V archovém ofsetovém stroji nese deskový válec, pogumovaný válec a protitlakový válec obraz, přenáší barvu a přitlačují arch k pogumovanému válci. Způsob uložení těchto válců na každém konci rozhoduje o tom, zda tlak tisku zůstane rovnoměrný od jedné strany archu ke druhé, a určuje také horní hranici rychlosti stroje. Většinu dvacátého století bylo standardním řešením kluzné ložisko. Téměř každý nový stroj se dnes dodává s valivým ložiskem. Změna přišla z okolního konstrukčního řešení, ne z jednoho chytrého dílu.

V čem byla kluzná ložiska dobrá

Při nízkých a středních rychlostech se čepy válců otáčely v kluzných ložiskách. Konstrukce má velký poměr délky k průměru a pracuje s kontaktem nízké dvojice, takže olejový film pohlcuje rázy a pohon běží plynule. Dlouhá kontaktní linie ztužuje válec, průhyb pod tlakem protitlaku klesá a tlak zůstává po celé ose rovnoměrný. Kluzné ložisko se také snadno obrábí, snadno montuje a snadno udržuje. Při tehdejších rychlostech strojů splňovalo všechny požadavky procesu, a proto se tak široce používalo.

Hranice rychlosti

Od osmdesátých let začali výrobci strojů zvyšovat výkon a rychlost byla první páka, za kterou zatáhli. Kluzné ložisko kladlo odpor. Má vysoký součinitel tření, velkou kontaktní plochu čepu, malou vůli ve třecí dvojici a teplo se odvádí špatně, takže i mírné zvýšení rychlosti přináší riziko zadření hřídele v pouzdře. Zvětšete vůli, abyste zadření zabránili, a rám ztratí tuhost, přesnost přenosu klesne a na archu se objeví pruhy barvy. V tu chvíli bylo kluzné ložisko úzkým místem a pozornost se přesunula k valivým prvkům. Lepší konstrukce strojů a lepší výroba do té doby odstranily překážky. Valivé ložisko má malý poměr délky k průměru a mění kontakt nízké dvojice na kontakt vysoké dvojice, čímž vrací tělu válce tuhost, kterou ztrácí pod zatížením protitlaku.

Proč výrobci váhali a co se změnilo

Starou námitkou byl průhyb. Pod velkým tlakem protitlaku se válec ohýbá, jeho křivka průhybu se prohýbá, střed válce vyvíjí menší tlak než konce, body a písmo se ve středu tisknou slabě a arch neprojde normou. Analýza metodou konečných prvků změnila výpočet. Konstruktéři dnes optimalizují strukturu válce a jeho vnitřní dutinu, rozmísťují žebra a přepážky podle počtu, tvaru a velikosti průřezu tak, aby celková tuhost vzrostla a průhyb pod zatížením zůstal v povoleném rozsahu.

Výroba válců se zlepšila ve stejné době. Materiál a tvrdost se dnes řídí tavením, litím a tepelným zpracováním. Válec stroje musí také udržet dynamickou přesnost a přesnost po únavě a dotvarování, ne jen statickou přesnost a tuhost. Dynamická přesnost závisí na rozložení hmoty a na metalurgické struktuře a chemickém složení kovu. Házivost se měří s válcem téměř v klidu, přesto se při provozní rychlosti chyba liší, protože rozložení hmoty a struktura zrn nejsou nikdy dokonale rovnoměrné.

Dodávky ložisek se také zlepšily. Výběr, montáž, sestavení a kontrola jsou dnes rutinou a vysoce přesná ložiska jsou dostupná od domácích i zahraničních výrobců bez technických překážek. Sousední díly se přizpůsobily. Přesnost ozubení válců dosahuje čtvrtého stupně nebo lepšího v kinematické i plynulostní skupině, tedy stejné třídy jako u ozubení v letectví. Otvory a čelní plochy rámu se obrábějí na jedno upnutí na CNC vyvrtávačce a frézce, takže rozměry, tolerance tvaru a drsnost povrchu odpovídají přeurčené struktuře rámu. Díky těmto zlepšením běží stroje plynuleji, ubývá zdrojů vibrací a systém válců potřebuje méně tlumení nárazů. Heidelberg, Mitsubishi, Komori i KBA montují valivá ložiska standardně a zkušenosti ze zahraničí dávají domácím výrobcům jasné vodítko.

Typy ložisek v současném použití

První rozhodnutí je, jakou strukturu ložisek použít, a výrobci na ně odpovídají různě.

  • Heidelberg dává přednost jehlovým ložiskům, přičemž pracovní vůle se nastavuje při montáži měřením jehel a jejich řazením do skupin.
  • Roland staví na víceřadých krátkých válcových ložiskách s plnými válečky v kombinaci s axiálními ložisky, přičemž radiální a axiální zatížení se seřizují odděleně. Pracovní vůli garantuje výrobce ložisek a nároky na přesnost jsou vysoké.
  • Mitsubishi používá kuželíková ložiska, která přenášejí radiální i axiální zatížení společně v jednodušším uspořádání, vůle se nastavuje při montáži a nároky na zručnost při montáži jsou vyšší.
  • Někteří domácí výrobci montují dutá válcová ložiska vyrobená podle amerického patentu, provozovaná s vysokým předpětím a nepatrným přesahem.

Všechna tato uspořádání slouží ofsetovému stroji. Každé má svůj charakter a teoreticky může nést válec kterékoli z nich. Volba vychází z konstrukčních schopností a technologické úrovně výrobce, z toho, jak dobře technický tým jednotlivé typy ložisek zná, a ze stavu provozu, aby se objektivní meze a inženýrský úsudek sešly na stejném místě. U všech možností je společným bodem řízení vůle.

Předpětí a pracovní vůle

Druhým technickým problémem je předpětí. Vůle mezi dvojicí ložisek se musí seřídit tak, aby se zvýšila tuhost systému, a vůle zbývající po předpětí při instalaci rozhoduje o konečné kvalitě tisku i o životnosti stroje. Pro zvýšení tuhosti a snížení hluku má valivé ložisko běžet se zápornou pracovní vůlí.

Teorie i praxe v dílně se shodují na cíli. Únavová životnost je nejdelší, když pracovní vůle leží kolem -10 μm. Při dalším posunu do záporných hodnot únavová životnost prudce klesá. Když teplota ložiska výrazně stoupne, tepelná roztažnost posune účinnou vůli do zápornějších hodnot, než jaká byla nastavena na stole, takže montáž má na tento posun ponechat rezervu.