DE69428449T2 - Gravurkopf mit in einer kartusche montierten komponenten - Google Patents

Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft eine Graviervorrichtung und insbesondere einen Gravierkopf mit Komponenten, die leicht an den Kopf montiert werden können und leicht mit einem plattierten, zu gravierenden Zylinder ausgerichtet werden.
2. Beschreibung der verwandten Technik
• Das Grundprinzip des elektromechanischen Gravierens eines Gravierzylinders umfaßt die Rotation eines plattierten Zylinders unter Betätigung eines elektrisch betriebenen Werkzeugs, das Zellen oder Linien in die Oberfläche des plattierten Zylinders schneidet oder graviert. Der gravierte Zylinder wird normalerweise in einer rippenartigen Tiefdruckpresse zum Bedrucken von Druckpapier, Kunststoff, Metallfolienmaterial oder anderen Druckmaterialien verwendet.
• Bei dem Tiefdruckverfahren wird der gravierte Zylinder mit Druckfarbe geflutet, und eine Rakel streicht überschüssige Tinte von der Oberfläche ab, so daß nur die eingravierten Zellen Druckfarbe enthalten, die auf das zu bedruckende Material übertragen wird. Zum Erhalt eines hochqualitativen Druckes ist es notwendig, daß die Zellen sehr exakt auf der Zylinderoberfläche plaziert oder angeordnet werden, in der Regel im Bereich von 1 oder 2 Mikron einer gewünschten, zuvor festgelegten Stelle. Die Tiefe der gravierten Zellen muß ebenfalls exakt gesteuert werden, da die Tiefe die Menge der übertragenen Druckfarbe bestimmt, die ihrerseits beispielsweise die Schattierung von Grau in einem Schwarz- Weiß-Druck bestimmt. Bei einem Farbdruck ist die Menge von auf das Papier oder die Materialien übertragener Druckfarbe noch kritischer, da typischerweise mehrere Farben unter Herstellung verschiedener Schattierungen sämtlicher möglicher Farben gemischt werden. Eine leichte Abänderung der gewünschten Menge der Druckfarbe beeinflußt nicht nur die Farbe, sondern, wichtiger, die Dichte der gewünschten Farbe.
• Zur ordnungsgemäßen Steuerung der Tiefe der Zellen muß die relative Lage von plattiertem Zylinder und elektrisch betriebenem Werkzeug, das typischerweise ein Diamantstift ist, exakt gesteuert werden. Um zu gewährleisten, daß der Stift während des Gravierverfahrens bei Rotation des Zylinders in einem konstanten Abstand von dem plattierten Zylinder gehalten wird, wird der Gravierkopf, der den Stift enthält, mit einem Diamant-Schuhwerkzeug ausgestattet, das den Zylinder unter Aufrechterhaltung eines gewünschten, zuvor festgelegten Abstandes zwischen Stift und Zylinder kontaktiert. In der Vergangenheit wurde ein Diamant-Schuhwerkzeug verwendet, das entweder eine aus einer Kugel geformte Greiffläche oder eine flache Diamantgreiffläche, die eine exakte tangentiale Ausrichtung zu der Zylinderoberfläche erfordert, umfaßte. Das kugelförmige Diamant-Schuhwerkzeug stellt einen relativ kleinen Radius bereit, der einen kleinen Kontaktbereich zwischen Schuhwerkzeug und Zylinder bereitstellt, derart, daß das Kugel-Schuhwerkzeug typischerweise den Unregelmäßigkeiten der Zylinderoberfläche gut folgt. Dieser kleine Kontaktbereich führt allerdings auch zu einer relativ hohen Kraft, die am Kontaktpunkt anliegt, und als Ergebnis kann ein kugeliges Schuhwerkzeug insofern nicht für Mehrfach-Gravierverfahren verwendet werden, da das Schuhwerkzeug zur Verzerrung oder zu einer anderweitigen Beschädigung der Zellwände neigt, die von dem Stift bei früheren Arbeitsgängen erzeugt worden sind. Das flache Diamant-Schuhwerkzeug ist in der Regel in einer Größe geformt, die zur Ermöglichung einer besseren Kräfteverteilung ausreicht. Obwohl die flachen Schuhwerkzeuge eine bessere Verteilung der auf den Zylinder ausgeübten Kräfte bereitstellen als kugelige Schuhwerkzeuge folgt der flache Schuhwerkzeugbau allerdings oft den Konturen der Zylinderoberfläche nicht innig.
• Die Anordnung des Diamantstifts im Gravierkopf der Graviervorrichtung ist ebenfalls für die ordnungsgemäße Bildung der gravierten Zellen kritisch. In der Vergangenheit wurde der Stift auf einem Werkzeughalter befestigt, der sodann in einer länglichen, in einem Stiftarm ausgebildeten Öffnung angeordnet wurde, wobei der Werkzeughalter manuell an einer gewählten Stelle in der Öffnung positioniert wurde, so dass der Stift dazu gebracht wurde, um einen gewünschten Abstand nach außen zu ragen. Nach Anbringen des Stiftes in der gewünschten Position wurden Feststellschrauben, die in den Stiftarm eingeschraubt waren, bewegt, um in ein Klemmenelement einzugreifen, das sodann den reibenden Eingriff des Werkzeughalters in die Wände, die die Öffnung in dem Stiftarm definieren, bewirkt. Typischerweise ist der Werkzeughalter mit einem D-förmigen Querschnitt mit einer flachen und einer gekrümmten Seite ausgebildet, wobei das Klemmenelement die flache Seite des Werkzeughalters greift und die gekrümmte Seite hiervon in einen Eingriff mit einer zusammenarbeitenden, gekrümmten Oberfläche der Öffnung in dem Stiftarm gepreßt wurde. Somit erforderte die Montage des Stifts in dem Stiftarm zur Sicherstellung einer exakten Plazierung des Stifts in dem Stiftarm die Durchführung eines Ausrichtungsverfahrens durch das Betriebspersonal.
• Beim Austritt des Stifts aus einer gravierten Zelle wird in der Regel abgegratetes Material um die Ränder der Zellen erzeugt, und das abgegratete Material wird von einer Diamant-Abgratmaschine entfernt, die auf dem Gravierkopf gegenüber der Stelle des Stifts und des Diamant-Schuhwerkzeugs befestigt ist. Die bisherigen Abgratmaschinen umfaßten Diamantwerkzeuge mit einer Schneidkante, die zur Entfernung des abgegrateten Materials über dem Zentrum einer Gravierzelle oder einer Reihe von gravierten Zellen angeordnet wurde. Die Ausrichtung zwischen Abgratmaschine und Zylinder schwankte innerhalb von Schwankungen im Durchmesser des Zylinders, derart, daß die Durchführung eines Ausrichtvorgang durch das Betriebspersonal notwendig war, um die Abgratmaschine bei Änderung des Zylinderdurchmessers in einem tangentialen Eingriff mit der Zylinderoberfläche anzuordnen.
• Demnach besteht Bedarf an einem verbesserten Gravierkopf, der ein einfaches Montieren und eine einfache Ausrichtung des Stifts in dem Gravierkopf bereitstellt und ein vereinfachtes Montieren eines selbst ausrichtenden Schuhwerkzeugs umfaßt, das eine verbesserte Ausrichtung des Gravierkopfs relativ zu dem Zylinder liefert. Zusätzlich besteht Bedarf an einer Abgratmaschinen zur Verwendung auf einem Gravierkopf, wobei die Abgratmaschine auf einer Vielzahl von Zylinderdurchmessern verwendet werden kann, ohne daß zum Erhalt einer tangentialen Ausrichtung mit dem Zylinder eine Einstellung der Abgratmaschine erforderlich ist.
• Das Dokument nach dem Stand der Technik US-A-4 357 633 betrifft die Einstellung des Schneidstifts und die automatische Auf- und Abbewegung des Gravierkopfes mit kontrollierter Geschwindigkeit, die eine mögliche Beschädigung der Zylinderoberfläche erkennt. Das sich drehende Nockenelement ist oberhalb der Stange angeordnet und ist exzentrisch auf dem Schaft eines Schrittmotors befestigt. Dem Motor wird angelassen, der Gravierkopf wird automatisch und langsam bewegt oder unter Bewegung des Führungsschuhs und des Stifts in und aus dem Eingriff mit der Zylinderoberfläche geneigt.
• Ein weiteres Dokument nach dem Stand der Technik, die WO-A-95/0 2502, beschreibt eine Graviervorrichtung, die einen Gravierkopf umfaßt, der durch Kräfte angetrieben wird, die über einen Arm auf ein Paar von Druckfedern ausgeübt werden. Der Arm endet oben in einem Paar von Fingern, die von einem Nahfeldsensor ertastet werden. Der Nahfeldsensor ist gestützt von einem Deck, so daß die relative Bewegung der Finger erfaßt wird, die während des Aufstellens erfolgt, wenn der Führungsschuh mit der Oberfläche des Druckzylinders in Kontakt kommt.
• Die Lage dieser Finger bezüglich des Nahfeldsensors stellt ein Maß dar für die zwischen Gravierkopf und Zylinder ausgeübte Druckkraft bereit.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die Erfindung stellt einen verbesserten Gravierkopf bereit, umfassend einen Stift, der zur schnellen Ausrichtung in dem Gravierkopf ausgelegt ist, ein Diamant-Schuhwerkzeug, das zur Selbstausrichtung gegenüber einer Oberfläche eines Zylinders ausgelegt ist, und eine Abgratmaschine, die zur Verwendung in einer Vielzahl von Zylindern mit verschiedenen Durchmessern ausgelegt ist, ohne daß die manuelle Ausrichtung zur Anpassung an verschiedene Zylinderdurchmesser erforderlich ist.
• Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines Gravierkopfes mit verbesserter Schuhanordnung zur Aufrechterhaltung eines zuvor festgelegten Abstands zwischen einem Gravierkopf und einer zu gravierenden Oberfläche, wobei der Schuhaufbau relativ zu der zu gravierenden Oberfläche selbstausrichtend ist, wie in Anspruch 1 dargelegt.
• Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung, den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen hervor.
Kurze Beschreibung der begleitenden Zeichnungen
• Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Graviervorrichtung, umfassend den Gravierkopf;
• Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Gravierkopfes und zeigt die Zylinder-Greifkomponenten hiervon;
• Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Stiftarms und zeigt Details bezüglich der Montage des Stiftes;
• Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht des Stifts;
• Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des selbstausrichtenden Schuhwerkzeugs;
• Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht des Selbstantriebsmechanismus zur Bewegung des selbstausrichtenden Schuhwerkzeugs;
• Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des selbstausrichtenden Schuhwerkzeugs;
• Fig. 8 ist eine Draufsicht auf die Abgratmaschine und den dazugehörigen erfindungsgemäßen Montageaufbau;
• Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht des Patronenhalters und des patronenartigen Werkzeughalteraufbaus für die Abgratmaschine; und
• Fig. 10 ist eine Draufsicht auf den Patronenhalter und den Werkzeughalteraufbau von Fig. 9 entlang der Werkzeugseite des Werkzeughalters.
• Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Unter Bezugnahme zunächst auf Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Gravierkopf montiert in einer Graviervorrichtung 10 gezeigt, der einen Spindelstock 12 und einen Reitstock 14 zeigt, wobei der Spindelstock 12 und der Reitstock 14 zum Tragen eines plattierten Zylinders 16 dazwischen ausgelegt sind. Der erfindungsgemäße Gravierkopf 18 ist zur Längsbewegung des Zylinders 16 während eines Gravierverfahrens vor dem Zylinder 16 montiert. Zusätzlich ist die Graviervorrichtung 10 mit einem diagrammartig als Element 19 dargestellten Antrieb zur Bewegung des Gravierkopfes von und zu dem Zylinder 16 ausgestattet.
• Fig. 2 erläutert die Seite des Gravierkopfes 18, die in Richtung des Zylinders 16 weist. Der Gravierkopf 18 umfaßt einen Stiftarm 20 zur Befestigung einer Stiftpatrone 22, wobei der Stiftarm 20 auf einer Gravierkopfbasis 24 befestigt ist und von einem Drehmomentmotorschaft. 21 unter Bewegung der Stiftpatrone 22 von und zu dem Zylinder unter Bildung von gravierten Zellen betätigt wird.
• Der Gravierkopf 18 umfaßt ferner eine selbstausrichtende Schuhwerkzeuganordnung 26, die drehbar an der Gravierkopfbasis 24 befestigt ist. Der Schuhwerkzeugaufbau 26 ist für einen Kontakt des Zylinders 16 zur exakten Plazierung der Spitze der Stiftpatrone 22 an einer zuvor festgelegten Stelle relativ zu einem Kontaktpunkt zwischen der Anordnung 26 und dem Zylinder 16 ausgelegt.
• Zusätzlich ist ein Abgratmaschinenaufbau 28 zur Entfernung von abgegratetem Material vorgesehen, das beim Austritt des Stifts aus den gravierten Zellen erzeugt wird. Der Abgratmaschinenaufbau 28 ist zur Bewegung in axialer Richtung relativ zu dem Zylinder 16 befestigt, wobei eine Schneidkante des Abgratmaschinenaufbaus 28 über einer beliebigen gewünschten Zelle oder einer Reihe von Zellen zentriert werden kann, wie über der vorletzten gravierte Zelle, wie nachstehend ausführlich erläutert.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 umfaßt die erfindungsgemäße Stiftpatrone 22 einen Diamantstift 30, der in einem länglichen Werkzeughalter 32 mit zuvor festgelegter Länge verankert ist. Der Diamantstift 30 definiert eine herkömmliche spitz zulaufende Spitze zum Eingriff in ein Werkstück, wie in die Oberfläche eines Zylinders. Der Werkzeughalter 32 ist mit trapezförmigem Querschnitt geformt, der in einer entsprechenden länglichen, trapezförmigen, in dem Stiftarm 20 ausgebildeten Öffnung 34 aufgenommen wird. Während der Montage der Stiftpatrone 22 in der Öffnung 34 wird der Werkzeughalter 32 in die Öffnung bewegt, bis eine Rückwand 36 des Werkzeughalters 32 gegen einen Anschlag 38 stößt, der von einer Rückwand der Öffnung 34 definiert ist. Somit wird der Stift 30 durch einfaches Einführen der Stiftpatrone 22 in die Öffnung 34, bis der Werkzeughalter 32 den Anschlag 38 greift, so angeordnet, daß er sich über eine zuvor festgelegte Distanz vom Stiftarm 20 ausdehnt, wobei der Ausdehnungsbetrag von der Länge des Werkzeughalters 32 gesteuert wird. Nach Positionierung der Patrone 22 können ein Paar von Feststellschrauben, wie die Stellschrauben 40, 42, die quer zur Längsachse der Stiftpatrone 22 verlaufen und in die Gewindeöffnung 44, 46 des Stiftarms 20 greifen, in einen Eingriff mit der Seitenwand 48 des Werkzeughalters 32 gedreht werden. Werden die Schrauben 40, 42 in dem Werkzeughalter 32 nach unten gedreht, bewegen sich die gegenüberliegenden oberen und unteren Werkzeughalterflächen 50, 52, die in einem Winkel zueinander stehen, unter Bildung der Trapezform in einen verkeilenden Reibungseingriff mit den entsprechenden oberen und unteren Winkelflächen 54, 56 der Öffnung 34 unter fester Arretierung der Patrone 22 in Position und unter Festlegung der Winkelorientierung des Stiftes 30 relativ zu dem Stiftarm 20.
• Wenn die Entfernung der Patrone 22 aus dem Stiftarm 20 erwünscht ist, kann ein Werkzeug (nicht gezeigt) in einen länglichen Schlitz 58 eingeführt werden, der in der oberen Fläche des Stiftarmes 20 oberhalb der Öffnung 34 zum Eingriff in eine in dem Werkzeughalter 32 ausgebildete Aussparung 60 ausgebildet ist. Das Werkzeug kann anschließend in dem Schlitz 58 unter Führung der Stiftpatrone 22 aus der Öffnung 34 heraus nach vorne bewegt werden.
• Es sollte aus der obigen Beschreibung hervorgehen, daß unter Bereitstellung eines Anschlags 38, der integral in dem Stiftarm 20 ausgebildet ist, eine positive Anschlagposition zum Einpassen der Stiftpatrone 22 unter Erleichterung des Ladens oder des Auswechselns der Patrone 22 definiert wird. Außerdem stellt die trapezförmige Geometrie des Werkzeughalters 32 und der dazugehörigen Stiftarmöffnung 34 die positive Winkelpositionierung der Stiftpatrone 22 relativ zur Achse des Zylinders 16 bereit und vermindert zusätzlich die Anzahl von Klemmenelementen, die zur Arretierung der Stiftpatrone 22 erforderlich sind.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 5 umfaßt der erfindungsgemäße Schuhwerkzeugaufbau 26 einen Trägerarm 62, der zur Drehbewegung relativ zu der Gravierkopfbasis 24 befestigt ist und der zum Tragen einer Schuhpatrone 64, die einen Diamantschuh 65 gegenüber der Stiftpatrone 22 trägt, ausgelegt.
• Wie in Fig. 5 gesehen werden kann, umfaßt der Diamantschuh 65 einen ersten und einen zweiten ungerichteten Diamanten 68, 70, die unter Bereitstellung zweier beabstandeter Kontaktpunkte im Eingriff mit dem Zylinder nicht planare oder konvexe Flächen definieren. Es sollte angemerkt werden, daß die Diamanten 68, 70 entweder natürlich sein können oder aus einem synthetischen Material mit entsprechenden Eigenschaften gebildet werden können.
• Der Diamantschuh 66 ist über eine von einem Drehzapfen 74 gebildete Drehverbindung an einem Schuhhalter 72 der Patrone 64 befestigt, wobei der Diamantschuh 66 um eine vertikale Achse in einer praktisch horizontalen Ebene, die den ersten und zweiten Diamanten 68, 70 enthält, drehbar ist. Zusätzlich ist die Schuhpatrone 64 lösbar an dem Trägerarm 62 über einen Zapfen 76 befestigt, der den Schuhhalter 72 an eine Basisplatte 78 unbeweglich auf dem Trägerarm 62 anpaßt.
• Die von dem Zapfen 74 gebildete Drehachse ist so, daß der Diamantschuh 66 zur Drehbewegung relativ zu dem Schuhhalter 72 in der Lage ist, um zu ermöglichen, daß die ungerichteten konvexen Diamanten 68, 70 den Unregelmäßigkeiten auf der Oberfläche des Zylinders 16 während seiner Drehung folgen. Der Trägerarm 62 dreht sich um eine Drehachse 80 parallel zu der Achse des Zylinders 16 und senkrecht zu der Drehachse des Schuhs 66 auf einem Drehzapfen (nicht gezeigt), der von der Gravierkopfbasis 24 getragen wird. Zusätzlich ist der Drehzapfen (nicht gezeigt) mit einer Kegelfeder 82 vorgeladen (Fig. 2), um ein Rotationsspiel zu beseitigen, und der Trägerarm 62 wird unter Anordnung des Trägerarms 62 in axialer Richtung gegen eine Tragefläche 84 gepreßt.
• Unter Bezugnahme auf Fig. 6 wird der Trägerarm 62 mittels eines Servomotors 86 mit einem integralen Vorgelege (nicht gezeigt) und einer zusätzlichen Räderuntersetzung durch die Stirnrädervorgelege 89 und 90 unter Rotation einer an dem Stirnrädervorgelege 90 befestigten Gewindespindel 92 von und zu dem Zylinder 16 gedreht. Die Gewindespindel 92 greift über ein Drehgewinde in eine relativ zu der greifenden Kopfbasis 24 starr montierten Trommel 94. Die Gewindespindel 92 ist so am Trägerarm 62 befestigt, daß die Bewegung im Drehgewinde der Spindel relativ zu der Trommel 90 die Bewegung des Trägerarms 62 von und zu dem Zylinder 16 bewirkt. Während eines Gravierverfahrens, wie eines Profil- Gravierverfahrens, wird die gravierte Zelle auf dem Zylinder 16 optisch gemessen, und ein Motorsignal wird erzeugt, um zu bewirken, daß der Motor 86 den Schuh 66 in einer Ebene, die die Spitze des Stiftes 30 schneidet, bewegt, wodurch der Gravierkopf 18 in einem zuvor festgelegten Abstand vom Zylinder 16 angeordnet wird, um eine gewünschte Zelltiefe exakt zu erhalten.
• Es sollte auch angemerkt werden, daß eine Steuerung zum Nachweis der Bewegungsgrenzen der Spindel 92 vorgesehen ist und eine Scheibe 98 umfaßt, die integral am Ende der Spindel 92 montiert ist, die, von den Vorne-Hinten-Nahfeldschaltern 100 und 102 zum Nachweis des Vorliegens der Scheibe 98 an ihren extremen vorderen und hinteren Positionen erfaßt wird.
• Fig. 7 erläutert eine alternative Konfiguration für die Patrone, wobei die Schuhwerkzeuganordnung 26 einschließlich einer Patrone 104 gezeigt ist, die einen Diamantschuh 106 trägt, der mittels eines horizontalen Drehzapfens 110 auf einem Schuhhalter 108 montiert ist, wobei sich der Diamantschuh 106 in einer vertikalen Ebene drehen kann. Bezüglich des Diamantschuhs 66 umfaßt der erfindungsgemäße Diamantschuh 106 erste und zweite ungerichtete konvexe Diamanten 112, 114. Zusätzlich ist die Patrone 104 mittels eines Zapfens 116 lösbar an dem Trägerarm 62 montiert.
• Die Schuhpatrone 104 stellt entsprechend der bereits beschriebenen Schuhpatrone 64 insofern Vorteile bereit, daß sich der Diamantschuh 106 zur automatischen Ausrichtung mit der Oberfläche eines Zylinders 16 drehen kann, wenn der Schuh 106 in einen Kontakt mit der Oberfläche bewegt wird. Zusätzlich folgt der Schuh 106 den Unregelmäßigkeiten des Umfangs des Zylinders, wobei das Abtasten des Umfangs des Zylinders 16 durch den Diamantschuhs 106 wesentlich verbessert wird. Außerdem erleichtert der erfindungsgemäße Patronenaufbau zum Tragen der Diamantschuhe 66, 106 die alternative Verwendung der Diamantschuhe 66, 106, ohne daß das Auswechseln von Teilen außer den zu den Diamantschuhen 66, 106 gehörigen Patronen 64, 104, erforderlich ist. Beispielsweise kann die Patrone 64 am Zapfen 76 vom Arm 62 gelöst und durch die Patrone 104 ersetzt werden.
• Es sollte angemerkt werden, daß abgesehen davon, daß eine bessere Verfolgung des Zylinders bereitgestellt wird, der erfindungsgemäße Schuhaufbau, der zwei ungerichtete konvexe Diamanten umfaßt, das Erfordernis der Ausrichtung der Schuhe 66, 106 an der Zylinderoberfläche insofern unnötig macht, daß die Schuhe 66, 106 auf ihren Drehachsen selbstausrichtend sind, wohingegen es bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik nötig war, den flachen Einzel-Diamantschuh so auszurichten, daß er zur Vermeidung einer Berührung tangential zur Zylinderoberfläche war. Außerdem ist nun durch den Einbau von zwei beabstandeten konvexen Kontaktflächen zum Eingreifen in die Zylinderoberfläche die Durchführung von Mehrfach-Graviervorgängen möglich, ohne daß die bei einem vorherigen Graviervorgang des Gravierkopfes gebildeten Wände der Zellen eingedrückt oder anderweitig beschädigt werden, wie es mit der Kugelform-Schuhkonstruktion nach dem Stand der Technik passieren konnte.
• Es sollte selbstverständlich sein, daß die von den Diamanten 68, 70, 112, 114 definierten konvexen Oberflächen an jedem beliebigen gegebenen Punkt auf den konvexen Flächen einen relativ großen Krümmungsradius aufweisen, derart, daß der Kontaktwinkel bei Kontakt der Diamanten 68, 70, 112, 114 mit den Zellen auf der Zylinderoberfläche klein ist, und die Diamanten einen größeren Bereich umspannen als die bisherigen kugeligen Schuhwerkzeuge und leicht über die Zellwände hinweg gleiten. Zudem gewährleistet die Krümmung der Diamanten, daß der Schuh kleinen Änderungen in der Kontur der Zylinderoberfläche exakt folgt. Somit garantiert der erfindungsgemäße Schuhaufbau eine Verteilung der auf die Zylinderoberfläche ausgeübten Kräfte und vermeidet dadurch die beschädigenden Einflüsse, die mit den bisherigen Schuhaufbauten einhergehen.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 8-10 umfaßt der Abgratmaschinenaufbau 28 eine Werkzeughalterpatrone 118, die ein Diamantwerkzeug 120 zum Greifen und Abschneiden von Abgratmaterialien umfaßt, das beim Austritt des Stifts 30 aus einer gravierten Zelle in dem Zylinder 16 erzeugt wird. Die Abgratmaschinenanordnung 28 umfaßt ferner einen Patronenhalter 122, der auf einem Trägerelement oder einem Joch 124 starr montiert ist und der die Werkzeughalterpatrone 118 auf dem Gravierkopf 18 starr trägt. Zusätzlich wird das Joch 124 zur Drehbewegung auf der Gravierkopfbasis 24 mittels Drehzapfen 125 und 127 getragen, um zu ermöglichen, daß das Werkzeug 120 allen Unregelmäßigkeiten auf dem Zylinder 16 folgt.
• Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 umfaßt das Diamantwerkzeug 120 eine praktisch planare Frontfläche 129, die in radialer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Zylinders 16 orientiert ist und in axialer Richtung in einem spitzen Winkel relativ zur Achse des Zylinders verläuft. Eine Kante der Frontfläche 129 definiert eine geneigte Schneidkante 126 zum Greifen der Oberfläche des Zylinders 16 in einem spitzen Winkel. Zur Anpassung an einen breiten Bereich von Zylinderdurchmessern ist die Schneidkante 126 außerdem konvex gekrümmt oder besitzt einen konvexen Radius. Insbesondere ist die Schneidkante 126 in einer von der Frontfläche 129 definierten Ebene gekrümmt, derart, daß bei einer Gravur von verschiedenen Zylindern mit verschiedenen Durchmessern unter Drehung des Jochs 124 von und zu dem Zylinder je nach Zylinderdurchmesser sich der Greifpunkt zwischen Zylinder und Schneidkante 126 als Funktion des Durchmessers des Zylinders, der graviert wird, auf der Schneidkante 126 nach oben oder unten bewegt. Unter Breitstellung einer Radius-Schneidkante 126 wird ohne Rücksicht auf den Durchmesser des Zylinders ein tangentialer Kontaktpunkt zwischen Schneidkante 126 und Oberfläche des Zylinders 16 erzeugt. Somit beseitigt die erfindungsgemäße Schneidkante 126 das Erfordernis zur manuellen Ausrichtung der Abgratmaschine, so daß sie tangential am Zylinderumfang ausgerichtet ist, wie es mit einer flachen Schneidkante erforderlich wäre, und erlaubt die Verwendung der Abgratmaschine mit einem breiten Bereich von Zylinderdurchmessern.
• Das Joch 124 ist ausgestattet mit Mitteln zur linearen Bewegung des Diamantwerkzeuges 120 axial zum Zylinder 16 in eine Ausrichtung mit dem Mittelpunkt einer gewünschten Zelle oder einer Reihe von Zellen, wie der vorletzten Reihe von gravierten Zellen auf dem Zylinder 16. Das Mittel zur Positionierung des Jochs 124 an einer gewünschten Stelle umfaßt einen Motor 128 und ein dazugehöriges Rädergetriebe 130 zur Drehung eines Kegelgetriebes 132. Das Kegelgetriebe 132 treibt ein dazugehöriges Kegelgetriebe Gang 134 an, das an einer Gewindespindel 136 befestigt ist. In das Gewinde an der Spindel 136 greift der Drehzapfen 127 so ein, daß die Drehung der Spindel 136 eine relative Bewegung der Spindel 136 zu dem Zapfen 127 bewirkt. Zusätzlich ist ein angeflanschter Kopf 138 der Spindel 136 relativ zu dem Joch 124 in axialer Position befestigt und kann in einem zwischen den Anschlagteilen 140 und 142 definierten Abstand frei rotieren. Bei Antrieb der Gänge 132 und 134 durch den Motor 128 gleitet somit das Joch-124 axial auf den Drehzapfen 125 und 127.
• Die Geometrie des Diamantwerkzeugs 120 ist so, daß eine exponentielle Beziehung zwischen dem Zylinderdurchmesser und der Kontaktstelle zwischen Schneidkante 126 und der Oberfläche Zylinders 16 besteht. Die Positionierung des Diamantwerkzeugs 120 über dem Mittelpunkt der gewünschten Zelle oder der gewünschten Reihe von Zellen, wie der vorletzten Reihe von Zellen, wird bestimmt als Funktion der Motorgeschwindigkeit, der Untersetzung und der Zeit, die zur Bewegung des Joches zu Stellen erforderlich ist, die von den Nahfelddetektoren 144, 146 beabstandet sind, die in Verbindung mit einem Sensor oder mit Sensoren arbeiten, die relativ zur Gravierkopfbasis 24 stationär befestigt sind.
• Bei der bevorzugten Ausführungsform wird der Durchmesser des Zylinders, der graviert wird, in eine Steuervorrichtung eingegeben, die diagrammartig als Element 148 erläutert ist, zur Steuerung der Bewegung des Jochs 124 sowie anderen Aspekten des Gravierverfahrens. Die Steuervorrichtung 148 umfaßt eine vorprogrammierte Nachschlagetabelle, die die gewünschten Kontaktpunkte zwischen Diamantwerkzeug 120 und Zylinderoberfläche mit dem Zylinderdurchmesser korreliert. Die Nachschlagetabelle für die Steuervorrichtung 148 kann empirisch erstellt werden, und die Werte in der Tabelle werden für den Steuervorgang des Motors 128 verwendet. Beispielsweise wird während der Positionierung des Diamantwerkzeuges 120 in axialer Richtung der Durchmesser des Zylinders, der graviert wird, entweder manuell oder von einem Betriebspersonal oder über ein automatisches System zur Erfassung des Zylinderdurchmessers in die Steuervorrichtung 148 eingegeben, und die Steuervorrichtung 148 bewegt dann das Joch 124 axial zu einem Ende oder zu einer Ruheposition, wie von einem der Nahfelddetektoren 144, 146 bestimmt. Unter Verwendung eines von einer Nachschlagetabelle gelieferten und dem dem Zylinderdurchmesser entsprechenden Wertes betätigt die Steuervorrichtung 148 dann den Motor 128 für eine zuvor festgelegte Zeitdauer und mit einer zuvor festgelegten Geschwindigkeit, was seinerseits dazu führt, daß sich das Joch zur exakten Positionierung des Diamantwerkzeuges 120 axial an eine gewünschte Stelle bewegt.
• Bei einer alternativen Ausführungsform kann der Motor 128 mit einem Kodierer oder einem Potentiometer ausgestattet sein, der diagrammartig mit 128A bezeichnet ist, unter Bereitstellung einer direkten Rückkopplung bezüglich der axialen Position des Jochs 124 zur Kontrollvorrichtung 148. Alternativ kann ein Schrittmotor zur Drehung des Kegelgetriebes 132 um einen zuvor festgelegten Winkelbetrag verwendet werden, wobei die Lage des Jochs 124 exakt gesteuert werden kann.
• Es sollte festgestellt werden, daß ein mit dem erfindungsgemäßen Abgratmaschinenaufbau 28 einhergehender Vorteil, abgesehen davon, daß relativ zur Oberfläche des Zylinders 16 keine Ausrichtung erforderlich ist, in der Verwendung der Werkzeughalterpatrone 118 zum Halten des Diamantwerkzeuges 120 besteht, so daß die Patrone 118 leicht in dem Patronenhalter 122 am Stift 123 befestigt und wieder gelöst werden kann und dadurch den Austausch des Diamantwerkzeuges 120 erleichtert. Zusätzlich besitzen die Werkzeughalterpatrone 118 und der Patronenhalter 122 zusammenwirkende aufeinander stoßende Oberflächen, die an den Verbindungsstellen 150 so ineinander greifen, daß der Patronenhalter 122 Basisflächen zur exakten Positionierung der Werkzeughalterpatrone 118 umfaßt. Somit wird das Verfahren zum Austausch der Patrone 118 insofern erleichtert, daß der Patronenhalter 122 die automatische Ausrichtung der Patrone 118 und des dazugehörigen Diamantwerkzeugs 120 relativ zu dem Gravierkopf 18 während der Montage der Patrone 118 bereitstellt.
• Wie vorstehend angemerkt, kann die Steuervorrichtung 148 zur Steuerung verschiedener Aspekte des Gravierverfahrens, einschließlich der Positionierung des Gravierkopfes 18 an gewünschten Stellen relativ zu dem Zylinder 16, angewandt werden. Zu diesem Zweck kann die Steuervorrichtung 148 ein numerisches Steuersystem umfassen, und der Gravierkopf kann mit rechten und linken optischen Nahfeldsensoren 152, 154 zum Erfassen des rechten und linken Endes des Zylinders 16 sowie des Abstandes zwischen Gravierkopf 18 und Zylinder 16 ausgestattet sein. Zusätzlich umfaßt der Antrieb 19 vorzugsweise einen Schrittmotor oder eine entsprechende Antriebseinrichtung, die von der Steuervorrichtung 148 zur Bewegung des Gravierkopfes in die arbeitsfähige Beziehung mit dem Zylinder 16 gesteuert wird.
• Somit wird während eines Einstellvorgangs der Kopf 18 zur Bewegung in Richtung des Zylinders 16 betätigt, und wenn die Sensoren 152, 154 den Kopf 18 erfassen, der sich in eine enge Nachbarschaft mit dem Zylinder 16 bewegt, kann der Kopf 18 und unter Bereitstellung eines sanften Einklinkens zwischen Schuhwerkzeugaufbau 26 und Zylinder 16 verlangsamt werden. Außerdem ist die Steuervorrichtung 148 zum Betrieb in Verbindung mit den Sensoren 152, 154 zum Erfassen der Enden des Zylinders 16 ausgelegt, um der Steuervorrichtung 148 eine Bezugsstelle bereitzustellen, wobei die Steuervorrichtung 148 bestimmen kann, wo zu Beginn des Gravierverfahrens ein Testschnitt beginnt.
• Zusätzlich ist die Steuervorrichtung 148 auch zur Steuerung des Servomotors 86 für den Schuhwerkzeugaufbau 26 ausgelegt, um den Gravierkopf 18 in einem zuvor festgelegten Abstand von dem Zylinder 16 so anzuordnen, daß der Positionierungsvorgang des Kopfes 18 relativ zu dem Zylinder praktisch automatisch ist und möglichst wenig Eingabe seitens des Betriebspersonals erfordert.
• Während die Formen des Gerätes, die hier beschrieben sind, bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellen, ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf diese exakten Geräteformen begrenzt ist und daß daran Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.

Claims (9)

1. Graviervorrichtung zum Gravieren eines Zylinders (16), wobei die Graviervorrichtung (10) einen Gravierkopf (10), zumindest einen Sensor (152, 154), einen Antrieb (19) zur Bewegung des Gravierkopfs (18), eine Steuerung (148) zur Energieversorgung des Antriebs (19) umfasst, um den Gravierkopf (18) in Arbeitsstellung mit dem Zylinder (16) zu bewegen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (152, 154) die Distanz zwischen dem Gravierkopf (18) und dem Zylinder (16) erfasst, wobei der Sensor (152, 154) arbeitsmässig mit der Steuerung (148) verbunden ist, um den Gravierkopf (18) an einem vorbestimmten Abstand bezüglich dem Zylinder (16) automatisch zu verlangsamen und den Gravierkopf (18) an einer vorbestimmten Position zu stoppen.

2. Graviervorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Sensor (152, 154) zur Erfassung der Enden des Zylinders (16).

3. Graviervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Sensor (152, 154) zur Erfassung der Distanz zwischen dem Gravierkopf (18) und dem Zylinder (16) dient und als ein Nahfeld-Sensor ausgebildet ist.

4. Graviervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein optischer Sensor (152, 154) auf dem Gravierkopf (18) angeordnet ist.

5. Graviervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gravierkopf (18) mit einem linken und rechten Sensor (152, 154) zur Erfassung des linken und rechten Endes des Zylinders (16) wie auch der Distanz zwischen dem Gravierkopf (18) und dem Zylinder versehen ist.

6. Graviervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (19) einen Schrittmotor beinhaltet.

7. Graviervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (148) den Gravierkopf (18) zuerst verlangsamt und dann stoppt, um ein sanftes Einklinken zwischen der Führungsteil-Anordnung und dem Zylinder (16) zu ermöglichen.

8. Graviervorrichtung nach einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (148) einen Durchmesser des Zylinders (16) und einen Kontaktpunkt des gravierstifts (22) am Zylinder (16) in wechselseitige Beziehung setzt.

9. Graviervorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (148) eine Nachschlagetabelle umfasst, um den Durchmesser des Zylinders (16) und einen Kontaktpunkt des Gravierstifts (22) am Zylinder (16) in wechselseitige Beziehung zu setzten.