Прямой привод в флексографских печатных машинах. Часть 1Предпосылки разработки прямого привода Задачи, решаемые системами прямого привода Разработка прямого привода для офсетных газетных машин Прямой привод в флексографских печатных машинах
Одной из наиболее крупных инноваций в области полиграфического машиностроения в последние десять лет стала разработка систем прямых приводов полиграфических машин. Внедренные первоначально в газетных агрегатах, эти системы со временем стали применяться и в других полиграфических машинах и агрегатах, в том числе и во флексографских. Сущность концепции прямого привода состоит в следующем: система привода машины или агрегата разделяется на несколько механически не связанных между собой блоков, согласование работы которых осуществляется средствами электроники, то есть автоматизированной системой управления. Таким образом, в отличие от традиционной схемы, привод отдельных модулей или узлов осуществляется "прямо" от индивидуального двигателя, а не через сложную систему валов и передаточных механизмов от двигателя главного привода. Количество блоков, имеющих прямой привод, или степень дискретизации централизованного механического привода, может быть различной. Можно выделить следующие уровни дискретизации системы привода:
Степень дискретизации системы привода зависит от целей и задач, стоящих перед проектировщиками машины. Очевидно, что она должна быть обоснована с экономической и технической точек зрения. К вопросу о терминологииТермин "прямой привод" едва ли является наиболее удачным и корректным по сравнению с другими (например, "индивидуальный привод", "сепаратный привод", "привод с электронными валами", "безваловый привод", "бесшестереночный привод" (от англ. gearless) и т.д.), используемыми в литературе для обозначения описываемой системы привода. Выбор именно этого термина обусловлен главным образом его краткостью и благозвучностью.
Разные уровни дискретизации системы привода
Предпосылки разработки прямого приводаПричин, побудивших производителей печатных машин к внедрению систем прямого привода, вероятно, две:
На определенном этапе развития печатной техники выяснилось, что традиционный централизованный механический привод не позволяет добиться дальнейшего увеличения скорости печати без значительного ухудшения качества оттисков. Особенно остро эта проблема встала перед производителями агрегатов, объединяющих печатное и послепечатное оборудование. Модули послепечатного оборудования таких агрегатов, как правило, включают секции, в которых возникают значительные динамические нагрузки (например, секция поперечной рубки ленты в газетных машинах или секция высечки в печатно-отделочных линиях). Эти нагрузки приводят к появлению в приводе крутильных колебаний и к повышенному износу его элементов (прежде всего к ухудшению точности зубчатых передач), что, в свою очередь, ведет к рассогласованию фазовых положений формных цилиндров относительно друг друга и к возникновению проблем с приводкой красок, а значит - к значительному ухудшению качества печати.
Схема машины OF 370 GTD фирмы WIFAG Еще одним недостатком традиционной схемы построения привода является ограничение технологических возможностей машин из-за жестких механических связей между их узлами. Любое отступление в конструкции агрегата с централизованным приводом от традиционных схем, к примеру оснащение машины секцией впечатывания со сменой печатных форм без остановки машины, приводило к необходимости значительного усложнения привода, а значит, к снижению его точности, надежности, не говоря уже о высоких затратах.
Задачи, решаемые системами прямого приводаПрименение систем прямого привода позволяет решать следующие задачи:
Разработка прямого привода для офсетных газетных машинПервые попытки создания печатной машины с сепаратным приводом цилиндров предпринимались еще около 40 лет назад. В середине 1960-х годов исследовательское подразделение швейцарской фирмы WIFAG создало лабораторную машину глубокой печати с целью тестирования нескольких инновационных решений, в том числе и прямого привода печатных секций. В этом приводе использовались электродвигатели постоянного тока, и в ходе тестов выяснилось, что они нестабильны на низких оборотах (при работе машины на заправочной скорости). Следующая попытка создания машины с сепаратными приводами цилиндров была сделана в 1973 году инженерами компании MAN Roland. В разработанном приводе для машины глубокой печати использовались электродвигатели постоянного тока производства Siemens с цифровым регулированием углового положения якоря. Привод успешно прошел тестовые испытания, продемонстрировав стабильность во всех режимах, а также хорошее быстродействие и эффективность системы управления, однако разработка опередила свое время. Несмотря на проведенную рекламную кампанию, инновация не была востребована рынком.
Флексографская машина Novoflex производства фирмы Windmoeller & Hoelscher Примерно в то же время компаниями AEG и Albert-Frankenthal была предпринята попытка совместной разработки прямого привода, однако и она не была доведена до логического завершения. В качестве главной причины была названа высокая стоимость организации серийного производства печатных машин с прямым приводом. После этого более десяти лет разработчики печатных машин не возвращались к идее прямого привода. На рубеже 80-х и 90-х годов на газетном рынке происходят значительные изменения: растет спрос на многостраничные цветные газеты, одновременно уменьшаются средние тиражи. Таким образом, формируется совершенно новый сегмент рынка: многокрасочная среднетиражная газетная продукция различного объема, часто содержащая блоки переменной информации (печать переменной информации требуется, например, при производстве газет для нескольких регионов). Для решения этих задач требовалась совершенно новая техника, и вскоре она была представлена на суд печатников. В начале 90-х годов японская фирма Hamada разработала газетную рулонную офсетную машину Crowner с прямым приводом, оснащенную мощными трехфазными асинхронными электродвигателями. Однако слабые позиции Hamada на рынке газетных печатных машин не позволили ей привлечь внимание к своей разработке. Первым по-настоящему успешным проектом стала газетная печатная машина OF 370 GTD фирмы WIFAG. Ее прототип впервые был представлен в 1994 году на выставке IFRA в Мюнхене. Эта машина башенного типа с восьми- и четырехцилиндровыми печатными модулями (красочностью 2+2 и 1+1 соответственно), работающими по схеме "резина к резине", была оснащена трехфазными асинхронными электродвигателями производства швейцарской фирмы ABB. OF 370 GTD ждал небывалый успех. Первая инсталляция этой машины была произведена в 1996 году, а уже к середине 1997 года компания WIFAG продала более 550 печатных секций. Вскоре после этого модели с прямым приводом были разработаны компаниями MAN Roland, KBA и другими ведущими производителями газетных печатных машин.
Флексографская машина Omega производства фирмы Schiavi Применение систем прямого привода в газетных агрегатах предоставило следующие возможности:
Прямой привод в флексографских печатных машинахЗаочный спор о том, кто первым построил флексографскую машину с прямым приводом, ведут несколько фирм. Компания Schiavi уверена, что первенство за ней и за ее планетарной машиной Alpha GL/NC8-CI; компания Windmoeller & Hoelscher, представившая в апреле 1999 года на выставке CMM в Чикаго планетарную восьмикрасочную машину Novoflex, считает пионером себя. В настоящее время этот вопрос имеет принципиальное значение, наверное, только для историков полиграфии, поскольку модели с прямым приводом разработаны сегодня уже практически всеми ведущими производителями тяжелых флексографских машин.
Флексографская машина Sigma производства фирмы Schiavi Применение систем прямого привода в флексографских машинах имеет следующие преимущества:
Качество печати улучшается даже на низшем уровне дискретизации привода. Благодаря отделению привода отделочного модуля снижается влияние на качество печати динамических нагрузок, возникающих в отделочных секциях, прежде всего в секции высечки. Повышение уровня дискретизации привода способствует повышению точности приводки красок за счет уменьшения взаимного негативного влияния погрешностей механизмов различных секций и узлов. На среднем или высшем уровне дискретизации при разделении привода печатного и формного цилиндров возможно дальнейшее повышение качества за счет очень точной регулировки приводки красок. Только при независимом приводе печатного и формного цилиндров возможно точное согласование линейных скоростей материала и формы. Регулируя скорости вращения формного и печатного цилиндров относительно друг друга, возможно компенсировать изменение радиуса давящей поверхности (сумма радиуса печатного цилиндра и толщины запечатываемого материала) при печатании на материалах разной толщины. При работе с тонкой пленкой скорость вращения печатного цилиндра можно немного увеличить, а при печати на толстом полотне - уменьшить. Благодаря этому удается добиться высокой четкости отпечатков без смазывания. В случае если нарушения приводки все-таки появляются, например в результате деформации пластичных материалов, прямой привод формного цилиндра позволяет легко исправить ошибку за счет изменения фазового положения цилиндра.
Флексографская машина Fkexoress 16 S производства фирмы F&K Разделение привода формного и печатного цилиндров также позволяет осуществлять регулирование длины оттиска в небольших пределах (менее 1,5%) за счет изменения скоростей вращения формного и печатного цилиндров относительно друг друга, что можно использовать для компенсации растяжения запечатываемого полотна при печати. Повышение производительности машины обусловлено увеличением скорости ее работы и сокращением потерь времени, связанных с подготовкой машины к печати. Работать на большей скорости позволяет повышение точности привода машины. Сокращение потерь времени, связанных с настройкой печатной машины, при разделении привода формного и печатного цилиндров возможно благодаря быстрой установке продольной приводки красок. Уменьшение отходов запечатываемого материала достигается не только за счет сокращения брака, но и благодаря возможности бесступенчатого регулирования длины оттиска. Такая возможность существует в случае, если привод формного цилиндра не имеет жесткой механической связи с приводом других узлов печатной машины. Использование зубчатого зацепления в механизме привода обусловливает возможность применения сменных формных цилиндров только с длиной окружности (рапортом), кратной шагу зубьев. Отказ от использования зубчатых передач позволяет снять это ограничение. Снижение суммарной мощности электропривода, а значит, и потребления электроэнергии, характерное для машин с прямым приводом, объясняется отсутствием потерь энергии в передаточных механизмах. Внедрение новых технических решений всегда связано с необходимостью дополнительных инвестиций. Главные недостатки машин с прямым приводом - достаточно высокая их стоимость и сложность управления, требующая высокой квалификации печатника. Однако при грамотной организации производственного процесса повышение производительности, сокращение отходов запечатываемых материалов, улучшение качества продукции позволят в кратчайшие сроки окупить дополнительные вложения.
Вспомогательный приводРазделение системы привода давно использовалось в печатной технике. Некоторые механизмы "выпадают" из цикла работы печатной машины настолько, что приводить их от главного электродвигателя оказывается просто нецелесообразно, поэтому они оснащаются индивидуальным приводом - так называемым вспомогательным. Данный привод, как правило, служит для обеспечения вспомогательных технологических операций и не связан с выполнением основных операций в печатной машине, то есть с процессом печатания. Примером может служить привод анилоксовых валов в флексографских машинах, облегчающий работу с красками на водной и органической основе. Вспомогательный привод включается при остановке печатной машины (во время печати анилоксы приводятся от главного привода), и анилоксы продолжают вращаться и перемешивать краску, не позволяя ей засыхать в ячейках растрированного вала и в красочной ванне. Соединение подобного привода с главным электродвигателем путем добавления, например, нескольких муфт значительно усложнило бы конструкцию, снизило бы ее точность и надежность, а также привело бы к неоправданному расходу электроэнергии.
Продолжение в следующем номере. «Мир Этикетки» 10'2002 |
