专利名称：具有减少惯性变化的滚筒和方法
技术领域：
本发明涉及印刷工业并且更具体地涉及在印刷机中对不平衡面积 惯性矩敏感的滚筒。
背景技术：
美国专利文件No. 6131513公开了具有印版凹槽的印版滚筒。印 版的前缘和尾缘位于印版凹槽中。偏心轴被安置在印版滚筒的孔中， 并且优选为安置在印版凹槽附近。
美国专利文件No. 5485784 Al公开了具有细长安装凹槽的印刷印 版滚筒，所述细长安装凹槽具有成对的相对凹槽壁。在印版滚筒的细 长安装凹槽中安置有通用锁定装置，其用于将印刷印版的相对边缘可 释放地压靠在凹槽的相对凹槽壁的其中之一上。
发明内容
本发明提供一种印版滚筒，其包括
滚筒，所述滚筒包括纵轴和位于滚筒几何中心处的质心； 所述滚筒包括凹槽，所述凹槽用于接收印刷印版的两个端部； 所述滚筒包括在滚筒中轴向延伸的对重平衡孔，所述对重平衡孔
偏离纵轴并且平衡凹槽；
所述滚筒包括在滚筒中轴向延伸的质量平衡孔，所述质量平衡孔
偏离纵轴并且平衡印版滚筒；以及
所述滚筒包括在滚筒中轴向延伸并偏离滚筒的纵轴的至少一个
孔，用以当印版滚筒旋转时减少惯性积的变化。
本发明还提供一种用于设计印版滚筒的方法，其包括以下步骤 为偏离印版滚筒纵轴的至少一个轴向延伸孔选择至少一个位置； 为所述至少一个轴向延伸孔选择至少一个尺寸；并且当所述印版滚筒旋转时，与没有所述至少一个轴向延伸孔的印版 滚筒相比，所述至少一个位置以及至少一个尺寸减少了惯性积的变化。 本发明进一步提供一种滚筒，其包括 包括纵轴的滚筒，其质心位于滚筒几何中心处；
所述滚筒包括在滚筒中轴向延伸的质量平衡孔，所述质量平衡孔
偏离纵轴并且平衡滚筒；以及
所述滚筒包括在滚筒中轴向延伸并偏离滚筒纵轴的至少一个孔， 用以当滚筒旋转时减少惯性积的变化。
将参考附图对本发明的优选实施例进行说明，其中 图l示出了现有技术印版滚筒的剖视图2示出了当如图1中所示的印版滚筒旋转时，在剖面中的面积
惯性矩的变化图线。
图3示出了磨削印版滚筒的过程的示意图4示出了根据本发明的实施例的印版滚筒的视图5示出了将图l的现有技术印版滚筒的在剖面中面积惯性积的
变化与根据本发明的图4中的印版滚筒的惯性积的变化进行比较的图
线；并且
图6示出了图4中所示的印版滚筒的视图。
具体实施例方式
在工业中已经对于印刷印版滚筒的制造工艺非常熟悉。大体上， 所述工艺要求在期望的公差内磨削滚筒。由于对宽度更长的印版滚筒 例如宽度超过66英寸的印版滚筒的需求，在允许公差范围内的制造变 得更加困难。
具体地，在不执行二次特征磨削操作的最终磨削过程中，制造者 不能达到允许的偏心(run-out)规格，例如0.0002英寸。这些附加的 操作增加了制造滚筒的成本和时间。甚至对于特征磨削操作，滚筒的 剖面半径也可以作出例如大约为0.0005英寸的改变，从而导致椭圆形的滚筒。0.0005英寸的变化导致在印刷印版和印刷橡皮布之间的不良 接触，从而导致印版滚筒震动的增加以及印刷质量的下降。理想地， 印版滚筒具有不变的剖面半径；印版滚筒为圆形而不是椭圆形。
在磨削过程期间印版滚筒的不均匀偏移导致剖面半径的变化以及 所产生的椭圆形滚筒。当制造宽度更长的印版滚筒时不均匀偏移带来 的问题变得越来越明显，因为印版滚筒的长度和重量的增加会造成偏 移的增长。为了抵消在制造过程中的不均匀偏移，期望得到改进的惯 性平衡，由此当磨削印版滚筒时，可得到不变的印版滚筒剖面半径， 以及当滚筒旋转时可以在给定的平面中测量到均匀偏移。
图1示出了现有技术印版滚筒10。大体上，图1示出了印版滚筒 10的剖面，所述印版滚筒具有锁定杆凹槽15、用于与锁定杆凹槽对重 平衡(counterbalancing)的孔20以及用于印版滚筒10的质量平衡的 孔25。还示出了垂直于印版滚筒IO表面的x轴30以及旋转角0。
印版滚筒IO包括锁定杆凹槽15，在磨削工艺之后，在该处将锁 定杆增加到印版滚筒10。锁定杆拉动并且锁合印刷印版的前缘和尾 缘，所述印刷印版围绕印版滚筒10的外围表面。印版滚筒10包括用 以对重平衡锁定杆凹槽15的孔20。没有孔20，则印版滚筒10关于z 轴32不平衡。对重重量杆可以被置于孔20中并且与在锁定杆凹槽15 中的锁定杆相连接。增加对重重量杆减少了可能很大且不安全的锁定 杆的离心载荷分量。此外，孔20和对重重量杆帮助印版滚筒IO关于 z轴32平衡。
印版滚筒10包括附加的孔25，其用于关于z轴32对重平衡质量。 与孔20相似，孔25抵消为产生锁定杆凹槽15和孔20而去除的印版 滚筒IO的部分，因为为了产生锁定杆凹槽15和孔20而去除的质量体 积将印版滚筒10的质心从几何中心12转移。当质心位于与几何中心 12不同的位置时，印版滚筒IO在旋转期间震动。由此，正确定位的 孔25将质心转移到几何中心12从而获得改进的动力平衡。然而，这 种现有技术构造并不能改进印版滚筒旋转时印版滚筒10的惯性平衡 以及抗弯刚度。因此在磨削过程中，不良惯性平衡以及不均匀抗弯刚 度导致在印版滚筒10中产生缺陷。这种缺陷可以包括例如剖面半径的
7变化从而导致椭圆形滚筒。
尽管孔20和25可以改进印版滚筒10的动力平衡，但是仍然会发 生滚筒10的惯性矩的变化。图2示出了描述面积惯性矩对印版滚筒 10的0角位置的图线。更具体地，所述图线示出了当印版滚筒IO旋 转通过0角时，印版滚筒10关于x轴30的面积惯性矩。如图线的正 弦性质明显所示，面积惯性矩显著地变化。.
惯性矩涉及侧向偏移。大体上，可以使用常规的数学建模技术计 算印版滚筒的惯性和侧向偏移。具体地，关于印版滚筒的旋转轴的印 版滚筒的侧向偏移可以表示为如下列方程(1)和(2)所示的二阶导
数
方程1
方程2:
^w二 1似/ - ^乂"
V —(。2
,v = l Af人- M人
5 —s V"-(;)2
其中
W-在X方向中的侧向偏移； v-在y方向中的侧向偏移； Mf在X轴中的弯矩；
My-在y轴中的弯矩；
Ix广混合惯性积；
1^-在X方向中的惯性积
Iy广在y方向中的惯性积；以及 E-材料的弹性模量。
方程(1)和(2)示出了在面积惯性矩、在x和y轴中的侧向偏 移以及作用力矩之间的关系。参考图3，在印版滚筒的制造期间，由 于重力315引起的力沿y轴34施加在印版滚筒310上，沿x轴30的 力从磨削轮300施加在印版滚筒310上。主惯性矩为当主要的轴(axis ofinterest)旋转时所得到的最大值和最小值。在其上产生主矩的轴称 为主轴。理想地，惯性积Ly (也称为混合惯性积)关于主轴为零。当 考虑在磨削过程期间滚筒的侧向偏移时，在y方向中的位移(图3中
8所示并且在方程(2)中以符号v表示)以及在x方向中的位移(在方 程(1)中以符号w表示)分别代表滚筒关于重力和磨削轮的偏移。 所述位移由重力和/或作用在印版滚筒上的磨削轮的力以及相关面积 惯性矩的变化引起。
理论上，平衡的刚性滚筒在没有惯性或者抗弯刚度不平衡的情况 下旋转并且具有恒定的剖面半径，印版滚筒为圆形。当印版滚筒10 的质量为不对称的时，例如，当滚筒IO包括锁定凹槽15时，质心转 移并且导致不平衡。在印版滚筒10中增加孔20， 25以抵消在滚筒10 中的切口，然而，孔20， 25仅能改善动平衡。如图2中所示，孔20， 25不能改进印版滚筒IO的面积惯性矩的变化。另外，如上所示，当 滚筒旋转时，面积惯性矩的变化涉及印版滚筒10中的不均匀偏移，从 而导致在印版滚筒10中的制造缺陷。
如图3中所示，在印版滚筒310的制造过程中，磨削轮300支靠 在印版滚筒310的表面上，并且相对于印版滚筒310在由z轴32限定 的纵轴方向中移动，以执行对印版滚筒310的磨削。当印版滚筒310 旋转时，磨削轮300沿z轴32移动以将印版滚筒310磨削至期望的直 径或者公差。重力315引起的力沿竖直的y轴34向下作用在滚筒310 上并且产生关于水平x轴30的弯矩，产生具有非零惯性积(Ixy， Ixx， Iyy)的剖面并且导致印版滚筒310的侧向偏移。当在这个过程期间发 生侧向偏移时，则可能不能获得期望的公差，滚筒也可能被制造为椭 圆形。
上述提到的现有技术的修改和调整(例如孔20和25)，并没有改 进印版滚筒10的惯性平衡或者抗弯刚度。由此，印版滚筒在磨削过程 期间不均匀偏移并且导致包括椭圆形滚筒的缺陷。根据本发明的实施 例，当印版滚筒旋转时，其可以具有较少的惯性积变化、改进的抗弯 刚度、在旋转期间减少的震动以及随之较少的侧向位移。由此，所制 造的印版滚筒可被磨削为具有期望的偏心公差并且在印刷期间具有较 少的旋转干扰。
图4示出了印版滚筒410的剖视图。根据本发明的实施例，滚筒 410包括惯性平衡孔440和445。与图1相似，图4示出了锁定杆凹槽415、用于对重平衡锁定杆凹槽的孔420、质量平衡印版滚筒410的孔 425、与印版滚筒410的表面垂直的x轴430、以及旋转角 。
印版滚筒410包括锁定杆凹槽415，其用于拉动并且锁合印刷印 版的前缘和尾缘，所述印刷印版围绕印版滚筒410的外围表面。印版 滚筒410包括对重平衡锁定杆凹槽415的孔420， 425，与图1相似， 所述孔将滚筒410的质心移回到几何中心412。
印版滚筒410包括附加的惯性平衡孔440， 445。可用方程(1) 和(2)与常规数学建模技术一起确定孔440， 445的方位和尺寸，所 述孔增加到印版滚筒410中以改进惯性平衡以及抗弯刚度。惯性平衡 孔440， 445的位置和尺寸与印版滚筒剖面的面积惯性积有关。可使用 建模技术和方程(1)和(2)选择在印版滚筒410中的孔的尺寸和位 置。在优选实施例中，如图6中所示孔440， 445轴向延伸通过印版滚 筒410。由此，孔440， 445偏离印版滚筒410的纵轴432 (图6中的 z轴)并且变化尺寸和位置直到所测量到的惯性积在期望标准中，如 图5中图线505处所示。
孔440和445使印版滚筒410的惯性积变化最小化并且改进了印 版滚筒410在旋转期间的抗弯刚度。如方程(1)和(2)所示，通过 减少惯性积的变化，在滚筒410的磨削阶段期间位移变化也同样减少。
在图6中所示的优选实施例中，孔440， 440'以及445， 445'可以 分别从印版滚筒410的端部450， 452轴向向内钻孔。如图6中所示， 也可能期望不将孔440， 440，以及445, 445'钻孔为完全贯穿滚筒40。 因此，孔440和440'可能连接或者可能不连接。例如，孔440和440， 可以被优选在0.25至0.50英寸之间的宽度隔开，例如以适应制造局限。
图5示出了惯性积随旋转角0的改变而变化。现有技术的印版滚 筒图线510示出了惯性积的很大变化。根据本发明，印版滚筒图线505 示出了当印版滚筒410包括两个惯性平衡孔440和445 (图4)时惯性 积的微小变化。如图线505中所示，对于包括两个惯性平衡孔440， 445 (图4)的印版滚筒410，在旋转360度的范围内惯性积显著改进。 由于惯性积变化的降低，均匀的抗弯刚度改进并导致更加均匀的侧向 偏移。如图4中所示在印版滚筒410中包括附加的惯性平衡孔440，445减少了在旋转期间惯性积的变化同时维持了首要的质量平衡。由 此，可以实现在更紧密的公差内制造滚筒。
以上仅说明了本发明的原理。本领域技术人员应当理解可以在本 发明的精神和范围内发明其它更多的设备来实施本发明的原理。
例如，基于以上公开，应当理解本发明的原理可以容易的适应不 限于印版滚筒的各种滚筒类型来实现本发明的利益。
此外，基于本公开，应当理解本发明的原理不限于两个惯性平衡 孔，并且根据滚筒的构造可以容易地适应更多或者更少的孔。
ii
权利要求
1.一种用于设计印版滚筒的方法，其包括以下步骤为偏离滚筒纵轴的至少一个轴向延伸孔选择至少一个位置；并且为所述至少一个轴向延伸孔选择至少一个尺寸；当所述印版滚筒旋转时，与没有所述至少一个轴向延伸孔的印版滚筒相比，所述至少一个位置以及至少一个尺寸减少惯性积的变化。
2. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤随着所述印版滚筒的旋转角的改变在图上记录所述惯性积。
3. 根据权利要求1所述的方法，进一步包括步骤重复地进行选择至少一个位置和选择至少一个尺寸的步骤直到惯性积的变化小于或 者等于预先确定的标准。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中所述惯性积为不变的。
5. 根据权利要求3所述的方法，进一步包括制造印版滚筒的步骤， 在所述滚筒中在所述至少一个位置处具有至少一个轴向延伸孔，并且 所述至少一个轴向延伸孔为所述至少一个尺寸。
6. —种印版滚筒，包括滚筒，所述滚筒包括纵轴和位于所述滚筒的几何中心处的质心； 所述滚筒包括凹槽，所述凹槽用于接收印刷印版的两个端部； 所述滚筒包括在所述滚筒中轴向延伸的对重平衡孔，所述对重平衡孔偏离所述纵轴并且平衡所述凹槽；所述滚筒包括在所述滚筒中轴向延伸的质量平衡孔，所述质量平衡孔偏离所述纵轴并且平衡所述印版滚筒；以及所述滚筒包括在所述滚筒中轴向延伸并且偏离滚筒纵轴的至少一个孔，以便当所述印版滚筒旋转时减少惯性积的变化。
7. 根据权利要求6所述的印版滚筒，其中所述凹槽为接收印刷印 版的前端部和尾端部的锁定凹槽。
8. 根据权利要求6所述的印版滚筒，其中所述锁定凹槽使所述质 心偏离所述几何中心。
9. 根据权利要求8所述的印版滚筒，其中所述质量平衡孔被定位 为将所述质心移回到所述几何中心。
10. 根据权利要求6所述的印版滚筒，其中所述至少一个孔包括-第一孔和第二孔，所述第一孔从所述滚筒的第一端部开始，所述第二 孔从所述滚筒的第二端部开始。
11. 根据权利要求IO所述的印版滚筒，其中所述第一孔以及第二 孔沿所述纵轴被隔开。
12. 根据权利要求11所述的印版滚筒，其中在所述第一孔和第二 孔之间沿所述纵轴的间距在0.25至0.50英寸之间。
13. 根据权利要求6所述的印版滚筒，其中当所述印版滚筒旋转 时，所述抗弯刚度为平衡的。
14. 根据权利要求6所述的印版滚筒，其中锁定杆在所述凹槽内。
15. 根据权利要求6所述的印版滚筒，其中对重重量杆在所述对 重平衡孔内。
16. —种滚筒，包括包括纵轴的滚筒，其质心位于所述滚筒的几何中心处；所述滚筒包括在所述滚筒中轴向延伸的质量平衡孔，所述质量平衡孔偏离所述纵轴并且平衡所述滚筒；以及所述滚筒包括在所述滚筒中轴向延伸的至少一个孔，所述至少一 个孔偏离所述滚筒的所述纵轴，以便当所述滚筒旋转时减少惯性积的 变化。
17. 根据权利要求16所述的滚筒，其中所述至少一个孔包括第 一孔和第二孔，所述第一孔从所述滚筒的第一端部开始，所述第二孔 从所述滚筒的第二端部开始。
18. 根据权利要求17所述的滚筒，其中所述第一孔以及第二孔沿 所述纵轴被隔开。
19. 根据权利要求18所述的滚筒，其中在所述第一孔和第二孔之 间沿所述纵轴的间距在0.25至0.50英寸之间。
20. 根据权利要求16所述的滚筒，其中当所述滚筒旋转时，所述 抗弯刚度为平衡的。
全文摘要
一种印版滚筒(410)包括滚筒，所述滚筒包括纵轴(432)和位于滚筒的几何中心(412)的质心。滚筒(410)还包括用于接收印刷印版的两个端部的凹槽(415)；滚筒(410)包括在滚筒中轴向延伸的对重平衡孔，所述对重平衡孔(420)从纵轴(432)移位并且平衡凹槽(415)；并且滚筒(410)包括在滚筒中轴向延伸的质量平衡孔(425)，所述质量平衡孔(425)从纵轴(432)移位并且平衡印版滚筒。滚筒(410)进一步包括在滚筒中的至少一个轴向延伸孔(440)，所述轴向延伸孔(440)从滚筒的纵轴(432)移位，当印版滚筒旋转时，用以减少惯性积的变化。还提供一种滚筒。还提供一种方法。
文档编号B41F13/08GK101678670SQ200880015844
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月7日 优先权日2007年5月15日
发明者B·J·金特尔, D·M·珀杜, R·K·韦勒 申请人:高斯国际美洲公司