Tiefdruckzylinder, bestehend aus einem Kern und einer lösbar mit diesem verbundenen Hülse

Abstract

 Tiefdruckzylinder, bestehend aus einem Kern und einer lösbar mit diesem verbundenen Hülse, wobei der Kern im wesentlichen massiv ist und aus Metall besteht und mit Kanälen zur Führung von Druckluft zu seiner Außenfläche versehen ist, und wobei die Hülse mittels eines durch die Druckluft erzeugbaren Luftpolsters auf den Kern aufschiebbar und von diesem abziehbar ist, bei welchem die Hülse (3) aus zumindest drei konzentrischen Lagen (31, 33, 34) besteht, die innere Lage (31) aus einem geringelastischen Material besteht und geringfügig kompressibel ist, die mittlere Lage (33) aus einem starren und in sich stabilen Material besteht, die innere und/oder die mittlere (31, 33) jeweils inhrer Dicke variieren können, und die äufere Lage (34) eine Kupferschicht ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Tiefdruckzylinder, bestehend aus einem Kern und einer lösbar mit diesem verbundenen Hülse, wobei der Kern im wesentlichen massiv ist und aus Metall besteht und mit Kanälen zur Führung von Druckluft zu seiner Außenfläche versehen ist, und wobei die Hülse mittels eines durch die Druckluft erzeugbaren Luftpolsters auf den Kern aufschiebbar und von diesem abziehbar ist.

[0002] Tiefdruckzylinder der genannten Art sind dem Fachmann auf den Gebiet der Druckmaschinentechnik aus Versuchen der einschlägigen Industrie an sich bekannt. Sie haben den Zweck, die Handhabung der Druckzylinder zu vereinfachen und den Transport zu verbilligen, indem die Kerne im Druckereibetrieb verbleiben und lediglich die Hülsen ohne Kern zwischen Gravurbetrieb und Druckerei hin und her transportiert werden.

[0003] In der Praxis haben sich diese Druckzylinder aber noch nicht durchsetzen können. Der Grund hierfür ist die bisher mangelhafte Qualität der Druckzylinder und des Druckergebnisses derartiger Druckzylinder. Die Ursache für die mangelnde Druckqualität sind in der Ausgestaltung der Hülse zu suchen. Die bekannten Hülsen sind so ausgeführt, daß sie eine gewisse Elastizität aufweisen und unter der Einwirkung von Druckluft aufweitbar sind. Hierzu werden z. B. elastische Metalle, wie Nickel, als Hülsenmaterial unterhalb der notwendigerweise vorhandenen äuteren Kupferschicht verwendet. Zur Gewährleistung einer für die erforderliche Aufweitung noch ausreichenden Elastizität der Hülse muj diese relativ dünnwandig ausgeführt sein. Dies wiederum hat zur Folge, daf sich die äufere Kupferschicht im Einsatz leicht von ihrer Unterlage löst und daß so der Druckzylinder unbrauchbar wird. Außerdem besteht die Gefahr, daß die dünnwandigen Hülsen beim Transport oder bei der Handhabung beschädigt werden.

[0004] Dies deutet bereits auf den nächsten Nachteil hin, der darin besteht, dal trotz der Trennbarkeit von Kern und Hülse die Zahl der vorzuhaltenden, unterschiedlich groten Kerne nicht oder nicht wesentlich vermindert werden kann. Bei beiden bekannten Hülsenausführungen ist die Variationsbreite des Außendurchmessers der Hülse bei festem Innendurchmesser, d. h. festem Aufendurchmesser des Kerns, sehr begrenzt.

[0005] Es stellt sich daher die Aufgabe, einen Tiefdruckzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der die aufgeführten Nachteile vermeidet, und der insbesondere ein einwandfreies, einem einstückigen Druckzylinder gleichwertiges Druckergebnis gewährleistet, der eine deutliche Reduzierung der vorzuhaltenden Kerngrößen erlaubt und bei dem die Hülse eine für den Druckbetrieb und den Transport sicher ausreichende Stabilität aufweist.

[0006] Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch einen Tiefdruckzylinder der eingangs genannten Art, bei dem die Hülse aus zumindest drei konzentrischen Lagen besteht,

daJ die innere Lage aus einem geringelastischen Material besteht und geringfügig kompressibel ist,

dab. die mittlere Lage aus einem starren und in sich stabilen Material besteht,

dab. die innere, und/oder die mittlere jeweils in ihrer Dicke variieren können, und

daß die äufere Lage eine Kupferschicht ist.

[0007] Ein derartiger Tiefdruckzylinder bietet den Vorteil, daß der Innendurchmesser der Hülse in einem für das Aufziehen auf den Kern und das Abziehen von dem Kern ausreichenden Maß vergröBerbar ist und daß zugleich der Auaen- durchmesser und die äußere Form der Hülse völlig konstant und beständig sind. Die stabile Hülse gewährleistet einen exakten Rundlauf während des Druckvorganges und damit eine gute Druckqualität. Da die innere Lage lediglich geringelastisch und geringfügig kompressibel ist, können Relativbewegungen zwischen Kern und Hülse bei den während des Druckens üblichen Andruckkräften praktisch nicht auftreten. Durch die mögliche Variation der Dicke sowohl der inneren Lage als auch der mittleren Lage der Hülse können bei gleichem Innendurchmesser Hülsen mit den unterschiedlichsten Außendurchmessern bzw. Umfängen hergestellt werden. Die Zahl der erforderlichen Kerndurchmesser kann damit durch eine relativ weite Abstufung drastisch verringert werden. Aufgrund ihrer Eigenstabilität ist die Hülse des erfindungsgemäBen Tiefdruckzylinders gegen Verformungen und Beschädigungen bei Handhabung und Transport weitestgehend geschützt, ohne dab aufwendige Vorsichtsmaßnahmen erforderlich wären.

[0008] Ein bevorzugtes Material für die innere Lage der Hülse ist Cummi, weil es zum einen in der erforderlichen Elastizität frei einstellbar ist und zum anderen in ausreichender Exaktheit bearbeitbar ist.

[0009] Zwar könnte zur Gewährleistung der Kompressibilität ein poröses Material als inneres Material der Hülse verwendet werden, doch ergibt sich hier der Nachteil, daß das Gesamtvolumen der Porenräume und damit das MaB der Kompressibilität nicht exakt bestimmbar und gleichmäßig innerhalb des Materials verteilbar ist. Es ist deshalb bevorzugt vorgesehen, daB das Material der inneren Lage der Hülse porenfrei ist und daß auf der Außenseite des Materials eine Vergrößerung des Innendurchmessers der inneren Lage erlaubende Aussparungen angeordnet sind. Es kann so durch die Zahl, Form, Tiefe und Lage der Aussparungen das MaB der Kompressibilität der inneren Lage und damit das MaB der Vergrößerbarkeit des Innendurchmessers der Hülse exakt festgelegt werden. Die Anordnung der Aussparungen auf der Auenseite der inneren Lage ergibt eine vorteilhaft glatte Innenfläche der Hülse, was das Auf- und Abziehen erleichtert und die innere Lage vor Beschädigungen schützt.

[0010] Für das die innere Lage bildende Gummi ist eine Shore-Härte zwischen 70 und 110, vorzugsweise zwischen 85 und 90 vorgesehen. Hiermit läßt sich nach praktischen Versuchen bei Aussparungen im Material von etwa 5 % des Gesamtvolumens der inneren Lage, bei etwa 5 mm Materialstärke und einem Luftdruck von etwa 6 bar eine Vergröte- rung des Innendurchmessers von etwa 0,1 mm erreichen, was für ein leichtgängiges Aufziehen und Abziehen der Hülse ausreicht. Bei nichtangelegter Druckluft konnte dagegen die Hülse mit einer Abzugkraft von 1500 kp nicht vom Kern abgezogen werden, wie sich bei Versuchen zeigte.

[0011] Eine besonders günstige und vorteilhafte Form der Aussparungen auf der Außenseite der inneren Lage der Hülse wird durch wenigstens eine wendelartig umlaufende flache Nut gebildet. Diese Form bietet eine besonders hohe Scherstabilität der inneren Lage, da deren Außenseite nicht in separate Segmente geteilt ist, sondern eine in Umfangsrichtung durchgängige Form aufweist. Hinzu kommt, dab diese Aussparungen z. B. auf einer Drehbank relativ leicht und exakt herstellbar sind.

[0012] Zur Gewährleistung einer exakten Einhaltung des Innendurchmessers, der Rundheit und Konzentrizität der Hülse ist vorgesehen, daß zumindest die innere Lage der Hülse einschließlich der Aussparung auf einem Mutterkern mit dem Durchmesser des die Hülse für den Druckvorgang aufnehmenden Kerns hergestellt ist.

[0013] Für die Variation der Außendurchmesser der Hülse bei konstantem Kerndurchmesser ist u. a. die Dicke der inneren Lage der Hülse veränderbar. Vorzugsweise beträgt die Dicke der inneren Lage der Hülse zwischen 3 und 30 mm. In diesem Dickenbereich wird sowohl eine ausreichende Vergröserbarkeit des Innendurchmessers als auch eine genügende Stabilität und Exaktheit des Druckzylinders gewährleistet.

[0014] Ein bevorzugtes haterial für die mittlere Lage der Hülse, die für die Erzeugung der erforderlichen Stabilität verantwortlich ist, ist glasfaserverstärkter Kunststoff. Dieses Material besitzt ein relativ geringes Gewicht und bietet schon bei geringen Wandungsstärken eine sehr hohe mechanische Stabilität und Beanspruchbarkeit, wie z. B. aus dem Bootsbau bekannt ist. Zur weiteren Erhöhung der Stabilität kann in das Material noch eine zusätzliche Armierung, vorzugsweise aus Metallgitter- oder Gewebe eingebracht sein.

[0015] Zur Sicherstellung einer intensiven und dauerhaften Verbindung der äuseren Kupferschicht mit dem übrigen Teil der Hülse ist zweckmäßig auf die Außenseite der mittleren Lage eine Nickelschicht geringer Dicke aufgebracht. Die Aufbringung erfolgt vorzugsweise durch stromlose Vernickelung. Die folgende Kupferschicht kann dann z. B. galvanisch erzeugt werden.

[0016] Ein anderes für die mittlere Lage der Hülse vorteilhaft verwendbares Material ist metall, hier vorzugsweise Aluminium oder Stahl. Hiermit kann eine noch höhere Stabilität und Starrheit der Hülse erreicht werden, was aber mit einem höheren Gewicht der Hülse verbunden ist. Welches Material letztendlich im konkreten Fall verwendet wird, hängt von den Erfordernissen und Ansprüchen des Anwenders sowie von der Größe des Druckzylinders ab.

[0017] Neben der Variation der Dicke der inneren Lage der Hülse kann auch eine Variation der Dicke der mittleren Lage der Hülse zur Erzeugung unterschiedlicher Außendurchmesser der Hülse bei konstantem Kerndurchmesser dienen. Die Dicke der mittleren Lage der Hülse beträgt dabei vorzugsweise zwischen 3 und 50 mm. Dieser Dickenbereich erlaubt einerseits eine sehr weite Abstufung der Kerndurchmesser und gewährleistet andererseits eine ausreichende Starrheit der Hülse, ohne daß deren Gewicht für eine einfache Handhabung zu hoch wird.

[0018] Zum mechanischen Schutz der Stirnseiten der Hülse und zur Ermöglichung eines galvanischen Verkupferns entsprechend dem Verfahren bei üblichen einstückigen Druckzylindern ist vorgesehen, daß an der Hülse stirnseitig im Bereich der inneren und mittleren Lage je ein Ring aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der der inneren Lage und dessen Außendurchmesser etwa dem Aui.endurchmesser der mittleren Lage entspricht. Über diese Ringe kann in bekannter Weise die Stromleitung während des Galvanisierens erfolgen. Ausserdem kann die Kupferschicht stirnseitig um die Kanten herum auch auf die Außenfläche det Ringe aufgebracht werden, was die Haltbarkeit der Kupferschicht auf dem übrigen Teil der Hülse und damit die Standzeit des Druckzylinders verbessert.

[0019] Schlielich ist bei dem Druckzylinder gemäl. vorliegender Erfindung noch vorgesehen, dab der Kern auf seiner Auienfläche von den Enden der Kanäle für die Führung der Druckluft ausgehende, umlaufende flache Muten aufweist. Hierdurch wird eine gleichmäige Verteilung der Druckluft und damit der durch diese erzeugten Kräfte auf die Innenseite der Hülse gewährleistet. Krafteinwirkungen auf die Hülse, die zu einer Abweichung von der erwünschten exakten Zylinderform führen, werden so vermieden. Auterdem kann so die Zahl der in den Kern einzubringenden Kanäle oder Bohrungen zur Führung der Druckluft zur Kernauenseite kostensparend vermindert werden.

[0020] Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Tiefdruckzylinder gemäf. der vorliegenden Erfindung im Längsschnitt mit teilweise vom Kern abgezogener Hülse.

[0021] Wie aus der Figur ersichtlich ist, besteht das dargestellte Ausführungsbeispiel des Tiefdruckzylinders im wesentlichen aus einem Kern 2 und einer diesen umgebenden Hülse 3. Der Kern 2 hat die Form eines Zylinders mit stirnseitigen Achnstummeln 21 zur Lagerung des Druckzylinders während des Druckvorganges. In seinem Inneren weist der ansonsten aus massivem Metall, im allgemeinen Stahl, bestehende Kern 2 einen zentralen Luftkanal 22 sowie eine Anzahl von von diesem radial nach aufen zur Außenfläche 25 des Kerns 2 führenden Luftkanälen 23 auf. Einseitig ist der zentrale Luftkanal 22 nach aulen durchgeführt und im bereich der Stirnseite des einen Achsstummels 21 mit einem Anschluistück 26 versehen. An dieses Anschlustück 26 ist mittels einer passenden Kupplung 41 ein Druckluftschlauch 4 anschliebar.

[0022] Die Hülse 3 besteht im wesentlichen aus drei Lagen, nämlich einer inneren Lage 31, einer mittleren Lage 33 und einer äußeren Lage 34, die jeweils konzentrisch zur Rotationsachse des Druckzylinders 1 angeordnet sind. Die innere Lage 31 der Hülse 3 besteht aus einem elastischen GuMmimaterial, und weist auf ihrer Außenseite Aussparungen 32 in Form von in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten auf. Die Innenseite 36 der inneren Lage 31 ist dagegen glattflächig ausgeführt. Die mittlere Lage 33 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem starren Material, hier im Ausführungsbeispiel glasfaserverstärkter Kunststoff. An die innere Lage 31 und die mittlere Lage 33 ist stirnseitig auf jeder Seite ein umlaufender Metallring 35 angeordnet, der mit den beiden Lagen 31 und 33 beispielsweise durch Verklebung verbunden ist. Auer als mechanischer Schutz für die beiden Lagen 31 und 33 dienen die Ringe 35 der Übertragung des für eine galvanische Aufbringung der äueren Lage 34 erforderlichen elektrischen Stromes. Bei der äueren Lage 34 handelt es sich - wie bei Tiefdruckzylindern üblich - um eine Kupferschicht. Diese ist an den Stirnseiten 34' kantenumgreifend auch auf die Ringe 35 aufgebracht. Dabei weist die die äuere Lage 34 bildende Kupferschicht vorzugsweise eine solche Dicke auf, da die Kanten im Bereich der Stirnseiten 34' in ausreichender Weise abgerundet werden können.

[0023] Zwischen der mittleren Lage 33 und der äueren Lage 34 kann zur Ermöglichung einer galvanischen Verkupferung vor der Galvanisierung eine nickelschicht (nicht dargestellt) aufgebracht werden.

[0024] Die innere Lage 31 und die mittlere Lage 33 sind vorzugsweise unter Freilassung der Aussparungen 32 miteinander durch Verklebung verbunden.

[0025] Zur Ermöglichung eines Abziehens der Hülse 3 vom Kern 2 bzw. eines Aufschiebens der Hülse 3 auf den Kern 2 wird der zentrale Luftkanal 22 über den Schlauch 4 mit Druckluft beschickt, die über die radial verlaufenden Kanäle 23 zur Außenseite 25 des Kerns 2 gelangt. Im Bereich der äueren Enden der radial verlaufenden Kanäle 23 sind auf der Außenseite 25 des Kerns 2 in Umfangsrichtung umlaufende flache Nuten 24 angeordnet, durch welche sich die Druckluft gleichmäig auf dem Umfang des Kerns 2 verteilt. Hierdurch wird zwischen der Aurenseite 25 des Kerns 2 und der Innenseite 36 der Hülse 3 ein Luftpolster von einer für ein leichtes Aufschieben bzw. Abziehen der Hülse 3 ausreichenden Dicke erzeugt. In der Figur ist der Spaltraum zwischen der Aufenseite 25 des Kerns 2 und der Innenseite 36 der Hülse 3 übertrieben grof dargestellt; in der Praxis genügt bereits ein Spaltraum von 0,1 mm oder weniger, um die Hülse 3 gegenüber dem Kern 2 mit geringem Kraftaufwand bewegen zu können. Nach Wegnahme des Druckes der zugeführten Luft, z. B. durch Abnehmen des Schlauches 4 vom Schlauchan- schlu 26 des Kerns 2 legt sich die Innenseite 36 der Hülse 3 innig an die Außenseite 25 des Kerns 2 an, wodurch eine ausreichend feste und formstabile Verbindung zwischen Kern 2 und Hülse 3 hergestellt wird.

Ansprüche

1. Tiefdruckzylinder, bestehend aus einem Kern und einer lösbar mit diesem verbundenen Hülse, wobei der Kern im wesentlichen massiv ist und aus Metall besteht und mit kanälen zur Führung von Druckluft zu seiner Auf enfläche versehen ist, und wobei die Hülse mittels eines durch die Druckluft erzeugbaren Luftpolsters auf den Kern aufschiebbar und von diesem abziehbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dab die Hülse (3) aus zumindest drei konzentrischen Lagen (31, 33, 34) besteht,

dab die innere Lage (31) aus einem geringelastischen Material besteht und geringfügig kompressibel ist, dab die mittlere Lage (33) aus einem starren und in sich stabilen Material besteht,

dab die innere und/oder die mittlere (31, 33) jeweils in ihrer Dicke variieren können, und

da. die äußere Lage (34) eine Kupferschicht ist.

2. Tiefdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab. die innere Lage (31) der Hülse (3) aus Gummi besteht.

3. Tiefdruckzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daB das Material der inneren Lage (31) der Hülse (3) porenfrei ist und dab. auf der Außenseite des Materials eine Vergröterung des Innendurchmessers der inneren Lage (31) erlaubende Aussparungen (32) angeordnet sind.

4. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die innere Lage (31) der Hülse (3) bildende Gummi eine Shore-Härte zwischen 70 und 110, vorzugsweise zwischen 85 und 90 hat.

5. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dab die Aussparungen (32) auf der Außenseite der inneren Lage (31) der Hülse (3) durch wenigstens eine wendelartig umlaufende flache Nut gebildet sind.

6. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dab zumindest die innere Lage (31) der Hülse (3) einschlielich der Aussparung (32) auf einem mutterkern mit dem Durchmesser des die Hülse (3) für den Druckvorgang aufnehmenden Kerns (2) hergestellt ist.

7. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dab die Dicke der inneren Lage (31) der Hülse (3) zwischen 3 und 30 mm beträgt.

8. Tiefdruckzylinder nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dab die mittlere Lage (33) der Hülse (3) aus glasfaserverstärktem Kunststoff besteht.

9. _Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen l und 8, dadurch gekennzeichnet, dab. die mittlere Lage (33) der Hülse (3) eine Armierung, vorzugsweise aus Hetallgitter- oder Geflecht aufweist.

10. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dab auf die Außenseite der mittleren Lage (33) der Hülse (3) eine Nickelschicht geringer Dicke aufgebracht ist.

11. _Tiefdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab. die mittlere Lage (33) der Hülse (3) aus Metall, vorzugsweise Aluminium oder Stahl, besteht.

12. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 und 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dab. die Dicke der mittleren Lage (33.) der Hülse (3) zwischen 3 und 50 mm beträgt.

13. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Hülse (3) stirnseitig im Bereich der inneren und mittleren Lage (31, 33) je ein Ring (35) aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist, dessen Innendurchmesser geringfügig gröber ist als der der inneren Lage (31) und dessen Au endurchmesser etwa dem Aubendurchmesser der mittleren Lage (33) entspricht.

14. Tiefdruckzylinder nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (2) auf seiner Aubenfläche (25) von den Enden der Kanäle (23) für die Führung der Druckluft ausgehende, umlaufende flache Nuten (24) aufweist.

Zeichnung