CN1308578A

CN1308578A - 雕刻机构

Info

Publication number: CN1308578A
Application number: CN99808273A
Authority: CN
Inventors: D·卡斯藤斯
Original assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Current assignee: Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority date: 1998-07-08
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2001-08-15
Also published as: EP1094946A1; DE19830471A1; JP3404485B2; US6940621B1; DE59902774D1; EP1094946B1; WO2000002728A1; JP2002520192A

Abstract

本发明涉及凹印版电子雕刻机的一种雕刻机构。此雕刻机构的组成是:沿纵轴线方向以很小的角度震动的转轴(6)、转轴(6)的驱动系统(1,7)、安装在转轴(6)一端的杠杆(14)上且用于印版圆筒雕刻的雕刻刀(15)、一个用于转轴(6)的复位单元(11)、一个转轴(6)的轴承(9,8)以及一个转轴(6)的减震装置(8),它带有一个固定在转轴(6)上的减震单元和一个位置固定的减震腔。减震单元上至少有一个减震片,它至少构造成按区域分布的圆形,而且沿垂直于转轴(6)的方向延伸。减震腔至少由环绕转轴(6)的一段圆筒的空心扇形部分组成,在圆筒内装入减震片,而圆筒至少向减震片的圆形区域伸展。减震腔用铁磁性流体作为减震介质填充。

Description

雕刻机构

本发明涉及电子复制技术领域，是有关雕刻凹印印版的电子雕刻机的雕刻机构，以及雕刻机构减震装置的发明。

在一台电子雕刻机上，雕刻机构带有作为切割工具的雕刻刀，它沿着一个旋转着的凹印圆筒做轴向运动。雕刻刀受到雕刻控制信号的控制，它在凹印圆筒的表层切割出一系列按凹印网点排布的网穴。雕刻控制信号是通过一个周期性网点信号与图像信号叠加构成的，其中的图像信号代表需复制的从“黑色”到“白色”的图像阶调值。在网点信号作用于雕刻刀产生震颤冲程运动，从而生成凹版网点的同时，图像信号将需要复制的阶调值相应地控制转换成雕刻网穴的切割深度。

由DE-A-23 36 089公开了一种雕刻机构，它带有一个用来驱动雕刻刀的电磁驱动单元。电磁驱动单元由一个靠雕刻信号驱动的固定电磁体构成。在电磁体空隙处，一个转动系统的电枢可以运动。这个转动系统由一个转轴、电枢、转轴轴承以及一个减震装置组成。转轴的一端插入一个空间位置固定张紧的弹性扭杆，而转轴的另一端承载了一个带雕刻刀的杠杆。通过电磁体产生的磁场，在转轴的电枢上施加电扭矩，而扭杆的机械扭矩则与其反向作用。电扭矩使转轴从静止状态开始绕其轴心转动，其转角与每个图像信号值成比例，而扭杆则引导转轴返回到原来的静止状态。

通过转轴绕其轴心的转动，雕刻刀向凹印圆筒表层的方向做垂直运动，这一运动确定了雕刻刀的切入深度。

减震装置用于减低转动系统的旋转震动及横向震动，由此使雕刻刀的运动得到减震。

特别是当图像上出现陡峭的密度跳跃(轮廓)，从而使图像信号出现跳跃性变化时，雕刻刀可能会出现一种错误的起震/停震动作，这种状态主要与减震系统达到的减震程度相关。雕刻刀错误起震动作的后果是：导致凹印圆筒的雕刻失误以及印刷中的干扰性阶调偏移。

转动系统的减震不足，会由于雕刻刀的过度震动而在密度跳跃处产生多重边界轮廓；对转动系统过强的减震则会使雕刻刀在陡峭的密度跃变时不能尽快跟随，而且是在密度跃变的一段距离以后才达到应有的雕刻深度，或者在一段距离以后才离开网穴，这样会使锐利的密度跳跃再现得不够清晰。

此外，系统对减震程度的温度稳定性和持久稳定性要求也较高。

由此，雕刻凹版的质量明显地受到减震程度的影响。

在第一个实施例子中，按照DE-A-23 36 089公开的减震系统由一个与雕刻机构的转轴联结的减震单元构成，该减震单元装入一个固定减震腔，该减震腔内填充了作为减震介质的减震油脂。该减震单元制成圆形的减震片或者至少制成减震翼片。基于机械负载的原因，减震油脂随时间增加而逐渐失去其减震性能，故此不能达到要求的持续稳定性。

在第二个实施例子中，按照DE-A-23 36 089公开的减震系统上安装了两个或多个在圆周上轴对称，并在外部与一个支架联结的固定式同等减震单元，它们在径向产生预应力。这些减震单元由具有弹塑性的合成材料构成，例如：氟化弹性材料。由弹塑性合成材料实现的当前减震程度与上一次的减震变形程度相关。这种“记忆”效应导致不良的结果，即：雕刻刀在一段干扰性的延时以后才达到应有的雕刻深度，随后离开网穴。

为了达到更高的雕刻速度，人们努力提高雕刻频率，即网点信号的频率。但较高的雕刻频率会导致雕刻机构的发热量提升。由此，使用由弹塑性合成材料构成的减震单元还有另外的缺陷，即：热量不能尽快散发。这会引起减震程度的变化，导致干扰性雕刻失误。

在EP-A-0 164 764说明了另外一种带减震装置的电磁式雕刻机构。其减震装置由一个与转轴联结的圆形减震片和一个固定式圆形轴承片组成。在减震片和轴承片之间安装的减震单元由一种弹性而不可压缩的金属构成。

本发明的任务是，对雕刻凹印版的电子雕刻机的雕刻机构及其减震装置进行改善，使雕刻机构上雕刻刀的运动得到优化减震，以便达到雕刻的高质量。

这一任务涉及的雕刻结构的改善是通过权利要求1的特征解决的，而涉及减震装置的改善则通过权利要求25的特征得以解决。

具备多种优点的进一步构造和结构在附属的权利要求中得以说明。

随后，将按照图1至9详细说明本发明。

其中的图示为：

图1：带减震装置雕刻机构的原理性结构，按透视关系示出。

图2：带一个圆形或扇形减震片的旋转对称减震装置的一个实施例的断面图。

图3：带一个扇形减震片的非旋转对称减震装置的一个实施例的断面图。

图4：带两个圆形或扇形减震片的旋转对称减震装置的一个实施例的断面图。

图5：带两个扇形减震片的非旋转对称减震装置的一个实施例的断面图。

图6：带集成式轮辐轴承的旋转对称减震装置的进一步构造的断面图。

图7：带集成式轮辐轴承的非旋转对称减震装置的进一步构造的断面图。

图8：旋转对称式构成的轮辐轴承的透视图。

图9：非旋转对称式构成的轮辐轴承的透视图。

图1以透视关系展示了一个雕刻机构的结构。就原理而言，这一机构由一个驱动系统和一个转动系统构成。在所示的例子当中，使用了一个电磁驱动系统。

电磁驱动单元是由固定式电磁体(1)和气隙(3)组成。其中，电磁体(1)带有相对安置的两块U形钢片组(2)，而气隙(3)是由钢片组(2)铁芯之间的空隙构成的。线圈(5)安装在电磁体(1)的钢片组(3)空隙(4)中，在图中仅显示了一侧的线圈。雕刻控制信号在线圈(5)中通过。

转动系统由一个转轴(6)、一个固定在转轴(6)上的电枢(7)、以及一个减震装置(8)和一个为转轴(6)而安置的轮辐轴承(9)组成。电枢(7)可以在电磁体(1)的气隙(3)中运动。转轴的一端插入一个弹性扭杆(10)，扭杆由位置固定的支架(11，12)张紧。转轴的另一端承载了一个杠杆(14)，在此杠杆上安装了雕刻刀(15)。减震装置(8)和轮辐轴承(9)安装在电枢(7)和带雕刻刀(15)的杠杆(14)之间。

通过在电磁体(1)气隙(3)内产生的磁场，对转轴(6)上的电枢(7)施加一个电扭矩，它与扭杆(10)的机械扭矩的作用反向。电扭矩使转轴(6)从静止状态开始绕其轴心转动，其转角与每个图像信号值成比例，而扭杆(10)则引导转轴(6)返回到原来的静止状态。通过转轴(6)绕其轴心的转动，雕刻刀(15)向凹印圆筒表层的方向做垂直运动，这一运动确定了雕刻刀(15)的切入深度。在雕刻过程中，转动系统进行一种与网点信号频率相关的振荡回摆运动，其转角很小，例如最大±0.5°，这样的转角对应雕刻刀(15)的最大升降大约为250μm。

雕刻刀(15)的驱动系统也可以由固体激励单元构成，例如：由压电体或磁至伸缩金属构成。

图2展示了一个实施例，它是带有一个圆形或扇形减震片(17)的旋转对称减震装置(8)。

在图2a中，显示了从转轴(6)的轴向观察的减震装置(8)断面图。减震装置(8)主要由一个减震片(17)以及一个位置固定的减震腔(18)组成。其中，减震片(17)与转轴(6)联结并沿与转轴(6)垂直的方向伸展。减震片(17)为圆形(图2b)或至少作为减震翼的扇形(图2c)，与转轴(6)旋转对称。位置固定的减震腔(18)是作为与转轴(6)旋转对称的空心圆筒构成的，其横断面为U形。在其朝向转轴(6)的内腔里，浸入减震片(17)。对于减震片(17)至少作为减震翼而构成减震装置的情况，减震腔(18)可以由多个空心圆筒区域组成，每个区域至少沿一个减震翼(17)伸展。位置固定的减震腔(18)由一个片状底板(20)、一个片状盖板(21)和一个位于底板(20)和盖板(21)之间的间隔环(22)组成。在底板(20)和盖板(21)上，为转轴(6)配备了穿出孔(23，24)。底板(20)、盖板(21)和间隔环(22)是以螺钉(25)锁紧的方式相互联结的，这三者构成了减震腔(18)的内腔。间隔环(22)的尺寸是这样确定的，即：在一侧的底板(20)、盖板(21)、间隔环(22)与另一侧减震片(17)的减震面之间要出现一个确定的减震间隙(26)，它用来接收减震流体。

在盖板(21)上的穿出孔(24)直径，其选择方式是：在转轴(6)穿入的孔壁内表面与转轴(6)的外表面之间，构成一个附加的减震间隙(26’)，用来填充减震流体。可以在减震片(17)沿转轴(6)的轴向上设置通孔(27)，这些通孔(27)在上方构成了与减震间隙(26)之间、在下方则形成了与减震片(17)之间的联系通道，以这种优良的方式可以均衡减震流体，并作为减震流体的储蓄池。此外，通孔(27)还避免了减震片(17)的轴向振动。

在减震腔(18)内，作为减震流体优先使用(铁)磁性流体。磁性流体是将磁性微粒溶入油液而形成的胶体溶液，它可以被磁化。磁性流体可以从诸如Ferrofluidics股份公司获得，商品名为Ferrofluidics。

以这种优越的减震方式，使用减震流体每次雕刻所达到的减震程度与上一次的变形无关，也就不出现导致干扰性雕刻失误的“记忆”效应。除此之外，还可以对使用减震流体达到的减震程度进行近似计算。减震流体还达到较高的温度稳定性和持续稳定性，这是因为：由高频雕刻产生的热量可以倍减震流体很好地排放掉。

在所描述的实施例子当中，使用了一种磁性减震流体。此流体通过由磁铁产生的磁场吸引而存留在减震空隙(26)当中，用此方法可以省去成本较高的密封措施。在此实施例子中，在减震腔(18)底板(20)上的一个环形槽(29)里，为磁性流体安置了环形防漏磁铁(28)。为了避免灰尘进入减震腔(18)，可以上设置一个环绕转轴(6)的密封环(30)，它位于底板(20)上的一个空隙(31)中。

图2b展示了一个垂直于转轴(6)的轴向、且穿过减震装置(8)延伸的平面断面图。此断面图显示了一个圆形的减震片(17)。

图2c也是一个垂直于转轴(6)轴向、且穿过减震装置(8)延伸的平面的断面图。此断面图显示了带两个减震翼的扇形减震片(17)构造。

图3展示了一个带扇形减震片(17)的非旋转对称减震装置(8)的实施例。

图3a也是减震装置(8)沿转轴(6)轴向的断面图。在此减震装置上，相对于转轴(6)而言，减震片(17)和减震腔(18)为非旋转对称的扇形及空心扇形圆筒。如果希望雕刻机构的转轴(6)与凹印圆筒表面之间的距离尽可能小，这种实施形式的应用是有优越性的。减震片(17)为扇形，其中减震片(17)的弦状边界在距离转轴(6)尽可能近的位置上。与减震片(17)的扇形形状相适应，减震腔(18)也做成空心扇形圆筒的形状。减震腔(18)的原理性结构的主要部分与图2a所示的减震腔(18)等同。

图3b展示了一个垂直于转轴(6)的轴向、且穿过减震装置(8)延伸的平面断面图。此断面图显示了一个扇形减震片(17)的构造。

图4展示了带两个圆形或扇形减震片(17，17’)的旋转对称减震装置(8)的实施例，该断面图是沿转轴(6)的轴向绘制的。

此减震装置(8)的主要部分是按照图2a的减震装置(8)构造的。其与图2a所示减震装置(8)的区别在于：它在转轴(6)轴向上带两个以一定距离相互平行分开的减震片(17，17’)，此双减震片与转轴(6)联结；减震腔(18)也通过中间隔板(32)为两个减震片(17，17’)分割成两个子腔(33，33’)。其中，中间隔板(32)的尺寸是这样确定的，即：两个子腔(33，33’)通过附加的减震空隙(26’)相互联结。减震片(17，17’)如图2a或2c所示的形状进行构造。

图5展示了带两个圆形或扇形减震片(17，17’)的非旋转对称减震装置(8)的实施例，该断面图是沿转轴(6)的轴向绘制的。从原理上，减震装置(8)的构造如图4所描述。减震片(17，17’)如图3b所示的形状进行构造。

减震片(17)用诸如铝或钢制作。底板(20)、盖板(21)、间隔环(22)和中间隔板(32)优先用非磁性材料构成。

两个减震片(17，17’)可以附加上其他减震片。使用多于一个减震片的优点在于：减震面的扩大会在减震流体上形成组合效应，由此会达到更高的减震程度。对于同样的减震面，如果使用多个减震片，则可以减小单个减震片的直径。采用这样优选的方式会减小惯性力矩，并使减震片边缘线速度下降。由此可以避免出现减震流体变性和劣化的危险。

图6显示了一个附加结构。其中，将旋转对称的减震装置(8)与旋转对称的轮辐轴承(9)结合为一体。

在图6a中显示了一个沿转轴(6)轴向、通过减震装置(8)的断面图。除轮辐轴承(9)以外，它与图2a所示的减震装置(8)断面图一致。旋转对称的轮辐轴承(9)的组成是：一个环绕转轴(6)并与其联结在一起的内部环(35)、一个环绕转轴(6)并与内部环(35)相隔一定距离的固定式外部环(36)、角度差相等或不等地排布的多个放射状弹簧片(37)。各弹簧片宽边指向转轴(6)的轴向，这样，内部环(35)在转轴(6)的垂直轴线上，相对于位置固定的外部环(36)具有扭矩作用。弹簧片(37)的两端分别张紧在内/外部环(35，36)上。外部环(36)和减震腔(18)的盖板(21)作为结构部件优先制作。

图6b展示了一个垂直于转轴(6)的轴向、且穿过旋转对称轮辐轴承(9)延伸的平面断面图。

图7显示了一个附加结构。其中，将非旋转对称的减震装置(8)与旋转对称的轮辐轴承(9)从结构上结合为一体。

图7a显示了通过非旋转对称减震装置(8)，沿转轴(6)轴向的断面图。除结构上结合为一体的轮辐轴承(9)以外，它与图3a所示通过减震装置(8)的断面图吻合。非旋转对称的轮辐轴承(9)的组成是：一个环绕转轴(6)并与其联结在一起的内部环(35’)、一个环绕转轴(6)并与内部环(35’)相隔一定距离的固定式外部环(36’)、角度差相等或不等地排布的多个放射状弹簧片(37’)。各弹簧片宽边同样指向转轴(6)的轴向，而弹簧片的两端分别固定在内部环(35’)和外部环(36’)上。外部环(36’)和减震腔(8)的扇形盖板(21)也是一个共同的结构部件。

图7b显示了通过非旋转对称轮辐轴承(9)，沿垂直于转轴(6)轴向延伸的平面断面图。

图8展示了一个旋转对称的轮辐轴承(9)的透视图。

图9是一个非旋转对称的轮辐轴承(9)的透视图。

Claims

1.用于雕刻凹印版的电子雕刻机的雕刻机构，其包括：

-一个绕纵轴线以小角度震动的转轴(6)，

-一个用于转轴(6)的驱动系统(1，7)，

-一个安置在转轴(6)一端的杠杆(14)，它带有一个用于雕刻凹印圆筒的雕刻刀(15)，

-一个为转轴(6)设置的复位单元(10)，

-一个用于转轴(6)的轴承(9)，

-一个为转轴(6)设置的减震装置(8)，它带一个固定在转轴(6)上的减震单元，以及一个填充了减震介质的固定减震腔，

其特征为：

-减震单元至少由一块减震片(17)构成，它至少是按区域的部分圆形，沿与转轴(6)垂直的方向伸展，

-减震腔(18)至少构成环绕着转轴(6)的扇形空心圆筒，圆筒内装入减震片(17)，

-减震腔(18)至少沿减震片(17)的圆形区域延伸，以及

-减震腔(18)用减震流体填充。

2.按照权利要求1的雕刻机构，其特征为：减震片(17)按圆形构成。

3.按照权利要求1的雕刻机构，其特征为：减震片(17)至少按扇形减震翼构成。

4.按照权利要求1的雕刻机构，其特征为：减震片(17)按扇形构成。

5.按照权利要求1至4的一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

-位置固定的减震腔(18)包括一个底板(20)、一个盖板(21)、一个在底板(20)与盖板(21)之间的间隔环(22)，

-底板(20)和盖板(21)上都为转轴(6)设置了穿出孔(23，24)，

-底板(20)、盖板(21)和间隔环(22)相互联结，并构成减震腔(18)的内部空间，

-间隔环(22)是这样构成的，即：以底板(20)、盖板(21)、间隔环(22)为一方面与另一方面的减震片(17)的减震面之间要出现一个确定的减震间隙(26)，它用来容纳减震流体。

6.按照权利要求1至5的一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

-两个在转轴(6)的轴向上相互间隔的减震片(17，17’)与转轴(6)联结，以及

-通过中间隔板(32)，减震腔(18)分割为两个子腔(33，33’)，每个子腔容纳两个减震片(17，17’)之一。

7.按照权利要求6的雕刻机构，其特征为：

中间隔板(32)以下述方式构成，使得在子腔(33，33’)的减震间隙(26)通过一个附加的间隙(26’)相互联结。

8.按照权利要求1至7的一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

减震片(17，17’)在转轴(6)的轴向上设有通孔(27)。

9.按照权利要求1至8的一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

减震流体为油，优先采用硅油。

10.按照权利要求1至9一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

减震流体为磁性流体。

11.按照权利要求10的雕刻机构，其特征为：

在减震腔(18)上至少要安置环形防漏磁铁(28)，以便使磁性流体保持在减震腔(18)内部。

12.按照权利要求11的雕刻机构，其特征为：

防漏磁铁(28)安装在底板(20)的一个槽(29)内。

13.按照权利要求1至12一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

减震腔(18)至少通过一个密封环(30)对转轴(6)进行密封。

14.按照权利要求13的雕刻机构，其特征为：

密封环(30)承载在底板(20)的一个空隙(31)内。

15.按照权利要求1至14一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

减震装置(8)和转轴(6)的轴承(9)安装在驱动系统(1，7)和杠杆(14)之间。

16.按照权利要求1至15一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

转轴(6)的轴承(9)是作为轮辐轴承构造的。

17.按照权利要求16的雕刻机构，其特征为：

按旋转对称构造的轮辐轴承(9)由包括下列部件：

-一个环绕转轴(6)并与转轴(6)联结的内部环(35)，

-一个环绕转轴(6)并与内部环(35)有距离间隔的、位置固定的外部环(36)，

-多个按角度差相等或不等地放射状排布的弹簧片(37)，其两端与两个环(35，36)相联结。

18.按照权利要求16的雕刻机构，其特征为：

按非旋转对称构造的轮辐轴承(9)由包括下列部件：

-一个环绕转轴(6)并与转轴(6)联结的内部环(35’)，

-一个环绕转轴(6)并与内部环(35’)有距离间隔的、位置固定的外部环扇形(36’)，

-多个按放射状排布的弹簧片(37)，其两端分别与内部环(35’)和外部扇形环(36’)相联结。

19.按照权利要求15至17一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

减震装置(18)以及轮辐轴承(9)从结构上相互联结。

20.按照权利要求19的雕刻机构，其特征为：

外部环(36)或外部扇形环(36’)和减震装置(8)的盖板(21)作为一个结构部件装备。

21.按照权利要求1至20一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

转轴(6)上与杠杆(14)相对的另一端是作为位置固定且插紧的扭杆(10)构造的，该扭杆是转轴(6)的复位单元。

22.按照权利要求1至21一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

转轴(6)的驱动系统(1，7)是作为电磁驱动系统构造的。

23.按照权利要求1至21一项或多项所述的雕刻机构，其特征为：

转轴(6)的驱动系统(1，7)是作为固体激励单元构造的。

24.按照权利要求23的雕刻机构，其特征为：

固体激励单元由一种压电体或磁致伸缩金属组成。

25.一种雕刻印版的雕刻机构的减震装置，包括

-一个减震单元，它固定在绕纵轴线以较小角度震动的雕刻机构转轴(6)上，

-一个填充了减震介质的、位置固定的减震腔，

其特征为：

-减震单元至少由一个减震片(17)组成，至少是按区域的部分圆形，沿与转轴(6)垂直的方向伸展，

-减震腔(18)至少作为环绕着转轴(6)的扇形空心圆筒构成，圆筒内装入减震片(17)，

-空心圆筒形的减震腔(18)至少沿减震片(17)的圆形区域延伸，以及

-减震腔(18)用减震流体填充。

26.按照权利要求25的减震装置，其特征为：

减震片(17)作为圆形构造。

27.按照权利要求25的减震装置，其特征为：

减震片(17)作为扇形至少有一个减震翼。

28.按照权利要求25的减震装置，其特征为：

减震片(17)作为扇形构造。

29.按照权利要求25至28一项或多项所述的减震装置，其特征为：

-底板(20)和盖板(21)上都为转轴(6)设置了穿出孔(23，24)，

-底板(20)、盖板(21)和间隔环(22)相互联结并构成减震腔(18)的内部空间，以及

-间隔环(22)是这样构成的，即：以底板(20)、盖板(21)、间隔环(22)为一方面与另一方面减震片(17)的减震面之间要出现一个确定的减震间隙(26)，它用来容纳减震流体。

30.按照权利要求25至29一项或多项所述的减震装置，其特征为：

-通过中间隔板(32)，减震腔(18)分割为两个子腔(33，34)，每个减震腔容纳两个减震片(17，17’)之一。

31.按照权利要求30的减震装置，其特征为：

中间隔板(32)以下述方式构成，使得在子腔(33，34)的减震间隙(26)通过一个附加的间隙(26’)相互联结。

32.按照权利要求25至31一项或多项所述的减震装置，其特征为：

减震片(17，17’)沿转轴(6)的轴向上设有通孔(27)。

33.按照权利要求25至32一项或多项所述的减震装置，其特征为：

减震流体为油，优先采用硅油。

34.按照权利要求25至32一项或多项所述的减震装置，其特征为：

减震流体为铁磁性流体。

35.按照权利要求34的减震装置，其特征为：

在减震腔(18)上至少要安置环形防漏磁铁(28)，以便使铁磁性流体保持在减震腔(18)内部。

36.按照权利要求35的减震装置，其特征为：

防漏磁铁(27)安装在底板(20)的一个槽(29)内。

37.按照权利要求25至36一项或多项所述的减震装置，其特征为：

减震腔(18)至少通过一个密封环(30)对转轴(6)进行密封。

38.按照权利要求37的减震装置，其特征为：

密封环(30)位于底板(20)的一个空隙(31)内。