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Die
Erfindung betrifft einen Rotationskörper einer Rollendruckmaschine,
gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1.
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Rotationskörper von
Rollendruckmaschinen sind in der Regel hinsichtlich der Masse zur
Rotationsachse ausgewuchtet, um Unwuchten und Deviationsmomente
auf die Rotationskörperachse
oder die Lagerungen des Rotationskörpers zu vermeiden.
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Die
Erfinder haben erkannt, dass bei bisherigen Rotationskörpern, zum
Beispiel Formzylinder oder Übertragungszylinder
mit Spannkanälen,
die Flächenmomente
zweiter Ordnung, die so genannten Flächenträgheitsmomente, zu den senkrecht
zur Rotationsachse stehenden Hauptachsen unterschiedlich sind. Diese
Unterschiede der Flächenträgheitsmomente
bewirken unterschiedliche Durchbiegungen des Rotationskörpers in
diesen Hauptachsen, wobei dies zu Schwingungsanregungen und Linienkraftdifferenzen
führen
kann. Diese Schwingungsanregungen bewirken Störungen im Druckprozess. So können weiterhin
bei Übertragungszylindern
mit Gummituch oder Gummituchplatte unterschiedliche Linienkräfte oder
Anpresskräfte
zu einem ungewünschten
Wärmeeintrag
in den Übertragungszylinder
führen.
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Die
Erfinder haben sich daher die Aufgabe gestellt, einen Rotationskörper einer
Rollendruckmaschine so auszuführen,
dass Durchbiegungen des Rotationskörpers und Anpresskräfte zwischen
benachbarten Rotationskörpern
vereinheitlicht werden, um somit Schwingungsanregung der Rotationskörper oder
Wärmeeintrag
in die Rotationskörper
zu minimieren.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe schlagen die Erfinder vor, einen Rotationskörper einer
Rollendruckmaschine, der um eine Hauptachse x rotiert und um diese
Rotationsachse x hinsichtlich der Masse ausgewuchtet ist, dahingehend
zu verbessern, dass der Rotationskörper derart ausgestaltet ist,
dass das Flächenträgheitsmoment
Iy und Iz des Rotationskörpers zumindest
um die beiden senkrecht zur Hauptachse x stehenden Hauptachsen y
und z in positiver und negativer Achsrichtung gleich groß ist. Es
gilt also, dass das Flächenträgheitsmoment
Iy in y-Richtung
gleich dem Flächenträgheitsmoment
Iz in z-Richtung ist. Hierdurch werden die
Durchbiegungen fy und fz des Rotationskörpers in
der y- und der z-Richtung
gleich groß,
wodurch eine Linienkraftdifferenz zwischen benachbarten Rotationskörpern minimiert
werden, was eine geringere Schwingungsanregung beziehungsweise eine
geringere Schwingungsanfälligkeit
zur Folge hat.
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Unter
Rotationskörper
verstehen die Erfinder beispielsweise Formzylinder, speziell Plattenzylinder, Gummizylinder,
Satellitenzylinder, Filmwalzen, Reibzylinder, Farb- und Feuchtwerkwalzen,
Duktorzylinder oder auch Papierleitwalzen.
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Es
ist vorteilhaft, wenn zusätzlich
zum Flächenträgheitsmoment
Iy und Iz der Hauptachsen
y und z das Flächenträgheitsmoment
Iyz in Umfangsrichtung des Rotationskörpers überall den
gleichen Wert aufweist. Somit ist die Durchbiegung des Rotationskörpers im
Betrieb der Druckmaschine unabhängig
von der Umfangsrichtung gleich groß.
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Hat
der Rotationskörper
in Umfangsrichtung zumindest einen Spannkanals, zur Aufnahme eines Aufzuges,
so kann um 180° versetzt
dazu eine Materialausnehmung am Rotationskörper angeordnet sein. Hierdurch
wird das Flächenträgheitsmoment
in der Ebene des Spannkanals und der Materialausnehmung in beiden
Richtungen gleich groß.
Um 90° versetzt
zum Spannkanal und der ersten Materialausnehmung können zwei
weitere um 180° versetzt
angeordnete Materialausnehmungen angeordnet sein, so dass sich insgesamt
zwei Hauptachsen ergeben, in denen die Flächenträgheitsmomente gleich groß sind.
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Die
Materialausnehmung kann dabei als Nut und/oder Bohrung ausgeführt sein
die beispielsweise gegenüber
einem Spannkanal angeordnet ist. Dabei kann rechnerisch ermittelt
werden, welche Dimension die Nut oder die Bohrung aufweisen soll,
damit das Flächenträgheitsmoment
entlang der Ebene des Spannkanals und der Nut oder der Bohrung einen
bestimmten Wert annimmt, und damit einhergehend die Steifigkeit
und Durchbiegung des Rotationskörpers
in dieser Ebene ebenfalls berechenbar ist.
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Die
Bohrung kann stirnseitig und parallel zur Rotationsachse am Rotationskörper angebracht sein.
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Um
einem Aufzug des Rotationskörpers überall auf
der Mantelfläche
des Rotationskörpers die
Möglichkeit
der flächigen
Abstützung
zu bieten, ist es günstig,
wenn die Nuten oder die Bohrungen, die zur Mantelfläche des
Rotationskörpers Öffnungen aufweisen,
mit einem Füllelement
gefüllt
sind.
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Der
Rotationskörper
kann als ein Formzylinder oder als ein Übertragungszylinder sowohl
in einer Zeitung- als auch in einer Illustrationsdruckmaschine ausgebildet
sein.
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Bevorzugte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich neben den Unteransprüchen auch
aus der nachfolgenden Beschreibung. Verschiedene Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnungen
näher erläutert. Dabei
zeigt:
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1:
Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit einem Spannkanal;
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2:
Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit zwei Spannkanälen;
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3:
Seitenansicht auf einen Rotationskörper;
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4:
Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit einem Spannkanal und
gleichem Flächenträgheitsmoment
Iy und Iz entlang
der y- und z-Achse;
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5:
Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit zwei Spannkanälen und
gleichem Flächenträgheitsmoment
Iy und Iz entlang
der y und z-Achse;
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6:
Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit einem Spannkanal und
Ausgleichsbohrungen;
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7:
Schnittansicht durch einen Rotationskörper mit zwei Spannkanälen und
Ausgleichsbohrungen.
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Nachfolgend
wird die hier vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
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Die 1 zeigt
eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 durch die Rotationsachse
x, die senkrecht zu den Hauptachsen y und z und somit senkrecht
zur Zeichenebene verläuft.
Der Rotationskörper 2 weist
in positiver Richtung der Hauptachse z einen Spannkanal 1 zur
Aufnahme eines Aufzuges auf. Beim Rotationskörper 2 kann es sich
um einen Form- oder um einen Übertragungszylinder
einer Druckmaschine handeln. Entsprechend kann der Aufzug als Druckplatte,
Gummituch oder als Gummituchplatte ausgebildet sein. Aufgrund dieses
Spannkanals 1 ist das Flächenträgheitsmoment Iz und
somit die Steifigkeit des Rotationskörpers 2 in Richtung
der Hauptachse z geringer als das Flächenträgheitsmoment Iy und
somit die Steifigkeit in Richtung der Hauptachse y. Diese unterschiedlichen
Flächenträgheitsmomente
Iz und Iy äußern sich
in unterschiedlich starken Durchbiegungen fz und
fy, wobei die Durchbiegung in Richtung der
Hauptachse z größer ist
als die Durchbiegungen fy in Richtung der
Hauptachse y. Die Durchbiegungen fy und
fz sind als Pfeile in die negativen Richtungen
der Hauptachsen y und z dargestellt.
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Die 2 zeigt
eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 mit zwei Spannkanälen 1.
Der Rotationskörper 2 weist
in positiver als auch in negativer Richtung der Hauptachse z jeweils
einen Spannkanal 1 zur Aufnahme eines Auf zuges auf. Durch
den zusätzlichen
Spannkanal 1 wird das Flächenträgheitsmoment Iz und
somit die Steifigkeit des Rotationskörpers 2 in Richtung
der Hauptachse z noch geringer, was im Vergleich zum Rotationskörper 2 aus 1 zu
einer noch stärkeren
Durchbiegung fz führt. In Richtung der Hauptachse
y ist das Flächenträgheitsmoment
Iy und die Durchbiegung fy des
Rotationskörper 2 zu
dem des Rotationskörpers
aus 1 gleich geblieben.
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Die
Unterschiede der Flächenträgheitsmomente
Iy und Iz bewirken
unterschiedliche Durchbiegungen fy und fz des Rotationskörpers in diesen Hauptachsen
y und z, wobei dies zu Schwingungsanregungen und Linienkraftdifferenzen
führen
kann.
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Die 3 zeigt
eine Seitenansicht auf einen Rotationskörper 2. Dieser Rotationskörper 2 rotiert im
Betrieb der Druckmaschine um die Hauptachse x. An den Ballenenden
sind am Rotationskörper 2 jeweils
ein Schmitzring 5 angeordnet mit denen der Rotationskörper 2 mit
einem weiteren nicht dargestellten Rotationskörper in Kontakt steht. Die
Pfeile, die mit FS bezeichnet sind, symbolisieren
die Kraft auf den Rotationskörper 2 im
Bereich der Schmitzringe 5. Die Pfeile, die mit p bezeichnet
sind, geben die (Linien-)Kräfte
entlang der Längsachse
des Rotationskörpers 2 an.
Mit dem erfindungsgemäßen Rotationskörper 2 sollen
die (Linien-)Kräfte p zumindest
entlang der Hauptachsen y und z durch eine Angleichung der Flächenträgheitsmomente
Iy und Iz und damit
einer gleichmäßigen Durchbiegung
fy und fz gleich groß sein.
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Die 4 zeigt
eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 mit einem Spannkanal 1 und gleichen
Flächenträgheitsmomenten
Iy und Iz entlang der
y- und z-Achse.
Um dies zu erreichen wurde zunächst
dem Spannkanal 1 gegenüber
eine Nut 3 angebracht, so dass das Flächenträgheitsmoment Iz sowohl
in positiver als auch negativer Hauptachse z gleich groß ist. Um
das Flächenträgheitsmoment
Iy wurde entsprechend zwei Nuten 3 angebracht,
die um 90° versetzt
zum Spannkanal 1 und der ersten Nut 3 am Umfang
des Rotationskörpers 2 angeordnet sind.
Die schraffierten Darstellungen der drei Nuten 3 bezeichnet,
dass innerhalb der Nut 3 jeweils ein Füllelement eingebracht ist,
das verhindern soll, dass ein Aufzug in die Nut 3 gedrückt wird.
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Die 5 zeigt
eine Schnittansicht durch einen Rotationskörper 2 mit zwei Spannkanälen 1 und gleichem
Flächenträgheitsmoment
Iy und Iz entlang der
y-Achse und z-Achse.
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In
den 6 und 7 sind zum Ausgleich der Flächenträgheitsmomente
eine oder mehrere stirnseitig an den Rotationskörper 2 angebrachte Bohrungen 4 angeordnet.
Da diese Bohrungen 4 keine Öffnungen zur Mantelfläche des
Rotationskörpers 2 ausbilden,
sind die Bohrungen 4 in den 6 und 7 nicht
schraffiert dargestellt und somit ohne Füllelemente versehen. Um das
Flächenträgheitsmoment
Iyz in Umfangsrichtung des Rotationskörper 2 überall auf
einen gleich großen
Wert einzustellen, können
die Bohrungen 4, wie dies rechts in 7 durch
die drei Bohrungen 4 angedeutet ist, sich entlang dem Umfang
des Rotationskörpers 2 erstrecken.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale und die Merkmale
der Ansprüche nicht
nur in den jeweils angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der
Erfindung zu verlassen.
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- 1
- Spannkanal
- 2
- Rotationskörper
- 3
- Nut
- 4
- Bohrung
- 5
- Schmitzring
- fy
- Durchbiegung
in Richtung y
- fz
- Durchbiegung
in Richtung z
- FS
- Kraft
im Bereich der Schmitzringe
- Iy
- Flächenträgheitsmoment
zur Hauptachse y
- Iz
- Flächenträgheitsmoment
zur Hauptachse z
- Iyz
- Flächenträgheitsmoment
in yz-Richtung
- p
- Kraft
entlang der Längsachse
des Rotationskörpers
- x
- Hauptachse
x/Rotationsachse
- y
- Hauptachse
y
- z
- Hauptachse
z