DE4306314C2 - Zylinderschleifmaschine zum Bearbeiten von Tiefdruckwalzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zylinderschleifmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

An Zylinder für die Herstellung von Druckerzeugnissen werden ganz bestimmte Anforderungen gestellt, die nach dem heutigen Stand der Technik in folgender Form erfüllt werden.

Ein Stahlzylinder wird mit der erforderlichen Präzision herge­ stellt und dann mit einer relativ dicken Kupferschicht galva­ nisch überzogen.

Diese Kupferschicht (Grundkupfer) wird auf Spezialmaschinen (entweder mit Spezialdrehmaschinen oder mit speziellen Zylinder­ fräsmaschinen, bei denen in der Regel Diamantwerkzeuge zum Ein­ satz kommen) überarbeitet.

Der so bearbeitete Zylinder entspricht in der Geometrie bezüglich Zylinderform und Rundlaufgenauigkeit den geforderten Ansprüchen, ist jedoch in der Oberfläche nicht optimal geeignet um nach der nachfolgenden Gravur ein einwandfreies Druckbild zu erzeugen, bzw. die Schmierwirkung der Rakel sicherzustellen.

Gefordert wird hier eine ganz spezielle Rauhigkeit der Walzen­ oberfläche, die abhängig ist von der:

• - Konsistenz der Druckfarben
• - dem zu bedruckenden Produkt
• - der Zylinderbreite
• - der Umfangsgeschwindigkeit des Zylinders
• - der Vorspannung der Rakel und der Rakeltype usw.

Die Schwierigkeit bei der Einstellung der Oberflächenrauhigkeit liegt darin, daß die Struktur der Oberfläche so gestaltet wird, daß sie gerade soviel Druckfarbe in sich aufnimmt, um die Ab­ streifer für die Farbe (Rakel) zu schmieren und trotzdem so we­ nig Farbe aufnimmt, daß diese Rückstände auf dem Druckerzeugnis nicht zu sehen sind (Tonen). Dies gilt für die gesamte nicht gravierte Fläche.

Zur Erzeugung dieser Oberfläche werden vorwiegend Spezial­ schleifsteine eingesetzt, die in Form des Topfschliffes arbei­ ten. Je nach Einstellung zum Zylinder wird ein Schleifstrich produziert, der entweder in Umfangsrichtung verläuft oder ein verwischtes Wellenbild erzeugt.

Über die ideale Struktur dieser Oberfläche wird in Fachkreisen kontrovers diskutiert.

Ein reiner Umfangsschliff verschlechtert die Schmierwirkung, da eine Art kammartiges Einlaufen der Rakel und somit ein Trocken­ laufen möglich ist. Ein zu unruhiger Schliff mit starker Quer­ komponente vermeidet diesen Nachteil, ist jedoch ungünstig für die Erkennung von Gravurfehlern und wird deswegen von den Gra­ veuren nicht gewünscht.

In Anbetracht dieser Forderungen wurde ein Verfahren entwickelt, das bereits am Markt bekannte Schleifgeräte für diesen Zweck einsetzt und damit diesen Nachteil vermeidet. Hierzu wird eine spezielle Schleiffolie von einer Spule über ein Andrucksystem mit Oszillationseinrichtung auf eine andere Spule langsam abge­ wickelt.

Dieses Gerät wird auf eine Zylinderschleifmaschine bekannter Bauart in der Weise aufgesetzt, daß es in einem einmaligen oder mehrfachen Hub über die Zylinderoberfläche hinweggeführt wird, während der Zylinder eine stufenlos einstellbare Drehbewegung vollführt.

Da die verwendete Schleiffolie mit sehr hoher Präzision herge­ stellt wird und bei der Kornlage keine übereinanderliegenden Schleifkörner vorkommen, entsteht ein sehr gleichmäßiger Schliff, wenn man die Parameter für die Bearbeitung so einstellt, daß je­ weils die abgetragenen Späne in den Lücken zwischen den Schleif­ körnern Platz finden. Wenn durch das sehr langsame Abrollen der Folie an der Schleifstelle immer ein Übergang zwischen gebrauch­ tem und neuem Korn vorliegt, wird die Oberfläche nicht von Ver­ schleißbedingten Veränderungen dieses Kornes beeinflußt.

Das eingesetzte Schleifgerät erlaubt die Herstellung von struk­ turierten Oberflächen, wenn man die Schleiffolie mit hohem Fre­ quenzverhältnis zur Umfangsrichtung des Zylinders oszillieren läßt, dies führt dabei jedoch wiederum zum nicht erwünschten un­ ruhigen Bild.

Ein Optimum in Bezug auf die oben genannten Erfordernisse ent­ steht dann, wenn man ohne Oszillation arbeitet, die Vorschubspi­ rale des Schleifgerätes und die Umfanggeschwindigkeit des Zylin­ ders so abstimmt, daß eine leicht spiralförmige Schliffrichtung entsteht, jedoch die Gesamtstruktur homogen und gleichmäßig aus­ sieht.

Diese Methode stellt den neuesten Stand der Oberflächenbearbei­ tung von Kupferzylindern vor dem Gravieren dar und wird mit an­ deren Parametern auch für das Nachbearbeiten von verchromten Zy­ lindern eingesetzt. Das Verfahren bringt einwandfreie Ergeb­ nisse, wenn die Zylinder entweder vorher mit den bekannten Fräs- oder Drehmaschinen bearbeitet wurde, oder wenn der so bearbeitete Zylinder nachträglich mit einer abziehbaren Kupferschicht, der sogenannten Ballard-Haut, versehen wurde.

Bei beiden Methoden ist davon auszugehen, daß die Oberfläche der Rohteile feiner ist als der "Soll-Wert", es handelt sich also um einen Aufrauheffekt, um die genau definierte Rauhigkeit über den gesamten Zylindermantel sicherzustellen.

Die Methoden finden dann ihre Grenze, wenn aufgrund von verfah­ renstechnischen Mängeln die Kupferschicht eine vergrößerte Rau­ higkeit (sogenannte Pickel) aufweist oder z. B. bei dem Fräs- oder Drehvorgang durch abgestumpfte Werkzeuge oder durch unkon­ trollierbare Schwingungen eine zu rauhe Oberfläche entsteht, die das ideale Schleifmittel von seiner Feinheit her nicht in ange­ messener Zeit einebnen kann.

In beiden Fällen ist es notwendig, eine zusätzliche Vorbereitung vor dem Feinschleifen vorzunehmen.

Dies kann sein:

• - Abschleifen der Pickel mit manuell geführten gröberen Schleif­ mitteln.
• - Umsetzen des Zylinders auf eine Schleifmaschine mit Schleif­ steinen.

Gegebenenfalls ist nochmaliges Nachfräsen und Abtragen einer Ober­ flächenschicht usw. erforderlich. Unter den Einsatzbedingungen, die bei die­ sen teueren Druckmaschinen gegeben sind (Termindruck, hohe Ko­ sten für Stillstandzeiten, Vertragsstrafen für Verzögerungen), sind derartige zeitaufwendige Arbeitsschritte teuer.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Zylinderschleifmaschine zu schaffen, die eine qualitativ hochwertige schnelle Oberflä­ chenbearbeitung von Tiefdruckzylindern ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Zylinderschleifmaschine der ein­ gangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung ermöglicht die Kombination von verschiedenen Schleifwerkzeugen mit außerordentlich kurzen Rüstzeiten unter Verwendung der entsprechenden Maschinensteuerung. Erfindungsge­ mäß wird eine Maschine an sich bekannter Bauart dahingehend er­ gänzt, daß man zusätzlich zu einem ersten Schleifgerät, das ei­ nen Schleifkopf mit einem Bandschleifer aufweist, ein zweites Schleifgerät mit einem Schleifkopf installiert, der folgende technische Möglichkeiten erlaubt:

• 1. Arbeiten mit bekannten Schleifsteinen
• 2. Arbeiten mit speziellen elastischen Schleiftellern und Schleifpapieren bzw. Schleiffolien verschiedener Körnungen und Kornqualitäten
• 3. Schnelles Wechseln der eingesetzten Schleifmittel durch
  • a) Spanneinrichtungen mit kürzester Rüstzeit für die verschiedenen Werkzeughalter;
  • b) Ausstattung des Tellers für Schleifpapier oder Schleifgewebe mit einer Druckluft- und Vakuum- Einrichtung, um dieses Papier an den Teller anzusaugen, bzw. pneumatisch abzublasen;
  • c) Möglichkeit einen automatischen Papierwechsler zuzuordnen, um sicher zu gehen, daß die ein­ gangs erwähnten verschleißbedingten Unterschiede in der Oberfläche auch bei diesem Verfahren nicht entstehen (Papierwechsel bei jedem neuen Zylinder).

Zur optimalen Arbeitsweise gehört eine Steuerung der Maschine, die die jeweiligen Werkzeuge in äußerst kurzer Zeit zu- oder ab­ schalten läßt, so daß eine Bedienungsperson beim Einlegen des Zylinders entscheidet, welche Bearbeitungsmethode gewählt wird, wobei grundsätzlich der letzte Durchgang zum Erzeugen der opti­ malen Rauhigkeit mit dem Bandschleifer des ersten Schleifgerätes durchgeführt wird. Je nach dem gewählten zuerst eingesetzten Werkzeug, kann erreicht werden, daß man die entstandenen Pickel abträgt, daß man eine zu rauhe Oberfläche entsprechend den Er­ fordernissen vorbearbeitet, daß man verfahrensbedingte Toleran­ zen in der Schichtdicke des Kupfers ausgleichen kann (in der Re­ gel an den Rändern stärkerer Auftrag) und daß man auf der glei­ chen Maschine ohne weiteren Rüstaufwand sowohl Kupferzylinder als auch verchromte Zylinder bearbeiten kann. Dies ist besonders für die Betriebe wichtig, die nicht separate Maschinen für die Bearbeitung von Kupfer und von Chrom besitzen.

Die genannten Vorteile führen dazu, daß die Anzahl der in Reser­ ve gehaltenen Zylinder reduziert werden kann und die damit ver­ bundene Kapitalbindung reduziert wird.

Die Zylinderschleifmaschine wird daher mit jeweils be­ kannten Baukomponenten so kombiniert, daß für das Erzeugnis Tiefdruckzylinder eine deutlich verbesserte und verkürzte Ober­ flächenbearbeitung möglich ist.

Die Zylinderaufnahme kann dabei über eine stufenlose Rotationseinrichtung für die Werkstücke verfügen. Diese kann als zwei an­ getriebene Rollenböcke bei Antrieb über Zapfen oder Lagerinnen­ ringe mit einer Niederhalteeinrichtung bei leichten Walzen, als Aufnahme zwischen zwei Spitzen, oder als Aufnahme zwischen zwei Spann­ futtern ausgebildet sein.

Die Zylinderschleifmaschine kann parallel zur Werkstückachse verfahrbare Laufwagen für die Schleifgeräte aufweisen, deren Geschwindigkeit stufenlos einstellbar ist. Aufgebaut auf diesen Laufwagen sind dann mindestens zwei Querschlitten mit elektrisch/ hydraulisch bewegter Achse und überlagerter pneumatischer Hubbe­ wegung. Einer der Querschlitten trägt als ersten Schleifkopf ein Bandschleifgerät mit abwickelbarer Schleiffolie (Schleifgewebe- Schleifpapier), die über ein pneumatisch betätigtes Kontaktele­ ment gegen das Werkstück gedrückt wird. Dieses Kontaktelement kann mit einer hub- und/oder frequenzgeregelten Oszillationsein­ richtung versehen sein.

Der andere Querschlitten trägt ein zweites Schleifgerät mit einem Schleifkopf, der eine um eine Rotationsachse quer zum Werkstück rotierbare Grundaufnahme für Werkzeuge mit Schnellwechselhülsen ( für Schleifsteine) und eine Energiezufuhr (Druckluft oder Va­ kuum) zum rotierenden Werkzeughalter aufweist. Die Werkzeugauf­ nahme kann eine elastische Zwischenschicht für die Aufnahme fle­ xibler Schleifmittel enthalten. Das Schleifmittel kann durch Verteilungsbohrungen zur Übertragung von Vakuum/Druckluft an dieser Aufnahme gehalten bzw. aus der Aufnahme ausgestoßen wer­ den. Das Spannen und Abblasen dieser Schleifmittel kann in den Zyklus eines automatischen Ablaufes integriert werden. Ferner kann ein automatischer Schleifpapierwechsel vom Papierstapel aus erfolgen.

Vorzugsweise wird eine Maschinensteuerung eingesetzt, die über einfache Vorwahl verschiedene Arbeitszyklen erlaubt und mit mi­ nimaler Rüstzeit die genannten Werkzeuge einsetzen kann.

Die Erfindung erlaubt den Einsatz aller derzeit am Markt befind­ lichen Schleifwerkzeuge auf einer einzigen Maschine, und damit die folgenden Schleifvorgänge:

• - Vorbereiten für das Feinschleifen Kupfer
• - Feinschleifen Kupfer mit gleichmäßiger Oberfläche
• - Feinschleifen Chrom

mit kurzen Rüstzeiten.

Die Maschine kann an eine automatische Belade- und Entnahmeein­ richtung in Verbindung mit der Krananlage von Kupfer- und Chrom­ bädern durch symmetrische Verstellung der Antriebseinheiten und Auflage für die Zylinder angepaßt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der sche­ matischen Zeichnung beschrieben. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zylinder­ schleifmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt II-II aus Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt III-III aus Fig. 1.

Die Zylinderschleifmaschine 10 hat einen länglichen, in Fig. 1 sich horizontal erstreckenden Sockel 12 , an dessen Oberseite Schienen 14 für Schlitten 16 angeordnet sind, die jeweils ein Spannfutter 18 für die Aufnahme eines Tiefdruckzylinders (Tiefdruckwalze) 20 auf­ weisen. Zur Befestigung eines unterbrochen dargestellten Zylin­ ders 20 sind jeweils zwei Schlitten 16 mit zwei Spanndornen bzw. Spannfuttern 18 notwendig. Wie durch die Darstellung der Spannfutter 18 in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist, kann der Zylinder 20 in Längsrichtung verschoben werden und es können auch unterschiedlich lange Tiefdruckzylinder 20 zwischen den Spannfuttern 18 aufgenommen werden. An der in Fig. 1 nicht dargestellten Rückseite des Sockels 12 (Fig. 2) sind weitere Schienen 22 angeordnet, an denen Laufwagen 28, 30 für zwei Schleifgeräte 24, 26 in Längsrichtung des Sockels 12 verfahrbar sind.

Das erste Schleifgerät 24 weist einen ersten Schleifkopf 32 auf, über den eine nicht dargestellte Schleiffolie an den Zylinder 20 herangeführt werden kann. Dieser erste Schleifkopf 32 dient der finalen Feinbearbeitung des Tiefdruckzylinders.

Das in Fig. 3 dargestellte zweite Schleifgerät 26 ist ebenfalls auf einem Laufwagen 30 in Längsrichtung des Sockels 12 verfahr­ bar gelagert. Darüber hinaus ist das Schleifgerät 26 über einen Querschlitten 34 auch quer zur Längsrichtung des Sockels 12 und damit in Richtung auf die Oberfläche eines eingespannten Zylin­ ders 20 verfahrbar angeordnet. Das zweite Schleifgerät 26 ist vorzugsweise als Rotationsschleifgerät ausgebildet und weist ei­ nen Schleifkopf mit einer Schnellwechselhülse für einen schnellen Wechsel unterschiedlicher Schleifwerkzeuge oder Schleifmittel auf. Durch dieses zweite Schleifgerät 26 lassen sich Unebenheiten auf der Zylinderoberfläche entfernen, ohne daß der Tiefdruckzylinder 20 in eine andere Schleifvorrichtung überführt werden muß. Die Schnellwechselhülse kann auch mit einer elastischen Aufnahme für Schleifmittel versehen werden, an der die Schleifmittel mittels Unterdruck gehalten werden. Auf diese Weise lassen sich unterschiedliche Schleifmittel für ver­ schiedene Zylindermaterialien wie z. B. Kupfer und Chrom schnell und problemlos auswechseln. Es kann ebenfalls ein automatisches Wechselmagazin für das zweite Schleifgerät vorgesehen werden. Zur Lagerung von Zylindern 20a mit kleineren Durchmessern können auch parallel nebeneinander angeordnete Stützrollen 38 anstatt der oder zusätzlich zu den Spannfuttern 18 verwendet werden. Bei Zylindern 20 mit größerem Durchmesser fällt diese Art der Ab­ stützung weg.

Die derart ausgebildete Zylinderschleifmaschine ermög­ licht eine zügige und qualitativ hochwertige Vor- und Endbear­ beitung des Tiefdruckzylinders ohne einen Maschinenwechsel. Es lassen sich auf der Vorrichtung sowohl Kupfer als auch Chromzy­ linder bearbeiten, ohne daß ein zeitaufwendiger Umbau der Vor­ richtung erforderlich wäre.

Claims (8)

1. Zylinderschleifmaschine (10) zur Bearbeitung von Tiefdruckwalzen (20, 20a) mit einer rotierbaren Zylinderaufnahme (18, 38) und einem in Längs­ richtung der Achse der Zylinderaufnahme (18, 38) verfahrbaren ersten Schleifgerät (24), das einen Schleifkopf (32) mit einem Bandschleifer aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest ein zweites Schleifgerät (26) vorgesehen ist, das in Längsrichtung der Achse der Zylinderaufnahme (18, 38) und quer da­ zu (34) verfahrbar ist, und
daß das zweite Schleifgerät (26) eine Wechselaufnahme (36) für unterschiedliche Schleifmittel aufweist.

2. Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das zweite Schleifgerät (26) auf einem Querschlitten (34) angeordnet ist, und
daß der Querschlitten (34) auf einem an dem Sockel (12) der Zy­ linderschleifmaschine (10) verfahrbaren Laufwagen (30) montiert ist.

3. Zylinderschleifmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der rotierenden Wechselaufnahme (36) des zweiten Schleifgerätes (26) quer zur Achse der Zylin­ deraufnahme (18, 38) liegt.

4. Zylinderschleifmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselaufnahme (36) des zweiten Schleifgerätes (26) als elastische Aufnahme für ein flexibles Schleifmittel ausgebildet ist.

5. Zylinderschleifmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Schleifgerät (26) eine Schnellwechselhülse für einen schnellen Werkzeugwechsel aufweist.

6. Zylinderschleifmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselaufnahme (36) des zweiten Schleifgeräts (26) eine Unterdruckeinrichtung zur Fixierung des Schleifmit­ tels hat.

7. Zylinderschleifmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine numerische SPS/CNC-Steuerung für beide Schleifgeräte (24, 26) vorgesehen ist.

8. Zylinderschleifmaschine nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für das zweite Schleifgerät (26) ein Schleifmittelbehälter und eine Wechseleinrichtung für einen automatischen Schleifmittelwechsel vorgesehen sind.