Что такое полиграфия: Шаговые электродвигатели применение в полиграфии

Поскольку в аппаратах CtP запись велась по одной из трех схем, условно называемых: «с внутренним барабаном» (формная пластина внутри цилиндра записи), «с внешним барабаном» (формная пластина на внешней поверхности цилиндра записи), «на плоскости» (формная пластина на плоской поверхности), — многие машиностроительные фирмы (немецкие MAN, KBA, Heidelberg, японские Komori, Ryobi, Sakurai), взяв за основу схему «с внешним барабаном», предложили технические решения записи форм непосредственно в печатной машине.

Полиграфические машины: от электромеханики к мехатронике

Вплоть до начала XXI века в качестве электронно­электромеханического оборудования полиграфических машин и установок служили системы, обычно называвшиеся локальными системами автоматизированного регулирования исполнительными механизмами.

Относительно недавно в полиграфической технике стало активно внедряться компьютерное управление систем автоматического регулирования главным и вспомогательными электроприводами, системами автоматического регулирования параметров технологических процессов и т. д. Например, в листовых и рулонных печатных машинах используются различные компьютерные системы управления, устанавливаемые непосредственно на машинах, и сложные иерархические системы управления машиной в целом. В допечатном оборудовании при изготовлении фотоформ и печатных форм используются оптико­электронно­электромеханические системы с компьютерным управлением. Послепечатное оборудование, подобно допечатному, представляет собой оптико­электронно­электромеханические системы с компьютерным или микропроцессорным управлением. В качестве примера можно упомянуть бумагорезальные машины, счетно­комплектующие устройства (стекеры), листоподборочные машины и др.

Рис. 1. Графическое представление мехатронных систем

В настоящее время стало модным в качестве терминов использовать различные иностранные слова. Не обошла эта мода и все то, что касается электроприводов в сочетании с исполнительными механизмами и системами управления. Теперь это принято называть коротким словом «мехатроника». В программах учебных заведений появились соответствующие дисциплины. Попробуем разобраться, что же такое мехатроника.

Термин «мехатроника» был предложен японской фирмой Yasakawa Electric в начале 1970­х годов для описания механических систем в условиях, когда электроника взяла на себя функцию принятия решения, прежде выполняемую механическими компонентами. Прогресс в плане стоимости/производительности компьютеров привел к переходу от электроники к программному обеспечению как исходной среде принятия решения.

На современном этапе почти все полиграфическое оборудование можно отнести к мехатронному, так как оно полностью соответствует ныне принятому определению «мехатроника».

Мехатроника — область науки и техники, основанная на синергетическом объединении узлов точной механики с электронными, электромеханическими и компьютерными компонентами, обеспечивающими проектирование и производство качественно новых моделей, систем, машин и систем с интеллектуальным управлением их функциональными движениями [1].

Термин состоит из двух частей: «меха­» — от слова механика, и «­троника» — от слова электроника. Сначала данный термин был торговой маркой, но после его широкого распространения упомянутая ранее компания отказалась от его использования в качестве зарегистрированного торгового знака. Из Японии понятие «мехатроника» распространилась по всему миру. Для мехатроники характерно стремление к полной интеграции механики, электрических машин, силовой электроники, программируемых контроллеров, микропроцессорной техники и программного обеспечения. От «механики к мехатронике» — такова тенденция развития современного полиграфического оборудования.

Наиболее распространенным графическим изображением мехатронных систем являются три пересекающихся круга: «механика — электроника — компьютерное управление» помещенные во внешнюю оболочку «производство — менеджмент — требования рынка» (рис. 1).

Структура мехатронной системы, решающей задачу программируемого движения объекта, может быть выражена обобщенной схемой, представленной на рис. 2.

Рис. 2. Обобщенная структурная схема мехатронной системы

Здесь механику обобщенно представляют исполнительные устройства, силовую электронику — блок приводов, а компьютерное управление — интеллектуальные устройства. Но если приглядеться, то можно отметить, что электронные датчики передают сигналы интеллектуальным устройствам как от блока приводов, так и от исполнительных устройств, а также от объекта управления (технологической машины). Компьютерное управление находится под внешним контролем человека­оператора. Кроме того, внешняя среда оказывает влияние в виде возмущающих воздействий на объект управления, являющийся неотъемлемой частью системы. В целом, все части системы тесно взаимодействуют, подчиняясь стремлению к достижению заданной цели.

Структура такой системы просматривается и в мехатронных модулях, входящих в ее состав. Примером тому может служить схема главного привода машины, представленная на рис. 3.

Рис. 3. Функциональная схема электропривода полиграфической машины

Главный привод современной полиграфической машины (ПМ) функционирует по схеме «преобразователь частоты (ПЧ) — асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (М)». Такая схема позволяет поддерживать заданную скорость с точностью ±0,01% от номинальной при действии возмущающих факторов (изменение нагрузки, колебания напряжения питающей сети и пр.); обеспечивать защиту двигателя от перегрузки; укладываться в заданное время разгона и торможения; реализовать закон регулирования скорости вращения; выполнять требуемые режимы работы машины.

Модуль получает питание от трехфазной (АВС) сети переменного тока с шинами нейтрали (N) и заземления (РЕ). Через автоматический выключатель SF сетевого напряжения (с функцией защиты цепей от токов короткого замыкания и перегрузок) питание подается на преобразователь частоты (ПЧ), представляющий собой электронный силовой преобразователь, задающий амплитуду и частоту питающего напряжения асинхронного двигателя М, приводящего в движение полиграфическую машину (ПМ). Импульсный датчик скорости (ИДС) передает информацию о скорости вращения электропривода на ПЧ. В блок электродвигателя (ЭД) входит также электромеханическое тормозное устройство (ЭМТ). ПЧ реализует закон регулирования скорости двигателя «напряжение/частота». Напряжение задания, определяемое согласно требуемому режиму работы объекта, вырабатывается программируемым логическим контроллером (ПЛК). Его значение высвечивается на индикаторном устройстве (ИУ). Тормозное устройство (ТУ), включающее тормозной резистор и прерыватель, осуществляет динамическое торможение асинхронного двигателя. Питание ПЛК, как и пульта управления, осуществляется от стабилизированного источника постоянного тока (ИПТ). Наряду с ПЧ, команды управления от ПЛК подаются и на коммутационное устройство (КУ), представляющее собой бесконтактное реле включения и отключения ЭМТ.

Приведем несколько примеров технологических мехатронных систем. Сегодня такие системы используются на всех стадиях полиграфического производства.

Где f — частота питающего напряжения, p — число пар полюсов, а частота вращения ротора:

Электроприводы полиграфических машин

Мехатроника — это название для частных случаев построения электрических приводов, где основной упор делается на обеспечение требуемого движения, прежде всего, высокоточного, а не на его энергетические характеристики. Для мехатроники характерно стремление к полной интеграции механики, электрических машин, силовой электроники, микропроцессорной техники и программного обеспечения.

Мехатронная система — совокупность нескольких мехатронных модулей и узлов, синергетически связанных между собой, для выполнения конкретной функциональной задачи.

Обычно мехатронная система является объединением собственно электромеханических компонентов с силовой электроникой, которые управляются с помощью различных микроконтроллеров, ПК или других вычислительных устройств. При этом система в истинно мехатронном подходе, несмотря на использование стандартных компонентов, строится как можно более монолитно, конструкторы стараются объединить все части системы воедино без использования лишних интерфейсов между модулями. В частности, применяя встроенные непосредственно в микроконтроллеры АЦП, интеллектуальные силовые преобразователи и т. п. Это уменьшает массу и размеры системы, повышает ее надёжность и дает некоторые другие преимущества. Любая система, управляющая группой приводов, может считаться мехатронной.

Вообще, многие современные системы являются мехатронными или используют идеи мехатроники, поэтому постепенно мехатроника становится «наукой обо всём». Мехатроника применяется во многих отраслях и направлениях, например: робототехника, авиационная и космическая техника, медицинское и спортивное оборудование, бытовая техника, а так же в полиграфии.

Полиграфи́я (от др.-греч. πολύς — «многочисленный» и γράφω — «пишу») — это отрасль промышленности, занимающаяся размножением печатной продукции, а именно книжно-журнальной, деловой, газетной, этикеточной и упаковочной продукции. Машины, которые в ней работают, называют полиграфическими.

Электроприводы полиграфических машин

ЭП может быть автоматизированным и неавтоматизированным; первый в отличие от второго имеет систему автоматического управления (САУ) и обеспечивает рациональное ведение технологического процесса. Полиграфические машины последнего времени оснащены большим количеством электроприводов постоянного и переменного тока различной сложности – от простейших нерегулируемых электроприводов до сложных многоконтурных систем с подчиненным регулированием с двигателями постоянного и переменного тока различной мощности – от сотен ватт до сотен киловатт. Современная система автоматического управления электроприводом может быть успешно реализована при использовании последних достижений в области электроники, преобразовательной техники, микропроцессорной техники и электронных вычислительных машин.

Автоматизированный привод полиграфических машин тесно взаимосвязан с системами управления и контроля технологических параметров, выполняемых на отдельно взятой полиграфической машине или комплексе, и приводит в движение все исполнительные механизмы машины, а также является неотъемлемой частью в системе управления качеством выпускаемой полиграфической продукции.

Электропривод полиграфических машин можно разделить на главный и вспомогательный, однако в настоящее время это разделение весьма условно и станет очевидным по мере рассмотрения развития электроприводов полиграфических машин.

Электроприводы всех типов состоят из двух основных частей, имеющих одинаковое назначение, — исполнительной части и устройства управления Исполнительная часть электропривода обычно состоит из одного или нескольких электродвигателей и передаточного механизма — устройства для передачи механической энергии двигателя рабочему органу приводимой машины. В нерегулируемых электроприводах чаще всего используют электродвигатели переменного тока, подключаемые к источнику питания либо через контактор или автоматический выключатель, играющий роль защитного устройства, либо при помощи штепсельного разъема (например, в бытовых электроприборах). Частота вращения ротора электродвигателя такого привода, а следовательно, и скорость перемещения связанного с ним рабочего механизма зависит только от нагрузки исполнительного механизма. В мощных нерегулируемых электроприводах применяют асинхронные электродвигатели. Для ограничения пусковых токов между двигателем и источником устанавливают пусковые реакторы или автотрансформаторы, которые после разгона двигателя отключают.

В регулируемых электроприводах чаще всего применяют электродвигатели постоянного тока, частоту вращения якорей которых можно плавно (то есть непрерывно) изменять в широком диапазоне при помощи достаточно простых устройств управления.

Первым в истории развития электроприводом в печатных и послепечатных машинах (ППМ) был привод, построенный на базе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (АД к. з.р.) без регулирования скорости. Для изменения скорости приводимых в движение механизмов машины использовались переключаемые редукторы или механические вариаторы. Управление такими электроприводами осуществлялось посредством релейно-контактных схем управления (РКСУ), которые обеспечивали команды «Пуск», «Стоп», защиту цепей от токов короткого замыкания (плавкие предохранители) и длительной перегрузки двигателей с небольшим превышением (тепловые реле).

Как правило, в стоповую цепь управления вводились контакты различных технологических блокировок: неподачи, двойного листа в первую печатную секцию листовых печатных машин (ЛПМ), обрыва бумажного полотна в рулонных печатных машинах (РПМ), неподачи или подачи двойной тетради в подборочных машинах, ограждений опасных зон и т. д. Дальнейшим развитием таких электроприводов стало использование многообмоточных АД к. з.р., что позволяло осуществлять ступенчатое регулирование скорости за счет переключения обмоток статора и изменения таким образом числа пар полюсов вращающегося магнитного поля статора, поскольку частота вращения магнитного поля статора:

Где f — частота питающего напряжения, p — число пар полюсов, а частота вращения ротора:

В некоторых ППМ ступенчатое регулирование скорости главного привода осуществлялось на базе электропривода с трехфазным асинхронным двигателем с фазным ротором. В качестве примера на рис. 2а приведена схема управления главным двигателем, обеспечивающая разгон по реостатной характеристике и работу на скорости, заранее установленной оператором с помощью переключателя скорости SA.

Первым электроприводом ППМ с плавным регулированием скорости стал электропривод на базе трехфазных коллекторных электродвигателей переменного тока (двигатель Шраге), принципиальная схема которого приведена на рис. 3а, а механические характеристики — на рис. 3б. Особенностью такого двигателя являлось то, что на роторе располагались две обмотки: W1 — трехфазная, аналогичная обмотке ротора АД, питающаяся от сети переменного тока, и Wp — обмотка, аналогичная обмотке якоря двигателя постоянного тока, подсоединенная к коллектору. На статоре расположена обмотка Wс, подключенная к щеткам А и В.

Плавное регулирование скорости осуществляется за счет перемещения щеток А и В (в противоположенных направлениях) специальным серводвигателем. Достоинствами таких двигателей являются достаточно широкий диапазон регулирования скорости (Д ≤ 15) и простота управления. К недостаткам можно отнести большие габариты, вес и сложность конструкции самого двигателя по сравнению с ДПТ той же мощности, а также сложность создания замкнутой системы стабилизации скорости двигателя.

Этапным в развитии регулируемого электропривода постоянного тока с системой стабилизации скорости явилась разработка и внедрение (МПИ, 70-е годы ХХ столетия) электропривода по системе МУ-ДПТ (магнитные усилители — двигатель постоянного тока). В качестве примера на рис. 4 приведена функциональная схема главного электропривода листовой ротационной печатной машины (ЛРПМ). Разработанный и внедренный в отечественных полиграфических машинах электропривод обеспечивал все современные требования, предъявляемые к ним, а именно: широкий диапазон регулирования скорости (Д ≤ 20), точность поддержания скорости (во всем диапазоне регулирования скорости) — δ = ±5%, плавный разгон (во всех режимах работы машины), защиту двигателя от перегрузки, поддержание заданной скорости при действии основных возмущающих воздействий (изменение нагрузки, колебания напряжения сети), реверсирование направления вращения.

С появлением и развитием силовой полупроводниковой электроники, а именно — мощных и высоковольтных тиристоров (трехэлектродных и оптронных) — в качестве электроприводов полиграфических машин стали использоваться системы ТП-ДПТ (тиристорный преобразователь — двигатель постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения). Сначала это были одноконтурные системы с обратной связью по скорости и напряжению якоря, а затем и системы подчиненного регулирования основных выходных координат — скорости и тока двигателя. Такие системы достаточно длительное время были доминирующими в полиграфическом оборудовании и по сей день успешно эксплуатируются.

В качестве примера возьмем функциональную схему главного электропривода рулонной печатной машины. Это аналоговая система электропривода подчиненного регулирования, обеспечивающая широкий диапазон регулирования скорости (Д ≤ 100) и высокую точность поддержания скорости (δ = ±0,5%). Дальнейшим развитием электроприводов постоянного тока подчиненного регулирования стало использование бесконтактных двигателей постоянного тока (БДПТ), цифроаналоговых (ЦАСУ) и цифровых систем управления (ЦСУ). Использование в электроприводах полиграфических машин БДПТ, ЦАСУ и ЦСУ позволило расширить диапазон регулирования скорости и повысить точность поддержания заданной скорости (Д > 100, δ = ±0,01%), что, конечно, в полной мере удовлетворяет предъявляемым к ним требованиям. Кроме того, надежность БДПТ гораздо выше ДПТ.

Известно, что трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД к. з.р.) имеет существенные преимущества по сравнению с двигателями постоянного тока (ДПТ): масса и габариты ротора, а также двигателя в целом гораздо меньше ДПТ; выше эксплуатационная надежность, так как отсутствует щеточно-коллекторный узел; выше динамические показатели. Поэтому создание электропривода с плавным регулированием скорости на базе АД к. з.р. было актуальной задачей, для решения которой необходим надежный экономичный преобразователь частоты. Реализация этой задачи стала возможна только с появлением на рынке силовых высоковольтных полупроводниковых приборов — IGBT-транзисторов (около 1980 года). Сразу после появления IGBT-транзисторов и силовых модулей на их основе началось бурное развитие преобразователей частоты, рассчитанных на широкий диапазон мощностей двигателей — от долей киловатта до сотен киловатт. Использование микропроцессорной техники и цифровых систем управления позволило создать комплектные устройства электроприводов переменного тока с АД к. з.р. и преобразователями частоты с широким диапазоном регулирования скорости (Д ≤ 5·10 3 ) с точностью поддержания заданной скорости (δ ≤ ±10 –3 % ) и с сохранением постоянства вращающего момента во всем диапазоне регулирования скорости.

Наиболее высокие требования, предъявляемые к электроприводам полиграфических машин, присущи печатным машинам. В особенности это относится к рулонным печатным машинам (РПМ). Протяженность многосекционных РПМ большого формата с устройствами сушки и фальцаппаратами, работающих на скорости 60 тыс. об./ч и более (или 10 м/с и более при двойном диаметре печатных цилиндров), достигает 50 м. В таких машинах возникают огромные вибрационные нагрузки на все элементы привода.

Это требует специальных мер для устранения подобных возмущающих воздействий, влияющих на качество приводки и самого процесса печати. Одним из решений, ликвидирующих эти проблемы, является использование многодвигательных синхронизированных электроприводов отдельных узлов машины, что позволяет отказаться от всех систем механических передач и связей между ними. Такое решение возможно только с использованием электроприводов переменного тока с преобразователем частоты и АД к. з.р., построенного по замкнутой многоконтурной системе подчиненного регулирования с обратными связями по скорости и углу поворота вала исполнительного механизма.

Использование в системах электроприводов высокоточных датчиков скорости и углов поворота и системы компьютерного управления машиной в целом обеспечивает:

синхронизацию скорости вращения и угла поворота печатных цилиндров всех секций с более высокой точностью, чем даже при прецизионных механических передачах; полную синхронизацию работы всех исполнительных механизмов машины в переходных процессах; возможность осуществления продольной приводки в процессе печати.

Подобное решение исключает механическую взаимосвязь отдельных узлов машины, появление резонансных колебаний и других отрицательных явлений, что существенно упрощает кинематическую схему машины, уменьшает общую массу, что, в свою очередь, снижает динамические нагрузки приводов.

Кроме того, необходимо отметить, что использование многодвигательного электропривода переменного тока снижает расходы на эксплуатацию машин (за счет исключения эксплуатационных расходов механических передач, редукторов и т. д.), повышается КПД привода и точность приводки при многокрасочной печати, при рубке и фальцовке.

В настоящее время все ведущие мировые фирмы, выпускающие полиграфическое оборудование, переходят на электропривод переменного тока по системе «ПЧ — АД к. з.р.». Варианты технических решений зависят от требований, предъявляемых к электроприводу каждой технологической машиной. Многодвигательный электропривод в рулонных печатных машинах применяют такие ведущие мировые фирмы, как «Вифаг», АВВ (Швейцария), КВА, «МАН-Роланд», «МАН-Пламаг», ГОСС и др.

Шаговые двигатели для 3d печати должны обладать устойчивостью работы для исключения пропуска шагов. Под понятием устойчивости подразумевают способность электропривода вращать ротор без потери импульсов. Различают статическую и динамическую устойчивость. Первая характеризуется зоной устойчивого равновесия, в которую ротор возвращается после снятия внешних воздействий. Вторая определяется зоной, в которой роторное устройство, выходя из одной точки равновесия, переходит в другую устойчивую позицию.

Достоинства и недостатки

Цифровые технологии объемной печати требуют передовых средств для привода рабочих механизмов. Поэтому на сегодня оптимальным решением считаются импульсные/шаговые электродвигатели, обладающие следующими достоинствами:

обеспечением полного момента в режиме удержания; высокоточным позиционированием и повторяемостью; определением величины углового перемещения ротора последовательностью управляющих импульсов; способностью быстро стартовать, останавливаться, менять направление вращения; высокой надежностью благодаря отсутствию щеточно-коллекторного узла; способностью работать на очень низких скоростях с достаточным крутящим моментом; широким диапазоном рабочих скоростей.

Самым большим недостатком ШД считается возможный пропуск шагов, вызывающий отклонение от заданного положения вала, а также невозможность своевременной корректировки позиции в связи с отсутствием датчиков обратной связи. Среди отрицательных качеств также отмечают невысокую удельную мощность, неспособность обеспечивать качественный привод на высоких скоростях, неэкономное потребление электроэнергии и возникновение резонанса.

Применение шаговых двигателей и сравнение двигателей.
В работе фрезеров используются два типа двигателя: шаговый – электромеханическое устройство, преобразующее сигналы в угловое перемещение ротора с фиксацией в заданном положении. И серводвигатели – имеющие обратную связь, и которыми можно управлять через цепь контроллера путём увеличения и уменьшения тока. Шаговые имеют меньшую мощность и скорость, и значительно дешевле серводвигателей.

Применение шаговых двигателей

Применение шаговых двигателей и сравнение двигателей.
В работе фрезеров используются два типа двигателя: шаговый – электромеханическое устройство, преобразующее сигналы в угловое перемещение ротора с фиксацией в заданном положении. И серводвигатели – имеющие обратную связь, и которыми можно управлять через цепь контроллера путём увеличения и уменьшения тока. Шаговые имеют меньшую мощность и скорость, и значительно дешевле серводвигателей.

Как правило, шаговый электродвигатель – это электромеханическое устройство, которое преобразует сигналы управления в угловое перемещение его ротора с качественной фиксацией в заданном положении. Сегодня современные шаговые двигатели (ШД), по сути, являются синхронными двигателями, не имеющими пусковую обмотку на роторе, что соответственно объясняется частотным пуском самого ШД. Последовательная активация обмоток двигателя порождает дискретные угловые перемещения (т. е. – шаги) ротора. Отличительная особенность этих двигателей – это возможность без датчика обратной связи осуществлять позиционирование по положению.
Шаговый двигатель относится к классу так называемых «бесколлекторных» двигателей постоянного тока. Такие двигатели как непосредственно и любые другие бесколлекторные электрические машины, имеют достаточно высокую надежность и весьма внушительный срок службы, что в свою очередь позволяет применять их в самых разных индустриальных сферах. Если сравнивать обычные электродвигатели постоянного тока с шаговыми двигателями, то последние требуют более сложных схем управления, выполняющие абсолютно все коммутации обмоток.

Для работы практически всех электрических приборов, необходимы специальные приводные механизмы. Предлагаем рассмотреть, что такое шаговый двигатель, его конструкцию, принцип работы и схемы подключения.

Устройство и принцип работы

На рисунке 1 изображены 4 обмотки, которые относятся к статору двигателя, а их расположение устроено так, что они находятся под углом 90º относительно друг друга. Из чего следует, что такая машина характеризуется размером шага в 90º.

В момент подачи напряжения U1 в первую обмотку происходит перемещение ротора на те же 90º. В случае поочередной подачи напряжения U2, U3, U4 в соответствующие обмотки, вал продолжит вращение до завершения полного круга. После чего цикл повторяется снова. Для изменения направления вращения достаточно изменить очередность подачи импульсов в соответствующие обмотки.

Чем отличается синхронный двигатель от асинхронного для чайников кратко, простыми словами, сравнение по конструкции и принципу действия

Драйвер шарового двигателя своими руками

При желании драйвер для шарового двигателя можно сделать самостоятельно, но при условии покупки необходимого оборудования. Для начала определитесь, какой тип ЩД у вас в руках.

В биполярном устройстве всего две обмотки, поэтому количество отходящих проводов будет четыре. В униполярном двигателе обмоток больше, поэтому и количество выводов соответствующее.

Схема управления биполярным двигателем состоит из нескольких элементов:

Генератор собирается на базе микросхемы 555 по обычной схеме. Каждый импульс, которые выдается генератором, обеспечивает перемещение мотора на один шаг.

Коммутатор собирается на базе микросхемы 4013, а силовая часть — L239D (микросхема-драйвер).

В роли источника питания применяется две батарейки, обеспечивающие напряжение, равное пяти вольтам. После включения питания генератор подает импульсы, частоту которых можно менять с помощью корректировки сопротивления генератора.

В зависимости от применяемой схемы можно использовать реверс или подключать ШД без него.

Для обеспечения реверса собирается такая же цепочка с той разницей, что на выходе из коммутатора можно будет менять полярность на обмотках. Иными словами, при изменении принципа подключения меняется и направление вращения.

В схеме с реверсом применяется два драйвера коллекторных двигателей FAN 8082. После включения ШД можно нажимать переключатель, чтобы вращение шло в другом направлении.

Листовые печатные машины способны запечатывать листовой материал в широком диапазоне форматов при массе 1 м 2 листа от 30 до 800 г и толщине от 0,03 до 1,2 мм, позволяя получить высокую точность совмещения красок за один прогон в пределах ±0,05 мм.

Печатные машины

Печатной машиной называют вид полиграфического оборудования, выполняющего основную технологическую операцию полиграфического производства — печатание, в результате которой происходит нанесение одной или нескольких красок на запечатываемый материал с целью получения некоторого количества одинаковых оттисков (отпечатков), называемого тиражом печатного издания.

• способу печати — на машины высокой, офсетной, глубокой, флексографской, трафаретной, цифровой печати, для специальных видов печати, а также на машинах, использующих несколько видов печати; • типу запечатываемых материалов — на листовые и рулонные машины; • формату запечатываемого материала — условно на машины малого (до 50×70 см), среднего (до 70×90 см) и большого (все остальные больше среднего) формата; • красочности — на однокрасочные, двухкрасочные и многокрасочные; • числу запечатываемых сторон за один прогон — на машины односторонней и двухсторонней печати; • способу построения печатного аппарата — на машины секционного и планетарного типа; • конструктивному исполнению — на машины линейного, ярусного и балконного типов.

В настоящее время используются печатные машины ротационного типа, в которых поверхности печатной формы и давящей (опорной) поверхности представляют цилиндры соответственно формный и печатный. В этих машинах силовое взаимодействие при переносе краски с формы на запечатываемый материал, опирающийся на печатный или промежуточный (офсетный цилиндр) осуществляется по принципу «цилиндр по цилиндру».

Современное печатное оборудование можно охарактеризовать как машины-автоматы, которые представляют собой высокоавтоматизированные и скоростные высокоточные механические системы с автоматической подачей запечатываемого материала и приемкой готовой продукции. Благодаря достижениям электроники и компьютеризации возможно управлять и обслуживать в автоматическом режиме основные функциональные узлы, проводить их диагностику и настройку.

При этом обеспечивается высокое качество воспроизведения изображений, которое определяется геометрической точностью соответствия изображений на форме и бумаге, градационной точностью соответствия шкалы яркостей изображения на оттиске и оригинале, точностью цветопередачи при печатании многоцветных изображений.

В процессе печатания тиража издания точностные характеристики зависят от настройки печатной машины и стабильности функционирования ее агрегатов и устройств, в первую очередь, красочного аппарата и подачи бумаги. Эта стабильность зависит, главным образом, от центральной системы управления печатной машиной и многочисленных локальных систем управления ее отдельными технологическими параметрами печатного процесса: оптической плотностью оттисков, приводкой красок, боковой приводкой бумажного полотна, натяжением бумажного полотна, скоростью печатания и т. д.

Автоматизация печатных машин в течение последних 10—15 лет привела к существенному повышению качества выпускаемой продукции, а также к росту экономических показателей. Качество печати стало измеряемым параметром, а сам печатный процесс стал управляемым и регулируемым на базе объективных данных.

Современные печатные машины по оснащению сформированы таким образом, что 40 % в них приходится на механические системы, 30—35 % на электронные системы, а остальное на информационное обеспечение.

В современных печатных машинах высокую степень автоматизации имеет не только сам процесс печатания, но и подготовительно-заключительные операции: смена краски, чистка, смена форм, формата и т. д.

Современные системы автоматизации позволяют настраивать машину к работе четырехкрасочной печати приблизительно за 15— 20 мин., на что ранее (при чисто ручном способе) уходило приблизительно 60—90 мин. В частности, значительно сократилось количество необходимых регулировок в установке подачи красок, что приводит к радикальному уменьшению выхода макулатуры.

На схеме (рис. 6.6) показаны типичные изменения в наладке, благодаря автоматизации.

Автоматизация процесса подготовки машины к печати позволяет также облегчить работу печатника, т. е. освободить его от утомительных физических работ, снизить норму обслуживания машины, предотвратить возможные опасности в рамках производственного процесса и проводить работу в комфортных условиях. В этом случае обслуживающий персонал посвящает себя в полном объеме решению основной задачи печатного процесса — получению высокого, одинакового во всем тираже качества печати.

Тенденции, наблюдаемые в развитии печатных процессов и продукции в последнее время, направлены на:

• увеличение красочности; • увеличение формата; • автоматизацию вспомогательных процессов (настройки, контроля управления); • увеличение производительности; • расширение технологических возможностей; • применение индивидуальных электродвигателей с «частотным» регулированием скорости в каждой печатной секции листовых и рулонных машин; • использование сухого офсета.

Рис. 6.6. Операции наладки многокрасочной печатной машины вручную и с поддержкой средствами автоматизации

Ротационные печатные аппараты во всех печатных машинах характеризуются коэффициентом использования поверхностей цилиндров печатных аппаратов по окружности:

Где 1 раб — длина рабочей части окружности цилиндров, предназначенная для формирования максимально предусмотренного формата печатного оттиска, одинаковая для всех цилиндров печатного аппарата в каждой печатной секции машины; Дц — диаметр цилиндров печатного аппарата.

Для листовых печатных машин Кп = 0,6—0,85; для рулонных Кп = 1,0.

• вида запечатываемого материала (листовые — 5—15—18 тыс. оборотов формного цилиндра в час; рулонные — от 14 до 100 тыс. оттисков в час); • линейной скорости печати (листовые — 1—4 м/с; рулонные — до 18 м/с).

Высокая производительность печатных машин в основном обеспечивается за счет непрерывного вращения или движения механизмов и устройств с большой скоростью.

В листовых печатных машинах такие основные рабочие органы как цилиндры печатного аппарата, валики красочного и увлажняющего аппаратов и некоторые другие механизмы в установившемся режиме вращаются с постоянной частотой, а листопитающие, листопередающие, листовыводные системы осуществляют движение с переменными скоростями. Например, присосы самонаклада, передние и боковые упоры на конце накладного стола, а также форгрейфер (разгоняет листы от нулевой скорости на столе самонаклада до скорости печати при передаче листа печатному или передающему цилиндру), листопередающая система и равнение листа на приемном стапеле.

В рулонных печатных машинах с непрерывной скоростью вращаются цилиндры печатных, красочных и увлажняющих аппаратов, лентонаправляющие, тянущие цилиндры, цилиндры фальцрежущей секции, непрерывно движется сама лента запечатываемого материала и устройство вывода сфальцованных тетрадей.

Современные листовые и ротационные печатные машины обладают широкими технологическими возможностями воспроизведения на высоком качественном уровне практически любых текстовых и иллюстрационных изображений.

Листовые печатные машины способны запечатывать листовой материал в широком диапазоне форматов при массе 1 м 2 листа от 30 до 800 г и толщине от 0,03 до 1,2 мм, позволяя получить высокую точность совмещения красок за один прогон в пределах ±0,05 мм.

Многооперационность рулонных машин дает возможность получать на выходе печатную продукцию в виде тетрадей, листов, рулонов и даже в виде готовых брошюр, книг и журналов при включении в их состав печатно-отделочной линии.

Рулонные печатные машины дают меньшую точность совмещения красок из-за нестабильного поведения бумажной ленты и имеют ограниченный диапазон по толщине и массе запечатываемого материала (40—120 г/м 2 ).

Шаговый двигатель – это электродвигатель постоянного тока, без контактных щеток, у которого полный оборот делится на определенное число равных шагов. Положение данного устройства может затем быть задано для перемещения и удержания на одном из этих этапов без какого-либо датчика положения для обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром), при условии, что механизм тщательно подобран для применения в отношении крутящего момента и скорости. Импульсные двигатели с переключением – это очень большие шаговые приборы с уменьшенным числом полюсов и, как правило, с замкнутым контуром.

Принципиальные особенности и применение шаговых двигателей.

Шаговый двигатель – это электродвигатель постоянного тока, без контактных щеток, у которого полный оборот делится на определенное число равных шагов. Положение данного устройства может затем быть задано для перемещения и удержания на одном из этих этапов без какого-либо датчика положения для обратной связи (контроллер с разомкнутым контуром), при условии, что механизм тщательно подобран для применения в отношении крутящего момента и скорости. Импульсные двигатели с переключением – это очень большие шаговые приборы с уменьшенным числом полюсов и, как правило, с замкнутым контуром.

По мере вращения Шагового двигателя индуктивность каждой обмотки колеблется через пики и падает несколько раз за оборот. Крутящий момент генерируется по мере того, как под напряжением обмотка перемещается от вершины к долине, вызывая уменьшение энергии, запасаемой в ее магнитном поле. Это снижение энергии поля непосредственно переводится на механическую работу.

От простых DVD плееров или принтеров в быту до сложнейших станков с ЧПУ или роботизированной руки Шаговые двигатели можно найти практически везде. Способность совершать точные движения с электронным управлением позволила этим устройствам найти применение во многих сферах, таких как камеры наблюдения, жесткие диски, станки с ЧПУ, 3D-принтеры, Робототехника, сборочные роботы, лазерные резаки и многое другое.

Перед тем, как купить шаговый двигатель, нужно ознакомиться с основными преимуществами и недостатками:

Тех­но­ло­гия П. со­дер­жит 3 осн. груп­пы про­из­водств. про­цес­сов: форм­ные, пе­ча­та­ние (пе­чат­ные про­цес­сы) и от­де­лоч­ные. Форм­ные про­цес­сы вклю­ча­ют до­пе­чат­ные тех­но­ло­гии (под­го­тов­ку ори­ги­на­ла к ти­ра­жи­ро­ва­нию) для из­го­тов­ле­ния пе­чат­ной фор­мы. Совр. тех­но­ло­гии из­го­тов­ле­ния пе­чат­ной фор­мы ос­но­ва­ны на при­ме­не­нии фо­то­ме­ха­нич. и элек­трон­ной тех­ни­ки. В кон. 20 в. соз­да­ны ла­зер­ные тех­но­ло­гии из­го­тов­ле­ния пе­чат­ной фор­мы (напр., тех­но­ло­гия Com­puter-to-Plate, или CTP). За­да­ча пе­ча­та­ния – по­лу­че­ние мно­же­ст­вен­ных пе­чат­ных от­тис­ков (пе­чать ти­ра­жа) с по­мо­щью пе­чат­но­го обо­ру­до­ва­ния. В от­ли­чие от клас­сич. (тра­ди­ци­он­ных) спо­со­бов пе­ча­та­ния, в циф­ро­вой пе­ча­ти пе­чат­ная фор­ма – пе­ре­мен­ная, т. е. изо­бра­же­ние вы­во­дит­ся из элек­трон­но­го мас­си­ва дан­ных не­по­сред­ст­вен­но в пе­чат­ной ма­ши­не, ми­нуя все про­ме­жу­точ­ные ста­дии из­го­тов­ле­ния пе­чат­ных форм. От­де­лоч­ные про­цес­сы за­вер­ша­ют из­го­тов­ле­ние пе­чат­ной про­дук­ции и вклю­ча­ют по­сле­пе­чат­ные тех­но­ло­гии – об­ра­бот­ку от­тис­ков ти­ра­жа (об­рез­ка, раз­рез­ка, фаль­цов­ка), из­го­тов­ле­ние пе­ре­плё­та с ис­поль­зо­ва­ни­ем бро­шю­ро­воч­но-пе­ре­плёт­ных про­цес­сов для по­лу­че­ния го­то­вой про­дук­ции.

Историческая справка

П. про­шла дли­тель­ный и слож­ный путь раз­ви­тия. Её тех­нич. ос­но­вой яв­ля­ет­ся изо­бре­тён­ный ок. 1440 И. Гу­тен­бер­гом (счи­та­ет­ся ос­но­во­по­лож­ни­ком ев­роп. кни­го­пе­ча­та­ния) пе­чат­ный ста­нок, ко­то­рый по­зво­лил по­лу­чать про­из­воль­ное чис­ло иден­тич­ных от­тис­ков тек­ста с фор­мы, со­став­лен­ной из под­виж­ных и за­ме­няе­мых эле­мен­тов – ли­тер. В 19 в. изо­бре­те­ние пе­чат­ной ма­ши­ны су­ще­ст­вен­но ус­ко­ри­ло и уде­ше­ви­ло по­ли­гра­фич. про­цес­сы и оз­на­ме­но­ва­лось соз­да­ни­ем по­ли­гра­фич. ма­ши­но­строе­ния. Рост про­из­во­ди­тель­но­сти пе­чат­но­го обо­ру­до­ва­ния стал осо­бен­но ак­ту­аль­ным с по­яв­ле­ни­ем га­зет. Ре­во­лю­ция в пе­ча­ти свя­за­на с изо­бре­те­ни­ем пер­вой плос­ко­пе­чат­ной ма­ши­ны Ф. Кё­ни­гом, на ко­то­рой в 1814 в Лон­до­не от­пе­ча­тан пер­вый но­мер газ. «Таймс» («The Times»). Эта ма­ши­на мог­ла пе­ча­тать до 800 от­тис­ков/ч (про­тив 150 на руч­ном стан­ке и 400 на ти­гель­ной ма­ши­не). В 1851 поя­ви­лись од­но­кра­соч­ные лис­то­вые пе­чат­ные ма­ши­ны с ав­то­ма­тич. на­ка­том крас­ки, по­зи­цио­ни­ро­ва­ни­ем лис­та и др. (руч­ны­ми ос­та­ва­лись толь­ко про­цес­сы по­да­чи бу­ма­ги и при­ём­ки от­тис­ка). Так соз­да­ва­лось пром. про­из-во пе­чат­ной про­дук­ции. Бы­ли изо­бре­те­ны плос­ко­пе­чат­ные ма­ши­ны, со­че­таю­щие пло­скую фор­му и ци­лин­д­рич. да­вя­щую по­верх­ность. С соз­да­ни­ем ро­та­ци­он­ных пе­чат­ных ма­шин поя­ви­лась воз­мож­ность эф­фек­тив­но ра­бо­тать не толь­ко с лис­товой, но и с ру­лон­ной бу­ма­гой. Про­из­во­ди­тель­ность пер­вых ру­лон­ных пе­чат­ных ма­шин дос­ти­га­ла 20 тыс. от­тис­ков/ч. Для срав­не­ния: лис­то­вые плос­ко­пе­чат­ные и лис­то­вые ро­та­ци­он­ные ма­ши­ны с руч­ной по­да­чей лис­тов пе­ча­та­ли в сред­нем 400–500 от­тис­ков/ч. Вы­со­кая ско­рость ра­бо­ты ро­та­ци­он­ных ма­шин по­тре­бо­ва­ла со­вер­шен­ст­во­ва­ния пе­чат­ных кра­сок и др. уров­ня ка­че­ст­ва из­го­тов­ле­ния ме­ха­низ­мов. С раз­ра­бот­кой са­мо­на­кла­дов лис­тов и ав­то­ма­ти­зир. при­ём­ных уст­ройств поя­ви­лись лис­то­вые пе­чат­ные ма­ши­ны-ав­то­ма­ты. Ста­ли соз­да­вать­ся мно­го­кра­соч­ные ма­ши­ны. Рас­ши­рил­ся спектр пе­чат­ной про­дук­ции – по­ми­мо из­да­ний ста­ли про­из­во­дить пром. из­де­лия: упа­ков­ку, эти­кет­ки, обои, бу­маж­ные и плё­ноч­ные по­кры­тия для ме­бель­ной и стро­ит. пром-сти. Раз­ви­тие рек­ла­мы соз­да­ло но­вое на­прав­ле­ние в П. – пе­чат­ную рек­ла­му. По­ли­гра­фи­сты ос­вои­ли но­вые за­пе­ча­ты­вае­мые ма­те­риа­лы: тка­ни, плён­ки, пла­стик, фоль­гу, жесть, гоф­ро­кар­тон, стек­ло, пром. из­де­лия (руч­ки, ос­ве­тит. при­бо­ры, бу­тыл­ки, май­ки, кеп­ки) и др.

С кон. 20 в. в хо­де на­уч.-тех­нич. ре­во­лю­ции П. раз­ви­ва­ет­ся по сле­дую­щим на­прав­ле­ни­ям: пе­ре­ход к элек­трон­ным спо­со­бам из­го­тов­ле­ния пе­чат­ных форм для всех спо­со­бов пе­ча­ти (см. Ком­пь­ю­тер­ные из­да­тель­ские сис­те­мы), ши­ро­кое при­ме­не­ние оф­сет­ной пе­ча­ти на вы­со­ко­ско­ро­ст­ных ма­ши­нах, соз­да­ние ав­то­ма­тич. по­точ­ных ли­ний в от­де­лоч­ных це­хах, ком­плекс­ная ме­ха­ни­за­ция и ав­то­ма­ти­за­ция все­го про­из-ва.

Тенденции, наблюдаемые в развитии печатных процессов и продукции в последнее время, направлены на: Novacopy. ru Высокая производительность печатных машин в основном обеспечивается за счет непрерывного вращения или движения механизмов и устройств с большой скоростью..