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Die
Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Reibungskupplung
für umlaufende Glieder einer drucktechnischen Maschine
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
der
DE 35 34 486 A1 ist
eine Bogenübergabetrommel bekannt, bei der zwei Greifersysteme
für eine Formateinstellung relativ zueinander in Umlaufrichtung
stellbar sind. Ein erstes Zahnrad ist drehfest an einem Trommelkörper
befestigt, dem ein mechanisches Greifersystem für einen
vorderen Bogenrand zugeordnet ist. Das Zahnrad ist mit einem Bund
ausgeführt, auf dem ein Zahnkranz aufgeschrumpft ist. Der
Zahnkranz ist mittels Stegen mit einer Welle verbunden, die drehbar
im Trommelkörper angeordnet ist. Mit der Welle sind Tragsegmente
mit Sauggreifersystemen für den hinteren Bogenrand verbunden.
Zum Einstellen der Greifersysteme auf ein Bogenformat wird der Zahnkranz
vom Bund des Zahnrades gelöst, indem mit einer Pumpe Öl
zwischen die Passflächen am Bund und am Zahnkranz gepresst
wird. Durch den Öldruck weitet sich der Zahnkranz, so dass
der Reibschluss zwischen dem Zahnkranz und dem Bund aufgehoben ist.
Mittels eines Antriebes kann das Zahnrad relativ zum Zahnkranz verdreht
werden, so dass die Greifersysteme in Umfangsrichtung verstellt
werden.
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In
der Passfläche ist etwa mittig des Bundes eine Ölverteilungsnut
eingearbeitet, in die zum Lösen des Pressverbandes Öl
gedrückt wird. Soll der Reibschluss zwischen dem Zahnkranz
und dem Zahnrad wieder hergestellt werden, wird die Verbindung zwischen
der Pumpe und der Nut drucklos gemacht. Beim Herstellen des Reibschlusses
wird Öl zwischen den Passflächen verdrängt.
Das Verdrängen des Öls geschieht während
einer Zeitspanne, in der noch nicht ein gewünschtes Drehmoment
zwischen dem Zahnkranz und dem Zahnrad übertragen werden kann.
Ein Teil des Öls verbleibt zwischen den Passflächen,
so dass ein zu übertragendes Drehmoment beschränkt
ist. Die Zeitspanne für die Wiederherstellung des Reibschlusses
ist besonders lang, wenn die Passfläche eine große
Ausdehnung hat.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Reibkupplung zu entwickeln, die eine
geringe Einkuppelzeit aufweist und die in der Lage ist, hohe Drehmomente zu übertragen.
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Die
Aufgabe wird mit einer Reibkupplung gelöst, welche die
Merkmale nach Anspruch 1 aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Gemäß der
Erfindung sind an mindestens einer Reibfläche einer Reibkupplung
mindestens eine Betätigungsnut und mindestens eine Entlastungsnut vorgesehen.
Im eingerückten Zustand liegt die Entlastungsnut zusammen
mit der Betätigungsnut auf Umgebungsdruck. Im ausgerückten
Zustand der Kupplung steht die Betätigungsnut unter Hochdruck, während
die Entlastungsnut bzw. Entlastungsnuten verschlossen sind, d. h.,
keine Verbindung zur Umgebung aufweisen. Die Reibflächen
können zylindrisch, kegelförmig oder axial, eben
ausgeführt sein. Durch Unterdrucksetzen der Betätigungsnut
wird mindestens eine Kupplungshälfte im elastischen Bereich verformt,
so dass sich zwischen den Kupplungshälften ein Ölfilm
ausbildet und sich die Kupplungshälften im wesentlichen
frei zueinander bewegen können. Die Lage der Betätigungsnut
ist so gewählt, dass beim Lösen des Presssitzes
Druckmittel an den Rändern des Presssitzes gleichmäßig
austritt. Die Lage der Entlüftungsnut ist so gewählt,
dass beim Herstellen des Presssitzes das Druckmittel möglichst
schnell zwischen den Reibflächen abgeführt wird.
Um ein vollständiges Auslaufen zu verhindern, ist es von
Vorteil, in den Druckmittelleitungen, welche zu den Entlüftungsnuten
führen, Druckbegrenzungsventile anzuordnen.
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Die
Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
erläutert werden, es zeigen:
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1:
ein Zahnrad und einen Zahnkranz an einem Zapfen einer Übertragungstrommel
einer Bogendruckmaschine,
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2:
ein Schema zum Lösen eines Presssitzes zwischen einem Zahnrad
und einem Zahnkranz,
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3:
ein Schema zum Herstellen eines Presssitzes zwischen einem Zahnrad
und einem Zahnkranz,
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4: ein Schema zur Verwendung einer schaltbaren
Drehdurchführung beim Betätigen einer druckmittelbetätigten
Reibungskupplung, und
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5:
verbundene Entlüftungsnuten an einem Presssitz zwischen
einem Zahnrad und einer Zahnkupplung und ein Diagramm zu einem Druckverlauf
entlang zylindrischer Reibflächen.
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1 zeigt
eine Übertragungstrommel einer Bogendruckmaschine, die
mit einem Zapfen 2 in einem Lager 3 in einer Seitenwand 4 drehbar
gelagert ist. Die Übertragungstrommel 1 wird mittels
eines Zahnrädergetriebes angetrieben. Ein Zahnrad 5 sitzt drehfest
am Zapfen 2. Das Zahnrad 5 besitzt einen Bund 6,
auf dem ein Zahnkranz 7 angeordnet ist. Eine Platte 8 verhindert
eine Bewegung des Zahnkranzes 7 in Richtung der Drehachse 9 der Übertragungstrommel 1.
Die zylindrische Außenfläche des Bundes 6 und
die zylindrische Innenfläche des Zahnkranzes 7 bilden
Reibflächen einer Reibkupplung. Zum Schalten der Kupplung
ist mittig oder nahezu mittig im Bund 6 eine Nut 10 eingearbeitet,
die über eine Druckleitung 11 mit einer Ölpumpe 12 in
Verbindung steht. Weiterhin sind in einem Abstand a zur Nut 10 und
zu den Rändern 13, 14 in die zylindrische Oberfläche
des Bundes 6 Entlüftungsnuten 15, 16 eingearbeitet.
Leitungen 17, 18 führen zu einem offenen Ölbehälter 19.
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Während
des Druckens besteht zwischen dem Zahnrad 5 und dem Zahnkranz 7 an
den Reibflächen ein Presssitz. Zum Lösen des Presssitzes wird
die Pumpe 12 in Betrieb gesetzt, so dass sich in der Leitung 11 und
in der Nut 10 ein Druck aufbaut. Der Druck ist so hoch,
dass der Zahnkranz 7 und der Bund im elastischen Bereich
gedehnt bzw. gestaucht werden. Das mit der Pumpe 12 geförderte Öl
gelangt zwischen die Reibflächen, so dass der Zahnkranz 7 und
das Zahnrad 5 in einem Spielsitz relativ zueinander verdrehbar
sind. Befinden sich der Zahnkranz 7 und das Zahnrad 5 in
einer gewünschten Drehstellung zueinander, kann der Presssitz
wieder hergestellt werden, in dem die Pumpe 12 abgestellt
wird und die Leitungen 11, 17, 18 belüftet
werden oder auf ein Druckniveau nahe dem Umgebungsdruck gehalten
werden. Der Zahnkranz 7 und das Zahnrad 5 werden
an den Reibflächen zusammengepresst. Das zwischen den Reibflächen
befindliche Öl fließt über die Nuten 10, 15, 16 und
die Leitungen 11, 17, 18 ab. Das Wiederherstellen
des Presssitzes läuft in einer kurzen Zeitspanne ab, weil
das Öl zwischen den Reibflächen maximal einen
Weg der Länge 12 ·a zurücklegen muss.
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Sofern
in der nachstehenden Beschreibung bereits eingeführte Bezugszeichen
oder Symbole verwendet werden, handelt es sich um Elemente mit äquivalenter
Funktion oder äquivalentem Bedeutungsgehalt.
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Gemäß 2 ist
ein Zahnkranz 7 auf einem Bund 6 eines Zahnrades 5 gehalten.
Um ein möglichst hohes Drehmoment übertragen zu
können, ist der Bund 6 mit einer Breite b6 größer
als die Breite b7 des Zahnkranzes 7 ausgeführt.
Der Zahnkranz 7 besitzt einen Bund 20 der Breite
b20 = b6 – b7. Entsprechend des Querschnittsprofils des
Zahnkranzes 7 und des Bundes 20 ist eine Nut 10 in
den Abständen c und d von Rändern 13, 14 in
der zylindrischen Oberfläche des Bundes 6 eingearbeitet.
Die Abstände c und d sind so gewählt, dass ein
von der Nut 10 ausgehender Ölvolumenstrom axial
in die zwei entgegengesetzt liegenden Richtungen annähernd gleichmäßig
verteilt ist.
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Von
der Nut 10 ausgehend führt eine Leitung 11 zu
einem Zweiwege-Ventil 21. Das Ventil 21 befindet
sich in einer Schaltstellung, in der die Nut 10 über die
Leitung 11 mit einer Ölpumpe 12 verbunden
ist. Zum Öffnen des Presssitzes zwischen den zylindrischen
Reibflächen am Bund 6 und am Zahnkranz 7 bzw.
dessen Bund 20 wird die Pumpe 12 in Betrieb gesetzt,
so dass der Zahnkranz 7 auf einem Ölfilm frei
gegen das Zahnrad 5 drehbar ist.
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In
der zylindrischen Reibfläche des Bundes 6 sind
weiterhin drei Entlüftungsnuten 15, 16, 22 eingearbeitet,
die über Leitungen 17, 18, 23 jeweils
mit einem Zweiwege-Ventil 24–26 verbunden
sind. Die Ventile 24–26 befinden sich
in einer Schaltstellung, in der die Leitungen 17, 18, 23 verschlossen
sind. Damit wird verhindert, dass bei aufgehobenen Presssitz Öl über
die Nuten 15, 16, 22 abwandert und ein
Herstellen eines Spielsitzes zwischen dem Zahnkranz 7 und
dem Zahnrad 5 verzögert wird.
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Die
Ventile 21, 24–26 sind elektromagnetisch betätigt
und stehen mit einer Steuereinrichtung 27 der Bogendruckmaschine
in Verbindung. Zum Einrücken der Kupplung, d. h., zum Herstellen
des Pressverbandes zwischen dem Zahnkranz 7 und dem Zahnrad 5 werden
die Ventile 21, 24–26 in die
jeweils andere Schaltstellung gebracht, was in 3 dargestellt
ist. In der jeweils zweiten Schaltstellung sind die Leitungen 11, 17, 18, 23 drucklos
geschalten und verbinden die Nuten 10, 15, 16, 22 mit
einem Ölbehälter 19. Das Öl
zwischen den Reibflächen tritt seitlich an den Rändern 13, 14 aus
und gelangt während einer kurzen Zeitspanne über
die Nuten 10, 15, 16, 22 und die
Leitungen 11, 17, 18, 23 in
den Behälter 19.
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Die 4.1 und 4.2 zeigen
eine schaltbare Drehdurchführung 28 mit zwei beweglichen Dichtkörpern 29, 30,
die gegenüberliegende ebene Dichtflächen 31, 32 aufweisen.
Der Dichtkörper 29 ist drehfest am Bund 6 eines
Zahnrades 5 befestigt. Der Dichtkörper 30 ist
von einer geschlossen Stellung (4.1)
in eine Offenstellung (4.2)
verschiebbar. In der Geschlossenstellung der Drehdurchführung 28 besteht
eine Verbindung zwischen der Leitung 11, der Betätigungsnut 10 und
einer Ölpumpe 12. In den Leitungen 17, 18, 23 der
Entlüftungsnuten 15, 16, 20 sind
Druckbegrenzungsventile 33–35 angeordnet.
Die von der Niederdruckseite der Ventile 33–35 zur
Dichtfläche 31 führenden Leitungen 36–38 sind
in der Geschlossenstellung der Drehdurchführung 28 mit
der Dichtfläche 32 verschlossen. Wie zur 2 beschrieben,
kann mit der Pumpe 12 der Pressverband zwischen einem Zahnkranz 7 bzw.
einem Bund 20 und dem Bund 6 gelöst werden.
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Wenn
die Drehdurchführung 28 in die Offenstellung gebracht
wird, dann bildet sich zwischen den Dichtflächen 31, 32 ein
Spalt. Die Leitung 11 wird drucklos. Das Öl zwischen
den zylindrischen Reibflächen am Zahnkranz 7 bzw.
dem Bund 20 und dem Bund 6 kann über
die Ränder 13, 14, die Nuten 10, 15, 16, 22 und
die Leitungen 11, 17, 18, 23 in
einen Ölbehälter 19 abwandern. In den
Entlüftungsnuten 15, 16, 22 und
Leitungen 17, 18, 23 verbleibt das Öl mit
einem Druck, der von den Druckbegrenzungsventilen 33–35 vorgegeben
wird und der nur geringfügig über dem Umgebungsdruck
liegt. Dadurch, dass die Entlüftungsnuten 15, 16, 22 und
die Leitungen 17, 18, 23 nicht leerlaufen,
kann zum Lösen eines Pressverbandes zwischen dem Zahnkranz 7 und dem
Zahnrad 5 der Druck in der Betätigungsnut 10 rasch
aufgebaut werden.
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5 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei dem ähnlich 1 zwischen
einem Zahnkranz 7 und einem Zahnrad 5 eine Betätigungsnut 10 und
zwei Entlüftungsnuten 15, 16 angeordnet sind.
Die Nut 10 steht über eine Druckleitung 11 mit
einer Ölpumpe in Verbindung. Die Nuten 15, 16 sind
in einem Bund 6 des Zahnrades 5 über
eine gemeinsame Leitung 36 untereinander verbunden. Die
Leitung 36 führt zu einem auf Umgebungsdruck liegenden Ölbehälter. Wenn
zum Lösen eines Pressverbandes zwischen dem Zahnkranz 7 bzw.
dessen Bund 20 und dem Bund 6 die Betätigungsnut 10 unter
Druck p1 gesetzt wird, dann ergibt sich
in Achsrichtung x des Zahnkranzes 7 bzw. des Zahnrades 5 ein
in dem Diagramm dargestellter Druckverlauf. Der Druck fällt
von einem Maximalwert p1 in der Nut 10 auf
den Umgebungsdruck p0 an den Rändern 13, 14 des
Pressverbandes ab. In den Entlastungsnuten 15, 16 herrscht ein
gleicher Druck pE. Durch das Zusammenführen der
Entlastungsnuten 15, 16 auf eine gemeinsame Leitung 36 ergibt
sich ein geringer Aufwand an einem Drehventil. Beim Vorhandensein
mehrerer Entlastungsnuten werden die Nuten miteinander verbunden,
die lagebedingt auf annähernd gleichem Druckniveau liegen.
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- 1
- Übertragungstrommel
- 2
- Zapfen
- 3
- Lager
- 4
- Seitenwand
- 5
- Zahnrad
- 6
- Bund
- 7
- Zahnkranz
- 8
- Platte
- 9
- Drehachse
- 10
- Nut
- 11
- Druckleitung
- 12
- Ölpumpe
- 13,
14
- Rand
- 15,
16
- Entlüftungsnut
- 17,
18
- Leitung
- 19
- Ölbehälter
- 20
- Bund
- 21
- Ventil
- 22
- Entlüftungsnut
- 23
- Leitung
- 24–26
- Ventil
- 27
- Steuereinrichtung
- 28
- Drehdurchführung
- 29,
30
- Dichtkörper
- 31,
32
- Dichtfläche
- 33–35
- Druckbegrenzungsventil
- 36
- Leitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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