柔性版印刷系列讲座6

时间:2006-10-20 11:32:34来源:科印传媒《印刷技术》作者:蔡成基

  26.机组式无齿轮柔性版印刷机伺服驱动系统的主要特点是什么?
  一般来说,机组式无齿轮柔性版印刷机也将整个伺服驱动系统分为3段,即放卷张力控制段、印刷张力控制段与收卷张力控制段。各张力段常用的检测方式有2种。
  一种是靠张力检测辊,这是一种对张力直接进行检测的方法,检测元件与机械部件紧密结合在一起,没有其他的移动部件。两个传感器装在检测辊两端的轴承座下,印刷基材通过检测辊施加负载,使两端的张力传感器产生形变,从而检测出实际张力值,并将该数据转换成张力信号反馈给张力控制器,最终实现张力闭环控制。张力传感器通常采用电阻应变片式、电容式等。优点是检测范围宽,响应速度快,线性好;缺点是不能吸收张力的峰值,难以处理机械加减速,不容易实现高速换卷等。因此,当处于平衡状态的张力控制系统受到较强的干扰时,系统瞬间来不及做出反应,卷筒印刷基材上张力变化的幅度会比较大,对张力控制尽快重新进入平衡状态不利。
  另一种是浮动辊检测方式,这是一种间接的张力检测方式,实质上是一种位置控制。当张力稳定时,卷筒印刷基材上的张力与汽缸作用力保持平衡,使浮动辊处于中间位置。当张力发生变化时,张力与汽缸作用力的平衡被破坏,浮动辊会上升或下降,此时摆杆将带动浮动辊电位器一起转动。电位器检测出浮动辊的位置变化后,以位置信号反馈给控制器,控制器经过计算并输出控制信号,控制伺服驱动系统进行纠偏,然后浮动辊恢复到原来的平衡位置。由于浮动辊张力检测是一种储能结构,对大范围的张力跳变有良好的吸收和缓冲作用。这种检测方式要求汽缸摩擦系数小,响应速度快,气源稳定,而且浮动辊和摆杆的重量要轻,转动要灵活。各张力段的张力执行机构有最简单的刹车皮式、磁粉或电磁离合器/制动器式、差动齿轮箱式或伺服电机式,各种结构各具特色,各有千秋,针对不同印刷基材的张力特点可选用不同的结构。
  27.引起机组式柔性版印刷机产生张力变化的因素有哪些?
  从控制的稳定性和随动性来说,伺服电机作为张力系统的执行机构是最佳选择。然而由于机组式柔性版印刷机的纸路比较长,卷筒印刷基材通过各导辊传递,背后没有背衬辊支撑,因此在整个印刷区段张力都会有所波动,这种波动很有可能是无规律的,即使是相邻色组,张力的变化幅度也有可能不一样。
  引起机组式柔性版印刷机张力发生变化的因素一般有下述6种。
  (1)收放卷部分的料卷直径发生变化。放卷时,在制动力矩不变的情况下,料卷直径减小,张力将随之增大。收卷则相反,若收卷力矩不变,随着料卷直径增大,张力将减小。所以,最简单的机组式柔性版印刷机,若不考虑收放卷部分的张力补偿,其印刷套准最稳定的时候,是收卷直径与放卷直径差不多相等的时候;而在放卷直径最大或最小(收卷部直径最小或最大)的时候,张力最不稳定,是套准误差最大的时候。
  (2)加速、减速。当轮转印刷中线速度发生跃变,而线速度之差又没有跟上时,张力也就发生了相应的变化。这个观点从传统机组式柔性版印刷机换卷时因速度变化引起套准误差增大,有时甚至要在新的速度下微调印版滚筒才能套准这一现象,可以很清楚地加以验证。
  (3)印刷基材本身张力发生变化。印刷基材的厚度不均匀,纵横向拉伸强度变化太大,或者卷芯不圆造成印刷基材跳动,以及印刷基材的质量不稳定,比如荷叶边等,都会引起印刷张力变化。
  (4)印刷基材在印刷过程中发生变化。如薄膜在干燥过程中受热发生变形,若牵引力仍然比较大,就会导致薄膜被拉长;纸张在上墨时吸水过多,烘干时受热收缩,尺寸就会发生变化。印刷基材在印刷过程中的这些变化,都会使印刷张力发生变化。
  (5)机组式柔性版印刷机各主要部件,如底座、墙板、导辊等的制造精度和装配精度存在偏差。例如底座组装的平面度和直线度,墙板与底座组装的垂直度,各导辊组装的水平度以及相互之间的平行度、各自的跳动量偏差,质量动、静平衡偏差等。若误差超标,当卷筒印刷基材在众多导辊上运行时,张力就会有微小变化。从理论上讲,传动中各齿轮应做到无间隙精密传动,确保各色组的网纹辊、印版滚筒与压印滚筒同步运转,但由于是齿轮传动,尤其是新机器运行了3年多后,经过正常磨损,间隙必然增大,印刷过程中就会引起传动同步误差,也势必使各印刷单元的张力产生变化。
  (6)印刷过程中加压。尽管柔性版印刷的压力是所有印刷方式中最轻的,但当印刷过程中加压时,也会影响卷筒印刷基材通过时的运行速度,对整个系统的张力就会有影响。众所周知,机组式柔性版印刷机每一色组的压印滚筒直径相对于前一个色组都有一个递增量,其目的就是应对印刷过程中加压对张力的影响。
  以上各项因素对卷筒印刷基材张力的影响有些是有规律的,如收放卷直径的变化,加减速时的变化;有些是无规律的,如卷料特性不一致,各色组印刷状态不一致。至于机器精度变化引起的张力波动,在机器崭新的时候很难预测。因此,机组式无齿轮柔性版印刷机的张力系统在计算机控制上一般采用P.I.D模糊算法,这是因为以上各项因素的影响体现在每一台机器上,体现在每一件产品的印制过程,其表现的数值是不可能完全一样的,系统只能是大致的、概括的。若各项变量在计算机的精确控制之内,系统是稳定的,若其中的某一项或某几项超出了控制范围,那么系统就可能不稳定,建立在该系统上的套印伺服控制也就会承担相应的风险。判断系统张力是否稳定,我们常用印刷时能否套准来裁定,即观察伺服套准机构能否跟得上。殊不知,我们所观察到的套印不准包含了两个因素,既有可能是张力稳定性方面的问题,也有可能是伺服套准机构的问题。用一个标准来衡量两个问题,系统的稳定性和快速性就存在很大的风险。伺服套准是建立在稳定的张力控制系统之上的,若系统稳定,伺服套准系统的作用是锦上添花,损耗大幅度减少;若系统不稳定,伺服套准系统就要不断地校准,而动态校准的特点是矫枉过正,即从反方向调节,这样便会形成震荡,即使是减幅震荡,所造成的损失却是客观存在的。
  28.卫星式柔性版印刷机的伺服驱动同机组式柔性版印刷机的伺服驱动有什么区别?
  彻底废除了机械长轴和齿轮传动的卫星式无齿轮柔性版印刷机,同机组式无齿轮柔性版印刷机在伺服驱动方面最大的区别在于印刷单元的张力控制。
  比较卫星式柔性版印刷机同机组式柔性版印刷机印刷单元的张力控制系统,我们可以很清楚地看到两者伺服控制系统在稳定性方面的区别。我们时常听到机组式无齿轮柔性版印刷机用户抱怨系统不稳定,原材料损耗大,有时甚至比不使用伺服套准损耗还大,从而对整个伺服控制技术持怀疑态度。笔者认为,机组式无齿轮柔性版印刷机伺服系统曾经遭遇的尴尬,对卫星式无齿轮柔性版印刷机而言是不存在的,因为它的张力系统不同,它的伺服系统服务的目标也不同。
  对于机组式无齿轮柔性版印刷机的伺服驱动系统,笔者主张应在保证张力系统稳定的前提下,对有可能造成张力不稳定的各项因素加以定量限制。比如:不使用不符合质量要求的原材料;对于印刷过程中可能会发生变化的原材料,应该在工艺上用其他解决办法来加以限制,如薄膜受热后会变形,应降低烘干热量,纸张吸水、受热也会变形,安排色序时要将受水量大的几个色版放在相邻色组,不宜间隔太长。至于机器本身的机械误差,笔者主张应相应地进行解决,而不要把问题统统推到伺服驱动系统上,希望让伺服驱动系统来个一揽子解决,结果往往是适得其反。


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