王方平

（貴陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽　550003）

凹印機(jī)紙張傳送及收紙關(guān)鍵技術(shù)研究

王方平

（貴陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽550003）

針對印刷成品的收紙工藝中仍然依靠原始的人工重復(fù)勞動，并且勞動強(qiáng)度大，自動化水平低，生產(chǎn)成本高，造成極大的人力和物力浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了紙盒包裝的自動化水平等問題。通過對凹印機(jī)自動化收紙機(jī)結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究，自動化收紙裝備虛擬樣機(jī)技術(shù)研究，自動化收紙裝備與印刷速度匹配技術(shù)研究。研發(fā)出適應(yīng)生產(chǎn)的自動化收紙機(jī)，解決傳統(tǒng)人工收紙工藝成本高、自動化水平低、勞動強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低等問題，實(shí)現(xiàn)紙盒包裝凹印自動化收紙，提高凹印自動化生產(chǎn)水平。

凹印機(jī)；收紙機(jī)；自動化

凹印是一種歷史悠久的印刷方式，特別適合大批量產(chǎn)品如香煙包裝的印刷加工，具有質(zhì)量高、成本低、色彩穩(wěn)定、飽和度高等其它印刷方式不可替代的優(yōu)點(diǎn)。但大部分產(chǎn)品會受到原紙張力、色組壓印、烘干、靜電、分切刀、傳送系統(tǒng)等因素的影響，易造成套印精度、分切精度較差及紙張輸送不暢引起堵紙故障停機(jī)，重新開機(jī)印刷套準(zhǔn)、上墨等工藝操作，每次產(chǎn)生廢品大于300張，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品成品率，提高了生產(chǎn)成本，造成了極大能源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

目前，省內(nèi)某企業(yè)擁有代表世界先進(jìn)水平的意大利ROTOMEC-75040七色凹印模切生產(chǎn)線一條，意大利POLYTECH-820/250七色凹印模切生產(chǎn)線1條，瑞士博斯特LEMANIC H-82型七色凹印模切生產(chǎn)線1條，全新德國海德堡CD102-7+l、CD102-6+1膠印生產(chǎn)線各1條，瑞士博斯特全息自動燙金模切機(jī)3臺。雖然公司擁有國際一流的印刷設(shè)備，但是在印刷成品的收紙工藝中仍然依靠原始的人工重復(fù)勞動，并且勞動強(qiáng)度大，自動化水平低，生產(chǎn)成本高，造成極大的人力和物力浪費(fèi)，嚴(yán)重影響了紙盒包裝的自動化水平，該工藝不能適應(yīng)印刷行業(yè)未來市場變化趨勢。

1　影響凹印機(jī)張力控制因素研究

凹印機(jī)的張力控制系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上是一種輸入量按某種可調(diào)節(jié)的衰減規(guī)律而變化的特殊隨動系統(tǒng)。張力的控制可以說是整機(jī)控制的核心，只要張力控制穩(wěn)定，張力變化小，凹印機(jī)的套色精度和廢品率就很容易控制。因此，要想確保凹印質(zhì)量和效率必須配備功能完善的張力控制系統(tǒng)。然而，在印刷過程中，使凹印機(jī)張力產(chǎn)生波動和變化的因素往往比較復(fù)雜，其主要影響因素大致有4個(gè)方面。

（1）凹印機(jī)料卷在收、放卷過程中，收卷和放卷直徑是不斷變化的，直徑的變化必須會引起料帶張力的變化。放卷在制動力矩不變的情況下，直徑減少，張力將隨之增大。而收卷則相反，如果收卷力矩不變時(shí)，隨著收卷直徑增大，張力將減少。這是凹印機(jī)的固有特性所決定的，也是引起料帶張力變化的主要因素之一。

（2）凹印機(jī)各主要構(gòu)件如底座、墻板、導(dǎo)輥等制造精度和裝配精度存在偏差。例如底座組裝的平面度和直線度，墻板與底座組裝的垂直度以及各版輥、導(dǎo)輥組裝的水平度和它們相互之間的平行度，它們各自的跳動量偏差，質(zhì)量動靜平衡偏差等等，都要求十分嚴(yán)格。否則料帶在版輥和眾多導(dǎo)輥上運(yùn)行時(shí)，料帶上的張力就會隨之發(fā)生微小變化，最終就會反映到整臺機(jī)上，導(dǎo)致張力產(chǎn)生無規(guī)律變化。另外，凹印機(jī)主傳動系統(tǒng)中的各齒輪、減速箱應(yīng)做到無間隙精密傳動，確保各印刷單元的版輥同步運(yùn)轉(zhuǎn)，如果印刷過程中引起傳動同步誤差，也勢必使各印刷單元的張力產(chǎn)生變化。

（3）料帶內(nèi)在材質(zhì)的不均勻性。如材料彈性模量的波動，材料厚度沿寬度、長度方向變化等，料卷的質(zhì)量偏心，以及生產(chǎn)環(huán)境溫度、濕度變化，都會對整機(jī)的張力波動帶來微妙的影響。

（4）凹印機(jī)在不停機(jī)自動接換料過程中，接料和斷料都會使整機(jī)原已穩(wěn)定的張力突然產(chǎn)生干擾變化。設(shè)備運(yùn)行速度愈高，干擾就愈大。此時(shí)，張力控制系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能迅速地根據(jù)料帶張力干擾情況自動地隨機(jī)進(jìn)行調(diào)整，使張力及時(shí)地恢復(fù)原來的穩(wěn)定狀態(tài)。

2　張力浮動輥對張力跳變吸收緩沖研究

浮輥式張力檢測方式，它是一種間接的張力檢測方式，實(shí)質(zhì)上是一種位置控制，當(dāng)張力穩(wěn)定時(shí)，料帶上的張力與氣缸作用力保持平衡，使浮輥處于中央位置。當(dāng)張力發(fā)生變化時(shí)，張力與氣缸作用力的平衡被破壞，浮輥位置會上升或下降，此時(shí)擺桿將繞M點(diǎn)轉(zhuǎn)動并帶動浮輥電位器一起轉(zhuǎn)動。這樣，浮輥電位器準(zhǔn)確地檢測出浮輥位置的變化，它將以位置信號反饋給張力控制器，控制器經(jīng)過計(jì)算并輸出控制信號，控制伺服驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行糾偏，然后浮輥恢復(fù)到原來的平衡位置。由于浮輥式張力檢測裝置本身是一種儲能結(jié)構(gòu)，利用其自身的沉余作用，對大范圍的張力跳變有良好的吸收緩沖作用，同時(shí)也能減弱料卷的偏心（橢圓）以及速度變化對張力的影響。此系統(tǒng)要求氣缸磨擦系數(shù)小，響應(yīng)速度快，氣源穩(wěn)定。浮輥和擺桿的重量要輕，轉(zhuǎn)動要靈活。

3　張力控制系統(tǒng)的適應(yīng)性能研究

凹印機(jī)原有的張力控制系統(tǒng)，在適應(yīng)現(xiàn)在紙張張力變化方面還存在較大的不足，特別是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，這方面反映得更明顯。但是可以看到一個(gè)新的現(xiàn)象，新購進(jìn)的凹印機(jī)對于紙張張力變化范圍的適應(yīng)性非常強(qiáng)包裝材料，在舊凹印機(jī)上由于紙張張力變化而不能使用的紙張，在新購進(jìn)的凹印機(jī)上使用就沒有什么問題。原因主要有以下方面：一是新凹印機(jī)在張力控制精度方面大幅度提高，張力控制精度可以達(dá)到0.2N；二是現(xiàn)在普遍采用的都是伺服電機(jī)驅(qū)動的送紙輥；三是新凹印機(jī)的開卷機(jī)都是零速接紙方式，配置有儲紙器，這樣就對紙張的張力進(jìn)行了一定程度的矯正書評，或者說通過儲紙器對紙張進(jìn)行了預(yù)張力，這樣就較好地解決了紙張張力變化的問題。

4　分析套印誤差原因，設(shè)備二次開發(fā)研究

為防止原紙張力變化及幅寬無規(guī)超差造成套印橫向誤差。在印前進(jìn)行原紙修邊（≤3mm），研究糾偏控制系統(tǒng)的適應(yīng)性，減少套印橫向誤差。通過設(shè)計(jì)氣調(diào)紙張壓平裝置讓分切后紙張受到該裝置產(chǎn)生的可調(diào)氣流大小、方向（135°）、壓力（＜0.4MPa）的控制。防止因靜電、高速慣性產(chǎn)生紙張向上翻轉(zhuǎn)。根據(jù)分切刀材料物理特性、設(shè)計(jì)加裝恒溫裝置于分切刀板固定底座內(nèi)，溫度控制在165～175℃之間，分切刀受熱傳導(dǎo)作用長期受控在170℃，防止分切刀從停止到運(yùn)行產(chǎn)生的溫差而出現(xiàn)刀刃變鈍，從而造成分切紙張粘連。

5　結(jié)語

（1）自主研發(fā)了紙張張緊裝置。首次提出在放卷機(jī)構(gòu)上增設(shè)一自主研發(fā)的紙張張緊裝置（該裝置具備：①在線獨(dú)立可調(diào)高度0～100mm；②獨(dú)立可調(diào)角度0～120°；③導(dǎo)紙輥￠100× 800）。防止原紙?jiān)诜啪磉^程中上下抖動減少原紙自身張力波動，確保張力控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。

（2）自主研發(fā)了減少紙張摩擦力裝置。首次在接紙機(jī)構(gòu)引入卷筒紙入口兩邊增設(shè)一自主研發(fā)的減少紙張摩擦力裝置，在高速傳送的動態(tài)紙與待放卷靜態(tài)紙之間形成一水平氣簾避免二者接觸產(chǎn)生摩擦造成卷筒紙張裁刀裁切后料頭分離不暢，接料速度達(dá)到完全一致，從而提高了裁切接紙的成功率，降低廢品損失。

（3）自主研發(fā)了張力控制之間儲紙機(jī)構(gòu)。創(chuàng)新了接紙機(jī)構(gòu)至張力控制之間儲紙機(jī)構(gòu)：①加大張力浮動輥隨動行程；②張力浮動輥氣壓可調(diào)，使張力波動在儲紙機(jī)構(gòu)內(nèi)由張力浮動輥隨動調(diào)節(jié)而消除。

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Research on Key Technology of Gravure Press Paper Transfer and Collection

WANG Fang-ping

（Guiyang Vocational and Technical College，Guiyang，Guizhou 550003，China）

In view of the printing paper process still relying on the original manual repetition labor，and labor intensity，low level of automation，high production cost，great waste of manpower and material resourcesseriously influence the automation level of the carton packing and so on.This paper does research on structure and design of the gravure press automation control system of paper machine，automated paper equipment virtual prototype technology and automated paper equipment and printing speed matching technology and then develops to adapt to the production automation of paper machine and to solve the traditional highcost manual paper technology，low level of automation，high labor intensity，low production efficiency to realize the automatic carton packaging gravure paper and improve the level of gravure automatic production.

gravure press；paper collection machine；automation

S225.91+1

A

2095-980X（2016）09-0039-02

2016-08-20

王方平（1987-），男，貴州赤水人，碩士研究生，講師，主要研究方向：數(shù)字化制造、振動與噪聲。