EP0224409B1

EP0224409B1 - Dispositif d'amortissement des vibrations mécaniques des cylindres tournants à gorge, et notamment des cylindres plaque et blanchet des machines offset rotatives

Info

Publication number: EP0224409B1
Application number: EP86402401A
Authority: EP
Inventors: Gérard Résidence "La Louvièrè" Rich; Bertrand Felly
Original assignee: Rollin SA
Current assignee: MacDermid Graphics Solutions Europe SAS
Priority date: 1985-10-28
Filing date: 1986-10-27
Publication date: 1990-05-02
Anticipated expiration: 2006-10-27
Also published as: CA1286537C; JPS62165044A; EP0224409A1; US4895072A; FR2589102A1; AU579030B2; DE3670791D1; AU6420086A; BR8605227A

Description

La présente invention concerne essentiellement un dispositif d'amortissement des vibrations mécaniques des cylindres tournants à gorge, et notamment des cylindres plaque et blanchet des machines offset rotatives.
Le problème des stries sur machine offset rapides à simple développement est bien connu des imprimeurs.
Il est dû aux vibrations mécaniques des cylindres plaque et blanchet excitées par les passages de gorge à chaque rotation de ceux-ci. Ces vibrations provoquent des variations de pression dans la zone de pincement qui affectent la qualité d'impression et le défaut généré est très souvent rédhibitoire. Par ailleurs, ce défaut est un facteur limitatif de la vitesse et donc de la productivité des machines et toute amélioration dans cette voie est vecteur de progrès.
On connait d'après le document US-A 3 453 955 un dispositif tel que décrit dans le préambule de la revendication 1, pour réaliser l'amortissement des vibrations mécaniques imparties à des cylindres tournants à gorge.
Cependant, ce dispositif ne procure pas un amortissement satisfaisant des vibrations et n'élimine pas le problème des stries sur machine offset tournant à vitesse rapide.
Par ailleurs, le document FR-A 806 357 décrit un amortisseur de chocs ou de vibrations réalisé sous forme de blocs divisés en couches successives de matière déformable et pratiquement incompressible par interposition de feuilles aussi peu déformables que possible.
Mais ce type d'amortisseur formant en quelque sorte un bloc dur et rigide ne peut fonctionner correctement que s'il est soumis à des forces de compression dirigées perpendiculairement aux couches de matière qui le composent, ce qui implique qu'il ne peut procurer un amortissement efficace qu'entre des plans.
Aussi, la présente invention a pour but de résoudre un nouveau problème technique consistant en la fourniture d'une solution permettant d'amortir efficacement les vibrations mécaniques des cylindres tournants à gorge, au niveau des zones courbes des cylindres s'étendant de part et d'autre de la gorge.
Ce problème technique est résolu par une solution de conception particulièrement simple, limitant les coûts de fabrication, tout en améliorant la qualité d'impression et permettant d'augmenter la vitesse de rotation des cylindres et donc de la productivité.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'amortissement des vibrations mécaniques des cylindres tournant à gorge, notamment des cylindres plaque et blanchet des machines offset, des machines de flexographie et autres machines, telles que machines à impression typographique, ladite gorge comprenant un bord d'attaque et un bord de fuite, comprenant chacun un moyen d'amortissement des vibrations mécaniques disposé et fixé dans au moins un logement ménagé dans lesdits bords, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement est constitué par un insert présentant la forme d'une pièce lamellaire formée par l'empilement de couches adhérisées entre elles de matériaux appropriés, et dont la surface ou couche supérieure est rectifiée à la cote exacte des cylindres.
Selon un mode de réalisation, le moyen d'amortissement est constitué par des couches en matériaux souples alternées avec des couches en matériaux rigides.
Suivant une autre caractéristique, ce dispositif comprend une pluralité de logements discrets espacés axialement et/ou circonférentiellement entre eux sur le bords de ladite gorge.
Selon encore une autre caractéristique, les logements précités occupent un arc de cercle prédéterminé dont l'angle au centre est compris entre 5 et 20_°.
Selon un mode de réalisation particulier, les logements précités occupent un arc de cercle prédéterminé dont l'angle au centre est compris entre 10 et 15°.
Naturellement, dans ces logements on dispose les inserts constituant les moyens d'amortissement.
La dimension des logements précités peut varier axialement et/ou circonférentiellement pour déterminer un profil variable de rigidité en compression.
Selon encore une autre caractéristique du dispositif, les inserts précités comprennent des orifices traversant les couches adhérisées de manière à déterminer un profil variable de rigidité en compression. Ces orifices peuvent être de dimensions différentes et être réalisés selon une répartition appropriée. La couche à orifices peut être remplacée par une couche alvéolaire ou cellulaire.
Selon un mode de réalisation particulier, le matériau des couches souples est choisi parmi des élastomères vulcanisés, réticulés, thermoplastiques thermostables et/ou parmi des polymères thermodurcissables, thermoplastiques ou thermostables, présentant un module d'élasticité et un amortissement adéquats dans la gamme de températures et de fréquence d'utilisation sur les machines.
On peut également appliquer une précontrainte de compression à l'insert lamifié pour augmenter les performances dynamiques.
Les différentes couches de matériaux souples déformables peuvent être constituées de matériaux différents avec des modules élastiques variant de 0,1 MPa à 10 000 MPa et choisis dans toute la gamme des matériaux élastomères (réticulés ou vulcanisés, thermoplastiques ou thermostables), ou polymériques thermodurcissables, thermoplastiques ou thermostables ainsi que les combinaisons de ceux-ci. La nature du matériau souple précitée peut être variable axialement et/ou circonférentiellement pour déterminer un profil variable de rigidité en compression.
Le matériau rigide des inserts peut être constitué par un métal ou un composite de structure ou un renfort fibreux tel que tissus, mats ou des combinaisons de ces matériaux.
Tous ces matériaux sont choisis de manière à obtenir une rigidité en compression ajustable dans une gamme large pour obtenir l'effet recherché d'amortissement des vibrations mécaniques.
Ainsi, on peut ajuster la rigidité en compression par variation du module du matériau souple, encore par variation du module du matériau souple, encore par variation de l'épaisseur des couches de matériaux souples ou encore par variation de la dimension du logement et donc de l'insert, ou encore par la présence d'orifices traversant au moins certaines couches adhérisées des inserts, ou enfin la nature du matériau souple précitée peut être variable axialement et/ou circonférentiellement pour déterminer un profil de rigidité en compression.
Ainsi, on obtient selon l'invention une modification importante de l'impulsion mécanique au passage de la gorge, ce qui réduit le facteur d'amplification dynamique de la réponse transitoire des cylindres.
Or, dans la configuration actuelle des cylindres, l'impulsion mécanique a un contenu en fréquence tel que le premier mode de flexion de ceux-ci est excité avec une amplification proche du maximum théorique, ce qui a été vérifié par essai ou par calcul dynamique transitoire.
D'autre part, on obtient, avec le dispositif selon l'invention, un amortissement additionnel par le choix d'une rigidité adaptée et d'une formulation du matériau souple ad hoc avec un angle de perte important dans la gamme de température et de fréquence utile pour les applications envisagées.
Ainsi, le dispositif selon l'invention réalisant l'amortissement des vibrations mécaniques aboutit à minimiser ou même éliminer les défauts d'impression ce qui permet d'augmenter la vitesse de rotation et donc d'obtenir un gain de productivité.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lumière de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés simplement à titre d'illustration et qui ne sauraient donc en aucune façon limiter la portée de l'invention. Dans les dessins :

- La figure 1 représente schématiquement et en coupe la partie essentielle d'une machine d'impression offset à simple développement ; la gorge étant représentée surdimensionée pour des questions de clarté.
- La figure 2 représente une vue en coupe partielle réalisée au niveau de la gorge d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention ;
- La figure 3 représente une vue selon la ligne de trace III-III de la figure 2 du bord d'attaque de la gorge ;
- La figure 4 représente l'allure de l'impulsion provoquée par le passage de la gorge du cylindre dans le cas d'un cylindre blanchet classique (A) et dans le cas de l'utilisation du dispositif d'amortissement selon l'invention réalisé sur le même cylindre blanchet (B) ; et
- La figure 5 représente la réponse vibratoire obtenue par calcul dynamique transitoire pas-à-pas, dans le cas d'un cylindre blanchet (A) conduisant à des défauts d'impression et dans le cas de l'utilisation du dispositif d'amortissement selon l'invention (B) également pour un cylindre blanchet de machines offset.

En référence à la figure 1, on illustre le cas particulier de l'impression offset sur machines rotatives.
Une machine offset comprend des blocs d'impression constitués d'un ensemble de cylindres (1, 2) et de rouleaux 6.
L'impression offset est basée sur l'équilibre entre deux films de fluide antagonistes : l'eau et l'encre d'une épaisseur de 1 à 3 microns. Elle consiste à transférer par l'intermédiaire d'un blanchet 7 fixé au cylindre 2, une image prélevée sur une plaque 8, en creux ou en relief, fixée sur son cylindre support respectif 1.
La fixation de la plaque 8 et du blanchet 7 au cylindre est obtenue par l'intermédiaire de dispositifs de fixation noyés dans les cylindres (non représentés) en les introduisants dans une gorge 3, 4 prévue respectivement dans chaque cylindre 1, 2 au droit de ces dispositifs.
Le transfert est obtenu en mettant en contact avec une pression spécifique régulée les différents cylindres et rouleaux.
Comme cela a été précédemment mentionné, la qualité de l'impression est conditionnée par la régularité des films d'eau et d'encre et la constance de la pression. Chaque gorge 3, 4 constitue une discontinuité gênante car elle est génératrice de vibrations mécaniques et d'irrégularités mais elle est nécessaire pour le montage et le démontage des plaques (8) et blanchets (7).
En référence aux figures 2 et 3, on peut voir qu'un tel cylindre, par exemple 2, comportant donc une gorge 4 a été modifié pour comporter un dispositif d'amortissement des vibrations selon l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend un ou plusieurs moyens d'amortissement 10, 12, disposés dans un ou plusieurs logements respectifs 18, 20, appropriés prévus au niveau du bord d'attaque 26 et/ou du bord de fuite 28 de ladite gorge 4.
Selon un mode de réalisation actuellement préféré, le moyen d'amortissement précité 10, 12, est constitué par un insert sous forme d'une pièce lamellaire ou lamifiée formée par l'empilement de couches de matériaux appropriés, adhérisées entre elles comme cela se conçoit bien à partir de la considération de la figure 2.
Selon un mode de réalisation particulier avantageux, certaines couches 30, 32, 34 sont réalisées au moins partiellement en matériaux souples en compression tandis que certaines autres couches ou les couches restantes 31, 33, 35, 37 sont réalisées au moins partiellement en matériaux rigides en compression. Ainsi, une zone 30a, 32a, 34a de chaque couche 30, 32, 34 peut être en matériau rigide en compression pour constituer une zone de transition ainsi qu'un dispositif facilitant la fixation sur le cylindre.
Selon un mode de réalisation préféré, on peut prévoir une alternance partielle ou complète entre les couches de matériaux souples et les couches de matériaux rigides.
On observera que la couche externe 37 destinée à être rectifiée aux cotes exactes du cylindre est une couche réalisée en matériau rigide en compression habituellement un métal ou alliage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, ces logements peuvent également être prévus dans certains secteurs du cylindre. En particulier, on peut prévoir des logements sur toute la surface du cylindre.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la dimension des logements et donc des inserts peut varier axialement et/ou circonférentiellement pour déterminer un profil variable de rigidité en compression.
On a représenté à la figure 3 un exemple de perçage des couches lamifiées. La dimension en diamètre des orifices 14, 16, 22 est variable et clairement visible, cette variation étant possible axialement et circonférentiellement, comme représenté à la figure 3. D'autre part, la forme des orifices peut être quelconque mais on préfère pour des questions de géométrie simple et des coûts de fabrication, que les orifices 14, 16, 22, présentent une forme cylindrique à section circulaire.
D'autre part, différentes couches de matériaux souples déformables en compression 30, 32, 34, peuvent être constituées de matériaux différents avec des modules élastiques variant de 0,1 MPa à 10 000 MPa et choisis dans toute la gamme des matériaux élastomères (réticulés ou vulcanisés, thermoplastiques ou thermostables) ou polymériques thermodurcissables, thermoplastiques ou thermostables, ainsi que les combinaisons de ceux-ci, présentant un module et un amortissement adéquats dans la gamme de températures et de fréquence d'utilisation sur les machines.
Naturellement, les couches de matériaux souples peuvent être réalisées avec des élastomères ou des polymères de module et de capacité d'amortissement différents tandis que le matériau souple lui-même peut être une combinaison d'un nombre arbitraire de matériaux élastomériques et polymériques différents, ceci est particulièrement utile dans le sens circonférentiel. Le matériau souple peut être cellulaire ou alvéolaire.
D'autre part, le matériau rigide des couches en matériau rigide 31, 33, 35, 37 peut être constitué par un métal ou un alliage, ou un composite de structure ou un renfort fibreux tel que tissu, mat ou des combinaisons de ces matériaux.
Naturellement, comme mentionné précédemment, ces différentes couches sont adhérisées entre elles de manière à constituer un insert lamellé unique.
En outre, selon une autre caractéristique importante de l'invention, on ajuste à la demande la valeur absolue et l'évolution dans le sens axial et/ou circonférentiel du module de rigidité en compression par la présence des orifices dans l'insert tels que les orifices 14, 16, 22, que l'on voit bien à la figure 2, qui peuvent être au moins en partie traversants, à l'exception de la couche externe, comme représentés.
Ces inserts sont fixés rigidement au cylindre, dans leurs logements respectifs par tout moyen approprié, par exemple par collage et/ou par l'intermédiaire de vis noyées 46 passant dans des orifices appropriés 48 traversant, et aboutissant dans des trous borgnes 50 prévus dans le cylindre.
Après fixation des inserts sur le cylindre; la surface des inserts est rectifiée ultérieurement aux cotes exactes et très précises exigées dans ce type de machine.
On conçoit ainsi qu'avec le dispositif selon l'invention, on réalise une modification mineure des cylindres de machine de sorte que ce dispositif selon l'invention peut être monté sans aucun problème sur les cylindres des machines existantes avec des modifications mineures et avec un encombrement limité.
Ceci est applicable aux cylindres plaque et/ou aux cylindres blanchet d'une manière générale à tout cylindre tournant à gorge, en particulier des machines offset, des machines de flexographie, et autres machines, telles que machines à impression typographique.
A la figure 4, on a représenté l'allure de l'impulsion provoquée par le passage de gorges dans le cas classique (A) et dans le cas du dispositif selon l'invention (B) sur un cylindre blanchet (2). On voit la différence essentielle qui est obtenue avec le dispositif selon l'invention. Le dispositif selon l'invention permet en outre d'obtenir une variation graduée de la rigidité dans le sens circonférentiel ce qui permet de modifier la forme de l'impulsion à volonté et par conséquent d'améliorer la réponse vibratoire à volonté. On obtient ainsi une amélioration significative de l'amortissement.
La figure 5 montre justement la réponse vibratoire obtenue par calcul dynamique transitoire pas-à-pas, dans le cas classique (courbe A) conduisant à des défauts d'impression et dans le cas de l'emploi du dispositif d'amortissement selon l'invention (courbe B) pour un cylindre blanchet (2) de machine offset. La forme de la courbe est tout à fait concluante.
La présente invention apporte donc bien tous les avantages techniques précédemment mentionnés. On peut observer en outre que la solution modulaire proposée selon l'invention permet l'utilisation de pièces standarisées. La géométrie est simple et permet d'abaisser les coûts de fabrication. La tenue mécanique est satisfaisante et la tenue à la fatigue est excellente. On obtiendra une impression améliorée pratiquement sans défauts.
La variation de pression dans la zone de pincement entre les cylindres, générée par les vibrations mécaniques, est supportée partiellement par le dispositif d'amortissement élastique selon l'invention, ce qui est très favorable à la régularité de l'impression.
Comme mentionné précédemment, on peut appliquer une précontrainte de compression à l'insert lamifié, pour augmenter les performances dynamiques.

Claims

1. Dispositif d'amortissement des vibrations mécaniques des cylindres tournant à gorge (3, 4), notamment des cylindres plaque et blanchet des machines offset, des machines de flexographie et autres machines, telles que machines à impression typographique, ladite gorge comprenant un bord d'attaque (26) et un bord de fuite (28), comprenant chacun un moyen d'amortissement des vibrations mécaniques (10, 12) disposé et fixé dans au moins un logement (18, 20) ménagé dans lesdits bords, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement est constitué par un insert présentant la forme d'une pièce lamellaire formée par l'empilement de couches (30 à 37), adhérisées entre elles, de matériaux appropriés, et dont la surface ou couche supérieure (37) est rectifiée à la cote exacte des cylindres.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement précité est constitué par des couches en matériaux souples (30, 32, 34) alternées avec des couches en matériaux rigides (31, 33, 35, 37).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pluralité de logements discrets (18, 20) espacés axialement et/ou circonférentiellement entre eux sur le bord de ladite gorge (3, 4).

4. Dispositif selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que les logements précités (18, 20) occupent un arc de cercle prédéterminé dont l'angle au centre est compris entre 5 et 20_°.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'insert précité comprend des orifices (14, 16, 22, 24) traversant au moins en partie les couches adhérisées (30 à 37) pour réaliser un profil variable de rigidité en compression.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau des couches souples est choisi parmi des élastomères vulcanisés, réticulés, thermoplastiques, thermostables et/ou parmi des polymères thermodurcissables, thermoplastiques ou thermostables, présentant un module d'élasticité et un amortissement adéquats dans la gamme de températures et de fréquence d'utilisation sur les machines.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le matériau des couches rigides (31, 33, 35, 37) de l'insert est un métal ou un composite de structure ou un renfort fibreux tel que tissu, mat ou des combinaisons de ces matériaux.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'insert lamellaire précité est appliqué dans son logement (10, 12) avec une précontrainte de compression.

9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le matériau des couches souples est un matériau cellulaire ou alvéolaire.