DE19502661A1 - Energieausgleichssystem - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Energieaus­ gleichssystem zum Kompensieren der Änderungen in der Energie, die von einer sich drehenden, Arbeit verrichtenden Welle absor­ biert wird, und insbesondere ein Energieausgleichssystem, das Kurvenscheiben verwendet, um dem Verdrehen einer Antriebswelle infolge darauf wirkender variabler Drehmomentsbelastungen ent­ gegenzuwirken.

Viele Vorrichtungen und Maschinen verwenden Antriebswellen, um verschiedene Zapfwellenvorrichtungen anzutreiben. Zum Beispiel treiben in Revolvermaschinen, wie solchen, die zum Herstellen von Papierbechern oder ähnlichem verwendet werden, Antriebswel­ len Hauptrevolver, auf denen Becher geformt werden, verschiedene Lieferrevolver und zahlreiche mechanische Arbeitsstationen, die verschiedene Betriebsschritte beim Formen von Bechern durchfüh­ ren. Die Zapfwellenvorrichtungen sind mit der Antriebswelle durch Mechanismen wie eine Schaltrollengetriebenocke, ein An­ triebskettenrad oder ein Getriebe verbunden.

Die Antriebswelle dieser Maschinen erfährt an jedem Drehmoment­ belastungspunkt, wo eine Zapfwellenvorrichtung mit der Welle verbunden ist, ein variables Drehmoment. Dies stellt unter vie­ len Betriebsbedingungen ein beträchtliches Problem dar. Wenn z. B. ein Schaltrevolver von einem auf der Antriebswelle montier­ ten Rollengetriebenocken angetrieben wird, wird jedesmal, wenn der Revolver während des Schaltens von einer Position zur näch­ sten beschleunigt und verzögert wird, ein variierendes Drehmo­ ment auf die Welle ausgeübt. Dies kann eine Winkelverdrehung der Antriebswelle bewirken, was sowohl bei der Antriebswelle als auch den angetriebenen Komponenten zu Ermüdung und Verschleiß führt.

Ein Verdrehen der Welle führt auch zu ungenauer Arbeitsweise der verschiedenen angetriebenen Komponenten. Diese Ungenauigkeit kann die Bildung weniger wünschenswerter Produkte verursachen. Wenn sich z. B. eine Welle in Winkelrichtung verbiegt, laufen Teile der Welle momentan mit anderen Winkelgeschwindigkeiten als andere Teile der Welle, was es schwierig werden läßt, einen präzisen Zeitablauf der verschiedenen Zapfwellenvorrichtungen und Arbeitsstationen zu erreichen. Wenn Maschinen bei immer höheren Geschwindigkeiten betrieben werden, erschweren dieses Verdrehen der Wellen und die resultierende Variation in der Winkelgeschwindigkeit entlang der Welle eine präzise Ausrichtung der Komponenten und den Zeitablauf der Verfahren immer mehr.

Ein Zurückspringen der Welle, nachdem eine große Belastung oder ein großes Drehmoment nachläßt, kann auch auftreten. Wenn z. B. während des ersten Segments einer Schaltoperation ein schwerer Revolver beschleunigt wird, wird auf die Antriebswelle ein ge­ steigertes Drehmoment ausgeübt. Nachdem jedoch die Beschleuni­ gung beendet und das große Drehmoment reduziert oder eliminiert ist, tendiert die Welle dazu, zurückzuspringen und sich jetzt in der entgegengesetzten Winkelrichtung zu verdrehen, was wiederum über die Länge der Welle zu ungleichen Winkelgeschwindigkeiten führt. Nahezu jede angetriebene Komponente, die variierende Drehmomente auf eine Welle ausübt, verursacht ein Verdrehen und Zurückspringen, wodurch die Genauigkeit der angetriebenen Kom­ ponenten begrenzt wird. Dieses Problem wird natürlich verstärkt, wenn die Betriebsgeschwindigkeit erhöht wird und die resultie­ renden Drehmomente und Rückspringeffekte ebenso vergrößert sind.

Es wäre vorteilhaft, die von einer gegebenen Welle absorbierte Energie auszugleichen. In solch einem System würden auf eine Welle wirkende Drehmomente kompensiert, um ein Verdrehen der Welle zu minimieren und die Winkelgeschwindigkeit der Welle entlang ihrer gesamten Länge zu stabilisieren.

Die vorliegende Erfindung schafft eine Energieausgleichsvorrich­ tung mit einer drehbaren Welle, auf die eine Drehmomentbelastung ausgeübt werden kann. Eine Kurvenscheibe (Nocken) vorbestimmter Form ist auf der drehbaren Welle zur Drehbewegung damit mon­ tiert. Ein Nockenstößel wirkt gegen die Kurvenscheibe, um ein Verdrehen der drehbaren Welle infolge der Drehmomentbelastung zu begrenzen. Dieser Nockenstößel wird von einem federgespannten Betätigungsmechanismus, der dazu konstruiert ist, eine vorbe­ stimmte Kraftbelastung zu liefern, in geeigneter Weise gegen die Kurvenscheibe gedrückt. Zusätzlich wirkt ein Auslösemechanismus mit dem Betätigungsmechanismus zusammen, um die vorbestimmte Kraftbelastung zu reduzieren oder auszuschalten.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Energieaus­ gleichssystem zum Reduzieren der Drehmomenteffekte von Zapfwel­ lenvorrichtungen geschaffen. In diesem System ist eine Antriebs­ welle um eine Längsachse drehbar und weist eine Anzahl von Dreh­ momentbelastungspunkten auf, die infolge der Wechselwirkung der Zapfwellenvorrichtungen mit der Antriebswelle variable Drehmo­ mente erfahren. Die variierenden Drehmomente bewirken ein Ver­ drehen (Verwinden) der Welle.

Eine Anzahl von Kurvenscheiben (Nocken) ist auf der Welle mon­ tiert, und jede Kurvenscheibe befindet sich an einem Kurven­ scheibenort. Jede Kurvenscheibe hat auch eine Kurvenscheiben­ fläche, die so geformt ist, daß sie dem Verdrehen der Antriebs­ welle an dem entsprechenden Kurvenscheibenort entgegenwirkt, wenn eine ausreichende Kraft gegen die Kurvenscheibenfläche ausgeübt wird. Eine Anzahl von Nockenstößeln wirkt mit den Kur­ venscheiben zusammen, und gegen jede Kurvenscheibenfläche wirkt wenigstens ein Nockenstößel. Mit den Nockenstößeln ist ein Betä­ tigungssystem verbunden, um jeden Nockenstößel mit einer vor­ bestimmten Kraftbelastung gegen seine entsprechende Kurvenschei­ benfläche zu drücken. Zusätzlich ist mit dem Betätigungssystem ein Auslösemechanismus verbunden, um die vorbestimmten Kraftbe­ lastungen selektiv zu lösen. Somit wirken die Anzahl der Kurven­ scheiben, die Anzahl der Nockenstößel und das Betätigungssystem zusammen, um die Gesamtverdrehung der Welle zu vermindern.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Gesamtansicht eines Energieaus­ gleichssystems gemäß einem bevorzugten Ausführungsbei­ spiel der vorliegenden Erfindung, wobei eine Antriebs­ welle und verschiedene Zapfwellenvorrichtungen gezeigt sind;

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Energieausgleichsvorrichtung;

Fig. 3 eine Vorderansicht einer Energieausgleichsvorrichtung, die teilweise im Querschnitt gezeigt ist;

Fig. 4 eine Seitenansicht eines alternativen Ausführungsbei­ spiels der Energieausgleichsvorrichtung, die teilweise im Querschnitt gezeigt ist; und

Fig. 5 eine Querschnittsansicht, die im wesentlichen entlang der Linie 5-5 aus Fig. 4 genommen ist und den Dreh­ punkt eines Hebelarms zeigt.

Ein Energieausgleichssystem 10 ist allgemein in Fig. 1 darge­ stellt. Dieses gezeigte Ausführungsbeispiel ist nicht als Be­ schränkung aufzufassen, sondern als ein Beispiel für eine Anord­ nung des gesamten Energieausgleichssystems. Die Anzahl der ange­ triebenen Komponenten kann erhöht oder erniedrigt werden, die Anordnung der Komponenten kann geändert werden, und die Mecha­ nismen zum Umwandeln der Drehbewegung einer Welle in andere Arten von Bewegung können geändert werden. Es wird jedoch das gezeigte Ausführungsbeispiel beschrieben, um ein Verständnis der Funktionsweise des Systems zu erleichtern.

Das Energieausgleichssystem 10 weist eine Welle 12 auf, die verschiedene angetriebene Komponenten antreibt, wie solche, die in einer Becherherstellmaschine vom Revolvertyp verwendet wer­ den. Das Energieausgleichssystem 10 weist auch eine Anzahl von Kurvenscheiben (Nocken) 14, die auf der Antriebswelle 12 montiert sind, eine Anzahl von Nockenstößeln 16 und ein Betätigungssystem auf, das vorzugsweise individuelle Betätigungsmechanismen 18 hat. Die Betätigungsmechanismen 18 sind mit den Nockenstößeln 16 verbunden, um jeden Nockenstößel gegen seine entsprechende Kur­ venscheibe 14 zu drücken. Ein Auslösemechanismus 20 ist ebenso mit den Betätigungsmechanismen 18 verbunden, um die von den Nockenstößeln 16 gegen die Kurvenscheiben 14 ausgeübte Kraft selek­ tiv zu lösen.

Die Welle 12 und die daran angebrachten Kurvenscheiben 14 drehen sich um eine Längsachse 22. Wenn sich die Welle 12 dreht, treibt sie die verschiedenen angetriebenen Komponenten oder Zapfwellen­ vorrichtungen, die mit den Bezugszeichen 23 bis 27 versehen sind. Die Zapfwellenvorrichtungen sind mit der Welle 12 durch verschiedene Mechanismen verbunden, so über Rollengetriebekur­ venscheiben 28, die mit Zapfwellenvorrichtungen 23, 25 bzw. 26 verbunden sind, oder über ein Getriebeteil 30, das mit der Zapf­ wellenvorrichtung 27 verbunden ist. Ähnlich könnte die Zapfwel­ lenvorrichtung 24 mit der Welle 12 verbunden und durch eine Vielzahl von Mechanismen angetrieben sein, wie Rollengetriebe­ kurvenscheiben, Kettenräder, Stirnräder oder andere Vorrichtun­ gen zum Umwandeln der Drehbewegung der Welle 12 in eine ge­ wünschte Bewegung für die Zapfwellenvorrichtung.

Oft verursachen die Zapfwellenvorrichtungen variable Drehmomen­ te, die gegen die Welle 12 wirken. Zum Beispiel kann die Zapf­ wellenvorrichtung 25 einen Schaltrevolver drehen, der während jeder Drehbewegung der Welle 12 von seiner Rollengetriebekurven­ scheibe 28 beschleunigt und dann verzögert wird. Diese Be­ schleunigungs- und Verzögerungssequenz bewirkt anfänglich ein Verdrehen der Welle 12 in einer Winkelrichtung, und wenn dann der Revolver verzögert wird, springt die verdrehte Welle 12 zu­ rück und bewirkt eine Winkelverdrehung in der entgegengesetzten Richtung. Dieses Verdrehen der Welle bewirkt effektiv Fluktua­ tionen oder momentane Änderungen in der Drehzahl (Umdrehungen pro Minute) der Welle 12 an dem betreffenden Drehmomentbelas­ tungspunkt. Hohe Drehmomentbelastungen können auch die Gesamt­ drehzahlen der gesamten Welle ändern.

Entlang der Welle 12 gibt es eine Anzahl von Drehmomentbelas­ tungspunkten 32. Dort, wo eine Zapfwellenvorrichtung mit der Welle 12 verbunden ist, wird ein Drehmomentbelastungspunkt 32 erzeugt und kann potentiell ein Verdrehen der Welle 12 bewirken, was zu ungleichmäßigen Radialgeschwindigkeiten entlang der Welle 12 führt. In anderen Worten, die Welle 12 muß die von den ver­ schiedenen Zapfwellenvorrichtungen erforderten Änderungen in der Energie absorbieren. Das Energieausgleichssystem 10 arbeitet mit der Welle 12, um diese Energieabsorption auszugleichen und das Verdrehen der Welle 12 an jedem Drehmomentbelastungspunkt 32 zu minimieren.

Eine Wellenverdrehung kann durch Verwenden der Kurvenscheiben 14 begrenzt werden, um an ausgewählten Punkten entlang der Welle 12 ein Gegendrehmoment bereitzustellen. Jede Kurvenscheibe 14 be­ findet sich an einem eindeutigen Kurvenscheibenort 34 auf der Welle 12 und ist so gestaltet, daß eine geeignete gegen die Kurvenscheibe ausgeübte Kraft dem Verdrehen (Verwinden) der Welle 12 an diesem betreffenden Kurvenscheibenort 34 entgegen­ wirkt.

Um Kurvenscheiben und Kurvenscheibenorte auszuwählen, wird der von der Welle 12 erfahrene Betrag an Winkelverdrehung an einem ersten ausgewählten Punkt bestimmt, z. B. durch Summieren der Drehmomenteinflüsse auf die Welle 12 zwischen der die Welle 12 antreibenden Antriebsquelle (nicht gezeigt) und dem ersten aus­ gewählten Punkt. Dann wird eine Kurvenscheibe 14 mit einem Pro­ fil, das dazu ausgelegt ist, diesen Drehmomenteffekten entgegen­ zuwirken, wenn eine ausreichende Kraft gegen die Kurvenscheibe angewendet wird, an dem ersten ausgewählten Punkt, d. h. dem ersten Kurvenscheibenort, an der Welle 12 angebracht. Zwischen diesem ersten Kurvenscheibenort und einem zweiten Kurvenschei­ benort werden die Drehmomenteffekte der verschiedenen Zapfwel­ lenvorrichtungen wiederum bestimmt, und eine weitere Kurven­ scheibe 14 wird mit einem geeigneten Kurvenscheibenprofil ge­ staltet, um der Verdrehung der Welle 12 zwischen dem ersten Kurvenscheibenort und dem zweiten Kurvenscheibenort entgegen­ zuwirken, wenn eine ausreichende Kraft gegen diese betreffende Kurvenscheibe 14 ausgeübt wird. Wenn die Welle zusätzliche Kur­ venscheibenorte aufweist, wird dieselbe Bestimmung der Wellen­ verdrehung zwischen jedem aufeinanderfolgenden Kurvenscheibenort durchgeführt, und die Profile der Kurvenscheiben werden demgemäß gestaltet. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Kurvenscheibenorte 34 mit geeignet gestalteten Kurvenschei­ den 14, um den Drehmomenteffekten der Zapfwellenvorrichtungen 23 bis 27 entgegenzuwirken.

In dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 1 wird den Drehmomenteffek­ ten auf die Welle 12 durch einzelne Energieausgleichsvorrichtun­ gen 40, 41 bzw. 42 entgegengewirkt, die in der Nähe jedes Kur­ venscheibenortes 34 angeordnet sind. Die Energieausgleichsvor­ richtung 40 und die Energieausgleichsvorrichtung 41 sind in der Konstruktion ähnlich, während die Energieausgleichsvorrichtung 42 eine leicht verschiedene Konstruktion hat. Jeder Typ von Energieausgleichsvorrichtung wird unter Bezug auf die Fig. 2 bis 5 im Detail beschrieben. Die Anzahl, Anordnung und Konstruk­ tion jeder Energieausgleichsvorrichtung kann jedoch auf die besondere Anwendung des gesamten Energieausgleichssystems 10 eingestellt werden.

Damit das Energieausgleichssystem 10 richtig funktioniert, ist jede Kurvenscheibe 14 gemäß den Parametern der besonderen Ma­ schine gestaltet, an der das Energieausgleichssystem 10 ange­ bracht ist. Die Parameter, wie Drehmomentbelastungen, Wellenge­ schwindigkeit und Orientierung der Kraftbelastungen gegen die Kurvenscheibe, können zwischen verschiedenen Maschinen wesent­ lich variieren. Sobald die spezifischen Betriebsparameter der betrachteten Maschine bekannt sind, kann jedoch von Fachleuten eine geeignete Kurvenscheibengestalt bestimmt werden.

Jeder Nockenstößel 16 wird in einer geeignet orientierten Rich­ tung und mit einer entsprechend berechneten Kraft gegen seine entsprechende Kurvenscheibe 14 gedrückt, um der Verdrehung der Welle 12 an einem entsprechenden Kurvenscheibenort 34 und bei der besonderen Geschwindigkeit, mit der die Maschine betrieben wird, entgegenzuwirken. Zusätzlich ist es wünschenswert, den Auslösemechanismus 20 mit jedem Betätigungsmechanismus 18 zum Liefern von Kraft verbunden zu haben, um die gegen die verschie­ denen Kurvenscheiben 14 wirkende Kraft selektiv zu verkleinern oder auszuschalten. Sonst verbleibt ein relativ großer Betrag an potentieller Energie in der Welle 12, wenn die Welle 12 statio­ när ist. Diese potentielle Energie kann ein Sicherheitsproblem darstellen, wenn sie die Welle unbeabsichtigt dreht, wodurch die Zapfwellenvorrichtungen betrieben werden.

Unter allgemeinem Bezug auf die Fig. 2 und 3 wird die Ener­ gieausgleichsvorrichtung 40 erläutert. Die Energieausgleichsvor­ richtung 40 hat allgemein dieselbe Anordnung wie die Energieaus­ gleichsvorrichtung 41, außer daß die Kurvenscheiben 14 und die gegen die Kurvenscheiben ausgeübte Kraft variieren können. Die Energieausgleichsvorrichtung 40 weist die auf der drehbaren Welle 12 montierte Kurvenscheibe 14 auf. Der Betätigungsmechanis­ mus 18 drückt den Nockenstößel 16 mit einer vorbestimmten Kraftbelastung gegen die Kurvenscheibe 14, und der Auslösemecha­ nismus 20 wirkt mit dem Betätigungsmechanismus 18 zusammen, um die gegen die Kurvenscheibe 14 wirkende vorbestimmte Kraftbela­ stung selektiv zu reduzieren oder auszuschalten.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kurvenscheibe 14 eine Kurvenscheibenfläche 44 auf, die sich um die Welle 12 zur festen Drehbewegung mit der Welle 12 um die Längsachse 22 erstreckt. Der Nockenstößel 16 ist vorzugsweise eine Rolle, die an der Kurvenscheibenfläche 44 angreift und daran entlangrollt, wenn sich die Welle 12 dreht. Der Nockenstößel 16 dreht sich um einen Stift 46, durch den der Nockenstößel 16 an dem Betäti­ gungsmechanismus 18 angebracht ist.

Der Betätigungsmechanismus 18 weist vorzugsweise einen Hebelarm 48 auf, wobei der Stift 46 an einem Ende und ein Drehpunktmon­ tierungsring 50 an seinem gegenüberliegenden Ende angeordnet ist. Der Drehpunktmontierungsring 50 ist durch eine Halterung 54 schwenkbar an einem Rahmenwerk 52 montiert, und ein Drehpunkt­ stift 56 erstreckt sich dort hindurch.

Der Betätigungsmechanismus 18 enthält ferner einen Stab 58 und vorzugsweise zwei Stäbe, wobei jeder ein proximales oder erstes Ende 60 und ein distales oder zweites Ende 62 hat. Das proximale Ende 60 weist einen Flansch 64 und ein Befestigungsteil 66 auf, um jeden Stab 58 zwischen dem Stift 46 und dem Drehpunktstift 56 mit dem Hebelarm 48 zu verbinden. Das proximale Ende 60 jedes Stabs 58 ist vorzugsweise durch ein Befestigungsmittel 70, wie eine Schraube, mit einem zylindrischen Lager 68 verbunden. Das zylindrische Lager 68 ist in einem dazu passenden Hohlraum 72 aufgenommen, der in dem Hebelarm 48 angeordnet ist, um zumindest etwas Schwenkbewegung jedes Stabs 58 in bezug auf den Hebelarm 48 zu erlauben.

Das distale Ende 62 jedes Stabs 58 erstreckt sich vorzugsweise durch eine in einer Halterung 76 angeordnete Bohrung 74. Jedes distale Ende 62 erstreckt sich auch durch eine Hülse 78, die von einem zweiten zylindrischen Lager 80 gehalten wird, das in der Halterung 76 schwenkbar montiert ist. Die Bohrungen 74 sind im Durchmesser etwas größer als der Durchmesser des entsprechenden, sich dort hindurch erstreckenden distalen Endes 62. Dies erlaubt zumindest etwas Schwenkbewegung der Stäbe 58 und der zylindri­ schen Lager 80 in bezug auf die Halterung 76. Auch bleibt die Halterung 76 vorzugsweise an einer festen Position, wenn die vorbestimmte Kraftbelastung gegen die entsprechende Kurvenschei­ be 14 ausgeübt wird.

Zwischen den Flanschen 64 und der Halterung 76 ist eine Feder 82 angeordnet. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist für jeden Stab 58 wenigstens eine Feder 82 vorgesehen, und jede Feder kann eine Schraubenfeder aufweisen, die jeden Stab 58 in Längsrich­ tung durch das Zentrum der Wicklungen aufnimmt, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Federn 82 bewirken, daß der Nockenstößel 16 die vorbestimmte Kraftbelastung gegen die Kurvenscheibe 14 liefert. Jede Feder 82 drückt, wenn sie gegen ihren entsprechenden Flansch 64 wirkt, den Hebelarm 48 zu einer Drehbewegung um eine Drehachse, die koaxial mit dem Drehpunktstift 56 verläuft, was bewirkt, daß der Nockenstößel 16 die gewünschte Kraft gegen die Kurvenscheibenfläche 44 ausübt. Die zylindrischen Lager 68 und 80 erlauben den Stäben 58, während der Schwenkbewegung des He­ belarms 48 um den Drehpunktstift 56 leicht in bezug auf die Halterung 76 und den Hebelarm 48 schwenken zu können.

Obwohl unter Bezug auf die Fig. 2 und 3 ein bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel des Betätigungsmechanismus 18 beschrieben wor­ den ist, können viele Änderungen und Modifikationen an dem Betä­ tigungsmechanismus ausgeführt werden. Zum Beispiel können ver­ schiedenartige Federn oder andere krafterzeugende Einrichtungen verwendet werden, verschiedene Anzahlen von Stäben 58 können mit dem Hebelarm 48 verbunden werden, der Hebelarm 48 kann unter­ schiedliche Längen und Ausgestaltungen haben, und die Stäbe 58 können auf verschiedene Weisen mit dem Hebelarm 48 und der Hal­ terung 76 verbunden sein. So können die Stäbe 58 für bestimmte Anwendungen direkt mit dem Nockenstößel 16 verbunden werden, um den Hebelarm 48 wegzulassen.

Der Auslösemechanismus 20 ist vorzugsweise durch eine Anzahl von Befestigungsmitteln 84, wie Schrauben oder Schweißstellen, mit der Halterung 76 verbunden und ist durch eine oder mehrere Mon­ tierungsklammern 86 auch fest mit dem Rahmenwerk 52 verbunden. Die Montierungsklammern 86 sind an dem Rahmenwerk 52 durch ge­ eignete Befestigungsmittel 88 angebracht, wie Schrauben oder Schweißstellen.

Der Auslösemechanismus 20 weist auch wenigstens einen pneumati­ schen Zylinder 90 auf und kann zwei pneumatische Zylinder 90 verwenden, wobei auf jeder Seite der Stäbe 58 einer angeordnet ist. Die pneumatischen Zylinder sind zwischen dem Rahmenwerk 52 und der Halterung 76 verbunden, um die Halterung 76 selektiv entweder auf den Hebelarm 48 zu oder von dem Hebelarm 48 weg zu bewegen. Wenn die pneumatischen Zylinder 90 zurückgezogen wer­ den, bewegt sich die Halterung 76 auf den Hebelarm 48 zu und drückt die Federn 82 in einen zusammengedrückten Zustand, so daß die vorbestimmte Kraftbelastung durch den Nockenstößel 16 auf die Kurvenscheibe 14 angewandt werden kann. Wenn jedoch die vorbestimmte Kraftbelastung reduziert oder ausgeschaltet werden soll, werden die pneumatischen Zylinder 90 zu einem ausgestreck­ ten Zustand aktiviert, wodurch die Halterung 76 allgemein von dem Hebelarm 48 wegbewegt wird, um den Druck der Federn 82 zu lösen und die Kraftbelastung gegen die Kurvenscheibe 14 zu redu­ zieren. Die unbelastete Position ist in Fig. 3 in strichpunk­ tierten Linien gezeigt. Pneumatische Leitungen 92 liefern pneu­ matischen Druck an die Zylinder 90, um sie zwischen einer belas­ teten und einer unbelasteten Position zu betätigen.

Obwohl pneumatische Zylinder bevorzugt sind, kann der Auslöseme­ chanismus 20 auch durch eine Anzahl verschiedener Einrichtungen betätigt werden. Diese Einrichtungen schließen hydraulische Zylinder oder Vorrichtungen vom rein mechanischen Typ ein.

Unter allgemeinem Bezug auf die Fig. 4 und 5 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der Energieausgleichsvorrichtung erläutert. Dieses besondere Ausführungsbeispiel ist von dem Typ, der in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet ist, und ist beson­ ders wünschenswert, wenn der Platz begrenzt ist. Abgesehen von dem Hebelarm 48 sind der Betätigungsmechanismus 18, der Auslöse­ mechanismus 20, der Nockenstößel 16 und die Kurvenscheibe 14 vorzugsweise ähnlich den bei der Energieausgleichsvorrichtung 40 oder 41 verwendeten Komponenten. Demgemäß werden die ähnlichen Komponenten nicht erneut beschrieben.

Die Energieausgleichsvorrichtung 42 ist durch eine Montierungs­ klammer 94 mit einer Anzahl von Befestigungsmitteln 96, wie Schrauben oder Schweißstellen, an dem Rahmenwerk 52 montiert. Der hauptsächliche Unterschied zwischen der Konstruktion der Energieausgleichsvorrichtung 42 und der der Energieausgleichs­ vorrichtungen 40 oder 41 ist der Ort des Punktes, um den der Hebelarm 48 schwenkt. In der Vorrichtung 42 ist der Hebelarm 48 um eine koaxial zu einem Drehpunktstift 100 verlaufende Schwenk­ achse für eine Schwenkbewegung montiert. Der Drehpunktstift 100 befindet sich zwischen dem Stift 46, an dem der Nockenstößel 16 montiert ist, und dem zylindrischen Lager 68, an dem das proxi­ male Ende 60 jedes Stabes 58 angebracht ist. In dem am meisten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abstand zwischen dem zylindrischen Lager 68 und dem Drehpunktstift 100 etwa halb so groß wie der Abstand zwischen dem Drehpunktstift 100 und dem Stift 46, obwohl diese Abstände gemäß der spezifischen Anwendung der Energieausgleichsvorrichtung 42 geändert werden können. Der Drehpunktstift 100 ist auf einer Halterung 98 montiert, die an dem Rahmenwerk 52 angebracht ist.

In der Energieausgleichsvorrichtung 42 wirkt der Nockenstößel 16 allgemein auf einer im Vergleich zu den Energieausgleichsvor­ richtungen 40 oder 41 diametral gegenüberliegenden Seite der Kurvenscheibe 14. Dies ergibt sich aus dem unterschiedlich an­ geordneten Schwenkpunkt des Hebelarms, was bewirkt, daß der Nockenstößel 16 in einer im Vergleich zu der von dem Nockenstö­ ßel 16 in den Energieausgleichsvorrichtungen 40 oder 41 ausge­ übten Kraft allgemein entgegengesetzten Richtung Kraft ausübt. Die entsprechende Kurvenscheibe 14 und Kurvenscheibenfläche 44 sind so gestaltet, daß sie die allgemein entgegengesetzte Kraft­ richtung kompensieren. Wie zuvor erwähnt, kann das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel besonders vorteilhaft sein, wenn der Raum begrenzt ist.

Die Hebelarme 48 können auf verschiedene Weisen schwenkbar mon­ tiert sein, aber eine beispielhafte Lageranordnung ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Bei dieser Anordnung ist ein Satz von Lagern 102, die vorzugsweise Kugellager aufweisen, in einer kreisförmigen Bohrung 104 angeordnet, die sich durch den Hebel­ arm 48 erstreckt. Die Lager 102 sind zwischen dem Stift 100 und einer Wand 106 des Hohlraums 104 angeordnet, um eine glatte und gleichmäßige Schwenkbewegung des Hebelarms 48 zu erleichtern.

Jede einzelne Energieausgleichsvorrichtung 40, 41 oder 42 kann verwendet werden, um das Verdrehen einer Welle zu begrenzen. In vielen Anwendungen wird es jedoch notwendig sein, mehr als eine Energieausgleichsvorrichtung zu benutzen, wie durch das Energie­ ausgleichssystem in Fig. 1 veranschaulicht.

Die vorstehende Beschreibung erläutert bevorzugte Ausführungs­ beispiele der Erfindung, und die Erfindung ist nicht auf die gezeigten spezifischen Konstruktionen begrenzt. Zum Beispiel können Kurvenscheiben und Nockenstößel unterschiedlicher Gestal­ tungen verwendet werden, es können Hebelarme unterschiedlicher Gestaltungen benutzt werden, es können andere Federn als Schrau­ benfedern verwendet werden, um die vorbestimmte Kraft zu lie­ fern, und die einzelnen Betätigungs- oder Auslösemechanismen können zur Verwendung an einer Anzahl von Kurvenscheibenorten jeweils zu einem einzigen System kombiniert werden.

Claims (9)

1. Energieausgleichsvorrichtung (10) zur Verwendung an einer Maschine mit einer drehbaren Welle (12), wie einer Maschine zum Herstellen von Papierbechern, wobei die Energieaus­ gleichsvorrichtung (10) aufweist:
eine Welle (12), die sich um eine Achse (22) dreht und auf die eine Drehmomentbelastung ausgeübt wird;
eine Kurvenscheibe (14), die auf der Welle (12) für eine damit übereinstimmende Drehbewegung gehalten ist;
einen Nockenstößel (16), der an der Kurvenscheibe (14) angreift und damit zusammenwirkt und der angeordnet ist, um ein Verwinden der Welle (12) unter einer Drehmomentbelastung zu begrenzen;
einen federgespannten Betätigungsmechanismus (18), der mit dem Nockenstößel (16) verbunden ist, um den Nockenstößel (16) mit einer vorbestimmten Kraftbelastung gegen die Kur­ venscheibe (14) zu drücken; und
einen Auslösemechanismus (20), der mit dem Betätigungs­ mechanismus (18) zusammenwirkt und betriebsfähig ist, die vorbestimmte Kraftbelastung zu reduzieren.

2. Energieausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus (18) auf­ weist:
eine Schraubenfeder (82) zum Bereitstellen der Kraftbe­ lastung;
einen Stab (58) mit einem proximalen Ende (60) und einem distalen Ende (62), wobei der Stab (58) einen in der Nähe des proximalen Endes (60) angeordneten Flansch (64) aufweist; und
eine Halterung (76), die angeordnet ist, um das distale Ende (62) des Stabs (58) verschiebbar aufzunehmen, wobei die Schraubenfeder (82) zwischen dem Flansch (64) und der Halte­ rung (76) gehalten ist.

3. Energieausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungsmechanismus (18) einen Hebelarm (48) aufweist, der mit dem Nockenstößel (16) ver­ bunden ist und schwenkbar um einen Drehpunkt montiert ist, wobei das proximale Ende (60) des Stabs (58) mit dem Hebel­ arm (48) verbunden ist.

4. Energieausgleichsvorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslösemechanismus (20) mit der Halterung (76) verbunden ist und die Halterung (76) selektiv auf das distale Ende (62) des Stabs (58) zu bewegt, um die Spannung in der Schraubenfeder (82) zu lösen, wobei der Auslösemechanismus (20) einen pneumatischen Zylinder (90) aufweist.

5. Energieausgleichssystem (10) zum Vermindern der Drehmoment­ effekte von Zapfwellenvorrichtungen (23-27) auf eine An­ triebswelle (12), wobei die Antriebswelle (12) eine Anzahl von Drehmomentbelastungspunkten (32) aufweist, von denen jeder variable Drehmomentbelastungen erfährt, wenn die Zapf­ wellenvorrichtungen (23-27) mit der Antriebswelle (12) an jedem Drehmomentbelastungspunkt (32) wechselwirken, wobei die Antriebswelle (12) unter dem Einfluß des an jedem Dreh­ momentbelastungspunkt (32) wirkenden Drehmoments verdreht wird, wobei das Energieausgleichssystem (10) aufweist:
eine Antriebswelle (12), die um eine Längsachse (22) drehbar ist;
eine Anzahl von Kurvenscheiben (14), die auf der An­ triebswelle (12) montiert sind, wobei jede Kurvenscheibe (14) eine Kurvenscheibenfläche (44) hat und sich an einem Kurvenscheibenort (34) befindet;
eine Anzahl von Nockenstößeln (16), wobei gegen jede Kurvenscheibenfläche (44) wenigstens ein Nockenstößel (16) wirkt;
eine Betätigungseinrichtung, die mit den Nockenstößeln (16) verbunden ist, um jeden Nockenstößel (16) mit einer vorbestimmten Kraftbelastung gegen seine entsprechende Kur­ venscheibenfläche (44) zu drücken, wobei jede Kurvenschei­ benfläche (44) so gestaltet ist, daß sie der Verwindung der Antriebswelle (12) an dem entsprechenden Kurvenscheibenort (34) entgegenwirkt, wenn eine ausreichende vorbestimmte Kraftbelastung gegen diese Kurvenscheibenfläche (44) ausge­ übt wird; und
einen Auslösemechanismus (20), der mit der Betätigungs­ einrichtung verbunden ist, um die vorbestimmte Kraftbela­ stung zu lösen, wobei die Anzahl der Kurvenscheiben (14), die Anzahl der Nockenstößel (16) und die Betätigungseinrich­ tung zusammenwirken, um die Gesamtverwindung der Antriebs­ welle (12) zu vermindern.

6. Energieausgleichssystem (10) nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die vorbestimmte Kraftbelastung angewendet wird, wenn sich die Antriebswelle (12) dreht, und gelöst wird, wenn die Antriebswelle (12) in bezug auf eine Drehbe­ wegung stationär ist.

7. Energieausgleichssystem (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Anzahl von Betätigungsmechanismen (18) aufweist, wobei jeder Betä­ tigungsmechanismus (18) in der Nähe eines Kurvenscheibenorts (34) angeordnet und mit den Nockenstößeln (16) verbunden ist, die gegen die an diesem Kurvenscheibenort (34) angeord­ nete Kurvenscheibe (14) wirken, wobei jeder Betätigungsme­ chanismus (18) eine Feder (82) aufweist, die zusammenge­ drückt ist, um den entsprechenden Nockenstößel (16) gegen die entsprechende Kurvenscheibenfläche (44) zu drücken.

8. Energieausgleichssystem (10) nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Feder (82) zwischen einer Halterung (76) und einem schwenkbaren Hebelarm (48), an dem der Nockenstößel (16) angebracht ist, zusammengedrückt ist.

9. Energieausgleichssystem (10) nach Anspruch 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Auslösemechanismus (20) eine Anzahl einzelner Auslösemechanismen aufweist, wobei jeder einzelne Auslösemechanismus mit einem Betätigungsmechanismus (18) zusammenwirkt und wobei jeder einzelne Auslösemechanismus einen Pneumatikzylinder (90) aufweist, der mit der Halterung (76) verbunden ist, um die Halterung (76) in eine Richtung zu bewegen, die ein Expandieren der Feder (82) erlaubt, wodurch die durch den Nockenstößel (16) gegen die entspre­ chende Kurvenscheibenfläche (44) ausgeübte Kraft begrenzt wird.