Глава 1. Лентопротяжные механизмы

Рассмотрим следующие основные элементы лентопротяжных механизмов:

• механизмы прерывистого движения кинолент — грейферные и мальтийские, имеющие применение в отечественной кинокопировальной аппаратуре;

• механизмы непрерывной печати изображения;

• механизмы печати фотографической фонограммы;

• устройства для наматывания и разматывания киноленты.

§ 1.1. Механизмы прерывистого движения кинолент

Механизмы прерывистого движения предназначаются для скачкообразного перемещения кинолент в фильмовом канале в период перекрывания светового потока в светооптической системе обтюратором.

К механизмам прерывистого движения кинолент предъявляются следующие основные технические требования:

в процессе экспонирования должно быть предотвращено взаимное перемещение исходного фильмового материала и светочувствительной кинопленки относительно друг друга;

при контактной печати в период экспонирования должен быть плотный контакт эмульсионных слоев исходного фильмового материала и светочувствительной кинопленки по всему нолю печатаемого изображения;

при оптической печати должны быть точно сопряжены все точки печатаемого изображения и светочувствительной кинопленки относительно друг друга;

высокая устойчивость изображения в копии;

высокая сохранность фильмовых материалов, в особенности негатива;

надежная смазка наиболее нагруженных подвижных частей механизма, их высокая износоустойчивость и стабильность в работе.

В качестве механизмов прерывистого движения в кинокопировальной аппаратуре находят применение грейферные и мальтийские механизмы [1, 2]. Грейферные механизмы рассчитаны на сравнительно невысокую частоту смен кадров, не превышающую 10—12 кадр/с. Мальтийские механизмы рассчитаны па частоту смен кадров 24 и 36 кадр/с, соответственно для 35-, 16- и 8-мм кинопленки. В практике находят применение мальтийские механизмы, рассчитанные на работу при прямом и обратном ходе аппарата, а также механиз­мы, рассчитанные па работу лишь при прямом ходе.

Рис. 1.1. Схема грейферного механизма с качающимся фильмовым каналом

В отечественной кинокопировальной аппаратуре используются грейферные механизмы унифицированной конструкции с пульсирующим фильмовым каналом и неподвижными зубьями контргрейфера, что обеспечивает высокую устойчивость изображения при печати. Эти грейферные механизмы выполняются в двух модификациях: с качающимся фильмовым каналом и с параллелограммной подвеской фильмового канала.

На рис. 1.1 представлена схема грейферного механизма с качающимся фильмовым каналом [3].

На валу 1 жестко укреплены зубчатое колесо 2, связанное с приводным механизмом, и кулачки 3 и 4. Кулачок 3 управляет приводной рамкой 5, получающей вследствие этого качательное движение. Это движение при помощи рычага 7 и камня 8 трансформируется в возвратно-поступательное движение грейферной рамки 9. На этой рамке имеются зубья, с помощью которых транспортируется кинопленка.

Кулачок 4 управляет приводной рамкой 6, качающейся вместе с валом 10 и рычагом 11. Последний шарнирно связан с тыльной стороной фильмового канала 12; вследствие этого он совершает качательное движение относительно оси 13.

В прямоугольном отверстии фильмового канала 12 расположена сменная печатная рамка 14 с зубьями контргрейфера.

Маховик 15 обеспечивает вращение вала 1 с постоянной угловой скоростью.

На рис. 1.2 показана схема грейферного механизма с параллелограммной подвеской фильмового канала, выполнен­ной в виде шарнирного многозвенника.

Рис. 1.2. Схема грейферного механизма с параллелограммной подвеской фильмо­вого капала

Укрепленные на валу 1 кулачки 3 и 4 управляют приводными рамками 5 и 6. Рамка 5 с помощью рычага 7 и камня 8 осуществляет возвратно-поступательное движение по вер­тикали грейферной рамки 9, а рамка 6 совместно с валом 10 и рычагом 11 — возвратно-поступательное движение по го­ризонтали фильмового канала 12, Это достигается с по­мощью шарнирного многозвенника 13.

Структурная схема кулачка, приводной и грейферной рамок показана на рис. 1.3. Сплошными линиями показано по­ложение элементов механизма в начале движения грейферной рамки с зубьями, а штриховыми — в конце. Кулачок по­ворачивается относительно оси О₁ приводная рамка — отно­сительно оси О₂, а грейферная рамка при помощи вкладыша связана шарнирно с рычагом в точке Оз. При повороте кулачка вокруг оси O₁ на угол при­водная рамка поворачивается вокруг оси 0₂ на угол ( и грейферная рамка с зубьями перемещается вдоль направляю­щих по вертикали на шаг грейфера Н_г.

Рис. 1.3. Структурная схема звеньев грейферного механизма

Если обозначить длину рычага О₂—О₃ через L, то шаг грейферной рамки определится из выражения

(1.1)

На рис. 1.4 показана структурная схема кулачка, привод­ной и грейферной рамок при текущем значении утла поворо­та кулачка на угол а, вследствие которого рычаг L повора­чивается на угол .

Задаваясь все возрастающими значениями , можно гра­фическим построением в большом масштабе получить соот­ветствующие им значения .

По значениям можно рассчитать соответствующие им величины перемещения зубьев грейфера по формуле

(1.2)

При

По результатам графических и расчетных работ можно построить графики пути кинопленки или , а по ним путем последовательного графического дифферен­цирования получить графики скорости и ускорения кино­пленки.

Рассмотрим грейферный механизм, построенный на базе приведенного выше грейферного механизма унифицирован­ной конструкции, у которого кинематическая схема видоиз­менена таким образом, что позволяет транспортировать ки­ноленту (в частности, шириной 70 мм) со значительно уве­личенной высотой кад­ра [50], соответствующей 10—12 перфорациям

На валу 1 закреплено зубчатое колесо 2, кулач­ки 3 и 4 и маховик 5. Зубчатое колесо 2 связа­но с приводным механиз­мом аппарата.

Риг. 1.4. Структурная схема кулачка, приводной и грейферной рамок

Кулачок 3 помещен внутри приводной рам­ки 6, которая качается на оси 7. В прорези при­водной рамки 6 помещен палец 8, укрепленный на рычаге 9. Правый конец этого рычага укреплен на валу 10. На последнем укреплен также рычаг П. На левом конце этого ры­чага укреплен палец 12,который входит в камень приводной и грейферной рамок 13, расположенный в пазу грейферной рамки 14. На грейферной рамке укреплены зубья грейфера 15.

Таким образом, вращательное движение вала 1 при по­мощи кулачка 3 трансформируется в качательное движение звеньев 6, 9 и 11, а при помощи пальца 12 и камня 13 транс­формируется в возвратно-поступательное движение рамки грейфера 14 по вертикали вдоль направляющих 16.

Вал 10 расположен внутри эксцентричной втулки 17, по­воротом которой регулируется соотношение плеч рычагов 6 и 9, а следовательно, ход рамки грейфера 14. Левый конец рамки грейфера 14 расположен в направляющей 18.

Зубья грейфера 15 проходят сквозь пазы фильмового ка­нала 19. Фильмовой канал — пульсирующий и включает в се­бя пульсирующую рамку 20, связанную с шарнирным четырехзвенником 21, дверцу 22 и прижимную рамку 23.

С тыльной стороны пульсирующей рамки 20 имеется ок­но, в которое входит сменная печатная рамка 24 с зубьями контргрейфера 25.

Рис. 1.5. Схема грейферного механизма, пред­назначенного для транспортирования кинопленки с повышенной высотой кадра

Качательное движение фильмового канала, необходимое для попеременного одевания кинолент то на зубья грейфера, то на зубья контргрейфера, осуществляется при помощи ку­лачка 4, приводной рамки 26 и рычага 27. Последний состо­ит из направляющей 28, которая укреплена на валу 29. Сквозь направляющую 28 свободно продета ось 30, нижняя часть которой выполнена в виде вилки, а на ее верхней ча­сти укреплена ручка 31. Вилка охватывает сухарь 32, сидя­щий на пальце 33, укрепленном на пульсирующей рамке 20.

Рис. 1.6. Структурная схема звеньев грейферного механизма, пред­назначенного для транспортирования кинопленки с повышенной высотой кадра

Кулачки 3 и 4 рассчитываются и устанавливаются таким образом, чтобы обеспечить согласованность совместной ра­боты рамки грейфера и пульсирующего фильмового канала.

Структурная схема кулачка, приводной рамки и системы шарнирно связанных рычагов грейферного механизма, пред­назначенного для транспортирования кинопленки с увеличен­ной высотой кадра, показана на рис. 1.6.

При повороте кулачка на угол рычаг поворачи­вается На угол, а рычаг — на .

Из схемы рис. 1.6 следует

или

Но

следовательно,

(1.3)

Для определения максимальной высоты зуба грейфера при контактной прерывистой печати обратимся к схеме рис. 1.7. При расчете принимаем, что негатив имеет макси­мальную усадку, вследствие чего шаг кадра ' негатива Я_н имеет минимальное значение. Между верхней кромкой зуба грейфера и верхней кромкой перфорации негатива предус­матривается зазор А/г ~ 0,1 мм. При транспортировании не­гатива с меньшей усадкой этот зазор увеличивается

светочувствительная пленка негатив

Рис. 1.7. Схема зацепления с перфорациями двух кинолент зуба грейфера

Обозначим через Н_г и Н_п соответственно шаг грейфера и шаг кадра на кинопленке.

При входе зуба грейфера в перфорации и перемещении вниз он вначале перемещается на величину и входит в контакт с рабочей кромкой перфорации кинопленки. Затем он перемещается на величину и сдвигает одну ленту относительно другой. Этот сдвиг тем больше, чем больше разность усадок кинолент. После этого зуб грей­фера перемещает обе ленты на величину Н_н.

Высота зуба грейфера определяется из выражения

(1.4)

Схема зацепления с перфорациями двух кинолент зуба контргрейфера показана на рис. 1.8.

Обозначим через Н_п' и Н_н' промежутки от места выхода зубьев грейфера до места входа зубьев контргрейфера для кинопленки и негатива соответственно.

светочувствительная плёнка негатив

Рис. 1.8. Схема зацепления с перфорациями двух кинолент зуба контргрейфера

При входе в перфорации зубьев контргрейфера одна лен­та смещается относительно другой на величину .

Обозначим через

t_n и t_н — соответственно шаг перфорации кинопленки и не­гатива; п — число перфораций в промежутке от места выхо­да зубьев грейфера до места входа зубьев контргрейфера.

Тогда

H_n'=nt_n; H_н'=nt_н

и

Чем больше, тем больше затрудняются условия за­цепления зубьев контргрейфера с перфорациями кинолент. При проектировании желательно, чтобы ДЯ было минималь­ным. Это может быть выполнено, если свести к минимуму п, что можно достигнуть, если расположить зубья контргрейфера после траектории зуба грейфера по ходу движения ки­нопленки.

На рис. 1.9 показана схема мальтийского механизма и фильмового канала для прерывистого передвижения двух кинолент (формата 4x8 мм), рассчитанного на работу аппарата при прямом ходе и с реверсом. В механизме примене­ны 40-зубый скачковый печатный барабан 1 и 40-лопастный мальтийский крест 2. Мальтийский крест изготовлен из поли­формальдегида, что обеспечивает его высокую износоустойчивость, а также малый момент инерции при значительных размерах.

В фильмовом канале светочувствительная кинопленка 3 и контратип 4 раздельно поджимаются подпружиненными направляющими 5 и 6 к неподвижной направляющей 7. Степень прижима каждой из кинолент может регулироваться |,таким образом, чтобы в момент экспонирования был обеспечен контакт между ведущим зубом скачкового барабана и рабочими кромками перфораций.

Киноленты в поперечном направлении ориентируются также раздельно (принцип работы устройства показан на рис. 1.11). Независимая ориентация каждой из кинолент относительно скачкового барабана обеспечивает высокую точ­ность печати.

Во избежание образования нагара в фильмовом канале, могущего возникнуть в связи с постоянным трением кинолент о подпружиненные направляющие, последние изготав­ливаются из полиформальдегида.

Конструкция фильмового канала симметрична относи­тельно скачкового барабана в целях обеспечения одинаковых условий печати при работе аппарата как при прямом ходе, так и с реверсом.

Мальтийский механизм рассчитан па частоту смен кадров 36 кадр/с.

Па рис. 1.10 показана конструктивная схема мальтийско­го механизма для прерывистого передвижения светочувствительной кинопленки (4X8 мм) при оптической печати.

Н корпусе 1 на шарикоподшипниках установлена ось экс­центрика 2. Эксцентрик приводится во вращение от шестер­ни 3, связанной с приводным механизмом аппарата. Палец 4 зaкреплен в эксцентрике 2 на двух опорах, причем на па­лец одета вращающаяся втулка 5.

Рис. 1.9. Схема мальтийского механизма и фильмового канала для кон­тактной прерывистой печати

Рис. 1.10. Конструктивная схема мальтийского механизма для прерывистого транспортиро­вания светочувствительной кинопленки при оптической печати

Десятилопастный мальтийский крест б запрессован на валу 7, изготовленном за одно целое со скачковым зубчатым барабаном 8. Межосевое расстояние мальтийского креста и эксцентрика регулируется поворотом эксцентричной втулки .9 и фиксируется во втулке 10 хомутом 11.

На корпусе 1 соосно с осью эксцентрика 2 имеется базо­вый цилиндрический поясок 12, который центрирует меха­низм на плате фильмового канала. Разворачивая весь меха­низм вокруг оси эксцентрика, можно регулировать положе­ние скачкового барабана относительно экспозиционного окна в зависимости от расположения кинокадров относительно перфораций на исходном фильмовом материале.

На рис. 1.11 показана схема устройства для контактной прерывистой печати изображения при помощи мальтийской системы, в котором в отличие от рассмотренного ранее скачковый барабан вынесен за пределы экспозиционного окна [4]. Оно, следовательно, рассчитано на работу лишь при прямом ходе аппарата без реверса.

На валу 1, кинематически связанном с приводным меха­низмом кинокопировального аппарата, жестко укреплен экс­центрик 2 с пальцем 3. Он сцепляется с мальтийским кре­стом 4, укрепленном на валу 5.

На этом же валу укреплен скачковый зубчатый бара­бан 6, прерывисто транспортирующий две киноленты через фильмовый канал.

Негатив изображения 7 поступает в фильмовый канал 14, предварительно направляясь по плоскости прижимной рамкой 8 и по торцу: спереди роликами 9 с неподвижными осями, а сзади роликами с подпружиненными осями (не по­казанными па рисунке).

Светочувствительная кинопленка 10 предварительно направляется, но плоскости прижимной рамкой 11, но торцу спереди роликами 12 с неподвижными осями, а сзади роли­ками с подпружиненными осями 13.

После этого обе киноленты, находясь в контакте, посту­пают в фильмовый канал 14, где совместно направляются по плоскости прижимной рамкой 15, а по торцу роликами 16 с неподвижными осями и роликами с подпружиненными ося­ми 17. Экспозиционный свет поступает на экспозиционное окно снизу вверх, как показано стрелкой.

После фильмового канала обе ленты, находясь в контак­те, поступают на скачковый зубчатый барабан 6, причем со­вместный прижим к барабану осуществляется при помощи прижимной колодки 18.

После зубчатого барабана 6 обе ленты разделяются в ви­де петель и поступают раздельно на зубчатые барабаны для последующего транспортирования по лентопротяжному тракту.

Рис. 1.11. Схема устройства для контактной прерывистой печати при помощи мальтийской системы, в которой скачковый барабан вынесен за пределы экспозиционного окна

При необходимости зацепления 5 — 6 перфораций с зубья­ми скачкового барабана на сравнительно небольшом угле ох­вата, в особенности при транспортировании 16- и 8-мм кино­лент, у которых шаг перфораций равен шагу кинокадра, тре­буется увеличивать число лопастей мальтийского креста.

В кинокопировальной аппаратуре, предназначенной для контактной и оптической печати на 16- и 8-мм кинопленке, число лопастей мальтийского креста достигает 24 и 36.

При увеличении числа лопастей мальтийского креста из­меняются его кинематические и динамические характери­стики.

т/ ₌ v

Зная, что скорость V и ускорение а прерывисто транс­портируемой мальтийским механизмом кинопленки выража­ются соответственно уравнениями [5]

где р — частота смен кадров в секунду;— радиус дели­тельной окружности скачкового барабана, причем Н — шаг кинокадра; z — число лопастей мальтийского кре­ста; k — коэффициент, равный ;L — промежуток между

осями вращения эксцентрика и мальтийского креста; r— промежуток между осью вращения эксцентрика и центром пальца; R — промежуток между осью вращения мальтий­ского креста и центром пальца при входе в шлиц; — на­чальный угол, составленный r и L при входе пальца в шлиц мальтийского креста; — начальный угол, составленный R и L при входе пальца в шлиц мальтийского креста.

Таблица 1.1

H	z			k
19	4	45	45	1,41	4,15	0,75
19	24	82,5	7,5	7,66	1,64	0,54
7,62	36	85	5	11,47	0,63	0,53

В табл. 1.1 приведены значения , , k и V при р=24 кадр/с для мальтийского креста с тангенциальным входом и числом лопастей z=4 и 24 для 35-мм кинопленки и z=36 для 16-мм кинопленки, а также значения светового коэффициента , а на рис. 1.12 — графики зависимости .

SO 80 90a_H-vii

С ростомz увеличиваются значения k и уменьшаются шачения V и . Уменьшение У„_акс особенно заметно при уменьшении формата транспортируемой кинопленки

Рис. 1.12. Графики зависимости

Устойчивость изображения, получаемого при прерывистой контактной печати, выше, чем при непрерывной, что обусловлено лучшей фиксацией кинолент при экспонировании.

При контактной прерывистой печати устойчивость изо­бражения практически мало зависит от точности механизма прерывистого движения кинолент точности перемещения кинолент на шаг кадра.

При оптической печати неустойчивость изображения в ко­пии зависит от точности фиксации негатива , точности фиксации светочувствительной кинопленки и увеличения печатного объектива , а именно

(1.6)

Из указанной зависимости следует, что при печати с увеличением меньше единицы (например, 35—16 или 35—4Х8 мм) к механизму прерывистого движения негатива предъявляются менее жесткие технические требования по точности транспортирования киноленты на шаг кадра, чем к механизму прерывистого движения светочувствительной киноплёнки.

Рабочий угол скачкового механизма должен быть со­гласован с углом лопасти обтюратора, зависимостью

(1.7)

где — угол предварительного закрытия; — угол запаса, учитывающий погрешности установки обтюратора от­носительно скачкового механизма и возможность образова­ния зазоров в их кинематическом соединении.

Неустойчивость изображения в копии, получаемого при контактной печати с использованием грейферных механизмов унифицированной конструкции, не превышает 0,005 мм, а при оптической печати с увеличением, равным единице, — не свы­ше 0,008 мм. Грейферные механизмы унифицированной кон­струкции могут быть рекомендованы для применения в кинокопировальных аппаратах контактной и оптической точной печати промежуточных фильмовых материалов.

Неустойчивость изображения, получаемого при контакт­ной печати с использованием мальтийских механизмов не превышает 0,010 мм, а при оптической печати с 35 мм контратипов на кинопленку 4X8 мм — не свыше 0,013 мм. Мальтийские механизмы рекомендуется применять в кино­копировальной аппаратуре контактной и оптической крупнотиражной печати.