DE19620602C1

DE19620602C1 - Kurvengetriebe für Druckmaschinen mit einem periodisch umlaufenden Abtriebsglied

Info

Publication number: DE19620602C1
Application number: DE1996120602
Authority: DE
Inventors: Victor Dr Ing Hefftler; Guenter Dr Ing Weisbach; Carsten Dipl Ing Reinsch
Original assignee: KBA Planeta AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 1996-05-22
Filing date: 1996-05-22
Publication date: 1997-07-24
Anticipated expiration: 2016-05-23

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurvengetriebe für Druckmaschinen mit einem periodisch umlaufenden Abtriebsglied, dessen Antriebsglied mit als Innenkurven ausgebildeten Kurvenkonturen, auf denen Kurvenrollen des Abtriebsgliedes ablaufen, versehen ist, wobei die Gestellpunkte des Antriebs- und des Abtriebsgliedes in ihrer Projektion auf die durch das Antriebsglied gebildete Ebene innerhalb der durch die Berührungspunkte der Kurvenkonturen des Antriebsgliedes mit den Kurvenrollen des Abtriebsgliedes durch die Rotation des Antriebsgliedes gebildeten Kurvenzüge liegen.

Ein derartiges Kurvengetriebe ist in der DE 44 31 685 A1 beschrie ben. Es dient in Bogendruckmaschinen z. B. zum Antreiben von pe riodisch umlaufenden Bogenbeschleunigungssystemen, die in Ruhe befindliche oder mit einem Bruchteil der Umfangsgeschwindigkeit eines Druckzylinders versehene Bogen übernehmen, mindestens auf Druckzylindergeschwindigkeit beschleunigen und nachfolgend an einen Druckzylinder übergeben.

Nachteilig ist, daß diese Getriebe mit einem hohen Justageauf wand und mit geringen Toleranzen zu fertigen sind. Außerdem ist es nachteilig, daß während eines Bewegungszyklus des Getriebes unkontrollierte Flankenwechsel auftreten. Das be deutet, daß auch Flankenwechsel in den für das, z. B. durch ein Getriebe angetriebene, Bogenbeschleunigungssystem kritischen Be wegungsphasen auftreten können. So führen Flankenwechsel bei der Übernahme der in Ruhe befindlichen oder einen Bruchteil der Um fangsgeschwindigkeit des Druckzylinders aufweisenden Bogen sowie bei der Bogenübergabe der mindestens auf Druckzylindergeschwin digkeit beschleunigten Bogen an einen Druckzylinder zu Übertra gungsfehlern und damit zu Qualitätsmängeln bzw. Ausschuß.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes Kurvengetriebe zu schaffen, das rationell zu fertigen ist und bei dem ein un kontrollierter Flankenwechsel ausgeschlossen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des ersten Anspruchs gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, mit einem ge ringen Fertigungsaufwand ein gattungsgemäßes Kurvengetriebe zu realisieren, bei dem sicher ausgeschlossen werden kann, daß in gewünschten Bereichen unkontrollierte Flankenwechsel auftreten. Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird darüber hinaus die zur Rea lisierung erforderliche Anzahl bewegter Teile minimiert und so der Fertigungsaufwand gesenkt. Die Einschränkung bei der Ver wendung bewegter Teile bedingt auch eine Einschränkung der Ver schleißmöglichkeiten.

Die Erfindung soll nachstehend näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 das Getriebeschema,

Fig. 2 ein Getriebeschema mit zwei Arbeitskurvenkonturen und zwei Verspannkurvenkonturen,

Fig. 3 die konstruktive Ausbildung der Lagerung einer an einer Verspannkurvenkontur ablaufenden Kurvenrolle,

Fig. 4 ein Getriebeschema mit einer gemeinsamen Verspannkurven kontur,

Fig. 5 die konstruktive Ausführung eines Getriebes nach Fig. 4 in Seitenansicht

Fig. 6 die Draufsicht gem. Fig. 5.

In Fig. 1 ist das kinematische Schema eines gattungsgemäßen Ge triebes 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 Kurvenkontu ren K1, K2, K3 stehen Kurvenrollen R1, R2, R3 mittels Formschluß in Wirkverbindung, die am Abtriebsglied 2 angelenkt sind und mit ihren Anlenkpunkten auf den Grundkreisradien r1, r2, r3 liegen, wobei das Abtriebsglied 2 im Gestellpunkt B₀ gelagert ist. Der Abstand zwischen dem Gestellpunkt A₀ des Antriebsgliedes i und dem Gestellpunkt B₀ des Abtriebsgliedes 2 wird als Gestellab stand G bezeichnet. Durch Elementenerweiterung ist der Gestell punkt B₀ auf dem Zapfen des Gelenks A₀ angeordnet. Das Abtriebsglied 2 ist als Rollenstern, bestehend aus biegesteif miteinander verbundenen Rollenhebeln L1, L2, L3 ausgebildet. Den Rollenhebeln L1, L2, L3 sind, gelagert auf Rollenbolzen 5.1, 5.2, 5.3, die Kurvenrollen R1, R2, R3 zugeordnet. Das Abtriebs glied 2 läuft, angetrieben durch das stetig mit einem Antriebs winkel ϕ umlaufende Antriebsglied 1, periodisch mit dem Abtriebs winkel ψ um. Dabei beschreiben jeweils die Berührungspunkte der Kurvenrollen R1, R2, R3 mit den zugehörigen Kurvenkonturen K1, K2, K3, 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 Bewe gungsübertragung und Zwanglauf gewährleistet werden. Eine Ver besserung der Bewegungsübertragung wird durch ein Abtriebsglied 2 mit drei Kurvenrollen R erreicht.

Eine weitere Verbesserung der Bewegungsübertragung, der Laufgüte und der Fertigungsmöglichkeiten ergibt sich, wenn im Antriebs glied 1 vier Kurvenkonturen K1, K2, K3, K4 vorgesehen werden und zwei der Kurvenkonturen K - im Ausführungsbeispiel gem. Fig. 2 wurden die Kurvenkonturen K1, K2 dafür vorgesehen - als Arbeits kurvenkonturen AK1, AK2 und zwei der Kurvenkonturen K - im Aus führungsbeispiel wurden die Kurvenkonturen K3, K4 dazu genutzt - als Verspannkurvenkonturen VK3, VK4 ausgebildet werden. An den Kurvenkonturen K1, K2, K3, K4 laufen die Kurvenrollen R1, R2, R3, R4 des Abtriebsgliedes 2 ab. Die Kurvenrollen R1, R2, R3, R4 sind mittels Rollenbolzen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 in Rollenhebeln L1, L2, L3, L4 gelagert, die miteinander verbunden sind und das Abtriebs glied 2 bilden.

Die Rollenhebel L3, L4 (gestrichelte Darstellung in Fig. 2), die die mit den Verspannkurvenkonturen VK3, VK4 in Wirkverbindung stehenden Kurvenrollen R3, R4 tragen, sind elastischer ausgebil det als die Rollenhebel L1, L2, welche die an den Arbeitskurven AK1, AK2 ablaufenden Kurvenrollen R1, R2 tragen. In der Fig. 2 ist die höhere Steifigkeit der Rollenhebel L1, L2 gegenüber den Rollenhebeln L3, L4 durch eine die Rollenhebel L1, L2 ver bindende Strebe 3 dargestellt.

Die Rollenhebel L3, L4 sind so mit den eine geringere Elastizi tät aufweisenden Rollenhebeln L1, L2 verbunden, daß der Mittel punkt M3 des Rollenbolzens 5.3 und damit der Kurvenrolle R3 sowie der Mittelpunkt M4 des Rollenbolzens 5.4 und damit der Kurven rolle R4 eine Bahn beschreiben, die abweichend von der theore tischen Mittelpunktbahn in einem Bereich, dem Verspannkurvenbe reich VK 3.1 bzw. VK 4.1, näher der Verspannkurvenkontur VK3 bzw. VK4 verlaufend vorgesehen sind, als in dem dem Verspannkurvenbe reich VK 3.1 bzw. VK 4.1 gegenüberliegenden Bereich. Die Abwei chung der praktisch realisierten von der theoretischen Mittel punktbahn ist so gewählt, daß ein durch die Elastizität des Rol lenhebels L3 bzw. L4 zu realisierender Verspannweg von ca. 0,1 mm entsteht und damit gesichert, daß beim Durchlaufen des Verspann kurvenbereiches VK3.1 die Kurvenrolle R3 bzw. beim Durchlaufen des Verspannkurvenbereichs VK 4.1 die Kurvenrolle R4 sicher an liegen.

Praktisch wird jedoch der Verspannweg dadurch realisiert, daß die Rollenhebel L3, L4 so mit den Rollenhebeln L1, L2 verbunden sind, als sollte die theoretische Mittelpunktbahn realisiert werden und die Kurvenrollen R3, R4 exzentrisch gelagert werden.

In Fig. 3 ist die konstruktive Ausbildung der im Verspannkur venbereich VK 3.1 ablaufenden Kurvenrolle R3 dargestellt. Ent sprechend ist die Kurvenrolle R4 ausgebildet.

Der Rollenbolzen 5.3 ist mit dem Bund 5.3.1 im Rollenhebel L3 ge lagert. Mit der Exzentrizität e zum Bund 5.3.1 ist der Lagerzap fen 5.3.2 mit der Kurvenrolle R3 vorgesehen. Axial ist die Kur venrolle R3 durch eine Anlaufscheibe 7 sowie eine Unterlegscheibe 4 mit Mutter 6 gesichert.

Läuft die Kurvenrolle R3 in den Verspannkurvenbereich VK3.1 ein - etwa gestrichelte Darstellung in Fig. 4 - wird der Rollenhebel L3, bedingt durch die exzentrische Anstellung der Kurvenrolle R3, geringfügig elastisch verformt und so die Kurvenrolle R1 im Ar beitskurvenbereich AK1.1 und die Kurvenrolle R2 im Arbeitskur venbereich AK2.1 der Arbeitskurvenkontur AK2 sicher in Eingriff gehalten. Nachdem die Kurvenrolle R3 den Verspannkurvenbereich VK3.1 durchlaufen hat - etwa Volliniendarstellung in Fig. 4 - wird die elastische Verformung des Rollenhebels L3 zurückgeführt und die Kurvenrolle R4 läuft in den Verspannkurvenbereich VK4.1 ein und damit, bedingt durch die exzentrische Einstellung der Kurvenrolle R4 der Rollenhebel L4, elastisch verformt und so die Kurvenrolle R1 im Arbeitskurvenbereich AK1.2 sowie die Kurven rolle R2 im Arbeitskurvenbereich AK2.2 sicher in Eingriff gehal ten und damit unkontrollierte Flankenwechsel ausgeschlossen. Eine weitere Vereinfachung dieser Getriebeausführung wird da durch erreicht, daß statt der die mit den Verspannkurvenkonturen VK3, VK4 in Wirkverbindung stehenden Kurvenrollen R3, R4 tragen den Rollenhebel L3, L4, die elastischer ausgeführt sind als die Rollenhebel L1, L2, welche die an den Arbeitskurven AK1, AK2 ab laufenden Kurvenrollen R1, R2 tragen, ein gemeinsamer Rollenhebel L3/4 vorgesehen wird. Der gemeinsame Rollenhebel L3/4, Vollinien darstellung in Fig. 2, ist mit den Rollenhebeln L1, L2 verbunden und elastischer ausgeführt als diese. Sein geometrischer Ort ist die Winkelhalbierende zu den Rollenhebeln L3 und L4.

Biegesteif mit dem gemeinsamen Rollenhebel L3/4 und senkrecht zu diesem ist ein Steg 8 vorgesehen. Im Steg 8 sind mittels der ex zentrisch ausgebildeten Rollenbolzen 5.3, 5.4 die Kurvenrollen R3, R4 gelagert und so angestellt, daß beim Durchlaufen des Ver spannkurvenbereichs VK3.1 der gemeinsame Rollenhebel L3/4 entge gen der Drehrichtung des Abtriebswinkel ψ elastisch geringfügig verformt und damit die Kurvenrolle R1 im Arbeitskurvenbereich AK1.1 bzw. die Kurvenrolle R2 im Arbeitskurvenbereich Ak2.1 sicher in Eingriff gehalten werden. Nach dem Durchlaufen des Verspann kurvenbereichs VK3.1 durch die Kurvenrolle R3 wird die entgegen der Drehrichtung des Antriebswinkel ϕ gerichtete Verformung des gemeinsamen Rollenhebels L3/4 zurückgeführt und nachfolgend durch das Einlaufen der Kurvenrolle R4 in den Verspannkurvenbereich VK4.1 der gemeinsame Rollenhebel L3/4 in Drehrichtung des Ab triebswinkels ψ elastisch verformt und damit eine Flankenanlage der Kurvenrolle R1 beim Durchlaufen des Arbeitskurvenbereichs AK1.2 bzw. eine Flankenanlage der Kurvenrolle R4 beim Durchlaufen des Arbeitskurvenbereichs AK2.2 gesichert.

In Fig. 4 ist eine weitere, gegenüber der in Fig. 2 rationeller fertigbare und kompaktere Ausführungsform des Getriebes darge stellt. In dieser Ausführungsform wurden die Verspannkurvenkon turen VK3 und VK4 so einander angenähert, daß eine gemeinsame, die Verspannkurvenbereiche VK3.1 und VK4.1 enthaltende Verspann kurvenkontur VK3/4 entsteht. Die an der gemeinsamen Verspann kurvenkontur VK3/4 ablaufenden Kurvenrollen R3, R4 sind analog zum Ausführungsbeispiel gem. Fig. 2 mittels exzentrisch ausge bildeter Rollenbolzen 5.3, 5.4 im Steg 8 gelagert, der seiner seits mit dem gemeinsamen Rollenhebel L3/4 verbunden ist. Der ge meinsame Rollenhebel L3/4 ist elastischer ausgebildet als die Rollenhebel L1, L2. Entsprechend wird der gemeinsame Rollenhebel L3/4 beim Durchlaufen der Verspannkurvenbereiche VK3.1, VK4.1 in entgegengesetzte Richtungen elastisch verformt und damit die Kur venrollen R1, R2 in den Arbeitskurvenbereichen AK1.1, AK1.2, AK2.1 und AK2.2 in Eingriff gehalten.

In den Fig. 4 und 5 ist eine konstruktive Ausführungsform des Getriebes dargestellt. Das Antriebsglied 1 ist als kreisrunde, um den Gestellpunkt A₀ mit dem Antriebswinkel ϕ stetig umlau fende Scheibe ausgebildet. Das Antriebsglied 1 weist einen Zahn kranz 9 auf, über den der Antrieb erfolgt. Im Antriebsglied 1 sind die Arbeitskurvenkonturen AK1, AK2, die gemeinsame Verspann kurvenkontur VK3/4 und eine Aussparung 10 vorgesehen. An den Ar beitskurvenkonturen AK1, AK2 laufen die Kurvenrollen R1, R2 und an der gemeinsamen Verspannkurvenkontur VK3/4 alternierend die Kurvenrollen R3, R4 ab. Die Kurvenrollen R1, R2, R3, R4 sind mit tels Rollenbolzen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 im Abtriebsglied 2, welches im als Welle 11 ausgebildeten Gestellpunkt B₀ gelagert und dreh fest mit der Welle 11 verbunden ist, angeordnet. Die Rollenbolzen 5.3 und 5.4 weisen eine Exzentrizität e auf. Das Abtriebsglied 2 ist als plattenförmiger, eine hohe Steifigkeit aufweisender Grund körper 12 ausgebildet, dem ein eine definierte Biegung realisie render Hebelarm 12.1 zugeordnet ist.

Um eine hohe Steifigkeit des die an den Arbeitskurvenkonturen AK1, AK2 ablaufenden Kurvenrollen R1, R2 tragenden Teils des Abtriebs gliedes 2 als funktionelle Einheit zu sichern, sind die Rollen bolzen 5.1, 5.2 an ihrem dem Abtriebsglied abgewandten Ende, mit tels eines Kreissegments 13 verbunden, welches zusätzlich durch einen das Antriebsglied 1 im Bereich der Aussparung 10 durch greifenden Stehbolzen 14 mit dem Grundkörper 12 verbunden ist. Der Hebelarm 12.1 weist an seinem freien Ende einen Steg 12.2 auf, in dem die an der gemeinsamen Verspannkurvenkontur VK3/4 ablaufenden Kurvenrollen R3, R4 mittels der exzentrisch ausge bildeten Rollenbolzen 5.3, 5.4 gelagert sind. Die Rollenbolzen 5.3, 5.4 werden an dem dem Steg 12.2 abgewandten Ende zusätzlich durch ein Gegenstück 15 geführt.

Der Hebelarm 12.2 und damit seine Elastizität sind so dimensio niert, daß die Kräfte, die durch die geometrische Auslenkung, hervorgerufen durch Formfehler der Arbeitskurvenkonturen AK1, AK2 und der gemeinsamen Verspannkurvenkontur VK3/4 sowie durch die mittels der exzentrisch ausgebildeten Rollenbolzen 5.3, 5.4 realisierte Anstellung der Kurvenrollen R3, R4, auftreten, klei ner sind als die zulässige Rollenbelastung. Dabei wird vorausge setzt, daß die dynamisch wirkenden Massenträgheitskräfte kleiner sind als die auftretenden Verspannkräfte.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsglied
2 Abtriebsglied
3 Strebe
4 Unterlegscheibe
5.1 Rollenbolzen
5.2 Rollenbolzen
5.3 Rollenbolzen
5.3.1 Bund
5.3.2 Lagerzapfen
5.4 Rollenbolzen
6 Mutter
7 Anlaufscheibe
8 Steg
9 Zahnkranz
10 Aussparung
11 Welle
12 Grundkörper
12.1 Hebelarm
12.2 Steg
13 Kreissegment
14 Stehbolzen
15 Gegenstück
A₀ Gestellpunkt
B₀ Gestellpunkt
G Gestellabstand
K1 Kurvenkontur
K2 Kurvenkontur
K3 Kurvenkontur
K4 Kurvenkontur
K3/4 gemeinsame Kurvenkontur
AK1 Arbeitskurvenkontur
AK2 Arbeitskurvenkontur
AK1.1 Arbeitskurvenbereich
AK1.2 Arbeitskurvenbereich
AK2.1 Arbeitskurvenbereich
AK2.2 Arbeitskurvenbereich
VK3 Verspannkurvenkontur
VK4 Verspannkurvenkontur
VK3/4 gemeinsame Verspannkurvenkontur
VK3.1 Verspannkurvenbereich
VK4.1 Verspannkurvenbereich
X1 Kurvenzug
X2 Kurvenzug
X3 Kurvenzug
R1 Kurvenrolle
R2 Kurvenrolle
R3 Kurvenrolle
R4 Kurvenrolle
e Exzentrizität
L1 Rollenhebel
L2 Rollenhebel
L3 Rollenhebel
L4 Rollenhebel
M3 Mittelpunkt des Rollenbolzens 5.3.
M4 Mittelpunkt des Rollenbolzens 5.4.
r1 Grundkreisradius
r2 Grundkreisradius
r3 Grundkreisradius
ϕ Antriebswinkel
ψ Abtriebswinkel

Claims

1. Kurvengetriebe für Druckmaschinen mit einem periodisch umlaufenden Abtriebsglied und folgenden weiteren Merkmalen:

- das Kurvengetriebe weist ein Gestell, ein im Gestellpunkt (A₀) gelagertes Antriebsglied (1) und ein im Gestellpunkt (B₀) gelagertes Abtriebsglied (2) auf,
- das Antriebsglied (1) weist mindestens drei ebene, in sich geschlossene Kurvenkonturen (K) auf,
- mindestens eine der Kurvenkonturen (K) ist als Arbeitskurvenkontur (AK),
- zwei der Kurvenkonturen (K) sind als Verspannkurvenkonturen (VK) ausgebildet,
- mit den Kurvenkonturen (K) stehen Kurvenrollen (R) des Abtriebsgliedes (2) in Eingriff,
- das Abtriebsglied (2) weist miteinander verbundene, die Kurvenrollen (R) mittels Rollen bolzen (5) tragende Rollenhebel (L) auf,
- die an den Verspannkurvenkonturen (VK) ablaufenden Kurvenrollen (R) sind an einem ge meinsamen Rollenhebel (L) angeordnet,
- der gemeinsame Rollenhebel (L) ist elastischer ausgebildet als der oder die die an den Arbeitskurvenkonturen (AK) ablaufenden Kurvenrollen (R) tragenden Rollenhebel (L),
- die Gestellpunkte (A₀, B₀) liegen in ihrer Projektion auf die durch das Abtriebsglied (2) ge bildeten Ebene innerhalb der durch die Berührungspunkte der Kurvenkonturen (K) des Antriebsgliedes (1) mit den Kurvenrollen (R) des Abtriebsgliedes (2) durch die Rotation des Antriebsgliedes (1) gebildeten Kurvenzüge (X).

2. Kurvengetriebe nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (1) zwei Arbeitskurvenkonturen (AK1, AK2) mit daran ablaufenden, von Rollenhebeln (L1, L2) des Abtriebsgliedes (2) getragenen Kurvenrollen (R1, R2) aufweist.

3. Kurvengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsglied (1) eine einen ersten Verspannkurvenbereich (VK3.1) und einen zweiten Verspannkurvenbereich (VK4.1) enthal tende gemeinsame Verspannkurvenkontur (VK3/4) mit daran ablaufenden, von einem ge meinsamen Rollenhebel (L3/4) des Abtriebsgliedes (2) getragenen Kurvenrollen (R3, R4) aufweist.

4. Kurvengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsglied (2) als ein eine hohe Eigensteifigkeit aufweisender, plattenförmiger, die an den Arbeitskurvenkonturen (AK1, AK2) ablaufenden Kurvenrollen (R1, R2) tragender Grundkörper (12) ausgebildet ist und daß dem Grundkörper (12) ein eine Eigenelastizität aufweisender, die an den Ver spannkurvenbereichen (VK3.1, VK4.1) ablaufenden Kurvenrollen (R3, R4) tragender He belarm (12.1) zugeordnet ist.

5. Kurvengetriebe nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Hebel armes (12.1) mit einem senkrecht dazu angeordneten Steg (12.2) versehen ist.

6. Kurvengetriebe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenrollen (R3, R4) mittels exzentrisch ausgebildeter Rollenbolzen (5.3, 5.4) einstellbar ausgeführt sind.