DE19715026A1

DE19715026A1 - Elastischer Antrieb für Druckmaschinen

Info

Publication number: DE19715026A1
Application number: DE19715026A
Authority: DE
Inventors: Douglas Joseph Dawley; Michael Lee Hearn; David William Dupuis
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Goss International Americas LLC
Priority date: 1996-05-02
Filing date: 1997-04-11
Publication date: 1997-11-06
Anticipated expiration: 2017-04-12
Also published as: US5794529A; DE19715026B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung, die eine Übertragung von hochfrequenten Kräften, Schwingungen oder Stößen auf einen Antrieb verhindert und sehr effizient arbeitet. Im besonderen betrifft die vorliegende Erfindung einen in einer Druckmaschine verwendeten elastischen Antrieb, der eine Übertragung von Hochfrequenz-Drehmomentschwankungen von einer Farbwalze/Feuchtwalze auf den Plattenzylinder verhindert, wobei die Gefahr des Dublierens vermindert wird. Die maximale Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung wird durch eine Minimierung der Friktion oder Haftreibung oder reibungsbedingten Abnutzung der beweglichen Teile erzielt.

US 5,357,858 zeigt eine Einrichtung zum Verhindern einer Trennung in Umfangsrichtung zwischen einem Gummituchzylinder-Zahnrad und einem Plattenzylinder-Zahnrad. Ein Teil der Einrichtung umfaßt Zahnräder, die auf einer Büchse oder Achswelle angeordnet sind und relativ zueinander gedreht werden.

Ein gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierter Antriebsmechanismus ermöglicht die Übertragung eines Drehmoments durch den Antrieb, indem ein antreibendes Element ein getriebenes Element antreiben kann. Der erfindungsgemäße Antriebsmechanismus verhindert jedoch die Übertragung von Kräften, Schwingungen oder Stößen in die entgegengesetzte Richtung dadurch, daß ein elastischer Mechanismus zwischen den getriebenen und antreibenden Getriebeelementen in dem Antrieb verwendet wird. Der Antriebsmechanismus ist so konstruiert, daß die Wirksamkeit des Antriebs durch Haftreibung oder reibungsbedingte Abnutzung nicht beeinträchtigt werden kann; somit ist einem Effizienzverlust durch Hysterese vorgebeugt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist ein Plattenzylinder-Zahnrad mit dem getriebenen Zahnrad des erfindungsgemäßen elastischen Antriebsmechanismus verbunden. Ein antreibendes Zahnrad des elastischen Antriebs ist mit Reibwalzen, insbesondere mit einer Farbreibwalze und einer Feuchtreibwalze verbunden. Der elastische Antrieb umfaßt ein getriebenes Zahnrad, das von dem Plattenzylinder-Zahnrad getrieben wird. Das getriebene Zahnrad ist durch eine eine elastische Übertragung eines Drehmoments ermöglichende elastische Verbindung oder Kopplung mit mindestens einem antreibenden Zahnrad verbunden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann ein erstes antreibendes Zahnrad durch eine elastische Verbindung mit dem getriebenen Zahnrad und ein zweites antreibendes Zahnrad durch eine Kupplung mit dem ersten antreibenden Zahnrad verbunden sein. Das erste antreibende Zahnrad ist mit einem Zahnrad für die Feuchtreibwalze verbunden und treibt dieses Zahnrad an, und das zweite antreibende Zahnrad ist mit einem Zahnrad für die Farbreibwalze verbunden und treibt dieses Zahnrad an.

Die elastische Verbindung kann vorzugsweise mit einer Anzahl von umfänglich angeordneten Federkopplungen, die eine Druckfeder und einen Übertragungszapfen aufweisen, gebildet sein. Der Übertragungszapfen ist vorzugsweise in dem getriebenen Zahnrad befestigt und in dem antreibenden Zahnrad gegen die Kraft der Druckfeder in Umfangsrichtung bewegbar.

Die getriebenen sowie die antreibenden Zahnräder sind auf Wälzlagern gelagert, um prinzipiell jegliche Friktion oder Haftreibung zwischen den Zahnrädern und den Achswellen, um welche diese sich drehen, auszuschließen. Die Wälzlager verhindern auch das Auftreten von Abnutzung durch Reibung zwischen den Zahnrädern und der Achswelle. Somit tragen die Wälzlager wesentlich dazu bei, beim Betrieb des Antriebs Störungen im Antriebszug, wie z. B. die Übertragung von Schwingungen oder Stößen von den antreibenden auf die getriebenen Zahnräder, die der elastischen Kopplung entgegenwirken, zu vermeiden.

Die oben erwähnten und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beigefügten, nachstehend erklärten Zeichnungen näher erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 eine Hinteransicht eines Ausführungsbeispiels des elastischen Antriebs der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen Querschnitt des Ausführungsbeispiels der Fig. 1 entlang der Linie II-II der Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Arbeitskennlinien der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu anderen elastischen Antriebssystemen.

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist ein antreibendes Zahnrad 100 mit Zähnen 101 so gelagert, daß es in eine Antriebsrichtung 102 drehbar ist. Die Zähne 101 des antreibenden Zahnrads 100 kämmen mit den Zähnen 11 eines getriebenen Zahnrads 10 eines elastischen Antriebsmechanismus 1. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Zahnrad 100 an einem Plattenzylinder in dem Druckwerk einer Offsetdruckmaschine gelagert. Das getriebene Zahnrad 10 ist um eine Achswelle 2 drehbar gelagert. Die Achswelle 2 ist mittels geeigneter Befestigungsmittel, z. B. u. a. durch Muttern und Scheiben oder Ringe, an Druckwerksseitenwänden 3, 4 antriebsseitig befestigt. Es wird ein Gleitkörper 7, der zur Vermeidung einer Relativbewegung zwischen den Teilen durch eine Nut/Schraubverbindung 8 mit der Achswelle 2 verbunden ist, verwendet, um das getriebene Zahnrad 10 auf der Achswelle 2 so anzubringen, daß es wieder abgenommen werden kann. Zwischen dem Gleitkörper 7 und dem getriebenen Zahnrad 10 ist ein oder sind mehrere Wälzlager 13 angebracht, z. B. u. a. Rollenlager oder Kugellager, um eine im wesentlichen reibungsfreie Drehbewegung des getriebenen Zahnrads 10 um den Gleitkörper 7 und die Achswelle 2 in eine Drehrichtung 12 zu ermöglichen. Das getriebene Zahnrad 10 kann mittels einer Lagerkappe 14 und Schrauben 15 auf den Wälzlagern 13 angebracht werden. Zum Anbringen der Wälzlager 13 können eine Distanzbüchse 16 und ein Sicherungsring 17 verwendet werden.

Auf dem Gleitkörper 7 ist auch ein erstes antreibendes Zahnrad 30 mit Zähnen 31 gelagert. Die Zähne 31 des ersten antreibenden Zahnrads 30 kämmen mit den Zähnen 201 eines ersten getriebenen Zahnrads 200, wobei letzteres in eine Richtung 202 getrieben wird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel treibt das erste getriebene Zahnrad 200 eine Feuchtreibwalze in einem Feuchtwerk an. Zwischen dem Gleitkörper 7 und dem ersten antreibenden Zahnrad 30 ist ein oder sind mehrere Wälzlager 33 angebracht, z. B. u. a. Rollenlager oder Kugellager, um eine im wesentlichen reibungsfreie Drehbewegung des ersten antreibenden Zahnrads 30 um den Gleitkörper 7 und die Achswelle 2 in die Drehrichtung 12 zu erzielen. Das erste antreibende Zahnrad 30 kann in gleicher Weise wie bei den Wälzlagern 13 mittels einer Lagerkappe 34 und Schrauben 35 auf den Wälzlagern 33 angebracht werden. Ebenfalls können eine Distanzbüchse und ein Sicherungsring 36 zum Anbringen der Wälzlager 33 verwendet werden.

Das getriebene Zahnrad 10 wird durch eine elastische Kopplung 20 mit dem ersten antreibenden Zahnrad 30 verbunden. Die elastische Kopplung 20 wird durch eine Anzahl von Koppeleinheiten 20′, 20′′, 20′′′, etc. gebildet, die in einem umfänglichen Abstand voneinander um das getriebene Zahnrad 10 und um das erste antreibende Zahnrad 30 angeordnet sind. Jede Koppeleinheit 20′, 20′′, 20′′′, etc. umfaßt einen zylindrischen Übertragungszapfen 21 und eine Druckfeder 22. Der zylindrische Übertragungszapfen 21 erstreckt sich zwischen dem getriebenen Zahnrad 10 und dem ersten antreibenden Zahnrad 30. Das Ende des zylindrischen Übertragungszapfens 21 in dem getriebenen Zahnrad 10 ist an diesem befestigt, während das Ende des zylindrischen Übertragungszapfens 21 in dem ersten antreibenden Zahnrad 30 relativ zu diesem in einer Öffnung 28 in Umfangsrichtung bewegbar ist. Das Ende des zylindrischen Übertragungszapfens 21 in der Öffnung 28 kontaktiert die Druckfeder 22, die sich in einer Bohrung 24 des ersten antreibenden Zahnrads 30 befindet. Die Fläche des zylindrischen Übertragungszapfens 21 gegenüber der Druckfeder 22 kann eben oder versenkt sein, um das Zusammenwirken mit der Druckfeder 22 zu begünstigen. Die der Druckfeder 22 gegenüberliegende Seite des Übertragungszapfens 21 kann eine Kontaktfläche 23 der Öffnung 28 kontaktieren, wenn der elastische Antriebsmechanismus 1 nicht unter dem Einfluß eines übertragenen Drehmoments steht. Der Kontakt zwischen dem Übertragungszapfen 21 und der Kontaktfläche 23 stellt sicher, daß der elastische Antriebsmechanismus 1 immer zur gleichen Stelle zurückkehrt, so daß die Zähne 11 des getriebenen Zahnrads 10 und die Zähne 31 des ersten antreibenden Zahnrads 30 korrekt ausgerichtet sind.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das erste antreibende Zahnrad 30 durch einen Kupplungsmechanismus 41, 42 mit einem zweiten antreibenden Zahnrad 50, das Zähne 51 aufweist, verbunden. Die Zähne 51 des zweiten antreibenden Zahnrads 50 kämmen mit den Zähnen 301 eines zweiten getriebenen Zahnrads 300, wobei letzteres in eine Richtung 202 angetrieben wird. Das zweite getriebene Zahnrad 300 treibt eine Farbreibwalze in einem Farbwerk an. Der Kupplungsmechanismus 41, 42 ermöglicht es, daß das erste antreibende Zahnrad 30, das zweite antreibende Zahnrad 50 in eine Drehrichtung 12 antreibt. Das zweite antreibende Zahnrad 50 ist über Wälzlager 53, z. B. u. a. Rollenlager oder Kugellager, auf der Achswelle 2 drehbar gelagert, wobei die Wälzlager 53 zwischen einer Außenfläche 9 der Achswelle 2 und einer Innenfläche 59 des zweiten antreibenden Zahnrads 50 plaziert sind.

Beim Betrieb der Einrichtung der vorliegenden Erfindung wird der Plattenzylinder (nicht gezeigt) angetrieben, wobei das antreibende Zahnrad 100 in die Richtung 102 gedreht wird. Infolge des Kämmens der Zähne 101 mit den Zähnen 11 bewirkt die Drehbewegung des antreibenden Zahnrads 100 in die Richtung 102 die Drehbewegung des getriebenen Zahnrads 10 in die Richtung 12. Die Drehbewegung des getriebenen Zahnrads 10 in die Richtung 12 bewirkt, daß über die Kopplungseinheiten 20′, 20′′, 20′′′, etc. zwischen dem getriebenen Zahnrad 10 und dem ersten antreibenden Zahnrad 30 ein Drehmoment übertragen wird. Dies bewirkt eine Drehbewegung des ersten antreibenden Zahnrads 30 in die Richtung 12. Aufgrund der Verwendung von Wälzlagern 13, 33 erfolgt die Drehbewegung des getriebenen Zahnrads 10 und des ersten antreibenden Zahnrads 30 im wesentlichen frei von Friktion und Haftreibung. Das erste antreibende Zahnrad 30 dreht durch Kämmen der Zähne 31 mit den Zähnen 201 das erste getriebene Zahnrad 200 in die Richtung 202. Die Drehbewegung des ersten getriebenen Zahnrads 200 in die Richtung 202 treibt in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Feuchtreibwalze eines Feuchtwerks (nicht gezeigt) an.

Infolge der Kopplung des ersten antreibenden Zahnrads 30 mit dem zweiten antreibenden Zahnrad 50 durch die Kupplung 41, 42 wird durch die Drehbewegung des ersten antreibenden Zahnrads 30 in die Richtung 12 auch das zweite antreibende Zahnrad 50 in die Richtung 202 angetrieben. Aufgrund der Verwendung von Wälzlagern 53 ist die Drehbewegung des zweiten antreibenden Zahnrads 50 im wesentlichen frei von Friktion und Haftreibung. Das zweite antreibende Zahnrad 50 dreht durch das Kämmen der Zähne 51 mit den Zähnen 301 das zweite getriebene Zahnrad 300 in die Richtung 202. Durch die Drehbewegung des zweiten getriebenen Zahnrads 300 in die Richtung 202 wird in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Farbreibwalze eines Farbwerks (nicht gezeigt) angetrieben.

Das getriebene Zahnrad 10 und das erste antreibende Zahnrad 30, zusammen mit den zugehörigen Wälzlagern 13, 33, können leicht von der Achswelle 2 abgenommen werden, indem der Gleitkörper 7 von der Achswelle 2 geschoben wird.

Durch die Kupplungseinheiten 20 wird verhindert, daß jegliche in dem ersten oder in dem zweiten antreibenden Zahnrad 200, 300 in jeder Richtung 202 auftretenden Kräfte, Schwingungen oder Stöße auf das Antriebsgetriebe und somit auf den Plattenzylinder (nicht gezeigt) übertragen werden. Solche Kräfte, Schwingungen oder Stöße veranlassen lediglich die Druckfedern 22, sich um eine von dem nominalen Antriebsdrehmoment bestimmte Position zu verdichten oder auszudehnen, wobei bewirkt wird, daß diese vorübergehenden Kräfte nicht von dem ersten antreibenden Zahnrad 30 auf das getriebene Zahnrad 10 übertragen werden. Normale Drehmomentkräfte, d. h. das nominale Antriebsdrehmoment, werden durch den elastischen Antrieb immer noch übertragen, jedoch werden Drehmomentfehler durch den elastischen Antrieb der vorliegenden Erfindung "gefiltert". Somit werden keine Kräfte, Schwingungen oder Stöße durch das Antriebszahnrad 100 auf den Plattenzylinder zurückübertragen, so daß ein Dublieren des Druckbildes infolge von Schwingungen in dem Plattenzylinder nicht auftreten kann. Es kann also ein Drehmoment übertragen werden, während jedoch unter Verwendung der im wesentlichen reibungsfreien Wälzlager 13, 33, 53 in dem elastischen Antrieb 1 eine Übertragung von vorübergehenden Kräften, Schwingungen und Stößen mit hoher Effizienz verhindert wird.

Fig. 3 stellt die durch den elastischen Antrieb der vorliegenden Erfindung erzielten verbesserten Ergebnisse dar. In graphischer Darstellung zeigt Fig. 3 das Drehmoment gegenüber der Drehbewegung für den elastischen Antrieb der vorliegenden Erfindung und für andere elastische Antriebe. Die Kurven C₁ und C₂ stellen gemäß der vorliegenden Erfindung konstruierte Antriebe dar. Wie in Fig. 3 ersichtlich ist, verlaufen die Belastungs- und Entlastungskurven entlang einer im wesentlichen geraden Linie und zeigen bei der Verwendung des elastischen Antriebs der vorliegenden Erfindung keine Effizienzverluste an. Die Kurven A und B stellen elastische Antriebseinrichtungen dar, in denen keine Wälzlager für die Lagerung der sich in dem elastischen Antrieb drehenden Zahnräder verwendet werden; statt dessen wird jeweils ein Büchsen- oder Gleitlager für die Lagerung der sich in dem elastischen Antrieb drehenden Zahnräder verwendet. Die Kurven A und B verlaufen nicht entlang einer geraden Linie während der Belastung und Entlastung, somit ist ein Effizienzverlust aufgrund von Hysterese in dem Bereich zwischen den Belastungs- und Entlastungskurven für die Kurven A und B gezeigt.

Bezugszeichenliste

1 Antriebsmechanismus
2 Achswelle
3 Stütze
4 Stütze
7 Gleitkörper
8 Nut/Schraubverbindung
9 Außenfläche der Achswelle 2
10 getriebenes Zahnrad
11 Zähne des getriebenen Zahnrads 10
12 Drehrichtung
13 Wälzlager
14 Lagerkappe
15 Schrauben
16 Distanzbüchse
17 Sicherungsring
20 elastische Kopplung
20′ Koppeleinheit
20′′ Koppeleinheit
20′′′ Koppeleinheit
21 Übertragungszapfen
22 Druckfeder
23 Kontaktfläche der Öffnung 28
24 Bohrung
28 Öffnung
30 erstes antreibendes Zahnrad
31 Zähne des ersten antreibenden Zahnrads 30
33 Wälzlager
34 Lagerkappe
35 Schrauben
36 Sicherungsring
40 Kupplungsmechanismus
42 Kupplungsmechanismus
50 zweites antreibendes Zahnrad
51 Zähne des zweiten antreibenden Zahnrads 50
53 Wälzlager
59 Innenfläche des zweiten antreibenden Zahnrads 50
100 Antriebszahnrad
101 Zähne des Antriebszahnrads 100
102 Antriebsrichtung
200 getriebenes Zahnrad
201 Zähne des getriebenen Zahnrads 200
202 Antriebsrichtung
300 zweites getriebenes Zahnrad
301 Zähne des zweiten getriebenen Zahnrads 300

Claims

1. Elastischer Antrieb zwischen einem Antriebselement und mindestens einem getriebenen Element, welcher die folgenden Merkmale umfaßt:
ein getriebenes Zahnrad (10), das mit dem antreibenden Element gekoppelt ist und durch das antreibende Element angetrieben wird, wobei das getriebene (10) Zahnrad auf mindestens einem Wälzlager (13) drehbar gelagert ist;
mindestens ein antreibendes Zahnrad (30), das mit mindestens einem getriebenen Element gekoppelt ist und das mindestens eine getriebene Element antreibt, wobei das mindestens eine antreibende Zahnrad (30) auf mindestens einem Wälzlager (33) drehbar gelagert ist; und
mindestens eine elastische Kopplung (20) zwischen dem getriebenen Zahnrad (10) und dem mindestens einen antreibenden Zahnrad (30), welche mindestens eine Koppeleinheit (20′) umfaßt.

2. Elastischer Antrieb zur Verwendung in einem Druckwerk, welcher die folgenden Merkmale umfaßt:
einen Plattenzylinder, der ein Antriebszahnrad (100) aufweist;
mindestens ein getriebenes Zahnrad (10), das mit dem Antriebszahnrad (100) gekoppelt ist und durch letzteres angetrieben wird, wobei das getriebene Zahnrad (10) auf mindestens einem Wälzlager (13) drehbar gelagert ist;
mindestens ein antreibendes Zahnrad, das mit mindestens einem getriebenen Zahnrad gekoppelt ist und das mindestens eine getriebene Zahnrad antreibt, wobei das mindestens eine antreibende Zahnrad auf mindestens einem Wälzlager drehbar gelagert ist; und
mindestens eine elastische Kopplung (20) zwischen dem getriebenen Zahnrad (10) und dem mindestens einen antreibenden Zahnrad (100), welche mindestens eine Koppeleinheit (20′) umfaßt.

3. Elastischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Koppeleinheit (20′) eine Druckfeder (22) umfaßt.

4. Elastischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine elastische Kopplung (20) einen sich zwischen dem getriebenen Zahnrad (10) und dem mindestens einen antreibenden Zahnrad (30) erstreckenden Zapfen umfaßt.

5. Elastischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine elastische Kopplung (20) eine Vielzahl von Koppeleinheiten (20′, 20′′, 20′′′) umfaßt, welche in einem Abstand voneinander in Umfangsrichtung auf dem mindestens einen antreibenden Zahnrad angeordnet sind.

6. Elastischer Antrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl der Koppeleinheiten (20′, 20′′, 20′′′) Druckfedern (22) umfassen.

7. Elastischer Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine elastische Kopplung (20) eine Vielzahl von Zapfen umfaßt, die sich zwischen dem getriebenen Zahnrad und dem mindestens einen antreibenden Zahnrad erstrecken, wobei jeder der Zapfen mit einer der Druckfedern (22) gekoppelt wird.

8. Elastischer Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Zapfen an dem getriebenen Zahnrad (10) befestigt ist.

9. Elastischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, welcher ferner umfaßt: ein zweites antreibendes Zahnrad (50), das mit dem mindestens einen antreibenden Zahnrad (30) gekoppelt ist, wobei das mindestens eine antreibende Zahnrad (30) das zweite antreibende Zahnrad (50) antreibt, das auf mindestens einem Wälzlager (53) drehbar gelagert ist.

10. Elastischer Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, welcher ferner umfaßt: einen Gleitkörper (7), das getriebene Zahnrad (10), mindestens ein antreibendes Zahnrad (30), ein Wälzlager (13) für das getriebene Zahnrad (10) und mindestens ein Wälzlager (33) für das erste antreibende Zahnrad (30), welche jeweils auf dem Gleitkörper (7) angebracht sind.