Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder

Abstract

 Die Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder ist gemäß einer ersten grundsätzlichen Lösung mit einem Wechselhalter (1) für eine Mehrzahl von Konushülsen (2) ausgerüstet, die einen auf unterschiedliche Achsenden verschiedener Tiefdruckzylinder angepaßten Innendurchmesser besitzen, so daß eine Anpassung an eine jeweils gleiche Aufnahmekonuspinole (8) ermöglicht ist und in der gleichen Galvanikanlage mehrere unterschiedliche Druckzylinder kontinuierlich fortlaufend bearbeitet werden können ohne einen umständlichen Ein- und Ausbau verschiedener Spannzangen. Gemäß einer zweiten grundsätzlichen Lösung wird für die Spannvorrichtung auf den Wechselhalter und die unterschiedlichen Konushülsen verzichtet. Statt dessen wird als wesentliches Spannelement eine gehärtete Konushülse (21) verwendet und die Einspannung erfolgt mit sehr hohem Anpreßdruck. Aufgrund der quasi gasdichten Verbindung zwischen dem Zylinderachsende und der Hohlkonuswand sind überraschenderweise sehr hohe Ströme übertragbar.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsendurchmessern, bei der die Stromübertragung von einem Stromzuführsystem auf die Außenenden der in die Anlage eingesetzten Tiefdruckzylinder erfolgt.

[0002] Für die galvanische Behandlung, z. B. die galvanische Beschichtung von Tiefdruckzylindern, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Stromübertragung auf den in die Galvanikanlage eingesetzten Zylinder, nämlich einmal auf der Ballenstirnseite und zum anderen über die Zylinderachsenden. Bei der hier im Vordergrund des Interesses stehenden Stromübertragung auf das Achsende werden in der Regel Spannzangensysteme verwendet, wobei aufgrund der erforderlichen hohen Stromdichten auf ausreichend große Kontaktübertragungsflächen und hohen Anpreßdruck zu achten ist.

[0003] In einer Galvanikanlage für den genannten Zweck sind in der Regel mehrere Zylindertypen zu bearbeiten. Dabei tritt wiederholt das Problem auf, daß bei unterschiedlichen Achsenden nicht alle Zylinder einer Druckerei in der gleichen Spannzange aufgenommen werden können. Bei der aufeinanderfolgenden galvanischen Bearbeitung von Zylindern mit unterschiedlichen Achsenden müssen also unterschiedliche Spannzangen zum manuellen Auswechseln bereitgehalten werden.

[0004] Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der genannten Gattung zu schaffen, mit der ein einfacher, vorzugsweise automatischer Wechsel in Anpassung auf unterschiedliche Zylinderachsenden ermöglicht wird.

[0005] Die Erfindung ist bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art gemäß einem ersten Lösungsprinzip gekennzeichnet durch

- eine Mehrzahl von Konushülsen mit Außenkonus, gleichem Außendurchmesser und jeweils auf einen bestimmten Achsenenddurchmesser unterschiedlicher Tiefdruckzylinder angepaßtem Innendurchmesser,

- jeweils einem axial verschieblich in jeder Konushülse gelagerten Zwischenschiebestück,

- einem beweglich gelagerten Wechselhalter, welcher die Mehrzahl von mit dem zugeordneten Zwischenschiebestück versehenen Konushülsen in auf deren Außendurchmesser angepaßten Bohrungen aufnimmt,

- einer zur Stromübertragung auf ein jeweiliges Achsende über eine zugeordnete Außenkonushülse dienenden Pinolenkonushülse, deren Innenkonus auf den jeweils gleichen Außenkonus der Konushülsen angepaßt ist, und durch

- eine konzentrisch zur Pinolenkonushülse gelagerte Auswerfervorrichtung zur Axialverschiebung jeweils eines Zwischenschiebestücks und der jeweiligen Konushülse in die entspannte Position innerhalb der zugeordneten Bohrung des Wechselhalters.

[0006] Gemäß einer zweiten grundsätzlichen Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung bei einer Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylindern mit unterschiedlichen Achsendurchmessern, bei der die Stromübertragung von einem Stromzuführsystem auf die Außenenden der in die Anlage eingesetzten Tiefdruckzylinder erfolgt, gekennzeichnet durch einen gehärteten Hohlkonus als Halte- und Zentrierelement für achsstirnseitig einzuspannende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsendurchmessern sowie als Stromübertragungselement zwischen dem Stromzuführsystem und dem Achsende eines eingespannten Tiefdruckzylinders.

[0007] Der Tiefdruckzylinder wird mittels der gehärteten Hohlkonen axial mit hohem Druck eingespannt, wobei vorzugsweise Spitzkonen zum Einsatz kommen mit einem Neigungswinkel von <60_°, vorzugsweise etwa im Bereich von 45 zur Konusachse. Durch den hohen Druck können sowohl das Drehmoment als auch hohe Ströme, d. h. hohe Stromdichten, übertragen werden.

[0008] Das zweite Lösungsprinzip der Erfindung vereinfacht das Problem der Anpassung der Spannvorrichtung an unterschiedliche Achsenden ganz erheblich, weil bei dieser Lösung nicht nur die umständlich zu handhabenden und konstruktiv aufwendigen Zangen, sondern außerdem noch der Wechselhalter gemäß dem ersten Lösungsprinzip entfallen kann.

[0009] Die Funktionstüchtigkeit der zweiten grundsätzlichen Lösung ist aus folgendem Grund überraschend:

[0010] Ein kritischer Bereich bei dieser Art der Einspannung über einen Hohlkonus ist der Stromübergang. In der Literatur wird von übertragbaren Stromdichten von 2 A/mm² ausgegangen. Dies würde einer hohen Stromübertragung über die Linienberührung in einem Hohlkonus widersprechen. Versuche haben aber überraschenderweise gezeigt, daß bei einem hohen Anpreßdruck, beispielsweise von ca. 3000 kp, eine quasi gasdichte Verbindung zwischen dem Konus und dem Achsende des Zylinders entsteht. Dadurch sind weit höhere Stromdichten übertragbar, als bisher angenommen wurde. Bei einem erprobten Ausführungsbeispiel der Erfindung wurden über einen Achszapfen von 70 mm Durchmesser bei einer geschätzten Linienbreite der Anpressung zwischen dem Hohlkonus und dem stirnseitigen Rand des Achszapfens von 0,5 mm im Dauerbetrieb ein Strom von 3000 A übertragen. In einer erprobten Anlage lassen sich bei beidseitiger Stromübertragung sogar bis zu 9000 A übertragen. Trotz dieses hohen Stroms treten keinen nennenswerten Verschleißerscheinungen am Konus oder am Achsende auf. Überraschenderweise sind sogar die Wärmeverluste äußerst gering, d. h. der Bereich der Stromübertragung wird nicht übermäßig erwärmt. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die Widerstandsstrecke zwischen dem Konus und dem Achsende nur einen minimalen Übergangswiderstand aufweist.

[0011] Das Stromübertragungsprinzip, gemäß der zweiten grundsätzlichen Ausführungsform der Erfindung, vereinfacht ganz wesentlich den konstruktiven Aufbau von Galvanikanlagen für den genannten Zweck, insbesondere dann, wenn unterschiedliche Zylindertypen bearbeitet werden sollen. Auf unterschiedliche Adapterhülsen kann dabei zusätzlich verzichtet werden.

[0012] Vorteilhafte Weiterbildungen und Ergänzungen der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung sind jeweils Gegenstand einer Mehrzahl von abhängigen Patentansprüchen.

[0013] Aufgrund des ersten Lösungsprinzips gemäß der Erfindung ist ein automatisches Versehen des Achsendes von galvanisch zu behandelnden Druckzylindern mit einer Durchmesser- und/oder Längenunterschiede ausgleichenden Hülse und damit eine Anpassung an die jeweils gleiche Aufnahmepinole in der gleichen Galvanikanlage möglich, so daß alle Druckzylinder eines Kunden unabhängig von deren jeweiligen individuellen Abmessungen in einem kontinuierlichen Arbeitsprozeß bearbeitet werden können.

[0014] Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die einer (nicht gezeigten) Druckzylinder-Galvanisieranlage zugeordnete erfindungsgemäße Spannvorrichtung gemäß dem ersten Lösungsprinzip am antriebsseitigen Ende, an dem auch die Stromübertragung erfolgt, bei eingespanntem Druckzylinder;

Fig. 2 die gleiche antriebsseitige Spannvorrichtung, jedoch jetzt im entspannten Zustand, d. h. beim Wechsel von einem auf einen nächsten zu bearbeitenden Druckzylinder;

Fig. 3 die stirnseitige Draufsicht auf die erfindungsgemäße Spannvorrichtung gemäß Fig. 1 und Fig. 2;

Fig. 4 die einer (nicht gezeigten) Druckzylinder-Galvanisieranlage zugeordnete erfindungsgemäße Spannvorrichtung gemäß dem zweiten Lösungsprinzip am antriebsseitigen Ende, an dem auch die Stromübertragung erfolgt, bei nicht eingespanntem Druckzylinder; und

Fig. 5 die stirnseitige Draufsicht, teilweise in Schnittdarstellung, auf die Spannvorrichtung gemäß Fig. 4.

[0015] Einander entsprechende Teile oder Baugruppen sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.

[0016] An einem stirnseitigen Ende einer (nicht gezeigten) Galvanisierwanne für Druckzylinder, wobei in den Fig. 1 und 2 jeweils nur die Zylinderachse 3 dargestellt ist, befindet sich in einem Gehäuse 10 ein hier nicht weiter interessierender, weil bekannter Antrieb 11 sowie ein Stromzuführsystem 12, das über eine Kollektorhülse 13, eine Pinolenkonushülse 8 und eine Konushülse 2 mit auf die Pinolenkonushülse angepaßtem Außenkonus den erforderlichen Galvanisierstrom auf das Zylinderachsende 3 überträgt. Die Konushülse 2 ist in einer auf ihren Außendurchmesser angepaßten Bohrung 14 eines Wechselhalters, im dargestellten Ausführungsbeispiel einer Wechselscheibe 1 axial verschieblich gehalten. Die Wechselscheibe 1 läßt sich um eine Achse 15 verdrehen. Der Innendurchmesser der Konushülse 2 ist auf den Achsendendurchmesser des Druckzylinders angepaßt, d. h. die Konushülse 2 dient als Anpaßelement auf unterschiedliche Achsendendurchmesser der verschiedenen Typen von Druckzylindern. Ein rotationssymmetrisches Zwischenschiebestück 4, dessen axiale Länge zweckmäßigerweise derjenigen der Konushülse 2 entspricht, ist an seinen beiden Stirnseiten jeweils mit einer flanschartig nach außen springenden Ringschulter 16 bzw. 17 versehen. Die Ringschulter 16 dient zur Begrenzung des möglichen Verschiebewegs des Zwischenschiebestücks 4 in den Fig. 1 und 2 nach links durch Zusammenwirken mit einer Ringanschlagfläche 18 innerhalb der Konushülse 2. Andererseits begrenzt die flanschartige Ringschulter 17 den möglichen Verschiebeweg des Zwischenschiebestücks 4, wenn dieses in die Konushülse 2 durch den Kolben oder Stößel 6 einer Auswerfervorrichtung 7 hineingedrückt wird (vgl. Fig. 2). Die Auswerfervorrichtung 7 ist im dargestellten Beispiel eine Gasdruckfeder.

[0017] Wie die Fig. 3 erkennen läßt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Wechselhalter, also die Wechselscheibe 1, mit drei unterschiedlichen Konushülsen 2 bestückt. Diese unterschiedlichen Konushülsen 2 sind in umfangsmäßig mit etwa gleichem Winkelabstand angeordnete Durchgangsbohrungen 14 eingesetzt, deren jeweilige Seelenachse auf einem Kreis 20 um die Rotationsachse 15 der Wechselscheibe 1 angeordnet sind.

[0018] Wird die Gasdruckfeder 7 betätigt, so daß zum Auswerfen der Stößel 6 nach rechts ausgeschoben wird, so wird zunächst das Zwischenschiebestück 4 nach rechts verschoben und nimmt über seine Ringschulter 17 die Konushülse 2 mit, bis diese, begrenzt durch einen Anschlag 5, ihre Ruheposition innerhalb der zugeordneten Bohrung 14 erreicht hat.

[0019] Der Funktionsablauf beim Einspannen bzw. Wechseln eines galvanisch zu behandelnden Druckzylinders mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spannvorrichtung ist der folgende:

[0020] Zunächst wird durch Drehen der Wechselscheibe 1 eine auf ein bestimmtes Zylinderende passende Konushülse 2 vorpositioniert. Sodann wird die Zylinderachse 3 eingerückt und eingespannt. Dabei drückt das Zylinderachsende das Zwischenschiebestück 4 ein. Das Zwischenschiebestück 4 nimmt nun die Konushülse 2 über die flanschartige Außenschulter 16 mit, bis die Konushülse 2 die Pinolenkonushülse 8 erreicht, wobei jetzt die Konushülse 2 auf das Zylinderachsende gepreßt wird. Anschließend erfolgt die galvanische Behandlung des Druckzylinders.

[0021] Nach beendeter Behandlung schiebt zum Entspannen die Gasdruckfeder 7 den Stößel 6 nach rechts, wobei über das Zwischenschiebestück 4 die Konushülse 2 in die zugeordnete Aufnahmebohrung 18 zurückverschobenwird, bis sie am Anschlag 5 anliegt. Gleichzeitig ist der Endhub, d. h. der Einrückverschiebeweg der Gasdruckfeder durch einen Ringschulteranschlag 19 im Zusammenwirken mit der Pinolenkonushülse 8 begrenzt. Das Achsenende 3 des Tiefdruckzylinders ist jetzt ganz ausgerückt; es ruht auf dem gleichzeitig als halbschalenförmige Auflage dienenden Anschlag 5 und der fertig bearbeitete Druckzylinder kann aus der Galvanisieranlage herausgehoben werden.

[0022] Der erfindungsgemäße Wechselhalter 1 für die unterschiedlichen Konushülsen 2 muß nicht notwendigerweise als Wechselscheibe gestaltet sein, obgleich dies aus Platzgründen und für einen automatisierten Konushülsenwechsel als derzeit optimale Lösung erscheint. Möglich wäre beispielsweise auch ein plattenartiger Wechselhalter, der horizontal oder vertikal In entsprechenden Führungen verschieblich ist.

[0023] Ein Ausführungsbeispiel für die zweite grundsätzliche Art einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 erläutert. Die bereits oben anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Teile und Baugruppen werden nicht erneut beschrieben.

[0024] Wie die Fig. 4 erkennen läßt, ist bei dieser zweiten Art einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung die Wechselscheibe mit unterschiedlichen Konushülsen entfallen. Statt dessen wird als einziges wesentliches Adapterelement zur Anpassung an unterschiedliche Achsenddurchmesser von Tiefdruckzylindern ein gehärteter Hohlkonus 21 verwendet, der über einen in die Wand des Gehäuses 10 eingesetzten, mit der Stirnseite der Hülse der Gasdruckfeder 7 verschraubten Ringflansch 22 zur Übertragung hoher Axialkräfte verschraubt ist. Der vordere Bereich des Stößels 6 der Gasdruckfeder 7 gleitet beim Auswerfen des Druckzylinders durch den entsprechend angepaßten Innendurchmesser des Hohlkonus 21. Der Neigungs- oder Schrägungswinkel des vorzugsweise spitz zulaufenden Hohlkonus 21 liegt bei etwa 45 _° zu seiner Achse. Dieser Neigungswinkel sollte Kleiner sein als 60 und könnte je nach Anwendungsfall und zu übertragender Stromdichte im Bereich zwischen 30 und 45 liegen.

[0025] Als härtbares Material für den Hohlkonus 21 kommt vor allem die Stahllegierung 100 Cr 6 in Frage. Dieses Material erlaubt trotz der erwähnten hohen Anpreßdrücke und der extrem hohen Stromdichten hohe Standzelten, so daß nur ganz gelegentlich ein Auswechseln der Konushülse 21 erforderlich wird.

Ansprüche

1. Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsendurchmessern, bei der die Stromübertragung von einem Stromzuführungssystem (12) auf die Außenenden der in die Anlage eingesetzten Tiefdruckzylinder erfolgt, gekennzeichnet durch

- eine Mehrzahl von Konushülsen (2) mit Außenkonus, gleichem Außendurchmesser und jeweils auf einen bestimmten Achsendendurchmesser unterschiedlicher Tiefdruckzylinder angepaßtem Innendurchmesser,

- jeweils einem axial verschieblich in jeder Konushülse (2) gelagerten Zwischenschiebestück (4),

- einem beweglich gelagerten Wechselhalter (1), welcher die Mehrzahl von mit dem zugeordneten Zwischenschiebestück (4) versehenen Konushülsen (2) in auf deren Außendurchmesser angepaßten Bohrungen (14) aufnimmt,

- einer zur Stromübertragung auf ein Achsende (3) über eine zugeordnete Konushülse (2) dienenden Pinolenkonushülse (8), deren Innenkonus auf den jeweils gleichen Außenkonus der Außenkonushülsen (2) angepaßt ist, und durch

- eine konzentrisch zur Pinolenkonushülse (8) gelagerte Auswerfervorrichtung (7) zur Axialverschiebung jeweils eines Zwischenschiebestücks (4) und der jeweiligen Außenkonushülse (2) in die entspannte Position innerhalb der zugeordneten Bohrung (14) des Wechselhalters (1

2. Spannvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselhalter eine drehbar gelagerte Wechselscheibe (1) ist, bei der die Seelenachsen der Aufnahmebohrungen (14) für die Konushülsen auf einem konzentrischen Kreis (20) angeordnet sind.

3. Spannvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zwischenschiebestück (4) an beiden Axialenden eine radial nach außen springende Ringschulter (16, 17) als Mitnehmer für die zugeordnete Konushülse (2) über entsprechend an die jeweilige Ringschulter angepaßte umlaufende Anschlagflächen an der Konushülse (2).

4. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerfervorrichtung eine Gasdruckfeder (7) ist, die innerhalb einer mit der Pinolenkonushülse (8) verbundenen Kollektorhülse (13) gelagert ist.

5. Spannvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitshub des auf ein betreffendes Zwischenschiebestück (4) ausgerichteten Stößels (6) der Gasdruckfeder (7) durch einen Ringschulteranschlag (19) auf den erforderlichen Einrückverschiebeweg des Zwischenschiebestücks (4) und der Konushülse (2) begrenzt ist.

6. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Einrückverschiebung derjeweiligen Konushülse (2) durch eine am Wechselhalter (1) fixierte Auflage (5) begrenzt Ist.

7. Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsenenddurchmessern, bei der die Stromübertragung von einem Stromzuführsystem (12) auf die Außenenden der in die Anlage eingesetzten Tiefdruckzylinder erfolgt, gekennzeichnet durch einen gehärteten Hohlkonus (21) als Halte- und Zentrierelement für achsstirnseitig einzuspannende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsendurchmessern sowie als Stromübertragungselement zwischen dem Stromzuführsystem (12) und dem Achsende eines eingespannten Tiefdruckzylinders.

8. Spannvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkonus (21) als Spitzkonus mit einem Neigungswinkel von <60 zur Konusachse gestaltet ist:

Zeichnung