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Die Erfindung betrifft die Kompensation
des FanOut durch Beeinflussung der Breite einer Bahn, die in der
Druckmaschine bedruckt wird. Hierbei betrifft die Erfindung sowohl
einen FanOut-Kompensator als auch ein Verfahren zur Kompensation
des FanOut. Der FanOut-Kompensator kann bereits in der Druckmaschine
eingebaut oder, noch außerhalb
der Druckmaschine, für
den Einbau zum Zwecke der FanOut-Kompensation
vorgesehen sein. Bei der Druckmaschine handelt es sich um eine Maschine,
die nass druckt, bevorzugt unter Verwendung eines Feuchtmittels.
Der Offsetdruck soll hier als Beispiel besonders genannt werden.
Insbesondere kann die Druckmaschine eine Zeitungsdruckmaschine für den Druck
von großen
Zeitungsauflagen sein. Die Bahn wird vorzugsweise endlos durch die
Maschine geführt
und von einer Rolle abgewickelt, d.h. die Druckmaschine ist in solcher
Ausführung
eine Rollendruckmaschine und besonders bevorzugt eine Rollenrotationsdruckmaschine.
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Bei Druckmaschinen treten aufgrund
von in die Bahn eingedrungener Flüssigkeit Querdehnungsänderungen
auf. Dieses als FanOut bekannte Phänomen hat zur unliebsamen Folge,
dass sich die quer zur Bahnförderrichtung
gemessene Breite der Bahn zwischen zwei Druckspalten, in denen die
Bahn nacheinander bedruckt wird, ändert. Das Phänomen des
Fan-Out kann grundsätzlich
zwar allein durch die eingedrungene Farbe hervorgerufen werden,
praktisch bedeutsam ist der FanOut jedoch insbesondere in dem mit
Feuchtmittel arbeitenden Druck wegen der damit verbundenen Feuchtung
der Bahn. Die in dem bahnaufwärtigen
Druckspalt befeuchtete Bahn quillt auf ihrem Weg und wird bis zu
dem nächstfolgenden, bahnabwärtigen Druckspalt
der zwei Druckspalte breiter. Falls Maßnahmen für eine Kompensation der Breitenänderung
nicht ergriffen werden, führt
dies zu Druckfehlern in Bahnquerrichtung.
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Aus der
EP 1 101 721 A1 sind Vorrichtungen zur
Kompensation des FanOut für
den Rollenrotationsdruck bekannt, mit denen die Bahn quer zu ihrer Förderrichtung
wellenförmig
verformt wird, bevor sie in einen nachfolgenden Druckspalt, in dem
sie bedruckt wird, einläuft.
Die Breite der Bahn wird der Breitenänderung, die aufgrund des FanOut
zu erwarten ist, im vorhinein angepasst korrigiert, d.h. kompensiert.
Die Erfindung betrifft insbesondere auch FanOut-Kompensatoren, wie
sie aus der
EP 1 102 721
A1 bekannt sind und betrifft ferner insbesondere auch die
damit ausführbaren
Verfahren der FanOut-Kompensation.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung,
die FanOut-Kompensation zu verbessern. Insbesondere soll die FanOut-Kompensation
den Druckprozess nicht ihrererseits negativ beeinflussen.
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Die Erfindung betrifft die FanOut-Kompensation
in einer Druckmaschine mit Hilfe eines FanOut-Kompensators, der
ein Rotationskörpergebilde umfasst,
das von einer zu bedruckenden Bahn umschlungen wird. Der Umschlingungswinkel
sollte wenigstens 3 ° betragen.
Ein Umschlingungswinkel von 5° oder
mehr, beispielsweise 10°,
wird jedoch bevorzugt. Der Umschlingungswinkel kann bis zu 180° betragen.
Der Bahn wird aufgrund der Umschlingung und der in Förderrichtung
wirkenden Bahnlängsspannung
von dem Rotationskörpergebilde
quer zur Förderrichtung
ein Wellenprofil eingeprägt.
Die Breite der Bahn wird durch das Einprägen des Wellenprofils entsprechend
der Amplitude des Wellenprofils verringert, um die durch den FanOut
hervorgerufene Vergrößerung der
Breite zu kompensieren. Die Bahn sollte in möglichst guter Näherung in
den beiden dem FanOut-Kompensator im Weg der Bahn nächstbenachbarten
Druckspalten, d.h. in den Druckspalten, zwischen denen der FanOut-Kompensator
angeordnet ist, je die gleiche Breite haben.
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Nach der Erfindung wird zwischen
der Oberfläche
des Rotationskörpergebildes
und der Bahn ein Fluidspalt erzeugt, so dass die Bahn eine möglichst kleine
Kontaktfläche
und bevorzugt überhaupt
keinen unmittelbaren Kontakt mit dem Rotationskörpergebilde hat, sondern entsprechend
der Dicke des Fluidspalts von der Oberfläche des Rotationskörpergebildes
beabstandet ist. Durch die Erfindung werden somit aufgrund der FanOut-Kompensation
auf die Bahn wirkende Reibungskräfte
minimiert und die Bahnlängsspannung
zwischen den Druckspalten vorteilhafterweise weit weniger als bei
den FanOut-Kompensatoren aus dem Stand der Technik verändert. Falls
die dem Rotationskörpergebilde
zugewandte Unterseite der Bahn mit Druckfarbe bedruckt ist, wird
ferner die Gefahr verringert, im Idealfall eliminiert, das von der
Unterseite der Bahn Druckfarbe auf das Rotationskörpergebilde übertragen werden
kann.
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Ein erfindungsgemäßer FanOut-Kompensator umfasst
ein Rotationskörpergebilde,
das entlang seiner Längsachse
nebeneinander alternierend Fußabschnitte
und Kopfabschnitte aufweist, die eine wellenförmige Oberfläche bilden,
um die zu bedruckende Bahn quer zu der Bahnförderrichtung wellenförmig zu
verformen. Die Fußabschnitte
bilden die Wellentäler
und die Kopfabschnitte die Wellenberge eines Wellenprofils. In dem
Rotationskörpergebilde sind
Fluidkanäle
gebildet, die an der Oberfläche
des Rotationskörpergebildes
münden.
Das Rotationskörpergebilde
weist ferner wenigstens einen mit den Fluidkanälen verbundenen Fluidanschluss
auf, über
den die Fluidkanäle
mit einem Druckfluid versorgt werden können. Das über den Fluidanschluss in die
Fluidkanäle
eingeleitete Druckfluid wird von den Fluidkanälen an die wellenförmige Oberfläche des
Rotationskörpergebildes
geführt
und tritt an den Mündungsstellen
an der Oberfläche
unter Druck aus, so dass sich zwischen der Oberfläche und
der Unterseite der Bahn ein Fluidpolster in Form des genannten Fluidspalts
bildet.
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Das Druckfluid ist vorzugsweise ein
unter Druck stehendes Gas. Druckluft wird besonders bevorzugt.
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Die Mündungsstellen der Fluidkanäle können über die
Oberfläche
des Rotationskörpers gleichmäßig in axialer
Richtung und gleichmäßig in Umfangsrichtung
verteilt angeordnet sein. Die Dichte der Mündungsstellen pro Flächeneinheit
der Oberfläche
kann jedoch bei vorzugsweise gleichmäßiger Verteilung in Umfangsrichtung
in axialer Richtung periodisch mit der Periode der Kopf- und Fußabschnitte variieren.
So kann die Flächendichte
der Mündungsstellen
in den von den Kopfabschnitten gebildeten Oberflächenabschnitten dichter sein
als in den von den Fußabschnitten
gebildeten Oberflächenabschnitten,
um Axialströmungen
aus den Kopfabschnitten in die Fußabschnitte zu kompensieren.
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Die Fluidkanäle können als Bohrungen gebildet
sein und sich von ihren Mündungsstellen
an der Oberfläche
durch die Kopfabschnitte und/oder Fußabschnitte des Rotationskörpergebildes
hindurch nach radial einwärts
bis in einen oder gegebenenfalls mehrere Hohlräume erstrecken, durch den oder
die sie mit einer Fluidquelle verbunden oder verbindbar sind. Solche
Bohrungen können
insbesondere gerade und unverzweigt gebildet sein. Bohrungen können im
unmittelbaren Wortsinn gebohrt oder aber durch eine andere Art der
Bearbeitung, beispielsweise mittels Laser, erhalten werden.
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Jeder der Fluidkanäle kann
von jedem der anderen Fluidkanäle
getrennt sein und jeweils eine einzige Mündungsstelle bilden. Die Fluidkanäle oder ein
Teil der Fluidkanäle
kann sich jedoch auch zur Oberfläche
des Rotationskörpergebildes
hin verzweigen und dort je mehrere Mündungsstellen bilden. Es können auch
zwischen den Fluidkanälen
Querverbindungen bestehen.
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Es entspricht auch einer bevorzugten
Ausführungsform,
die Kopfabschnitte und/oder die Fußabschnitte des Rotationskörpergebildes
mit einer für die
Fluidleitung ausreichenden Porosität auszustatten, um die Fluidkanäle zu erhalten.
Die Porosität
ist vorzugsweise eine offene Porosität, so dass die miteinander
verbundenen Poren des porösen
Materials die Fluidkanäle
bilden. Für
die Ausbildung poröser Kopfabschnitte
und/oder Fußabschnitte
eignet sich insbesondere die Urformung durch Formpressen eines Pulvers,
vorzugsweise eines Metallpulvers, mit anschließender oder gleichzeitiger
Sinterung des Presslings. Falls die Fußabschnitte und/oder die Kopfabschnitte
Fluidkanäle
durch Materialporosität bilden,
können
nachträglich
auch noch Bohrungen eingearbeitet werden, so dass die Fluidkanäle in ihrer Gesamtheit
zu einem Teil Porenkanäle
und zu einem weiteren Teil Bohrungen sind.
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Die Kopfabschnitte und Fußabschnitte
können
separat gebildet und alternierend entlang der Längsachse nebeneinander angeordnet
sein. So können
die Kopfabschnitte und die Fußabschnitte beispielsweise
von Rollen gebildet werden, die um die Längsachse drehgelagert sind.
Es können
auch die Kopfabschnitte um eine gemeinsame Längsachse und die Fußabschnitte
ebenfalls um eine gemeinsame, andere Längsachse drehgelagert sein,
wobei die beiden Längsachsen
ihrerseits für
eine Verstellung des Wellenprofils des Rotationskörpergebildes relativ
zueinander parallel verlagerbar sind, wie dies insbesondere in der
EP 1 101 721 A1 beschrieben ist.
Die Kopfabschnitte und die Fußabschnitte
wären in
solcher Ausbildung um eine einzige, gemeinsame Hohlachse oder um
zwei zueinander parallele Hohlachsen drehbar gelagert, durch die
das Fluid zugeführt
werden kann.
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Nicht zuletzt aufgrund der Erfindung
kann auf eine Drehlagerung der Kopf- und Fußabschnitte jedoch bei solchen
Rotationskörpergebilden
gänzlich verzichtet
werden, deren auf die Bahn wirkendes Wellenprofil nicht veränderbar
ist. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass das Rotationskörpergebilde
frei drehbar ist. Das Rotationskörpergebilde
muss insbesondere nicht der Bahngeschwindigkeit folgen.
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Eine Drehlagerung des Rotationskörpergebildes
ist dennoch von Vorteil, um nämlich
das von der Oberfläche
des Rotationskörpergebildes
gebildete Wellenprofil verstellen zu können. Eine Drehbewegung des
Rotationskörpergebildes
findet in besonders bevorzugter Ausführung jedoch nur zum Zwecke
der Verstellung statt, während
das Rotationskörpergebilde
dann im optimal eingestellten Zustand stillsteht, d.h. nicht um
seine Längsachse
dreht. Soweit bei einem verstellbaren Rotationskörpergebilde im Folgenden die
Längsachse
als Drehachse bezeichnet wird, so kann dies zwar grundsätzlich auch ein
um die Drehachse frei drehbar gelagertes Rotationskörpergebilde
bezeichnen, in erster Linie ist jedoch ein Rotationskörpergebilde
gemeint, das nur zum Zwecke der Verstellung des von ihm gebildeten Oberflächenprofils
um seine Drehachse verdreht wird.
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In einer ersten Ausführungsform
ist das Rotationskörpergebilde
ein einstöckiger
Rotationskörper
mit einer entlang der Längsachse
rotationssymmetrischen Oberfläche.
Das Wellenprofil dieses Rotationskörpers ist nicht veränderbar.
Dieser Rotationskörper
kann zwar um seine Längsachse
frei drehbar gelagert sein, vorzugsweise ist er jedoch nicht drehbar
in einem Gestell der Druckmaschine gelagert. Die Bezeichnung „Rotationskörper" ist im Falle der
nicht drehbaren Lagerung auf die vorzugsweise runde, besonders bevorzugt
um die Längsachse
rotationssymmetrische Oberfläche
des Rotationskörpers
bezogen.
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In einer bevorzugten zweiten Ausführungsform
ist ein Rotationskörper,
der die radial vorstehenden Kopfabschnitte und die radial zurückstehenden Fußabschnitte
alternierend entlang der Längsachse nebeneinander
ebenfalls in einem Stück
bildet, um die Längsachse
drehbar gelagert, um das von den Kopf- und Fußabschnitten gebildete Wellenprofil
verändern
zu können.
In der zweiten Ausführungsform sind
die Merkmale der Einstückigkeit
und Verstellbarkeit zusammengeführt,
indem die zwischen den Kopfabschnitten und den Fußabschnitten
bestehenden radialen Höhendifferenzen
von minimalen Werten, die sie entlang einer zu der Drehachse parallel versetzten
ersten Gerade aufweisen, in Umfangsrichtung um die Drehachse bis
zu Maximalwerten zunehmen. Die Maximalwerte weisen die radialen
Höhendifferenzen
entlang einer zu der Drehachse parallel versetzten zweiten Geraden
auf. Die erste Gerade und die zweite Gerade sind vorzugsweise Tangenten
an sämtliche
Kopfabschnitte, falls nämlich
alle Kopfabschnitte in Bezug auf die Drehachse die gleiche radiale
Höhe haben.
Ist dies nicht der Fall, so sind die beiden Geraden jeweils die
Tangente an den am weitesten vorstehenden Kopfabschnitt oder die Gruppe
der am weitesten vorstehenden Kopfabschnitte. Für die Verstellung des Rotationskörpers genügt eine
Drehbewegung um die für
den gesamten Rotationskörper
einheitliche Drehachse.
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Auch ein Rotationskörper nach
der zweiten Ausführungsform
ist in der Druckmaschine einfach montierbar und kann in gleicher
Weise wie andere Rotationskörper
der Druckmaschine, beispielsweise Umlenkwalzen, drehgelagert sein.
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Obgleich in der ersten und der zweiten
Ausführungsform
vorzugsweise ein einziger, einstöckiger Rotationskörper das
gesamte Rotationskörpergebilde
des FanOut-Kompensators
bildet, soll nicht ausgeschlossen sein, dass einige wenige solcher
Rotationskörper,
beispielsweise zwei oder drei Rotationskörper oder auch drehsteif verbundene
Kopf- und Fußabschnitte,
entlang einer gemeinsamen Längsachse,
die in der zweiten Ausführungsform
mit der Drehachse zusammenfällt,
nebeneinander angeordnet sind.
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Die auf die Bahn wirkende Oberfläche des Rotationskörpergebildes
ist in Umfangsrichtung vorzugsweise überall gerundet. Hierzu kann
die Oberfläche
entlang der Längsachse
des Rotationskörpergebildes
insbesondere überall
einen Kreis bilden. Vorzugsweise sind die von den Kopfabschnitten
gebildeten Oberflächenabschnitte
rund in Bezug auf die Längsachse
nach radial außen
gewölbt
und die von den Fußabschnitten
gebildeten Oberflächenabschnitte
rund in Bezug auf die Längsachse
nach radial innen gewölbt.
Dies gilt vorzugsweise überall über den
Umfang des Rotationskörperbildes.
Ferner sollten die Kopf- und Fußabschnitte
an der Oberfläche weich
ineinander übergehen,
d.h. an den Übergangsstellen
in Axialrichtung stetig differenzierbar sein, indem sie tangential
ineinander übergehen.
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An einer aufgrund ihrer einfachen
Herstellbarkeit ebenfalls bevorzugten Ausführung entspricht es, dass die
von Kopfabschnitten gebildeten Oberflächenabschnitte in Axialrichtung über einen
Teil ihrer Länge
oder über
ihre gesamte Länge
gerade sind. Die Übergangsstellen
zwischen den von den Fußabschnitten
und den Kopfabschnitten gebildeten Oberflächenabschnitten sollten jedoch
auch in dieser Ausführung über den
Umfang des Rotationskörpers überall weich
ineinander übergehen.
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Ein Rotationskörpergebilde aus Kopfabschnitten
und Fußabschnitten,
die relativ zueinander nicht verdrehbar sind und in bevorzugten
Ausführungsformen
alle oder zu einem Teil von einem oder einigen wenigen Rotationskörpern in
einem Stück gebildet
werden, erleichtert die Versorgung der Oberfläche mit dem Druckfluid erheblich.
Während
bei einzeln drehgelagerten Kopf- und Fußabschnitten für jeden
dieser Kopf- und
Fußabschnitte
ein eigener Fluiddrehanschluss geschaffen werden muss, genügt für die relativ
zueinander nicht verdrehbaren Kopf- und Fußabschnitte ein gemeinsamer
Anschluss. Solch ein Anschluss wird vorzugsweise von einer Hohlachse
geschaffen, auf der die relativ zueinander nicht verdrehbaren Kopf-
und Fußabschnitte
gelagert sind.
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Im Falle eines nicht verstellbaren
Rotationskörpergebildes
können
die Kopf- und Fußabschnitte je
separat gebildet und auf der Hohlachse nicht verdrehbar befestigt
sein. Vorzugsweise sind in diesem Fall die Kopf- und Fußabschnitte
jedoch in einem Rotationskörper
in einem Stück
gebildet, der im Inneren einen Hohlraum, beispielsweise eine zentrale
Bohrung, in einer ausreichenden Länge aufweist, um die gesamte
wirksame Oberfläche
des Rotationskörpers mit
dem Fluid zu versorgen. In der besonders bevorzugten zweiten Ausführungsform,
in der das auf die Bahn wirkende Wellenprofil des Rotationskörpergebildes
veränderbar
ist, kann ein Rotationskörper,
der sämtliche
oder einen Teil der Kopf- und Fußabschnitte in einem Stück bildet,
auf der Hohlachse drehbar gelagert sein. Die Hohlachse kann alternativ
durch eine Hohlwelle ersetzt werden, d.h. der Rotationskörper bildet
selbst den oder die beiden Lagerzapfen für seine Drehlagerung. Die Drehlagerung
des Rotationskörpers
auf einer Hohlachse, die in dem Gestell der Druckmaschine selbst
nicht drehbar montiert ist, wird jedoch bevorzugt. Ein Vorteil der
Drehlagerung auf einer Hohlachse ist, dass hierdurch eine Fluidzufuhr
auf einfachere Weise auf den in Umfangsrichtung bezogenen Teil der
wellenförmigen
Oberfläche beschränkt werden
kann, der auf die Bahn wirkt.
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Soweit durch die Unteransprüche weitere Merkmale
oder vorstehend beschriebene Merkmale auch in anderen Zusammenhängen offenbart
werden, wird auf die Unteransprüche
verwiesen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand
von Ausführungsbeispielen
beschrieben. An den Ausführungsbeispielen
offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination
die Gegenstände
der Ansprüche
vorteilhaft weiter. Es zeigen:
- 1 einen Druckturm mit einem Rotationskörper nach
der Erfindung,
- 2 den Rotationskörper in
einer ersten Ausführung
in einer ersten Drehwinkelposition in einem Querschnitt,
- 3 den Rotationskörper in
einer zweiten Drehwinkelposition in einem Querschnitt,
- 4 den Rotationskörper in
einer Längsansicht und
teilweisem Längsschnitt
und in einem Querschnitt,
- 5 den Rotationskörper in
einem weiteren Querschnitt,
- 6 einen Ausgangskörper, aus
dem durch eine materialabnehmende Bearbeitung ein Rotationskörper in
einer zweiten Ausführung
gebildet wird,
- 7-14 den Rotationskörper der zweiten Ausführung in
unterschiedlichen Drehwinkellagen, und
- 15 einen Rotationskörper in
einer dritten, vereinfachten Ausführung in einer Längsansicht
und teilweisem Längsschnitt.
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1 zeigt
einen Achterturm mit vier Druckwerken. Die vier Druckwerke sind
in dem Druckturm übereinander
zu zwei H-Brücken
angeordnet. Jedes der Druckwerke umfasst zwei Gummituchzylinder und
zwei Plattenzylinder, d.h. je ein Plattenzylinder für einen
der Gummituchzylinder. Die Gummituchzylinder bilden zwischen sich
Druckspalte 1 bis 4, durch die eine Bahn W gefördert und
von den andrückenden
Gummituchzylindern beidseitig bedruckt wird. Vor dem in Förderrichtung
ersten Druckwerk ist eine Einlaufwalze und hinter dem in Förderrichtung
letzten Druckwerk ist eine Auslaufwalze in bekannter Weise angeordnet,
die als Zugwalzen ausgebildet sein können, um eine bestimmte Bahnspannung
einzustellen.
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Die Bahn W wird im Nassoffset bedruckt. Hierbei
nimmt die Bahn W Feuchtigkeit auf und quillt. Ohne Korrekturmaßnahmen
würde die
quer zur Förderrichtung
der Bahn W gemessene Bahnbreite von Druckspalt zu Druckspalt zunehmen,
und es würden die
in den Druckspalten 1 bis 4 hintereinander aufgedruckten
Druckbilder in Querrichtung der Bahn nicht aufeinanderpassen, d.h.
es entstünden
Passerfehler in Querrichtung. Dieses Phänomen ist als „Fanout" bekannt. Der Breitenzuwachs
wäre zwischen
den beiden H-Brücken, d.h.
zwischen den Druckspalten 2 und 3, am größten, da
dort der Weg von Spalt zu Spalt länger als zwischen zwei Druckspalten
einer Brücke
ist.
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Um Passerfehler in Querrichtung zu
verhindern oder zumindest zu verringern, wird die Bahnbreite auf
dem Weg der Bahn W von dem Druckspalt 2 zu dem in der dargestellten
Druckproduktion unmittelbar folgenden Druckspalt 3 verringert.
Zu diesem Zweck ist zwischen den Druckspalten 2 und 3 ein
Fanout-Kompensator angeordnet. Der Fanout-Kompensator umfasst einen Rotationskörper 6,
der gleichzeitig auch als Umlenkwalze verwendet werden kann. Der
Rotationskörper 6 ist
unmittelbar vor dem Druckspalt 3 angeordnet und erfüllt in dieser
Anordnung gleichzeitig auch die Funktion der Geradführung für die Bahn
W, so dass die Bahn W umschlingungsfrei in den Druckspalt 3 einläuft.
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In 1 ist
auch eine alternative Druckposition angedeutet, in der die Bahn
W lediglich durch die beiden unteren Druckspalte 1 und 2 geführt wird, während eine
andere Bahn W' über den
Rotationskörper 6 geführt und
nach Umlenkung in den nächstfolgenden
Druckspalt 3 gerade einläuft.
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Der Rotationskörper 6 ist walzenförmig, weist
jedoch im Unterschied zu einer einfachen, glatten Walze eine in
Längsrichtung
gewellte Oberfläche auf.
Umschlingung und Bahnspannung sorgen dafür, dass die Bahn entsprechend
dem Oberflächenwellenmuster
des Rotationskörpers 6 verformt
und dadurch die Bahnbreite verringert wird. Für die Umschlingung des Rotationskörpers 6 sorgt
eine Umlenkwalze 5, über
die die Bahn W unter einem Winkel zu der geraden Verbindungslinie
zwischen dem Rotationskörper 6 und
dem nächstfolgenden
Druckspalt 3 zu dem Rotationskörper 6 geführt wird.
In der alternativen Druckproduktion, in der die Bahn W' bereits winkelig
zu dieser geraden Verbindungslinie einläuft und der Rotationskörper 6 in
Doppelfunktion auch als Umlenkwalze dient, sind zusätzliche
Umlenkmittel nicht erforderlich.
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In den 2 und 3 ist der Rotationskörper 6 in
einem ersten Ausführungsbeispiel
je im gleichen Querschnitt, allerdings in zwei extremen Drehwinkelpositionen
dargestellt. 4 zeigt
den Rotationskörper
in einer Längsansicht
und teilweise im Längsschnitt.
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Der Rotationskörper 6 ist um eine
Längsachse
D drehbar in einem Gestell der Druckmaschine gelagert. Die Längsachse
D wird im folgenden daher als Drehachse bezeichnet. Der Rotationskörper 6 ist in
einem Stück
in einem Verfahren der Urformung oder Umformung, beispielsweise
Schmieden im Gesenk, geformt und an der Oberfläche feinbearbeitet, vorzugsweise
nur gleichmäßig glatt
gearbeitet. Der Rotationskörper 6 im
Ganzen in Bezug auf die Drehachse D nicht rotationssymmetrisch.
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Wie aus der Zusammenschau der 2 bis 4 zu erkennen ist, bildet die Oberfläche des
Rotationskörpers 6 bei
einem einzigen Wert eines um die Drehachse D laufenden Drehwinkels
eine zu der Drehachse D parallele Gerade T1.
In allen anderen Drehwinkeln hat die Oberfläche Wellenform mit einer in
Axialrichtung regelmäßig gerundeten,
sinusartigen Wellenkontur. Die Axialabschnitte des Rotationskörpers 6,
die die Wellentäler
bilden, werden im folgenden als Fußabschnitte 7 und
die Axialabschnitte, die die Wellenberge bilden, werden im folgenden
als Kopfabschnitte 8 bezeichnet. Von der Gerade T1 ausgehend vergrößert sich die radiale Höhendifferenz
HD der Wellenkontur in Umfangsrichtigung
um die Drehachse D kontinuierlich in beide Drehrichtungen bis zu einer
zweiten Gerade T2. Die Geraden T1 und T2 liegen einander
in Bezug auf die Drehachse D diametral gegenüber, d.h. die Geraden 71 und T2 erstrecken sich
in einer Ebene mit der Drehachse D. Die radiale Höhendifferenz
HD ist die Amplitude der Wellenkontur. Entlang
der zweiten Geraden T2 betragen die radialen
Höhendifferenzen
HD 4 mm. Diese maximalen Höhendifferenzen,
die im Ausführungsbeispiel
gleich sind, sollten wenigstens 2 und höchstens 10 mm betragen.
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Die Geraden T1 und
T2 sind Tangenten an die Kopfabschnitte 8,
d.h. sie berühren
die Kopfabschnitte 8 gerade in ihren Scheiteln. Sie entstammen
einem die Kopfabschnitte 8 umhüllenden, geraden Hüllzylinder.
Wird die Tangente T1 auf der Oberfläche des Hüllzylinders
parallel verschoben, so wächst
die Höhendifferenz
HD, die radial auf die Drehachse D zwischen
den Scheiteln der Fußabschnitte 7 und
den Scheiteln der Kopfabschnitte 8 gemessen wird, kontinuierlich
bis die Tangente T2 erreicht ist.
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Eingezeichnet ist in den 2 bis 4 ferner eine Kreiszylindermantelfläche N, hinter
der die Fußabschnitte 7 radial
zurückstehen
und über
die die Kopfabschnitte 8 radial vorstehen. Die Zylinderfläche N teilt
das Oberflächenprofil
in jedem Längsschnitt
in die Fußabschnitte 7 und
die Kopfabschnitte 8.
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Die Fußabschnitte 7 bilden
Oberflächenabschnitte 9,
und die Kopfabschnitte 8 bilden Oberflächenabschnitte 10.
Die Oberflächenabschnitte 9 und 10 sind
in Axialrichtung und in Umfangsrichtung gerundet, vorzugsweise überall kontinuierlich
gekrümmt.
Sie laufen in der Zylinderfläche
N tangential ineinander, so dass in Axialrichtung überall eine gleichmäßige Wellenform
mit kontinuierlichen, d.h. stetig differenzierbaren Übergängen zwischen
den Oberflächenabschnitten 9 und 10 erhalten
wird.
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Die Oberfläche des Rotationskörpers 6 bildet überall entlang
der Drehachse D im Querschnitt einen Kreis. In 3 ist der Kreisradius in den Scheiteln
der Fußabschnitte 7 mit
r3 und in den Scheiteln der Kopfabschnitte 8 mit
r4 bezeichnet. Die mit L7 und L8 bezeichneten Mittelachsen dieser Scheitelkreise sind
zu der Drehachse D exzentrisch je mit der Exzentrizität „e" . Die Mittelachsen
L7 und L8 erstrecken sich
in der gleichen Ebene wie die Drehachse D. Die Mittelachsen der
Querschnittskreise der Fußabschnitte 7 und
auch die Mittelachsen der Querschnittskreise der Kopfabschnitte 8 wandern
bei Annäherung
an die neutrale Zylinderfläche
N allmählich in
Richtung auf die Drehachse D zu und fallen an den Übergangsstellen
auf der neutralen Zylinderfläche
N mit der Drehachse D zusammen.
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In Bezug auf die neutrale Zylinderfläche N und
die radiale Höhendifferenz
HD ist noch anzumerken, dass entlang jeder
zu der Drehachse D parallelen Gerade der neutralen Zylinderfläche N die
von den Oberflächenabschnitten 8 gebildeten
Bögen genauso
lang sind wie die von den Oberflächenabschnitten 10 gebildeten
Bögen.
Besonders bevorzugt sind diese Bögen
der Oberflächenabschnitte 8 und 9 gleich,
wenn man die Bögen
der Oberflächenabschnitte 8 auf
die Seite der jeweiligen Gerade der Zylinderfläche N klappt, an der die Bögen der
Oberflächenabschnitte 10 verlaufen.
Im Ausführungsbeispiel ist
dies der Fall. Die Tangente T1, entlang
der die radiale Höhendifferenz
HD den Wert „0" hat, erstreckt sich in der neutralen
Zylindermantelfläche
N. Im Ergebnis ändert
sich ein mittlerer Bahnweg nicht, wenn der Rotationskörper 6 um
die ortsfeste Drehachse D eine Verstelldrehbewegung ausführt, beispielsweise aus
der in 2 gezeigten Drehwinkelposition
minimaler Welligkeit in die in 3 gezeigte
Drehwinkelposition maximaler Welligkeit. Der mittlere Weg der Bahn
W verläuft
in jeder Drehwinkelposition des Rotationskörpers 6 auf der neutralen
Zylinderfläche
N, die aus diesem Grunde als "neutral" bezeichnet wird.
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Der Rotationskörper
6 ist ein Hohlkörper mit einer
sich über
seine gesamte Länge
erstreckenden, zentralen, kreiszylindrischen Bohrung
11.
Durch die Bohrung erstreckt sich eine an dem Maschinengestell nicht
drehbar befestigte Hohlachse
12. Der Rotationskörper
6 ist
auf der Hohlachse
12 um die Drehachse D drehbar gelagert.
Die feste Lagerung der Hohlachse
12 ist in
4 mit 16 bezeichnet. Die Verstelldrehbewegung
des Rotationskörpers
6 relativ
zu der Hohlachse
12 wird motorisch mittels eines Elektromotors
17 bewirkt,
der über
ein untersetzendes Zahnradgetriebe
18 den Rotationskörper
6 drehantreibt.
Der Motor
17 ist das Stellglied einer Steuerung
19,
die das Stellglied
17 für
die Verstellung des Rotationskörpers
6 steuert,
beispielsweise wie in der
EP
1 101 721 A1 beschrieben, die diesbezüglich in Bezug genommen wird.
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Der Rotationskörper 6 wird lediglich
zum Zwecke der Verstellung, d.h. zur Veränderung seiner auf die Bahn
W wirkenden Oberflächenkontur,
drehverstellt. Im Übrigen
wird er in der laufenden Druckproduktion über das Getriebe 18 von
dem Stellglied 17 arretiert.
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In der Hohlachse 12 ist
durchgehend eine zentrale, axiale Bohrung 13 gebildet,
die dazu dient, dem Rotationskörper 6 Druckluft
zuzuführen.
Ferner weist die Hohlachse eine Längsöffnung 14 auf. Der Rotationskörper 6 ist
mit Fluidkanälen 15 versehen, die
sich radial durch den Ringmantel des Rotationskörpers 6 erstrecken.
Jeder der Fluidkanäle 15 ist
als gerade Durchgangsbohrung gebildet, die sich bis in den von der
Bohrung 11 gebildeten inneren Hohlraum erstreckt und an
der Mantelaußenfläche des Rotationskörpers 6,
d.h. an dessen Oberfläche,
mündet.
Die Fluidkanäle 15 sind
in Umfangsrichtung um die Drehachse D des Rotationskörpers 6 gleichmäßig verteilt
angeordnet. Sie können
beispielsweise mit Hilfe eines Lasers in den Ringmantel des Rotationskörpers 6 eingearbeitet
werden. Die Fluidkanäle 15 sind
auch entlang der Drehachse D gleichmäßig verteilt angeordnet.
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Die Fluidkanäle 15 sind über die
Hohlachse 12 mit einer Druckluftquelle verbunden. Die Druckluft wird
in die Bohrung 13 der Hohlachse 12 eingeleitet und
gelangt über
die Längsöffnung 14 in
die Bohrung 11 und die Fluidkanäle 15. Die Längsöffnung 14 erstreckt
sich über
eine Länge,
die ausreicht, die Fluidkanäle 15 über die
gesamte axiale Länge
der Wellenkontur gleichmäßig mit
der Druckluft zu versorgen. Die Längsöffnung 14 ist von
der Bohrung 13 aus zur Mantelaußenfläche der Hohlachse 12 verbreitert
und überdeckt
in Umfangsrichtung mehrere der Fluidkanäle 15. Sie öffnet und
verbreitet sich in Richtung zu der Unterseite der umschlingenden
Bahn W. Die Druckluft gelangt somit durch die Bohrung 13 und
die Längsöffnung 14 unmittelbar
radial unter die Fluidkanäle 15,
die von der Bahn W überdeckt
werden. Ein zwischen der Hohlachse 12 und der Manteliunenfläche des
Rotationskörpers 6 gebildeter
Ringspalt bildet vorzugsweise einen Dichtspalt, um Druckluft-Leckverluste
möglichst
gering zu halten.
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In 2 sind
aufgrund der gewählten
Querschnittsebene Fluidkanäle 15 nur
in dem Fußabschnitt 7 des
betreffenden Querschnitts gezeichnet. Selbstverständlich sind
Fluidkanäle 15 insbesondere in
den Kopfabschnitten 8 gebildet, wie dies in dem Querschnitt
durch den Scheitel eines Kopfabschnitts 8 in 5 zu erkennen ist.
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Die 7 bis 14 zeigen je einen Rotationskörper 6 eines
zweiten Ausführungsbeispiels,
der durch Zerspanen aus einem um seine Längsachse rotationssymmetrischen
Ausgangskörper 6', den 6 zeigt, erhalten wurde.
Die 7 bis 14 zeigen je eine Ansicht
einer Stirnseite dieses Rotationskörpers 6 und eine Ansicht
auf seine Längsseite.
Von 7 ausgehend zeigen
die Figuren den Rotationskörper 6 in
einer Abfolge von Drehwinkellagen, in der der Rotationskörper 6 je
in einem Schritt von 30° aus der
in 7 gezeigten ersten
Lage zu der in 14 gezeigten
Lage um 180° gedreht
wird. In den 10 und 11 ist die Drehwinkellage
jedoch die gleiche.
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6 zeigt
einen in Bezug auf die Drehachse D rotationssymmetrischen Ausgangskörper 6', aus dem der
verstellbare Rotationskörper 6 des
zweiten Ausführungsbeispiels
gefertigt wurde. Der Ausgangskörper 6' weist entlang
seiner Symmetrieachse S überall
die gleiche, regelmäßige Wellenkontur
an seiner Oberfläche
auf. Er kann beispielsweise durch Formpressen und Sintern erhalten
werden. Ebenso kann er aus einem kreiszylindrischen Gussstück durch
eine materialabnehmende Bearbeitung erhalten werden. Mittels einer
spannenden Bearbeitung kann der Ausgangskörper 6' dadurch erhalten werden, dass
der zuvor glatte Zylindergusskörper
mit seiner Symmetrieachse S als Drehachse in eine Drehmaschine eingespannt
und ein Drehmeisel der Maschine entlang einer der Wellenkontur entsprechenden
Schablone axial verfahren wird und dadurch die Wellenform ausbildet.
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Der so erhaltene Ausgangskörper 6' wird in einem
anschließenden
Arbeitsgang um eine parallel zu der Symmetrieachse S versetzte Bearbeitungsachse
B drehbar eingespannt. Die Symmetrieachse S ist die Mittelachse
L7 durch die Scheitelkreise der Fußabschnitte 7, und
die Bearbeitungsachse B ist die Mittelachse L8 durch
die Scheitelkreise der Kopfabschnitte B. Die Bearbeitungsachse B
hat daher gegenüber
der Symmetrieachse S des Ausgangskörpers 6' die Exzentrizität „2e". Anschließend wird
der Ausgangskörper 6' um die Bearbeitungsachse
B drehangetrieben. Gleichzeitig wird der Drehmeisel entlang der
Bearbeitungsachse B axial geradverfahren und auf die Bearbeitungsachse
B radial zu bewegt, so dass nach Einbringung der Bohrung 11 der
asymmetrische, verstellbare Rotationskörper 6 erhalten wird.
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In 6 ist
für den
Ausgangskörper 6' beispielhaft
die Teilung seiner Wellenkontur angegeben. Die Teilung ist der in
Axialrichtung gemessene Abstand zwischen zwei nebeneinander angeordneten Scheiteln
der Kopfabschnitte 8 – und
natürlich
ebenso der axiale Abstand zwischen zwei nebeneinander angeordneten
Scheiteln der Fußabschnitte 7.
Dieser Abstand bzw. die Teilung beträgt ein Viertel der in Axialrichtung
gemessenen Breite einer in der aktuellen Druckproduktion benutzten
Druckform. Die Wellenkontur des Rotationskörpers 6, der aus dem
Ausgangskörper 6' erhalten wurde,
beträgt
selbstverständlich
ebenfalls ein Viertel der Druckformbreite.
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Aufgrund des Herstellverfahrens ergibt
sich die aus den 7 bis 14 ersichtliche Wellenform
des Rotationskörpers 6.
Eine in Axialrichtung überall gleichmäßig runde
Wellenkontur weist der Rotationskörper 6 des zweiten
Ausführungsbeispiels
nur entlang einer einzigen Geraden auf, entlang der die radialen
Höhendifferenzen
HD ihre Maximalwerte aufweisen. Die Wellenkontur
mit den maximalen Werten der radialen Höhendifferenzen HD ist
in den Längsansichten
der 7 und 14 erkennbar. Diametral gegenüber entsteht
eine einzige, exakte Gerade, an der demzufolge die Minimalwerte
der radialen Höhendifferenzen
HD wieder "Null" sind. Über den
Umfang zwischen diesen beiden Geraden weisen die Wellenkonturen
in Axialrichtung in den Scheitelbereichen der Kopfabschnitte 8 gerade
Plateaus auf, wie sich aus den 8 bis 13 ohne weiteres erschließt. Die zwei
in den Stirnansichten der 7 bis 14 gezeichneten inneren Kreise
sind zum einen der Scheitelkreis der Fußabschnitte 7 und
zum anderen der Scheitelkreis der Kopfabschnitte 8. Sämtliche
Querschnitte, die in Axialrichtung zwischen den Scheitelkreisen
der Fußabschnitten 7 und
den Scheitelkreisen der Kopfabschnitte 8 liegen, weichen
von der Kreisform entsprechend dem Herstellungsverfahren ab. Die Übergänge zwischen
den geraden Plateaus der Kopfabschnitten 8 und den runden
Fußabschnitten 7 sind
vorzugsweise in Umfangsrichtung und Axialrichtung rund gearbeitet
durch Oberflächenfeinbearbeitung,
beispielsweise durch Schleifen und Polieren.
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Die Fluidkanäle 15 können erst
in den asymmetrischen Rotationskörper 6 eingearbeitet
worden sein. Sie können
ferner nach Erhalt des Ausgangskörpers 6' in diesen eingearbeitet
sein, oder sie können
schließlich
alternativ auch bereits in den geradzylindrischen, glatten Gusskörper eingearbeitet
worden sein, falls der Ausgangskörper 6' aus beispielsweise
solch einem Körper
erhalten wurde. Der Ausgangskörper 6' kann stattdessen
beispielsweise auch durch Pressen und Sintern erhalten worden sein
und bereits aufgrund einer entsprechend eingestellten Materialporosität die Fluidkanäle als Porenkanäle bilden.
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Die Bildung eines Fluidpolsters zwischen
der Bahn und der Oberfläche
des Rotationskörpers
ist bereits sehr vorteilhaft bei einem rotationssymmetrischen Rotationskörper, wie
er durch den Ausgangskörper 6' gebildet werden
kann.
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15 zeigt
solch einen Rotationskörper, der
zur Unterscheidung mit dem Bezugszeichen 60 bezeichnet
ist.
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Die Form und Anordnung der Fluidkanäle 15 in
Längsrichtung
und in Umfangsrichtung des Rotationskörpers 60 sind die
gleichen wie bei dem verstellbaren Rotationskörper 6. Der Rotationskörper 60 kann
drehbar gelagert sein, um die Reibung mit der umschlingenden Bahn
zu verringern. Es ist jedoch auch völlig ausreichend und wird sogar
bevorzugt, wenn der Rotationskörper 60 nicht
verdrehbar in dem Maschinengestell gelagert ist. Die Symmetrie-
und Längsachse
ist deshalb nicht mit D, sondern zur Unterscheidung von einer Drehachse
mit L bezeichnet. Im Übrigen
werden jedoch die gleichen Bezugszeichen, wie bei dem verstellbaren
Rotationskörper 6 verwendet.
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Die Bildung eines Luftpolsters oder
eines Polsters aus einem anderen Gas ist ferner nicht nur vorteilhaft
in Verbindung mit einem einstöckigen
Rotationskörper
6 oder
60,
sondern auch bei einem Rotationskörpergebilde aus mehreren axial
nebeneinander angeordneten Rollen und grundsätzlich auch bei anderen Ausführungsformen
von Rotationskörpern.
In Bezug auf solche weiteren Ausführungsformen, die verstellbar
oder auch nicht verstellbar sein können, aber die erfindungsgemäße Fluidbeaufschlagung
der wellenförmigen
Oberfläche
aufweisen, wird wieder auf die
EP 1 101 721 A1 verwiesen, die auch diesbezüglich in
Bezug genommen wird. Allerdings müssten die dort beschriebenen
Ausführungsformen
aus einstöckigen
Rotationskörpern
oder mehrteiligen Rotationskörpergebilden
im Mantel des Rotationskörpers
oder in den Mänteln
der mehreren Rotationskörper
eines Rotationskörpergebildes
mit Fluidkanälen
und einem Fluidanschluss für
die Fluidkanäle
versehen sein.