简述凹印工序印版辊自动存储几种方式

王平益

摘要：本文主要说明印刷企业凹印工序印版辊自动化存储的几种方式，对烟印公司印版库逐步优化演变进行了扼要说明，对定型设计和中间过渡性设计进行比较和解释，最后对自动化印版辊库在印刷企业的应用前景进行了展望。

关键词：凹印印版辊；自动化存储库

中图分类号：TS8 文献标识码：A 文章编号：1400 （2021） 11-0022-06

Several Methods of Automatic Storage at Gravure Printing Cylinder

WANG Ping-yi（Shanghai Tobacco Packaging and Printing Co.， LTD.， Shanghai 200137， China）

Abstract： This article mainly illustrates several methods in gravure printing cylinder automation storage， in this paper， the gradually optimized evolution has carried on the brief description， to finalize the design and middle transitional design comparison and explanation， and finally， in this paper， The application trend is prospected in the future.

Key words： gravure printing cylinder； automated storage

凹印印刷是现代烟标印刷的重要工艺，随着各种版幅种类增加，烟标多样化，工艺改进（例如UV），印刷企业凹印印版辊数量增长较快，一般储辊量为数百支甚至可达数千计，存储场地不足问题突出。合理的印版管理、备版管理及全自动化高利用率版库运用势在必行。但是印版库和纸卷库不同，没有标准产品为定制设备，合理设计方案尤为重要。随着技术进步，RFID印版识别、二维码图像识别、ERP数据同步安全链接、机械手臂存取印版等技术应用，版库智能化程度大大加快，印版库正在以一个崭新面目呈现出来，值得研究分析并比较得失。

1 四种方式印版存储库概要分析

1.1 传统版辊架

传统版辊架存储方式为机械立架方式存储，该类型装置为早期设计，沿用数十年，最早推演到90年代初或更早，单组可以循环放置25支印版。优点为机械爪自锁，安全可靠，故障率低。缺点是场地占用多，规格受限制，需人工入架和出架，劳动强度大，为回转方式取版耗时较多。

1.2 机械挂钩式回转库

2014年设备部门开始在凹印车间投入使用机械挂钩式回转库，机械装置上取消原來自锁，通过周转方式进行印版存取，在上版部位安装有起重装置，可实现辅助上版，降低劳动强度。印版识别上采用RFID（Radio Frequency Identification）无线射频电子标签识别，但是该项测试发现印版挂钩之间会相互干扰，印版准确识别率低，故没有实现实用化。在上版阶段采用图像识别条码，可以进行自动印版识别。

该版库形式上是传统机械式，但是由于采用数据服务器进行印版数据库管理，印版识别，具备组网功能，因此在后续开发中该版库接口友好可拓展功能强。综合看，网络数据方面具备智能版库初步功能，但是在设计思路上没有导入现代化仓储概念，因此版式单一（只能存储820一种规格印版）；取板周期长（只能单一方向旋转存取），制约了迅速存取版实现。

机械挂钩回转库出现，逐步淘汰传统版架成为必然。目前我公司18台820规格版辊架淘汰12台，6台650规格，6台520规格全部淘汰。

机械挂钩回转库主要在二个方面有明显优势：全自动上下版无需人工抬版，极大降低劳动强度；实现数据管理印版信息功能并实现ERP数据同步，2019年采用WEBSERVICE安全数据链接方式，2020年实现与机器人版库数据组网。

结论：挂钩式版库尽管存在出入库耗时较长还有占地面积大等缺点，但是结构稳定，安全系数高，数据管理能力强，依旧值得保留和发展。

1.3 多层移动小车式高速版库

2016年设备部门为缩短存取印版时间，开始在凹印车间投入使用多层移动小车周转库，一组合计2台，设计有4层结构，每层设计有输送车，可以高速输送印版。该设计核心是提高输送速度，可以一次上下9支印版。单库总存储量为32*3+24=120支，其中第一层由于有进出小车占用一定空间放置24支，其余3层放置32支。

设计上主要采用步进电机方式进行位置控制，通过探头读取导轨上标志点进行位置判断，开环控制。在各层取印版辊后需要与设计在顶端的升降支架进行交接，升降动作为丝杆设计，因为丝杆关系限制为4层，无法设计成更高层数。同样由于开环，造成定位精度不足。另外比较重要的不足是采用西门子SMART系统，该配置要求实现数据库功能难度过大，对硬件接口编程要求太高，因此没有实现数据库与ERP联接。也许设计工控机+SQL高级语言数据控制是最可靠方式，遗憾该平台没有配置。但是该平台实现条码读入功能，可以进行条码入库操作，实现方式是扫描头接口数据与PLC数据交换。

结论：多层移动小车式高速版库设计适用于生产规模适中的印刷企业，比如印版周转量小于300支规模，该设计具有占地面积小，全自动上下版且高速的优点。但是实例中配置较低，控制系统没有闭环造成定位精度较低，故障率较高，这是该设计没有推广的关键。另外没有配置数据服务器，数据处理能力较弱也是该设计缺点。

1.4 仓储式自动版辊库

2018年设备部门结合挂钩式机械库和多层式高速库优缺点，特别是结合了当前成熟物料仓储库技术，在凹印车间投入使用高速大容量仓储式全自动版辊库，原设计起重部分沿用挂钩库人工吊版，后改进为机械手上下版，提高工作效率和存取版速度。

该设备具有948个印版辊位（316个货位），出入库形式采用自动扫码方式，出入库极限时间为7分钟/次（取3根印版并且考虑分别位于不同托板上耗用时间最长的情况），单人操作便能完成所有流程，同时印版数据库和ERP进行实时对接。单支印版辊存（取）效率为最多耗时2分钟。

该库由巷道堆垛机、搬运机械手、链条输送机等构成。主要采用机械手搬运、版辊出入库数据化管理、全自动货叉等先进技术，具有占用面积小，印版存储率高等优点，在长度36米、宽度5米、高度8米区域内可以放置近千支印版，并且具备扩充简便的特点（预计原设备25%投入可以扩充50%储量到1500支，且升级周期只需数周），且能适应我公司820、650、520等各种规格印版存放。这是前面所有类型版辊库设计都不具备的，节省人力搬运同时提高进出库效率，采用二维码输入方式降低出错概率，为印版出入库准确性、及时性提供保障。

2 關键技术分析

2.1 定位技术

堆垛机水平定位由位于地轨两侧顶端的激光测距传感器进行定位，定位精度+/-5mm，为开环系统。数据通过光学数据传输实现。

堆垛机携带货叉平台垂直定位，距离测量原理和图8一致，为闭环系统，垂直方向安装编码器进行位置反馈，位置精度+/-5mm。

2.2 机械手（搬运机器人）及配套夹具

搬运机器人选用ABB IRB660，分解搬运动作选择4个自由度，搬运重量270kg，满足印版辊重量要求。定位精度0.1mm，参数为+/-0.12mm，机械手精度足以满足印版辊搬运定位精度。目前故障主要来自于指令系统错误或本身程序不完备，机器人在Robotstudio软件运行，程序定位偏差和夹具设计是目前主要问题。针对圆周长800mm及以上大印版，误触发直径保护比较多，需要修改机械手位置坐标进行完善。夹具设计不尽合理表现在保护探头误触发比较多，任务执行中断情况也比较常见，这都是定制设备程序不完善或硬件配置不够合理所造成，需要不断积累不断改进。

综合评价后结论为：货架式设计可以满足大量存储要求，在高度方向可以进行延展来进一步提高空间效率，又通过不同尺寸印版辊定位支架来满足不同印版规格需求（常见520/650/820，可以改进为更宽尺寸例如1420）；机械手自动上下版降低劳动强度，堆垛机纵横向定位精度保证动作可靠和整机安全，综合看各项优点非常突出。

和多层移动小车高速库设计比较见表2：

3 总结和展望

经过较长时间摸索，几代机型改进，仓储式自动版辊立体库作为最优方案得到确认。同时我们也认为该设计前期投入较大，如果印刷企业规模较小，多层高速库仍是可以考虑方案。但是对于规模较大印刷企业生产而言，仓储式自动版辊立体库优势非常明显，另外由于天地轨设计，该设计具有可拓展性特点。

拓展后该型设计规模经济性将体现，估算值为25%原装备资金投入，将容量拓展原来设计总储量50%以上。单位造价估算（万元/支）可以降低到0.34，通过表1、表2比较可以看出该方案为一种经济性较佳设计。

拓展数量受到各元件距离限制，图8通讯模式，理论上可以达到100米，但实际情况有一定差距，预计通讯失败率明显上升，这是该方案需要解决的技术难点之一。

参考文献：

[1] SICK ISD 400操作指导手册.