機械與凹印設備和電子軸

將電子軸傳動技術（無軸傳動技術）應用在凹版印刷機上，這種概念是從歐洲一些較先進的軟包裝設備中引入的。歐洲電子軸凹印機投放市場大約是在上個世紀90年代后期，當時歐洲設備為吸引中國國內軟包裝行業的眼球，以其較為新穎的電子軸傳動作為切入點。在Drupa2000上，世界主要凹印機制造商（如賽魯迪及博斯特公司）首次展示了電子軸傳動凹印機。從那時起，我國引進的凹印機基本上都采用了電子軸傳動技術，實際應用也獲得了相當滿意的效果。在Drupa2004上，所有相關參展商都無一例外地展示了電子軸傳動凹印機。事實告訴我們，從國際上看，作為新一代產品，電子軸傳動凹印機在短短幾年內已經基本取代了傳統的機械軸傳動凹印機。電子軸的含義是什么?電子軸凹印機設備有哪些優點及弱點?我國應如何應用電子軸傳動技術?帶著這些問題，不久前，記者采訪了汕頭華鷹軟包裝設備總廠副總經理、高級工程師戴福華先生。記者：什么是電子軸傳動技術?其確切含義是什么?戴福華：電子軸傳動技術是使用多個伺服電機各自單獨驅動每一組印刷單元，替代了原有的機械長軸使用一個電機共軸驅動所有印刷單元，去掉了機械傳動軸，通過軟件以程序方式形成了控制系統內部虛擬的電了軸。各電子軸之間通過高速現場總線進行數據傳輸，各個版輥隨虛擬的電子軸運轉，保證版輥相位嚴格同步。記者：目前我國應用電子軸技術現狀如何?戴福華：近幾年，國內主流凹印機制造商不斷消化電了軸技術，已較成功地應用存凹印設備上。由于月前傳動系統和套準系統必須全套依賴進口，因此成本比機械傳動凹印機要高很多。各類印刷企業的接受關注程度不同，主要是由于對質量和價格的關注程度有所不同造成的。目前，國內電子軸驅動硬件配置魚龍混雜，許多未掌握這一技術的生產商也推出了“電子軸”凹印機。這類凹印機實際上只是采用直接變頻馬達驅動技術，而無配套的軟件來配合控制張力的變化。這樣，當版輥前進或后退進行套準調節時，卷材的松弛或拉伸就會不可避免地帶來印刷圖文的縮小或變大而造成套印不準。同時，當更換一種印刷材料時，企業需要對許多操作數據和部件進行重新調試。記者：電子軸凹印機的主要優點是什么?戴福華：主要優點在于避免山于傳動軸的扭曲和齒輪間隙對印刷機張力及套印精度造成的影響，實現更高程度的同步運轉和印刷機組模塊化。具體優點體現在以下四個方面。一是大幅提升凹印機性能。電子軸傳動可以簡化印刷機的傳動裝置，有效降低了機器噪聲；減少了加速和減速時的套準飄移，避免印組機誡振動的累積，保證了印刷版筒的運轉精度，使印刷質量得到更好的保證；減少齒輪箱和主軸上機械傳動時產生的效率損耗，提高了能量效率，避免了雙放雙收印刷機因機組離合器的磨損以及傳動軸的擾性問題造成的套準不良；整套設備的模塊化設計減少了設備的占地尺寸；機器運轉和操作、安裝調試、維護保養等以每個色組為單位，結構簡單，運轉平穩，即使在高速下也能保證印刷質量；套準控制的反映更快；具有高精度高速套色功能；機械傳動凹印機輥筒必須始終維持恒定的相位，色組間的套準系統才能補償套準誤差，而電子軸傳動技術通過調節色組凹印版筒的速度均可修正可能出現的各種誤差。二是產品更換時間縮短。采用電子軸驅動，一個機組在印刷時，另一個機組可以停機裝版。每一個印刷機中分別設定為“運轉程式”和“準備程式”，這樣可在機器運轉過程中對下一個產品進行準備，使得產品更換的時間縮短了30%－50%，減少了輔助時間，印件開印前的預調時間大大縮短。電子軸傳動利用各版輥獨立轉動的原理，版輥的周長經過計算后，各版輥分別轉動一定角度完成初期定位，不僅精度高，而且調整時間由十幾分鐘縮短為不超過10秒鐘。三是可大幅降低印刷損耗。減少了由印刷材料驅動的過渡輥，不再需要印刷單元之間的縱向補償輥，減少色組間走料的途徑，從而可有效地減少試機、起動、調試等的材料浪費。由于凹印機上的料帶長度縮短使套準過程產生的廢品減少。對于凹印機來說，每個單元至少減少料帶長度2米。在印刷開始調整套印時，如果相鄰色標距離太遠，可以在不停機狀態下利用版輥快速轉動來補償誤差，不僅快捷，而且節省承印材料。設備在生產過程中穩定，并且在增減速中也可以保持良好的印刷效果，使得廢品率減少，生產效益提高。四是生產的靈活性加大。電子軸傳動可使機器控制實現高度自動化，使機組之間的組合變得更加簡單、靈活，從而可滿足不同客戶的需求。對于電子軸驅動的分列式印刷機型而言，任意方式的印刷組合都在觸摸式操作屏上一“觸”即可，十分方便，不增加其它額外費用和勞動。獨特的再套印功能可在已印好的產品上再進行帶套準的加印，而無需增加任何部件；不同直徑的底色版輥可以一同使用；由于可以同時進行套印和采用不同直徑滾筒的涂布，生產的靈活性更大，色組間的凹版輥筒可以采用不同的印刷周長，完成一些特殊的任務，如上光、模切等。記者：電子軸傳動有哪些弱點?戴福華：投資較大。因為進口傳動和套準控制系統的價格較高，從目前以至今后相當長一段時期內，電子軸傳動比機械傳動凹印機更昂貴。目前兩者實際差價約為45%或更大。對有關傳遞力矩的機械部件性能要求增加，如：編碼器、馬達、機械聯系器和印版滾筒狀況等都變得更加重要。電子控制系統的復雜性明顯增加。原來所有印刷單元采用一套控制單元，現在則每個印刷單元都需要相應的控制單元，因此維修員人需要了解高級的硬件和軟件知識。同傳統的凹印機相比，電子軸傳動機型在電氣方面的維修量會增加。必須使用更多備品和依賴制造商快捷的服務；對備件供應的保障要求提高，以保證連續不斷的生產。如果備件不到位，控制系統的任何故障都會使生產停頓，電器系統的調試和安裝時間都要增加，電子控制系統的更新升級更重要。因此一般在8－12年后要進行電子控制裝置的更新和升級。升級換代的難易程度必須加以考慮，制造及維修人員的技能和經驗要求更高，系統可靠性嚴重影響了電子軸傳動技術的推廣。采用電子軸傳動凹印機在相當長的時間內意味著更多的技術支持，因此需要遠距離技術支持系統。記者：我國是否應立足于國情，穩定發展電子軸傳動凹印設備？戴福華：是的。我國凹印機多在日本凹印機基礎上發展，近幾年來受歐洲設備風格的影響，已是融眾家之所長。然而限于中國基礎工業的發展，不能迅速前進。關鍵配套（如伺服傳動及控制系統）需依賴進口，關鍵的控制技術完全依賴國外公司，高性能零部件如軸承、氣路系統、傳動齒輪、熱風風機等配套不成熟或依賴進口。由于電子軸傳動應用在300m/min到700m/min才能發揮其較大的優勢，因此發展電子軸凹印機還應立足于國情，不能無視于市場需求。應該是在保證凹印設備各項技術指標完全合格的前提下配套電子軸傳動。