Расчет основных узлов и устройств установок для изготовления форм глубокой печати

Основные технические параметры линии

А,

О, О

О

А.

А о

О.

О ю

Для изготовления цилиндров глубокой печати

Автоматические линии

Совершенствование технологии изготовления форм глубокой печати должно идти по пути комплексной механизации и авто­матизации основных процессов, а также создания полностью автоматизированных участков производства форм глубокой пе­чати и поточных линий с программным управлением процессом. Киевским филиалом ВНИИ полиграфии разработана и изго­товлена поточно-механизированная и автоматизированная крупноформатная линия, обеспечивающая практически весь технологический процесс изготовления форм.

Линия предназначается для обработки цилиндров диаметром от 300 до 400 мм, с длиной образующей от 1100 до 1500 мм. В соответствии с основными технологическими этапами изго­товления форм линия разделена на три участка.

Схематическое изображение крупноформатной автоматизи­рованной линии для изготовления форм глубокой печати по­казано на рис. 10.5.

Участок меднения ЛФГМ-1500 состоит из установки ФМУ-1500 для монтажа и демонтажа удлинителей на цапфы цилиндра; установки ФГО-1500, в которой производится электро­химическое обезжиривание и механическое удаление загрязне­ний с поверхности вращающегося в горячем электролите ци­линдра; установки ФДП-1500 для декапирования и промывки

о

•е-

о

к

а

поверхности цилиндра и нанесения разделительного слоя; уста­новки ФГМ-1500, где производится наращивание медной ру­башки при полном погружении цилиндра в электролит. Весь участок меднения полностью автоматизирован.

После наращивания тиражной рубашки цилиндр выводится с линии и полируется. Возвращается цилиндр на второй участок линии — участок изготовления форм ЛФГИ-1500. Здесь на уста­новке ФМУ-1500 производится монтаж (демонтаж) удлинителей, после чего цилиндр подается на установку ФОС-1500, где авто­матически производится механическая очистка, смывка и сушка формных цилиндров. Установка ФОС-1500 имеет два режима работы: очистка цилиндра после полирования перед операцией перевода копии и очистка и смывка цилиндра после травле­ния от остатков пигментной копии, кислотоупорного лака и т. д.

Перевод пигментной копии осуществляется при помощи полуавтоматического пигментно-переводного станка ФПК-1500, на котором имеются устройства для точной ориентации ци­линдра как по длине, так и по окружности. Станок комплектует­ся перфоратором ВГЕ-1000 для пробивки базирующих отверстий в пленочном клапане, который приклеивается к листу пигмент­ной бумаги.

Цилиндр с переведенной копией поступает на установку для проявления ФПС-1500, в которой все операции, кроме отде­ления подложки, выполняются автоматически, в том числе вы­держиваются температурный график процесса проявления и ре­жим изменения скорости вращения цилиндра. Для более равно­мерного набухания желатины и лучшего отделения подложки, а также для улучшения условий и ускорения сушки копии в установке применены спирто-водные растворы. После проявле­ния копия здесь же сушится с помощью промокающего валика и последующего обдува воздухом.

Выкрывание выполняется на двух стационарных установках ФВК-1500, в которых имеется привод для медленного вращения цилиндра в процессе обмазки; установка снабжена опорным столиком и полочкой для инструмента и рабочих растворов.

Травление формы происходит в автоматическом режиме на установке ФТС-1500. Регулирование процесса идет за* счет изменения концентрации травящего раствора и за счет измене­ния скорости вращения цилиндра. Информация о ходе травле­ния поступает от датчика непосредственно с цилиндра, на по­верхности которого расположена тринадцатипольная тоновая шкала. Травящие растворы подаются на формный цилиндр с по­мощью растворонаносящего валика. Это позволяет интенсифи­цировать процесс, ускорить смену растворов и уменьшить испа-

рение хлорного железа. Температура травящих растворов авто­матически поддерживается на заданном уровне.

Обработка формного цилиндра после травления произво­дится в автоматической установке ФОС-1500 для механической очистки и смывки.

Изготовленный формный цилиндр вновь выводится с линии и поступает на пробную печать, после чего возвращается на участок хромирования ЛФГХ-1500. Здесь после монтажа удлинителей в автоматическом режиме выполняются следующие операции: электрохимическое обезжиривание на установке ФГО-1500, идентичной установке для обезжиривания на участке меднения; декапирование и промывка на установке ФДП-1500, подобной установке ФДП-1500 участка меднения, но упрощен­ной за счет отсутствия устройств для нанесения разделительного слоя; хромирование и промывка на установке ФГХ-1500, в ко­торой наращивание хрома производится при полном погружении цилиндра в электролит. Полное погружение цилиндра, примене­ние титановых платинированных анодов, увеличение плотности катодного тока обеспечивают значительное ускорение процесса.

Все установки линии объединяются в технологический комплекс устройством транспортирования цилиндров (автоопе­ратором) УТЦ-1500/2, который оснащен специальными жесткими захватами взамен традиционных гибких подвесок с крюками. Жесткие захваты обеспечивают надежный и точный подъем формного цилиндра, его перемещение и укладку на опоры уста­новок. Автооператор УТЦ-1500/2 располагается над установка­ми линии и перемещается по специальным подкрановым путям.

Система управления всей линией и ее участками пред­ставляет собой сложный разветвленный измерительно-команд­ный комплекс, состоящий из систем управления отдельными технологическими установками, связанными системой управле­ния транспортного устройства. В линии обеспечена возможность дублирования всех операций в режиме ручного управления. Оборудование снабжено информационными табло, позволяющи­ми оператору контролировать ход технологического процесса, а также системами аварийной сигнализации. Особо ответствен­ные технологические параметры (температура, плотность тока в гальванооборудовании и т. д.) постоянно контролируются и ре­гулируются при помощи датчиков и контрольно-измерительной аппаратуры (табл. 10.1).

Оборудование для изготовления форм беспигментным спо­собом глубокой автотипии выпускают в основном в виде по­точных линий. В Советском Союзе выпускается линия ФОБ-4, разработанная Киевским филиалом ВНИИ полиграфии и пред­назначенная для обработки цилиндров с длиной образующей

	Участки линии
Параметры	меднения ЛФГМ-1500	изготовле­ния форм ЛФГИ-1500	хромирова­ния ЛФГХ-1500
Производительность, цилиндров в смену Штат обслуживания, чел. Установочная мощность, кВт Производственная площадь, м^2Масса оборудования (ориентиро­вочно), кг	12—14	24 (за две смены) 14 000

до 1100 мм и диаметром до 400 мм. Производительность ли­нии—10 форм в смену. В состав линии входят следующие установки.

Установка ПС-4 для нанесения слоя включает механизм воздушного ракеля с бункером-дозатором, каретки для их пере­мещения вдоль образующей цилиндра и привода цилиндра. Светочувствительный слой, подаваемый из бункера на вра­щающийся цилиндр, распределяется на нем в виде кольца. Это кольцо калибруется в равномерный монолитный слой при помощи воздушного ракеля. Толщина слоя зависит от вязкости светочувствительного раствора, скорости перемещения каретки вдоль цилиндра и интенсивности подачи воздуха в щель ракель­ного устройства.

Копировальная установка КУ-4 имеет двухскоростной при­вод цилиндра, вакуумную систему для прижима фотоформы к его поверхности, щелевую диафрагму и осветительную систе­му с двумя ксеноновыми лампами. Фотомонтаж по краям за­крепляют при помощи воздухонепроницаемой липкой ленты. Специальная вакуумная система обеспечивает надежный кон­такт фотомонтажа с копировальным слоем в процессе экспо­нирования.

Ванны проявления ВПО-4 и однованного химического травле­ния ВТО-4 — это емкости, внутри которых расположена под­вижная кювета с рабочим раствором. При проявлении или травлении кювета переводится в верхнее рабочее положение и цилиндр погружается в раствор на 7з диаметра. При про­мывке копии или формы кювета опускается на дно ванны и герметично закрывается крышкой, а вода через отверстие в днище емкости сливается в канализацию. В установке травле­ния ВТО-4 перемешивание раствора осуществляется воздухом.

Ю Зак. 1076

Обезжиривание форм проводится в установке ВО-4, кото­рая отличается от установки ВТО-4 отсутствием механизма перемещения кюветы.

При проектировании установок поточной линии широко применяется унификация отдельных узлов и деталей, а также модульный принцип построения.

Зарубежные линии для изготовления форм беспигментным способом глубокой автотипии имеют примерно такой же состав исполнительных установок. Отличаются друг от друга различны­ми способами очувствления, экспонирования и контрольно-изме­рительной аппаратурой.

Так, например, в линии фирмы «Ациграф» установка для нанесения слоя снабжена двухструйным автоматическим писто­летом-распылителем. Продолжительность нанесения свето­чувствительного слоя на цилиндр с длиной образующей 1400 мм и диаметром 400 мм около 5 мин. Копировальная установка имеет два натяжных цилиндра, на которых крепят края прозрачной пленки с фотомонтажом, огибающей устанавли­ваемый между ними формный цилиндр, и осветительное устройство с ксеноновой импульсной лампой. Натяжные ци­линдры с монтажом диапозитивов синхронно вращаются с формным цилиндром, в результате чего поверхность цилиндра последовательно с требуемой скоростью проводится мимо щеле­вой зоны освещения. Продолжительность экспонирования ци­линдра диаметром 400 мм — около 8 мин.

Проявляющий раствор подается на поверхность цилиндра форсунками и возвращается в резервуар через отверстие в дни­ще, закрываемое во время промывки. Общая продолжительность проявления копии и промывки водой — 3 мин.

Травление цилиндра осуществляется в ванне электролити­ческого травления, которая состоит из рабочей емкости, ре­зервуара для травящего раствора, электродов (катод—изогну­тая титановая сетка, анод — обрабатываемый цилиндр) и при­вода вращения цилиндра. Расстояние между электродами 15—20 мм. Продолжительность травления —примерно 4 мин. В ванне предусмотрена промывка цилиндра водой и раствори­телем, которые через специальный клапан удаляются в кана­лизацию.

В линиях фирмы «Метерхеймер» (ФРГ) установка для на­несения слоя состоит из пневматического пульверизатора-распы­лителя с электромагнитным управлением. Для нанесения равно­мерного слоя постоянной толщины на цилиндры различных диаметров в установке предусмотрен индуктивный датчик, авто­матически обеспечивающий неизменность расстояния от сопла пульверизатора до поверхности цилиндра и соотношения между

скоростями перемещения каретки с пульверизатором и враще­ния цилиндра.

Копировальная установка содержит два приводных ци­линдра для крепления фотоформ, осветитель с электронной ре­гулировкой яркости ртутных ламп высокого давления, меха­низмы горизонтального и вертикального перемещения цилиндра. Стабильное экспонирование цилиндров различного диаметра обеспечивается благодаря постоянному расстоянию поверхности цилиндра до 10-миллиметровой прорези осветителя и наличию экспозиметрического устройства.

В ванне проявления распределительное устройство обеспе­чивает дозированное нанесение проявляющего раствора на вра­щающийся цилиндр. После проявления раствор стекает в ре­зервуар через выдвижную кювету.

Ванна одноступенчатого травления содержит прижимной валик, купающийся в кювете с хлорным железом, резервуар с системами термостатирования и корректирования раствора и бесступенчатый привод вращения обрабатываемого цилиндра. Асимметрическая структура поверхности валика, подающего раствор, исключает полошение и потеки на форме. Резервуар, кюветы и детали, контактирующие с хлорным железом, изго­товлены из пропилена, что обеспечивает их высокую коррозион­ную стойкость. Глубина травления ячеек автоматически контро­лируется следующей системой. Ванна очистки снабжена двух-скоростным приводом цилиндра, смесителями горячей и хо­лодной воды, системами подачи и регенерации растворителей.

10.9. Оборудование для отделки цилиндров глубокой печати

Формный цилиндр глубокой печати после травления и очистки подвергают хромированию и полированию. При необ­ходимости проводится расхромирование печатной формы. Этим технологическим операциям сопутствуют подогрев и охлажде­ние цилиндра, электрохимическое обезжиривание, декапирова­ние и промывка поверхности формы. Перечисленные операции выполняются на установках для подготовки поверхности ци­линдров. Полируют формы после хромирования на шлифо-вально-полировальных или специализированных полировальных станках.

Принципиальная схема установки для электролитического хромирования показана на рис. 10.6.

10*

Установка состоит из двух стальных ванн / и 2, расположен­ных друг над другом и защищенных специальным покрытием, стойким к хромовому электролиту. Внутри рабочей ванны 2

расположен анод 3 — дугообразные скобы из свинца и платини­рованного титана — и сливная труба 6, обеспечивающая под­держание постоянного уровня электролита. Сетчатые платини­рованные титановые аноды обеспечивают высокий выход по то­ку (20—22%), обладают высокой кислотостойкостью, не дают шлама и не требуют частой промывки. Рабочая ванна снабжена крышкой 7 с устройством для промывания цилиндра после хромирования. При заполнении электролитом рабочей ванны

12 W 1С

Рис. 10.6. Принципиальная схема установки для электролитического хромирования

крышка автоматически опускается и включается вытяжное устройство 8_У откачивающее пары электролита в отстойник, где они конденсируются и возвращаются в резервную ванну. Продолжительность заполнения ванны электролитом или ее освобождения — около 2—3 мин. Подача электролита в рабо­чую ванну производится насосом 9. Внутри резервной ванны 1 размещены устройство 10 для перемешивания электролита, на­сос 9 для перекачки электролита, змеевик 12 для холодной воды и нагревательные элементы //.

Снаружи ванны укреплены опоры для цилиндра 4, который на них размещается при помощи цапф или удлинителей 5. Там же находится и бесступенчатый привод для вращения ци­линдра со скоростью от 25 до 300 об/мин.

Установки хромирования работаю? по заданной программе, включающей все рабочие операции: заполнение ванны электро­литом, вращение цилиндра, включение выпрямителя, регулиро-

вание температурного режима ванны, окончание процесса хро­мирования, смывка цилиндра, включение и выключение борто­вых отсосов и вытяжного устройства.

При температуре электролита 53—55 °С и плотности тока 5-Ю³ А/м² слой хрома толщиной 5—7 мкм наращивается при­мерно за 10 мин. По окончании хромирования рабочая ванна освобождается от электролита, а цилиндр промывается водой из распределителя, размещенного на крышке ванны.

Твердость хромового покрытия существенно зависит от температуры электролита. Причем имеются два максимума: между 30^ и 40 °С, а также между 50 и 60 °С. Предпочтительнее последний, так как в этом случае колебания твердости от плотно­сти тока невелики. Отрицательно влияет на твердость высокое содержание в электролите посторонних кислот и трехвалентно­го хрома.

Для проведения операции хромирования цилиндров глубо­кой печати Киевским филиалом ВНИИ полиграфии разработа­на автоматизированная линия ЛФГХ-1500, предназначенная для обработки цилиндров с длиной образующей от 1100 до 1500 мм и диаметром от 140 до 400 мм.

Производительность линии — 20 форм в смену.

10.10. Принципы построения автоматизированной линии для изготовления форм глубокой печати

При создании крупноформатной автоматизированной линии для изготовления форм глубокой печати Киевским филиалом ВНИИ полиграфии была разработана методика проектирования, рассчитаны оптимальные параметры, найдены наиболее ра­циональные схемы агрегатирования технологических операций, а также решен ряд проблем, связанных с применением спе­циальных материалов.

Технологический процесс изготовления печатной формы, осуществляемый на линии, разбивается на три этапа: изготовле­ние медной тиражной рубашки, изготовление печатной формы и хромирование формы. Операции механической обработки про­водятся вне линии.

Для получения данных, требуемых для проектирования линии, был проведен подробный анализ технологического про­цесса, определена его структура в виде совокупности элемен­тарных операций с временными параметрами и специфическими особенностями каждой операции.

Выполняемый на линии технологический процесс содержит 35 основных операций (обезжиривание, декапирование, про-

мывка, наращивание тиражной рубашки и т. д.), длительность которых различна и колеблется в диапазоне от 1 до 45 мин. Операции выполняются не только в определенной последова­тельности, но и с определенными интервалами, которые также имеют различную длительность. Одни интервалы сведены к минимуму, а другие весьма продолжительны, как, например, остывание цилиндра после полировки без принудительного охлаждения.

Для выбора оптимального варианта построения линии необ­ходимо сравнить два основных метода построения: создание и объединение высокопроизводительных узкоспециализирован­ных автоматов (автомат для декапирования, автомат промывки и т. д.) и создание и объединение автоматов, каждый из которых выполняет несколько операций (автомат для декапирования, нанесения разделительного слоя и промывки).

При первом методе число технологических установок линии равно числу технологических операций и время работы каждой установки различно (от 1 до 45 мин). За счет повторяющихся операций число установок можно сократить, но при этом увели­чится число перемещений изделия в процессе обработки, что резко снизит производительность линии. При втором методе этих недостатков нет, но агрегатирование продолжительных операций вызывает снижение производительности линии в це­лом. Поэтому целесообразно для продолжительных операций предусматривать специализированные установки (например, вы-крывание формы).

Таким образом, сопоставление методов приводит к выводу, что для создания линии наиболее рациональным является комбинированный метод, позволяющий использовать избира­тельно преимущества основных методов.

Метод агрегатирования операций требует прежде всего определения сте­пени агрегатирования и технологической совместимости операций. Для примера рассмотрим часть технологического процесса, включающую следующие опера­ции: / — обмазка цилиндра с копией кислотоупорным лаком (длительность 45—60 мин), 2 — травление (8—15 мин), 3 — промывка водой (0,5 мин), 4 — удаление защитного лака керосином (1,5—2 мин), 5 — обезжиривание формы раствором щелочи (3 мин), 6 — декапирование формы раствором соляной кислоты (I —1,5 мин), 7 — промывка водой (0,5 мин), 8 — сушка формы (2 — 3 мин).

Агрегатирование 1-й и 2-й операций недопустимо по их несовместимости и существенному увеличению времени их проведения. Агрегатирование 2-й и 3-й операций вполне допустимо. Агрегатирование 2, 3 и 4-й операций абсо­лютно недопустимо, так как травление формы в ванне, загрязненной кероси­ном, приведет к браку. Агрегатирование операций с 4-й по 8-ю возможно при условии обеспечения замкнутого контура циркуляции керосина и целесооб­разно потому, что поочередное использование щелочи и кислоты приведет к их взаимной нейтрализации в стоках. Таким образом, наиболее целесообразно

объединить 2-ю и 3-ю операции и далее с 4-й по 8-ю. Тогда технологическое время Т будет иметь следующее значение;

Г₂_з= (8-М5)+0,5=8,5—15,5 мин;

7Y_₈= (1,5-4-2) +3+ (1-4-1,5) +0,5+ (2~3) =8-4-10 мин.

Продолжительность агрегатируемых операций примерно одинакова, и по­этому их можно и целесообразно агрегатировать. Следовательно, для данного участка технологического процесса необходимо создание следующего обору­дования: установки для обмазки формного цилиндра; установки для травле­ния и промывки; установки для удаления защитного лака, обезжиривания, декапирования, промывки и сушки.

Наивыгоднейшее число позиций линий определяют на основе законов агрегатирования рабочих машин по критерию высокой производительности.

Производительность Qo однопозиционной машины вычисляется по фор­муле

° h + t_x + t_e

где /_Р — время технологического воздействия на изделие; t_x — время несовмещенных холостых ходов; t_e — время потерь по оборудованию. Производительность линии, содержащей q позиций, будет равна

Qq = — --------- "------------ (Ю.2)

-^JL + t_x + t_eg Я

Если учесть, что k = u>Qcp» (10.3)

где о — параметр потока отказов, представляющий собой вероятность отказа оборудования в единицу времени; Q_Cp — среднее время обнаружения и устра­нения отказов, то

_Я=У -Ь—> (10.4)

Следовательно, наибольшее число позиций линии последовательного дей­ствия определяется двумя факторами: длительностью обработки изделия и на­дежностью работы установок. Первый фактор является неизменным для дан­ной технологии, а вторым можно управлять и его необходимо учитывать при проектировании автоматической линии.

Так, например, процесс обмазки формного цилиндра поддается автомати­зации, но сложность требуемой для этого системы управления и исполнитель­ных механизмов настолько резко снижает надежность установки и линии в целом, что введение ее в линию нерационально ни с технологической, ни с экономической точек зрения.

Полученное расчетное значение q по (10.4) практически трудно реализовать из-за технологической и временной несовместимости. Как было показано ра­нее, временную несовместимость можно устранить путем агрегатирования ко­ротких операций в одной установке, не забывая при этом о технологической совместимости.

Максимальная производительность линии последовательного действия при бесперебойной работе определяется по формуле

_я=г-------- ^раб----- ^ _{(Ю 5)}

'ттах г'тр

где Граб — время работы линии;

Тттах — лродолжительность самой длительной технологической операции;

Т_Тр — транспортные потери.

Временная несовместимость может быть устранена, если увеличить коли­чество установок, выполняющих длительные операции. Это сделано в линии для операции обмазки формного цилиндра. В линию включены две такие ус­тановки, которые работают параллельно. Но такое решение не всегда эконо­мически целесообразно.

В ряде случаев целесообразнее создавать промежуточный задел полу­фабрикатов. Этот метод применен для обеспечения ритмичной загрузки уча­стка изготовления форм после полировки цилиндров. Операция полировки длится около 30 мин, а выравнивание температуры на поверхности продол­жается 3,5 ч. Величина минимального задела 3 в этом сулчае определяется по формуле

3 = -^-, (10.6)

где Г_тах — время полировки и охлаждения;

Т₂ — такт работы последующего участка линии.

При большом количестве операций линию целесообразно разбить на от­дельные участки по функциональным признакам.

С учетом специфики технологического процесса и тех обстоятельств, что оборудование для полировки цилиндров и пробной печати после травления невозможно включить в линию, автоматизированную линию разбили на три функционально законченных участка: меднение цилиндров, изготовление пе­чатной формы и хромирование. Состав каждого участка линии показан на рис. 10.5. Кроме основных технологических установок в линию включены вспо­могательные устройства для монтажа и демонтажа удлинителей на цапфы цилиндра и автоматические транспортные устройства.

Для линий с равномерной дифференциацией технологического процесса наиболее целесообразно применять шаговые конвейеры, перемещающие все по­луфабрикаты одновременно через определенные промежутки времени. При неравномерной дифференциации используют, как правило, различные автоопе­раторы с программным управлением.

Для данной линии Киевский филиал ВНИИ полиграфии применил в ка­честве рабочего алгоритма принцип логического самопрограммирования. До­стоинством его является максимальная гибкость, наличие обратной связи и отсутствие переналадок при изменении временных параметров процесса. Од­новременно осуществляется связь между установками линии, а транспортное устройство выполняет и функции распределения потоков обработки.

При проектировании линии весьма важно правильно скомпоновать обо­рудование. Наиболее просто — это расставить оборудование по ходу техно­логического процесса. Однако в этом случае при одном транспортном устрой­стве и большом количестве позиций в линии возникают большие потери вре­мени на холостые перемещения за новым полуфабрикатом, что снижает произ­водительность линии. Для устранения этого недостатка были объединены по­зиции загрузки и выгрузки и соответствующим образом расставлено оборудо­вание. Обрабатываемый цилиндр, перемещаясь по ходу технологического про-

цесса, возвращается на исходную позицию, что устраняет потери на холостые перемещения транспортного устройства. Кроме того, это позволяет использо­вать одну установку для обезжиривания цилиндра вместо двух. По такому принципу скомпонованы все участки линии ЛФГХ-1500 (см. рис. 10.5).

Дата добавления: 2015-04-24