МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ

 ИМ. И ФЕДОРОВА 
 
 
 
 
 
 

Факультет информационных технологий и медиасистем

Кафедра автоматизации полиграфического производства 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ

по предмету: «История автоматизации допечатных процессов»

на тему:

«История  развития средств автоматизации  печатных машин» 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент группы ДЦуи 4-1,

Анисимов  П.Ю.

Проверил: д.т.н. Самарин Ю.Н. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

г. Москва, 2011

Содержание

Введение

      Нет сомнений, что в рекламе, особенно в регионах, наблюдается "производственный" бум. Рекламные агентства, встав на ноги, активно закупают дубликаторы, плоттеры, тампонную и трафаретную технику, а в последний год - малые офсетные машины.

      Основной  признак отличия печатных машин - это технологический процесс, выполняемый печатной машиной. Соответственно, различают машины для высокой, плоской (офсетной), глубокой и трафаретной печати.

      В любой печатной машине обязательны следующие основные устройства:

      - бумагопитающая система, подающая бумагу в печатный аппарат (наклад, самонаклад, рулонная размотка);

      - красочный аппарат, наносящий  краску на печатную форму;- печатный  аппарат, прижимающий бумагу к  печатной форме, в результате  чего и получается оттиск и

       - бумаговыводное устройство, принимающее оттиск из печатного аппарата и выводящее его на приемку, иногда с предварительной обработкой - лакированием, сушкой, разрезкой, фальцовкой и пр.

      Для рекламного агентства интерес представляют как правило листовые офсетные печатные машины (далее - ЛОПМ) небольших форматов (А4, А3, реже - А2). Печатные формы для них - обычно на алюминиевых пластинах, но иногда, для менее качественной печати, - на формных материалах с полиэфирной (пленочной) или бумажной основой.

      Листовые офсетные печатные машины обычно классифицируют:

- по формату: малоформатные (до 500 х 700 мм), среднего формата (500 х 700 мм), полного формата (до 740 х 1050 мм) и большеформатные (более 740 х 1050 мм);

- по подаче листа в печатный аппарат: по широкой или узкой стороне; Первые - более высокого класса, для высококачественной печати. При подаче листа по узкой (длинной) стороне после увлажнения и прохождения первого печатного аппарата абсолютные величины линейной деформации больше (пропорционально длине листа), что сильно влияет на совмещение красок при многокрасочной печати. Единственное преимущество этих машин - малая ширина и общая компактность самих машин. Машины с подачей листа по узкой стороне, как правило, применяют в оперативной однокрасочной печати;

- по красочности: однокрасочные, двухкрасочные и многокрасочные.  
Однокрасочные ЛОПМ, как правило, для оперативной однокрасочной же печати. Однако, некоторые из них пригодны как для высококачественной однокрасочной, так и многокрасочной печати.

      Сильные стороны однокрасочных ЛОПМ: они дешевые, высокопроизводительные и малогабаритные. Двухкрасочные машины могут иметь листопереворачивающее устройство (перфектор). В этом случае лицо и оборот запечатываются за один прогон листа. Они незаменимы для печатания малыми форматами и тиражами однокрасочных газет, например, корпоративных или рекламных. Для типографий РА двухкрасочные машины - основное печатное оборудование.

      Многокрасочные  ЛОПМ - это всегда средний или  высокий класс печатных машин. Они  предназначены для печати высококачественных многокрасочных изданий в сжатые сроки. На этих машинах легко контролировать и оценивать качество многокрасочной печати. Здесь требуются большие капиталовложения и производственные площади, но при оптимальной загрузке они себя окупают довольно быстро; o конструкции приемки - с низкой и высокой приемкой. Как правило, малоформатные машины изготавливают с низкой приемкой, среднеформатные - и с той, и с другой;

- по назначению: универсальные печатные машины для печати на бумаге и картоне, машины для печати на любом картоне, для печати на жести, для печати ценных бумаг. В первом приближении о возможности машины можно судить по величине диаметра печатного цилиндра. Чем больше диаметр, тем толще может использоваться картон.  
Диаметр листопередаточных цилиндров и их количество определяют максимальную толщину картона, на котором можно печатать в данной машине.  
Например, машины для печати на жести имеют следующие особенности: диаметр печатного цилиндра в несколько раз больше диаметра офсетного цилиндра и листопередаточные механизмы - это или цепь или только один цилиндр (псевдоцилиндр) большого диаметра;

- по самонакладу: с фрикционной подачей листа, с полистной подачей листа захватами, с каскадной вакуумной (пневматической) подачей листов. Для ЛОПМ фрикционная подача листа, знакомая рекламистам по ризографам, почти не встречается, разве что в некоторых машинах легкого типа.  
Обычно применяется полистная и каскадная подача. Полистная - для однокрасочных машин легкого типа с низкой производительностью. Каскадная вакуумная (пневматическая) - для машин среднего и высокого класса;

- по возможностям печатания: односторонняя и двухсторонняя печать. Речь идет только о многокрасочных ЛОПМ, у которых можно между печатными секциями установить листопереворачивающее устройство. Некоторые конструкции не разрешают его монтаж, например, машины с цепными листопередающими механизмами или с планетарным построением печатного аппарата.  
Для запечатывания другой стороны листа при односторонней печати необходимо после сушки перевернуть стопу оттисков и пропустить второй раз через машину. Это связано с потерей времени, но, например, при печатании на толстом картоне - неизбежно;

- по производительности: с низкой скоростью печатания (до 7000 листов/час), высокоскоростные (от 15 000 до 18 200 листов/час) и со средней скоростью печатания (данные на 1999 г.);

- пo весу машины: тяжелого и легкого типа. Печатные машины тяжелого типа более устойчивы, меньше подвержены действию вибраций, стабильные в работе, а это факторы, определяющие качество печатной продукции. Машины легкого типа менее требовательны к фундаменту и перекрытиям помещения. Они также легко перевозятся и поднимаются по этажам здания;

- пo структуре печатного аппарата: секционное (линейное, трехцилиндровое) и сателлитное построение, планетарное построение: пяти, семи, девяти и т.д. цилиндровое, "резина к резине";

- пo качеству печатания: для оперативной или качественной однокрасочной печати, для высококачественной многокрасочной печати в один прогон;

- пo уровню автоматизации: примитивные, посредственные, традиционные, автоматизированные, высокоавтоматизированные с цифровым программным управлением;

- пo возможностям агрегатирования машины: машина может работать в линии с лаковой секцией или лаковым модулем, сушильным модулем или удлиненной сушкой, имеет впечатывающие или нумерационные модули, может работать в линии с высечной секцией.

      Итак, если печатные машины можно классифицировать более чем по десяти признакам, то разнообразие получается огромное. Важно  лишь понять, что один признак может  противоречить другому: например, листовая офсетная печатная машина не может быть предназначена для высококачественной многокрасочной печати и иметь подачу листа в печатный аппарат по узкой стороне.

      Есть  признаки, по которым очень легко  определить, к какому классу относится та или иная листовая офсетная печатная машина, например, по критерию качество печатания. К ним можно отнести структуру и развитость красочного и увлажняющего аппаратов, количество накатных валиков, построение печатного аппарата, конструкцию листопередаюших механизмов, построение самонаклада и силовых механизмов машины в целом. Эти признаки определяют назначение машины, они же - основные при выборе машины для выполнения заказа или покупки. Есть одно правило, которое необходимо помнить: нет плохих печатных машин, а есть машины, применяемые не по назначению. Нельзя из пушки стрелять по воробьям, а по слонам - дробью.

1. Основные узлы и механизмы листовых офсетных печатных машин

      Печатный аппарат - основной и определяющий узел печатной машины, состоящий из красочных и увлажняющих систем, печатного цилиндра, формных и офсетных цилиндров. Он также имеет вспомогательные устройства, подводящие и убирающие запечатываемый материал. Иногда некоторые из составных узлов могут отсутствовать или совмещать выполнение нескольких функций, например, для офсетных машин, сконструированных для печатания по технологии "резина к резине" печатный цилиндр отсутствует и его функции выполняет офсетный цилиндр второго печатного аппарата. Но во всех печатных аппаратах листовой офсетной печатной машины всегда присутствуют один или несколько красочных и увлажняющих аппаратов и формный цилиндр.

      Формный цилиндр - именно на нем укрепляется печатная форма - офсетная, фотополимерная, стереотипная и пр. Печатный цилиндр - как правило, захватывает запечатываемый материал (при листовой печати) и служит опорой для создания давления и закрепления запечатываемого материала в процессе печатания. Давление необходимо для перехода краски в процессе печатания с формы или промежуточного звена на материал. Офсетный цилиндр - составная часть печатного аппарата листовой офсетной печатной машины. На нем устанавливается офсетная резинотканевая пластина.

      Классическая схема ЛОПМ с трехцилиндровым (линейным) построением печатного аппарата. По ней построены универсальные для печатания лица и оборота за один листопрогон листовые печатные машины, так как между печатными секциями может быть установлено листопереворачивающее устройство. Характерная внешняя особенность этих машин - это их большая длина. Они удобны в обслуживании и в ремонте. Это модульные конструкции, так как каждую из печатных секций можно рассматривать как отдельный модуль, а машину в целом - как агрегат из отдельных одинаковых модулей. Если нужно уменьшить длину многокрасочных машин, используют сателлитные и планетарные схемы построения печатного аппарата.

      Сателлитная схема относится к двухкрасочным печатным машинам. При ней печатный аппарат состоит из двух формных (соответственно двух красочных и двух увлажняющих аппаратов), одного офсетного и одного печатного цилиндров. Как правило, одна из печатных секций (красочный, увлажняющий аппарат и формный цилиндр) приставная, откидывающаяся. Сателлитная схема применима в двухкрасочных ЛОПМ легкого типа. Внимание! Они предназначены для одно- или двухкрасочной штриховой односторонней печати с невысокими требованиями к качеству и совмещению красок.

      Планетарная схема построения печатного аппарата относится к двухкрасочным, пятицилиндровым или многокрасочным, семи, девяти и т.д. цилиндровым машинам. При этой схеме печатный аппарат состоит из одного печатного цилиндра и из одинакового количества офсетных и формных цилиндров (соответственно красочности печатной машины). При всех случаях диаметр печатного цилиндра всегда в несколько раз больше диаметра офсетного цилиндра. Это особенность позволяет работать с более жесткими картонами. В процессе печатания нет перехвата листа, что повышает точность совмещения красок на оттиске. Вторая сильная сторона - малые габариты печатной машины. Однако в такие ЛОПМ нельзя вмонтировать листопереворачивающее устройство. Все машины с сателлитным или планетарным построением печатного аппарата печатают только на одной стороне листа.

      В печатном аппарате, построенном по схеме "резина к резине", отсутствует печатный цилиндр. Это схема характерна для рулонных многокрасочных офсетных печатных машин, весьма редко приобретаемых РА. В таблице приведена двухкрасочная листовая офсетная печатная машина с построением печатного аппарата по схеме "резина к резине" (RYOBI 3200PMX, японского производства). Понятно, что эта схема построения может быть отнесена только к офсетным многокрасочным машинам, так как функцию печатного цилиндра выполняет офсетный цилиндр печатного аппарата второй краски.

Конечно, отсутствие печатных цилиндров сильно облегчает конструкцию машины и ведет к большим экономиям при изготовлении машины, но прохождение бумаги между двумя эластичными поверхностями отрицательно сказывается на качестве печати, так как ведет к большим геометрическим искажениям печатных элементов на оттиске, а также к более высокому растискиванию, двоению и скольжению. Это, может быть, и гениальное конструкторское решение, но с ограниченными возможностями по качеству печатания. Как правило, рулонные офсетные печатные машины с таким построением печатного аппарата применяют для печатания газетной и книжно-журнальной многокрасочной продукции большими тиражами.

      Красочный аппарат - узел печатной машины, служащий для передачи краски из красочного ящика в печатный аппарат, подготовки (раската) и нанесения краски на печатную форму. Красочный аппарат состоит из красочного ящика (кипсейки), дукторного вала, системы обрезиненных валиков и металлических цилиндров различного диаметра, накатных валиков, но может содержать дополнительно валики-наездники и мостовой валик. Общий принцип оценки красочного аппарата таков: чем больше валиков и цилиндров и разнообразие их диаметров, тем больше аккумуляционная и раскатная способность красочного аппарата. Другими словами, лишь "накопив" на валиках достаточное количество краски и добившись равномерности ее наката, можно хорошо запечатать большие поверхности ("плашки").

      Максимальное количество накатных валиков, которые встречал автор, - пять, если считать и накатной валик, который накатывает одновременно и краску, и увлажняющий раствор. Большое значение для рабочих свойств красочного аппарата имеет не только количество, разнообразие диаметров и общая поверхность цилиндров и валиков, а также их взаимное расположение - структура аппарата. Присутствие в схеме валиков-наездников сильно увеличивает аккумуляционную способность печатного аппарата, но и снижает его реактивность, что снова подчеркивает принцип: нет плохого и хорошего, а есть сильные и слабые стороны, которые неразделимы как полюсы магнита. И поэтому при выборе печатной машины всегда нужно знать заранее: что, сколько и каким качеством мы должны на ней печатать? Увлажняющий аппарат - узел офсетной печатной машины для смачивания увлажняющим раствором пробельных элементов печатной формы.

Схем  построения увлажняющих аппаратов  великое множество. Очень существенны следующие признаки: наличие мостового валика и валика-наездника или тандемных (два валика-наездника на одном валике) валиков. Их присутствие стабилизирует условия печатания.

      Штифтовая приводка - система прецизионного совмещения на оттиске в процессе печатания цветоделенных изображений (т.е. в несколько красок) с использованием системы штифтов и штифтовых отверстий на фотоформах и печатных формах. Для ее применения на формном цилиндре должны быть штифты системы штифтовой приводки, использованной при изготовлении печатных форм. Она ускоряет подготовку к печати, повышает точность совмещения красок, облегчает работу печатника. Секция биговки, нумерации, разрезки и впечатывание - дополнительная секция к печатной машине, проводящая биговку, перфорирование и разрезку отпечатанного оттиска, наносящая номера, текст и изображения небольшого формата на оттиск и работающая в линию с печатными секциями. 
2. Листовые печатные машины

      Подавляющее большинство всех листовых машин  базируется на технологии офсетной печати. Производители печатных машин наиболее ориентируются на выпуск листовой продукции в форматах от 37 • 52 см и до 72 • 104 см. Максимальный формат — 120 • 162 см.

Производительность  листовых печатных машин зависит  от форматов листа, от свойств запечатываемого материала и от применяемого самонаклада и составляет от 10000 до 18000 листов-оттисков в час. Машины с самонакладами с полистной подачей у малоформатных достигают производительности в 10000 листов-оттисков в час, при каскадной подаче и среднем формате (72 • 104 см) — до 18000 листов оттисков в час.

      В многокрасочных печатных машинах реализовано  различное расположение цилиндров. Трехцилиндровое построение сочетает в одной печатной секции формный, офсетный и печатный цилиндры. Число расположенных последовательно в ряд печатных секций — так называемое секционное построение — определяет максимальное число красок, которые можно запечатать на материал за один прогон. На рис. 5,а показано построение четырехкрасочной машины с печатными цилиндрами одинарного формата и тремя передаточными цилиндрами между печатными секциями. Средний цилиндр имеет вдвое больший диаметр и две системы захватов. Он также может использоваться в качестве цилиндра для переворота листов.

Рис. 1. Построение многокрасочных офсетных листовых печатных машин. 

Составляющие:

      а трехцилиндровое построение с тремя передаточными цилиндрами (Speedmaster 74-4-P-H, Heidelberg);

      б трехцилиндровое построение с одним передаточным цилиндром (Rapida 105, KBA);

      в трехцилиндровое построение с одним передаточным цилиндром тройного размера (Speedmaster CD 102-4, Heidelberg);

      г пятицилиндровое построение с цепной передачей (MAN Roland)

      На  Рис. 1,б показана четырехкрасочная машина с печатными цилиндрами двойного диаметра и такими же передаточными цилиндрами. Для обеспечения требуемого направления вращения для передачи листа между печатными секциями необходимо использовать один или три передаточных цилиндра. Удвоенный диаметр печатного и передаточного цилиндров является преимуществом при запечатке картона и жести, так как эти материалы не должны сильно деформироваться при печати и транспортировке. Специальные машины для картона (рис. 1,в) имеют двойной диаметр печатного цилиндра и даже тройной диаметр передаточного цилинра.

      На  рис. 1,г показано пятицилиндровое построение четырехкрасочной печатной машины с цепной транспортировкой листа. Каждая печатная секция построена для запечатывания двух красок с помощью двух формных, двух офсетных и общего печатного цилиндра. Две краски переносятся непосредственно одна за другой с точным совмещением на запечатываемый лист, который удерживается благодаря захватам на печатном цилиндре. Передача листа в этой машине от первой ко второй печатной секции производится каретками-захватами, закрепленными на цепях. Цепи позволяют перемещать лист на довольно значительные расстояния. Для такой системы необходима фиксация захватов специальными устройствами для обеспечения требуемой точности передачи.

Рис. 2. Листовая офсетная печатная машина планетарного типа (Quickmaster DI 46-4, Heidelberg)

      На  рис. 2 показана четырехкрасочная машина планетарного типа с технологией DI (Direct Imaging) для цифровой печати. Она состоит из печатного цилиндра четырехкратного диаметра с расположенными по окружности формными и офсетными цилиндрами. Все четыре краски переносятся последовательно одна за другой с точным совмещением на печатный лист, который удерживается захватами.

      На  рисунке видно, что два двойного диаметра формных и офсетных цилиндра работают совместно с одним тройного диаметра печатным цилиндром. Циклически прижимающиеся и отводимые короткие красочные аппараты наносят краску соответственно на одну из двух печатных форм, размещенных на формном цилиндре. Эти формы затем передают краску на соответствующий офсетный цилиндр. Перенос и наложение всех четырех красок на печатном листе выполняется во время двух оборотов печатного цилин дра. Затем два передаточных цилиндра отдают свежеотпечатанные оттиски на выводные каретки транспортера.

Рис. 3. Четырехцилиндровое построение двухкрасочной печатной машины (Printmaster QM 46-2, Heidelberg)

      Рассмотрим  четырехцилиндровое построение машины, показанное на рис. 3. Два формных цилиндра передают краски на один офсетный цилиндр, который переносит их на бумажный лист, находящийся на печатном цилиндре.

      Для печати упаковки были разработаны листовые машины глубокой печати с двумя —  семью печатными секциями, как  показано на рис. 4. Лист в ней передается через подающий цилиндр к первому печатному цилиндру, где на него наносится краска с формного цилиндра глубокой печати. Подача краски осуществляется посредством красочных валиков и ракеля. Между печатными секциями находятся транспортные цепи с каретками-захватами, которые получают запечатанный лист из захватов печатного цилиндра, проводят его через сушильное устройство и передают в захваты следующего печатного цилиндра.

Рис. 4. Листовая машина глубокой печати (REMBRANDT 142, KBA)

      Цепная  транспортирующая система после  пятой секции проводит лист через  сушильное устройство и выводит  его на приемку. Запечатанные в печатных машинах многокрасочные листы автономно на операционных машинах или поточных линиях (система брошюровочно-переплетных устройств) превращаются в печатную продукцию, бумажные изделия или упаковочные материалы. Приэтом могут производиться следующие операции в листовых печатных машинах: 
 

• переворачивание листа для двусторонней печати;
• лакировка в специальных лакировальных секциях с удлиненной приемкой для наи лучшего высыхания лака ;
• использование вращающегося разделяющего ножа на приемке, для того чтобы разрезать большие листы на части и привести их в соответствие с размера ми малоформатных фальцевальных машин;
• использование специальных нумераторов с собственным красочным аппаратом на печат ном цилиндре последней печатной секции, который обеспечивает впечатывание последовательно меняющихся чисел (например, для лотерейных билетов).

   Для того, чтобы не останавливать печатную машину, для смены стапеля на самонакладе  и приемке применяются устройства безостановочной смены стапеля . Они поддерживают остаток стопы, что позволяет подвезти и поднять новую стопу, на которую после удаления поддерживающих штанг опускается остаток старой стопы. На приемке во время смены стапеля поддерживающие штанги удерживают листы, в то время как новая палета устанавливается на стапельную плиту и поднимается вверх. 
 

3. Рулонные печатные машины

      Рулонные  машины отличаются от листовых не столько  построением печатных и красочных  аппаратов, сколько элементами, отвечающими  за транспортировку запечатываемого  материала.

      Принципиально эффективнее проводить полотно, чем лист. Для этого рулонные машины имеют большую скорость, чем листовые. Полотно проводится лентопроводящей системой и его натяжение стабилизируется. Поэтому рулонные машины лучше подходят для высоких скоростей печати, чем листовые (в листовых машинах скорости печати составляют порядка 4 м/с, а в рулонных — до 15 м/с). Рулон ные машины являются производственными системами, которые могут выпускать готовую продукцию, так как в них легко встраиваются устройства после-печатной обработки. Рулонные машины достаточно жесткие по форматам, и в них варьируется только ширина бумажного полотна. Длина отрезаемого от полотна листа устанавливается заранее. Во флексографской и глубокой печати длина отрезаемого листа определяется длиной окружности формного цилиндра; в рулонных офсетных машинах размеры оттиска также согласованы с диаметром цилиндра.

Рис. 5. Рулонная офсетная печатная машина с отдельными агрегатами (IFRA/KBA)

3.1 Транспортирующие элементы рулонной печатной машины

      Проводка полотна через печатные секции начинается с рулона бумаги (или другого материала в рулоне), который находится на шпенделе рулонной установки. Как правило, автоматические устройства для смены рулонов позволяют производить их замену без останова машины. Для поддержания на определенном уровне натяжения бумажного полотна имеется соответствующее устройство.

      Сама  печатная секция является транспортирующим узлом, так как полотно проходит между двумя контактирующими  цилиндрами. В двусторонней печатной секции ими служат два офсетных цилиндра (печать «резина к резине»), в флексографской печати (высокая печать) один цилиндр — стальной, а второй — с мягкой «рубашкой». Многокрасочная печать выполняется в последовательно расположенных печатных секциях, которые наносят на полотно цветоделенные изображения. Транспортная система не только обеспечивает проводку полотна, включая прохождение между секциями, но и создает его необходимое натяжение, что очень важно для такого материала, как бумага.

      После печатных секций следуют различные устройства для дальнейшей обработки, такие, как нумератор, клеевой аппарат, сушильное устройство, агрегат для охлаждения, устройства продольной разрезки полотна, поворотные штанги, перфорирующие устройства, а также фальцаппарат с фальцевальной воронкой. Так как все они в определенной мере оказывают влияние на движение бумажного полотна, то оно должно быть стабилизировано при помощи тянущих валиков с приводом. Фальцаппарат представлен в виде бумаговедущего направляющего и тянущих валиков. Бумаговедущий валик расположен перед фальцевальной воронкой, а тянущие — после нее. Также проводку ленты обеспечивает клапанный фальцаппарат. Чтобы при дополнительной настройке подачи не останавливать машину, она регулируется на ходу специальным механизмом. После поперечного разреза полотна листы посредством графеек или захватов фальцаппарата транспортируются далее и выводятся. На фальцаппарат могут устанавливаться также другие дополнительные приспособления.