DE4236419C1 - Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannvorrichtung für in einer galvanisehen Anlage zu bearbeitende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsendurchmes­ sern, bei der die Stromübertragung von einem Stromzuführsystem auf die Au­ ßenenden der in die Anlage eingesetzten Tiefdruckzylinder erfolgt.

Für die galvanische Behandlung. z. B. die galvanische Beschichtung von Tief­ druckzylindern, gibt es grundsätzlich zwei Möglichkeiten der Stromübertra­ gung auf den in die Galvanikanlage eingesetzten Zylinder, nämlich einmal auf der Ballenstirnseite (CH 666697 A5) und zum anderen über die Zylinderachsen­ den. 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 Kon­ taktübertragungsflächen und hohen Anpreßdruck zu achten ist.

Bereits bekannt ist ein Stromübertragungssystem, bei dem der Strom über selbstanpassende großflächige Kontaktringe in den Druckzylinder übertragen wird, der von Lagerschalen automatisch zentrierend aufgenommen wird (Galva­ notechnik 6/1992, S. 1943 bis 1956). Darüber hinaus ist eine Vorrichtung be­ kannt, bei der der Strom über konisch zu laufende Ringspannelemente in das Achsende des Druckzylinders geleitet wird (EP 00 82 268 B1).

In einer Galvanikanlage für den genannten Zweck sind in der Regel mehrere Zy­ lindertypen zu bearbeiten. Dabei tritt wiederholt das Problem auf, daß bei un­ terschiedlichen Achsenden nicht alle Zylinder einer Druckerei in der gleichen Spannzange aufgenommen werden können. Bei der aufeinanderfolgenden gal­ vanischen Bearbeitung von Zylindern mit unterschiedlichen Achsenden müs­ sen also unterschiedliche Spannzangen zum manuellen Auswechseln bereitge­ halten werden.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Spannvorrichtung der ge­ nannten Gattung zu schaffen, mit der ein einfacher, vorzugsweise automati­ scher Wechsel in Anpassung auf unterschiedliche Zylinderachsenden ermög­ licht wird.

Die Erfindung ist bei einer Spannvorrichtung der eingangs genannten Art ge­ mäß einem ersten Lösungsprinzip gekennzeichnet durch

• - eine Mehrzahl von Konushülsen mit Außenkonus gleichen Außendurchmes­ sers und jeweils auf einen bestimmten Achsenenddurchmesser unterschiedli­ cher Tiefdruckzylinder angepaßtem Innendurchmesser,
• - jeweils einem axial verschieblich in jeder Konushülse gelagerten Zwischen­ schiebestück,
• - einem beweglich gelagerten Wechselhalter, welcher die Mehrzahl von mit dem zugeordneten Zwischenschiebestück versehenen Konushülsen in auf deren Außendurchmesser angepaßten Bohrungen aufnimmt,
• - eine zur Stromübertragung auf ein jeweiliges Achsende über eine zugeordne­ te Konushülse dienende 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 jeweili­ gen Konushülse in die entspannte Position innerhalb der zugeordneten Boh­ rung des Wechselhalters.

Gemäß einer zweiten grundsätzlichen Lösung der gestellten Aufgabe ist die Er­ findung bei einer Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bear­ beitende 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 Achsendurchmes­ sern sowie als Stromübertragungselement zwischen dem Stromzufuhrsystem und dem Achsende eines eingespannten Tiefdruckzylinders.

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 Ko­ nusachse. Durch den hohen Druck können sowohl das Drehmoment als auch hohe Ströme, d. h. hohe Stromdichten, übertragen werden.

Das zweite Lösungsprinzip der Erfindung vereinfacht das Problem der Anpas­ sung der Spannvorrichtung an unterschiedliche Achsenden ganz erheblich, weil bei dieser Lösung nicht nur die umständlich zu handhabenden und kon­ struktiv aufwendigen Zangen, sondern außerdem noch der Wechselhalter ge­ mäß dem ersten Lösungsprinzip entfallen kann.

Die Funktionstüchtigkeit der zweiten grundsätzlichen Lösung ist aus folgen­ dem Grund überraschend:

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 Li­ nienberührung in einem Hohlkonus widersprechen. Versuche haben aber über­ raschenderweise 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 über­ tragbar, als bisher angenommen wurde. Bei einem erprobten Ausführungsbei­ spiel 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 ge­ ring, d. h. der Bereich der Stromübertragung wird nicht übermäßig erwärmt. Dies wird darauf zurückgeführt, daß die Widerstandsstrecke zwischen dem Ko­ nus und dem Achsende nur einen minimalen Übergangswiderstand aufweist.

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

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ergänzungen der erfindungsgemäßen Spann­ vorrichtung sind jeweils Gegenstand einer Mehrzahl von abhängigen Patentan­ sprüchen.

Aufgrund des ersten Lösungsprinzips gemäß der Erfindung ist ein automati­ sches Versehen des Achsendes von galvanisch zu behandelnden Druckzylin­ dern 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 un­ abhängig von deren jeweiligen individuellen Abmessungen in einem kontinuier­ lichen Arbeitsprozeß bearbeitet werden können.

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 zugeordne­ te erfindungsgemäße Spannvorrichtung gemäß dem ersten Lösungs­ prinzip am antriebsseitigen Ende, an dem auch die Stromübertragung erfolgt bei eingespanntem Druckzylinder;

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

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

Fig. 4 die einer (nicht gezeigten) Druckzylinder-Galvanisieranlage zugeord­ nete erfindungsgemäße Spannvorrichtung gemäß dem zweiten Lö­ sungsprinzip am antriebsseitigen Ende, an dem auch die Stromüber­ tragung erfolgt, bei nicht eingespanntem Druckzylinder; und

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

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

An einem stirnseitigen Ende einer (nicht gezeigten) Galvanisierwanne für Druckzylinder, wobei in den Fig. 1 und 2 jeweils nur die Zylinderachse 3 darge­ stellt ist, befindet sich in einem Gehäuse 10 ein hier nicht weiter interessieren­ der, 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 Galvanisier­ strom 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 In­ nendurchmesser der Konushülse 2 ist auf den Achsendurchmesser des Druckzylinders angepaßt, d. h. die Konushülse 2 dient als Anpaßelement auf unterschiedliche Achsendendurchmesser der verschiedenen Typen von Druck­ zylindern. Ein rotationssymmetrisches Zwischenschiebestück 4, dessen axiale Länge zweckmäßigerweise derjenigen der Konushülse 2 entspricht, ist an sei­ nen 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 hin­ eingedrückt wird (vgl. Fig. 2). Die Auswerfervorrichtung 7 ist im dargestellten Beispiel eine Gasdruckfeder.

Wie die Fig. 3 erkennen läßt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel der Wech­ selhalter, also die Wechselscheibe 1, mit drei unterschiedlichen Konushülsen 2 bestückt. Diese unterschiedlichen Konushülsen 2 sind in umfangsmäßig mit et­ wa gleichem Winkelabstand angeordnete Bohrungen 14 eingesetzt, deren jeweilige Seelenachse auf einem Kreis 20 um die Rotationsachse 15 der Wechselscheibe 1 angeordnet sind.

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 zu­ geordneten Bohrung 14 erreicht hat.

Der Funktionsablauf beim Einspannen bzw. Wechseln eines galvanisch zu be­ handelnden Druckzylinders mit Hilfe der erfindungsgemäßen Spannvorrich­ tung ist der folgende:
Zunächst wird durch Drehen der Wechselscheibe 1 eine auf ein bestimmtes Zy­ linderende passende Konushülse 2 vorpositioniert. Sodann wird die Zylinder­ achse 3 eingerückt und eingespannt. Dabei drückt das Zylinderachsende das Zwischenschiebestück 4 ein. Das Zwischenschiebestück 4 nimmt nun die Kon­ ushülse 2 über die flanschartige Ringschulter 16 mit, bis die Konushülse 2 die Pinolenkonushülse 8 erreicht, wobei jetzt die Konushülse 2 auf das Zylinder­ achsende gepreßt wird. Anschließend erfolgt die galvanische Behandlung des Druckzylinders.

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 Bohrung 14 zurückverschoben wird, bis sie am An­ schlag 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 Tiefdruckzylin­ ders ist jetzt ganz ausgerückt; es ruht auf dem gleichzeitig als halbschalenför­ mige Auflage dienenden Anschlag 5 und der fertig bearbeitete Druckzylinder kann aus der Galvanisieranlage herausgehoben werden.

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 der­ zeit optimale Lösung erscheint. Möglich wäre beispielsweise auch ein plattenar­ tiger Wechselhalter, der horizontal oder vertikal in entsprechenden Führungen verschieblich ist.

Ein Ausführungsbeispiel für die zweite grundsätzliche Art einer erfindungsge­ mäßen Spannvorrichtung wird nachfolgend unter Bezug auf die Fig. 4 und 5 er­ läutert. Die bereits oben anhand der Fig. 1 bis 3 erläuterten Teile und Baugrup­ pen werden nicht erneut beschrieben.

Wie die Fig. 4 erkennen läßt, ist bei dieser zweiten Art einer erfindungsgemäßen Spannvorrichtung die Wechselscheibe mit unterschiedlichen Konushülsen ent­ fallen. Statt dessen wird als einziges wesentliches Adapterelement zur Anpas­ sung an unterschiedliche Achsenddurchmesser von Tiefdruckzylindern ein ge­ härteter 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 Druckzy­ linders 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.

Als härtbares Material für den Hohlkonus 21 kommt vor allem die Stahllegie­ rung 100 Cr 6 in Frage. Dieses Material erlaubt trotz der erwähnten hohen An­ preßdrücke und der extrem hohen Stromdichten hohe Standzeiten, so daß nur ganz gelegentlich ein Auswechseln der Konushülse 21 erforderlich wird.

Claims (8)

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

• - eine Mehrzahl von Konushülsen (2) mit Außenkonus gleichen Außendurch­ messers und jeweils auf einen bestimmten Achsendendurchmesser unter­ schiedlicher Tiefdruckzylinder angepaßtem Innendurchmesser,
• - jeweils einem axial verschieblich in jeder Konushülse (2) gelagerten Zwi­ schenschiebestück (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,
• - eine zur Stromübertragung auf ein Achsende (3) über eine zugeordnete Ko­ nushülse (2) dienenden Pinolenkonushülse (8), deren Innenkonus auf den je­ weils gleichen Außenkonus der Konushülsen (2) angepaßt ist, und durch
• - eine konzentrisch zur Pinolenkonushülse (8) gelagerte Auswerfervorrichtung (7) zur Axialverschiebung jeweils eines Zwischenschiebestücks (4) und der je­ weiligen Konushülse (2) in die entspannte Position innerhalb der zuge­ ordneten Bohrung (14) des Wechselhalters (1).

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

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

4. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auswerfervorrichtung (7) eine Gasdruckfeder ist, die in­ nerhalb 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 durch einen Ringschulteranschlag (19) auf den erforderlichen Einrückverschiebeweg des Zwischenschiebestück (4) und der Konushülse (2) begrenzt ist.

6. Spannvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die axiale Einrückverschiebung der jeweiligen Konushülse (2) durch eine am Wechselhalter (1) fixierte Auflage (5) begrenzt ist.

7. Spannvorrichtung für in einer galvanischen Anlage zu bearbeitende Tief­ druckzylinder mit unterschiedlichen Achsenenddurchmessern, bei der die Stromübertragung von einem Stromzuführsystem (12) auf die Außenenden der in die Anlage eingesetzten Tiefdruckzylinder erfolgt, gekennzeichnet durch ei­ nen gehärteten Hohlkonus (21) als Halte- und Zentrierelement für achsstirnsei­ tig einzuspannende Tiefdruckzylinder mit unterschiedlichen Achsendurchmes­ sern 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 Konus­ achse gestaltet ist.