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Die
Erfindung betrifft eine Einspannvorrichtung nach dem Oberbegriff
von Patentanspruch 1.
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Aus
der
EP 0 596 399 A1 ist
eine derartige Einspannvorrichtung bekannt, die dazu genutzt wird, insbesondere
Tiefdruckzylinder – z.
B. für
den Publikationsdruck - bei einer galvanischen Oberflächenbehandlung
zu halten. Dazu werden die Enden der Tiefdruckzylinder zwischen
zwei als Halter dienende, zueinander gerichtete Hohlkonen eingespannt.
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1 zeigt
einen in der
EP 0 596
399 A1 beschriebenen Hohlkonus, der als Halter
1 dient
und in einer galvanischen Anlage in der in der
EP 0 596 399 A1 beschriebenen
Weise eingebaut ist. Der Halter
1 ist in
1a)
im Schnitt, in
1b) in der Vorderansicht
und in
1c) in Perspektivansicht dargestellt. Zur Verdeutlichung
ist ein gestricheltes Achsende
2 eines Druckzylinders eingezeichnet.
In
1a) ist gut erkennbar, dass der
Strom von dem Halter
1 ausschließlich über eine Kante
3 einer
Stirnseite des Achsendes
2 übertragen werden kann, weil
nur dort ein Kontakt besteht. Der für die galvanische Bearbeitung
erforderliche hohe Strom wird dann über die Hohlkonen (Halter
1)
und die sie berührenden
Kanten
3 an den Stirnseiten der Achsenden
2 in
den Druckzylinder übertragen.
Bei einem Enddurchmesser von ca. 100 mm und im Wesentlichen gleichmäßiger Verteilung
des Stroms über
das linke und das rechte Achsende
2 ist es möglich, bis
zu ca. 14.000 A in den Druckzylinder einzuleiten.
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Für diese
Strommengen hat sich die in der
EP 0 596 399 A1 beschriebene Lösung hervorragend bewährt. Mit
der Entwicklung von größeren Tiefdruckzylindern
mit größerer Gallenbreite
und bei Einsatz von Galvanikbädern
mit höheren
Tauchgraden von bis zu 100 % ist jedoch der Bedarf entstanden, noch
deutlich höhere
Ströme – speziell
zur Verchromung – in
die Tiefdruckzylinder zu übertragen,
um eine wirtschaftliche Verarbeitungszeit zu erreichen.
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Bei
derart hohen Strommengen besteht jedoch die Gefahr einer Überhitzung
der die Achsenden haltenden Hohlkonen, die schlimmstenfalls zu Brandstellen
auf der gehärteten
Oberfläche
des stählernen
Hohlkonus, zum Schmelzen von Isolierbuchsen und zu Lichtbögen führen kann.
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Auch
die in der
DE 101
21 937 A1 beschriebene Einspannvorrichtung ermöglicht es
nicht, höhere
Ströme
als bisher zu übertragen.
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In
der
DE 10 2004
033 332 A1 ist eine weitere Einspannvorrichtung gezeigt,
bei der die Hohlkonen eine Innenkontur mit drei voneinander abgesetzten
Halteflächen
aufweisen, an denen das jeweils zugeordnete Ende des Druckzylinders
beim Einspannen gehalten wird. Die drei voneinander abgesetzten Halteflächen stellen
eine Art Dreibein dar, von dem das zugeordnete Achsende ähnlich wie
bei einem Dreibackenfutter eingespannt werden kann.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einspannvorrichtung für einen
Druckzylinder anzugeben, mit dem eine verbesserte Kontaktierung zwischen
dem Achsende des Druckzylinders und dem zugeordneten Halter erreicht
werden kann, um höhere
Strommengen zu übertragen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Einspannvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Eine
erfindungsgemäße Einspannvorrichtung
für einen
Druckzylinder mit zwei auf einer gemeinsamen Achse angeordneten
Haltern, wobei die Halter jeweils eine Ausnehmung zum Aufnehmen
eines Endes des Druckzylinders aufweisen und mit ihren Ausnehmungen
zueinander gerichtet angeordnet sind und zueinander zustellbar gelagert
sind und wobei wenigstens eine der Ausnehmungen eine Kontaktfläche aufweist,
an der das zugeordnete Ende des Druckzylinders beim Einspannen gehalten
wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Halter
einen Träger
und ein auf dem Träger
befestigtes Kontaktelement aufweist, dass die Kontaktfläche an dem
Kontaktelement ausgebildet ist, und dass das Kontaktelement aus
einem Material besteht, das eine höhere Stromleitfähigkeit
und/oder Wärmeleitfähigkeit
als Stahl aufweist. Dabei kann das Material des Kontaktelements
insbesondere Kupfer oder eine kupferhaltige Legierung, wie z. B. Messing,
Bronze oder Hartkupfer sein, während
das Material des Trägers
aus Stahl besteht.
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Beim
Stand der Technik ist es üblich,
den z. B. aus der
EP
0 596 399 A1 bekannten Hohlkonus vollständig aus Stahl anzufertigen.
Zusätzlich
wird die konische Oberfläche
gehärtet,
um Verschleißwirkungen
vorzubeugen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass
die Achsenden der Druckzylinder mit hoher axialer Kraft eingespannt
werden, was zu hohen Flächenpressungen
an den kreisförmigen
Kontaktflächen
führt.
Man ging davon aus, dass durch die hohen Flächenpressungen die konische
Innenkontur des Hohlkonus beschädigt
werden könnte,
was die Lebensdauer der Hohlkonen verkürzen würde. Durch das Härten der
Oberfläche
sollte eine höhere
Standzeit erreicht werden.
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Die
Erfindung geht hier einen anderen Weg: Hiernach soll das z. B. einen
Hohlkonus bildende Kontaktelement vollständig aus Kupfer gefertigt werden
und somit ein massives Kupferteil bilden. Dabei wird in Kauf genommen,
dass Kupfer erheblich weicher ist als Stahl und aufgrund der Flächenpressung an
der eingespannten Kante des Achsendes lokale Verformungen in der
Kontaktfläche
unumgänglich sind.
Durch die zumindest mikroskopische Verformung der Kontaktfläche wird
erreicht, dass sich das Kontaktelement geringfügig an die Kante des Achsendes
anschmiegt und so für
eine bessere, flächigere
Kontaktierung sorgt. Die hohe Stromleitfähigkeit von Kupfer gewährleistet
eine große
Strommenge, die auf den Druckzylinder übertragen werden kann. Aufgrund
der guten Wärmeleitfähigkeit
von Kupfer wird die im Kontaktbereich zwischen dem Kontaktelement
und dem Achsende bei Stromfluss entstehende, erhebliche Wärme gut
abgeführt,
so dass ein Einbrennen vermieden wird.
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Die
durch die Materialweichheit des Kupfers bedingte verbesserte Kontaktierung
an der Kante des Achsendes führt
nicht nur dazu, dass höhere Strommengen übertragen
werden können.
Zudem wird auch das Entstehen von Lichtbögen, die unter Umständen das
Achsende des Druckzylinders oder das Kontaktelement beschädigen könnten, reduziert.
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Die
Kontaktfläche
kann eine konusförmige oder
kugelsegmentartige Innenkontur bilden, wie z. B. aus der
EP 0 596 399 A1 oder
der
DE 101 21 937 A1 bekannt.
Bei dieser Gestaltung lässt
es sich einfach realisieren, dass durch das zueinander Zustellen
der Halter die Achsenden erfasst und der Druckzylinder festgehalten
werden kann. Die konusförmige oder
kugelsegmentartige Innenkontur erlaubt es weiterhin, Achsenden mit
unterschiedlichen Durchmessern aufzunehmen, ohne dass das Kontaktelement angepasst
oder gewechselt werden muss.
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Es
kann ein Spannring vorgesehen sein, zum Aufspannen des Kontaktelements
auf dem Träger.
Das aus Kupfer bestehende Kontaktelement lässt sich durch den Spannring,
der ähnlich
wie eine Überwurfscheibe
oder -mutter gestaltet sein kann, auf diese Weise sehr leicht an
dem Stahl-Träger
befestigen. Dabei kann das Kontaktelement alleine durch die Klemmwirkung
des Spannrings auf dem Träger gehalten
werden. Eine zusätzliche
Befestigung des Kontaktelements, z. B. durch Schrauben, ist nicht
erforderlich, aber dennoch möglich.
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Wenn
die Kontaktfläche
nach längerem
Einsatz verschlissen bzw. beschädigt
ist, kann das gesamte Kontaktelement einfach ausgewechselt werden.
Der Stahl-Träger hingegen
verbleibt an der Einspannvorrichtung. Ein neues Kontaktelement kann dann
mit Hilfe des Spannrings wieder an dem Träger befestigt werden. Es ist
allerdings nicht immer erforderlich, das Kontaktelement vollständig auszuwechseln.
Ebenso könnte
die Kontaktfläche
auch abgedreht werden, um Furchen, Grate oder Beschädigungen
zu entfernen.
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Das
aus Kupfer bestehende Kontaktelement wird durch den stählernen
Spannring auf dem Stahl-Träger
flächig
gehalten, so dass im Bereich der Befestigung keine überhöhte lokale
Flächenpressung
auftritt. Aufgrund des Spannrings ist es nicht erforderlich, Schrauben
oder andere Befestigungselemente direkt an dem Kupfer-Kontaktelement angreifen
zu lassen. So ist eine zuverlässige
Befestigung des Kontaktelements möglich, ohne dass lokale Beschädigungen – z. B.
durch Schraubenköpfe
beim Festziehen einer Schraube – auftreten
können.
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Diese
und weitere Vorteile und Merkmale werden nachfolgend anhand von
Beispielen unter Zuhilfenahme der begleitenden Figuren näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
aus dem Stand der Technik bekannten Halter in Schnittansicht (a),
Vorderansicht (b) und Perspektivansicht (c);
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2 einen
erfindungsgemäßen Halter
in Vorderansicht (a), Schnittansicht (b) und Teilschnittansicht
(c); und
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3 eine
Schnittdarstellung eines Teils einer Lagerbrücke mit dem erfindungsgemäßen Halter.
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2 zeigt
einen erfindungsgemäßen Halter 11,
der an einer später
in Zusammenhang mit 3 zu beschreibenden Lagerbrücke befestigt
werden kann.
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Der
Halter 11 entspricht hinsichtlich seiner Funktionsweise
im Wesentlichen dem oben unter Bezugnahme zum Stand der Technik
in 1 beschriebenen Halter 1. Dem Halter 11 ist
gegenüberliegend und
auf einer gemeinsamen Achse angeordnet ein zweiter, nicht dargestellter
Halter zugeordnet, so dass der Druckzylinder mit seinen beiden Achsenden zwischen
den beiden Haltern 11 eingespannt werden kann. Die Halter 11 sind über die
Lagerbrücke
zueinander zustellbar, so dass der erforderliche Einspanndruck erzeugt
werden kann.
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Der
Halter 11 weist einen Träger 12 und ein Kontaktelement 13 auf,
das durch einen Spannring 14 auf dem Träger 12 gehalten ist.
Der Träger 12 ist an
der Lagerbrücke
mit Hilfe von Schrauben 15 angeschraubt.
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Der
Spannring 14 ist mit Schrauben 16 an dem Träger 12 befestigt
und klemmt dadurch das Kontaktelement 13 gegen den Träger 12.
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Das
Kontaktelement
13 weist eine Ausnehmung
17 auf,
die eine Kontaktfläche
18 mit
konusförmiger
Innenkontur bildet. Auf diese Weise bildet das Kontaktelement
13 einen
Hohlkonus in der in der
EP 0
596 399 A1 beschriebenen Weise.
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Anstelle
einer konischen Innenform können auch
andere Konturen, wie z. B. eine kugelsegmentartige Innenkontur verwendet
werden.
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Der
Träger 12 besteht
in herkömmlicher
Weise aus Stahl. Das Kontaktelement 13 hingegen ist massiv
aus Kupfer oder einer Kupferlegierung hergestellt. Dies gewährleistet
eine hohe Stromübertragung
und eine gute Wärmeabfuhr.
Aufgrund des durch den Spannring 14 bewirkten flächigen Kontakts
zwischen dem Kontaktelement 13 und dem Träger 12 ist
sichergestellt, dass der über
den Träger 12 eingeleitete
Strom auf das Kontaktelement 13 und damit auf den Druckzylinder übertragen
werden kann. Ein Achsende 19 des Druckzylinders ist durch eine
Strich-Punkt-Linie
stilisiert dargestellt.
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2c) zeigt eine Teilschnittdarstellung
entlang der Linie C-C in 2a). Hier
ist ein Zentrierstift 20 erkennbar, mit dem die Relativposition
zwischen dem Kontaktelement 13 und dem Träger 12 formschlüssig definiert
wird.
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3 zeigt
einen Schnitt eines Teils einer Lagerbrücke, an der der erfindungsgemäße Halter 11 angeschraubt
ist. Der in 3 gezeigten Lagerbrücke ist
in der Galvanikanlage koaxial gegenüberliegend eine zweite Lagerbrücke zugeordnet,
so dass der nicht gezeigte Druckzylinder zwischen den beiden Lagerbrücken axial
eingespannt werden kann.
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Der
Halter 11 ist an einem Schaft 30 angeschraubt,
der an einer Lagerstelle 31 in bekannter, nicht gezeigter
Weise drehend gelagert ist. Gegenüberliegend von dem Halter 11 ist
ein Stromübertragungsbereich 32 vorgesehen,
in dem wassergekühlte
Schleifkohlen 33 den Galvanisierungsstrom in einen Schleifring 34 einleitet,
von wo aus der Strom über
den Schaft 30 und den Halter 11 auf den Druckzylinder übertragen
wird.
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Der
Schaft 30 ist an der Lagerstelle 31 in die eigentliche
Lagerbrücke
eingepasst, die letztendlich den Druckzylinder hält bzw. drehend antreibt.
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Der
Schaft 30 ist von Kühlkanälen 35 und 36 durchzogen,
durch die Kühlwasser
hindurchgepumpt werden kann. Durch diesen Kühlkreislauf wird auch der vordere,
den Halter 11 tragende Teil des Schafts 30 gekühlt. Da
das Kontaktelement 13 eine besonders gute Wärmeleitfähigkeit
aufweist, leitet es die Wärme
von der Kontaktfläche 18 ab
zu dem Träger 12,
von wo die Wärme
auf den Schaft 30 übertragen wird.
Von dort kann die Wärme
zuverlässig
mit dem durch die Kühlkanäle 35, 36 gebildeten
Kühlkreislauf abgeführt werden.
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Der
in 3 gezeigte Aufbau stellt einen Teil einer an sich
bekannten Lagerbrücke
dar, so dass sich eine weitergehende Beschreibung erübrigt.