新型印刷適性儀的設(shè)計

楊綺云，劉 壯，孫靜怡，丁 睿

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 輕工學(xué)院，哈爾濱 150028)

新型印刷適性儀的設(shè)計

楊綺云，劉 壯，孫靜怡，丁 睿

(哈爾濱商業(yè)大學(xué) 輕工學(xué)院，哈爾濱 150028)

針對現(xiàn)有印刷適性儀操作流程繁瑣、容易使印刷前油墨粘上臟污的不足，開發(fā)在機勻墨系統(tǒng)印刷適性儀，實現(xiàn)印刷過程與勻墨過程的一體化.其原理是通過一種帶有鎖緊機構(gòu)的往復(fù)擺動機構(gòu)實現(xiàn)勻墨、空檔、印刷三個不同的工作檔位，簡化操作流程，節(jié)省空間和生產(chǎn)成本.同時滿足多種功能要求，實現(xiàn)印刷壓力及勻墨壓力、印刷速度及勻墨速度連續(xù)可調(diào)，勻速、勻加速、勻減速和承印物轉(zhuǎn)過一定角度的印刷，單色印刷和雙色疊印，勻墨系統(tǒng)的周向勻墨和軸向串墨，各滾筒間高精度的同步印刷.

勻墨系統(tǒng)；壓力；速度

印刷適性儀在進行模擬印刷前需進行勻墨操作，經(jīng)過勻墨系統(tǒng)打勻后的油墨才可用于印刷[1].現(xiàn)有的印刷適性儀為脫機勻墨系統(tǒng)，既主機與勻墨系統(tǒng)是脫離的，每次印刷前，都需將印版滾筒放置在勻墨裝置上單獨進行勻墨，再轉(zhuǎn)移到主機上進行印刷，操作流程繁瑣[2].而且印版滾筒在主機和勻墨系統(tǒng)間轉(zhuǎn)移的過程中容易使油墨粘上臟污，從而影響印刷效果.本文研制的印刷適性儀勻墨系統(tǒng)置于主機上，印版滾筒通過一種帶有鎖緊機構(gòu)的往復(fù)擺動機構(gòu)實現(xiàn)勻墨、空檔、印刷三個不同的工作檔位，彌補了此種不足.

1 總體功能要求

根據(jù)現(xiàn)有印刷適性儀的功能和結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計新型印刷適性儀的功能如下：

1)實現(xiàn)主機與勻墨系統(tǒng)一體化的在線勻墨.2)實現(xiàn)各滾筒間高精度的同步印刷.3)實現(xiàn)印刷壓力、勻墨壓力連續(xù)性調(diào)節(jié).4)實現(xiàn)印刷速度、勻墨速度連續(xù)性調(diào)節(jié)，以及勻速、勻加速、勻減速和承印物轉(zhuǎn)過一定角度的印刷.5)實現(xiàn)勻墨系統(tǒng)的周向勻墨和軸向串墨.6)實現(xiàn)單色印刷和雙色疊印.

2 總體方案設(shè)計

分析各部分功能要求，確定印刷適性儀的工作原理及總體方案，如圖1所示.適性儀包括印刷系統(tǒng)和勻墨系統(tǒng)兩大部分.

1—勻墨壓力調(diào)節(jié)手輪；2—壓印滾筒；3—扇形板；4—印版滾筒；5—勻墨膠輥；6—串墨金屬輥；7—勻墨金屬輥圖1 工作原理圖

印刷系統(tǒng)由壓印滾筒2、兩個印版滾筒4及鎖緊機構(gòu)的扇形板3組成.印版滾筒通過扇形板3實現(xiàn)勻墨、空檔、印刷三個不同的工作檔位.印刷壓力通過扇形板上的偏心套結(jié)構(gòu)實現(xiàn)調(diào)節(jié).壓印滾筒通過步進電機控制，實現(xiàn)勻速、勻加速、勻減速和承印物轉(zhuǎn)過一定角度的印刷.

勻墨系統(tǒng)由勻墨膠輥5、勻墨金屬輥7和串墨金屬輥6組成.勻墨系統(tǒng)是印刷適性儀的重要組成部分，其設(shè)計包括以下幾個方面：勻墨金屬輥由調(diào)速電機驅(qū)動并作為主動輥向外傳遞動力，串墨金屬輥和勻墨膠輥通過輥間摩擦力實現(xiàn)同步轉(zhuǎn)動.通過勻墨膠輥和金屬輥之間的擠壓和旋轉(zhuǎn)，使印刷油墨分布均勻，再通過勻墨膠輥定量的輸送到印版滾筒上用于印刷.勻墨膠輥可微調(diào)上下位置，從而實現(xiàn)勻墨壓力的調(diào)節(jié).串墨金屬輥可周向轉(zhuǎn)動和軸向往復(fù)運動，周向轉(zhuǎn)動由調(diào)速電機提供動力，軸向往復(fù)運動通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn).將油墨沿滾筒的周向和軸向打勻.各滾筒通過調(diào)速電機實現(xiàn)速度調(diào)節(jié).兩個印版滾筒和兩套勻墨系統(tǒng)成左右對稱分布，能夠?qū)崿F(xiàn)單色印刷和雙色疊印.

3 基本參數(shù)的確定與結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 動力參數(shù)的確定

適性儀的動力源包括步進電機和調(diào)速電機.驅(qū)動壓印滾筒的是步進電機：選用兩相混合式步進電機，電機型號86BYGH2501，單軸[3].驅(qū)動勻墨金屬輥及曲柄連桿機構(gòu)的是調(diào)速電機：選用交流齒輪減速電機，圓軸型.電機型號為51K40RGN-C，220 V，減速器型號為5GN50k，減速比為50.

3.2 運動參數(shù)的確定

滿足使用要求的運動參數(shù)如表1所示.

表1 運動參數(shù)

運動參數(shù)調(diào)節(jié)范圍印刷壓力/N0～500印刷速度/(m·s-1)0．1～3勻墨壓力/N0～200勻墨速度/(m·s-1)0．1～5串墨速度/(m·s-1)0．1～7串墨行程/mm40承印物轉(zhuǎn)角/°0～360(間隔0．9)

3.3 結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定

結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括印版滾筒、勻墨膠輥、壓印滾筒、勻墨金屬輥以及串墨金屬輥的結(jié)構(gòu)尺寸；印版滾筒、勻墨膠輥表面包膠材料的材質(zhì)和硬度；壓印滾筒、印版滾筒和勻墨系統(tǒng)在印刷適性儀箱體上的布局尺寸；印版滾筒所在的扇形板結(jié)構(gòu)尺寸及擺動角度等. 印版滾筒、勻墨膠輥結(jié)構(gòu)尺寸如圖2、3所示.除此之外，膠層的硬度、彈性等性能直接影響油墨的傳遞效果和網(wǎng)點再現(xiàn)效果，故也有較高要求.綜合考慮膠輥的使用性能和成本，包膠材料選擇聚氨酯[4]，壓印滾筒膠層硬度邵氏A90，勻墨膠輥膠層硬度邵氏A30.

1—輥芯；2—外包膠料圖2 印版滾筒尺寸參數(shù)

1—輥芯；2—外包膠料圖3 勻墨膠輥尺寸參數(shù)

軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括各軸段直徑和長度，壓印滾筒軸與勻墨金屬輥軸裝配圖如圖4、5所示.

3.4 箱體設(shè)計

各滾筒的位置尺寸如圖6所示.壓印滾筒在中心線上，共兩套勻墨系統(tǒng)和兩個印版滾筒成左右對稱分布，扇形板處于印刷檔位時與水平線成25°角，空檔位和勻墨檔位均與印刷檔位成10°.

圖4 壓印滾筒軸裝配體

圖5 勻墨金屬輥軸裝配體

1—扇形板位置；2—勻墨系統(tǒng)位置；3—壓印滾筒位置；4—三個檔位位置圖6 各墨輥在箱體上的布局尺寸

4 適性儀典型機構(gòu)設(shè)計

4.1 印刷壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)

印刷前設(shè)置扇形板處于印刷檔位，調(diào)整扇形板上的壓力調(diào)節(jié)手柄1，連接件2帶動置于扇形板上的偏心套3轉(zhuǎn)過相應(yīng)角度，印版滾筒和壓印滾筒的間距改變，即實現(xiàn)印刷壓力調(diào)節(jié)[5]，如圖7所示.印刷壓力可通過印版滾筒和壓印滾筒間的壓力傳感器測量得到.

勻墨前將扇形板設(shè)置于勻墨檔位，調(diào)整扇形板上的壓力調(diào)節(jié)手柄1，使偏心套轉(zhuǎn)過相應(yīng)的角度，即通過偏心套的轉(zhuǎn)動改變印版滾筒和勻墨膠輥的間距，從而改變向印版滾筒轉(zhuǎn)移油墨時的輥間壓力，以此實現(xiàn)墨層厚度的改變.

4.2 勻墨壓力調(diào)節(jié)機構(gòu)

印刷適性儀的勻墨壓力是通過絲杠螺母機構(gòu)進行調(diào)節(jié)的.轉(zhuǎn)動勻墨壓力調(diào)節(jié)手輪，串墨膠輥通過絲杠螺母機構(gòu)實現(xiàn)位置微調(diào)，從而改變勻墨的壓力.此機構(gòu)整體安裝尺寸如圖8所示.

1—壓力調(diào)節(jié)手柄；2—連接件；3—偏心套圖7 印版滾筒軸裝配圖

圖8 勻墨膠輥軸裝配體

4.3 串墨機構(gòu)的設(shè)計

串墨機構(gòu)控制串墨金屬輥的軸向往復(fù)運動，通過曲柄連桿機構(gòu)實現(xiàn)，按照功能要求設(shè)計軸向串動行程40 mm，如圖9所示.串墨金屬輥軸裝配體如圖10所示.

圖9 曲柄連桿機構(gòu)三維圖

圖10 串墨金屬輥軸裝配體

4.4 整機三維圖和樣機實體圖

按照總體設(shè)計要求，繪制整機三維圖如圖11所示.按照工藝要求加工裝配出樣機實體，如圖12所示.

圖11 樣機的裝配圖

圖12 樣機實體圖

5 結(jié) 語

新型印刷適性儀的開發(fā)簡化操作流程，節(jié)省空間和生產(chǎn)成本.樣機經(jīng)過調(diào)試和試驗，達到預(yù)期設(shè)計要求，可作為試驗設(shè)備進行相關(guān)印刷適性的試驗.

[1] 唐東芳. IGT印刷適性儀在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用 [J]. 今日印刷, 2013(9): 54.

[2] 夏琳瑛. 印刷適性試驗機的結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)與使用(二)—主機的調(diào)節(jié)與操作[J]. 印刷標(biāo)準(zhǔn)化, 1996(2): 7-9.

[3] 劉亞東, 李從心, 王小新. 步進電機速度的精確控制[J]. 上海交通大學(xué)報, 2001, 10: 1517-1520.

[4] 李云清. 聚氨酯膠輥的特點與應(yīng)用[J]. 印刷技術(shù), 2003, 20: 15.

[5] 張梅英. 印刷壓力的調(diào)節(jié)[J]. 印刷雜志, 2008, 12: 52-53.

Design of new type printing eligibility instrument

YANG Qi-yun, LIU Zhuang, SUN Jing-yi, DING Rui

(School of Light Industry, Harbin University of Commerce, Harbin 150028, China)

In view of the present printing eligibility of instrument operation process trival and easy smudgy lack of ink the new type of instrument was designed. New printing eligibility instrument can realize the integration and distributing system of the host through a locking mechanism of reciprocating swing mechanism to uniform ink, gap, printing three different functions, simplify the operation process and save the space and the cost of production. It can satisfy more requirements at the same time, the printing pressure and distributing pressure, printing speed and the distributing of continuous adjustment, as well as the uniform speed, acceleration, deceleration and paper printing turned a certain angle, monochrome printing and double color overprint, distributing system of circumferential distributing and the axial string of ink, high precision synchronization between each roller printing.

ink uniform system; pressure; velocity

2016-06-02.

哈爾濱商業(yè)大學(xué)研究生創(chuàng)新科研項目(YJSCX2015-387HSD)

楊綺云(1959-)，女，教授，研究方向：食品機械研究與開發(fā).

TS803

A

1672-0946(2017)01-0061-05