專利名稱：具有減少慣性變化的滾筒和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及印刷工業(yè)并且更具體地涉及在印刷機中對不平衡面積 慣性矩敏感的滾筒。
背景技術：
美國專利文件No. 6131513公開了具有印版凹槽的印版滾筒。印 版的前緣和尾緣位于印版凹槽中。偏心軸被安置在印版滾筒的孔中， 并且優(yōu)選為安置在印版凹槽附近。
美國專利文件No. 5485784 Al公開了具有細長安裝凹槽的印刷印 版滾筒，所述細長安裝凹槽具有成對的相對凹槽壁。在印版滾筒的細 長安裝凹槽中安置有通用鎖定裝置，其用于將印刷印版的相對邊緣可 釋放地壓靠在凹槽的相對凹槽壁的其中之一上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種印版滾筒，其包括
滾筒，所述滾筒包括縱軸和位于滾筒幾何中心處的質(zhì)心； 所述滾筒包括凹槽，所述凹槽用于接收印刷印版的兩個端部； 所述滾筒包括在滾筒中軸向延伸的對重平衡孔，所述對重平衡孔
偏離縱軸并且平衡凹槽；
所述滾筒包括在滾筒中軸向延伸的質(zhì)量平衡孔，所述質(zhì)量平衡孔
偏離縱軸并且平衡印版滾筒；以及
所述滾筒包括在滾筒中軸向延伸并偏離滾筒的縱軸的至少一個
孔，用以當印版滾筒旋轉(zhuǎn)時減少慣性積的變化。
本發(fā)明還提供一種用于設計印版滾筒的方法，其包括以下步驟 為偏離印版滾筒縱軸的至少一個軸向延伸孔選擇至少一個位置； 為所述至少一個軸向延伸孔選擇至少一個尺寸；并且當所述印版滾筒旋轉(zhuǎn)時，與沒有所述至少一個軸向延伸孔的印版 滾筒相比，所述至少一個位置以及至少一個尺寸減少了慣性積的變化。 本發(fā)明進一步提供一種滾筒，其包括 包括縱軸的滾筒，其質(zhì)心位于滾筒幾何中心處；
所述滾筒包括在滾筒中軸向延伸的質(zhì)量平衡孔，所述質(zhì)量平衡孔
偏離縱軸并且平衡滾筒；以及
所述滾筒包括在滾筒中軸向延伸并偏離滾筒縱軸的至少一個孔， 用以當滾筒旋轉(zhuǎn)時減少慣性積的變化。


將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明，其中 圖l示出了現(xiàn)有技術印版滾筒的剖視圖2示出了當如圖1中所示的印版滾筒旋轉(zhuǎn)時，在剖面中的面積
慣性矩的變化圖線。
圖3示出了磨削印版滾筒的過程的示意圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的印版滾筒的視圖5示出了將圖l的現(xiàn)有技術印版滾筒的在剖面中面積慣性積的
變化與根據(jù)本發(fā)明的圖4中的印版滾筒的慣性積的變化進行比較的圖
線；并且
圖6示出了圖4中所示的印版滾筒的視圖。
具體實施例方式
在工業(yè)中已經(jīng)對于印刷印版滾筒的制造工藝非常熟悉。大體上， 所述工藝要求在期望的公差內(nèi)磨削滾筒。由于對寬度更長的印版滾筒 例如寬度超過66英寸的印版滾筒的需求，在允許公差范圍內(nèi)的制造變 得更加困難。
具體地，在不執(zhí)行二次特征磨削操作的最終磨削過程中，制造者 不能達到允許的偏心(run-out)規(guī)格，例如0.0002英寸。這些附加的 操作增加了制造滾筒的成本和時間。甚至對于特征磨削操作，滾筒的 剖面半徑也可以作出例如大約為0.0005英寸的改變，從而導致橢圓形的滾筒。0.0005英寸的變化導致在印刷印版和印刷橡皮布之間的不良 接觸，從而導致印版滾筒震動的增加以及印刷質(zhì)量的下降。理想地， 印版滾筒具有不變的剖面半徑；印版滾筒為圓形而不是橢圓形。
在磨削過程期間印版滾筒的不均勻偏移導致剖面半徑的變化以及 所產(chǎn)生的橢圓形滾筒。當制造寬度更長的印版滾筒時不均勻偏移帶來 的問題變得越來越明顯，因為印版滾筒的長度和重量的增加會造成偏 移的增長。為了抵消在制造過程中的不均勻偏移，期望得到改進的慣 性平衡，由此當磨削印版滾筒時，可得到不變的印版滾筒剖面半徑， 以及當滾筒旋轉(zhuǎn)時可以在給定的平面中測量到均勻偏移。
圖1示出了現(xiàn)有技術印版滾筒10。大體上，圖1示出了印版滾筒 10的剖面，所述印版滾筒具有鎖定桿凹槽15、用于與鎖定桿凹槽對重 平衡(counterbalancing)的孔20以及用于印版滾筒10的質(zhì)量平衡的 孔25。還示出了垂直于印版滾筒IO表面的x軸30以及旋轉(zhuǎn)角0。
印版滾筒IO包括鎖定桿凹槽15，在磨削工藝之后，在該處將鎖 定桿增加到印版滾筒10。鎖定桿拉動并且鎖合印刷印版的前緣和尾 緣，所述印刷印版圍繞印版滾筒10的外圍表面。印版滾筒10包括用 以對重平衡鎖定桿凹槽15的孔20。沒有孔20，則印版滾筒10關于z 軸32不平衡。對重重量桿可以被置于孔20中并且與在鎖定桿凹槽15 中的鎖定桿相連接。增加對重重量桿減少了可能很大且不安全的鎖定 桿的離心載荷分量。此外，孔20和對重重量桿幫助印版滾筒IO關于 z軸32平衡。
印版滾筒10包括附加的孔25，其用于關于z軸32對重平衡質(zhì)量。 與孔20相似，孔25抵消為產(chǎn)生鎖定桿凹槽15和孔20而去除的印版 滾筒IO的部分，因為為了產(chǎn)生鎖定桿凹槽15和孔20而去除的質(zhì)量體 積將印版滾筒10的質(zhì)心從幾何中心12轉(zhuǎn)移。當質(zhì)心位于與幾何中心 12不同的位置時，印版滾筒IO在旋轉(zhuǎn)期間震動。由此，正確定位的 孔25將質(zhì)心轉(zhuǎn)移到幾何中心12從而獲得改進的動力平衡。然而，這 種現(xiàn)有技術構(gòu)造并不能改進印版滾筒旋轉(zhuǎn)時印版滾筒10的慣性平衡 以及抗彎剛度。因此在磨削過程中，不良慣性平衡以及不均勻抗彎剛 度導致在印版滾筒10中產(chǎn)生缺陷。這種缺陷可以包括例如剖面半徑的
7變化從而導致橢圓形滾筒。
盡管孔20和25可以改進印版滾筒10的動力平衡，但是仍然會發(fā) 生滾筒10的慣性矩的變化。圖2示出了描述面積慣性矩對印版滾筒 10的0角位置的圖線。更具體地，所述圖線示出了當印版滾筒IO旋 轉(zhuǎn)通過0角時，印版滾筒10關于x軸30的面積慣性矩。如圖線的正 弦性質(zhì)明顯所示，面積慣性矩顯著地變化。.
慣性矩涉及側(cè)向偏移。大體上，可以使用常規(guī)的數(shù)學建模技術計 算印版滾筒的慣性和側(cè)向偏移。具體地，關于印版滾筒的旋轉(zhuǎn)軸的印 版滾筒的側(cè)向偏移可以表示為如下列方程(1)和(2)所示的二階導
數(shù)
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方向中的側(cè)向偏移； v-在y方向中的側(cè)向偏移； Mf在X軸中的彎矩；
My-在y軸中的彎矩；
Ix廣混合慣性積；
1^-在X方向中的慣性積
Iy廣在y方向中的慣性積；以及 E-材料的彈性模量。
方程(1)和(2)示出了在面積慣性矩、在x和y軸中的側(cè)向偏 移以及作用力矩之間的關系。參考圖3，在印版滾筒的制造期間，由 于重力315引起的力沿y軸34施加在印版滾筒310上，沿x軸30的 力從磨削輪300施加在印版滾筒310上。主慣性矩為當主要的軸(axis ofinterest)旋轉(zhuǎn)時所得到的最大值和最小值。在其上產(chǎn)生主矩的軸稱 為主軸。理想地，慣性積Ly (也稱為混合慣性積)關于主軸為零。當 考慮在磨削過程期間滾筒的側(cè)向偏移時，在y方向中的位移(圖3中
8所示并且在方程(2)中以符號v表示)以及在x方向中的位移(在方 程(1)中以符號w表示)分別代表滾筒關于重力和磨削輪的偏移。 所述位移由重力和/或作用在印版滾筒上的磨削輪的力以及相關面積 慣性矩的變化引起。
理論上，平衡的剛性滾筒在沒有慣性或者抗彎剛度不平衡的情況 下旋轉(zhuǎn)并且具有恒定的剖面半徑，印版滾筒為圓形。當印版滾筒10 的質(zhì)量為不對稱的時，例如，當滾筒IO包括鎖定凹槽15時，質(zhì)心轉(zhuǎn) 移并且導致不平衡。在印版滾筒10中增加孔20， 25以抵消在滾筒10 中的切口，然而，孔20， 25僅能改善動平衡。如圖2中所示，孔20， 25不能改進印版滾筒IO的面積慣性矩的變化。另外，如上所示，當 滾筒旋轉(zhuǎn)時，面積慣性矩的變化涉及印版滾筒10中的不均勻偏移，從 而導致在印版滾筒10中的制造缺陷。
如圖3中所示，在印版滾筒310的制造過程中，磨削輪300支靠 在印版滾筒310的表面上，并且相對于印版滾筒310在由z軸32限定 的縱軸方向中移動，以執(zhí)行對印版滾筒310的磨削。當印版滾筒310 旋轉(zhuǎn)時，磨削輪300沿z軸32移動以將印版滾筒310磨削至期望的直 徑或者公差。重力315引起的力沿豎直的y軸34向下作用在滾筒310 上并且產(chǎn)生關于水平x軸30的彎矩，產(chǎn)生具有非零慣性積(Ixy， Ixx， Iyy)的剖面并且導致印版滾筒310的側(cè)向偏移。當在這個過程期間發(fā) 生側(cè)向偏移時，則可能不能獲得期望的公差，滾筒也可能被制造為橢 圓形。
上述提到的現(xiàn)有技術的修改和調(diào)整(例如孔20和25)，并沒有改 進印版滾筒10的慣性平衡或者抗彎剛度。由此，印版滾筒在磨削過程 期間不均勻偏移并且導致包括橢圓形滾筒的缺陷。根據(jù)本發(fā)明的實施 例，當印版滾筒旋轉(zhuǎn)時，其可以具有較少的慣性積變化、改進的抗彎 剛度、在旋轉(zhuǎn)期間減少的震動以及隨之較少的側(cè)向位移。由此，所制 造的印版滾筒可被磨削為具有期望的偏心公差并且在印刷期間具有較 少的旋轉(zhuǎn)干擾。
圖4示出了印版滾筒410的剖視圖。根據(jù)本發(fā)明的實施例，滾筒 410包括慣性平衡孔440和445。與圖1相似，圖4示出了鎖定桿凹槽415、用于對重平衡鎖定桿凹槽的孔420、質(zhì)量平衡印版滾筒410的孔 425、與印版滾筒410的表面垂直的x軸430、以及旋轉(zhuǎn)角 。
印版滾筒410包括鎖定桿凹槽415，其用于拉動并且鎖合印刷印 版的前緣和尾緣，所述印刷印版圍繞印版滾筒410的外圍表面。印版 滾筒410包括對重平衡鎖定桿凹槽415的孔420， 425，與圖1相似， 所述孔將滾筒410的質(zhì)心移回到幾何中心412。
印版滾筒410包括附加的慣性平衡孔440， 445?？捎梅匠?1) 和(2)與常規(guī)數(shù)學建模技術一起確定孔440， 445的方位和尺寸，所 述孔增加到印版滾筒410中以改進慣性平衡以及抗彎剛度。慣性平衡 孔440， 445的位置和尺寸與印版滾筒剖面的面積慣性積有關。可使用 建模技術和方程(1)和(2)選擇在印版滾筒410中的孔的尺寸和位 置。在優(yōu)選實施例中，如圖6中所示孔440， 445軸向延伸通過印版滾 筒410。由此，孔440， 445偏離印版滾筒410的縱軸432 (圖6中的 z軸)并且變化尺寸和位置直到所測量到的慣性積在期望標準中，如 圖5中圖線505處所示。
孔440和445使印版滾筒410的慣性積變化最小化并且改進了印 版滾筒410在旋轉(zhuǎn)期間的抗彎剛度。如方程(1)和(2)所示，通過 減少慣性積的變化，在滾筒410的磨削階段期間位移變化也同樣減少。
在圖6中所示的優(yōu)選實施例中，孔440， 440'以及445， 445'可以 分別從印版滾筒410的端部450， 452軸向向內(nèi)鉆孔。如圖6中所示， 也可能期望不將孔440， 440，以及445, 445'鉆孔為完全貫穿滾筒40。 因此，孔440和440'可能連接或者可能不連接。例如，孔440和440， 可以被優(yōu)選在0.25至0.50英寸之間的寬度隔開，例如以適應制造局限。
圖5示出了慣性積隨旋轉(zhuǎn)角0的改變而變化?，F(xiàn)有技術的印版滾 筒圖線510示出了慣性積的很大變化。根據(jù)本發(fā)明，印版滾筒圖線505 示出了當印版滾筒410包括兩個慣性平衡孔440和445 (圖4)時慣性 積的微小變化。如圖線505中所示，對于包括兩個慣性平衡孔440， 445 (圖4)的印版滾筒410，在旋轉(zhuǎn)360度的范圍內(nèi)慣性積顯著改進。 由于慣性積變化的降低，均勻的抗彎剛度改進并導致更加均勻的側(cè)向 偏移。如圖4中所示在印版滾筒410中包括附加的慣性平衡孔440，445減少了在旋轉(zhuǎn)期間慣性積的變化同時維持了首要的質(zhì)量平衡。由 此，可以實現(xiàn)在更緊密的公差內(nèi)制造滾筒。
以上僅說明了本發(fā)明的原理。本領域技術人員應當理解可以在本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)發(fā)明其它更多的設備來實施本發(fā)明的原理。
例如，基于以上公開，應當理解本發(fā)明的原理可以容易的適應不 限于印版滾筒的各種滾筒類型來實現(xiàn)本發(fā)明的利益。
此外，基于本公開，應當理解本發(fā)明的原理不限于兩個慣性平衡 孔，并且根據(jù)滾筒的構(gòu)造可以容易地適應更多或者更少的孔。
ii
權利要求
1.一種用于設計印版滾筒的方法，其包括以下步驟為偏離滾筒縱軸的至少一個軸向延伸孔選擇至少一個位置；并且為所述至少一個軸向延伸孔選擇至少一個尺寸；當所述印版滾筒旋轉(zhuǎn)時，與沒有所述至少一個軸向延伸孔的印版滾筒相比，所述至少一個位置以及至少一個尺寸減少慣性積的變化。
2. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括步驟隨著所述印版滾筒的旋轉(zhuǎn)角的改變在圖上記錄所述慣性積。
3. 根據(jù)權利要求1所述的方法，進一步包括步驟重復地進行選擇至少一個位置和選擇至少一個尺寸的步驟直到慣性積的變化小于或 者等于預先確定的標準。
4. 根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述慣性積為不變的。
5. 根據(jù)權利要求3所述的方法，進一步包括制造印版滾筒的步驟， 在所述滾筒中在所述至少一個位置處具有至少一個軸向延伸孔，并且 所述至少一個軸向延伸孔為所述至少一個尺寸。
6. —種印版滾筒，包括滾筒，所述滾筒包括縱軸和位于所述滾筒的幾何中心處的質(zhì)心； 所述滾筒包括凹槽，所述凹槽用于接收印刷印版的兩個端部； 所述滾筒包括在所述滾筒中軸向延伸的對重平衡孔，所述對重平衡孔偏離所述縱軸并且平衡所述凹槽；所述滾筒包括在所述滾筒中軸向延伸的質(zhì)量平衡孔，所述質(zhì)量平衡孔偏離所述縱軸并且平衡所述印版滾筒；以及所述滾筒包括在所述滾筒中軸向延伸并且偏離滾筒縱軸的至少一個孔，以便當所述印版滾筒旋轉(zhuǎn)時減少慣性積的變化。
7. 根據(jù)權利要求6所述的印版滾筒，其中所述凹槽為接收印刷印 版的前端部和尾端部的鎖定凹槽。
8. 根據(jù)權利要求6所述的印版滾筒，其中所述鎖定凹槽使所述質(zhì) 心偏離所述幾何中心。
9. 根據(jù)權利要求8所述的印版滾筒，其中所述質(zhì)量平衡孔被定位 為將所述質(zhì)心移回到所述幾何中心。
10. 根據(jù)權利要求6所述的印版滾筒，其中所述至少一個孔包括-第一孔和第二孔，所述第一孔從所述滾筒的第一端部開始，所述第二 孔從所述滾筒的第二端部開始。
11. 根據(jù)權利要求IO所述的印版滾筒，其中所述第一孔以及第二 孔沿所述縱軸被隔開。
12. 根據(jù)權利要求11所述的印版滾筒，其中在所述第一孔和第二 孔之間沿所述縱軸的間距在0.25至0.50英寸之間。
13. 根據(jù)權利要求6所述的印版滾筒，其中當所述印版滾筒旋轉(zhuǎn) 時，所述抗彎剛度為平衡的。
14. 根據(jù)權利要求6所述的印版滾筒，其中鎖定桿在所述凹槽內(nèi)。
15. 根據(jù)權利要求6所述的印版滾筒，其中對重重量桿在所述對 重平衡孔內(nèi)。
16. —種滾筒，包括包括縱軸的滾筒，其質(zhì)心位于所述滾筒的幾何中心處；所述滾筒包括在所述滾筒中軸向延伸的質(zhì)量平衡孔，所述質(zhì)量平衡孔偏離所述縱軸并且平衡所述滾筒；以及所述滾筒包括在所述滾筒中軸向延伸的至少一個孔，所述至少一 個孔偏離所述滾筒的所述縱軸，以便當所述滾筒旋轉(zhuǎn)時減少慣性積的 變化。
17. 根據(jù)權利要求16所述的滾筒，其中所述至少一個孔包括第 一孔和第二孔，所述第一孔從所述滾筒的第一端部開始，所述第二孔 從所述滾筒的第二端部開始。
18. 根據(jù)權利要求17所述的滾筒，其中所述第一孔以及第二孔沿 所述縱軸被隔開。
19. 根據(jù)權利要求18所述的滾筒，其中在所述第一孔和第二孔之 間沿所述縱軸的間距在0.25至0.50英寸之間。
20. 根據(jù)權利要求16所述的滾筒，其中當所述滾筒旋轉(zhuǎn)時，所述 抗彎剛度為平衡的。
全文摘要
一種印版滾筒(410)包括滾筒，所述滾筒包括縱軸(432)和位于滾筒的幾何中心(412)的質(zhì)心。滾筒(410)還包括用于接收印刷印版的兩個端部的凹槽(415)；滾筒(410)包括在滾筒中軸向延伸的對重平衡孔，所述對重平衡孔(420)從縱軸(432)移位并且平衡凹槽(415)；并且滾筒(410)包括在滾筒中軸向延伸的質(zhì)量平衡孔(425)，所述質(zhì)量平衡孔(425)從縱軸(432)移位并且平衡印版滾筒。滾筒(410)進一步包括在滾筒中的至少一個軸向延伸孔(440)，所述軸向延伸孔(440)從滾筒的縱軸(432)移位，當印版滾筒旋轉(zhuǎn)時，用以減少慣性積的變化。還提供一種滾筒。還提供一種方法。
文檔編號B41F13/08GK101678670SQ200880015844
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權日2007年5月15日
發(fā)明者B·J·金特爾, D·M·珀杜, R·K·韋勒 申請人:高斯國際美洲公司