DD143412A5 - Mundstueck zur ankopplung einer elektronenstrahlkanone an druckformzylinder - Google Patents

Description

-ι- 212701

Titel der Erfindung

Mundstück zur Ankoppelung einer Elektronenstrahlkanone an

Druckformzy linder

Anwendungsgebiet.der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Drucktechnik und betrifft ein Mundstück zur Ankoppelung einer hochevakuierten Elektronenstrahlkanone an einen rotierenden Druckformzylinder zu dessen Gravur.

Charakteristik der, bekannten technischen Lösungen 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 US-PS 3,402,278 bekannt, haben aber - insbesondere bei den heute gebräuchlichen großen Abmessungen der Tiefdruckformzylinder - den Nachteile sehr langer Rust- und Auspumpζeiten.

Bekannt sind weiterhin Lösungen, die das Mundstück der Eiektronenstrahlkanone 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, DT-OS 22 07 090 und DT-AS 15 15 201). 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 Rundlauf fehler 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 (DT-OS 22 07 090, Anspruch 16), verbieten sich für die Praxis, weil der erhebliche Materialabtrag die Frontfiäche der Folie viel zu schnell abdecken und damit auch für den Elektronenstrahl undurchlässig machen würde.

Gleitende Dichtungen, wie sie in Gbm 75 05 278 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

-3- 212701

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 Eetriebszustände 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, das sowohl die statische als auch die dynamische

Leckrate stark von den Abmessungen der Mundstücksöffnung abhängig ist, die sich aus den oben erwähnten Gründen bei den in Gbm 75 05 27 8 vorgeschlagenen Lösungen nicht beliebig verkleinern lassen.

Allen beschriebenen Lösungen haftet der Mangel an, daß sie sich nur schwer an die vielen verschiedenen, in der Praxis üblichen, Zylinderumfange anpassen lassen. Dies muß innerhalb eines Betriebes, unter Umständen mehrmals an einem Tage, erfolgen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, alle genannten Nachteile und den hohen Aufwand beim Gravieren zu vermeiden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es,- 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 Band angeordnet ist, das den Druckformzylinder teilweise umschlingt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß das Band an der dem Zylinder zug'ewandten Seite einen Reibbelag trägt, der aus Kohle oder Graphitfolie besteht, wobei dieser zum einfachen Wechsel dieses Verschleißteils als selbstklebende Folie ausgebildet werden kann.

- s - 212 7 0 1

Von Vorteil ist weiterhin die Anordnung eines elastischen Formteils, das auf die dem Druckformzylinder abgewandte Seite des Bandes aufgeklebt oder aufvulkanisiert ist und das sich in Arbeitsstellung der Kanone mit einer Dichtlippe gegen die Frontfläche des Kanonendeckels legt. Dabei können Bohrungen und/oder Kanäle im Deckel der Kanone die Dichtanlage der Lippe dadurch unterstützen, daß die Saugkraft des Vakuums durch sie hindurchgreift.

Vorteilhaft ist es weiterhin, die Anlenkpunkte des Bandes am Deckel verschieblich und feststellbar anzuordnen und. das Band an einem oder beiden Enden über Federn anzulenken, die in ihrer Federkraft einstellbar sind.

Durch die genannte Anordnung wird erreicht, daß sich zwischen Ansaugkraft durch das Vakuum einerseits und Vorspannung des Bandes andererseits ein Gleichgewicht so.einstellen läßt, daß am Gleitbelag nur eine vorgegebene Differenzkraft als Anlagekraft zur Wirkung kommt. Bei sinnfälliger Bemessung der Bauteile erreicht man weiterhin, daß die federnde Anlage des Reibbelags 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,-werden in Grenzen gehalten. Durch die Verstellbarkeit der Anlenkpunkte und die 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 Zylinderumfänge nahezu konstant halten, und man kann gleichzeitig dafür sorgen, daß der Reibbelag mit seiner ganzen Fläche am Zylinder anliegt. So ergibt sich keine tangentiale Keilspalte, durch die etwa störende Partikel zwischen Reibbelag und Zylinderoberfläche gelangen können.

Ein weiterer Vorteil liegt darin, daß das in Richtung der Zylinderachse relativ schmale Band es gestattet, bis dicht an die Zylinderenden heranzugravieren, wie es die Drucktechnik fordert. Durch geeignete Formgebung der Bauteile wird auch erreicht, 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 Flächen, an denen sich Abtrag so aufbauen kann, daß die Durchtrittsöffnung 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 Elektronenstrahls befördern. Damit unterliegen die Vakuuraverhältnisse dort motivabhängigen Schwankungen, die den Bearbeitungsprozeß ungünstig beeinflussen.

_^ "S 'S "J 3 S ϊ '""

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Mundstückanordnung liegt deshalb darin, daß im Bereich des Reibbelages außer der Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl noch mindestens eine weitere öffnung vorhanden ist, die in ihrer Lage zur Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl so angeordnet ist, daß die bereits gravierten Näpfchen, die die Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl zur Hälfte bedecken/ zunächst diese weitere öffnung im Gleitbelag passieren müssen. Im Inneren der Elektronenstrahlkanone ist an diese Öffnung eine nachgiebig gestaltete Leitung angeschlossen, die durch die Wandung der Elektronenstrahlkanone vakuumdicht hindurchgeführt ist und die zu einer Vakuumpumpe führt. Dadurch wird erreicht, daß die bereits gravierten Näpfchen, die druckrnotivabhangiges 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 1.000 mb) auf beispielsweise 1 mb, was praktisch ohne Schwierigkeit möglich ist, reduziert die durch die Näpfchen ins Kanoneninnere geförderte Gasmenge auf 1 /oo. Die Schwankung der Vakkumvsrhältnisse am Wirkpunkt des Elektronenstrahls wird damit soweit reduziert, daß sie den Bearbeitungsprozeß nicht mehr störend beeinflußt.

2 107 Π i

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels der zugehörigen Zeichnung näher erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 : Anordnung von Mundstück und Druckformzylinder; Fig. 2 : Mundstück mit Vorabsaugung vom Druckformzylinder her gesehen.

Die Figur 1 zeigt das vordere Ende einer Elektronenstrahlkanone mit einem starren Deckel 1, auf dessen Frontseite zwei Böcke 2, 3 angebracht sind. In ihnen sind Anlenkstücke 4, 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. Das beispielsweise aus dünnem Stahlblech gefertigte 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, das der Elektronenkanone zugekehrt ist, ist ein Formteil 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

- 9- 2t 27Οί

Anlagen die Lippe (12) . Der Deutlichkeit der Figur wegen ist das Formstück (11) in Achsenrichtüng 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 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 im schraffierten Bereich 16 von bereits gravierten Näpfchen mit motivabhängigem Volumen bedeckt, wenn A die Umfangsbewegung des Druckzylinders und V die Vorschubrichtung der Elektronenstrahlkanone ist. Die Öffnung 17 zur Vorevakuierung der Näpfchen liegt im Bereich des Reibbelages 10, der gemäß der Erfindung vollflächig dichtend am Zylinder anliegt. Weil das Band 6 gemäß, der Erfindung die ganze Mundstücksanordnung nachgiebig hält, muß auch die an die Öffnung 17 angeschlossene Leitung 18 nachgiebig sein. Ein federndes Rohrelement 20, das beispielsweise ein Gummischlauch oder ein metallener Federbalgen sein kann, bewirkt dies. Die Leitung 18 ist bei 21 vakuumdicht durch die Wandung 1S der Elektronenstrahlkanone hindurchgeführt und führt bei P zur Vakuumpumpe.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die Äusführungsbeispiele.

Claims (13)

1. Erfindungsanspruch

   1. Mundstück zur Ankoppelung einer hochevakuierten Elektronenstrahlkanone an einen rotierenden Druckformzylinder zu dessen Gravur,. gekennzeichnet dadurch, daß die Kanone an ihrem, dem Druckformzylinder zugekehrten Ende, einen starren Deckel (1) mit einer Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl (8) hat, und daß an diesem Deckel (T) ein flexibles Band (6) angeordnet ist, das den Druckformzylinder (9) teilweise umschlingt.
2. 2. Mundstückanordnung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Band (6) am Deckel angelenkt ist, und daß mindestens einer der Anlenkpunkte (4), (5) federnd ausgebildet ist.
3. 3. -Mundstückanordnung nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Anlenkung mittels in der Federkraft einstellbarer Federn (7) erfolgt.
4. 4. Mundstückanordnung nach einem der Punkte 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens einer der Anlenkpunkte (4), (5) des Bandes (6) beziehungsweise der Federn (7) verschieblich und feststellbar angeordnet ist.

   - 11 - 212701
5. 5. Mundstückanordnung nach einem der Punkte 1 - 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Band (6) an seiner, dem Druckformzylinder (9) zugekehrten Fläche einen Reibbelag (10) trägt.
6. 6. Mundstückanordnung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Reibbelag (10) aus Graphitfolie besteht.
7. 7. Mundstückanordnung nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Reibbelag (10) aus Kohlefolie besteht.
8. 8. Mundstückanordnung nach einem der Punkte 5-7, gekennzeichnet dadurch, daß der Reibbelag (10) aus einer selbstklebenden Folie besteht.
9. 9. Mundstückanordnung nach einem der Punkte 1-8, gekennzeichnet dadurch, daß zwischen dem Band (6) und dem Deckel (1) ein elastisches Formteil (11) angeordnet ist.
10. 10. Mundstückanordnung nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß das elastische Formteil (11) sich in Arbeitsstellung der Kanone mit einer Lippe (12) an die Frontfläche des Deckels (1) dichtend anlegt.
11. 11. .Mundstückanordnung nach Punkt 10, gekennzeichnet dadurch,-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.

    127
12. 12. Mundstückanordnung nach einem der Punkte .1 - 11, gekennzeichnet dadurch, daß das Mundstück im Bereich des Reibbelages außer der Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl noch mindestens eine weitere Öffnung hat, die in
    ihrer Lage zur Durchtrittsöffnung so angeordnet ist, daß bereits gravierte Näpfchen vor Erreichen der Durchtrittsöffnung für den Elektronenstrahl diese passieren, und daß diese Öffnung im Inneren der Elektronenstrahlkanone an
    ein Vakuum angeschlossen ist.
13. 13. Anordnung nach Punkt 12, gekennzeichnet dadurch, daß die Öffnung an eine vorzugsweise nachgiebige Leitung angeschlossen ist, die zu einer Vakuumpumpe führt.

    Hierzu„_JL$eiien Zeichnungen