印刷機械行業變頻器應用前景廣闊

1  引言

    印刷機械設備的調速方式有四種形式: 一是直流可控硅調速，主要用在較大型卷筒紙報刊和書刊印刷設備，目前仍在廣泛應用。二是有些設備采用三相交流整流子電動機進行調速，現在已經不再使用。另一種是采用電磁調速電機，即俗稱滑差電機調速，這種調速方式在印刷機械設備中應用相當廣泛，當然也不排除某些設備采用定速傳動。近年來，新開發的產品，只要設備需要變速或無級傳動，多數采用了變頻器調速，甚至包括較大型的印刷設備。企業普遍已經形成共識，采用變頻器調速是印刷機械設備提高技術水平的一種象征，當然也是節約能源的一種選擇。
    
    印刷機械設備不同于其它機械設備，它的加工對象是包括各種厚度的紙張、紙板、薄膜，當然也包括較薄的金屬材料等承印物。印刷設備按不同印刷品的要求，采用各種印刷方式(凸、平、凹、孔、特印)，將各種顏色按比例準確的印刷在承印物的規定位置上，從而形成包括文字、影像在內的五彩繽紛的彩色印刷品。印刷后的半成品，還要通過大量的印后設備完成書刊的折頁、配頁、上封皮、裝訂成為平裝、精裝書刊。報紙印刷完成以后，還要通過堆積、計數、插頁、打捆、發行等設備，才能達到郵發的條件。包裝品—紙箱、紙盒、紙袋、不干膠商標等印刷品在印刷完成以后，還要進行模切、開槽、噴碼、制盒、制袋等作業，才能成為成品。對于承印物加工機械設備可以將其裁切、分切、橫切、模切、燙印、復合、上光、壓紋、覆膜、等工藝加工，成為不同尺寸、不同形狀、不同裝飾、不同材料的半成品或成品。因此印刷機械設備家族之龐大、品種之繁雜、工藝之多樣，將是變頻器應用的廣闊市場。


    2   印刷機械設備的簡單分類

    (1) 印前制版設備
    激光照排機、照相機、曬版機、數字直接制版機、膠片輸出機、烤版機、自動制版機、雕刻機等。

    (2) 印刷設備
    l 凸版印刷機:鉛印機(已經淘汰)、不干膠印刷機(間歇式)、柔版印刷機(感光樹脂版)、移印機、瓦楞紙印刷開槽機等;
    l 平版印刷機(膠印機):單張紙印刷機(規格分全張、對開、四開、八開)、卷筒紙印刷機(報紙、書刊、商業)、表格印刷機、名片印刷機等;
    l 凹版印刷機:單張紙凹版印刷機、卷筒紙凹版印刷機、印鈔機、郵票印刷機等;
    l 孔版印刷機(絲網印刷機):平型絲網印刷機、滾筒式絲網印刷機、異型絲網印刷機等;
    l 特種印刷機:噴墨印刷機、熱轉移印刷機、打印機、靜電印刷機、盲文印刷機等;
    l 數字印刷機:一體機、在機制版印刷機、無版印刷機(電子油墨)、數字印刷機等。

    (3) 印后設備
    l 書刊裝訂設備:騎馬訂書聯動機(包括配頁機、訂書機、三面切書機)、無線膠訂聯動機、精裝聯動機、包本機(包括直線、圓盤、橢圓包本機)、制殼機、鎖線機、上書殼機、壓平機、折頁機等;
    l 報紙印后設備:堆積打捆機、烘干機、報紙發行設備、插頁機、給紙機、紙張輸送設備(龍骨)等;
    l 包裝印后設備:模切機(包括平壓平、圓壓圓、圓壓平三種模切方式)、切紙機、分切機、橫切機、制盒機、上光機、覆膜機、壓光機、信封機、燙金機等。
(4) 輔助設備:數控彎刀機、磨刀機、打孔機、彎版機、給紙機、烘干機、冷卻機等。
(5) 配套產品:磁粉制動器、離合器、印刷機專用軸承(帶偏心，中心可調)、溫控器、張力控制系統、調偏裝置、墨色遙控裝置、自動套準裝置、測速電機、紅外線加熱器、紫外線加熱器、自動套準裝置、數控驅動系統、伺服電機(包括微型伺服電機)、變頻器、PLC可編程序控制器、觸摸屏、號碼機、光電開關、CCD攝像頭等。


    3  印刷機械設備的主要運動特點
    
    印刷機械的主要運動特點:加工對象是各種柔性承印材料，在加工過程中，既要保證承印材料按規定要求運動，又要在承印材料的行進中，完成各種顏色的印刷或對承印物的加工，從而產生了印刷機械的傳紙運動和印刷運動兩條運動鏈，而且是相互協調的運動鏈。以卷筒紙平版印刷機為例，這種設備為保證變速操作和印刷的需要，當前不少設備仍然采用直流調速的拖動方式，控制整臺機器的兩條運動鏈。為完成印刷品的制作，還有多項運動需要完成，如:保證操作點動(上印版、清洗滾筒、穿紙)工藝要求，與直流電機同軸還有一套交流電動機和擺線針輪減速器，以完成低速、點動的工藝要求。另外，在印刷過程中，水、墨供給量與印刷速度有直接關系，因此出水、出墨輥有兩個單獨的直流伺服電動機帶動。其它還有若干定速傳動的電動機，負責印版滾筒的調偏、上紙及紙卷左右位置的調整等操作。為了保證印刷質量，承印材料需要用磁粉制動器控制送紙張力、需要測速電機指導水墨的供應、需要調偏裝置控制紙張的走紙路線等，這些機構中也有不同形式的電機參與工作。其它印刷機和印刷機械也存在相同或專有的工藝特點。

    對以各種印刷方式的印刷機而言，設備的運動首先是變速運動的方式，在工作中包括:

    (1) 在出廠前設備需要進行空運轉試驗，這種運轉試驗包括工作運轉試驗、高速額定運轉速度試驗;

    (2) 印刷機是一種光電一體化的設備，在裝配中要進行多種功能匹配性的調整，如:走紙雙張紅外線控制、輸紙定位裝置的調整、紙張自動升降的調整、紙張交接的調整、張力控制的調整、氣動裝置的調整等等，都需要設備的低速運行;

    (3) 設備投入使用以后，在印刷工作中需要裝印刷版、擦印刷版和擦橡皮布等作業的點動運轉;

    (4) 設備需要在正式全速印刷之前，要完成慢速走紙、印刷套準和水墨平衡等功能的調整，在印刷品達到各項質量要求以后，才能進行全速印刷;

    (5) 根據印刷品的顏色多寡要求，運動鏈的長度也需要某些調整。
對于印刷機以外的設備，同樣也存在不同的工藝、不同的變速要求。


    4  目前變頻器應用的主要產品
    
    印刷機械設備采用變頻調速器開始在20世紀80年代初，當時國內主要印刷機械企業開發的新產品，以提高技術水平為目的開始采用變頻器調速裝置，為提高設備的穩定性、可靠性，印刷機械企業普遍采用進口變頻器。采用變頻器的產品有單張紙平版印刷機、卷筒紙平版印刷機，爾后向各種印刷方式和不同印刷開本的設備拓展。后來又流布到印后的裝訂機械、包裝機械等設備。主要應用產品有:

    （1) 各種規格的單張紙平版印刷機及印后裝訂設備。
   
     單張紙平版印刷機以印刷品紙張的大小可以分為全張、對開、四開和八開的印刷機，分別用于包裝、書刊、廣告、快印行業，尤其彩色印刷機是印刷業的骨干設備，設備的調速系統多年來一直采用電磁調速電機，近年來采用變頻調速已經成為時尚。但高檔的多色印刷機有的國外企業已經推出，傳紙系統由變頻電機驅動，印刷滾筒的運轉由伺服電機分別帶動，兩種運動之間的協調關系，由伺服電機跟蹤匹配。這種設備的功能機組，如輸紙機也采用獨立驅動。印后裝訂設備由只配備一個變頻器的獨立單機，如三面切書機、單頭或雙頭訂書機、圓盤包本機等。還有的印后設備要配備兩個以上的變頻器，如十個夾子的橢圓包本機需要一個變頻器控制闖頁振動臺，另一個變頻器控制設備的主運動。另一種騎馬裝訂生產線同樣也需要兩個變頻器控制配頁、裝訂和裁切成書的裝訂全過程。

    （2) 各種規格的卷筒紙平版印刷機及印后計數打捆設備。
    
    卷筒紙平版印刷機是我國報紙和書刊印刷骨干設備。這種設備本身就是一條大規模的印刷生產線，他在完成印刷過程的同時，還可以連續完成裁切、折頁、計數、打捆等多項功能。隨著設備科技發展，卷筒紙印刷機還增加了自動給紙、烘干、上光等功能。然而這種設備從誕生以來一直采用直流可控硅整流調速，通過一根長軸帶動各功能機組完成印刷品的制作過程。除老產品外，新開發的產品已經完成變頻器調速的改造，還有的新產品徹底取消了長軸，由伺服電機、驅動系統和數控系統獨立驅動各功能機組，從而把這種設備帶入一個新的境界。變頻器在這些設備上，僅用于一些次要的功能，如上水、上墨的調速。

    （3) 各種規格的卷筒紙凹版印刷機及印后包裝設備。
   
     這種設備與卷筒紙平版印刷機有相同的工作方式，不同的地方是凹版印刷機結構比前者簡單，承印材料范圍較廣，可以印刷各種聚酯薄膜，設備采用變頻調速和獨立驅動的進程是相同的。這種印后設備有復卷機、分切機、復合機、裁單張機、模切機等設備，可以連線、也可以用單獨的設備去完成印后的加工。

    （4) 柔性版印刷機。
    
    這種設備是一種有多種印刷方式和印后加工組成的一種名副其實的生產線，但主要的印刷機組由感光樹脂版(凸版)為主要印刷功能。它的調速發展過程與卷筒紙印刷機基本相同。
    
    總之，原來采用直流調速、電磁電機調速、齒輪箱有級調速和其他無級調速的設備基本上都可以改造為變頻調速。目前較大型的印刷機械設備、印刷機械的高端產品和出口到國外的產品多數采用進口或中外合資生產的變頻器，低端產品和小型印刷機械設備采用國產變頻器。


    5  變頻器的應用前景
    
    2004年印刷機械設備全行業銷售額為65~70億元，年增長率15%以上，其中印刷機械出口為2.62億美元，比2003年增長50%以上。我國印刷機械進口額為17.16億美元，折成人民幣約為160億元，中國市場印刷機械總銷售額為225~230億元。其中主要企業集團—北人集團公司2004年銷售額14億元、上海電氣集團印刷包裝機械有限公司銷售額17億元、中景集團公司銷售額為4億元、營口冠華銷售額為1億元。隨著印刷機械科技的發展，印刷機械出口量將逐年增加，國內市場占有率將大幅增長，對變頻器的需求將呈增長趨勢。

    目前，國內印刷機械設備制造廠家約為450家左右，涉及印刷機械產品品種規格約200種以上，按當前銷售量統計，應用變頻器的設備約為3萬臺/年。涉及應用變頻調速器的設備主電機功率為0.4~82kW。


    6  期盼國產變頻器進入印刷機械行業
    
    據有關變頻器行業的統計，90年代中期全國有50家企業生產銷售變頻器，其中有29家的33種規格成為國家四部委推薦的產品，雖然，近年來深圳華為、成都佳靈、煙臺惠豐的產品已經達到一定的技術水平，但國產變頻器在國內市場占有率不大于10%，在印刷機械行業應用國產變頻器的廠家微乎其微，主要選購的產品是日本三菱、富士、安川、日立，德國西門子，法國的施耐德和歐姆龍、ABB等國外品牌。有些印刷設備制造廠家，在小規格的印刷設備上開始選擇國產變頻器，如:一家平型絲網印刷機的生產企業就采用上海“中達電通”的1.5KW變頻器;淮南鑫盛公司的雙頭訂書機就采用“上海佳川”電壓為220V的變頻器;湖南新邵一家生產折頁機的企業采用1.5KW的 LS600變頻器;還有三家生產的直線包本機和橢圓包本機的企業，分別采用了無錫臺安科技、HOLIP和TVERTER三種變頻器。

    總之，在印刷機械科技水平不斷發展的今天，無論從環境保護，還是從節約能源的角度，積極采用變頻器無論對國家還是對企業都是有較好的經濟效益的好事。在這里歡迎有關國內生產制造變頻器的廠家，加強與印刷機械制造行業聯系，了解他們應用的特點，有針對性地推出適合他們需要的變頻器產品，并在應用中提高產品的適應性，進一步擴大應用領域，把印刷機械設備應用變頻器的技術改造，推向新的階段。