DE102006011802B4

DE102006011802B4 - Kupplungseinheit für eine Druckmaschine

Info

Publication number: DE102006011802B4
Application number: DE200610011802
Authority: DE
Inventors: Frank Richter; Ewald Schmitz
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2014-06-12
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: DE102006011802A1; JP2007247898A

Abstract

Kupplungseinheit für eine Druckmaschine zum wahlweisen Verbinden einer Abtriebswelle (4) mit dem Abtrieb eines Elektromotors oder mit einem Räderzug des Hauptantriebs der Druckmaschine, umfassend die Abtriebswelle (4), eine Doppelkupplung mit zwei form- oder reibschlüssigen Kupplungen (13, 14), einen Zylinder (22) mit den Kolben (23, 24) zur Betätigung der Kupplungen (13, 14), eine mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Welle (1), ein mit der Abtriebswelle (4) drehfest verbundenes Stirnrad (8) und ein von einem Räderzug des Hauptantriebs angetriebenes Losrad (20), wobei die Welle (1) über die erste Kupplung (14) mit dem Stirnrad (8) lösbar verbindbar ist und das Losrad (20) über die zweite Kupplung (13) mit der Abtriebswelle (4) lösbar verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit zwischen einem Maschinenständer (26) und einer Registerplatte (25) der Druckmaschine fest eingespannt ist, wobei Toleranzen im Einbaumaß über ein angefedertes Lager (7) zur axialen Lagerung der Abtriebswelle (4) und des Stirnrades (8) ausgeglichen werden, wobei sich das angefederte Lager (7) über ein starres Zylindergehäuse des Zylinders (22) an der Registerplatte (25) abstützt, und wobei die Welle (1) an der Plattenzylinderwelle (2) zentriert und mit dieser verschraubt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kupplungseinheit für eine Druckmaschine zum wahlweisen Verbinden einer Abtriebswelle mit dem Abtrieb eines Elektromotors oder mit einem Räderzug des Hauptantriebs der Druckmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Kupplung einer Druckmaschine axial zwischen den Schaltzylindern und dem Maschinenständer zu lagern. Bei dieser Anordnung müssen die Axiallager über ein Federelement unter leichter Vorspannung gehalten werden, wobei die Vorspannung immer über die axial beweglichen Hubkolben aufgebaut wird. Hierdurch ist das gesamte System aus Stirnrädern und Schaltzylinder im Montagefall in nachteiliger Weise aufwändig auszumessen, wobei der Teilesatz nur über mehrere Unterbaugruppen montiert und demontiert werden kann.
Aus der DE 10 2005 036 786 B3 ist eine Vorrichtung zum Antreiben einer Verarbeitungsmaschine für Bogenmaterial bekannt. Die Vorrichtung weist zwei Schaltkupplungen auf, welche in verschiedenen Betriebsarten betreibbar sind, um verschiedene Antriebslösungen der Vorrichtung zu realisieren.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplungseinheit für eine Druckmaschine zum wahlweisen Verbinden einer Abtriebswelle mit dem Abtrieb eines Elektromotors oder mit einem Räderzug des Hauptantriebs der Druckmaschine anzugeben, bei der ein Ausmessen der Baugruppe entfällt und das gesamte System vormontiert in den Bauraum einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Demnach wird vorgeschlagen, die Kupplungseinheit zwischen dem Maschinenständer (bzw. einer Seitenwand des Maschinenständers) und der Registerplatte fest einzuspannen, wobei sich die Lagerung beim Zylinder nicht mehr auf den beweglichen Hubkolben, sondern über das starre Zylindergehäuse an der Registerplatte abstützt. Gemäß der Erfindung werden Toleranzen im Einbaumass über ein angefedertes Lager ausgeglichen.
Die erfindungsgemäße Kupplungseinheit umfasst eine Doppelkupplung mit zwei Lamellenkupplungen, eine Abtriebswelle, einen Zylinder, zwei Kolben zur Betätigung der Kupplungen, eine mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Welle, ein mit der Abtriebswelle drehfest verbundenes Stirnrad und ein von einem Räderzug des Hauptantriebs angetriebenes Losrad, wobei die mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Welle über eine Kupplung mit dem Stirnrad lösbar verbindbar ist und das Losrad über die weitere Kupplung mit der Abtriebswelle lösbar verbindbar ist.
Erfindungsgemäß ist die Kupplungseinheit zwischen dem Maschinenständer und der Registerplatte der Druckmaschine fest eingespannt, wobei Toleranzen im Einbaumass über ein angefedertes Lager zur axialen Lagerung der Abtriebswelle und des Stirnrades ausgeglichen werden. Hierbei stützt sich das angefederte Lager über das starre Zylindergehäuse des Zylinders an der Registerplatte ab; die mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Welle ist an der Plattenzylinderwelle zentriert und mit dieser verschraubt.
Durch die erfindungsgemäße Konzeption entfällt ein Ausmessen der Baugruppe; das gesamte System kann in vorteilhafter Weise vormontiert in den vorgesehenen Bauraum eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figur, welche eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Kupplungseinheit darstellt, beispielhaft näher erläutert.
Die erfindungsgemäße Kupplungseinheit für eine Druckmaschine zum wahlweisen Verbinden einer Abtriebswelle 4 mit dem Abtrieb eines Elektromotors oder mit einem Räderzug des Hauptantriebs der Druckmaschine umfasst die Abtriebswelle 4, eine Doppelkupplung mit zwei Kupplungen 13, 14, einen Zylinder 22 mit den Kolben 23 und 24 zur Betätigung der Kupplungen 13, 14, eine mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Welle 1, ein mit der Abtriebswelle 4 drehfest verbundenes Stirnrad 8 und ein von einem Räderzug des Hauptantriebs angetriebenes Losrad 20, wobei die Welle 1 über die Kupplung 14 mit dem Stirnrad 8 lösbar verbindbar ist und das Losrad 20 über die Kupplung 13 mit der Abtriebswelle 4 lösbar verbindbar ist.
Hierbei ist die Kupplungseinheit zwischen dem Maschinenständer 26 und der Registerplatte 25 der Druckmaschine fest eingespannt, wobei Toleranzen im Einbaumass über ein angefedertes Lager 7 zur axialen Lagerung der Abtriebswelle 4 und des Stirnrades 8 ausgeglichen werden. Dieses Lager 7 stützt sich über das starre Zylindergehäuse des Zylinders 22 an der Registerplatte 25 ab.
Aus der Figur ist zu entnehmen, dass die Welle 1 an der Plattenzylinderwelle 2 zentriert und mit dieser verschraubt ist, wobei die Welle 1 zusammen mit der Plattenzylinderwelle 2 axial um ein definiertes Spiel, vorzugsweise +/–1 mm verschiebbar ist. Des weiteren ist an der Welle 1 ein Verbindungsstück 3 zur Motorwelle des Elektromotors angeschraubt.
Auf der Welle 1 ist die mit dem Stirnrad 8 drehfest verbundene Abtriebswelle 4 über die Lager 5, 6 und 7 gelagert. Das Lager 5 nimmt die axialen Kupplungskräfte auf (in Summe ca. 15000 N); das Lager 6 ist zwischen der Welle 1 und dem Stirnrad 8 angeordnet und dient gemäß der Erfindung der radialen Führung der Abtriebswelle 4 und des Stirnrades 8 und erlaubt die axiale Verschiebbarkeit der Welle 1 um ein definiertes Spiel.
Erfindungsgemäß sind die Lager 5 und 7 angefedert, wobei die axiale Vorspannung (vorzugsweise ca. 1000 N) über ein Druckstück 9 und eine mit dem Druckstück 9 in Wirkverbindung stehende Feder 10 aufgebracht wird.
Durch die angefederte Lagerung 7 wird die Montage und Demontage der Kupplungseinheit wesentlich erleichtert, da durch den dadurch ermöglichten automatischen Ausgleich der Einbautoleranzen zeitaufwändige Ausmessungen entfallen, so dass Messfehler bei Erstmontage und Kundendienst-Einsätzen erheblich reduziert werden. Das Lager 7 ist zwischen dem Stirnrad 8 und dem sich über die Feder 10 am Zylinderboden 22 abstützenden Druckstück 9 angeordnet; das Lager 5 ist gemäß der Figur zwischen der Seitenwand 26 und der Abtriebswelle 4 angeordnet und stützt sich an der Seitenwand 26 ab.
Im Rahmen einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Lagerbasis des Lagers 6 zur Abstützung der Verzahnungsteile und zur Aufnahme der Radiallasten durch eine geeignete Anpassung der Welle 1 verbessert werden. Des weiteren kann das Lager 6 in zwei Nadellager bzw. Rollenlager aufgeteilt sein.
Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Stirnrad 8 radial betrachtet oberhalb der Welle 1 angeordnet und bildet mit der Welle 4 den Außenlamellenträger der Kupplung 14, wobei an dessen, der Welle 1 abgewandten Seite das Lager 19 zur Lagerung des radial oberhalb der Welle 4 angeordneten Losrades 20 angeordnet ist, wobei der Innenlamellenträger der Kupplung 14 drehfest mit der Welle 1 verbunden ist. Ferner ist die Abtriebswelle 4 radial betrachtet oberhalb der Welle 1 und des der Seitenwand 26 zugewandten Endes des Stirnrades 8 angeordnet und mit dem Innenlamellenträger der Kupplung 13 drehfest verbunden, wobei der Außenlamellenträger der Kupplung 13 vom Losrad 20 gebildet wird.
Zur Drehzahlabkopplung der stillstehenden Kolben 23 und 24 der Kupplungen 13 bzw. 14 sind Lager 12 bzw. 11 vorgesehen, wobei das dem Kolben 24 der Kupplung 14 zugeordnete Lager 11 zwischen einem auf der Welle 1 drehbaren und axial verschieblichen Druckstück 21 und dem Kolben 24 angeordnet ist und über das Druckstück 21 durch eine Ringfeder 15, die sich auf der Welle 1 abstützt, vorgespannt wird. Ferner ist das dem Kolben 23 der Kupplung 13 zugeordnete Lager 12 zwischen einem mit einem Bolzen 17 für die Betätigung der Kupplung 13 in Wirkverbindung stehenden Druckstück 18 und dem Kolben 23 angeordnet und über das Druckstück 18 durch eine auf dem Bolzen 17 angeordnete Feder 16 vorgespannt, wobei der Bolzen 17 in Richtung auf die Kupplung 13 durch das Losrad 20 geführt ist.
Die Lager 11 und 12 können in vorteilhafter Weise als Schrägnadellager ausgeführt sein, welche speziell für die Übernahme von Axiallasten und großen Einbaumassen entwickelt sind. Ausführungen mit Rillenkugellagern oder Drahtringlagern können ebenfalls vorteilhaft eingesetzt werden.
Das lose Stirnrad 20, welches von dem Hauptantrieb der Druckmaschine angetrieben wird, wird auf einem Rollenlager 19 gelagert, wobei das Lagerspiel dieser Lagerung so konfiguriert ist, dass im eingekuppelten Zustand (d. h. Kupplung 13 geschlossen), wenn beide Stirnräder 8, 20 im Block umlaufen, minimales Lagerspiel vorliegt. Bei Relativdrehzahl laufen die Wälzkörper im Lager 19 stets lastfrei um.
Die Doppelkupplung umfasst einen Zylinder 22, in dem zwei ringförmige Kolben 23, 24 die Kupplungskräfte für die Kupplung 13 bzw. 14 unabhängig voneinander aufbringen. Hierbei werden die Kolben 23, 24 im drucklosen Zustand durch Federkraft betätigt und schließen die Kupplungen 13 bzw. 14; die Doppelkupplung wird pneumatisch gelüftet.
Gemäß der Erfindung kann die Zylindereinheit, umfassend die Kolben 23 und 24 sowie den Zylinderboden in der Registerplatte 25, in der Bohrung des Wellendichtringes zentriert werden. Da die Federkräfte im Zylinder 22 das gesamte Kupplungspaket zwischen Registerplatte 25 und Seitenwand 26 des Maschinenständers axial verspannen, kann eine Verschraubung der Doppelkupplung an der Registerplatte 26 in vorteilhafter Weise entfallen. Der Zylinder ist lediglich durch einen Bolzen oder eine Schraube gegen Verdrehen zu sichern, wodurch die Montage erleichtert wird.
Bei der Kupplung 13 wird die Betätigungskraft von dem Kolben 23 über das Lager 12, das Druckstück 18 und den durch das Losrad 20 geführten Druckbolzen 17 auf das Lamellenpaket geleitet. Bei der Kupplung 14 wird die Betätigungskraft des Kolbens 24 über das Lager 11 und das Druckstück 21 auf das Lamellenpaket geleitet. Vorzugsweise sind die Kupplungen 13 und 14 auf ein Drehmoment von 500 Nm ausgelegt.
Die Kolben 23 und 24 können unabhängig voneinander belüftet werden, so dass die Kupplungen 13 und 14 unabhängig voneinander betätigt werden können.
Bei geschlossener Kupplung 13 und geschlossener Kupplung 14 treibt das Losrad 20 sowohl die Abtriebswelle 4 als auch die Welle 1, wobei der Motor außer Betrieb sein muss, wohingegen bei gelüfteter Kupplung 13 und geschlossener Kupplung 14 die Abtriebswelle von der Welle 1, d. h. vom Elektromotor angetrieben wird. Des weiteren wird bei gelüfteter Kupplung 14 und geschlossener Kupplung 13 die Abtriebswelle 4 vom Losrad 20 angetrieben, wobei, wenn beide Kupplungen 13, 14 gelüftet sind, die Abtriebswelle steht und die Welle 2 vom Motor angetrieben werden kann.
Die Kupplungseinheit wird zu einer fertigen Einheit montiert, wobei sich im Anlieferungszustand der Zylinder, bedingt durch die inneren Federkräfte, an der Welle 1 abstützt. Es ist eine Transportsicherung 27 vorgesehen, so dass die Welle 1 nicht aus der Kupplung 14 herausfallen kann. Des weiteren kann das Lager 5 an der Abtriebswelle 4 gesichert sein. Zur Montage wird die Kupplungseinheit mit der Welle 1 an die Welle 2 des Plattenzylinders verschraubt und anschließend kann die Verschiebeeinheit der Druckmaschine in die Welle 1 eingebaut werden.
Bei der Montage der Registerplatte 25 wird, wie bereits erläutert, der Zylinder 22 darin zentriert und gegen Verdrehung gesichert. Alle Federpakete innerhalb der Kupplung werden mit dem Anziehen der Registerplatte 25 verspannt. Die Kupplungseinheit ist dadurch ohne weitere Einstellvorgänge betriebsbereit.
Bezugszeichenliste

1: Welle
2: Plattenzylinderwelle
3: Verbindungsstück
4: Abtriebswelle
5: Lager
6: Lager
7: Lager
8: Stirnrad
9: Druckstück
10: Feder
11: Lager
12: Lager
13: Kupplung
14: Kupplung
15: Ringfeder
16: Feder
17: Bolzen
18: Druckstück
19: Rollenlager
20: Losrad
21: Druckstück
22: Zylinder
23: Kolben
24: Kolben
25: Registerplatte
26: Seitenwand
27: Transportsicherung

Claims

Kupplungseinheit für eine Druckmaschine zum wahlweisen Verbinden einer Abtriebswelle (4) mit dem Abtrieb eines Elektromotors oder mit einem Räderzug des Hauptantriebs der Druckmaschine, umfassend die Abtriebswelle (4), eine Doppelkupplung mit zwei form- oder reibschlüssigen Kupplungen (13, 14), einen Zylinder (22) mit den Kolben (23, 24) zur Betätigung der Kupplungen (13, 14), eine mit dem Elektromotor in Wirkverbindung stehende Welle (1), ein mit der Abtriebswelle (4) drehfest verbundenes Stirnrad (8) und ein von einem Räderzug des Hauptantriebs angetriebenes Losrad (20), wobei die Welle (1) über die erste Kupplung (14) mit dem Stirnrad (8) lösbar verbindbar ist und das Losrad (20) über die zweite Kupplung (13) mit der Abtriebswelle (4) lösbar verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungseinheit zwischen einem Maschinenständer (26) und einer Registerplatte (25) der Druckmaschine fest eingespannt ist, wobei Toleranzen im Einbaumaß über ein angefedertes Lager (7) zur axialen Lagerung der Abtriebswelle (4) und des Stirnrades (8) ausgeglichen werden, wobei sich das angefederte Lager (7) über ein starres Zylindergehäuse des Zylinders (22) an der Registerplatte (25) abstützt, und wobei die Welle (1) an der Plattenzylinderwelle (2) zentriert und mit dieser verschraubt ist.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (7) zwischen dem Stirnrad (8) und einem sich über eine Feder (10) am Zylinderboden des Zylinders (22) abstützenden Druckstück (9) angeordnet ist.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (4) und das Stirnrad (8) axial über ein weiteres Lager (5) gelagert sind, dessen axiale Vorspannung durch das Druckstück (9) erfolgt, wobei das Lager (5) zwischen einer Seitenwand (26) des Maschinenständers und der Abtriebswelle (4) angeordnet ist und sich an der Seitenwand (26) abstützt, und dass zur radialen Führung der Abtriebswelle (4) und des Stirnrades (8) ein weiteres Lager (6) zwischen der Welle (1) und dem Stirnrad (8) vorgesehen ist, das die axiale Verschiebbarkeit der Welle (1) um ein definiertes Spiel ermöglicht.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Drehzahlabkopplung der stillstehenden Kolben (23, 24) der Kupplungen (13, 14) Lager (12, 11) vorgesehen sind, wobei das dem Kolben (24) der ersten Kupplung (14) zugeordnete Lager (11) zwischen einem mit einem Innenlamellenträger der ersten Kupplung (14) in Wirkverbindung stehenden Druckstück (21) und dem Kolben (24) der ersten Kupplung (14) angeordnet ist und über dieses Druckstück (21) durch eine Ringfeder (15), die sich auf der Welle (1) abstützt, vorgespannt wird, und wobei das dem Kolben (23) der zweiten Kupplung (13) zugeordnete Lager (12) zwischen einem mit einem Bolzen (17) für die Betätigung der zweiten Kupplung (13) in Wirkverbindung stehenden Druckstück (18) und dem Kolben (23) der zweiten Kupplung (13) angeordnet ist und über dieses Druckstück (18) durch eine auf dem Bolzen (17) angeordnete Feder (16) vorgespannt wird, wobei der Bolzen (17) in Richtung auf die Kupplung (13) durch das Losrad (20) geführt ist.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stirnrad (8) radial betrachtet oberhalb der Welle (1) angeordnet ist und einen Außenlamellenträger der ersten Kupplung (14) bildet, wobei es an dessen der Welle (1) abgewandten Seite ein Lager (19) zur Lagerung des radial oberhalb des Stirnrades (8) angeordneten Losrades (20) angeordnet ist, wobei ein Innenlamellenträger der ersten Kupplung (14) drehfest mit der Welle (1) verbunden ist, und dass die Abtriebswelle (4) radial betrachtet oberhalb der Welle (1) und des einer Seitenwand (26) des Maschinenständers (26) zugewandten Endes des Stirnrades (8) angeordnet ist und mit einem Innenlamellenträger der zweiten Kupplung (13) drehfest verbunden ist, wobei der Außenlamellenträger der zweiten Kupplung (13) vom Losrad (20) gebildet wird.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lagerspiel des Lagers (19) zur Lagerung des radial oberhalb des Stirnrades (8) angeordneten Losrades (20) derart konfiguriert ist, dass, wenn das Losrad (20) und das Stirnrad (8) im Block umlaufen, minimales Lagerspiel vorliegt, wobei bei Relativdrehzahl die Wälzkörper im Lager (19) stets lastfrei umlaufen.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (23, 24) im drucklosen Zustand durch Federkraft betätigt werden, und dass die Doppelkupplung pneumatisch gelüftet wird, wobei die Kolben (23, 24) die Kupplungskräfte für die Kupplungen (13, 14) unabhängig voneinander aufbringen.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylindereinheit, umfassend die Kolben (23, 24) sowie einen Zylinderboden des Zylinders (22) in der Registerplatte (25), in einer Bohrung eines Wellendichtringes zentriert wird, wobei eine Verschraubung der Doppelkupplung an der Registerplatte (25) entfällt, da Federkräfte im Zylinder (22) das gesamte Kupplungspaket zwischen der Registerplatte (25) und einer Seitenwand (26) des Maschinenständers axial verspannen.
Kupplungseinheit für eine Druckmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Lager (6) in zwei Nadellager bzw. Rollenlager aufgeteilt ist.