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关于卫星式柔版印刷机的发展

网站编辑:上海金赤 │ 发表时间:2020-08-17

印刷品出现在我们日常生活的方方面面,特别是各种商品的包装;而谈及包装,又离不开印刷。随着人口总数的稳定和增长、人们生活水平的提高,印刷品的需求总量逐步上升。伴随着人们对健康日益重视,以及对环境保护的更加关注,全社会的认知日趋一致,那就是选择相对环保的印刷方式来生产包装物。在这样的大环境下,柔印由于其较强的环保性,受到越来越多的重视,在印刷市场的占比也不断提高。

在塑料软包装行业,柔印占比虽然也在增加,但是总量依然很低;最适合这个行业的柔印机机型就是卫星式柔版印刷机。为便于理解我国柔印市场的现状,并对未来的发展方向有个清晰的认识,本文对卫星式柔版印刷机发展过程中的几种机型进行了介绍,并对其优缺点展开讨论。

卫星式柔版印刷机的发展历程,经历了齿轮机、齿轮套筒机、伺服套筒机三种最主要机型。这三种机型目前仍然并存于市场中,但是占比已经发生了很大变化;目前来看,伺服套筒机更加适应当前印刷行业客户的需求。

 

齿轮机

齿轮机,也就是齿轮驱动卫星式柔版印刷机,是在伺服驱动技术和成本限制条件下发展起来的。

齿轮机使用了卫星式的色组分布结构,中心压印辊筒通过大齿轮由电机驱动,通过安装在印刷版辊上的驱动齿轮,由中心压印辊筒大齿轮驱动印刷版辊,再由印刷版辊齿轮驱动网纹辊齿轮;简单归纳就是:一个电机驱动整个印刷单元。印刷单元驱动结构如图1所示。

                                                                                              1  齿轮机的印刷单元驱动结构


优点:

制造成本低。

缺点:

1. 印刷周长不连续,受5mm或10mm的齿距限制较大, 10mm齿距的齿轮较耐用,但是更加会面临印刷周长覆盖不全的问题。

2. 机器寿命短,主要与中心压印辊筒大齿轮和印刷版辊驱动齿轮的磨损因素有关。

3. 制辊成本不断上升,在欧美国家特别突出。

4. 换单时间长,生产效率低。

5. 印刷会出现规律性的条杠,这与三种齿轮(中心压印辊筒齿轮、印刷辊筒齿轮、网纹辊齿轮)的精度相关,但是特别高精度齿轮成本又非常高。

因此这几年齿轮机的市场占比不断下降。

 

 齿轮套筒机

齿轮套筒机,是在印刷工厂单次订单量下降、订单品种多样化、换单频繁,以及制辊成本增加的前提下发展起来的。

齿轮套筒机的驱动结构和齿轮机非常相似,印刷单元也是一个电机的驱动结构。

齿轮套筒机的出现,部分解决了换单时间长和印刷版辊制辊成本高的问题;订单转换只需要更换印刷套筒,不需要更换整个印刷版辊;但是更换不同尺寸的印刷套筒时,仍需要更换对应的印刷版辊驱动齿轮。

套筒换装结构分为两种:一种是和齿轮机一样,需要卸下印刷版辊芯轴,安装套筒和版辊驱动齿轮,避免了高精度印刷版辊芯轴的重复购买;另一种是大距离离压后,旋转印刷版辊芯轴,安装套筒和更换版辊驱动齿轮,这种方式更换效率比齿轮机有所提高,但是机械结构复杂。

在欧美国家,齿轮套筒机机型比较多,中国相对较少。主要原因是,在中国低质量的钢制印刷版辊价格便宜,供需矛盾没有欧美国家突出。

优点:

制造成本低,换单效率有所提高。

缺点:

1. 在齿轮机的基础上,仅解决部分换单和制辊成本问题,其余缺点仍存在。

2. “旋转式”安装套筒的方式,更换印刷版辊驱动齿轮需要在印刷机的驱动侧操作,设计时需要考虑印刷机驱动侧操作工位,使驱动侧安全风险增加,必须增加防护,并占用更多的空间。

 

 伺服套筒机

随着印刷行业的发展,以及印刷厂订单的变化,客户对品质和效率进一步提出要求,市场对柔印设备的需求进一步提升。由于伺服驱动技术的发展,以及印刷配套行业技术的发展,尤其套筒技术的发展和成本的进一步下降,伺服套筒机顺应了市场的这一变化,发展迅速。

伺服套筒机的印刷单元分布在中心压印辊筒四周,但是中心压印辊筒、印刷版辊、网纹辊,以及印刷版辊和网纹辊的移动,均采用了独立伺服电机控制,也称为单色“七电机”驱动结构,如图2所示。

2  伺服套筒机的传动结构图


优点:

机器寿命长,生产效率高,自动化程度高,对操作人员要求降低,安全,误操作损坏的可能进一步降低。

缺点:

进口配套零配件较多,制造成本高。

 

更重要的是,伺服套筒机可以实现如下功能:


1) 连续周长印刷

印刷版辊、网纹辊驱动采用独立的伺服电机,版辊周长可以在印刷周长范围内连续设定进行实际版辊周长的匹配。甚至可以结合印刷材料的拉伸特性进行差异化设定,实现印刷图案的尺寸微调整。

 

2) 一键启动功能

印刷版辊和网纹辊压力,以及印刷版辊和网纹辊移动均采用了伺服电机控制,可以实现状态记忆和伺服反馈,不需要进行如齿轮机和齿轮套筒机的“对齿”,以及套色大距离移动的手动“跳齿”工作。

 

3) 速度自适应控制功能

可以实现印刷版辊、网纹辊旋转360°的扭矩记录功能和各色组扭矩比较功能,能自动优化各色的速度微匹配及警告信息提示。

 

 4) 智能防错、纠错功能

在印刷版辊、网纹辊的尺寸和压力设定方面,可以很好地反馈电机状态,发出报警信息,避免误操作造成的设备和人员伤害。

 

5) 智能数据管理功能

能记录各色的印刷状态和订单信息,丰富和完善了上位机的数据采集。

 

6) 压力自动补偿功能

芯轴作为套筒安装的基辊,安装在机器上,不需要更换,调试的时候可以针对每一根芯轴进行优化,把电机参数调整到最优,避免高速印刷时高频微震荡引起的印版辊筒振动。在这基础上,使用伺服电机的“零伺服”和扭矩反馈功能,实现压力稳定和自动补偿。

 

7) 快速套印

套印原理采用相位差的计算方式,在开机前就可以自动进行位置匹配。套印移动距离360°无限制,不需要手动干预;而且大距离套印操作时与压力控制系统连锁操作,自动减小压力,避免擦伤印版。

按照芯轴驱动电机360°标记位置,方便套印标记点的计算和存储位置,当然各个印刷机制造厂商调整程序方面可能存在一定的差异性。

 

8) 生产速度更高

传动结构简单,更容易实现功率和惯量的最佳匹配,解决动平衡、振动、噪音、安全等方面的问题。

运行精准首先要保证电机的动态性能,调试和设定各电机的动态性能,就是在设备调试中经常运用的“电机优化”工作。所谓的“电机优化”,就是调整伺服电机在加载情况下“指令速度”和“反馈速度”之间的误差,一般要控制在百万分之一度以内,理论值在0.0018mm以内,如图3、图4所示。

                                                                                                                                  图3  优化前电机运行轨迹监控

4  优化后电机运行轨迹监控

总结

通过探讨卫星式柔版印刷机的发展历程和三种机型的发展过程,我们对卫星式柔版印刷机的发展有了比较清晰地了解,为客户的规划发展提供一定的参考,客户可以结合自己的实际情况,对比各种机型的优缺点进行更加准确的选择。避免选择后,后续发展又面临大量的版辊、网纹辊的重复投资、人员的熟悉程度、场地的周转等问题,有益于客户工厂的长远规划。

经过探讨和对比,我们不难看出,未来卫星式柔版印刷机一定是朝着“智能、高速、高效”的方向发展。

回顾西安航天华阳的发展历程,从2003年第一台齿轮机,到升级齿轮机、出口型齿轮套筒机,再到伺服套筒机,而且目前几乎停产了齿轮机和齿轮套筒机,都是顺应了市场需求和客户的发展要求。

西安航天华阳2019年10月推出的新一代CINOVA机型,机械设计速度450m/min, 印刷速度达到400m/min,是一款定位为面向全球市场高端用户的高端产品。

 

目前很多卫星式柔印机制造厂商均在筹划、升级、开发高速伺服套筒式卫星式柔版印刷机,推进 “智能、高速、高效”的卫星式柔版印刷机发展,来满足市场和客户的进一步需求。

 

 摘自: CIFlexo丝艾柔印



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