DE3925509A1 - Druckscheibe sowie verfahren zum herstellen einer druckscheibe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckscheibe, insbesondere zum Bedrucken von Kabeln od. dgl., die einen Trägerkörper mit einer auf dessen Umfangsseite aufgebrachten, verschleiß­ festen Oberflächenbeschichtung und einer darin befindlichen Gravur aufweist.

Solche Druckscheiben dienen insbesondere zum Bedrucken von isolierten Leitungen. Beim direkten Bedrucken hat das Druck­ rad direkten Kontakt mit dem zu bedruckenden Kabel. Dabei wird die Oberfläche der Druckscheibe über eine Farbdüsen­ einrichtung mit Druckfarbe benetzt und mittels eines Rakel­ stiftes, der in einem Rakelhalter eingespannt ist, wird die überschüssige Farbe von der Oberfläche der Druckscheibe entfernt. Die in der vertieften Gravur befindliche Farb­ menge bleibt beim Abrollen der Druckscheibe auf der Kabel­ isolation zurück.

Um den Verschleiß der Druckscheibe gering zu halten, sind Oberflächenbeschichtungen aus Chrom üblich. Dieser Be­ schichtungswerkstoff hat in vorteilhafter Weise einen sehr kleinen Reibungskoeffizienten sowie eine geringe Benetzbar­ keit der Oberfläche.

Außer Chrom als Beschichtungswerkstoff sind allgemein bei Druckwalzen auch schon andere Hartstoffbeschichtungen, z.B. Titannitrid bekannt, die eine wesentlich größere Härte als Chrom aufweisen. In überraschender Weise hat sich jedoch gezeigt, daß die Standzeit einer mit einem solchen Beschich­ tungswerkstoff versehenen Druckscheibe gegenüber einer Chrombeschichtung nicht verlängert werden konnte, sondern sogar kürzer ist.

Erst die z.B. aus der DE-OS 36 08 286 bekannte Verwendung von Keramik als Beschichtungswerkstoff brachte erhebliche Verbesserungen.

Problematisch ist hier jedoch, bedingt durch die Härte und Sprödigkeit des Materials, die Bearbeitung einerseits beim Aufbringen auf den Trägerkörper und beim Gravieren und andererseits auch bei der Handhabung einer solchen Druckscheibe.

Bei der Handhabung hat sich nämlich gezeigt, daß an den Kanten Abplatzungen insbesondere bei einer Keramikbeschichtung auftreten können, die somit eine Beschädigung der Druck­ oberfläche und auch eine unkontrollierte Reduzierung der wirksamen Druckbreite ergeben können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Druckscheibe mit einer Hartstoffbeschichtung zu schaffen, die unempfind­ lich gegenüber Beschädigungen bei der Handhabung ist, wobei insbeson­ dere Beschädigungen der Außenränder vermieden werden sollen und wobei eine hohe Verschleißfestigkeit vorhanden sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß insbesondere vorgeschlagen, daß die Druckscheibe an ihrer Umfangsseite mit Abstand zu ihren beiden Umfangs-Außenrändern eine um­ laufende, radiale Einsenkung aufweist und daß sich die Oberflächenbeschichtung in dieser Einsenkung befindet. Die Hartstoffschicht ist damit in einer beispielsweisen nutförmigen Einsenkung eingelagert und seitlich umlaufend durch Ränder des Träger­ körpers begrenzt und somit vor Beschädigungen geschützt. In Kombination mit dieser Anordnung der Hartstoffschicht in einer Einsenkung läßt sich nun auch besonders vorteilhaft Keramik als Hartstoffschicht einsetzen, da selbst bei diesem harten und spröden und damit gegen Schlag empfind­ lichen Werkstoff, der hinsichtlich der Standzeit jedoch erhebliche Verbesserungen bringt, Beschädigungen sicher ver­ mieden werden können.

Zweckmäßigerweise ist die Einsenkung durch seitliche, flanschartige und gegenüber dem Grund der Einsenkung radial überstehende Wangen begrenzt, wobei deren axiale Breite etwa 1/20 bis 1/10 der Scheibenbreite bzw. einige Zehntel Millimeter bis zu einigen Millimetern, vorzugsweise etwa 0,5 mm beträgt.

Diese seitlichen Wangen beanspruchen nur sehr wenig von der Breite der Druckscheibe, genügen aber um Beschädigungen der Außenkanten der Hartstoffbeschichtung sicher zu verhindern. Insbesondere wird dadurch weniger Randfläche in Anspruch genommen, als dies durch unkontrollierte Abplatzungen der Fall ist. Damit ist von vornherein eine definiert vorge­ gebene Druckflächenbreite vorhanden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die radiale Tiefe der Einsenkung bzw. der radiale Überstand der Wangen etwa der Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung entspricht und daß die Außenseite der Druckscheibe durch­ gängig geschliffen und poliert ist.

Man erhält dadurch eine glatt durchgängige Druckoberfläche, wobei die Hartstoffbeschichtung praktisch "nahtlos" seitlich in die ihre Ränder schützenden Wangen übergeht.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Druckscheibe, Druckwalze od. dgl., wobei ein Träger­ körper an seiner Umfangsseite mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung versehen und nach einer Ober­ flächenglättung graviert wird. Das erfindunggsgemäße Ver­ fahren ist insbesondere dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsseite des Trägerkörpers zwischen zwei äußeren Be­ grenzungsrändern eingesenkt wird, und daß anschließend die Einsenkung mit einem Beschichtungsmaterial gefüllt wird. Wie bereits vorerwähnt, ist dadurch das Beschichtungsma­ terial gut geschützt untergebracht und insbesondere gegen Beschädigungen der Seitenränder gesichert. Das Einbringen der Einsenkung kann auf einfache Weise z.B. durch einen spanabhebenden Drehvorgang erfolgen.

Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den wei­ teren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Er­ findung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer in Funktion befindlichen Druckscheibe

Fig. 2-6 Stirnseitenansichten einer Druckscheibe in unter­ schiedlichen Herstellungsphasen und

Fig. 7 eine Druckscheibe in einem stirnseitigen Querschnitt, wobei die Einsenkung dieser Druckscheibe hier eine konkave Querschnittsform hat.

Ein in Fig. 1 schematisch gezeigtes Druckwerk dient zum direkten Bedrucken von Kabeln 2. Dazu ist eine zum Druck­ werk gehörende Druckscheibe 3 an ihrer Umfangsseite 4 mit einer Gravur versehen. Die Kabelbedruckung erfolgt hiermit in Tiefdrucktechnik.

Zum Abstreifen einer z.B. mittels einer Farbdüseneinrichtung auf die Umfangsseite 4 der Druckscheibe 3 aufgebrachten Druckfarbe 5 dient eine Rakel 6. In der vertieften Gravur befindet sich dann eine genau definierte Farbmenge, die beim Abrollen der Druckscheibe 3 auf dem Kabel 2 zurück­ bleibt.

Die die Druckseite bildende Umfangsseite 4 der Druckscheibe 3 ist mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung 7 versehen, wie dies insbesondere in Fig. 5 und 6 erkennbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besteht diese Ober­ flächenbeschichtung 7 aus einem Keramikmaterial, vorzugsweise aus Chromoxid. Dieses Keramikmaterial weist eine sehr hohe Verschleißfestigkeit auf, so daß sich für die Druckscheibe 3 eine gegenüber einer üblichen Chrombeschichtung mehrfach verlängerte Standzeit ergibt. Keramik als Beschichtungsma­ terial ist aufgrund seiner großen Härte jedoch auch spröde, so daß insbesondere an Außenrandbereichen die Gefahr von Abplatzungen besteht. Dadurch würde u.U. wieder der an sich durch das Material gewonnene Vorteil - längere Standzeit - zunichte gemacht.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, daß die Druckscheibe an ihrer Umfangsseite 4 eine ringnutförmige, radiale Ein­ senkung 8 zur Aufnahme der Oberflächenbeschichtung 7 auf­ weist. Die Einsenkung 8 erstreckt sich dabei bis zu seit­ lichen, flanschartigen Wangen 9 (vgl. Fig. 5 und 6), welche die Außenränder der Druckscheibe bilden und dabei die in der Einsenkung 8 befindliche Oberflächenbeschichtung 7 rand­ seitig schützen.

Die Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung 7 ist so be­ messen, daß sich an der Umfangsseite 4 eine von Außenkante zu Außenkante durchgängige Fläche ergibt. Die seitlichen Wangen können in ihrer axialen Erstreckung sehr schmal aus­ gebildet sein, so daß sich nur eine sehr geringfügige Re­ duzierung der wirksamen Druckbreite ergibt. Beispielsweise kann die axiale Breite der Wangen 9 bei einer 10 mm breiten Druckscheibe jeweils etwa 0,5 mm betragen. Dies genügt je­ doch, um die Außenränder der Oberflächenbeschichtung 7 gegen Abplatzen zu schützen.

Die Fig. 2 bis 6 zeigen schematisiert das Herstellungs­ verfahren einer erfindungsgemäßen Druckscheibe 3. Zunächst wird eine Druckscheibe von einem Stangen-Rohling abgeschnitten und durch Drehen auf Maß gebracht. Dabei wird auch die Einsenkung 8, wie durch den Drehstahl 10 in Fig. 2 angedeutet, mit eingebracht. Der Grund 11 der Ein­ senkung 8 wird dann, wie durch die Schleifscheibe 12 ange­ deutet, geschliffen. In Fig. 2 ist gut erkennbar, daß die seitlichen Wangen 9 an ihren einander zugewandten Innen­ seiten abgeschrägte Flanken 13 aufweisen. Im Ausführungs­ beispiel sind diese Übergangsflanken vom Grund 11 der Ein­ senkung 8 schräg nach außen verlaufend ausgebildet. Ggf. könnten auch gerundete Flanken oder mit Hinterschneidungen versehene Flanken 13 vorgesehen sein.

Erwähnt sei noch, daß der Träger- oder Grundkörper 14 aus Stahl oder vorzugsweise auch aus Aluminium bestehen kann, wobei Aluminium den Vorteil hat, daß es einfacher und schneller zu bearbeiten ist und auch leichtere Druckscheiben ergibt.

Um die Haftung des Chromoxids (Cr₂O₃) auf dem Träger- oder Grundkörper 14 zu verbessern, wird die Oberfläche durch Sand- oder Glasstrahlen aufgerauht, wie dies in Fig. 3 an­ gedeutet ist.

Anschließend erfolgt dann das Beschichten mit Chromoxid, wobei dies in einem Aufspritzverfahren wie in Fig. 4 ange­ deutet erfolgt. Beispielsweise kann dies durch Plasma­ spritzen erfolgen, wobei mittels eines Lichtbogens oder einer Gasflamme Cr₂O₃-Pulver verflüssigt und durch wolfram­ beschichtete Düsen auf den Grundkörper gespritzt wird. Dort erstarrt das Plasma und bildet dann die Keramikschicht. In weiteren Arbeitsgängen, die in Fig. 5 angedeutet sind, wird das überschüssige Keramikmaterial auf der Oberfläche der Druckscheibe 3 durch Überschleifen durch Diamantschleif­ scheiben entfernt. Nach diesem Schleifvorgang ergibt sich noch eine Rauhtiefe von etwa 2 bis 3 µm. Eine solche Ober­ fläche eignet sich noch nicht zum Gravieren, weshalb die Oberfläche anschließend nochmals poliert wird. Dies ist durch das links neben der Diamantschleifscheibe 15 befind­ liche Polierwerkzeug 16 angedeutet. In Fig. 5 ist auch er­ kennbar, daß die in Fig. 4 über die gesamte Breite der Druckscheibe 3 aufgebrachte Keramikschicht so weit abge­ schliffen wird, daß die die Einsenkung 8 begrenzenden Sei­ tenwangen 9 einen Teil der Oberfläche bilden bzw. mit der Beschichtungsoberfläche fluchten. Mit Hilfe des Polierwerk­ zeuges 16 wird die Oberfläche der Druckscheibe 3 auf eine Rauhtiefe von 0,2 bis 0,3 µm poliert.

Anschließend kann dann mittels eines gepulsten Laserstrahles aus einer Laser-Einrichtung 17 (Fig. 6) eine Gravur einge­ bracht werden. Die eingravierten Zeichen sind dabei durch eine Vielzahl von Rasternäpfchen, die beim Auftreffen des Laserstrahles auf die Keramikschicht entstehen, gebildet. Die Rasternäpfchen haben nach dem Erstarren des aufgeschmol­ zenen Materiales über die ursprüngliche Oberfläche vor­ stehende "Kraterränder", die in einem Glättungsverfahren ("Superfinish") abgetragen werden.

Es steht dann eine Druckscheibe 3 zur Verfügung, die einer­ seits durch die Keramik-Oberflächenbeschichtung 7 eine sehr hohe Standzeit aufweist und die andererseits durch die seitlich der Druckscheibe befindlichen Wangen 9 gegen Be­ schädigungen der Ränder der Keramikschicht geschützt ist.

Erwähnt sei noch, daß außer dem schon erwähnten Keramikma­ terial folgende Keramikarten in Frage kommen: Silizium, Siliziumcarbid, Titanoxid, Chromcarbid, Wolfram­ carbid, Kalziumzirkonat, Aluminiumoxid, Chromoxid (Cr₂O₃), Kobalt und/oder Mischungen aus verschiedenen Keramiken.

Die Haftung dieser Keramik-Materialien kann - zusätzlich zu der schon erwähnten Aufrauhung oder statt dessen - dadurch verbessert sein, daß ein Haftvermittler, z.B. Chrom, Nickel, Aluminium oder beliebige Mischungen daraus, unter der Kera­ mikschicht angeordnet wird bzw. angeordnet ist.

In Fig. 7 ist eine Druckscheibe 3 dargestellt, die sich gegenüber den in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Druck­ scheiben im wesentlichen darin unterscheidet, daß die Einsenkung 8 an der Umfangsseite 4 dieser Druckscheibe eine etwa konkave Querschnittsform hat. Dabei fluchten die beiden äußeren, umlaufenden Ränder 18 der in der Einsenkung 8 befindlichen Oberflächenbeschichtung 7 mit der in Umfangs­ richtung weisenden Außenoberfläche der benachbarten Wangen 9. Auch bei der in Fig. 7 dargestellten Druckscheibe 3 ist das Beschichtungsmaterial u. a. mittels dieser Wangen gut geschützt untergebracht und insbesondere gegen eine Be­ schädigung seiner Seitenränder gesichert.

Wie Fig. 7 zeigt, ist die Oberflächenbeschichtung 7 in ihrem Querschnitt an die konkave Querschnittsform der um­ laufenden radialen Einsenkung 8 formangepaßt; sie weist dazu eine praktisch gleichmäßige Dicke d auf.

Anzumerken ist, daß die einander zugewandten Innenseiten der seitlichen Wangen 9 der in den Fig. 1 bis 6 darge­ stellten Druckscheiben 3 auch etwa rechtwinklig zu dem Grund 11 der Einsenkungen 8 angeordnet sein können. Auch müssen die in die Oberflächenbeschichtung der erfindungsgemäßen Druckscheiben eingravierten Zeichen nicht immer eine Rasterform haben; so können die Zeichen beispielsweise auch mit einem ungepulsten Laserstrahl in die Oberflächenbeschichtung 7 eingearbeitet werden.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (18)

1. Druckscheibe, insbesondere zum Bedrucken von Kabeln od. dgl., die einen Trägerkörper mit einer auf dessen Umfangsseite aufgebrachten, verschleißfesten Ober­ flächenbeschichtung und einer darin befindlichen Gravur aufweist, dadurch gekennzeich­ net, daß sie an ihrer Umfangsseite (4) mit Abstand zu ihren beiden Umfangs-Außenrändern eine umlaufende, radiale Einsenkung (8) aufweist und daß sich die Ober­ flächenbeschichtung (7) in dieser Einsenkung befindet.

2. Druckscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ober­ flächenbeschichtung (7) aus einem Keramikmaterial, z.B. Silizium, Siliziumcarbid, Titanoxid, Chromcarbid, Wolframcarbid, Kalziumzir­ konat, Aluminiumoxid, Chromoxid (Cr₂O₃), Kobalt und/oder Mischun­ gen aus verschiedenen Keramiken besteht.

3. Druckscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einsenkung (8) durch seitliche, flanschartige und gegenüber dem Grund (11) der Ein­ senkung (8) radial überstehende Wangen (9) begrenzt ist und daß deren axiale Breite etwa 1/20 bis 1/10 der Scheibenbreite bzw. einige Zehntel Millimeter bis zu einigen Millimetern, vorzugsweise etwa 0,5 mm beträgt.

4. Druckscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Tiefe der Einsenkung (8) bzw. der radiale Überstand der Wangen (9) etwa der Schichtdicke der Oberflächenbeschichtung (7) entspricht und daß die Außenseite der Druckscheibe (3) durchgängig geschliffen und poliert ist.

5. Druckscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die seitlichen Wangen (9) an ihren einander zugewandten Innenseiten abge­ schrägte, ggf. gerundete Flanken (13) aufweisen.

6. Druckscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsflanken (13) bei den seitlichen Wangen (9) vom Grund (11) der Einsenkung (8) schräg nach außen verlaufen.

7. Druckscheibe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die Ober­ fläche der Einsenkung (8) durch Sand- oder Glasstrahlen aufgerauht ist.

8. Druckscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeicnnet, daß ein Haftvermittler, z. B. Chrom, Nickel, Aluminium oder beliebige Mischungen daraus, unter der Keramikschicht angeordnet wird bzw. ange­ ordnet ist.

9. Verfahren zum Herstellen einer Druckscheibe, Druckwalze od. dgl. nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, wobei ein Trägerkörper an seiner Umfangsseite mit einer verschleißfesten Oberflächenbeschichtung versehen und nach einer Oberflächenglättung graviert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsseite (4) des Träger­ körpers (14) zwischen zwei äußeren Begrenzungsrändern eingesenkt wird und daß anschließend die Einsenkung (8) mit einem Beschichtungsmaterial (7) gefüllt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Beschichtungsmaterial zumindest im Bereich der Ein­ senkung (8) aufgebracht wird, und daß anschließend die Oberflächenbeschichtung zumindest bis in Höhe der Außen­ ränder abgetragen und geglättet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung über die gesamte Breite der Druckscheibe aufgebracht wird und daß diese an­ schließend so weit abgetragen wird, daß die die Einsen­ kung (8) begrenzenden Seitenwangen (9) einen Teil der Oberfläche bilden.

12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Um­ fangsseite (4) des Trägerkörpers (14) vor dem Ober­ flächenbeschichten aufgerauht, vorzugsweise sand- oder glasgestrahlt wird.

13. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Oberflächenbeschichtung (7) mit einem Flammspritzver­ fahren od. dgl. vorgenommen wird.

14. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe laser­ graviert und anschließend geglättet bzw. feinge­ schliffen wird.

15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der Um­ fangsseite (4) des Trägerkörpers (14) vor der Beschich­ tung mit Keramik ein Haftvermittler, z.B. Chrom, Nickel, Aluminium oder beliebige Mischungen daraus, aufgebracht wird.

16. Druckscheibe, insbesondere nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende, radiale Einsenkung (8) eine konkave Querschnittsform hat.

17. Druckscheibe nach Anspruch l6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden äußeren, umlaufenden Ränder (18) der in der Einsenkung (8) befindlichen Oberflächenbeschich­ tung (7) mit der Außenoberfläche der benachbarten Wangen (9) fluchten.

18. Druckscheibe nach Anspruch l6 oder l7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Oberflächenbeschichtung (7) in ihrem Querschnitt an die konkave Querschnittsform der umlaufenden radialen Einsenkung (8) formange­ paßt ist und dazu vorzugsweise eine gleichmäßige Dicke (d) hat.