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Dokumentenidentifikation DE10059161B4 27.05.2004
Titel Zylinder einer Rotationsdruckmaschine
Anmelder Koenig & Bauer AG, 97080 Würzburg, DE
Erfinder Dauner, Bertram, 97084 Würzburg, DE;
Pätzold, Ralf, Dr.-Ing., 97276 Margetshöchheim, DE
DE-Anmeldedatum 29.11.2000
DE-Aktenzeichen 10059161
Offenlegungstag 20.06.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.05.2004
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.05.2004
IPC-Hauptklasse B41F 13/21
IPC-Nebenklasse B41F 13/26   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Zylinder einer Rotationsdruckmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Durch die DE 195 01 243 A1 ist die Anordnung von aufeinander unter Druck abrollenden Schmitzringen an den Zapfen von Zylindern bekannt. Dabei ist ein Schmitzring drehbar auf dem Zapfen eines Zylinders gelagert, wobei ein Außenring des Schmitzrings fest auf einem Drehlager montiert ist.

Die DE 39 01 470 C1 offenbart einen korrosionsbeständigen hochfesten martensitischen Kaltarbeitsstahl z. B. zur Verwendung in der Herstellung von Werkzeugen, als Werkstoff zur Herstellung von Wälzlagerteilen, welche mit korrosiven Medien in Berührung kommen oder von Werkzeugen für die Lebensmittelindustrie.

Zwecks guter Zugänglichkeit sind gemäß DE 29 26 570 C2 auf der Außenseite des Gestells Schmitzringe jeweils drehfest auf einer Nabe gelagert, die zwecks Zentrierung des Schmitzringes auf den nach außen über das Gestell hinausragenden Zylinderzapfen aufgekeilt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Zylinder einer Rotationsdruckmaschine mit einem Schmitzring zu schaffen, welcher verschleißarm und dennoch kostengünstig ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Zylinder mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass der Zylinder in axialer Richtung raumsparend und der Schmitzring äußerst verschleißarm ausgeführt ist und zumindest am Umfang eine hohe Härte aufweist. In Weiterbildung der Erfindung ist eine Verbesserung des Druckbildes oder auch eine Einsparung bzw. eine Vereinfachung einer Vorrichtung für die Schmierung ermöglicht.

Von besonderem Vorteil ist es, dass der Schmitzring, zumindest im Bereich seiner Mantelfläche bzw. seinem Randbereich, nahezu keinen Korrosionsverschleiß und eine hohe Lebensdauer aufweist. So sind beispielsweise Maßnahmen wie z. B. zur Vermeidung des Kontaktes mit den beim Drucken verwendeten Medien nicht erforderlich, was Raum in axialer Richtung einspart.

Von großem Vorteil ist auch die Wahl des Werkstoffs, zumindest im Bereich der Mantelfläche oder zumindest in der Randschicht, mit einer Härte von 40 bis 60 HRC, ohne oder mit zusätzlichem Randschichthärten. Ebenso sind eine hohe Dauerbelastbarkeit (z. B. von über 3.000 N/mm2 Herz'sche Pressung) und eine hohe Vergleichsspannung (von z. B. 1.500 N/mm2) vorteilhaft. Dies ist in vorteilhafter Weise mittels eines korrosionsbeständigen, hochfesten martensitischen Kaltarbeitsstahls erreichbar, welcher vergleichsweise kostengünstig herzustellen und weiter zu verarbeiten ist. Durch Verwendung eines Werkstoffes mit derartigen Eigenschaften lässt sich der Schmitzring mit einer geringen Breite ausführen, was wieder eine Raum- und Kosteneinsparung ermöglicht.

Auch ggf. erhöhte spezifische Mehrkosten für den genannten Werkstoff werden über die hohe Dauerbeständigkeit, über die kleineren Baumaße für den Zylinder und den Schmitzring sowie geringeren Wartungsaufwand zurückgewonnen.

In einem im Hinblick auf die Materialkosten vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein Ring aus einem harten, rostfreiem Werkstoff auf einem Schmitzring-Grundkörper oder Zwischenring aufgeschrumpft oder anderweitig drehsteif befestigt. Auch bereits im Einsatz befindliche Zylinder können in der Weise aufgearbeitet werden. Besonders vorteilhaft, weil kostengünstig, ist ein Grundkörper oder Zwischenring aus einem zähen Stahl wie z. B. einem unlegierten oder niedriglegierten Stahl, insbesondere einem Feinkornbaustahl.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Schmitzring im Bereich der Mantelfläche oder zumindest im Randbereich einen geringen Trockenverschleiß auf, so dass eine Schmitzringschmierung vereinfacht werden kann bzw. ganz entfällt. Letzteres weist große Vorteile hinsichtlich Investitionskosten, Wartung und der Stabilisierung des Druckprozesses auf. Ein Verzicht auf zwischen den Schmitzringen angeordnetes Schmiermittel führt zu einer verbesserten Punktschärfe und damit zur Verbesserung des Druckprozesses.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

1 einen Längsschnitt durch einen Zylinder mit Zapfen und mehrteiligem Schmitzring;

2 eine isometrische Darstellung eines Abstreifers auf der Mantelfläche des Schmitzrings;

3 einen Schnitt durch einen Abstreifer mit (ölgetränktem) Filz.

Ein Zylinder 01 einer Rotationsdruckmaschine, z. B. ein Formzylinder, ein Übertragungszylinder oder ein Gegendruckzylinder, weist jeweils stirnseitig und außerhalb eines für den Druck nutzbaren Ballens 02 des Zylinders 01 einen Zapfen 03 auf, welcher mittels eines nicht dargestellten Lagers in einem ebenfalls nicht dargestellten Seitengestell der Rotationsdruckmaschine gelagert ist. An beiden Seiten des Zylinders 01 sind stirnseitig und jeweils rotationssymmetrisch zur Rotationsachse R des Zylinders 01 Laufringe 08, sogenannte Schmitzringe 08, angeordnet, um den Einfluss von Kanalschlägen zu verringern. Diese Kanalschläge beim aneinander Abrollen zweier Zylinder 01 werden durch nicht dargestellte, axial verlaufende Spann- oder Befestigungskanäle eines oder mehrerer Aufzüge 06, z. B. einer Druckform 06 oder eines Drucktuches 06, verursacht. Die Schmitzringe 08 sollen verhindern, dass sich die Zylinder 01 beim Abrollen aneinander in den Spannkanal absenken. Hierzu weist der Schmitzring 08 einen Außenradius ra08 auf, welcher größer ist als der Radius r02 des Ballens 02 des Zylinders 01. Die Mantelflächen 12 der Schmitzringe 08 zweier benachbarter Zylinder 01 laufen unter Druck aufeinander ab und fangen somit die Kanalschläge ab.

Der Schmitzring 08 ist hohen Druckbelastungen, insbesondere den stoßartigen Druckbelastungen der abrollenden Kanäle ausgesetzt. Anderseits sind die aufeinander abrollenden Mantelflächen 12 der Schmitzringe 08 möglichst frei von Partikeln und Druckmedien zu halten. Eine Verschmutzung beeinflusst den Druckprozess und die Druckqualität nachteilig, Verunreinigungen mit i. d. R. aggressiven Druckmedien (Farben, Feuchtmittel, Reinigungsmittel) wirken stark korrosionsfördernd und Zerstören den Schmitzring 08. Auch eine Dauerfestigkeit und Maßtreue, insbesondere auch hinsichtlich des Abriebs der aneinander abrollenden Mantelflächen 12, ist erforderlich. Letzteres wird mittels üblicher, jedoch kostspieliger Schmitzringschmierung erreicht.

Der Schmitzring 08 ist mehrteilig, zumindest zweiteilig mit zwei konzentrischen Ringen 09; 11 ausgeführt, wobei der Laufring 08 einen mit dem Zapfen 03 und/oder dem Ballen 02 des Zylinders 01 verbundenen Zwischenring 09 und einen Außenring 11 mit einer Mantelfläche 12 aufweist. Der Außenring 11 ist z. B. auf den Zwischenring 09 aufgeschrumpft oder in anderer geeigneter Weise weitgehend drehsteif mit dem Zwischenring 09 verbunden. Der Zwischenring 09 ist in vorteilhafter Ausführung mittels Schrauben 13 (strichliert in 1 angedeutet) oder in anderer geeigneter Weise weitgehend drehsteif mit dem Ballen 02 des Zylinders 01 verbunden. Der Zwischenring 09 kann zwecks axialer Positionierung des Außenrings 11 an seinem vom Ballen 02 abgewanden Seite einen z. B. als Grad 14 ausgeführten Rand 14 auf seiner Mantelfläche aufweisen.

In vorteilhafter Ausführung ist zumindest der Randbereich des Außenrings 11 bzw. der Bereich der Mantelfläche 12 als korrosionsbeständiger, eine Härte von 40 bis 65 HRC, z. B. von mehr als 50 HRC, insbesondere von ca. 60 HRC, aufweisender, einer Dauerbeanspruchung von über 2.000 N/mm2, z. B. über 3.000 N/mm2 Herz'scher Pressung stand haltender und eine zulässige Vergleichsspannung von über 1.000 N/mm2, insbesondere von über 1.500 N/mm2, aufweisender Werkstoff ausgeführt.

Als Werkstoff ist vorzugsweise ein martensitischer Kaltarbeitsstahl, beispielsweise ein hochlegierter Stahl wie X30CrMoN15-1-0,4 oder X15CrMoN15-1-0,4 vorgesehen. Der Werkstoff weist zwecks Zähigkeit vorzugsweise einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,8 Gew.-%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,4 Gew.-%, und als wesentlichen Bestandteil zwecks Härte einen Stickstoffgehalt von 0,2 Gew.-% bis 0,7 Gew.-% auf, wobei die Summe aus Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt 1 Gew.-% nicht übersteigen sollte. Zwecks guter korrosionsbeständiger Eigenschaften sollte der Gehalt an Chrom zwischen 10 Gew.-% und 20 Gew.-%, insbesondere ca. 15 Gew.-% betragen. Besonders geeignet ist der unter dem Handelsnamen „Cronidur 30" geführte Werkstoff, welcher neben 0,32 % Kohlenstoff, 15,0 % Chrom, 1,0 % Molybdän und 0,4 % Stickstoff noch 0,6 % Silizium und 0,3 % Mangan aufweist. Die Zusammensetzung der Legierung kann jedoch auch innerhalb der in der DE 39 01 470 C1 aufgezeigten Grenzen für einen martensitischer Kaltarbeitsstahl variieren.

Die Verwendung eines derartigen, ggf. zusätzlich randgehärteten, Werkstoffs steigert die Lebensdauer des Außenrings 11 im Vergleich zu bisher verwendeten Materialien, wie z. B. den niedriglegierten 100Cr6, erheblich. Hierfür kann zusätzlich auch eine Härtung der Randschicht bis in eine Tiefe von 5 bis 15 mm, insbesondere von 8 bis 12 mm erfolgen, mit jedoch zähem Kern. Auch eine Schmierung kann im Gegensatz zum bisher verwendeten 100Cr6 in besonderer Ausführungsform entfallen.

Unabhängig von der konkreten Werkstoffwahl ist der zweiteilige Aufbau des Schmitzrings 08 hinsichtlich der Austauschbarkeit des Außenrings 11 vorteilhaft, da i. d. R. für den Randbereich des Schmitzrings 08 ein Werkstoff besonderer Güte und damit erhöhter Kosten erforderlich ist.

Für den Zwischenring 09 ist die Verwendung eines zähen Stahls, wie z. B. einem unlegierten oder niedriglegierten Stahl, insbesondere einem Feinkornbaustahl ausreichend. Eine besondere Härte und extreme Korrosionsbeständigkeit sind hier nicht erforderlich. Für den Außenring 11 ist jedoch der korrosionsbeständige, eine hohe Härte und eine hohe zulässige Vergleichsspannung aufweisende Werkstoff, z. B. X30CrMoN15-1-0,4, vorgesehen.

Eine Dicke d11 des Außenrings 11 liegt z. B. zwischen 20 und 70 mm, insbesondere zwischen 20 und 40 mm, bei einem Außenradius ra08 des Schmitzrings 08 und gleichzeitig dem Außenradius ra11 des Außenrings 11 von z. B. 170 bis 200 mm. Eine Dicke d09 des Zwischenrings 09 hängt z. T. ab vom Außenradius ra03 des Zapfens 03. In vorteilhafter Ausführung weist der Außenring 11 eine Breite b11 von weniger als 70 mm, insbesondere von weniger als 60 mm, aber mindestens 20 mm auf. Die Breite b11 kann in besonderer Ausführung aber auch weniger als 45 mm betragen. Der gesamte Schmitzring 08 sollte eine Breite b08 von 70 mm nicht übersteigen und in vorteilhafter Ausführung kleiner als 60 mm, insbesondere sogar kleiner als 45 mm sein.

Der Außenring 11 kann vorteilhafter Weise auch beim Nachrüsten oder Warten für einen bestehenden Zylinder 01 verwendet werden, indem beispielsweise auf einen eine Buchse oder einen Ring aufweisenden herkömmlichen Zapfen 03 der Außenring 11 angeordnet wird. Letzteres ist auch für die Anordnung des Außenrings 11 direkt auf den Zapfen 03 möglich, wenn der Zapfen 03 bereits einen entsprechenden Außenradius ra03 aufweist.

In Weiterbildung der Erfindung wird auf eine ansonsten übliche Schmierung des Schmitzrings 08 verzichtet. Dies wird erst dadurch ermöglicht, dass der Trockenverschleiß des Werkstoffs für den Außenring 11, zumindest im Bereich der Mantelfläche 12, ausreichend niedrig ist. Bei Verzicht auf eine Schmierung wird gleichzeitig die Druckqualität, insbesondere die Punktschärfe, verbessert, da ein exakt vorgegebener Abstand der Zylinder 01 über den gesamten Umfang der Mantelflächen 12 einhaltbar ist.

Anstelle einer aufwendigen Vorrichtung für die Schmierung mit Schmiermittelzuführung, ggf. Druckmittelzufuhr, Steuerungen, Leitungen etc. und einen Streifer für die Verteilung und das Halten von Schmiermittel, ist noch lediglich ein Abstreifer 16 (3) vorsehbar, welcher die aufeinander abrollenden Mantelflächen 12 der Schmitzringe 08 von ggf. anhaftenden Partikeln befreit. Hierfür ist beispielsweise der Abstreifer 16, z. B. eine Gummilippe 16 (3) oder ein Filz 16 (4), in einer Fassung 17 an einem Halter 18 (strichliert dargestellt) derart gestellfest angeordnet, dass der Abstreifer 16 auf der Mantelfläche 12 des Schmitzrings 08 aufliegt und dessen Abstreifkante 19 mit ihrer Längsrichtung L in der Ebene der Mantelfläche 12, jedoch um einen Winkel &agr; von 5 bis 20°, insbesondere um ca. 10°, zur Rotationsachse R bzw. parallel zur Rotationsachse R verschobenen Achse R' des Zylinders 01 und damit auch des Schmitzrings 08 geneigt verläuft.

Bei Verwendung eines Filzes 16 kann dieser mit Schmiermittel, z. B. Öl, getränkt sein, bedarf aber nicht unbedingt einer Zuführung, was erheblichen technischen Aufwand einspart.

Sollte eine Mindestschmierung erforderlich oder vorteilhaft sein, so kann zusätzlich eine einfache Tropfenschmierung mit sehr geringem Tropfintervall direkt auf den Filz 16 oder die Mantelfläche 12 vorgesehen sein.

Der Schmitzring 08 kann auch auf einer Welle oder Achse des Zylinders 01 oder aber direkt, ohne eine Welle, eine Achse oder einen Zapfen 03, stirnseitig am Ballen 02 angeordnet sein. Der Schmitzring 08, insbesondere der Zwischenring 09, kann aber auch ein Teil des Ballens 02, z. B. eine stärker ausgeführte Stirnwand des Ballens 02 des Zylinders 01, sein, welche den Außenring 11 trägt. Im letztgenannten Fall kann eine derartige Stirnwand z. B. auf ihrer Mantelfläche einen konzentrischen Absatz aufweisen, welcher den Außenring 11 trägt. Der Zwischenring 09 kann auch zur Scheibe 09 entartet sein, wenn beispielsweise der Schmitzring 08 nicht auf einer Welle, einer Achse oder einem Zapfen 03 angeordnet ist, sondern z. B. selbst eine (Stummel)achse, -welle oder einen Zapfen trägt.

01 Zylinder 02 Ballen (01) 03 Zapfen (01) 04 05 06 Aufzug, Druckform, Drucktuch 07 08 Laufring, Schmitzring, mehrteilig, zweiteilig (01) 09 Ring, Zwischenring, Scheibe 10 11 Ring, Außenring 12 Mantelfläche 13 Schraube 14 Grad, Rand 15 16 Abstreifer, Gummilippe, Filz 17 Fassung 18 Halter 19 Abstreifkante (16) b08 Breite (08) b11 Breite (11) d09 Dicke (09) d11 Dicke (11) r02 Radius (02) ra03 Außenradius (03) ra08 Außenradius (08) ra11 Außenradius (11) L Längsrichtung R Rotationsachse R' Achse (parallel R) &agr; Winkel

Anspruch[de]
  1. Zylinder einer Rotationsdruckmaschine, welcher stirnseitig eines Ballens (02) des Zylinders (01) einen Schmitzring (08) mit einer Mantelfläche (12) aufweist, wobei der Schmitzring (08) mehrteilig, zumindest konzentrisch zu einer Rotationsachse (R) des Zylinders (01) einen Zwischenring (09) und einen die Mantelfläche (12) aufweisenden Außenring (11) aufweisend, ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (11) eine Dicke von 20 mm bis 70 mm aufweist und zumindest im Bereich seiner Mantelfläche (12) aus einem korrosionsbeständigen, hochfesten, martensitischen Kaltarbeitsstahl hergestellt ist, dass der Zwischenring (09) aus einem davon verschiedenen Stahl mit geringerer Qualität hergestellt ist, und dass der Außenring (11) mit dem Zwischenring (09) sowie der Zwischenring (09) mit dem Ballen (02) drehsteif miteinander verbunden sind.
  2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmitzring (08) auf einem stirnseitig am Ballen (02) angeordneten Zapfen (03) angeordnet ist.
  3. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (09) mit dem Ballen (02) drehsteif verbunden ist.
  4. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (09) aus einem unlegierten oder niedriglegierten Stahl, insbesondere einem Feinkornbaustahl, hergestellt ist.
  5. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der korrosionsbeständige, hochfeste, martensitische Kaltarbeitsstahl einen Stickstoffgehalt von 0,2 Gew.-% bis 0,7 Gew.-% aufweist.
  6. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der korrosionsbeständige, hochfeste, martensitische Kaltarbeitsstahl einen Kohlenstoffgehalt von weniger als 0,8 Gew.-% und einen Gehalt an Chrom zwischen 10 Gew.-% und 20 Gew.-% aufweist, wobei die Summe aus Kohlenstoff- und Stickstoffgehalt kleiner oder gleich 1 Gew. % beträgt.
  7. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmitzring (08) auf seiner Mantelfläche (12) keine Schmierung aufweist.
  8. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zylinder (01) keine Vorrichtung für die Schmierung der Mantelfläche (12) des Schmitzrings (08) zugeordnet ist.
  9. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmitzring (08) bündig und ohne Trennfuge stirnseitig am Ballen (02) des Zylinders (01) angeordnet ist.
  10. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (01) als Druckmedien führender, insbesondere Druckfarbe und/oder Feuchte führender, Zylinder (01) ausgeführt ist.
  11. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmitzring (08) im Bereich seiner Mantelfläche (12) bis in eine Tiefe von 5 bis 15mm, insbesondere von 8 bis 12 mm randschichtgehärtet ausgeführt ist.
  12. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenring (11) eine Dicke (d11) von mindestens 20 mm und höchstens 40 mm aufweist.
  13. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite (b08) des mehrteiligen Schmitzrings (08) kleiner als 70 mm, insbesondere kleiner als 45 mm ausgeführt ist.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






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