[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/mm
2 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.
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: