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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine, insbesondere eine Druckmaschine, mit einem Antrieb und einer Welle, wobei die Welle und ein Antriebselement des Antriebs mittels radialer Klemmung drehfest als Direktantrieb miteinander verbunden sind.
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Stand der Technik
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Maschinen, wie beispielsweise Druckmaschinen, sind bekannt. Eine Maschine weist zumeist einen Antrieb auf, der eine oder mehrere Wellen antreibt und in Drehbewegung versetzt. Antrieb und Welle der Maschine sind zu diesem Zweck mechanisch miteinander verbunden. Durch die Drehbewegung der Welle können weitere Komponenten angetrieben werden.
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In der
EP 1 175 300 B1 wird eine flexografische Rotationsdruckmaschine offenbart, bei der eine Bewegungsquelle unmittelbar mit einem axialen Schaft zusammenwirkt. Ein Ständer eines Elektromotors ist mit einer tragenden Schulter befestigt und ein Läufer des Elektromotors ist fest mit dem axialen Schaft der zentralen Trommel verbunden. Der Läufer weist ein nach innen gerichtetes Flanschende auf, das fest mit einem Ende des axialen Schafts verbunden ist, wobei das nach innen gerichtete Flanschende des Läufers mit dem Ende des axialen Schaftes mittels sich axial erstreckender Bolzen verbunden ist.
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Es ist wünschenswert, eine verbesserte Möglichkeit bereitzustellen, um Antrieb und Welle einer Maschine miteinander mechanisch zu verbinden.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird eine Maschine mit einem Antrieb und mit einer Welle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Welle und ein Antriebselement des Antriebs sind drehfest als Direktantrieb miteinander verbunden. Der Antrieb treibt die Welle an und versetzt diese in Drehbewegung. Der Antrieb ist beispielsweise als ein Motor, insbesondere als ein Elektromotor ausgebildet.
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Als Direktantriebe werden Antriebe bezeichnet, die direkt und nicht über eine Kupplung mit der Welle gekoppelt sind. Direktantriebe bieten eine hohe mechanische Steifigkeit und besitzen daher bezüglich des Regelverhaltens Vorteile gegenüber Antrieben, die über eine Kupplung mit der Welle verbunden sind. Bei Direktantrieben wird insbesondere keine Getriebestufe benötigt, welche bei einer Verbindung über eine Kupplung oftmals zwischengeschaltet wird.
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Um Antrieb und Welle miteinander mechanisch zu verbinden, ist ein Klemmelement vorgesehen. Das Klemmelement ist derart angeordnet und gespannt, dass das Klemmelement eine Kraft in radialer Richtung (radiale Kraft) auf das Antriebselement und die Welle ausübt. Durch die Kraft, welche das Klemmelement ausübt, sind die Welle und das Antriebselement kraftschlüssig miteinander verbunden. Es ist weiterhin eine Wellenmutter vorgesehen, die derart auf der Welle angeordnet ist, dass die Wellenmutter eine Kraft in axialer Richtung auf das Klemmelement ausübt. Durch diese Wellenmutter wird das Klemmelement insbesondere gegen axiale Bewegung bzw. gegen Lösen gesichert. Bevorzugt ist zwischen dieser Wellenmutter und dem Klemmelement ein Haltering angeordnet.
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Vorteile der Erfindung
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Es wird eine Möglichkeit bereitgestellt, um Antrieb und Welle einer Maschine auf technische einfache, aufwandsarme und kostengünstige Weise miteinander mechanisch zu verbinden. Insbesondere wird es ermöglicht, rotative Antriebselemente ohne axiale Schraubverbindungen, ohne Bolzen und ohne nach innen gerichteten Flansch lösbar mit einer Antriebswelle zu fixieren.
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Durch die Verbindung mittels des Klemmelements wird die Fixierung des Antriebselements an der Welle verbessert, da Kraftübertragung kraft- bzw. reibschlüssig insbesondere ohne Spiel erfolgt. Welle und Antriebselement werden somit aneinander festgeklemmt. Die für diese radiale Klemmung verwendeten Bauelemente, insbesondere das Klemmelement, sind insbesondere als Teile des Antriebselements ausgebildet.
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Das Klemmelement ist vorzugsweise die Welle umgreifend angeordnet. Es kann dabei gleichzeitig in dem Antriebselement oder das Antriebselement umgreifend angeordnet sein. Dadurch übt das Klemmelement insbesondere eine radiale Kraft zur Drehachse hin gerichtet aus.
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Das Klemmelement ist alternativ vorzugsweise zwischen der Welle und dem Antriebselement angeordnet und übt somit insbesondere eine radiale Kraft von der Drehachse weg gerichtet auf das Antriebselement aus und weiter insbesondere eine radiale Kraft zur Drehachse hin gerichtet auf die Welle.
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Alternativ oder zusätzlich ist das Klemmelement bevorzugt in dem Antriebselement selbst angeordnet. Das Antriebselement wird somit insbesondere durch das Klemmelement auf der Welle festgeklemmt. Insbesondere übt das Klemmelement dabei eine radiale Kraft zur Drehachse hin gerichtet auf hin gerichtet auf das Antriebselement aus.
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Vorteilhafterweise sind das Klemmelement und das Antriebselement axial hintereinander auf der Welle angeordnet. Das Klemmelement übt in diesem Fall insbesondere nur die radiale Kraft auf die Welle aus. Die Wellenmutter ist in diesem Fall vorzugsweise derart an der Welle angeordnet, dass die Wellenmutter eine Kraft in axialer Richtung auf das Klemmelement und das Antriebselement ausübt, so dass das Klemmelement gegen axiale Bewegung bzw. Lösen gesichert ist.
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Vorteilhafterweise sind die Welle und das Antriebselement nicht mittels formschlüssiger Verbindungselemente, insbesondere nicht mittels Schraubverbindungen bzw. axialer Schraubverbindungen, und vorzugsweise nicht mittels stoffschlüssiger Verbindungen (wie Verschweißen oder Verlöten) miteinander verbunden. Bevorzugt sind Welle und Antriebselement nicht durch thermische Prozesse miteinander verbunden, vorzugsweise nicht durch Aufschrumpfen. Die kraftschlüssige Verbindung mittels des Klemmelements stellt eine einfache Alternative zu den aufwendigen Verbindungen durch axiale Schraubverbindungen oder thermische Prozesse dar.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Klemmelement zwei konische Elemente auf. Diese zwei konischen Elemente werden insbesondere gegeneinander verspannt, so dass eine Kraft in radialer Richtung auf die Welle und das Antriebselement ausgeübt wird.
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Das Antriebselement ist vorzugsweise als ein Rotor des Antriebs ausgebildet. Der Antrieb ist bevorzugt als Elektromotor ausgebildet. Bevorzugt ist das Antriebselement als eine Zwischenhülse des Rotors ausgebildet. Diese Zwischenhülse ist insbesondere mit einer Rotorhülse verbunden, an welcher Magneten des Rotors angeordnet sind. Alternativ kann das Antriebselement insbesondere auch als die Rotorhülse ausgebildet sein.
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Das Klemmelement umfasst zum Spannen vorteilhafterweise wenigstens eine Bohrung. Beispielsweise kann eine Schraube oder ein anderes formschlüssiges Verbindungselement zum Spannen in diese Bohrung eingeführt werden. Nachdem das Klemmelement ausreichend gespannt ist, wird das formschlüssige Verbindungselement wieder entfernt. Somit sind Welle und Antriebselement nur kraftschlüssig und nicht mittels formschlüssiger Verbindungselemente miteinander verbunden.
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Die Maschine ist bevorzugt als eine Bahnbearbeitungsmaschine, besonders bevorzugt als eine Druckmaschine, wie z.B. eine Zeitungsdruck-, eine Tiefdruck-, Siebdruck-, eine flexografische Druck- oder eine Inline-Flexodruckmaschine ausgebildet. Insbesondere wird mittels der Maschine ein Werkstück hergestellt oder bearbeitet. Die Maschine kann beispielsweise auch als eine Werkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Schweißsystem, ein Schraubsystem, eine Drahtsäge oder eine Fräsmaschine, ausgebildet sein.
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Die Welle ist insbesondere mit weiteren Komponenten der Maschine verbunden und versetzt diese in Drehbewegung. Vorteilhafterweise ist die Welle mit einer rotierenden Walze, z.B. Druckwalze, der Maschine drehfest verbunden. Besonders bevorzugt ist die Welle mit der rotierenden Walze ohne axiale Bolzen drehfest als Direktantrieb verbunden, weiter bevorzugt ohne axiale Schraubverbindungen und ohne nach innen gerichteten Flansch.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenbeschreibung
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1 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer bevorzugten Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Maschine in einem Querschnitt.
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2 zeigt schematisch einen Ausschnitt der bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Maschine aus 1 vergrößert.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist eine Maschine schematisch in einem Querschnitt dargestellt und mit 100 bezeichnet. Die Maschine ist insbesondere als eine Bahnbearbeitungsmaschine, vorzugsweise als Druckmaschine ausgebildet, beispielsweise als flexografische Druckmaschine oder als Inline-Flexodruckmaschine.
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Die Druckmaschine 100 umfasst einen als Elektromotor ausgebildeten Antrieb 110. Der Elektromotor 110 ist drehfest mit einer Welle 130 verbunden. Die Welle 130 weist eine zweckmäßig dimensionierte Wellenschulter 132 auf, bis zu welcher sich der Elektromotor 110 erstreckt. Die Welle 130 ist weiterhin ist im Beispiel mit einer Druckwalze 140 verbunden. Die Welle 130 ist auf Lagerstellen 131 bzw. 151 gelagert. Der Elektromotor 110 versetzt die Welle 130 und die Druckwalze 140 in Drehbewegung um eine gemeinsame Drehachse 101.
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Der Elektromotor 110 weist eine Rotorhülse 112 auf, auf welcher Magnete 111 angeordnet sind. Die Rotorhülse 112 ist mit einer Zwischenhülse 113 verbunden. Diese Zwischenhülse 113 stellt in diesem Beispiel ein Antriebselement des Antriebs dar, welches kraftschlüssig mit der Welle 130 verbunden ist. Zu diesem Zweck ist ein Klemmelement 120 vorgesehen, welches in diesem Beispiel in der Zwischenhülse 113 angeordnet ist. Zu diesem Zweck ist eine entsprechende Bohrung 123 in der Zwischenhülse 113 vorgesehen.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung dieser kraftschlüssigen Verbindung zwischen Welle 130 und Antriebselement bzw. Zwischenhülse 113 wird im Folgenden anhand von 2 erläutert. In 2 ist ein Ausschnitt des Elektromotors 110 und der Welle 130 aus 1 vergrößert dargestellt. Gleiche Bezugszeichen in den 1 und 2 bezeichnen gleiche oder baugleiche Elemente.
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Das Klemmelement 120 weist zwei konische Elemente 121 und 122 auf. Ein erstes konisches Element 121 ist beispielsweis als ein Innenring und ein zweites konisches Element 122 ist beispielsweis als ein Außenring ausgebildet.
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Die konischen Elemente 121 und 122 sind derart gegeneinander verspannt, dass das Klemmelement 120 eine Kraft in radialer Richtung auf die Welle 130 und die Zwischenhülse 113 ausübt, also eine radiale Kraft zu der Drehachse 101 hin gerichtet. Welle 130 und Zwischenhülse 113 sind somit kraftschlüssig miteinander verbunden.
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Ein Haltering 124 ist angrenzend an das Klemmelement 120 angeordnet. Eine Wellenmutter 126 ist derart auf der Welle angeordnet, dass diese eine Kraft in axialer Richtung auf den Haltering 124 und auf das Klemmelement 120 ausübt. Diese Kraft ist insbesondere parallel zu der Drehachse 101 gerichtet. Das Klemmelement 120 ist somit gegen axiale Bewegung gesichert.
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Der Haltering 124 und die konischen Elemente 121 und 122 weisen jeweils eine Bohrung 125 zum Spannen des Klemmelements 120 auf. In den Bohrungen 125 ist insbesondere ein Gewinde vorgesehen. Im Folgenden wird beschrieben, wie der Elektromotor 110 auf der Welle 130 angeordnet und kraftschlüssig mit dieser verbunden werden kann.
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Der Elektromotor 110 wird zu diesem Zweck auf die Welle 130 aufgeschoben. Dabei wird die Zwischenhülse 113 bis an die Wellenschulter 132 auf die Welle 130 geschoben. Das Klemmelement 120 wird in der Zwischenhülse 113 positioniert. Der Haltering 124 wird gegen den Innenring 121 des Klemmelements 120 aufgeschoben. Die Wellenmutter 126 wird auf die Welle 130 aufgeschraubt.
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Das Klemmelement 120 wird daraufhin mittels axialer Schrauben gespannt, welche durch die Bohrungen 125 in dem Haltering 124 und in den konischen Elementen 121 und 122 eingeführt werden. Die Zwischenhülse 113 wird somit auf der Welle 130 festgeklemmt.
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Schließlich wird das Klemmelement 120 gegen axiale Bewegung gesichert. Zu diesem Zweck wird die Wellenmutter 126 geeignet nachgezogen, so dass sie sich gegen den Haltering 124 abdrückt.
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Im Anschluss werden die Schrauben aus den Bohrungen 125 entfernt, so dass das Klemmelement 120 gegen den Haltering 124 und die Wellenmutter 126 abstützt und die Spannung gegengehalten wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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