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顛覆式創(chuàng)新-漫談貝加萊印刷控制技術(shù)

作者:bankcaracas.com 發(fā)布時間:2021-05-31

摘要: 貝加萊印刷控制技術(shù),涵蓋了印刷的各種機型及聯(lián)線生產(chǎn)系統(tǒng),并且,借助于貝加萊在傳統(tǒng)領(lǐng)域的張力控制技術(shù)、溫度控制、裁切等技術(shù),擴展到數(shù)字印刷領(lǐng)域。

  哈佛教授Clayton Kristensen在1997年一部著作中首次提出了顛覆式創(chuàng)新(Disruptive Innovation)這一概念。但是,與我們直觀的理解不同在于,顛覆式創(chuàng)新并非完全是0->1的變革,Kristensen從用戶導(dǎo)向的視角對其特點進(jìn)行總結(jié)為“更簡單、更便利、更便宜”,并且,顛覆式創(chuàng)新也并非完全是競爭性的,它可能是對原有市場的彌補,也可以發(fā)生在一個企業(yè)內(nèi)部的不同業(yè)務(wù)部門。

  圖1-Calyton Kristensen提出顛覆式創(chuàng)新
 ?。▓D片來源于網(wǎng)絡(luò))

  當(dāng)然,顛覆性創(chuàng)新是一種在科學(xué)的發(fā)散中尋找可能性,但又需要借助于工程(Engineering)的收斂中來逐步落地,才能真正將顛覆性創(chuàng)新落地到為用戶帶來真正的價值,進(jìn)而贏得市場。貝加萊作為機器智能領(lǐng)域的全球技術(shù)領(lǐng)先企業(yè),一直專注于與業(yè)界標(biāo)桿性企業(yè)合作,開創(chuàng)性的提供機器的創(chuàng)新方案。今天我們簡單聊聊在印刷工業(yè),我們的合作伙伴們一起開創(chuàng)的顛覆性技術(shù)應(yīng)用。

  圖2-貝加萊控制技術(shù)覆蓋印刷機械各個機型

  貝加萊印刷控制技術(shù)如圖2所示,涵蓋了印刷的各種機型及聯(lián)線生產(chǎn)系統(tǒng),并且,借助于貝加萊在傳統(tǒng)領(lǐng)域的張力控制技術(shù)、溫度控制、裁切等技術(shù),擴展到數(shù)字印刷領(lǐng)域。
  從專用套色到集成套色的變革
  在上世紀(jì)90年代,像凹版、柔版這類卷筒紙印刷就開始從“機械軸”邁向“電子軸”傳動的時代,這種從機械到機電融合的方式帶來了機器更高精度、更低的維護(hù)成本,以及更高速的響應(yīng)能力,這相對于純機械蝸輪蝸桿的傳動而言,是一個巨大的進(jìn)步,如圖3為凹版印刷機械結(jié)構(gòu)。
  為了實現(xiàn)這種電子軸,在這個領(lǐng)域,過去通常需要兩套系統(tǒng),一套伺服傳動控制和一套專用的套色系統(tǒng)。通常套色系統(tǒng)需要檢測印刷偏差,并計算出調(diào)節(jié)量反饋給傳動系統(tǒng),傳統(tǒng)上印刷套色系統(tǒng)非常昂貴,每一色組的價格高達(dá)數(shù)千美元。由于卷筒紙連續(xù)印刷過程中,紙張或薄膜經(jīng)過壓印、烘干后,紙張會產(chǎn)生變形,這種變形會給套印帶來復(fù)雜性,因為人的肉眼分辨的界限在0.1mm,因此,必須達(dá)到這個精度才能合格。

  圖3-凹版印刷機組結(jié)構(gòu)圖

  但是,由于紙張是連續(xù)的,任何的版的調(diào)整都會影響其他顏色,而且由于材料張力、機器速度、加速度、溫度等都與偏差及其調(diào)整緊密相關(guān),這種緊密的耦合關(guān)系使得解耦算法成為系統(tǒng)的關(guān)鍵。
  貝加萊借助于可編程計算機控制器的強大算法處理能力,以及實時以太網(wǎng)的高速傳輸能力,開創(chuàng)性的在伺服驅(qū)動器上直接插入色標(biāo)檢測卡,并本地處理偏差,通過高速實時以太網(wǎng)POWERLINK給控制器,運行套色算法,并解耦出偏差調(diào)整量給伺服軸,這一集成套色架構(gòu),省略了專用套色系統(tǒng),因此大幅降低了系統(tǒng)的整體成本。

  圖4-凹版印刷無軸傳動系統(tǒng)

  早在2003年,貝加萊即與凹版印刷領(lǐng)域的國內(nèi)龍頭企業(yè)陜西北人開始合作,通過這種顛覆式的集成套色印刷技術(shù),在各種材料(紙張/薄膜)、速度、加速度下的測試驗證,終于形成了集成套色的解決方案,并穩(wěn)定運行,印刷速度已經(jīng)從早期220m/min達(dá)到今天的550m/min的性能,如圖4。
  集成套色不僅可以應(yīng)用于凹版無軸傳動機組,也同樣適用于窄幅機組式柔版、輪轉(zhuǎn)膠印標(biāo)簽印刷機組等各種卷筒紙連續(xù)印刷機器。
  直接驅(qū)動技術(shù)
  對于機械傳動而言,為了降低機械復(fù)雜性,采用直接驅(qū)動的方式也是非常重要的一個發(fā)展趨勢。首先,它消除了傳統(tǒng)減速箱的背隙帶來的偏差,其次,采用直接連接提高了傳動系統(tǒng)剛性,能夠獲得更好的動態(tài)響應(yīng)能力。直接驅(qū)動通常采用扭矩電機,如圖5,這種電機的顯著特征是“低速大扭矩”,但這種類型電機會存在一種被稱為“齒槽效應(yīng)”的問題,即,當(dāng)電機轉(zhuǎn)子經(jīng)過每個定子線圈的時候,對于高速電機,轉(zhuǎn)子的慣性可以沖破齒槽的磁場變化,但是,低速電機就會受到這個變化的磁場影響,進(jìn)而產(chǎn)生抖動。

  圖5-直驅(qū)電機

  圖6-采用直接驅(qū)動技術(shù)的W&H凹版印刷機組

  這種齒槽效應(yīng)引發(fā)的抖動會給像印刷機械這樣需要高精度傳動的設(shè)備帶來影響,為了解決這個問題,貝加萊的ACOPOS伺服系統(tǒng)提供了“齒槽間隙補償”功能,通過該項秘密武器,可以消除齒槽效應(yīng)帶來的抖動,進(jìn)而使得印刷的質(zhì)量得到保障。例如,在德國知名印刷機械廠商W&H的高達(dá)16色的印刷系統(tǒng)中,如圖6,直驅(qū)技術(shù)使得機械結(jié)構(gòu)更簡單,版輥更換與維護(hù)也更為便利,這都得益于高質(zhì)量的技術(shù)保障。
  數(shù)字印刷技術(shù)
  數(shù)字印刷,是典型的跨界技術(shù)融合的典范,帶來了印刷技術(shù)的巨大變革,它將傳統(tǒng)的卷筒紙印刷的張力控制、直接驅(qū)動技術(shù)與數(shù)字印刷的噴墨技術(shù)相融合,以一種顛覆式的生產(chǎn)方式來改變印刷工業(yè)對于“個性化”生產(chǎn)的需求,又可以達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)所需的速度,進(jìn)而實現(xiàn)“大規(guī)模定制”。不僅如此,在貝加萊的合作用戶中,還有很多開創(chuàng)性的,將傳統(tǒng)印刷與數(shù)字印刷融合帶來的創(chuàng)新。
  早在2010年左右,貝加萊即與HP展開數(shù)字印刷領(lǐng)域的合作,包括Indigo 單張數(shù)字印刷系列以及T系列卷筒紙連續(xù)印刷機型的合作,如圖7。

  圖7-HP T系列卷筒紙數(shù)字印刷

  對于HP T系列的印刷機而言,貝加萊提供了直接驅(qū)動技術(shù),它可以提供3微米的定位精度,以滿足數(shù)字印刷高品質(zhì)的需求,以及為高速印刷所提供的收放卷張力控制技術(shù)。這使得該型機器印刷速度可以達(dá)到彩色183m/min或單色244m/min的驚人速度。當(dāng)然,數(shù)字印刷還可以直接與印后裝訂單元結(jié)合,并形成個性化的書刊裝訂,為消費者提供個性化的服務(wù)。

  圖8-Krones的數(shù)字印刷與灌裝同步

  在飲料灌裝領(lǐng)域,Krones是全球頂級廠商,除了在灌裝領(lǐng)域的合作,Krones還通過與貝加萊及數(shù)字印刷技術(shù)廠商共同合作,為用戶提供聯(lián)線數(shù)字印刷系統(tǒng),如圖8,它可以在線更換標(biāo)簽,將數(shù)字印刷與傳統(tǒng)貼標(biāo)技術(shù)融合,帶來全新的貼標(biāo)能力,通過6-18個噴墨頭,提供所需的色彩組合,UV固化,這樣的單元可以達(dá)到12000/小時的容器生產(chǎn)。
  這是一個典型的顛覆式創(chuàng)新應(yīng)用場景,因為它使得印刷的標(biāo)簽完全可以按照個性化的需求來實現(xiàn)打印與貼標(biāo),但是,其技術(shù)又來源于數(shù)字技術(shù),以及傳統(tǒng)貼標(biāo)控制技術(shù)。

  圖9-Gallus數(shù)字聯(lián)線印刷機

  Gallus是柔版印刷領(lǐng)域全球知名的廠商,與貝加萊有著悠久合作歷史,在很多產(chǎn)品的印刷中,在基本的印刷色彩之上,還需要一些個性化的部分,在原有的機器上,增加數(shù)字印刷單元,如圖9,將原有的印刷疊加更為個性化的部分,例如打碼、標(biāo)識、個性化定制的標(biāo)簽內(nèi)容,Gallus的數(shù)字連線標(biāo)簽印刷可以達(dá)到1200dpi的印刷精度。
  跨界融合帶來顛覆式創(chuàng)新
  綜上所述,跨界融合為顛覆式創(chuàng)新帶來了機遇,顛覆式創(chuàng)新必然是用戶需求導(dǎo)向,能夠為用戶帶來更為便利的機器生產(chǎn)、更經(jīng)濟的系統(tǒng)、更簡單的機器。當(dāng)然,顛覆式創(chuàng)新必須與工程落地相互結(jié)合,貝加萊提供的技術(shù)如套色、張力控制、直接驅(qū)動技術(shù)都為這些機器的開發(fā)帶來風(fēng)險的降低,采用成熟的技術(shù),跨界融合,是顛覆式創(chuàng)新的邏輯道路。

社區(qū)公告

貝加萊是一個總部位于奧地利并擁有遍布全球分支機構(gòu)的創(chuàng)新驅(qū)動型自動化企業(yè),2017年7月,貝加萊成為ABB集團的一個業(yè)務(wù)單元。作為全球工業(yè)自動化領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者,貝加萊融合了前沿技術(shù)與先進(jìn)的工程能力,為各個產(chǎn)業(yè)客戶提供機器與工廠自動化、運動控制、HMI以及集成安全技術(shù)的完整解決方案。貝加萊保持持續(xù)的創(chuàng)新精神,為客戶提供更為簡化以及超出預(yù)期的工業(yè)自動化領(lǐng)域前沿技術(shù)與方案。

聯(lián)系貝加萊

貝加萊工業(yè)自動化(中國)有限公司
聯(lián)系人:王琳
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