单张纸平版胶印设备印刷装置的国内外研究现状与发展趋势

单张纸平版胶印设备印刷装置的国内外研究现状与发展趋势 姓 名: 张盼龙 班 级: 111020641 学 号: 30 指导教师: 李瑞琴 第一章 胶印机印刷滚筒部件.......................................... 1 1.1 滚筒振动形式与振动原因 ...................................... 1 1.2 滚筒 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 注意事项 ............................................ 1 第二章 胶印机离合压原理与机构...................................... 2 2.1 离合压机构的作用 ............................................ 2 2.2 离合压机构的工作原理 ........................................ 2 第三章 胶印机印刷压力与压力调节..................................... 3 3.1 印刷压力的作用 .............................................. 3 3.2 印刷压力的形成原理 .......................................... 4 3.3 印刷压力的调节 .............................................. 4 第四章 胶印机橡皮布自动清洗装置.................................... 5 4.1 工作方式 .................................................... 5 4.2 工作过程 .................................................... 5 4.3 曼罗兰橡皮滚筒的自动清洗装置 ................................ 5 4.4 海德堡自动清洗装置 .......................................... 6 第五章 单张纸胶印机的数字化发展..................................... 7 5.1 国产单张纸胶印机的数字化进展 ................................ 7 5.2 与国际品牌单张纸胶印机的差距 ................................ 8 5.3 国产单张纸胶印机的数字化发展方向 ............................ 9 参考文献........................................................... 10 第一章 第一章 胶印机印刷滚筒部件 印刷滚筒是胶印机核心部件之一 ，在很大程度上直接影响着印刷机的性能，也是保证印刷产品综合质量的关键部件。由于印刷滚筒在印刷扫描中的重要性，许多学者开展了对印刷滚筒的研究，在印刷滚筒的设计、制造和安装做了很多考虑，以保证在良好的状态下完成图印刷任务，但滚筒设计方面还有许多理论问题尚未解决，使印刷机仍然落后于国际先进水平因此，滚筒结构的合理设计与改进优化一直是设计研究的重点。 1.1 滚筒振动形式与振动原因 在印刷过程中，印刷单元担负着图像转移的主要职能，可以说是单张纸胶印机的核心。单张纸胶印机的印刷单元由印版滚筒、橡皮滚筒、压印滚筒(包括印版、橡皮包衬的夹紧固定装置、叼纸牙机构、滚筒相对位置调节装置等)、齿轮传动部分、离合压机构、传纸装置及有关控制器件组成。在纸张从上一色组被传递到下一色组过程中，诱发滚筒振动的原因有很多，主要包括以下几种。 1.11滚筒运转不平衡 印刷过程中，滚筒一直都在高速旋转，有时会因质量分布不均而造成运转不平衡，在此过程中，滚筒必然会产生一定的惯性力，这种惯性力若没有得到有效消除，将会引起滚筒运转速度发生突变，从而使滚筒的振动幅值增大。在不考虑轴承刚度差异和传动不平衡的影响时，滚筒在这种情况下产生的振动称之为谐振。 1.12传动不均衡 单张纸胶印机通过滚筒轴端的斜齿轮来传递动力，当传动机构传动不均衡时，滚筒就会受到径向力和轴向力的综合作用，从而使其两端受力不一致，进而产生振动。滚筒的这种振动形式属于扭振。 1.13滚筒空档带来的冲击 胶印过程中，印刷压力是通过两个滚筒之间接触来获取的。对于单张纸胶印机来说，由于滚筒空档的存在，使得印刷压力在一个印刷周期内呈现规律性的产生和消失，而在此过程中，滚筒将反复承受较大的瞬间冲击，从而产生振动。滚筒的这种振动形式是沿轴线方向整体平移振动与弯曲振动的叠加。[1] 1.2 滚筒设计注意事项 第 1 页 在新滚筒的设计中，一定要根据已确定的减振 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，同时结合现有滚筒的尺寸数据，通过编程重新设计滚筒的截面以及轴向尺寸，建立现有滚筒与新设计滚筒实体模型，使用SolidWorks和ANSYS软件对两个滚筒的静态特性进行模拟研究，检验新设计滚筒的静态特性是否达到使用要求。 为保证所设计滚筒的静态特性达到要求，笔者经过长期的研究和验证，总结了在滚筒设计工作中需要注意的几点事项。 (1)新滚筒的设计方案必须要保证滚筒的可加工性，并且加工成本不宜太高。 (2)由于在设计过程中，滚筒的直径、空档角等主要参数一旦确定，便不能改变，因此在确定这些主要参数之前，一定要经过科学的计算和软件模拟，经过测试合格之后才可确定。 (3)在设计中要保证在一定印刷压力下，滚筒的挠度尽可能小。 (4)新滚筒截面形心相对于其回转中心的偏移量应尽可能小，从而有助于滚筒保持平衡。我公司在滚筒设计工作中就遵循了以上几点注意事项，随后在对新滚筒的偏心、重量以及抗弯刚度进行了计算与研究后发现，新滚筒的静态特性较现有滚筒得到了明显提高，这为滚筒的平稳运行打下了坚实的基础。[2] 第二章 胶印机离合压原理与机构 2.1 离合压机构的作用 控制橡皮滚筒同印版滚筒和压印滚筒之间的离合，合压机构动作使橡皮滚筒同压印滚筒和印版滚筒接触，完成油墨到纸张上的转移过程;不印刷时，离压机构动作，使橡皮滚筒与压印滚筒和印版滚筒离开，防止油墨转移到压印滚筒背面，使纸张背面蹭脏。当机器出现故障时，离压机构自动工作，从而避免非正常输入的纸张或其它异物进入滚筒之间，硌坏橡皮布。 2.2 离合压机构的工作原理 离合压的方式有两种，一种是同时离合压;另一种是顺序离合压。根据滚筒的排列可以看出:同时离合压，即橡皮滚筒同压印滚筒和印版滚筒同时接触和分离，滚筒的缺口必须和滚筒的排列角一样大，防止第一张纸一半印上，一半印不上。滚筒的排列角一般占滚筒的三分之一以上，这样大大地降低了滚筒表面的利用率。要完成大幅面的印刷，必须增大滚筒的直径。滚筒的直径越大，带来的问题就越多，此处不详叙，这种结构现已被淘汰。顺序合压，即橡皮滚筒先同印版滚筒合压，后同压印滚筒合压;离压时，先同压印滚筒离压，后同印版 第 2 页 滚筒离压。总括一句话，不管合压还是离压，其动作都是按顺序进行的。以顺序合压为例，当橡皮滚筒与印版滚筒合压时，橡皮滚筒的缺口刚好与印版滚筒的缺口相对，如图2.1所示。 图 2.1(顺序离合压) 把这个合压也叫做第一次合压。第一次合压完后，橡皮滚筒继续向前转，当其缺口与压印滚筒的缺口相对时，橡皮滚筒与压印滚筒合压，把这个合压通常也叫做第二次合压。离压过程相反，把橡皮滚筒与压印滚筒的离压叫做第一次离压，而橡皮滚筒与印版滚筒的离压叫做第二次离压。这样滚筒上的缺口与滚筒的排列角没有任何关系，因此其缺口可以做得尽可能小，从而可以缩小滚筒的直径。缩小滚筒的直径会带来很多益处，所以目前几乎所有的印刷机采用的都是顺序离合压。[3] 离合压时，为了使其滚筒迅速能进入稳定状态开始印刷，一般情况下，离合压时都有一个提前角，这个角度基本上都在10?左右。 第三章 胶印机印刷压力与压力调节 3.1 印刷压力的作用 3.11弥补机器的加工误差 这是印刷压力的一个非常重要的作用。假如没有印刷压力，由于机器的加工和安装误差的存在，两个滚筒表面不可能完全接触，也就无法保证油墨的均匀转移。橡皮布、印版表面、纸张都存在着不平度误差，这些误差也必须消除，因此印刷压力也是机器的一个精度的反映。 3.12转移油墨 使用印刷压力就是为了转移油墨，这样才能完成印刷。通过实验分析，印刷压力与油墨的关系近似如下:AB段为弥补机器的综合误差，BC段油墨进入正常转移阶段，过了C点 第 3 页 以后，压力增大，油墨的转移不但没有上升，反而减小，因此印刷压力必须控制在BC段内，在这段油墨的转移量和压力之间基本上为线性关系。 3.13使纸张、油墨获得良好的印刷适性 油墨转移到纸张上的形状与印刷压力有着非常密切的关系。压力大，墨迹的变形大，而且容易糊版，但渗透性好，压力小，墨迹发虚，渗透性差。纸张的变化或油墨改变都需要重新选择印刷压力。即最佳印刷压力。[4] 3.2 印刷压力的形成原理 印刷压力是以接触面的压缩量体现出来的。一般情况下，刚性滚筒的变形量与包衬的变形量相比都可忽略不计，因此通常就用包衬的变形量来表示印刷压力P: P,E?L (E为弹性模量，L为压缩量) 由上式可以看出，印刷压力与材料本身的性能及受压时的变形量两上因子成正式关系。因此同样的变形量，不同的材料的包衬，其印刷压力是不一样的，纸张也存在着类似的问题。所以用保险丝测出的压力值只能做为参考，到底多大合适，需根据具体情况具体分析。有形量存在(即在印刷压力)。滚筒之间就不能是线接触而只能是面接触。 接触面的中心线压力最大，中线两侧压力依次减小，这是因为两侧的变形量比中间的小，滚筒中间比两端的压力小，这主要是因为滚筒运转时，有弯曲变形存在。如图所示。弯曲越小压力就越均匀。弯曲的大小与材料本身性能，加工及安装精度以及印刷压力是分不开的。要减小弯曲，只能是加大滚筒的刚度，提高机器加工及安装的精度，减小印刷压力。 印刷压力的分布以中间截面对称状态，因而印品最好能和这个对称关系保持同步，即以同样一个中间截面成对称分布。 3.3 印刷压力的调节 影响印刷压力大小有两个因素，上面已经分析过。一般情况下，包衬材料是不变的(即E不变)，改变印刷压力就成了只改变包衬压缩量的大小(这就是为什么总是以滚筒肩铁之间的间隙代表印刷压力的大小)。使包衬的压缩量改变有两种方法:一是包衬不变，改变中心距的大小;二是中心距不变，改变包衬的厚度。改变中心距可由专用的调压机构来进行，改变包衬的厚度，只有打开包衬才行，很麻烦。从齿轮传动的角度来看，齿轮最好啮合在分度圆位置，中心距一动，这个位置就会变化，从而影响传动的平稳性。所以理想的情况下是不动中心距，改变包衬的厚度来调印刷压力。但是由于印刷纸张虽然经常变化，其厚度差别一 第 4 页 般则很小，只要中心距做微量的调整即可。这个变动也是渐开线齿轮所许可的，不过其调整的幅度是有限的。如印厚纸，就不能只调中心距，需要同改变衬垫的厚度结合起来。综上所述，不动中心距是不可能的，但是最好不大动。如印刷压力不足，可通过改变衬垫的厚度来弥补。[5] 第四章 胶印机橡皮布自动清洗装置 在平版印刷过程中,一些油墨粒子和纸毛会堆积在橡皮滚筒上.为了印刷出高质量的印品,操作人员不得不在生产中定时清洗橡皮滚筒。然而人工清洗是非常费力耗时的而且清洗剂的挥发会使操作人员感觉到很不舒服长时间的操作更会影响身体健康。现今,这种费力耗时的工作已经可以被自动橡皮布清洗装置所取代,在短短几十秒内即可完成。 4.1 工作方式 整个橡皮布清洗装置能够实现全自动化工作。操作人员可以根据需要灵活地设置清洗程序。在咫COM控制中心每个清洗梁可以被分别选中进行单独工作.也可以被集体选中进行集体清洗。橡皮自动清洗装置的工作方式是清洗辊通过气缸和橡皮滚筒的离合通过清洗梁中电机的驱动而旋转清洗橡皮布。 4.2 工作过程 对于任何被启动的清洗程序,最基本的要求是印刷机整个清洗过程自身被加入进了匹COM控制中心。其全自动的运动过程电机低速驱动清洗辊一供给系统供给水或溶剂润湿清洗辊一清洗辊抬起或落下接触橡皮滚筒(此时仍为低速.且清洗辊的角速度与橡皮滚筒的方向相反切点线速度相等)一清洁辊将水和清洗剂传递给橡皮后回到中央位置电机反向驱动清洗辊以较高速运转一压向刚才所润湿的橡皮滚筒开始清洗(此时清洗辊和橡皮滚筒过转的角速度方向相同.切点线速度方向相反.但清洗生产能力得不到充分发挥。 4.3 曼罗兰橡皮滚筒的自动清洗装置 第 5 页 图4.3 Roland 700橡皮滚筒自动清洗装置 洗装置如图4.3所示，图3a为自动清洗装置，图3b为压印滚筒的自动清洗装置。这两种清洗装置的工作原理相同，都是通过喷嘴将清洗剂喷射到毛刷轮表面，毛刷轮将清洁剂刷到橡皮布表面，同时毛刷轮与滚筒做相对运动，对滚筒表面进行洗刷，随后另一喷嘴喷射出清水对毛刷轮进行清洁处理。 4.4 海德堡自动清洗装置 图4.4 海德堡SM 74自动清洗装置 所示。其中图4a是该装置的机构简图，从图中可以看出该装置由气动式清洗布卷装置 第 6 页 和清洁剂喷嘴两部分组成。图4b所示是该装置分别位于两个不同部位清洗橡皮滚筒和压印滚筒。图4c是气动式清洗布卷装置的实物图。该装置的工作原理是:根据脏污程度精细计算清洁剂用量后，由一排排喷嘴将清洁剂喷到待清洁表面上，压缩空气控制隔板按压清洗布卷来擦拭脏污表面，通过带有清洗剂的清洗布与滚筒表面的相对线速度差来擦洗清洗滚筒表面。清洁布的宽度与印刷装置的宽度相等。清洁布的一端是放卷装置，另一端是收卷装置，清洗过滚筒表面的、使用过的清洁布通过收卷装置回收。放卷装置、收卷装置以及压缩空气控制隔板共同控制清洁布的平整，确保清洗效果。[6] 第五章 单张纸胶印机的数字化发展 5.1 国产单张纸胶印机的数字化进展 5.11驱动技术数字化 国产单张纸胶印机仅水墨系统采用独立驱动技术，其中传墨辊、传水辊、墨色遥控、纸张预置等功能已经实现数字化，继续在其他系统中拓展独立驱动技术的应用是创新的方向。国内已经有配套企业开始制造独立驱动的输纸机，有少数企业也在制造与输纸机分离的单张纸胶印机。最新的进展是国内又有几家企业开始制造连线的UV上光和烘干设备。国产单张纸胶印机下一步的数字化改造方向是，首先实现设备设置的数字化，如输纸、输墨、润版液供给等功能与主运动分离，再解决纸张预置、墨色遥控、自动套准等功能的伺服控制，这样才能使印前制版的信息通过数字化接口传入印刷机，从而完成信息化自动调整。目前，无侧规技术、印刷滚筒和传纸过程的独立驱动，是国外单张纸胶印机的重大创新，我们进入还有一定的困难，但应该相信这是发展的方向，有条件的企业应该大胆进行自主创新。 5.12信息传递数字化 国内多数单张纸胶印机制造企业还没有设置信息传递的数字化接口，印前的制版信息还需要在印刷机上进行手工调整和设置，不但占用大量辅助时间，而且重复的调整和设置还会带来墨色还原的误差。当前，国产单张纸胶印机迫切需要配置的功能有自动纸张调节功能，包括输纸机、收纸机、叼纸牙排、前侧挡规的纸张预置功能和墨色还原自动调节功能等，只 第 7 页 有具备这些功能 ， 数字化接口才有意义。当然，在完成硬件设计的同时，还要完成软件设计，即利用RIP软件使印前和印刷相互兼容，做到印前制版信息快速输入印刷机，可以节省重复调整时间和调整误差。国产单张纸多色胶印机在数字化功能的设置上也取得了新的成果，江苏昌昇制造的1020mm四色单张纸胶印机，已经设置了数字化接口和纸张预置系统，能够将印前制版信息传输到印刷设备，大大减少了印刷机的调整环节，江苏昌昇是我国用数字化技术改造传统单张纸胶印设备的第一家。[7] 5.2 与国际品牌单张纸胶印机的差距 虽然国产单张纸胶印机在数字化上已经取得了不俗的成绩，但在更多方面与国际先进水平相比仍有差距。 5.21驱动系统数字化的差距 二十世纪80年代，日本开始出现独立驱动的卷筒纸胶印机，并在中国销售出两台。2000年初，世界再次兴起这种技术，并开始淘汰有轴传动的卷筒纸胶印机。单张纸胶印机独立驱动技术还没有全部实现，其主要原因是印刷滚筒不但要负责墨色转移的整个过程，还要担负纸张传递的工作，同一条传动系统要使两项功能完全同步。不过，在可能的范围内，国外单张纸胶印机厂商还是开始尝试采用独立驱动技术。虽然目前没有达到在整机上全面应用独立驱动技术，但已经实现了输纸机与主机传动链分离、印刷滚筒伺服电机驱动、取消输纸台两个侧拉规机构、独立驱动供水、输墨系统等，只是纸张交接过程仍是用一条齿轮系统传递全过程。目前为止，国内的单张纸胶印机制造商尚未在该领域有所涉猎。 5.22数字化信息无缝连接的差距 当前，国外的单张纸胶印机已经具备自动纸张调节(包括输纸机、收纸机、叼纸牙排、前侧挡规等构件在内的纸张预置)、墨色还原自动调节等功能，印前制版信息可无缝地传递给印刷机。随着JDF标准的诞生，它们又将印刷信息做到印刷全过程的传递。CIP3/CIP4、JDF是印刷过程文件格式标准，已经成为国外印刷设备制造企业共同遵守的准则，这些标准能使信息在印前、印刷和印后加工全过程中进行数字化传递，防止设备制造孤岛效应的产生。国外胶印机制造企业已经成立联盟，致力于推广和遵循这些标准，而国内制造企业刚刚意识到这个问题的严重性，有的企业刚刚开始涉入这个领域。 5.23连线控制数字化的差距 第 8 页 近年来，国外单张纸胶印机制造企业已经将联机翻转双面多色印刷、联机专色印刷、UV上光、冷烫印、LED固化、印品检测实现了工业化生产，使单张纸胶印机的功能和适应性不断扩大。国内的单张纸胶印机生产商，只有少数企业具备生产连线专色印刷和UV上光胶印机的生产能力，仅有一家企业试制出一台串接式单张纸双面四色印刷机，但至今还没有推向市场。 5.24设备全数字化的差距 海德堡公司自1995年起相继推出了DI46-4和Speedmaster74DI在机制版数字印刷机，成功地实现了传统胶印设备的数字化变身。DI46-4型在机制版数字印刷机采用卫星式滚筒排列结构，用激光二极管以准确的定位在四色印版上同时激光烧蚀成像，印版成像后，自动清洗掉印版表面的硅屑。印刷时，利用无水胶印油墨实现亲墨、疏墨部分的分离。在机制版数字印刷机大大减少了由于更换印版所花费的辅助时间和产生的套印误差，这种设备曾被人们看成单张纸胶印机全数字化的发展方向。然而在机制版数字印刷机经过十多年的风光，已失去往日的风采，如今，新的无版数字印刷机已经取代了它的市场。虽然市场变化难以预料，但随着数字化技术的发展，尤其免化学处理版材的出现，这种设备还会有所发展。继海德堡之后又有多家外国公司相继推出此种设备，并在快速、短版印刷领域创造轰动效应，但至今还没有国内企业进入该领域。[8] 5.3 国产单张纸胶印机的数字化发展方向 虽然国产单张纸胶印机在数字化、智能化、自动化水平上与国际品牌胶印机存在差距，但是也有发展潜力，只要不断探索、勇于创新、找准方向，定能加快国产胶印机的数字化进程。数字化工艺流程是印刷数字化的方向，印刷品从制版到印刷，再到印后加工，整个过程的设备调整应有共同的信息，这个信息流代表了设备的数字化水平。国外已经通过CIP3/CIP4、JDF等文件格式标准，将印刷过程的各种设备联系在一起，这些印刷信息通过数字接口实现设备的自动调整，使印刷效率大幅提高，我国要尽快加入这个联盟，全面加快数字化的进程。[9] 数字化进程的加快，胶印与数字印刷设备的竞争日趋激烈，而且数字印刷将呈快速增长趋势，其竞争优势主要体现在可变、个性化和短版印刷领域。国际领先的胶印设备制造商通过数字化创新，在保持原有大批量印刷市场优势的前提下，不断加快印刷设备数字化控制与 第 9 页 智能化管理的研发，在降低设备价格、提高印刷效率和降低印刷成本上继续创新。我国胶印设备制造商也应该积极创新，勇于探索，为胶印设备的数字化进程付出自己的努力。 参考文献 [1] 冯载荣，陈凯.胶印机印刷滚筒结构的有限元优化分析[J].印刷杂志,2009,(07):24-26 [2] 史发军.单张纸胶印机滚筒振动分析及改进[J].印刷技术，2014，(06):22-25 [3] 蔡吉飞,张仲勇,宋刚.双面胶印机离合压机构设计[J].北京印刷学院学报,2002,(04):31-33 [4] 张晓玲,程常现.小型双面胶印机离合压凸轮-连杆机构设计[J].印刷设计,2001,(05):11-13 [5] 陈小军,张海燕.胶印机离合压机构的设计与计算[J].广东印刷,2007,(03):39-41 [6] 徐丹.浅谈COLORMAN橡皮布自动清洗装置[J].印刷技术，2003，(31):19-32 [7] 韩晓良.国产单张纸胶印机数字化进展[J].印刷技术，2014,(07):14-17 [8] 韩晓良.国产单张纸胶印机数字化进程任重而道远[J].印刷技术，2014，(07):24-28 [9] 成刚虎.单张纸胶印机的发展现状与趋势分析[J].今日印刷，2006(04):12-15 第 10 页