DE69809208T2

DE69809208T2 - Riemengetriebe

Info

Publication number: DE69809208T2
Application number: DE69809208T
Authority: DE
Inventors: Emilio Angulo; Roberto Guillen
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 1998-07-16
Filing date: 1998-07-16
Publication date: 2003-07-17
Anticipated expiration: 2018-07-17
Also published as: ES2182190T3; US6123473A; DE69809208D1; EP0972645B1; EP0972645A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Riemenantriebsanordnung und insbesondere auf den Typ, der in Druckern verwendet wird.
Bei bekannten Riemenantrieben weisen sowohl eine Motorantriebsrolle als auch die innere Oberfläche eines schleifenförmigen Riemens konfigurierte Oberflächen auf, z. B. durch Verzahnen, derart, daß dieselben ein sicheres gegenseitiges Ineinandergreifen sicherstellen. Bei Druckern werden derartige Riemen verwendet, um einen zuverlässigen Antrieb und eine genaue Positionierung für die Abtastachse zu erreichen. Die Motorantriebsrolle ist an einem Ende der Abtastachse positioniert. An dem anderen Ende der Abtastachse ist eine nichtangetriebene Leerlaufrolle angeordnet, die einfach als Spanner wirkt. Üblicherweise weist die Leerlaufrolle eine flache Oberfläche auf, da an dem Riemen kein Griff erforderlich ist.
Riemenantriebe des oben genannten Typs werden in den U.S.- Patenten 4,761,154 und U.S. 5,276,970 offenbart.
Ein Problem mit derartigen bekannten Riemenantrieben ist, daß die Bewegung des Riemens in einer Richtung über die Abtastachse an der Leerlaufrolle entsteht, außer die Antriebs- und die Leerlaufrollen sind relativ nahe beieinander. Folglich reibt der Riemen gegen die Flansche der Leerlaufrolle, was einen unerwünschten Verschleiß sowohl bei dem Riemen als auch bei der Rolle erzeugt, der schließlich zu einem nicht zufriedenstellenden Betrieb des Systems führt.
Die vorliegende Erfindung versucht das oben genannte Problem zu überwinden oder zu reduzieren.
Ferner offenbart das U.S.-Patent 4,634,409 eine Riemenantriebsanordnung, die eine Antriebsrolle, eine Leerlaufrolle und einen Endlosantriebsriemen aufweist, der um beide Rollen passiert, wobei die Leerlaufrolle einen Umfangsflansch aufweist, der den Riemen zwischen den Zahnreihen an demselben in Eingriff nimmt, die durch Ösen an der Antriebsrolle getrieben werden. Die Offenbarung dieses Dokuments entspricht im allgemeinen den einleitenden Teilen von Anspruch 1 und 6.
Das U.S.-Patent 4,044,882 offenbart einen Druckerwagen mit einem sich hin- und herbewegenden Antriebsriemen, der nur an dem Abschnitt gezahnt ist, der die Antriebsrolle in Eingriff nimmt, und der über den verbleibenden Abschnitt flach ist.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Riemenantriebsanordnung gemäß Anspruch 1 geschaffen.
Es ist ein Vorteil der oben beschriebenen Anordnung, daß eine Hin-und-Her-Bewegung des Riemens in der Region der Leerlaufrolle verhindert wird. Dies reduziert den Verschleiß des Riemens. Zusätzlich dazu umfaßt die Operation des Riemenantriebs weniger Erschütterungen und ist leiser.
Die Anordnung ist eine sich Hin-und-Her-Bewegende Riemenantriebsanordnung, bei der der Riemen angeordnet ist, um durch die Antriebsrolle vorwärts und rückwärts getrieben zu werden. Ein einzelner erster Teil erstreckt sich entlang eines Abschnitts der Länge des Riemens und ein einzelner zweiter Abschnitt erstreckt sich entlang eines anderen Abschnitts der Länge des Riemens. Jeder Abschnitt bildet vorzugsweise die Hälfte der Länge des Riemens.
Der oder jeder erste Teil des Riemens ist vorzugsweise für einen Eingriff mit der Verzahnung an der Antriebsrolle gezahnt.
Ein zusätzlicher Vorteil der Anordnung gemäß Anspruch 1 ist, daß die Leerlaufrolle im Hinblick auf den Eingriff zwischen den Rillen und den Rippen keine Flansche mehr benötigt, um den Riemen auf derselben zu halten.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Endlosantriebsriemen gemäß Anspruch 6 bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nun ausschließlich beispielhaft Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine bekannte Riemenantriebsanordnung;
Fig. 2 eine Riemenantriebsanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 und 4 vergrößerte Querschnittsansichten eines Teils des Riemens der Anordnung aus Fig. 2;
Fig. 5 und 6 Ansichten ähnlich zu Fig. 4 von modifizierten Riemen;
Fig. 7 und 8 Antriebs- und Leerlauf-Rollen einer Riemenantriebsanordnung gemäß einem Vorschlag, der nicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist; und
Fig. 9 und 10 Draufsichten und Querschnittansichten des Riemens, der in dem Vorschlag verwendet wird;
Bezugnehmend auf die Zeichnungen zeigt Fig. 1 eine Riemenantriebsanordnung 10, wie sie bei Druckern verwendet wird, um Druckkopfwagen in der Bewegungsachsenrichtung zu treiben. Die Anordnung 10 weist eine Motorantriebsrolle oder Scheibe 11 mit einer gezahnten Antriebsoberfläche 12 auf, die die innere Oberfläche 16 eines Riemens 15 auf antreibende Weise in Eingriff nimmt. (Die Rücklauflänge des Riemens näher bei dem Beobachter in Fig. 1 wurde der Klarheit halber weggelassen). Die innere Oberfläche 16 weist sich quer erstreckende Zähne auf, die ein durchgehendes Profil entlang der gesamten Länge des Riemens aufweisen.
In Betrieb wird die Rolle 11 abwechselnd in einer Richtung und dann in der anderen getrieben, um den Riemen in einer hin- und hergehenden Weise zu treiben, wie durch den Pfeil A angezeigt ist, um den Druckkopf rückwärts und vorwärts über das Druckmedium in der Richtung der Bewegungsachse zu bewegen. Da keine Leistungsübertragung an der Leerlaufrolle 18 auftritt, ist deren Oberfläche in der Praxis üblicherweise flach. Dementsprechend wird der Riemen ungewollt einer Nach-Oben- und Nach-Unten-Bewegung unterzogen, wie durch Pfeil B angezeigt ist, und dies verursacht einen Verschleiß des Riemens 15 und der Rolle 18.
Bezugnehmend nun auf Fig. 2 ist eine Riemenantriebsanordnung 20 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Motorantriebsrolle 11 weist wiederum eine gezahnte Oberfläche 12 auf. Die Leerlaufrolle 28 weist jedoch drei Umfangsrillen 27 auf. Zusätzlich dazu ist die Länge des Antriebsriemens 25 in zwei Hälften unterteilt. Eine erste Hälfte 26 ist mit Zähnen ähnlich jenen des Riemens 15 versehen, für einen Eingriff mit der Rolle 11. Die zweite Hälfte 36 ist jedoch mit drei Längsrippen 37 in einer Beabstandung versehen, die der Beabstandung zwischen den Rillen 27 entspricht. In Betrieb, wenn sich der Riemen 25 hin- und herbewegt, wie durch den Pfeil A angezeigt ist, bleibt ein Teil der gezahnten Hälfte 26 in Kontakt mit der Antriebsrolle 11 und ein Teil der gerippten Hälfte 36 bleibt in Kontakt mit der Leerlaufrolle 28. Somit wird der Riemen wie bei der bekannten Anordnung getrieben, doch gleichzeitig bleiben die Rippen 37 in Eingriff mit den jeweiligen Rillen 27, so daß keine Nach-Oben- und Nach- Unten-Bewegung stattfindet, d. h. in einer Richtung quer zu der Länge des Riemens.
Ein typischer Riemen 25 ist aus schwarzem Polyurethan mit einer Shore-Härte von 80 bis 83 hergestellt und mit Fasern verstärkt, insbesondere mit Kevlar-Verstärkungsschnüren, die innerhalb des Polyurethans plaziert sind. Zur Verwendung in einem Drucker weist der Riemen eine Gesamtlänge von ungefähr 3005 mm auf und dessen erste Hälfte weist 737 seitliche Zähne mit einer Beabstandung von 2,03 mm auf. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist die gegenüberliegende Seite des Riemens 25 entlang ihrer gesamten Länge mit Aussparungen 39 mit einer Beabstandung von 6,10 mm versehen, die jedem dritten Zahn entsprechen. Die Aussparungen 39 sind vorhanden, um die Kevlar-Schnüre während der Herstellung zu lokalisieren und zu stützen, insbesondere wenn sich dieselben innerhalb einer Form vor und während der Einspritzung des Polyurethans befinden, dieselben ermöglichen jedoch ferner das Biegen des Riemens 25 um die Rollen 28 und 11.
Fig. 3 zeigt die Region des Riemens 25 an einem der Übergänge 40 der zwei Hälften 26 und 36. Die Bewegungsgrenzen des Druckkopfs und die Position und die Länge des Riemens werden so ausgewählt, daß keiner der Übergänge 40 je eine der Rollen 28, 11 erreicht.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht der gerippten Hälfte 36 des Riemens 25. Der Übergang zwischen den Zähnen (an der ersten Hälfte 26) und den Rippen 37 (an der zweiten Hälfte 36) betrifft nur das Polyurethan, und der Riemen verliert an diesem Punkt nicht seine Kontinuität.
Es können verschiedene Modifikationen an der oben beschriebenen Anordnung durchgeführt werden. Die Leerlaufrolle 28 kann z. B. Rippen aufweisen, wobei in diesem Fall Rillen 47 entlang der Oberfläche des Teils 36 des Riemens bereitgestellt werden, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Welche Anordnung auch angenommen wird, die Anzahl von Rippen und zugeordneten Rillen kann eins, zwei oder mehr als drei sein. Die Leerlaufrolle 28 und der Teil 36 können jeweils mit einer Rippe-/Rille-Kombination versehen sein; wenn die Rolle 28 z. B. eine Mittelrippe und zwei Seitenrillen aufweist, weist der Teil 36 eine Mittelrille 57 und zwei Seitenrippen 67 auf, wie in Fig. 6 gezeigt ist.
Ferner, bei Druckköpfen mit reduzierten Bewegungsgrenzen, kann sich der gezahnte Teil 26 und der gerippte/gerillte Teil 36 über weniger als die Hälft der Gesamtlänge des Riemens erstrecken. Anstatt an beiden Enden durchgehend zu sein, könnten die Teile 26, 36 durch eine oder zwei Regionen mit einer flachen Oberfläche getrennt sein.
Die Verzahnung 12 der Antriebsrolle 11 und die Verzahnung an dem Teil 26 des Riemens kann durch andere ineinandergreifende Anordnungen oder durch Reibungsoberflächen ersetzt werden, vorausgesetzt, daß ein Antriebseffekt in der Längsrichtung des Riemens erzeugt wird. Es könnten z. B. Pfropfen an der Rolle Aussparungen in dem Riemen in Eingriff nehmen, oder umgekehrt. Es kann jedes geeignete Material für den Riemen 25 verwendet werden, und die Aussparungen 39 können weggelassen werden.
Die Rollenachsen können horizontal und nicht vertikal angeordnet sein.
Die Fig. 7 bis 10 zeigen die Elemente eines Vorschlags nicht gemäß der Erfindung, bei dem die jeweiligen Teile des Riemens zum Antreiben und Mitteln Seite-an-Seite und nicht Ende-an-Ende angeordnet sind. Eine Antriebsrolle 71 weist eine Verzahnung 72 auf, die auf eine Mittelregion derselben beschränkt ist. Die Leerlaufrolle 78 weist Umfangsrillen 88 auf, die in den Kantenregionen derselben angeordnet sind. Bei diesem Vorschlag ist der Antriebsriemen 75 vorzugsweise entlang seiner Gesamtlänge von einheitlichem Aufbau und weist eine gezahnte Mittelregion 76 auf, zur Ineingriffnahme mit der Verzahnung 72, und Rippen 77 an dessen Kantenregionen 87 für einen Eingriff mit den Rillen 88, um die seitliche Bewegung des Riemens zu beschränken.
Ein Vorteil dieser Anordnung ist, daß die hin- und hergehende Weise des Riemens nicht auf einen Teil von dessen Länge beschränkt ist. Dieser Vorschlag ist in der Tat nicht auf hin- und hergehende Anordnungen beschränkt.
Es können verschiedene Modifikationen an dem oben beschriebenen Vorschlag durchgeführt werden. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel können die Rillen 88 und die Rippen 77 z. B. in einer beliebigen Anzahl vorgesehen sein und können nach Wunsch ausgetauscht werden. Eine einzelne Verzahnungsregion 76 benachbart zu einer Karte des Riemens 75 kann sich parallel zu einer einzelnen gerippten und/oder gerillten Region 87 benachbart zu der anderen Kante des Riemens erstrecken. Alternativ können zwei verzahnte Regionen 76 benachbart zu den Kanten durch eine einzelne gerillte/gerippte Region getrennt sein. Die Verzahnung kann wiederum durch eine andere geeignete ineinandergreifende oder Reibungs-Anordnung ersetzt werden.

Claims

1. Eine Riemenantriebsanordnung (20), die eine Antriebsrolle (11), eine Leerlaufrolle (28) und einen Antriebsriemen (25) aufweist, der um beide Rollen geschlungen ist und der angeordnet ist, um durch die Antriebsrolle getrieben zu werden, wobei die Leerlaufrolle (28) eine oder mehrere Umfangs-Rillen und /oder -Rippen (27) aufweist und wobei die Fläche des Riemenbelags der Rollen in einen ersten und einen zweiten Teil (26, 36) unterteilt ist, wobei der oder jeder erste Teil (26) eine Oberfläche aufweist, die für einen Antriebseingriff mit der Antriebsrolle (11) konfiguriert ist, und wobei der oder jeder zweite Teil (36) eine oder mehrere sich länglich erstreckende Rippen und/oder Rillen (37) aufweist, jeweils für eine Ineingriffnahme mit der Leerlaufrolle, dadurch gekennzeichnet, daß der Riemen (25) angeordnet ist, um in einer hin- und hergehenden Weise durch die Antriebsrolle (11) getrieben zu werden, und dadurch, daß sich ein erster Teil (26) des Riemens entlang eines Abschnitts der Länge des Riemens erstreckt und der zweite Teil (36) des Riemens sich entlang eines anderen Abschnitts der Länge des Riemens erstreckt.

2. Eine Riemenantriebsanordnung (20) gemäß Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Teil (26, 36) sich jeweils im wesentlichen entlang der Hälfte der Länge des Riemens (25) erstrecken.

3. Eine Riemenantriebsanordnung (20) gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Antriebsrolle (11) eine Verzahnung (12) aufweist und die Oberfläche des oder jedes ersten Teils (26) ebenfalls gezahnt ist.

4. Eine Riemenantriebsanordnung (20) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die angeordnet ist, um ein angetriebenes Bauglied zwischen Grenzpositionen zu treiben, die Positionen entsprechen, die relativ zueinander beabstandete Positionen an dem Riemen (25) sind und sich beide innerhalb des ersten Teils (26) befinden, an denen die Antriebsrolle (11) Eingriff nimmt.

5. Ein Drucker, der eine Riemenantriebsanordnung (20) gemäß Anspruch 4 aufweist, wobei das angetriebene Bauglied ein Druckkopfwagen ist.

6. Ein Endlosantriebsriemen (25) in der Form einer Schleife mit einer Innen- und einer gegenüberliegenden Außen-Oberfläche, wobei die Innenoberfläche in einen ersten und einen zweiten Teil (26, 36) unterteilt ist, wobei der erste Teil (26) eine Einrichtung zum Erzeugen eines Längsantriebseffekts aufweist, und wobei der zweite Teil (36) eine oder mehrere sich länglich erstreckende Rippen oder Rillen (27) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Teil (26, 36) länglich relativ zueinander positioniert sind.

7. Ein Riemen (25) gemäß Anspruch 6, bei dem die Einrichtung zum Erzeugen eines Längsantriebseffekts Querverzahnungen sind.

8. Ein Riemen (25) gemäß Anspruch 6 oder 7, bei dem der erste und der zweite Teil (26, 36) im wesentlichen die gleiche Länge aufweisen.

9. Ein Riemen gemäß Anspruch 8, bei dem sich der erste und der zweite Teil (26, 36) über im wesentlichen die Hälfte der Länge des Riemens erstrecken.