DE4222514A1 - Vorrichtung zur Vermeidung von Zahnflankenwechsel bei Zahnradzügen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vermeidung von Zahnflankenwechsel bei Zahnradzügen von Maschinen, insbesondere Druckmaschinen, mit einem ersten Zahnradzug, der mehrere, miteinander in Eingriff stehende Zahnräder aufweist, von denen eines mit einem ersten Antrieb verbunden ist, und mit einer Spanneinrichtung, die zwischen dem Anfang (erstes Anfangsrad) und dem Ende (erstes Endrad) des ersten Zahnradzuges in Normalbetriebs-Umdrehungsrichtung der Zahnräder ein Drehmoment erzeugt, das ausreichend groß ist, um in jedem Maschinenzustand eine eindeutige Flankenanlage der Zahnräder zu gewährleisten.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 17 61 078 ist eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bekannt. Sie dient dazu, bei Rotations-Druckmaschinen, insbesondere Mehrfarben-Druckmaschinen, die verschiedenen Zylinder zeitlich koordiniert und spielfrei miteinander zu verbinden. Durch eine Spanneinrichtung, die zwischen dem Anfang und dem Ende eines Zahnradzuges angeordnet ist und in Umdrehungsrichtung der Zahnräder ein Drehmoment erzeugt, wird verhindert, daß zum Beispiel aufgrund von Drehmomentschwankungen während des Betriebes der Druckmaschine ein Zahnflankenwechsel oder eine Trennung der Anlage der Zahnflanken erfolgt, was zu einer Abweichung von der gewünschten, koordinierten Drehbewegung der einzelnen Zylinder und auch zu Registerungenauigkeiten führen kann. Die aus dem genannten Stand der Technik bekannte Spanneinrichtung ist mittels einer Längswelle realisiert, die über geeignete Zahnräder mit dem Anfang und dem Ende des Zahnradzuges verbunden ist und aufgrund definierter Torsion ein Drehmoment auf die einzelnen Zahnräder des Zahnradzuges ausübt, wodurch eine eindeutige Flankenanlage der Zahnräder aneinander gewährleistet ist. Eines der Zahnräder der bekannten Vorrichtung ist mit einem Antrieb verbunden, der die Rotations-Druckmaschine antreibt. Die Verspannung mit Längswelle erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand sowie einen großen Platzbedarf. Sie ist ferner nur bei einem Einmotorenantrieb realisiert.

Bei Druckmaschinen mit Mehrmotorenantrieb ist es bekannt, mit einem Motor die Hauptantriebskraft aufzubringen, während der andere Motor bremsend wirkt, wodurch bei einem zugehörigen Zahnradzug der Druckmaschine eine eindeutige Flankenanlage der Zahnräder gegeben ist. Einwandfreie Druckergebnisse lassen sich nur bei einem extremen Bremsen erzielen, was zu entsprechenden Verlusten führt.

Ferner ist es bei Zweimotorenantrieben von Druckmaschinen bekannt, entweder die Ungenauigkeiten, wie Dublieren, durch Flankenwechsel aufgrund eines nicht stabilen Zustandes in Kauf zu nehmen oder eine komplizierte Regelung der beiden Motoren vorzusehen, die jedoch eine aufwendige und schwierige Messung des Leistungsflusses erfordert. Dennoch sind optimale Druckergebnisse nicht bei jedem Betriebszustand gewährleistet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Vermeidung von Zahnflankenwechsel bei Zahnradzügen der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei Maschinen mit Mehrmotorenantrieb optimale Ergebnisse liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das mit dem ersten Antrieb verbundene Zahnrad das erste Anfangsrad bildet, das mit einem zweiten Anfangsrad eines zweiten Zahnradzuges drehfest verbunden ist, dessen ein zweites Endrad bildendes Zahnrad mit dem ersten Endrad über die Spanneinrichtung gekuppelt ist und mit einem zweiten Antrieb in Verbindung steht. Diese Anordnung führt dazu, daß der Kraftfluß in beiden Zahnradzügen geschlossen ist, wobei stets eine eindeutige Flankenanlage der einzelnen Zahnräder untereinander besteht. Die Antriebsenergie des ersten Antriebs wird direkt dem ersten Anfangsrad des ersten Zahnradzuges zugeleitet und von dort den weiteren Zahnrädern des ersten Zahnradzuges zugeführt. Da der zweite Antrieb mit dem Endrad des zweiten Zahnradzuges drehfest in Verbindung steht, der ein zweites Anfangsrad aufweist, welches drehfest mit dem ersten Anfangsrad des ersten Zahnradzuges gekuppelt ist, verläuft der Kraftfluß des zweiten Antriebes über die einzelnen, eine eindeutige Flankenanlage aufweisenden Zahnräder des zweiten Zahnradzuges bis zum ersten Anfangsrad des ersten Zahnradzuges und von dort aus zu den einzelnen Zahnrädern des ersten Zahnradzuges, die ebenfalls aufgrund der Verspannung der beiden Zahnradzüge eindeutige Flankenanlagen in jedem Maschinenzustand aufweisen. Die erfindungsgemäße Bauform mit zwei Zahnradzügen erfordert einen relativ geringen konstruktiven Aufwand und nur einen geringen Platzbedarf. Der Wirkungsgrad der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist sehr groß und gegenüber der Lösung mit Bremsantrieb, bei der die elektrische Bremsleistung rückgespeist wird, besser.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß jedem Zahnrad des ersten Zahnradzuges ein Zahnrad des zweiten Zahnradzuges zugeordnet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die jeweils einander zugeordneten Zahnräder des ersten und des zweiten Zahnradzuges identisch ausgebildet sind. Aufgrund dieser identischen Ausbildung (gleiche Durchmesser, gleiche Zahnzahlen und so weiter) der Zahnräder der beiden Zahnradzüge ergibt sich ein sehr einfacher, symmetrischer Aufbau.

Der Aufbau ist optimiert, wenn die Achsen der Zahnräder des zweiten Zahnradzuges fluchtend zu den Achsen der Zahnräder des ersten Zahnradzuges verlaufen. Besonders bevorzugt ist vorgesehen, wenn die Zahnräder des zweiten Zahnradzuges - mit Ausnahme des zweiten Anfangsrades und des zweiten Endrades - auf Achsen lagern, die drehfest mit den entsprechenden Zahnrädern des ersten Zahnradzuges verbunden sind. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Achsen der zwischen dem zweiten Anfangsrad und dem zweiten Endrad liegenden Zahnräder des zweiten Zahnradzuges von Achsstummeln der entsprechenden Zahnräder des ersten Zahnradzuges gebildet sind. Diese Achsstummel sind drehfest mit den entsprechenden Zahnrädern des ersten Zahnradzuges verbunden. Insofern tritt im Betrieb keine nennenswerte Relativbewegung zwischen den jeweiligen einander zugeordneten Zahnrädern auf, was eine relativ einfache und damit nicht sehr aufwendige Konstruktion ermöglicht. Insbesondere kann die Lagerung auf den Achsstummeln lediglich als Gleitlagerung ausgebildet sein, das heißt, aufwendige Kugellager sind nicht erforderlich.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß das erste Anfangsrad über eine geteilte erste Welle mit dem zweiten Anfangsrad verbunden ist, wobei die beiden ersten Wellenteile dieser geteilten ersten Welle über eine Kupplung drehfest kuppelbar sind. Das erste Endrad ist vorzugsweise über eine geteilte zweite Welle mit dem zweiten Endrad verbunden, wobei die beiden zweiten Wellenteile dieser geteilten zweiten Welle über die Spanneinrichtung gekuppelt sind. Diese Konstruktion ermöglicht es, mittels mindestens einem der Antriebe die Spanneinrichtung bei geöffneter Kupplung zu spannen, wobei im gespannten Zustand die Kupplung geschlossen wird. Je nach aufgebrachter Spannkraft baut sich ein entsprechend großes Drehmoment zwischen den beiden Zahnradzügen auf, das die eindeutige und gleichbleibende Flankenanlage der einzelnen Zahnräder der beiden Zahnradzüge gewährleistet.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, daß die Spanneinrichtung eine das Drehmoment aufbringende, drehelastische Verbindung ist. Diese kann vorzugsweise als Torsionswelle oder dergleichen ausgebildet sein.

Die Zeichnung veranschaulicht die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zwar zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht auf Zahnradzüge einer Druckmaschine, insbesondere einer Offset-Druckmaschine, gemäß der Linie I-I in Fig. 2,

Fig. 2 eine Ansicht auf die Antriebsseite der Druckmaschine und

Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in Fig. 2.

Die Fig. 1 zeigt an einer nicht näher dargestellten Druckmaschine einen ersten Zahnradzug 1, der miteinander kämmende Zahnräder 2 bis 10 aufweist. Die Zahnräder 2, 3, 5, 6, 7, 9 und 10 sind drehfest mit Wellen 11 bis 17 verbunden, die im Maschinengestell 18 der Druckmaschine lagern und mit entsprechenden, nicht dargestellten Zylindern der Druckmaschine gekuppelt sind. Entsprechende, die Zahnräder 4 und 8 tragende Wellen sind ebenfalls vorhanden, jedoch in der Fig. 1 der Einfachheit halber nicht dargestellt. Aus der Fig. 2 ist erkennbar, daß oberhalb der Zahnräder 4 und 8 jeweils zwei weitere Zahnräder 19 und 20 beziehungsweise 21 und 22 angeordnet sind, wobei die Zahnräder 4, 19 und 20 miteinander kämmen und die Zahnräder 8, 21 und 22 miteinander in Eingriff stehen. Hierbei wird über das Zahnrad 4 ein Druckzylinder, über das Zahnrad 19 ein Gummituchzylinder und über das Zahnrad 20 ein Plattenzylinder eines ersten Druckwerks der Druckmaschine und mittels des Zahnrades 8 ein Druckzylinder, mittels des Zahnrades 21 ein Gummituchzylinder und mittels des Zahnrades 22 ein Plattenzylinder eines weiteren Druckwerks der Druckmaschine angetrieben.

Gemäß Fig. 1 weist die Druckmaschine einen zweiten Zahnradzug 23 auf, der parallel zum ersten Zahnradzug 1 angeordnet ist, und von miteinander kämmenden Zahnrädern 24 bis 32 gebildet ist. Dabei ist dem Zahnrad 2 das Zahnrad 24, dem Zahnrad 3 das Zahnrad 25, dem Zahnrad 4 das Zahnrad 26, dem Zahnrad 5 das Zahnrad 27, dem Zahnrad 6 das Zahnrad 28, dem Zahnrad 7 das Zahnrad 29, dem Zahnrad 8 das Zahnrad 30, dem Zahnrad 9 das Zahnrad 31 und dem Zahnrad 10 das Zahnrad 32 zugeordnet. Das Zahnrad 24 ist im Durchmesser und in der Zahnzahl identisch dem Zahnrad 2. Entsprechendes gilt für die übrigen einander zugeordneten Zahnräder der beiden Zahnradzüge 1 und 23. Die Zahnräder 3, 5, 6, 7 und 9 weisen Achsstummel 33, 34, 35, 36 und 37 auf, die sich auf ihren, den Wellen 12, 13, 14, 15 und 16 gegenüberliegenden Seiten befinden und zu diesen koaxial verlaufen. Während die Wellen 12, 13, 14, 15 und 16 sowie die Achsstummel 33, 34, 35, 36 und 37 drehfest mit den entsprechend zugeordneten Zahnrädern 3, 5, 6, 7 und 9 verbunden sind, sind die Zahnräder 25, 27, 28, 29 und 31 drehbar auf den Achsstummel 33 bis 37 gelagert. Die Fig. 3 verdeutlicht, daß für die verbleibenden Zahnräder 4 und 8 sowie 26 und 30 entsprechendes gilt (in der Fig. 3 ist lediglich der Aufbau im Bereich der Zahnräder 8 und 30 dargestellt; für die Zahnräder 4 und 26 liegt ein entsprechender Aufbau vor). Es ist ersichtlich, daß das Zahnrad 22 mittels einer Welle 38 am Maschinengestell 18 lagert. Es kämmt mit dem Zahnrad 21, das eine Welle 39 aufweist. Das mit dem Zahnrad 21 in Eingriff stehende Zahnrad 8 ist drehfest mit einer Welle 40 verbunden, die im Maschinengestell 18 lagert, und weist auf seiner an deren Seite einen Achsstummel 41 auf, der drehfest und koaxial zur Welle 40 am Zahnrad 8 befestigt ist. Auf dem Achsstummel 41 ist das Zahnrad 30 drehbar gelagert.

Der Fig. 1 ist entnehmbar, daß das Zahnrad 2 drehfest auf der Welle 11 befestigt ist, die - auf der anderen Seite des Zahnrades 2 - mit einer geteilten ersten Welle 42 fluchtet. Die Wellen 11 und 42 verlaufen somit koaxial. Das eine, erste Wellenteil 43 der geteilten Welle 42 ist drehfest mit dem Zahnrad 2 verbunden. Das andere, erste Wellenteil 44 der geteilten Welle 42 ist drehfest mit dem Zahnrad 24 verbunden. Auf der dem Wellenteil 44 gegenüberliegenden Seite des Zahnrades 24 ist ein Wellenstummel 45 mit einem Ende drehfest mit dem Zahnrad 24 verbunden und mit dem anderen Ende an einer Riemenscheibe 46 drehfest befestigt, welche hierdurch fliegend gelagert ist. Die Riemenscheibe 46 wird von einem Antriebsriemen 47 umschlungen, der zu einem nicht dargestellten ersten Antrieb (zum Beispiel einem Elektromotor) führt. Die beiden ersten Wellenteile 43 und 44 sind über eine Kupplung 48 miteinander drehfest kuppelbar.

Ein entsprechender Aufbau liegt in bezug auf die Zahnräder 10 und 32 vor. Hier trägt die Welle 17 das Zahnrad 10 drehbar am Maschinengestell 18. Auf der anderen Seite des Zahnrades 10 befindet sich eine geteilte zweite Welle 49, die zweite Wellenteile 50 und 51 aufweist. Das eine Ende des zweiten Wellenteils 50 ist koaxial am Zahnrad 10 drehfest befestigt. Das andere zweite Wellenteil 51 ist mit einem Ende drehfest am Zahnrad 32 befestigt. Auf der dem Wellenteil 51 gegenüberliegenden Seite des Zahnrades 32 befindet sich ein Wellenstummel 52, der mit einem Ende drehfest und koaxial am Zahnrad 32 befestigt ist und an seinem anderen Ende eine Riemenscheibe 53 fliegend trägt, die von einem Antriebsriemen 54 umschlungen wird, der mit einem nicht dargestellten zweiten Antrieb verbunden ist. Dieser kann ebenfalls vorzugsweise als Elektromotor ausgebildet sein. Die beiden freien Enden der zweiten Wellenteile 50 und 51 sind über eine Spanneinrichtung 55 miteinander verbunden, die eine drehelastische Verbindung schafft. Sie kann beispielsweise als Torsionswelle ausgebildet sein.

Der Fig. 3 ist durch Vergleich des ersten Zahnradzuges 1 mit dem zweiten Zahnradzug 23 entnehmbar, daß lediglich dem Zahnrad 8 ein entsprechendes Zahnrad 30 zugeordnet ist. Den Zahnrädern 21 und 22 des ersten Zahnradzuges sind keine Zahnräder des zweiten Zahnradzuges zugeordnet. Dies ist auch nicht erforderlich, denn das Zahnrad 30 reicht aus, um im zweiten Zahnradzug 23 den Kraftfluß zu schließen. Entsprechendes gilt für die Zahnräder 4 und 26.

Das Zahnrad 2 des ersten Zahnradzuges 1 bildet ein erstes Anfangsrad 56 und das Zahnrad 10 am Ende des ersten Zahnradzuges 1 bildet ein erstes Endrad 57. Entsprechend stellt das Zahnrad 24 des zweiten Zahnradzuges 22 ein zweites Anfangsrad 58 und das Zahnrad 32 ein zweites Endrad 59 dar.

Für eine Aufnahme des Betriebes ist es zunächst erforderlich, die beiden Zahnradzüge 1 und 23 gegeneinander zu verspannen. Hierzu wird bei geöffneter Kupplung 48 der erste Zahnradzug 1 gegenüber dem zweiten Zahnradzug 23 verdreht, wobei die Spanneinrichtung 55 gespannt wird. Ist der gespannte Zustand erzielt, so wird die Kupplung 48 geschlossen. Die Spanneinrichtung 55 übt nun auf die Gesamtanordnung ein Drehmoment aus, daß dazu führt, daß sämtliche Zahnräder eine eindeutige Flankenanlage einnehmen. Das Drehmoment ist derartig groß gewählt, daß in jedem Maschinenzustand diese eindeutige Flankenanlage erhalten bleibt. Die Krafteinleitung des ersten Antriebs erfolgt über den Antriebsriemen 47, die Riemenscheibe 46, die Welle 45 und über das Zahnrad 24 sowie über die mittels der geschlossenen Kupplung 48 verbundene geteilte erste Welle 42 auf das Zahnrad 2 und damit auf den ersten Zahnradzug 1. Antriebsenergie, die von dem zweiten Antrieb stammt, wird über den Antriebsriemen 54 der Riemenscheibe 53 und von dort über den Wellenstummel 52 dem Zahnrad 32 des zweiten Zahnradzuges 23 zugeleitet. Der zweite Zahnradzug 23 leitet die Antriebsenergie des zweiten Antriebes über seine Zahnräder 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26 und 25 dem Zahnrad 24 zu, das - wie vorstehend bereits erwähnt - über die geteilte erste Welle 42 die Kraft ebenfalls zum ersten Zahnradzug 1 führt.

Da sich die einzelnen Zahnräder des zweiten Zahnradzuges 23 lagernden Achsstummel sowie die geteilte erste Welle 42 und die geteilte zweite Welle 49 bei Drehungen der entsprechenden Zahnräder des ersten Zahnradzuges 1 mitdrehen, tritt zwischen diesen Elementen und den zugehörigen Zahnrädern des zweiten Zahnradzuges 23 keine nennenswerten Relativbewegungen auf, so daß für die entsprechenden Zahnräder des zweiten Zahnradzuges 23 eine Gleitlagerung ausreicht. Ferner sind hierdurch die Reibungsverluste im zweiten Zahnradzug 23 minimiert, was den Wirkungsgrad verbessert.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Vermeidung von Zahnflankenwechsel bei Zahnradzügen von Maschinen, insbesondere Druckmaschinen, mit einem ersten Zahnradzug, der mehrere, miteinander in Eingriff stehende Zahnräder aufweist, von denen eines mit einem ersten Antrieb verbunden ist, und mit einer Spanneinrichtung, die zwischen dem Anfang (erstes Anfangsrad) und dem Ende (erstes Endrad) des ersten Zahnradzuges in Normalbetriebs-Umdrehungsrichtung der Zahnräder ein Drehmoment erzeugt, das ausreichend groß ist, um in jedem Maschinenzustand eine eindeutige Flankenanlage der Zahnräder zu gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem ersten Antrieb verbundene Zahnrad (2) das erste Anfangsrad (56) bildet, das mit einem zweiten Anfangsrad (58) eines zweiten Zahnradzuges (23) drehfest verbunden ist, dessen ein zweites Endrad (59) bildendes Zahnrad (32) mit dem ersten Endrad (57) über die Spanneinrichtung (55) gekuppelt ist und mit einem zweiten Antrieb in Verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Zahnrad (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) des ersten Zahnradzuges (1) ein Zahnrad (24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32) des zweiten Zahnradzuges (23) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einander zugeordneten Zahnräder (2, 24; 3, 25; 4, 26; 5, 27; 6, 28; 7, 29; 8, 30; 9, 31; 10, 32) des ersten und des zweiten Zahnradzuges (1, 23) identisch ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (geteilte erste Welle 42; Achsstummel 33, 41, 34, 35, 36, 37; geteilte zweite Welle 49) der Zahnräder (24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32) des zweiten Zahnradzuges (23) fluchtend zu den Achsen (Wellen 11, 12, 40, 13, 14, 15, 16, 17) der Zahnräder (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) des ersten Zahnradzuges (1) verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31) des zweiten Zahnradzuges (23) - mit Ausnahme des zweiten Anfangsrades (58) und des zweiten Endrades (59) - auf Achsen (Achsstummel 33, 41, 34, 35, 36, 37) lagern, die drehfest mit den entsprechenden Zahnrädern (3, 4, 5, 6, 7, 8, 9) des ersten Zahnradzuges (1) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der zwischen dem zweiten Anfangsrad (58) und dem zweiten Endrad (59) liegenden Zahnräder (25, 26, 27, 28, 29, 30, 31) des zweiten Zahnradzuges (23) von Achsstummeln (33, 41, 34, 35, 36, 37) der entsprechenden Zahnräder (2, 4, 5, 6, 7, 8, 9) des ersten Zahnradzuges (1) gebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung auf den Achsstummeln (33, 41, 34, 35, 36, 37) als Gleitlagerung ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Anfangsrad (56) über eine geteilte erste Welle (42) mit dem zweiten Anfangsrad (58) verbunden ist, wobei die beiden ersten Wellenteile (43, 44) über eine Kupplung (48) drehfest kuppelbar sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Endrad (57) über eine geteilte zweite Welle (49) mit dem zweiten Endrad (59) verbunden ist, wobei die beiden zweiten Wellenteile (50, 51) über die Spanneinrichtung (55) gekuppelt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spanneinrichtung (55) eine das Drehmoment aufbringende, drehelastische Verbindung, insbesondere eine Torsionswelle, ist.