CH637571A5 - Mundstueck zur ankoppelung einer elektronenstrahlkanone an einen druckformzylinder zu dessen gravur. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Mundstück zur Ankoppelung einer hochevakuierten Elektronenstrahlkanone an einen rotierenden Druckformzylinder zu dessen Gravur.

Die Aufgabe, Druckformzylinder mittels einer Elektronenstrahlkanone zu bearbeiten, kann dadurch gelöst werden, dass man den Druckformzylinder selbst in einer ebenfalls evakuierten Kammer lagert. Bearbeitungsanlagen dieser Anordnung sind durch die US-PS 3 402 278 bekannt, haben aber - insbesondere bei den heute gebräuchlichen grossen Abmessungen der Tiefdruckformzylinder - den Nachteil sehr langer Rüst- und Auspumpzeiten.

Bekannt sind weiterhin Lösungen, die das Mundstück der Elektronenstrahlkanone in einem gewissen Abstand von der Zylinderoberfläche führen. Durch konzentrische Anordnungen mehrerer Druckstufen baut man dabei den Aussendruck stufenweise bis zum erforderlichen Arbeitsvakuum ab (FR-PS 1 480 912, DE-OS 2 207 090 und DE-AS 1 515 201). Diese Lösungen haben den entscheidenden Nachteil, dass der Spalt zwischen Mundstück und Zylinderoberfläche recht gross sein muss, weil die Druckformzylinder in der Praxis relativ grosse Rundlauffehler haben. Die Leckrate wird dadurch so gross, dass ein enormer Aufwand bezüglich der Vorpumpen getrieben werden muss, um das Arbeitsvakuum im Wirkpunkt des Elektronenstrahls aufrechtzuerhalten. Die grosse Leckrate bedingt darüber hinaus grosse Saugquerschnitte. Die Frontöffnungen solcher Anordnungen sind deshalb so gross, dass sie es nicht gestatten, einen Druckformzylinder bis fast zum Rande zu gravieren, wie es die Drucktechnik fordert.

Auch Lösungen, die unmittelbar über der Zylinderoberfläche eine abdichtende Folie vorsehen, die für den Elektronenstrahl durchlässig ist (DE-OS 2 207 090, Anspruch 16), verbieten sich für die Praxis, weil der erhebliche Materialabtrag die Frontfläche der Folie viel zu schnell abdecken und damit auch für den Elektronenstrahl undurchlässig machen würde.

Gleitende Dichtungen, wie sie in DE-Gbm 7 505 278 beschrieben werden, können den Anforderungen der Praxis ebenfalls nicht gerecht werden. Macht man nämlich bei diesen Ausführungsformen die Austrittsöffnung klein (Gravur bis zum Zylinderrand), dann grenzt die verhältnismässig grosse Bauhöhe in Richtung der Kanonenachse die Flugbahn der abgetragenen Teilchen so ein, dass die Öffnung schnell durch den Abtrag zuwächst. Macht man die Öffnung gross, mag es zwar gelingen, die Teilchenflugbahn freizuhalten, jedoch kann man den Zylinder wieder nur bis zu einem Randabstand gravieren, der etwas grösser ist als der Öffnungsradius. Weiterhin haben die gezeigten Lösungen alle den Nachteil, dass das Kräftespiel zwischen Vakuum und Aussendruck schwer beherrschbar ist. Grundsätzlich wird die Kanone mit der vollen Saugkraft des Vakuums gegen den Zylinder gezogen, was zumindest bei gleitenden Dichtungen mit grossen Öffnungsquerschnitten mit Sicherheit zu Schwierigkeiten an der Gleitstelle wegen der hohen spezifischen Flächenpressung führt. Auch wird hier die dynamische Leckrate sehr gross.

Zur Betrachtung der Leckrate bei gleitenden Dichtungen muss man nämlich mehrere Betriebszustände unterscheiden. Arbeitet das Mundstück an ungravierter Zylinderoberfläche, so soll die Leckrate klein sein. Diese statische Leckrate braucht indes nicht extrem unter der dynamischen Leckrate zu liegen, welche dadurch zustande kommt, dass das Mundstück zur Hälfte auf bereits gravierter Oberfläche arbeitet. Die gravierten Druckelemente, in der Regel voneinander getrennte napfförmige Vertiefungen in der Zylinderoberfläche, laufen dabei ständig mit Luft von Aussendruck gefüllt unter das Mundstück und entleeren sich dort in das Vakuum der Elektronenkanone hinein. Man erkennt, dass sowohl die statische als auch die dynamische Leckrate stark von den Abmessungen der Mundstücköffnung abhängig ist, die sich aus den oben erwähnten Gründen bei den in Gbm 7 505 278 vorgeschlagenen Lösungen nicht beliebig verkleinern lassen.

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Allen beschriebenen Lösungen haftet der Mangel an,

dass sie sich nur schwer an die vielen verschiedenen, in der Praxis üblichen, Zylinderumfänge anpassen lassen. Dies muss innerhalb eines Betriebes, unter Umständen mehrmals an einem Tage, erfolgen.

Ziel der Erfindung ist es, alle genannten Nachteile zu vermeiden und ein für die Druckformzylinderherstellung mittels Elektronenstrahlen praktikables Koppelglied zwischen Elektronenstrahlkanone und Druckformzylinder anzugeben.

Die Erfindung erreicht das genannte Ziel dadurch, dass die Elektronenkanone an ihrem, dem Druckformzylinder zugewandten Ende einen starren Deckel mit einer Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl hat und dass an diesem Deckel ein flexibles Band angeordnet ist, das den Druckformzylinder teilweise umschlingt.

Vorteilhaft kann das Band an der dem Zylinder zugewandten Seite einen Reibbelag tragen, der aus Kohle- oder Graphitfolie bestehen kann, wobei diese Folie zum einfachen Wechsel dieses Verschleissteils als selbstklebende Folie ausgebildet werden kann.

Ferner kann ein elastisches Formteil auf die dem Druckformzylinder abgewandte Seite des Bandes aufgeklebt oder aufvulkanisiert sein und sich in Arbeitsstellung der Kanone mit einer Dichtlippe gegen die Frontfläche des Kanonendek-kels legen. Dabei können Bohrungen und/oder Kanäle im Deckel der Kanone die Dichtanlage der Lippe dadurch unterstützen, dass die Saugkraft des Vakuums durch sie hindurchgreift.

Das Band kann am Kanonendeckel angelenkt sein, und dabei können die Anlenkpunkte des Bandes am Deckel verschieblich und feststellbar angeordnet sein und kann das Band an einem oder beiden Enden über Federn angelenkt sein, die in ihrer Federkraft einstellbar sind.

Durch die angegebene Anordnung wird erreicht, dass sich zwischen der Ansaugkraft durch das Vakuum einerseits und der Vorspannung des Bandes anderseits ein Gleichgewicht so einstellen lässt, dass am Gleitbelag nur eine vorgegebene Differenzkraft als Anlagekraft zur Wirkung kommt. Bei sinnfälliger Bemessung der Bauteile kann man weiterhin erreichen, dass die federnde Anlage des Reibbelages im Arbeitspunkt so nachgiebig ist, dass die Reibkraft etwa bei Abweichungen von der idealen Zylinderform nur eine sehr geringe Wechselkomponente hat. Die spezifische Flächenbelastung, und damit Abrieb und Verschleiss am Reibbelag, können so in Grenzen gehalten werden. Durch die beschriebene Verstellbarkeit der Anlenkpunkte unddie Einstellbarkeit der Federkraft lässt sich vorteilhafterweise erreichen, dass das Mundstück leicht an unterschiedliche Zylinderumfänge angepasst werden kann und dabei stets unter gleichen Betriebsbedingungen arbeitet. Insbesondere lässt sich die Flächenbelastung des Reibbelages für unterschiedliche Zylinderumfange nahezu konstant halten, und man kann gleichzeitig dafür sorgen, dass der Reibbelag mit seiner ganzen Fläche am Zylinder anliegt. So ergeben sich keine tangentialen Keilspalte, durch die etwa störende Partikel zwischen Reibbelag und Zylinderoberfläche gelangen können.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass das Band in Richtung der Zylinderachse relativ schmal sein kann, so dass bis dicht an die Zylinderenden heran graviert werden kann, wie es die Drucktechnik fordert. Durch geeignete Formgebung der Bauteile kann auch erreicht werden, dass der Flugwinkel des abgetragenen Materials, das in Form von Dampf oder Tröpfchen anfällt, extrem flach gehalten werden kann. Es stehen in der Flugbahn keine Fläche, an denen sich Abtrag so aufbauen kann, dass die Druchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl im Betrieb zuwächst.

Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die mit Luft von Atmosphärendruck gefüllten Druckelemente, die mittels des Elektronenstrahls in regulärer Anordnung in einer engen Schraubenlinie in die Druckformoberfläche hineingraviert wurden und die druckmotivabhängige Volumina haben, unterschiedliche Mengen Luft in die Gegend des Wirkpunktes des Elektfonenstrahls befördern. Damit unterliegen die Vakuumverhältnisse dort motivabhängigen Schwankungen, die den Bearbeitungsprozess ungünstig beeinflussen.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann im Bereich des Reibbelages ausser der Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl noch mindestens eine weitere Öffnung vorhanden sein, die in ihrer Lage zur Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl so angeordnet ist, dass die berits gravierten Näpfchen, die die Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl zur Hälfte bedecken, zunächst diese weitere Öffnung im Gleitbelag passieren müssen. Im Inneren der Elektronenstrahlkanone kann an diese Öffnung eine nachgiebig gestaltete Leitung angeschlossen sein, die durch die Wandung der Elektronenstrahlkanone vakuumdicht hindurchgeführt sein kann und die zu einer Vakuumpumpe führen kann. Dadurch wird erreicht, dass die bereits gravierten Näpfchen, die druckmotivabhängiges Volumen haben und normalerweise mit Gas vom Aussendruck gefüllt an die Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl gelangen würden, vorher evakuiert werden. Die mitgeführte Gasmenge würde sonst die Vakuumverhältnisse in der Umgebung des Wirkpunktes des Elektronenstrahls motivabhängig schwanken lassen, was den Bearbeitungsprozess ungünstig beeinflusst. Eine Vorevakuierung der Näpfchen durch die beschriebene Anordnung von Atmosphärendruck (entsprechend 1000 mb) auf beispielsweise 1 mb, was praktisch ohne Schwierigkeit möglich ist, reduziert die durch die Näpfchen ins Kanoneninnere geförderte Gasmenge auf l%o. Die Schwankung der Vakuumverhältnisse am Wirkpunkt des Elektronenstrahls wird damit soweit reduziert, dass sie den Bearbeitungsprozess nicht mehr störend beeinflusst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigen:

Fig. 1 die Anordnung eines Mundstückes bezüglich eines Druckformzylinders und

Fig. 2 ein Mundstück mit Vorabsaugung, vom Druckformzylinder her gesehen.

Die Fig. 1 zeigt das vordere Ende einer Elektronenstrahlkanone mit einem starren Deckel 1, auf dessen Frontseite zwei Böcke 2 und 3 angebracht sind. In ihnen sind Anlenk-stücke 4 bzw. 5 eines flachen Bandes 6 beziehungsweise einer einstellbaren Feder 7 so gelagert, dass sie etwa in Achsenrichtung der Kanone eingestellt und danach festgesetzt werden können. Ein beispielsweise aus dünnem Stahlblech gefertigtes Band 6 ist an der Durchtrittsstelle 14 des Elektronenstrahls 8 gelocht und trägt auf seiner dem Druckformzylinder 9 zugekehrten Seite einen ebenfalls gelochten Reibbelag 10, der beispielsweise aus selbstklebender Graphitfolie besteht. Auf der Seite des Bandes 6, die der Elektronenkanone zugekehrt ist, ist ein Fromteil 11 aus elastischem Material, beispielsweise Gummi, aufgeklebt oder aufvulkanisiert, das sich in Arbeitsstellung der Kanone mit einer dichtenden Lippe 12 gegen die Frontseite des Deckels 1 legt. Bohrungen und/oder Kanäle 13 im Deckel 1, durch die die Saugkraft des Vakuums aus dem Kanoneninneren hindurchgreift, unterstützen die Anlagen der Lippe 12. Der Deutlichkeit der Figur wegen ist das Formstück 11 in Achsenrichtung der Elektronenkanone stark gedehnt gezeichnet. In der Praxis wird man es viel flacher gestalten. Damit rückt die Durchtrittsstelle 14 des Elektronenstrahls 8 viel näher an die Frontfläche des Deckels 1 heran, wodurch der tatsächlich

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mögliche Flugwinkel des abgetragenen Materials noch viel flacher ist, als in der Figur dargestellt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine Ausführung des Mundstücks mit Vorabsaugung von der Druckzylinderseite her gesehen.

Die Durchtrittsöffnung 15 für den Elektronenstrahl ist in einem schraffierten Bereich 16 von bereits gravierten Näpfchen mit motivabhängigem Volumen bedeckt, wenn A die Umfangsbewegung des Druckzylinders und V die Vorschubrichtung der Elektronenstrahlkanone ist. Eine Öffnung 17

zur Vorevakuierung der Näpfchen liegt im Bereich des Reibbelages 10, der vollflächig dichtend am Zylinder anliegt.

Weil das Band 6 die ganze Mundstücksanordnung nachgiebig hält, muss auch die an die Öffnung 17 angeschlossene 5 Leitung 18 nachgiebig sein. Ein federndes Rohrelement 20, das beispielsweise ein Gummischlauch oder ein metallener Federbalg sein kann, bewirkt dies. Die Leitung 18 ist bei 21 vakuumdicht durch die Wandung 19 der Elektronenstrahlkanone hindurchgeführt und führt bei P zur Vakuumpumpe.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (13)

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1. Mundstück zur Ankoppelung einer hochevakuierten Elektronenstrahlkanone an einen rotierenden Druckformzylinder zu dessen Gravur, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanone an ihrem, dem Druckformzylinder (9) zugekehrten Ende einen starren Deckel (1) mit einer Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl (8) hat und dass an diesem Deckel (1) ein flexibles Band (6) angeordnet ist, das den Druckformzylinder (9) teilweise umschlingt.

2. Mundstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (6) am Deckel angelenkt ist und dass mindestens einer der Anlenkpunkte (4, 5) federnd ausgebildet ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Mundstück nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkung mittels in der Federkraft einstellbarer Federn (7) bewirkt ist.

4. Mundstück nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Anlenkpunkte (4, 5) des Bandes (6) beziehungsweise der Federn (7) verschieblich und feststellbar angeordnet ist.

5. Mundstück nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (6) an seiner, dem Druckformzylinder (9) zugekehrten Fläche einen Reibbelag (10) trägt.

6. Mundstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (10) aus Graphitfolie besteht.

7. Mundstück nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (10) aus Kohlefolie besteht.

8. Mundstück nach einem der Ansprüche 5-7, dadurch gekennzeichnet, dass der Reibbelag (10) aus einer selbstklebenden Folie besteht.

9. Mundstück nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Band (6) und dem Dek-kel (1) ein elastisches Formteil (11) angeordnet ist.

10. Mundstück nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Formteil (11) sich in Arbeitsstellung der Kanone mit einer Lippe (12) an die Frontfläche des Dek-kels (1) dichtend anlegt.

11. Mundstück nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Frontfläche des Deckels (1) an der Anlagestelle der Lippe (12) Bohrungen (13) und/oder Kanäle hat, durch die zur Unterstützung der Dichtanlage die Vakuumkräfte aus dem Kanoneninneren hindurchgreifen.

12. Mundstück nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, dass das Band (6) im Bereich des Reibbelages (10) ausser der Durchtrittsöffnung (15) für den Elektronenstrahl noch mindestens eine weitere Öffnung (17) hat, die in ihrer Lage zur Durchtrittsöffnung (15) so angeordnet ist, dass bereits gravierte Näpfchen vor Erreichen der Durchtrittsöffnung (15) für den Elektronenstrahl diese weitere Öffnung (17) passieren, und dass diese Öffnung (17) im Inneren der Elektronenstrahlkanone an ein Vakuum angeschlossen ist.

13. Mundstück nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Öffnung (17) an eine vorzugsweise nachgiebige Leitung (18,20) angeschlossen ist, die zu einer Vakuumpumpe führt.