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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.
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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.
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Weiterhin
ist aus der
DE 402 298
C ein elastischer Antriebsmechanismus für Rotationsdruckmaschinen bekannt,
bei dem eine Koppeleinheit zur Übertragung
eines Drehmoments von einem getriebenen Farbzylinderrad auf ein
antreibendes Zahnrad einer Farbwalze vorgesehen ist. Die Koppeleinheit umfasst
hierzu eine Druckfeder, die sich in Umfangsrichtung über einen
Großteil
des getriebenen und antreibenden Zahnrades hinweg erstreckt und
die Unterschiede zwischen den Umfangsgeschwindigkeiten von Plattenzylindern
und Farbwalzen ausgleicht.
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Die
Erfindung ist im Patentanspruch 1 und ihre Verwendung im Patentanspruch
7 angegeben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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1 eine
Hinteransicht eines Ausführungsbeispiels
des elastischen Antriebs der vorliegenden Erfindung;
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2 einen
Querschnitt des Ausführungsbeispiels
der 1 entlang der Linie II-II der 1;
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3 eine
graphische Darstellung der Arbeitskennlinien der vorliegenden Erfindung
im Vergleich zu anderen elastischen Antriebssystemen.
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Wie
in den 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 Mutter 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.
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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 Feuchteibwalze
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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 kam. 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.
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3 stellt
die durch den elastischen Antrieb der vorliegenden Erfindung erzielten
verbesserten Ergebnisse dar. In graphischer Darstellung zeigt 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 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.
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- 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