毕业论文——单张纸印刷机双张控制机构原理与研究.doc

1、 哈尔滨商业大学 本科 毕业设计（论文） 单张纸印刷机双张控制机构原理与研究 学 生 姓 名： 指 导 教 师： 专 业 班 级 ： 印刷工程 学 号 ： 学 院： 轻工学院 二 XX 年 六 月 八 日 哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） I 摘 要 随着科学技术的日新月异和人们生活水平的日益提高，人们对印刷机的印刷速度和稳定性提出了更高 的要求。降低印刷过程中的故障率可以提高印刷速度和稳定性，而双张故障是最基本的印刷故障，所以提高双张控制机构的检测灵敏度可以提高稳定性。首先介绍了各种双张控制机构的原理，着重对机械式双张控制机构的灵敏度进行研究，并通过实验得出在检测 60g m2 以下的 纸

2、张时，灵敏度下降。然后对接触式与非接触式、机电式与光电式、光电式与超声波式进行分析比较。最后得出目前光电式与机电式合理的结合比超声波式更适合在国内单张纸印刷机上推广使用。 关键词： 单张纸印刷机 ； 双张控制机构 ； 双张故障检测 哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） II Abstract With the development of science and technology and the rising of peoples living standards， higher requirements for printing speed and stability of the pre

3、ss are put forward. Reduce the printing process of fault rate can improve the printing speed and stability, a nd a double fault is the most basic printing fault, so as to improve the sensitivity of detection of double sheet control mechanism can improve the stability. First introduce the principle o

4、f double sheet control mechanism, the research focuses on the sensitivity of mechanical double sheet control mechanism, and the sensitivity of the paper was decreased when the test was 60g m2. Then the contact type and non-contact， electromechanical type and photoelectric type, photoelectric type an

5、d ultrasonic type are analyzed and compared. In the end, it is concluded that the combination of photoelectric and Electromechanical type is more suitable for the application of the sheet fed press in China. Keywords: Sheet fed press； Double control mechanism； Double fault detection哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文）

6、 I 目 录 摘 要 . I ABSTRACT .II 1 绪 论 . 1 1.1 国内外研究现状及发展趋势 . 1 1.1.1 国内外现状 . 1 1.1.2 发展趋势 . 2 1.2 目的与意义 . 3 2 单张纸印刷机双张控制机构原理分析 . 4 2.1 单张纸印刷机双张控制机构原理简介 . 4 2.1.1 机械式双张控制机构原理 . 4 2.1.2 光电式双张控制机构原理 . 6 2.1.3 气动式双张控制机构原理 . 6 2.1.4 电容式双张控制机构原理 . 6 2.1.5 超声波式双张控制机构原理 . 7 2.2 纸张的厚度对机械式双张控制机构的影响 . 7 2.2.1 双张产生

7、原因 . 7 2.2.2 实验过程 . 8 2.2.3 实验结果 . 11 3 分析比较各种双张控制机构 . 12 3.1 各种双张控制机构的比较 . 12 3.1.1 接触式与非接触式的比较 . 12 3.1.2 机电式与光电式的比较 . 12 3.1.3 光电式与超声波式的比较 . 13 3.2 综合比较 . 13 3.2.1 机电式与光电式的结合 . 13 3.2.2 综合分析 . 13 结 论 . 15 参考文献 . 16 致 谢 . 19 哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 1 1 绪 论 1.1 国内外研究现状及发展趋势 1.1.1 国内外现状 印刷术是中华民族的伟大发明，曾经创造

8、了辉煌历史，它 促进 了人类文明的传递 、劳动生产的发展壮大 和科学技术的进步 ，都 起到了重要作用。但 从 近现代以来，我国印刷设备的设计与制造技术远远落后于西方工业发达国家，很多先进的印刷的技术 和印刷 的设备都依靠从国外进口。由 单张纸印刷机的发展 状况 来看，前两代单张纸印刷机的代表机型我国都处于空白状态。 目前，国内主要的单张纸印刷机的生产厂家有北人集团、上海光华、江苏昌界、威海印机、江西中景等几十家公司。国外主要的单张纸印刷机的制造商主要有德国海德堡 (HEIDELBERG)、德国高宝 (KBA)、日本小森 (KOMORI)和日本三菱 (MITSUBISHI)等几十家 1。单张纸高

9、端印刷机是指具有高速、高精度、高效率的多色印刷机，是结构复杂的精密机电系统，体现一个国家尖端制造技术和水平。所以业内人士常说“上有航天飞机，下有高端印刷机”。我国从本世纪初，国产单张纸高端印刷机才逐步进入市场，但总体上与国际领先企业的先 进机型比较还是处于追赶状态，主要的核心技术被德国、日本等少数的国家垄断，具体体现在保证高质量印刷品的前提下，怎样实现高速印刷。直到目前为止，随着我国各领域的不断发展和印刷机制造技术的大力研发，国产高端单张纸印刷机最高时速已经超过了 15000 张，我国单张纸高端印刷机的设计制造水平已经跻身国际先进行列。高速印刷的实现是需要印刷机从输纸到收纸的各装置准确、稳定、

10、协调的工作才能够达到的。所以对纸张的分离、输送、检测等装置也提出了更高的要求，我国自主研发的输纸及纸张检测装置已经能够满足 15000张 /小时的印速了，单张 纸印刷机双张检测装置也从原来的机械式、光电式和电容式，发展到现在适用承印材料广、灵敏度更高、检测误差率更低的超声波双张检测装置。 我国是印刷大国，在 2013 年印刷工业总产值就已经超过了一万亿，成为全球第二大印刷国。在各类印刷机中，单张纸印刷机用量最广、所占市场份额最大、在每年进口的印刷设备中所占份额最高。但想要成为印刷强国，仅仅依靠进口的单张纸印刷设备是不行的。尽管我们在飞速的发展，但与印刷业发达的国家比，无论发展规模、格局，还是发

11、展方式、质量，都存在一定差距。可以概括为以下几个方面： 产品结构不尽合理 。 产业 的聚集 度 较 低，科研创新能力 较 弱。 智能 化的生产装备和专门生产的 工具工装 较 少。 配套 的 产品社会化 的 水平 较 低。 产品水平差距大 2。我国的 印刷工业的发展增 长速度 与国民 的经济发展增长速度 基本 上 保持一致 水平 ，并 且 随哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 2 着我国 国民经济的快速 发展，印刷 这个 行业已经逐渐成为国民经济的一个重要组成部分。在人们对 物质生活 提出的较高的 需求下，对印刷 产 品的 质量需求已经不只局限在获取信息，更是一种精神上的享受。同时，受国际 上和

12、 国内经济 的 环境的影响， 在 未来一段时期内中国 的 印刷工业将面临比以往更加迫切的转型升级 的 压力，印刷工业的发展 将 要从主要要求速度和规模的粗放式增长逐步转变为更加注重质量和内涵的集约型发展模式上去 。 目前美国在印刷行业处于领先地位，尤其是承印材料和印刷产品方面。在德国，推动印刷 产 业 的发展的是 竞争 激烈的零售行业和相当 健康的图书市场，印刷企业所处的环境 的 特点是较高的质量和强大的竞争。日本印刷市场处于停滞状态，一些不能够适应市场变化的印刷公司还会不断倒闭。 1.1.2 发展趋势 随着互联网的发展，数字化是单张纸印刷机生产制造的新方向。传统单张纸印刷机 要 通过数字化

13、的 创新 模式 ，在保持原有的大批量 的 印刷市场 的 优势的同时，还可以提 高印刷效率和降低印刷成本，这样，传统印刷机还有一定的市场。所以在这方面，国内单张纸印刷机生产厂商还可以继续生产。印刷行业 “ 十二五 ” 规划中指出，采用数字化、网络化控制技术全面提高胶印机、柔印机水平将是未来行业发展的重点，用数字技术改造和提升传统印刷机械，以完善配套为基础，重点突破墨色控制系统、纸张张力控制系统、自动套准系统等共性和核心关键技术，加快数字化、智能化、高速多功能印刷机产业化，这为国产胶印设备制造商的发展提供了良好机遇 3。 国产单张纸胶印机的数字化进展主要体现在以下两方面 : 驱动技术数字化。国产单

14、张纸胶印机只有水墨系统采用独立驱动技术，其中传墨辊、传水辊、墨色遥控等功能已经实现数字化，应该在其他印刷系统中拓展独立驱动技术。最新的进展是国内又有几家企业开始制造连线的 UV 上光和烘干设备。 信息传递数字化。国内多数单张纸胶印机制造企业还没有设置信息传递的数字化接口，印前的制版信息还需要在印刷机上进行手工调整和设置，不但占用大量辅助时间，而且重复的调整和设置还会带来墨色还原的误差。当前，国产单张纸胶印机迫切需要配置的功能有自动纸张调节功能，包括输纸机、收纸机、叼纸牙排、前侧档规的纸张预置功能和墨色还原自 动调节功能等，只有具备这些功能，数字化接口才有意义 4。 随着国产印刷机生产和制造技术

15、的不断发展，我国单张纸高端印刷机的水平也在不断向上攀升，高速输纸机和快速、准确的纸张监测系统的生产技术也日趋完善。根据各种机型自身的特点和需求，配有机械式、光电式、电容式和超声式等不同的双张检测装置，有的机器为了能够更广泛和准确的对承印物进行双张检测，还把双张检测哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 3 装置进行组合或集成，更好的满足印刷生产的需求。随着技术的发展和成本的降低，更多的单张纸胶印机会向着采用集成光电和超声波的双张检测系统发展。 目前，国产单张纸胶印 机在自动化水平、智能化上与国际品牌存在差距，不断加快国产胶印机的数字化进程。数字的优势主要体现在可变、个性化和短版印刷领域，并将呈快速

16、增长趋势。国产传统胶印设备也要积极创新，勇于探索，走出一条适合中国国情的传统胶印设备数字化发展之路 3。 为了更好地应对竞争环境的变化，未来我国印刷企业将会在绿色印刷、数字印刷和印刷数字化方面进行更多的探索和尝试，同时采用更加智能化、自动化的设备，实现从劳动密集型向技术密集型的转变。随着市场竞争的加剧，印 刷企业之间的整合、重组将会加速印刷企业数量的减少和印刷总产值的 增加可能成 为行业常态，印刷工业的集约化程度将进一步提高。 1.2 目的与意义 目前，随着国产印刷设备的快速发展和国内印刷市场的不断扩大，单张纸胶印机在印刷企业中使用的数量也在迅速的增加。由于各地域印刷行业发展的不同，所使用的印

17、刷设备差异也很大，从一般的国产印刷机到高智能的进口印刷机，都有所应用。根据各印刷机的需求配备了适合的输纸机及双张检测装置。为了使各种双张检测装置都能很好的满足各自印刷机的生产，本文将对各种双张检测装置的原理及优缺点进行研究，通过对各检测装置的结构分析和检测的模拟演示，结合各种承印物的影响检测的主 要参数，给出各检测装置最佳的工作效果的承印物种类及规格，指导操作者合理的需用和准确的调节双张检测装置，最大限度的降低双张或多张故障检测的误差率。 哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 4 2 单张纸印刷机双张控制机构原理分析 2.1 单张纸印刷机双张控制机构 原理 简介 双张控制机构是检测单张纸印刷机输

18、纸过程中误送双张或多张的机构。在印刷机工作过程中，当双张纸或多张纸被输送到双张控制机构时，它就会发出信号使输纸机构立即停止工作，这样可以防止双张或多张纸进入滚筒，避免造成印刷事故 5,6。双张控制机构可分为机械式、光电式、气动式、电容式、超声波式 等，它们的工作原理大体相同，都是利用双张或多张故障时，纸张 的 厚度与单张纸不同而产生的一些变化来检测的。 图 2.1 PZ2720-02 型四开双色平版印刷机双张控制机构 2.1.1 机械式双张控制机构 原理 机械式双张控制机构是国内印刷机使用最广泛的双张控制机构，它又分为摆动式和固定式。 摆动式双张控制机构一般安装在输纸机构中送纸辊的上方 ，印刷

19、机正常工作时，递纸吸嘴把纸张输送到送纸辊时， 压纸轮向上抬起让纸，从而凸轮的大面与滚子相接触，摆杆通过滑座、调节螺钉和支撑杆推动使检测轮上抬让纸。 当压纸轮压纸输送时，凸轮的小 面与滚子相接触，使检测轮下压对纸张进行检测。 由此可知，摆动式双张控制机构的检测灵敏度较高，但它的结构有问题，它必须安装在送纸辊的上方且需要不停地上抬让纸，它的安装、生产都比较困难， 很少用在单张纸印刷机上，就哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 5 不在介绍了 6-8。固定式装置的安装和生产都比较简单，并且对定量不同的纸张调节起来比较方便，检测范围广。尤其是固定式双滚轮控制机构，它比固定式更可靠，是固定式中应用最广泛的

20、。它主要由双张控制轮、检测轮、微动开关和调节装置等组成，图 2.1 是 PZ2720-02 型四开双色平板印刷机上的机械式双张控制机构原图， 根据图 2.1用 Pro/E 软件选定一些参数画出它的三维结构图见图 2.2。 印刷机工作正常时 ，检测轮 不会转动 ， 只有 当出现双张或多张时 检测轮 才会 受 到摩擦而 转 动 ， 如果要印刷厚度不同的纸张时 ， 只要 调节螺母 就可以更改送纸辊与检测轮的 间隙， 所以它安装方便且灵活性 较大 。 图 2.2 机械式双张控制机构 控制轮与检测轮之间的距离应该略大于单张纸的厚度，并小于双张 纸的厚度，如要检测 60g m2 的胶版纸两轮的间距应略大于

21、 0.218mm，小于 0.327mm，再根据纸张的定量调整两轮的间距，保证单张纸通过时控制轮和检测轮有一定的 距离，双张纸通过时两轮恰好相接触，印刷机工作过程中，当有双张或多张纸被输送到双张控制轮和送纸辊之间时，控制轮被纸张抬起上摆使它与检测轮相互接触，接触即产生摩擦力，检测轮在控制轮摩擦力的作用下逆时针转动，随后触动了微动开关，电路开通并发出电信号使输纸机构停止输纸。但它不能安装在送纸辊上方，只能安装在输纸辊或输纸板上的其他辊子上 6。在印刷机正常工作后压纸轮下压，此时在机械式下面的纸最多，调节机械式上面的螺丝使检测灯亮起，然后在检测轮下面放入一张与要印刷纸张厚度一样的纸张，调节控制机构，

22、使检测灯恰好熄灭，记下 转动螺丝的圈数，反调其圈数一半后，就可以正常进行检测工作了 9,10。如果需要更换其他纸张，则需要再次调节控制机构。 哈尔滨商业大学本科毕业设计（论文） 6 2.1.2 光电式双张控制机构 原理 光电式双张控制机构是通过检测透射印刷纸张光强度的变化而判断纸张厚度的。光电式体积小，质量轻，使用方便。由于单张纸与双张或多张纸的透光率不同，光接收器接收到的光能量不同，从而发出电信号使输纸机构停止工作。光源就是发射器，安装在纸张的上方，接收器安装在纸张的下方。当有双张纸或多张纸通过时，接收器接 收到的光线强度比单张纸有所减弱，发出双张信号使输纸机构停止工 作，电子线路的输出部位

23、有一个电流继电器 11-13。在印刷前要根据待印纸张来调节电子线路上的相关参数，保证在输送单张纸时电子电路的输出电流为一定值。 光电式受周围环境和纸张白度影响较大，而且对于不同的印刷纸张颜色，灵敏度不同。电信号是光电传感器发出的，它能将被检测纸张厚度的变化转换成光信号的变化，然后通过光电元件将光信号转换成电信号。光电传感器具有如下特点 : 检测的距离长。因为光的传播速度最快，所以它能进行长距离检测，检测时间还比其他的少。检测的分辨率高。通过光路设计技术使投射光光束汇聚为小光点，来提高 检测分辨率。能识别颜色。光电传感器可以根据反射和吸收光线的波长对检测纸张的颜色进行判断 9。 2.1.3 气动

24、式双张控制机构 原理 气动式双张控制机构结构较简单，灵敏度较高，但纸张的定量对气动式的灵敏度影响很大，当纸张定量较小时，气动式不容易检测 14,15。另外，当纸张由于摩擦带有静电时，会对气动式的检测工作造成较大困难。 针对厚度不同的纸张，需要调整空气压缩箱的吸力，调节过程复杂。 气动式 的基本结构为 ： 压力调节器、传感器、压力控制阀、显示器 等构成 。 泛采用的一项技术。 在纸张厚度发生变化时， 只需要简单调节输 纸带下压缩空气箱的气压即可，不需要繁琐地调节数量较多的压纸轮了。现代自动化程度较高的胶印机，在转换承印物时，只需将承印物厚度输入印刷机控制系统中，控制系统就可以直接实现气压的自动调

25、节，不需要人为再做任何工作，有效地降低了辅助时间。 气动式对周围环境也有很多要求，如气动式空气压缩箱中使用的空气不能含有水分 和 灰尘 ；其 气动回路 是个封闭的回路，不应该 出现漏气现象，漏气会导致 压力 降低等 16。 2.1.4 电容式双张控制机构 原理 电容式双张控制机构利用电容器的电容量 会 随通过极板间的纸张数量不同而变化的原理对纸张进行检 测，当双张纸或多张纸从两极板间通过时，电容器的电容量会随纸张的厚度而改变，随即发出电信号使输纸机构停止输纸 17,18。在输纸辊上安装上下两个极板，当单张纸从两极板间经过时，该电容器的电容量会变化到一个确定范围，当双张纸或多张纸经过时，电容器的电容量会改变到另一数值，与那个确定范围不同，