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Die Erfindung betrifft Zylinder für eine lösbare Verbindung mit mindestens einem Arbeitsmittel.
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Zylinder mit einem Arbeitsmittel sind beispielsweise bekannte Tiefdruck- und Prägeformen. Ein Hauptaugenmerk bei der Realisierung derartiger Formen gilt dem Materialeinsatz und dem Gewicht der eingesetzten Achszylinder.
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Aus diesem Sachverhalt heraus wurden die durch vielfältige Veröffentlichungen bekannten Sleeves als dünnwandige, verkupferte und verchromte Stahlhülsen entwickelt. Diese verfügen dabei selbst über keine tragenden und entsprechend massiven Strukturen. Als Träger derartiger Sleeves werden bekannte Luftzylinder eingesetzt, die durch ein erzeugtes Luftpolster zwischen Zylinder und Sleeve das Wechseln der Sleeves ermöglichen. Luftzylinder sind aber in ihrer Herstellung nicht einfach zu realisieren, so dass oftmals klassische Druckzylinder als massive Stahlform ökonomisch günstiger sind.
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Durch die Druckschrift
DE 196 49 324 C2 ist ein umfangsveränderbarer Rotationskörper mit einer zylindrischen Schraubenfeder bekannt. Die Schraubenfeder ist mit einer Einrichtung zur rotativen Bewegung der Windungen um ihre Längsachse verbunden, so dass der Durchmesser der Schraubenfeder wahlweise veränderbar ist. Für Lange Zylinder ist eine derartige Lösung wenig geeignet, da sich Windungen der Schraubenfeder verklemmen können, so dass unebene Oberflächen vorhanden sind.
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Die Druckschrift
DE 103 31 943 A1 beinhaltet ein Verfahren zum Wechseln einer Manschette an einem Zylinder und einen Zylinder mit einer Manschette. Zum Wechseln werden Zylinderteile aufeinander zu bewegt, so dass sich der Außenumfang des Zylinders verändert. Dazu besitzt der Zylinder einen Exzentermechanismus.
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Durch die Druckschrift
DE 197 53 744 A1 ist eine Walze für das rotative Bedrucken, Beschichten oder Prägen u. gl., insbesondere Druckwalze für den Flexo- oder Tiefdruck, bekannt. Die Walze besteht aus einem Trägerkern und einem Auflager für die Wechselhülse. Der Durchmesser des Auflagers ist dabei durch Unterdruckwirkung reduzierbar. Dazu muss eine vakuumerzeugende Einrichtung angekoppelt werden.
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Durch die Druckschrift
DE 199 40 109 A1 ist eine Vorrichtung zum Befestigen einer Ausgleichshülse auf einer Klischeezylinderwelle einer Druckmaschine. Die Vorrichtung betrifft im Wesentlichen eine Adapterhülse.
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Durch die Druckschrift
DE 102 38 119 A1 ist ein Zylinder einer Bedruckstoff verarbeitenden Maschine mit einem Zylinderkörper und einem wechselbaren Druckaufzug bekannt. Auf der Umfangsfläche des Zylinderkörpers sind wenigstens eine Fluidkammer und ein Überzug angeordnet, auf den der wechselbare Druckaufzug positionierbar ist. Durch das in die Fluidkammer eingebrachte Fluid soll der Außendurchmesser veränderbar und durch den Fluiddruck der Sitz des Überzugs gewährleistet werden.
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Die Druckschrift
DE 20 2004 004 375 U1 betrifft ein Hülse für Druckmaschinen zur Montage auf Tragzylindern mit zwei Flanschringen an den Enden, an denen eine zylindrische äußere Hülsenwand und eine innere Hülsenwand im Abstand voneinander abgestützt sind. Die äußere Hülsenwand besteht dabei aus einem Faserverbundwerkstoff. Weiterhin befindet sich zwischen den Hülsenwänden wenigstens ein Stützring für die äußere Hülsenwand. Eine Veränderung des Durchmessers selbst ist dabei nicht vorgesehen.
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Die Druckschriften
DE 100 23 742 A1 (Formzylinder einer Druckmaschine mit auswechselbaren Druckhülsen) und
DE 200 12 929 U1 (Adapterhülse, insbesondere für Druckmaschinen) betreffen Luftzylinder.
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Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder für mindestens ein Arbeitsmittel so zu schaffen, dass sowohl eine hohe Haftkraft für das Arbeitsmittel als auch ein einfaches Aufbringen oder Entfernen des Arbeitsmittels gegeben ist.
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Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.
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Die Zylinder für eine lösbare Verbindung mit mindestens einem Arbeitsmittel zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sowohl eine hohe Haftkraft für das Arbeitsmittel vorhanden als auch das Arbeitsmittel leicht auf den Zylinder bring- oder vom Zylinder entfernbar ist.
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Dazu sind mindestens zwei umfangsvariable Teile Bestandteile des Zylinders, wobei die mindestens zwei umfangsvariablen Teile aus einem wenigstens eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff bestehen, so dass sich bei einer Belastung des Zylinders mit den mindestens zwei umfangsvariablen Teilen ein Durchmesser des Zylinders ändert. Weiterhin sind mindestens ein erster der mindestens zwei umfangsvariablen Teile aus dem wenigstens eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff zur Aufnahme einer Torsionsbelastung des Zylinders und wenigstens ein weiterer der mindestens zwei umfangsvariablen Teile aus dem wenigstens eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faserverbundwerkstoff zur Aufnahme einer Linienbelastung des Zylinders Bestandteile des Zylinders, wobei erste Fasern des Faserverbundwerkstoffes des wenigstens einen ersten umfangsvariablen Teiles zur Aufnahme einer Torsionsbelastung überwiegend mit einem Winkel von 30° bis 60° in Bezug auf eine Längsachse des Zylinders und zweite Fasern des Faserverbundwerkstoffes des wenigstens einen weiteren umfangsvariablen Teiles zur Aufnahme einer Linienbelastung überwiegend mit einem Winkel von –20° bis 20° und/oder von 70° bis 90° in Bezug auf die Längsachse des Zylinders angeordnet sind.
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Ein umfangsvariabler Teil ist eine axial um den Umfang des Zylinders angeordnete Schicht des Zylinders vorzugsweise als ein Achszylinder oder ein Hohlzylinder. Im ersten Fall ist das eine Mantelschicht des Zylinders. Im Falle des Achszylinders oder Hohlzylinders ist das der Zylinder selbst, so dass dieser Zylinder auch ein Achs- oder Hohlzylinder aus dem umfangsvariablen Werkstoff ist.
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Die Zylinder mit den mindestens zwei umfangsvariablen Teilen zeichnen sich damit insbesondere vorteilhafterweise dadurch aus, dass eine hohe Haftkraft bei nicht verändertem Zylinder gewährleistet wird, so dass der Zylinder mit dem Arbeitsmittel im Normalzustand des Zylinders einsetzbar ist. Auf das Arbeitsmittel während der Bearbeitung eines Werkstückes wirkende Torsions- und Linienkräfte führen nicht zu einer Positionsveränderung des Arbeitsmittels gegenüber dem Zylinder. Ansonsten daraus resultierende Qualitätsverluste werden bei der Bearbeitung von Werkstücken vermieden.
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Durch eine Veränderung in Form einer axialen Belastung des Zylinders mit den umfangsvariablen Teilen wird der Durchmesser verringert, so dass das Arbeitsmittel leicht vom Zylinder entfernt oder auf den Zylinder aufgeschoben werden kann.
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Vorteilhafterweise kann der Zylinder dabei so ausgeführt sein, dass ein Wechsel des Arbeitsmittels auch in Arbeitsposition des Zylinders erfolgen kann.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 7 angegeben.
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Nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 ist zur Belastung des Zylinders mit den mindestens zwei umfangsvariablen Teilen aus dem, wenigstens eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff entgegen einer Vorzugsrichtung wenigstens jeweils eine hydraulische Einrichtung, eine pneumatische Vorrichtung, eine Mechanik, ein Linearantrieb oder eine Kombination daraus entweder ein Bestandteil des Zylinders oder an den Zylinder gekoppelt, so dass sich bei einer Zug- und/oder Torsionsbelastung der Durchmesser des Zylinders verkleinert. Durch das Wirken der hydraulischen Einrichtung, der pneumatischen Vorrichtung, der Mechanik, des Linearantriebs oder der Kombination daraus wird die Länge des Zylinders vergrößert. Dabei verringert sich der Durchmesser des Zylinders, so dass das Arbeitsmittel aufgeschoben oder abgezogen werden kann.
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Das kann dabei bei der ersten Variante in Arbeitsposition des Zylinders erfolgen, wobei die jeweilige Anordnung im Zylinder angeordnet ist. Ein Aus- und Einbau des Zylinders ist zum Wechsel eines Arbeitsmittels nicht notwendig.
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In der zweiten Variante erfolgt das Aufbringen oder das Abziehen des Arbeitsmittels im ausgebautem Zustand des Zylinders. Die jeweilige Anordnung wird dazu an den Zylinder angekoppelt. Der Aufbau des Zylinders ist dazu gegenüber der ersten Variante einfacher und ökonomischer.
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Günstigerweise ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 die hydraulische Einrichtung wenigstens ein Hydraulikzylinder, die pneumatische Vorrichtung wenigstens ein Pneumatikzylinder oder die Mechanik wenigstens ein Spindel-Mutter-System jeweils in Richtung der Symmetrieachse des Zylinders wirkend. Das sind bekannte Anordnungen, wobei durch einen bewegten Kolben bei Einsatz eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders eine Längenänderung des Zylinders erfolgt. Die gleiche Wirkung wird mit einer Bewegungsmutter auf einer angetriebenen Gewindespindel erzielt.
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Die mindestens zwei umfangsvariablen Teile aus dem, eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff besteht vorteilhafterweise nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 aus einem Kunststoff als Matrixwerkstoff mit Kohle-, Glas-, Aramid-, Basalt-, Naturfasern oder wenigstens einer Kombination daraus. Darüber hinaus ist der Kunststoff ein duro- oder thermoplastischer Matrixwerkstoff. Ein duroplastischer Matrixwerkstoff ist beispielsweise ein Epoxidharz. Bei Veränderung der Vorzugsrichtung der jeweiligen Fasern hervorgerufen durch eine Längenänderung des Zylinders wird der Durchmesser des Zylinders verringert.
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Der Zylinder ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 ein Achszylinder oder ein mit Seitenwänden versehener Hohlzylinder.
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Eine Wand des Hohlzylinders weist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 über den Umfang verteilt Durchbrüche auf, so dass ein Luftzylinder realisiert ist. Neben der Verkleinerung des Durchmessers des Zylinders kann zusätzlich ein Luftpolster zwischen dem Zylinder und dem Arbeitsmittel zum Be- oder Entstücken des Arbeitsmittels genutzt werden. Dadurch ist eine einfachere Handhabung des Arbeitsmittels gegeben.
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Der Zylinder ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 vorteilhafterweise ein Träger für das als Sleeves zum Drucken oder Prägen ausgebildete Arbeitsmittel.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen jeweils prinzipiell dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 einen Zylinder mit einem Teil aus einem wenigstens eine Vorzugsrichtung aufweisenden Faserverbundwerkstoff in einer Schnittdarstellung,
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2 einen Zylinder und
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3 einen Hohlzylinder mit Durchbrüchen.
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Ein Zylinder 1 für eine lösbare Verbindung mit mindestens einem Arbeitsmittel besitzt mindestens zwei umfangsvariable Teile aus einem wenigstens eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff. Der Zylinder 1 ist dabei ein Träger für ein Arbeitsmittel in Form beispielsweise eines Sleeves zum Drucken oder Prägen.
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Die 1 zeigt einen Zylinder mit einem Teil aus einem wenigstens eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff in einer prinzipiellen Schnittdarstellung.
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Die umfangsvariablen Teile aus dem eine richtungsabhängige Materialkomponente aufweisenden Faserverbundwerkstoff bestehen aus einem Kunststoff als Matrixwerkstoff mit Kohle-, Glas-, Aramid-, Basalt-, Naturfasern oder wenigstens eine Kombination daraus. Der Kunststoff ist ein duroplastischer Matrixwerkstoff, insbesondere einem Epoxidharz.
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Die umfangsvariablen Teile bestehen dabei aus Lagen zur Aufnahme einer Torsionsbelastung des Zylinders 1 und zur Aufnahme einer Linienbelastung des Zylinders 1.
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Die Lage zur Aufnahme der Torsionsbelastung ist durch Winkel in Bezug auf die Längsachse von 30° bis 60°, vorzugsweise 45° gekennzeichnet. Bei einem Zylinder 1 ohne Rotationsvorzugsrichtung sind Lagen im Bereich 30° bis 60° sowie –30° bis –60° vorhanden. Wird der Zylinder 1 nur für eine Rotationsrichtung ausgelegt, so entfallen entweder die positiven oder die negativen Lagenwinkel.
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Die Lage für die Aufnahme der Linienlast ist durch Winkel von –20° bis 20° und/oder 70° und 90°, vorzugsweise 0° und/oder 90°, charakterisiert.
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Zur Belastung des Zylinders 1 mit den umfangsvariablen Teilen ist eine hydraulische Einrichtung 2, eine pneumatische Vorrichtung, eine Mechanik oder ein Linearantrieb entweder ein Bestandteil des Zylinders 1 oder an den Zylinder 1 gekoppelt, so dass sich bei einer Zug- und/oder Torsionsbelastung der Durchmesser des Zylinders 1 verkleinert.
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Die hydraulische Einrichtung 2 ist ein bekannter Hydraulikzylinder, die pneumatische Vorrichtung ein bekannter Pneumatikzylinder oder die Mechanik ein bekanntes Spindel-Mutter-System jeweils in Richtung der Symmetrieachse des Zylinders wirkend.
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Die 2 zeigt einen Zylinder 1 in einer prinzipiellen Darstellung.
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In einer Ausführungsform kann über einen verschließbaren Anschluss an dem Zylinder 1 der in dem Zylinder 1 integrierte Hydraulik- oder Pneumatikzylinder über jeweils ein Ventil mit einem Behälter für ein Gas oder eine Flüssigkeit lösbar verbunden sein. Der jeweilige Zylinder 1 wirkt dabei auf die Stirnplatten des Zylinders 1, so dass bei Bewegung des Kolbens aus dem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder der Zylinder 1 axial auseinander gedrückt wird und sich der Durchmesser verkleinert. In einer weiteren Ausführungsform kann der Zylinder 1 das Spindel-Mutter-System beinhalten. Die Spindel ist dabei eine Gewindespindel und die Mutter eine Bewegungsmutter. Durch eine Drehbewegung der Gewindespindel wird die Gewindemutter gegenüber der Gewindespindel axial bewegt. Dazu ist die Gewindemutter des Zylinders 1 mit einem rotatorisch wirkenden Antrieb gekoppelt. Die Gewindespindel ist mit einer Stirnplatte des Zylinders 1 und die Gewindemutter mit der anderen Stirnplatte gekoppelt, so dass bei einer Drehbewegung der Gewindespindel die Stirnplatten voneinander weg oder aufeinander zu bewegt werden. Im ersteren Fall wird gleichzeitig der Durchmesser des Zylinders 1 verkleinert.
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Bei diesen Ausführungsformen ist es durch die Verkleinerung des Durchmessers möglich, das Arbeitsmittel in Form beispielsweise des Sleeves vom Zylinder 1 abzuziehen oder auf diesen aufzuschieben. Der Zylinder 1 ist dabei ein Hohlzylinder.
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In weiteren Ausführungsformen kann der Hydraulik-, der Pneumatikzylinder oder das Spindel-Mutter-System auch von außen auf den Zylinder 1 wirken. Dazu kann der Zylinder 1 über die Zapfen an das jeweilige System gekoppelt sein, so dass über eine axiale Bewegung der Durchmesser des Zylinders 1 geändert wird. Der Zylinder 1 ist dazu entweder ein Achs- oder ein Hohlzylinder.
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In weiteren Ausführungsformen können sich in der Wand des Hohlzylinders über den Umfang verteilt Durchbrüche 5 befinden, so dass ein Luftzylinder realisiert ist. Zwischen Wand und Sleeve ist dadurch ein Luftpolster vorhanden, so dass der Sleeve einfacher und leichter aufgeschoben oder abgezogen werden kann.
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Die 3 zeigt einen Hohlzylinder mit Durchbrüchen 5 in einer prinzipiellen Darstellung.
