DE3626452C2

DE3626452C2 -

Info

Publication number: DE3626452C2
Application number: DE19863626452
Authority: DE
Inventors: Helmut Kohlmann; Heinrich 8782 Karlstadt De Lichtblau
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 1986-08-05
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1989-05-03
Also published as: JPS6353362A; DE3626452A1; JPH0541856B2

Description

Einrichtung zur Beseitigung des Spiels der Zähne von Antriebszahnrädern eines Zahnradgetriebes in einer Bogenrotationsdruckmaschine.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Beseitigung des Spiels der Zähne von Antriebszahnrädern eines Zahnradgetriebes in einer Bogenrotationsdruckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es gehört zum Stand der Technik, partielle Verzahnungsfehler durch die Verwendung von Beiläufern oder Zahnsegmenten auszugleichen. Hierzu zeigt z. B. gattungsbildend die DE-PS 5 16 885 ein Zahnsegment, das die gleichen Zahnverhältnisse wie ein diesem zugeordnetes Antriebszahnrad aufweist und exzentrisch an einer Seitenfläche des Antriebszahnrades angebracht ist. Zum Wegstellen eines Zahnspiels ist das Zahnsegment in bzw. gegen Umlaufrichtung verschwenkbar. Es ist bei dieser Einrichtung jedoch von Nachteil, daß ein ruckfreier Auslauf eines Gegenrades aus dem Zahnsegment kaum zu erreichen ist. Dieses führt zu unerwünschten Schwingungen des Antriebssystems und der mit diesem verbundenen Teile.

Die DE-PS 17 61 754 zeigt Zahnsegmente, die an Seitenscheiben von bogenführenden Zylindern angebracht sind und nur während der Bogenübergabe miteinander im Zahneingriff stehen. Dabei weist ein Zahnsegment den gleichen Teilkreisdurchmesser auf wie das ihm zugeordnete Antriebsrad. Ein in dieses Zahnsegment eingreifendes zweites Zahnsegment eines nächstfolgenden Zylinders hat dagegen einen kleineren Teilkreisdurchmesser und ist um diesen kleineren Betrag radial in Richtung Eingriffsstelle verschoben angeordnet. Die beiden jeweils an den Seitenscheiben angeschraubten Zahnsegmente kämmen auf dem ideellen Betriebswälzkreis miteinander.

Die DE-PS 28 15 534 zeigt ein Zahnsegment, das an einem Antriebsrad eines bogenführenden Zylinders angebracht ist und nur im Moment der Bogenübergabe mit dem Zahnrad eines nachfolgenden Zylinders in direktem Zahneingriff steht. Die Zahndicke der Zähne des Segmentes ist so gewählt, daß sie von einem mittig angeordneten Zahn in Umfangsrichtung nach außen hin stufenweise abnimmt. Zur Einstellung eines Zahnspiels infolge Teilungsfehler der Zähne wird das Zahnsegment in Umfangsrichtung verschoben und mittels einer Schraube gesichert. Eine radiale Verschiebung des Zahnsegmentes ist nicht möglich. Die Verwendung der in DE-PS 28 15 534 gezeigten Einrichtung führt jedoch kaum zu einem befriedigendem Schwingungsverhalten der Antriebsräder und der mit ihnen in Verbindung stehenden Trommeln, da das Ein- bzw. Auslaufverhalten eines Gegenrades in das bzw. aus dem verwendeten Zahnsegment weiterhin ruckbehaftet abläuft. Außerdem ist die Herstellung dieser Segmente schwierig und erfordert daher hohe Kosten.

Allen vorgestellten Einrichtungen liegt jedoch der wesentliche Nachteil zugrunde, daß sie keine Verstellmöglichkeiten in radialer Richtung aufweisen, und damit kaum in der Lage sind, Rundlauffehler zu beseitigen. Außerdem führt ein durch Umfangsverstellung bedingtes ruckbehaftetes Ein- bzw. Auslaufen eines Zahnrades in das bzw. aus dem Zahnsegment zum Aufbau von Stößen ungleicher Größe und damit zum Aufbau von mind. zwei Schwingungssystemen pro Segment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung in einem Zahnradgetriebe, das aus mindestens zwei Zahnrädern besteht, zu schaffen, die es ermöglicht, an mehreren Eingriffsstellen eines Zahnrades mit einem zweiten Zahnrad partiell erhöhte Genauigkeit zu erzielen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

In vorteilhafter Weise können die erfindungsgemäßen Zahnsegmente einfach und damit kostengünstig gefertigt werden. Sie sind sowohl für geradverzahnte Zahnräder, als auch für schrägverzahnte Zahnräder, die aufgrund eines höheren Überdeckungsgrades gewählt werden, anwendbar. Das Übersetzungsverhältnis der im Eingriff stehenden Trommeldurchmesser kann dabei 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 . . . n : 1 betragen. Hierbei wird nur jeweils ein Zahnsegment pro Übergabesystem für zwei Zahnräder benötigt. Wird jedoch den beiden im Eingriff stehenden Zahnrädern jeweils ein Zahnsegment zugeordnet, das nur mit dem Zahnsegment des anderen Zahnrades im Eingriff steht, können auch beliebige ganzzahlige Übersetzungen gewählt werden, z. B. 3 : 5. Als herausragender Vorteil ist die radiale Verschiebbarkeit des erfindungsgemäßen Zahnsegmentes zur Beseitigung von Rundlauffehlern zu nennen. Eine gleichzeitige Zahnkopfkürzung der Zähne des Zahnsegmentes vermeidet Eingriffsstörungen beim Ein- bzw. Auslauf der Zähne des Zahnsegmentes in der bzw. aus dem Gegenrad. Hierdurch können Schwingungen klein gehalten werden und hohe Maschinengeschwindigkeiten bei guter Laufruhe gefahren werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch zwei miteinander kämmende Antriebszahnräder mit erfindungsgemäßem Zahnsegment und ihren jeweilig zugeordneten bogenführenden Zylindern,

Fig. 2 eine Vorderansicht zweier Antriebszahnräder mit erfindungsgemäßem Zahnsegment,

Fig. 3 eine Einzelheit Y in Fig. 1,

Fig. 4 eine Systemskizze zur Bestimmung der Zahnsegmentlänge,

Fig. 5 ein Diagramm der Grenzzähnezahlen für einen Zahnsegmentkranz aus dem das Zahnsegment hergestellt wird,

Fig. 6 Anordnungsbeispiel für Zahnsegmente an Zahnrädern mit ganzzahligen Übersetzungen (z. B. 3 : 1),

Fig. 7 Anordnungsbeispiel für Zahnsegmente an Zahnrädern mit beliebigen ganzzahligen Übersetzungen (z. B. 5 : 3).

Ein Druckzylinder 1 weist zum Antrieb ein auf einer Welle 2 verkeiltes Zahnrad 3 auf. Die Welle 2 ist in Seitengestellen 4 befindlichen Wälzlagern 6 drehbar gelagert. Das Zahnrad 3 steht mit einem Zahnrad 7 einer Bogenübergabetrommel 8 im Zahneingriff. Das Zahnrad 7 ist auf einer Welle 9 der Bogenübergabetrommel 8 befestigt. Die Welle 9 ist in den in Seitengestellen 4 befindlichen Wälzlagern 11 drehbar gelagert. Das Zahnrad 7 weist an seiner Vorderseite 12 eine Nabe 13 mit einem Radius r _N auf, der kleiner ist als ein Teilkreisradius r _Z des Zahnrades 7. Auf der Nabe 13 ist direkt oder indirekt aufliegend im Bogenübergabebereich ein Zahnsegment 14 mit zwei Befestigungsschrauben 15 seitlich an den Zahnradkörper 7; 10 angeschraubt. Eine Unterseite 16 des Zahnsegmentes 14 weist den gleichen Radius r _N auf wie die Nabe 13 des Zahnrades 7. Das Zahnsegment 14 weist je Befestigungsschraube 15 ein Langloch 17 auf, das ein Verschieben des Zahnsegmentes 14 in Umfangsrichtung auf der Nabe 13 erlaubt. Der Durchmesser des Langlochs 17 ist um einen bestimmten Betrag, z. B. 0,4 mm größer als ein Gewindedurchmesser der Befestigungsschraube 15. Durch dieses Spiel zwischen Langloch 17 und Befestigungsschraube 15 ist das Zahnsegment 14 um einen Betrag von ca. 0,2 mm radial verschiebbar. Im Zahnsegment 14 ist rechts und links unterhalb der beiden Langlöcher 17 jeweils eine Bohrung 18 vorgesehen, die der Aufnahme von Kegelstiften 19 dient. Das Zahnsegment 14 weist eine Mehrzahl von Zähnen Z _S auf und ist aus einem Zahnsegmentkranz 23 hergestellt, der das gleiche Zahnmodul m wie das Zahnrad 7 der Bogenübergabetrommel 8 und das Zahnrad 3 des Druckzylinders 1 hat, jedoch einen kleineren Teilkreisradius r _S und damit eine kleinere Anzahl von Zähnen, z. B. 100. Außerdem ist eine Zahnhöhe h _ZS des Zahnsegmentes 14 gegenüber der Zahnhöhe h _Z des Zahnrades 7 um einen kleinen Betrag, z. B. 0,1 mm gekürzt. Diese Zahnkürzung sichert bei der Radialverschiebung des Zahnsegmentes 14 einen störungsfreien Evolventeneingriff mit dem Zahnrad 3 insbesondere beim Ein- bzw. Auslauf in das oder aus dem Zahnsegment 14.

Zur Korrektur von Rundlauffehlern der Zahnräder 3; 7 wird das Zahnsegment 14 durch das Einschieben von Folien 20 zwischen die Nabe 13 und die Unterseite 16 des Registerzahnsegmentes 14 radial verschoben und in der eingestellten Position mit dem Zahnrad 7 verschraubt und verstiftet.

Das Maß für die Größe der Zahnkürzung wird durch Anwendung der an sich bekannten Innenverzahnungsberechnung ermittelt. Hierzu wird zunächst eine Zähnezahl Z _K für einen Zahnsegmentkranz 23 festgelegt, aus dem dann später das Zahnsegment 14 gefertigt wird. Dazu betrachtet man das Zahnrad 7, welches das Zahnsegment 14 trägt, als innenverzahntes Hohlrad 24 und ermittelt für den als fiktives Ritzel betrachteten Zahnsegmentkranz 23 eine Zähnezahl Z _K nach folgender Formel:

Z _K = Z _Z - b _x.

Hierbei ist die Zähnezahl Z _Z durch die Wahl des Zahnrades 7 bzw. Hohlrades 24 vorgegeben. Die Variable b _x ist abhängig von der Wahl eines Eingriffswinkels α eines Schrägverzahnungswinkels β und einer Profilverschiebung xm und kann im Normalfall zwischen 7 und 28 liegen.

Mit der so ermittelten Zähnezahl Z _K und dem festgelegten Modul m errechnet sich in bekannter Weise nach dem Verzahnungsgesetz der Teilkreisradius r _S für das Zahnkranzsegment 23.

Das Diagramm in Fig. 5 zeigt die Anzahl der Zähne Z _K des Zahnsegmentkranzes 23 in Abhängigkeit von der Zähnezahl Z _Z des einzustellenden Zylinderzahnrades 7. Ein in diesem Diagramm dargestellter Bereich 26 kennzeichnet eine variable Zähnezahl Z _K für den Zahnsegmentkranz 23. Eine jeweilige Zähnezahl Z _K für den Zahnsegmentkranz 23 bei konstanter Zähnezahl Z _K des Zahnrades 7 ist abhängig vom Eingriffswinkel α, Schrägverzahnungswinkel β und der Profilverschiebung xm. Mit zunehmendem Eingriffswinkel α erhöht sich die Zähnezahl Z _K für den Zahnsegmentkranz 23. Mit zunehmendem Schrägverzahnungswinkel β sinkt die Zähnezahl Z _K für den Zahnsegmentkranz 23. Eine Optimierung dieser Werte läßt sich durch die Anwendung der Profilverschiebung sowohl für geradverzahnte, als auch für schrägverzahnte Zahnräder erzielen. Mit zunehmender Profilverschiebung xm erhöht sich die Anzahl der Zähne Z _K für den Zahnsegmentkranz 23. In dem Bereich 26 kann eine Zahnkürzung notwendig sein, in einem optimierten Bereich 27 jedoch, in dem die maximale Zähnezahl Z _K des Zahnsegmentkranzes 23 liegt, muß zur Vermeidung von Evolventeneingriffsstörungen die Zahnhöhe h _ZS gekürzt werden. In einem Ausführungsbeispiel liegt diese Zahnkürzung bei ca. 0,1 mm. Die, in die Bereiche 26, 27 eingezeichneten Geraden 28.1, 28.2, 28.3, 28.4, 28.5 kennzeichnen die Verhältnisse der Anzahl der Zähne Z _K des Zahnsegmentkranzes 23 zur Anzahl der Zähne Z _Z des Zahnrades 7 an konkret gerechneten Beispielen für verschiedene Schrägverzahnungswinkel β und Eingriffswinkel α. Die schraffierten Bereiche 26, 27 die nicht genau auf einer der Geraden 28.1 bis 28.5 liegen werden durch die Profilverschiebung xm erreicht.

Die Gerade 28.1 entspricht einem Winkel a = 15°, β = 20°,
die Gerade 28.2 entspricht einem Winkel α = 15°, β = 0°,
die Gerade 28.3 entspricht einem Winkel a = 20°, β = 20°,
die Gerade 28.4 entspricht einem Winkel α = 20°, β = 0°,
die Gerade 28.5 entspricht einem Winkel a = 20°, β = 0°,
zuzüglich einer Profilverschiebung, xm (ca. 0,5).

Die Punkte 21.1 und 21.2 in Fig. 4 sind die Kreisschnittpunkte eines ungekürzten Kopfkreises K _S des Zahnsegmentkranzes 23 und eines Fußkreises F _Z des Zahnrades 7. Über das gleichschenklige Dreieck mit der Schenkellänge r _SK und der Strecke zwischen den Schnittpunkten ergibt sich ein Segmentwinkel γ und damit die Mindestzähnezahl Z _{S min} für das Zahnsegment 14.

Das nach vorstehender Beschreibung ermittelte Zahnsegment 14 weist nun einen maximalen Segmentwinkel γ, eine maximale Anzahl von Zähnen Z _S auf und ist durch Ausnutzung der Profilverschiebung xm und Durchführung einer Kopfkreiskürzung optimiert. Daraus folgt, daß bei einer Radial- und/oder Umfangsverschiebung des Zahnsegmentes 14 auf dem Zahnrad 7 nahezu kein Eingriffsfehler mit dem Zahnrad 3 entsteht, d. h. es werden nahezu keine unerwünschten Schwingungen erzeugt. Wenn das Zahnsegment 14 für einen Antrieb mit ganzzahliger Übersetzung 1 : 1, 2 : 1, 3 : 1 . . . n : 1 zwischen Zahnrad 7 und Zahnrad 3 verwendet wird, wird jeweils ein Zahnsegment 14 pro Übergabesystem an dem Zahnrad 7 befestigt und steht gemeinsam mit diesem im Eingriff mit dem Zahnrad 3. Hierbei ist jedes Zahnsegment 14 radial und in Umfangsrichtung verstellbar und damit in der Lage, das Antriebsspiel gezielt mit vorgegebener Teilung partiell zu verringern und dabei Rundlauffehler gegen "Null" zu stellen (Fig. 6). Bei der Verwendung der Zahnsegmente 14 in Antrieben, bei denen die beiden miteinander kämmenden Zahnräder 3; 7 beliebige ganzzahlige Verhältnisse ihrer Durchmesser, bzw. Umfänge (z. B. 3 : 5) aufweisen, wird je Zahnrad 3; 7 und je Übergabesystem jeweils ein Zahnsegment 14 vorgesehen, welches ausschließlich in das Zahnsegment 14 des kämmenden Zahnrades 3 eingreift, jedoch nicht mehr in das Zahnrad 3 selbst (Fig. 7).

Teileliste

1 Druckzylinder
2 Welle
3 Zahnrad
4 Seitengestell
5 -
6 Wälzlager
7 Zahnrad
8 Bogenübergabetrommel
9 Welle
10 Zahnradkörper
11 Wälzlager
12 Vorderseite
13 Nabe
14 Zahnsegment
15 Befestigungsschraube
16 Unterseite 14
17 Langloch
18 Bohrung
19 Kegelstift
20 Folie
21.1 Schnittpunkt
21.2 Schnittpunkt
22 -
23 Zahnsegmentkranz
24 Hohlrad
25 -
26 Bereich
27 Bereich
28.1 Gerade
28.2 Gerade
28.3 Gerade
28.4 Gerade
28.5 Gerade

r _N Radius, Nabe
r _Z Radius, Zahnrad
Z _S Zähnezahl/Zahnsegment 14
m Modul
r _S Teilkreisradius, Zahnsegment
h _ZS Zahnhöhe, Zahnsegment 14
h _Z Zahnhöhe
r _SK Kopfkreisradius 23, ungekürzt
K _S Kopfkreis, Segment
F _Z Fußkreis, Zahnrad
α Eingriffswinkel
b Schrägverzahnungswinkel
γ Segmentwinkel
Z _K Zähnezahl (23)
Z _Z Zähnezahl (7)
xm Profilverschiebung

Claims

1. Einrichtung zum Beseitigen des Spiels der Zähne eines Zahnradgetriebes, insbesondere an Zylindern (1) und Trommeln (8) von Druckmaschinen, mit wenigstens zwei zusammenwirkenden Zahnrädern (3, 7) aufweist, von denen wenigstens an einem zumindest ein im Betriebszustand befestigtes Zahnsegment (14) angeordnet ist, das zur Vermeidung des Zahnspiels bei der Montage eingestellt wird, das aus einem fiktiven Zahnrad (23) mit gleichem Modul (m) wie das Segment (14) tragende Zahnrad (7) gebildet ist, und dessen Zähnezahl (Z _K) geringer ist als die des tragenden Zahnrades (3; 7), dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest eine Zahnsegment (14) radial einstellbar ist, und daß das Zahnsegment (14) eine gegenüber einer Zahnhöhe (h _z) des das Zahnsegment (14) tragenden Zahnrades (7) gekürzte Zahnhöhe (h _ZS) aufweist, damit sich ein störungsfreier Eingriff mit dem Zahnsegment (14) kämmenden Zahnrad (3) ergibt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnsegment (14) aus dem fiktiven Zahnrad (23) hergestellt ist, dessen Anzahl der Zähne (Z _K) nach der Formel Z _K = Z _Z - b _xmit b _x = 7 . . . 28ermittelt wird, wobei Z _z die Anzahl der Zähne des tragenden Zahnrades (7) ist.

4. Einrichtung nach dem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnkürzung mit einem fiktiven innenverzahnten Hohlrad (24) ermittelt wird, welches die gleiche Verzahnungsgeometrie wie das außenverzahnte Trägerrad (7) aufweist.