印刷机械的无轴数控自动化

 

　　一、有轴、无轴、数控

 

　　机组式印刷机为了保持机组间的同步和有规律的运动，驱动的基本特点是：动力源通过一根长轴带动各机组的传动元件，再通过传动元件带动设备的执行元件完成设备的输人、输出任务，这是印刷机械传统的“有轴驱动”，也是最基本的传动原理。随着当代数控技术的发展与应用，取消这根长轴的条件已经完全成熟，这就是每个印刷（或功能）机组都有一个或几个伺服电机驱动，同样可以达到印刷的要求，印刷机械行业常说的“无轴技术”、“无轴驱动”、“电子轴传动”或“独立驱动”就是这个概念。

 

　　从标准规范的角度，从有轴的传动转移而来的“无轴”的提法不够科学，圈内人士明白，而其他行业听起来就丈二和尚摸不着头脑。因此，我建议还是叫“数控技术”为好。

 

　　大家知道，我国机械制造产业最大的是汽车制造产业，它反映了机械制造产业的综合技术水平，大批量的生产纲领和追求最大的利润，生产过程已经高度自动化。目 前，很大比重的数控机床、加工中心、FMS（柔性加工系统）面向汽车市场。国家优先支持的机械制造产业还有重 点装备和机床产业，它反映了我国向国防、航空、造船、汽车，发电等玺点行业提供装备的能力和技术水平。这些 直流伺服电机一交流伺服电机的发展过程。当代的机床已经走过通过编程实现数控机床的三个坐标轴以上的自动加 工一加工中心机床自动换刀加工一第一代FMS（采用交换工作台实现多台设备自动柔性加工）一第二代FMS（自 动立体库与多台设备自动柔性加工）一第三代FMS(取消自动立体库，采用工业机器人实现整个加工过程的自动 化），这三代FMS柔性系统的共同特点是．实现了无人化工厂的人类理想‘数控技术广泛应用的同时，数控机床发 展的另一个趋向是复合机床的出现，机床的加工范围进一步扩大，产生了车铣、铣镗钻、车磨复合加工中心，零件 加工的工艺流程大大缩短。有的企业家大胆提出：一个人、一台复合机床，就是一个工厂，一个汽车发动机箱体 总成，在一台车、铣加工中心上可以完成全部铣、镗、钻、扩、攻丝、车等工序，一个火焰数控切割机可以制造一座 小型桥梁。

 

　　印刷机械设备的科技发展也必然走这条道路。从人类最早发明的雕版印刷以来，到毕当4发明活字印刷术，再到 德国柯尼西鲍尔发明金属活字凸版印刷机，同样也经历了几百年的改进才达到当代印刷机的先进水平。以卷筒纸印 刷机为例，回顾近代科技发展的历史．可以得出类似的结论。30年代初，单张纸凸版印刷机已经成为印刷业的主力 军，由于印刷过程是不连续的，印刷速度的提高受到设备结构的限制，速度提高受到制约，于是一种连续印刷的印刷机出现，使印刷速度大幅度提高。单张纸印刷机的动力源是一种机械式的无机变速机构，多数设备采用滑差电机，卷筒纸印刷机的动力源功率强大，无级调速需要采用新的动力源，于是产生了直流电机和可控硅调速。这种设备在实现印刷过程自动化以后，又陆续解决了纸张控制、折页、传纸、收纸、套准、上版、清洗等作业的自动化。但是，卷筒纸印刷机仍是山一个或两个并列的动力源，通过一个长轴驱动整个设备的各种运动和功能的实现。我国上世纪90年代末期，变频调速技术成熟，印刷机械广泛采用交流电机，变频器调速，随之直流调速、滑差电机调速淘汰，驱动长轴仍然是这种设备的传统结构。20世纪中期，已经在机床行业普遍采用的数控技术，开始引人印刷机械的控制系统。首当其冲应用在卷筒纸印刷机，进人21世纪以后，国外的卷筒纸印刷机已经不再使用传统的动力源，普遍采用数控系统，代替传统的长轴传动，也就是印刷机械制造业说的“无轴技术”。近年来，这种技术已经应用于卷筒纸凹版印刷机、骑马装订机、表格机、柔性版印刷机、单张纸输纸机等印刷设备。数控技术在国内的应用才刚刚开始，仅有几家企业推出样机，采用的系统全部山国外供应，与国外企业相比差距较大，与国内机床行业相比也有相当的差距。

 

　　将数控系统引人印刷机械将带来以下优势：

 

　　1．采用数控系统将用长轴连接整机驱动的方式，改为单机组分别山伺服电机驱动的方式，一些功能的实现也山独立电机来完成。设备的结构大大简化，不但取消了长轴，还取消了传动过程中的大量结构零件，使设备成本大幅度下降。

 

　　2．取消了长轴，使各机组相对独立，自成体系，各机组的联系由虚拟电子轴代替，这就给大批量的流水线装配带来方便条件。生产方式的变化，也会将联机试车，改为单机组试车，缩短设备生产周期。

 

　　3．使各机组相对独立，自成体系。使用户根据个性需要选购设备成为可能，印刷机械企业可以根据用户的需要，克服按整机制订生产计划的传统生产组织方式，按机组下达计划，按机组生产零件，使产品的标准化、通用化水平提高，印刷机械变形产品、印刷机械产品功能的拓展将成为可能。

 

　　4.除传动采用数控系统以外，印刷机械的其他功能也可以由数控系统来实现，如纸张张力、印刷套准、多种印刷方式组合变换、裁切、模切、电子凸轮、离合压、水墨平衡等。

 

　　5. 2004年德鲁巴印刷展上的最大亮点是推出JDF全自动化工作流程。它以标准的形式将印前、印刷、印后串在一起，使印刷的整个过程全部自动完成。JDF还是一种语言，不同厂家的设备可以通过这种语言连成一条生产线，完成同一项任务。印刷过程的全自动化，整个传动系统一定是数控系统。

 

　　6．采用数控系统的另一个好处，使印刷过程实现完全的柔性化，可以根据印品个性要求随意开动哪些机组，停止哪些作业，不需要机械离合器，不需要更换凸轮，可以根据需要开正反车，上版可以几个机组并行减少了上版时间等等。

 

　　7.印刷机械采用数控系统的时机已经成熟。有的数控技术公司技术指标已经实现连续功率输出高达375千瓦、交流电网电压为380-480伏、最高额定扭矩 600牛顿米、传动比最大可以I：65000到65000：1,套准精度可达到1/4000000转、电子齿轮精确调整可达32位，这些要求完全可以满足印刷机械产品的技术要求。

 

　　二．当代印刷业三大科技成果

 

　　1. CTP技术革命。当代印刷技术科技发展的最大亮点是CTP. CTcP数字技术。随着数字印刷机、数字直接制版机、数码打样机、数字喷墨印刷机的出现和发展，传统的制版设备、传统的打样设备面临淘汰，广告业和快速印刷业市场受到强烈冲击。用于大批量生产的传统印刷设备也受到前所未有的挑战，一批在机制版印刷机、无版印刷机、激光成像印刷机、喷墨印刷机已经产业化，并占有一定的市场份额。

 

　　2．数字化工作流程继续发展。CIP3. CIP4、7DF等数字化工作流程的出现，使桌面彩色系统的设计数字信息传递给制版设备，再传给印刷设备的调整系统，2004年的德鲁巴展览会又将这些设计的数字信息，继续向印后传递，将印刷品的整个制作过程联成一体，实现资源共享，节省了大量的中间环节，成为新一届展会的亮点。

 

　　3．数控技术是印刷设备的发展方向。前两点科技成果是印刷技术的革命，后一点科技成果是印刷机械制造业的革命，也可以叫做将传统印刷机械设备传动的电气控制转变为数字控制。目前，为印刷机械企业提供数控系统的公司主要有德国西门子公司、德国博士力士乐公司和伦茨公司、日本安川公司，另外日本发那科公司还没有进人印刷机械行业，还有国外一些机床厂如日本大限、马扎克、三菱、日立都具有自己的数控系统。我国有十多家数控制造公司，主要为机床厂提供数控系统，主要数控系统供应商有：北京航天数控、北京KND公司、沈阳蓝天数控、上海的开通数控、南京清华通用和新方达数控、成都的托普和广泰数控、深圳众为兴数控等。为印刷机械配套的厂家还没有，应该加强这方面的合作。

 

　　国外，数控技术己经广泛应用，卷筒纸印刷机采用直流调速、变频调速的设备已经少见，我国仅有几家企业刚刚推出采用这种技术的样机，离产业化的进程尚有较大距离。

 

　　三、加快自动化进程

 

　　印刷机械设备自发明以来，在长期发展的进程中，走过从手动到机械化的阶段，在近代，为进一步提高工作效率、减轻劳动强度，走的是逐步自动化的道路，自动化可以分为以下几个阶段：

 

　　I．半自动化阶段—印刷品主要作业实现机械化，承印物仍需靠人工输人和输出。如老虎嘴模切机、烫金机、丝网印刷机等。

 

　　2.单机自动化阶段一一印刷品整个制作过程机械化，人只负责印刷品质量的调整、更换作业器具和辅料（如承印物、版、油墨、刀具等）。相关设备，如各种印刷方式的印刷机、装订机、制盒机、包装印刷设备等。

 

　　3.辅助操作的自动化阶段—在单机自动化的基础上，辅助作业自动化水平不断提高，如设备的质量调整、自动上纸、自动上版、自动上墨和水等。如国外进口的卷筒纸印报机、高档单张纸印刷机等。

 

　　4.联机自动化阶段—在单机自动化的基础上，将印品制作过程的数台设备连接在一起，自动运行，如骑马装订机、精装联动线、无线胶订机、柔版印刷机等。

 

　　我国印刷过程中还没有实现机械化的手工操作程序主要有：纸张预制、上版、清洗象皮布、卷筒纸自动上纸、自动上墨，还有的小印刷企业仍然采用手工配页、手工折页、手工书刊精装、手工插页、人工打捆等。

 

　　印刷机械产品自动化水平较低，主要表现在：印前设备处于半自动化阶段。印刷设备处于联机自动化阶段，辅助操作自动化水平较低。印后设备大都处于单机自动化阶段，联机自动化设备较少，主要靠进口。

 

　　印刷机械设备面临国外主要厂商的挑战，在我国市场的占有率承增长趋势，尤其高端设备主要靠进口。我们如何应对这一现实情况，尤其在当前应用CTP和数字化工作流程的浪潮风起云涌之时，本人认为：既要关注CTP技术和数字化工作流程的发展动向，更要实际推进数控技术的广泛应用，并下力量提高产品的自动化水平，解决国产设备劳动强度大、需要人员多、质量靠人驾驭的落后技术现状，才是当务之急。