УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАМАТЫВАНИЯ ПОЛОТНА МАТЕРИАЛА НА ВАЛ И РАЗМАТЫВАНИЯ С ВАЛА
DEVICE FOR WINDING MATERIAL WEB ON SHAFT AND UNWINDING FROM SHAFT

Настоящее изобретение касается устройства для наматывания полотна материала на вал и разматывания с вала согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Соответствующие устройства могут служить устройством для затенения, устройством для визуальной защиты и/или ограничительным устройством.
У известных из уровня техники устройств для наматывания полотна материала на вал и разматывания с вала полотно материала первым крепежным концом обычно закреплено на несущей структуре, например оконной балке или капитальной стене. На противоположном первому крепежному концу втором крепежном конце полотно материала закреплено по окружности вала таким образом, что при вращении вокруг оси вращения и симметрии полотно материала, в зависимости от направления вращения вала, наматывается на центральный участок вала и разматывается. Для направления или, соответственно, для натяжения вала он имеет в своих двух осевых концевых областях по краевому участку, при этом по окружностям каждого из краевых участков закреплено по натяжному тросу. Натяжные тросы при вращении вала, в зависимости от направления вращения вала, могут наматываться на соответствующие краевые участки и разматываться. Крепление полотна материала по окружности центрального участка вала и крепление натяжных тросов по окружностям краевых участков вала таковы, что при вращении вала в направлении движения разматывания вал отодвигается от несущей структуры, и при этом полотно материала разматывается с центрального участка вала, причем при этом движении разматывания вала натяжные тросы наматываются на соответствующие краевые участки вала. Когда вал, в отличие от этого, вращается в направлении вращения наматывания, противоположном направлению движения разматывания, вал придвигается к несущей структуре, и полотно материала наматывается на центральный участок вала, причем при этом вращении наматывания вала натяжные тросы разматываются с соответствующих краевых участков вала.
У системы, в которой полотно материала должно разматываться с вала в вертикальном направлении, привод вала и приведение его во вращение осуществляется действующей на него силой тяжести, вследствие чего полото материала разматывается с вала. Когда устройство, в отличие от этого, монтируется так, что полотно материала должно разматываться наискосок или даже горизонтально, привод вала действующей на него силой тяжести осуществляется только лишь в недостаточной степени, так что вал должен вращаться вручную или посредством двигателя.
Во время разматывающего движения вала, при котором с вала разматывается плоский материал, с возрастающей длиной разматывания уменьшается радиальное расстояние от плоского материала до оси вращения. Если бы радиальное расстояние от натяжных тросов до оси вращения во время разматывающего движения вала оставалось постоянным, натяжение плоского материала зависело бы от длины разматывания. Чтобы полотно материала, независимо от его длины разматывания, всегда оставалось равномерно натянутым, краевые области вала имеют коническую форму такого рода, что, независимо от длины разматывания плоского материала, радиальное расстояние от натяжных тросов до оси вращения всегда идентично радиальному расстоянию от плоского материала до оси вращения.
У одного из соответствующих известных из уровня техники устройств привод вала должен осуществляться, например, посредством отдельного тягового троса, который, например, соединен с возможностью вращательного движения с торцевой стороной вала в области его оси вращения, либо вручную, либо посредством двигателя.
Известные из уровня техники устройства имеют, таким образом, большое количество конструктивных элементов, чтобы обладать удовлетворительной функциональностью. Следовательно, соответствующие устройства дороги в изготовлении и трудоемки при установке. Кроме того, эти устройства вследствие множества конструктивных элементов имеют повышенную предрасположенность к неисправностям.
Так, например, DE 681428 описывает приводной механизм для разматывающего и наматывающего устройства свертывающихся штор для фасадов окон у затемняющих устройств, при этом свертывающаяся штора закреплена над окном в зажимной планке и намотана на свертывающий стержень, одновременно служащий опускающим стержнем. Свертывающий стержень может совершать разматывание и наматывание посредством направляющей тяги, наматывающейся на него в направляющем ролике и зафиксированной на верхней стороне окна, и закрепленной на свертывающем стержне и вращающей его посредством скручивающего ролика скручивающей тяги.
Задачей настоящего изобретения является предоставить усовершенствованное устройство для наматывания полотна материала на вал и разматывания с вала, которое включает меньшее количество конструктивных элементов, проще устанавливается, обеспечивает достаточное натяжение полотна материала, независимо от его длины разматывания, и при котором, в частности, привод вала также надежно осуществляется в системе, в которой полотно материала разматывается с вала наискосок или горизонтально.
Эта задача решается с помощью устройства с признаками п. 1 формулы изобретения для наматывания полотна материала на вал и разматывания с вала. Предпочтительные варианты осуществления описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.
Точнее говоря, у предлагаемого изобретением устройства предусмотренное для произвольной длины разматывания полотна материала первое радиальное расстояние от полотна материала до оси вращения вала отличается от предусмотренного для этой длины разматывания второго расстояние от натяжного троса до оси вращения. Тем самым обеспечено, что даже при горизонтальном расположении устройства, при котором полотно материала в размотанном состоянии должно иметь практически горизонтальную ориентацию, полотно материала надежно разматывается с центрального участка вала или наматывается, когда со стороны натяжных тросов на вал действует сила.
Передаваемая со стороны натяжных тросов на вал сила воздействует в тех точках краевых участков, в которых натяжные тросы тангенциально отрываются от соответствующих краевых участков вала. Так как натяжные тросы соединены с полотном материала через вал, эта сила действует на несущую структуру, которая по третьему закону Ньютона (сила действия = силе противодействия) создает силу противодействия. Эта сила противодействия воздействует в точке контакта полотна материала с центральным участком вала и действует соответственно ньютоновскому принципу реакции в направлении, противоположном силе, передаваемой посредством натяжных тросов. Вследствие различного радиального расстояния от полотна материала до оси вращения и расстояния от натяжных тросов до оси вращения действующий со стороны полотна материала на вал первый момент вращения отличается от действующего со стороны натяжных тросов второго момента вращения. Первый момент вращения и второй момент вращения противоположны друг другу по своему направлению, однако имеют различные абсолютные величины, так как первое расстояние отличается от второго расстояния. В результате получается разность моментов вращения, посредством которой осуществляется привод вала.
Разность моментов вращения соответствует произведению действующей силы на разность первого радиального расстояния и второго радиального расстояния. Другими словами, она воздействует в точке контакта полотна материала с окружностью центрального участка вала и осуществляет вращение этого вала.
У предлагаемого изобретением устройства натяжные тросы служат, во-первых, для натяжения полотна материала и для направления вала и, кроме того, служат для привода вала, следовательно, для разматывания полотна материала с центрального участка вала или, соответственно, сматывания на центральный участок. Предлагаемое изобретением устройство включает только три существенных конструктивных элемента, а именно, полотно материала, вал, на который наматывается или, соответственно, с которого разматывается полотно материала, и два натяжных троса, которые могут наматываться на краевые области вала и разматываться. Предлагаемое изобретением устройство имеет, следовательно, лишь небольшое количество конструктивных элементов, так что его изготовление и его установка особенно просты. Вследствие небольшого количества конструктивных элементов, кроме того, у предлагаемого изобретением устройства снижена предрасположенность к неисправностям.
Предпочтительно натяжные тросы выполнены упругими и в натянутом состоянии действуют на вал с силой, направленной от несущей структуры, так что привод вала осуществляется посредством силы, действующей со стороны натяжных тросов. Один из соответствующих вариантов осуществления обладает тем преимуществом, что для привода вала не надо применять никакого отдельного устройства для приложения силы, такого как, например, электродвигатель или аналогичное.
Предпочтительно устройство включает устройство аккумуляции энергии, которое находится в кинематической связи с натяжными тросами и действует на натяжные тросы с силой, направленной от несущей структуры. При этом привод вала может осуществляться посредством силы, действующей со стороны устройства аккумуляции энергии. Устройство аккумуляции энергии может, например, состоять из пружины растяжения или из двух пружин растяжения или множества пружин растяжения.
Предпочтительно предусмотренное для произвольной длины разматывания полотна материала первое расстояние от полотна материала до оси вращения больше, чем предусмотренное для этой длины разматывания второе расстояние от натяжного троса до оси вращения. При соответствующем варианте осуществления обеспечено, что действующий со стороны полотна материала на вал первый момент вращения отличается от действующего со стороны натяжных тросов на вал второго момента вращения. Привод вала вследствие разности между первым моментом вращения и вторым моментом вращения осуществляется за счет силы, передаваемой посредством натяжных тросов от несущей структуры. Другими словами, в точке контакта полотна материала с окружностью центрального участка вала действует разность между первым моментом вращения и вторым моментом вращения, так что вследствие этой разности моментов вращения привод вала осуществляется таким образом, что он отодвигается от несущей структуры.
Следовательно, при соответствующем варианте осуществления устройства полотно материала всегда разматывается с центрального участка вала, когда вал не зафиксирован в своем положении, что, например, может осуществляться посредством фиксирующего устройства.
С другой стороны, предусмотренное для произвольной длины разматывания полотна материала первое расстояние от полотна материала до оси вращения может быть предпочтительно меньше, чем предусмотренное для этой длины разматывания второе расстояние от натяжного троса до оси вращения. При этом действующий со стороны полотна материала на вал первый момент вращения меньше, чем действующий со стороны натяжных тросов на вал второй момент вращения, так что привод вала вследствие разности между первым моментом вращения и вторым моментом вращения осуществляется за счет силы, передаваемой посредством натяжных тросов к несущей структуре. Другими словами, разность между первым моментом вращения и вторым моментом вращения действует в точке контакта натяжных тросов с окружностями краевых участков и осуществляет вращение вала в направлении несущей структуры. Благодаря этому обеспечено, то полотно материала под воздействием силы, точнее говоря, тянущей силы натяжных тросов, всегда полностью наматывается на вал, когда вал не зафиксирован в своем положении, что, например, может осуществляться посредством фиксирующего устройства.
Предпочтительно краевые участки вала выполнены цилиндрическими. Соответствующий вариант осуществления особенно прост и оптимален по стоимости.
Предпочтительно два краевых участка вала по своей осевой протяженности выполнены соответственно по меньшей мере частично коническими, и вследствие этого по своей осевой протяженности соответственно сужаются с первого диаметра до второго диаметра. При этом первый, больший диаметр может примыкать к центральному участку вала, однако также наоборот, второй, меньший диаметр может примыкать к центральному участку вала.
При соответствующем варианте осуществления краевых областей вала во время разматывающего и наматывающего движения вала и соответствующего наматывания или, соответственно, разматывания полотна материала валом может поддерживаться натяжение полотна материала, так как изменяющийся с длиной разматывания полотна материала диаметр полотна материала компенсируется изменяющимся диаметром натяжных тросов на краевых участках вала.
Предпочтительно при вращении вала в направлении движения разматывания, при котором полотно материала разматывается с центрального участка вала, соответствующие натяжные тросы наматываются на соответствующие краевые участки вала в направлении сужения краевых участков. Тем самым обеспечено, что натяжение полотна материала продолжает оставаться достаточным, потому что при разматывании полотна материала с центрального участка вала первое радиальное расстояние от полотна материала до оси вращения с возрастающей длиной разматывания полотна материала сокращается, так что это уменьшающееся радиальное первое расстояние компенсируется тем, что соответствующие натяжные тросы во время их наматывающего движения наматываются в направлении сужения краевых участков.
С возрастающей длиной разматывания полотна материала либо укорачиваются натяжные тросы, которые действуют с тянущей силой, и/или укорачивается устройство аккумуляции энергии, например, в виде пружины растяжения. Вследствие этого укорочения натяжные тросы и/или устройство аккумуляции энергии в соответствии с законом Гука действуют с меньшей силой. Для компенсации этой силы, уменьшающейся во время процесса разматывания, разность между первым расстоянием от полотна материала до оси вращения и вторым расстоянием от натяжного троса до оси вращения предпочтительно увеличивается с возрастающей, т.е. увеличивающейся длиной разматывания полотна материала. Тем самым обеспечено, что разность между первым моментом вращения и вторым моментом вращения по всей длине разматывания полотна материала по существу остается постоянной, так что привод вала осуществляется с постоянным моментом вращения, и полотно материала, следовательно, разматывается с вала с постоянной скоростью разматывания.
Предпочтительно, с другой стороны, при вращении вала в направлении вращения наматывания, при котором полотно материала наматывается на центральный участок вала, соответствующие натяжные тросы разматываются с соответствующих краевых участков вала в направлении утолщения краевых участков.
Предпочтительно при этом уменьшается разность между вторым расстоянием от натяжного троса до оси вращения и первым расстоянием от полотна материала до оси вращения, так что разность моментов вращения по всей длине разматывания полотна материала остается по существу постоянной.
С уменьшающейся длиной разматывания полотна материала укорачиваются известным образом или натяжные тросы и/или устройство аккумуляции энергии, так что они действуют с меньшей силой. Это уменьшение силы компенсируется увеличивающейся разностью между вторым расстоянием и первым расстоянием, так что привод вала осуществляется посредством действующей силы с примерно постоянной скоростью в направлении несущей структуры.
Предпочтительно устройство имеет находящееся в кинематической связи с натяжными тросами и/или устройством аккумуляции энергии натяжное устройство для натяжения натяжных тросов и/или устройства аккумуляции энергии. Это обеспечивает то преимущество, что, в зависимости от угловой ориентации разматываемого полотна материала и в зависимости от необходимых вследствие этого сил, для разматывания или, соответственно, сматывания полотна материала может создаваться соответственно адаптированное предварительное натяжение. Соответствующее устройство натяжения может быть реализовано, например, в виде стяжного замка.
Предпочтительно устройство имеет также соединенный с возможностью вращательного движения с торцевой стороной вала в области оси вращения элемент управления, который, например, может быть выполнен в виде троса управления или в виде рычага управления или в виде цепи управления. Посредством этого элемента управления к валу может вручную и/или посредством двигателя прикладываться сила. Когда устройство аккумуляции энергии и/или натяжные тросы преимущественно ослаблены, вал посредством элемента управления может снова смещаться против силы, действующей со стороны натяжных тросов и/или устройства аккумуляции энергии, в исходное положение, так чтобы натяжные тросы и/или устройство аккумуляции энергии снова натягивались.
В другом предпочтительном варианте осуществления устройство включает также дополнительный вал, по окружности которого первый крепежный конец полотна материала закреплен таким образом, что при вращении дополнительного вала вокруг оси вращения полотно материала может наматываться на центральный участок вала и разматываться. Дополнительный вал имеет в своих двух осевых концевых областях по краевому участку, по окружности каждого из которых закреплено по дополнительному натяжному тросу, причем эти дополнительный натяжные тросы при вращении дополнительного вала могут наматываться на соответствующие краевые участки и разматываться и могут крепиться к несущей структуре. При вращении дополнительного вала в направлении движения разматывания, при котором дополнительный вал придвигается к несущей структуре, полотно материала разматывается с центрального участка дополнительного вала, а дополнительные натяжные тросы наматываются на соответствующие краевые участки дополнительного вала. При вращении дополнительного вала в направлении вращения наматывания, при котором дополнительный вал отодвигается от несущей структуры, полотно материала наматывается на центральный участок дополнительного вала, а натяжные тросы разматываются с соответствующих краевых участков вала. Предусмотренное для произвольной длины разматывания полотна материала первое радиальное расстояние от полотна материала до оси вращения дополнительного вала отличается от предусмотренного для этой длины разматывания второго радиального расстояния от дополнительного натяжного троса до оси вращения центрального вала, так что действующий со стороны полотна материала на дополнительный вал первый момент вращения отличается от действующего со стороны дополнительных натяжных тросов на дополнительный вал второго момента вращения по направлению и величине таким образом, что привод дополнительного вала вследствие разности между первым моментом вращения и вторым моментом вращения осуществляется за счет силы, передаваемой посредством дополнительных натяжных тросов.
С помощью соответствующего устройства можно, например, различным образом смещать в помещении затеняемую поверхность или поверхность с визуальной защитой в разные стороны, без необходимости того, чтобы полотно материала крепилось на несущей структуре и, следовательно, заканчивалось там. Так, например, может создаваться затеняемая поверхность или поверхность с визуальной защитой, которая внешне не имеет контакта с крепежной структурой и при этом кажется расположенной внутри помещения.
Другие преимущества, подробности и признаки изобретения содержатся в поясняемых ниже примерах осуществления. При этом в частности, показано:
Фиг. 1: сечение вала с намотанным, гибким полотном материала и с закрепленным на валу натяжным тросом;
Фиг. 2: сечение вала с закрепленным на нем натяжным тросом;
Фиг. 3: вид спереди или, соответственно, вид сверху предлагаемого изобретением устройства, у которого полотно материала намотано на вал;
Фиг. 4: вид спереди или, соответственно, вид сверху предлагаемого изобретением устройства, у которого полотно материала размотано с вала;
Фиг. 5: сечение части центрального участка вала и концевой области вала, при этом полотно материала намотано на центральный участок, а натяжной трос размотан с краевого участка;
Фиг. 6: изображенное на фиг. 5 устройство, при этом полотно материала размотано с центрального участка, а натяжной трос намотан на краевой участок;
Фиг. 7: сечение концевой области центрального участка вала и краевого участка вала, который имеет направляющие канавки для натяжного троса;
Фиг. 8: схематичный вид сбоку предлагаемого изобретением устройства, у которого первое радиальное расстояние от полотна материала до оси вращения больше, чем второе радиальное расстояние от натяжного троса до оси вращения;
Фиг. 9: график, изображающий зависимости первого радиального расстояния и второго радиального расстояния от длины разматывания полотна материала;
Фиг. 10: схематичный вид сбоку предлагаемого изобретением устройства, у которого первое радиальное расстояние от полотна материала до оси вращения меньше, чем второе радиальное расстояние от натяжного троса до оси вращения;
Фиг. 11: график, изображающий зависимости первого радиального расстояния и второго радиального расстояния от длины разматывания полотна материала;
Фиг. 12: вид сбоку предлагаемого изобретением устройства, снабженного закрепленным на валу элементом управления, при этом полотно материала имеет наклонную ориентацию;
Фиг. 13: вид спереди или, соответственно, вид сверху предлагаемого изобретением устройства по другому варианту осуществления, включающего два вала, на которые может наматываться полотно материала, при этом полотно материала размотано с этих двух валов; и
Фиг. 14: изображенное на фиг. 13 устройство, у которого полотно материала преимущественно намотано на два вала.
В следующем ниже описании одинаковые ссылочные обозначения обозначают одинаковые конструктивные элементы или, соответственно, одинаковые признаки, так что выполненное в связи с одной фигурой описание, касающееся конструктивного элемента, относится также к другим фигурам, во избежание повторяющегося описания.
На фиг. 1 показано поперечное сечение вала 1, по окружности которого закреплен второй крепежный конец полотна 2 материала. Полотно 2 материала намотано на вал 1 и отрывается от вала в тангенциальной точке, в которой полотно материала в изображенной на фиг. 1 ориентации проходит вертикально вверх.
Как видно из фиг. 2, по окружности вала 1 закреплен натяжной трос 3, при этом один конец натяжного троса 3 вдается через отверстие в окружности вала 1 и внутри вала завязан в узел 6, так что получается фиксация 7 натяжного троса. Натяжной трос 3 и полотно 2 материала расположены таким образом, что при разматывании полотна 2 материала с вала 1 натяжной трос 3 наматывается на вал 1. Когда, с другой стороны, на изображении фиг. 1 и 2 вал 1 вращается против направления часовой стрелки, полотно 2 материала наматывается на вал 1, в отличие от чего натяжной трос 3 разматывается с вала 1.
На фиг. 3 показано схематичное изображение предлагаемого изобретением устройства на виде спереди или, соответственно, на виде сверху. Полотно 2 материала имеет первый крепежный конец 5, которым полотно материала закреплено на первой несущей структуре 8. Несущая структура 8 может, например, представлять собой капитальную стену или другую любую несущую структуру. Как уже пояснялось выше со ссылкой на фиг. 1, второй крепежный конец 4 закреплен по окружности вала 1. Полотно 2 материала на изображении фиг. 3 полностью намотано на вал 1.
Вал 1 в своих двух осевых концевых областях имеет по краевому участку 10, которые примыкают к центральному участку и по окружностям каждого из которых закреплено по натяжному тросу 3. При этом натяжные тросы 3 при вращении вала 1 могут наматываться на краевые участки 10 и разматываться. Другие концы натяжных тросов 3, в свою очередь, закреплены на несущей структуре 8 или, соответственно, на устройстве 9 для крепления натяжных тросов. При этом натяжные тросы 3 имеют определенное натяжение, так что при наматывании или, соответственно, разматывании полотна 2 материала с вала 1 вал 1 направляется в своем движении. При вращении вала 1 в направлении движения разматывания вал 1 отодвигается от несущей структуры 8. При этом полотно 2 материала разматывается с центрального участка вала 1, и одновременно натяжные тросы 3 наматываются на соответствующие краевые участки 10 вала 1.
На фиг. 4 показано устройство, у которого полотно 2 материала частично размотано с центрального участка вала 1. Разматывание полотна 2 материала с центрального участка вала 1 сопровождается, следовательно, наматыванием натяжных тросов 3 на краевые участки 10 вала 1.
Устройство имеет также элемент 11 управления, соединенный с возможностью вращательного движения с торцевой стороной 13 вала 1 в области оси вращения, который, например, может быть выполнен в виде троса 11 управления, рычага 11 управления или в виде цепи 11 управления. Посредством этого элемента 11 управления вал может двигаться вверх или вниз, так чтобы при движении вниз полотно 2 материала разматывалось с центрального участка вала 1, а при движении вверх вала 1 полотно 2 материала наматывалось на центральный участок вала 1.
На фиг. 5 показано сечение части центрального участка и краевого участка 10 вала 1 устройства в состоянии, в котором полотно 2 материала преимущественно намотано на вал 1, а натяжной трос 3 преимущественно размотан с краевого участка 10. Это состояние соответствует состоянию устройства, изображенному на фиг. 3. На фиг. 6 показана та же область в поперечном сечении, что и на фиг. 5, при этом на фиг. 6 полотно 2 материала преимущественно размотано с вала 1, а натяжной трос 3 преимущественно намотан на краевой участок вала 1. Это состояние соответствует состоянию, изображенному на фиг. 4.
Из фиг. 5 и 6 видно, что краевой участок 10 вала 1 по своей осевой протяженности выполнен коническим и по своей осевой протяженности сужается с первого диаметра до второго диаметра. Эта коническая форма краевого участка 10 имеет цель, чтобы полотно 2 материала, независимо от длины L разматывания полотна 2 материала, всегда оставалось ровным или примерно равномерно натянутым. Потому что во время разматывания полотна 2 материала первое радиальное расстояние R1 от полотна 2 материала до оси вращения вала 1 сокращается. Это уменьшающееся в процессе разматывания полотна 2 материала с вала 1 первое радиальное расстояние R1 должно компенсироваться тем, чтобы второе радиальное расстояние R2 от натяжного троса 3 до оси вращения во время наматывания натяжного троса 3 на краевой участок 10 заметно уменьшалось. Благодаря этому при разматывании полотна 2 материала с вала 1 разматывается точно столько же длины полотна 2 материала, сколько длины натяжного троса 3 наматывается на краевые участки 10.
Чтобы натяжной трос 3 при наматывании на краевой участок 10 вала 1 всегда прилегал по правильному радиусу, краевая часть 10 может иметь направляющие канавки 14, так чтобы натяжной трос 3 в намотанном состоянии лежал по линии 12 наматывания.
На фиг. 8 показан схематичный вид сбоку предлагаемого изобретением устройства в состоянии, в котором полотно 2 материала уже частично размотано с центрального участка вала 1. Длина L разматывания полотна материала, которая представляет собой длину размотанного полотна 2 материала от несущей структуры 8 до точки контакта полотна 2 материала с валом 1, в изображенном на фиг. 8 состоянии составляет примерно 50% максимальной длины L разматывания.
Натяжной трос 3 в изображенном на фиг. 8 состоянии частично намотан по окружности краевого участка 10 вала 1. Натяжной трос 3 обводится вокруг отводного устройства 22 и соединяется с устройством 21 аккумуляции энергии в виде пружины 21 растяжения. Само устройство 21 аккумуляции энергии, в свою очередь, соединено с несущей структурой 8.
Устройство 21 аккумуляции энергии действует на натяжные тросы 3 с тянущей силой F. По третьему закону Ньютона и вследствие соединения натяжного троса 3 с полотном 2 материала через вал 1 несущая структура 8, с которой соединен второй крепежный конец 4 полотна 2 материала, действует на полотно 2 материала с противоположно направленной силой противодействия. Действующая со стороны несущей структуры 8 сила противодействия по своей величине идентична тянущей силе F, действующей со стороны устройства 21 аккумуляции энергии на натяжные тросы 3, однако ориентирована в противоположном направлении.
Из фиг. 8 видно, что первое радиальное расстояние R1 от полотна 2 материала до оси вращения вала 1 больше, чем второе радиальное расстояние R2 от натяжных тросов 3 до оси вращения вала 1. Следовательно, действующий со стороны полотна 2 материала на вал 1 первый момент вращения больше, чем действующий со стороны натяжных тросов 3 на вал 1 второй момент вращения, потому что первое радиальное расстояние R1 больше, чем второе радиальное расстояние R2, и сила, действующая по окружности центрального участка вала 1, по величине идентична тянущей силе F, которая действует на окружность краевого участка 10 вала 1. Два момента вращения направлены противоположно друг другу, так что получается разность моментов вращения. Так как действующий со стороны полотна 2 материала на вал 1 первый момент вращения больше, чем действующий со стороны натяжных тросов на краевые участки 10 вала второй момент вращения, и так как первый момент вращения осуществляет вращение вала на изображении фиг. 8 против направления часовой стрелки, разность моментов вращения также осуществляет вращение вала 1 против направления часовой стрелки на изображении фиг. 8. При вращении вала 1 против направления часовой стрелки полотно 2 материала разматывается с центрального участка вала 1, при этом одновременно натяжные тросы 3 наматываются на краевой участок 10 вала 1.
Другими словами, разность моментов вращения воздействует в той точке вала 1, в которой полотно 2 материала сходит с вала 1.
На фиг. 8 полотно 2 материала в размотанном состоянии ориентировано горизонтально. Это является идеализированным состоянием. Обычно вал 1 немного провисает, так что угол, заключенный между полотном 2 материала и натяжными тросами 3, составляет не 180°, а несколько меньший угол. Так как однако, соответствующие радиальные расстояния от полотна 2 материала до оси вращения или, соответственно, от натяжного троса 3 до оси вращения, не изменяются, соотношения сил при соответственно провисающем вале 1 идентичны описанным выше соотношениям сил.
Когда полотно 2 материала в размотанном состоянии ориентировано не горизонтально, а ориентировано наискосок, то на вал 1 действует не только лишь создаваемая устройством 21 аккумуляции энергии сила F, а, кроме того, также компонента силы тяжести, сопротивляющаяся подъему, которая дополнительно способствует разматыванию полотна 2 материала с вала 1.
Следовательно, у предлагаемого изобретением устройства обеспечено, что размотанное полотно 2 материала натянуто натяжным тросом 3 и, кроме того, натяжной трос 3 осуществляет привод вала 1.
Во время разматывающего движения вала 1 устройство 21 аккумуляции энергии стягивается, так что в процессе разматывающего движения сила, действующая со стороны устройства 21 аккумуляции энергии, с увеличивающейся длиной L разматывания полотна 2 материала уменьшается. Следовательно, при постоянной разности первого радиального расстояния R1 и второго радиального расстояния R2 вал 1 медленнее тянется устройством 21 аккумуляции энергии в направлении конечного положения вала 1с возрастающей длиной L разматывания.
Однако, чтобы разность моментов вращения по всей длине L разматывания полотна 2 материала оставалась по существу постоянной, форма краевых участков 10 может быть подобрана таким образом, чтобы разность между первым расстоянием R1 от полотна 2 материала до оси вращения вала 1 и вторым расстоянием R2 от натяжного троса 3 до оси вращения вала 1 с возрастающей длиной L разматывания полотна 2 материала увеличивалась. Соответствующая зависимость изображена на фиг.9, из которой видно, что с возрастающей длиной L разматывания полотна 3 материала второе радиальное расстояние R2 от натяжного троса 3 до оси вращения падает круче, чем первое радиальное расстояние R1 от полотна 2 материала до оси вращения. Следовательно, уменьшающаяся устройством 21 аккумуляции энергии с повышающейся длиной L разматывания сила F компенсируется за счет того, что разность между первым радиальным расстоянием R1 и вторым радиальным расстоянием R2 увеличивается. Произведение тянущей силы F и разности радиальных расстояний R2 и R1 остается, таким образом, приблизительно постоянным. Тем самым обеспечено, что вал 1 переводится из начального положения в конечное положение с постоянной или по существу постоянной скоростью на всей длине L разматывания.
В то время как на фиг. 8 показан вид сбоку предлагаемого изобретением устройства, у которого полотно 2 материала разматывается с вала 1 вследствие силы, действующей со стороны устройства 21 аккумуляции энергии, на фиг.10 показано предлагаемое изобретением устройство, у которого полотно 2 материала вследствие тянущей силы F, действующей со стороны устройства 21 аккумуляции энергии, наматывается на вал 1. Для этого для произвольной длины L разматывания полотна 2 материала первое расстояние R1 от полотна 2 материала до оси вращения должно быть меньше, чем предусмотренное для этой длины L разматывания второе радиальное расстояние R2 от натяжного троса до оси вращения.
Следовательно, действующий со стороны полотна 2 материала на вал 1 первый момент вращения меньше, чем действующий со стороны натяжных тросов 3 на вал 1 второй момент вращения. Скалярные величины первого и второго момента вращения на фиг. 10 символически изображены стрелками разного размера. Направление соответствующих стрелок указывает направление, в котором соответствующие моменты вращения осуществляют привод вала 1. Под действием разности моментов вращения вал 1 на изображении фиг.1 вращается в направлении часовой стрелки, при котором полотно 2 материала наматывается на центральный участок вала 1.
В изображенном на фиг. 10 варианте осуществления устройство 21 аккумуляции энергии максимально натянуто, когда полотно 2 материала полностью размотано с вала 1, т.е. когда вал 1 на изображении фиг. 10 находится дальше всего справа. Когда устройство 21 аккумуляции энергии стягивается и при этом ослабляется, вал 1 вследствие результирующего момента вращения движется в направлении второго крепежного конца 4 полотна 2 материала. Вследствие стягивания устройства 21 аккумуляции энергии с уменьшающейся длиной L разматывания полотна 2 материала сила F, действующая со стороны устройства 21 аккумуляции энергии, уменьшается. Чтобы вал 1 с постоянной скоростью переводился устройством 21 аккумуляции энергии в его конечное положение, разность моментов вращения должна быть, однако, постоянной. Чтобы достичь этого, как изображено на фиг. 11, разность между вторым расстоянием R2 от натяжного троса 3 до оси вращения и первым расстоянием R1 от полотна 2 материала до оси вращения с повышающейся длиной L разматывания полотна материала может уменьшаться. При этом разность моментов вращения по всей длине L разматывания полотна 2 материала может поддерживаться по существу постоянной, так что скорость сматывания вала 1 остается по существу постоянной.
На фиг. 12 показано предлагаемое изобретением устройство на схематичном виде сбоку, причем у этого устройства устройство 21 аккумуляции энергии не изображено. Натяжные тросы 3 могут быть, например, выполнены упругими, так чтобы они сами создавали тянущую силу F. Из фиг. 12 видно, что устройство включает соединенный с возможностью вращательного движения с торцевой стороной 13 вала в области оси вращения элемент 11 управления в виде троса 11 управления. Трос 11 управления отводится отводным устройством 26 элемента управления, так что трос 11 управления после отвода отводным устройством 26 элемента управления висит вертикально вниз. Когда вал 1 под действием силы со стороны не изображенного устройства 21 аккумуляции энергии и/или вследствие действия силы со стороны упругих натяжных тросов 3 находится в конечном положении, т.е. когда полотно 2 материала полностью размотано с вала 1, путем потягивания за трос 11 управления вал 1 может снова переводиться в свое исходное положение, при этом при потягивании за трос 11 управления натягивается натяжной трос 3 или, соответственно, натягивается не изображенное устройство 21 аккумуляции энергии. Путем фиксации троса 11 управления посредством фиксатора 18 элемента управления вал 1 может удерживаться в любом положении.
Трос 11 управления или, соответственно, элемент 11 управления не обязательно должен приводиться в действие вручную, а может также альтернативно приводиться в действие двигателем.
На фиг. 13 показан один из альтернативных вариантов осуществления предлагаемого изобретением устройства в состоянии, в котором полотно 2 материала полностью размотано. Устройство включает, наряду с валом 1, дополнительный вал 15, по окружности которого первый крепежный конец 5 полотна 2 материала закреплен таким образом, что при вращении дополнительного вала 15 вокруг оси вращения полотно 2 материала может наматываться на центральный участок дополнительного вала 15 и разматываться. В своих двух осевых концевых областях дополнительный вал 15 имеет по краевому участку 10, по окружностям каждого из которых закреплено по дополнительному натяжному тросу 16. Эти два дополнительных натяжных троса 16 при вращении могут наматываться на соответствующие краевые участки 10 дополнительного вала 15 и разматываться и крепиться к несущей структуре 8. При вращении дополнительного вала 15 в направлении движения разматывания, при котором дополнительный вал 15 придвигается к несущей структуре 8, полотно 2 материала разматывается с центрального участка дополнительного вала 15, и одновременно во время этого разматывающего движения дополнительные натяжные тросы 16 наматываются на соответствующие краевые участки 10 дополнительного вала 15. С другой стороны, при вращении дополнительного вала 15 в направлении вращения наматывания, при котором дополнительный вал 15 отодвигается от несущей структуры, полотно 2 материала наматывается на центральный участок дополнительного вала 15, а дополнительные натяжные тросы 16 разматываются с соответствующих краевых участков 10 дополнительного вала 15. Краевые участки 10 дополнительного вала 15, точно так же, как и краевые участки 10 вала 1, выполнены таким образом, что предусмотренное для произвольной длины L разматывания полотна 2 материала первое радиальное расстояние R от полотна 2 материала до оси вращения дополнительного вала 15 отличается от предусмотренного для этой длины L разматывания второго радиального расстояния R2 от дополнительного натяжного троса 16 до оси вращения дополнительного вала 15. Следовательно, действующий со стороны полотна 2 материала на дополнительный вал 15 первый момент вращения отличается от действующего со стороны дополнительных натяжных тросов 16 на дополнительный вал 15 второго момента вращения по направлению и величине таким образом, что привод дополнительного вала 15 вследствие разности между первым моментом вращения и вторым моментом вращения осуществляется за счет силы, передаваемой посредством дополнительных натяжных тросов 16.
На фиг. 14 показано устройство, изображенное на фиг. 13, в состоянии, в котором полотно 2 материала частично намотано на вал 1 и на дополнительный вал 15. Следовательно, положение размотанного полотна 2 материала может варьироваться в определенной области между несущей структурой 8 и устройством 9 крепления натяжного троса.
Из фиг. 13 и 14 видно, что дополнительный элемент 20 управления соединен с возможностью вращательного движения с дополнительным валом 15 с торцевой стороны 13 дополнительного вала в области оси вращения. Принцип действия и цель дополнительного элемента 20 управления идентичны принципу действия и цели элемента 11 управления, так что ссылаемся на приведенное выше соответствующее описание.
В одном из альтернативных и не изображенных на фигурах вариантов осуществления предлагаемое изобретением устройство может иметь два отводных устройства 22, посредством которых отводятся натяжные тросы 3 или, соответственно, дополнительные натяжные тросы 16. Натяжные тросы 3 могут быть соединены друг с другом и/или дополнительные натяжные тросы 16 могут быть соединены друг с другом. Когда натяжные тросы 3 и/или дополнительные натяжные тросы 16 являются упругими, сила, необходимая для движения вала 1 или, соответственно, дополнительного вала 15, создается самими натяжными тросами 3 и/или дополнительными натяжными тросами 16. Альтернативно между натяжными тросами 3 или, соответственно, между дополнительными натяжными тросами 16 может быть соответственно расположено устройство 21 аккумуляции энергии в виде пружины растяжения, с которой соответственно соединены натяжные тросы 3 или, соответственно, дополнительные натяжные тросы 16. При соответствующем варианте осуществления необходима только одна пружина растяжения с каждой стороны.
В другом и не изображенном варианте осуществления устройство для наматывания полотна 2 материала на вал 1 и разматывания с вала включает несколько полотен 2 материала, которые могут наматываться на вал 1, 15 и разматываться с него рядом друг с другом. При этом трос 11 управления между полотнами 2 материала может быть закреплен на валу 1, 15.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Вал
2 Полотно материала
3 Натяжной трос
4 Второй крепежный конец (полотна материала)
5 Первый крепежный конец (полотна материала)
6 Узел
7 Фиксатор натяжного троса
8 Несущая структура (для первого крепежного конца)
9 Устройство крепления натяжного троса
10 Краевой участок (вала или дополнительного вала)
11 Элемент управления
12 Линия разматывания (натяжного троса)
13 Торцевая сторона вала
14 Направляющие канавки (для натяжного троса)
15 Дополнительный вал
16 Дополнительный натяжной трос
18 Фиксатор элемента управления
19 Краевой участок (дополнительного вала)
20 Дополнительный элемент управления
21 Устройство аккумуляции энергии
22 Отводное устройство (для натяжного троса)
26 Отводное устройство элемента управления
F Сила (создаваемая натяжным тросом или устройством аккумуляции энергии)
L Длина разматывания (полотна материала)
R Радиальное расстояние
R1 Первое радиальное расстояние (от полотна материала до оси вращения)
R2 Второе радиальное расстояние (от натяжного троса до оси вращения).