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Title:
DRIVE SYSTEM FOR PARTS WHICH CAN BE MOVED IN A ROTARY OR TRANSLATORY MANNER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/082941
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a drive system for parts which can be moved in a rotary or translatory manner, said system comprising a motor-driven displacement mechanism for each part to be controlled. Each part to be controlled has a surface in relief which is to be connected to another surface in relief in a positively locking manner. The relief is selected in such a way that pre-determined mechanical limits of the relative movement of the parts to be controlled are defined when the surfaces in relief are at a defined distance from each other.

Inventors:
SAUERESSIG KILIAN (DE)
Application Number:
PCT/DE2004/000527
Publication Date:
September 30, 2004
Filing Date:
March 16, 2004
Export Citation:
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Assignee:
SAUERESSIG GMBH & CO (DE)
SAUERESSIG KILIAN (DE)
International Classes:
B21B31/16; B31F1/07; B41F13/012; (IPC1-7): B41F13/14; B21B31/16; B31F1/07
Foreign References:
US3717092A1973-02-20
GB1307938A1973-02-21
DE10164651A12002-10-31
DE10111025A12002-09-12
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 0080, no. 96 (M - 294) 4 May 1984 (1984-05-04)
Attorney, Agent or Firm:
Tönhardt, Marion (Holleralle 32, Bremen, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, mit einem motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile ; und einer relieftragenden Fläche an jedem der zu steuernden Teile, die mit einer weiteren relieftragenden Fläche in Formschluß zu bringen ist, wobei das Relief so gewählt ist, daß vorgegebene mechanische Grenzen der Relativbewegung der zu steuernden Teile definiert sind, wenn die relieftragenden Flächen einen bestimmten Abstand voneinan der haben.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine re lieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Zahnrades gebildet ist.
3. Antriebssystem nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet ; daß mindestens eine re lieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Kronenrades gebildet ist und eine wei tere relieftragende Fläche durch die Lauffläche eines Ritzels gebildet ist.
4. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zusteuernden Teile Walzen oder Wellen sind.
5. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellmechanismus durch elektrische Schrittmotoren oder Linearmotoren einstellbar ist.
6. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der motorisch einstellbare Verstellmechanismus digital geregelt ist.
Description:
Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, welches einen motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile aufweist.

Rotativ bewegte Teile sind beispielsweise Walzen und Wellen, für die ein synchroner Lauf der beiden Teile zueinander angestrebt wird. Beispielsweise bei Prägeapplikationen, bei de- nen ein Walzenpaar aus Patrize und Matrize verwendet wird, müssen die Walzen radial und axial exakt eingestellt werden, um die Walzenoberflächen nicht zu beschädigen und um ein gutes Prägeergebnis zu erzielen. Der Abstand der Walzen zueinander, der sogenannte Präge- spalt, wird definiert eingestellt, um einerseits dem zu prägenden Material die gewünschte Prä- gehöhe zu verleihen, andererseits das Material aber nicht zu stark zu prägen. Ein Prägestuhl oder eine Kassette für diese Prägeanwendung ist beispielsweise aus der DE 297 16 031 U1 bekannt. Der Antrieb des Walzenpaares besteht normalerweise aus einem Zahnradpaar, wel- ches exakt auf den Umfang der Prägewalzen angepaßt werden muß. Ein Zahnrad ist in geteil- ter Ausführung konstruiert und ermöglicht so, das Zahnradspiel zu verstellen. Bei den oben genannten Prägekassetten ist es erforderlich, bei jedem Walzenwechsel das Zahnradspiel ma- nuell einzustellen. Wird ein geänderter Walzendurchmesser oder ein neuer Walzensatz mit gleichem Durchmesser gewählt, so muß ein entsprechender Zahnradsatz gewählt und für das Motiv bzw. die Gravur ausgerichtet werden. Der Antrieb der Zahnräder geschieht durch Mo- toren, die unabhängig voneinander über eine digitale Steuerung geregelt werden können. Die- se digitale Steuerung erlaubt es, eine genau definierte Position der Teile sowie Antriebsge- schwindigkeit und Antriebskraft einzustellen.

Translatorisch bewegte Teile sind Bauteile, die für die Möglichkeit einer Axialverstellung sorgen, beispielsweise Zahnstangen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem für rotativ oder translato- risch bewegte Teile zur Verfügung zu stellen, das besondere Notlaufeigenschaften hat und insbesondere ein radiales Verdrehen der angetriebenen Teile zueinander vermeidet, so daß keine Beschädigung der elektrisch synchronisierten bzw. gekoppelten und angetriebenen Teile erfolgen kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Antriebssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist bei einem Antriebssystem für rotativ oder translatorisch bewegte Teile, das einen motorisch einstellbaren Verstellmechanismus für jedes der zu steuernden Teile aufweist, eine relieftragende Fläche an jedem der zu steuernden Teile vorgesehen, die mit einer weiteren relieftragenden Fläche in Formschluß zu bringen ist, wobei das Relief so ge- wählt ist, daß vorgegebene mechanische Grenzen der Relativbewegung der zu steuernden Teile definiert sind, wenn die relieftragenden Flächen einen bestimmten Abstand voneinander haben.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine relieftra- gende Fläche durch die Lauffläche eines Zahnrades gebildet.

Nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mindestens eine relief- tragende Fläche durch die Lauffläche eines Kronenrades gebildet und eine weitere relieftra- gende Fläche ist durch die Lauffläche eines Ritzels gebildet.

Bevorzugt sind die bewegten Teile Walzen oder Wellen.

Auch bevorzugt ist, den motorisch einstellbaren Verstellmechanismus durch elektrische Schrittmotoren oder Linearmotoren einzustellen und gegebenenfalls digital zu regeln. Über einen digital geregelten, motorisch einzustellenden Verstellmechanismus kann das axiale Spiel der beiden Walzen zueinander eingestellt werden. Die motorische Auslegung der Ver- stellung erlaubt eine Nachjustierung im Betrieb. Dies ermöglicht eine Korrektur des Prägeer- gebnisses ohne Produktionsunterbrechung. Die radiale Einstellung der Walzen zueinander wird ebenfalls digital geregelt motorisch durchgeführt. Der Walzenspalt kann über digital gesteuerte Motoren definiert verstellt und im Betrieb geregelt werden. Die digitale Ansteue- rung ermöglicht es dabei, die Parameter für eine Walzenpaarung elektronisch abzuspeichern.

Bei Wechsel der Materialbahn können bei bekannten Parametern die Einstellungen der Präge- kassette reproduzierbar abgerufen werden. Gegenüber einer konventionellen Prägestuhlung ist so ein Walzenwechsel in sehr kurzer Zeit ohne langwierige Einstellung möglich. Des weiteren wird kein besonders ausgebildetes Bedienerpersonal benötigt, da die Einstellung automatisch über ein Steuerprogramm vorgenommen werden kann.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt Abbildung 1 bis Abbildung 3 den Justierprozeß für Patrize und Matrize unter Verwendung von Zahnrädern für jede der Walzen ; Abbildung 4 und Abbildung 5 die Situation beim Versagen der Stellmotoren des Verstellme- chanismus ; und Abbildung 6 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Antriebssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.

Abbildung 1 zeigt schematisiert Matrize und Patrize mit gleichem Walzendurchmesser. Zahn- rad 1 und Zahnrad 2, die der Matrize bzw. Patrize zugeordnet sind, haben einen nahezu glei- chen Umfang wie die beiden Walzen. Zum Justieren werden die beiden Walzen zunächst axial und in Umfangsrichtung auf +/-20, um zueinander ausgerichtet und in dieser Position festgehalten. Die Walzen werden zusammengefahren, so daß kein Spiel mehr zwischen den beiden Zahnrädern vorhanden ist, wie in Abbildung 1 gezeigt. Die Zahnräder werden dann fest und ohne Spiel mit den Walzen verbunden. In Abbildung 2 ist zu sehen, daß auf das Zahnrad 2 ein Distanzstreifen aufgelegt ist, dessen Dicke so gewählt ist, daß zwischen Zahn- rad 1 und Zahnrad 2 ein Spiel von +/-30 pm entsteht. Die so erzielte Grundeinstellung wird arretiert. Patrize und Matrize können nun während der laufenden Produktion um +/-30 um im Umfang zueinander verstellt werden. Eine digitale Regelung innerhalb dieser Toleranz ist möglich. Wenn nun ein anderes Spiel von Matrize und Patrize zueinander eingestellt werden soll, können Zahnrad 1 und Zahnrad 2 relativ zueinander versetzt werden, in Abbildung 3 um 10 u. m gegenüber der Position aus Abbildung 2, so daß dann Matrize und Patrize ein gleich- mäßiges Spiel von 60 um auf beiden Seiten haben.

Besondere Vorteile bietet die Erfindung, wenn einer oder alle Stellmotoren versagen. In die- sem Fall bilden Zahnrad 1 und Zahnrad 2, wie in Abbildung 4 und Abbildung 5 gezeigt, einen Formschluß und übernehmen die Führung von Matrize und Patrize. Ein radiales Verdrehen der angetriebenen Teile wird somit vermieden, so daß keine Beschädigung der jetzt nicht mehr synchronisierten Teile erfolgen kann. Das Spiel von 40 um, wie in Abbildung 4 links zu sehen, ist ausreichend, um die Beschädigung der Matrize durch die Patrize oder umgekehrt zu verhindern. Abbildung 5 zeigt einen Steuerungsfehler der Stellmotoren in entgegengesetzter Richtung. Auch hier bleibt ausreichend Spiel zwischen der Patrize und der Matrize, und eine Beschädigung wird vermieden. Es ist somit eine mechanische Notlaufvorrichtung geschaffen, die nur im Falle einer Fehlbedienung, des Stromausfalls, eines Regelfehlers usw. eine fonn- schlüssige Verbindung zwischen den Zahnrädern bildet, um so die Zerstörung oder Beschädi- gung der rotativ bewegten Teile zu verhindern.

Abbildung 6 zeigt schematisiert ein Antriebssystem aus I (ronenrad 1 tmd Kronenrad 29 wel- che über ein Ritzel gekoppelt sind. Die Spieleinstellung zwischen Kronenrad l und Ritzel- stange bzw. Kronenrad 2 und Ritzelstange erfolgt durch ein Verschieben der Ritzelstange axial zu den Walzen. Wird die Ritzelstange zu den Walzen hin bewegt, reduziert sich das Spiel, wird sie weg bewegt, erhöht es sich.

Durch eine geeignete Auswahl der Kronenräder können so nur mit ellle111 Sat Ironenräder alle in eine Kassette einsetzbare Walzendurchmesser betrieben werden, ohne daß, wie im er- sten Ausführungsbeispiel, Bauteile, wie Zahnräder, getauscht werden müßten.

Mit der Erfindung ist ein Antriebssystem für Teile bzw. Werkzeuge, wie beispielsweise Wal- zen, Wellen und Zylinder, mit digital geregelten Motoren, beispielsweise elektrischen Schrittmotoren oder Linearmotoren, mit besonderen Notlaufeigenschaften bei Ausfall der elektrischen Steuerung geschaffen worden. Die rotativ bewegten Teile können mittels digital gesteuerter Motoren innerhalb formschlüssiger Grenzen bewegt werden, die in gewissen Ma- ße auch einstellbar sind. Damit ist es möglich, die axiale und radiale Paßgenauigkeit bei zu- einander bewegten Teilen während des Betriebes einzustellen. Gleichzeitig werden mit der Erfindung Notlaufeigenschaften von bewegten Teilen definiert, indem nur im Falle eines Steuerungsausfalls ein Formschluß entsteht, der Beschädigungen beispielsweise an Matrize und Patrize verhindert.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbar- ten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.