全伺服衛星式柔版印刷機的應用和特點

全伺服衛星式柔版印刷機的應用和特點


一、柔印技術的發展


柔性版印刷屬于凸版印刷技術,其主要工作原理是將墨槽內的油墨通過遞墨輥、網紋輥和貼有雕刻圖案的感光樹脂版的版輥,再通過調節各色組印輥之間的壓力,將印版上的色彩及圖案傳遞到需要承印的基材上,通過烘干結束印刷整個周期。


傳統柔印機的版輥、網紋輥的運作是根據通過壓印滾筒齒輪從而牽引印刷版輥齒輪轉動,印刷版輥齒輪牽引網紋輥的齒輪,達到同步運作的效果。印刷品的印刷版周(長度)是根據版輥直徑和版輥齒輪齒數來確定的。


新型衛星式柔版印刷機色組主要是由中心印輥、版輥、陶瓷網紋輥、封閉式刮刀和調節滑座等組成。中心印輥、印刷版輥和網紋輥傳動以及色組間的進退和縱橫向套準均是由伺服電機來驅動。


其主要結構特點如下:


1、全伺服電機驅動


齒輪傳動由于受到齒輪模數和齒數的制約,因此印刷長度是有規律且受限制的,而伺服傳動則可以設置任意印刷長度,且不需要換印刷交換齒輪,其操作方便,靈活性高;齒輪傳動最大的缺點就是產生振動而大大影響印刷質量,而無齒輪傳動則非常平穩,因此大大提高了印刷的套準精度及印刷質量。


2、采用套筒技術


套筒換版具有快速換版、結構緊湊、碳纖維結構輕巧等特點,采用不一樣大小的套筒能夠調整所需要的印刷長度。


3、封閉式雙刮刀腔式供墨系統


封閉式反向雙刮刀供墨系統包括墨室(又叫做刮刀座)、2個刮刀,墨室側處設置耐磨軟材料生產的兩邊密封板以及陶瓷網紋輥,從而組合成一個封閉的結構。墨室包含進墨口和出墨口,油泵從進墨口把柔印油墨灑進網紋輥表面,上色后利用刮刀刮墨,刮落掉的油墨能夠接著利用,大大地增強了油墨的利用率。


另外,高速衛星式柔版印刷機上還新增了印刷色組間烘干的設備,使印品在飛速印刷時能夠最大限度地干燥,印刷效率進一步提高。


衛星式柔版印刷機技術在歐洲以及美洲地區使用率占60%以上,但國內由于受限于印刷工藝、制造工藝等問題,普及性還不高,這主要是因為:


1、工藝上的限制


傳墨模式被網紋輥線數約束,改變起來相對不容易,兼容性不強。因為柔印版材有很強的彈性以及柔軟度,接觸壓力就會發生彈性形變,因此恢復原稿能力不強。


2、柔版印刷工藝常見問題


傳統柔版印刷經常出現的質量故障有:上色不良、干燥不良、印刷模糊、兩側印刷不全、壓力不均勻、原稿失真、距離偏差、下墨滯后等。


但是增強型柔版印刷機械正朝著管理完善、聯機更便捷、印品質量更好、印刷機效率更高的方向發展。


二、全伺服衛星柔版印刷機結構


1、放卷部分


放卷部分采用獨立轉塔雙向回轉雙軸雙工位結構設計,不停機即可換料,操作簡單,節省時間,節約材料;另外PLC自動控制設計可有效減少人為干擾,提高裁剪的精準度;卷徑自動檢測設計避免了換卷時人工輸入的弊病,用卷徑檢測裝置自動檢測新料卷直徑,提高設備的智能化水平;張力檢測系統設計,控制電機的正反轉,可以很好地控制系統張力。


2、進出料牽引


牽引鋼輥由獨立伺服電機驅動,同步圓弧齒形帶傳動,鋼柔輥結合,從而保證張力區段劃分;張力擺動輥電位器實現同步張力檢測,由PLC控制變頻器實現,采用閉環控制原理,使得輸出更加穩定;PLC自動控制膠輥離壓與主機聯動;牽引張力跟印刷張力分別由精密減壓閥和超低阻尼張力擺動輥來保證其精確度和穩定性。


3、印刷部分


合理的導輥布局,使膜料運轉平穩;套筒換版設計大大提高了換版的速度,保證印刷有極高的效率;封閉式刮刀減少溶劑揮發,粘度穩定,不僅可以避免油墨飛濺,還可以保證穩定的印刷粘稠度;陶瓷網紋輥轉移性能高,油墨均勻平整,堅固耐用;人機界面交互,設定數據后由PLC自動控制升降。


4、收卷部分


雙軸雙電機驅動,不停機換料,操作簡單,節省時間,節約材料;PLC和光電開關自動控制和檢測裁接的精確位置,減少人工操作帶來的誤差和難度,提高了裁接的成功率;緩沖輥設計有效地避免了料帶交接時的過大沖擊,減低張力的波動;換卷過程由PLC程式控制,保證其與主機速度同步;獨立回轉架加工精度高,操作方便;收卷錐度張力采用閉環反饋自動控制,保證料卷內外張力一致,防止收卷膜料產生皺紋。


5、干燥部分


烘干系統為高效低溶劑殘留結構,產品溶劑殘留量低;烘箱采用負壓設計,防止熱風外流,溫度實現了自動控制,精度高;低溫高風量,可以形成氣鏟,節能效率高。


三、全伺服解決方案


將西門子公司無軸伺服驅動應用于衛星式柔版印刷機具備以下優點:


1、優質的可控性,保障印刷質量


按電氣控制劃分,可以把衛星式柔版印機分成三大組成模塊:印刷單元、調壓單元、牽引以及收放卷單元。


印刷單元必須達到同時操作的水平,確保印刷套印精度。


調壓單元務必準確控制尺寸,以便保障網紋輥和版輥、版輥以及中央滾筒之間壓力的改動。


帶動以及放松卷部分具體是保障力度管控在一定區域內,優質的可控性可以免除材料失真,并確保套印精度。


以八色衛星式柔版印刷機為例,最高印刷速度300m/min,可以印紙張、薄膜。機器選擇全伺服電子軸運作,一臺機器共設置了7臺伺服電機。衛星式中央滾筒選擇的是低轉速大扭矩連接西門子扭矩電機;機器的操作管理系統選擇西門子操作管理器,使電子齒輪和多個位置單個實現全自動控制;流程控制選擇西門子PLC流程控制器;選擇觸摸屏當做人機界面互動的設備。


印刷色組由印刷單元與調壓單元構成,各個印刷色組由7個電機驅動。


調壓單元的4個電機驅動版輥、網紋輥的前后移動,進行壓力控制,版輥上關聯1個電機控制版輥的縱向套準與扭動,網紋輥層面根據降速設備關聯1個電機牽引網紋輥的運作。在版輥的橫向地方,在絲杠牽引設置1個常規的步進電機,以便版輥的橫向套準和橫向位移。


衛星式柔版印刷機的中央滾筒能夠當作調壓單元的一個固定元件,中央滾筒除主體的運作外,它的水平地方是固定恒穩的,印刷色組上的改變單元通過接近或隔離中央滾筒,實現對承印材料的壓力控制。中央滾筒由西門子扭矩電機直接驅動,最明顯的地方是去掉傳統的伺服電機帶降速箱的大體架構,這種直接驅動的設計優勢是:相對于小的轉動慣量,大扭矩傳遞,水冷系統能夠提升額定功率,大的過載能力,高動態響應和高印刷精度。


2、電機工藝指標


根據電機的動態特性、定位精度要求,伺服驅動器選取的是模塊化的書本型驅動器,選取共直流母線技術,架構精致。另外,整流單元利用的是涵蓋著回饋功能的電源結構,還具備在電網不穩定的狀態下傳輸恒定的600V直流電的功能,逆變單元的電機結構面對不一樣電機的功率度量,選取單軸模塊和雙軸模塊兩種結構。


運動控制器通過DP總線實現兩者之間的同時間操控,DP周期是2ms。運動控制器通過控制調壓的定位電機,達到版輥和網紋輥、版輥以及中央滾筒的壓力控制,保證定位精度。集線器和上位機觸摸屏、運動控制器間實現互聯網絡的交互。


印刷工藝管控因素:在運動控制器上設置整體虛擬主軸以及本地虛擬主軸,一般來說,設置一個本地虛擬主軸,讓2個運動控制器實現同時操作。


電子齒輪主從同時運轉,各個色組中的網紋輥接著版輥促使實軸同時轉動。確定了同步關聯后,再讓整體虛擬主軸能夠運轉整體機器,連接兩個本地虛擬主軸的優勢是便捷地管理印刷色組,在印刷期間任意改變某一色組時,能夠將建立或解除色版輥的同步關系做到無縫連接,不影響別的正在運轉的色組工作狀態。同時在換版時能夠調換電子齒輪比實施切換。


印刷期間,版輥以及本地虛擬主軸LM務必要同時進行,以便將套色系統的偏差值加到版輥位置的增添通道,達到縱向套色;牽引單元在和虛擬主軸位置同時進行時,務必把張力信號導入控制器,做到基于位置同步的張力PID管控;收放卷務必實施張力PID控制。


四、結語


全新伺服驅動控制系統的柔版印刷機和傳統的系統比起來有著多方面的優點。從伺服驅動系統的結構層面而言,把控制部分和功率部分拆開,結構化的設計讓電柜內的布局變換更為自由,系統占據的地方更加小。對調試來說,參數設計形式能夠根據圖形化界面來改進,讓工程師的調試過程更加便捷、直觀。另外運動控制器支持的巨大的運算能力和多樣化的運動控制功能,促進系統的控制性能有了巨大的進步,進一步增強了印刷機的性能品質。 

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