DE10312757A1

DE10312757A1 - Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile

Info

Publication number: DE10312757A1
Application number: DE2003112757
Authority: DE
Inventors: Kilian Saueressig
Original assignee: Saueressig GmbH and Co KG
Current assignee: Saueressig GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-21
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2004-09-30
Also published as: WO2004082941A1

Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, mit einem motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile, und einer relieftragenden Fläche an jedem der zu steuernden Teile, die mit einer weiteren relieftragenden Fläche in Formschluß zu bringen ist, wobei das Relief zu gewählt ist, daß vorgegebene mechanische Grenzen der Relativbewegung der zu steuernden Teile definiert sind, wenn die relieftragenden Flächen einen bestimmten Abstand voneinander haben.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, welches einen motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile aufweist.
Rotativ bewegte Teile sind beispielsweise Walzen und Wellen, für die ein synchroner Lauf der beiden Teile zueinander angestrebt wird. Beispielsweise bei Prägeapplikationen, bei de nen ein Walzenpaar aus Patrize und Matrize verwendet wird, müssen die Walzen radial und axial exakt eingestellt werden, um die Walzenoberflächen nicht zu beschädigen und um ein gutes Prägeergebnis zu erzielen. Der Abstand der Walzen zueinander, der sogenannte Prägespalt, wird definiert eingestellt, um einerseits dem zu prägenden Material die gewünschte Prägehöhe zu verleihen, andererseits das Material aber nicht zu stark zu prägen. Ein Prägestuhl oder eine Kassette für diese Prägeanwendung ist beispielsweise aus der DE 297 16 031 U1 bekannt. Der Antrieb des Walzenpaares besteht normalerweise aus einem Zahnradpaar, welches exakt auf den Umfang der Prägewalzen angepaßt werden muß. Ein Zahnrad ist in geteilter Ausführung konstruiert und ermöglicht so, das Zahnradspiel zu verstellen. Bei den oben genannten Prägekassetten ist es erforderlich, bei jedem Walzenwechsel das Zahnradspiel manuell einzustellen. Wird ein geänderter Walzendurchmesser oder ein neuer Walzensatz mit gleichem Durchmesser gewählt, so muß ein entsprechender Zahnradsatz gewählt und für das Motiv bzw. die Gravur ausgerichtet werden. Der Antrieb der Zahnräder geschieht durch Motoren, die unabhängig voneinander über eine digitale Steuerung geregelt werden können. Diese digitale Steuerung erlaubt es, eine genau definierte Position der Teile sowie Antriebsgeschwindigkeit und Antriebskraft einzustellen.
Translatorisch bewegte Teile sind beispielsweise ...
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile zur Verfügung zu stellen, das besondere Notlaufeigenschaften hat und insbesondere ein radiales Verdrehen der angetriebenen Teile zueinander vermeidet, so daß keine Beschädigung der elektrisch synchronisierten bzw. gekoppelten und angetriebenen Teile erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß ist bei einem Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, das einen motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile aufweist, eine relieftragende Fläche an jedem der zu steuernden Teile vorgesehen, die mit einer weiteren relieftragenden Fläche in Formschluß zu bringen ist, wobei das Relief so gewählt ist, daß vorgegebene mechanische Grenzen der Relativbewegung der zu steuernden Teile definiert sind, wenn die relieftragenden Flächen einen bestimmten Abstand voneinander haben.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine relieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Zahnrades gebildet.
Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine relieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Kronenrades gebildet und eine weitere relieftragende Fläche ist durch die Lauffläche eines Ritzels gebildet.
Bevorzugt sind die bewegten Teile Walzen oder Wellen.
Auch bevorzugt ist, den motorisch einstellbaren Verstellmechanismus durch elektrische Schrittmotoren oder Linearmotoren einzustellen und gegebenenfalls digital zu regeln. Über einen digital geregelten, motorisch einzustellenden Verstellmechanismus kann das axiale Spiel der beiden Walzen zueinander eingestellt werden. Die motorische Auslegung der Verstellung erlaubt eine Nachjustierung im Betrieb. Dies ermöglicht eine Korrektur des Prägeergebnisses ohne Produktionsunterbrechung. Die radiale Einstellung der Walzen zueinander wird ebenfalls digital geregelt motorisch durchgeführt. Der Walzenspalt kann über digital gesteuerte Motoren definiert verstellt und im Betrieb geregelt werden. Die digitale Ansteuerung ermöglicht es dabei, die Parameter für eine Walzenpaarung elektronisch abzuspeichern. Bei Wechsel der Materialbahn können bei bekannten Parametern die Einstellungen der Prägekassette reproduzierbar abgerufen werden. Gegenüber einer konventionellen Prägestuhlung ist so ein Walzenwechsel in sehr kurzer Zeit ohne langwierige Einstellung möglich. Des weiteren wird kein besonders ausgebildetes Bedienerpersonal benötigt, da die Einstellung automatisch über ein Steuerprogramm vorgenommen werden kann.
Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt
1 bis 3 den Justierprozeß für Patrize und Matrize unter Verwendung von Zahnrädern für jede der Walzen;
4 und 5 die Situation beim Versagen der Stellmotoren des Verstellmechanismus; und
6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
1 zeigt schematisiert Matrize und Patrize mit gleichem Walzendurchmesser. Zahnrad 1 und Zahnrad 2, die der Matrize bzw. Patrize zugeordnet sind, haben einen nahezu gleichen Umfang wie die beiden Walzen. Zum Justieren werden die beiden Walzen zunächst axial und in Umfangsrichtung auf +/- 20 μm zueinander ausgerichtet und in dieser Position festgehalten. Die Walzen werden zusammengefahren, so daß kein Spiel mehr zwischen den beiden Zahnrädern vorhanden ist, wie in 1 gezeigt. Die Zahnräder werden dann fest und ohne Spiel mit den Walzen verbunden. In 2 ist zu sehen, daß auf das Zahnrad 2 ein Distanzstreifen aufgelegt ist, dessen Dicke so gewählt ist, daß zwischen Zahnrad 1 und Zahnrad 2 ein Spiel von +/- 30 μm entsteht. Die so erzielte Grundeinstellung wird arretiert. Patrize und Matrize können nun während der laufenden Produktion um +/- 30 μm im Umfang zueinander verstellt werden. Eine digitale Regelung innerhalb dieser Toleranz ist möglich. Wem nun ein anderes Spiel von Matrize und Patrize zueinander eingestellt werden soll, können Zahnrad 1 und Zahnrad 2 relativ zueinander versetzt werden, in 3 um 10 μm gegenüber der Position aus 2, so daß dann Matrize und Patrize ein gleichmäßiges Spiel von 60 μm auf beiden Seiten haben.
Besondere Vorteile bietet die Erfindung, wenn einer oder alle Stellmotoren versagen. In diesem Fall bilden Zahnrad 1 und Zahnrad 2, wie in 4 und 5 gezeigt, einen Formschluß und übernehmen die Führung von Matrize und Patrize. Ein radiales Verdrehen der angetriebenen Teile wird somit vermieden, so daß keine Beschädigung der jetzt nicht mehr synchronisierten Teile erfolgen kann. Das Spiel von 40 μm, wie in 4 links zu sehen, ist ausreichend, um die Beschädigung der Matrize durch die Patrize oder umgekehrt zu verhindern. 5 zeigt einen Steuerungsfehler der Stellmotoren in entgegengesetzter Richtung. Auch hier bleibt ausreichend Spiel zwischen der Patrize und der Matrize, und eine Beschädigung wird vermieden. Es ist somit eine mechanische Notlaufvorrichtung geschaffen, die nur im Falle einer Fehlbedienung, des Stromausfalls, eines Regelfehlers usw. eine formschlüssige Verbindung zwischen den Zahnrädern bildet, um so die Zerstörung oder Beschädigung der rotativ bewegten Teile zu verhindern.
6 zeigt schematisiert ein Antriebssysteme aus Kronenrad 1 und Kronenrad 2, welche über ein Ritzel gekoppelt sind. Die Spieleinstellung zwischen Kronenrad 1 und Ritzelstange bzw. Kronenrad 2 und Ritzelstange erfolgt durch ein Verschieben der Ritzelstange axial zu den Walzen. Wird die Ritzelstange zu den Walzen hin bewegt, reduziert sich das Spiel, wird sie weg bewegt, erhöht es sich.
Durch eine geeignete Auswahl der Kronenräder können so nur mit einem Satz Kronenräder alle in eine Kassette einsetzbare Walzendurchmesser betrieben werden, ohne daß, wie im ersten Ausführungsbeispiel, Bauteile, wie Zahnräder, getauscht werden müßten.
Mit der Erfindung ist ein Antriebssystem für Teile bzw. Werkzeuge, wie beispielsweise Walzen, Wellen und Zylinder, mit digital geregelten Motoren, beispielsweise elektrischen Schrittmotoren oder Linearmotoren, mit besonderen Notlaufeigenschaften bei Ausfall der elektrischen Steuerung geschaffen worden. Die rotativ bewegten Teile können mittels digital gesteuerter Motoren innerhalb formschlüssiger Grenzen bewegt werden, die in gewissen Ma ße auch einstellbar sind. Damit ist es möglich, die axiale und radiale Paßgenauigkeit bei zueinander bewegten Teilen während des Betriebes einzustellen. Gleichzeitig werden mit der Erfindung Notlaufeigenschaften von bewegten Teilen definiert, indem nur im Falle eines Steuerungsausfalls ein Formschluß entsteht, der Beschädigungen beispielsweise an Matrize und Patrize verhindert.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, mit – einem motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile; und – einer relieftragenden Fläche an jedem der zu steuernden Teile, die mit einer weiteren relieftragenden Fläche in Formschluß zu bringen ist, wobei das Relief zu gewählt ist, daß vorgegebene mechanische Grenzen der Relativbewegung der zu steuernden Teile definiert sind, wenn die relieftragenden Flächen einen bestimmten Abstand voneinander haben.
Antriebssysteme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine relieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Zahnrades gebildet ist.
Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine relieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Kronenrades gebildet ist und eine weitere relieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Ritzels gebildet ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusteuernden Teile Walzen oder Wellen sind.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus durch elektrische Schrittmotoren oder Linearmotoren einstellbar ist.
Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der motorisch einstellbare Verstellmechanismus digital geregelt ist.