DE1572239A1

DE1572239A1 - Vorrichtung zum Antrieb von beweglichen Teilen

Info

Publication number: DE1572239A1
Application number: DE19671572239
Authority: DE
Inventors: Hans-Ado Brandt
Original assignee: Agfa Gevaert AG
Current assignee: Agfa Gevaert AG
Priority date: 1967-06-23
Filing date: 1967-06-23
Publication date: 1970-03-12
Also published as: GB1226007A; US3545361A

Description

AGPA-GEVAERT AKTIENGESELLSCHAFT 23. Juni 1967

Leverkusen - 10-hu-kl

PG 457/MG 697

Vorrichtung zum Antrieb von beweglichen Teilen

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Antrieb von beweglichen Teilen, wie Verachlufllamellen, Farbfilter und dergleichen, die schnell in den oder aus dem Strahlengang von optischen Geräten, insbesondere Kopiergeräten, bewegt werden sollen.

Für die modernen, achnellarbeitenden Kopiergeräte, insbesondere Colorkopiergeräte, werden schnellarbeitende Verschlüsse benötigt. Ein einfaches Abschalten der Lampe, welches früher häufig angewendet wurde, reicht bei sehr kurzen Belichtungszeiten nicht mehr aus, da das Nachglühen der Lampenwendel gegenüber den fotoelektrisch ermittelten Belichtungswerten zu große Fehler ergeben würde. Da dieses Nachglühen besonders im Gelb- und Rotbereich erfolgt, hat dies zusätzliche Farbverschiebungen bei Colorbilderrt zur Folge.

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Ferner sind für Kopiergeräte bereite meohanieohe Verechlüaee verwendet worden, die in der Regel von einem Elektromagneten betätigt werden. Dabei wird die Öffnungsbewegung, die verhältnismäßig langsam erfolgen kann, weil dadurch kein Meßfehler gegenüber der während der Belichtung gemessenen Lichtmenge entsteht, von der Rückstellfeder des Magneten ausgeführt· Nach dem Erreichen einer vorbestimmten Lichtmenge an dem fotoelektrischen Integrierglied muß jedoch der Verschluß in möglichst kurzer Zeit wieder geschlossen werden, da alles Licht, welohes nachdem Sohließbefehl noch auf den Schichtträger auftrifft, einen Fehler gegenüber der gewünschten Belichtung zur Folge hat. Bei den bisherigen elektromagnetisch betätigten Verschlüssen wird zur Erregung eine Kondensatorstoßentladung verwendet. Um auf vertretbar kleine Ansprechzeiten zu kommen, müssen jedoch die mechanische Leistung gering und damit die bewegten Hassen entsprechend klein dimensioniert sein. Eine Steuerung des Lichtstromes mittels einer durch einen Drehmagneten bewegten Fahne war deshalb nur an einer Einschnürung des Strahlengange, etwa an der Stelle der Abbildung der Licht- ⁱ quelle möglich.

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Aus Gründen der Weiohheit des Kopierliohtee iat ee erwünscht, den Lichtetrom an einer Stelle verhältnismäßig gro0en Querechnittte zn unterbrechen, oder verhältnismäßig große Farbfilter in den Strahlengang bu bewegen. Dementsprechend starke Magnete haben unbrauchbar hohe Ansprechzeiten und auch die an die bewegten Teile abgegebene kinetische Energie muß am Ende des Bewegungevorganges z. B. mittels Reibungsbremsen wieder vernichtet werden.

Ziel der Erfindung ist es deshalb, eine Vorrichtung zum Antrieb von beweglichen Teilen, wie Verschlußlamellen und Farbfiltern zu schaffen, die in kurzen Zeiten in einen verhältnismäßig großflächigen Strahlengang eingeführt werden sollen.

Gemäß der Erfindung enthält eine solche Antriebsvorrichtung einen Arbeitsspeicher, der Über einen mit dem beweglichen Teil synchron laufenden Kurven- oder Hebelantrieb in der ersten Phase der Bewegung gespeicherte Arbeit als Bewegungsenergie an das bewegliche Teil abgibt und in der Schlußphase der Bewegung Bewegungsenergie aufnimmt, und eine zusätzliche Antriebseinrichtung,

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die dem beweglichen Teil in etwa die durch Reibung entstandenen Arbeitsverluste zuführt.

Bei einer erfindungsgemäflen Antriebseinrichtung wird die Energie zum Beschleunigen des beweglichen Teiles von dem Arbeitsspeicher geliefert» der in der Schlußphase der Bewegung auch die überschüssige Bewegungsenergie wieder aufnimmt. Auf diese Weise wird neben ■ einer äußerst geringen Versehleißbeanspruohung des Verschluasea bzw. des Filterträgers ein sehr geringer Energieverbrauch erzielt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteraneprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das im folgenden anhand von Figuren eingehend erläutert ist. Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipskizze der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung,

Fig. 2 ein Bewegungsdiagramm der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Verschluß gemäß der Erfindung im Querschnitt,

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Pig. 4 den Verschluß gemäß Pig. 3 in der Ansicht im geöffneten Zustand und

Pig. 5 den Verschluß gemäß Pig. 3 und 4 im geschlossenen Zustand.

In Pig. 1 ist das Wesen der Erfindung erläutert. Die in den Strahlengang des nicht gezeigten, in bekannter Weise ausgeführten Kopiergerätes einftihrbaren, beweglichen Teile, wie Verschlußlamelle oder Farbfilter, sind mit einer auf einer Welle 1 gelagerten Kurvenscheibe 2 verbunden. Diese Verbindung kann über ein Zahnradgetriebe hergestellt sein, die Teile können jedoch auch direkt auf der Welle 1 sitzen. Die Scheibe 2 ist frei drehbar gelagert und mit Kurvenabschnitten 2a, 2b versehen. Auf der Kurve läuft eine Rolle 3, die auf einem am Punkt 6 schwenkbar gelagerten Hebel 4 sitzt; der Hebel 4 wird dabei von" einer vorzugsweise als Schraubenzugfeder ausgebildeten Peder 5 zu der Kurvenscheibe hingezogen.

Koaxial zu der Kurvenscheibe 2 ist eine Indexscheibe angeordnet, die an ihrem Umfang für den Antrieb eines Verschlusses nur eine Rastkerbe 2c aufweist, in die die Klinken 7a bzw. 8a zweier JJlektromägnete 7 und 8 einfallen können. Die Wicklungen der Elektromagnete 7 und

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liegen im Stromkreis der Belichtungeregelvorrichtung, die etwa nach der Lehre des deutschen Patentes 972 204 auegebildet sein kann.

Auf der Welle 1 ist ferner ein Ende einer Spiralfeder befeetigt, deren äußeres Ende an einem auf der Welle 1 frei drehbar angeordneten Schneckenrad sitzt, welches mit einer Schnecke in Eingriff ist. Die Schnecke wird von.einem Elektromotor 10 angetrieben, der die Feder 9 immer unter einer bestimmten Spannung hält.

Im Ruhezustand, in dem die Klinke 7a in die Rastkerbe 2c eingreift, steht die Kurvenscheibe 3 unter der Wirkung der Feder 5* da bereits die Rolle 3 auf die Flanke 2a der Kurve drückt. Die Flankensteilheit ist dabei so bemessen, daß sich eine möglichst schonende, d.h. gleichförmige, aber große Beschleunigung für die Kurvenscheibe 2 ergibt, wenn die Klinke 7a unter der Wirkung des Magneten 7 aus der Rastkerbe 2c zurückgezogen wird.

Der Bewegungsablauf ergibt sich aus Fig. 2, wobei auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate mittels des Kurvenzuges 37 der Winkelweg OC der Soheibe 2 und durch den Kurvenzug 38 die Winkelgeschwindigkeit CO der Scheibe 2 dargestellt ist.

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Wird nun bei der in Fig.· 1 gezeigten Stellung der Kurvenscheibe 2 der Elektromagnet 7 bestromt, so wird die Klinke 7a aus der Raatkerbe 2c turückgezogen. Auf die nunmehr frei bewegliche Scheibe 2 wirkt einmal die Spannung der Spiralfeder im Sinne einer Bewegung in Richtung des Uhrzeigers, zum anderen drückt die Rolle unter der Wirkung der Feder 5 auf die Flanke 2a der Kurvenscheibe 2. Unter der Wirkung dieser beiden Kräfte dreht sich die Scheibe 2 im Uhrzeigersinn, wobei insbesondere die Rolle 3 am Anfang der Bewegung eine starke Beschleunigung auf die Scheibe ausübt. Der Kurvenzug 38 in Fig. 2 zeigt den starken Anstieg der Winkelgeschwindigkeit innerhalb einiger Millisekunden. An dem Funkt, an dem die Rolle 3 die tiefste Stelle zwischen den beiden Tlanken 2a und 2b erreicht hat, endet die Beschleunigung der Scheibe durch die Feder 5 und die Maximalgeschwindigkeit ist erreicht. Die Feder 9 dagegen hat noch eine gewisse Spannung, die weiterhin ein Drehmoment'etwa im Umfang der Reibungsverluste ausübt.

Wie aus dem Kurvenzug 37 in Fig. 2 hervorgeht, ist zum Zeitpunkt, zu dem die Rolle 3 die Verzögerungsflanke 2b

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erreicht, der Verschluß zu 80$ geschlossen. Im weiteren Verlauf wird die kinetische Energie der Scheibe 2 wieder an die Feder 5 abgegeben, die durch das 'Bergaufrollen" dtr Rolle 3 auf der Verzögerungsflanke 2b gespannt wird. Während der Verzögerung erreicht nach 10 Millieek. der Verschluß seine vollgeschlossene Lage. Da jedoch die Verechlufilamelle eine größere Ausdehnung hat als die Belichtungeöffnung, hat eine weitere Bewegung der Lamelle noch keinen neuerlichen Lichteinfall zur Folge. Im weiteren Verlauf wird die Winkelgeschwindigkeit der Scheibe 2 weiter reduziert, bis die Rolle 3 die Flanke 2b durchlaufen hat und auf den Kreiszylinderteil der Scheibe 2 gelangt. Zu diesem Zeitpunkt ist in der Feder 5 wenigstens wieder dieselbe Energiemenge wie zu Beginn der Bewegung gespeichert. Die Scheibe 2 hat jedoch noch eine gewisse restliche Geschwindigkeit, die von dem Motor 10 über die Feder 9 der Scheibe 2 mitgeteilt wurde. Die Feder 9 ist so dimensioniert, daß die von dem Motor 10 vor Beginn der Bewegung in der Feder 9 gespeicherte Arbeit ausreicht, die Reibungsverluste der bewegten Teile und die Hystereseverluste zu decken, und eine gewisse Geschwindigkeit der Scheibe 2 aufrecht zu erhalten, nachdem die Rolle 3 wieder den zylindrischen Teil der Kurve

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erreicht hat. Außerdem deckt die Feder 9 den Fehlbetrag an Arbeit, der dadurch entsteht, daQ die Rolle 3 zu Beginn der Beschleunigungsphase schon auf der Besohleunigungeflanke aufliegt und,nicht im zylindrischen Teil, so daß die in der Feder 5 gespeicherte Arbeit zu Beginn der Bewegung kleiner ist als an deren Ende.

Die restliche Bewegung der Scheibe 2 wird abgestoppt, wenn die Klinke 8a des Elektromagneten 8 in die Rastkerbe 2c der Kurvenscheibe 2 einfällt. In dieser Stellung befindet sich dann die Rolle bereits am Anfang der Beschleunigungsflanke eines weiteren Steuerbereiches zur Durchführung der nächsten Öffnungsbewegung, die sich in gleicher Weise vollzieht« Voraussetzung hierfür ist, daß die Versohlußlamelle jeweils bei einem Belichtungszyklus eine volle Umdrehung ausführt.

Ein detailliertes Aueführungsbeispiel der Erfindung ist in den Fig. 3, 4, 5 gezeigt. Auf einer Grundplatte 11, die schwingungsgedämpft in dem Kopiergerät eingebaut' ist, sind zwei Lagerplatten 12 und 13 zueinander parallel fest angeordnet. In diesen Lagerplatten ist eine Welle 14 mittels Kugellager 15und 16 drehbar

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gelagert« Auf der Welle 14 sitzt fest eine Nabe 17« die eine Vereohlußfahne 18 trägt· Ferner sitzt auf der Welle U ein Federgehäuse 19 für eine Spiralfeder 26 sowie eine Kurvenscheibe 20 mit einem axial zur Kurvenscheibe versetzten Kurvenstück 21 mit einer Rastkerbe.

Auf der Welle 14 ist ein Federkern 22 mit einem Sohneckenrad 23 leicht drehbar gelagert. Mit dem Schneckenrad 23 steht eine Schnecke 24 in Eingriff, die von einem nicht dargestellten Elektromotor angetrieben ist. Die Spiralfeder 26 ist mit ihren Enden an dem Federkern 22 und am Federhaus 19 befestigt, so daß sie unter der Wirkung des Motors ein Moment im Uhrzeigersinn auf die Welle 14 ausübt.

Auf der Lagerplatte 12 sind ferner Elektromagnete 27 und 28 montiert» deren Anker über Zugstangen 27a und 28a auf Klinken 29 und 30 wirken, welche am Wege des Kurvenstückee 21 mit der Rastkerbe angeordnet sind. Sie Klinken 29 und 30 sind um gerätefeste Achsen 29a und 30a drehbar.

Die auf der Welle 14 befestigte Kurvenscheibe 20 weist zwei verschiedene Steuerbereiche auf, einen mit steileren

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flanken 20ft und 20b für «ine schnelle, vorzugsweise die Schließbewegung einet Verschlusses, und einen zweiten Bereloh mit flacheren Flanken 2Oo und 2Od, und steht in WirkTerbindung Bit einer Rolle 31 auf dem Hebel 33, weloher um eine gerätefeste Achse 32 drehbar gelagert itt.

Die Rolle 31 tat vorzugsweise als Kugellager ausgebildet · An dta Ende des Hebels 33 iat an einem Stift 34 eine Zugfeder 35' eingehängt, die mit ihrem anderen -Ende 35a an einem gerätefeaten Stift 36 eingehängt ist.

Die Versohlufilamelle 18 weist an ihrer Vorderseite eine der Liohtdurchtrittsöffnung 11a entsprechende Krümmung auf, um mit einer möglichst geringen Winkelbewegung große Teile de· Lichtstromee zu unterbrechen*. Die Größe der Lamelle 18 in Umfangerichtung ist gruBer als die Liohtdurchtrittsöffnung 11a, damit auch während des Bremsweges der Kurvenscheibe 20 noch kein Lichteinfall erfolgt« Die Funktionsweise der in Fig. 3 bis 5 geseigten Anordnung entspricht der in Fig. 1 und braucht nicht näher erläutert eu werden.

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Für ein Farbkopiergerät kann nun anstelle der Versohlußlamelle 18 ein Farbfilterträger vorgesehen sein, der an der Stelle, die in Fig. 5 über der öffnung 11a liegt, ein entsprechendes Farbfilter trägt. Für ein Farbkopiergerät mit drei wahlweise in den Strahlengang schwenkbaren Farbfiltern können dann drei der beschriebenen Antriebsaggregate vorgesehen sein.

Für den Fall, daß die drei erforderlichen Farbfilter auf einer schrittweise rotierenden Scheibe angeordnet sind, etwa nach der Lehre des deutschen Patentes 972 muß auf der Kurvenscheibe 20 wenigstens eine der Zahl der Farbfilter entsprechende Zahl von Steuerbereichen mit Flanken 20a, 20b vorgesehen sein, ebenso müssen in entsprechender Stellung eine gleiche Anzahl von Rastkerben 21 vorgesehen sein. Für diesen Fall reicht ein einziger Steuermagnet ftus#;dar jeweils auf eine Be-■tromung hin einen Filterwechsel, d.h. eine Fortschaltung der Scheibe um eine Teilung veranlaßt.

Anstelle der Feder 35 als Arbeitsspeicher kann auch jeder andere Arbeitsspeicher verwendet werden, so z.B. ein unter der Wirkung der Schwerkraft stehendes Gewicht,

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das während der Beachleunigungsphase der beweglichen Teile abgesenkt und in der Verzögerungaphaae wieder angehoben wird oder ein pneumatischer Arbeitsspeicher.

Als zusätzliche Antriebaeinrichtung könnte auch eine andere, nicht mit dem Motor gekuppelte Einrichtung Verwendung finden, wie z«B. eine berührungsfreie Magnetkupplung oder eine Anordnung, bei der der Motorläufer unmittelbar auf der Welle 14 angeordnet 1st« Ferner besteht die Möglichkeit, zwischen dem Motor und dem federkern eine Rutschkupplung vorzuaehen oder im Stromkreis des Motors einen Kontakt anzuordnen, der von der Spiralfeder bei Erreichen einer gewissen Spannung geöffnet wird.

Anstelle des Kurvenantriebs könnte auch ein entsprechendes Hebelgetriebe vorgesehen sein. Die Rastachelbe könnte dabei koaxial zur Kurbel angeordnet sein, während der Arbeitsspeicher an der Schwinge angreift. Derartige Getriebe sind vorteilhaft, wenn größere Massen bewegt werden, etwa bei erfindungsgemäßem Antrieb von Papiertransporteinriohtungen und dergleichen an Kopiermasohinen.

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Claims

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Patentansprüche

1* Vorrichtung zum Antrieb von beweglichen Teilen, wie Vereohlufllamellen, Farbfilter und dergleichen, die schnell in den oder aus dem Strahlengang von optischen Geräten, Insbesondere Kopiergeräten bewegt werden sollen, gekennzeichnet durch einen Arbeitsspeicher (5), der über einen mit dem beweglichen Teil synchron laufenden Kurven- oder Hebelantrieb (2,3) in der ersten, der Beschleunigungsphase der Bewegung gespeicherte Arbeit als Bewegungsenergie an das bewegliohe Teil abgibt und der in der abschließenden Verzögerungsphase der Bewegung Bewegungsenergie aufnimmt, und durch eine zusätzliche Antriebseinrichtung (9, 10), die den beweglichen Teilen in etwa die durch Reibung entstandenen Arbeiteverluste zuführt.

2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad der Arbeitsspeicher als an einem schwenkbaren Hebel (4, 33) angreifende Zugfeder (5, 35) ausgebildet ist, und daß das bewegliche Teil (18) auf ' einer drehbaren Welle (14) senkrecht zu dieser angeordnet ist, die eine Kurvenscheibe (2, 20) trägt,

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ORfGtNAL INSPECTED

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welche mit einer Rolle (3» 31) auf dem Hebel in Eingriff steht«

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, daß die zusätzliche Antriebseinrichtung einen Motor (10) umfaßt, der auf die drehbare Welle über eine Spiralfeder (9» 26) einwirkt, deren eines Ende an einem auf der Welle (H) sitzenden Federhaus (19) und deren anderes Ende an einem Federkern (22) befestigt ist, welcher drehbar auf der Welle gelagert und über ein Zahnradgetriebe (23, 24) mit dem Motor verbunden ist.

4« Torrichtung nach Anspruoh 3« dadurch gekennzeichnet, daß das Kippmoment des Motors (10) so ausgelegt ist, daß die daraus resultierende Spannung der Spiralfeder (9t 26) gerade ausreicht, die Reibungsverluste der beweglichen Teile zu decken.

5· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Motor (10) und Federkern (22) eine Rutschkupplung vorgesehen ist.

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6» Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralfeder (9» 26) einen Kontakt im Stromkreie dee Motors (10) betätigt.

7· Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (20) zur Steuerung eines Verschlusses an ihrem Umfang wenigstens eine Rastkerbe (21a) für zwei vorzugsweise elektromagnetisch betätigte Auslöseeinrichtungen (27, 29; 28, 30) aufweist, von denen die eine die öffnungs-, die andere die Schließbewegung steuert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (20) zwei verschiedene Steuerbereiche aufweist, einen (20c, 2Od) für die Öffnungsbewegung und einen anderen (20a, 20b) für die Schließbewegung und daß der Steuerbereich für die Schließbewegung steilere Steuerflanken aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da-

durch gekennzeichnet, daß zur Steuerung einer Filterscheibe mit mehreren Farbfiltern die

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vorzugsweise koaxial zur Filterscheibe laufende Kurvenscheibe in der Lage der Farbfilter entsprechender Stellung mehrere Rastkerben und mehrere Steuerbereiche mit gleichartigen Steuerflanken aufweist.

10* Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Steuerung meherer, wahlweise betätigbarer Farbfilter eine entsprechende Anzahl von Antriebsvorrichtungen kreisförmig um eine öffnung für den Strahlengang auf einer Platine angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflanken für die Rolle (3, 31) und die Rastkerben für die Auslöse einrichtungen axial gegeneinander versetzt sind.

12· Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rastkerben zu d.en Steuerflanken in solcher Winkelstellung liegen, daß in der Rastst.ellung jeweils die Rolle (3, 31) gerade am Beginn der Beschleunigungsflanke aufliegt.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dad bei Verwendung eines als Viergelenkkette autgebildeten Hebelgetriebet die Rastsoheibe koaxial sur Kurbel angeordnet ist und der Arbeltsspeiohsr an der Schwinge angreift.

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