KR950010688B1 - 벨트 장력기 - Google Patents

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KR950010688B1
KR950010688B1 KR1019880006241A KR880006241A KR950010688B1 KR 950010688 B1 KR950010688 B1 KR 950010688B1 KR 1019880006241 A KR1019880006241 A KR 1019880006241A KR 880006241 A KR880006241 A KR 880006241A KR 950010688 B1 KR950010688 B1 KR 950010688B1
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웨인 에버솔 안토니
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Abstract

내용 없음.

Description

벨트 장력기
제 1 도는 선행 기술에 따른 벨트 장력기의 사시도.
제 2 도는 본 발명에 따른 벨트 장력기의 사시도.
제 3 도는 제 1 도에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 장력기 프롱의 일단부에 풀리 축이 조립된 조립체의 측단면도.
제 4 도는 장력기 폴리가 하우징 내로 완전히 삽입된 상태를 도시하면 본 발명의 설계 이론을 설명하는 제 3 도와 유사한 측단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 장력기 3 : 손잡이 부재
5 : 프롱 부재 7 : 축
9 : 연장 부재 11 : 나선형 스프링
13,15 : 프롱 17 : 간극
19,19': 표면 21 : 일측 연부
23 : 캠 연부 표면 25 : 말단부
28 : 제 1 연부 표면 29 : 제 2 연부 표면
33 : 저부 33': 돌기부
35 : 제 3 연부 표면
본 발명은 벨트 구동 시스템에 관한 것으로, 특히, 가역 풀리 시스템용 벨트 장력기에 관한 것이다.
다수의 벨트 구동 시스템 장치들에 있어서, 벨트 장력을 최적화하는 것이 중요하다. 벨트 장력기의 목적은 구동 벨트에 대체로 일정한 장력을 유지시키기 위함이다. 대부분의 장치들에서는, 벨트는 고정 풀리들간에 걸쳐져서 이들을 연결시킨다. 따라서 벨트 장력은 고정 장착 표면에 대해 조절 자재한 연동 장치를 갖는 장착부에 하나의 풀리를 첨가함으로써 조절할 수 있다. 자동차 엔진의 벨트들은 이 형식의 시스템의 통례들이다.
그러나 다른 장치들에서는, 벨트 구동 시스템은 벨트가 다른 장치를 위치시키는데 사용된다. 에컨데, 컴퓨터를 잉크 제트 프린터(열적으로 여기된 잉크가 정전기를 띤 액적으로 분산되고 상기 액적이 컴퓨터 프로그램에 의해 제어되면서 인쇄 매체 상에 위치되어 인자를 행하는 고속 프린터)에 구동 신호를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 잉크 펜(pen) 반송체가 벨트에 "탑승(riding)"되어 위치하는 벨트 구동 장치를 제공함으로써 잉크 펜 반송체는 인쇄 매체를 가로질러 전후로 신속하고 반복적으로 주사(scan)하게 된다. 물론, 인쇄 헤드(head)를 인쇄 매체에 위치결정하는 것은, 인쇄 오류의 방지에 있어서 중요하다. 따라서 벨트의 장력은 중요한 특성이 있다. 상기와 같은 선행 기술의 기구의 일레가 제 1 도(선행 기술)에 나타나 있다.
벨트(100)는 가역 전동기(300)을 중간(idler) 풀리(500)에 연결시킨다. 풀리축(700)은 장착 프레임(110)의 슬로트(900)들 내에 활주자재하게 끼워맞춤된다. 벨트(100)는 프레임(110)의 간극(130)을 통과하여 연장 된다. 펜 반송체(도시되지 않음)는 안내 바아(bar)(150)을 탑승할 수 있고 벨트(100)에 부착될 수 있다. 폴리축(700)은 활주자재하게 끼워 맞춤되고 벨트는 장착부(110)의 단부(170) 너머로 연장되어 풀리(500)가 슬로트(900)들 내로 끼워지기 전에 풀리(500)를 감쌀 정도로 충분히 길어야 하므로, 적당한 장력을 이루기 위하여 장력기(190)가 사용된다. 풀리(500)가 슬로트(900)들 내로 끼워맞춤된 후 장력기(190)는 축(700)이 장력이 표면(210) 상에 탑승되도록 삽입되어야 한다. 인장 스프링(250)으로 둘러싸인 연장된 태브(230)는 장착부(110)의 슬로트(270)들 내에서 회전하면서 활주된다. 공차를 미소하게 설계하면, 장력기 표면(210)은 벨트(100)가 적당히 인장될 때까지 풀리를 슬로트(900)들을 따라 외측으로 당기게 된다.
프린터 장치의 조립체에 있어서는 광범위한 공차 범위에 걸쳐서 벨트의 장력을 유지시킬 수 있도록 하는 것이 하나의 관건이다. 원가 절감을 위하여 부품을 플라스틱으로 성형하게 되면 공차들을 유지하기는 더욱 어렵게 된다. 나아가서, 쐐기형 장력기(190)는 스프링(250)의 길이의 변화 및 압축 인자들의 변화에 따른 효과를 보상할 수가 없다. 따라서 비교적 광범위한 벨트 장력들이 발생될 수 있는 것이다.
본 발명의 목적은 본 발명을 사용한 제조 및 시스템 조립체에 있어서 벨트 장력을 광범위한 공차에 걸쳐서 유지시킬 수 있게 하는 벨트 장력기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 시스템에 조립하기 용이한 설계로 된 벨트 장력기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 풀리축을 캠형상으로 하여 접촉각을 변화시켜 가변 인장 스프링 변형들을 보상 하는 벨트 장력기를 제공하는 것이다.
나아가서 본 발명의 목적은 벨트 장력들의 범위를 보다 타이트하게 조절하여 염가의 소형 전동기들 및 피니언들의 사용을 가능하게 하는 벨트 장려기를 제공하는 것이다.
본 발명의 기본적인 태양은, 상기 장력기를 상기 시스템 내로 삽입하는 조작부재 및 상기 조작부재의 일단부에 연결된 프롱 부재(prongd-body)로 구성되며, 이 프롱 부재 각각의 프롱은 대체로 평탄한 2개의 표면들을 가지며, 각각의 표면은 대체로 평탄한 표면으로 된 제 1 연부 및 풀리 축이 얹혀서 이동하도록 대체로 곡면을 형성하는 제 2 연부를 형성하는 벨트 및 풀리 시스템용 장력기를 제공하는 것이다.
이하 첨부된 도면은 참조로 하여 본 발명을 상술한다.
본 발명의 실시를 위한 최상의 방법으로 간주되는 본 발명의 실시예를 참조로 한다. 다른 실시예들도 적절히 간단하게 기술하기로 한다. 이제 본 발명에 따른 장력기(1)의 실시예인 제 2 도 및 제 3 도를 참조로 한다.
장력기(1)는 두개의 주요 부재들, 즉 손잡이 부재(3) 및 프롱 부재(5)를 갖는다. 도시 및 상술한 적합한 실시예에서와 같이, 본 발명은 플라스틱 재료로 성형되어 있다. 이는 당해 기술에 숙련된 자들에 의한 본 발명의 방법 또는 구조 형식에 대한 다양한 변형까지도 제한하는 것은 아니다.
손잡이 부재(3)는 대체로 직선 축(7)을 갖는다. 축(7)의 일단부, 즉 상기 프롱 부재(5)로부터 먼 쪽 단부에는 연장 부재(9)가 직각으로 배치되어 축(7)과 함께 엘보우(elbow)를 형성한다. 엘보우는 축(7)가 직각 또는 예각은 형성하는 것이 좋다. 축(7)의 타단부, 즉 상기 프롱 부재(5)에 인접한 단부에서는 손잡이 부재(3)가 프롱 부재(5)에 연결된다. 나선형 스프링(11)은 축(7)을 둘러싼다. 스프링(11)의 길이는 작동 시스템 사양(예컨대, 잉크 제트 컴퓨터 프린터용) 및 장력기(1)를 사용하는 하우징에 따라 표준 공학 원리들을 사용하여 설계되어야 한다.
손잡이 부재(3)는 몇가지 기능들을 제공한다. 엘보우의 연장 부재(9)는 시스템의 조립시 편리한 파지부를 제공한다. 나아가서, 의도직인 설계에 의해, 스프링(11)이 내경은 연장 부재(9)의 길이 x보다 작게 제작하여 장력기(1)가 특정 시스템 장치 내에 존재하지 않을 때 스프링을 축(7) 상에 보유시키도록 설계할 수 있다. 스프링의 의경은 프롱 부재(5)의 저부(33)의 최소 단면 치수 보다 작다. 따라서, 스프링(11)은 연장 부 재(9)와 프롱 부재 저부(33) 사이에서 축(7)을 감싼 상태로 보유된다. 제 3 도에 도시된 양호한 실싱예에서, 저부(33)의 하부 표면은 스프링(11)의 내경보다 약간 작은 직경의 주연부를 갖는 돌기부(33')를 갖는다. 따라서 조립시, 스프링(11)은 저부(33)의 하부면에 대해 중심을 유지하게 된다.
프롱 부재(5)는 제 2 도에 도시한 바와 같이 두 개의 프롱(13, 15)들을 갖는다. 프롱(13,15)들 사이의 간극(17)은 풀리가 간섭이 없이 회전하기에 적당해야 하나, 풀리축이 간극(17)에 걸쳐질 정도로 충분히 협소해야 한다. 다른 실시예들에서, 장력기(1)에 하나 이상의 풀리를 사용할 수 있도록 부가 프롱들이 부가될 수 있다.
제 2 도 및 제 3 도는 대제로 평탄한 양면(19,19')을 각각 갖는 프롱(13,15)들을 도시한다. 잉크 제트 프린터용 특수 장착 하우징용으로 설계된 본 실시예에서, 표면(19,19')의 일측 연부(21)는 대체로 평탄하다. 반대측 연부는 곡면으로 되어 있어 가변 곡률 반경을 갖는 캠 연부 표면(23)를 형성한다.
캠 연부 표면(23) 중 각각의 프롱(13,15)의 말단부(25) 부근의 제 1 연부 표면(28)은 뽀족한 선단(27)을 형성하도록 비교적 작은 곡률 반경을 갖게 한다. 제 3 도를 참조하여 보면, 장치의 벨트 및 풀리 기구를 조립할 때 선단이 풀리축(700')에 계합되게 하는데 사용할 수 있음을 알 수 있다.
제 1 연부 표면(28)에 인접하여 제 2 연부 표면(29)도 제공되어 있다. 이 제 2 연부 표면(29)은 축(700')에 대해 가변 곡률 반경을 갖는다.
제 2 연부 표면(29)과 프롱 부재 저부(33)은 사이에는 제 3 연부 표면(35)이 배치되어 있다. 제 3 연부 표면(35)는 상기 제 2 연부 표면(29)보다 큰 곡률 반경을 갖는다. 도면에 도시한 실시예에서는 상기 제 3 연부 표면(35)이 대체로 평탄하고 연부(21)와 평행한 직선인 것으로 도시되어 있다.
당해 기술에 숙련된자는 알 수 있듯이, 다른 실시예들은 특정 시스템의 요구에 따라 다양한 곡률을 갖는 연부 표면(29)을 가질 수 있다. 상술한 특정 연부 표면(29)의 형상 자체는 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
제 4 도는 본 발명의 전체 조립체의 실시예틀 도시한 것이다. 특정 치수들은 시스템 요구들에 따라 설계될 수 있다. 가변 곡률 연부 표면(29)는 설계된 조립체 장치의 벨트에 넓은 공차역의 장력을 유지시킨다.
이제 제 4 도를 참조하여 보면, 연부 표면(29)의 가변 곡률 반경은 스프링에 관한 훅크의 법칙, 즉 F=2T0tanθ에 의해 정의되며, 여기서, F는 스프링에 의해 인가되는 압축력이고, T0는 벨트(100)에 의해 인가 되는 장력이다. 예컨대 제 1 도에 도한 것과 같은 선행 기술에 의한 장치의 공학적 설계에서는, 일단 장력기를 먼저 설계하거나 반대로 스프링을 먼저 설정하면 설정된 각 θ을 기준으로 적합한 스프링을 선정해야 한 다. 본 발명은 가변 스프링력들을 보상하는 가변각 θ를 제공한다. 다시말해서, 캠 연부의 연부 표면(29)의 가변각의 형상을 창성하기 위해 수식을 풀면,
F = 2T0tan θ
tanθ=△x/△y=F/2T0-Ky/2T0(여기서, K는 스프링력 상수)
가 된다.
그리고, dy/dx=2T0/Ky는 연부 표면(29)의 형상을 창성하는 미분 방정식이다.
따라서, 상기 방정식은 특정의 요구들 및 전체 시스템의 설계에 따르는 형상의 설계에 사용할 수 있다.
이제까지 설명 및 도시를 위하여 본 발명의 적합한 실시예를 상술하였지만, 본 발명은 본 명세서에 기재된 특정 실시예에 국한되거나 제한되는 것은 아니다. 당해 기술에 숙련된 자에 의해 많은 수정들 및 변화들이 이루어질 수 있음은 명백하다. 본 실시예는 본 발명의 원리들 및 실질적인 실시예를 잘 설명하기 위해 선택 및 설명되었으며 이에 따라 당해 기술에 숙련된 다른 숙련자들은 특수 용도에 적합한 다양한 사용들 및 수정들을 할 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 특히 청구의 범위들 및 그에 상당하는 청구 범위들에 의해 제한된다.

Claims (16)

  1. 벨트 및 풀리 시스템용 장력기에 있어서, 상기 장력기를 상기 시스템 내에 삽입하기 위한 조작 부재 및 상기 조작 부재의 일 단부에 연결된 프롱 부재를 포함하고, 상기 프롱 부재의 각각의 프롱은 양 표면이 평탄하며, 각각의 표면은 풀리 축이 올라타는 곡면을 형성하는 연부를 갖는 것을 특징으로 하는 장력기.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 장력기를 상기 벨트에 대해 고정 상태로 지지하기 위한 지지 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장력기.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 연부의 곡면이 가변 곡률 반경을 갖는 것을 특징으로 하는 장력기.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 프롱이, 상기 축을 지지하면서 상기 축이 상기 연부의 곡면상에 얹혀 져서 이동되도록 구성된 선단을 갖는 것을 특징으로 하는 장력기.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 지지 수단이 스프링을 구비한 것을 특징으로 하는 장력기.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 곡면이 하기 수식에 의해 정의되는 벨트 인장력 벡터에 수직인 평면에 대한 형상 각도를 갖는 것을 특징으로 하는 장력기.
    tanθ=dx/dy-Ky/2T0
    여기서, K=스프링력 상수
    T0=벨트 인장력 상수
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 조작 부재가, 상기 프롱 부재에 일 단부가 연결된 축 부재와, 상기 플롱 부재로부터 연장되는 상기 축의 말단부 상에 상기 축 부재에 대해 90°또는 그 이하의 예각을 형성하도록 배치된 연장 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 장력기.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 곡면은, 상기 축 부재와 평행한 평면 상에서 상기 프롱이 상기 축 부재의 일단부에 연결되는 위치로부터 인접하여 이격된 연속 표면 연부 구역까지 연장되는 것을 특징으로 하는 장력기.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 스프링의 내경이 상기 연장 부재의 길이보다 작은 치수를 갖는 것을 특징으로 하는 장력기.
  10. 적어도 하나의 풀리를 갖고 장착 수단 내에 활주식으로 장착되어 있는 축을 갖는 순환 벨트 및 풀리시스템용 벨트 장력기에 있어서, 손잡이 부재와, 상기 손잡이 부재의 일 단부에 연결된 저부를 갖는 프롱 부재로 구성되며, 상기 프롱 부재의 각각의 프롱은 사이에 풀리가 자유롭게 끼워지도록 이격된 2개의 평면 표면들을 가지며, 각각의 상기 평면 표면은 평탄한 제 1 연부 및 곡면을 된 제 2 연부를 갖고, 상기 풀리 축이 상기 장착 수단 및 상기 장력기를 상기 장착 수단에 지지하기 위한 지지 수단에 장착될 때 상기 축은 제 2 연부 상에 올라타도록 된 것을 특징으로 하는 벨트 장력기.
  11. 제10항에 있어서, 곡면으로 된 상기 제 2 연부가, 하기 수식에 의해 정의되는 벨트 인장력 벡터에 직교하는 선에 대한 각도를 갖는 가변 형상으로 구성되는 것을 특징으로 하는 벨트 장력기.
    tanθ=dx/dy=Ky/2T0
    여기서, K=스프링 상수
    T0=벨트 인장력 상수
  12. 제10항에 있어서, 상기 손잡이 부재가, 상기 프롱 부재에 일단부가 연결된 축 부재와, 상기 프롱 부재 저부로부터 먼 쪽 단부에 형성되어 상기 축 부재에 대해 직각 또는 예각을 형성하는 연장 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트 장력기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 지지 수단이 상기 축 부재를 둘러싸고 있는 나선형 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 벨트 장력기.
  14. 제13항에 있어서, 상기 나선형 스프링이 상기 연장 부재의 길이보다 작은 내경을 갖는 것을 특징으로 하는 장력기.
  15. 하우징 수단의 슬로트 내에 자유 장착된 축을 갖는 중간 풀리와 조합하여 이루어지는 벨트 장력기에 있어서, 축 및 그 축의 일 단부에서 축으로부터 약 90°또는 그 이하의 각도로 돌출하는 연장 부재를 구비한 손잡이 부재와, 상기 손잡이 부재의 적어도 일부분을 둘러싸고 있고 상기 벨트 장력기를 고정 상태로 상기 하우징 수단내에 지지하는 나선형 스프링과, 상기 손잡이 부재의 상기 일 단부의 반대쪽 단부에 연결된 저부를 갖는 프롱 부재로 구성되며, 상기 프롱 부재의 각각의 프롱은 상기 중간 풀리가 걸쳐지도록 이격된 2개의 평탄한 표면과, 상기 표면들의 연부를 형성하는 평탄한 제 1 연부 표면과, 벨트 인장력 벡터에 직교하는 평면에 대하여 하기 수식에 의해 정의되는 형상 각도를 갖는 곡면으로 된 제 2 연부 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 벨트 장력기.
    tanθ =dx/dy=Ky/2T0
    여기서, K=스프링 상수
    T0=벨트 인장력 상수
  16. 제15항에 있어서, 상기 스프링이 상기 연장 부재의 길이 보다 작은 내경과, 상기 저부의 최소 단면 치수 보다 작은 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 벨트 장력기.
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