胶印机自动洗墨装置的设计与优化

韩红凤

在印刷过程中，如果油墨滞留在墨辊表面不及时处理，极易发生干燥结膜，久而久之便会影响墨辊的外形尺寸和印刷适性，油墨的转移性也会变得越来越差。为保证印刷机时刻处于良好的生产状态，洗墨装置便成为印刷机的重要组成部分。传统的洗墨装置效率低，劳动强度高，且因需手动操作而极易发生安全事故。因此，在印刷工艺快速发展的当下，如何使洗墨问题变得更加便利和安全，已经成为国内外印刷机械制造商亟待解决的问题。

传统洗墨装置的弊端

传统洗墨装置结构如图1所示，主要由洗墨槽、洗墨刮刀、支轴和螺钉组成。洗墨过程中，操作人员先将洗墨槽（连带洗墨刮刀、螺钉）安装在支轴上，调整螺钉使洗墨刮刀与串墨辊之间产生一定的接触压力，再点动印刷机慢速运行，然后使用喷瓶将洗车水浇淋在上方的墨辊表面，此时洗墨刮刀将洗车水从串墨辊上刮下来，使其流入洗墨槽内，清洗完毕后再调整螺钉，使洗墨刮刀与串墨辊分开。

在此操作过程中，为了使洗墨刮刀与串墨辊之间达到合适的接触状态，操作人员还需反复调整螺钉。可见，整个洗墨操作过程既麻烦又耗时，而一名操作人员每次只能清洗一个色组，清洗一台五色印刷机至少需要耗费半个多小时。

气动式自动洗墨装置

目前，国内外许多印刷机械制造商在面对洗墨问题时，首先想到的是改进洗墨装置，改进方向为自动化程度高、效率高、多色组同时洗墨等。考虑到气源具有廉价和清洁等特点，许多设计人员将改进方法集中在使用气缸推动洗墨装置上。

1.几款典型的自动洗墨装置

笔者针对知名印刷机械制造商推出的几款较为典型的自动洗墨装置进行分析，希望从中找出一些设计思路。

（1）小森自动洗墨装置

小森自动洗墨装置的结构如图2所示，其使用了铰接式气缸连接摆臂，当洗墨槽内充满液体时，需要拆下洗墨装置，所以设计时应考虑到洗墨装置拆装的便利性。在此机构中，洗墨槽与摆臂之间用键连接，既起到传动旋转力矩的作用，又可实现方便拆装的目的。

笔者对其进行受力分析时发现，洗墨刮刀对串墨辊的作用力F的大小除了与气缸作用力P有关外，还与摆臂L1及洗墨刮刀作用点至转动中心的距离L2有关。由于L1与L2相等，那么最终作用在串墨辊上的作用力F与气缸作用力P相等。

（2）高宝Ⅰ型自动洗墨装置

高宝Ⅰ型自动洗墨装置结构如图 3所示，此结构比小森自动洗墨装置的结构更为复杂。其利用长摆臂原理将气缸作用力P约放大1.5倍，且可以从印刷机的左侧装入，空间性和可视性较好，操作更加方便。

（3）高宝Ⅱ型自动洗墨装置

高宝Ⅱ型自动洗墨装置结构如图4所示，其特点是使用偏心轴使整个装置的作用力增大，偏心轴将气缸作用力P进行放大，使得作用在螺钉上的作用力F1增大至气缸作用力P的几倍（图示约为3.5倍），假设L1等于L2，那么F2也是气缸作用力的3.5倍。

对比小森自动洗墨装置中的气缸结构来说，此气缸结构更适用于需要较大作用力的洗墨装置。但由于其使用了齿轮、齿条，气缸的行程较大，所以此结构在垂直方向上占用的空间较大。

2.气动式自动喷液装置

上述装置解决了洗墨器自动化操作的问题，而喷洒洗车水要实现自动化，同样需要气动控制。

（1）工作原理

图5为五色印刷机的气动式自动喷液装置，其由气源三联件、气缸、液缸、气阀、水阀及压力开关、喷水嘴等组成。

气动式自动喷液装置的工作原理为：当洗车水气阀处于下通道时，压缩空气进入洗车水气缸的下腔，带动洗车水液缸的活塞杆向上运动，使洗车水进入其下腔进行蓄水，同时清水进入清水液缸的下腔进行蓄水。此时，气动式自动喷液装置进入清洗工作准备状态。接下来，洗车水气阀和清水气阀进行换向，使压缩空气分别进入洗车水气缸和清水气缸的上腔，分别推动气缸活塞杆向下运动，使两种液缸的活塞下行，压缩活塞下腔内的洗车水液缸和清水液缸，洗车水经过洗车水水阀和清水水阀进入喷水嘴，自动喷到串墨辊上。

（2）操作和控制过程

首先打开截止阀，洗车水液缸和清水液缸分别蓄满洗车水和清水；然后将主控台触摸屏点到“清洗”画面，依照实际情况设置“清洗时间”“清洗间隔时间”“清洗次数”等预设置选项，选择“1色组”或“2色组”等或“全部色组”，按下“确认”键；印刷机开始运转后，再按下“清洗”键，PLC就会按照预设定程序控制完成以下清洗过程。

（1）气阀换向，气缸活塞杆向下运动，压缩洗车水液缸和清水液缸，此时两个压力开关发送信号。

（2）若压力正常，程序控制洗墨装置气缸动作，使洗墨装置接触串墨辊。按触摸屏上已经选择过的信息和PLC程序，打开色组所对应的洗车水水阀和清水水阀，控制清洗次数及时间。

（3）洗车水喷洒完毕，由PLC程序控制气缸使洗墨装置与串墨辊脱离开来，关闭截止阀，洗墨过程结束。

自动洗墨装置的试验和优化

结合小森和高宝自动洗墨装置的工作特点，根据我公司胶印机整体结构特征，笔者设计了一款斜块式自动洗墨装置，并对其使用性能进行了试验和优化。

斜块式自动洗墨装置结构如图6所示，斜块与气缸活塞杆固定在一起，利用斜块的增力原理，使斜块产生的推力增大为气缸作用力的多倍。

对斜块进行受力分析，假设L1等于L2，那么F2是气缸作用力P的2.7倍。从受力分析来看，此结构设计非常合理。但在试验过程中，笔者却发现了问题，气缸自动控制结构动作时，在洗墨刮刀还没有接触串墨辊或返回过程中，斜块常常会被卡住。笔者猜测可能是由于装置的负载过大，气缸作用力过小而造成的。为了验证这个猜想，笔者将洗墨槽拆掉，用手拽动气缸活塞，但斜块在导轨内的运动依然不灵活。仔细观察后笔者发现，导轨为槽型结构，且斜块侧面较为干涩，因此很容易被卡住。为此，笔者将导轨槽适当加宽，又调试了斜块运动的灵活性，直至用手轻轻拽动气缸活塞，使其能在导轨内灵活运动，在气缸自动控制下，不再出现被卡现象。

在分析斜块与导轨之间的受力状态时，笔者萌生了更多改进方案。试验中出现的斜块在槽型导轨内运行干涩的问题，属于机构刚性差而导致斜块受力后发生歪斜，而斜块与导轨之间为滑动摩擦，当摩擦系数较大时，如果不加以改善，大部分气缸作用力都将损耗在克服摩擦力上。对此，笔者建议可以通过更换材料或润滑等方式来改善。

此外，考虑到导轨滑动面不可能加工成绝对的平面，不可避免会出现凸起、偏斜、翘曲等现象，因此斜块与导轨之间的摩擦力大小很不稳定。由于气体可压缩，气缸对摩擦力不均匀性的变化很敏感，滑动导轨的缺点因而会更加明显地表现出来。所以，最好的改进方法就是改为滚动摩擦，如使用滚轮来代替导轨。

实践证明，利用自动洗墨装置，使洗墨过程实现了自动化作业，将1台五色印刷机的清洗时间由原来的30多分钟缩短到10分钟左右，且节省了大量劳动力。笔者认为今后还需对自动洗墨装置进行不断完善，以适应印刷生产更高的要求。