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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kupplungsvorrichtung
zum Kontrollieren der Zwei-Phasen-Positionen eines rotierenden Körpers.
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Üblicherweise
wird im Falle eines Laser-Farbdruckers eine Vielzahl von Entwicklungseinheiten
zum Entwickeln eines Bilds für
jede Farbe um ein fotoleitendes Medium installiert. Daher werden, wenn
die Entwicklungseinheit für
jede Farbe nacheinander ein Farbbild auf dem fotoleitenden Medium ausformt,
die ausgebildeten Farbbilder nacheinander zu und überlappend
auf einem Übertragungsgurt übertragen.
Danach werden die auf eine solche Weise ausgebildeten überlappenden
Farbbilder auf eine Übertragungswalze übertragen,
die durch Berührung mit
dem Übertragungsgurt
rotiert wird, sowie auf ein durch die Übertragungsgurte und die Übertragungswalze
hindurchtretendes Papier. Schließlich wird ein Papier, auf
das das Farbbild übertragen
wurde, nachdem es durch eine Fixiereinheit hindurchgetreten ist, ausgegeben.
Der auf eine solche Weise betriebene Laser-Farbdrucker weist eine
Nocken-Betriebsvorrichtung
auf, die in der Lage ist, die Übertragungswalze
von dem Übertragungsgurt
zu trennen, während die
Farbbilder auf dem Übertragungsgurt
ausgebildet und überlappend
angeordnet werden, sowie zum in Kontakt bringen der Übertragungswalze
mit dem Übertragungsgurt,
so dass die Farbbilder vollständig ausgebildet
und überlappt
werden.
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Ebenso
wird die Nocken-Betriebsvorrichtung selektiv mit der Hilfe einer
Kupplungsvorrichtung an- und ausgeschaltet, welche in der Lage ist,
die Zwei-Phasen-Positionen zu kontrollieren, wodurch die Steuerung
einer Position eines Elements so wie der Übertragungswalze, für die die
Zwei-Phasen-Positionskontrolle
erforderlich ist, gesteuert wird.
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1 zeigt
eine konventionelle Kupplungsvorrichtung für die Zwei-Phasen-Positionskontrolle, welche
beinhaltet: einen Achsenteil 10, auf dem eine Welle 12 mit
einem Nocken 11 fixiert ist; ein Antriebszahnrad 13 mit
einer dazwischen angeordneten (nicht gezeigten) Federkupplung für die selektive Drehung
mit Bezug auf den Achsteil 10; sowie einen Magneten 20 zum
Steuern der Rotationsposition durch selektives Bereitstellen einer
Last auf dem Achsteil, an dem der Achsteil 10 in drehbarer
Weise abgestützt
ist.
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Gemäß dem vorangenannten
Aufbau steht, wenn der Magnet 20 angestellt wird, während das Antriebszahnrad 13 und
die Welle 12 durch die Kupplungsoperation miteinander gedreht
werden, die erste Phasen-Ausstülpung 10a am äußeren Umfang
des Achsteils 10 mittels eines Schaltelements 21 des
Magnets 20 eingehakt, wie dies durch die virtuelle Linie angezeigt
ist. Somit ist in diesem Zustand die erste Phase des Nockens 11 in
ihrer Position kontrolliert.
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Ebenso
wird der Magnet 20 ausgestellt, um die Positionskontrolle
für die
zweite Phase des Nockens 11 durch Drehen des Nockens 11 um
180° zu steuern.
Dann wird das Schaltelement 21 zu einer Position, wie sie
durch die durchgezogene Linie angezeigt ist, bewegt. Danach wird
das Antriebszahnrad 13 zusammen mit der Welle 12 und
dem Achsteil 10 gedreht, die zweite Phasen-Ausstülpung 10b wird mittels
des Schaltelements 21 eingehakt. Zu diesem Zeitpunkt wird
die Drehung der Welle 12 mittels des Kupplungs-Betriebs
gestoppt. Durch einen solchen Betrieb ist die zweite Phase des Nockens 11 in
ihrer Position geregelt.
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Die
konventionelle Kupplungsvorrichtung mit der vorangenannten Konstruktion
sollte konstant den Magneten in seinem An-Zustand beibehalten, um jede
Position aus Zwei-Phasen-Positionen
beizubehalten. In diesem Fall steigt der Energieverbrauch konstant
an und der Magnet wird überhitzt,
so dass die magnetische Kraft sich abschwächt und die Anhaftkraft des
Schaltelements 21 sich verschlechtert. Daher kann ein Fall
eintreten, bei dem die Positionskontrolle nicht genau durchgeführt wird.
Ebenso wird das Schaltelement 21 magnetisiert, so dass
die Trennzeit verlängert
wird, wenn der Magnet abgeschaltet wird, wodurch ein exakter Nocken-Betrieb nicht
angemessen durchgeführt
wird.
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Dementsprechend
haben bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zum Ziel, die im Stand der Technik auftretenden
oben erwähnten
Probleme zu lösen
und ein Ziel von bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung ist es, eine Kupplungsvorrichtung zur Verfügung zu
stellen, die einen verbesserten Aufbau aufweist und in der Lage
ist, unter Verwendung einer niedrigen Energie eine Zwei-Phasen-Positionskontrolle
durchzuführen.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kupplungsvorrichtung
zur Durchführung
einer Zwei-Phasen-Positionskontrolle
für ein auf
einer Welle angebrachtes zwei Phasen positioniertes Objekt zur Verfügung gestellt,
wobei die Kupplungsvorrichtung umfasst: ein Kupplungsgehäuse zum
Drehen zusammen mit der Welle, während die
selbe abgestützt
wird; ein an dem Gehäuse
angebrachtes Antriebszahnrad zum Drehen und zum selektiven Antreiben
des Gehäuses
in einer drehbaren Weise mit der Hilfe einer zwischen dem Gehäuse und dem
Antriebszahnrad eingesetzten Kupplung; sowie eine Magneteinheit
zum Abstützen
des Gehäuses und
zur selektiven An-/Aus-Steuerung, wobei das Gehäuse eine Ursprungsposition
aufweist, die die Ausstülpung
kontrolliert, die mit der Magneteinheit in deren An-Zustand zwischengeschaltet
ist, um eine ursprüngliche
Position des Objekts zu bestimmen, sowie ein Paar von Phasen-Ausstülpungen,
die zwischen der Magneteinheit in deren Aus-Zustand eingesetzt ist,
um die Drehung des Gehäuses
bei jeder der Zwei-Phasen-Positionen des Objekts zu unterdrücken.
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Geeigneterweise
steht das Paar von Phasen-Ausstülpungen
am äußeren Umfang
des Gehäuses
und in Übereinstimmung
mit einer Position des Schaltelements in dessen Aus-Zustand, welcher durch
den Betrieb der Magneteinheit an- und ausgeschaltet wird, hervor.
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Geeigneterweise
ist das Paar von Phasen-Ausstülpungen
am gleichen Kreisumfang im äußeren Umfang
des Gehäuses
positioniert.
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Geeigneterweise
ist ein Paar von Phasen-Ausstülpungen
symmetrisch in Bezug auf die Welle angeordnet.
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Geeigneterweise
wird die Kontrolle der Ursprungsposition der Ausstülpung an
einer Position vorgesehen, die einen Winkel von 90° in der umfänglichen
Richtung in Bezug auf jeder der Phasen-Ausstülpungen bildet.
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Geeigneterweise
wird der Eingriff zwischen der Magneteinheit und jeder der Phasen-Ausstülpungen
durch den sofortigen An-/Aus-Betrieb der Magneteinheit derart freigegeben,
dass eine Phasenumwandlung möglich
sein kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso eine Positionskontrollen-Kupplungsvorrichtung
mit einem Antriebszahnrad und einer Kupplung zur Verfügung, die
zur Rotation mit einem Gehäuse
verbindbar ist. Eine Welle ist zur Rotation mit dem Gehäuse an einem
Ende verbindbar und weist ein Objekt am gegenüberliegenden Ende sowie eine
Magneteinheit auf, die zur drehbaren Abstützung des Gehäuses und zum
selektiven Eingriff mit Ausstülpungen
an der Oberfläche
des Gehäuses
mit einem Schaltelement angepasst ist. Das Schaltelement greift
in eine Anfangspositions-Kontroll-Ausstülpung ein,
wenn das Magnetventil in einem An-Zustand ist und das Schaltelement greift
selektiv entweder eine erste Phasen-Ausstülpung oder eine zweite Phasen-Ausstülpung ein,
wenn der Magnet in einem Aus-Zustand ist, wodurch die Position des
Objekts an dem Ende der Welle in eingestellten Phasen durch An-
und Ausstellen des Magneten kontrolliert wird.
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Die
vorliegende Erfindung stellt ebenso eine Positionskontrollen-Kupplungsvorrichtung
zur Verfügung,
die ein Gehäuse
aufweist, welches drehbar mit einer Welle gekoppelt ist, wobei die
Welle einen Nocken an einem freien Ende aufweist, der in gemeinsamer
Rotation mit der Welle steht. Ein Antriebszahnrad und eine Kupplung
sind zur selektiven Rotation mit dem Gehäuse verbindbar. Eine Magneteinheit
ist dazu angepasst, das Gehäuse
drehbar abzustützen
und zum selektiven Eingriff des Gehäuses mit einem Schaltelement,
wobei das Schaltelement selektiv eine Ursprungspositions-Kontroll-Ausstülpung an
der Oberfläche
des Gehäuses
ergreift, wenn die Magneteinheit angeschaltet ist, sowie eine erste Phasen-Ausstülpung oder
eine zweite Phasen-Ausstülpung an
der Oberfläche
des Gehäuses,
wenn der Magnet ausgestellt ist. Somit kann die Position des Nockens
die Phase durch periodisches An- und Ausstellen des Magneten verändern.
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Zusätzliche
Aspekte und/oder Vorteile der Erfindung werden in Teilen in der
nachfolgenden Beschreibung dargelegt und werden in Teilen aus der Beschreibung
ersichtlich oder können
beim Ausüben der
Erfindung erlernt werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der folgenden detaillierten Beschreibung
einer Ausführungsform
ersichtlicher, die nur beispielhaft angegeben ist, wenn sie in Verbindung
mit den beiliegenden Zeichnungen genommen wird, in denen:
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1 eine
Seitenansicht ist, die schematisch eine konventionelle Kupplungsvorrichtung
zeigt;
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2 und 3 Seitenansichten
sind, die schematisch eine Kupplungsvorrichtung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen; und
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die 4 bis 7 jeweils
Vorderansichten sind, die den Betrieb einer Kupplungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutern.
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Bezug
wird nun im Detail auf die vorliegende Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung genommen, von der ein Beispiel in den beiliegenden Zeichnungen
dargestellt ist, wobei gleiche Bezugszeichen sich durchgehend auf
gleiche Elemente beziehen. Die Ausführungsform wird im Folgenden
beschrieben, um die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die
Figuren zu erläutern.
Die in der Beschreibung definierten Gegenstände so wie ein detaillierter
Aufbau und die Elemente werden einfach zur Verfügung gestellt, um ein umfassendes
Verständnis
der Erfindung zu ermöglichen.
Somit wird ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung ohne diese
definierten Gegenstände
ausgeführt
werden kann. Ebenso sind gut bekannte Funktionen oder Aufbauten
nicht detailliert beschrieben, da sie die Erfindung durch unnötige Details
verschleiern würden.
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Unter
Bezugnahme auf 2 dient eine Kupplungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung zum Kontrollieren eines Zwei-Phasen positionierten
Objekts, welches auf einer Welle 31 installiert ist, d.h.
die Zwei-Phasen-Positionen
eines Nockens 33. Die Kupplungsvorrichtung weist ein Kupplungsgehäuse 35 auf,
welches mit der Welle 31 verbunden ist, um mit der Welle 31 zusammen
zu rotieren; ein Antriebszahnrad 37, welches mit dem Gehäuse 35 verbunden
ist; und eine Magneteinheit 40 zum Abstützen des Gehäuses 35, welche
an- und abgeschaltet werden kann.
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Der
Exzenternocken 33 wird von der Welle 31 abgestützt und
dreht sich mit dieser zusammen. Die Welle 31 ist in ein Achsloch
des Gehäuses 35 eingesetzt
und wird mit dem Gehäuse 35 zusammen gedreht.
Das Gehäuse 35 ist
in drehbarer Weise von einem Abstützrahmen 41 des Magnets 40 abgestützt.
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Ebenso
ist zwischen dem Gehäuse 35 und dem
Antriebszahnrad 37 eine (nicht gezeigte) Kupplung eingesetzt.
Dies ist eine Federkupplung, die weit verbreitet und gut bekannt
ist, und die zwischen dem Gehäuse 35 und
dem Antriebszahnrad 37 zur selektiven Bereitstellung der
Drehkraft des Antriebszahnrads 37 auf das Gehäuse 35 angebracht
ist. Daher Läuft
das Antriebszahnrad 37 im Leerlauf, wenn eine Last auf
das Gehäuse 35 anliegt.
Hier wird dem Antriebszahnrad 37 eine gegebene Energie
zur Drehung von einer vorbestimmten Energie-Transfereinheit gegeben.
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Die
Magneteinheit 40 weist einen Abstützrahmen 41 zur Abstützung des
Gehäuses 35 in
drehbarer Weise auf; eine Magnet-Betriebseinheit 43, die in
dem Abstützrahmen 41 installiert
ist; ein Schaltelement 45, welches selektiv an der Magnet-Betriebseinheit 43 durch
an- oder ausschalten der Magnet-Betriebseinheit 43 angebracht
oder von dieser getrennt werden kann. Das Schaltelement 45 wird mittels
einer Feder 47 elastisch vorgespannt, um die Trennung von
der Betriebseinheit 43 als Folge des Abschaltens der Betriebseinheit 43,
wie dies in 2 gezeigt ist, beizubehalten.
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Das
Gehäuse 35 weist
an dessen äußerem Umfang
eine Ursprungspositions-Kontroll-Ausstülpung 35a zur Bestimmung
einer Ursprungsposition des Nockens 33 sowie ein Paar von
Phasen-Ausstülpungen 35b und 35c auf.
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Die
Ursprungspositions-Kontroll-Ausstülpung 35a ist an dem
Gehäuse 35 bei
einer Position zwischen den Phasen-Ausstülpungen 35b und 35c ausgeformt,
wobei die Ursprungspositions-Kontroll-Ausstülpung 35a selbst zwischen
dem Schaltelement 45 in Folge des Anschaltens der Magneteinheit 40 eingesetzt
ist. Insbesondere ist, wie dies in 3 gezeigt
ist, während
des An-Zustands, bei dem das Schaltelement 45 an der Betriebseinheit 43 angebracht
ist, während
das Antriebszahnrad 37 und das Gehäuse 35 zusammen gedreht
werden, die Ursprungspositions-Kontroll-Ausstülpung 35a mit dem Schaltelement 45 im
Eingriff. Daher wird an diesem Punkt das Gehäuse 35 nicht gedreht
und das Antriebszahnrad 37 läuft im Leerlauf.
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Die
Phasen-Ausstülpungen 35b und 35c dienen
zur Unterdrückung
der Rotation des Gehäuse 35 bei
jeder der Zwei-Phasen-Positionen
des Nockens 33, wenn die Ursprungsposition einmal wie oben
beschrieben bestimmt wurde, und stehen unter einem 180°-Intervall,
in Bezug aufeinander an dem Gehäuse 35.
Die Phasen-Ausstülpungen 35b und 35c sind um
die Welle 31 symmetrisch mit Bezug zueinander. Ebenso sind
die Phasen-Ausstülpungen 35b und 35c auf
der gleichen Kreisumfangs-Linie des Gehäuses 35 positioniert
und jeweils so positioniert, um einen Winkel von 90° in Bezug
auf die Ursprungspositions-Kontroll-Ausstülpung 35a auszubilden.
Die Phasen-Ausstülpungen 35b und 35c,
die einen solchen Aufbau aufweisen, kontrollieren eine Phase des
Nockens 33 durch Eingreifen in das Schaltelement 45 und
Unterdrücken
der Rotation des Gehäuses 35, wenn
die Magneteinheit 40 in dem Aus-Zustand ist, wie dies in 2 gezeigt
ist. Wie in 2 gezeigt kommt in der zweiten
Phase, bei der der lange Radius des Nockens der oberen Seite gegenübersteht, das
Schaltelement 45 in Kontakt mit der zweiten Phasen-Ausstülpung 35c,
die die Rotation des Gehäuses 35 unterdrückt. Um
den Nocken 33 zu der ersten Phase zu bewegen, bei der der
lange Radius des Nockens 33 zur unteren Seite hin positioniert
ist, wird die Magneteinheit 40 sofort an- und ausgeschaltet, während das
Antriebszahnrad 37 gedreht wird. Anschließend wird
das Schaltelement 45 von der zweiten Phasen-Ausstülpung 35c entfernt
und in ihrer Ursprungs-Position
abgelegt und anschließend
um 180° gedreht,
wobei dann die erste Phasen-Ausstülpung 35b das Schaltelement 45 berührt oder
mit diesem in Eingriff steht, wodurch die Position des Gehäuses 35 fixiert
wird. Daher wird der Nocken 35 an der ersten Phasen-Position
beibehalten.
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Der
Betrieb der Kupplungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, die den oben dargestellten Aufbau aufweist, wird
im Folgenden detaillierter unter Bezugnahme auf die 2 bis 7 beschrieben.
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Um
die Ursprungsposition des Nockens 33 zu bestimmen, wird
die Magneteinheit 40 angestellt, wenn Energie auf das Antriebszahnrad 37 übertragen
wird. Dann wird, wie dies in 3 gezeigt
ist, das Schaltelement 45 an der Betriebseinheit 43 angebracht.
Anschließend
stoppt das Gehäuse 35,
während
es zusammen mit dem Antriebszahnrad 37 rotiert, den Moment,
bei dem die Kontroll-Ausstülpung 35a in
Kontakt mit dem Schaltelement 45 kommt. Wie beschrieben,
wird der Ursprungsstatus des Nockens 33 festgelegt, wenn
die Kontroll-Ausstülpung 35a an dem
Schaltelement 45 angebracht wird. Wie in 4 gezeigt,
ist die Ursprungsposition des Nockens 33 die, bei der der
lange Radius des Nockens 33 horizontal positioniert ist.
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Um
die Position des Nockens 33 zur ersten Phase zu bewegen,
bei der der lange Radius des Nockens 33 der unteren Seite
gegenübersteht,
wird die Magneteinheit 40 ausgeschaltet. Dann wird das Schaltelement 45 von
der Betriebseinheit 43 getrennt und zur in 2 gezeigten
Position bewegt. Dies trennt die Kontroll-Ausstülpung 35a von dem
Schaltelement 45 und das Gehäuse 35 wird zusammen
mit dem Antriebszahnrad 37 gedreht. Wenn das Gehäuse 35 um
etwa 90° gedreht
wurde, stoppt es den Moment, bei dem die erste Phasen-Ausstülpung 35b in Kontakt
mit dem Schaltelement 45 kommt, und der Zustand erreicht
wird, wie er in 5 gezeigt ist. Insbesondere
wird, wenn die erste Phasen-Ausstülpung 35b am Schaltelement 45 einhakt, Energie
nicht zum Gehäuse 35 übertragen,
wodurch der Nocken 33 an der ersten Phase fixiert bleibt.
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Beginnend
bei dem oben dargelegten und in 5 gezeigten
Zustand wird die Magneteinheit 40 sofort an- und ausgeschaltet
(mit einem Intervall von etwa 1 bis 2 Sekunden), um die Position
des Nockens 33 zur zweiten Phase hin zu verändern. Dann wird
das Gehäuse 35,
wie in 6 gezeigt, gedreht, während das Schaltelement 45 von
der ersten Phasen-Ausstülpung 35b getrennt
wird und sofort an der Betriebseinheit 43 angebracht und
entfernt wird. Daher wird der Nocken 33 unter Veränderung
seiner Phase gedreht. Schließlich
wird, wie in 7 gezeigt, die zweite Phasen-Ausstülpung 35c an
dem Schaltelement 45 eingehakt, welches im Aus-Zustand
abgelegt war, und die Rotation des Gehäuses 35 wird gestoppt.
Der Nocken 33 wird dann in Position an der zweiten Phase
fixiert, bei der der lange Radius des Nockens 33 der oberen
Seite gegenübersteht.
Um die Position des Nockens 33 bei der zweiten Phase beizubehalten,
wird die Magneteinheit 40 augenblicklich abgeschaltet.
Um die Position des Nockens 33 zur ersten Phase hin zu
verändern,
wird die Magneteinheit 40 periodisch an- und wieder ausgeschaltet.
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Wie
aus der vorangegangenen Diskussion in Bezug auf die Kupplungsvorrichtung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ersichtlich wird, wird der Magnet nur
dann im An-Zustand gehalten, um die Ursprungsposition des Nockens einzustellen
und verbleibt im Aus-Zustand, wenn die Phase einmal bestimmt wurde,
wodurch der Energieverbrauch reduziert werden kann. Die Phase des
Nockens wird leicht durch periodisches An-/Ausschalten der Magneteinheit
verändert.
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Ebenso
wird, da die Phase des Nockens im Aus-Zustand beibehalten wird,
eine Überhitzung
des Magneten verhindert und dessen Lebensdauer wird verlängert und
eine Fehlfunktion wird verhindert.
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Während die
vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahme auf deren beispielhafte Ausführungsformen
gezeigt und beschrieben wurde, wird dem Fachmann verständlich,
dass verschiedene Veränderungen
in Form und Details ohne Abweichung vom Geist und Schutzbereich
der Erfindung, wie er durch die beiliegenden Ansprüche und
deren Äquivalente
definiert ist, gemacht werden können.
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Es
wird auf sämtliche
Papiere und Dokumente verwiesen, die konkurrierend mit dieser oder
vor dieser Beschreibung in Verbindung mit dieser Anmeldung hinterlegt
wurden, und die für
die Einsichtnahme durch die Öffentlichkeit
offen sind, wobei sämtliche
Inhalte all dieser Papiere und Dokumente durch Bezugnahme zum Bestandteil
dieser Beschreibung gemacht werden.
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Sämtliche
in dieser Beschreibung offenbarten Merkmale (inklusive der anhängenden
Ansprüche,
der Zusammenfassung sowie der Zeichnungen) und/oder sämtliche
Schritte jedes Verfahrens oder so offenbarten Prozesses können in
jeder Kombination kombiniert werden, außer Kombinationen, bei denen sich
zumindest einige dieser Merkmale und/oder Schritte gegenseitig ausschließen.