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印刷机械科技创新与展望

时间:2008-02-27 09:03:21来源:中国包装报作者:韩晓良

  我国印刷机械设备经过30多年来的创新与发展,已经取得长足的科技进展。回顾创新历程,印刷机械设备制造业经历了三次产品结构的重大调整,虽然与国外相比还有较大的技术差距,但在技术创新上取得了令人瞩目的成就。
  上世纪70年代中期,我国印刷工业仍处于老祖宗发明的铅活字排版印刷时代,一些省市的报社、书刊印刷厂还在使用铅印轮转机和平台机,此时,印刷机械制造企业刚刚开始制造胶印设备。这个时代王选教授主持的748工程,即计算机汉字输入系统、第三代汉字激光照排设备还在探索之中,落后的印刷设备成为印刷业技术改造的瓶颈,这就是当时印刷设备的制造现状。在短短的十几年中,国产印刷机械设备制造企业已经完成铅印改胶印的产品结构调整,当时的01S型胶印机充斥市场,最多达到每年生产销售3000台-4000台,这是第一次产品结构调整与创新。随着胶印设备的普及,一批更新换代的机器开始陆续出现,如单张纸印刷机02机、04机、08机等设备逐步取代01S成为市场的新宠。卷筒纸书报两用印刷机成为当时的短线产品,这是第二次产品结构调整与创新的成功。
  进入21世纪以后,在印刷业快速发展的推动下,印刷机械设备制造业进入第三次产品结构调整和创新时期。这时,各种规格的单张纸多色印刷机、卷筒纸多色印刷机、商业卷筒纸印刷机、不干胶间歇印刷机、卫星式柔性版印刷机等设备开始兴起,成为印刷业的骨干设备。这些高效的彩色印刷机和环保型印刷机的发展,得益于企业不断的技术创新和新技术的广泛应用。

  产品结构创新和新技术的应用
  在市场需求不断提高的推动下,企业产品的结构创新和新技术的广泛应用带动制造企业快速发展,从而获得国内市场快速增长,出口市场逐年提高,进口市场呈现下降的趋势。
  1.无轴驱动技术的应用
  无轴驱动技术的核心是用伺服电机直接驱动印刷滚筒,取消了各机组间的长轴、联轴节、齿轮、无机减速器和齿轮箱的连接,也简化了像卷筒纸印刷设备的直流电机驱动、异步电机与针轮减速器实现低速调整的传统结构。同时,伺服电机在驱动器和控制器的控制下,使张力控制、套准、水墨平衡、匀水匀墨、墨色控制等机构操作迎刃而解,使繁杂的辅助操作脱离传统的手工作业,使设备智能化水平大大提高。
  无轴驱动技术国内尚无厂家提供系统的解决方案,相关设备和软件主要依赖于国外的合作,进口企业有德国的博世力士乐、伦茨、西门子、包米乐,日本的安川等公司。我国这项先进技术应用在卷筒纸印刷机上比较成功。在2004年进入试制阶段,目前,北人印刷机械股份有限公司、上海高斯印刷设备有限公司、江苏宝南印刷机械有限公司在卷筒纸印刷机上已经开始应用,陕西北人印刷机器有限责任公司和广东中山松德包装机械有限公司的卷筒纸凹版印刷机也应用了这项技术。还有的企业在表格机、柔性版印刷机、横切机、分切机等设备上应用。
  国内单张纸印刷机应用无轴驱动技术刚刚开始,已经实现了水、墨辊独立驱动,而国外已经出现输纸机实现独立传动、单张纸印刷机印刷滚筒实现独立传动(走纸还是传统结构)。还有的国外企业创新成功无侧规输纸技术,实现叼纸牙轴的轴向运动和纸侧边的监测控制技术,保证输纸的准确性。
  2.CTP技术有进展
  CTP技术国外发展很快,已经产业化。2007年,我国CTP技术在两个产品领域有所进展,一个领域是直接制版机,已经有两家以上的企业开始批量生产这种设备,一家是北京周晋科技有限公司开始向市场推出四开和对开直接制版机和相关设备及软件,另一家是杭州科雷生产直接制版机。还有包括北大方正、北人集团公司、北京多元集团和营口大族冠华在内的多家企业已经试制成功有自主知识产权的直接制版机。CTP技术进展的另一个领域是数字喷墨印刷机,在国内已经有很多企业采用合作和自主创新的方式,批量生产大幅面的喷墨印刷机设备,制造企业遍及北京、上海和深圳等地区。
  3.广泛应用的新技术
  单张纸多色印刷机是印刷包装业的骨干设备,2006年投入市场的设备数量已经达到1999台。其中,国产设备达到968台,占市场需求的48%;卷筒类型的胶印、柔印、凸印印刷机市场占有率已经超过70%。取得市场占有率较快增长的原因,就是企业在应用技术上不断创新,积极应用当代最新科技成就的结果,据不完全统计,主要技术创新成果如下:
  (1)大滚筒排列设计提高了印刷质量
  多数厂家制造的单张纸多色印刷机采用双倍径压印滚筒或三倍径传纸滚筒结构,这种结构使纸张在低曲率状态下运行,有利于包装产品的厚纸印刷,同时降低了机组间纸张的交接次数,有利于提高印刷套印精度。大滚筒的设计降低了纸张交接速度,减少了交接故障率,同时,这种设计还为企业产品的系列化设计创造了有利条件。双倍径和三倍径滚筒零件对企业的加工设备规格和精度提出新的要求,反映了企业加工工艺水平的提高。
  中型卷筒纸报刊印刷机、全张纸书刊卷筒纸印刷机、全张纸多色单张纸印刷机、大幅面柔性版印刷机已经试制成功,并且开始批量生产,标志着大型印刷设备的创新取得较大进展。
  (2)自动化水平进一步提高
  提高印刷机自动化水平,将节约大量的辅助时间,进一步提高生产效率。单张纸多色印刷机印版滚筒位置套印调节,已经实现纵向、横向和对角的自动套准调整;滚筒离合压、离水、离墨实现气动自动控制;多数产品实现半自动换版、走肩铁设计和墨色遥控(即CPC)等措施,使设备的自动化水平提高。有的企业已经能够实现联机专色和UV上光印刷。
  由于印刷设备设置光电控制系统,可以控制印刷过程纸张准确到位,防止双张、歪张、空张等质量问题的发生,进一步提高了印刷质量和效率。
  采用触摸屏技术,设置人机对话界面,先是设备运转数据,可以实现故障检测。印版采用了定位安装方式,设置快速装版机构、自动拉版装置和校版量等数字直接显示功能,缩短了印版安装调整和故障诊断的辅助作业时间。有些印后设备还实现工艺过程的程序化。
  供墨系统的墨斗辊连续运转,对于墨量的变化能做出迅速反应,有利于墨色控制。由于墨路排布先进、合理,施墨均匀稳定,可以实现短墨路和加大墨量供墨性能。墨斗辊的出墨量可以通过电机遥控,并数字显示,准确、可靠。单独电机驱动水斗辊,其转速自动跟踪主机速度,可对水量的变化需求做出快速反应,过桥辊使靠版水辊与靠版墨辊相连接,气动控制的过桥辊离合,可实现水墨联合印刷或水墨脱开印刷及预湿润功能。配有湿润液的冷却装置、酒精配比恒定装置、温度调节装置及自动的湿润液循环装置,从而使印刷质量进一步提高。
  (3)印刷速度提高
  印刷机采用川流式输纸机,真空输纸台技术,位于前规处的光电检测装置使纸张的早到、晚到及歪斜均被识别出来,并执行错误纸张的锁定功能和分流措施,不但提高了印刷速度,而且减少了故障发生的几率。目前单张纸多色印刷机印刷速度已经达到12,000张/小时-15,000张/小时,卷筒纸报版印刷机的印刷速度已经达到70,000张/小时-75,000张/小时的水平,卷筒纸凹版印刷机的印刷速度已经达到300米/分钟。
  (4)一些老大难问题得到解决
  用户经常反映纸张划痕、漏油问题和滚筒锈蚀问题得到解决。如:带有吹风装置的导纸板,使纸张无划痕运行。气动控制取样接纸,收纸堆上方装有区域控制的风扇,风扇转速可自动跟踪主机速度,使收纸更加顺畅。
  主机上设有定点、定量、定时自动集中润滑系统,不论润滑位置高低和距离远近,都能得到所需的润滑油。润滑的间隔时间可在0分钟~60分钟范围内选定。这种装置还具有油路故障、油位过低等报警装置,大大增加了机械安全运行的可靠性。
  滚筒防腐问题得到解决。由于在印刷过程中印刷滚筒受润版液的侵蚀,印刷滚筒表面的锈蚀曾是一大难题,用户反映较大。目前,各企业采用多种工艺方法解决印版滚筒、橡皮滚筒、出水辊等零件的防腐耐磨性能问题,采用的主要方法有:镀硬铬、化学镀(非晶镀)、火焰喷涂、电弧喷涂、离子喷涂、刷镀、硫化等工艺手段,使难题迎刃而解。
  (5)变频器应用向纵深发展
  根据印刷机速度调整的特点,印刷机械设备采用无级调速的方式有较大进展。过去对大型设备多采用直流调速,中小型设备多采用电磁电机(滑差电机)调速,还有的设备采用整流子调速,也有的设备采用锥形皮带调速器,这些调速方法结构复杂,调速范围受到限制,同时带来大量的金属材料、加工成本和电力的浪费。由于变频器调速技术的应用,不但印刷机的主传动采用变频器调速,使设备结构简化,而且变频器的应用范围在逐渐扩大。有的印刷机采用变频器实现无轴驱动、张力控制、周向套准等功能,还有的印后设备采用变频器实现书刊装订的闯页功能等。
  (6)联线技术得以拓展
  联线技术系指在完成印刷的基础上,再增加功能完成联机的其他操作,使印刷机成为名副其实的印刷生产线。主要联机功能有:卷筒纸印刷机的联机装订、联机堆积打捆、联机加硅上光、联机复卷功能;单张纸印刷机的联机裁切、UV上光、翻转印刷,卷筒纸凹版印刷机的双放双收,装订设备的联机生产线等。

  辅机制造技术取得突破
  商业卷筒纸印刷机的高科技含量,不但表现在主机本身,而且辅机也有非常高的技术水平。从专业化分工的角度,一个企业很难完成主机和各种辅机的生产。国内外商业卷筒纸印刷机制造企业几乎无一例外的全部进行全球大采购。这种设备的主要辅机供应商是法国MEGTEC公司,也就是在上海建厂的恩姆易基机械设备系统(上海)有限公司,这家企业经过兼并收购,几乎包揽了商业卷筒纸印刷机主要辅机的制造。该公司仍然是卷筒纸印刷机辅助设备的主要供应商,市场占有率高达90%。中低卷筒纸印刷机给纸机速度可以达到7米/秒,高速自动接纸机最高线速度可以达到13米/秒-17米/秒。
  最近几年,国内有两家企业主要生产辅机设备,一家是上海震立公司已经推出几种辅助设备,其中包括为商业卷筒纸印刷机配套的零速接纸机和一般的卷筒纸印刷机配套的高速接纸机,基本可以满足市场需要。另一家是浙江通业公司为单张纸印刷机、丝网印刷机、模切机等产品配套的输纸机,已经形成规模,输纸机的输纸速度已经达到15,000张/小时。
  酒精湿润装置国内已经有厂家开始生产,如北京贝尔公司等,主要为单张纸多色印刷机、商业卷筒纸印刷机配套。这种装置的主要难点在酒精浓度的自动监测和自动调配技术,这些技术已经过关。
  另外,自动套准装置、走纸调偏装置、运行监测装置、定点润滑装置也有专业厂家生产。

  工艺技术上一个新台阶
  印刷设备的技术创新还表现在工艺制造技术的提高方面,主要表现在以下几点:
  1.墙板加工
  墙板是印刷设备的主体零件,传统的加工方法是在普通立式镗床上,两块墙板合装加工,以取得两块墙板的一致性。这种方法生产效率低,没有互换性,装配后的整体质量差,影响产品的基础质量。现在印刷机已经采用门式加工中心、五面体加工中心进行孔系加工和周边加工,质量大幅提高。还有的企业对墙板大平面进行磨削加工或采用整体墙板的设计方法,进一步保证质量。
  2.解决了滚筒窄槽的加工
  单张纸印刷机的上版方式是在设计结构上解决,实现自动换版或半自动换版,而[[卷筒纸印刷机]]的快速装版的方法,是在印版滚筒上加工超窄槽实现快速装版,以取代用版卡或卷版轴的上版方式,这种1.5mm-2mm的深窄槽加工十分困难,企业已经解决了有关刀具、工装和工艺的难题。
  3.滚筒实现动平衡
  印刷机设备的滚筒零件过去只做静平衡,容易产生共振和噪声,影响印刷质量,随着印刷速度的不断提高,轴辊的动平衡加工已经实现。
  4.工艺管理技术提升
  工艺加工手段无疑是提升产品质量最重要的,一般可以靠引进机加工设备和外购刀具去解决。需要进一步提高零部件质量,空间是有限的,然而提高工艺管理技术,提高质量则是无限的。如单张纸多色印刷机的开发除前面所讲的创新之外,在工艺管理技术上,采用高级配合零件采用中间公差加工的方法、影响套印精度相关零件采用选配的方法、传动零件采取误差抵消的方法、采用装配流水线的装配方法等措施,都使印刷机的质量达到空前水平。
  以上工艺新技术的发展成就了单张纸多色印刷机进入较成熟的发展阶段。


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