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Magnetische Aufspannvorrichtung
Es sind'-verschiedene magnetische Aufspannvorrichtungen bekannt geworden, bei welchen an Stelle von Elektromagneten Dauermagnete verwendet werden. Diese Dauermagnete sind so zwischen einer Bodenplatte und einer Polplatte angeordnet, dass durch deren Verstellen der Haftfluss der Polplatte ein-bzw. ausgeschaltet wird..
Diese bekannten Aufspannvorrichtungen weisen allerdings den Übelstand auf, dass das Magnetsystem auf der Polplatte mit relativ hohem Druck anliegt, wodurch zum Ein- bzw. Ausschalten oft recht erhebliche Kräfte erforderlich sind. Überdies bedingt diese Konstruktionsart ein gewisses Spiel zwischen Magnetsystem, Polplatte und Grundplatte, um ein Verstellen des Magnetsystems zu ermöglichen. Dadurch kann die Polplatte bei Belastung eine gewisse Durchbiegung erfahren, welche die Bearbeitungspräzision der aufgespannten Werkteile begrenzt. Magnetische Aufspannvorrichtungen wurden schon für andere Zwecke als zum Aufspannen von Werkteilen verwendet. So wurde beispielsweise schon vorgeschlagen, plane Druckbildträger mit einer magnetisierbaren Unterlage zu versehen, um sie durch magnetische Aufspannvorrichtungen an das Druckwerk der Druckmaschine anzubringen.
Besonders für den letztgenannten Zweck sind Aufspannvorrichtungen mit geringer Höhe bei hohem Haftvermögen, insbesondere für dünne Bleche, unerlässlich. Überdies muss die Aufspannvorrichtung so beschaffen sein, dass sie jede Durchbiegungsmöglichkeit ausschliesst.
Ferner wurde noch vorgeschlagen, biegsame Druckbildträger, welche wenigstens teilweise magneti- sierbar sind, durch elektromagnetisch erregbare Magnetzylinder am Druckwerk der Druckmaschine anzubringen. Der Magnet solcher Zylinder, der elektrisch erregt wurde, muss ebenfalls die vorerwähnten Eigenschaften aufweisen. Solchen Magnetzylindern haftet der schwerwiegende Nachteil an, dass sie bei Stromunterbrechung zu schweren Unfällen führen können, da infolge der hohen Geschwindigkeit des Druckbildträgers derselbe beim Ausfallen der magnetischen Haftkraft mit grosser Kraft vom Zylinder abgeschleudert wird.
Im allgemeinen weisen magnetische Aufspannvorrichtungen für Werkteile nur eine relativ kleine Aufspannfläche auf, während die zum Aufspannen von Druckbildträgern erforderlichen Flächen ein Vielfaches davon betragen müssen. Hier sind, z. B. für Kupfertiefdruck, Zylinderoberflächen bis zu zwei Quadratmetern keine Seltenheit.
Permanentmagnetische Aufspannvorrichtungen und Magnetzylinder mit solchen Oberflächendimen- sionen lassen sich aber auf bekannte Art nicht mehr herstellen, da die zum Bewegen der Magnetsysteme erforderlichen Kräfte so bedeutend werden, dass sie mit den üblichen Mitteln nicht mehr aufgebracht werden können. Zudem ist die Konstruktion einer Vorrichtung mit so grosser Oberfläche, sollen sämtliche an sie zu stellende Bedingungen erfüllt sein, nur mit einem ausserordentlichen Aufwand möglich.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine magnetische Aufspannvorrichtung zum Aufspannen von Werkteilen, insbesondere von magnetisierbaren Druckformträgern an das Druckwerk von Druckmaschinen,. welche Aufsptponyorrichtung nahe ihrer Aufspannfläche mindestens eine parallel zur Fläche verlaufende zylindrische Bohrung aufweist, von der ein Schlitz zur Aufspannfläche führt, und befasst sich vor allem mit der Aufgabe, die Permanentmagnete in der erwähnten Bohrung so zu lagern, dass mit geringem Aufwand eine leiche Verstellbarkeit gesichert, eine Deformation der Magnete bzw. der die Aufspannfläche bildenden Polplatte vermieden und eine gleichzeitige Bedienung einer grossen Anzahl von Permanentmagneten ermöglicht wird.
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Dies wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass in der Bohrung ein zusammengesetzter, mit der Achse der Bohrung übereinstimmender, drehbarer Rotor angeordnet ist, der aus mindestens einem perma- nentmagnetischen Flachstab und mindestens einem im Querschnitt kreisrunden, nicht magnetisierbaren Führungsteil besteht, dessen Durchmesser grösser als eine Querschnittdiagonale des Flachstabes ist, so dass der an der Bohrungswandung anliegende Führungsteil den permanentmagnetischen Flachstab allseits in einem Abstand von der Bohrungswandung festhält.
Bei der erfindungsgemässen Aufspannvorrichtung ist also der permanentmagnetische Flachstab durch die Führungsteile unmittelbar in der Bohrung gelagert, wobei die Führungsteile eine gegenseitige Bers rung von Flachstab und Bohrungswandung, wie sie bei endseitiger Lagerung eines insbesondere langen Flachstabes bei einer Durchbiegung desselben auftreten kann, verhindern. Auf diese Weise wird eine Reibungserhöhung durch Festhaften des Permanentmagneten vermieden, so dass der Flachstab samt den Full- rungsteilen leicht in der als Gleitfläche ausgenUtzten Bohrung gedreht werden kann. Dadurch wird sowohl die Anwendung langer Permanentmagnete für grosse Aufspannflächen als auch die Kupplung einer grossen Anzahl von Permanentmagneten auf gleichzeitige Verstellung ermöglicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Bsschreibung von Ausfüh- rungsbeispielen an Hand der Zeichnung hervor.
Fig. 1 zeigt eine bekannte Aufspannvorrichtung mit zylindrischen Bohrungen zur Aufnahme von Magnetstäben. Die Fig. 2 und 3 erläutern den Flussverlauf bei eingeschalteter bzw. abgeschalteter Polplatte.
Fig. 4 zeigt einen Führungszylinder einer erfindungsgemässen Aufspannvorrichtung mit Durchbrechungen zur Aufnahme der Magnete. Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie B-B in Fig. 4. Die Fig. 6 und 7 zeigen Zentrierteile für die Permanentmagnete. Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung das Zusammenkuppeln mehrerer Magnete durch Fillmmgs- bzw. Kupplungsteile. Fig. 9 stellt eine andere Zentrieranordnung an einem Permanentmagneten dar. Fig. 10 ist ein Längsschnitt durch ein Kupplungsstück nach Fig. 8.
Fig. 11 ist eine Frontansicht des Teiles nach Fig. 10. Fig. 12 zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch eine Verbindungsanordnung nach Fig. 8. Fig. 13 stellt einen Magnetzylinder zum Aufspannen von magnetisierbaren und biegsamen Druckbildträgern dar. Fig. 14 zeigt eine Vorrichtung zum Verstellen der Magnete zwecks Ein- bzw. Ausschaltens des magnetischen Haftflusses der Polfläche eines Magnetzylinders. Fig. 15 zeigt schliesslich ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Anordnung zum En- bzw Ausschalten des magnetischen Haftflusses der Polfläche eines Magnetzylinders.
In einem ferromagnetischen Grundkörper 1 gemäss Fig. l, der vorteilhaft aus Weichstahl oder Weicheisen, gegebenenfalls mit einem Legierungszusatz, wie z. B. Kobalt, besteht, sind parallel zur Längsachse nutenförmige Vertiefungen und parallel zur Breitenachse ebenfalls nutenförmige, aber weniger tiefe Rillen eingearbeitet. In diese Rillen sind ferromagnetische Teile 4 eingelegt. Diese Teile bestehen aus einem Flachstab mit seitlichen, kammartig angeordneten Zähnen, die symmetrisch links und rechts vom Stab verteilt sind. Die Dicke dieser Teile entspricht der Tiefe der parallel zur Breitenachse verlaufenden Rillen des Grundkörpers 1, während ihre übrigen Dimensionen so bemessen sind, dass, mit Ausnahme der Auflagefläche,. eine Berührung dieser Teile mit dem Grundkörper vermieden ist.
Nach dem Einlegen der Teile 4 in die Rillen des Grundkörpers 1 werden die freien Zwischenräume der Rillen mit einem nichtmagnetischen Material, wie z. B. Weichlot, Kunstharz od. dgl. ausgefüllt, wodurch diese Teile gleichzeitig fest mit dem Grundkörper verbunden werden.
In die so vorbereitete Aufspannplatte werden zur Aufnahme von Permaaentmagnetqa. parallel und symmetrisch zur Längsachse der Teile 4 Polbohrungen 6 eingearbeitet. Die nach innen gedchtete Flache der eingelegten Teile 4 bildet einen Teil der Bohrungswandung.
Fig. 1 zeigt den Grundkörper mit den eingelegten Teilen 4 nach der Herstellung der Polbohrungen & Während die erste Polbohrung noch leer ist, weisen die beiden andern Polbohrungan je einen Erregerma- gneten 7 bzw. 8 auf. Bei lotrechter Stellung, des Magneten 7 ist in diesem Bereich der Polplatte ein Haftfluss wirksam, wogegen bei waagrechter Stellung des Magneten 8 der magnetische Fluss vollständig innerhalb des Grundkörpers verläuft, so dass dieser Teil der Polplatte nicht erregt wird. Bei erregter Polplatte werden die Haftpole der einen magnetischen Polarität durch den Grundkörper selbst und die Haftpole de : entgegengesetzten Polarität durch die Teile 4 gebildet.
Der Verlauf des magnetischen Flusses ist in Fig. 2 bei erregter und in Fig. 3 bei nichterregter PolplAt- te noch gesondert wiedergegeben.
Im allgemeinen genügt bei schmalen Aufspannvorrichtungen, bei welchen die Rotoren parallel zur Breite der Aufspannvorrichtung angeordnet sind, eine erfindungsgemässe Lagerung der Magnete an ihren beiden Enden. Bei grösserer Breite der Aufspannvorrichtung ist es dagegen vorteilhafter, in jeder Bohrung einen Rotor, der aus mehreren kurzen Magneten besteht, die durch Fkungs- k Verbindmgsteile ver-
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bunden sind, vorzusehen, um eine Durchbiegung der Magnete zu verhindern. Diese Durchbiegung kann bei längeren Magneten durch die Anziehungskräfte zwischen den Magnetpolen und der Bohrungswandung zustandekommen. Auch aus Fabrikationsgründen ist die Verwendung von mehreren, zusammengekuppelten Magneten vorzuziehen.
Die die Magnete 8 aufnehmenden Bohrungen 6 sind kreisrund und dienen unmittelbar als Lagerschalen für die Permanentmagnete, die zu diesem Zweck in geeigneten Führungs-bzw. Kupplungsgliedern gehalten sind.
In Fig. 4 ist ein einstUckiger Lagerzylinder dargestellt, während Fig. 5 einen Längsschnitt nach der Linie B - B der Fig. 4 zeigt. Der aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Lagerzylinder 57 weist symmetrisch zu seiner Achse radial angeordnete und schlitzförmige Durchbrechungen 58, 59 und 60 auf.
Der in der Zeichnung dargestellte Lagerzylinder ist zur Aufnahme dreier Magnete bestimmt. Er kann aber auch für' eine beliebige andere Anzahl von Magneten ausgebildet sein. Anfang und Ende dieses Lagerzylinders sind in der Zeichnung abgebrochen.
Der in die Durchbrechung 58 eingesetzte Magnet 20 weist wieder eine Aussparung 21 auf, die zur Aufnahme eines Zentrierteiles dient. Eine gleiche Aussparung befindet sich ebenfalls an dem in der Zeichnung nicht sichtbaren Teil des Magneten. Der Lagerzylinder 57 hat jeweils am Anfang und am-En- de einer seiner Durchbrechungen 58,59 und 60 senkrecht zu seiner Achse stehende rechteckige Löcher a, b, c und d, die zur Aufnahme eines entsprechend geformten Zentrierstabes dienen. Durch diese Zentrierstäbe werden die Magnete in den Zylinderdurchbrechungen befestigt. Falls erwünscht, können diese Löcher auch rund sein und ein Zentrierbolzen mit einem den Aussparungen 21 angepassten Durchmesser verwendet werden.
Fig. 8 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Verbindung mehrerer Magnete miteinander. Die Flachmagnete 18, 19 und 20, bei denen die abgerundeten Schmalseiten jeweils die Polflächen sind, weisen an ihren beiden Enden Aussparungen 21 auf, die zur Aufnahme von Zentrierteilen dienen. Ein solcher Zentrierteii ist in einer beispielsweisen Ausführungsform in Fig. 6 dargestellt. Der prismatische Kopf 23, welcher so dimensioniert ist, dass er spielfrei in die entsprechend ausgebildeten Aussparungen 21 des Magneten 20 passt, weist einen Bolzen 22 auf, welcher in einer Zentrierbohrung 23' (Fig. 10) der Kupplungsteile 24 bzw. 24'steckt und damit den Magneten konzentrisch in den Kupplungsteilen hält.
Dieser Kupplungsteil, welcher in Fig. 10 im Längsschnitt und in Fig. 11 in Frontansicht dargestellt ist, besteht aus einer Walze, welche an ihren beiden Enden je einen radialen Schlitz 25 bzw. 25'aufweist, dessen Breite so bemessen ist, dass der flache Magnet spielfrei hineinpasst. Ihr Durchmesser ist etwas grösser als die Querschnittsdiagonale der Magnete, dagegen gleich dem Durchmesser der Polbohrung. Hiedurch ist eine direkte Berührung der Magnetpole mit Teilen der Polbohrung ausgeschlossen.
An Stelle des Zentrierteile nach Fig. 6 kann auch ein Zentrierzylinder 26, wie er in Fig. 7 dargestellt ist, verwendet werden. In diesem Falle sind an den Enden der Magnete entsprechende Bohrungen vorgesehen, wie dies beispielsweise aus Fig. 9 hervorgeht. Dieser Zentrierstift 26 passt wiederum in die Bohrung 23 des Kupplungsstückes nach den Fig. 10 bzw. 11.
Eine Magnetanordnung mit einem Kupplungsteil und einem Führungsteil ist in Fig. 12 im Längsschnitt dargestellt. Die Magnete 18 und 19 sind durch den Kupplungsteil 24 auf die bereits erwähnte Art miteinander verbunden. während der Führungsteil 27 des Magneten 19, dessen Zentrieranordnung im übrigen derjenigen des Kupplungsteiles 24 entspricht, einen zylinderförmigen Ansatz 28 aufweist, welcher in eine Bohrung einer Lagerplatte, welche die Polbohrungen der Aufspannvorrichtung abdeckt, hineinpasst. Der FUhrungsteil 27 weist noch eine Aussparung 29 auf, welche zur Aufnahme eines Verstellwerkzeuges dient, mit welchem der Magnetfluss ein-bzw. ausgeschaltet wird.
Bei einer Aufspannvorrichtung mit einer grossen Anzahl verdrehbarer Magnete kann es erwünscht sein, dass durch einen Schaltmechanismus sämtliche Magnete gleichzeitig verstellt werden.
In Fig. 13 ist ein Magnetzylinder zum Aufspannen von magnetisierbaren und biegsamen Druckformträgem an das Druckwerk von Druckmaschinen dargestellt. Die Polteilung an der Magnetzylinderfläche ist die gleiche wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. l. In dem vollen Metallzylinder, der hier als Grundkörper dient, sind axiale und radiale, nutenförmige Vertiefungen ausgespart, in welche, ähnlich wie bei der Aufspannvorrichtung nach Fig. 1, ferromagnetische Teile 36 mit kammartig angeordneten Zähnen eingelegt und mit dem Rotationsgrundkörper des Magnetzylinders durch ein diamagnetisches Ma- terial verbunden sind.
Wenn die eingelegten Teile flach sind, stehen sie auf der Zylinderoberfläche teilweise vor. Durch Drehen oder Schleifen können diese Teile, bis auf den Zylinderdurchmesser abgetragen werden. Nach erfolgtem Einlegen der Teile 36 werden wieder symmetrisch und parallel zur Längsachse dieser Teile Pol-
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bohrungen im Rotationskörper eingearbeitet, in welche die Magnete in der beschriebenen Art eingesetzt werden.
Der Magnetzylinder ist auf einer Achse 37 aufgezogen. Zwei Flanschteile 38 und 39 schliessen den Magnetzylinder an seinen beiden Enden ab. In diesen Teilen, welche ebenfalls aus nichtmagnetischem Material, wie z. B. Messing, rostfreiem, nichtmagnetischem Stahl oder einem andern geeigneten Material bestehen, sind Verstellvorrichtungen für die Magnete eingebaut.
Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Verstellvorrichtung ist in Fig. 14 dargestellt. Bei dieser Vorrichtung sind auf den Führungsteilen der Magnete, wie sie der Ausführungsform nach Fig. 12 entsprechen, Zahnräder fest aufgezogen. Diese Zahnräder 40 sind mit einem festen Zahnlaanz 42 in Eingriff. Konzentrisch mit der Zylinderachse 37 ist ein Zahnrad 43, welches ein Zahnkranzsegment 44 aufweist, angeordnet. Dieses Zahnrad ist ebenfalls mit den Magnetzahnrädern 40 in Eingriff.
Beim Drehen eines Verstellrades 41, welches in das Zahnradsegment 44 eingreift, werden sämtliche Magnete des Zylinders gleichzeitig verstellt. Durch eine Anschlagvorrichtung 45 wird der Verstellwinkel des Zahnrades 43 begrenzt. Dieser Winkel ist so bemessen, dass eine Verstellung der Magnete um zirka 900 ermöglicht wird.
Dünne und biegsame Druckformträger, die z. B. für Kupfertiefdruck aus einer kupferplattierten Stahlfolie bestehen, lassen sich durch das gleichzeitige Aus-bzw. Einschalten des gesamten magnetischen Haftflusses nur selten vollkommen plan auf den Magnetzylinder aufspannen. Dies rührt daher, dass die Folie beim Aufspannen auf den Magnetzylinder sofort magnetisch an allen Berührungsteilen haftet, wodurch kleine Unebenheiten infolge eines Lufteinschlusses zwischen Zylinder und Folie oder die infolge kleiner Spannungsdeformationen der Folie selbst entstehen können, sich regen der hohen Haftreibung nur schwer ausglätten lassen.
Dieser Übelstand lässt sich durch eine weitere erfindungsgemässe Massnahme beheben. Sie besteht in einer schrittweisen Einschaltung des magnetischen Haftflusses. Eine Teilansicht einer Vorrichtung, bei welcher die zu den einzelnen Magneten gehörenden Haftzonen nacheinander eingeschaltet werden, ist in Fig. 15 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung wurden alle für das Verständnis der Wirkungsweise entbehrlichen Teile weggelassen.
Bei dieser Vorrichtung sind an Stelle der Zahnräder 40 der Fig. 14 sogenannte Malteserräder 46 mit den einzelnen Magnetführungsteilen verbunden. Diese Malteserräder weisen neben den beiden Sperrbahnen 47 und 48 noch eine Schaltnute 49 auf, in welche ein Antriebsstift 54 einer Schaltvorrichtung 53 eingreift. Konzentrisch auf der Zylinderachse ist ein mit einem Zahnkranz 50 versehenes Schaltrad 51 angeordnet. Dieses Schaltrad weist eine abgerundete Aussparung 52 auf, deren Durchmesser dem Krümmungsradius des Malteserrades entspricht und seine Drehung während des Schaltvorganges ermöglicht.
In den Zahnkranz 50 des Rades 51 greift ein Zahnrad 55 ein, dessen Aussparung 56 zur Aufnahme eines Verstellwerkzeuges dient. Beim Drehen des Schaltrades 51 im Uhrzeigersinn werden alle Magnete nacheinander verstellt. Nach einer vollständigen Drehung dieses Rades wird dasselbe, da der Mitnehmerbolzen 54 auf der Rückseite des Malteserrades zum Aufliegen kommt, arretiert. Bei entgegengesetzter Drehung werden die Magnete wiederum nacheinander verstellt und nach einer vollständigen Drehung. d. h. wenn alle Magnete wieder gleich ausgerichtet sind, wiederum arretiert.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Magnetische Aufspannvorrichtung zum Aufspannen von Werkteilen, insbesondere von magnetisierbaren Diuckformträgern an das Druckwerk von Druckmaschinen, welche Aufspannvorrichtung nahe ihrer Aufspannfläche mindestens eine parallel zur Fläche verlaufende zylindrische Mmung aufweist, von der ein Schlitz zur Aufspannfläche führt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung ein zusammengesetzter, mit der Achse der Bohrung übereinstimmender, drehbarer Rotor angeordnet ist, der aus mindestens einem permanentmagnetischenFlachstab\ (18, 19) und mindestens einem im Querschnitt kreisrunden, nicht
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(24, 27)des Flachstabes ist,
so dass der an der Bohrungswandung anliegende Führungsteil den permanentmagnetischen Flachstab allseits in einem Abstand von der Bohrungswandung festhält.