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Die
Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung, insbesondere für Maschinenteile,
wie Traversen oder Konsolen, die Bebilderungseinrichtungen für Druckformen
von Druckmaschinen tragen. Beispielsweise sind solche Bebilderungseinheiten
aus der
DE 198 11 029 bekannt.
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Es
ist allgemein bekannt Maschinenteile, bevor sie fest miteinander
verbunden werden, zueinander auszurichten. Bei Verwendung von Schraubenverbindungen
werden diese zunächst
nur leicht angezogen, um das Maschinenteil justieren zu können. Sobald
die richtige Position erreicht ist, werden die Schrauben festgezogen,
so daß das
Teil die Betriebskraft übertragen
kann. Dabei verspannt sich das Maschinenteil und die Position verzieht
sich.
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Für feinjustierte
Maschinenteile können
jedoch schon Versetzungen von wenigen Mikrometern (μm) Funktionsfehler
verursachen.
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Das
DE-GM 69 21 069 offenbart
einen beweglichen Werkstücktisch
mit einem die Werkstücke aufnehmenden
Obertisch, der auf einem feststehenden Untertisch in einer begrenzten
Ebene, vorzugsweise in rechtwinkelig zueinander gerichteten Führungen
gehalten, frei verschiebbar gelagert ist, wobei durch mindestens
ein permanentmagnetisches Haftsystem mit elektrisch steuerbarem
Magnetfeld an zumindest einer Haftfläche, welches an einer der einander
zugewandten Seiten zweier für
die Verschiebung des Obertisches relativ gegeneinander parallel
bewegbarer Teile gegen eine Versetzung in Richtung der Parallelbewegung
gesichert angeordnet ist und welches im Haftzustand an der anderen
dieser Seiten mit der Haftfläche
unter der durch das Magnetfeld hervorgerufenen Druckkraft anliegt.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine Justiervorrichtung zu schaffen,
durch die Maschinenteile in einfacher Weise feinjustiert werden
können
und die Auswirkung von die Position verändernden Einflüssen verhindert
ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Durch
die erfindungsgemäße Anordnung
treten nach der Justage keine Verspannungen auf, durch die die Position
verändert
wird.
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In
vorteilhafter Weise werden durch die Erfindung Wärmedehnungen toleriert, so
daß auch
bei Kombination verschiedener Werkstoffe für die miteinander verbauten
Maschinenteile keine Lageänderungen
durch Verspannungen eintreten.
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Für erfindungsgemäß justierte
und miteinander verschraubte Teile können größere Fertigungstoleranzen für Befestigungsbohrungen
zugelassen werden.
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Mit
der erfindungsgemäßen Justiervorrichtung
können
Parallelausrichtungen von Maschinenteilen mit Genauigkeiten von
beispielsweise ± 5
Mikrometer (μm)
auf etwa 1000 Millimeter Länge
vorgenommen werden.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
In den zugehörigen
Zeichnungen zeigt schematisch, die
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1 eine Draufsicht auf eine
Traverse,
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2 eine Seitenansicht zu 1,
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3 ein Ausführungsbeispiel
für eine
Verstelleinrichtung,
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4 ein anderes Ausführungsbeispiel
für eine
Verstelleinrichtung, und
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5 ein weiteres Ausführungsbeispiel
für eine
Verstelleinrichtung.
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In
der 1 ist die prinzipielle
Anordnung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels
der Justiervorrichtung anhand einer Draufsicht gezeigt. Dargestellt
ist ein erstes Maschinenteil, beispielsweise ein Träger oder
eine Traverse (1) zur Aufnahme von Führungsschienen, mit welchen
ein Schlitten geführt
werden kann.
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Ein
solcher Schlitten ist insbesondere zur Aufnahme einer Bebilderungseinrichtung
(14) von Druckformen vorgesehen. Durch einen präzisionsgeführten Schlitten
kann die Bebilderungseinrichtung (14) auf der feinjustierten
Traverse (1) parallel in einem, auf wenige Mikrometer (z.
B. ± 5 μm) tolerierten Abstand
an einer Druckform, beispielsweise einer auf einen Zylinder (15)
gespannten Druckplatte oder einem sogenannten Sleeve, entlang bewegt
werden.
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Die
Traverse (1) ist an ein zweites Maschinenteil, beispielsweise
einen Maschinentisch (5) angebunden. Dieser Maschinentisch
(5) kann Teil einer Einrichtung zur Herstellung von Druckformen
sein, mit der Druckformen außerhalb
einer Druckmaschine bebildert werden, oder auch zu einem Gestell
einer Druckmaschine gehören,
um z. B. eine Bebilderungseinheit (14) innerhalb einer
Druckmaschine zu verwenden.
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Die
Traverse (1) ist an einem endnahen Bereich in ihrer Längserstreckung
um eine Drehachse (20) nahezu spielfrei drehbar auf dem
Maschinentisch (5) gelagert. Nahe dem gegenüberliegenden Ende
ist die Traverse (1) mit einem oder mehreren Befestigungselementen
(6) kraftschlüssig
an den Maschinentisch (5) angebunden. An der Drehachse (20)
muß sichergestellt
werden, daß die
Traverse (1) nicht vom Maschinentisch (5) abheben
kann. Dazu kann eine Paßschraube
vorgesehen werden, welche die Traverse (1) in axialer Richtung
auf dem Maschinentisch (5) fixiert und die eine Drehung
um ihre Drehachse (20) zuläßt. Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich zur
Drehachse (20) kraftschlüssige Befestigungselemente
(6) anzuordnen, die ein Abheben der Traverse (1)
vom Maschinentisch (5) verhindern und die Drehbewegung
zulassen.
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An
einer Längsseite
der Traverse (1) ist am Maschinentisch (5) eine
Nachführeinrichtung
(12) befestigt, die die Traverse (1) an ihrer
gegenüberliegenden
Längsseite
gegen eine am Maschinentisch (5) angebrachte Stelleinrichtung
(11) drückt.
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Als
weitere Ausführungsvariante
ist es denkbar, statt der Drehachse (20) eine weitere,
oben beschriebene kraftschlüssige
Anbindung mit Nachführeinrichtung
(12) und Stelleinrichtung (11) vorzusehen.
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Die
prinzipielle Funktion wird anhand der 2 beschrieben,
die eine Seitenansicht in der durch den Pfeil (SR) symbolisierten
Richtung zeigt.
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Statt
auf einen Maschinentisch (5) kann die Justiervorrichtung
mit Traverse (1), Nachführeinrichtung
(12) und Stelleinrichtung (11) auch innerhalb
einer Druckmaschine eingesetzt werden. Befestigt wird sie dort am
Gestell oder sonstigen geeigneten Trägern. Neben der Aufnahme einer
Bebilderungseinrichtung (14) ist es auch in vorteilhafter
Weise möglich,
Farbwerke, Feuchtwerke, Reinigungs- oder sonstige Einrichtungen
innerhalb von Druckwerken einer Druckmaschine auf die Traverse (1)
aufzubauen und zu justieren.
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In
der 2 ist eine Seitenansicht
der Traverse (1) am Beispiel des Maschinentischs (5)
dargestellt. Die Traverse (1) liegt auf dem Maschinentisch (5)
und wird an diesem Ende durch ein oder mehrere Befestigungselemente
(6) kraftschlüssig
an den Maschinentisch (5) angebunden.
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Ein
Befestigungselement (6) besteht aus einer Schraube (7),
die in eine Gewindebohrung am Tisch (5) eingeschraubt ist.
Die Schraube (7) ist durch eine Bohrung in der Traverse
(1) geführt
und spannt mit ihrem Kopf eine Feder (8) an die Traverse (1).
Der Schraubenkopf mit der Feder (8) ist vorzugsweise versenkt
eingebracht, so daß die
Schraube (7) an der Oberseite der Traverse (1)
nicht übersteht. Der
Schraubenkopf und -schaft weisen in der Bohrung bzw. der zylindrischen
Senkung der Traverse (1) ein radiales Spiel auf, um dessen
Weg die Traverse (1) seitlich verstellbar ist.
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Die
Feder (8) ist vorzugsweise ein Paket von Tellerfedern.
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Die
seitliche Verstellung der Traverse (1) erfolgt gegen eine
Reibungskraft (FR), die durch die Vorspannung des Federpakets zwischen
der Traverse (1) und dem Maschinentisch (5) erzeugt
wird. Die Reibungskraft (FR) wird über die Anzahl der Befestigungselemente
(6) und über
die Größe sowie
Anzahl der Tellerfedern und ihrer Vorspannung in allgemein bekannter
Weise festgelegt. Die Vorspannung kann durch die Schraubenlänge bzw.
Einschraubtiefe, die durch das Einschrauben der Schraube (7)
bis auf den Bohrungsgrund begrenzt ist, eingestellt werden. Eine weitere
Möglichkeit
sieht die Verwendung von entsprechend abgelängten Hülsen vor, mit welchen die Schrauben
(7) in den Maschinentisch (5) eingeschraubt werden.
Durch die Hülsenlänge wird
in einfacher Weise der Abstand zwischen dem Schraubenkopf und der
Traverse (1) bzw. der zylindrischen Senkung festgelegt,
zwischen dem die Feder (8) eingebracht ist.
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Der
Betrag der Reibungskraft (FR) zwischen der Traverse (1)
und dem Maschinentisch (5) wird größer als die im Betrieb auftretende
Kraft ausgelegt. Im Falle der Anwendung bei einer beispielsweise
berührungslosen
Bebilderungseinrichtung (14), muß die Reibungskraft (FR) nur
so groß sein,
daß Verschiebungen
der Traverse (1) durch – z. B. von außen eingebrachte – Erschütterungen
ausgeschlossen werden. Bei größeren Betriebskräften muß die Reibungskraft
(FR) entsprechend angepaßt
werden oder die Betriebskraft muß von der Verstelleinrichtung
(11) aufgenommen werden.
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Auf
der einen Seite der Traverse (1) ist die Verstelleinrichtung
(11) starr am Maschinentisch (5) befestigt. Sie
besteht aus einem Halter (10), in den eine Gewindebohrung
eingebracht ist, die eine Stellschraube (9) aufnimmt. Die
Stellschraube (9) ist mittels einer Kontermutter (13),
vorzugsweise an der von der Traverse (1) abgewendeten Seite
des Halters (10), fixierbar. Dadurch wird die axiale Position der
Stellschraube (9) an der Traverse (1) durch die Fixierung
nicht beeinflußt.
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Auf
der gegenüberliegenden
Seite der Traverse (1) ist die Nachführeinrichtung (12)
vorgesehen, die ebenfalls starr am Maschinentisch (5) angebracht
ist. Diese Nachführeinrichtung
(12) besteht aus einem Druckstück (2), das sich über eine
Feder (3), beispielsweise einem Paket aus Tellerfedern,
an einem Gehäuse
(4) abstützt
und gegen die Traverse (1) drückt. Um die Nachführung der
Traverse (1) gegen die Verstelleinrichtung (11)
zu gewährleisten, das
heißt
um das permanente Anliegen an der gegenüberliegenden Seite der Traverse
(1) an der Stellschraube (9) sicherzustellen,
muß die
Federkraft der Feder (3) größer vorgesehen werden als die
durch die Befestigungselemente (6) erzeugte Reibungskraft
(FR). Um dies für
den gesamten Verstellweg der Traverse (1) zu gewährleisten,
muß die
Vorspannung der Feder (3) entsprechend groß gewählt werden.
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Alternativ
für die
Federn (8, 3) an den Befestigungselementen (6)
bzw. an der Nachführeinrichtung
(12) können
auch hydraulische Druckmittel vorgesehen werden.
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An
den Berührungspunkten
der Stellschraube (9) bzw. des Druckstücks (2) an den Seitenflächen der
Traverse (1) darf es nicht zu plastischen Verformungen
kommen, deshalb werden diese Oberflächen vorzugsweise partiell
gehärtet
oder beispielsweise gehärtete
Einsätze
vorgesehen.
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Die
Justierung der Traverse (1) erfolgt durch Vermessung der
Parallelitätsabweichung
gegenüber den
Bezugspunkten beispielsweise an einem Zylinder (15), der
ebenfalls auf dem Maschinentisch (5) in einem Abstand zur
Traverse (1) angeordnet ist. Diese Bezugspunkte liegen
vorzugsweise bezüglich
der Längserstreckung
der Traverse (1) jeweils nahe der Ebene der Stelleinrichtung
(11) bzw. der Nachführeinrichtung
(12) und der Drehachse (20). Die Vermessung kann
mit Feinzeigern (Meßgenauigkeiten im μm-Bereich),
die auf einem an der Traverse (1) geführten Schlitten angebracht
sind, durch Ausblocken mit Endmaßen (μm-genau gefertigte Vergleichsstücke) oder
beispielsweise mit elektrischen Meßeinrichtungen wie kapazitiven
oder induktiven Wegaufnehmern durchgeführt werden.
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Die
Einstellung der Parallelität
der Traverse (1) erfolgt dann durch ein- oder ausdrehen
der Stellschraube (9) am Halter (10) der Verstelleinrichtung (11),
wodurch sich die Traverse (1) an der Drehachse (20)
um einen Korrekturwinkel schwenkt. Für eine Verringerung des in
der Ebene der Verstelleinrichtung (11) ermittelten Bezugsmaßes wird
die Traverse (1) mit der Stellschraube (9) gegen
das federnd nachgebende Druckstück
(2) geschoben. Wird zur Korrektur der Parallelität eine Vergrößerung des
Bezugsmaßes
notwendig, so wird durch Verdrehen der Stellschraube (9)
Weg freigegeben und die Traverse (1) wird durch das Druckstück (2)
kontinuierlich nachgeführt.
Liegt die Paralleltät
im vorgegebenen Toleranzbereich, kann die Stellschraube (9)
mittels der Kontermutter (13) fixiert werden.
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Da
die ausgerichtete Traverse (1) bereits angemessen durch
die Reibungskraft (FR) kraftschlüssig
mit dem Maschinentisch (5) verbunden ist, sind keine weiteren
Befestigungsmittel mehr notwendig, durch die die Position der Traverse
(1) verändert wird.
Weiterhin wird die Position auch nicht durch Wärmedehnungen beeinflußt, da die
Traverse (1) stets an die fixe Verstelleinrichtung (11)
gedrückt wird.
Unterschiedliche Längenänderungen
zwischen Maschinentisch (5) und der Traverse (1)
in ihrer Längsrichtung
werden durch das Spiel der Befestigungselemente (6) aufgenommen,
so daß in
dieser Richtung keine Spannungen auftreten. Dies ermöglicht auch
den Einsatz von Werkstoffen mit unterschiedlichen Wärmedehnungskoeffizienten
für die Traverse
(1) und den Maschinentisch (5), wie beispielsweise
Aluminium bzw. Stahl oder Guß.
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Um
die Einstellgenauigkeit zu erhöhen,
kann für
die Stellschraube (9) Feingewinde mit reduzierter Gewindesteigung
vorgesehen werden.
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Wird
anstelle der Drehachse (20) eine weitere Stelleinrichtung
(11) mit Nachführeinrichtung
(12) und Befestigungselementen (6) vorgesehen,
ist die Justierung variabler, aber die Traverse (1) muß gegebenenfalls
in ihrer Längsrichtung
fixiert werden.
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In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Verstelleinrichtung
(11) dargestellt. Zwei Keile (30, 32)
mit gleicher Steigung werden mit ihren Schrägen aneinander gelegt, wobei
sich der eine Keil (30) gegen einen am Maschinentisch befestigten
Anschlag (31) und der andere Keil (32) sich gegen
die Traverse (1) abstützt.
Durch Verschieben des einen Keils (32) gegen den am Anschlag
(31) befestigten Keil (30) läßt sich die Traverse (1)
verstellen. Die Verschiebung des Keils (30) kann beispielsweise
mittels einer Stellschraube oder einer motorisch betriebenen Spindel
vorgenommen werden. Über
den Steigungswinkel an den Keilen (30, 32) läßt sich
die Genauigkeit der Justierung festlegen.
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Durch
größere Anlageflächen der
Keile (30, 32) kann die Flächenpressung an der Traverse
(1) gegenüber
einer Stellschraube vermindert werden.
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Die 4 zeigt eine Möglichkeit
für eine
Verstelleinrichtung (11) anhand einer Kniehebelanordnung.
Ein Kniehebel (40) ist an der Traverse (1) angelenkt,
und ein weiterer Kniehebel (41) ist am Maschinentisch (5)
drehbar gelagert. An der drehbaren Verbindung der beiden Hebel (40, 41),
dem Kniepunkt (43), ist ein Stellelement (42)
vorgesehen, durch das die Traverse (1) verstellt wird.
Das Stellelement (42) kann beispielsweise eine Stellschraube sein.
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Durch
die Verwendung der Kniehebelanordnung können große Kräfte erzeugt werden, und durch
die Untersetzung des Weges des Stellelementes (42) mit
den Hebeln (40, 41) läßt sich eine hohe Verstellgenauigkeit
erzielen.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
für die
Verstelleinrichtung (11) ist in 5 dargestellt. In einem Halter (52)
stützt
sich ein Piezoelement (50) ab, dem über eine Stromzuführung (51)
ein Steuerstrom zugeführt
wird. Das Piezoelement (50) verstellt seine Länge entsprechend
dem Steuerstrom und bringt die Traverse (1) dadurch mikrometergenau
in Position.
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Anstelle
eines Piezoelements (50) ist alternativ auch ein Thermoelement
einsetzbar, das durch gezielte Beheizung auf eine vorbestimmte Länge einstellbar
ist.
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Durch
Verwendung von Piezo- oder Thermoelementen ist es möglich, die
Position der Traverse (1) mit einer Ferneinstellung vorzunehmen.
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Der
wesentliche Kern der in Anspruch 1 niedergelegten Erfindung besteht
darin, ein erstes Maschinenteil (1), das mit einem zweiten
Maschinenteil (5) verspannt ist, zwangsgeführt – mittels
einer Stelleinrichtung (11) und einer Nachführeinrichtung
(12) – zu
justieren, wodurch eine weitere Verspannung, beispielsweise durch
Anziehen von Schrauben, nicht mehr erforderlich ist. Dadurch werden
Versetzungen der zueinander ausgerichteten Maschinenteile vermieden.
Dies stellt besonders für
im Mikrometer-Bereich zueinander justierter Maschinenteile einen
großen
Vorteil dar.
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- 1
- Traverse
- 2
- Druckstück
- 3
- Feder
- 4
- Gehäuse
- 5
- Maschinentisch
- 6
- Befestigungselement
- 7
- Schraube
- 8
- Feder
- 9
- Stellschraube
- 10
- Halter
- 11
- Verstelleinrichtung
- 12
- Nachführeinrichtung
- 13
- Kontermutter
- 14
- Bebilderungseinrichtung
- 15
- Zylinder
- 20
- Drehachse
- FR
- Reibungskraft
- 30
- Keil
- 31
- Anschlag
- 32
- Keil
- 40
- Kniehebel
- 41
- Kniehebel
- 42
- Stellelement
- 43
- Kniepunkt
- 50
- Piezoelement
- 51
- Stromzuführung
- 52
- Halter
- SR
- Blickrichtung
für die
Seitenansicht gemäß 2