DE19608447A1

DE19608447A1 - Kurvengetriebe mit einem periodisch umlaufenden Abtriebsglied

Info

Publication number: DE19608447A1
Application number: DE1996108447
Authority: DE
Inventors: Victor Dr Ing Hefftler; Guenter Dr Ing Weisbach
Original assignee: KBA Planeta AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1996-03-05
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2016-03-06
Also published as: DE19608447C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurvengetriebe mit einem periodisch umlaufenden Abtriebsglied für Verarbeitungsmaschinen, insbeson dere Druckmaschinen.

In Verarbeitungsmaschinen ist es häufig erforderlich, eine um laufende Antriebsbewegung in eine fortlaufende, periodisch um einen Mittelwert alternierende oder mit Rasten bzw. momentanen Stillständen versehene Bewegung umzuwandeln. Rundtischmaschinen bedingen z. B. für den Antrieb des Tisches eine solche Bewegung. In Bogendruckmaschinen werden, um einen in Ruhe befindlichen Bogen auf Druckzylindergeschwindigkeit zu beschleunigen, Bogen beschleunigungstrommeln verwendet, die periodisch mit einer um einen Mittelwert oder mit einer zwischen einer Rast und ei nem Maximalwert alternierenden Geschwindigkeit umlaufen.

Zur Umwandlung einer umlaufenden Antriebsbewegung in ein fort laufende, periodisch um einen Mittelwert alternierende oder mit Rasten bzw. momentanen Stillständen versehene Bewegung werden in Verarbeitungsmaschinen Kurbelschleifengetriebe, Malteserge triebe, Differentialgetriebe, Planetengetriebe, Kurvengetriebe oder Schneckengetriebe verwendet. Im Druckmaschinenbau hat sich insbesondere beim Antrieb von Bogenbeschleunigungssystemen die Verwendung von ebenen Kurvengetrieben als günstig erwiesen, da durch diese große Massen in periodischen Zyklen bewegt werden können, wobei dynamisch günstige Bewegungsgesetze realisierbar sind. Diese Kurvengetriebe sind als dreigliedrige Getriebe aus gebildet und bestehen aus einem Gestell sowie einem Antriebs glied und einem Abtriebsglied. Das Antriebsglied setzt sich aus zwei fest miteinander verbundenen ebenen Kurvenscheiben zusam men, während das Abtriebsglied, das auch als Rollenstern be zeichnet wird, als Scheibe mit am Umfang angeordneten Kurven rollen ausgebildet ist. Dabei befinden sich die Kurvenrollen in den entsprechenden Kurvenkörperebenen (Formpaarung) und über nehmen wechselseitig die Bewegungsübertragung bzw. Zwangslaufsi cherung (Volmer, Getriebetechnik-Kurvengetriebe, VEB Verlag Technik, 2. Auflage, Berlin 1989, S. 102 ff.).

Nachteilig bei diesen Getrieben ist ihre komplizierte, masse behaftete (zwei Kurvenscheiben, zwei Rollensterne) und einen großen Bauraum beanspruchende Bauweise sowie die aus den peri odischen Bewegungen auf Grund der größeren Massen resultieren den Beschleunigungskräfte, die die Maximaldrehzahl begrenzen.

Aufgabe der Erfindung ist ein Kurvengetriebe mit einem umlaufen den Abtriebsglied, welches eine raumsparende und starre Bauweise gestattet sowie eine Steigerung der Maximaldrehzahl und eine rationelle Bauweise ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den kennzeichnenden Teil des ersten Anspruchs gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, ein Kurvenge triebe mit periodisch umlaufendem Abtriebsglied zu schaffen, mit dem beliebige zyklische Bewegungsaufgaben gelöst werden können, wobei eine raumsparende, massearme, kompakte und kostengünstige Bauweise realisiert werden kann. Die gleichsinnig umlaufenden Antriebs- und Abtriebsglieder gestatten darüber hinaus, daß ggf. auf zwischen dem Abtriebsglied des Getriebes und einem Arbeits organ anzuordnende, der Bewegungsumkehr dienende Getriebeglie der verzichtet werden und damit eine raumsparende und kostengün stige Bauweise realisiert werden kann. Durch die massearme, kom pakte Bauweise des erfindungsgemäßen Getriebes werden darüber hinaus die massebedingten Beschleunigungskräfte niedrig gehalten, damit wird eine Erhöhung der Maximaldrehzahl ermöglicht.

Durch das Klassifizieren von Bewegungsphasen der umzusetzenden Bewegungsaufgabe ist es möglich, die die Bewegungsphasen rea lisierenden Kurvenabschnitte der Kurven des Antriebsgliedes in unterschiedliche Toleranzklassen einzuordnen bzw. bestimmte Kurvenabschnitte geringfügig gegenüber anderen Kurvenabschnit ten zurückzuversetzen und so den Fertigungs- und Justageaufwand zu minimieren, ohne die Übertragungsfunktion des Kurvengetriebes nachteilig zu beeinflussen.

Nachstehend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1 das Getriebeschema

Fig. 2 die schematische Darstellung einer Ausführungsform des Getriebes in der Draufsicht

Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Fig. 2 in der Seitenansicht

Fig. 4 den Verlauf des Übertragungswinkels des Getriebes gemäß Fig. 2

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Getriebes in der Drauf sicht.

In Fig. 1 ist das erfindungsgemäße Getriebeschema dargestellt. Im Gestellpunkt A₀ ist das Antriebsglied 1 gelagert, welches mit einem Antriebswinkel ϕ stetig umläuft. Das Antriebsglied 1 weist biegesteif miteinander verbundene, in sich geschlossene Kurvenkonturen K1, K2, K3 auf. Mit den Kurvenkonturen K1, K2, K3 stehen Kurvenrollen R1, R2, R3 mittels Formschluß in Wirkver bindung, die am Abtriebsglied 2 angelenkt sind und mit ihren An lenkpunkten auf den Grundkreisradien r1, r2, r3 liegen, wobei das Abtriebsglied 2 im Gestellpunkt B₀ gelagert ist. Der Abstand zwischen dem Gestellpunkt A₀ des Antriebgliedes 1 und dem Ge stellpunkt B₀ des Abtriebsgliedes 2 wird als Gestellabstand G bezeichnet. Durch Elementenerweiterung ist der Gestellpunkt B₀ auf dem Zapfen des Gelenks A₀ angeordnet.

Das Abtriebsglied 2 ist als biegesteifer Rollenstern mit der Rol lenhebellänge 1 ausgebildet und läuft gleichsinnig zum Antriebs glied 1 mit dem Abtriebswinkel Ψ um. Dabei beschreiben die Berüh rührungspunkte der Kurvenrollen R1, R2, R3 mit den zugehörigen Kurvenkonturen K1, K2, K3, bedingt durch das mit einem Antriebs winkel ϕ umlaufende Antriebsglied 1, die Kurvenzüge X1, X2, X3.

Die Ausbildung der Kurvenkonturen K1, K2, K3 resultiert aus dem einerseits zu realisierenden Bewegungsgesetz, andererseits aus den gewählten geometrischen Abmessungen des Getriebes sowie der absoluten Anfangslage des Abtriebsgliedes 2.

Durch die Anordnung von mindestens zwei Kurvenrollen R am Ab triebsglied 2 wird Formschluß gesichert und erreicht, daß die Bewegungsübertragung sowie Zwangslauf gewährleistet werden. Ei ne Verbesserung der Bewegungsübertragung wird durch ein Abtriebs glied 2 mit drei Kurvenrollen R erreicht.

In den Fig. 2 und 3 ist die konstruktive Ausführung eines er findungsgemäßen Kurvengetriebes schematisch dargestellt.

Der Zapfen 3 des Gestellpunktes A₀ ist ortsfest angeordnet und nimmt das durch nicht dargestellte Mittel angetriebene und ste tig mit dem Antriebswinkel ϕ umlaufende Antriebsglied 1, das als Kreisscheibe ausgebildet ist, auf. Der Zapfen 3 dient gleich zeitig zur Aufnahme des Gestellpunktes B₀, der als Lagerzapfen 4 ausgebildet ist und das Abtriebsglied 2 drehbeweglich aufnimmt. Das Abtriebsglied 2 ist als gleichseitiges Dreieck ausgebildet und an den Eckpunkten mit Rollenbolzen 5 zur Aufnahme der Rollen R versehen. Die Rollen R1, R2, R3 stehen in Wirkverbindung mit den Kurvenkonturen K1, K2, K3 des Antriebgliedes 1, folgen damit dem aufgeprägten Bewegungsgesetz und treiben so das Abtriebsglied 2 mit dem Abtriebswinkel Ψ an. Auf dem im Gestellpunkt B₀ angeordne ten Lagerzapfen 4 ist weiterhin ein Arbeitsglied 6 drehbar gelagert und mittels eines Mitnehmers 7 mit dem Abtriebsglied 2 verbunden. Es ist denkbar, zur Umsetzung einer weiteren, vom Abtriebswinkel unabhängigen Bewegungsaufgabe das Antriebsglied 1 mit einer Aus senkurvenflanke zu versehen und damit eine sehr kompakte Getrie beanordnung zu realisieren.

Dieses Kurvengetriebe weist, wie im Kurvendiagramm gemäß Fig. 4 gezeigt, über den gesamten Bewegungszyklus einen optimalen Übertragungswinkel µ auf. Im Diagramm ist mit µ1 der Verlauf des Übertragungswinkels der Kurvenkontur K1 und mit µ2, µ3 der der Kurvenkonturen K2 und K3 dargestellt.

Um diese optimale Lauffähigkeit des Getriebes über einen kom pletten Bewegungszyklus realisieren zu können, ist es erforder lich, jede der Kurvenkonturen K über einen Bewegungszyklus von 360° in einem sehr engen Toleranzbereich zu fertigen und das Ge triebe zu justieren, obwohl zur Realisierung einer gestellten Be wegungsaufgabe nur bestimmte Bereiche der Kurvenkonturen K1, K2, K3 relevant sind. Wird z. B. als Arbeitsglied 6 ein Bogenbe schleunigungssystem vorgesehen, so besteht die zu realisierende Bewegungsaufgabe im wesentlichen aus einer Beschleunigungsphase - Beschleunigung aus einer niedrigen Geschwindigkeit oder ggf. aus dem Stillstand auf mindestens Druckzylindergeschwindigkeit - und einer Verzögerungsphase - Verzögern einer Geschwindigkeit, die größer oder gleich der Druckgeschwindigkeit ist, bis zum Erreichen der niedrigen Geschwindigkeit oder ggf. bis zum Stillstand - sowie einer Gleichlaufphase oder ggf. einer Rastphase zur Bogenübernahme und einer Gleichlaufphase zur Bogenübergabe. In dieser Bewegungs aufgabe sind jedoch vorzugsweise die Gleichlaufphasen von Bedeu tung, da in diesen Phasen auftretende Ungenauigkeiten zu Fehlern bei der Bogenübernahme oder der Bogenübergabe führen, die sich in Passerfehlern und damit in Qualitätsmängeln oder Ausschuß des zur Verarbeitung gelangenden Bedruckstoffs niederschlagen würden. Das bedeutet, daß nur die Bereiche der Kurvenkonturen K1, K2, K3 in einem engen Toleranzbereich gefertigt werden müssen und eine exak te Justage des Getriebes nur bezüglich dieser Bereiche vorzuneh men ist, die für die Realisierung der für die Umsetzung der Bewe gungsaufgabe bedeutsamen Bewegungsphasen adäquat sind. Diese Be reiche der Kurvenkonturen K1, K2, K3 werden als Arbeitskurven abschnitte AK1, AK2 und AK3 bezeichnet. Abschnitte der Kurvenkon turen K1, K2, K3, die zur Realisierung weniger bedeutsamer Bewe gungsphasen der Bewegungsaufgabe dienen, werden als Übergangskur venabschnitte UK1, UK2, UK3 bezeichnet. Sie sind gegenüber den Ar beitskurvenabschnitten AK1, AK2, AK3 mit einer Übergangsfunktion geringfügig zurückversetzt, so daß in diesen Bereichen ein grö ßeres Fügespiel entsteht, wodurch der Fertigungs- und Justageauf wand reduziert werden kann, ohne die Umsetzung der zu realisie renden Bewegungsaufgabe zu beeinträchtigen.

In Fig. 5 ist die Anordnung der Arbeitskurvenabschnitte AK und der Übergangskurvenabschnitte UK bei der Verwendung des Getriebes zum Antreiben eines Bogenbeschleunigungssystems gezeigt, wobei als bedeutsame Bereiche der zu realisierenden Bewegungsaufgabe die Gleichlaufabschnitte der Bogenübernahme und der Bogenüber gabe angesehen werden.

Während der Bogenübernahme läuft die Kurvenrolle R1 auf dem Ar beitskurvenabschnitt AK1 der Kurvenkontur K1 ab, während die Kur venrolle R2 auf dem Arbeitskurvenabschnitt AK2 der Kurvenkontur K2 abrollt. Gleichzeitig rollt die Kurvenrolle R3 auf dem Über gangskurvenabschnitt UK3 der Kurvenkontur K3 ab. Nachfolgend schließt sich die Beschleunigungsphase an, in der der übernom mene Bogen mindestens auf Druckzylindergeschwindigkeit be schleunigt wird. Dabei laufen die Kurvenrollen R1, R2, R3 auf den Übergangskurvenabschnitten UK1, UK2, UK3 der Kurvenkontu ren K1, K2, K3 ab. Wird mindestens Druckzylindergeschwindig keit erreicht, schließt sich die Gleichlaufphase der Bogen übergabe an. In dieser Phase läuft die Kurvenrolle R2 auf dem Arbeitskurvenabschnitt AK2.1 der Kurvenkontur 2, die Kurvenrol le R3 auf dem Arbeitskurvenabschnitt AK3 der Kurvenkontur 3 und die Kurvenrolle K1 auf dem Übergangskurvenabschnitt UK1 der Kur venkontur 1 ab. In der sich anschließenden Verzögerungsphase rollen die Kurvenrollen R1, R2, R3 auf den Übergangskurvenab schnitten UK1, UK2, UK3 der Kurvenkonturen K1, K2, K3 ab.

Es ist natürlich auch möglich, wenn es zum Umsetzen einer ge stellten Bewegungsaufgabe erforderlich erscheint, andere Pha sen der Bewegungsaufgabe als bedeutungsvoll einzuordnen. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 könnten das die Beschleuni gungs- und Verzögerungsphase sein. Die diesen Phasen zugeord neten Kurvenabschnitte der Kurvenkonturen K1, K2, K3 sind als Arbeitskurvenabschnitte AK1, AK2, AK3 und die übrigen Kurvenab schnitte als Übertragungskurvenabschnitte UK1, UK2, UK3 auszu bilden.

Bezugszeichenliste

A₀ Gestellpunkt des Antriebsgliedes
B₀ Gestellpunkt des Abtriebsgliedes
G Gestellabstand
K1 Kurvenkontur
K2 Kurvenkontur
K3 Kurvenkontur
R1 Kurvenrolle
R2 Kurvenrolle
R3 Kurvenrolle
X1 Kurvenzug
X2 Kurvenzug
X3 Kurvenzug
r1 Grundkreisradius
r2 Grundkreisradius
r3 Grundkreisradius
l Rollenhebellänge
ϕ Antriebswinkel
Ψ Abtriebswinkel
1 Antriebsglied
2 Abtriebsglied
3 Zapfen
4 Lagerzapfen
5 Rollenbolzen
6 Arbeitsglied
7 Mitnehmer
µ Übertragungswinkel des Kurvengetriebes
µ1 Übertragungswinkel der Kurvenkontur 1
µ2 Übertragungswinkel der Kurvenkontur 2
µ3 Übertragungswinkel der Kurvenkontur 3
AK1 Arbeitskurvenabschnitt der Kurvenkontur 1
AK2 Arbeitskurvenabschnitt der Kurvenkontur 2
AK2.1 Arbeitskurvenabschnitt der Kurvenkontur 2
AK3 Arbeitskurvenabschnitt der Kurvenkontur 3
UK1 Übergangskurvenabschnitt der Kurvenkontur 1
UK2 Übergangskurvenabschnitt der Kurvenkontur 2
UK3 Übergangskurvenabschnitt der Kurvenkontur 3

Claims

1. Kurvengetriebe mit einem periodisch umlaufenden Abtriebs glied für Verarbeitungsmaschinen, insbesondere Druckmaschi nen,

- das Kurvengetriebe weist ein Gestell (G), ein im Gestell punkt (A₀) gelagertes Antriebsglied (1) und ein im Gestell punkt (B₀) gelagertes Abtriebsglied (2) auf,
- das Antriebsglied (1) weist ebene, in sich geschlossene Kurvenkonturen (K) auf,
- mit den Kurvenkonturen (K) stehen Kurvenrollen (R) des Ab triebsgliedes (2) in Eingriff,
- die Kurvenkonturen (K) weisen Arbeitskurvenabschnitten (AK) und
- die Arbeitskurvenabschnitte (AK) verbindende Übergangskurven abschnitte (UK) auf,
- die Gestellpunkte (A₀, B₀) liegen in ihrer Projektion auf die durch das Abtriebsglied (2) gebildeten Ebene innerhalb der durch die Berührungspunkte der Kurvenkonturen (K) des Antriebsgliedes (1) mit den Kurvenrollen (R) des Abtriebs gliedes (2) durch die Rotation des Antriebsgliedes (1) ge bildeten Kurvenzüge (X) liegen.

2. Kurvengetriebe nach Anspruch 1, bei dem die die Arbeits kurvenabschnitte (AK) verbindenden Übergangskurvenabschnitte (UK) geringfügig gegenüber den Arbeitskurvenabschnitte (AK) zurückversetzt sind.

3. Kurvengetriebe nach Anspruch 1 und 2, bei dem die Übergangs kurvenabschnitte (UK) gegenüber den Arbeitskurvenabschnitten (AK) mittels einer Übergangsfunktion zurückversetzt sind.

4. Kurvengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitskurvenabschnitte (AK) und die Übergangskurven abschnitte (UK) in Abhängigkeit von der zu realisierende Bewegungsaufgabe festgelegt sind.