DE19853702A1

DE19853702A1 - Zylinder für Druckmaschinen

Info

Publication number: DE19853702A1
Application number: DE19853702A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schaede
Original assignee: Koenig and Bauer AG
Current assignee: Koenig and Bauer AG
Priority date: 1998-11-20
Filing date: 1998-11-20
Publication date: 2000-05-31
Also published as: DE59901879D1; EP1131207A1; WO2000030853A1; EP1131207B1

Abstract

Bei einem Zylinder für eine Rotationsdruckmaschine werden schwingungsdämpfende Eigenschaften sowie ein geringes Gewicht dadurch erzielt, daß das Zylinderinnere mit Reaktionsharzbeton ausgefüllt ist. DOLLAR A Dazu ein Verfahren zur Herstellung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Zylinders.

Es sind Walzen oder Zylinder unterschiedlicher Abmessungen für Druckmaschinen bekannt, welche aufgrund ihres Materialeinsatzes ein hohes Eigengewicht aufweisen.

Dies ist nicht nur vom hohen Materialeinsatz her gesehen nachteilig, sondern auch wegen des erforderlichen großen Energie- und Zeitaufwandes beim Beschleunigen oder Abbremsen der rotierenden Walzen oder Zylinder.

Weiterhin ist insbesondere von schlanken Zylindern, daß der sog. "Kanalschlag" zu Schwingungen in radialer Richtung anregt, was u. a. zu Unruhen im Antrieb sowie zu Schwingungsstreifen und Druckaussetzern im Druckprodukt führt.

So sind z. B. gemäß DE-OS 30 12 060 schwingungsunempfindliche Zylinder für Druckmaschinen bekannt, die mehrstückig aufgebaut sind und bei denen Materialien verschiedener physikalischer Eigenschaften zur Schwingungsdämpfung verwendet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder oder eine Walze zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1, 2, 16 und 23 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß als Baustoff für die Walzen oder Zylinder ein leichtes Material hoher Festigkeit, hoher Verschleißfestigkeit sowie guter Resistenz gegenüber chemischer Lösungs- und Reinigungsmittel verwendet wird. Durch den Reaktionsharzbeton wird eine gute dämpfende Wirkung, z. B. gegen Kanalschläge, sowie durch eine Dichte von ca. 2,2 bis 2,4 g/cm³ wird ein geringes Gewicht erzielt. Somit wird ein rasches sowie energiearmes Beschleunigen oder Verzögern der Walzen oder Zylinder ermöglicht. Insbesondere bei einer von der laufenden Papierbahn angetriebenen Bahnleitwalze ist ein leichtgängiger sowie schlupfloser Antrieb von Vorteil. Infolge ihrer geringen Masse wird die Bahnleitwalze auch schon mittels einer laufenden viertelbreiten Papierbahn schlupflos angetrieben.

Nach der Erfindung kann der Zylinder einstückig ausgebildet werden, so daß der Fertigungsaufwand reduziert wird. Außerdem tritt eine Fertigungstoleranz nur einmal - und zwar nur insgesamt - auf. Darüberhinaus weist das Material für die Herstellung des Zylinders durchgehend gleiche physikalische Eigenschaften auf, so daß es bei Temperaturveränderungen nicht zum Verziehen des Zylinders kommen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines schematisch dargestellten erfindungsgemäßen Zylinders mit einem rohrförmigen Mantel;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das linke Ende einer schematisch dargestellten Bahnleitwalze in einer gegenüber der Fig. 1 vergrößerten Weise.

Ein Zylinder 1 für eine Rotationsdruckmaschine besteht aus zwei Seitenscheiben 2; 3, welche mit einem rohrförmigen Mantel 4 fest verbunden sind. Der Mantel 4 kann beispielsweise einen Durchmesser von 100 bis 600 mm und eine Wanddicke von z. B. acht bis zwölf Millimetern aufweisen und aus Metall, z. B. Stahl, Aluminium oder Messing bestehen oder aus Kunststoff, wie z. B. Polyamid, aus Keramik oder aus Papier. Am Umfang des Zylinders 1 können z. B. zwei die Seitenscheiben 2; 3 fest verbindende Traversen 6; 7 angeordnet sein, welche in axialer Richtung des Zylinders 1 verlaufende Schlitze 8; 9 aufweisen, z. B. zur Befestigung von abgekanteten Enden biegsamer Platten. Die Platten können als Druckplatten oder als eine Gummischicht tragende Platten, z. B. für einen Übertragungszylinder, ausgebildet sein. Außen an den Seitenscheiben 2; 3 sind jeweils drehfest Wellenzapfen 11; 12 befestigt (Fig. 1). Das Innere des Zylinders 1 ist mit einem Reaktionsharzbeton 13, z. B. Polymerbeton oder Kunstharzbeton ausgefüllt, welcher später noch näher beschrieben wird.

Beispielsweise wird das Zylinderinnere mit Reaktionsharzbeton 13 ausgegossen, so daß dieses innerhalb des Mantels 4 erstarrt. Das Zylinderinnere braucht auch nur teilweise mit Reaktionsharzbeton 13 ausgefüllt zu sein, d. h. der Zylinder 1 ist als Hohlzylinder ausgebildet. Dabei kann der Hohlzylinder innen z. B. durch in axialer Richtung voneinander beabstandete scheibenförmige Elemente oder Speichenräder abgestützt werden.

Der Mantel 4 kann auch ohne Schlitze 8; 9 ausgeführt sein, z. B. als Gegendruckzylinder.

Nach einer anderen Ausführungsvariante weist ein Zylinder mit einem Durchmesser von ca. 80 bis 160 mm die Dimension einer Bahnleitwalze 14 auf. Die Bahnleitwalze 14 weist einen zylinderförmigen Zylinderballen auf, welcher aus Reaktionsharzbeton 13 besteht. Stirnseitig hat der Zylinderballen 16 jeweils Lagerbuchsen 17 und Kugellager 18, worin jeweils ein seitengestellfester Achszapfen 19 eingreift.

Die Lagerbuchsen 17 können mittels Kunstharz oder Klebstoff in stirnseitigen Bohrungen der Bahnleitwalze 14 (Fig. 2) befestigt werden.

Die Mantelfläche 21 des Zylinderballens 16 kann z. B. mit Kunststoff versiegelt sein (Fig. 2).

Nach einer anderen Ausführungsvariante kann die Mantelfläche 21 des Zylinderballens 16 auch mit einem Blechmantel, z. B. einem Rohr von ca. einem Millimeter Wanddicke versehen sein.

Die Zylinder 1; 14 können auch jeweils auf einer zwischen Seitengestellen 22 - nur eines in Fig. 2 dargestellt - fest eingespannten Achse drehbar gelagert sein (nicht dargestellt). Weiterhin ist es möglich, die in Fig. 1 gezeigten zwei Wellenzapfen 11; 12 z. B. durchgehend, d. h. fest miteinander zu verbinden und die Enden, wie beschrieben, im Seitengestell 22 drehbar zu lagern.

Reaktionsharzbeton 13, z. B. Kunstharzbeton, Polymerbeton oder Reaktionsharz-Polymerbeton (PC) besteht aus 5 bis 15 Gewichtsprozent duroplastischer Harze als Bindemittel und Zuschlägen, z. B. Kies bzw. Füllstoffen, wie sie auch bei zementgebundenen Beton verwendet werden. Als Bindemittel kommen z. B. in Frage:

a) ungesättigte Polyesterharze (UP), diese weisen eine leichte Verarbeitbarkeit auf und haben ein günstiges Preis-Leistungsverhältnis;
b) Epoxidharze (EP), diese sind auch gegen alkalische Medien resistent und weisen geringe Schwindungswerte auf;
c) Methylmethacrylat (MMA)-Harze, diese sind niedrig viskos, so daß der Harzanteil niedrig gehalten werden kann.

Es werden betonartige Eigenschaften mit Rohdichten im Bereich von ca. 200 bis 1000 kg/m³ und ein Elastizitätsmodul von ca. 15 bis 30 kN/mm² erzielt.

Mit besonderem Vorteil kann ein Reaktionsharz-Leichtbeton (RH-LB) verwendet werden, bei welchem entweder im Harz oder im Zuschlagstoff Lufteinschlüsse eingebaut sind. Es kann Zement als Bindemittel, Schaumkunststoff-Körner (z. B. Schaumpolystyrol) als Zuschlagstoff Verwendung finden oder es wird Kunststoff, z. B. Schaumpolystyrolkörner, EP oder MMA als Bindemittel und leichte organische Körner, z. B. Blähton oder ähnliches als Zuschlagstoff verwendet.

Nach einer alternativen Ausführungsvariante wird der Kern aus Reaktionsharzbeton 13 räumlich getrennt vom Mantel 4 hergestellt und später in den Mantel 4 eingebracht. Der Kern aus Reaktionsharzbeton 13 im Innenraum-Querschnitt kann eine beliebige geometrische Form aufweisen: kreisförmig, quadratisch, einfach-, mehrfach-längsgenutet, als Gegenstück zu einer Keilwelle (Einfach-Keil, Vielkeil), Kerbzahnwelle, K-Profilwelle usw.

Der Innenraum-Querschnitt des Mantels 4 kann also beliebig sein. Er muß jedoch so gestaltet sein, daß ein oder mehrere Kerne aus Reaktionsharzbeton 13 von einer der Öffnungen an den Stirnseiten der Walzen 14 oder Zylinder 1 oder bei mehrteiligen Kernen aus Reaktionsharzbeton 13 von beiden Stirnseiten eingebracht werden kann.

Der Kern aus Reaktionsharzbeton 13 wird in das Innere des Mantels 4 in quasi fertigem Zustand eingebracht und an der Innenwand an seiner gesamten oder nur Teilen der Innenfläche des Mantels 4 befestigt. Die Verbindung zwischen der Außenfläche des Kernes aus Reaktionsharzbeton 13 und der Innenfläche des Mantels 4 muß so gestaltet sein, daß sie zumindest, partiell eine Kraftübertragung zwischen Mantel-Innenseite und einem Kern aus Reaktionsharzbeton 13 über seine Außenfläche ermöglicht.

Diese Verbindung kann als lösbare Verbindung oder nichtlösbare Verbindung ausgeführt werden.

Die lösbaren Verbindungen können formschlüssige Verbindungen sein, z. B. sind Profilverbindungen, Federverbindungen, aber auch Schraubverbindungen sind geeignet. In diesen eben genannten Fällen müssen die Innenflächen des Mantels 4 des Halbzeuges und die Oberfläche des Kernes aus Reaktionsharzbeton 13 aufeinander angepaßt sein, z. B. Innengewinde im Mantel, Außengewinde am Kern aus Reaktionsharzbeton 13, versehen mit einem Längskeil oder als "Vielkeilwelle" und die Innenfläche des Mantels 4 mit korrespondierender Nut(en). Auch wären kraftschlüssige Verbindungen in Form einer Kegelverbindung möglich (Außenkonus beim Kern aus Reaktionsharzbeton 13, Innenkonus beim Mantel 4).

Diese lösbaren Verbindungen können zusätzlich noch kraftschlüssig ausgeführt werden, in dem zusätzlich noch eine Schrumpfverbindung angewendet wird. Zu diesem Zweck wird bei Verwendung von metallischen Mänteln 4 der Mantel 4 erwärmt und der Kern aus Reaktionsharzbeton 13 in das Innere des Mantels 4 eingebracht. Der Kern aus Reaktionsharzbeton 13 kann zusätzlich abgekühlt sein. Nach dem Temperaturausgleich zwischen ihnen wird so eine sehr stabile formschlüssig kraftschlüssige Verbindung erzeugt.

Die Verbindung zwischen Mantel 4 und dem Kern aus Reaktionsharzbeton 13 kann aber auch als stoffschlüssige Verbindung, z. B. Klebeverbindung oder aber auch als kraftschlüssige Verbindung, z. B. Schrumpfverbindung oder als kombinierte stoff-/kraftschlüssige Verbindung ausgeführt werden. Im letzteren Fall wird auf einen mit einem Kleber - z. B. Metallkleber auf der chemischen Basis von Dimethacrylatester (z. B. LOCTITE 574 (Handelsname der Fa. LOCTITE)) - bestrichenen Kern aus Reaktionsharzbeton 13 ein z. B. erwärmter Mantel aufgeschoben. Der Mantel 4 ist dabei z. B. aus Stahl. Nach Abkühlen und Aushärten des Klebers kommt eine sehr stabile Schrumpf-/Klebeverbindung zustande.

Bei all den beschriebenen Verbindungsarten muß gewährleistet sein, daß möglichst kein Spiel zwischen Mantel 4 und dem Kern aus Reaktionsharzbeton 13 vorhanden ist und entstehen kann.

Bezugszeichenliste

1

Zylinder

2

Seitenscheibe (

1

)

3

Seitenscheibe (

1

)

4

Mantel (

1

)

5

-

6

Traverse (

2

;

3

)

7

Traverse (

2

;

3

)

8

Schlitz (

1

)

9

Schlitz (

1

)

10

-

11

Wellenzapfen (

1

)

12

Wellenzapfen (

1

)

13

Reaktionsharzbeton (

1

;

14

)

14

Bahnleitwalze

15

-

16

Zylinderballen (

14

)

17

Lagerbuchse (

14

)

18

Kugellager (

14

)

19

Achszapfen (

14

)

20

-

21

Mantelfläche (

16

)

22

Seitengestell

Claims

1. Zylinder (1) für eine Rotationsdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein rohrförmiger Mantel (4) vorgesehen ist und daß ein Zylinderinneres zumindest teilweise mit einem Reaktionsharzbeton (13) ausgefüllt ist.

2. Zylinder (14) für eine Rotationsdruckmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinderballen zumindest teilweise (16) aus Reaktionsharzbeton (13) besteht.

3. Zylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelfläche (21) des Zylinderballens (16) versiegelt ist.

4. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1) als übertragungszylinder, Plattenzylinder oder Gegendruckzylinder ausgebildet ist.

5. Zylinder nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (14) als Bahnleitwalze (14) ausgebildet ist.

6. Zylinder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß stirnseitig am Zylinder (1; 14) Lagerbuchsen (17) angeordnet sind, in welche seitengestellfeste Achszapfen (19) eingreifen.

7. Zylinder nach den Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils stirnseitig am Zylinder (1; 14) ein Wellenzapfen (11; 12) angeordnet ist, daß jeder Wellenzapfen (11; 12) drehfest mit dem Zylinder (1; 14) verbunden ist.

8. Zylinder nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (1; 14) auf einer seitengestellfesten Achse drehbar gelagert ist.

9. Zylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenzapfen (11; 12) fest miteinander verbunden sind.

10. Zylinder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzbeton (13) aus ungesättigten Polyesterharzen (UP) als Bindemittel sowie betonüblichen Zuschlägen und Füllstoffen besteht.

11. Zylinder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzbeton (13) aus Epoxidharzen (EP) als Bindemittel sowie betonüblichen Zuschlägen und Füllstoffen besteht.

12. Zylinder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzbeton (13) aus Methylmethacrylat (MMA) als Bindemittel sowie betonüblichen Zuschlägen und Füllstoffen besteht.

13. Zylinder nach den Ansprüchen 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelgehalt zwischen 6 bis 12 Gewichts-Prozenten liegt.

14. Zylinder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzbeton (13) aus Reaktionsharz-Leichtbeton (RH-LB) besteht.

15. Zylinder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktionsharzbeton (13) aus Reaktionsharz-Polymerbeton (PC) besteht.

16. Verfahren zum Herstellen von für rotierenden Betrieb vorgesehene Walzen (14) oder Zylinder (1) mit einem hohlen Mantel (4), dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Mantels (4) ein außerhalb des Mantels (4) hergestellter Kern aus Reaktionsharzbeton (13) kraftübertragend befestigt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Reaktionsharzbeton (13) über seine Mantelfläche mittels kraftschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels (4) befestigt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Reaktionsharzbeton (13) über seine Mantelfläche mittels formschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels (4) befestigt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Reaktionsharzbeton (13) über seine Mantelfläche mittels stoffschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels (4) befestigt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Resktionsharzbeton (13) über seine Mantelfläche mittels kombinierter formschlüssiger und stoffschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels (4) befestigt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Reaktionsharzbeton (13) und der hohle Mantel (4) mittels einer Klebeverbindung verbunden werden.

22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern aus Reaktionsharzbeton (13) unter Verwendung einer Temperaturdifferenz zwischen dem Kern aus Reaktionsharzbeton (13) und hohlem Mantel (4) in den hohlen Mantel (4) eingebracht wird.

23. Zylinder (1) oder Walze (14) mit einem hohlem Mantel (4), dadurch gekennzeichnet, daß in dem hohlen Mantel (4) ein außerhalb des Mantels (4) hergestellter Kern aus Reaktionsharzbeton (13) angeordnet und mit dem Mantel (4) kraftübertragend verbunden ist.

24. Zylinder (1) oder Walze (14) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenfläche des hohlen Mantels (4) mit einer Mantelfläche des Kernes aus Reaktionsharzbeton (13) zumindest teilweise verbunden ist.

25. Zylinder (1) oder Walze (14) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des hohlen Mantels (4) mit der Mantelfläche des Kerns aus Reaktionsharzbeton (13) vollständig verbunden ist.

26. Zylinder (1) oder Walze (14) nach den Ansprüchen 16 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (14) oder der Zylinder (1) in einer Druckmaschine verwendet wird.