DE3732056A1 - Verfahren und getriebe zur synchronisation einer einrichtungsbewegung und einer pendelbewegung sowie anwendung des getriebes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein Getriebe zur Synchronisation einer Einrichtungsbe­ wegung und einer Pendelbewegung, weiter eine Anwendung des Getriebes.

Das Problem, derartige Bewegungen, sei dies eine lineare Bewegung in einer Richtung nach einem vorgegebenen Verhältnis mit einer oszillierenden bzw. pendelnden Drehbewegung zu synchronisieren, tritt beispielsweise bei Maschinen zur Faltung von Materialbahnen, wie von Papierbahnen, auf.

Bei solchen Maschinen wird beispielsweise die zu fal­ tende Papierbahn linear kontinuierlich einer Faltsta­ tion zugeführt. An dieser Faltstation läuft die Papier­ bahn radial gegen eine pendelnd getriebene Faltrolle und wird durch letztere einmal auf die eine Seite, das andere Mal auf die andere Seite umgelenkt, so daß jeweils links und rechts durch Zusammenwirken von An­ preßrollen mit der genannten Umlenkrolle die zuge­ spiesene Bahn in Falten gelegt wird. Die Umlenkrolle nimmt dabei mit ihrer spezifischen Umfangsgeschwindig­ keit die zu faltende Bahn mit, und es ist außerordent­ lich wichtig, daß der lineare Vorschub für die zu fal­ tende Bahn gegen diese Rolle hin mit genau der glei­ chen Geschwindigkeit realisiert wird, mit der die ge­ nannte Rolle pendelnd die Papierbahn mitzieht.

Bei derartigen Maschinen ist dieses Problem bis anhin auf zwei Arten gelöst worden:

Bei einer ersten hierzu eingesetzten Technik wird die lineare Vorschubbewegung durch einen in einer Richtung umlaufenden Motor erzeugt. Die Pendelbewegung der Fal­ tungsrolle wird durch Umschalten von Kupplungen, aus­ gehend von der Einrichtungs-Drehbewegung dieses Motors, angesteuert. Einerseits ist ein solches Vorgehen außer­ ordentlich kompliziert und der Einsatz von Kupplungen für die exakte Synchronisation ungeeignet, da Kupplun­ gen in Schalttransienten immer Schlupferscheinungen aufzeigen, die zu berücksichtigen sind und die mit zunehmender Einsatzdauer, wie aufgrund von Verschleiß­ erscheinungen, Erwärmung etc. zeitlich nicht konstant bleiben, was ihre Berücksichtigung zusätzlich erschwert.

Bei einer zweiten Technik werden, getrennt, für den linearen Vorschub in einer Richtung und die Pendel­ bewegung für die Faltenlegung zwei separate Motoren eingesetzt, wobei der eine lediglich in einer Richtung treibt und der andere, mit der Faltungsrolle verbunden, letztere pendelnd hin und her bewegt. Synchronisation derartiger Motoren ist ohne weiteres exakt machbar,

aber es ist hierzu ein relativ großer Aufwand zu betrei­ ben der ja bereits durch Vorsehen zweier Motoren groß ist.

Ausgehend von der oben geschilderten Problematik setzt sich die vorliegende Erfindung zum Ziel, ein präzises, einfaches Verfahren eingangs genannter Art bzw. ein entsprechendes Getriebe zu schaffen, welches die Nach­ teile bekannter Verfahren bzw. Getriebe der geschilder­ ten Art behebt.

Hierzu wird beim Verfahren der obgenannten Gattung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß man

• - eine Pendelbewegung als Basisgröße erzeugt,
• - mittels einer Gleichlauf-/Freilauf-Anordnung das Pendelbewegungssignal zweiweg-gleichrichtet und als Einrichtungs-Bewegungssignal weiterver­ wertet.

Dabei wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß Gleich­ lauf-/Freilauf-Anordnungen, wie beispielsweise bekann­ te Hülsen-Freiläufe, beispielsweise von der Firma INA vertrieben, bezüglich eines bipolaren Bewegungssignals gleichrichtendes Übertragungsverhalten aufzeigen. Ganz ähnlich einer Diode für elektrische Signale über­ trägt eine derartige Gleichlauf-/Freilauf-Einrichtung, wie ein bekannter Hülsen-Freilauf, die eine Halbwelle einer Pendelbewegung kraftschlüssig, während die andere Halbwelle der Pendelbewegung lastseitig nicht übertragen wird. Somit ist es signalmäßig mit derartigen Anord­ nungen erfindungsgemäß möglich, auch eine Zweiweg- Gleichrichtung des Pendelbewegungssignals vorzunehmen. Wird dann die resultierende, zweiweg-gleichgerichtete Pendelbewegung lastseitig ausgewertet, so resultiert eine mit der Pendelbewegung, allenfalls nach vorgege­ benem Übersetzungsverhältnis, starr synchronisierte Bewegung in einer Richtung. Dabei wird weiter einfacher­ weise vorgeschlagen, daß man aus dem Pendelbewegungs­ signal, je mit einer Gleichlauf-/Freilauf-Einrichtung je richtungsspezifisch einweg-gleichgerichtete Bewe­ gungssignale erzeugt und diese einweg-gleichgerichteten Bewegungssignale, zum Erhalt der synchronisierten Bewe­ gung in einer Richtung, superponiert.

Somit wird es möglich, mit einem einzigen Motor, wie beispielsweise einem Schrittmotor, der pendelnd betrie­ ben wird, die geforderte synchronisierte Bewegung auch in einer Richtung zu erzeugen.

Das Getriebe obgenannter Gattung weist, zur Lösung der genannten Aufgaben, auf:

• - ein pendelbeweglich gelagertes, eingangsseitiges Organ,
• - eine permanent mit dem Organ verbundene Freilauf-/ Gleichlauf-Anordnung, an der ausgangsseitig, ent­ sprechend den Pendelbewegungs-Halbwellen, richtungs­ gleiche Bewegungs-Halbwellen erscheinen.

In einer einfachen Ausführungsvariante sind mit dem Organ je richtungsspezifisch wirkende Freilauf-/Gleich­ lauf-Einrichtungen verbunden, die ausgangsseitig zum Eingriff auf ein in einer Richtung zu bewegendes Organ zur Wirkung gebracht werden können.

Bevorzugterweise sind im weiteren die genannten Gleich­ lauf-/Freilauf-Einrichtungen Hülsen-Freiläufe.

Im weiteren wird erfindungsgemäß eine Anwendung des genannten Getriebes an Bahn-Faltmaschinen vorgeschla­ gen, wobei die Pendelbewegung für die Hin- und Her- Faltenlegung und die Einrichtungsbewegung für die Bahnzuspeisung eingesetzt werden.

Die Erfindung wird anschließend beispielsweise anhand von Figuren erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Getriebes anhand eines Signalflußdiagrammes,

Fig. 2 eine Darstellung analog zu Fig. 1 eines detaillierteren Signalflußdiagrammes einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung,

Fig. 3a, 3b in perspektivischer, schematischer Darstellung eine erste Ausführungsvariante eines erfindungs­ gemäßen Getriebes mit Darstellung im Linksan­ triebs-Halbzyklus (a) und Rechts-Antriebs- Halbzyklus (b),

Fig. 4a, 4b in einer Darstellung analog derjenigen in Fig. 3 eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Getriebes mit Rechts-An­ triebs-Halbzyklus (a) und Links-Antriebs- Halbzyklus (b),

Fig. 5a, 5b eine weitere Ausführungsvariante des erfindungs­ gemäßen Getriebes in Darstellung analog den Fig. 3 und 4, wiederum mit Darstellungen in den beiden Antriebs-Halbzyklen (a), (b),

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Faltstation mit dem erfindungsgemäßen Getriebe bzw. nach dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren arbeitend, an einer Faltmaschine.

In den Fig. 1 und 2 sind anhand von Signalfluß­ diagrammen grundsätzlich die Verfahrensschritte dar­ gestellt, die zum erfindungsgemäßen Verfahren füh­ ren, auf dessen Basis auch das erfindungsgemäße Ge­ triebe aufgebaut ist. Es geht darum, wie eingangs er­ wähnt, eine Pendelbewegung mit einer Einrichtungs­ bewegung zu synchronisieren, und zwar so, daß die Geschwindigkeiten von Pendelantrieb und Einrichtungs­ bewegung in jedem Zeitpunkt in einem vorgegebenen Ver­ hältnis stehen, beispielsweise gleich sind. Gemäß Fig. 1 wird einem mechanisch/mechanischen Wandler 1 eine mechanische Eingangsgröße x _e, nämlich die Pendel­ bewegung, zugeführt. Bezeichnet x den Weg, den die Pendelbewegung durchläuft, so ergibt sich die in Fig. 1 dargestelle Zeitabhängigkeit x _e (t). Beim Verlauf des Weges x _e, wie dargestellt, ergibt sich daraus der darunter dargestellte zeitliche Ver­ lauf der Geschwindigkeit x _e. Der Wandler 1 weist nun bezüglich der Geschwindigkeit x _e grundsätzlich Gleich­ richter-Charakter auf. Dies ist in Fig. 1 mit dem aus der Elektrizitätslehre bekannten Diodensymbol darge­ stellt, mit dem Vermerk "mechanisch" zum Anzeigen, daß es sich beim Wandler 1 um einen rein mechanischen Wandler handelt. Mit dem Wandler 1 wird das eingangsseitige Geschwindigkeitssignal x _e zweiweg-gleichgerichtet und erscheint ausgangsseitig als Geschwindigkeitssignal x _a, wie ebenfalls in Fig. 1 dargestellt. Dieser aus­ gangsseitige Geschwindigkeitsverlauf resultiert nun seinerseits im ausgangsseitigen Wegsignal, in Ab­ hängigkeit von der Zeit t, wie mit x _a (t) ebenfalls dargestellt. Die Übertragungs-Charakteristik des Wandlers 1 wird mit analog zu Dioden wirkenden mechani­ schen Gleichlauf-/Freilauf-Anordnungen realisiert, bevorzugterweise mit bekannten Hülsen-Freiläufen, wie beispielsweise von der Fa. INA vertrieben. Es handelt sich dabei um Kopplungen, welche in einer Drehrichtung zwei koaxiale Achsen kraftkoppeln, in der anderen Dreh­ richtung jedoch nicht, so daß sie dann relativ zueinan­ der frei umlaufen können.

In Fig. 2 ist nun, ausgehend von der Darstellung von Fig. 1, eine bevorzugte Ausführungsvariante des Über­ tragers 1 dargestellt. Demgemäß wird das eingangsseitige pendelnde Bewegungssignal entsprechend dem Geschwindig­ keitssignal x _e gleichzeitig zwei mechanischen Übertra­ gern mit Dioden-Charakteristik, hier mit schematisch dargestellten Hülsen-Freiläufen dargestellt, übertragen, woran das Bewegungssignal je nur in einer Polarität kraftschlüssig übertragen wird. Die beiden je durch die Übertrager 3 übertragenen Bewegungs-Halbwellen x _{a 31} sowie x _{a 32} werden signalmäßig bei 5 superponiert, womit wiederum das ausgangsseitige Geschwindigkeitssignal x _a mit ent­ sprechender Weg/Zeit-Charakteristik resultiert. Die Über­ lagerung erfolgt z.B. so, daß beide einweg-gleichgerich­ teten Signale x _{a 31}, x _{a 32} auf das selbe Organ zur Wirkung gebracht werden.

In den Fig. 3 bis 5 sind drei Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. eines erfin­ dungsgemäßen Getriebes je für die Verhalten bei den beiden Pendel-Bewegungshalbwellen dargestellt.

Gemäß Fig. 3 werden mittels eines Zahnriemens 7 zwei eingangsseitige Zahnriemenpoulis 9 a und 9 b gleich­ sinnig angetrieben. Das Pouli 9 a sitzt auf einem links­ blockierenden Hülsen-Freilauf 10 a, wodurch es mit der Achse 11 a gekoppelt ist. Auf der Achse 11 a, mit ihr fest verbunden, reitet ein ausgangsseitiges Zahnrad 12 a. Das Pouli 9 b ist über einen rechtsblockierenden Hülsen-Freilauf 10 b mit einer Achse 11 b gekoppelt, auf welcher wieder ein ausgangsseitiges Zahnrad 12 b reitet. Werden gemäß angegebener Antriebsrichtung A von Fig. 3a die beiden Poulis 9 linksgetrieben, so wird über Hülsen-Freilauf 10 a die Achse 11 a und damit das Zahnrad 12 a mit dieser Bewegung kraftgekoppelt. Dabei wird der rechtsblockierende Hülsen-Freilauf 10 b in Freilaufrichtung betrieben, so daß die in Fig. 3a angegebene Drehrichtung der Zahnräder 12 a und 12 b resultiert. Werden die beiden Poulis 9 gemäß Fig. 3b rechtsbetrieben, so wird Achse 11 b über den rechts­ blockierenden Hülsenfreilauf 10 b mit dem Pouli 9 b kraft­ gekoppelt, während der linksblockierende Hülsen-Freilauf 10 a im Freilauf betrieben wird. Es resultiert die in Fig. 3b dargestellte Bewegungsrichtung der Zahnräder 12. Es ist ersichtlich, daß die Zahnräder 12 bzw. deren Achsen 11 a und 11 b in beiden Pendel-Bewegungs­ richtungen des eingangsseitigen Antriebes via Zahn­ riemen 7 immer in gleicher Richtung betrieben werden.

Gemäß Fig. 4 wird der eingangsseitige Pendelantrieb mittels eines Zahn- oder Friktionsrades 14 vorgenommen. Das Zahnrad 14 steht mit zwei Zahnrädern 15 a bzw. 15 b in Eingriff. Zahnrad 15 a ist über einen linksblockierenden Hülsen-Freilauf 17 a mit einem ausgangsseitigen Zahnrad 19 a verbunden, während eingangsseitiges Zahnrad 15 b über einen rechtsblockierenden Hülsen-Freilauf 17 b mit dem zugeordneten ausgangsseitigen Zahnrad 19 b ge­ koppelt ist.

In den Fig. 4a und 4b sind für beide Antriebsrichtungen A bzw. B des eingangsseitigen Zahnrades 14 die resul­ tierenden Drehrichtungen eingetragen, insbesondere die durch Wirkung der beiden Hülsenfreiläufe 17 re­ sultierenden gleichbleibenden Drehrichtungen der aus­ gangsseitigen Räder 19.

In Fig. 5 ist eine dritte Ausführungsvariante des er­ findungsgemäßen Getriebes dargestellt. Wie mittels eines eingangsseitigen Zahnrades 14, gemäß Fig. 4, wer­ den zwei in Eingriff stehende Zahnräder 21 a und 21 b pendelnd angetrieben. Mit diesen beiden eingangsseiti­ gen gegensinnig pendelnd angetriebenen Zahnrädern ist über einen linksblockierenden Hülsenfreilauf 23 b ein Pouli 25 b verbunden bzw. über einen ebenfalls links­ blockierenden Hülsenfreilauf 23 a mit einem ausgangsseiti­ gen Pouli 25 a. Die beiden Poulis 25 sind über einen Zahn­ riemen 27 miteinander gekoppelt, welch letzterer z.B. auf ein Ausgangspouli 29 wirkt. In Analogie zu den Fig. 3 und 4 ist auch in Fig. 5 die sich aufgrund der vorge­ sehenen Hülsen-Freiläufe 23 ergebende Einrichtungs- Drehbewegung des Ausgangspoulis 29 dargestellt, bei pendelndem Hin- und Her-Drehen der eingangsseitigen Räder 21.

Wie bereits erwähnt, eignet sich das vorgeschlagene erfindungsgemäße Verfahren bzw. das entsprechende Getriebe ausgezeichnet für den Einsatz an Bahn-Falt­ maschinen, wie an Papierbahn-Faltmaschinen. Eine er­ findungsgemäße Faltstation an einer derartigen Ma­ schine ist in Fig. 6 dargestellt. Eine Faltrolle 31 wird pendelnd in den beiden Drehrichtungen A, B angetrieben, wie mittels eines Schrittmotors. Über einen Zahnriemen 33 ist die Faltrolle 31 mit zwei Anpreßrollen 33 a bzw. 33 b gekoppelt. Die Rollen-Drehrichtungen der Rol­ len 33, entsprechend den Antriebsrichtungen A, B, sind eingetragen. Eine Linear-Antriebsrolle 35 a ist mit einem rechtsblockierenden Hülsen-Freilauf 37 a mit dem Zahnriemen 33 gekoppelt, während eine ihr radial gegenüber­ liegende Linear-Antriebsrolle 35 b mittels eines links­ blockierenden Hülsen-Freilaufes 37 b mit dem Zahnriemen 33 gekoppelt ist. Damit ergeben sich die bei den Rollen 35 eingetragenen Einrichtungs-Drehbewegungen gemäß den Pendel-Halbwellen A, B der Faltrolle 31.

Eine zu faltende Bahn 39 läuft zwischen den Linear- Antriebsrollen 35 durch und radial auf die Faltrolle 31 zu. Hierzu ist ein Führungskanal 41 vorgesehen. Tritt die Bahn 39 auf die Rolle 31 auf, so wird sie beispielsweise erst, entsprechend Drehrichtung A, nach links gefördert und tritt zwischen Rolle 31 und 33 a durch. Zur Faltenlegung wird nun die Bewegung der Rolle 31 invertiert, in Richtung B, womit nun die ent­ sprechende 8 weiterhin mittels der Rollen 35 mit unver­ änderter Richtung vorgeförderte Bahn an der Rolle 31 nach rechts abgelegt wird und zwischen Rolle 33 b und Faltrolle 31 ein erster Falt 43 gelegt wird.

Durch sukzessives Hin- und Her-Pendeln der Faltrolle 31 wird die Bahn 39 ziehharmonikaartig in Falten ge­ legt. Dabei versteht es sich von selbst, daß die bei­ den Führungsrollen 33, wie schematisch bei 45 darge­ stellt, vorzugsweise bezüglich der Rolle 31 radial verschieblich gelagert sind, um den zunehmend dicker werdenden, gefalteten Bahnstoß aufzunehmen.

Mit der vorgeschlagenen Technik bzw. dem vorgeschlagenen Getriebe wird mit einfachsten Mitteln eine präzise Synchronisation der für die Faltung notwendigen Pendel­ bewegung der Rolle 31 mit dem Einrichtungsvorschub über die Antriebsrollen 35 sichergestellt.

Claims (6)

1. Verfahren zur Synchronisation einer Einrichtungs­ bewegung und einer Pendelbewegung, dadurch gekennzeich­ net, daß man

• - eine Pendelbewegung als Basisgröße erzeugt,
• - mittels einer Gleichlauf-/Freilauf-Anordnung das Pendelbewegungssignal zweiweg-gleichrichtet und als Einrichtungs-Bewegungssignal weiterver­ wertet.

2. Verfahren, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Pendelbewegungssignal je mit einer Gleich­ lauf-/Freilauf-Einrichtung je richtungsspezifische einweg-gleichgerichtete Bewegungssignale erzeugt und diese einweg-gleichgerichteten Bewegungssignale zum Erhalt eines synchronisierten Einrichtungs-Bewegungs­ signals superponiert.

3. Getriebe zur Synchronisation einer Einrichtungs­ bewegung und einer Pendelbewegung, dadurch gekennzeich­ net, daß vorgesehen sind:

• - ein pendelbeweglich gelagertes, eingangsseitiges Organ (9, 14, 21, 31),
• - eine permanent mit dem Organ verbundene Freilauf/ Gleichlauf-Anordnung (10, 17, 23, 37), an der ausgangsseitig, entsprechend den Pendelbewegungs- Halbwellen (A, B), richtungsgleiche Bewegungs-Halb­ wellen erscheinen.

4. Getriebe, vorzugsweise nach mindestens einem der An­ sprüche, wie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Organ je richtungsspezifisch wirkende Freilauf-/Gleichlauf-Einrichtungen (10 a, 10 b, 17 a, 17 b, 23 a, 23 b, 37 a, 37 b) verbunden sind, die ausgangs­ seitig zum Eingriff auf ein in einer Richtung zu be­ wegendes Organ (12, 19, 29, 35, 39) zur Wirkung gebracht werden können.

5. Getriebe, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprüche 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Gleichlauf-/Freilauf- Anordnung mindestens ein Paar von Hülsen-Freiläufen umfaßt.

6. Anwendung des Getriebes, vorzugsweise nach minde­ stens einem der Ansprüche, wie nach einem der Ansprü­ che 3 bis 5, an einer Bahn-Faltmaschine, wobei die Pendelbewegung (A, B) für die Hin- und Her-Faltenlegung und die Einrichtungsbewegung für die Bahnzuspeisung ein­ gesetzt sind.