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EP 1 028 823 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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29.01.2003 Patentblatt 2003/05 |
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Anmeldetag: 03.11.1998 |
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Internationale Anmeldenummer: |
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PCT/DE9803/200 |
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Internationale Veröffentlichungsnummer: |
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WO 9902/4195 (20.05.1999 Gazette 1999/20) |
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WALZE ODER ZYLINDER MIT METALLSCHAUM-KERN
ROLL OR CYLINDER WITH A METALLIC FOAM CORE
ROULEAU OU CYLINDRE COMPORTANT UN NOYAU DE MOUSSE METALLIQUE
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Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE ES FI FR GB IT LI NL SE |
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Priorität: |
07.11.1997 DE 19749228
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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23.08.2000 Patentblatt 2000/34 |
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Patentinhaber: Koenig & Bauer Aktiengesellschaft |
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97080 Würzburg (DE) |
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Erfinder: |
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- GLÖCKNER, Erhard, Herbert
D-97246 Eibelstadt (DE)
- KUTZNER, Willi, Albert, Peter
D-97074 Würzburg (DE)
- RUCKMANN, Wolfgang, Günter
D-97074 Würzburg (DE)
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Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 519 301 EP-A- 0 832 740 DE-A- 4 426 627 US-A- 5 365 842
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EP-A- 0 741 012 DE-A- 3 012 060 DE-A- 19 709 672
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft Halbzeuge mit Metallschaum-Kern und Verfahren zu deren Herstellung.
[0002] Durch die US 30 87 807 A und die DE 40 18 360 C1 sind Verfahren bekannt geworden,
um einen Metallschaum-Körper zu erzeugen. Die US 30 87 807 A zeigt, daß ein Hohlkörper
mit einem Metallschaum ausgefüllt werden kann, indem der Metallschaum im Inneren des
Hohlkörpers erzeugt wird.
[0003] Die DE 44 43 840 C2 zeigt einen Aufprallschutz für ein Kraftfahrzeugverkleidungsteil.
Hierbei ist ein Kissen aus Leichtmetallschaum vollständig in einem Mantel eingeschlossen.
Ob und wie der Leichtmetallschaum im Inneren des Mantels befestigt ist, geht aus der
Druckschrift nicht hervor.
[0004] Die Art der Herstellung von Platten in Sandwich-Bauweise ist aus der DE-OS 21 19
490 zu entnehmen. Es finden zwischen Deckplatten angeordnete Metallschaumplatten Verwendung.
Die Deckplatten sind an der Metallschaumplatte befestigt.
[0005] Z. B. in Rotationsdruckmaschinen sind rotierende Walzen z. B. in Form von Papierleitwalzen
oder z. B. hohle Zylinder als Form- oder Gummituchzylinder bekannt. Bei z. B. Papierleitwalzen
erfolgt ihr Antrieb über die durch sie zu führende Bahn selbst. Dieses kann zu einer
ungewollten Beeinflussung der Druckträgerbahn, d. h. z. B. einer Papierbahn oder Folienbahn
führen, da ja wie gesagt, die Energie zur Beschleunigung oder zum Abbremsen über die
Druckträgerbahn auf die Walzen selbst aufgebracht werden muß. Hierzu kommen die Erschwernisse,
daß einerseits die Papierbahnbreiten immer größer werden (z. B. 3,80 m) und andererseits
die Druckträgerbahngeschwindigkeiten ebenfalls immer größer werden und inzwischen
18 m/sec. erreicht haben.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Halbzeuge für, für rotierenden Betrieb
vorgesehene Walzen und Zylinder mit Metallschaum-Kern und Verfahren zu deren Herstellung
zu schaffen.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
[0008] Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß zum Rotationsbetrieb
mit hohen Drehzahlen geeignete Walzen, Zylinder und dgl. mit einem Metallschaum-Kern
geschaffen werden können, die einen Mantel haben können, der von den hohen Temperaturen
(z. B. 500° C), die zur Erzeugung von Metallschaum notwendig sind, nicht belastet
wird. Es können Metallpaarungen, z. B. Walzen aus Stahl mit einem Aluminium-Schaum
gefüllt werden, ohne daß es beim Rotationsbetrieb der Walzen / Zylinder beim Beschleunigen
und Abbremsen zu einer Relativbewegung zwischen Walzen-Innenfläche und
Metallschaum-Mantelfläche kommt. Es können also alle Vorteile genutzt werden, die
eine Metall-Ausschäumung der Walzen / Zylinder bringt, ohne sie thermisch überstrapazieren
zu müssen.
So kann beispielsweise auf einen individuellen elektromotorischen Antrieb z. B. der
Papierleitwalzen verzichtet werden.
[0009] Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Halbzeugs und Verfahren zu deren Herstellung
werden nachfolgend beschrieben:
[0010] Allen erfindungsgemäßen Verfahren ist gemein, daß in einen einseitig oder beidseitig
stirnseitig offenen rohrförmigen Körper mit beliebigem Querschnitt, z. B. Walze oder
Zylinder ein Metallschaum-Kern eingebracht wird.
[0011] Der rohrförmige Körper - im folgenden Mantel genannt - kann aus beliebigem Material
bestehen, z. B. aus Metall (Stahl, Aluminium, Messing usw.), Kunststoff, z. B. Polyamid,
Keramik oder Papier bestehen. Sein Innenraum-Querschnitt kann beliebige geometrische
Form aufweisen: kreisförmig, quadratisch, einfach-, mehrfach-Längsgenutet, als Gegenstück
zu einer Keilwelle (Einfach-Keil, Vielkeil), Kerbzahnwelle, K-Profilwelle usw.
[0012] Der Innenraum-Querschnitt des Mantels kann also beliebig sein. Er muß jedoch so gestaltet
sein, daß ein oder mehrere Metallschaum-Kern(e) von einer der öffnungen an den Stirnseiten
der Walzen / Zylinder oder bei mehrteiligen Metallschaum-Kernen von beiden Stirnseiten
eingebracht werden kann.
[0013] Der Metallschaum-Kern wird räumlich getrennt vom Mantel hergestellt und später in
das Innere des Mantels eingebracht.
[0014] Der Metallschaum-Kern kann auf verschiedene an sich bekannte Arten hergestellt werden,
z. B. nach den Verfahren, wie sie in der DE 40 18 360 C1 beschrieben sind. Jedoch
findet das Aufschäumen bei den erfindungsgemäßen Verfahren außerhalb des zu füllenden
Mantels statt.
[0015] Der Metallschaum-Kern wird erfindungsgemäß in das Innere des Mantels in quasi fertigem
Zustand eingebracht und an dessen Innenwand an seiner gesamten oder nur Teilen der
Innenfläche des Mantels befestigt. Die Verbindung zwischen der Außenfläche des Metallschaum-Kerns
und der Innenfläche des Mantels muß so gestaltet sein, daß sie zumindest, partiell
eine Kraftübertragung zwischen Mantel-Innenseite und Metallschaum-Kern über seine
Außenfläche ermöglicht.
Diese Verbindung kann als lösbare Verbindung oder nichtlösbare Verbindung ausgeführt
werden.
[0016] 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 des Halbzeuges und die Oberfläche des Metallschaum-Kernes
aufeinander angepaßt sein, z. B. Innengewinde im Mantel, Außengewinde am Metallschaum-Kern,
Metallschaum-Kernoberfläche versehen mit einem Längskeil oder als "Vielkeilwelle"
und die Innenfläche des Mantels mit korrespondierender Nut(en). Auch wären kraftschlüssige
Verbindungen in Form einer Kegelverbindung möglich (Außenkonus beim Metallschaum-Kern,
Innenkonus beim Mantel).
[0017] 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 der Mantel erwärmt und der Metallschaum-Kern
in das Innere des Mantels eingebracht. Der Metallschaum-Kern kann zusätzlich abgekühlt
sein. Nach dem Temperaturausgleich zwischen ihnen wird so eine sehr stabile formschlüssig
kraftschlüssige Verbindung erzeugt.
[0018] Die Verbindung zwischen Mantel und Metallschaum-Kern 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 Metallschaum-Kern ein z. B. erwärmter Mantel aufgeschoben.
Der Mantel ist dabei z. B. aus Stahl, der Metallschaum z. B. ein Aluminium-Schaum.
Nach Abkühlen und Aushärten des Klebers kommt eine sehr stabile
Schrumpf-/Klebeverbindung zustande. Hierbei eignen sich besonders anaerobe Klebstoffe,
die eine Verbindung unterschiedlicher Metalle auf einfache Weise ermöglichen.
[0019] Bei all den beschriebenen Verbindungsarten muß gewährleistet sein, daß möglichst
kein Spiel zwischen Mantel und Metallschaum-Kern vorhanden ist und entstehen kann.
1. Verfahren zum Herstellen von Walzen oder Zylinder für rotierenden Betrieb, mit einem
hohlen Mantel und einem Kern, dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Mantels hergestellter, bereits aufgeschäumter Metallschaum-Kern
in das Innere des Mantels eingebracht wird und an dessen Innenfläche kraftübertragend
befestigt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels kraftschlüssiger Verbindung
an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels formschlüssiger Verbindung
an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels stoffschlüssiger Verbindung
an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern über seine Mantelfläche mittels kombinierter formschlüssiger
und stoffschlüssiger Verbindung an der Innenfläche des Mantels befestigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern und der hohle Mantel mittels einer Klebeverbindung verbunden
werden.
7. , Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern unter Verwendung einer Temperaturdifferenz zwischen Metallschaum-Kern
und hohlem Mantel in den hohlen Mantel eingebracht wird.
8. Walze oder Zylinder mit einem hohlen Mantel und einem Kern, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenfläche des hohlen Mantels ein außerhalb des Mantels hergestellter Metallschaum-Kern
kraftübertragend befestigt ist.
9. Walze oder Zylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenfläche des hohlen Mantels mit einer Mantelfläche des Metallschaum-Kerns
zumindest teilweise verbunden ist.
10. Walze oder Zylinder nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche des hohlen Mantels mit der Mantelfläche des Metallschaum-Kerns vollständig
verbunden ist.
11. Walze oder Zylinder nach den Ansprüchen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallschaum-Kern den gesamten Querschnitt des hohlen Mantels ausfüllt.
12. Walze oder Zylinder nach den Ansprüchen 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze oder der Zylinder in einer Druckmaschine verwendet wird.
1. Process for producing rolls or cylinders for rotary operation, having a hollow shell
and a core, characterized in that a metal-foam core, which is produced outside the shell and has already been foamed,
is introduced into the interior of the shell and is secured to the inner surface of
the shell in a force-transmitting manner.
2. Process according to Claim 1, characterized in that the metal-foam core is secured, via its lateral surface, to the inner surface of
the shell by means of a nonpositively locking connection.
3. Process according to Claim 1, characterized in that the metal-foam core is secured, via its lateral surface, to the inner surface of
the shell by means of a positively locking connection.
4. Process according to Claim 1, characterized in that the metal-foam core is secured, via its lateral surface, to the inner surface of
the shell by means of material-to-material bonding.
5. Process according to claim 1, characterized in that the metal-foam core is secured, via its lateral surface, to the inner surface of
the shell by means of combined positively locking connection and material-to-material
bonding.
6. Process according to Claim 4, characterized in that the metal-foam core and the hollow shell are joined by means of an adhesive bond.
7. Process according to Claim 2, characterized in that the metal-foam core is introduced into the hollow shell by exploiting a temperature
difference between the metal-foam core and the hollow shell.
8. Roll or cylinder having a hollow shell and a core, characterized in that a metal-foam core which is produced outside the hollow shell is secured to the inner
surface of the shell in a force-transmitting manner.
9. Roll or cylinder according to Claim 8, characterized in that an inner surface of the hollow shell is at least partially joined to a lateral surface
of the metal-foam core.
10. Roll or cylinder according to Claim 9, characterized in that the inner surface of the hollow shell is completely joined to the lateral surface
of the metal-foam core.
11. Roll or cylinder according to Claims 8 to 10, characterized in that the metal-foam core fills the entire cross section of the hollow shell.
12. Roll or cylinder according to Claims 8 to 11, characterized in that the roll or cylinder is used in a printing machine.
1. Procédé de fabrication de rouleaux ou de cylindres pour un fonctionnement rotatif,
avec une enveloppe creuse et un noyau, caractérisé en ce qu'un noyau en mousse métallique, ayant déjà été moussé, fabriqué à l'extérieur de l'enveloppe,
est inséré à l'intérieur de l'enveloppe et fixé sur sa surface intérieure avec transmission
des efforts.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique est fixé sur la surface intérieure de l'enveloppe,
par l'intermédiaire de sa surface d'enveloppe, en utilisant une liaison à interaction
de forces.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique est fixé sur la surface intérieure de l'enveloppe,
par l'intermédiaire de sa surface d'enveloppe, au moyen d'une liaison par ajustement
de forme.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique est fixé sur la surface intérieure de l'enveloppe,
par l'intermédiaire de sa surface d'enveloppe, par une liaison par la matière.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique est fixé sur la surface intérieure de l'enveloppe,
par l'intermédiaire de sa surface d'enveloppe, par une liaison combinée, à ajustement
de forme et à interaction de forces.
6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique et l'enveloppe creuse sont reliés à l'aide d'une liaison
adhésive.
7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique est inséré dans l'enveloppe creuse en utilisant une
différence de température entre le noyau en mousse métallique et l'enveloppe creuse.
8. Rouleau ou cylindre avec une enveloppe creuse et un noyau, caractérisé en ce que, sur la surface intérieure de l'enveloppe creuse, est fixé, par une liaison à interaction
de forces, un noyau en mousse métallique fabriqué à l'extérieur de l'enveloppe.
9. Rouleau ou cylindre selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une surface intérieure de l'enveloppe creuse est au moins reliée partiellement à une
surface d'enveloppe du noyau en mousse métallique.
10. Rouleau ou cylindre selon la revendication 9, caractérisé en ce que la surface intérieure de l'enveloppe creuse est reliée en totalité à la surface d'enveloppe
du noyau en mousse métallique.
11. Rouleau ou cylindre selon les revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le noyau en mousse métallique remplit la totalité de la section transversale de l'enveloppe
creuse.
12. Rouleau ou cylindre selon les revendications 8 à 11, caractérisé en ce que le rouleau ou le cylindre est utilisé dans une machine à imprimer.