Einrichtung zur Erzeugung einer gleichmässigen Filmbewegung, insbesondere für Ton- und Bildtonfilme. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung einer gleichmässigen Film bewegung, insbesondere für Ton- und Bild tonfilme.
Wird der Film durch ein Sprossenrad bewegt, das beispielsweise durch Zahnräder oder Riemen von einem Motor angetrieben ist, dann reicht es für eine befriedigende Musikwiedergabe nicht aus, die Geschwindig keit des Motors konstant zu halten. Un genauigkeiten der Zahnräder, sowie die Riemenverbindungen haben Geschwindig keitsänderungen des Sprossenrades zur Folge; es ist auch schwierig, ein ganz genau aus gearbeitetes Sprossenrad zu erhalten. Schliess lich wird selbst ein vollkommen geformtes Sprossenrad, das mit konstanter Geschwin digkeit läuft, noch keine gleichmässige Film bewegung erzeugen, sofern nicht die Abstände der Filmperforationen genau gleich dem Sprossenabstand sind.
Und das ist infolge der wechselnden Filmschrumpfung nur sel- ten der Fall. Um die Beständigkeit der Film bewegung zu erhöhen, kann Bekannterweise eine glatte, zylindrische Trommel benutzt werden, auf deren Welle ein Schwungrad sitzt. Der Film kann dabei durch eine oder mehrere Druckrollen an die Trommel an gedrückt werden. Den Antrieb besorgt ein Sprossenrad. Die zwischen Trommel und Sprossenrad herrschende Spannung des Fil mes zwingt Trommel und Schwungrad zur Rotation.
Diese Anordnung ist wohl nützlich; es ergibt sich jedoch praktisch folgende Schwierigkeit: Ist das Schwungrad sehr leicht, dann läuft die Trommel gut, jedoch das Schwungrad wirkt nicht gleichmässig, an derseits wachsen mit der Grösse des Schwung rades Lagerreibung und Filmspannung. Je straffer aber der Film gespannt ist, desto stärker überträgt er Stösse vom Sprossenrad auf die Trommel. Infolgedessen erfährt ge rade das grosse Schwungrad schädliche Be schleunigungen; es hat dann entweder nicht die gewünschte Wirkung oder der Film glei tet auf der Trommel.
Um die Heftigkeit der Stösse am Film zu mindern, kann man auch in bekannter Weise den Film zwischen Trommel und Sprossenrad über eine federnd gelagerte Rolle laufen lassen. Eine solche Anordnung steigert zwar die hachg4ebigkeit; es ist aber schwierig, das richtige Mass von Nach giebigkeit herzustellen und dauernd auf recht zu erhalten.
Gemäss der Erfindung wird an der Steuerstelle ausser dem den Film antreiben den Sprossenrad ein Schlupfung aufweisen der Hilfsantrieb vorgesehen, der die Span nung des Filmbandes herabsetzt. Vorzugs weise kann ein Hilfsantrieb gewählt werden, der von Spannungsänderungen des Filmban des abhängig ist. Zu diesem Zweck kann der Film mit Hilfe einer Trommel bewegt werden, die mit dem Hilfsantrieb elektro magnetisch, durch Flüssigkeitsreibung oder eine sonstige Reibungskraft gekuppelt ist, deren Grösse von der Relativbewegung der gekuppelten Teile abhängt. Die Trommel kann dabei vorteilhaft mit einem Schwung rad gekuppelt sein.
Um Stösse, die von dem Sprossenrad herrühren, von der Trommel möglichst vollständig fernzuhalten, kann der Film zwischen Trommel und Sprossenrad so geführt werden, dass eine Ausbiegung ent steht. Es kann dabei in Eingriff mit der sich an die Ausbiegung anschliessenden Film schleife eine federnde Spannrolle vorgesehen sein. Die günstigste Wirkung wird erzielt. wenn die federnde Spannrolle mit einer Schwingungsdämpfung versehen ist. Auf diese Weise gelingt es, hüpfende Bew egun- gen des Filmes praktisch unschädlich zu machen.
Zur weiteren Entlastung des Filmes von schädlichen Spannungen kann, insbesondere bei 'Viedergabeapparaten, der Film an der Steuerstelle über ein Transportelement ge führt sein, das mittelst rollender Reibung gelagert ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Einrich tung, welche sowohl zur photographischen Tonaufzeichnung, als auch zur Wiedergabe geeignet sind, sind auf der Zeichnung ver anschaulicht.
Fig. 1 und 2 zeigen ein Ausführungs beispiel der Erfindung für Wiedergabe apparate in Auf- und Seitenriss, wobei ins besondere Fig. ? den zusätzlichen Hilfsan trieb erkennen lässt; in Fig. 3 ist, ohne dass der zusätzliche Hilfsantrieb nochmals gezeichnet ist, eine Ausführungsform der Erfindung für den Fall angedeutet, da.ss sich die Steuerstelle (Tonbelichtungsstelle) auf der zusätzlich an getriebenen Trommel befindet, in der hierbei auch (für den Fall der Wiedergabe) die lichtelektrische Zelle angeordnet ist.
In der ersten Ausführungsform sind die Hauptantriebselemente die Sprossenräder 1 und 2. Ersteres nimmt den Film 3 von einer Wickeltrommel oder einem Bildprojektor ab und führt ihn der Trageinrichtung 4 zu, die aus den beiden Ringen 5 und 6 besteht. An diese wird der Film durch die vorzugsweise gummigefassten Rollen 7 und $ angepresst. Auf dem@Film 3 liegen zwischen den beiden Perforationsreihen nebeneinander die Bild und die Tonaufzeichnungen 9 und 10.
In der Abbildung ist der Abstand zwischen den Ringen 5 und 6 etwa gleichgross der Breite von Bild- und Tonaufzeichnung zusammen genommen: er braucht selbstverständlich nur etwa so breit zu sein wie die Tonaufzeich nung allein. Innerhalb der Ringe oder, wie die Zeichnung zeigt, innerhalb des Ringes 6 liegt die photoelektrische Zelle 12 und auf der andern Seite des gekrümmten Film stückes das optische S@@stem 13. Auf diese Weise wird der die Tonaufzeichnung tra gende Filmteil mit einem Lichtstrahl von etwa 2,5 mm Breite belichtet. Das durch die Tonaufzeichnung geänderte Licht fällt auf die Zelle 12, die auf die Lichtschwankun gen mit entsprechenden Stromschwankungen reagiert.
Durch Anordnung von Rollen 15 sind die Ringe 5 und 6 einer freien koaxialen Rotation fähig. In der Zeichnung sind deren drei Paare um 120 an der Ringoberfläche gegeneinander versetzt. Die einander entspre- ehenden Rollen jedes Ringes sitzen auf einer gemeinsamen @ÄTelle 16. Man kann auch mehr Rollen und diese auf getrennten Sitzflächen anordnen; statt der Rollen kann man Lauf kugeln verwenden. Um die Ringe gerade zu führen, enthält jeder Ring eine V-förmige Rille, in die die entsprechend profilierten Rollen eingreifen. Der Film ist so zu beiden Seiten der Tonaufzeichnung unter stützt, ohne dass die Photozelle, deren Hal terung oder Anschlüsse irgendwie behindert sind.
Von den Tragringen läuft der Film über die Trommel 20 zu den festen Rollen 21 und 22 und über das bewegliche Leitrad 23 und das Sprossenrad ? zur Aufwickeltrommel oder andern Einrichtungen. Die Trommel 20 kann sich um die Welle 25 drehen, auf der eine Scheibe 26 sitzt, um als Schwungrad die Geschwindigkeit konstant zu halten.
Wurde nun der Film direkt von der Trommel zum Sprossenrad 2 laufen, dann würde jede ruclzweise Bewegung am Sprossenrad zwang läufig auf den Film übertragen werden und der Film ent-,veder auf der Trommel gleiten oder Trommel und Schwungrad beschleunigt und die C-reschwindigli:eit des-Filmes an der Belichtungsstelle unregelmässig werden. Es ist nun zwischen Sprossenrad 2 und Trom mel 20 das Leitrad 23 mit dem Hebelarm 28 um die Achse 29 drehbar angeordnet. Der Film bildet um das Leitrad eine Schleife, die von der am Arm 28 befestigten Feder 30 mehr oder weniger gespannt wird.
Ein Ruck oder eine sonstige plötzliche Gesehwin- rligkeitsänderung am Sprossenrad hat jetzt nur eine leichte Bewegung des Leitrades 23 und eine sehr kleine Änderung der Film spannung zur Folge. Die Geschwindigkeit der Trommel bleibt praktisch unberührt, ebenso tritt an der Trommel kein Gleiten des Fil- me@ ein. Das Leitrad 23 wird in eine mitt lere Stellung gebracht, derart, dass die durch die Feder erzeugte Filmspannung den Rei bungswiderstand der Trommel, der Ringe und Rollen gerade überwindet. Es hat sich nun herausgestellt, dass die eben beschriebene Anordnung bei ihrer Tätigkeit unter be- stimmten Umständen hüpfende Bewegungen erzeugt.
Nehmen wir zum Beispiel au: Trommel und Schwungrad laufen zu lang sam. Dann wird die Schleife kürzer, die Spannung der Feder 30 wächst. Die Trom mel wird entsprechend der grösseren Span nung des Filmes beschleunigt, und das Leit- rad kehrt in seine ursprüngliche Stellung zurück. Die Trommel hat nun aber eine grössere als normale Geschwindigkeit er reicht; infolgedessen wird das Leitrad au seiner normalen Stellung vorbei in eine neue Stellung gehen, wo die Federspanuung un ternormal ist. Jetzt wird die Filmspannung.
da sie unternormal ist, auf die Trommel ein wirken, deren Geschwindigkeit nun sinkt. Damit haben wir dieselbe Situation, in der wir begonnen haben. Dieser Vorgang kann sich nun öfter fortsetzen und bis ins Un endliche weitergehen, insbesondere dann, wenn irgendwelche Geschwindigkeitsschwan kungen am Sprossenrad dieselbe Frequenz haben wie die Bewegung des hüpfenden Sy stems. Dann tritt eine Art Resonanz ein. Zwar wirken Lager- und sonstige Reibung auf solche Geschwindigkeitsänderungen im geringen Grade dämpfend ein; doch genügt dies durchaus nicht, wenn konstante Ge schwindigkeit erforderlich ist. Es ist also wichtig, in dem System, in dem die Rolle 23 nachgiebig angeordnet ist, hüpfende Be ivegungen zu verhindern.
In diesem Schwin gungssystem bildet das elastische Filmband, das seine Spannung ändert, das elastische Grundelement. Wesentlich ist nun, dass durch Beigabe eines nachgiebig angeordneten Leit- rades oder einer sonstigen Einrichtung zur Erhöhung der Nachgiebigkeit die Periode der hüpfenden Bewegung verlängert wird. Dies erhellt unmittelbar schon daraus, da.ss Änderungen der Spannung von Änderungen der Lage der Rolle oder der Länge der Schleife begleitet sind.
Um nun hüpfende Bewegungen zu verhindern, werden Einrich tungen zur Dämpfung der wiederkehrenden Geschwindigkeitsschwankungen benutzt; eine davon ist ein Bremszylinder 32 bekannter Bauart, dessen beweglicher Teil mit dem Arm 28 verbunden ist. Um dem Leitrad 23 die Ausführung ganz plötzlicher Bewegun gen zu gestatten, verwendet man ein nach giebiges Zwischenstück, zum Beispiel die Fe der 33, die zwischen Bremszylinder und dem Arm 28 liegt. Im Vergleich zur Feder 30 ist diese Feder starr und setzt die Einwir kung des Bremszylinders auf die hüpfende Bewegung nicht merklich herab.
Die durch das Leitrad erhöhte Nach giebigkeit wird noch dadurch ergänzt, dass man den Film über die benachbarten Rollen 21 und 22 und über beide Rollen in die selbe Richtung führt. Dabei wird sich der Film infolge seiner natürlichen Steifigkeit etwas ausbiegen. Die überschüssige Länge ist dabei bestimmt grösser als dann, wenn der Film die beiden Rollen auf einander gegenüberliegenden Rollenseiten passiert. Der Film wird sich um so merklicher ausbiegen, je kleiner der Rollendurchmesser ist.
Dieser kleine Überschuss an Länge bildet eine wei tere Sicherheit gegen die Übertragung von ganz kurzen und plötzlichen Stössen, wie sie zum Beispiel von den Sprossen der Sprossen räder herrühren. Infolge seiner unvermeid lichen Massenwirkung ist das Leitrad zu träge, um die sehr rasch auf das Filmband einwirkenden Stösse aufzufangen. Verwendet man jedoch die beiden Rollen 21 und 22 mit dem ausgebogenen Filmstück, dann tritt praktisch keine Trägheit auf, die die mo mentane Wirkung dieser Ausbiegung hin dern würde.
Es ist bereits dargelegt worden, wie vor teilhaft es ist, den Film zwischen Sprossen rad 2 und Trommel 20 elastisch anzuordnen. Das beste Ergebnis erhält man nun, wenn man diese Nachgiebigkeit noch weiter aus bildet, als sie mit der eben beschriebenen An ordnung erreicht wird. Dies geschieht da durch, dass man die zum Antrieb der Trom mel nötige Filmspannung herabsetzt. Bei Herabsetzung der Filmspannung wird die Ausbiegung zwischen den Rollen 21 und 22 grösser und daher nachgiebiger. Die Feder 30 kann dann verhältnismässig weich sein. Die Filmspannung vermindert man nun durch einen Hilfsantrieb für Trommel und Schwungrad.
Ein solcher Antrieb muss sehr leicht laufen; er darf die Trommelgeschwin digkeit nicht fixieren; diese muss von der Restspannung des Filmes abhängig bleiben; anders ausgedrückt, der Hilfsantrieb muss Schlüpfung haben. Einen idealen Hilfsantrieb erhält man, wenn man den Zug ausnutzt, der zwischen einem Magneten und einer Platte aus Kupfer oder andern hochleitenden Ma terialien herrscht. Die Platte rotiert dabei in solcher Richtung, dass Strom in derselben induziert wird. Ein solcher Antrieb hat nicht nur den Vorzug eines sehr leichten Ganges und der Einstellbarkeit, er wirkt auch als Dämpfer und bietet weitere Sicherheit gegen hüpfende Bewegungen.
Dagegen würde ein Antrieb, der von mechanischer Reibung ab hängt, die hüpfende Bewegung praktisch überhaupt nicht dämpfen; denn bei der me chanischen Reibung ist die tangentiale Kraft von der relativen Geschwindigkeit praktisch unabhängig, während die magnetische Brems kraft mit der Geschwindigkeit der relativen Bewegung wächst. Reibung mittelst zäher Flüssigkeit wirkt ähnlich wie Magnetbrem sung, ist aber nicht so bequem anzuwenden. Eine Ausführungsform eines solchen Hilfs antriebes sei anhand der Zeichnung erläutert: Der ringförmige Magnet 35 besitzt eine Reihe von Polflanken 3:6; im Luftspalt rotiert als Anker der Kupferflansch 37 des Schwung rades 26.
Als Magnet wird hier ein Elektro magnet verwendet mit der Erregerspule 38. Durch die relative Bewegung von Magnet und Anker werden in letzteren Wirbelströme induziert und eine starke magnetische Zug kraft erzeugt. Der Hagnet ist, wie Fig.2 andeutet, mit dem Antriebsmotor verbunden. Die Geschwindigkeit des Hagnetes ist dabei etwas grösser als die des Ankers, vorzugs weise um etwa 10 bis 20 %. Der Spule 38 wird durch Bürsten 42 über Schleifringe 41 Gleichstrom zugeführt. Die Schleifringe sit zen auf der Welle 40.
Im Betriebe wird der Strom zum Beispiel so eingestellt, dass die Ausbiegung des Filmes zwischen den Rollen 21 und 22 etwa 3 bis 6 mm hoch ist. Die Schleife zwischen Zahnrad 1 und Rolle 7 soll etwas grösser sein. Auf diese Weise wird ein grosser Teil der zum Antrieb der Trommel, wie der Ringe 5 und 6 nötigen Spannung aufgehoben, wobei ein Teil der Antriebskraft durch Magnet und Anker er setzt wird.
Es ist klar, dass die Lage von Flansch und Schwungrad gegenüber der Lage der Magnete vertauscht werden kann, ohne die Wirksamkeit der Anordnung zu ändern, vorausgesetzt, dass die kTagnete ein gleiches Trägheitsmoment zur Trommelwelle bei trauen.
Anstatt eine Reihe von Magneten rotieren zu lassen, kann auch ein äquivalentes, ro tierendes Feld verwendet werden, das von einer stationären Magnetkonstruktion erzeugt wird. Man verwendet dann mehrphasigen Wechselstrom, wie er beispielsweise zum Antrieb eines Induktionsmotors dient.
Sollen die Einrichtungen zur photogra phischen Tonaufzeichnung dienen, dann kann, wenn gewünscht, ein einzelner Ring. der den Film in seiner ganzen Breite stützt, benutzt werden. Auch kann dann das op tische System auf derselben Seite des Filmes wie die Lichtquelle angeordnet sein, wobei dieser statt auf den Ringen auf der Trom mel aufliegt. In diesem Falle wird die Trommel für Zwecke der Tonwiedergabe < in der Stelle gegenüber der Tonaufzeichnung des Filmes mit einer Öffnung versehen und die Photozelle innerhalb der Trommel an geordnet.
Eine solche Ausführungsform der Er findung ist in Fig. 3 teilweise dargestellt. Ilicr fällt der Lichtstrahl durch das optische System 13 auf ein Filmstück, das auf der Trommel 4 7 liegt. Diese ist hohl und ent hält die Photozelle 48. Eine Leitrolle 50 (ähnlieb wie Leitrolle 23 in Fig. 1 und ?) tiitzt sieh auf den Arm 51. An diesen echliesst sieh der Bremszylinder 52 an. Ist der Bremszylinder schon entsprechend nachgiebig, dann wird eine Feder, wie sie als Teil 3 3 in Fig. 7. dargestellt ist. über flüssig.
Zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird noch bemerkt, dass die Ausbiegung des Filmes zwischen der beweglichen Leitrolle 50 und einer der beiden Druckrollen ange ordnet ist, die den Film an die Trommel anpressen.