DE4101847C2

DE4101847C2 - Kurvengetriebe

Info

Publication number: DE4101847C2
Application number: DE19914101847
Authority: DE
Inventors: Victor Dr Ing Hefftler; Dietmar Dipl Ing Mueller
Original assignee: KBA Planeta AG
Current assignee: KBA Planeta AG
Priority date: 1990-01-31
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: DD291728A5; DE4101847A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurvengetriebe zum Antrieb einer Schwinganlage von Bogenrotati onsmaschinen, deren Bewegung sich in vier zeitlich gleiche Bewegungsabschnitte gliedert, wobei das Kurvengetriebe einen Steuerrollenhebel und einen Federnachführungsrollenhebel aufweist.

Die hin- und hergehende Bewegung der Schwinganlage einer Bogenrotationsmaschine setzt sich aus vier zeitlich gleichen Bewegungsabschnitten - Beschleunigung auf Anlegtrommelum fangsgeschwindigkeit, Verzögerung bis zum Stillstand, Rückbeschleunigung, Verzögerung bis zum Stillstand am Anlegtisch - zusammen.

Zur Realisierung dieses Bewegungsablaufs werden in der Regel Kurvengetriebe verwendet.

Die Kurvengetriebe sind prinzipiell durch Formschluß oder Kraftschluß arbeitsfähig, jedoch scheidet aufgrund der hohen Massenkräfte, der zu realisierenden großen Schwingwinkel so wie der sehr hohen Anforderungen an die Laufgüte bzw. Arbeitsgenauigkeit bei Schwinganla gen der Formschluß aus.

Bei der Verwendung einer Kurvenscheibe mit Kraftschluß bedingen die genannten Forderun gen einen großen Bauraum, um einerseits eine flache Federkennlinie realisieren zu können, die eine geringe Beeinflussung des Antriebsmomentes ermöglicht, sowie um andererseits ho he Federkräfte aufbringen zu können, die eine ständige Anlage der Kurvenrolle an der Kurve sichern. Darüber hinaus sind diese Kurvengetriebe nicht für hohe Maschinengeschwindigkei ten geeignet, da die zu leistende Federarbeit zur Erhöhung des Antriebsmomentes auf minde stens das Doppelte gegenüber den auftretenden Massenträgheitsmomenten führt.

Um eine hohe Maschinengeschwindigkeit zu ermöglichen, ist es bekannt, den Schwinganla genantrieb mit Hilfe einer Steuerkurve und einer Federnachführungskurve zu realisieren.

Dabei sind auf der Anlegtrommelwelle eine Steuerkurve und eine Federnachführungskurve angeordnet. Die Steuerkurve steht über einen Rollenhebel und ein nachgeordnetes Vierge lenkgetriebe mit dem auf der Schwingerwelle gelagerten Schwinger in Verbindung, während ein an der Federnachführungskurve angreifender Rollenhebel eine am Viergelenk angelenkte Druckfeder so nachführt, daß die Druckfeder immer unter gleicher Spannung steht und keinen Arbeitshub ausführt.

Nachteilig an diesen Kurvenmechanismen ist der große Material- und Fertigungsaufwand sowie der hohe Bedarf an Bauraum in axialer Richtung.

Es ist auch ein Kurvengetriebe zum Antrieb einer Schwinganlage in einer Bogendruckmaschine bekannt (DE 33 33 050 C2), bei dem die Steuerkurve auf einer ersten Welle und die Federnachführungskurve auf einer zweiten Welle angeordnet ist, die zur ersten Welle parallel verläuft und wobei beide Wellen in einem festen Drehzahlverhältnis umlaufen. Zwischen der Steuerkurve und der Federnachführungs kurve ist ein einteiliger Rollenhebel vorgesehen, der mit einer ersten Rolle an der Steuerkurve und einer zweiten Rolle an der Federnachführungskurve angreift, wobei die zweite Rolle fe dernd im Rollenhebel gelagert ist.

Auch dieses Kurvengetriebe bedingt einen hohen Material- und Fertigungsaufwand sowie einen hohen Raumbedarf.

Weiterhin ist aus der DE 36 26 185 A1 eine Einrichtung zum Kompensieren von Drehmoment schwankungen, die aufgrund der Erzeugung zyklischer Bewegungen aus Rotationsbewe gungen entstehen, bekannt. Dazu ist dem rotierenden Teil eine Kurvenscheibe zugeordnet, auf der eine Rolle abläuft, die über einen Schwenkhebel geführt wird. Die Rolle wird mit einer Kraft beaufschlagt, die diese gegen die Kurvenscheibe drückt. Die Kurvenform der Kurven scheibe ist so gewählt, daß die Drehmomente, die durch die auf die Rolle wirkende Federkraft entstehen, den Drehmomenten, die aufgrund der Erzeugung zyklischer Bewegungen entstehen, entgegenwirken. Das bedeutet aber, da die Kurvenform durch das Arbeitsgetriebe bestimmt wird und damit festliegt, daß große Federwege realisiert werden müssen, die eben falls einen großen Bauraum bedingen.

Ziel der Erfindung ist ein Kurvengetriebe zum Antrieb einer Schwinganlage< welches für hohe Maschinengeschwindigkeiten geeignet ist, wirtschaftlich gefertigt werden kann und einen geringen Bauraum erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kurvengetriebe zum Antrieb einer Schwinganlage zu schaf fen, bei dem mit nur einer Kurvenscheibe die Steuer- und Nachführungsfunktion realisiert wird.

Erfindungsgemäß wird das bei einem Kurvengetriebe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegeben Merkmale erreicht.

Das zur Ausbildung der Kontor der Kurvenscheibe verwendete Bewegungsgesetz ist vorteilhafterweise als Si nuslinie ausgebildet.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1: die schematische Darstellung des Kurvengetriebes in Übergabestellung,

Fig. 2: das Bewegungsschaubild.

In Fig. 1 ist die schematische Darstellung eines Kurvengetriebes für den Schwinganlagenan trieb einer Bogenrotationsmaschine in Übergabestellung an die nicht dargestellte Anlegtrom mel gegeben.

Auf der Antriebswelle 1 ist eine Kurvenscheibe 2 drehfest angeordnet. An der Kurvenscheibe 2 greift die Steuerrolle 3, die im Lagerpunkt 3.1 gelagert ist, des Steuerrollenhebels 4 an, der mit der Schwingerantriebswelle 5 verbunden sowie mit einer Greiferschwinge 4.1 und einer Federschwinge 4.2 versehen ist. Der Steuerhebel 4 weist eine Länge l_S auf.

Der Abstand zwischen dem Lagerpunkt des Steuerrollenhebels 4 und dem Lagerpunkt der Kurvenscheibe 2, im Ausführungsbeispiel ist dieser Abstand mit dem Abstand zwischen der Antriebswelle 1 und der Schwingerantriebswelle 5 identisch, wird als Gestelllänge a_S bezeich net.

Auf der Kurvenscheibe 2 läuft weiterhin eine Federnachführungsrolle 6, die im Lagerpunkt 6.1 gelagert ist, eines Federnachführungshebels 7 ab, der im Lagerpunkt 8 drehbar angeordnet und starr mit einem Zahnsegment 9 verbunden ist. Das Zahnsegment 9 kämmt mit einem Zahnsegment 10, das auf der Schwingerwelle 5 drehbar gelagert ist. Die Zahnsegmente 9 und 10 stimmen in ihren kinematischen Abmessungen überein und bilden so ein gleichförmig übersetzendes Getriebe mit dem Übersetzungsverhältnis i = -1.

Das Zahnsegment 10 ist mit einer Federschwinge 11 versehen, auf die sich eine Druckfeder 12 abstützt. Die Druckfeder 12 steht weiterhin mit der Federschwinge 4.2 in Verbindung und bewirkt damit, daß die Steuerrolle 3 und die Federführungsrollen 6 ständig an der Kurven scheibe 2 anliegen.

Der Federnachführungshebel 7 weist eine Länge l_F auf. Der Abstand zwischen dem Lager punkt 8 und dem Lagerpunkt der Kurvenscheibe 2, im Ausführungsbeispiel ist dieser Lager punkt identisch mit der Antriebswelle 1, wird als Gestelllänge a_F bezeichnet.

In Fig. 2 ist der durch die Greiferschwinge 4.1 zu realisierende Schwingwinkel ψ, dargestellt. Danach ist die Greiferschwinge 4.1 innerhalb von ϕ = 90 Grad der Eintourenwelle auf Anleg trommelgeschwindigkeit zu beschleunigen, um nachfolgend während ϕ = 90 Grad abgebremst zu werden. Anschließend erfolgt innerhalb der gleichen Zeitabschnitte eine Rückbeschleunigung mit nachfolgender Verzögerung. Zwischen den einzelnen Bewegungsab schnitten sind keine Rastbereiche vorgesehen. Dieser Bewegungszyklus wird gem. Fig. 2 durch Sinuslinien realisiert, einem Bewegungsgesetz, welches zentralsymmetrisch zu den Wendepunkten W₁, W₂ spiegelsymmetrisch zur Bewegungsumkehr U verläuft. Das Bewe gungsschaubild ist in bekannter Weise Grundlage für die Ermittlung der kinematischen Ab messungen des Kurvengetriebes.

Dabei sind die Abmessungen so gewählt, daß die Durchmesser der Steuerrolle 3 und Feder nachführungsrolle 6 übereinstimmen, die Länge l_S des Steuerrollenhebels 4 gleich der Länge l_F des Federnachführungshebels 7 und die Gestelllänge a_F mit der Gestelllänge a_F identisch ist. Außerdem liegen der Lagerpunkt 8, die Antriebswelle 1 als Lagerpunkt der Kurvenscheibe 2 und die Schwingerantriebswelle 5 als Lagerpunkt des Steuerrollenhebels 4 auf einer ersten Geraden g₁.

Befindet sich der Steuerrollenhebel 4 in einem auf der Kontur der Kurvenscheibe 2 gelegenen und dem Wendepunkt W₁ des Bewegungsgesetzes entsprechenden Punkt, muß sich der Fe dernachführungshebel 7 in einem dem Wendepunkt W₂ entsprechenden Punkt befinden. In dieser Stellung liegen der Lagerpunkt 3.1 der Steuerrolle 3, der Lagerpunkt 1 der Kurven scheibe 2 und der Lagerpunkt 6.1 der Federnachführungsrolle 6 auf einer zweiten Geraden g₂. Durch die gewählten kinematischen Abmessungen des Kurvengetriebes und die Ausbildung der Kontur der Kurvenscheibe 2 führen der Steuerrollenhebel 4 und der Federnachführungs hebel 7 und damit die nachgeordneten Mechanismen synchrone Bewegungen aus, so daß die Druckfeder 12 ständig unter gleicher Vorspannung steht und keinen Arbeitshub ausführt.

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet es, mittels einer Kurvenscheibe 2 die Steuerfunktion und die Federnachführungsfunktion eines Kurvengetriebe zum Antrieb einer Schwinganlage zu realisieren. Dadurch ist es möglich, dieses Kurvengetriebe sehr kompakt auszuführen so wie wirtschaftlich zu fertigen und damit hohe Maschinengeschwindigkeiten zu verwirklichen.

Bezugszeichenliste

1 Antriebswelle, Lagerpunkt der Kurvenscheibe 2
2 Kurvenscheibe
3 Steuerrolle
3.1 Lagerpunkt
4 Steuerrollenhebel
4.1 Greiferschwinge
4.2 Federschwinge
5 Schwingerantriebswelle, Lagerpunkt der Federschwinge 4.2
6 Federnachführungsrolle
6.1 Lagerpunkt
7 Federnachführungshebel
8 Lagerpunkt
9 Zahnsegment
10 Zahnsegment
11 Federschwinge
12 Druckfeder
ψ Schwingwinkel
a_F Gestelllänge
a_S Gestelllänge
l_S Länge des Steuerrollenhebels
L_F Länge des Federnachführungshebels
i Übersetzungsverhältnis
ϕ Winkel der Eintourenwelle
W₁, W₂ Wendepunkt
U Punkt der Bewegungsumkehr
g₁, g₂ Gerade

Claims

1. Kurvengetriebe zum Antrieb einer Schwinganlage von Bogenrotationsmaschinen, deren Be wegung sich in vier zeitlich gleiche Bewegungsabschnitte gliedert, wobei das Kurvengetrie be einen Steuerrollenhebel sowie einen Federnachführungshebel aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lagerpunkte (5; 8) der an einer gemeinsamen Kurvenscheibe (2) mittels Rollen (3; 6) angreifenden und gleiche kinematische Abmessungen aufweisenden Steuerrol lenhebel (4) und Federnachführungshebel (7) und der Lagerpunkt (1) der Kurvenscheibe (2) auf einer ersten Geraden (g₁) liegen und daß der Lagerpunkt (3.1) der Steuerrolle (3), der Lagerpunkt (1) der Kurvenscheibe (2) sowie der Lagerpunkt (6.1) der Federnachführungs rolle (6) dann auf einer zweiten Geraden (g₂) angeordnet sind, wenn sich die Lagerpunkte 3.1, 6.1) im jeweiligen Wendepunkt (W₁, W₂) des Bewegungsgesetzes befinden, welches zentralsymmetrisch zu diesen Wendepunkten (W₁, W₂) und spiegelsymmetrisch zu einem Umkehrpunkt (U) verläuft.

2. Kurvengetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Ausbildung der Kontur der Kurvenscheibe (2) verwendete Bewegungsgesetz als Sinuslinie ausgebildet ist.