DE6916595U

DE6916595U - Antriebs- und bremseinrichtung.

Info

Publication number: DE6916595U
Application number: DE6916595U
Authority: DE
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1968-04-22
Filing date: 1969-04-21
Publication date: 1971-06-09
Also published as: DE1920982A1; US3495789A; NL6905659A; FR2006669A1; GB1265396A

Description

Minnesota Mining and Manufacturing Company, Saint Faul Minnesota 55101 (V.St.v.A.) Antriebe- und Bremseinrichtung

Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebs*· und Bremseinrichtung, mit der swei Wellen abwechselnd angetrieben und abge- ; bremst werden kennen s.B₇ die spulentragenden Wellen yen Tonbandgeräten und dergleichen.

Zurzeit sind riele Bandtransporteinrichtungen und Antriebsund Bremseinriohtungen in Gebrauch, mit denen die Bandbewegun^ so reguliert werden kann, daß das Band mit im wesentlichen gleichbleibender Geschwindigkeit transportiert, umgesteuert, mit erhöhter Geschwindigkeit aufgewickelt oder angehalten wem· den kann. Bei der Regulierung der Bandbewegung traten rersohish dene Schwierigkeiten auf. Beim Anhalten der Bandbewegung s.B. bewirkt der Schwung der Abwickelspule oftmals, daß sich im Band eine lose Schleife bildet, aofera nicht die Abwiekelspule

vor der Aufwickelspule zum Stillstand gebracht wird. Diese Schleifenbildung kann zu einem Zerreißen des Bandes führen, wenn das Gefcät wieder in Betrieb gesetzt wird, da auf das Band ein ▼erstarkter Zug in dem Zeitpunkt ausgeübt wird, in dem die lose Schleife aufgespult wird.

Wird auf das Band während des Laufs am Aufnahme» und Wiedergabekopf vorbei nicht ein bestimmter Zug ausgeübt, so kann im Band ein "Spiel" auftreten, das zu einer Veränderung der ! Bandgeschwindigkeit am Spalt des Aufnahme- und Wiedergabekopfes ! führen kann, so daß entweder bei den aufgezeichneten Daten ! oder bei der Güte der Wiedergabe unerwünschte Änderungen ein- ι

treten.

Die zum Beseitigen der Schwierigkeiten bei der Regulierung der Bandbewegung entwickelten Einrichtungen waren entweder außergewöhnlich kompliziert, massig, teuer oder unzuverlässig. Z.B. ist in der amerikanischen Patentschrift 2 962 239 ▼©» 29.Hot. 1960 (Loewe u.a.) eine Spulenbremseinrichtung offenbart, bei der Bremsbaoken an den Ankern von zwei Elektromagneten befestigt sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Bremsbacken, wenn die Elektromagnetβ Strom erhalten, sich reibend an die Auf wickel- und Abwiokelspule anlegen. Die Abbremsung der beiden Spulen wird zu verschiedenen Zeiten und mit unterschiedlicher Bremskraft durchgeführt, um eine Schleifenbildung zwischen den beiden Spulen zu vermeiden, wobei die Abwiokelspule vor der Aufwickelspule abgebremst wird. Die Erfindung von Loewe u.a. stellt nur ein Mittel zum Abbremsen der Spulen dar, für derera Antrieb weitere Mittel erforderlich sind.

Bei einigen Geräten ist für jede Spule ein besonderer Motor und •ine besondere Bremse vorgesehen, um den gewünschten Antrieb UBd die Abbremsung der Spulen durchzuführen, wie z.B. in den amerikanischen Patentschriften Mr. 3 208 681 vom 28.Sept.1965 (Sehober) und Mr. 3 294 333 vom 27.Dez.1966 (Sanford) beschrieben. Diese Einrichtungen stellen teure, komplizierte und massige Mechaniken dar, die bei den neuzeitlichen kompakten Tonbandunerwünscht sind.

In der amerikanischen Patentschrift Nr. 3 090 673 vom 21. Mal 1963 (Matovich) ist eine Antriebseinrichtung für Bandspulen offenbart» bei der ein einzelner Elektromotor, zwei Antriebsscheiben, vier Zahnräder, zwei Einwegkupplungen und zwei Gleitkupplungen zum Betreiben und Abbremsen von zwei Spulen verwendet werden. Die Erfindung sieht eine einfachere Einrichtung als die bekannten Einrichtungen zum Antreiben und Abbremsen der Spulen vor, die billiger, kompakter und zuverlässiger ist.

Die Antriebs- und Bremskupplung nach der Erfindung weist allgemein eine umsteuerbare angetriebene Welle mit einer Schnecke auf, welche Welle und Schnecke ein über eine Antriebsscheibe zugeführte Brems- und Antriebsmoment übertragen kann, welche Antriebsscheibe auf der Schnecke axial bewegbar gelagert ist und mit auf Abstand stehenden drehbar gelagerten angetriebenen Rädern in Eingriff gebracht werden kann, die beiderseits der Scheibe angeordnet sind und mit der Scheibe in Reibeingriff gebracht werden können sowie vorzugsweise mit zwei Rädern, die axial auf die Welle ausgerichtet sind. Ss sind Mittel aua Umkehren der Drehrichtung der Sohnecke vorgesehen, wobei die Lage der Scheibe so geändert wird , daß zuerst das eine und dann las andere Rad angetrieben wird, die das Drehmoment auf ein weiteres Glied z.B., auf die Aufwickel- und Abwiokelspule eines Tonbandgerätes übertragen. Wird die Drehung der Schnecke angehalten, so bewegt sich die Scheibe aufgrund des Schwunges aus einer Antriebsstellung an einer der Räder in eine Brems-■teilung an dem anderen der beiden Räder. Dies trifft besonders iann zu, wenn die Räder durch ein Antriebsmittel mit einander Ln Verbindung stehen, wie durch ein Band, einen PiIm oder ein anderes streifenförmiges Material.

Der Antrieb für das Gerät besteht vorzugsweise aus einem umsteuerbaren Gleichstrommotor, an dessen Ausgangswelle die Schnecke Befestigt ist. Dieser Ktor stellt ein geeignetes Antriebsmittel iod eine dynamische Bremse für die Schnecke dar; jedoch können Mich andere Antriebsmittel verwendet werden. Die auf die Welle ucial ausgerichteten beiden drehbar gelagerten Räder oder

Scheiben können mit der Scheibe zum Betreiben und Abbremsen in Reibeingriff gebracht werden. Die Scheibe ist in der Mitte mit einer Öffnung und mit gewandelten Nuten versehen und auf der Schnecke bewegbar gelagert. Die Räder können mit den die Spulen tragenden Spindeln durch Treibriemen oder andere Mittel verbunden werden, so daß die Drehung eines Rades eine Drehung einer der Spulen bewirkt.

Die Kupplungseinrichtung nach der Erfindung besteht aus einer sehr geringen Anzahl von Bauteilen und ist daher kompakt, einfach und verhältnismäßig billig herzustellen und zu warten.

Die Einrichtung nach der Erfindung stellt daher ein einfaches und billiges Mittel zum Antreiben und Abbremsen von Aufwickel- und Abwickelspulen dar. Eine einzelne Kraftquelle bewirkt zusammen mit der Kupplung nach der Erfindung den Antrieb und die Abbremsung beider Spulen. Es weAn keine komplizierte Zeitgebungseinrichtung, Elektromagnete oder andere komplizierte Mittel verwendet.

Ein weiterer Vorzug der Erfindung ist darin zu sehen, daß für den Antrieb und die Abtrennung von Spulen b$i Tonbandgeräten und dergleichen zuverlässige Mittel vorgesehen sind, so daß das Tonband mit im wesentlichen gleicher Spannung aufgespult, angehalten und zurückgespult oder mit erhöhter Geschwindigkeit umgespult werden kann, ohne daß eine Schleifenbildung oder andere nachteilige Wirkungen eintreten.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In der beiliegenden Zeichnung ist die

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Tonbandgerätes mit der Antriebs- und Bremseinrichtung nach der Erfindung,

Pig. 2 eine schaubildliche Darstellung der Antriebs- und Bremseinrichtung, die in dem Tonbandgerät nach der Pig.1 verwendet wird,

Pig. 3 ein vergrößert gezeichneter senkrechter Schnitt durch einen Teil der in der Pig.2 dargestellten Kupplung,

Fig. 4 ein Schaltplan der elektrischen Einrichtung zum Betätigen der Antriebs- und Bremseinrichtung und die

Fig. 5 eine schematisohe Darstellung einer zweiten Ausführungeform der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Nach der Fig. 1 wird ein Band 10 auf der Aufwickelspule 12 und der Abwickelspule 11 τοη einer Antriebswelle 13 angetrieben. Eine unter der Einwirkung einer Feder stehende Andrückrolle drückt das Band gegen die Antriebswelle 13_f wobei das Band durch Reibung mit gleichbleibender Geschwindigkeit am Hagnetkopf vorbeibewegt wird. Die Antriebswelle 13 wird von der Antriebswelle eines Elektromotors 16 angetrieben, die über eine Leerlaufrolle 17 und ein Schwungrad 18 wirkt. Die Aufwickelspule wird von einem umsteuerbaren Elektromotor 19 über zwei Riemenscheiben 21 und 22 und einen Treibriemen 23 angetrieben. Die Riemenscheibe 22 steht mit der Spule 12 über eine drehbare Welle 24- in Verbindung. Die mit der Riemenscheibe 27 über eine drehbare Welle 30 in Verbindung stehende Spule 11 wird nicht angetrieben, wenn das Band in Pfeilriohtung (25) bewegt wird, und ist um deren Achse frei drehbar, wobei nur die Reibung eines freibriemens 26 und die beiden Antriebsscheiben 27 und 28 die Drehung verzögern.

Die Figuren 2 und 3 zeigen die Spulenantriebs- und fcremseinrichtung in etwas ausführlicher Darstellung. Der umsteuerbare Motor 19 treibt eine Ausgangswelle 29 an, die «ine zylindrische Buchse mit einem Gewinde an der Außenseite trägt, das hiernach als Schnecke bezeichnet wird (31)» die an der Welle befestigt ist und sich mit dieser dreht. Auf der Schnecke ist eine flache Antriebsscheibe 32 drehbar gelagert, die in der Mitte mit einer Gewindebohrung versehen ist, wobei die axiale Bewegung auf der Sohneoke von den Ringscheiben 33 und 34 begrenzt wird. Die Bewegung·βtreoke der Scheibe auf der Sohneoke ist jedoch so lang bemessen, daß mit den mit einem Belag versehenen Seiten 35 und 36 der Riemenscheiben 21 und 28 ein so starker Reibeingriff hergestellt werden kann, der für den Antrieb oder die Abbremsung ausreicht. Die Riemenscheiben 21 und 28 sind mit

Abstand tob einander auf der Ach·β der Schmecke 31 so angeordnet, daß die mit eines Belag versehenen Seiten einander zugewandt sind. Die Riemenscheibe 21 ist an der Motorwelle 29 mittel« eines Lagere 37 angebracht, eo daß die Riemenscheibe auf der Motorwelle frei drehbar ist. Die Riemenscheibe 28 ist auf einer ortsfesten Montageplatte 38 auf einem Stift 39 mit einem Kopf 41 frei drehbar gelagert, welcher Lageretift auf die Aohee der Motorwelle 29 ausgerichtet ist. Beide Antriebsscheiben sind s« gelagert, daß ein Seibeingriff zwischen den betaffenden und einen Belag tragenden Seiten 35 und 36 und den gegenüberstehenden Seiten der Seheibe 32 ein Reibeingriff erfolgt, wenn die Scheibe die entsprechende axiale Lage auf der Schnecke einnimmt, lach der Fig. 3 beispielsweise steht die Scheibe 32 im Roiboingriff mit der Riemenscheibe 21, wenn diese auf der Bohneeke die untere Stellung einnimmt. Steht diese in der oberen Stellung auf der Sehneoice, so erfolgt der Reibeingriff mit ier Riemenscheibe 28, wie aus der Fig. 3 «u ersehen ist.

!fsist die Schnecke ein Rechtsgewinde auf. ttod dreht sich die fotorwelle 29 im ührseigergegensinne, so wird die Scheibe 32 aaoh unten gedrängt, bis sie sich reibend an die untexeRiemenscheibe 21 anlegt und diese sowie die dureh einen Treibriemen rerbundene Spule 12 antreibt. Die entgegengesetste Riemenscheibe 28 weist keine Verbindung mit den Motor auf und läßt daher •inen Leerlauf der Abwiokelspule 11 su. Wird der Motor abgeschaltet, so drehen sich die Abwiokelspule 22 und die Scheibe 52 aufgrund des Schwunges immer noch, wobei die Scheibe 32 sieh auf der Schnecke nach oben bewegt und sich reibend an die Riemenscheibe 28 anlegt, die mit der Abwickelepule 11 in Verbindung teht. Die Abwickelspule wird auf diese Weiae mit der Motorelle verbunden und vom Motor plötzlich abgebremst. Wird bei erwendung eines Induktionsmotors eins stärkere Abbremsung getischt, so kann an die Motorklemmen eine Gleichspannung angeegt werden, oder bei einem Gleichstrommotor würde ein Kurzehließen der Motorklemmen zu einer dynamischen Abbremsung des otors infolge der Erzeugung einer Gegen-EMK führen. Beim Umspuen in der entgegengesetzten Richtung werden die Vorgänge umgeehrt .

Bei ein*r Wi*d«rga*· oder einer Aufzeichnung wird die Drehung der Aufwiokelspule τοη der Bandgeschwindigkeit bestirnt , die ihrerseits von der Bandantriebswelle und der Andruokrolle bestimmt wird. Hierbei wird das Band swisohen der Bandantriebswelle und der Aufwiokelepule gespannt gehalten, da die Drehgeschwindigkeit der Aufwickelepule tob Band verzögert wird, das sich an der Bandantriebewelle und der Andruokrolle nicht rascher Torbeibewegen kann. Da die Aufwiokelspule sioh nicht rascher drehen kann, so^rird auch der Lauf des Antriebsmotors 19 verzögert, so daß im wesentlichen kein Sohlupf swisohen der Aufwiokelspule und der Motorwelle eintritt.

Während des Zurück«pulenβ und des rasohen Vorlaufs wird die Bandgeschwindigkeit von der Bandantriebewelle und der Andruokrolle nicht begrenzt, so daß die Drehzahl der Aufwickelspule nur von der Drehzahl des Spulenantriebsmotors bestimmt wird.

Die Fig. 4 zeigt den Sohaltplan für eine elektrische Einrichtung die bei dem Gerät nach der Pig. 1 zum Regulieren der Gesehwindig4-keit und der Richtung der Bandbewegung benutzt werden kann. Die Schaltung, an die eine Spannung V-, angelegt wird, ist mit einem Schalter 42 versehen, mit dessen Hilfe das Gerät ein- und ausgeschaltet werden kann. Der die Bandantriebewelle (Fig.1) antreibende Wechselstrommotor 16 steht mit der Wechsels tr oaiquelle in Verbindung, wie dargestellt. Ein Transformator 43, eine Diode 44 und ein Kondensator 45 wandeln den Wechselstrom in einen im wesentlichen konstanten Gleichstrom um, der zu einem Dreistellungs-Schiebeschalter 46 geleitet wird. Dieser Schalter ermöglicht das umsteuern und des Abschalten des Gleichstrommotors 19t der zum Betreiben der Sohnecke, der Scheiben und der Spulen benutzt wird. Bei der in der Pig.4 dargestellten Einstellung des Schalters 46 ist der Motor außer Betrieb. Wird der Schalter 46 nach rechts gerückt, so bewegt sich das Band rasch zur Spule 12, während bei einem Verschieben des Schalters 46 nach links das Band auf der Spule 11 zurückgespult wird. In der Schaltung ist ein die Spannung herabsetzender Widerstand

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47 und ein Umschalter 48 vorgesehen, der in die mit unterbrochenen Linien dargestellte Einstellung bewegt wird, wenn das Tonbandgerät in der normalen Weise betrieben wird, während der Schalter 46 in der dargestellten Einstellung verbleibt. Der Widerstand 47 ermöglicht eine Verzögerung des Motorlaufs»

Die Schnecke 31» die Scheibe 32 und die Riemenscheiben 21 und 28 können aus jedem geeigneten Material hergestellt werden z.B. aus Metall, Kunststoff oder Holz; es ist jedoch vorzuziehen, diese Bauteile aus einem Azetylharz bei außerordentlich niedrigen Kosten herzustellen. Die aus Azetylharz geformten Bauteile sind ferner dauerhaft und verschleißfest. Sie Flächen 35 und 36 an den Riemenscheiben 21 und 28 werden vorzugsweise mit Schaumgummi dünn beschichtet, da Schaumgummi einen Schlupf zwischen der Scheibe 32 und den Riemenscheiben 21 und 28 verhindert, billig und leieht anzubringen ist. Jedoch können natürlich auch andere zweckdienliche Materialien verwendet werden. Die Riemenscheiben und die Scheibe 32 können ferner auch aus Werkstoffen hergestellt werden, die ohne die Beläge 35 und 36 mit einander in Reibeingriff gebracht werden können.

Die Kraftquelle 19 besteht vorzugsweise aus einem Gleichstrommotor, da dieser umsteuerbar ist und einen gedrängten und einfachen Aufbau aufweist; jedoch kann im Rahmen der Erfindung auch jede andere geeignete Kraftquelle für *n Antrieb und die Abbremsung der Welle 29 verwendet werden.

Die Schnecke 31 weist vorzugsweise vier Gewindegänge mit einer j Steigung von ungefähr 35° auf.

Die Riemenscheiben und die Treibriemen oder Schnüre stellen ein laufruhiges und wirksames Mittel zum Übertragen der Drehbewegung dar; jedoch kann anstelle der Riemen oder Schnüre 26 und 23 auch ein Zahnrad- oder Kettenantrieb verwendet werden. Ferner können die Räder oder Riemenscheiben auch so angeordnet werden, daß deren Achsen parallel oder senkrecht zur Achse der Scheibe 32 verlaufen, so daß sie von der Scheibe 32 vom Rand aus angetrieben werden. Die Fig. 5 zeigt diese noch zu beschreibende

- 9 Anordnung.

Sie in der Fig. 5 dargestellte Anordnung weist einen umsteuerbaren Antodäbsmotor 51 mit einer Antriebswelle 52 auf, an der ein zylindrischer Kragen mit einem Gewinde befestigt ist, der hiernach als Schnecke 53 bezeichnet wird. Auf der Sohneeke 93 ist axial bewegbar eine Antriebsscheibe 54 gelagert, die aa Imfang mit zwei zu einander schräg verlaufenden Antriebsfläohen 56 und 57 und in der Mitte mit einer Gewindebohrung versehen ist. Die Schnecke treibt die Seheibe 54 an, wenn eine weitere axiale Bewegung der Scheibe von den an der Schnecke 53 oder der Welle 52 befestigten Rfcpeheiben verhindert wird, oder wenn die Scheibe mit einem von zwei Rädern 58 und 59 in Eingriff , gelafgt . Die Räder 58 und 59 sind mit den abgeschrägten Antriebsflächen 61 bzw. 62 versehen, die mit den entsprechender] Antriebsfläehen 56 und 57 an der Scheibe 54 in Eingriff gebracht werden können. Sie Räder 58 und 59 sind so gelagert, daß die Antriebsflächen 61 und 62 längs der Achse der Schnecke 53 auf Abstand stehen. Das Rad 58 ist an einer in einem Rahmenglied 63 gelagerten Welle 64 befestigt, die an dem anderen Ende die Spule 56 trägt. Bas Rad 59 ist an einer is Rates·«! 63 drehbar gelagerten Welle 67 befestigt, die an dem anderen Ende für die Aufnahme und den Antrieb einer Spule 68 eingerichtet ist. Bei einer Drehung der Welle 52 wird das Band 70 oder ein anderes streifenförmiges Material zwischen den Spulen 66 und hin- und hertransportiert. Sie Srehrichtung der Welle 52 bestimmt, welche der Räder 58 und 59 mit der Scheibe 54 in Eingriff gelangt und angetrieben wird, wie oben bei der in den Figuren 1-4 beschriebenen Ausführungsform beschrieben. Soll dij» Bandbewegung angehalten werden, so wird der Motor 51 abgebremst, wobe44ie Scheibe 54 sich von dem einen Rad löst und das ander· Rad abbremst. Bei der Anordnung nach der Fig. 5 ist der Antrieb zwischen Motor und Spule etwas direkter. Sie Spulen werden im entgegengesetzten Sinne dadurch angetrieben, daß die Antriebsfläohen an den Rädern axial auf Abstand stehen, während die Räder beiderseits der Achse der Schnecke in parallelen Ebenen gelegen sind, wie dargestellt. Sollen bei einer Umsteuerung des Antriebsmotors zwei Wellen in demselben Sinne angetrieben

werden, so können die Räder in derselben Ebene angeordnet werden, wobei die Antriebeflächen axial auf Abstand stehen.

- Schutsanaprüche -

PATENTANWÄLTE QMS HANS HUWJJ

6816595-9.6.7!

Claims

- 11 - Sohützansprüohe

1. Transport- und Umspuleinrichtung für Baader mit einer auf einer Antriebswelle angeordneten Schnecke, auf der eine mit einem entsprechenden Gewinde versehene Scheibe oder Mutter unter Drehung axial verschiebbar ist, und mit zwei Rädern, von denen jeweils eine an beiden Enden der Schnecke auf der Welle frei drehbar angeordnet und gegen axiale Verschiebung gesichert ist und mit einer der beiden Bandspulenacheen in Verbindung steht, wodurch beim Anlaufen die Scheibe gegen eine der Räder läuft und die zugehörige Bandspulenaohse kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbinde;, dadurch gekennzeichnet, daß der umkehrbare, mit der Schneoke (31) verbundene Gleichstrommotor (19) zur Abbremsung der Transport- und Umspuleinrichtung vermittels eines Dreiatellungssehalters (46) über einen Nebenschluß kurzgeschlossen wird, wobei die Seheibe (32) sieh an das frei mitlaufende Badt.anlegt und die zugehörig«, bis dahin sich ungebremst abwickelnde Bandspule abbremst.

2. Transport- und Umspuleinrichtung für Bänder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreistellungssehalter (46) drei Einstellungen bewirkt, mit denen eine Drehung des Motors (19) in dem einen Drehsinn, in dem anderen Drehsinn oder der Kurzschluß bewirkt werden kann.

3· Transport- und Umspuleinrichtung für Bänder naeh Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Räder (21,28) an den einander zugewandten Seiten mit einem Belag aus einem Reibmaterial versehen sind.

M 2610/Bl