Zylinder

Die Erfindung betrifft einen Zylinder mit umlaufenden Kurvenscheiben zum Ansteuern von Kurvenrollen eines Bearbeitungsmitteis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Die DE 44 08 202 A1 zeigt einen Falzzylinder 1n Falzapparaten mit einer UmSteuereinrichtung für Sammeln und N1 chtsamme In. Dieser FalzzyHnder ist mit einer feststehenden Kurvenscheibe und einer vom Falzzylinder mittels eines Planetenradgetri ebes antreibbaren Abdeckscheibe zum Ansteuern von Kalte- bzw. Falzmechanismen versehen. Die umlaufende Abdeckscheibe ist mit einer Innenverzahnung versehen, in die ein an dem FalzzyHnder drehbar gelagertes Planetenrad eingreift. Dieses Planetenrad wirkt mit einem verdrehbaren _/ ansonsten ortsfesten Sonnenrad zusammen. Dieses Sonnenrad ist koaxial zum Falzzylinder angeordnet .

Nachteilig ist an diesem Falzzylinder _/ daß das Planetenradgetriebe stirnseitig den Zugang zum Zylinderzapfen verbaut.

Aus der DE 40 41 613 A1 Ist ein Samme lzy 11 nder mit zwei umlaufenden Deckscheiben bekannt. Diese umlaufenden Deckscheiben sind koaxial zur Drehachse des

Samme lzyUnders gelagert und mittels eines Getriebes antreibbar und phasenverstellbar.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde einen Zylinder mit umlaufenden Kurvenscheiben zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfIndungsgemfiß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß bei dem erfindungsgemäßen Zylinder eine unbegrenzte Phasenverstellung von Deckkurvenscheiben möglich ist. Diese Phasenverstellung kann stufenlos und bei drehendem Zylinder erfolgen. Durch Anordnung des Planetenradgetr1ebes auf einer zweiten, parallel zur Drehachse des Zylinders verlaufenden Achse wird der Zugang eines Zylinderzapfens ermöglicht. Dies erlaubt eine stabile Lagerung des Zylinderzapfens und das Planetenradgetriebe kann auch auf einer mit einem Antrieb versehenen Seite des Zylinders angeordnet sein.

Sind mehrere umlaufende Deckscheiben vorgesehen, Ist die Anordnung der zugeordneten Planetenradgetriebe koaxial hintereinander auf einer Welle vorteilhaft, da dies eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht. Ist das Planetenradgetriebe als "Harmonic-Drive"-Getr1ebe ausgebildet, ist eine besonders feinfühlige Verstellung möglich, da diese Getriebe eine große Untersetzung auf kleinstem Raum

ermöglichen. Zudem sind 1m Vergleich zu z. B. einem herkömmlichen Planetenradgetriebe eine Drehzahl des Planetenrades gering und eine Zahnüberdeckung sehr hoch, was den Verschleiß minimiert.

Vorteilhaft Ist außerdem, daß das Planetenradgetriebe bzw. das "Harmoni c-DHve"-Getr1ebe vom Antrieb des Sammel- und Falzzylinders angetrieben wird, so daß kein zusätzlicher Antrieb notwendig ist.

Der erfindungsgemäße Zylinder ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Sammel- und Falzzylinders mit zugeordneten "Harmonic-Drive"-Getrieben;

Fig. 2 eine schematische Darstellung des Sammel- und Falzzylinders mit zugeordneten Planetenradgetrleben.

Ein nicht näher dargestellter Sammel- und FalzzyHnder 1 für einen Falzapparat einer Rotationsdruckmaschine ist in Seltengestellen 2 gelagert und mit Bearbeitungsmitteln, z. B. mit an sich bekannten PunkturnadeIn und Falzmessern versehen. Diese auf Wellen angeordneten Pυnkturnadeln und Falzmesser werden mittels Kurvenrollen 3 bewegt. Die Kurvenrollen 3 werden von

Kurvenscheiben 4, 6, 7 angesteuert. Anstelle der Kurvenscheiben 4, 6, 7 und Kurvenrolle 3 können auch andere Antriebsmittel, wie z. B. Zahnräder vorgesehen sein.

Im vorliegenden Beispiel sind zur Vereinfachung nur die Kurvenrolle 3 und Kurvenscheiben 4, 6, 7 der Punkturnadeln dargestellt. Die Kurvenrolle und die Kurvenscheiben der Falzmesser können wie im vorliegenden Beispiel an dem axial gegenüberliegenden Ende des Sammel- und Falzzylinders 1 angeordnet und mit einem entsprechenden Verstellgetriebe versehen sein. Es ist aber auch möglich die Kurvenscheiben 4, 6, 7 der Punkturnadeln und Falzmesser zu koppeln und gemeinsam auf einer Seite des Sammel- und Falzzylinders 1 anzuordnen.

Eine der drei Kurvenscheiben 4, 6, 7 ist 1m dargestellten Ausführungsbeispiel als gestellfeste Grundkurvenscheibe 4 und die anderen beiden Kurvenscheiben 6, 7 sind als drehende Deckkurvenscheiben 6, 7 ausgeführt. Diese Grundkurvenscheibe 4 und die beiden Deckkurvenscheiben 6, 7 sind koaxial zu einer Drehachse 5, d. h. zu einem Zylinderzapfen 8 des Samme l- und Falzzy11 nders 1 gelagert. Die Grundkurvenscheibe 4 kann auch beispielsweise zur Durchführung eines ersten Querfalzes oder eines Deltafalzes in zwei verschiedene, während des Betriebes gestellfeste Grundstellungen gebracht werden. Die Deckkurvenscheiben 6, 7 werden von einem Getriebe 9

angetrieben. Mit diesem Getriebe 9 kann die Phasenlage jeder der Deckkurvenscheiben 6, 7 bezüglich des Samme l- und Falzzy Unders 1 verstellt werden, d. h. das Getriebe 9 Ist als Phasenverste l IgetHebe ausgeführt. Der Antrieb des Getriebes 9 und des Sammel- und Falzzylinders 1 erfolgt über ein drehfest mit dem Zylinderzapfen 8 verbundenes Zahnrad 11 mit einer Zähnezahl z11, z. B. z11 = 150.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in dem Getriebe 9 jeder Deckkurvenscheibe 6, 7 ein als "Harmoni c-Drive" ausgebildetes Planetenradgetriebe 12, 13 zugeordnet. Diese beiden "Harmoni c-Dri ve"-Get ri ebe 12, 13 sind bezüglich einer Welle 14 koaxial hintereinander angeordnet. Jedes dieser Getriebe 12, 13 besteht im wesentlichen aus einer elliptischen Nockenscheibe ("Wave-Generator") 16, 17 mit einem auf Zylinderrollen 18, 19 gelagerten, flexiblen Planetenrad 21, 22 ("Flexspline") mit einer Zähnezahl z21, z22, z. B. z21, z22 = 160, und zwei jeweils mit einer Innenverzahnung versehenen Sonnenrädern 23, 24, 26, 27 ("Dynamic Spline" bzw. "Circular Spline").

Eine Breite b21 bzw. b22 des flexiblen Planetenrades 21, 22 Ist derart gewählt, daß das Planetenrad 21 bzw. 22 gleichzeitig in die zugeordneten Sonnenräder 23, 24 bzw. 26, 27 eingreift.

Das erste Sonnenrad 23 mit einer Zähnezahl z23, z. B. z23 = 161, ist drehsteif mit einem in das Zahnrad 11 eingreifenden Zahnrad 28, mit einer Zähnezahl z28, z. B.

z28 = 99, und das zweite Sonnenrad 24 mit einer Zähnezahl z24, z. B. z24 = 160, ist mit einem Zahnrad 29 mit einer Zähnezahl z29, z. B. z29 ■ 88, verbunden. Mittels dieses Zahnrades 29 wird das zweite "Harmoni c-0r1ve"-Getr1ebe 13 angetrieben, weshalb dieses Zahnrad 29 auch gleichzeitig mit dem ersten, eine Zähnezahl z26, z. B. z26 = 160, aufweisenden Sonnenrad 26 des zweiten "Harmoni c-Drive"-Getri ebes 13 drehsteif verbunden ist. An dem zweiten Sonnenrad 27 mit einer Zähnezahl z27, z. B. z27 = 161, des zweiten "Harmonic-Drive"-Getriebes 13 ist ein Zahnrad 31 mit einer Zähnezahl z31, z. B. z31 - 88, angebracht.

Die Nockenscheibe 17 des zweiten

"Harmoni c-Dri ve"-Getri ebes 13 Ist mit der im

Seltengestell 2 drehbar gelagerten Welle 14 drehsteif verbunden. Ein erstes Ende der Welle 14 ist im

Seltengestell 2 gelagert und ein zweites Ende der Welle

14 Ist mit einem Zahnrad 34 versehen. Koaxial zur Welle

14 ist eine Hohlwelle 32 drehbar gelagert, an deren erstem Ende die Nockenscheibe 16 des ersten

"Harmoni c-Drive"-Get riebes 12 und an deren zweitem Ende ein Zahnrad 33 fest angeordnet Ist.

In das Zahnrad 33 bzw. 34 greifen jeweils ein Zahnrad 36 bzw. 37 eines Antriebs, z. B. Elektromotors 38 bzw. 39 und ein Zahnrad 41 bzw. 42 eines Positionssensors, z. B. eines Potentiometers 43 bzw. 44, ein.

Auf dem Zylinderzapfen 8 des Sammel- und FaIzzy11 nders 1

ist eine erste Hohlwelle 46 koaxial drehbar gelagert. Diese Hohlwelle 46 Ist an Ihrem ersten Ende mit der zweiten Deckscheibe 7 und an Ihrem zweiten Ende mit einem Zahnrad 47 mit einer Zähnezahl z47, z. B. 247 = 161 verbunden. Das Zahnrad 47 greift in das mit den Sonnenrädern 24, 26 verbundene Zahnrad 29 ein. Koaxial zu der ersten Hohlwelle 46 Ist eine zweite Hohlwelle 48 unabhängig drehbar gelagert. An einem ersten Ende der Hohlwelle 48 ist die erste Deckscheibe 6 und an ihrem zweiten Ende Ist ein Zahnrad 49 mit einer Zähnezahl z49, z. B. z49 = 160 angeordnet. Dieses Zahnrad 49 greift in das Zahnrad 31 ein, das mit dem Sonnenrad 27 des zweiten "Harmoni c-Drive"-Getriebes 13 verbunden ist.

Die Funktionsweise des Getriebes 9 zur Phasenverstellung von Deckscheiben 6, 7 Ist folgendermaßen:

Das von einem nicht dargestellten Antrieb bewegte Zahnrad 11 treibt sowohl den Falz- und Samme lzylinder 1 als auch über das Zahnrad 28 das erste Sonnenrad 23 des ersten "Harmoni c-Drive"-Getri ebes 12 an. Dieses Sonnenrad 23 steht im Eingriff mit dem flexiblen Planetenrad 21, welches dadurch rotiert. Die Nockenscheibe 16 verformt während der Rotation das Planetenrad 21 elliptisch, das gleichzeitig mit dem zweiten, mit einer sich von der Zähnezahl z23 des ersten Sonnenrades 24 geringfügig unterscheidende Zähnezahl z24 aufweisenden Sonnenrad 24 zusammenwirkt. Dadurch wird

eine Relativdrehung der beiden Sonnenräder 23, 24 bewi rkt.

Gleichzeitig treibt das Zahnrad 29 auch das erste Sonnenrad 26 des zweiten "Harmoni c-Dr1ve"-Getr1ebes 13 an. Auch dieses Sonnenrad 26 versetzt das Planetenrad 22 in Rotation.

Durch einen hohen Bereich der Nockenscheibe 16, 17 wird das flexible Planetenrad 21, 22 in Eingriff mit den Sonnenrädern 23, 24, 26, 27 gebracht. Damit ergibt sich eine "virtuelle" Drehachse, die exzentrisch zur Welle 14 Hegt. Durch diese Verformung und Drehung des flexiblen Planetenrades 21, 22 bewegen sich die beiden Sonnenräder 23, 24, 26, 27 relativ zueinander.

Die Zähnezahlen des jewei ligen einer Deckkurvenscheibe 6, 7 zugeordneten Zahnradzuges sind derart aufeinander angepaßt, daß sich ein gewünschtes

Gesamtübersetzungsverhältnis iό bzw. 17 ergibt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist 16 gleich 17 und beträgt i6 = 17 ^» 1,2

(16 = z28/z11*z24/z23*z47/z29 = 99/150*160/161*161/88; 17 * z28/z11*z24/z23*z27/z26*z49/z31 =

99/150*160/161*161/160*160/88). Es sind aber beliebige Werte der Übersetzungsverhältnisse iό, i7 möglich, beispielsweise können 16 und 17 auch unterschiedlich groß oder gleich 1 sein.

Ist eine Phasenverstellung einer der beiden oder beider Deckkurvenscheiben 6, 7 zur Grundkurvenscheibe 4 notwendig, um beispielsweise von einer ersten

Betriebsart "N1 chtsamme In" auf eine zweite Betriebsart "Sammeln" des Sammel- und Falzzylinders 1 umzustellen, wird mittels der Elektromotoren 38, 39 die Nockenscheibe 16, 17 in Umfangsri chtung verdreht. Somit wird das erste Sonnenrad 23, 26 bezüglich des zweiten Sonnenrades 24, 27 relativ verdreht und eine Phasenverstellung der Deckkurvenscheibe 6, 7 zur Grundkurvenscheibe 4 bewirkt.

Wird 1m vorliegenden Beispiel die erste Deckkurvenscheibe 6 phasenverstellt, wird auch die zweite Deckkurvenscheibe 7 geringfügig mitverstellt, da die beiden Sonnenräder 24, 26 über das Zahnrad 29 gekoppelt sind. Diese geringfügige Phasenverstellung kann aber automatisch über einen die Elektromotoren 38, 39 ansteuernden Rechner kompensiert werden, der den zweiten Elektromotor 39 entsprechend korrigiert.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel sind anstelle der "Harmonic-Dr1ve"-Getr1ebe 12, 13 "konventionelle" Planetenradgetriebe 51, 52 vorgesehen. Auch hier sind die beiden Planetenradgetriebe 51, 52 sind bezüglich einer Welle 53 koaxial hintereinander angeordnet. Jedes dieser Getriebe 51, 52 besteht jeweils 1m wesentlichen aus einer exzentrischen als Schwinge 54, 56 ausgebildete Drehachsen mit einem darauf drehbar gelagerten Planetenrad 57, 58 und zwei jewei ls mit einer Innenverzahnung versehenen Sonnenrädern 59, 61, 62, 63.

Die jeweils eine Zähnezahl z57, z. B. z57 = 20, bzw.

z58, z. B. z58 = 20, aufweisenden Planetenräder 57, 58 sind mit einer Außenverzahnung versehen.

Eine Breite b57 bzw. b58 des Planetenrades 57, 58 Ist derart ausgebildet, daß das Planetenrad 57 bzw. 58 gleichzeitig in die zugeordneten, eventuell mit einer

Zahnkorrektur versehenen Sonnenräder 59, 61 bzw. 62, 63 eingreift.

Es ist aber auch möglich das Planetenrad 57, 58 mit zwei unterschiedliche Zähnezahlen aufweisenden Verzahnungen zu versehen.

Das erste Sonnenrad 59 mit einer Zähnezahl z59, z. B. z59 = 161, ist drehsteif mit einem in das Zahnrad 11 eingreifenden Zahnrad 69, mit einer Zahnezahl z69, z. B. z69 = 99, und das zweite Sonnenrad 61 mit einer Zähnezahl z61, z. B. z61 = 160, ist mit einem Zahnrad 71 mit einer Zähnezahl z71, z. B. z71 = 88, verbunden. Mittels dieses Zahnrades 71 wird das zweite Planetenradgetriebe 52 angetrieben, weshalb dieses Zahnrad 71 auch gleichzeitig mit dem ersten Sonnenrad 62 mit einer Zähnezahl z62, z. B. z62 = 160 des zweiten Planetenradgetri ebes 52 drehsteif verbunden ist. An dem zweiten Sonnenrad 63 mit einer Zähnezahl z63, z. B. z63 = 161, des zweiten Planetenradgetriebes 52 Ist ein Zahnrad 72 mit einer Zähnezahl z72, z. B. z72 = 88 angebracht .

In die Zahnräder 71, 72 greifen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beispielsweise die Zahnräder 47, 49

der zugeordneten Deckkurvenscheiben 6, 7 ein.

Die Schwinge 56 des zweiten Planetenradgetriebes 52 Ist mit der im Seltengestell 2 drehbar gelagerten Welle 53 drehsteif verbunden. Ein erstes Ende der Welle 53 Ist 1m Seltengestell 2 gelagert und ein zweites Ende der Welle 53 Ist mit einem Zahnrad 73 versehen. Koaxial zur Welle 53 ist eine Hohlwelle 74 drehbar gelagert, an deren erstem Ende die Schwinge 54 des ersten P lanetenradgetri ebes 51 und an deren zweitem Ende ein Zahnrad 76 fest angeordnet ist. Mit dem Zahnrad 73 bzw. 76 wirkt jeweils ein Positionierantrieb entsprechend dem ersten zusammen. Die Phasenverstellung der Deckkurvenscheiben 6, 7 erfolgt durch Verdrehen der gewünschten Schwinge 54, 56 mittels der Welle 53 bzw. der Hohlwelle 74 mit den daran angreifenden Positionierantrieben.

Die Phasenverstellung der Deckscheiben 6, 7 kann somit stufenlos und ohne Begrenzung erfolgen. Diese Phasenverstellung wird sowohl bei den "Harmoni c-Drive"-Getri eben 12, 13 als auch bei den "konventionellen" Planetenradgetri eben 51, 52 dadurch erreicht, daß eine Lage eines Eingriffsbereiches von dem ansonsten ortsfesten Planetenrad 21, 22, 57, 58 und den zugeordneten Sonnenrädern 23, 24, 26, 27, 59, 61, 62, 63 in Umfangsri chtung veränderbar ist. Dies wird durch Verstellung der Schwinge 54, 56 bzw. der Nockenscheibe 16, 17 in Umfangsrichtung erreicht.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen Planetenrad 21, 22, 57, 58 und zugeordneten Sonnenrädern 23, 24 bzw. 26, 27 bzw. 59, 61 bzw. 62, 63 Ist ungleich eins.

Die Anzahl der koaxial hintereinander angeordneten Planetenradgetriebe 12, 13, 51, 52 kann beliebig groß sein.

Der Antrieb der Planetenradgetriebe 12, 13, 51, 52 erfolgt vom Sammel- und FalzzyHnder 1 beispielsweise mittels des Zahnrades 11.

Es ist aber auch möglich, Planetenradgetriebe bzw. "Harmonic-Drive"-Getriebe auf mehreren Wellen, die jeweils parallel zur Drehachse 5 des Sammel- und Falzzylinders 1 verlaufen, anzuordnen. Dabei erfolgt deren Antrieb von dem Zahnrad 11 des Sammel- und FaLzzylinders 1.

BezugszeichenHste

1 Sammel- und FalzzyHnder

2 Seltengestell

3 Kurvenrolle

4 Kurvenscheibe, Grundkurvenscheibe

5 Drehachse (1)

6 Kurvenscheibe, Deckkurvenscheibe

7 Kurvenscheibe, Deckkurvenscheibe

8 Zylinderzapfen

9 Getriebe

10

11 Zahnrad

12 Planetenradgetriebe, "Harmoni c-Drive"-Getriebe

13 Planetenradgetriebe, "Harmoni c-Drlve"-Getriebe

14 Welle 5

16 Nockenscheibe (11) 7 Nockenscheibe (12)

18 Zylinderrollen (11) 9 Zylinderrollen (12) 0 1 Planetenrad (11) 2 Planetenrad (12) 3 Sonnenrad, erstes (11) 4 Sonnenrad, zweites (11) 5 6 Sonnenrad, erstes (12) 7 Sonnenrad, zweites (12)

Zahnrad

Zahnrad

-

Zahnrad

Hohlwelle

Zahnrad

Zahnrad

-

Zahnrad (38)

Zahnrad (39)

Antriebsmotor

Antriebsmotor

-

Zahnrad (43)

Zahnrad (44)

Potent1ometer

Potentiometer

-

Hohlwelle, erste

Zahnrad

Hohlwelle, zweite

Zahnrad

-

Planetenradgetriebe

Planetenradgetriebe

Welle

Schwinge

-

Schwinge

57 Planetenrad 58 Planetenrad 59 Sonnenrad, erstes (51) 60 61 Sonnenrad, zweites (51) 62 Sonnenrad, erstes (52) 63 Sonnenrad, zweites (52) 64 65 66 67 68 69 Zahnrad 70 71 Zahnrad 72 Zahnrad 73 Zahnrad 74 Hohlwelle 75 76 Zahnrad

b21 Breite b22 Breite b57 Breite b58 Breite

iό Übersetzungsverhältnis 17 Übersetzungsverhältnis

z11 Zähnezahl z21 Zähnezahl z22 Zähnezahl z23 Zähnezahl z24 Zähnezahl z26 Zähnezahl z27 Zähnezahl z28 Zähnezahl z29 Zähnezahl z31 Zähnezahl z47 Zähnezahl z49 Zähnezahl z57 Zähnezahl z58 Zähnezahl z59 Zähnezahl z61 Zähnezahl z62 Zähnezahl z63 Zähnezahl z64 Zähnezahl z69 Zähnezahl z71 Zähnezahl z72 Zähnezahl