凹印的核心部分是張力控制，這里所說的凹印主要是指輪轉(zhuǎn)凹印，因為單張紙凹印不存在張力控制。單張紙凹印同單張紙膠印一樣，主要依靠叼牙來叼紙，然后在前規(guī)和側(cè)規(guī)的作用下定位，在印刷的瞬時紙張是靜止的。而輪轉(zhuǎn)凹印則不同，承印材料以一個穩(wěn)定的速度向前遞進，橡膠壓輥按同步速度對承印材料加壓，這兩個運動在一個相對靜止的狀態(tài)下合成，因此多色套印的關(guān)鍵是承印材料遞進穩(wěn)定，傳遞過程中料卷的張力穩(wěn)定。

凹印的張力控制系統(tǒng)分析一般包含以下內(nèi)容。

1.張力分區(qū)與各區(qū)域的控制要求

凹印機的張力控制一般分為4個區(qū)域，即放卷張力區(qū)、進料牽引張力區(qū)、出料牽引張力區(qū)和收卷張力區(qū)，之間以帶驅(qū)動的橡膠壓輥來分隔。印刷區(qū)域從進料驅(qū)動輥至出料驅(qū)動輥，對印刷區(qū)域張力的要求是張力恒定，因為只有在恒定的張力條件下才可能保證套準(zhǔn)。放卷張力是為印刷區(qū)域的恒張力服務(wù)的，對放卷區(qū)域的要求是將料卷放開進入印刷區(qū)，保證不論卷徑的大小都要能保持傳遞的張力恒定，否則張力的波動將直接影響到印刷區(qū)的恒張力，進而影響套準(zhǔn)。收卷張力則有所不同，在此區(qū)域內(nèi)多色印刷已經(jīng)完成，只需平滑收卷即可。收卷方式根據(jù)收卷質(zhì)量要求的不同，有恒張力收卷，也有變張力收卷，常見的遞減張力收卷（也稱錐度收卷）就是指后一種。由于變張力收卷有可能會影響到最后一個印刷色組的套準(zhǔn)精度，因此有效地將印刷區(qū)域與收卷區(qū)域隔斷，驅(qū)動料卷從印刷區(qū)域向收卷區(qū)域遞進，使印刷區(qū)域仍然保持恒張力，而收卷區(qū)域遞減張力，就是靠帶驅(qū)動的橡膠壓輥機構(gòu)來實現(xiàn)的。既分段控制又總體協(xié)調(diào)，使各區(qū)域的張力為多色套準(zhǔn)服務(wù)，這是輪轉(zhuǎn)印刷在張力控制方面的關(guān)鍵點，輪轉(zhuǎn)凹印也是如此。

2.各區(qū)域的張力檢測與反饋

各區(qū)域一般都存在獨立的檢測裝置，如采用電阻應(yīng)變片傳感器、電容傳感器等構(gòu)成的張力輥檢測裝置，以及采用浮動輥、電位器構(gòu)成的位置檢測控制裝置。這些不同構(gòu)造的檢測電路在整個系統(tǒng)中承擔(dān)的作用是明顯不同的，張力輥檢測裝置響應(yīng)快速，但對于由料卷本身質(zhì)量問題引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性的控制能力尚欠缺，而位置控制裝置雖不直接檢測張力，但通過控制承印材料在正常張力狀態(tài)下在浮動輥紙路中的相對位置保持穩(wěn)定，從而達到控制張力恒定的目的。位置控制裝置能夠通過浮動輥紙路來減緩由于料卷的卷徑不圓等原材料質(zhì)量問題引起的張力波動，這是張力輥檢測裝置所無法達到的。

3.張力執(zhí)行機構(gòu)

常用的張力執(zhí)行機構(gòu)有電磁或磁粉離合/制動器、氣動離合/制動器以及伺服電機

在傳統(tǒng)的齒輪傳動系統(tǒng)中還包括360°齒輪箱上的微型執(zhí)行電機。值得注意的是，按照自動控制理論，離合器制動器機構(gòu)屬于一階線性環(huán)節(jié)，但由于線性段在整個曲線區(qū)中只占中間一段，而在曲線區(qū)的高端和低端主要還是仿線性，同線性控制的要求還有距離，因此這種執(zhí)行功能還是有缺陷的。伺服電機屬于二階環(huán)節(jié)，在現(xiàn)有的控制理論下，穩(wěn)定性與隨動性都能兼顧，所以先進的張力控制系統(tǒng)一般都采用伺服電機直接驅(qū)動控制。 [next]

4.對料卷傳遞過程中機械同步速度損失的補償

造成機械同步速度損耗的原因有3種：施加于整幅卷材寬度上的印刷壓力，承印材料同導(dǎo)輥相接觸的表面摩擦力，以及由于導(dǎo)輥軸承不靈活而造成的阻力。

其中起主要作用的是每一色組橡膠壓輥對承印材料施加的壓力，這種轉(zhuǎn)印過程中必須施加的壓力，在所有印刷工藝中凹印是最大的。按照經(jīng)驗，對不同的承印材料，采用的橡膠壓輥的硬度不同，施加的壓力也不同。如對于薄膜類承印材料，一般采用肖氏硬度為65～70度的橡膠壓輥，單位壓力900kg/m；對紙張類承印材料，則采用肖氏硬度為70～80度的橡膠壓輥，單位壓力1800kg/m；對紙板類承印材料，采用肖氏硬度為80～90度的橡膠壓輥，單位壓力4500kg/m。采用不同硬度的橡膠壓輥并施加不同的壓力，對承印材料傳遞中同步速度的影響顯然是不同的，橡膠壓輥越軟，施加的壓力越大，機械同步速度的損耗越大。

對機械同步速度損耗補償?shù)膫鹘y(tǒng)做法是遞增每一色組主動輥（即版輥）的直徑。眾所周知，線速度V=2πrn，如果要調(diào)整印刷時版輥的線速度，既可以調(diào)整版輥轉(zhuǎn)速n（即目前伺服型凹印機采用的每一色組版輥的電機轉(zhuǎn)速遞增的辦法），也可以調(diào)整版輥直徑（即延續(xù)了20多年的版輥直徑遞增的傳統(tǒng)辦法）。然而這種補償依據(jù)的是經(jīng)驗積累，而不是精確計算。很明顯，承印材料的特性不同，所施加壓力的寬度不同，對機械同步速度的損耗是不同的，因此精確的補償值也應(yīng)該是不同的。然而現(xiàn)在用版輥直徑遞增0.02～0.03mm（甚至有的遞增0.04mm）的方法來補償，依據(jù)的只能是“模糊”算法。

國內(nèi)印機行業(yè)在研制伺服型凹印機時，起初認(rèn)為可以革除版輥直徑遞增這一規(guī)律，因為在設(shè)定每一色組版輥伺服電機的轉(zhuǎn)速時，可以預(yù)先將由于版輥直徑遞增帶來的放大量計算進去，因此伺服型凹印機不必像傳統(tǒng)凹印機那樣不能互換印刷色序。然而印刷實踐證明，即使是伺服型凹印機已經(jīng)將每一色組版輥電機的轉(zhuǎn)速遞增，如果版輥繼續(xù)保持直徑遞增，印刷套準(zhǔn)效果要比版輥直徑不遞增時好得多。這說明目前的凹印伺服系統(tǒng)在補償同步速度的損耗方面還只能局限在經(jīng)驗的范疇，離真正意義上的補償控制還有不少距離。 [next]

5.套準(zhǔn)控制

凹印的套準(zhǔn)控制必須建立在穩(wěn)定的張力控制之上，只有在前述4個問題得到基本解決之后，凹印的精確套準(zhǔn)才是可能的。業(yè)界對套準(zhǔn)問題有一些誤解，尤其是對伺服型凹印機，認(rèn)為編碼器精度可以達到每秒幾百萬次，套準(zhǔn)肯定是沒問題的。其實在套準(zhǔn)的實際過程中，電腦跟蹤的并不是光標(biāo)本身，而是光標(biāo)運動的趨勢。這就像用槍打鳥一樣，不是看到了鳥才扣動扳機，而是根據(jù)鳥的運動軌跡計算提前量，用這樣的方法打鳥才是可靠的。凹印機的套準(zhǔn)系統(tǒng)也是這樣的，光標(biāo)運動的趨勢是套準(zhǔn)的前提，如果控制不了印刷在承印材料上的光標(biāo)運動趨勢，縱然伺服電機配置的是每秒400萬次的編碼器，套準(zhǔn)誤差也很有可能超標(biāo)，套準(zhǔn)損耗可能會大得出乎預(yù)料。

6.承印材料變形的補償

承印材料在運行中的同步速度補償可以采用伺服機型來保證，但承印材料本身的變形目前還沒有可靠的補償辦法。以薄膜印刷為例，不同種類的薄膜，在同樣厚度與寬度條件下，其伸縮變形情況是不一樣的；對于不同厚度的同一種薄膜，如20μm和40μm厚的BOPP薄膜。在同樣的干燥條件下兩者的伸縮變形也是不一樣的。再以紙張為例，含水率5%和含水率8%的相同材質(zhì)和厚度的紙張，在相同的干燥條件下，其變形數(shù)據(jù)也不一樣。對于這些差異，需要建立數(shù)學(xué)模型并加載于套準(zhǔn)控制的數(shù)學(xué)模型中，才能有效控制印刷套準(zhǔn)精度。若非如此，凹印的套準(zhǔn)精度只能依賴于采用較厚的不容易變形的承印材料，如PET薄膜來保證。在凹印生產(chǎn)現(xiàn)場，我們常常聽到一線操作人員抱怨印版不好或者承印材料不好，造成了印刷過程中套色不準(zhǔn)或套準(zhǔn)誤差超標(biāo)，并由此產(chǎn)生成本損耗，但檢查印版和承印材料，確實又提不出什么能拿得上桌面的理由，據(jù)筆者看，主要原因就在于此。