DE19934399A1 - Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche von rotationssymmetrischen Körpern, insbesondere von Druckzylindern für das Tiefdruckverfahren - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche von rotationssymmetrischen Körpern, insbesondere von Druckzylindern für das Tiefdruckverfahren, mit einem Auflager (5) zur rotierbaren Halterung eines zu reinigenden Körpers (7), mit einem Antrieb (11) zum rotierenden Antrieb des Körpers (7) während des Reinigungsvorgangs, mit einem parallel zur Rotationsachse (A) des Körpers (7) verschiebbaren Schlitten (13), an welchem wenigstens eine Düse (17; 21) zur Abgabe eines Reinigungsmediums in Richtung der Oberfläche des Körpers (7) vorgesehen ist. Der wenigstens einen Düse (17; 21) ist mittels einer Zuführeinrichtung Trockeneis zuführbar, wobei die Düse einen Reinigungsstrahl mit ausreichender Geschwindigkeit in Richtung auf die Oberfläche des Körpers (7) erzeugt, wobei durch das Auftreffen der Trockeneispartikel auf die Oberfläche des zu reinigenden Körpers (7) hierauf vorhandene Verunreinigungen und/oder lose Korrosionsprodukte entfernbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche von rotati­ onssymmetrischen Körpern, insbesondere von Druckzylindern für das Tief­ druckverfahren, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

In der Drucktechnik, insbesondere bei Einsatz des Tiefdruckverfahrens, besteht das Problem, dass der Druckzylinder nach Beendigung des Druckvorgangs von Farbresten und dergl. gereinigt werden muss. Dabei ist es erforderlich, auch kleinste Farbreste aus den sehr feinen Strukturen in der Oberfläche des Druckzy­ linders zu entfernen. Des Weiteren besteht bei der Herstellung von Druckzylin­ dern, insbesondere vor dem Aufbringen einer galvanischen Beschichtung, die Forderung, dass der Druckzylinder möglichst vollständig von Oberflächenverun­ reinigungen, insbesondere Fett, befreit werden muss. Hierzu ist es auf dem Ge­ biet der Druckereitechnik und der Herstellung von Druckmaschinen, insbesonde­ re von Druckzylindern, bekannt, die Oberfläche von Druckzylindern mit einem Lösungsmittel zu reinigen, welches unter Hochdruck und unter Verwendung von Breitstrahl-Düsen auf die zu reinigenden Flächen des Druckzylinders gesprüht wird. Die Düsen sind dabei üblicherweise über die gesamte Breite der zu reini­ genden Fläche, insbesondere der Zylinderfläche des Druckzylinders, vorgesehen. Als Lösungsmittel kommt beispielsweise Toluol zum Einsatz.

Dieses Reinigungsverfahren weist den Nachteil auf, dass infolge der leichten Entzündbarkeit des verwendeten Lösungsmittels Explosionsgefahr besteht und ggf. Maßnahmen für das Absaugen von Lösungsmitteldämpfen bzw. für das vollständige Abschirmen einer derartigen Reinigungsvorrichtung getroffen wer­ den müssen.

Auf diesem technischen Gebiet ist es weiterhin bekannt, die Druckzylinder durch Bestrahlen mit pulverförmigen Substanzen zu reinigen. Der Einsatz von Sand, der beispielsweise beim Sandstrahlen von Werkstücksoberflächen Verwendung findet, verbietet sich auf diesem technischen Gebiet infolge der aggressiven Rei­ nigungswirkung von Quarzsand. Die verwendeten pulverförmigen Substanzen sind in der Regel wesentlich feiner als der üblicherweise zum Sandstrahlen ver­ wendete Sand. Infolgedessen besteht das Problem, die pulverförmige Substanz nach dem Reinigungsvorgang wieder möglichst vollständig aus den sehr feinen Strukturen des Druckzylinders zu entfernen. Dies erfolgt in der Regel durch Ab­ spülen mit Wasser, wobei jedoch das Problem besteht, das meist klebrige Was­ ser-Substanz-Gemisch vollständig aus den feinen Strukturen zu entfernen. Dar­ über hinaus entsteht ein beträchtlicher Aufwand, um das Wasser in einer Recy­ cling-Anlage wieder von der pulverförmigen Substanz zu trennen bzw. um ein Verkleben sämtlicher mit diesem Gemisch in Verbindung kommender Einrich­ tungen (Leitungen, Behältnisse etc.) zu vermeiden.

Aus der DE 197 12 513 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen einer Innenwandung einer Form mittels Trockeneis bekannt, wobei die Reini­ gung mittels einer beweglichen Strahleinrichtung erfolgt, die zwischen den Teil­ formen angeordnet ist. Die Reinigung der Oberfläche erfolgt mittels eines Reini­ gungsstrahls, der Trockeneispellets und ein Trägermedium enthält und aus einer Strahldüse der Strahleinrichtung austritt. Die Strahldüse wird derart bewegt, dass der Reinigungsstrahl wenigstens auf eine Teilfläche der Innenwandung trifft.

Diese Vorrichtung ist speziell für das Reinigen einer mehrteiligen Form ausge­ bildet, wobei der Reinigungsvorgang derart erfolgt, dass die Strahleinrichtung und ein Mantel zwischen den Teilformen eingebracht werden und der Mantel und die Teilformen während des Reinigungsvorgangs eine Kammer begrenzen. Hier­ durch ist es nicht erforderlich, die Form zur Durchführung der Reinigung aufzu­ bauen. Für die Reinigung von rotationssymmetrischen Körpern, insbesondere der Außenfläche von Druckzylindern für das Tiefdruckverfahren, ist diese Vorrich­ tung nicht geeignet.

Aus der US-5 405 283 und der US-5 616 067 sind spezielle Düsen zum Erzeugen eines Trockeneis- bzw. CO₂-Partikel enthaltenden Reinigungsstrahls bekannt. Bei diesen Düsen wird der Reinigungsstrahl durch das Zuführen von flüssigem Kohlendioxid zur Düse erzeugt, wobei die Düse so ausgebildet ist, dass durch eine Beschleunigung des Gasstroms innerhalb der Düse und der hierbei eintre­ tenden adiabatischen Expansion ein Gemisch von Gas und CO₂-Schnee entsteht. Der Gasstrom kann durch das zusätzliche Einleiten von Druckluft bzw. Stickstoff erzeugt werden.

Als Verwendungszweck für das in diesen Schriften beschriebene Reinigungsver­ fahren wird insbesondere die Reinigung von gedruckten Leiterplatten angegeben.

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem eingangs genannten Stand der Technik, die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche von rota­ tionssymmetrischen Körpern, insbesondere von Druckzylindern für das Tief­ druckverfahren, zu schaffen, die mit geringem Aufwand herstellbar ist und bei der mit möglichst geringem Aufwand der Reinigungsprozess durchführbar ist.

Die Erfindung löst die Aufgabe mit den Merkmalen des unabhängigen An­ spruchs 1.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die Oberfläche von rotations­ symmetrischen Körpern unter Verwendung eines Reinigungsstrahls mit Trocken­ eispartikeln rationell und auf einfache Weise gereinigt werden kann. Insbesonde­ re auf dem Gebiet der Druckereitechnik hat sich gezeigt, dass auch relativ festsit­ zende Farbrückstände in den feinen Strukturen von Tiefdruck-Druckzylindern entfernbar sind. Auch das Entfernen von Rückständen, insbesondere Entfetten der Oberfläche vor dem Aufbringen einer galvanischen Schicht auf der Zylinder­ oberfläche, ist mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr einfach und rationell durchführbar.

Die Erfindung bietet gegenüber bekannten Reinigungsverfahren und -vorrichtun­ gen auf dem Gebiet der Druckereitechnik den Vorteil, dass keinerlei Maßnahmen im Hinblick auf eine mögliche Explosionsgefahr durch Lösungsmittel oder im Hinblick auf ein mögliches Verkleben der zu reinigenden Strukturen bzw. von Zuführ- oder Abführleitungen durch ein Gemisch aus einer Reinigungsflüssigkeit und einem pulverförmigen Reinigungsmittel ergriffen werden müssen.

Das Reinigen erfolgt zum einen durch das Auftreffen des Reinigungsstrahls auf die Oberfläche des zu reinigenden Körpers und zum anderen durch die Verdamp­ fungsenergie beim Übergang der Trockeneispartikel in den gasförmigen Zustand. Hierdurch erfolgt ein "Absprengen" der Rückstände bzw. Verunreinigungen von der zu reinigenden Oberfläche.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die an dem parallel zur Rotations­ achse des Körpers verschiebbare Düse zusätzlich um eine Achse im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse schwenkbar ausgebildet. Die Strahlrichtung der Düse kann bei dieser Ausführungsform bezogen auf die Rotationsachse des Kör­ pers über einen ausreichenden Winkelbereich eingestellt werden. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass auch solche Flächen des zu reinigenden Körpers mit optimaler Reinigungswirkung reinigbar sind, die sich nicht parallel zur Rotati­ onsachse befinden, beispielsweise die Seitenwandungen eines Zylinders.

Nach einer weiteren Ausführungsform kann wenigstens eine Düse verwendet werden, die einen Reinigungsstrahl erzeugt, der einen festen Winkel ungleich 90° mit der Rotationsachse des Körpers einschließt. Mit einer derartigen Düse kön­ nen sowohl solche Flächen gereinigt werden, die parallel zur Rotationsachse liegen als auch solche, die mit der Rotationsachse einen endlichen Winkel ein­ schließen. Da es sich bei rotationssymmetrischen Körpern immer um gekrümmte Flächen handelt, wird unter "paralleler" Fläche hier eine Fläche verstanden, de­ ren Erzeugende eine Strecke parallel zur Rotationsachse ist. Streng genommen handelt es sich um differentielle Flächenelemente, deren Normalenvektor senk­ recht auf der Rotationsachse steht.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können wenigstens zwei Düsen vorgesehen sein, deren Strahlrichtung jeweils einen Winkel ungleich 90° mit der Rotationsachse einschließen, wobei der eine Strahl in Richtung auf das eine Ende des zu reinigenden Körpers und der andere Strahl auf das jeweilige andere Ende gerichtet ist.

Dabei ist eine Ausführungsform mit feststehenden Düsen einfacher herzustellen als eine Ausführungsform mit einer schwenkbaren Düse.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Schlitten nicht nur in einer Richtung parallel zur Rotationsachse des Körpers, sondern auch in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht hierzu verschiebbar ausgebildet. Hierdurch kann beispielsweise auch mit feststehenden Düsen erreicht werden, dass sich eine optimale Reinigung erzielen lässt, da der Schlitten so gesteuert werden kann, dass die eine oder mehreren Düsen einen konstanten Stand zur Oberfläche des zu reinigenden Körpers aufweisen.

Nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung können eine oder mehrere Düsen hinsichtlich der Strahlcharakteristik einstellbar, vorzugsweise fokussierbar ausgebildet sein.

Hierdurch kann beispielsweise erreicht werden, dass eine optimale Reinigung auch mit einem lediglich parallel zur Rotationsachse verfahrbaren Schlitten da­ durch erreicht wird, dass der Reinigungsstrahl jeweils so verändert bzw. fokus­ siert wird, dass auf der jeweils zu reinigenden Oberfläche eine optimale Reini­ gungswirkung erzielt wird.

Die Steuerung der Strahlcharakteristik, des einachsig oder zweiachsig verschieb­ baren Schlittens bzw. des Antriebs zur Rotation des zu reinigenden Körpers kann vorzugsweise mittels einer entsprechend ausgebildeten Steuereinheit erfolgen. Diese kann beispielsweise als Prozessorsteuerung ausgebildet sein. Des Weiteren ist es möglich, eine Abtastung der Oberfläche des zu reinigenden Körpers mit ge­ eigneten Sensoren vorzunehmen und den Schlitten und/oder die Düse so anzu­ steuern, dass entlang der Rotationsachse des Körpers jeweils eine optimale Rein­ gungswirkung erzielt wird. Beispielsweise kann ein automatisches Konstanthal­ ten des Abstands der Düse zur Oberfläche bei einem Verfahren des Schlittens entlang des Körpers erfolgen. Gleiches gilt selbstverständlich für ein entspre­ chendes Nachführen der Strahlcharakteristik.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird anstelle des unmittel­ baren Zuführens von Trockeneispartikeln zu der wenigstens einen Düse dieser flüssiges CO₂ zugeführt, wobei die Düse so ausgebildet ist, dass durch eine Be­ schleunigung des zugeführten Gas-/Flüssigkeitsgemischs eine adiabatische Ex­ pansion entsteht, welche dazu führt, dass der von der Düse abgegebene Reini­ gungsstrahl einen ausreichenden Anteil von festen CO₂-Partikeln enthält.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen. Die Erfindung wird nachstehend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht (Fig. 1a) einer und eine Draufsicht (Fig. 1b) auf eine erste Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung; und

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht (Fig. 2a) einer und eine Draufsicht (Fig. 2b) auf eine zweite Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung nach der Erfindung.

Die in Fig. 1a dargestellte erste Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 1 nach der Erfindung zeigt in perspektivischer Ansicht und Draufsicht ein Gehäuse 3, welches in einer V-förmigen Vertiefung Auflager 5 für den zu reinigenden rotationssymmetrischen Körper 7 aufweist. Hierbei handelt es sich in den Fig. 1 und 2 um einen Druckzylinder, welcher mit seinen an den Endbereichen vorge­ sehenen Achsstummeln 9 auf den Auflagern 5 aufliegt. Die Auflager 5 umfassen jeweils zwei Rollen 11, von denen jeweils eine Rolle 11 angetrieben ist. Eine nicht näher dargestellte Steuereinheit steuert den Antrieb, welcher die jeweils angetriebene Rolle 11 mit umfasst, so an, dass der zu reinigende Körper 7 in eine Rotationsbewegung um seine Rotationsachse A versetzt werden kann.

Im rückwärtigen Bereich des Gehäuses 3 ist ein parallel zur Rotationsachse A des Körpers 7 verschiebbarer Schlitten 13 vorgesehen, welcher auf zwei Schie­ nen 15 geführt ist. Der Schlitten kann ebenfalls von der nicht näher dargestellten Steuereinheit in seiner Verschiebebewegung angesteuert werden. Hierzu kann er selbstverständlich in üblicher Weise einen entsprechenden Antrieb aufweisen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist am vorderen Bereich des Schlittens 13 eine Düse 17 vorgesehen, welche um eine Achse D verschwenkbar ist, die im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse A des Körpers 7 verläuft.

Der Düse 17 ist über einen oder mehrere Anschlüsse bzw. Anschlussleitungen 19 ein Gemisch aus einem Gas, vorzugsweise Druckluft und Trockeneispartikeln, zuführbar. Anstelle dessen kann der Düse 17 auch flüssiges Kohlendioxid zuge­ führt werden, wobei in diesem Fall die Düse 17 so ausgebildet sein muss, dass das zugeführte Flüssigkeits-/Gasgemisch ausreichend beschleunigt wird. Infolge des Beschleunigungsvorgangs erfolgt eine adiabatische Expansion, was dazu führt, dass der von der Düse abgegebene Reinigungsstrahl einen ausreichenden Bestandteil von festen Kohlendioxid-Partikeln (Trockeneis) enthält. Der Reini­ gungsstrahl ist hinsichtlich seiner Strahlcharakteristik so beschaffen, dass auf der jeweils zu reinigenden Oberfläche des Körpers 7 eine optimale Reinigungswir­ kung erzielt wird. Hierzu kann der Reinigungsstrahl entweder senkrecht auf die jeweilige Fläche bzw. Teilfläche auftreffen oder in einem entsprechend gewähl­ ten Winkel. Zudem muss der Strahlquerschnitt in dem Punkt des Auftreffens auf die Oberfläche entsprechend fokussiert sein, um eine ausreichende Reinigungs­ wirkung zu erzielen.

Hierzu kann die Düse 17 fokussierbar ausgebildet sein oder ganz allgemein der­ art, dass die Strahlcharakteristik in geeigneter Weise einstellbar ist. Das Einstel­ len der Strahlcharakteristik bzw. Fokussieren kann wiederum von der nicht näher dargestellten Steuereinheit gesteuert werden.

Mit der Ausführungsform gemäß Fig. 1 lässt sich daher nicht nur die zylindrische Umfangsfläche des Körpers 7 reinigen, sondern auch jede der seitlichen Stirnflä­ chen 7'. Hierzu muss lediglich die Düse 17 entsprechend verschwenkt werden und ggf. die Fokussierung der Düse 17 nachgeführt werden.

Falls erforderlich, kann auch bei dieser Ausführungsform der Schlitten 17 nicht nur parallel zur Rotationsachse A des Körpers 7 verschiebbar sein, sondern auch in einer Richtung senkrecht hierzu (in der Ebene der Schienen 15).

Bei dieser Ausführungsform kann wiederum ggf. auf die Möglichkeit verzichtet werden, die Düse 17 fokussierbar auszubilden.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind, soweit iden­ tisch, für dieselben oder vergleichbaren Elemente dieselben Bezugszeichen ver­ wendet. Im Wesentlichen unterscheidet sich diese Ausführungsform von der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform dadurch, dass anstelle einer verschwenkba­ ren Düse 17 zwei feststehende Düsen 21 verwendet sind. Zusätzlich ist der Schlitten sowohl in einer Richtung parallel zur Rotationsachse A des Körpers 7 als auch in einer Richtung senkrecht hierzu (parallel zur Ebene, in welcher die Schienen 15 liegen) verschiebbar.

Die Düsen 21 sind jeweils so gekrümmt, dass der austretende Reinigungsstrahl einen Winkel ungleich 90° mit der Rotationsachse A des Körpers 7 einschließt. Die eine Düse ist dabei so gekrümmt, dass der Reinigungsstrahl in Richtung auf das eine Ende des Körpers 7 gerichtet ist, und die andere Düse 21 so, dass der aus ihr austretende Reinigungsstrahl auf das jeweils andere Ende des Körpers 7 gerichtet ist. Hierdurch wird erreicht, dass auch die stirnseitigen Flächen 7' des Körpers 7 gereinigt werden können.

Durch das Verschieben des Schlittens 13 in einer Richtung senkrecht zur Rotati­ onsachse A kann der Abstand von den Düsenspitzen zur jeweils zu reinigenden Teilfläche konstant gehalten werden.

Falls erforderlich, können auch bei dieser Ausführungsform eine oder mehrere fokussierbare Düsen eingesetzt werden, beispielsweise, um die Intensität der Reinigungswirkung zu steuern.

Selbstverständlich kann jedes der vorgenannten Merkmale, das in Verbindung mit der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 beschrieben ist, in praktisch beliebiger Weise mit anderen beschriebenen Merkmalen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu erhalten.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Reinigung der Oberfläche von rotationssymmetrischen Körpern, insbesondere von Druckzylindern für das Tiefdruckverfahren,

• a) mit einem Auflager (5) zur rotierbaren Halterung eines zu reinigenden Körpers (7),
• b) mit einem Antrieb (11) zum rotierenden Antrieb des Körpers (7) wäh­ rend des Reinigungsvorgangs,
• c) mit einem parallel zur Rotationsachse (A) des Körpers (7) verschieb­ baren Schlitten (13), an welchem wenigstens eine Düse (17; 21) zur Abgabe eines Reinigungsmediums in Richtung der Oberfläche des Körpers (7) vorgesehen ist,

dadurch gekennzeichnet,

• a) dass der wenigstens einen Düse (17; 21) mittels einer Zuführeinrich­ tung Trockeneis zuführbar ist, wobei die Düse einen Reinigungsstrahl mit ausreichender Geschwindigkeit in Richtung auf die Oberfläche des Körpers (7) erzeugt, wobei durch das Auftreffen der Trocken­ eispartikel auf die Oberfläche des zu reinigenden Körpers (7) hierauf vorhandene Verunreinigungen und/oder lose Korrosionsprodukte ent­ fernbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düse (17; 21) zusätzlich ein Druckmedium, vorzugsweise Druckluft, zuführbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (17) um eine Achse im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse des Körpers schwenkbar ist, wobei die Strahlrichtung der Düse (17), bezo­ gen auf die Rotationsachse (A) des Körpers (7), über einen ausreichenden Winkelbereich einstellbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenig­ stens eine Düse (21) einen festen Winkel ungleich 90° mit der Rotati­ onsachse (A) des Körpers (7) einschließt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsen (21) vorgesehen sind, wobei die Strahlrichtung einer der Düsen (21) in Richtung auf das eine Ende von der Senkrechten zur Rotationsachse (A) des Körpers (7) abweicht und die andere der Düsen (21) in Richtung auf das andere Ende.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Schlitten (13) auch in einer Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse (A) verschiebbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine oder mehrere Düsen (17) hinsichtlich der Strahlcharak­ teristik einstellbar, vorzugsweise fokussierbar ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass eine Steuereinheit zur Steuerung des Schlittens (13) und/oder des Antriebs (11) für den Körper (7) und/oder der Düsen (17, 21) vorgese­ hen ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerein­ heit den Schlitten (13) oder den Schlitten und die wenigstens eine Düse (17, 21) so steuert, dass der Abstand der Düsenspitze von der Oberfläche des Körpers (7) im Wesentlichen konstant ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der wenigstens einen Düse (17, 21) anstelle von Trockeneis flüssiges Kohlendioxid zuführbar ist und dass die Düse so ausgebildet ist, dass der aus der Düse austretende Strahl einen für den Reinigungsvorgang ausreichenden Anteil von festen Kohlendioxid-Partikeln aufweist.