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凹版印刷中張力的控制
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凹 印的核心部門是張力控制，這里所說的凹印主要是指輪轉(zhuǎn)凹印，由于單張紙凹印不存在張力控制。單張紙凹印同單張紙膠印一樣，主要依賴叼牙來叼紙，然后在前規(guī) 和側(cè)規(guī)的作用下定位，在印刷的瞬時紙張是靜止的。而輪轉(zhuǎn)凹印則不同，承印材料以一個不亂的速度向前遞進(jìn)，橡膠壓輥按同步速度對承印材料加壓，這兩個運(yùn)動在 一個相對靜止的狀態(tài)下合成，因此多色套印的樞紐是承印材料遞進(jìn)不亂，傳遞過程中料卷的張力不亂。
凹印的張力控制系統(tǒng)分析一般包含以下內(nèi)容。
1.張力分區(qū)與各區(qū)域的控制要求
凹 印機(jī)的張力控制一般分為4個區(qū)域，即放卷張力區(qū)、進(jìn)料牽引張力區(qū)、出料牽引張力區(qū)和收卷張力區(qū)，之間以帶驅(qū)動的橡膠壓輥來分隔。印刷區(qū)域從進(jìn)料驅(qū)動輥至出 料驅(qū)動輥，對印刷區(qū)域張力的要求是張力恒定，由于只有在恒定的張力前提下才可能保證套準(zhǔn)。放卷張力是為印刷區(qū)域的恒張力服務(wù)的，對放卷區(qū)域的要求是將料卷 放開進(jìn)入印刷區(qū)，保證不論卷徑的大小都要能保持傳遞的張力恒定，否則張力的波動將直接影響到印刷區(qū)的恒張力，進(jìn)而影響套準(zhǔn)。收卷張力則有所不同，在此區(qū)域 內(nèi)多色印刷已經(jīng)完成，只需平滑收卷即可。收卷方式根據(jù)收卷質(zhì)量要求的不同，有恒張力收卷，也有變張力收卷，常見的遞減張力收卷就是指后一種。因為變張力收 卷有可能會影響到最后一個印刷色組的套準(zhǔn)精度，因此有效地將印刷區(qū)域與收卷區(qū)域隔斷，驅(qū)動料卷從印刷區(qū)域向收卷區(qū)域遞進(jìn)，使印刷區(qū)域仍舊保持恒張力，而收 卷區(qū)域遞減張力，就是靠帶驅(qū)動的橡膠壓輥機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)的。既分段控制又總體協(xié)調(diào)，使各區(qū)域的張力為多色套準(zhǔn)服務(wù)，這是輪轉(zhuǎn)印刷在張力控制方面的樞紐點，輪轉(zhuǎn) 凹印也是如斯。
2.各區(qū)域的張力檢測與反饋
各 區(qū)域一般都存在獨(dú)立的檢測裝置，如采用電阻應(yīng)變片傳感器、電容傳感器等構(gòu)成的張力輥檢測裝置，以及采用浮動輥、電位器構(gòu)成的位置檢測控制裝置。這些不同構(gòu) 造的檢測電路在整個系統(tǒng)中承擔(dān)的作用是顯著不同的，張力輥檢測裝置響應(yīng)快速，但對于由料卷本身質(zhì)量題目引起的系統(tǒng)不亂性的控制能力尚欠缺，而位置控制裝置 雖不直接檢測張力，但通過控制承印材料在正常張力狀態(tài)下在浮動輥紙路中的相對位置保持不亂，從而達(dá)到控制張力恒定的目的。位置控制裝置能夠通過浮動輥紙路 來減緩因為料卷的卷徑不圓等原材料質(zhì)量題目引起的張力波動，這是張力輥檢測裝置所無法達(dá)到的。
3.張力執(zhí)行機(jī)構(gòu)
常用的張力執(zhí)行機(jī)構(gòu)有電磁或磁粉離合/制動器、氣動離合/制動器以及伺服電機(jī)
在 傳統(tǒng)的齒輪傳動系統(tǒng)中還包括360°齒輪箱上的微型執(zhí)行電機(jī)。值得留意的是，按照自動控制理論，離合器制動器機(jī)構(gòu)屬于一階線性環(huán)節(jié)，但因為線性段在整個曲 線區(qū)中只占中間一段，而在曲線區(qū)的高端和低端主要仍是仿線性，同線性控制的要求還有間隔，因此這種執(zhí)行功能仍是出缺陷的。伺服電機(jī)屬于二階環(huán)節(jié)，在現(xiàn)有的 控制理論下，不亂性與隨動性都能兼顧，所以提高前輩的張力控制系同一般都采用伺服電機(jī)直接驅(qū)動控制。
4.對料卷傳遞過程中機(jī)械同步速度損失的補(bǔ)償
造成機(jī)械同步速度損耗的原因有3種：施加于整幅卷材寬度上的印刷壓力，承印材料同導(dǎo)輥相接觸的表面摩擦力，以及因為導(dǎo)輥軸承不靈活而造成的阻力。
其 中起主要作用的是每一色組橡膠壓輥對承印材料施加的壓力，這種轉(zhuǎn)印過程中必需施加的壓力，在所有印刷工藝中凹印是最大的。按照經(jīng)驗，對不同的承印材料，采 用的橡膠壓輥的硬度不同，施加的壓力也不同。如對于薄膜類承印材料，一般采用肖氏硬度為65～70度的橡膠壓輥，單位壓力900kg/m；對紙張類承印材 料，則采用肖氏硬度為70～80度的橡膠壓輥，單位壓力1800kg/m；對紙板類承印材料，采用肖氏硬度為80～90度的橡膠壓輥，單位壓力 4500kg/m。采用不同硬度的橡膠壓輥并施加不同的壓力，對承印材料傳遞中同步速度的影響顯然是不同的，橡膠壓輥越軟，施加的壓力越大，機(jī)械同步速度 的損耗越大。
對 機(jī)械同步速度損耗補(bǔ)償?shù)膫鹘y(tǒng)做法是遞增每一色組主動輥的直徑。眾所周知，線速度V=2πrn，假如要調(diào)整印刷時版輥的線速度，既可以調(diào)整版輥轉(zhuǎn)速n，也可 以調(diào)整版輥直徑。然而這種補(bǔ)償依據(jù)的是經(jīng)驗積累，而不是精確計算。很顯著，承印材料的特性不同，所施加壓力的寬度不同，對機(jī)械同步速度的損耗是不同的，因 此精確的補(bǔ)償值也應(yīng)該是不同的。然而現(xiàn)在用版輥直徑遞增0.02～0.03mm的方法來補(bǔ)償，依據(jù)的只能是"恍惚"算法。
海 內(nèi)印機(jī)行業(yè)在研制伺服型凹印機(jī)時，起初以為可以革除版輥直徑遞增這一規(guī)律，由于在設(shè)定每一色組版輥伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速時，可以預(yù)先將因為版輥直徑遞增帶來的放 大量計算進(jìn)去，因此伺服型凹印機(jī)不必像傳統(tǒng)凹印機(jī)那樣不能互換印刷色序。然而印刷實踐證實，即使是伺服型凹印機(jī)已經(jīng)將每一色組版輥電機(jī)的轉(zhuǎn)速遞增，假如版 輥繼承保持直徑遞增，印刷套準(zhǔn)效果要比版輥直徑不遞增時好得多。這說明目前的凹印伺服系統(tǒng)在補(bǔ)償同步速度的損耗方面還只能局限在經(jīng)驗的范疇，離真正意義上 的補(bǔ)償控制還有不少間隔。
5.套準(zhǔn)控制
凹 印的套準(zhǔn)控制必需建立在不亂的張力控制之上，只有在前述4個題目得到基本解決之后，凹印的精確套準(zhǔn)才是可能的。業(yè)界對套準(zhǔn)題目有一些曲解，尤其是對伺服型 凹印機(jī)，以為編碼器精度可以達(dá)到每秒幾百萬次，套準(zhǔn)肯定是沒題目的。實在在套準(zhǔn)的實際過程中，電腦跟蹤的并不是光標(biāo)本身，而是光標(biāo)運(yùn)動的趨勢。這就像用槍 打鳥一樣，不是看到了鳥才扣動扳機(jī)，而是根據(jù)鳥的運(yùn)動軌跡計算提前量，用這樣的方法打鳥才是可靠的。凹印機(jī)的套準(zhǔn)系統(tǒng)也是這樣的，光標(biāo)運(yùn)動的趨勢是套準(zhǔn)的 條件，假如控制不了印刷[百科微博]在承印材料上的光標(biāo)運(yùn)動趨勢，縱然伺服電機(jī)配置的是每秒400萬次的編碼器，套準(zhǔn)誤差也很有可能超標(biāo)，套準(zhǔn)損耗可能會 大得出乎預(yù)料。
6.承印材料變形的補(bǔ)償
承 印材料在運(yùn)行中的同步速度補(bǔ)償可以采用伺服機(jī)型來保證，但承印材料本身的變形目前還沒有可靠的補(bǔ)償辦法。以薄膜印刷為例，不同種類的薄膜，在同樣厚度與寬 度前提下，其伸縮變形情況是不一樣的；對于不同厚度的統(tǒng)一種薄膜，如20μm和40μm厚的BOPP薄膜。在同樣的干燥前提下兩者的伸縮變形也是不一樣 的。再以紙張為例，含水率5%和含水率8%的相同材質(zhì)和厚度的紙張，在相同的干燥前提下，其變形數(shù)據(jù)也不一樣。對于這些差異，需要建立數(shù)學(xué)模型并加載于套 準(zhǔn)控制的數(shù)學(xué)模型中，才能有效控制印刷套準(zhǔn)精度。若非如斯，凹印的套準(zhǔn)精度只能依靠于采用較厚的不輕易變形的承印材料，如PET薄膜來保證。在凹印出產(chǎn)現(xiàn) 場，我們經(jīng)常聽到一線操縱職員訴苦印版不好或者承印材料不好，造成了印刷過程中套色不準(zhǔn)或套準(zhǔn)誤差超標(biāo)，并由此產(chǎn)生本錢損耗，但檢查印版和承印材料，確實 又提不出什么能拿得上桌面的理由，據(jù)筆者看，主要原因就在于此。
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