王方平

（贵阳职业技术学院，贵州 贵阳　550003）

凹印机纸张传送及收纸关键技术研究

王方平

（贵阳职业技术学院，贵州 贵阳550003）

针对印刷成品的收纸工艺中仍然依靠原始的人工重复劳动，并且劳动强度大，自动化水平低，生产成本高，造成极大的人力和物力浪费，严重影响了纸盒包装的自动化水平等问题。通过对凹印机自动化收纸机结构和控制系统的设计研究，自动化收纸装备虚拟样机技术研究，自动化收纸装备与印刷速度匹配技术研究。研发出适应生产的自动化收纸机，解决传统人工收纸工艺成本高、自动化水平低、劳动强度高、生产效率低等问题，实现纸盒包装凹印自动化收纸，提高凹印自动化生产水平。

凹印机；收纸机；自动化

凹印是一种历史悠久的印刷方式，特别适合大批量产品如香烟包装的印刷加工，具有质量高、成本低、色彩稳定、饱和度高等其它印刷方式不可替代的优点。但大部分产品会受到原纸张力、色组压印、烘干、静电、分切刀、传送系统等因素的影响，易造成套印精度、分切精度较差及纸张输送不畅引起堵纸故障停机，重新开机印刷套准、上墨等工艺操作，每次产生废品大于300张，严重影响了产品成品率，提高了生产成本，造成了极大能源浪费和环境污染。

目前，省内某企业拥有代表世界先进水平的意大利ROTOMEC-75040七色凹印模切生产线一条，意大利POLYTECH-820/250七色凹印模切生产线1条，瑞士博斯特LEMANIC H-82型七色凹印模切生产线1条，全新德国海德堡CD102-7+l、CD102-6+1胶印生产线各1条，瑞士博斯特全息自动烫金模切机3台。虽然公司拥有国际一流的印刷设备，但是在印刷成品的收纸工艺中仍然依靠原始的人工重复劳动，并且劳动强度大，自动化水平低，生产成本高，造成极大的人力和物力浪费，严重影响了纸盒包装的自动化水平，该工艺不能适应印刷行业未来市场变化趋势。

1　影响凹印机张力控制因素研究

凹印机的张力控制系统实质上是一种输入量按某种可调节的衰减规律而变化的特殊随动系统。张力的控制可以说是整机控制的核心，只要张力控制稳定，张力变化小，凹印机的套色精度和废品率就很容易控制。因此，要想确保凹印质量和效率必须配备功能完善的张力控制系统。然而，在印刷过程中，使凹印机张力产生波动和变化的因素往往比较复杂，其主要影响因素大致有4个方面。

（1）凹印机料卷在收、放卷过程中，收卷和放卷直径是不断变化的，直径的变化必须会引起料带张力的变化。放卷在制动力矩不变的情况下，直径减少，张力将随之增大。而收卷则相反，如果收卷力矩不变时，随着收卷直径增大，张力将减少。这是凹印机的固有特性所决定的，也是引起料带张力变化的主要因素之一。

（2）凹印机各主要构件如底座、墙板、导辊等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以及各版辊、导辊组装的水平度和它们相互之间的平行度，它们各自的跳动量偏差，质量动静平衡偏差等等，都要求十分严格。否则料带在版辊和众多导辊上运行时，料带上的张力就会随之发生微小变化，最终就会反映到整台机上，导致张力产生无规律变化。另外，凹印机主传动系统中的各齿轮、减速箱应做到无间隙精密传动，确保各印刷单元的版辊同步运转，如果印刷过程中引起传动同步误差，也势必使各印刷单元的张力产生变化。

（3）料带内在材质的不均匀性。如材料弹性模量的波动，材料厚度沿宽度、长度方向变化等，料卷的质量偏心，以及生产环境温度、湿度变化，都会对整机的张力波动带来微妙的影响。

（4）凹印机在不停机自动接换料过程中，接料和断料都会使整机原已稳定的张力突然产生干扰变化。设备运行速度愈高，干扰就愈大。此时，张力控制系统应当能迅速地根据料带张力干扰情况自动地随机进行调整，使张力及时地恢复原来的稳定状态。

2　张力浮动辊对张力跳变吸收缓冲研究

浮辊式张力检测方式，它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，料带上的张力与气缸作用力保持平衡，使浮辊处于中央位置。当张力发生变化时，张力与气缸作用力的平衡被破坏，浮辊位置会上升或下降，此时摆杆将绕M点转动并带动浮辊电位器一起转动。这样，浮辊电位器准确地检测出浮辊位置的变化，它将以位置信号反馈给张力控制器，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，然后浮辊恢复到原来的平衡位置。由于浮辊式张力检测装置本身是一种储能结构，利用其自身的沉余作用，对大范围的张力跳变有良好的吸收缓冲作用，同时也能减弱料卷的偏心（椭圆）以及速度变化对张力的影响。此系统要求气缸磨擦系数小，响应速度快，气源稳定。浮辊和摆杆的重量要轻，转动要灵活。

3　张力控制系统的适应性能研究

凹印机原有的张力控制系统，在适应现在纸张张力变化方面还存在较大的不足，特别是在高速运转的情况下，这方面反映得更明显。但是可以看到一个新的现象，新购进的凹印机对于纸张张力变化范围的适应性非常强包装材料，在旧凹印机上由于纸张张力变化而不能使用的纸张，在新购进的凹印机上使用就没有什么问题。原因主要有以下方面：一是新凹印机在张力控制精度方面大幅度提高，张力控制精度可以达到0.2N；二是现在普遍采用的都是伺服电机驱动的送纸辊；三是新凹印机的开卷机都是零速接纸方式，配置有储纸器，这样就对纸张的张力进行了一定程度的矫正书评，或者说通过储纸器对纸张进行了预张力，这样就较好地解决了纸张张力变化的问题。

4　分析套印误差原因，设备二次开发研究

为防止原纸张力变化及幅宽无规超差造成套印横向误差。在印前进行原纸修边（≤3mm），研究纠偏控制系统的适应性，减少套印横向误差。通过设计气调纸张压平装置让分切后纸张受到该装置产生的可调气流大小、方向（135°）、压力（＜0.4MPa）的控制。防止因静电、高速惯性产生纸张向上翻转。根据分切刀材料物理特性、设计加装恒温装置于分切刀板固定底座内，温度控制在165～175℃之间，分切刀受热传导作用长期受控在170℃，防止分切刀从停止到运行产生的温差而出现刀刃变钝，从而造成分切纸张粘连。

5　结语

（1）自主研发了纸张张紧装置。首次提出在放卷机构上增设一自主研发的纸张张紧装置（该装置具备：①在线独立可调高度0～100mm；②独立可调角度0～120°；③导纸辊￠100× 800）。防止原纸在放卷过程中上下抖动减少原纸自身张力波动，确保张力控制系统稳定性。

（2）自主研发了减少纸张摩擦力装置。首次在接纸机构引入卷筒纸入口两边增设一自主研发的减少纸张摩擦力装置，在高速传送的动态纸与待放卷静态纸之间形成一水平气帘避免二者接触产生摩擦造成卷筒纸张裁刀裁切后料头分离不畅，接料速度达到完全一致，从而提高了裁切接纸的成功率，降低废品损失。

（3）自主研发了张力控制之间储纸机构。创新了接纸机构至张力控制之间储纸机构：①加大张力浮动辊随动行程；②张力浮动辊气压可调，使张力波动在储纸机构内由张力浮动辊随动调节而消除。

［1］黄艳华.近代上海平面设计发展研究（1843-1949）［D］.上海：上海大学，2014.

［2］俞江.凹版印刷，压力下的拓展［J］.中国印刷，2016，（2）：65-68.

［3］马颖，李成华，张国梁，等.基于ANSYS的播种机牵引梁模态分析［J］.农机化研究，2010，32（6）：80-82.

［4］王方平，梅益，刘乔英.采棉头锥齿箱有限元模态分析［J］.农机化研究，2011，33（4）：36-37.

［5］陈国荣，唐绍华.汽车驱动桥桥壳与模态有限元分析［J］.机械设计与制造，2010，（33）：18-19.

［6］王方平，朱允龙，等.采棉头锥齿轮系统有限藕合固有特性数值分析［J］.机械传动，2013，37（9）：122-123.

［7］王方平，梅益，刘乔英.采棉头数字虚拟样机运动学与结构分析［J］.农机化研究，2011，33（3）：58-59.

Research on Key Technology of Gravure Press Paper Transfer and Collection

WANG Fang-ping

（Guiyang Vocational and Technical College，Guiyang，Guizhou 550003，China）

In view of the printing paper process still relying on the original manual repetition labor，and labor intensity，low level of automation，high production cost，great waste of manpower and material resourcesseriously influence the automation level of the carton packing and so on.This paper does research on structure and design of the gravure press automation control system of paper machine，automated paper equipment virtual prototype technology and automated paper equipment and printing speed matching technology and then develops to adapt to the production automation of paper machine and to solve the traditional highcost manual paper technology，low level of automation，high labor intensity，low production efficiency to realize the automatic carton packaging gravure paper and improve the level of gravure automatic production.

gravure press；paper collection machine；automation

S225.91+1

A

2095-980X（2016）09-0039-02

2016-08-20

王方平（1987-），男，贵州赤水人，硕士研究生，讲师，主要研究方向：数字化制造、振动与噪声。