ES2262925T3 - Maquina de imprimir. - Google Patents
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Abstract
Máquina de imprimir con al menos un cilindro de contrapresión (16), caracterizada porque el cilindro de contrapresión (16) presenta un cuerpo del cilindro (44) realizado a partir de un material el cual en la dirección perimétrica del cilindro de contrapresión (16) presenta un coeficiente de dilatación térmica lineal inferior a 2 x 10-6 K-1.
Description
Máquina de imprimir.
La presente invención se refiere a una máquina
de imprimir con al menos un cilindro de contrapresión.
Un cilindro de contrapresión sirve, por ejemplo
en una máquina de impresión flexográfica, para presionar el material
que se desea imprimir contra un cilindro de impresión. El material
que se desea imprimir es conducido generalmente alrededor del
cilindro de contrapresión y es transportado por éste. Para que en el
punto de contacto entre el cilindro de contrapresión y el cilindro
de impresión la tinta de imprenta pueda ser transferida de manera
precisa desde el cilindro de impresión sobre el material que se
desea imprimir, es necesario mantener con precisión una distancia
óptima entre los cilindros para lograr una impresión uniformemente
buena, que satisfaga las elevadas exigencias usuales hoy en día.
El diámetro del cilindro de contrapresión puede
estar por ejemplo en el intervalo comprendido entre 2 m y 3,5 m. Con
un coeficiente de dilatación lineal térmico para el acero de
aproximadamente 11 x 10^{-6} K^{-1}, resulta para una variación
de la temperatura del cilindro de contrapresión de 5ºC, una
variación del radio exterior con un valor de aproximadamente 55
\mum a 95 \mum. Por ello, para impedir variaciones inadmisibles
del radio del cilindro de contrapresión, se lleva a cabo en máquinas
de imprimir convencionales una estabilización de la temperatura. Así
son conocidos cilindros de contrapresión de acero con una pared
doble de acero exterior, cuyo espacio intermedio sirve como canal de
agua de regulación de la temperatura.
Con un dispositivo de regulación de la
temperatura con refrigeración por líquido se puede, por ejemplo para
una variación de la temperatura ambiente en la sala de impresión
comprendida entre 15ºC y 35ºC, limitar la variación de la
temperatura del cilindro de contrapresión a un valor de \pm 0,5ºC
o \pm 1ºC, con lo cual está garantizada la necesaria precisión
dimensional del radio del cilindro de contrapresión.
La invención se plantea el problema de crear una
máquina de imprimir para la cual la precisión dimensional de un
cilindro de contrapresión imprescindible para una alta calidad de
impresión se consiga con medios sencillos.
Este problema se resuelve según la invención, en
una máquina de imprimir del tipo mencionado al principio, gracias a
que el cilindro de contrapresión presenta un cuerpo del cilindro
realizado a partir de un material el cual tiene en la dirección
perimétrica del cilindro de contrapresión un coeficiente de
dilatación térmica lineal inferior a 2 x 10^{-6} K^{-1}. El
coeficiente de dilatación térmica del material es entonces
determinante para la dilatación térmica del cilindro de
contrapresión.
En un cilindro de contrapresión estructurado de
esta manera con un diámetro de por ejemplo 2 m la variación del
radio exterior que aparece para una variación de la temperatura de
5ºC es inferior a 10 \mum. Por ello se puede prescindir de un
sistema interior de regulación de la temperatura del cilindro de
contrapresión, cuando la temperatura ambiente en la sala de
impresión se mantiene suficientemente constante. Dependiendo del
caso de aplicación podría ser aceptable también, en caso de
variaciones de la temperatura mayores, una desviación dimensional
mayor del radio exterior. En los casos mencionados se puede
prescindir por ello de un sistema de regulación de la temperatura
con circulación de líquido a través del cilindro de
contrapresión.
Preferentemente se utiliza sin embargo un
material cuyo coeficiente de dilatación térmica lineal es, en la
dirección mencionada, incluso inferior a 1 x 10^{-6} K^{-1} y,
de manera especialmente preferida, sin embargo inferior a 0,5 x
10^{-6} K^{-1}. Cuanto menor sea el coeficiente de dilatación
térmica, tanto menor será el coste de regulación de la temperatura y
tanto mayores serán las variaciones de la temperatura admisibles en
la sala de impresión, con el fin de garantizar una alta calidad de
impresión. De este modo resulta en caso de utilización de un
material con un coeficiente de dilatación térmica lineal de 0,45 x
10^{-6} K^{-1}, para una variación supuesta de la temperatura
ambiente en la sala de impresión en el intervalo comprendido entre
15ºC y 35ºC, una precisión dimensional del cilindro de contrapresión
que supera a la de un cilindro de contrapresión realizado a partir
de acero con regulación de la temperatura a \pm 0,5ºC. Gracias a
la eliminación de la refrigeración por líquido resulta una
estructura sencilla de la instalación de impresión y además un
ahorro de energía durante su funcionamiento.
Cuando a continuación se mencione en varios
puntos un margen de valores preferidos inferior a 2 x 10^{-6}
K^{-1} para coeficientes de dilatación térmica lineales, es válido
aquí también que un valor inferior a 1 x 10^{-6} K^{-1} es más
ventajoso, y un valor inferior a 0,5 x 10^{-6}
K^{-1} resulta especialmente ventajoso. En general un coeficiente
de dilatación es tanto más ventajoso cuanto más próximo sea a
cero.
De las reivindicaciones subordinadas resultan
estructuraciones ventajosas de la invención.
Preferentemente una parte del cilindro de
contrapresión que apoya el cuerpo del cilindro radialmente desde
dentro, está hecha de un material que en esta dirección tiene un
coeficiente de dilatación térmica lineal inferior a 2 x 10^{-6}
K^{-1}.
En una forma de realización especialmente
preferida el cuerpo del cilindro es un casquillo cilíndrico y la
parte del cilindro de contrapresión que apoya el cuerpo del cilindro
radialmente desde dentro es formada mediante discos. En lugar de
discos son imaginables también radios.
Debido al pequeño grosor del casquillo,
comparado con el radio del cilindro de contrapresión, el coeficiente
de dilatación radial del material, del cual está realizado el
casquillo, contribuye únicamente muy poco a una variación
dependiente de la temperatura del radio exterior del cilindro de
contrapresión. Por ello se puede utilizar de manera especialmente
ventajosa un material con coeficientes de dilatación térmica
dependientes de la dirección: por ejemplo se puede fabricar un
casquillo de plástico reforzado con fibra de carbono en el cual las
fibras estén arrolladas en la dirección perimétrica del casquillo y
estén rodeadas por una matriz de plástico. El coeficiente de
dilatación térmica lineal puede ser entonces igual a cero en la
dirección perimétrica del casquillo.
El cilindro de contrapresión presenta
preferentemente un eje, el cual está realizado a partir de un
material el cual en la dirección perimétrica del eje y/o en
dirección radial tiene un coeficiente de dilatación térmica lineal
inferior a 2 x 10^{-6} K^{-1}. El eje soporta la parte del
cilindro de contrapresión que apoya el cuerpo del cilindro
radialmente desde dentro, es decir, por ejemplo los discos.
Preferentemente el material cuyo coeficiente de
dilatación térmica lineal es inferior a 2 x 10^{-6} K^{-1} es un
material compuesto, en especial un material compuesto de fibras. Al
mismo tiempo se pueden utilizar diferentes materiales compuestos
para las partes individuales del cilindro de contrapresión. También
se puede combinar un material compuesto con otros materiales. El
cilindro de contrapresión puede estar fabricado alternativamente
también de una sola pieza.
El material compuesto es preferentemente un
material que contiene fibra de carbono, de forma particularmente
preferida plástico reforzado con fibra de carbono. Un material de
este tipo posibilita que el cilindro de contrapresión presente un
casquillo autoportante, gracias al cual, debido a su elevada rigidez
propia, las deformaciones del cilindro de contrapresión que aparecen
durante la impresión permanecen dentro de límites de tolerancia
admisibles. Debido al peso específico relativamente pequeño de un
tipo de material como este, el peso total y el momento de inercia
del casquillo continúa siendo relativamente bajo, lo que tiene un
efecto favorable sobre la suavidad de marcha de la máquina de
imprimir.
Mediante la utilización uniforme de material de
manera que en las direcciones relevantes mencionadas el coeficiente
de dilatación está, como se ha indicado ya, limitado, se evita la
aparición de deformaciones mecánicas. Al mismo tiempo las fibras de
carbono pueden presentar determinadas orientaciones, como se ha
descrito más arriba.
El cuerpo del cilindro está fabricado
preferentemente con un material compuesto de fibra de carbono con
una estructura arrollada realizada a partir de fibras de
carbono.
Además de los materiales mencionados arriba, se
pueden utilizar para la fabricación del cilindro de contrapresión
también hormigón polímero o fundición mineral. Este material de
trabajo puede presentar, cuando el procedimiento de fabricación es
el adecuado, las propiedades mecánicas necesarias, en especial un
coeficiente de dilatación térmica, en ciertas condiciones
independientes de la dirección, que sea inferior al del acero.
Resultan las mismas ventajas que en el caso de la utilización de los
materiales mencionados más arriba. Se entiende que para la
fabricación del cilindro de contrapresión se pueden utilizar otros
materiales compuestos adecuados, en especial materiales compuestos
de fibras.
A continuación se explica un ejemplo de forma de
realización de la invención, con mayor detalle, a partir del dibujo,
en el que:
la Fig. 1 muestra una vista lateral parcial de
una máquina de imprimir;
la Fig. 2 muestra una sección a lo largo de la
línea II-II de la Figura 1; y
la Fig. 3 muestra una sección longitudinal a
través de un cilindro de contrapresión.
La Figura 1 muestra una vista lateral parcial de
una máquina de impresión flexográfica. La Figura 2 muestra una
sección a lo largo de la línea II-II de la Figura 1.
La máquina de imprimir presenta un bastidor 10, el cual presenta dos
piezas laterales 12 y 14. En la Figura 1 se puede reconocer
únicamente la pieza lateral 12. Entre las piezas laterales 12 y 14
está colocado un cilindro de contrapresión 16, en cuyo perímetro
están dispuestos varios mecanismos entintadores 18. Cada mecanismo
entintador 18 comprende un cilindro de impresión 20 y un rodillo
entintador 22. Las piezas laterales 12 y 14 presentan en cada caso
travesaños 24 entre las cuales están formadas varias ventanas 26. El
cilindro de impresión 20 y los rodillos entintadores 22 están
dispuestos en unos patines 28, los cuales se pueden desplazar a lo
largo de carriles guía 30. Los carriles guía 30 están montados, en
cada caso debajo de una ventana 26 correspondiente, en el lado
interior de la pieza lateral 12 ó 14. El cilindro de contrapresión
16 presenta muñones del eje 32 con los cuales está colocado en las
piezas laterales 12 ó 14.
El cilindro de contrapresión 16, mostrado en
sección longitudinal en la Figura 3, presenta un núcleo de cilindro
34 realizado a partir de plástico reforzado con fibra de carbono, el
cual forma un eje pasante y que presenta en sus dos extremos los
muñones del eje 32, los cuales sirven para la colocación en las dos
piezas laterales 12 y 14 del bastidor 10. Además, el núcleo del
cilindro 34 presenta un taladro axial 36, a través del cual se puede
suministrar aire a presión, el cual se comunica entonces, mediante
perforaciones 38 radiales hacia la superficie perimétrica 40 del
núcleo del cilindro, con el espacio hueco 42 interior del cilindro
de contrapresión.
El núcleo del cilindro 34 está rodeado a
distancia por un casquillo 44 cilíndrico, el cual está formado por
un cuerpo tubular hecho de plástico reforzado con fibra de carbono.
este tipo de cuerpo tubulares hechos de material compuesto de fibra
de carbono son en sí ya conocidos y se utilizan hasta ahora en
máquinas de imprimir por ejemplo como rodillos de trama o para
cilindros de impresión. Estos cuerpos tubulares tienen típicamente
una estructura realizada a partir de fibras de carbono arrolladas
las cuales están empotradas en una matriz de plástico. Las fibras
están arrolladas bajo un ángulo pequeño de por ejemplo 10º respecto
de la dirección perimétrica, si bien pueden estar orientadas también
en otras direcciones, por ejemplo en diagonal, en dirección
perimétrica o longitudinal. El casquillo 44 está arrollado con
simetría de rotación de manera que en caso de variaciones de la
temperatura su diámetro exterior es aproximadamente constante. El
casquillo 44 está fabricado con tal precisión que su diámetro
exterior presenta una precisión de 5 \mum.
Las ventajas de la utilización de plásticos
reforzados con fibra de carbono son su baja densidad, su gran
resistencia y rigidez y su pequeño coeficiente de dilatación
térmica, el cual es claramente inferior a 1 x 10^{-6} K^{-1} y,
dependiendo de la dirección, incluso aproximadamente cero.
El casquillo 44 está apoyado en ambos lados
frontales mediante discos 46 planos, los cuales están realizados
asimismo a partir de plástico reforzado con fibra de carbono, sobre
el núcleo del cilindro 34. Los discos 46 están conectados con
resistencia a la torsión con el núcleo del cilindro 34, como se
simboliza mediante unas cuñas 48 en el dibujo. Correspondientemente,
el casquillo 44 está conectado también con resistencia a la torsión
con los discos 46, de manera que el núcleo del cilindro 34, los
discos 46 y el casquillo 44 forman juntos un cilindro de
contrapresión inflexible, rígido a la flexión y a la torsión. Las
fuerzas radiales que actúan durante la impresión sobre la superficie
exterior 50 del casquillo 44 son introducidas en los dos discos 46,
sin que el casquillo 44 se deforme al mismo tiempo de forma digna de
mención. Dado que la introducción de la fuerza en el núcleo del
cilindro 34 tiene lugar en las proximidades del muñón del eje 32, se
evita también ampliamente una deformación permanente del núcleo del
cilindro 34. Además, se aumenta la resistencia a la flexión del
cilindro de contrapresión 16 globalmente mediante la estructura en
forma de cubeta.
Las direcciones de las fibras del material
compuesto están orientadas en cada caso de tal manera que los
coeficientes lineales de dilatación térmica de la pieza de trabajo
en cuestión son en cada caso menores que 0,5 x 10^{-6} K^{-1} en
las direcciones relevantes de cada caso para la dilatación total del
cilindro de contrapresión. Las direcciones relevantes son, para el
casquillo 44, la dirección perimétrica paralela a su superficie
exterior 50 y, para los discos 46 y el núcleo del cilindro 34, las
direcciones situadas en el plano de los discos. En total se
consigue, de este modo, que el radio de la superficie exterior 50
del cilindro de contrapresión 16 varíe, para una variación de la
temperatura de 1ºC, menos que 0,5 \mum por radio en metros.
El casquillo 44 está dotado sobre su lado
interior (no representado) con unos nervios de refuerzo, los cuales
se extienden en dirección perimétrica. Alternativamente son
imaginables también otras direcciones para los nervios de refuerzo.
Los discos 46 pueden presentar asimismo nervios de refuerzo.
Para la alimentación de aire a presión a través
del taladro axial 36 se puede generar una sobrepresión en el espacio
hueco 42, entre el núcleo del cilindro 34 y el casquillo 44. De este
modo se puede, en caso necesario, pretensar el casquillo 44 desde el
interior, con el fin de influir sobre el abombamiento del
casquillo.
De forma alternativa o adicional a la
utilización de cuñas 48 o de otras piezas preformadas para la
sujeción del casquillo 44 a los discos 46, la sujeción se puede
llevar a cabo también mediante pegado u otros procedimientos, o el
casquillo 44 puede fabricarse de una sola pieza con los discos
46.
De manera distinta al ejemplo de forma de
realización mostrado, pueden estar dispuestos también más de dos
discos 46 en el cilindro de contrapresión, y los discos 46 pueden
estar también, en los dos extremos del cilindro de contrapresión 16,
desplazados en dirección radial hacia dentro respecto del casquillo
44.
Los discos 46 y/o el núcleo del cilindro 34
pueden estar realizados alternativamente también de un material
distinto al material del casquillo. Para ello el grosor del
casquillo 44 debe estar dimensionado suficientemente como para
absorber las fuerzas de deformación que aparecen a causa de la
dilatación térmica de los discos 46 o el grosor de los discos 46
debe estar dimensionado suficientemente como para absorber las
fuerzas de deformación que aparecen a causa de la dilatación térmica
del núcleo del cilindro 34. El cilindro de contrapresión 16 está
estructurado sin embargo preferentemente de tal manera que no
aparecen tensiones interiores.
Claims (9)
1. Máquina de imprimir con al menos un cilindro
de contrapresión (16), caracterizada porque el cilindro de
contrapresión (16) presenta un cuerpo del cilindro (44) realizado a
partir de un material el cual en la dirección perimétrica del
cilindro de contrapresión (16) presenta un coeficiente de dilatación
térmica lineal inferior a 2 x 10^{-6} K^{-1}.
2. Máquina de imprimir según la reivindicación
1, caracterizada porque el cuerpo del cilindro es un
casquillo (44) cilíndrico.
3. Máquina de imprimir según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque una parte (46) del cilindro de
contrapresión (16), que apoya el cuerpo de cilindro (44) radialmente
desde dentro, está realizada en un material que en esta dirección
presenta un coeficiente de dilatación térmica lineal inferior a 2 x
10^{-6} K^{-1}.
4. Máquina de imprimir según la reivindicación
3, caracterizada porque la parte (46) del cilindro de
contrapresión (16), que apoya el cuerpo del cilindro (44)
radialmente desde dentro, está formada por unos discos (46).
5. Máquina de imprimir según la reivindicación 3
ó 4, caracterizada porque un eje (32, 34) soporta la parte
(46) del cilindro de contrapresión (16) que apoya el cuerpo del
cilindro (44) por dentro y el eje (32, 34) está realizado
principalmente a partir de un material que en la dirección
perimétrica del eje y/o en dirección radial presenta un coeficiente
de dilatación térmica lineal inferior a 2 x 10^{-6} K^{-1}.
6. Máquina de imprimir según una de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el material,
cuyo coeficiente de dilatación térmica lineal es inferior a 2 x
10^{-6} K^{-1}, es un material compuesto.
7. Máquina de imprimir según la reivindicación
6, caracterizada porque el material compuesto es un material
que contiene fibra de carbono.
8. Máquina de imprimir según la reivindicación
7, caracterizada porque el material compuesto es plástico
reforzado con fibra de carbono.
9. Máquina de imprimir según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el cuerpo
del cilindro (44) está fabricado a partir de un material compuesto
de fibra de carbono con una estructura arrollada realizada a partir
de fibras de carbono.
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