DE19534302A1 - Selbsttätige Nachspannvorrichtung für Zahnriemen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine selbsttätige Nachspannvorrich­ tung für einen zwischen einem angetriebenen und einem mit­ laufenden Zahnriemenrad in einem Druckergestell eines seri­ eilen Druckers ausgespannten Zahnriemen, an dessen einem Trum ein parallel zu einem Druckwiderlager in Druckzeilen­ richtung auf einer Druckkopfführung verschieblicher Druck­ kopf befestigt ist.

Ein Drucker der genannten Art ist aus der DE 32 14 633 A1 bekannt. In Fig. 1 ist ein Zahnriementrieb 1 eines solchen Druckers symbolisch dargestellt. Darin ist ein Druckkopf und dessen Position auf seinem Verschiebeweg entlang einer Druckzeile mit A bezeichnet. Die Achsen der beiden Zahn­ riemenräder Z und Z′ sind fest mit einem Achsabstand a in einem nicht dargestellten Druckergestell angeordnet. Ein Antriebsmoment ±M für den Transport des Druckkopfes A ent­ lang der Druckzeile wird als auf das linke Zahnrad Z′ wir­ kend angenommen.

Zur Erzielung einer annehmbaren Druckgeschwindigkeit wird der Druckkopf einer hohen Anfangsbeschleunigung unter­ worfen. Diese bewirkt starke Wechselbeanspruchungen des Zahnriemens hinsichtlich seiner Elastizität, die während der Beschleunigungsphase zu einem ungleichmäßigen Druckbild führen, da infolge der Massenträgheit des Druckkopfes A und dessen Reibung an der Druckkopfführung der Riemenabschnitt B′A (Fig. 1) stark, bis nahe an die Riemenlose, entlastet wird, während die übrigen Riemenabschnitte gespannt und damit elastisch gelängt werden. Mit Übergang in die Kon­ stantgeschwindigkeitsphase des Motors verteilt sich die Riemenspannung wieder gleichmäßig, was zu einer vorüber­ gehenden Geschwindigkeitserhöhung des Druckkopfes A führt. Um die Längenänderungen der einzelnen Zahnriemenabschnitte während der oben beschriebenen Beschleunigungsphase gering zu halten, ist es daher notwendig, den Zahnriemen mit einer im Verhältnis zu der Beschleunigung groben Kraft statisch vorzuspannen. Dies hat aber bereits nach kurzer Zeit blei­ bende Zahnriemenverlängerungen und damit ein Nachlassen der Vorspannung zur Folge.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine selbsttätige Zahn­ riemen-Nachspannvorrichtung anzugeben, die eine gleichblei­ bende Vorspannung des Zahnriemens über lange Zeit gewähr­ leistet, bei der die Zahnriemen-Zahnriemenrad-Anordnung aber während der Beschleunigungsphasen des Druckkopfes steif ist.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß alterungs­ bedingte, bleibende Zahnriemenverlängerungen langsam erfol­ gen und sich auch im Ruhezustand des aus Zahnriemen, Zahn­ riemenrädern und Druckkopf bestehenden Bewegungssystems bemerkbar machen. Diese langfristigen Änderungen lassen sich durch eine Spannfeder ausgleichen, die den Abstand a zwischen den Zahnriemenrad-Wellen verändert. Eine solche Spannfeder muß bei einem steilen Anstieg einer sie bela­ stenden Kraft, wie sie bei der Anfangsbeschleunigung des Druckkopfes in einem Drucker auftritt, um ein Vielfaches härter sein als bei statischen Zugbelastungen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Kraft der Feder, deren einer Schenkel an dem Druckergestell befes­ tigt ist, über ein unter einem vorgegebenen Umschlingungs­ winkel um einen druckergestellfesten Umlenkzapfen herum­ geführtes Zugseil auf die Welle des mitlaufenden Zahn­ riemenrades übertragen wird.

Bei entsprechender Wahl der Parameter Seilreibungswert, Umschlingungswinkel und Federkraft werden die Grenzen des Haftreibungsbereichs für das Zugseil am Umlenkzapfen bei einer vorgegebenen Vorspannung des Zahnriemens weder bei Stillstand des Druckkopfes unter- noch zu Beginn der Be­ schleunigungsphase überschritten. Eine Verlängerung des Zahnriemens infolge Alterung führt jedoch zur Unterschrei­ tung des unteren Grenzwertes, das Zugseil geht in den Gleitreibungszustand über. Die Feder kann nun den Zahn­ riemen so weit spannen, bis der Haftreibungszustand zwi­ schen dem Umlenkzapfen und dem Zugseil wieder hergestellt ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nach­ folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungs­ beispiels zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 eine schematische Skizze des Zahnriementriebs eines Druckers nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine schematische Skizze des Zahnriementriebs eines Druckers mit einer Zahnriemen-Nachspannvor­ richtung.

In Fig. 1 ist ein Zahnriementrieb 1 eines Druckers nach dem Stand der Technik symbolisch dargestellt. Darin ist ein Druckkopf und dessen Position auf seinem Verschiebeweg ent­ lang einer Druckzeile mit A bezeichnet. Die Achsen der bei­ den Zahnriemenräder Z und Z′ sind fest mit einem Abstand a in einem nicht dargestellten Druckergestell angeordnet. Von einem ebenfalls nicht dargestellten Motor wird ein Antriebsmoment ±M für den Transport des Druckkopfes A ent­ lang der Druckzeile auf das linke Zahnrad Z′ ausgeübt.

Fig. 2 ist eine schematische Skizze eines Zahnriementriebs 10 eines Druckers mit einer Nachspannvorrichtung 12 für einen Zahnriemen 14. Dieser ist zwischen einem mitlaufen­ den Zahnriemenrad Z und einem angetriebenen Zahnriemenrad Z′ ausgespannt. Das mitlaufende Zahnriemenrad Z ist in Aus­ spannrichtung des Zahnriemens 14 parallel zu sich selbst verschieblich. Der Achsabstand zwischen beiden Zahnriemen­ rädern Z, Z′ und damit die freie Länge der Trums 16, 18 des Zahnriemens 14 habe einen Wert a. An dem einen Trum 16 ist ein Nadeldruckkopf A befestigt.

Die Nachspannvorrichtung 12 enthält eine Zugfeder 20, deren einer Schenkel über ein stählernes Zugseil 22 an der Welle des mitlaufenden Zahnriemenrades Z angreift. Das Zugseil 22 wird an einem am Druckergestell 24 befestigten Umlenkzapfen 26 um einen vorgegebenen Winkel β, im Ausführungsbeispiel um 90°, umgelenkt. Der andere Schenkel der Zugfeder 20 ist mit einem nur symbolisch dargestellten Gewindezapfen 28 verbunden. Letzterer durchdringt das Druckergestell 24, wobei die Feder 20 auf der einen Seite des Druckergestells liegt, und auf das auf der anderen Seite des Drucker­ gestells befindliche freie Ende des Gewindezapfens 28 eine Gewindemutter 30 aufgeschraubt ist. Diese stützt sich an dem Druckergestell ab. Abhängig von der Zahl der Gewinde­ gänge, um die die Gewindemutter 30 auf den Gewindezapfen 28 aufgeschraubt wird, ist die Zugfeder 20, und damit der Zahnriemen 14 spannbar.

Die Federkraft ist in Fig. 2 mit F₂ und die Zugkraft an der Welle des Zahnriemenrades Z mit F₁ bezeichnet. Diese teilt sich zu gleichen Teilen auf beide Zahnriementrums 16, 18 auf, so daß in jedem Trum die Zugkraft F = 0,5 F₁ wirkt. In der Praxis hat sich bei einem Kassendrucker ein Minimalwert von F₁ = 10 N bewährt.

Für die Kräfte F₁ und F₂ gilt das Seilreibungsgesetz

F₁ = F₂ _* e^{±µ b}

wobei µ die Seilreibungszahl und β der Umschlingungswinkel des Zugseils 22 um den Umlenkzapfen 26 ist. Bei dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel eines Kassendruckers mit µ = 0,4 und β = 90° ergibt sich, daß mit Hilfe der Gewinde­ mutter 30 die Federkraft F₂ auf 18,74 N eingestellt wer­ den muß, denn

Das bedeutet, daß zwischen 10 N und 35,1 N für F₁ keine Gleitbewegung des Zugseils 22 am Umlenkzapfen 26 eintritt. Das Zahnriemenrad Z kann also für das Intervall von 10 F₁ 35,1 N als starr gelagert aufgefaßt werden. Erst wenn diese Grenzwerte unter- bzw. überschritten werden, erfolgt ein Gleitvorgang des Zugseils 22 an dem Umlenk­ zapfen 26, bis F₁ wieder in dem angegebenen Intervall liegt. Bei dem oben genannten Kassendrucker wird der obere Grenzwert auch während der Beschleunigungsphase des Druck­ kopfes A nicht überschritten. Es hat sich aber gezeigt, daß der untere Grenzwert nach einiger Betriebs zeit durch eine bleibende Auslängung des Zahnriemens 14 infolge Alterung unterschritten wurde, wonach eine selbsttätige Nachspannung des Zahnriemens erfolgt ist.

Claims (5)

1. Selbsttätige Nachspannvorrichtung für einen zwischen einem angetriebenen Zahnriemenrad und einem mitlaufen­ den Zahnriemenrad in einem Druckergestell eines seri­ ellen Druckers ausgespannten Zahnriemen, an dessen einem Trum ein parallel zu einem Druckwiderlager in Druckzeilenrichtung auf einer Druckkopfführung ver­ schieblicher Druckkopf befestigt ist, mit den Merkmalen:

• - die Welle eines der Zahnriemenräder (Z) ist parallel zu sich selbst in Druckzeilenrichtung verschieblich,
• - an die verschiebliche Welle greift eine im Sinne einer Spannung des Zahnriemens (14) wirkende Kraft (F₁) an,

die Kraft (F₁) wird über ein unter einem vorgege­ benen Umschlingungswinkel (β) um einen druckergestell­ festen Umlenkzapfen (26) herumgeführtes Zugseil (22) auf die Welle des verschieblichen Zahnriemenrades (Z) übertragen, wobei die Kraft (F₁) von eine Feder (20) aufgebracht wird, deren einer Schenkel mit dem freien Ende des Zugseils (22) und deren anderer Schenkel mit dem Druckergestell (24) kraftschlüssig verbunden ist.

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Spannung der Feder (20) einstellbar ist.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 2, bei der der dem Zug­ seil (22) abgewandte Schenkel der Feder (20) über einen mit Hilfe einer Gewindemutter (30) in seiner wirksamen Länge verstellbaren Gewindezapfen (28) mit dem Druckergestell (24) verbunden ist.

4. Spannvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei oder das Zugseil (22) ein im wesentlichen dehnungs­ freies Stahlseil ist.