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Die
Erfindung betrifft eine Walze eines Farb- oder Feuchtwerks einer
Druckmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Durch
die
EP 0 544 374 B1 ist
eine Walze mit einem zylindrischen Außenkörper aus Kunststoff und einer
innenliegenden Welle aus Kunststoff bekannt, wobei die Endbereiche
der innenliegenden Welle jeweils Metallummantelungen aufweisen,
welche sich bis an das jeweilige Wellenende erstrecken.
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In
der
DE 102 44 043
A1 ist ein Walzenschloss für eine Walze einer Druckmaschine
mit mindestens einem allein dieser Walze zugeordneten Aktor für das Ein-
und/oder das An- und
Abstellen der Walze an ein anderes Aggregat bekannt.
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Die
DE 25 28 008 A1 zeigt
eine Druckmaschine mit Walzen bzw. Zylindern, welche eine Breite zum
Druck von sechs nebeneinander angeordneten Zeitungsseiten aufweisen.
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Durch
die
GB 244,634 A ist
ein Rotationskörper
einer Arbeitsmaschine mit einem zylindrischen Außenkörper und einer im Außenkörper konzentrisch angeordneten
zentralen Welle bekannt, wobei stirnseitig jeweils ein metallischer
Zapfen mit der zentralen Welle und dem Außenkörper in der Weise verbunden
ist, dass eine Lagerstelle eines Radiallagers und einer Verbindung
zwischen Zapfen und Welle in voneinander verschiedenen Bereichen
des Zapfens liegen.
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Die
DE 41 09 438 A1 offenbart
eine Walze einer Druckmaschine mit einem zylindrischen Außenkörper mit
einer tragende CFK-Schicht und einer im Außenkörper konzentrisch angeordneten
zentralen Welle, welche stirnseitig jeweils mit einem Zapfen in der
Weise verbunden ist, dass eine Lagerstelle eines Radiallagers und
einer Verbindung zwischen Zapfen und Welle in voneinander verschiedenen
Bereichen des Zapfens liegen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze eines Farb- oder
Feuchtwerks einer Druckmaschine zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass mit einfachen Mitteln eine stabile und verschleißarme Ausführung eines
Rotationskörpers
geschaffen ist. Dieser weist aufgrund seines niedrigen Eigengewichtes
eine verminderte Durchbiegung in seiner Längsausdehnung auf und ist dennoch
verschleißarm
gelagert. In vorteilhafter Ausführung
weist er mindesten einen Aktor auf, mittels welchem er unabhängig von
Stellbewegungen benachbarter Aggregate für sich allein justier und/oder
an- bzw. abstellbar ist.
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Besonders
vorteilhaft sind die genannten Ausführungen in Verbindung mit langen,
schlanken Zylindern oder Walzen, z. B. Walzen einer zumindest vier
Druckseiten (z.B. Zeitungsseiten) breiten Druckmaschine.
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In
einer Ausführung
weist die Walze eine Länge
ihrer wirksamen Mantelfläche
auf, welche zumindest sechs Breiten einer Druckseite, insbesondere
Zeitungsseite, entspricht, Die Walze weist z.B. eine nichtmetallische
Hülle,
z. B. aus Kunststoff, insbesondere aus CFK, auf, welcher im Bereich
der Enden auf metallischen Zapfen, insbesondere Vollkörper, rotierbar
gelagert ist.
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Die
metallischen Zapfen sowie deren Anordnung in Bezug auf die Welle
und die Lager ermöglichen
eine einfache und exakte Herstellung und darüber hinaus eine hohe Verschleißfestigkeit
und Stabilität.
Bei „innenliegenden" Zapfen können Zapfen
und Lager baulich klein (Kosten), und die Welle mit vergrößertem Durchmesser
(Steifheit) gewählt
werden.
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Durch
die räumliche
Trennung der Verbindung zwischen Zapfen und Welle auf der einen,
und dem Radiallager auf der anderen Seite, ist im Gegensatz zu reinen
Metalleinfassungen eine höhere
Präzision
bei der Anpassung zwischen Lager und Zapfen und eine höhere Beanspruchbarkeit
des Zapfens im Bereich des Lagers möglich.
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Die
beiden stirnseitig angeordneten metallischen Zapfen können in
einer vorteilhaften Ausführung
durch eine innen liegende Welle miteinander verbunden sein. Die
innen liegende Welle kann aus Metall, vorteilhaft jedoch aus Kunststoff,
insbesondere aus CFK, ausgeführt
sein.
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Bei
der Ausführung
einer innenliegenden Welle aus Kunststoff ist die Lagerung der Walze
in einem Bereich der Zapfen von Vorteil, welcher axial betrachtet
außerhalb
der die Zapfen verbindenden Kunststoffwelle liegt. Insbesondere
sind die metallischen Zapfen in diesem Bereich vorteilhaft als Vollkörper ausgeführt, welche
entweder in die Kunststoffwelle eingreifen oder aber diese außerhalb
des Lagerbereichs umgreifen.
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Im
Hinblick auf das Schwingungs- und Durchbiegungsverhalten langer,
schlanker Rotationskörper
ist ein einzelnes, d.h. einzeln dosierbares, Stellen sowie eine
Welle zur Versteifung – insbesondere
aus Kunststoff – von
Vorteil.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
des Rotationskörpers
mit Befestigung;
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
des Rotationskörpers
mit Befestigung.
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Ein
Rotationskörper 01 einer
Arbeitsmaschine, insbesondere ein Zylinder 01 oder eine
Walze 01 einer Druckmaschine, weist einen zylindrischen
Außenkörper 02 auf,
welcher im Bereich seiner Enden über
Lager 03, z. B. Radiallager, insbesondere Wälzlager,
auf im Betrieb gestell- und drehfesten Zapfen 04 in einem
Gestell 05 der Arbeitsmaschine gelagert ist. Das Gestell 05 und
eine unten näher
beschriebene Befestigungseinrichtung sind in 1 und 2 nicht
dargestellt, jedoch vorzugsweise in gleicher Weise vorgesehen. Der
Außenkörper 02 weist
zumindest in einem Bereich seiner nutzbaren Ballenlänge L eine
Hülle 06 mit
kreisringförmigem
Profil auf. Unter nutzbare Länge
L wird hier eine Länge
des Ballens bzw. der Mantelfläche
des Außenkörpers 02 verstanden,
welcher zur Übertragung
von Flüssigkeiten wie
Farbe oder Feuchtmittel oder zur Führung von bahnförmigem Material
geeignet ist, d. h. eine Kontaktfläche zu einem zu bearbeitenden
Stoff oder einem zusammen wirkenden Aggregat bildet. Im Farbwerk
ist dies die zur Farb- oder
Feuchtmittelübertragung
vorgesehene Länge
des Walze 01, im Bereich von Druckwerkszylindern die zu druckende
Breite.
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Die
Hülle 06 wird
zumindest durch eine Schicht 07, z. B. Kunststoffschicht 07,
z. B. ein Kunststoffrohr, beispielsweise aus CFK, gebildet. Sie
kann auf ihrer nach außen
gerichteten Fläche
vorteilhaft eine Beschichtung 08, z. B. eine elastische
Schicht, aufweisen. Das Kunststoffrohr ist hierbei Last tragend
ausgeführt,
d. h. sie trägt – im Unterschied
beispielsweise zu Sleeves oder anderen dünnwandigen Trägerschichten
oder Beschichtungen – wesentlich zur
Aufnahme einer Biege-, Scher- und/oder Schubkraft bei.
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Zur
Versteifung weist der Rotationskörper 01 konzentrisch
zu seinem Außenkörper 02 eine
innenliegende, zentrale Welle 09, z. B. Hohlwelle 09 auf, welche
die beiden Zapfen 04 miteinander verbindet. In einer möglichen
Ausführung
können
die Zapfen 04 und die Welle 09 bzw. nicht dargestellte
Verbindungen aus Metall (voneinander lösbar) oder ggf. gar einstöckig ausgeführt sein.
In der dargestellten vorteilhaften Ausführung ist die die Zapfen 04 verbindende
Welle 09 jedoch aus Kunststoff (Kunststoffwelle 09),
beispielsweise aus CFK, ausgeführt.
Die Kunststoffwelle 09 ist dementsprechend Last tragend über die
freie Länge
ausgeführt,
d. h. sie nimmt ohne weitere metallische Unterstützung in diesem Bereich Biege-,
Scher- und/oder Schubkraft auf. Die Zapfen 04 sind jedoch
sowohl in der Ausführung
nach 1 als auch 2 metallisch
ausgeführt,
wobei die Lagerung des Außenkörpers 02 in
einem Bereich der Zapfen 04 erfolgt, welcher axial betrachtet
außerhalb der
die Zapfen verbindenden Kunststoffwelle 09 liegt. Insbesondere
sind die metallischen Zapfen 04 in diesem Lagerbereich
als Vollkörper
ausgeführt.
Die räumliche
Trennung der Lagerstelle und der Verbindung und zusätzlich ggf.
die Ausbildung des die Lagerung aufnehmenden Zapfenbereichs als
Vollkörper bergen
Vorteile hinsichtlich einer einfachen und exakten Fertigung sowie
hoher Stabilität.
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Der
Zapfen 04 bzw. ein Teil eines mehrteiligen Zapfens 09 greift
in einer ersten Ausführung
mit einem gestellfernen Ende in die Kunststoffwelle ein (1).
Hierbei liegt die Verbindung zwischen der Welle 09 und
dem Zapfen 04 in einem vom Lagerbereich zwischen Außenkörper 02 und
Zapfen 04 verschiedenen Bereich.
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In
einer zweiten Ausführung
(2) umgreift ein in seinem gestellfernen Ende mit
einer Ausnehmung 11 versehener Zapfen 04 das Ende
der Welle 09. Die Lagerstelle und die Verbindung sind wieder räumlich voneinander
getrennt.
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Im
Gegensatz zur Ausführung
nach 1 ist ein weiter Bereich des Außenkörpers 02 aus 2 ohne
zusätzliche
metallische Unterstützung
ausgeführt.
Die Kunststoffschicht 07 ist dementsprechend Last tragend über die
freie Länge
ausgeführt,
d. h. sie nimmt im wesentlichen alleine in diesem Bereich die Biege-,
Scher- und/oder Schubkraft auf. Material und Wandstärke d07
sind so gewählt,
dass bei einer Last von ca. 10 N/cm (als Linienkraft gleichmäßig über die Ballenlänge L aufgebracht)
eine Durchbiegung von maximal 0,2 mm resultiert. Die Wandstärke d07
des als CFK Rohr ausgebildeten Schicht 07 liegt vorteilhaft
für die
mindestens 6 Druckseiten Breite Walze 01 bei 5 bis 15 mm,
insbesondere 6 bis 12 mm.
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In
beiden genannten Ausführungen
kann das Lager 03 als Lagerring entsprechenden Durchmessers
zwischen Hülle 06 und
Zapfen 04 angeordnet sein oder aber – wie dargestellt – kann eine
Nabe 12 die Hülle 06 mit
dem Lager 03 verbinden. Die Nabe 12 ist vorzugsweise
metallisch ausgeführt.
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Im
ersten Ausführungsbeispiel
ist die Nabe 12 gleichzeitig Bestandteil eines Grundkörpers 13, hier
Walzen- bzw. Zylindergrundkörpers 13,
welcher auf der gesamten wirksamen Länge L des Rotationskörpers 01 rohrförmig die
Hülle 06 unterstützt. Eine Stärke d13
des Grundkörpers 13 im
Bereich zwischen den Naben 12 – und damit auch sein Gewicht – kann aufgrund
der Ausführung
der Hülle 06 mit Kunststoffrohr 07 sehr
gering, z.B. 1 bis 5 mm, insbesondere 1,5 bis 4 mm, ausgeführt sein.
Die Ausführung
des Außenkörpers 02 mit
Grundkörper 13 ist
auf die übrige
Ausführung
des Rotationskörpers 01 aus 2 anwendbar,
wie auch die Ausführung
ohne Grundkörper 13 aus 2 auf
die Ausführung
nach 1.
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In
einer Variante der Ausführungen
nach 1 und 2, insbesondere mit Grundkörper 13, kann
die Welle 09 entfallen und die Last allein durch die Hülle 06 und
ggf. den unterstützenden
Grundkörper 13 aufgenommen
werden.
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In
den Ausführungsbeispielen
sind die Zapfen 04 stufig und/oder mehrteilig ausgeführt. Sie
können
prinzipiell ein- oder mehrteilig, stufig oder rein zylindrisch ausgeführt sein.
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Der
Rotationskörper 01 ist
bevorzugt als schlanker Zylinder 01 bzw. schlanke Walze 01 mit
einem Verhältnis
von nutzbarer Länge
L zu Durchmesser D von z. B. 10 bis 14, insbesondere 11 bis 13 ausgeführt. Die
nutzbare bzw. wirksame Länge
L des Rotationskörpers 01 liegt
zwischen 1.850 mm und 2.400 mm, vorzugsweise zwischen 1.950 und
2.250 mm. Sie weist vorzugsweise mindesten eine Länge L auf, welche
sechs Breiten einer Druckseite, insbesondere Breiten einer Zeitungsseite
entspricht. Der Durchmesser D liegt z. B. zwischen 115 und 170 mm,
insbesondere von 125 bis 160 mm.
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Die
Zapfen 04 des Rotationskörpers 01 sind vorzugsweise
in Befestigungsvorrichtungen 14, z. B. Lagerschalen, jeweils
stirnseitig mit dem Gestell 05 verbunden.
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Den
genannten Ausführungen
des Rotationskörpers 01 ist
in vorteilhafter Ausführung
zum Ein- und/oder das An- und Abstellen mindesten ein eigener Aktuator 16 zugeordnet,
mittels welchem er unabhängig
von Stellbewegungen benachbarter Aggregate und/oder Rotationskörpern für sich allein
justier und/oder an- bzw. abstellbar ist. Der Aktuator 16 kann
grundsätzlich
in unterschiedlicher Weise, z.B. als elektromotorisch, magnetisch,
pneumatisch oder hydraulisch wirkendes Stellmittel, ausgeführt sein, welcher
in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Rotationskörpers 01 wirkt
und den Zapfen 04 bzw. die Befestigungsvorrichtung 14 in
der Ebene senkrecht zur Rotationsachse gegenüber dem Gestell 05 bewegen
und ggf. fixieren kann. Vorzugsweise ist zu beiden Stirnseiten des
Rotationskörpers 01 jeweils
ein Aktor 14 am Gestell 05 vorgesehen.
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Im
Ausführungsbeispiel
gemäß 1 und 2 beinhaltet
die Befestigungsvorrichtung 14 den Aktuator 16.
Die Walze 01 kann mit ihrem Zapfen 04 lösbar an
einem an der Befestigungsvorrichtung 14 vorgesehenen Schnellverschluss
befestigt werden. Derartige Schnellverschlüsse bzw. Walzenschlösser sind
aus dem Stand der Technik bekannt und weisen z. B. eine halbkreisförmige untere
und eine nicht dargestellte lösbare
oberen Lagerschale auf.
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Die
Befestigungsvorrichtung 14 ist im Wesentlichen aus einem
im wesentlichen hülsenförmigen Rahmenhalter 17 und
einem Walzenhalter 18 aufgebaut, die relativ zueinander
in einer Stellebene, die sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckt,
gegeneinander verschoben werden können. Der Rahmenhalter 17 kann
beispielsweise mittels eines Schwenkarms schwenkbar an dem Gestell 05 einer Druckmaschine
befestigt werden. Zwischen Rahmenhalter 17 und einem Teil
des darin angeordneten Walzenhalters 18 ist in der Grundstellung
ein kreiszylindrischer Spalt 19 mit einer Spaltbreite von
beispielsweise 1 mm bis 10 mm, vorzugsweise 2 mm ausgebildet.
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Um
die bei der Einstellung der Walze 01 erforderlichen Stellbewegungen
realisieren zu können bzw.
den gewünschten
Anpressdruck zwischen der Walze 01 und einer nicht dargestellten
zweiten Walze aufbringen zu können,
ist im Spalt 19 mindestens ein Aktuator 16 angeordnet. Über den
Umfang verteilt sind vorzugsweise insgesamt mindestens drei, z.
B. vier beispielsweise in der Art von Druckschläuchen ausgebildete Aktoren 16,
von denen in 1 und 2 lediglich
zwei im Schnitt dargestellt sind, angeordnet. Über nicht dargestellte Zuleitungen
können die
von der Wandung der Aktoren 16 gebildete Druckkammern mit
Druck beaufschlagt werden. Abhängig
von den jeweiligen Druckverhältnissen
in den einer Befestigungsvorrichtung 14 zugeordneten Aktoren 16 wirkt
auf den Walzenhalter 18 eine resultierende Kraft, so dass
durch entsprechende Ansteuerung des Drucks in den Aktoren 16 die
Walze 01 mit dem gewünschten
Anpressdruck gegen die nicht dargestellte zweite Walze gedrückt werden
kann. Da das in den Aktoren 16 unter Druck stehende Luftpolster kompressibel
ist, können
mechanische Störungen durch
die daraus resultierende Federwirkung abgefangen werden.
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Zur
Fixierung des Walzenhalters 18 relativ zum Rahmenhalter 17 sind
am Walzenhalter 18 beispielsweise Lamellenelemente 21 befestigt,
die mit am Rahmenhalter 17 befestigten Lamellenelementen 22 unter
Bildung eines Lamellenpakets kämmend
angeordnet sind. Zur vorzugsweise reibschlüssigen Beklemmung des aus den
Lamellenelementen 21; 22 gebildeten Lamellenpakets
ist ein im Querschnitt T-förmiger
Stempel 23 vorgesehen, dessen kreisförmiger Stempelkopf 24 z.
B. mit einem kreisringförmigen
Flansch am äußersten
Lamellenelement 21 bzw. 22 des Lamellenpakets
zur Anlage kommt. Am gegenüberliegenden
Ende des Stempels 23 ist eine Druckplatte 25 befestigt,
auf die die Federkraft eines in der Art eines Tellerfederpakets 26 ausgebildeten Federelements 26 wirkt.
Das Federelement 26 wird vorgespannt zwischen die Druckplatte 25 und
den Rahmenhalter 17 montiert, so dass das von den Lamellenelementen 21; 22 gebildete
Lamellenpaket durch die Federkraft, die vom Stempel 23 auf
die Lamellenelemente 21; 22 übertragen wird, beklemmt wird.
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Zur
Verstellung des Walzenhalters 18 relativ zum Rahmenhalter 17 muss
die von den Lamellenelementen 21; 22 bzw. dem
Stempel 23 und der Druckplatte 25 gebildete Fixiereinrichtung
gelöst
werden. Dazu ist z. B. im Rahmenhalter 17 ein Druckanschluss 27 vorgesehen,
durch den eine Druckkammer 28 zwischen der Druckplatte 25 und
einer Grundplatte des Rahmenhalters 17 mit einem Druckmedium,
beispielsweise Druckluft beaufschlagt werden kann. Sobald der auf
die Druckplatte 24 wirkende Luftdruck die Federkraft des
Federelements 26 übersteigt,
wird der Stempel 23 soweit vom äußersten Lamellenelement 21 bzw. 22 abgehoben,
dass diese nicht mehr reibschlüssig
beklemmt sind und relativ gegeneinander verschoben werden können.
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In
einer nicht dargestellten Weiterbildung des Rotationskörpers 01 kann
im Gegensatz zur Darstellung nach 1 oder 2 der
Zapfen 04 drehfest mit dem Außenkörper 02 verbunden
sein. Ein Wälzlager 03 ist
in diesem Fall nicht zwischen dem Außenkörper 02 und dem Zapfen 04,
sondern zwischen dem Zapfen 04 und der Befestigungsvorrichtung bzw.
dem Gestell 05 angeordnet. Hierbei gilt wiederum, dass
die Lagerstelle für
das Radiallager 03 nicht im Bereich der Verbindung von
Welle 09 und Zapfen 04, sondern in einem davon
verschiedenen Bereich angeordnet ist. Der Zapfen 04 ist
zumindest in diesem Lagerbereich vorteilhaft als Vollkörper ausgeführt.
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- 01
- Rotationskörper, Walze,
Zylinder
- 02
- Außenkörper
- 03
- Lager,
Rotationslager
- 04
- Zapfen
- 05
- Gestell
- 06
- Hülle
- 07
- Schicht,
Kunststoffschicht
- 08
- Beschichtung
- 09
- Welle,
Hohlwelle, Kunststoffwelle
- 10
- -
- 11
- Ausnehmung
- 12
- Nabe
- 13
- Grundkörper, Walzen-
bzw. Zylindergrundkörper
- 14
- Befestigungsvorrichtung
- 15
- -
- 16
- Aktuator
- 17
- Rahmenhalter
- 18
- Walzenhalter
- 19
- Spalt
- 20
- -
- 21
- Lamellenelement
- 22
- Lamellenelement
- 23
- Stempel
- 24
- Stempelkopf
- 25
- Druckplatte
- 26
- Federelement,
Tellerfederpaket
- 27
- Druckanschluss
- 28
- Druckkammer
- d13
- Stärke
- d07
- Wandstärke
- D
- Durchmesser
- L
- Länge, Ballenlänge, wirksame,
nutzbare