingungen ausgesetzt ist, kommen auf die Flüssigkeitsdämpfung nach Abb. 11 und 12 nur Schwingungen zur Einwirkung. Bei der dauernden Umdrehung kann die Öl dämpfungsanordnung nach Abb. 9 und 10 nicht durch eine einfache Reibungsfläche ersetzt werden, da die von einer solchen Fläche geleistete Arbeit proportional dem Druck und dem zurückgelegten Weg ist. Schwingungen werden deshalb nicht die geleistete Arbeit erhöhen und werden deshalb auch nicht unterdrückt. Jede Reibungsanordnung muß, wenn sie Schwingungen unterdrücken soll, einen Energieverbrauch haben, der proportional einer Kraft ist, welche größer ist als die erste Potenz der Bewegungsgeschwindigkeit.

Abb. 11 und 12 zeigen eine Kupplung, bei der die Massen und Elastizitäten im wesentliehen wie in Abb. 9 und 10 angeordnet sind, aber ein Widerstand in der Öldämpfungsvorrichtung nicht vorhanden ist, wenn die Geschwindigkeit konstant ist. Der Apparat ist auf dem Hauptgußstück 150 angeordnet, das von einem Fuß o. dgl. getragen wird. Der Plattenteller 151 für die Schallplatte 21 sitzt auf der senkrechten Welle 152, deren nach unten gerichteter Druck von dem Lager 153 aufgenommen wird. Am unteren Ende des Teiles 150 sitzt ein Gehäuse für die Schnekkengetriebe. Die Schnecke 109 sitzt auf der Welle 29 und steht mit dem mehrteiligen Schneckenrad 110, in in Eingriff. Das Schneckenrad wird konzentrisch durch ein Lager getragen, welches in dem unteren Ende des Kastens 154 angeordnet ist. Die Verbindung zwischen Getriebe und Welle 152 besteht aus Federn und radialen Verbindungsteilen 127, 128. Die Federn bilden eine elastische Kupplung zwischen dem Getriebe und der getriebenen Welle. Eine gleichzeitig als Flansch dienende Seilscheibe 157 ist mit Bolzen an der oberen Hälfte des Getriebes befestigt und verhindert Längsbewegungen desselben. Dieser Teil 157 und die Unterlagscheibe 158 aus Filz o. dgl. verhindern das Austreten von Öl aus dem Gehäuse 154. Der Teil 157 dient weiter als Seilscheibe zum Betrieb eines zweckmäßigen Getriebes, das die Wiedergabe- oder Aufzeichnungsvorrichtung über die Platte bewegt. Die Öldämpfungsvorrichtung ist unterhalb der Seilscheibe 157 gelagert und besteht aus zwei Hauptteilen, die mit derselben Umdrehungszahl je Minute sich drehen, aber sich um einen kleinen Winkelbetrag zueinander verstellen können. Der äußere Teil der Vorrichtung besteht aus einer Kammer, die aus einem oberen zylindrischen Teil 159 und einem tiefen zylindrischen Teil 160 zur Aufnahme des Öles besteht. Beide Teile der Kammer sind mittels Bolzen. an dem Schneckenrad befestigt und werden durch dasselbe gedreht. Das untere Teil 160 der Kammer kann gehoben und gesenkt werden und ist mittels Bolzen 161 mit dem oberen Teil 159 verbunden. Die Plattentellerwelle 132 hat keine direkte Berührung mit dem Schneckengetriebe oder dem äußeren Teil der Ölkamtner, trägt aber an ihrem unteren Ende den zweiten Teil der Dämpfungsvorrichtung 162, der aus einer Scheibe mit radialen Flügeln besteht, welche genau in den unteren Teil 160 der Ölkamtner hineinpassen. Der untere Teil 158 der Ölkammer besitzt dieselbe Anzahl radialer Flügel wie der Teil 162. Gemäß der Abbildungen sind in jedem Teil vier Flügel vorhanden. Die Flügel stehen in jedem Teil symmetrisch und sind auch im Verhältnis zueinander symmetrisch angeordnet. Die Teile sind derart hergestellt, daß geringe Schlitze vorhanden sind. Das öl in der Kammer 160 reicht bis oberhalb des Teiles 162. Wenn eine geringe Winkelverschiebung zwischen den beiden Teilen 160 und 162 stattfindet, die die radialen Flügel tragen, so wird das Öl durch die Schlitze von einem Abschnitt zwischen den Flügeln zum anderen gezwungen und bewirkt die gewünschte Dämpfung. Zur Einstellung der Schlitzhöhe wird der Teil 160 gesenkt bzw. gehoben.

Bei dieser Anordnung übt die Öldämpfung keine Reibungswirkung auf die Welle 152 aus und ist vollständig unwirksam, wenn die Winkelgeschwindigkeit des Schneckengetriebes konstant ist. Bei plötzlicher Zu- oder Abnahme der Umdrehungsgeschwindigkeit tritt aber die Dämpfungsvorrichtung sofort in Wirksamkeit.

Die Anordnungen nach Abb. 9, 10 und 11, 12 besitzen die kennzeichnenden Merkmale eines mechanischen Niederdurchlaßsiebes, die

bei Aufnahme wünschenswert, aber bei Wiedergabe nicht alle notwendig sind.

Die Kupplungsanordnungen gemäß den Abb. ι bis 12 können beispielsweise in Apparaten zur Aufnahme und Wiedergabe von Tonfilmen benutzt werden. In einem solchen Apparat kann der Motor 31 sowohl die Sprechmaschine als den photographischen Aufnahmeapparat treiben. Die Getriebe- und Filteranordnungen können auch in anderen Anordnungen benutzt werden, bei denen eine genaue Geschwindigkeitsregelung von Wichtigkeit ist.

Claims (3)

1. "5 Patentansprüche:

   i. Antriebsvorrichtung für Tonwiedergabe- oder Aufzeichnungsapparate, bei der zwecks Unterdrückung von Schwingungen zwischen Motor und Antriebswelle des Tonträgers ein elastisches Kupplungssystem mit einer Schwungmasse und einer Feder großer Elastizität eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungssystem mehrere gleiche Schwungmassen (50, 51, Abb. 3; 83 bis 85, Abb. 6) enthält, die durch gleiche Kupplungsfedern (54, 55 usw., Abb. 3; 87, 88, Abb. 6) verbunden sind und ein mechanisches Schwingungsfilter bilden, dessen Grenzfrequenz einen kleinen Bruchteil der niedrigsten hörbaren Frequenz, beispielsweise 0,5 Perioden in der Sekunde, beträgt.
2. 2. Antriebsvorrichtung nach An-Spruch i, insbesondere für Verwendung bei Nadeltonfilmapparaten, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Bewegung zwischen der angetriebenen und der treibenden Welle in an sich bekannter Weise gedämpft wird.
3. 3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Dämpfungseinrichtung aus einem mit der anzutreibenden Welle (152, Abb. 11) verbundenen Flügelrad (162) besteht, das in einen mit der umlaufenden Schwungmasse verbundenen, mit radialen Rippen versehenen Ölbehälter (160) hineinragt, derart, daß zwischen der Tragscheibe des Flügelrades (162) und den Rippen des Behälters (160) Schlitze für den Öldurchtritt entstehen, deren Höhe zweckmäßig durch Verschieben des Ölbehälters (160) in axialer Richtung einstellbar ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen