DE19502661A1 - Energieausgleichssystem - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/184,573 US5544537A (en) | 1994-01-21 | 1994-01-21 | Energy balance system configured to compensate for the changes in energy absorbed by a rotating shaft |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19502661A1 true DE19502661A1 (de) | 1995-09-07 |
Family
ID=22677461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19502661A Ceased DE19502661A1 (de) | 1994-01-21 | 1995-01-20 | Energieausgleichssystem |
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DE (1) | DE19502661A1 (de) |
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---|---|
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