DE3008375A1 - Torque and thrust-transmission - for offset output shafts by ball and socket joints - Google Patents

Torque and thrust-transmission - for offset output shafts by ball and socket joints

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DE3008375A1 DE19803008375 DE3008375A DE3008375A1 DE 3008375 A1 DE3008375 A1 DE 3008375A1 DE 19803008375 DE19803008375 DE 19803008375 DE 3008375 A DE3008375 A DE 3008375A DE 3008375 A1 DE3008375 A1 DE 3008375A1
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Abstract

A device to transmit a torque from an input shaft in stationary bearings through an intermediate shaft to an output shaft in an offset position which is additionally loaded by axial forces, e.g. the twin and multi-screw extruders of plastic tubes, profiles, sheets and granules, uses balls in the joints of all shafts. The shafts end in spherical cups which encompass the ball which has in each of two planes at right angles to each other a semicircular bulge to fit into a corresponding semicircular groove in each of the spherical cups. This enables the designer to keep the input shafts at a much greater centre distance than a given centre distance for multi-screw extruders. A simpler gearing and larger thrust bearings can thus be applied.

Description

Vorrichtung zur Übertragung eines DrehmomentsDevice for transmitting a torque

von einer Antriebs- auf eine Abtriebswelle Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von einer ortsfest gelagerten Antriebswelle über eine Zwischenwelle auf eine Abtriebswelle,die relativ zur Antriebswelle versetzt gelagert und mit axialen Druckkräften beaufschlagt ist,welche von einem Drucklager aufzunehmen sind.from an input shaft to an output shaft The invention relates to a device for transmitting a torque from a stationarily mounted Drive shaft via an intermediate shaft to an output shaft, which is relative to the drive shaft is mounted offset and acted upon by axial compressive forces, which of a Thrust bearings are to be included.

Vorzugsweise bei Doppel- und Mehrschneckenmaschinen für die kunststoffverarbeitende Industrie werden für die Schnecken Antriebswellen verwendet,die nicht nur ein Drehmoment für die Drehbewegung der Schnecke übertragen,sondern auch Druckkräfte aufnehmen müssen,die sich durch den Einsatz der Schnecke zum Extrudieren von Rohren,Profilen,Platten und Granulat aus Kunststoff ergeben.Preferably for twin and multi-screw machines for plastics processing Industry are used for the worm drive shafts that are not just torque for the rotary movement of the screw, but also absorb compressive forces must, which is achieved through the use of the screw for extruding pipes, profiles, sheets and granules made of plastic.

Durch den geringen Achsabstand der Schnecken ergibt sich einerseits ein aufwendiges Getriebe,da die Zahnräder versetzt zueinander angeordnet werden müssen; andererseits ergeben sich sehr aufwendige Achsiallager zur Aufnahme der Druckkräfte,weil auch für diese Drucklager wegen des geringen Achsabstandes nur ein sehr kleiner Raum zur Verfügung steht.On the one hand, this results from the small axial spacing of the screws a complex gear, as the gears are offset from one another have to; on the other hand, there are very complex axial bearings to accommodate the Compressive forces, because only for these thrust bearings because of the small center distance a very small space is available.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde,eine Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments von einer ortsfest gelagerten Antriebswelle auf eine zusätzlich mit axialen Druckkräften beaufschlagte Abtriebswelle zu schaffen,die relativ zur Antriebswelle versetzt gelagert ist. Bei einer Verwendung dieser Vorrichtung in Doppel- und Mehrschneckenmaschinen läßt sich auf diese Weise bei einem vorgegebenen geringen Achsabstand der Abtriebswellen ein größerer Achsabstand der Antriebswellen realisieren,so daß einerseits ein einfacheres Getriebe und andererseits größere Drucklager an den Antriebswellen verwendet werden können. Außer bei Doppel- und Mehrschneckenmaschinen soll sich die Erfindung auch bei allen anderen Arten von Antrieben verwenden lassen, bei denen die über eine Zwischenwelle von der Antriebswelle angetriebene Abtriebswelle relativ zur Antriebswelle versetzt gelagert und mit axialen Druckkräften beaufschlagt ist.The invention is accordingly based on the object of a device for the transmission of a torque from a fixedly mounted drive shaft to create an output shaft additionally acted upon by axial compressive forces, the is mounted offset relative to the drive shaft. When using this device in Double and multi-screw machines can be done in this way with a given small center distance of the output shafts a larger center distance realize the drive shafts, so that on the one hand a simpler transmission and on the other hand larger thrust bearings can be used on the drive shafts. Except for double and multi-screw machines, the invention is also intended to apply to all other types can be used by drives in which the drive shaft is connected via an intermediate shaft driven output shaft offset relative to the drive shaft and with axial Compressive forces is applied.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,daß die sowohl ein Drehmoment als auch axiale Druckkräfte übertragende Verbindung zwischen einerseits der Zwischenwelle und andererseits der Antriebswelle bzw. der Abtriebswelle durch jeweils eine Kugel erfolgt,die in entsprechenden Kugelpfannen an den Enden der Wellen gelagert ist,und daß zur Übertragung des Drehmoments eine in Umfangsrichtung formschlüssige Kupplung zwischen jeder Kugel und den diese Kugel lagernden Kugelpfannen durch auf den Lagerflächen ausgebildete Vorsprünge und Nuten erfolgt.The solution to this problem by the invention is thereby characterized in that the both torque and axial compressive forces transmitting Connection between on the one hand the intermediate shaft and on the other hand the drive shaft or the output shaft is carried out by a ball each, which is in corresponding ball sockets is mounted at the ends of the shafts, and that for transmitting the torque a in the circumferential direction positive coupling between each ball and this ball bearing ball sockets by projections and grooves formed on the bearing surfaces he follows.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung ist es möglich,trotz des Versatzes der Abtriebswelle gegenüber der Antriebswelle nicht nur ein Drehmoment,sondern auch axiale Druckkräfte zwischen den Wellen zu übertragen. Hierdurch ergibt sich insbesondere bei Doppel- und Mehrschneckenpressen zur Herstellung von Kunststofferzeugnissen der Vorteil,daß der Achsabstand zwischen den Antriebswellen größer sein kann als der von den Dimensionen der Schnecken vorgegebene Achsabstand der Abtriebswellen,so daß sowohl größere und damit funktionssicherere Drucklager als auch ein einfacheres Getriebe für den gegenläufigen Synchronenantrieb der Wellen verwendet werden können.With the training according to the invention it is possible, despite the offset the output shaft compared to the drive shaft not only a torque, but also to transmit axial compressive forces between the shafts. This results in particular in double and multi-screw presses for the production of plastic products the advantage that the center distance between the drive shafts can be greater than the center distance of the output shafts given by the dimensions of the worms, see above that both larger and therefore more functionally reliable thrust bearings as well as a simpler one Gear can be used for synchronous drive of the shafts in opposite directions.

Gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung kann die Abtriebswelle entweder achsparallel, jedoch versetzt zur Antriebswelle angeordnet sein oder unter einem spitzen Winkel zur Antriebswelle verlaufen.Die Abtriebswelle und/oder die Antriebswelle kann weiterhin gegenüber der jeweils anderen Welle achsparallel oder unter einem Winkel verstellbar sein.According to further features of the invention, the output shaft can either axially parallel, but offset to the drive shaft or under a at an acute angle to the drive shaft Output shaft and / or the drive shaft can continue to be axially parallel to the respective other shaft or be adjustable at an angle.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die formschlüssige Kupplung zwischen der Kugel und den Kugelpfannen durch auf der Oberfläche der Kugel ausgebildete Leisten und in den Kugelpfannen ausgebildete Nuten gebildet. Hierbei können die auf der Kugel ausgebildeten Leisten unter einem vorzugsweise rechten Winkel zueinander verlaufen. Schließlich ist es vorteilhaft,den Querschnitt der Leisten und Nuten halbkreisförmig abzurunden.In a preferred embodiment of the invention, the form-fitting Coupling between the ball and the ball sockets by on the surface of the ball formed strips and formed grooves in the ball sockets. Here the strips formed on the ball can be placed under a preferably right-hand one At an angle to each other. Finally, it is advantageous to measure the cross-section of the Round off strips and grooves in a semicircle.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf einen l)oppel schneckenextruder mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 2 eine im Maßstab vergrößerte Darstellung einer Einzelheit.In the drawing is an embodiment of the invention Device shown, namely: Fig. 1 is a schematic plan view a l) Oppel screw extruder with the device according to the invention and FIG. 2 an enlarged scale representation of a detail.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Doppelschneckenextruder besitzt zwei Schnecken 1,die mittels Abtriebswellen 2 mit geringem Achsabstand durch mehrere Radiallager 3 frei tragend ari einem Lagerteil 4 der Maschine gelagert sind. Der Drehantrieb der beiden gegenläufig angetriebenen Abtriebswellen 2 geschieht durch Antriebswellen 5,die wiederum mittels Radiallagern 6 in einem Lagerteil 7 der Maschine drehbar gelagert sind, zueinander jedoch einen größeren Achsabstand aufweisen.The twin-screw extruder shown schematically in FIG. 1 has two worms 1, which by means of output shafts 2 with a small center distance through several Radial bearings 3 are cantilevered ari a bearing part 4 of the machine. Of the Rotary drive of the two oppositely driven output shafts 2 is done by Drive shafts 5, in turn by means of radial bearings 6 in a bearing part 7 of the machine are rotatably mounted, but have a larger center distance to each other.

Der Antrieb der beiden Antriebswellen 5 erfolgt durch Zahnräder 8 von einem nicht dargestellten Motor. Am Ende der Antriebswellen 5 sind Drucklager 9 angeordnet,welche die beim Betrieb der Schnecken 1 entstehenden axialen Druckkräfte aufnehmen.The two drive shafts 5 are driven by gears 8 from a motor, not shown. At the end of the drive shafts 5 are thrust bearings 9 arranged, which the axial compressive forces arising during the operation of the screws 1 take up.

Zur Übertragung des Drehmoments von jeder Antriebswelle 5 auf jede Abtriebswelle 2 und zur Weiterleitung der von den Schnecken 1 auf die Abtriebswellen 2 übertragenen axialen Druckkräfte über die Antriebswellen 5 auf die Drucklager 9 sind Zwischenwellen 10 angeordnet, die durch ihre Schrägstellung zugleich die unterschiedlichen Achsabstände zwischen den Abtriebswellen 2 bzw. den Antriebswellen 5 ermöglichen.To transmit the torque from each drive shaft 5 to each Output shaft 2 and for forwarding the from the worm 1 to the Output shafts 2 transmitted axial compressive forces via the drive shafts 5 to the thrust bearings 9 intermediate shafts 10 are arranged, which by their inclination at the same time the different center distances between the output shafts 2 and the drive shafts 5 enable.

Die sowohl das Drehmoment als auch die axialen Druckkräfte übertragende Verbindung zwischen jeder Zwischenwelle 10 und der zugehörigen Abtriebswelle 2 bzw.Antriebswelle 5 erfolgt durch jeweils eine Kugel 11, die in entsprechenden Kugelpfannen 2a,5a bzw. 10a der Wellen 2,5 und 10 gelagert ist. Eine solche Kugel 11 mit zugehörigen Kugelpfannen 5a und 10a ist in vergrößertem Maßstab in Fig.2 dargestellt.The one that transmits both the torque and the axial compressive forces Connection between each intermediate shaft 10 and the associated output shaft 2 or drive shaft 5 is carried out by a ball 11 in each case, which are in corresponding ball sockets 2a, 5a or 10a of the shafts 2, 5 and 10 is supported. Such a ball 11 with associated Ball sockets 5a and 10a are shown on an enlarged scale in FIG.

Diese Darstellung zeigt deutlicher als die übersicht in Fig.1,daß die Kugel 11 auf ihrer Oberfläche mit Leisten 11a und 11b versehen ist,die einen halbkreisförmig abgerundeten Querschnitt aufweisen.This representation shows more clearly than the overview in Fig.1 that the ball 11 is provided on its surface with strips 11a and 11b, the one Have semicircular rounded cross-section.

Diese Leisten lla und llb greifen in entsprechende Nuten lOb bzw.5b in der Kugelpfanne 10a bzw. 5a der Zwischenwelle 10 bzw.Antriebswelle 5 ein, so daß ein Drehmoment über die Kugel 11 übertragen werden kann und dennoch eine Relativbewegung zwischen den Teilen 5a, 11 und 10a infolge der Schrägstellung der Achsen möglich ist. Durch die große etwa halbkugelförmige Lagerfläche zwischen jeder Kugel 11 und den zugehörigen Kugelpfannen 5a und 10a bzw.10a und 2a können die axialen Druckkräfte von den Schnecken 1 bis auf die Drucklager 9 übertragen werden. Die Fig.2 zeigt schließlich, daß die beiden Leisten 11a und lib unter einem rechten Winkel zueinander auf der Oberfläche der Kugel 11 verlaufen.These strips 11a and 11b engage in corresponding grooves 10b and 5b, respectively in the ball socket 10a or 5a of the intermediate shaft 10 or drive shaft 5, see above that a torque can be transmitted via the ball 11 and still a relative movement possible between the parts 5a, 11 and 10a due to the inclination of the axes is. Due to the large approximately hemispherical bearing surface between each ball 11 and the associated ball sockets 5a and 10a or 10a and 2a, the axial compressive forces are transferred from the screws 1 to the thrust bearing 9. The Fig.2 shows Finally, that the two strips 11a and 11b are at right angles to one another run on the surface of the ball 11.

Selbstverständlich ist die voranstehend beschriebene Vorrichtung nicht nur für Doppelschneckenextruder anwendbar,sondern für alle Vorrichtungen,bei denen zwischen versetzt gelagerten Wellen nicht nur ein Drehmoment,sondern auch axiale Druckkräfte übertragen werden müssen.It goes without saying that the device described above is not Can only be used for twin-screw extruders, but for all devices in which between offset shafts not only a torque, but also an axial one Pressure forces must be transmitted.

Bezugsziffernliste: 1 Schnecke 2 Abtriebswelle 2a Kugelpfanne 2b Nut 3 Radiallager 4 Lagerteil 5 Antriebswelle 5a Kugelpfanne 5b Nut 6 Radiallager 7 Lagerteil 8 Zahnrad 9 Drucklager 10 Zwischenwelle 10a Kugelpfanne 10b Nut 11 Kugel lla Leiste 11b Leiste List of reference numerals: 1 worm 2 output shaft 2a ball socket 2b Groove 3 radial bearing 4 bearing part 5 drive shaft 5a ball socket 5b groove 6 radial bearing 7 bearing part 8 gear 9 thrust bearing 10 intermediate shaft 10a ball socket 10b groove 11 ball lla bar 11b bar

Claims (7)

A n s p r ü c h e: 1. Vorrichtung zur übertragung eines Drehmoments von einer ortsfest gelagerten Antriebswelle über eine Zwischenwelle auf eine Abtriebswelle,die relativ zur Antriebswelle versetzt gelagert und mit axialen Druckkräften beaufschlagt ist,welche von einem Drucklager aufzunehmen sind, vorzugsweise zum Einsatz in Doppel-und Mehrschneckenmaschinen für die kunststoffverarbeitende Industrie, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die sowohl ein Drehmoment als auch axiale Druckkräfte übertragende Verbindung zwischen einerseits der Zwischenwelle (10) und andererseits der Antriebswelle (5) bzw. Abtriebswelle (2) durch jeweils eine Kugel (11) erfolgt,die in entsprechenden Kugelpfannen (2a, 5a, lOa) an den Enden der Wellen (2,5,10) gelagert ist, und daß zur übertragung des Drehmoments eine in Umfangsrichtung formschlüssige Kupplung zwischen jeder Kugel (11) und den diese Kugel (11) lagernden Kugelpfannen (2a, 5a, lOa) durch auf den Lagerflächen ausgebildete Vorsprünge (lla, llb) und Nuten (2b, 5b, lOb) erfolgt. A n s p r e c h e: 1. Device for transmitting a torque from a stationary drive shaft via an intermediate shaft to an output shaft that mounted offset relative to the drive shaft and subjected to axial compressive forces is, which are to be received by a thrust bearing, preferably for use in double and Multi-screw machines for the plastics processing industry, thereby g e k It is noted that the both torque and axial compressive forces transmitting connection between on the one hand the intermediate shaft (10) and on the other hand the drive shaft (5) or output shaft (2) is carried out by a ball (11), which mounted in corresponding ball sockets (2a, 5a, 10a) at the ends of the shafts (2,5,10) is, and that for the transmission of the torque a form-fitting in the circumferential direction Coupling between each ball (11) and the ball sockets that support this ball (11) (2a, 5a, 10a) by means of projections (11a, 11b) and formed on the bearing surfaces Grooves (2b, 5b, 10b) takes place. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (2) achsparallel,jedoch versetzt zur Antriebswelle (5) angeordnet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the output shaft (2) is arranged axially parallel, but offset to the drive shaft (5). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (2) unter einem spitzen Winkel zur Antriebswelle (5) verläuft. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the output shaft (2) runs at an acute angle to the drive shaft (5). 4. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebswelle (2) und/oder die Antriebswelle (5) gegenüber der jeweils anderen Welle achsparallel oder unter einem Winkel verstellbar ist. 4. Device according to at least one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the output shaft (2) and / or the drive shaft (5) opposite the other shaft is axially parallel or adjustable at an angle. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,dadurch gekennzeichnet, daß die formschlüssige Kupplung zwischen der Kugel (11) und den Kugelpfannen (2a, 5a, lOa) durch auf der Oberfläche der Kugel (11) ausgebildete Leisten (lla, 11b) und in den Kugelpfannen (2a, 5a, 10a) ausgebildete Nuten (2b, 5b, 10b) gebildet ist. 5. Device according to at least one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the positive coupling between the Bullet (11) and the ball sockets (2a, 5a, 10a) through on the surface of the ball (11) formed strips (11a, 11b) and formed in the ball sockets (2a, 5a, 10a) Grooves (2b, 5b, 10b) is formed. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Kugel (11) ausgebildeten Leisten (lla, llb) unter einem vorzugsweise rechten Winkel zueinander verlaufen.6. Apparatus according to claim 5, characterized in that the on the ball (11) formed strips (11a, 11b) under a preferably right At an angle to each other. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,daß der Querschnitt der Leisten (11a, 11b) und Nuten (2b, 5b, 10b) halbkreisförmig abgerundet ist.7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the cross-section of the strips (11a, 11b) and grooves (2b, 5b, 10b) rounded off in a semicircular shape is.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE4129913A1 (en) * 1991-09-09 1993-03-11 Werner & Pfleiderer Simple design screw mixing machine for easy prodn. - has two parallel driven screws, with aligned extension in bearing to take=up axial loads, and cardan couplings with offset
DE102005061936A1 (en) * 2005-12-23 2007-06-28 Cincinnati Extrusion Gmbh Gear for multi-helical extruder has parallel power output sections and angled power transmission sections
EP2592295A1 (en) 2011-11-12 2013-05-15 Alfred Heyd GmbH & Co. KG Joint for an articulated shaft

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