DE69208404T2 - Vorrichtung zur Unterdrückung von Riemengeräuschen und -schwingungen - Google Patents

Vorrichtung zur Unterdrückung von Riemengeräuschen und -schwingungen

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Description

  • Diese Erfindung bezieht sich auf einen Mechanismus zur Kontrolle bzw. Unterdrückung eines Riemengeräuschs zur Verwendung in einer breiten Vielfalt von Maschinen, wie beispielsweise Kopierer/Drucker.
  • Ein übermäßiges Geräusch von Maschinen, wie beispielsweise Kopierer/Drucker in Arbeitsumgebungen, ist für Benutzer seit dem Auftauchen solcher Maschinen bis zum heutigen Tag ein Reizpunkt gewesen. Als hauptbeteiligte Maschinengeräusche wurden die Spannrollen von Zeitsteuerriemensystemen ermittelt. Unter niedriger Geschwindigkeit ist ein Geräusch von Spannrollen ebenso hoch wie dasjenige des Zeitsteuerriemen- und Riemenscheibensystems kombiniert. Unter höheren Geschwindigkeiten wurde der Geräuschpegel einer Spannrolle dahingehend befunden, daß er eine Größenordnung höher ist als dies in Figur 1 dargestellt ist. Dies folgt daher, daß typische Spannrollensysteme, die in Kopierern, Druckern, Duplikatoren, usw. vorgefunden werden, nicht nur ein Geräusch erzeugen, sondern auch dazu tendieren, die Schwingungsenergie der Riemen auf den Maschinenrahmen und die Abdeckungen zu übertragen und in einigen Fällen zu verstärken. Diese unerwünschte, mechanische Energie wird als Geräusch abgestrahlt. Ein Bedürfnis besteht deutlich für eine Einrichtung, um ein Geräusch in Maschinen zu kontrollieren bzw. zu unterdrücken.
  • Frühere Riemenantriebssysteme umfassen die US-A-2,913,192, die auf einen Bandantriebsmechanismus zum Antreiben von Bändern unter konstanter Spannung und Geschwindigkeit gerichtet ist. Eine elastische, sich durchbiegende Feder biegt sich in einer Kurve, die ermöglicht, daß das Band akkurat zu einem Aufzeichnungskopf läuft. Die Feder ermöglicht eine Nachgiebigkeit in einem Freiheitsgrad und erscheint für nur leichte Spannungsanwendungen geeignet zu sein. Ein Mehrfachhebel- und Mehrfachfedersystem, um einen Bereich eines Bands temporär zu verlangsamen, während der Rest des Bands auf einer anderen Geschwindigkeit gehalten wird, ist in der US-A-4,869,707 offenbart. Eine Verriegelungsanordnung für ein Photorezeptorband ist in der US-A-4,983,146 dargestellt, in der eine Feder benutzt wird, um eine anfängliche Spannung zu schaffen, und wobei die Anordnung nach unten durch einen Verriegelungsarm verriegelt wird. Nachdem der Verriegelungsmechanismus in Eingriff gebracht ist, ist die Feder nicht funktionsfähig. Allerdings erscheint eine feste Verriegelung eines Riemens, wie dies in diesem Patent offenbart ist, ein unerwünschtes und übermäßiges Geräusch und Schwingungen zu verursachen. Die US-A-4,459,123 offenbart die Anordnung eines einzelnen oder Mehrfachriemensystems für eine maximale Antriebseffektivität. Die Antriebsmaschinerie, die das meiste Drehmoment erfordert, ist am dichtesten zu der Antriebseinheit angeordnet. Zusätzliche Antriebseinheiten sind in abfallender Ordnung gemäß den Größen der Antriebsdrehmomente plaziert. Die WO-A-91/00969, die dahingehend betrachtet wird, daß sie den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart eine Riemenspannanordnung, die eine spiralförmige Torsionsfeder verwendet, um einen Arm, der eine Spannrolle trägt, mit einem Riemen in Eingriff zu drücken. Die Riemenspanneinrichtung besitzt eine Armplatteneinrichtung, die eine Verlängerung besitzt, die um den Arm herum angeordnet und die an einer Gehäuseeinrichtung für die Spannerichtung derart befestigt ist, daß die Armplatteneinrichtung dazu tendiert, eine ungünstige Spannung des Riemens, der in den Arm an seiner Welleneinrichtung eingreift, zu verhindern. Deshalb werden einstellbare Einrichtungen für ein reibungsmäßiges Dämpfen der Drehbewegung des Riemeneingriffsarms relativ zu der Trageeinrichtung vorgesehen. Heitere Einrichtungen liefern eine begrenzte Drehbewegung des Arms.
  • Unter Berücksichtigung dieser Patente besteht ein deutlicher Bedarf für eine Einrichtung, um ein Geräusch in Maschinen zu kontrollieren bzw. zu unterdrücken.
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Geräuschpegel eines Riemenantriebssystems zu reduzieren.
  • Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch Schaffung eines Riemenantriebssystems gemäß dem Anspruch 1.
  • Demgemäß wird hier ein Gerät zum Kontrollieren eines Geräuschs und einer Schwingung aktiv und/oder passiv in einem Riemenantriebssystem offenbart, das ein Dämpfungselement aufweist, das mit einer Spannrolle und einer geeigneten Befestigungsstruktur verbunden ist. Das Dämpfungselement, das ein abgestimmtes Dämpfungselement ist, hebt die Geräuschquelle und/oder Schwingungsenergie auf oder isoliert sie, die ansonsten über das Riemenantriebssystem erzeugt, übertragen, ausgebreitet und verstärkt werden würde.
  • Ein Riemenantriebssystem gemäß der Erfindung wird nun beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • Fig. 1 zeigt eine graphische Darstellung, die Testergebnisse gemäß einem Riemenantriebssystem nach dem Stand der Technik darstellt.
  • Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Riemenantriebssystem darstellt, das einen Dämpfungsspannrollenarm gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
  • Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, die die Testergebnisse darstellt, die von einem Testen des Geräts der Fig. 2 erhalten wurden.
  • Riemenantriebssysteme in der Vergangenheit, die Spannrollen und Zeitsteuereriemen einsetzen, haben Geräuschprobleme verursacht, ob sie nun unter niedrigen Geschwindigkeiten oder hohen Geschwindigkeiten benutzt wurden. Zum Beispiel stellt die graphische Darstellung in Fig. 1 einen Geräuschpegel einer Spannrolle gegenüber derjenigen eines Riemens und einer Riemenscheibe dar, wobei der Geräuschpegel der Spannrolle viel höher als derjenige sowohl des Riemens als auch der Riemenscheibe ist. Gerade unter niedrigen Geschwindigkeiten ist der Geräuschpegel der Spannrolle höher als derjenige des Riemens und der Riemenscheibe, die kombiniert sind. In Fig. 1 betrug das Drehmoment, das beaufschlagt wurde, 0,1N-M, wobei die normale Kraft, die auf den Riemen durch die Spannrolle beaufschlagt ist, als Δ = 1N, = 2N gezeigt ist, wobei der Riemenscheibenmittenabstand 290 mm beträgt. Der Geräuschpegel des Riemens und der Riemenscheibe ist durch die Kurven dargestellt, die mit Kreisen markiert sind.
  • Um das Spannrollengeräusch zu reduzieren, ist ein Gerät 10 in Fig. 2 dargestellt, das ein Spannrollensystem mit einer abgestimmten Dämpfungsfähigkeit aufweist. In der Anordnung des Antriebssystems für eine Maschine gemäß Fig. 2 ist ein einzelner, endloser Zeitsteuerriemen 12 dargestellt, der eine Antriebsleistung von einer Antriebsriemenscheibe 14 überträgt, die wiederum eine angetriebene Riemenscheibe 16 antreibt. Eine Spannrolle 20 ist gegen den Zeitsteuerriemen 12 in einer ungestützten, frei tragenden Länge zwischen Riemenscheiben 14 und 16 durch einen Spannrollenarm 22 mit einer abgestimmten Dämpfung vorgespannt, der aus NylonR hergestellt ist, da NylonR einen relativ hohen Dämpfungskoeffizienten besitzt. Andere Materialien als NylonR können zu Dämpfungszwecken verwendet werden, falls dies erwünscht ist. Der Spannrollenarm 22 ist für eine schwenkbare Bewegung an einer Tragewelle/Stift 26 getragen. Ein harter Anschlag 24 ist vorgesehen, um eine maximale Positionierung des Spannrollenarms 22 zu kontrollieren. Irgendeine harte Anschlageinrichtung könnte verwendet werden, zum Beispiel könnte sie in einen Träger 26 unter Verwendung einer "D" -Öffnung eingebaut werden. Der Spannrollenarm 22 kann von irgendeiner erwünschten Konfiguration sein, so lange wie er den Träger und die Elastizität bis zu sechs Freiheitsgraden an der Mitte der Spannrolle 20 liefert. Sechs Freiheitsgrade werden hier dazu verwendet, um eine Verschiebung in den Richtungen der drei Achsen, orthogonal zueinander, und eine Rotation um diese drei orthogonalen Achsen zu bezeichnen. Dies dämpft die unerwünschte Schwingungsenergie und reduziert ein Geräusch. Ein zusätzlicher Vorteil einer Spannrollen-Geräuschkontrollkonfiguration in Fig. 2 ist derjenige, daß physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften, einschließlich der Materialien des abgestimmten Dämpfungselements, optimiert werden können, um eine aktive Dämpfung zu schaffen, die die Schwingung des Riemensystems dämpft.
  • Der Ausdruck abgestimmte Dämpfung wird hier dazu verwendet, die Kontrolle bzw. Unterdrückung eines Geräuschs und einer Schwingung bzw. Vibration durch physikalische (Form), chemische oder mechanische Einrichtungen anzuzeigen. Im Gegensatz zu dem abgestimmten Dämpfungselement 22 bestehen traditionelle Spannrollensysteme aus einem festen Tragearm und einer Feder, die eine gewickelte Feder oder eine Zugfeder sein kann.
  • Das System der Fig. 2 wurde mit unterschiedlichen Spannwalzenkonfigurationen getestet, wie beispielsweise solche mit geradem Kranz, feste Speichen- und Spannrollen mit Hülsen, usw., und sie zeigten alle hervorragende Geräuschherabsetzungsverbesserungen gegenüber bestehenden Aufbaukonfigurationen. Die Testergebnisse, die in Fig. 3 dargestellt sind, wurden unter Verwendung einer massiven Spannrolle erhalten, die einen Außenseitendurchmesser von 20 mm und eine Breite von 13 mm besaß. Mit dieser Spannrolle wurde eine Geräuschverbesserung von bis zu 12 dBA (d.h. 97%) erhalten. Die obere Kurve, die mit Kreisen markiert ist, und die untere Kurve, die mit Quadraten markiert ist, stellen in der Figur die Geräuschpegel jeweils eines bestehenden Systems und eines abgestimmten Dämpfungssystems dar. Die Mitte der Tragewelle zu der Mitte der Spannrollenlänge eines abgestimmten Dämpfungsarms 22 betrug 56 mm und die Mitte des harten Anschlags zu der Mitte des Spannrollenabstands betrug 44 mm für den Test.
  • Wie leicht aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich werden wird, wird bei der Riemenantriebs- und Spannrollenbefestigungsanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Geräuschherabsetzung durch Einbau eines abgestimmten Dämpfungselements erhalten, das an Spannwalzen befestigt ist, die auf Zeitsteuerriemen arbeiten. Dieser Kontrollmechanismus reduziert ein Geräusch durch Bildung des Trägers und der Elastizität, die für den Spannrollenbetrieb erforderlich ist. Das abgestimmte Dämpfungselement ist bei Rollen- bzw. Walzensystemen anwendbar, wie beispielsweise Riemen- und Antriebssysteme. Riemen- und Antriebssysteme umfassen, sind allerdings nicht darauf beschränkt, flache Riemen, Zeitsteuerriemen, V-Riemen, Kettenantriebe und einige Zahnradantriebe. Es ist auch bei allen Spannvorrichtungen anwendbar. Ein Vorteil des abgestimmten Dämpfungselements ist derjenige, daß es eine selbsttätige Ausrichtung an dem (den) Punkten(en) der Anwendung(en) ermöglicht.

Claims (3)

1. Riemenantriebssystem, das einen Riemen (12), der um zueinander beabstandete Antriebs- und angetriebene Rollen (14, 16) geführt ist, und eine in der Mitte getragene Spannrolle (20), die in einen Raum zwischen der Antriebs- und angetriebenen Rolle (14, 16) vorgespannt ist, um den Riemen (12) zu spannen, umfaßt, wobei das Riemenantriebssystem aufweist:
einen einteiligen Dämpfungsarm (22), der schwenkbar (26) an einem Ende befestigt ist und die Spannrolle (20) an seinem anderen Ende trägt, wobei der Dämpfungsarm (22) eine abgestimmte Dämpfungsfähigkeit besitzt und dazu geeignet ist, mechanische Energie zu absorbieren, die durch den Betrieb des Riemensystems erzeugt wird, und um dadurch den Geräuschpegel des Riemenantriebssystems zu reduzieren; und
eine Anschlageinrichtung (24) zum Begrenzen der Schwenkbewegung des Dämpfungsarms (22).
2. Riemenantriebssystem nach Anspruch 1, wobei der Dämpfungsarm (22) einen Träger und eine Elastizität bis zu sechs Freiheitsgraden um den Mittenträger der Spannrolle (20) bildet.
3. Riemenantriebssystem nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Dämpfungsarm (22) aus NylonR ist.
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