新技術帶來凹版印刷機的革命

      發(fā)布時間:2024-03-18 點擊:145
      進入新世紀以來,隨著新技術的不斷出現(xiàn),我國的軟包裝印刷設備制造業(yè)年年出新品,發(fā)展很快。本公司緊跟世界潮流,不斷采用新的技術,使產(chǎn)品性能不斷提高,推動和影響著整個中國軟包裝印刷設備的進步與發(fā)展。
      新技術的應用,帶來了產(chǎn)品的巨大變化,特別是在凹版印刷設備上發(fā)生了新的革命,作為凹印機的張力系統(tǒng)、走料傳動系統(tǒng)以及烘干系統(tǒng),是凹印機的三大重要環(huán)節(jié),也是新技術最先選用的環(huán)節(jié),也是各制造商技術性能的競爭點,陜西北人印機公司在這方面走到了技術的前沿。
      現(xiàn)場總線在機組式凹版印刷機中的應用
      現(xiàn)場總線簡述:
      現(xiàn)場總線(fieldbus)一般定義為:一種用于智能化現(xiàn)場設備和自動化系統(tǒng)的開放式,數(shù)字化,雙向串行,多節(jié)點的通信總線。以現(xiàn)場總線為基礎而發(fā)展起來的全數(shù)字控制系統(tǒng)稱作現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(fcs)。
      現(xiàn)場總線是近年來自動化領域中發(fā)展很快的互連通信網(wǎng)絡,是工業(yè)控制系統(tǒng)的新型通訊標準,是低成本的自動化系統(tǒng)技術。采用現(xiàn)場總線技術可以促進現(xiàn)場設備的智能化、控制功能分散化、控制系統(tǒng)開放化,符合工業(yè)控制系統(tǒng)領域的技術發(fā)展趨勢?,F(xiàn)場總線技術的采用將帶來工業(yè)控制系統(tǒng)技術的革命。目前,現(xiàn)場總線發(fā)展的種類主要有:基金會現(xiàn)場總線ff;profibus;worldfip;controlnet/devivenet;can等。
      現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)有如下優(yōu)點:
      1.全數(shù)字化:信號的傳輸通過網(wǎng)絡采用數(shù)字信號,具有高精度、高抗干擾的特性,提高了控制系統(tǒng)的可靠性。
      2.全分布:在fcs中各現(xiàn)場設備有足夠的自主性,它們彼此之間相互通信,完全可以把各種控制功能分散到各種設備中,而不再需要一個中央控制計算機,實現(xiàn)真正的分布式控制。
      3.雙向傳輸:傳統(tǒng)的模擬信號,一條線只能傳遞一路信號?,F(xiàn)場總線設備則在一條線上即可以向上傳遞現(xiàn)場信號,也可以向下傳遞控制信息。
      4.自診斷:現(xiàn)場總線設備本身具有自診斷功能,而且這種診斷信息可以送到中央控制計算機,以便于維護。
      5.節(jié)省布線及控制室空間:在fcs系統(tǒng)中多臺現(xiàn)場設備可串行連接在一條總線上,這樣只需極少的線進入中央控制室,大量節(jié)省了布線費用,同時也降低了中央控制室的造價。
      6.開放性:現(xiàn)場總線協(xié)議已經(jīng)正式成為國際標準,從而使現(xiàn)場總線成為一種開放技術。
      7.互操作性:現(xiàn)場總線標準保證不同廠家的產(chǎn)品可以互操作,這樣就可以在一個企業(yè)中由用戶根據(jù)產(chǎn)品的性能、價格選用不同廠商的產(chǎn)品,集成在一起,避免了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中必須選用同一廠家的產(chǎn)品限制,促進了有效的競爭,降低了控制系統(tǒng)的成本。
      現(xiàn)場總線在凹印機中的應用:
      作為一種工業(yè)控制的新技術,把現(xiàn)場總線技術應用到凹印機控制系統(tǒng)中,對整個控制系統(tǒng)性能的提高帶來很大的好處。
      1.基于現(xiàn)場總線技術的遠程i/o的應用(省配線系統(tǒng))。
      在凹印機主機控制部分一般都是開關量,由于機組式凹版印刷機印刷機組正朝多機組方向發(fā)展,設備越來越長,現(xiàn)場的開關量i/o信號數(shù)量多、相對分散,輸入、輸出間隔plc很遠,常規(guī)的系統(tǒng)現(xiàn)場到控制柜的走線距離長、工作量大、根數(shù)多,往往帶來一些其它的問題,如干擾、誤動作等。針對這種情況,以現(xiàn)場總線為基礎的遠程i/o系統(tǒng)發(fā)揮了很大的作用。遠程i/o系統(tǒng)是plc系統(tǒng)的一個組成部分,現(xiàn)場設備在本地對i/o信號進行采集,通過總線網(wǎng)絡傳遞信息到plc,進行集中控制,在i/o信號的傳遞過程中,采用數(shù)字化的編碼方案,抗干擾強、可靠性高。以前大量的傳輸導線被一根網(wǎng)絡電纜替代,節(jié)省配線,減輕工程造價,所以遠程i/o系統(tǒng)有時也被稱為省配線系統(tǒng)。
      2.利用現(xiàn)場總線的高速性、實時性、高抗干擾性,實現(xiàn)對張力控制的數(shù)字化高精度實時控制。
      在機組式凹版印刷機領域,進幾年產(chǎn)品正朝著高速度、高精度、高可靠性、高品質(zhì)方向發(fā)展,在這種大的環(huán)境下,對機組式凹版印刷機張力控制系統(tǒng)提出了更高、更強的要求,只有不斷的提升張力控制系統(tǒng)的性能才能不斷滿足產(chǎn)品更新?lián)Q代的需要。
      張力控制系統(tǒng)是機組式凹版印刷機的核心,張力控制得好壞直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量,為了保證生產(chǎn)的品質(zhì)、效率及可靠性,一套功能完備的張力控制系統(tǒng)是必須條件,張力控制是以plc為控制中心,目標對象是張力值,控制的對象是變頻器或伺服。目前現(xiàn)有的張力控制一般采用四段全閉環(huán)自動張力控制系統(tǒng),張力plc整機協(xié)調(diào)控制,采用人機界面進行運轉參數(shù)的設定和顯示。四段張力指放料張力、放料牽引張力、收料牽引張力、收料張力,所有四段張力均通過變頻器驅動矢量電機來實現(xiàn)張力自動控制。
      以前的張力控制系統(tǒng)采用模擬量的控制信號,精度差、容易串入干擾,已經(jīng)難以滿足要求。應用現(xiàn)場總線技術把控制器(plc)與智能化的驅動器組成網(wǎng)絡,把以前的模擬量控制轉化為數(shù)字量的控制,很大程度上提高了系統(tǒng)的控制精度。通過網(wǎng)絡可以實時、快速的反饋驅動器的實時工作狀態(tài),使得控制器可根據(jù)實際情況及時采取控制,使得張力系統(tǒng)的實時性得到了保證。
      以上兩項技術在我廠的300米/分凹版印刷機上已經(jīng)得到了應用。
      3.以現(xiàn)場總線技術為基礎,進行高速可靠的數(shù)據(jù)通訊交換,使印刷機的無軸傳動技術的應用成為現(xiàn)實。
      總之,現(xiàn)場總線作為一門新興的技術仍然在不斷的發(fā)展之中,隨著其技術的不斷完善,國際性的通用標準的統(tǒng)一,現(xiàn)場總線必然會大規(guī)模的應用于機組式凹印機中。
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      烘干系統(tǒng)的新設計
      隨著凹版印刷機不斷的向高速化發(fā)展,全球環(huán)保意識的提升,烘干部件的設計制造在凹印機中就顯的優(yōu)為重要。
      凹印機的烘干在高速機上都采用了熱風模式,而應用的都是盡可能采用大風量低溫的思想,這樣對印品的質(zhì)量保證能起到很好的作用。因為印速的提高,印品在烘箱內(nèi)的停留時間有限,油墨中溶劑的揮發(fā)時間有限,為避免箱體內(nèi)溶劑揮發(fā)之后的飽和,盡量的補充新風,快速流動帶走揮發(fā)溶劑,是設計的基礎。
      節(jié)約能源,盡可能將帶一定溫度和揮發(fā)溶劑的廢氣再利用,也是高速機烘干部的設計點。熱風的溫度控制在凹印機中優(yōu)為重要,而溫度的控制基本上采用對熱源的控制來實現(xiàn)。目前中國凹版機的烘干部采用的熱源主要有電、蒸汽、導熱油。在溫度控制內(nèi)解決好溫度升降的慣性沖量,保證在±2℃的實用范圍內(nèi)是必須的,不然就會對印品的顏色保證一致造成困難,在一些特殊的印品,如熱敏油墨的印刷上就更為嚴格。
      首先是風速、流量的設計計算,為了保證相對的風速要高,讓氣體快速的流過印品表面,最適合高速印刷的風速在45~60m/s之間。設備的印速高,風速的選擇也就的相應提高。通用的方式是采用噴嘴結構、噴嘴的寬度在2~3mm之間,這樣流量的計算就顯的簡單。計算完流量之后,烘箱結構的設計就很重要了,結構設計時必須保證各噴嘴的風量、風速的一致性,噴嘴在橫向上風速、風量的一致性。在以往的國產(chǎn)、進口設備中,大都采用了導流板、分流板的結構形式,這給箱體的制造上造成很大的困難,而且實際的效果也并不十分的理想。這是因為導流板、分流板都是產(chǎn)生風阻的環(huán)節(jié),造成的風壓損失也很大。所以新的理論是保證箱體內(nèi)的靜壓相對平衡和穩(wěn)定,實現(xiàn)各噴嘴及噴嘴上各部分的壓力一致,從而達到風速、風量的一致性。
      那么在風量的調(diào)節(jié)上,以往的做法都靠調(diào)節(jié)風門的開合大小來實現(xiàn),而各風門的位置都在網(wǎng)管系統(tǒng)上,也是增加風阻的辦法,這就使得進入到烘箱體內(nèi)的風全壓下降較快,而且只能定性,不能定量的進行調(diào)整。新的設計模式是采用變頻電機來驅動風機,通過合理的計算,就可以定量的調(diào)整實際使用時的準確風速。
      在能源節(jié)約方面,目前較多采用的是二次回風結構。這樣的結構能起到能源節(jié)約的目的,但由于在使用中,含有大量溶劑揮發(fā)氣體的熱風被二次用來對印品表面噴吹,很容易造成烘干箱體內(nèi)溶劑的含量指標升高,這樣一方面不利于印品表面溶劑的揮發(fā),另一方面殘留在印品表面的溶劑量也會提高,隨著我國食品、藥品等各種包裝中環(huán)保、衛(wèi)生各方面的要求提高,印品的殘留溶劑量指標不斷嚴格,這樣的方法也會不斷的被質(zhì)疑。因此更好的辦法是含有溶劑的氣體經(jīng)過一個熱轉換器,回收其熱源,而將廢氣排出,也就是熱源二次利用結構。
      在溫度控制上,蒸汽、導熱油的控制相似,都是經(jīng)過流量閥來控制,但在使用上,必須經(jīng)過全溫區(qū)的溫升試驗,結合不同網(wǎng)管結構找出溫度曲線,才能真正的實現(xiàn)有效控制。電的控制上,可采用的辦法較多,但較簡單實用的方法是主供熱線路和控制線路分立設計,克服溫升的慣性,同樣的溫升試驗也是必須的。
      要使烘干部能正常的工作,網(wǎng)管設計的計算和實驗是必不可少的,從風機的進排風口,各處的管道、熱轉換器、烘箱體各處的風阻都必須進行計算和實驗的驗收,只有這樣才能保證整個系統(tǒng)的正常工作。
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      無軸傳動技術的應用
      無軸傳動,又稱為電子軸。90年代初在凹版印刷機上出現(xiàn),歐洲發(fā)展較早,目前有70%的凹印機采用無軸傳動系統(tǒng)。亞洲發(fā)展較晚,90年代末才出現(xiàn),以日本為代表,目前僅有30%的新產(chǎn)凹印機采用該技術。在我們中國,龍頭企業(yè)陜西北人印機公司最早從2000年初開始著手此項技術的前期準備。由于進口成套無軸系統(tǒng)價格非常昂貴,不適應中國市場的推廣,陜西北人印機公司2003年與奧地利貝加萊公司合作,聯(lián)合開發(fā)了適應中國國情,并共有知識產(chǎn)權的無軸傳動系統(tǒng),2004年初獲得了成功,并投放市場。
      無軸傳動的特點
      1、無軸傳動具有極高的套印精度。由于采用控制性能最高的交流伺服系統(tǒng),編碼器高達400萬個脈沖,能在0.001mm的范圍對版輥進行調(diào)整,而機械式傳動,由于傳動齒輪側隙誤差積累、齒輪的精度、傳動軸的扭曲變形、安裝的誤差、機械的磨損都會降低套印精度。
      2、節(jié)省大量的準備時間。由于版輥具有獨立驅動功能,部分未使用的機組可以在印刷機工作狀態(tài)下,進行更換版輥、清洗版輥、更換油墨等操作,而且印刷前的初期套準非??欤▋H用2~3秒可完成),傳統(tǒng)的有軸傳動采用絲杠走位辦法,速度非常慢(長達30分鐘)。
      3、節(jié)省材料、降低費用。由于交流伺服系統(tǒng)同步精度高、跟蹤性能好,在升降速、切換料動態(tài)過程中,張力波動非常小,廢品損失不超過3米,而機械軸式通常最好情況下在7~8米。另外由于無軸傳動具有獨立驅動功能,底色版的印刷可以作為通用版輥使用,降低了制版費用。
      4、印刷機組組合更加靈活。對于印刷機組的選用,雙收雙放機的不同組合,不需人工切換,自動組合非常靈活。
      5、簡化了機械結構,走料路線縮短。由于取消了套色調(diào)整輥機構,使得走料路線縮短。
      6、機組更加獨立,有利于模塊化。單機組可獨立試車,縮短了制造周期。
      7、增大了操作空間。由于沒有傳動軸,從操作側至傳動側穿行方便,特別是印刷機可在車間中間擺放。
      8、機構制造成本降低,電氣成本增加,總的成本增加,對電氣調(diào)管人員水平要求更高。
      我國無軸傳動發(fā)展思路
      由于無軸傳動技術是一項新技術含量較高的產(chǎn)品,它融集著現(xiàn)代控制技術,如交流伺服位置控制、速度控制。解耦理論、模糊控制理論、線性pid算法、光電傳感技術、現(xiàn)場總線控制等多方位的技術,任何一個企業(yè)靠自己的技術實力,都很難完成全部的系統(tǒng),必須借助社會的力量,分步實施,走出一條具有中國特色的無軸傳動系統(tǒng)??客耆I進全套系統(tǒng),不僅我國用戶接受不了這種昂貴的價格,售后技術服務也成為嚴重的問題,這條路走不通。只有走技術合作道路,立足國際硬件、國內(nèi)的軟件開發(fā),由淺入深的發(fā)展,把國外的全套系統(tǒng)搬到我們國產(chǎn)設備上,就認為無軸傳動的成功,這種做法在市場上是占不住腳的,只有具有自己知識產(chǎn)權的技術,才有生命力,才能在市場上生存。


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