卷筒料凹版印刷机的基本组成

卷筒料凹版印刷机的基本组成

尽管凹版印刷机的分类比较多，用途各不相同，但都有一些相同或相似的基本组成，其基本组成包括给料单元、基料预处理单元、收料单元、进料单元、基料导向装置、印刷单元、出料单元、张力控制系统、套准控制系统、干燥单元、在线检测系统、连线加工部分、收料单元等。

1．给料单元

在卷筒料凹版印刷机中，料带必须以一定的速度和张力团结进入印刷单元，才能保证料带正常输。由于在生产过程中，料卷的直径会不断地发生变化以及料卷本身的原因会使料带的张力产生的一定的就化，导致套准无法正确的进行，为此，在料带从料卷架到第一个印刷单元之前，给料单元必须具有提供料带一定的速度、料带的横向定位、料带的张力控制和新旧料卷的交接控制等功能。

对于给料单元一般都由料卷固定机构、料卷支架、料卷张力控制装置、料带横向定位装置、料带交接控制装置和料带导向装置等部分组成。如图所示。

给料单元结构

（1）料卷固定机构

给料单元上的料卷固定机构主要有两种形式，一种是芯轴式，一种是无芯轴式，其中芯轴式料卷固定机构又分为固定式轴和气胀式轴两种，但固定式轴基本已不使用，而气胀式轴安装和拆卸料卷都很方便，并适合于各种直径的料卷，是目前使用最多的一种安装方式。无芯轴式固定机构则是通过两个位于同一中心线上的锥形头来固定料卷的。固定机构上的两个锥开头一个可以微调，一个可以粗调，从而将料卷锁紧固定。

（2）料卷支架

在现代的卷筒料凹版印刷上，采用的料卷支架一般为双臂轴转塔式结构，其一个臂轴上的料卷是工作料卷，另一个臂轴上的料卷是备用的新料卷。

假设双臂轴旋转装置的轴分别是A轴和B轴，当A轴正在放卷时，取下B轴上的纸芯，装上新的纸卷并旋转回位，并使用高速切断器完成新旧纸带的粘接。纸卷的安装通过气胀轴和气动夹紧装置来完成，收卷过程与此相反。料卷支架如图所示。

料卷支架

（3）料带横向调节机构

为了保证新料带和旧料带合适的相对位置，心须要对料带进行横向位置的调节，其调节的范围一般控制在±15-20mm之内。

（4）料卷张力控制单元

现代的凹版印刷机上的张力控制一般都采用闭环自动控制的方式，其主要的组成浮动辊（带有张力检测计）、气动张力设定系统、料带制支和牵引装置等。

目前，使用的凹印机需要适用张力控制原理的主要有两个部分：第一部分是从给料到给料牵引辊。印刷单元之间的套印误差，即多色印刷的各色间的套印精度差。如果印刷机机构位置关系正确，误差是由于材料的伸长或缩短引起的，在容许范围内控制一定的伸长量，张力控制是最有效的。第二部分是从收料牵引辊到收料后各部，应注意对收料卷松紧、齐整、可靠等因素进行张力控制。

（5）料带导向装置

料带导向装置的主要作用是对料带的行进路线进行控制，保证其边缘或中心线始终在正确的位置上。料带导向采用的是自动控制系统。

（6）料带交接装置

由于凹版印刷机的速度非常快，加之凹版印刷往往是长版活，为了提高生产效果，凹版印刷机的开卷部分，大都采用双臂给料和收料的方式，从而实现凹印机的不停机给料和收料。料带交接装置的作用是使新旧料带粘接在一起，以保证凹版印刷机生产的连续进行。

料带的交接分为不减速交接和减速交接。所谓的不减速交接和减速交接是指在凹印机的整个交接过程中机器速度是否改变。目前，绝大多数采用不停机交接的凹印机，其机器速度保持不变，即采用“不停机——不减速”交接方式。但是，也有一些凹印机，在交接时先将机器速度降低到一定范围内，在交接完成后再恢复先前的工作速度，即采用“不停机——减速”交接方式。采用后一种方式是为简化系统结构、降低交接过程对张力系统的影响、保持套准的稳定性等。

    相对于两个卷料来说，根据新旧料带之间的连接方式，在不停机交接时又分为对接和搭接两种型式。搭接是指新料带和旧料带的接头有一定长度的叠加，两者之间靠双面胶带粘接。显然这种交接的方式在接头处厚度有一定的增加。它是目前最常见的一种料带连接方式，适合于所有薄膜、薄纸(软包装、装饰、水松纸等)和厚度不大的卡纸等。

对于厚度在一定范围以上(大约250克／平方米)的纸板，由于搭接厚度会影响到印刷压力，因此，现在的一些凹印机上开始采用料卷对接方式交接。

在凹版印刷机，在不停机交接的过程中，实际上又有两种形式：高速交接和零速交接。

1）高速交接

高速交接是指料卷在需要交接时，通过一个弓形皮带将新料卷加速旧料卷的转动速度，然后进行交接。此种系统的启动机构要求比搭接更强、时间控制更关键、更复杂，但可以达到在高达200米／分甚至更高速度下进行“头——头”对接。显然，前边沿必须做特殊准备。可以达到零间隙对接，但通常是大约有2-3毫米的间隙，可用胶带连结。高速交接的过程如图所示。

高速交接的过程

在一些要求厚薄纸都能印刷的凹印机上，通常具有搭接和高速对接两种系统。这样操作者在印刷薄纸时可使用搭接方式，而在印刷纸板时可使用高速对接方式。

2）零速交接

零速交接是指料卷在需要交接时，新料卷的速度为零，新旧交接料带交接完成时新料卷开始转动，由于刚开始新料卷的速度比印刷机的速度慢，所以印刷机必须使用其他方面的纸来满足印刷速度的要求。因此，采用零速交接方式，通常在凹版印刷机上需要一个储料装置，而在储料装置中需要存储相当长度的料带，这种装置一般在印刷纸盒的包装凹印机上经常能见到。零速交接料带过程如图5-15所示。

零速交接料带装置

它的主要缺点是：总的料带长度很大，对张力控制的连续性有影响，进而影响到套印精度。但零速对接比高速对接减少了对印刷过程中的振动。

2．料带预处理单元

在料带从给料单元、经过进料单元到达印刷部分之前，在凹版印刷机上常会采用许多方法对不同材料进行处理，称这一过程为预处理。其目的是为印刷提供最为平整和张力均匀的料带。预处理的方法有很多，但不同的材料采用的预处理的方法也不同。

（1）纸带的预处理

纸带的预处理主要有：纸张展平、纸面清洁和纸张预加热等三种。纸张展平主要是为了消除纸张的弯曲，主要用于厚度较大的纸板，纸张展平通常采用辊式展平和杆式展平两种方式。对于纸面的清洁，主要是去除纸张表面的灰尘和微小的纸粉纸毛，以防这些物质进入印刷部分，如果不除，这些物质会导致来重的印刷问题，同时会对油墨造成污染，使用印刷油墨无法使用，纸面清洁一般采用毛刷组和大功率吸尘装置来完成。至于纸张的预加热处理，主要是由于卷筒纸在造纸时纸张的含水量不同，或不均匀，在放卷之后，在张力的作用下，引起纸张的变形，从而导致张力的不稳定。一般采用预加热滚筒装置来完成。

（2）薄膜预处理

薄膜的预处理主要包括加热处理和电晕处理两种方法。薄膜的加热处理一般也采用加热滚筒的方式完成，但一定要注意加热的温度控制。薄膜的电晕处理主要目的是为了提高薄膜的表面张力，提高薄膜的印刷适性和油墨的附着性。

3．进料单元和出料单元

进料单元和出料单元的组成基本相同，都包括了由一个钢滚和一根橡胶压辊组成的牵引副组成。其中钢滚是主动滚，由独立马达驱动，而橡胶压辊的离合压调节是由气动系统控制。牵引副与凹版印刷机上的浮动辊构成了高度灵敏的张力闭环控制系统。在这个单元中，短行程和高灵敏度的浮动辊将信号反馈给传动控制系统，由中央计算机分析料带的行为相应地调节马达的转速，从而实现对张力的自动控制。

由于凹版印刷中印版滚筒的直径会随着产品的尺寸而产生变化，而牵引辊的直径是固定不变的，因此进料单元与出料单元的牵引都采用传动，从而达到自动调节速度的目的。

4．料带导向装置

料带导向装置也称料带纠偏装置或正位装置，其基本的作用是使料带保持在基本的所需要的位置上，为了减少废品率，需要利用导向装置保持料带边缘的正确性。

通常的凹版印刷机上，导向装置一般都由传感器、控制单元和纠偏机构组成。

凹版印刷机上通常采用气动式、光电式和超声波式三种传感器，光电式常用于不透明的料带，而气动式和超声波式的传感器可用于各种材料的检测。

凹版印刷的导向装置一般都安装在凹版印刷机进料单元的末端，对于卷对卷凹版印刷机，在印刷单元与收料单元之间不需要导向装置的，对于带有联线加工设备的凹版印刷机，都需要有印后导向装置，这是因为联线印后加工通常需要与印刷为基准。印后导向装置一般安装在出料单元之后，以印刷的色标作为参考基准。

因此凹版印刷机上的导向装置一般有三种不同的作用，第一种作用是料带与印版滚筒之间保持确定的相对位置；第二种作用是使料带与印后加工单元保持相对位置；第三种作用是两个料带之间的相对位置。

5．张力控制系统

凹版印刷机上的张力控制系统是实现正确套准的前提。一般地，在凹版印刷机的张力控制分成四段，放料张力控制，放料牵引张力控制、收料张力控制，收料牵引张力控制四段。

各段张力控制自成系统，各自为政，互相没有联系或联系很少，这叫做分段张力控制。各段统一指挥，中央控制器协调行动叫系统张力控制。张力控制的基本原理如图所示。

张力控制的基本原理

张力控制是指能够持久地控制料带在设备上输送时的张力的能力。这种控制对机器的任何运行速度都必须保持有效，包括机器的加速、减速和匀速。即使在紧急停车情况下，它也有能力保证料带不产生丝毫破损。凹印机张力控制基本上分手动张力控制，开环式半自动张力控制和闭环式全自动张力控制三大类。手动张力控制就是在收卷或放卷过程中，当卷径变化到某一阶段，由操作者调节手动电源装置，从而达到控制张力的目的。不过现代凹印机手动张力控制系统已基本被淘汰，而仅仅作为闭环式全自动张力控制系统中的一种操作模式存在。开环式半自动张力控制又称卷径检测式张力控制，它是用安装在卷轴处的接近开关、检测出卷轴的转速，并通过所设定的卷轴直径初始值和材料厚度，累积计算求得收卷或放卷筒当前的直径，相应卷径的变化输出控制信号，以控制收卷转矩或放卷制动转矩，从而调整料带的张力。因为卷轴每转一圈，卷径会发生2倍于料带厚度的变化。此种张力控制不受外界剌激的影响，能实行稳定的张力控制。但是，由于受传动装置的转矩变化、线性变化和机械损耗等因素影响，这种张力控制的绝对精度较差。闭环式全自动张力控制是由张力传感器直接测定料带的实际张力值，然后把张力数据转换成张力信号反馈回张力控制器，通过此信号与控制器预先设定的张力值对比，计算出控制信号，自动控制执行单元则使实际张力值与预设张力值相等，以达到张力稳定目的。它是目前较为先进的张力控制方法。另外，在我国制造和销售的中、高档印刷机张力控制系统中，由于更高的印刷速度及生产工艺对张力控制提出了更高的要求，使得磁粉离合器已不能胜任该类系统的执行单元。因此在现代凹印机中已被交、直流伺服电机执行单元所取代，实现了更加先进的张力伺服控制。