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Die Erfindung betrifft einen Rotationskörper einer Rollendruckmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Rotationskörper von Rollendruckmaschinen sind in der Regel hinsichtlich der Masse zur Rotationsachse ausgewuchtet, um Unwuchten und Deviationsmomente auf die Rotationskörperachse oder die Lagerungen des Rotationskörpers zu vermeiden.
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Die Erfinder haben erkannt, dass bei bisherigen Rotationskörpern, zum Beispiel Formzylinder oder Übertragungszylinder mit Spannkanälen, die Flächenmomente zweiter Ordnung, die so genannten Flächenträgheitsmomente, zu den senkrecht zur Rotationsachse stehenden Hauptachsen unterschiedlich sind. Diese Unterschiede der Flächenträgheitsmomente bewirken unterschiedliche Durchbiegungen des Rotationskörpers in diesen Hauptachsen, wobei dies zu Schwingungsanregungen und Linienkraftdifferenzen führen kann. Diese Schwingungsanregungen bewirken Störungen im Druckprozess. So können weiterhin bei Übertragungszylindern mit Gummituch oder Gummituchplatte unterschiedliche Linienkräfte oder Anpresskräfte zu einem ungewünschten Wärmeeintrag in den Übertragungszylinder führen.
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Rotationskörper von Rollendruckmaschinen sind beispielsweise aus den Druckschriften
WO 03/051632 A1 ,
DE 40 33 278 C1 ,
DD 66 630 A und
DE 203 20 937 A1 bekannt.
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Die Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, einen Rotationskörper einer Rollendruckmaschine so auszuführen, dass Durchbiegungen des Rotationskörpers und Anpresskräfte zwischen benachbarten Rotationskörpern vereinheitlicht werden, um somit Schwingungsanregung der Rotationskörper oder Wärmeeintrag in die Rotationskörper zu minimieren.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlagen die Erfinder vor, einen Rotationskörper einer Rollendruckmaschine, der um eine Hauptachse x rotiert und um diese Rotationsachse x hinsichtlich der Masse ausgewuchtet ist, dahingehend zu verbessern, dass der Rotationskörper derart ausgestaltet ist, dass das Flächenträgheitsmoment Iy und Iz des Rotationskörpers zumindest um die beiden senkrecht zur Hauptachse x stehenden Hauptachsen y und z in positiver und negativer Achsrichtung gleich groß ist. Es gilt also, dass das Flächenträgheitsmoment Iy in y-Richtung gleich dem Flächenträgheitsmoment Iz in z-Richtung ist. Hierdurch werden die Durchbiegungen fy und fz des Rotationskörpers in der y- und der z-Richtung gleich groß, wodurch eine Linienkraftdifferenz zwischen benachbarten Rotationskörpern minimiert werden, was eine geringere Schwingungsanregung beziehungsweise eine geringere Schwingungsanfälligkeit zur Folge hat.
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Der Rotationskörper hat dabei in Umfangsrichtung zumindest einen Spannkanal, zur Aufnahme eines Aufzuges und um 180° versetzt dazu eine Materialausnehmung am Rotationskörper. Hierdurch wird das Flächenträgheitsmoment in der Ebene des Spannkanals und der Materialausnehmung in beiden Richtungen gleich groß. Um 90° versetzt zum Spannkanal und der ersten Materialausnehmung sind zwei weitere um 180° versetzt angeordnete Materialausnehmungen angeordnet sein, so dass sich insgesamt zwei Hauptachsen ergeben, in denen die Flächenträgheitsmomente gleich groß sind.
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Unter Rotationskörper verstehen die Erfinder beispielsweise Formzylinder, speziell Plattenzylinder, Gummizylinder, Satellitenzylinder, Filmwalzen, Reibzylinder, Farb- und Feuchtwerkwalzen, Duktorzylinder oder auch Papierleitwalzen.
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Es ist vorteilhaft, wenn zusätzlich zum Flächenträgheitsmoment Iy und Iz der Hauptachsen y und z das Flächenträgheitsmoment Iyz in Umfangsrichtung des Rotationskörpers überall den gleichen Wert aufweist. Somit ist die Durchbiegung des Rotationskörpers im Betrieb der Druckmaschine unabhängig von der Umfangsrichtung gleich groß.
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Die Materialausnehmung kann dabei als Nut und/oder Bohrung ausgeführt sein die beispielsweise gegenüber einem Spannkanal angeordnet ist. Dabei kann rechnerisch ermittelt werden, welche Dimension die Nut oder die Bohrung aufweisen soll, damit das Flächenträgheitsmoment entlang der Ebene des Spannkanals und der Nut oder der Bohrung einen bestimmten Wert annimmt, und damit einhergehend die Steifigkeit und Durchbiegung des Rotationskörpers in dieser Ebene ebenfalls berechenbar ist.
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Die Bohrung kann stirnseitig und parallel zur Rotationsachse am Rotationskörper angebracht sein.
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Um einem Aufzug des Rotationskörpers überall auf der Mantelfläche des Rotationskörpers die Möglichkeit der flächigen Abstützung zu bieten, ist es günstig, wenn die Nuten oder die Bohrungen, die zur Mantelfläche des Rotationskörpers Öffnungen aufweisen, mit einem Füllelement gefüllt sind.
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Der Rotationskörper kann als ein Formzylinder oder als ein Übertragungszylinder sowohl in einer Zeitung- als auch in einer Illustrationsdruckmaschine ausgebildet sein.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich neben den Unteransprüchen auch aus der nachfolgenden Beschreibung. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigt:
- 1: Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit einem Spannkanal;
- 2: Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit zwei Spannkanälen;
- 3: Seitenansicht auf einen Rotationskörper;
- 4: Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit einem Spannkanal und gleichem Flächenträgheitsmoment Iy und Iz entlang der y- und z-Achse;
- 5: Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit zwei Spannkanälen und gleichem Flächenträgheitsmoment Iy und Iz entlang der y und z-Achse;
- 6: Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit einem Spannkanal und Ausgleichsbohrungen;
- 7: Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit zwei Spannkanälen und Ausgleichsbohrungen.
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Nachfolgend wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
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Die 1 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 durch die Rotationsachse x, die senkrecht zu den Hauptachsen y und z und somit senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Der Rotationskörper 2 weist in positiver Richtung der Hauptachse z einen Spannkanal 1 zur Aufnahme eines Aufzuges auf. Beim Rotationskörper 2 kann es sich um einen Form- oder um einen Übertragungszylinder einer Druckmaschine handeln. Entsprechend kann der Aufzug als Druckplatte, Gummituch oder als Gummituchplatte ausgebildet sein. Aufgrund dieses Spannkanals 1 ist das Flächenträgheitsmoment Iz und somit die Steifigkeit des Rotationskörpers 2 in Richtung der Hauptachse z geringer als das Flächenträgheitsmoment Iy und somit die Steifigkeit in Richtung der Hauptachse y. Diese unterschiedlichen Flächenträgheitsmomente Iz und Iy äußern sich in unterschiedlich starken Durchbiegungen fz und fy , wobei die Durchbiegung in Richtung der Hauptachse z größer ist als die Durchbiegungen fy in Richtung der Hauptachse y. Die Durchbiegungen fy und fz sind als Pfeile in die negativen Richtungen der Hauptachsen y und z dargestellt.
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Die 2 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 mit zwei Spannkanälen 1. Der Rotationskörper 2 weist in positiver als auch in negativer Richtung der Hauptachse z jeweils einen Spannkanal 1 zur Aufnahme eines Aufzuges auf. Durch den zusätzlichen Spannkanal 1 wird das Flächenträgheitsmoment Iz und somit die Steifigkeit des Rotationskörpers 2 in Richtung der Hauptachse z noch geringer, was im Vergleich zum Rotationskörper 2 aus 1 zu einer noch stärkeren Durchbiegung fz führt. In Richtung der Hauptachse y ist das Flächenträgheitsmoment Iy und die Durchbiegung fy des Rotationskörper 2 zu dem des Rotationskörpers aus 1 gleich geblieben.
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Die Unterschiede der Flächenträgheitsmomente Iy und Iz bewirken unterschiedliche Durchbiegungen fy und fz des Rotationskörpers in diesen Hauptachsen y und z, wobei dies zu Schwingungsanregungen und Linienkraftdifferenzen führen kann.
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Die 3 zeigt eine Seitenansicht auf einen Rotationskörper 2. Dieser Rotationskörper 2 rotiert im Betrieb der Druckmaschine um die Hauptachse x. An den Ballenenden sind am Rotationskörper 2 jeweils ein Schmitzring 5 angeordnet mit denen der Rotationskörper 2 mit einem weiteren nicht dargestellten Rotationskörper in Kontakt steht. Die Pfeile, die mit FS bezeichnet sind, symbolisieren die Kraft auf den Rotationskörper 2 im Bereich der Schmitzringe 5. Die Pfeile, die mit p bezeichnet sind, geben die (Linien-)Kräfte entlang der Längsachse des Rotationskörpers 2 an. Mit dem erfindungsgemäßen Rotationskörper 2 sollen die (Linien-)Kräfte p zumindest entlang der Hauptachsen y und z durch eine Angleichung der Flächenträgheitsmomente Iy und Iz und damit einer gleichmäßigen Durchbiegung fy und fz gleich groß sein.
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Die 4 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 mit einem Spannkanal 1 und gleichen Flächenträgheitsmomenten Iy und Iz entlang der y- und z-Achse. Um dies zu erreichen wurde zunächst dem Spannkanal 1 gegenüber eine Nut 3 angebracht, so dass das Flächenträgheitsmoment Iz sowohl in positiver als auch negativer Hauptachse z gleich groß ist. Um das Flächenträgheitsmoment Iy wurde entsprechend zwei Nuten 3 angebracht, die um 90° versetzt zum Spannkanal 1 und der ersten Nut 3 am Umfang des Rotationskörpers 2 angeordnet sind. Die schraffierten Darstellungen der drei Nuten 3 bezeichnet, dass innerhalb der Nut 3 jeweils ein Füllelement eingebracht ist, das verhindern soll, dass ein Aufzug in die Nut 3 gedrückt wird.
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Die 5 zeigt eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 mit zwei Spannkanälen 1 und gleichem Flächenträgheitsmoment Iy und Iz entlang der y-Achse und z-Achse.
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In den 6 und 7 sind zum Ausgleich der Flächenträgheitsmomente eine oder mehrere stirnseitig an den Rotationskörper 2 angebrachte Bohrungen 4 angeordnet. Da diese Bohrungen 4 keine Öffnungen zur Mantelfläche des Rotationskörpers 2 ausbilden, sind die Bohrungen 4 in den 6 und 7 nicht schraffiert dargestellt und somit ohne Füllelemente versehen. Um das Flächenträgheitsmoment Iyz in Umfangsrichtung des Rotationskörper 2 überall auf einen gleich großen Wert einzustellen, können die Bohrungen 4, wie dies rechts in 7 durch die drei Bohrungen 4 angedeutet ist, sich entlang dem Umfang des Rotationskörpers 2 erstrecken.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale und die Merkmale der Ansprüche nicht nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Spannkanal
- 2
- Rotationskörper
- 3
- Nut
- 4
- Bohrung
- 5
- Schmitzring
- fy
- Durchbiegung in Richtung y
- fz
- Durchbiegung in Richtung z
- FS
- Kraft im Bereich der Schmitzringe
- Iy
- Flächenträgheitsmoment zur Hauptachse y
- Iz
- Flächenträgheitsmoment zur Hauptachse z
- Iyz
- Flächenträgheitsmoment in yz-Richtung
- p
- Kraft entlang der Längsachse des Rotationskörpers
- x
- Hauptachse x / Rotationsachse
- y
- Hauptachse y
- z
- Hauptachse z
