DE19534302A1

DE19534302A1 - Self-actuating tensioner for toothed belt

Info

Publication number: DE19534302A1
Application number: DE1995134302
Authority: DE
Inventors: Heinz Prof Klasen
Original assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Current assignee: Wincor Nixdorf International GmbH
Priority date: 1995-09-15
Filing date: 1995-09-15
Publication date: 1997-03-20

Abstract

The toothed belt takes over the print head transport for a serial printer. A tension spring grips the shaft of a toothed wheel via a tension wire. The shaft of one toothed wheel is movable in parallel with itself in the line printing direction. A force acts on the shaft, the force being used to apply tension to the transport belt. The force is derived from a spring attached to the free end of a pulling wire at one end and to the base of the printer at the other end. The tension of the spring can be adjusted.

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.The invention relates to an automatic Nachspannvorrich device for one between a driven and a with running toothed belt wheel in a printer frame of a seri hurry the printer unstressed timing belt, on one Run parallel to a print abutment in print lines Movable print on a print head guide head is attached.

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.A printer of the type mentioned is known from DE 32 14 633 A1. In Fig. 1, a toothed belt drive 1 of such a printer is shown symbolically. A print head and its position on its path of travel along a print line are designated by A. The axes of the two toothed belt wheels Z and Z 'are fixed with a center distance a in a printer frame, not shown. A drive torque ± M for the transport of the print head A along the print line is assumed to be on the left gear Z 'we kend.

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.The printhead is subjected to a high initial acceleration to achieve an acceptable print speed. This causes strong alternating stresses on the toothed belt with regard to its elasticity, which lead to an uneven print image during the acceleration phase, since due to the inertia of the print head A and its friction on the print head guide the belt section B'A ( Fig. 1) strong, close to the belt lots , is relieved, while the remaining belt sections are tensioned and thus stretched elastically. With the transition to the constant speed phase of the motor, the belt tension is distributed evenly again, which leads to a temporary increase in speed of the print head A. In order to keep the changes in length of the individual toothed belt sections small during the acceleration phase described above, it is therefore necessary to statically pretension the toothed belt with a force that is coarse in relation to the acceleration. However, this results in permanent toothed belt extensions after a short time and thus a reduction in the pretension.

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.The object of the invention is therefore an automatic tooth to specify belt tensioning device, which remains the same Ensure pretensioning of the toothed belt for a long time performs in the case of the toothed belt-toothed belt wheel arrangement but during the printhead's acceleration phases is stiff.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of claim 1.

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.The invention is based on the consideration that aging conditional, permanent toothed belt extensions slowly succeed gene and also at rest of the toothed belt, tooth belt wheels and printhead existing motion system to make noticable. Let these long-term changes compensate for each other with a tension spring that adjusts the distance a changed between the toothed belt wheel shafts. Such Tension spring must be loaded during a steep climb constant force, as in the initial acceleration of the Printhead in a printer occurs many times over be harder than with static tensile loads.

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.According to the invention this is achieved in that the force the spring, one leg of which is attached to the printer frame tig is over a under a predetermined wrap angle around a deflector pin fixed to the printer frame guided traction rope on the shaft of the moving tooth belt wheel is transmitted.

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.With appropriate selection of the parameters rope friction value, Wrap angle and spring force are the limits of the Stiction area for the pull rope on the deflecting pin a predetermined pretension of the toothed belt neither The print head is still at the beginning of loading acceleration phase exceeded. An extension of the Timing belts due to aging, however, lead to under-scoring lower limit, the pull rope goes into the Sliding friction state over. The spring can now the tooth Tension the belt until the state of static friction between between the guide pin and the pull rope is.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind der nach folgenden Beschreibung und der Zeichnung eines Ausführungs beispiels zu entnehmen. Die Zeichnung zeigt inOther features and advantages of the invention are according to following description and the drawing of an execution for example. The drawing shows in

Fig. 1 eine schematische Skizze des Zahnriementriebs eines Druckers nach dem Stand der Technik, Fig. 1 shows a schematic sketch of the toothed belt drive of a printer according to the prior art,

Fig. 2 eine schematische Skizze des Zahnriementriebs eines Druckers mit einer Zahnriemen-Nachspannvor richtung. Fig. 2 is a schematic sketch of the toothed belt drive of a printer with a toothed belt Nachspannvor direction.

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.In Fig. 1, a toothed belt drive 1 of a printer according to the prior art is shown symbolically. It shows a print head and its position along its path along a print line with A. The axes of the toothed belt wheels Z and Z 'are fixed at a distance a in a printer frame, not shown. From a motor, also not shown, a drive torque ± M for the transport of the print head A ent along the print line on the left gear Z 'is exerted.

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. FIG. 2 is a schematic sketch of a toothed belt drive 10 of a printer with a tensioning device 12 for a toothed belt 14 . This is stretched between a run the toothed belt wheel Z and a driven toothed belt wheel Z '. The idler toothed belt wheel Z is displaceable parallel to itself in the tensioning direction of the toothed belt 14 . The center distance between the two toothed belts wheels Z, Z 'and thus the free length of the strands 16 , 18 of the toothed belt 14 have a value a. A needle print head A is attached to one strand 16 .

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.The tensioning device 12 contains a tension spring 20 , one leg of which acts on the shaft of the synchronous toothed belt wheel Z via a steel tension cable 22 . The pull cable 22 is deflected on a deflection pin 26 fastened to the printer frame 24 by a predetermined angle β, in the exemplary embodiment by 90 °. The other leg of the tension spring 20 is connected to a threaded pin 28 shown only symbolically. The latter penetrates the printer frame 24 , the spring 20 being on one side of the printer frame, and a threaded nut 30 being screwed onto the free end of the threaded pin 28 located on the other side of the printer frame. This is supported on the printer frame. Depending on the number of threads by which the threaded nut 30 is screwed onto the threaded pin 28 , the tension spring 20 and thus the toothed belt 14 can be tensioned.

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.The spring force is shown in Fig. 2 with F₂ and the tensile force on the shaft of the toothed belt wheel Z with F₁. This is divided equally between the two toothed belt drums 16 , 18 , so that the tensile force F = 0.5 F 1 acts in each strand. In practice, a minimum value of F₁ = 10 N has proven itself in a POS printer.

Für die Kräfte F₁ und F₂ gilt das SeilreibungsgesetzThe rope friction law applies to the forces F₁ and F₂

F₁ = F₂ _* e^±µ ^b 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, dennwhere µ is the rope friction coefficient and β is the wrap angle of the pull rope 22 around the deflecting pin 26 . In the above-mentioned embodiment of a POS printer with µ = 0.4 and β = 90 °, it follows that with the help of the threaded nut 30, the spring force F₂ is set to 18.74 N, because the

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.This means that between 10 N and 35.1 N for F₁ no sliding movement of the pull cable 22 occurs on the deflecting pin 26 . The toothed belt wheel Z can therefore be regarded as rigidly supported for the interval of 10 F₁ 35.1 N. Only when these limit values are undershot or exceeded does the traction cable 22 slide on the deflection pin 26 until F 1 is again in the specified interval. In the above-mentioned POS printer, the upper limit value is not exceeded even during the acceleration phase of the print head A. It has been shown, however, that the lower limit value fell below after some operating time due to a permanent elongation of the toothed belt 14 due to aging, after which an automatic re-tensioning of the toothed belt took place.

Claims

1.Automatic tensioning device for a toothed belt stretched between a driven toothed belt wheel and a toothed belt wheel running along with the toothed belt wheel in a printer frame of a serial printer.

- the shaft of one of the toothed belt wheels (Z) can be moved parallel to itself in the direction of the print line,
- On the sliding shaft engages a force acting in the sense of a tension of the toothed belt ( 14 ) (F₁),

the force (F₁) is transmitted to the shaft of the displaceable toothed belt wheel (Z) via a pre-defined wrap angle (β) around a printer frame fixed guide pin ( 26 ) around the traction cable ( 22 ), the force (F₁) being transmitted by a spring ( 20 ) is applied, one leg of which is non-positively connected to the free end of the traction cable ( 22 ) and the other leg of which is connected to the printer frame ( 24 ).

2. Clamping device according to claim 1, wherein the tension of the spring ( 20 ) is adjustable.

3. Clamping device according to claim 2, in which the cable ( 22 ) facing away from the leg of the spring ( 20 ) is connected to the printer frame ( 24 ) via a threaded pin ( 28 ) which can be adjusted in its effective length by means of a threaded nut ( 30 ).

4. Tensioning device according to one of claims 1 to 3, or or the traction cable ( 22 ) is a substantially strain-free steel cable.