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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung
von Kantenformen, vorzugsweise Radien an Spannkanälen von
Rotationszylindern gemäß den Merkmalen
der Ansprüche 1
und 10.
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Rotationszylinder
für Druckmaschinen
werden oftmals mit Hohlräumen,
Nuten und/oder Schlitzen gefertigt, um funktionale Einrichtungen
darin unterzubringen. Das können
z. B. Einhängekanten
für die
Druckplatten oder Spannkanäle
für Haltevorrichtungen
sein.
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Bei
der Fertigung von Rotationskörpern
für Druckmaschinen
kann, wie zum Beispiel in der
DE 102 55 707 A1 beschrieben, für die Aufnahme
solcher funktionaler Einrichtungen eine Tieflochbohrung in den Rotationszylinder
eingebracht werden, wobei eine axial verlaufende, schlitzförmige Öffnung von der
Mantelfläche
des Zylinders bis in die Tieflochbohrung reicht. Es kann dann ein
Profilkörper
in den Hohlraum eingebracht werden, zum Beispiel zum Befestigen
eines auf der Mantelfläche
aufliegenden Aufzuges oder Bedruckstoffs, dessen Ende sich durch die
schlitzförmige Öffnung erstreckt.
Die schlitzförmige Öffnung kann
zerspanend oder erodierend hergestellt werden. Zur weiteren Bearbeitung
der entstandenen Kanten dieser Öffnung
wird in dieser Druckschrift keine Aussage gemacht.
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In
der WO 2004/039591 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung eines Rotationskörpers und
ein Rotationskörper
für Druckmaschinen
beschrieben, welcher ebenfalls eine schlitzartige Öffnung entlang der
Längsachse
des Zylinders besitzt, die sich ganz oder nur teilweise über die
Länge des
Zylinders erstreckt. Hier wird zum Beispiel eine Nut in die Mantelfläche des
Zylinders gefräst,
in die dann ein den Spannkanal oder Strömungskanal abdeckender Profilkörper eingelegt
wird.
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Bei
den verschiedenartigen Ausführungsformen
und Anwendungen der Rotationszylinder in Druckmaschinen kommt es
häufig
vor, dass die Kanten von Kanälen,
Aussparungen, Öffnungen
oder Schlitzen, die in der Mantelfläche des Zylinders parallel
zur Längsachse
verlaufen, nachbearbeitet werden müssen. Meist müssen aus
technologischen Gründen
scharfe Kanten gebrochen und/oder geschliffen werden, um die Funktionsflächen mit
Rundungen zu versehen, die eine Beschädigung oder einen zu starken
Verschleiß der über die
Kanten geführten
Bedruckstoffe verhindern. Das geschieht bisher in einem aufwendigen
Verfahren bei der Herstellung der Zylinder mit speziell angepassten
Werkzeugmaschinen. Dabei ist ein hoher Aufwand bei der Einrichtung
dieser Maschinen notwendig bei vergleichsweise geringer erreichbarer
Genauigkeit, da die Schlitze an den zu bearbeitenden Kanten sehr schmal
(ca. 1 bis 5 mm) aber lang sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
zur Herstellung einer vorgegebenen Kantenform an einen Kanal eines
Rotationszylinders bereit zu stellen, wobei eine hohe Genauigkeit
der bearbeiteten Kanten gewährleistet
ist und die Bearbeitung preiswert und schnell erfolgen soll. Insbesondere
sollen sphärische
Kantenformen bzw. Radien an den Oberflächenkanten solcher Kanäle herstellbar
sein.
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Die
DE 101 33 876 C1 offenbart
eine Vorrichtung zum Aufbiegen einer Kante eines Kanals eines Zylinders
einer Druckmaschine.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 oder 10 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass durch die Vorrichtung höhere
Genauigkeiten erzielt werden können, als
dies bisher bei der Fertigung abgerundeter Kanten mit herkömmlichen
Werkzeugmaschinen möglich ist.
Weiterhin ist die Vorrichtung klein, flexibel einsetzbar und kostengünstig herstellbar.
Die Herstellung und Messung des Kanals erfordert nur einen geringen
Zeitaufwand, da Justieren und Einrichten großer Werkzeugmaschinen enffällt. Die
Zylinder können
ggf. sogar im eingebauten Zustand bearbeitet werden, da die Vorrichtung
im Gegensatz zu den bisher verwendeten Werkzeugmaschinen klein und transportabel
ist.
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Bei
einer Ausführungsform
erstreckt sich die Längsseite
der Halterung in der Arbeitsstellung quer über den zu bearbeitenden Kanal,
wobei die Auflagelinien an der Unterseite der Halterung parallel
zum Kanal verlaufen und auf dem Rotationszylinder aufliegen.
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Weiterhin
ist der an der Unterseite der Halterung längs im Zylinderkanal verschiebbare
Anschlag vorzugsweise in zwei Teilanschläge unterteilt, welche in den
zu bearbeitenden Kanal hineinreichen und für eine Führung der Vorrichtung sorgen.
Die Teilanschläge
sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie in der Breite an den Kanal
angepasst werden können. Zum
Beispiel kann ein federnd gelagertes Gegenstück am Anschlag befestigt sein,
das gegenüber
der Bearbeitungskante im Kanal anliegt und so für eine sichere Führung des
Anschlags im Kanal sorgt.
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Das
Werkzeug, vorzugsweise ein Fräs-
oder Schleifkopf ist in der Halterung vorteilhaft so befestigt,
dass es sich zwischen den beiden Teilanschlägen befindet. Um die Position
des Werkzeugs in Abhängigkeit
von der Lage der zu formenden Kante zu verändern, kann es entlang seiner
Längsachse
und quer dazu verstellt werden. Dies dient neben der Justage am
Werkstück
auch dem Abheben des Werkzeuges vom Rotationszylinder nach der Bearbeitung. Dazu
besitzt das Werkzeug vorzugsweise einen elektrischen oder pneumatischen
Stellantrieb. Das Werkzeug besitzt außerdem einen Rotationsantrieb
für die Ausführung der
spanenden Bearbeitung der Kantenform.
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Die
Vorrichtung kann für
ihren jeweiligen Anwendungsfall an einem Dummy bzw. an einem Modell
justiert werden. Dazu ist das Werkzeug in der Halterung mit Hilfe
seiner Verstellmöglichkeit
entsprechend auszurichten. Die Anschläge werden ebenfalls so eingestellt,
dass eine stabile Führung während der
Bearbeitung gewährleistet
ist. Außerdem
sorgt die Einstellung der Anschläge
beim spanenden Bearbeiten der Kante dafür, dass das Werkzeug das Material
nur bis zur gewünschten
Tiefe abhebt und es auch nicht zu einer Beschädigung des Werkzeugs kommen
kann. Nach der Justierung wird das Werkzeug am zu bearbeitenden
Zylinder angelegt und entlang der gesamten Länge der zu formenden Kante
des Kanals bewegt. Das kann sowohl manuell, als auch über einen
Antrieb (zum Beispiel elektrisch oder pneumatisch) erfolgen. Dabei
erfolgt ein spanender Abtrag des Materials am Zylinder bzw. Profilkörper. Über die
Werkzeugaussparung in der Halterung und ggf. mit Hilfe einer Absaugvorrichtung können die
Späne vom
Werkzeug und Werkstück
abtransportiert werden.
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Die
gefräste
Form wird anschließend
mittels einer Messeinheit, die ebenfalls in der Vorrichtung enthalten
sein kann, überprüft. Dabei
wird die Formabweichung vorzugsweise mit Hilfe eines handelüblichen
Formmessgerätes
oder einer optischen Kamera überprüft. Solche
Messeinheiten sind dem Fachmann an sich bekannt, so dass hier auf
eine detaillierte Beschreibung verzichtet werden kann. Die Messeinheit
kann vor der Messung ebenfalls an einem Referenzstück justiert
und kalibriert werden. Ist die gefräste Form noch nicht korrekt,
kann der Bearbeitungsvorgang wiederholt werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
vereinfachte perspektivische Ansicht eines Rotationszylinders mit
einem darin verlaufenden Spannkanal;
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2 eine
Querschnittsdarstellung des Rotationszylinders im Bereich des Spannkanals
mit unbearbeiteter Kantenform;
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3 eine
Ansicht von oben auf den Rotationszylinder mit einer aufgesetzten
Vorrichtung zur Herstellung einer sphärischen Kantenform gemäß einer
ersten Ausführungsform;
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4 eine
Schnittansicht des Rotationszylinders mit der Vorrichtung entlang
einer Schnittlinie A-A in 2;
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5 eine
Schnittansicht des Rotationszylinders mit einer zweiten Ausführungsform
der Vorrichtung während
der Vermessung der Kantenform mit einer Messeinheit;
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6 eine
Schnittansicht des Rotationszylinders mit einer dritten Ausführungsform
der Vorrichtung während
der Bearbeitung der Nachlaufkante des Kanals.
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1 zeigt
in einer vereinfachten perspektivischen Ansicht einen Zylinder 01,
insbesondere einen Rotationszylinder 01, wie er in Druckmaschinen häufig benötigt wird.
Der Rotationszylinder 01 besitzt einen sich parallel zu
seiner Rotationsachse erstreckenden Hohlraum 02, welcher
der Befestigung eines Aufzugs dienen kann. Eine schlitzförmige Öffnung bzw.
ein Kanal 03 erstreckt sich von der Zylinderoberfläche bis
in den Hohlraum 02. Der Hohlraum 02 und der Kanal 03 können sich
auch nur über
einen Teil des Zylinders 01 erstrecken, jedoch ist der
Hohlraum 02 üblicherweise
zumindest von einer Seite aus zugänglich, um ein Halteprofil
einführen
zu können, welches
z. B. den Aufzug im Hohlraum 02 festhält. Der Hohlraum 02 im
Zylinder 01 kann zum Beispiel durch Tiefbohren eingebracht
werden. Nachdem im Produktionsprozess die schlitzförmige Öffnung bzw. der
Kanal 03 beispielsweise durch Fräsen oder Erodieren hergestellt
wurde, bleiben zunächst
scharfe Kanten erhalten, welche eine Beschädigung des eingelegten Aufzugs
hervorrufen könnten
und daher eine weitere Oberflächenbehandlung
erfordern.
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2 zeigt
einen Querschnitt des Zylinders 01 mit dem Hohlraum 02,
der in Abhängigkeit
von der Rotationsrichtung eine erste Kante 04, insbesondere eine
Vorlaufkante 04 und eine zweite Kante 05, insbesondere
eine Nachlaufkante 05 aufweist. Der Kanal 03 ist
hier nach seiner Herstellung aber vor der Bearbeitung der entstandenen
Kanten 04; 05 dargestellt. Mit Hilfe der Vorrichtung
soll insbesondere die Vorlaufkante 04 des Zylinders 01 bearbeitet
werden. Die Nachlaufkante 05 kann ebenso mit einem Radius oder
einer anderen sphärischen
Form versehen werden, wie weiter unten erläutert wird.
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In 3 ist
der Rotationszylinder 01 mit einem Spannkanal 03, 02 gezeigt,
welcher sich aus dem schlitzförmigen
Kanal 03 und dem Hohlraum 02 zusammensetzt. Auf
dem Zylinder 01 ist die Vorrichtung aufgesetzt, die in
Draufsicht dargestellt ist. Die Vorrichtung umfasst eine Halterung 06,
einen Anschlag 07, der hier aus zwei Teilanschlägen 07 mit Federgegenstücken 08 besteht,
ein Werkzeug 09, insbesondere Fräswerkzeug 09 und einen
Verstellantrieb 10 für
dieses Werkzeug 09. Die Vorrichtung wird mit ihrer Längsrichtung
quer zur Längsrichtung des
Rotationszylinders 01 auf diesen aufgesetzt. Die beiden
Teilanschläge 07 greifen
in den Spannkanal 03, 02 ein und sorgen für eine Führung der
Vorrichtung. Die Position der Teilanschläge 07 wird in Abhängigkeit
von der Gestaltung des Hohlraums 02 und des Kanals 03 sowie
von der zu erzeugenden Kantenform an einem Dummy (nicht gezeigt)
so eingestellt, dass nicht zuviel Material von der zu formenden Kante 04; 05 gefräst wird.
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Mit
der im Folgenden näher
beschriebenen Ausführungsform
wird die Herstellung eines Radius an der Vorlaufkante 04 ermöglicht.
Es könnte
aber mit einem angepassten Werkzeugkopf auch eine andere Form, zum
Beispiel eine in Schnittansicht wellenförmige Kante erstellt werden.
Mit Hilfe des Verstellantriebs 10 wird das Werkzeug 09 zunächst an die
richtige Position zur Kantenbearbeitung eingestellt. Dies kann unter
Verwendung eines Modells sehr schnell ausgeführt werden. Die Halterung 06 besitzt
eine nach oben und unten offene Werkzeugaussparung 11,
durch welche der Arbeitskopf des Werkzeugs 09 hindurchragt
und die bei der Bearbeitung anfallenden Späne abtransportiert werden können. Der
Abtransport der Späne
kann auch mit weiteren Elementen unterstützt werden, zum Beispiel mit
einer nicht dargestellten Absaugeinheit.
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In 4 ist
der Rotationszylinder 01 mit der Vorrichtung zum Fräsen der
Vorlaufkante 04 in einer Schnittansicht dargestellt. Daraus
ist die spezielle Formung der Unterseite der Halterung 06 ersichtlich, die
zwei Auflageflächen 12 besitzt,
die bei der dargestellten Ausführungsform
eben ausgebildet sind und einen stumpfen Winkel einschließen. Zwischen
der Halterung 06 und der Oberfläche des Rotationszylinders 01 verbleibt
dadurch im Bereich der Werkzeugaussparung 11 ein Freiraum 13,
der sich während
der Bearbeitung über
dem Kanal 03 befindet. Die Auflageflächen 12 liegen somit
jeweils entlang einer parallel zur Rotationsachse verlaufenden Auflagelinie
auf der gewölbten
Oberfläche
des Rotationszylinders 01 auf. Die Auflageflächen 12 müssen nicht
zwingend eben sein, sie können
sich auch direkt an die Zylinderoberfläche anpassen. Zum Bearbeiten
der Vorlaufkante 04, insbesondere zur Ausbildung eines
gewünschten
Radius, muss die gesamte Vorrichtung in Längsrichtung des Kanals 03 bewegt
werden. Die Auflage der Halterung 06 auf dem Zylinder 01 soll
daher eine leichte Verschiebung der Vorrichtung gestatten. Bei abgewandelten
Ausführungsformen
können zur
Unterstützung
der Längsverschiebung
der Vorrichtung entlang der Zylinderlängsachse zum Beispiel Rollen
oder mit einem Gleitmaterial ausgestattete Auflageflächen 12 an
der Unterseite der Halterung 06 vorgesehen werden.
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Bei
der in 4 dargestellten Ausführungsform ist das Werkzeug 09 durch
einen Fräswerkzeug 09 gebildet,
das so in der Halterung 06 befestigt ist, dass sein Fräskopf in
die zu bearbeitende Vorlaufkante 04 eingreift. Die Anschläge 07 mit
den Federgegenstücken 08 (gestrichelt
dargestellt) müssen
so eingestellt werden, dass sie bei Erreichen der gewünschten
Frästiefe
an der Vorlaufkante 04 anschlagen und den Fräskopf daran
hindern, zuviel Material abzufräsen.
Durch diese Gestaltung der Vorrichtung ist es möglich, die gewünschte Kantenform
mit einer einmaligen Einrichtung des Werkzeugs 09 herzustellen.
Bei Bedarf kann die Vorrichtung mehrfach in Längsrichtung an der Vorlaufkante 04 verschoben werden,
wenn viel Material abgetragen werden muss. Der Quervorschub wird
dabei automatisch durch die Federgegenstücke 08 bewirkt, die
den Fräskopf
mit einer definierten Kraft gegen die zu formenden Kante 04 pressen,
und durch die Teilanschläge 07 begrenzt.
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In 5 ist
eine Schnittdarstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Vorrichtung
dargestellt, die sich dadurch auszeichnet, dass sie neben der Kantenformung
auch das Messen des hergestellten Radius gestattet. Dazu umfasst
die Vorrichtung eine Messeinheit 14, die bei der dargestellten Ausführungsform
eine Messsonde 15 und eine Anzeige 16 besitzt.
Die Messsonde 15 fährt
an der geformten Vorlaufkante 04 entlang und überträgt die gemessen
Werte an die Anzeige 16, oder bei abgewandelten Ausführungsformen
an ein anderes Auswertesystem, z. B. einen PC.
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Das
Messen der bearbeiteten Kantenform kann entweder in einem Arbeitsgang
mit der Formherstellung erfolgen, oder es erfolgt nach dem Anbringen
der Form ein separater Messvorgang. Dabei ist es auch möglich, dass
die Messeinheit 14 an einer gesonderten Halterung angebracht
ist und nach Herstellung der Kantenform auf den Rotationszylinder 01 aufgesetzt
wird, wenn das Bearbeitungswerkzeug entfernt wurde. Wird direkt
bei bzw. nach der Formherstellung in einem Arbeitsgang die Messung
mit durchgeführt,
so muss bei der Einstellung des Werkzeuges 09 auch die
Messeinrichtung mit justiert werden. Soll die Messung in einem separaten
Arbeitsschritt erfolgen, kann beispielsweise das Werkzeug 09 aus
der Halterung 06 entnommen werden und die Messeinheit 14 anschließend am
Referenzstück
eingestellt werden. Die Messeinheit 14 kann in einer abgewandelten
Ausführungsform
auch ein Kamerasystem sein. Die von der Messeinheit 14 gelieferten
Daten können
dann beispielsweise mit einem Bildverarbeitungssystem ausgewertet
werden.
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6 zeigt
eine Schnittansicht einer nochmals abgewandelten Ausführungsform
der Vorrichtung, die hier zusätzlich
zum Bearbeiten der Nachlaufkante 05 geeignet ist. Die Funktionsweise
der Vorrichtung und die Verfahrensweise zum Bearbeiten und Messen
der Kante 05 entspricht der oben beschriebenen. Die Halterung 06 wird
um 180° verdreht auf
den Rotationszylinder 01 aufgesetzt, damit der Anschlag 07 nun
auf der Seite der Nachlaufkante 05 anliegt und das Werkzeug 09 durch
das Federgegenstück 08 an
die Nachlaufkante 05 angepresst wird.
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Es
wird nochmals darauf hingewiesen, dass unterschiedlich geformte
Werkzeugköpfe
zum Einsatz kommen können,
die jeweils an die gewünschte Kantenform
angepasst sind.
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- 01
- Zylinder,
Rotationszylinder
- 02
- Hohlraum
- 03
- Kanal
- 04
- Kante,
erste, Vorlaufkante
- 05
- Kante,
zweite, Nachlaufkante
- 06
- Halterung
- 07
- Anschlag,
Teilanschlag
- 08
- Federgegenstück
- 09
- Werkzeug,
Fräswerkzeug
- 10
- Verstellantrieb
- 11
- Werkzeugaussparung
- 12
- Auflagefläche
- 13
- Freiraum
- 14
- Messeinheit
- 15
- Messsonde
- 16
- Anzeige