先進運動控制技術(shù)在印刷設(shè)備上的應(yīng)用

今天，包裝印刷行業(yè)最常見印刷機都采用柔版印刷工藝，而其中運動控制和柔板印刷的結(jié)合成為了行業(yè)的主流思路。今天，中國紙業(yè)網(wǎng)的編輯帶大家走進運動控制技術(shù)，看一看運動控制在印刷設(shè)備上的相關(guān)應(yīng)用。

柔版印刷是一種回轉(zhuǎn)印刷方法，它凸起圖案表面各種承印物上印制圖案。即橡膠版或感光樹脂版非印刷區(qū)域撤出和降低，印版上生成所要印刷圖案。印版與直徑各不相同回轉(zhuǎn)圓筒相連以獲各種尺寸 圖案。油墨則是一個稱為網(wǎng)紋輥具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)油墨計量輥轉(zhuǎn)移到印版表面。通常，噴墨裝置與刮刀協(xié)同工作，為網(wǎng)紋輥供應(yīng)油墨。上述系統(tǒng)操作可以針對每種印刷顏色印刷機上重復(fù)。目前，一臺印刷機上平均印刷站數(shù)目為10個，卷筒紙寬度為6到136英寸。

印刷應(yīng)用中主要運動類型

印刷應(yīng)用多種多樣，從簡單單色印刷，一直到需要定位復(fù)雜多色印刷。大多數(shù)印刷應(yīng)用都使用一個包含要印刷圖案回轉(zhuǎn)噴墨頭，印刷表面通常是一種直接與噴墨頭接觸卷筒紙。卷筒紙常為線性，可以由任意種類 材料組成，包括紙、塑料或樹脂薄膜，波紋紙等。印刷油墨直接供應(yīng)給噴墨頭，噴墨頭與卷筒紙接觸時，圖案就轉(zhuǎn)移到卷筒紙上。

印刷應(yīng)用中主要運動類型為主軸/從軸運動——要上面進行印刷卷筒紙為主軸，噴墨頭為從軸。傳統(tǒng)印刷機卷筒紙和噴墨頭之間是機械連接，現(xiàn)考慮到高性能運動控制器可執(zhí)行電子式凸輪仿形，以及印刷最終用戶提高機器靈活性，并希望縮短生產(chǎn)期限和實現(xiàn)快速生產(chǎn)轉(zhuǎn)換要求，通常使用伺服機構(gòu)。尤其噴墨頭而言更是如此，對卷筒紙主軸也具有這種要求。

多色印刷應(yīng)用中包含多個噴墨頭，每個噴墨頭對應(yīng)于一種顏色，成為主軸從軸，各個噴墨頭之間要保持相互對準(zhǔn)。其他類型運動印刷應(yīng)用中少見，例如用于機器維護和產(chǎn)品切換中將噴墨頭移進和移出調(diào)整軸。

典型印刷應(yīng)用需要使用多種運動控制部件，包括編碼器或旋轉(zhuǎn)變壓器等反饋部件、伺服電機、減速器、伺服放大器和高性能運動控制器。印刷中使用運動控制方法也可用于其他回轉(zhuǎn)從軸與線性卷筒紙接觸紙品加工應(yīng)用。

運動控制中存主要問題

印刷應(yīng)用中實現(xiàn)運動控制存幾個問題。

首先是當(dāng)噴墨頭與卷筒紙接觸時，噴墨頭速度到精確控制非常重要。速度相互匹配，但噴墨頭速度會高一些或低一些。速度匹配不精確時，會使印刷質(zhì)量下降，可能造成材料損壞。

噴墨頭圓周與產(chǎn)品長度相同，則運動關(guān)系是二者之間一個傳動比，此外還有一個位置同步關(guān)系（例如，它們是成比例 ，但從軸一個特定主軸位置鎖定，印刷發(fā)生卷筒紙正確位置上）。 噴墨頭圓周與產(chǎn)品長度不同，當(dāng)噴墨頭與卷筒紙接觸時會產(chǎn)生速度匹配，產(chǎn)品剩余長度，噴墨頭必須加速或減速，合適位置與卷筒紙接觸以加工下一件產(chǎn)品。

此外，執(zhí)行運動曲線時，要速度上同步，還要位置上同步。這樣才能使主軸/從軸相互關(guān)系，從停止到全速所有主軸速度下都有效，將廢品率降到最低。速度取決于承印物，標(biāo)簽印刷速度通常為300～1000 FPM，塑料上進行中央壓印滾筒式柔印（卷筒紙繞一個很大中央壓印滾筒上，噴墨頭沿滾筒四周定位）速度為1000～2000 FPM，而紙張上進行中央壓印滾筒式柔印速度可超過3000 FPM。

當(dāng)然也有例外，卷筒紙和印版速度不匹配，其中一個速度可超過或不足印版輥2%重復(fù)長度。最終客戶可以將尺寸盡量與實際需要相接近，而接受機器所能生產(chǎn)量，這樣可以節(jié)省印版筒/套筒，并大大節(jié)省材料。

多數(shù)印刷應(yīng)用還需要進行定位，而不同定位差異是很大。最佳定位應(yīng)0.0005英寸范圍內(nèi)，中央壓印圓筒式柔印為0.002英寸，而連線印刷為0.003英寸。運動曲線需要動態(tài)進行調(diào)節(jié)，以補償卷筒紙上定位標(biāo)記之間距離微小變化。這種情況尤其見于多色印刷，這種印刷中，必須保持顏色精確套準(zhǔn)，以使最后印刷圖案具有良好質(zhì)量。

產(chǎn)品長度全部范圍來設(shè)計電機/放大器組合也很重要。設(shè)計時，最小和最長產(chǎn)品可能不會代表最差情況。通常建議這種設(shè)計要針對若干個產(chǎn)品長度（如5或10）來完成，以確保確定一個適用于整個產(chǎn)品范圍適宜電機/放大器組合。力和扭矩隨機器規(guī)格尺寸變化很大，負荷慣性也隨設(shè)計而不同。運動控制部件設(shè)計要滿足10:1至200:1慣性不匹配。

如何應(yīng)用運動控制技術(shù)改進印刷印前與印后，并可能時進行定量

高速產(chǎn)品定位印刷成功至關(guān)重要。要做到高速定位，需要對驅(qū)動器或運動控制器提供高速位置鎖定輸入，遇到定位標(biāo)記時捕獲精確主軸位置。用前、后兩個位置之間差值用于計算定位標(biāo)記之間實際距離。即該距離與標(biāo)記之間理論距離進行比較，計算出一個校正量。隨后將該校正量代入從軸運動曲線。

從檢測到定位標(biāo)記到應(yīng)用校正量所需時間生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品十分重要。這個時間完全取決于用于該應(yīng)用運動控制器，也會因所用技術(shù)受到影響（例如，一些數(shù)字運動控制網(wǎng)絡(luò)具有一個必須進行補償 輸送滯后，某些應(yīng)用中可能是無法接受 ）。某些應(yīng)用中需要使用專門定位算法，例如對幾個或很多個產(chǎn)品校正量進行平均，對校正量進行過濾，或要求運動曲線某些段不應(yīng)用校正量。運動控制器還應(yīng)能夠恰當(dāng)處理卷筒紙拼接以及缺失定位標(biāo)記。

典型基礎(chǔ)配置10色印刷機生產(chǎn)線具有65個以上閉環(huán)運動控制軸。更大生產(chǎn)線中，通常超過100個軸。過去，每個軸都機械方式傳動，而現(xiàn)，更新后控制系統(tǒng)提高了定位性能，將定位精度削減到舊系統(tǒng)定位精度值一半。這些控制系統(tǒng)具有很高 靈活性，可以應(yīng)對特殊任務(wù)，提供無限可變重復(fù)。用于替代前面討論速度匹配方法，它能夠使用戶增加或降低印版輥相卷筒紙速度，以改變重復(fù)長度。

　　這些改進還可使速度更快，使最大速度從1200 FPM提高到2000FPM，柔版印刷過程則可以達到更高速度。印刷機從一個任務(wù)切換到下一個任務(wù) 時間從平均4～6小時縮短到30分鐘，某些情況下更短。采用運動控制及印刷驅(qū)動裝置定位系統(tǒng)機械手對切換時間有很大影響。應(yīng)用中，整個控制系統(tǒng)提供了更佳診斷信息，機器生產(chǎn)時間以延長。