Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beseitigung von Antriebsspiel in einem Druckwerk nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
In Zahnradgetrieben von Druckmaschinen ist nicht immer sichergestellt, daß die Antriebsleistung vollständig über die Zahnräder übertragen wird. Durch unterschiedliche Verhältnisse kann es dazu kommen, daß durch die Oberflächenreibung zwischen den Zylindern eines Druckwerkes auch dort ein erheblicher Teil der Antriebsleistung übertragen wird und es dadurch zu einem unkontrollierten Wechseln der Flankenanlage im Zahnradgetriebe kommt. Bedingt durch derartige Flankenwechsel, die sich im Rahmen der Größenordnung des Spieles des Zahnradgetriebes bewegen, ergeben sich Ungenauigkeiten beim Ausdruck der Bilder.
Zur Vermeidung von Spiel in Zahnradgetrieben sind beispielsweise angefederte Beiläuferräder eingesetzt worden. Bekannt geworden ist ein solches Getriebe aus dem deutschen Gebrauchsmuster 81 09 324. Diese Veröffentlichung zeigt einen spielfreien Zahnradantrieb für Druckmaschinen. Hierbei ist auf einem Bund eines Antriebszahnrades ein Zahnradring verdrehbar angeordnet. Der Zahnradring ist mittels einer angefederten Kugelrastverbindung in seiner Drehlage gehalten. Bei Lageveränderungen kann der Zahnradring sich gegen die Kraft der Federn bewegen. Da die Verzahnung des Zahnradringes mittels der Kugelrastverbindungen mit leichtem Versatz gegenüber dem Hauptzahnrad gehalten wird ergibt sich automatisch eine angefederte Spielbeseitigung im Zahneingriff Die Spielbeseitigung setzt hier aber voraus, daß das Antriebsspiel an zwei Zahneingriffen des Hauptzahnrades in Umlaufrichtung gleich liegt, sodaß in der Regel der Zahnradring nur an einem der benachbarten Antriebszahnräder an einer vom Antrieb freien Zahnflanke anliegt.
Bei den geschilderten teilweise undefinierten Reibungsverhältnissen innerhalb eines Druckwerkes kann es aber dazu kommen, daß das Antriebsspiel entgegengesetzt an beiden Zahneingriffen herausgedrückt wird. Außerdem können die Kräfte, die zum Wechsel der Zahnflanken führen, relativ hoch sein, so daß eine einfache Kugelrastverbindung, die zudem nur auf eine Zahnflanke wirkt, nicht ausreicht, um den Flankenwechsel zu verhindern.
Ziel der Erfindung ist es, einen unkontrollierten Zahnflankenwechsel in einem Druckwerkantrieb zu verhindern und eine einstellbare, den unterschiedlichen Bedürfnissen von Druckprozessen anpaßbare Vorrichtung zur Spielbeseitigung zu schaffen.
Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung zur Spielbeseitigung zu schaffen, die die Nachteile des Standes der Technik überwindet.
Die Lösung der Aufgabe gestaltet sich nach dem Kennzeichen des Patentanspruches 1. Durch die Merkmale der Anfederung eines Beiläuferzahnrades ist sichergestellt, daß permanent eine Spielbeseitigung gegeben ist. Außerdem ist die Kraft zur Überwindung des Antriebsspieles einstellbar. Weiterhin genügt die Vorrichtung den hohen Anforderungen bei der Übertragung von Antriebsleistungen in einem Druckwerk.
Im folgenden wird anhand von zeichnerischen Darstellungen ein Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Darin zeigen:
In Fig. 1 ist schematisch ein Zahnradzug einer Rotationsmaschine dargestellt. Hier wurde beispielhaft ein Druckmaschine ausgewählt. Damit ist also ein Teil eines Druckwerksantriebes dargestellt. Hierbei sind Antriebszahnräder 1, 2 und 3 für Druckwerkszylinder eines Offsetdruckwerkes gezeigt. Dabei ist einem Plattenzylinder ein Antriebszahnrad 1, einem Gummizylinder ein Antriebszahnrad 2 und einem Druckzylinder ein Antriebszahnrad 3 zugeordnet. Die Antriebszahnräder 1 - 3 stehen in treibender Verbindung, wobei der Antrieb vom Druckzylinder in Richtung zum Plattenzylinder, d.h. vom Antriebszahnrad 1 über das Antriebszahnrad 2 zum Antriebszahnrad 1 erfolgt.
In Fig. 2 sind die Zahneingriffe zwischen den Antriebszahnrädern 1 bis 3 vergrößert und detaillierter bzw. dargestellt. Das Antriebszahnrad 2 des Gummizylinders steht mit dem Antriebszahnrad 1 des Plattenzylinders und dem Antriebszahnrad 3 des Druckzylinders in Antriebsverbindung. In Antriebsrichtung vom Antriebszahnrad 3 aus liegt dieses am Antriebszahnrad 2 bzw. einem Zahn 4 im Punkt A an. Entsprechend der Antriebsrichtung liegt das Antriebszahnrad 2 mit einem Zahn 5 am Antriebszahnrad 1 im Punkt B an. Zum exakten Transport des zu druckenden Bildes ist es erforderlich, daß diese Flankenanlagen in den Punkten A und B jeweils während des gesamten Druckprozesses erhalten bleiben. Gegebenenfalls kann aber durch unterschiedliche Durchmesser von Gummizylinder und Plattenzylinder bzw. durch unterschiedliche Papierstärken in Folge der Reibung an den Zylinderoberflächen sich eine andere Spielkonstellation ergeben. Beispielsweise kann vom Druckzylinder aus der Gummizylinder über die Papieroberfläche in Folge der Reibung zwischen dem Papier und dem Gummituch angetrieben werden, wobei dann der Gummizylinder schneller umlaufen würde und das Antriebszahnrad 2 gegenüber dem Antriebszahnrad 3 voreilen wurde. Dann wurde der Zahn 4 ein (übertrieben dargestelltes) Antriebsspiel S1 überwinden und an der anderen Seite der Zahnlücke anliegen. Für den Zahneingriff zwischen Gummizylinder und Plattenzylinder ändert sich dabei nichts.
Ein vergleichbarer Zustand ergibt sich, wenn die Oberfläche bzw. der Durchmesser des Gummizylinders relativ zum Plattenzylinder durch ein dickeres Gummituch oder Unterlagebogen relativ zu groß ist. Dann würde der Plattenzylinder über die Oberfläche des Gummizylinders angetrieben und das Antriebszahnrad 1 wurde gegenüber dem Antriebszahnrad 2 voreilen. Das führt dazu, daß ein (ebenfalls übertrieben dargestelltes) Antriebsspiel S2 zwischen dem Zahn 5 und der Verzahnung des Antriebszahnrades 1 überwunden wird und der Zahn 5 sich an der anderen Seite der betroffenen Zahnlücke anlegt.
In beiden Fällen tritt eine unerwünschte Relativbewegung der das Druckbild überlagernden Oberflächen auf, die zu Qualitätseinbußen bzw. nicht akzeptablen Druckergebnissen führt.
Wesentlich ist weiterhin, daß bei der Drehung der Zylinder im Bereich von auf diesen vorhandenen Zylinderkanälen, die für die Halterung von Druckplatten, Gummitüchern und die Anordnung von Greifersytemen für den Bogentransport notwendig sind, die Reibkräfte zwischen den Druckwerkszylindern kurzzeitig wegfallen. Damit ergibt sich ein Drehstoß, der sich je nach der oben geschilderten Ausgangssituation mit Relativbewegungen im Rahmen des Antriebsspieles S1, S2 auf die Antriebszahnräder 1, 2, 3 auswirkt.
Um dies zu vermeiden, soll nun, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Hilfe eines Beiläuferzahnrades 6 das Antriebsspiel S1, S2 bleiben beseitigt werden. Dazu ist das Beiläuferzahnrad 6 im wesentlichen koaxial zum Antriebszahnrad 2 auf der Achse des Gummizylinders angeordnet. Es wird mit Hilfe der Kraft einer hier schematisch dargestellten Feder 7 belastet und in Richtung des Antriebsspieles S1, S2 gedrückt. Dadurch liegt das Beiläuferzahnrad 6 jeweils an der bezüglich der Momentenübertragung freien Flanke im Zahneingriff zwischen den Antriebszahnrädern 1 bzw. 2 und 2 bzw. 3 an. Als Ergebnis der Anstellung des Beiläuferzahnrades 6 wird das Antriebszahnrad 2 des Gummizylinders an den Antriebszahnrädern 1 und 3 dauernd in Anlage gehalten. Eine Spielüberbrückung findet nicht mehr statt.
Die konstruktive Ausführung der entsprechenden Vorrichtung wird im folgenden gezeigt.
In Fig. 3 sind das Antriebszahnrad 1 des Plattenzylinders und das Antriebszahnrad 3 des Druckzylinders dargestellt. Zwischen beiden ist das Beiläuferrad 6 angeordnet. Dies ist ersichtlich an der Art der Flankenanlage, die von der Antriebsrichtung abgewandt ist. Das Beiläuferrad 6 ist auf einem gestellfesten Lagerbock 8 angeordnet. Verbunden mit dem Lagerbock 8 wiederum ist schwenkbar ein Lagerhebel 9 angeordnet. Der Lagerhebel 9 kann mittels einer Spannvorrichtung 10, die ein Federpaket enthält und mit einer Spannschraube vorspannbar ist, gegenüber dem Lagerbock 8 angestellt werden. Auf dem Lagerhebel 9 ist das Beiläuferrad 6 drehbar gelagert. Die Spannvorrichtung 10 bewegt aufgrund ihrer eingestellten Vorspannung den Lagerhebel 9 mit dem Beiläuferrad 6 um einen Schwenkpunkt 11 auf dem gestellfesten Lagerbock 8 derart, daß es in die Lücke zwischen Antriebsrad 1 und 3 hineingezogen wird. Dadurch kommen an den Zahneingriffen C und D jeweils die vom Antrieb abgewandten Zahnflanken auf den Antriebszahnrädern 1 und 3 mit der Verzahnung des Beiläuferrades 6 in Anlage.
Die Halterung des Beiläuferrades 6 ist in Fig. 4 näher beschrieben. Das Antriebszahnrad 2 ist auf einem Wellenzapfen 12 in einem Gestellteil 13 angeordnet. Koaxial zum Antriebszahnrad 2 ist das Beiläuferzahnrad 6 auf Lagereinrichtungen 14 angeordnet. Die Lagereinrichtungen 14 werden in Fig. 5 weiter unten beschrieben. Das Beiläuferzahnrad 6 ist weiterhin mit einem Lagerflansch 15 verbunden, der den Wellenzapfen 12 stirnseitig berührungslos umgreift. Der Lagerflansch 15 ist glockenförmig ausgebildet und trägt an seiner vom Beiläuferzahnrad 6 angewandten Seite ein Lager 16. Das Lager 16 ist wiederum auf einem Bund 17 angeordnet, der mit dem Lagerhebel 9 verbunden ist. Der Lagerhebel 9 ist auf dem gestellfesten Lagerbock 8 mittels eines Stehbolzens 18 angeordnet, der die Schwenkachse 11 bildet. An dem dem Lager 16 gegenüberliegenden Ende des Lagerhebels 9 greift in einem Auge 20 die Spannvorrichtung 10 mit dem Federpaket an. Durch Einstellung des Federpakets mittels der Spannschraube der Spannvorrichtung 10 läßt sich also das Beiläuferrad durch Schwenken um die Lagerachse 11 in seiner Achslage relativ zum Antriebszahnrad 2 verlagern. Das Beiläuferrad 6 bleibt dabei auf dem Lager 16 frei drehbar.
In Fig. 5 ist eine von mehreren symmetrisch zum Antriebszahnrad 2 angeordneten Lagervorrichtungen 14 im Detail gezeigt. Jede Lagervorrichtung 14 weist einen im Antriebszahnrad 2 befestigten Haltebolzen 21 auf Der Haltebolzen 21 durchgreift das Beiläuferzahnrad 6 in Öffnungen 19. Die Öffnungen 19 weisen einen um ein geringes Maß größeren Durchmesser als die Haltebolzen 21 auf, um eine Relativbewegung zwischen Beiläuferzahnrad 6 und Antriebszahnrad 2 bzw. den Haltebolzen 21 zu ermöglichen. Die Öffnungen 19 können in Führungsbuchsen vorgesehen sein. Zur Sicherstellung einer immer exakt geführten Relativbewegung zwischen dem Beiläuferzahnrad 6 und dem Antriebszahnrad 2 sind Axiallager 22 jeweils an beiden Stirnseiten des Beiläuferzahnrades 6 angeordnet. Es ist also jeweils ein Axiallager 22 zwischen dem Beiläuferzahnrad 6 und dem Antriebszahnrad 2 sowie zwischen der Verschraubung 23 des Lagerbolzens 21 und dem Beiläuferzahnrad 6 angeordnet. Die Axiallager 22 weisen jeweils flache Lagerscheiben 24 und 25, bzw. 26 und 27 auf Die inneren Lagerscheiben 25, 26 können gegen Verschiebung durch die Buchsen in den Öffnungen 19 gesichert sein. Die äußeren Lagerscheiben 24, 27 sind auf Absätzen des Haltebolzens 21 zentriert. Dadurch kann der jeweilige Käfig der Axiallager 22 sich rotierend und radial zu den Lagerscheiben 24 bis 27 bewegen, ohne daß die Lagererung sich verschieben kann. Auf diese Weise wird das Beiläuferzahnrad 6 in allen Bewegungszuständen in exakt konstantem Abstand zum Antriebszahnrad 2 gehalten.
Die Vorrichtung weist folgende Funktionsweise auf:
Durch die Halterung des Beiläuferzahnrades 6 mittels des Lagerflansches 15, der relativ zum Antriebszahnrad 2 schwenkbar ist, ergibt sich bei Rotation des Antriebszahnrades 2 eine permanente Relativbewegung in radialer Richtung zwischen Antriebszahnrad 2 und Beiläuferzahnrad 6. Diese Relativbewegung, die sich in der Art einer Taumelbewegung darstellt, wird durch die Axiallager 22 in den Lagereinrichtungen 14 ermöglicht, wobei sich das Beiläuferrad 6 im Bereich der Öffnungen 19 gegenüber dem Antriebszahnrad 2 bewegen kann. Die Axiallager 22 halten einerseits das Beiläuferzahnrad 6 in exakt paralleler Orientierung zum Antriebszahnrad 2 lassen aber auf der anderen Seite eine Relativbewegung parallel und radial zum Antriebszahnrad 2 zu. Dadurch kann das Beiläuferzahnrad 6 unter der Kraft der Spannvorrichtung 10 über deren vorgespanntes Federpaket permanent in einer Lage gehalten werden, in der sich die Drehachsen von Antriebszahnrad 2 und Beiläuferzahnrad 6 nicht überdecken. Dabei liegt das Beiläuferzahnrad 6 an den den treibenden Zahnflanken der Antriebszahnräder 1 und 3 gegenüberliegenden Zahnflanken an. Auf diese Weise ist der Spielausgleich im Antriebszug der Antriebszahnräder 1 bis 3 möglich. Durch die Anlage des Beiläuferzahnrades 2 an den nicht von dem Antriebszahnrad 2 belasteten Zahnflanken werden die Antriebszahnräder 1 und 3 quasi gegenüber dem Antriebszahnrad 2 eingespannt. Die Relativlage zwischen dem Antriebszahnrad 2 und dem Beiläuferzahnrad 6 ist in Fig. 2 näher dargestellt. Durch die einstellbare Vorspannung der Spannvorrichtung 10 sind unterschiedliche Beistellkräfte zum Ausgleich von Antriebsspiel zwischen dem Antriebszahnrad 2 und dem Beiläuferzahnrad 6 möglich. Damit ist eine Einflußnahme auf die Betriebsbedingungen der Rotationsmaschine und die Belastung des Antriebszuges möglich.
Die Art der Aufhängung des Beiläuferzahnrades 6 relativ zum Antriebszahnrad 2 ist selbstverständlich auf andere Art möglich als in dem vorgenannten Beispiel aufgezeigt. Beispielsweise kann das Beiläuferzahnrad 6 an dem Antriebszahnrad 2 auch auf einer linear geführten Anstellvorrichtung befestigt sein. Da die Antriebsspiele aber relativ gering sind, ist auch mit Hilfe des genannten Lagerhebels 9 eine ausreichend genaue Verstellung des Beiläuferzahnrades 6 möglich, wobei dessen Verlagerung durch den Schwenkradius des Lagerhebels 9 aus dem notwendigen Eingriffsraum heraus über ein maximales Maß nicht überschreiten wird. Die Vorrichtung ist aufdie dargestellte Weise sehr kompakt anzuordnen und kann auch einfach montiert werden. Das Antriebszahnrad 2 muß nur wenig verändert werden, so daß der Aufwand für den Einbau der Vorrichtung größere Aufwände erfordern würde.