EP1543962B1

EP1543962B1 - Tiefdruckzylinder

Info

Publication number: EP1543962B1
Application number: EP03029386A
Authority: EP
Inventors: Wilfried Dr. Kolbe; Klaus Schirrich; Bodo Steinmeier; Andreas Kückelmann
Original assignee: Fischer and Krecke GmbH and Co KG
Current assignee: Fischer and Krecke GmbH and Co KG
Priority date: 2003-12-19
Filing date: 2003-12-19
Publication date: 2006-11-29
Anticipated expiration: 2023-12-19
Also published as: EP1543962A1; DE50305866D1; US20050132910A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Tiefdruckzylinder mit einem Formträger, auf dessen Umfangsfläche eine metallische Gravurschicht angebracht ist.
Bisher wird der Formträger eines Tiefdruckzylinders wegen der hohen mechanischen Beanspruchungen durch einen Stahlzylinder mit einer fest an- oder eingeschweißten Achse gebildet. Auf der Umfangsfläche des Stahlzylinders ist eine beispielsweise 2 µm dicke Nickelschicht angebracht, die ihrerseits als Gravurschicht eine oder mehrere Kupferschichten trägt, beispielsweise eine Schicht aus Grundkupfer, auf der über einer 1 µm dicken Trennschicht eine weitere Kupferschicht mit einer Dicke von etwa 60 bis 120 µm angebracht ist, das sogenannte Formkupfer oder die Ballardhaut. Die farbaufnehmenden Vertiefungen des Tiefdruckzylinders werden elektromechanisch, chemisch oder mittels Laser in das Formkupfer eingraviert, und nach dem Gravieren wird der Zylinder verchromt.
Da der aus Stahl bestehende Tiefdruckzylinder insbesondere bei großen Drucklängen und großen Druckbreiten ein beträchtliches Gewicht hat, werden zur Handhabung des Tiefdruckzylinders, etwa bei einem Zylinderwechsel in der Druckmaschine, geeignete Hilfsmittel wie Kräne, Manipulatoren, Roboter und dergleichen eingesetzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tiefdruckzylinder zu schaffen, der sich einfacher handhaben läßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Formträger eine auf Scheiben abgestützte selbsttragende Hülse aus Kohlefaser-Verbundmaterial ist daß die Scheiben ringförmig sind und derart ausgebildet sind, daß sie mit mechanischen oder hydraulischen Spanneinrichtungen auf der Trägerstange einer Tiefdruckmaschine fixiert werden, und daß zwischen der Trägerstange und der Hülse ein radialer Abstand besteht.
Dadurch, daß der herkömmliche Stahlzylinder durch einen im wesentlichen aus Kohlefaser-Verbundmaterial bestehenden Zylinder ersetzt wird, der ein wesentlich geringeres Gewicht hat, wird die Handhabung wesentlich erleichtert, so daß auch bei großen Druckbreiten von beispielsweise 1 bis 2 m oder mehr und auch bei großen Zylinderdurchmessern von beispielsweise 10 bis 20 cm oder mehr ein Zylinderwechsel von dem Bedienungspersonal mühelos von Hand vorgenommen werden kann. Auf diese Weise werden teure Hilfsausrüstungen eingespart und darüber hinaus auch eine Beschleunigung des Zylinderwechsels ermöglicht.
Aus US 4,503,769 ist eine glasfaserverstärkte Kunststoffdruckhülse für Flexodruck und Rotationstiefdruck bekannt. Zur Verwendung in einer Tiefdruckmaschine wird eine innere Stützkonstruktion in Form einer inneren, aufweitbaren Hülse vorgeschlagen. Die Handhabung des Druckzylinders mit der Stützkonstruktion wird dadurch jedoch nicht vereinfacht.
Aus UA 5,468,568 ist eine faserverstärkte Kunststoffhülse für eine Druckwalze bekannt, die sich in auf ganzer Länge und ganzem Umfang auf einem Zylinderkern abstützt. Wiederum wird nicht die Handhabung der gesamten Druckwalze vereinfacht. Eine ähnliche Hülse sowie ein Herstellungsverfahren dafür sind aus EP 0 384 104 A1 bekannt.
EP 0 527 293 A1 beschreibt eine gummibeschichtete, glasfaserverstärkte Hülse, die jedoch für einen Gegendruckzylinder einer Tiefdruckmaschine vorgesehen ist. Die Hülse stützt sich auf mindestens zwei axial verstellbaren Scheiben auf und biegt sich je nach Position der Scheiben unterschiedlich stark durch.
Aus EP-A-1 025 996 ist bereits ein Druckplattenzylinder für eine Flexodruckmaschine bekannt, der eine auf zwei Scheiben abgestützte Hülse aus Kohlefaser-Verbundmaterial mit einem gewickelten Gerüst aus Kohlefasern aufweist. Auf diesem Zylinder werden dann die Druckplatten entweder direkt oder unter Verwendung eines aufgeschobenen Sleeves befestigt. Obgleich bei einem Tiefdruckzylinder die Gravurschicht unmittelbar auf der Oberfläche des Formträgers gebildet ist und bei dem Druckprozeß die Linienpressung etwa 10-fach höher ist als bei einer Flexodruckmaschine, hat sich überraschend gezeigt, daß auch bei einem Tiefdruckzylinder die mechanischen Anforderungen durch eine Hülse aus Kohlefaser-Verbundmaterial erfüllt werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die die Hülse tragenden Scheiben können ebenfalls aus kohlefaserverstärktem Kunststoff oder wahlweise auch aus Stahl oder Aluminium bestehen. Sie können entweder mit den Enden der Hülse bündig oder etwas nach innen eingerückt sein, damit die beim Druckprozeß auftretenden Verformungen besser beherrscht werden. Wahlweise sind die beiden Scheiben zusätzlich durch ein Innenrohr aus kohlefaserverstärktem Kunststoff, glasfaserverstärktem Kunststoff, Stahl oder Aluminium verbunden. Hierdurch wird nicht nur der Tiefdruckzylinder insgesamt stabilisiert, sondern auch eine gute Führung erreicht, wenn der Tiefdruckzylinder bei einem Zylinderwechsel auf ein Träger- oder Spannwelle einer Druckmaschine aufgeschoben wird.
Die Schichten aus Nickel, Kupfer etc. werden bei dem erfindungsgemäßen Tiefdruckzylinder entweder direkt oder mit Hilfe einer Grundierungsschicht auf dem Kohlefaser-Verbundmaterial aufgebracht, beispielsweise galvanisch oder durch Pulver- oder Plasmaspritzverfahren.
Neben einer erheblichen Gewichtsersparnis und einer dadurch ermöglichten Verringerung der Rüstzeiten der Tiefdruckmaschine hat die Erfindung auch den Vorteil, daß der Tiefdruckzylinder aus Kohlefaser-Verbundmaterial ein Eigenfrequenzspektrum aufweist, das sich von dem eines herkömmlichen Stahlzylinders deutlich unterscheidet und einen größeren Abstand zu den in einer Druckmaschine auftretenden Erregerfrequenzen aufweist, so daß auch eine größere Laufruhe und aufgrund der hohen Steifigkeit und der guten Dämpfungseigenschaften des kohlefaserverstärkten Kunststoffs auch eine erhöhte Druckqualität ermöglicht wird.
Im folgenden wird ein Ausführungbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1: eine teilweise aufgebrochene Ansicht eines Tiefdruckzylinders gemäß der Erfindung;
Fig. 2: eine schematische Darstellung einer Trägerstange einer Druckmaschine, auf die der in Figur 1 gezeigte Tiefdruckzylinder aufzuschieben ist; und
Fig. 3: einen Schnitt durch den auf die Trägerstange aufgeschobenen Tiefdruckzylnder.

Der in Figur 1 gezeigte Tiefdruckzylinder 10 weist eine selbsttragende zylindrische Hülse 12 aus Kohlefaser-Verbundmaterial, beispielsweise aus kohlefaserverstärktem Kunststoff auf, die sich im Bereich beider Enden des Zylinders auf radialen Scheiben 14 abstützt. Die ringförmigen Scheiben 14, die ihrerseits aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehen können, sind durch ein aus Stahl, Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff bestehendes Führungsrohr 16 auch im Bereich ihrer inneren Umfangsflächen miteinander verbunden. Zwischen dem Führungsrohr 16 und der Hülse 12 besteht ein beträchtlicher radialer Abstand, der je nach gewünschter Drucklänge des Tiefdruckzylinders 10 variiert. Zum Beispiel kann die Drucklänge im Bereich von 400 bis 1100 mm und die Druckbreite (Länge der Hülse 12) im Bereich von 800 bis 1600 mm liegen
Im gezeigten Beispiel weist die Hülse 12 zwei Lagen 18, 20 aus kohlefaserverstärktem Material auf, beispielsweise eine innere Lage 18, in der die Kohlefasern im wesentlichen in Umfangsrichtung oder diagonal verlaufen bzw. gewickelt sind, und eine äußere Lage 20 mit vorwiegend axial verlaufenden Kohlefasern. Es sind jedoch auch andere Konfigurationen des Kohlefasergerüsts sowie auch einlagige Ausbildungen der Hülse 12 denkbar. Die Wanddikke der Hülse 12 sollte insgesamt mehr als etwa 4 mm betragen und liegt je nach Größe des Druckzylinders vorzugsweise in der Größenordnung von 6 bis 20 mm, so daß der Tiefdruckzylinder 10 insgesamt trotz der im Tiefdruckprozeß auftretenden hohen Linienpressung eine hohe Verformungssteifheit und ein gutes Dämpfungsverhalten aufweist.
Auf der äußeren Umfangsfläche der Hülse 12 ist beispielsweise galvanisch oder im Spritzverfahren wenige µm dicke Schicht 22 aus Nickel oder einem anderen geeigneten Metall angebracht, die ihrerseits wie bei Tiefdruckzylindern üblich eine Gravurschicht 24 trägt, die beispielsweise aus mehreren Lagen unterschiedlicher Kupferlegierungen besteht. Die farbaufnehmenden, druckenden Vertiefungen des Tiefdruckzylinders sind in die Gravurschicht 24 eingraviert, wie in Figur 1 symbolisch durch den Schriftzug "Gravur" dargestellt wird. Nach dem Gravieren ist wie üblich eine Chromschicht 26 aufgebracht worden.
Der oben beschriebene Tiefdruckzylinder 10 zeichnet sich trotz seiner hohen mechanischen Festigkeit durch ein geringes Gewicht aus, was während des Druckbetriebs zu einem verbesserten Resonanzverhalten und zu deutlich geringeren Trägheitskräften führt und bei einem Zylinderwechsel den Vorteil bietet, daß auch Tiefdruckzylinder für sehr große Drucklängen und Druckbreiten von Hand ohne Roboter oder sonstige Hilfsmittel gehandhabt werden können.
Figur 2 zeigt schematisch eine Trägerstange 28, die zur Aufnahme des Tiefdruckzylinders 10 dient und mit Hilfe von Lagern 30 drehantreibbar in einem nicht gezeigten Gestell einer Druckmaschine gelagert ist. An zwei Positionen, die den Positionen der Scheiben 14 in Figur 1 entsprechen, weist die Trägerstange 28 mechanische oder hydraulische Spanneinrichtungen 32 für den Tiefdruckzylinder 10 auf. Bei einem Zylinderwechsel wird das Lager an einem Ende der Trägerstange 28 entfernt, so daß die Trägerstange auslegersartig in der Druckmaschine gehalten wird, wie in Figur 2 dargestellt ist. Der Druckzylinder 10 läßt sich dann mit seinem Führungsrohr 16 mühelos von Hand auf die Trägerstange aufschieben und wird dann mit Hilfe der Spanneinrichtungen 32 fixiert, wie in Figur 3 gezeigt ist. Nach dem Schließen und Verriegeln des Lagers 32 auf der in Figur 3 linken Seite ist die Druckmaschine nach äußerst kurzer Rüstzeit wieder betriebsbereit.

Claims

Tiefdruckzylinder mit einem Formträger (12), auf dessen Umfangsfläche eine metallische Gravurschicht (24) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Formträger eine auf Scheiben (14) abgestützte selbsttragende Hülse (12) aus Kohlefaser-Verbundmaterial ist daß die Scheiben (14) ringförmig sind und derart ausgebildet sind, daß sie mit mechanischen oder hydraulischen Spanneinrichtungen (32) auf der Trägerstange (28) einer Tiefdruckmaschine fixiert werden, und daß zwischen der Trägerstange (28) und der Hülse (12) ein radialer Abstand besteht.
Tiefdruckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (12) mindestens eine Lage (18) mit im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Kohlefasern aufweist.
Tiefdruckzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (12) mindestens eine Lage (20) mit im wesentlichen in Axialrichtung verlaufenden Kohlefasern aufweist.
Tiefdruckzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (14) gegenüber den Enden des Tiefdruckzylinders (10) nach innen eingerückt sind.
Tiefdruckzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (14) durch ein Führungsrohr (16) verbunden sind, das von der Hülse (12) mit radialem Abstand umgeben ist.
Tiefdruckzylinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravurschicht (24) und/oder eine metallische Zwischenschicht (22) galvanisch auf dem kohlefaserhaltigem Material der Hülse (12) aufgebracht ist.
Tiefdruckzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gravurschicht (24) und/oder eine metallische Zwischenschicht (22) im Spritzverfahren auf die Umfangsfläche der Hülse (12) aufgebracht ist.