I en arkoffsetpress bär plåtcylindern, gummicylindern och mottryckscylindern bilden, överför färgen och pressar arket mot gummit. Hur cylindrarna är lagrade i varje ände avgör om trycktrycket hålls jämnt från arkets ena sida till den andra, och det sätter också taket för körhastigheten. Under större delen av 1900-talet var svaret ett glidlager. Nästan varje ny press som säljs i dag använder i stället rullager. Förändringen kom från den omgivande konstruktionen, inte från en enskild smart detalj.

Det glidlagret gjorde bra

Vid låga och medelhöga körhastigheter roterade cylinderaxlarna i glidlager. Konstruktionen har ett stort längd-diameterförhållande och arbetar med låg parvis kontakt, så oljefilmen tar upp stötar och driften går jämnt. Den långa kontaktlinjen styvar upp cylindern, nedböjningen under trycktryck minskar och trycket hålls jämnt längs axeln. Ett glidlager är också lätt att bearbeta, lätt att montera och lätt att underhålla. Vid de hastigheter pressarna körde då uppfyllde det alla processkrav, vilket är skälet till att det användes så brett.

Hastighetstaket

Från 1980-talet började pressbyggarna höja produktionen, och hastigheten var den första hävstången de tog i. Glidlagret satte emot. Friktionskoefficienten är hög, axelns kontaktyta är stor, spelet i friktionsparet är litet och värmen leds bort dåligt, så en måttlig hastighetsökning medför risk för att axeln skär i bussningen. Öppnar man spelet för att undvika skärning tappar ramen styvhet, överföringsnoggrannheten sjunker och färgstreck uppstår på arket. Då var glidlagret flaskhalsen, och uppmärksamheten flyttades till rullager. Bättre maskinkonstruktion och bättre tillverkning hade vid det laget undanröjt hindren. Ett rullager har ett litet längd-diameterförhållande och omvandlar låg parvis kontakt till hög parvis kontakt, vilket återställer den styvhet cylinderkroppen tappar under tryckbelastning.

Varför byggarna tvekade, och vad som ändrades

Invändningen var nedböjningen. Under högt trycktryck böjs en cylinder, nedböjningskurvan sjunker, mitten av cylindern håller lägre tryck än ändarna, punkter och text trycks svagt i mitten och arket klarar inte standarden. Finita elementanalys ändrade beräkningen. Konstruktörerna optimerar nu cylinderstrukturen och dess inre hålrum och fördelar ribbor och livplåtar efter antal, form och tvärsnittsmått så att den totala styvheten ökar och nedböjningen under last hålls inom tillåtet intervall.

Cylindertillverkningen förbättrades under samma period. Material och hårdhet styrs nu genom smältning, gjutning och värmebehandling. En presscylinder måste också hålla dynamisk noggrannhet, och noggrannhet efter utmattning och krypning, inte bara statisk noggrannhet och styvhet. Den dynamiska noggrannheten beror på hur massan är fördelad och på metallens metallurgiska struktur och kemiska sammansättning. Kastet mäts med cylindern nästan stillastående, men vid körhastighet skiljer sig felet eftersom massfördelning och kornstruktur aldrig är helt jämna.

Även lagertillförseln har mognat. Val, montering, hopsättning och kontroll är nu rutin, och precisionslager finns från inhemska och importerade källor utan tekniska hinder. Närliggande delar har förbättrats i samma takt. Kugghjulens noggrannhet når grad fyra eller bättre både i kinematikgruppen och i jämnhetsgruppen, samma klass som används i flygplansväxlar. Ramhål och ändytor bearbetas i en uppspänning i en CNC-borrmaskin med fräs, så mått, formtolerans och ytjämnhet uppfyller den överbestämda ramkonstruktionen. Med dessa delar förbättrade går pressarna jämnare, vibrationskällorna minskar och cylindersystemet behöver mindre dämpning. Heidelberg, Mitsubishi, Komori och KBA monterar alla rullagerstöd som standard, och erfarenheterna från utlandet ger inhemska tillverkare en tydlig referens.

Lagertyper i bruk i dag

Första beslutet är vilken lagerkonstruktion som ska monteras, och tillverkarna svarar olika.

  • Heidelberg föredrar nållager, där arbetsglappet ställs in vid montering genom att mäta nålarna och montera dem i matchade grupper.
  • Roland bygger kring flerradiga korta cylindriska massivrullager kombinerade med axiallager, där radial- och axiallaster justeras separat. Lagertillverkaren garanterar arbetsglappet, och precisionskravet är högt.
  • Mitsubishi använder koniska rullager, som bär radial- och axiallast tillsammans i en enklare layout, med glappet inställt vid montering och högre krav på monteringsskicklighet.
  • Vissa inhemska tillverkare monterar ihåliga cylindriska rullager tillverkade enligt ett amerikanskt patent, med hög förspänning och lätt interferens.

Alla dessa arrangemang tjänar en offsetpress. Var och en har sin karaktär, och i teorin kan vilken som helst bära en cylinder. Valet följer tillverkarens konstruktionsförmåga och processtekniska nivå, hur väl det tekniska teamet förstår varje lagertyp och anläggningens skick, så att objektiva gränser och ingenjörsmässig bedömning möts på samma punkt. För alla alternativ är glappkontrollen den gemensamma frågan.

Förspänning och arbetsglapp

Det andra tekniska problemet är förspänningen. Glappet mellan lagerparet måste justeras för att höja systemets styvhet, och det glapp som återstår efter förspänning vid installation avgör både slutlig tryckkvalitet och maskinens livslängd. För att höja styvheten och sänka ljudet bör ett rullager gå med negativt arbetsglapp.

Teori och erfarenhet från verkstaden är eniga om målet. Utmattningslivslängden är längst när arbetsglappet ligger på cirka -10 μm. Ökas det negativa värdet ytterligare faller utmattningslivslängden kraftigt. När lagertemperaturen stiger kraftigt gör värmeutvidgningen att det effektiva glappet blir mer negativt än värdet som ställdes in på bänken, så monteringen bör lämna en marginal för den förskjutningen.