DE19620604C1 - Kurvengetriebe für Druckmaschinen mit einem periodisch umlaufenden Abtriebsglied - Google Patents

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 An­ triebsglied gebildete Ebene innerhalb der durch die Berührungspunkte der Kurvenkonturen des Antriebsgliedes mit den Kurvenrollen des Abtriebsgliedes durch die Rotation des Antriebsglie­ des 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, fertigungsbe­ dingte Toleranzen mit einfachen Mitteln auszugleichen und damit eine optimale Laufgüte und Laufruhe des Getriebes zu realisieren. Außerdem kann der Justageaufwand des Getriebes minimiert werden. Das Anordnen von zwei Verspannkurvenkonturen derart zueinander, daß die Verspannkurvenbereiche der beiden Verspannkurvenkonturen eine in sich geschlossene gemeinsame Verspannkurvenkontur bilden, sichert, daß das die Arbeitskurvenkonturen und die gemeinsame Verspannkurvenkontur enthaltende Antriebsglied in sich stabil ausgebildet und mit einem geringen Aufwand gefertigt werden kann. Außerdem ist es möglich, in gewünschten Bereichen innerhalb eines Bewegungszyklus des Getriebes einen unkontrollierten Flankenwech­ sel auszuschließen, wobei es auch möglich ist. In mehr als zwei Bewegungsphasen eine Flankenanlage zu sichern.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel nä­ her 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 gem. Fig. 2 in der Seitenansicht,

Fig. 4 eine Ausführungsform des Getriebes mit zwei Arbeitskur­ venkonturen und zwei Verspannkurvenkonturen,

Fig. 5 eine Ausführungsform des Getriebes mit zwei Arbeitskur­ venkonturen und einer gemeinsamen Verspannkurvenkontur,

Fig. 6 die schematische Darstellung der Lagerung der an den Ver­ spannkurvenbereichen ablaufenden Kurvenrollen.

In Fig. 1 ist das kinematische Schema eines gattungsgemaßen Ge­ triebes dargestellt. Im Gestellpunkte A₀ ist das Antriebsglied 1 gelagert, weiches 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 Wirkverbindung, die am Abtriebsglied 2 angelenkt sind und mit ih­ ren Anlenkpunkten auf den Grundkreisradien r1, r2, r3 liegen, wo­ bei das Abtriebsglied 2 im Gestellpunkt B₀ gelagert ist. Der Ab­ stand zwischen dem Gestellpunkt A₀ des Antriebsgliedes 1 und dem Gestellpunkt B₀ des Abtriebsgliedes 2 wird als Gestellabstand G bezeichnet. Durch Elementenerweiterung ist der Gestellpunkt B₀, auf dem Zapfen des Gelenks A angeordnet.

Das Abtriebsglied 2 ist als biegesteifer Rollenstern mit der Rollenhebellänge L ausgebildet und läuft gleichsinnig zum An­ triebsglied 1 mit dem Abtriebswinkel ψ um. Dabei beschreiben je­ weils die Berührungspunkte der Kurvenrollen R1, R2, R3 mit den zugehörigen Kurvenkonturen K1, K2, K3, bedingt durch das mit ei­ nem Antriebswinkel 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 Bewe­ gungsübertragung und Zwanglauf gewährleistet werden. Eine Ver­ besserung der Bewegungsübertragung wird durch ein Abtriebsglied 2 mit drei Kurvenrollen R erreicht.

In den Fig. 2 und 3 ist die konstruktive Ausführung eines der­ artigen Kurvengetriebes schematisch dargestellt. Der Zapfen 3 des Gestellpunktes A₀ ist ortsfest angeordnet und nimmt das durch nicht dargestellte Mittel angetriebene und stetig mit dem An­ triebswinkel ϕ umlaufende Antriebsglied 1, das als Kreisscheibe ausgebildet ist, auf. Der zapfen 3 dient gleichzeitig zur Auf­ nahme des Gestellpunktes B₀, der als Lagerzapfen 4 ausgebildet ist und das Abtriebsglied 2 drehbeweglich aufnimmt. Das Abtriebs­ glied 2 ist als Rollenstern ausgebildet und mit Rollenbolzen 5 zur Aufnahme der Rollen R versehen. Die Kurvenrollen R1, R2, R3 stehen in Wirkverbindung mit den Kurvenkonturen K1, K2, K3 des Antriebsgliedes 1, folgen damit dem aufgeprägten Bewegungsgesetz und treiben so das Abtriebsglied 2 mit dem Abtriebswinkel ψ an. Auf dem im Gestellpunkt B₀ angeordneten Lagerzapfen 4 ist wei­ terhin ein Arbeitsglied 6 drehbar gelagert und mittels eines Mit­ nehmers 7 mit dem Abtriebsglied 2 verbunden. Es ist denkbar, zur Umsetzung einer weiteren, vom Abtriebswinkel unabhängigen Bewe­ gungsaufgabe das Antriebsglied 1 mit einer Außenkurvenflanke zu versehen und damit eine sehr kompakte Getriebeanordnung zu rea­ lisieren.

Um eine optimale Lauffähigkeit des Getriebes über einen komplet­ ten Bewegungszyklus realisieren zu können, ist es erforderlich, jede der Kurvenkonturen K über einen Bewegungszyklus von 360° in einem sehr engen Toleranzbereich zu fertigen und das Getriebe zu justieren. Unabhängig davon kann selbst bei einer optimal möglichen Fertigung und Getriebejustage nicht sicher ausgeschlos­ sen werden, daß in einer für die Realisierung der Bewegungsauf­ gabe bedeutsamen Bewegungsphase Flankenwechsel auftreten, die sich letztendlich nachteilig in der zu realisierenden Arbeits­ aufgabe niederschlagen.

Wird z. B. als Arbeitsglied 6 ein Bogenbeschleunigungssystem vor­ gesehen, so besteht die zu realisierende Bewegungsaufgabe im we­ sentlichen aus einer Beschleunigungsphase - Beschleunigung aus einer niedrigen Geschwindigkeit oder ggf. aus dem Stillstand mindestens auf Druckzylindergeschwindigkeit - und einer Verzöge­ rungsphase - Verzögern mindestens aus Druckzylindergeschwindig­ keit bis zum Erreichen der niedrigen Geschwindigkeit oder ggf. bis zum Stillstand - sowie einer Gleichlaufphase oder ggf. ei­ ner Rastphase zur Bogenübernahme und einer Gleichlaufphase zur Bogenübergabe. In dieser Bewegungsaufgabe sind vorzugsweise die Gleichlaufphasen von Bedeutung. Die in diesen Phasen auftreten­ den Ungenauigkeiten bzw. Flankenwechsel führen zu Fehlern bei der Bogenübernahme oder der Bogenübergabe, die sich in Passer­ fehlern und damit in Qualitätsmängeln oder Ausschuß des zur Ver­ arbeitung gelangenden Bedruckstoffs niederschlagen. Das bedeu­ tet, daß nur in den Bereichen der Kurvenkonturen K in einem en­ gen Toleranzbereich gefertigt und ein unkontrollierter Flanken­ wechsel vermieden werden muß, die für die Realisierung der für die Umsetzung der Bewegungsaufgabe bedeutsamen Bewegungsphasen adäquat sind. Diese Parameter werden erfüllt durch Ausführungs­ formen, bei denen neben den die Bewegungsaufgabe realisierenden Kurvenkonturen K eine oder mehrere Kurvenkonturen K zum Verspan­ nen des Getriebes vorgesehen sind.

Eine in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform weist im Antriebsglied 1 vier Kurvenkonturen K1, K2, K3, K4 auf, von denen zwei Kurven­ konturen K - im Ausführungsbeispiel wurden die Kurvenkonturen K1 und K2 ausgewählt - als Arbeitskurvenkontur AK1 und AK2 und die Kurvenkonturen K3 und K4 als Verspannkurvenkontur VK3 und VK4 ausgebildet sind. Das Abtriebsglied 2 weist vier mittels Rol­ lenbolzen 5.1, 5.2, 5.3, 5.4 gelagerte Kurvenrollen R1, R2, R3, R4 auf, die in Wirkverbindung mit den Arbeitskurvenkonturen AK1, AK2 und den Verspannkurvenkonturen VK3 und VK4 stehen. Die Mit­ telpunkte der Kurvenrollen R sind mit P1, P2, P3, P4 und die der Rollenbolzen 5 mit M1, M2, M3, M4 bezeichnet.

Die mit den als Verspannkurvenkonturen VK3, VK4 ausgebildeten Kurvenkonturen K3, K4 in Eingriff stehenden Kurvenrollen R3, R4 sind so im Abtriebsglied 2 gelagert, daß sie jeweils durch die Wirkung eines Kraftspeichers 8 aus der Mittelpunktlage, in der der Mittelpunkt M3 des Rollenbolzens R3 mit dem Mittelpunkt P3 der Kurvenrolle R3 bzw. der Mittelpunkt M4 des Rollenbolzens R4 mit dem Mittelpunkt P4 der Kurvenrolle R4 übereinstimmt, ge­ drückt werden können. Die Wirkungsrichtungen der Kraftspeicher 8 sind entgegengesetzt verlaufend angeordnet, wie in Fig. 6 dargestellt.

In der Fig. 6 ist eine mögliche konstruktive Ausführungsform gezeigt und dargestellt, daß die Kurvenrolle R4 auf dem Rollen­ bolzen 5.4 wie die Kurvenrolle R3 auf dem Rollenbolzen 5.3 ge­ lagert ist, wobei lediglich die Wirkungsrichtung des die Kurven­ rolle R4 aus der Mittelpunktlage drückenden Kraftspeichers 8 ent­ gegengesetzt der Wirkungsrichtung des die Kurvenrolle R3 aus der Mittelpunktlage drückenden Kraftspeichers 8 ist.

Der im Abtriebsglied 2 fixierte Rollenbolzen 5.3 mit dem Mit­ telpunkt M3 weist parallel und im Abstand zueinander verlaufen­ de Lagerflächen 9 auf. Diese Lagerflächen 9 korrespondieren mit Führungsflächen 10 einer Lagerrolle 11, die an ihrem Umfang dreh­ fest mit der eigentlichen Kurvenrolle R3 verbunden ist. Die La­ gerflächen 9 bilden mit Anschlagflächen 12, 13 eine Aussparung, die es gestattet, daß die Lagerrolle 11 und damit die Kurven­ rolle R3 durch die Wirkung des Kraftspeichers 8, im Ausführungs­ beispiel wurde als Kraftspeicher 8 eine Druckfeder vorgesehen, um einen Weg s verschoben wird, so daß der Mittelpunkt P3 der Kurvenrolle R3 aus der Mittelpunktlage, in der der Mittelpunkt P3 mit dem Mittelpunkt M3 des Rollenbolzens 5.3 zusammenfällt, ebenfalls um den Weg s verschoben wird. Entgegen der Wirkung des Kraftspeichers 8 ist die Rollenkurve R3 wieder in Mittel­ punktlage rückführbar.

Läuft das Abtriebsglied 2 - angetrieben durch das stetig umlau­ fende Antriebsglied 1 - beginnend in der in Fig. 4 gestrichelt dargestellten Position um, so wird die Kurvenrolle R3 beim Durchlaufen des Verspannkurvenbereichs VK3.1 entgegen der Wir­ kung des Kraftspeichers 8 verschoben und damit bewirkt, daß die Kurvenrolle R1 sicher und ohne unkontrollierten Flankenwechsel im Arbeitskurvenbereich AK1.1 und nach Durchlaufen eines Zwi­ schenbereichs die Kurvenrolle R2 im Arbeitskurvenbereich AK2.1 abläuft. Läuft die Kurvenrolle R4 in den Verspannkurvenbereich VK4.1 ein, wird die Kurvenrolle R4 entgegen der Wirkung des Kraftspeichers 8 verschoben (Fig. 6) und damit gesichert, daß die Kurvenrolle R1 im Arbeitskurvenbereich AK1.2 und nach Durchlaufen eines Zwischenbereichs die Kurvenrolle R2 im Ar­ beitskurvenbereich AK2.2 ohne unkontrollierten Flankenwechsel abläuft.

Für das Vermeiden eines unkontrollierten Flankenwechsels sind damit lediglich die Verspannkurvenbereiche VK3.1 und VK4.1 er­ forderlich. Die die Verspannkurvenbereiche VK3.1, VK4.1 ver­ bindenden übergangskurvenbereiche der Verspannkurvenkonturen VK3, VK4 sind für die Realisierung einer vorgegebenen Bewegungsauf­ gabe ohne Bedeutung, wobei der Zwanglauf des Getriebes alleine durch die Kurvenkonturen K1, K2 und die Verspannkurvenbereiche VK3.1 und VK4.1 gesichert ist.

Diese Tatsache findet Berücksichtigung in einer Ausführungsform nach Fig. 5. In dieser Ausführungsform werden die auf den Ver­ spannkurvenkonturen VK3 und VK4 ablaufenden Kurvenrollen R3 und R4 in einem solchen Abstand zueinander angeordnet, daß sich die Verspannkurvenkonturen VK3 und VK4 so schneiden, daß die zur Rea­ lisierung einer vorgegebenen Bewegungsaufgabe und zur Sicherung eines Zwanglaufes nicht erforderlichen Kurvenbereiche der Ver­ spannkurvenkonturen VK3 und VK4 wegfallen und damit eine sich im wesentlichen aus den Verspannkurvenbereichen VK3.1 und VK4.1 zusammensetzende, in sich geschlossene gemeinsame Verspannkur­ venkontur VK3/4 entsteht.

Analog zum Ausführungsbeispiel gem. Fig. 4 läuft das Abtriebs­ glied 2 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 - angetrieben durch das stetig umlaufende Antriebsglied 1 - beginnend in der ge­ strichelt dargestellten Position um; wobei die Kurvenrolle R3 beim Durchlaufen des Verspannkurvenbereichs VK3.1 entgegen der Wirkung des Kraftspeichers 8 verschoben und damit bewirkt wird, daß die Kurvenrolle R1 sicher und ohne unkontrollierten Flanken­ wechsel im Arbeitskurvenbereich AK1.1 bzw. im Arbeitskurvenbe­ reich 1.2 abläuft. Aus Fig. 5 ist auch ersichtlich, daß während des Ablaufens der Kurvenrolle R3 auf dem Verspannkurvenbereich VK3.1 die Kurvenrolle R4 abgehoben hat und nicht mehr in Wirk­ verbindung mit der gemeinsamen Verspannkurvenkontur VK3/4 steht. Erst nachdem die Kurvenrolle R3 den Verspannkurvenbereich VK3.1 durchlaufen hat - etwa Volliniendarstellung in Fig. 5 - gelangt die Kurvenrolle R4 wieder in Eingriff mit der gemeinsamen Ver­ spannkurvenkontur VK3/4 und sichert beim Durchlaufen des Ver­ spannkurvenbereichs VK4.1 ein Anliegen der Kurvenrolle R1 im Arbeitskurvenbereich AK1.2 und der Kurvenrolle R2 im Arbeits­ kurvenbereich AK2.2. Dabei hebt die Kurvenrolle R3 von der ge­ meinsamen Verspannkurvenkontur VK3/4 ab und gelangt erst wieder in Wirkverbindung, wenn die Kurvenrolle R4 den Verspannkurvenbe­ reich VK4.1 verläßt.

Damit ist es möglich, mittels einer gemeinsamen Verspannkurven­ kontur VK3/4 und zwei Arbeitskurvenkonturen AK1, AK2 Bewegungs­ aufgaben zu realisieren, die es erfordern, daß in mehr als zwei Bewegungsphasen ein unkontrollierter Flankenwechsel ausgeschlos­ sen ist.

Wird z. B. als Arbeitsglied 6 ein Bogenbeschleunigungssystem vor­ gesehen, so können die Gleichlaufphasen - Bogenübernahme und Bo­ genübergabe - und eine Beschleunigungsphase durch Arbeitskurven­ abschnitte realisiert werden, in denen ein Flankenwechsel sicher ausgeschlossen werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsglied
2 Abtriebsglied
3 Zapfen
4 Lagerzapfen
5.1 Rollenbolzen
5.2 Rollenbolzen
5.3 Rollenbolzen
5.4 Rollenbolzen
6 Arbeitsglied
7 Mitnehmer
8 Kraftspeicher
9 Lagerfläche
10 Führungsfläche
11 Lagerrolle
12 Anschlagfläche
13 Anschlagfläche
A₀ Gestellpunkt des Antriebsgliedes
B₀ Gestellpunkt des Abtriebsgliedes
r1 Grundkreisradius
r2 Grundkreisradius
r3 Grundkreisradius
K1 Kurvenkontur
K2 Kurvenkontur
K3 Kurvenkontur
K4 Kurvenkontur
R1 Kurvenrolle
R2 Kurvenrolle
R3 Kurvenrolle
R4 Kurvenrolle
X1 Kurvenzug
X2 Kurvenzug
X3 Kurvenzug
M1 Mittelpunkt des Rollenbolzens 5.1
M2 Mittelpunkt des Rollenbolzens 5.2
M3 Mittelpunkt des Rollenbolzens 5.3
M4 Mittelpunkt des Rollenbolzens 5.4
P1 Mittelpunkt der Kurvenrolle R1
P2 Mittelpunkt der Kurvenrolle R2
P3 Mittelpunkt der Kurvenrolle R3
P4 Mittelpunkt der Kurvenrolle R4
AK1 Arbeitskurvenkontur
AK2 Arbeitskurvenkontur
AK1.1 Arbeitskurvenbereich
AK1.2 Arbeitskurvenbereich
AK2.1 Arbeitskurvenbereich
AK2.2 Arbeitskurvenbereich
VK3 Verspannkurvenkontur
VK4 Verspannkurvenkontur
VK3.1 Verspannkurvenbereich
VK4.1 Verspannkurvenbereich
VK3/4 gemeinsame Verspannkurvenkontur
s Weg
L Rollenhebellänge
G Gestellabstand
ϕ Antriebswinkel
ψ Abtriebswinkel

Claims (4)

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 (I) weist ebene, in sich geschlossene Kurvenkonturen (K) auf,
• - mit den Kurvenkonturen (K) stehen Kurvenrollen (R) des Abtriebsgliedes (2) in Eingriffe
• - zwei der Kurvenkonturen (K1, K2) sind als Arbeitskurvenkonturen (AK1, AK2),
• - zwei der Kurvenkonturen (K3, K4) sind als jeweils einen Verspannkurvenbereich (VK3.1, VK4.1) aufweisende Verspannkurvenkontur (VK3) und (VK4) ausgebildet,
• - die Verspannkurvenkonturen (VK3, VK4) sind so einander zugeordnet, daß der Ver­ spannkurvenbereich (VK3.1) der Verspannkurvenkontur (VK3) und der Verspannkur­ venbereich (VK4.1) der Verspannkurvenkontur (VK4) eine gemeinsame Verspannkur­ venkontur (VK3/4) bilden,
• - die Gestellpunkte (A₀, B₀) liegen in ihrer Projektion auf die durch das Abtriebsglied (2) gebildete Ebene innerhalb der durch die Berührungspunkte der Kurvenkonturen des An­ triebsgliedes (1) mit den Kurvenrollen (R) des Abtriebsgliedes (2) durch die Rotation des Antriebsgliedes (1) gebildeten Kurvenzüge (X).

2. Kurvengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Verspannkurvenbe­ reichen (VK3.1, VK4.1) zugeordneten Kurvenrollen (R3, R4) mittels eines Kraftspeichers (8) verschiebbar ausgeführt sind.

3. Kurvengetriebe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftspeicher (8) als Druckfeder ausgebildet ist.

4. Kurvengetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurvenrollen (R3, R4) in entgegengesetzter Richtung federbelastet sind.