(19)
(11) EP 1 028 823 B1

(12) EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45) Hinweis auf die Patenterteilung:
29.01.2003  Patentblatt  2003/05

(21) Anmeldenummer: 98962200.6

(22) Anmeldetag:  03.11.1998
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7B22F 3/11, B41F 13/08
(86) Internationale Anmeldenummer:
PCT/DE9803/200
(87) Internationale Veröffentlichungsnummer:
WO 9902/4195 (20.05.1999 Gazette  1999/20)

(54)

WALZE ODER ZYLINDER MIT METALLSCHAUM-KERN

ROLL OR CYLINDER WITH A METALLIC FOAM CORE

ROULEAU OU CYLINDRE COMPORTANT UN NOYAU DE MOUSSE METALLIQUE


(84) Benannte Vertragsstaaten:
CH DE ES FI FR GB IT LI NL SE

(30) Priorität: 07.11.1997 DE 19749228

(43) Veröffentlichungstag der Anmeldung:
23.08.2000  Patentblatt  2000/34

(73) Patentinhaber: Koenig & Bauer Aktiengesellschaft
97080 Würzburg (DE)

(72) Erfinder:
  • GLÖCKNER, Erhard, Herbert
    D-97246 Eibelstadt (DE)
  • KUTZNER, Willi, Albert, Peter
    D-97074 Würzburg (DE)
  • RUCKMANN, Wolfgang, Günter
    D-97074 Würzburg (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
EP-A- 0 519 301
EP-A- 0 832 740
DE-A- 4 426 627
US-A- 5 365 842
EP-A- 0 741 012
DE-A- 3 012 060
DE-A- 19 709 672
   
       
    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).


    Beschreibung


    [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.


    Ansprüche

    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.
     


    Claims

    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.
     


    Revendications

    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.