I en arkoffsetpresse bærer plate-, gummi- og motrykksylinderen bildet, overfører fargen og presser arket mot gummien. Hvordan disse sylindrene er støttet i hver ende, avgjør om trykktrykket holder seg jevnt fra den ene siden av arket til den andre, og det setter også taket for kjørehastigheten. Gjennom det meste av det tjuende århundre var standardsvaret et glidelager. Nesten hver nye presse som selges nå, bruker rullelager i stedet. Endringen kom fra den omkringliggende konstruksjonen, ikke fra én smart del.

Hva glidelageret gjorde bra

Ved lave og middels kjørehastigheter roterte sylinderjournalene i glidelagre. Konstruksjonen har et stort lengde-til-diameter-forhold og fungerer gjennom lav parvis kontakt, slik at oljefilmen absorberer støt og driften går jevnt. Den lange kontaktlinjen stiver av sylinderen, nedbøyningen under trykktrykk faller, og trykket holder seg jevnt langs aksen. Et glidelager er også enkelt å maskinere, enkelt å montere og enkelt å vedlikeholde. Ved hastighetene pressene gikk med den gangen, oppfylte det alle prosesskrav, og derfor ble det brukt så bredt.

Hastighetstaket

Fra 1980-tallet begynte pressprodusentene å øke ytelsen, og hastigheten var det første de skrudde på. Glidelageret satte seg imot. Friksjonskoeffisienten er høy, kontaktarealet på journalen er stort, klaringen i friksjonsparet er liten og varmen ledes dårlig bort, så en moderat hastighetsøkning gir risiko for at akselen skjærer seg i foringen. Åpner man klaringen for å unngå skjæring, mister rammen stivhet, overføringsnøyaktigheten faller og det oppstår fargestriper på arket. På det punktet var glidelageret flaskehalsen, og oppmerksomheten flyttet seg til rullende elementer. Bedre maskinkonstruksjon og bedre produksjon hadde da fjernet hindringene. Et rullelager har et lite lengde-til-diameter-forhold og gjør lav parvis kontakt om til høy parvis kontakt, noe som gjenoppretter den stivheten sylinderkroppen mister under trykkbelastning.

Hvorfor produsentene nølte, og hva som endret seg

Den gamle innvendingen var nedbøyning. Under tungt trykktrykk bøyer en sylinder seg, nedbøyningskurven siger, midten av sylinderen holder mindre trykk enn endene, punkter og skrift trykkes svakt i midten og arket faller gjennom standarden. Elementmetodeanalyse endret beregningen. Konstruktører optimaliserer nå sylinderstrukturen og det indre hulrommet, fordeler ribber og platevegger etter antall, form og tverrsnittsstørrelse slik at den samlede stivheten øker og nedbøyningen under belastning holder seg innenfor tillatt område.

Sylinderproduksjonen ble forbedret på samme tidslinje. Materiale og hardhet styres nå gjennom smelting, støping og varmebehandling. En pressesylinder må også holde dynamisk nøyaktighet, og nøyaktighet etter utmatting og kryp, ikke bare statisk nøyaktighet og stivhet. Dynamisk nøyaktighet avhenger av hvordan massen er fordelt og av metallstrukturen og den kjemiske sammensetningen i metallet. Kasteret måles med sylinderen nesten i ro, men ved kjørehastighet er feilen en annen fordi massefordeling og kornstruktur aldri er helt jevne.

Lagerforsyningen har også blitt moden. Valg, tilpasning, montering og kontroll er nå rutine, og presisjonslagre er tilgjengelige fra innenlandske og utenlandske leverandører uten tekniske hindringer. Tilstøtende deler er forbedret tilsvarende. Sylinderdrevenes nøyaktighet når grad fire eller bedre i både den kinematiske gruppen og jevnhetsgruppen, samme klasse som brukes i flydeler. Rammehull og endeflater bearbeides i én oppspenning på en CNC-boremaskin med fresing, slik at dimensjoner, formtoleranse og overflateruhet tilfredsstiller den overbestemte rammestrukturen. Med disse delene forbedret går pressene jevnere, vibrasjonskildene reduseres og sylindersystemet trenger mindre støtdemping. Heidelberg, Mitsubishi, Komori og KBA monterer alle rullelagerstøtter som standard, og erfaringene fra utlandet gir innenlandske produsenter en klar referanse.

Lagertyper i bruk i dag

Det første valget er hvilken lagerstruktur som skal monteres, og produsentene svarer ulikt.

  • Heidelberg foretrekker nålelager, med arbeidsklaring satt ved montering ved å måle nålene og montere dem i matchede grupper.
  • Roland bygger rundt flerrads korte sylindriske massivrullelager kombinert med aksiallager, der radial- og aksiallaster justeres separat. Lagerprodusenten garanterer arbeidsklaringen, og presisjonskravet er høyt.
  • Mitsubishi bruker koniske rullelager, som bærer radial- og aksiallast sammen i en enklere utforming, med klaring satt under montering og høyere krav til monteringsdyktighet.
  • Noen innenlandske produsenter monterer hule sylindriske rullelager laget etter et amerikansk patent, kjørt med høyt forspenn og svak interferens.

Alle disse løsningene tjener en offsetpresse. Hver har sin egen karakter, og i teorien kan enhver av dem støtte en sylinder. Valget følger produsentens designkapasitet og prosessnivå, hvor godt det tekniske teamet forstår hver lagertype og anleggets tilstand, slik at objektive grenser og ingeniørmessig skjønn møtes på samme sted. På tvers av alle alternativene er klaringskontroll den felles utfordringen.

Forspenn og arbeidsklaring

Det andre tekniske problemet er forspenn. Klaringen mellom lagerparet må justeres for å øke systemstivheten, og klaringen som gjenstår etter forspenn ved installasjon avgjør både endelig utskriftskvalitet og maskinens levetid. For å øke stivheten og redusere støy bør et rullelager gå med negativ arbeidsklaring.

Teori og praksis er enige om målet. Utmattelseslevetiden er lengst når arbeidsklaringen ligger på omtrent -10 μm. Økes den negative verdien ytterligere, faller utmattelseslevetiden kraftig. Når lagertemperaturen stiger mye, gjør termisk utvidelse den effektive klaringen mer negativ enn verdien satt på benken, så monteringen bør legge inn en margin for denne endringen.