Druckmaschine

Abstract

 Druckmaschine mit einem Maschinengestell (10) und mindestens zwei beim Drucken zusammenwirkenden Zylindern (16, 20), die in einem durch das Maschinengestell (10) gebildeten Gerüst (12, 14; 24) gelagert sind. dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (12, 14; 24) aus einem Material besteht, das wenigstens in einer Richtung quer zu den Drehachsen der Zylinder (16, 20) einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 2 x 10^-6 K^-1 hat. Das Material kann ein Verbundmaterial, insbesondere kohlefaserverstärkter Kunststoff sein.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Druckmaschine mit einem Maschinengestell und mindestens zwei beim Drucken zusammenwirkenden Zylindern, die in einem durch das Maschinengestell gebildeten Gerüst gelagert sind.

[0002] In Druckmaschinen werden die beim Drucken zusammenwirkenden Zylinder üblicherweise an beiden Enden jeweils in einem Seitenteil des Maschinengestells gelagert. So sind beispielsweise bei einer Flexodruckmaschine um einen Gegendruckzylinder herum mehrere Druckwerke mit Druckzylindern angeordnet. Zum Erzielen qualitativ hochwertiger Druckergebnisse ist die genaue Einhaltung eines optimalen Abstandes zwischen dem Gegendruckzylinder und den einzelnen Druckzylindern der Druckwerke notwendig. Eine durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Ausdehnung oder Kontraktion des Gegendruckzylinders würde aufgrund des großen Durchmessers des Gegendruckzylinders, der beispielsweise im Bereich von 2m bis 3,5m liegen kann, eine deutliche Beeinträchtigung des Druckbildes ergeben. Aus diesem Grunde wird üblicherweise der Gegendruckzylinder mit einer Flüssigkeitskühlung temperiert, so daß das Außenmaß mit der erforderlichen Genauigkeit eingehalten wird.

[0003] Aus der europäischen Patentschrift EP 0 150 047 der Anmelderin ist das Problem bekannt, daß innerhalb einer kurzen Zeitspanne nach dem Anlauf der Druckmaschine aufgrund von Schwankungen der Temperatur des Maschinengestells trotz eines temperaturstabilisierten Gegendruckzylinders Aussetzer im Druck auftreten. Mit einem linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten für Gußeisen von ca. 9 x 10^-6 K^-1 ergibt sich bei einer Schwankung der Temperatur des Maschinengestells um 10°C eine Änderung des Abstandes zwischen Druckzylinder und Gegendruckzylinder um einen Betrag von etwa 90 µm bis 160 µm, je nach Durchmesser des Gegendruckzylinders.

[0004] Zur Lösung dieses Problems schlägt die EP 0 150 047 ein temperaturstabilisiertes Maschinengestell vor. Zu diesem Zweck kann das Druckmaschinengestell etwa mit Wasserkanälen für ein Temperiersystem ausgerüstet sein. Mit einer Temperiereinrichtung mit Flüssigkeitskühlung kann beispielsweise bei einer Schwankung der Umgebungstemperatur im Drucksaal zwischen 15°C und 35°C die Temperaturschwankung des Maschinengestells auf einen Wert von ±1°C oder ±0,5°C begrenzt werden, wodurch die benötigte Maßhaltigkeit des Abstandes zwischen den Zylindern gewährleistet ist.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Druckmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die für eine optimale Druckqualität notwendige Maßhaltigkeit des Maschinengestells auf einfachere Art und Weise erreicht wird.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Druckmaschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Gerüst aus einem Material besteht, das wenigstens in einer Richtung quer zu den Drehachsen der Zylinder einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 2 x 10^-6 K^-1 hat. Sind die Seitenteile des Maschinengestells überwiegend aus einem solchen Material aufgebaut, so sind die thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Materials in den Richtungen quer zu den Drehachsen der Zylinder für die thermische Ausdehnung des Maschinengestells bestimmend. Dadurch sind deutlich größere Temperaturschwankungen, etwa um 4°C, zulässig als beispielsweise bei der Verwendung eines herkömmlichen gußeisernen Maschinengestells, so daß die Temperierung des Maschinengestells vereinfacht wird.

[0007] Auf ein inneres Temperiersystem des Maschinengestells kann ganz verzichtet werden, wenn die Umgebungstemperatur im Drucksaal hinreichend konstant gehalten wird. Je nach Anwendungsfall könnte bei größeren Temperaturschwankungen auch eine stärkere Maßabweichung des Abstandes hinnehmbar sein. In den genannten Fällen kann daher auf ein Temperiersystem mit Flüssigkeitsumlauf durch das Maschinengestell verzichtet werden.

[0008] Bevorzugt wird jedoch ein Material verwendet, dessen linearer thermischer Ausdehnungskoeffizient in der jeweiligen genannten Richtung sogar kleiner als 1 x 10^-6K^-1 ist, besonders bevorzugt jedoch kleiner als 0,5 x 10^-6K^-1 ist. Je geringer der thermische Ausdehnungskoeffizient ist, desto geringer kann der Temperieraufwand ausfallen und desto höhere Temperaturschwankungen im Drucksaal sind zulässig, um eine hohe Druckqualität zu gewährleisten. Bei einem Wegfall der Flüssigkeitskühlung ergibt sich ein einfacherer Aufbau der Druckmaschine und darüber hinaus eine Energieeinsparung im Betrieb.

[0009] Wenn im folgenden an weiteren Stellen ein bevorzugter Wertebereich kleiner als 2 x 10^-6K^-1 für lineare thermische Ausdehnungskoeffizienten genannt wird, so gilt auch hier, daß ein Wert kleiner als 1 x 10^-6K^-1 vorteilhafter ist, und ein Wert kleiner als 0,5 x 10^-6K^-1 besonders bevorzugt wird. Im allgemeinen ist ein Ausdehnungskoeffizient um so vorteilhafter, je näher er an Null liegt.

[0010] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0011] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform hat das Gerüst Seitenteile, die Fenster bildende Streben aus einem Material aufweisen, das wenigstens in Richtung der jeweiligen Strebe einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 2 x 10^-6 K^-1 hat. Ein Material mit richtungsabhängigem thermischen Ausdehnungskoeffizienten kann daher besonders vorteilhaft eingesetzt werden; beispielsweise können die Streben aus kohlefaserverstärktem Kunststoff hergestellt sein, bei dem die Fasern jeweils in Längsrichtung der Strebe orientiert sind und von einer Matrix aus Kunststoff umgeben sind. Der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient kann dann in Richtung jeder Strebe nahezu Null sein.

[0012] Da ein thermischer Ausdehnungskoeffizient einer solchermaßen aufgebauten Strebe in Richtung quer zu der Strebe wenig zur thermischen Ausdehnung des Maschinengestells beiträgt, ist für das Maschinengestell der thermische Ausdehnungskoeffizient des Materials in der jeweiligen Richtung der Strebe für die resultierende thermische Ausdehnung entlang einer gedachten Verbindungslinie zweier Zylinder bestimmend.

[0013] Bevorzugt ist das Material des Gerüsts ein Verbundmaterial, insbesondere ein Faserverbundwerkstoff, wobei eine möglichst hohe Festigkeit vorteilhaft ist. Das Verbundmaterial ist bevorzugt kohlefaserhaltiges Material, besonders bevorzugt kohlefaserverstärkter Kunststoff. Dabei können die Kohlefasern eine wie oben beschriebene Orientierung aufweisen.

[0014] Das Gerüst ist bevorzugt aus einem Kohlefaser-Verbundmaterial, Kohlefasermatten enthaltend, hergestellt.

[0015] Außer den obengenannten Materialien kann zur Herstellung des Gerüstes auch Polymerbeton oder Mineralguß verwendet werden. Dieser Werkstoff kann bei geeignetem Herstellungsverfahren die notwendigen mechanischen Eigenschaften aufweisen, insbesondere einen, unter Umständen richtungsabhängigen, thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der geringer ist als der von Stahl. Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei der Verwendung der oben genannten Materialien. Es versteht sich, daß weitere geeignete, andere Verbundmaterialien, insbesondere Faserverbundmaterialien, zur Herstellung des Gerüstes verwendet werden können.

[0016] Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.

[0017] Es zeigen:

Fig. 1

eine Teilseitenansicht einer Druckmaschine;

Fig. 2

einen Schnitt längs der Linie II-II in Figur 1;

Fig. 3

Streben eines Maschinengestells; und

Fig. 4

eine Teilansicht von Figur 1.

[0018] Figur 1 zeigt eine Teilseitenansicht einer Flexodruckmaschine, Figur 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II in Figur 1. Die Druckmaschine weist ein Gerüst in Form eines Gestells 10 auf, das zwei Seitenteile 12 und 14 aufweist. In Figur 1 ist nur das Seitenteil 12 zu erkennen. Zwischen den Seitenteilen 12 und 14 ist ein Gegendruckzylinder 16 gelagert, an dessen Umfang mehrere Farbwerke 18 angeordnet sind. Jedes Farbwerk 18 umfaßt einen Druckzylinder 20 und eine Auftragwalze 22. Die Seitenteile 12 und 14 weisen jeweils Streben 24 auf, zwischen denen mehrere Fenster 26 ausgebildet sind. Die Druckzylinder 20 und die Auftragwalzen 22 sind in Schlitten 28 gelagert, die längs Führungsschienen 30 verfahrbar sind. Die Führungsschienen 30 sind jeweils unterhalb eines zugehörigen Fensters 26 auf der Innenseite des Seitenteils 12 bzw. 14 angebracht. Der Gegendruckzylinder 16 weist Achsstummel 32 auf, mit denen er in den Seitenteilen 12 bzw. 14 gelagert ist.

[0019] Die Seitenteile 12 und 14 des Gestells 10 sind jeweils als Formteil aus kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) hergestellt, indem Kohlefasermatten lagenweise in eine Form eingelegt und mit Kunststoff vergossen wurden.

[0020] Vorteile der Verwendung von kohlefaserverstärkten Kunststoffen sind ihre niedrige Dichte, ihre hohe Festigkeit und Steifigkeit, ihr geringer thermischer Ausdehnungskoeffizient, der deutlich kleiner als 1 x 10^-6K^-1 und richtungsabhängig sogar annähernd Null ist, und ferner geringe Herstellungskosten.

[0021] Figur 3 zeigt in vergrößerter Darstellung Streben 24 des Seitenteils 12. Mit gestrichelten Linien sind jeweils in Richtung der Streben 24 die Orientierungen der Kohlenstoffasern in den jeweiligen Streben 24 angedeutet, die durch geeignete Anordung der CFK-Lagen erreicht wurden.

[0022] Figur 4 zeigt das Seitenteil 12 des Gestells 10 aus Figur 1 in einer Teilansicht. Dargestellt sind ebenfalls die Schlitten 28. Beispielhaft sind mit durchgezogenen Pfeilen den Orientierungen der Kohlefasern entsprechende Richtungen an waagerechten und senkrechten Streben 24 angegeben, entlang derer der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient des kohlefaserverstärkten Materials annähernd gleich Null ist. Mit einem strichpunktiertem Pfeil ist die Verbindungslinie zwischen den Lagerungen des Gegendruckzylinders 16 und eines Druckzylinders 20 dargestellt.

[0023] Aufgrund des Aufbaus des Seitenteils 12 mit Fenstern 26 und Streben 24 ergibt sich in der dargestellten Verbindungsrichtung ein resultierender Ausdehnungskoeffizient, der im wesentlichen den Ausdehnungskoeffizienten in den mit durchgezogenen Pfeilen dargestellten Richtungen entspricht. Dadurch kann innerhalb der Ebene des Seitenteils 12 insgesamt für jede Verbindungsrichtung zweier Zylinder ein resultierender thermischer Ausdehnungskoeffizient kleiner oder gleich 0,45 x 10^-6 K^-1 erreicht werden.

[0024] So ergibt sich bei einer angenommenen Temperaturschwankung der Umgebungstemperatur im Drucksaal im Bereich von 15°C bis 35°C eine Maßhaltigkeit des Maschinengestells, die der eines auf ±0,5°C temperierten Maschinengestells aus Gußeisen mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 9 x 10^-6 K^-1 mindestens entspricht. Eine Flüssigkeitstemperierung kann daher entfallen.

Ansprüche

1. Druckmaschine mit einem Maschinengestell (10) und mindestens zwei beim Drucken zusammenwirkenden Zylindern (16, 20), die in einem durch das Maschinengestell (10) gebildeten Gerüst (12, 14; 24) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (12, 14; 24) aus einem Material besteht, das wenigstens in einer Richtung quer zu den Drehachsen der Zylinder (16, 20) einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 2 x 10^-6 K^-1 hat.

2. Druckmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst Seitenteile (12, 14) hat, die Fenster (26) bildende Streben (24) aus einem Material aufweisen, das wenigstens in Richtung der jeweiligen Strebe (24) einen linearen thermischen Ausdehnungskoeffizienten kleiner als 2 x 10^-6 K^-1 hat.

3. Druckmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Gerüsts (12, 14; 24) ein Verbundmaterial ist.

4. Druckmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial kohlefaserhaltiges Material ist.

5. Druckmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbundmaterial kohlefaserverstärkter Kunststoff ist.

6. Druckmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (12, 14; 24) aus einem Kohlefaser-Verbundmaterial, Kohlefasermatten enthaltend, hergestellt ist.

Zeichnung