CN1054677C - 内蜗杆传动装置 - Google Patents

Abstract

一种内蜗杆传动装置，包括一个蜗轮和与之啮合的内蜗杆，后者为筒形，内表面至少有一条螺纹，蜗轮在蜗杆内部，二者的转动轴互相垂直。

Description

内蜗杆传动装置

本发明涉及一种新型的内蜗杆传动装置以及一种用于印刷机上墨装置的摆动辊筒组件。

平版印刷机和其它型的印刷机所用的上墨装置要求某些辊沿轴向摆动，以消除起皱和重影。为此目的，许多印刷机设计者使用了外蜗杆传动装置，这是一项人们熟知的技术，可追溯到中世纪。这种传动装置是印刷机的一个整体部件，在制造印刷机时就装上去，并且已经证明是结实和可靠的。

为了进一步改进印刷质量，有时候，在印刷机已经安装好并运行一段时间后还要再加上摆动辊筒。由于空间限制，一般要求这类辊筒有自身内藏的产生摆动运动的机构。但是由于空间限制，到目前为止，还没有找到满意的安排方法将已经证实的蜗杆传动原理应用到具有自身内藏式机构的新式的辊筒上。

一般来说，沿印刷机辊筒的轴线方向产生轴向摆动运动的自身内藏机构均采用某种形式的筒状凸轮。这种基本机构有一个能把某种类型的轴向运动施加给凸轮从动件的旋转凸轮轴。这些机构的特征可按下面所用的三种凸轮表面进一步细分：连续单头旋转圆柱，连续双头或交叉螺纹，和双头不连续的导程相反的凸轮面。

最简单的机构是单头圆柱型，其筒状凸轮安装在一个转动辊的内部，一个或几个从动件紧卡在不转动的辊轴上。另一方面，也可以把凸轮安装在轴上而从动件安装在辊子上。

在已知的装置中，例如美国专利第3110253号，辊子每转动一圈产生一次轴向往复摆动运动。但是在高速印刷时，这种设计结构的高速的摆动运动会引起印刷品产生不希望的条纹。

为解决这个问题，某些设计结构采用内部或外部的减速装置以减小凸轮与从动件的相对转动速度，从而降低轴向摆动运动。美国专利第2040331号是这种装置的一个例子，它把减速装置设置在辊子内部；美国专利第4397236号，则是把传动装置设置在辊子外部的一个例子。

第二种类型的装置也使用连续的凸轮，它有多个回转表面。这类凸轮称之为双头或交叉螺纹凸轮，在美国专利第715902和4040682中公开有这种凸轮的实例。在这种设计结构中，每产生一次往复摆动要求辊子转几圈。这种类型装置遇到的问题是由于磨损，使这种机构很容易卡住。

对于第三种类型的机构，例如美国专利第1022563号和4833987号所公开的，使用了两个不连续的导程相反的凸轮面。使用两个凸轮从动件来产生摆动，每个从动件交替地与凸轮面中的一个啮合与脱开。这类设计机构遇到的一个问题是高速印刷时，磨损太快，从而产生运转故障。

由上可知，先有技术中的内置式机械装置由于这样或那样的原因而会产生诸如机械磨损之类的问题。机械磨损的一个原因是产生轴向运动所需的力是在凸轮与从动件之间的接触点处产生的。磨损就会在这点发生。对于那些不使用减速装置的机构，从动件对凸轮的相对速度非常高。对于那些使用内置式减速机构的装置，减速装置必须足够小，以便能安装进辊筒里面。因此，该减速装置一定以比较高的速度运转，持续使用后就会产生磨损太快的问题。

因此，所有先有技术中，用于上墨装置的自身内藏式设计机构所遇到的一个重大问题是由于机械的过度磨损而使可靠性很差，特别是在高速印刷时更是这样。先有技术中的装置的另外一个问题是，它们不够紧凑，不能在印刷机的某些部位使用。先有技术中的某些装置的第三个问题是，产生的摆动不是纯的谐合运动，也即不是正弦运动。

因此，当前存在一利需要，需要一种自传动摆动辊，它使用足够紧凑的可安装在辊子内部的蜗杆传动机构，从而显著地减少或避免下面要提到的在该领域中近来所使用的装置的有关问题。

因此，本发明的一个目的是提供一种专用于平版印刷机的上墨装置的蜗杆传动装置，它使用一个内蜗杆及与其相啮合的蜗轮。

本发明的另一个目的是提供一种自身内藏辊筒传动机构，它能在轴向产生纯的谐合运动。

本发明的再一个目的是提供一种使用上述蜗杆传动装置的摆动上墨辊筒组件。

还有一个目的是提供一种结实而可靠的摆动上墨辊筒组件。

再一个目的是提供一种紧凑的摆动上墨辊组件。

进一步的目的是提供一种可以低成本加工的摆动上墨辊组件。

本发明的其它的目的和优点，将在下面的说明中列出，其中，有些从说明中可明显看出，而其优点可以从所指明的工具、部件、装置和系统、步骤和过程中理解和获得。

本发明的以上这些目的可以用提供一种内蜗杆传动装置来达到：它包括一个蜗轮以及一个实质上是中空的一有一外表面和内表面的筒形蜗杆。筒形蜗杆的内表面至少有一条与蜗轮相啮合的内螺纹。筒形蜗杆的转动轴线实质上与蜗轮的转动轴线垂直，筒形蜗杆绕自身轴线的转动引起与筒形蜗杆的内表面的内螺纹相啮合的蜗轮绕其轴转动。

作为本发明的一部分，还有一种适于用作上墨辊的摆动辊组件，它利用了上述的内蜗杆传动装置。摆动辊筒组件有一个轴和沿该轴安装的轴承装置。此轴与轴承装置实质上是同轴的。一个有许多个齿的蜗轮配置在轴承装置与轴开出的狭槽里使得蜗轮的转动轴实际上垂直于轴承装置和轴的纵轴。容纳蜗轮的这个狭槽在轴里有第一和第二两个相对的端部。一对实质上是同轴的偏心凸轮成整体地固定在蜗轮的相对的表面上。围绕轴承装置安装着带有至少一条内螺纹的一个辊筒套，以便让辊筒套的内螺纹与蜗轮的齿相啮合。辊筒套绕其纵向轴线的转动促使蜗轮绕其自身的轴线转动，从而引起固定在蜗轮上的凸轮交替地与在轴中狭槽的纵向相对的两端部相接触。当凸轮交替地与在轴中狭槽的相对的端部相接触时，轴承装置会沿轴的方向前后摆动。当轴承装置摆动时，也促使辊筒套沿轴的方向作实质上与轴承装置一致的摆动运动。

图1是依据本发明的一个实施例的内蜗杆驱动装置的侧视剖面图。

图2是依据本发明的一个实施例的摆动辊筒组件的俯视剖面图。

图3是图2中所示的摆动辊筒组件沿线2′-2′的横剖面图。

图4A是图2中所示的摆动辊筒组件的一个侧视剖面图。

图4B是图2中所示的摆动辊筒组件的另一个侧视剖面图。

现在参看各附图，其中同样的数字代表同样的元件，图1是根据本发明的一个实施例中的内蜗杆驱动装置10的剖面图。该内蜗杆驱动装置有一个筒形蜗杆11，它用已知技术中已知的任何一种坚硬而耐用的材料制成，优先选用金属或金属的合金制造，最优先选用钢材。筒形蜗杆的外径可根据其应用而改变，筒形蜗杆11有外表面12和内表面14，筒形蜗杆的内表面加工有右旋或左旋螺纹。内螺纹表面14的工作面的加工粗糙度最好不大于百万分之24英寸。虽然图1中所示的筒形蜗杆11的内表面14具有一个单头螺纹，但内表面带有双头螺纹的蜗杆也仍在本发明的范围之内。

在图1中还示出了一个蜗轮16，它是内蜗杆传动装置10的一个部件。蜗轮16有许多个齿18。蜗轮的每个齿都可以与筒形蜗杆11的内表面14的螺纹相啮合。当内蜗杆11绕其纵轴“B”转动时，其内表面14上的螺纹会与蜗轮16的每一个齿18啮合，从而使蜗轮绕穿过其中心“A”的横轴转动，蜗轮的转动轴线实质上垂直于内蜗杆传动装置的筒形蜗杆转动的纵轴。与筒形蜗杆11相似，蜗轮16也优先选用耐用的合金，(例如，表面淬火钢)制成。特别希望的是让蜗轮齿18的工作表面加工粗糙度不大于百万分之32英寸。

蜗轮16另外还有偏心凸轮20，22，它们与蜗轮16整体地固定在其相对的两个表面上。图1表示出了一个凸轮，第二个凸轮装在蜗轮的另一侧面上。这两个凸轮最好基本上是同轴的。附加在蜗轮16上的凸轮20，22用来驱动其它的元件(下面说明)。

现在参看图2到图4，这些图中表示出了一个摆动辊筒组件24。至于这里所使用的这个术语，“摆动”一词是指沿着一个轴(例如轴B)的往复运动。摆动辊筒组件24应用了前述的巧妙的内蜗杆传动的概念，其具体的体现则为图1中所示的内蜗杆11和蜗轮16/偏心双凸轮20，22的结合。一基本上是圆形的轴26用来安装轴承装置28，该轴最好是一根“死”轴，不转动，也不横向和纵向移动。该轴的相对的两端可以安装到另外的结构上(未示出)。轴承装置28沿着轴向设置。该轴承装置实质上是圆环形的，并与该轴同心。该轴可以任选地加工一个轴向油孔，用于注油和油的再循环。

以轴承装置28和轴26为外壳，其内安装着带有多个齿30的蜗轮29。蜗轮29和齿30与图1所示的蜗轮16和齿18相同，蜗轮安装并容纳在轴承装置28和轴26切出或加工的狭槽31里，图3中，点31A和31B代表狭槽31的横向边界，而点31C和31D代表其上边界和下边界。蜗轮29要这样安装：使它的绕点“A”(穿过蜗轮的中心)转动的轴线实际上垂直于绕点“B”转动的轴26的纵轴。点“B”也代表轴承装置28的纵轴。蜗轮可以是右旋的或左旋的，不论如何，蜗轮的螺旋的方向要与下面要说明的辊筒套的内螺纹表面的旋向一致并且对着它。在图2到图4所示的本发明的一个实施例里，螺旋角约为3.14°。

蜗轮29最好选用耐用的金属合金制成，锰青铜是一种制作蜗轮的材料，不过最优选的材料是钢合金。虽然蜗轮可以有任意个数的齿，但让蜗轮齿数为16最好。最好使蜗轮齿与齿之间的综合误差不大于0.001，而总的综合误差不大于0.002。特别要使蜗轮上齿30工作表面的粗糙度不大于百万分之32英寸。还特别要使蜗轮的硬度Rc(洛氏硬度)在55至60之间。

如图3所示，蜗轮29是通过一对滚针轴承32、32而安装在轴承装置28和轴26上开出的狭槽31里，滚针轴承32、33穿过蜗轮29的中心孔“A”压入。套在暗销34上的蜗轮滚针轴承32、33也穿过轴和轴承装置。暗销34由一对标准钻套35A和35B支承。这对钻套穿过轴26从而防止蜗轮绕轴“B”转动和偏移。钻套也压进轴承装置28里，以便让该轴承装置在暗销34移动时能作轴向移动。对于本领域熟悉的技术人员来说也可以有其他种安装蜗轮的方式，它们当然在本发明的范围之内。如图4A和4B所示，钻套35A和35B跨在轴的纵向槽36里，纵向槽的两个端点是36A和36B。图3所示，纵向槽穿过狭槽31而占据了轴的整个横向宽度。

如图2和图3所示，在蜗轮29相对的两表面上完整附设有一对实际上是同轴的偏心凸轮39和40，图4A和4B表示同一个凸轮39。凸轮39和40与图1中所示的凸轮20和22一样。凸轮39和40实际上具有相同的直径，其差小于0.0005英寸。两凸轮交替地与图2中所示的轴26在点41A、41B和42A、42B处相接触。点41A、41B和42A、42B分别在狭槽31纵向上相对的两端。图4A和4B示出了点41A和42A。接触点41B和42B实际上在同一平面上，而接触点41A和42A也实际上是在同一面上的。纵向槽36的端点36A和36B分别在纵向上稍微超出接触点41A、41B和42A、42B。

围着轴承装置28和轴26安装有一个辊筒套44，与图1中所示的内蜗杆传动装置10的部件筒形蜗杆11相同。辊筒套44实质上与轴承装置28和轴26同轴。辊筒套44有一个外表面45和内表面46，外表面45可以电镀或用一种覆盖材料复盖。若外表面电镀的话，则外表面应该是光滑的，最好用磨床加工。如果外表面45用橡胶或其它材料制成的盖47覆盖的话，则外表面可以是粗糙的。

辊筒套44的内表面46加工有螺纹。内表面46的螺纹可以是右旋的，也可以是左旋的，而且是对着蜗轮29的螺纹的。内表面的螺纹与蜗轮29的齿30相啮合。如前所述，最好让内螺纹表面46的工作表面的粗糙度不大于百万分之24英寸。而且最好让内螺纹表面的硬度在Rc62～70的范围内。

当辊筒44绕纵轴“B”转动时，辊筒套44内表面上的内螺纹与蜗轮29上的齿30啮合，从而驱动蜗轮绕其轴“A”转动。当蜗轮转动时，附在蜗轮上的一对偏心凸轮39和40交替地分别与点41A、41B和42A、42B相接触，从而促使轴承装置28沿着轴26在轴线方向前后摆动。在图2中，点41A、41B和42A、42B位于狭槽31的里面。图4A和4B则为沿着虚线点41A和42A画出的侧视图。这样，蜗轮29的转动运动转变成轴承装置28沿轴26的轴向的往复运动。轴承装置28的往复运动促使辊筒组件44沿着轴向作实际上是与轴承装置一样的前后摆动运动。

在图4A中示出了蜗轮29的齿30与辊筒套44的内螺纹表面46相啮合的情形。被滚针轴承32、33和暗销34占据着的蜗轮29的中心孔“A”，正处于轴向槽36大约居中的位置，在点36A和36B之间。图4B示出了偏心凸轮39与轴26在点41A处相接触的情况。下一步偏心凸轮40将与轴在点41B处相接触，使得点41B和42B在横向上实际上位于同一平面内。

在图4A和4B中，辊筒套44的转动使与内螺纹表面46相啮合的蜗轮29的齿30绕点“A”转动，这又转而使偏心凸轮组件39和40绕点“A”转动。当凸轮绕点“A”转动时，蜗轮29沿着槽36纵向移动，直到接近如图4B所示的端部位置36B。同时，偏心凸轮39与轴在点41A处接触，而凸轮40与轴在点41B处接触，从而使轴承装置沿着轴线的一个方向移动。辊筒套44的连续转动将使蜗轮的点“A”按相反的方向移动，从端点36B经过槽36的中心直到点“A”接近端点位置36A时为止。同时，凸轮39将接触在轴上的点42A，而凸轮40接触点42B，从而使轴承装置作相对的轴向移动。这样，当辊筒套转动时，蜗轮的点“A”将会在槽36的端点36A和36B之间来回运动，同时，凸轮39和40将交替地分别与轴上的点41A、41B和42A、42B接触，从而使轴承装置沿轴作摆动运动，辊筒套44也会作实质上与轴承装置一样的摆动运动。

对本领域熟悉的技术人员，可以找到其他方法把蜗轮的旋转运动转变成轴承装置的摆动运动。例如，可以将一对曲柄臂的一端连到轴上，而另一端连到凸轮上。在另一个实例中，可以用双头螺纹的筒形蜗杆与匹配的蜗轮相啮合传给轴承装置进行较快的摆动运动。

图4A和4B中示出的轴承48和50也作为本发明的一部分，轴承48压入第一个护圈52。护圈52有螺纹孔以便于护圈的安装。把端头螺栓54顺轴向顶压到轴肩56上，用以在轴向固定住护圈52。轴承50压入辊筒套44申。轴承48、50给辊筒组件24的轴承装置28提供支承面。它们也用来防止轴承装置28沿轴26的轴线方向过多地“窜动”。当轴承装置在轴向上顶到轴承48时，辊筒套44沿轴向朝左移动；当轴承装置沿轴线的相反方向顶到轴承50时，辊筒套沿轴向朝右移动。

我们很快地发现，至此所描述的摆动辊筒组件可以作为上墨辊组件用，例如印刷机上的上墨装置。由于磨损少，替换费用低，近年来，这种摆动辊筒组件，可以特别推荐优先用于印刷业中。在本技术领域的技术人员，对于使用内蜗杆的蜗轮传动机构的巧妙的结构，以及对于摆动辊筒组件，都可以找到其他的应用。

虽然在本技术领域的技术人员可以对上述发明作出改进，但应该理解，本发明并不想局限于此处所描述过的诸特定实施例，而是包括属于说明书及其伴随的权利要求的范围内的所有的改进。

Claims (6)

1.一种内蜗杆传动装置，其特征在于，包括一个蜗轮和一个实质上是中空的具有一个外表面和一个内表面的筒形蜗杆，所说的内表面至少有一条与所说的蜗轮啮合的内螺纹。

2.如权利要求1所述的一种内蜗杆传动装置，其特征在于，所说的筒形蜗杆的转动轴线实际上垂直于所说的蜗轮的转动轴线。

3.如权利要求1所述的一种内蜗杆传动装置，其特征在于，所说的内表面有一与所说的蜗轮相啮合的双头螺纹蜗杆。

4.如权利要求1所述的一种内蜗杆传动装置，其特征在于，所说的传动蜗杆是用钢合金制作的。

5.如权利要求1所述的一种内蜗杆转动装置，其特征在于，所说的内螺纹是左旋的。

6.如权利要求1所述的一种内蜗杆转动装置，其特征在于，所说的内螺纹是右旋的。

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