Op een veloffsetpers dragen de plaatcilinder, de rubberdoekcilinder en de druktcilinder het beeld, brengen zij de inkt over en drukken zij het vel tegen het rubberdoek. De manier waarop die cilinders aan elk uiteinde worden gelagerd, bepaalt of de drukdruk van de ene kant van het vel naar de andere gelijk blijft, en legt ook het maximum van de loopsnelheid vast. Het grootste deel van de twintigste eeuw was een glijlager het standaardantwoord. Bijna elke nieuwe pers die nu wordt verkocht, gebruikt in plaats daarvan een wentellager. De verandering kwam door de omringende techniek, niet door één slim onderdeel.

Wat glijlagers goed deden

Bij lage en middelgrote loopsnelheden draaiden cilindertappen in glijlagers. Het ontwerp heeft een grote lengte-diameterverhouding en werkt via contact tussen lage paren, waardoor de oliefilm schokken opvangt en de aandrijving soepel loopt. De lange contactlijn verstijft de cilinder, de doorbuiging onder drukdruk neemt af en de druk blijft gelijkmatig langs de as. Een glijlager is ook eenvoudig te bewerken, eenvoudig te monteren en eenvoudig te onderhouden. Bij de snelheden die persen toen haalden, voldeed het aan elke proceseis, en daarom werd het zo breed toegepast.

De snelheidsgrens

Vanaf de jaren tachtig begonnen persbouwers de productie op te voeren, en snelheid was de eerste hendel waaraan zij trokken. Het glijlager bood weerstand. De wrijvingscoëfficiënt is hoog, het contactoppervlak van de tap is groot, de speling in het wrijvingspaar is klein en de warmte wordt slecht afgevoerd, zodat een bescheiden snelheidsverhoging het risico meebrengt dat de as in de bus vastloopt. Vergroot de speling om vastlopen te voorkomen, en het frame verliest stijfheid, de overbrengingsnauwkeurigheid daalt en er verschijnen inktstrepen op het vel. Op dat punt was het glijlager de bottleneck, en de aandacht verschoof naar wentellichamen. Betere machinebouw en betere fabricage hadden tegen die tijd de obstakels weggenomen. Een wentellager heeft een kleine lengte-diameterverhouding en zet contact tussen lage paren om in contact tussen hoge paren, wat de stijfheid herstelt die het cilinderlichaam onder drukdruk verliest.

Waarom bouwers aarzelden, en wat veranderde

Het oude bezwaar was doorbuiging. Onder zware drukdruk buigt een cilinder door, zakt zijn doorbuigingscurve in, houdt het midden van de cilinder minder druk dan de uiteinden, drukken dots en letters zwak in het midden en voldoet het vel niet aan de norm. Eindige-elementenanalyse veranderde de berekening. Ontwerpers optimaliseren nu de cilinderstructuur en de inwendige holte, en verdelen ribben en webplaten naar aantal, vorm en doorsnede, zodat de algehele stijfheid stijgt en de doorbuiging onder belasting binnen het toegestane bereik blijft.

De cilinderfabricage verbeterde in hetzelfde tempo. Materiaal en hardheid worden nu beheerst via smelten, gieten en warmtebehandeling. Een perscilinder moet ook dynamische nauwkeurigheid vasthouden, en nauwkeurigheid na vermoeiing en kruip, niet alleen statische nauwkeurigheid en stijfheid. Dynamische nauwkeurigheid hangt af van hoe de massa is verdeeld en van de metallurgische structuur en chemische samenstelling van het metaal. De slingering wordt gemeten terwijl de cilinder bijna stilstaat, maar bij loopsnelheid verschilt de fout omdat massaverdeling en korrelstructuur nooit volkomen gelijkmatig zijn.

De lagertoevoer is ook volwassen geworden. Selectie, passing, montage en inspectie zijn nu routine, en hoogprecisielagers zijn zonder technische drempel verkrijgbaar bij binnenlandse en buitenlandse leveranciers. Aangrenzende onderdelen zijn mee verbeterd. De nauwkeurigheid van cilindertandwielen bereikt graad vier of beter, zowel in de kinematische groep als in de gladheidsgroep, dezelfde klasse als bij tandwielen voor de luchtvaart. Frame boringen en kopvlakken worden in één opspanning op een CNC frees- en boormachine bewerkt, zodat afmetingen, vormtolerantie en oppervlakteruwheid voldoen aan de overbepaalde framestructuur. Met die verbeterde onderdelen lopen persen stabieler, nemen trillingsbronnen af en heeft het cilindersysteem minder schokdemping nodig. Heidelberg, Mitsubishi, Komori en KBA monteren allemaal standaard rollagerondersteuning, en de ervaring die in het buitenland is opgedaan geeft binnenlandse bouwers een duidelijk referentiepunt.

Lagertypen in huidig gebruik

De eerste beslissing is welke lagerstructuur wordt gemonteerd, en bouwers beantwoorden die verschillend.

  • Heidelberg geeft de voorkeur aan naaldlagers, waarbij de werkspeling bij montage wordt ingesteld door de naalden te meten en in gepaarde groepen te monteren.
  • Roland bouwt rond meerrijige korte cilindrische massieve rollagers in combinatie met druklagers, waarbij radiale en axiale belasting apart worden afgesteld. De lagermaker garandeert de werkspeling, en de precisie-eis is hoog.
  • Mitsubishi gebruikt kegellagers, die radiale en axiale belasting samen dragen in een eenvoudiger opbouw, met speling die tijdens montage wordt ingesteld en een hogere eis aan de montagevaardigheid.
  • Sommige binnenlandse bouwers monteren holle cilindrische rollagers volgens een Amerikaans patent, met hoge voorspanning en lichte interferentie.

Al deze opstellingen dienen een offsetpers. Elk heeft zijn eigen karakter, en in theorie kan elk ervan een cilinder ondersteunen. De keuze volgt het ontwerpvermogen en procesniveau van de bouwer, hoe goed het technische team elk lagertype begrijpt en de staat van de fabriek, zodat objectieve grenzen en technische beoordeling op hetzelfde punt samenkomen. Bij elke optie is spelingbeheersing het gemeenschappelijke aandachtspunt.

Voorspanning en werkspeling

Het tweede technische probleem is voorspanning. De speling tussen het lagerpaar moet worden afgesteld om de stijfheid van het systeem te verhogen, en de speling die na voorspanning bij installatie overblijft, bepaalt zowel de uiteindelijke drukkwaliteit als de levensduur van de machine. Om de stijfheid te verhogen en lawaai te beperken, moet een rollager met negatieve werkspeling lopen.

Theorie en praktijkervaring zijn het eens over het doel. De vermoeiingslevensduur is het langst wanneer de werkspeling op ongeveer -10 μm ligt. Duw de negatieve waarde verder en de vermoeiingslevensduur daalt sterk. Wanneer de lagertemperatuur flink stijgt, maakt thermische uitzetting de effectieve speling negatiever dan de op de bank ingestelde waarde, dus bij montage moet een marge voor die verschuiving worden aangehouden.