-
Die
Erfindung betrifft einen Rotationskörper, der in einer Druckmaschine
der Kompensation des Fanout dient oder, noch außerhalb der Druckmaschine,
für den
Einbau zum Zweck der Fanout-Kompensation vorgesehen ist. 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 Rollenrotationdruckmaschine.
-
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
Fanout 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.
-
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.
Da das auf den Fanout zurückzuführende Ausmaß der Breitenänderung
sich von Produktion zur Produktion und sogar innerhalb einer Produktion bei
einem Papierwechsel aufgrund unterschiedlicher Papierqualitäten ändern kann,
beschreibt die
EP 1 101
721 A1 unter anderem auch verstellbare Fanout-Kompensatoren,
mit denen die Amplitude der eingeprägten Wellenform der Bahn gezielt
verändert werden
kann. Eine Zunahme der Amplitude bewirkt eine Abnahme der Breite
der Bahn. Die beschriebenen Ausführungen
von verstellbaren Fanout-Kompensatoren werden je von mehreren, entlang
einer Drehachse des betreffenden Kompensators abwechselnd nebeneinander
angeordneten Körpern
gebildet, die der gewünschten
Wellenform der Bahn entsprechend radial vorstehende Kopfabschnitte
und zurückstehende
Fußabschnitte
bilden, die relativ zueinander verstellbar sind, um das Ausmaß des Vorstehens
und Zurückstehens
der Abschnitte in Anpassung an das Ausmaß der auf den Fanout zurückzuführenden
Breitenänderung
anpassen zu können.
Allerdings sind die an sich bewährten,
bekannten Vorrichtungen komplex und verursachen daher vergleichsweise
hohe Anschaffungskosten.
-
In
der
EP 1 101 721 A1 wird
ferner auch ein Fanout-Kompensator beschrieben, der als ein Rotationskörper in
einem Stück
gebildet ist. Dieser vergleichsweise einfache Kompensator hat sich
in der Praxis bereits bewährt.
Anpassung an wechselnde Produktionsbedingungen sind mit solch einem
Kompensator jedoch nur durch Bereithaltung von mehreren unterschiedlichen
Rotationskörpern
möglich,
die in der Druckmaschine beispielsweise in einem Wechselrahmen gelagert
und durch eine Verstellbewegung des Wechselrahmens wahlweise in
die Druckproduktion oder aus der Druckproduktion genommen werden
können.
-
Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, die Kompensation einer auf den Fanout
zurückzuführenden Breitenänderung
einer zu bedruckenden Bahn auch in Anpassung an unterschiedliche
Produktionsbedingungen auf einfache und preiswerte Art und Weise
zu ermöglichen.
-
Die
Erfindung betrifft einen Rotationskörper, der für eine Kompensation des Fanout
in einer Druckmaschine vorgesehen oder in die Maschine bereits eingebaut
ist, um eine zu bedruckende Bahn, die den Rotationskörper umschlingt,
zu führen.
Der Umschlingungswinkel sollte hierbei wenigstens 3° betragen.
Ein Umschlingungswinkel von 5° oder
mehr, beispielsweise 10°,
wird jedoch bevorzugt. Der Umschlingungswinkel kann bis zu 180° betragen.
Der Rotationskörper
ist für
eine Drehlagerung um eine Drehachse vorgesehen, die sich durch den
Rotationskörper
erstreckt. Er bildet entlang der Drehachse nebeneinander alternierend
Kopfabschnitte und Fußabschnitte.
Die von den Kopf- und Fußabschnitten gebildeten
Oberflächenabschnitte
bilden die Manteloberfläche
des Rotationskörpers.
Die Kopfabschnitte stehen über
die Fußabschnitte
radial zu der Drehachse um Höhendifferenzen
vor. Die so in Axialrichtung erhaltene Wellenkontur kann grundsätzlich zwar
Sprünge
enthalten, ist vorzugsweise jedoch stetig. Besonders bevorzugt ist
sie in Axialrichtung stetig differenzierbar und gekrümmt, so
gut dies durch die in der Praxis verfügbaren Fertigungsmethoden für einen
wirtschaftlichen Preis realisierbar ist. Falls Bogenabschnitte mit
Krümmungen,
die verschieden sind, oder Bogenabschnitte mit geraden Axialabschnitten
zusammenstoßen,
kann die Wellenkontur Knickstellen aufweisen. Solche Knickstellen
sollten stumpfwinkelig oder besser noch rund gearbeitet sein.
-
Nach
der Erfindung sind die Kopf- und Fußabschnitte relativ zueinander
um die Drehachse nicht drehbar, indem sie entweder zusammengefügt und drehsteif
miteinander verbunden sind oder von dem Rotationskörper in
einem Stück
gebildet werden. Beispiele solcher Rotationskörper mit Wellenprofil sind zwar
grundsätzlich
aus der
EP 1 101 721
A1 bekannt. Die Erfindung führt jedoch das Merkmal der
drehsteifen Verbindung oder, bevorzugter, der Einstückigkeit mit
dem Vorteil der Verstellbarkeit zusammen, indem die zwischen den
Kopfabschnitten und den Fußabschnitten
bestehenden radialen Höhendifferenzen von
Minimalwerten, die sie entlang einer zu der Drehachse parallel versetzten
ersten Gerade aufweisen, in Umfangsrichtung um die Drehachse bis
zu Maximalwerten zunehmen. Vorzugsweise nehmen die Höhendifferenzen
in Umfangsrichtung monoton zu. Die Maximalwerte weisen die 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.
-
In
bevorzugter Ausführung
nehmen die Höhendifferenzen
ihre Maximalwerte entlang einer einzigen Geraden an. Grundsätzlich ist
es jedoch möglich,
dass die Maximalwerte nicht nur entlang exakt einer Geraden, sondern
in einem sich über
eine bestimmte Bogenlänge
um die Drehachse erstreckten Bereich angenommen werden. Dies kann
grundsätzlich
auch in Bezug auf die Minimalwerte gelten.
-
Der
erfindungsgemäße Rotationskörper ist
in der Druckmaschine einfach montierbar und kann in gleicher Weise
wie andere Rotationskörper
der Druckmaschine, beispielsweise Umlenkwalzen, drehgelagert sein.
Ein Zusammenbau von relativ zueinander verstellbaren Teilen, wie
bei den bekannten, verstellbaren Fanout-Kompensatoren, ist nicht
erforderlich.
-
Obgleich
der Einstückigkeit über die
gesamte Breite der Bahn deutlich der Vorzug gegeben wird, ist auch
ein Fanout-Kompensator vorteilhaft, zu dessen Bildung einige wenige
einstückige
Rotationskörper,
beispielsweise zwei Rotationskörper,
entlang ihrer gemeinsamen Drehachse nebeneinander angeordnet sind.
Gegenüber
einem Rotationskörper
aus drehsteif zusammengefügten
Einzelkörpern,
die je einen Kopfabschnitt oder Fußabschnitt bilden und ebenfalls
noch Gegenstand der Erfindung sind, ist der Zusammenbau aus gegebenenfalls
zwei oder drei Rotationskörpern
mit Wellenprofil deutlich einfacher.
-
Die
radialen Höhendifferenzen,
um die die Kopfabschnitte die Fußabschnitte überragen,
wachsen in Umfangsrichtung von ihren Minimalwerten vorzugsweise
in beide Drehrichtungen monoton an. Bevorzugter wachsen sie in beide
Drehrichtungen stetig an. Am günstigsten
ist es, wenn sie in beide Drehrichtungen ununterbrochen kontinuierlich
anwachsen, was mathematisch bedeutet, dass die über den Drehwinkel aufgetragenen
radialen Höhendifferenzen
je stetig differenzierbare Funktionen des Drehwinkels sind. Besonders
bevorzugt wachsen die Höhendifferenzen
linear oder wenigstens näherungsweise
linear mit dem Drehwinkel an.
-
Bevorzugten
Ausführungen
entspricht es, dass die von den Kopfabschnitten gebildeten Oberflächenabschnitte
je die gleiche Form haben. Auch für die Fußabschnitte wird die Gleichheit
der Form ihrer Oberflächen
bevorzugt. Die Oberflächen
der Kopfabschnitte und/oder die Oberflächen der Fußabschnitte sollten in jedem
Querschnitt entlang der Drehachse Kreise bilden. Andere, in Umfangsrichtung
um die Drehachse überall
runde Oberflächen sind
jedoch ebenfalls vorteilhaft. Sollten in Umfangsrichtung um die
Drehachse durch ein Verfahren der Herstellung bedingt Knickstellen
auftreten, so sollten die an den Knickstellen zusammenstoßenden,
runden Bogenstücke
unter möglichst
stumpfen Winkeln, die wenigstens 120° betragen sollten, aneinanderstoßen. Vorteilhafter
ist es allerdings, wenn in Umfangsrichtung Knickstellen oder gar
Sprünge
auch für
die aus solchen Herstellungsverfahren erhaltenen Rotationskörper vermieden
werden, indem die Knickstellen oder gar Sprünge durch eine geeignete Nachbearbeitung,
wie beispielsweise Schleifen und Polieren, rund gearbeitet werden.
-
Ein
Fanout-Kompensator, der an einer geeigneten Stelle auf dem Weg der
Bahn zwischen zwei Druckspalten angeordnet ist, umfasst den erfindungsgemäßen Rotationskörper, eine
Drehlagerung, in der der Rotationskörper um seine Drehachse drehbar
gelagert ist, und eine Steuerung oder eine Regelung mit einem Stellglied
für die
Erzeugung einer Verstelldrehbewegung des Rotationskörpers um
seine Drehachse. Die Verstelldrehbewegung ist eine Drehbewegung,
durch die der Rotationskörper
aus einer ersten Drehwinkelposition, in der die Bahn den Rotationskörper symmetrisch
in Bezug auf eine erste Wellenkontur umschlingt, um seine Drehachse
in eine andere, zweite Drehwinkelposition verdreht wird, in der
die Bahn den Rotationskörper
symmetrisch in Bezug auf eine anders geformte, zweite Wellenkontur umschlingt.
Eine der Wellenkonturen kann eine Gerade sein, falls nämlich die
minimalen Höhendifferenzen "Null" sind.
-
In
einer Weiterentwicklung weist der Rotationskörper Fluidkanäle auf,
die an seiner Oberfläche eine
Vielzahl von Mündungsstellen
bilden. Die Fluidkanäle
dienen in einem besonders vorteilhaften Verfahren der Fanout-Kompensation
dazu, die Oberfläche
des Rotationskörpers
mit Fluid zu beaufschlagen. Das Fluid ist vorzugsweise ein unter
Druck stehendes Gas und kann insbesondere Druckluft sein. Das Fluid
bildet in dem von der Bahn umschlungenen Bereich zwischen der Oberfläche des
Rotationskörpers
und der zugewandten Unterseite der Bahn einen Fluidspalt, eine Art
Fluidpolster. Der Fluidspalt verhindert, dass auf der Unterseite
der Bahn haftende, noch nicht getrocknete Farbe auf den Rotationskörper übertragen
werden kann, was Störungen
nach sich ziehen könnte.
Ferner wird die Reibung reduziert.
-
Die
Fluidkanäle
können
als Bohrungen gebildet sein und sich von ihren Mündungsstellen an der Oberfläche durch
den Rotationskörper
hindurch nach radial einwärts
bis in einen oder gegebenenfalls mehrere Hohlräume erstrecken, durch den oder
die sie mit einer Fluidquelle verbunden sind. Solche Bohrungen können insbesondere
gerade und unverzweigt gebildet sein.
-
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 Außenmantelfläche hin
verzweigen und dort je mehrere Mündungsstellen
bilden. Es können
auch zwischen den Fluidkanälen
Querverbindungen bestehen. So entspricht es einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform,
den Rotationskörper
insgesamt oder im Falle der Ausbildung als Hohlkörper zumindest seinen die Fluidkanäle bildenden
Ringabschnitt mit einer für
die Fluidleitung ausreichenden Porosität auszustatten. Die Porosität ist vorzugsweise
eine offene Porosität,
so dass die vom Material gebildeten Porenkanäle die Fluidkanäle bilden.
Für die
Ausbildung eines porösen
Rotationskörpers
oder Rotationskörper-Ringabschnitts
eignet sich insbesondere die Urformung durch Formpressen eines Pulvers, vorzugsweise
eines Metallpulvers, mit anschließender oder gleichzeitiger
Sinterung des Presslings. Es können
im gleichen Rotationskörper
auch auf beide Arten gebildete Fluidkanäle gemeinsam auftreten, d.h.
es können
im gleichen Rotationskörper
sowohl Porenkanäle
als auch nachträglich
eingearbeitete Fluidkanäle
vorhanden sein.
-
Die
Mündungsstellen
der Fluidkanäle
können über die
Oberfläche
des Rotationskörpers gleichmäßig in axialer
Richtung und 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.
-
Der
Rotationskörper
kann im Wege der Urformung in einem Stück in der erfindungsgemäßen Gestalt
oder in mehreren Stücken,
die drehsteif miteinander verbunden sind, gebildet sein, beispielsweise
durch das bereits genannte Formpressen und Sintern eines pulverförmigen Ausgangsmaterials.
Das Ausgangsmaterial ist vorzugsweise ein Pulver eines Metalls oder
einer metallischen Legierung, kann jedoch stattdessen auch ein Kunststoffpulver
oder -granulat sein. Falls der Rotationskörper ein Kunststoffkörper ist,
bietet es sich an, diesen Rotationskörper als Spritzgusskörper im
Spritzguss zu formen, so dass er als Spritzgusskörper erhalten wird.
-
Um
bei einem metallischen Rotationskörper eine idealerweise überall runde,
vorzugsweise stetig differenzierbare, räumliche Wellenform zu erhalten, kommen insbesondere
Verfahren der Umformung, beispielsweise Schmieden im Gesenk, als
Herstellverfahren im Frage. "Aus
dem Vollen Fräsen" ist grundsätzlich ebenfalls
möglich.
-
In
einem anderen, besonders einfachen Verfahren der Herstellung wird
in einem ersten Schritt ein Rotationskörper geformt, der rotationssymmetrisch
in Bezug auf eine einzige Symmetrielängsachse ist. Die Manteloberfläche solch
eines einstückigen Ausgangskörpers kann
insbesondere eine regelmäßige Wellenform
haben mit Fußabschnitten,
die je gleiche Oberflächenabschnitte
bilden, und mit Kopfabschnitten, die ebenfalls je gleiche Oberflächenabschnitte
bilden. Der erfindungsgemäße Rotationskörper wird
aus dem Ausgangskörper
durch eine materialabnehmende Bearbeitung mit einem Werkzeug erhalten.
Das Werkzeug kann beispielsweise ein Fräskopf, ein linienförmiges Schrupp-,
Schleif- und Polierwerkzeug oder vorzugsweise ein Drehmeisel sein. Bei
der Materialabnahme vollführen
der Ausgangskörper
und das Werkzeug relativ zueinander eine Drehbewegung um eine zu
der Symmetrielängsachse
des Ausgangskörpers
exzentrische, d.h. parallel versetzte, Bearbeitungsachse. Es kann
das Werkzeug um den stillstehenden Ausgangskörpers oder es können sowohl
der Ausgangskörper
und das Werkzeug um die Bearbeitungsachse relativ zueinander gedreht
werden. Ebenso kann der Ausgangskörper um die Bearbeitungsachse
für die
materialabnehmende Bearbeitung drehangetrieben werden, während das
Werkzeug keine Drehbewegung relativ zu einem Gestell einer Werkzeugmaschine,
in der der Ausgangskörper
eingespannt ist, ausführt.
Für die
materialabnehmende Bearbeitung wird während der Relativdrehbewegung
der radiale Abstand zwischen dem Werkzeug und der Bearbeitungsachse verringert.
Dies geschieht vorzugsweise dadurch, dass das Werkzeug radial gerade
auf die Bearbeitungsachse zu bewegt wird. Der Abstand wird solange
verringert bis das Werkzeug die erste Gerade erreicht hat, entlang
der die radialen Höhenunterschiede
zwischen den Fußabschnitten
und den Kopfabschnitten "Null" sind. Ein nach der
Materialabnahme gegebenenfalls verbleibendes Übermaß, das mittels Oberflächenfeinbearbeitung
noch nachträglich
abgenommen wird, sei hier einmal vernachlässigt.
-
Besonders
bevorzugte Merkmale werden auch in den Unteransprüchen beschrieben.
-
Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben.
Es zeigen:
-
1 einen
Druckturm mit einem Rotationskörper
nach der Erfindung,
-
2 den
Rotationskörper
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
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 nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
gebildet wird,
-
7-14 den
Rotationskörper
des zweiten Ausführungsbeispiels
in unterschiedlichen Drehwinkellagen.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
In
den 2 und 3 ist der Rotationskörper 6 je
im gleichen Querschnitt, allerdings in zwei extremen Drehwinkelpositionen
dargestellt. 4 zeigt den Rotationskörper in
einer Längsansicht
und teilweise im Längsschnitt.
-
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 geformt und an der
Oberfläche
feinbearbeitet, vorzugsweise nur gleichmäßig glattgearbeitet. Der Rotationskörper 6 ist
in Bezug auf die Drehachse D nicht rotationssymmetrisch.
-
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 T1 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
Die
Fluidkanäle 15 sind über die
Hohlahse 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 Mantelinnenfläche des
Rotationskörpers 6 gebildeter
Ringspalt bildet vorzugsweise einen Dichtspalt, um Druckluft-Leckverluste
möglichst
gering zu halten.
-
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.
-
Die 7 bis 14 zeigen
je einen Rotationskörper 6 nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel,
der durch Zerspanen aus einem um seine Längsachse rotationssymmetrischen
Ausgangskörper 6', den 6 zeigt,
erhalten wurde. Die 7 bis 14 zeigen
je eine Ansicht auf eine 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 bis in die in 14 gezeigte
Lage um 180° gedreht
wird. In den 10 und 11 ist
die Drehwinkellage jedoch die gleiche.
-
6 zeigt
einen in Bezug auf die Drehachse D rotationssymmetrischen Ausgangskörper 6', aus dem der
verstellbare Rotationskörper 6 der 7 bis 14 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.
-
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 8. 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.
-
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
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 Teilung der Wellenkontur des Rotationskörpers 6,
der aus dem Ausgangskörper 6' erhalten wurde,
beträgt
daher ebenfalls ein Viertel der Druckformbreite.
-
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 Fußabschnitte 7 und
den Scheitelkreise der Kopfabschnitte 8 liegen, weichen
von der Kreisform entsprechend dem Herstellungsverfahren ab. Die Übergänge zwischen
den geraden Plateaus der Kopfabschnitte 8 und den runden,
konvexen Fußabschnitten 7 sind
vorzugsweise in Umfangsrichtung und in Axialrichtung rund gearbeitet durch
Oberflächenfeinbearbeitung,
beispielsweise durch Schleifen und Polieren.
-
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 solch einem
Körper
erhalten wurde.
-
Die
Bildung eines Gaspolsters, vorzugsweise Luftpolsters 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.
Die Form und Anordnung der Fluidkanäle 15 in Längsrichtung
und in Umfangsrichtung des Rotationskörpers 6' können die gleichen wie bei dem
verstellbaren Rotationskörper 6 sein.
Der Rotationskörper 6' 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 6' nicht verdrehbar
in dem Maschinengestell gelagert ist.
-
Die
Bildung eines Luftpolsters oder Polsters aus einem anderen Gas ist
ferner nicht nur vorteilhaft in Verbindung mit einem einstückigen Rotationskörper
6 oder
6', 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 Oberfläche
des Rotationskörpers
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 einstückigen
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.