Korea Ever-Power · Application Engineering Guide
Wormwieloverbrenging voor drukpersen en papieraanvoeraandrijvingen
In een offsetdrukpers doet één wormwielpaar iets wat geen enkel ander tandwieltype kan nabootsen: het zet de roterende beweging om in gelijktijdige rotatie en axiale verplaatsing van de inktverdeelrol. Hierdoor wordt bij elke omwenteling een inktfilm van 2 micron gelijkmatig verdeeld over een rolbreedte van 1000 mm. Dit oscillatiemechanisme is de verborgen geometrie achter elke scherpe afdruk.
Drukpersen gebruiken wormwieloverbrengingen in twee verschillende functies die in geen enkele andere toepassing gecombineerd worden. Ten eerste het oscillatiemechanisme van de inktrol: een wormwiel grijpt in een spiraalvormige groef op de inktverdeelrol, waardoor de rotatie wordt omgezet in axiale verplaatsing van de rol. Dit zorgt voor een gelijkmatige verdeling van de inkt over de printbreedte en voorkomt strepen. Ten tweede de papier- of papieraanvoer: wormwieloverbrengingen drijven papiertransportrollen aan met een nauwkeurig geregelde snelheid voor een meerkleurenregistratienauwkeurigheid van plus of minus 0,05 mm. Het diagram van het inktoscillatiemechanisme laat zien hoe de geometrie van het wormwiel de verplaatsingsslag en -snelheid bepaalt. Trillingen van de wormwieloverbrenging worden via het inkttransport naar het printoppervlak overgebracht, waardoor de oppervlakteafwerking (Ra 0,2 tot 0,4 µm) en de tandnauwkeurigheid (DIN 5 tot 7) cruciaal zijn voor de printkwaliteit. De wormwieloverbrengingen in drukpersen werken met hogere snelheden (ingangssnelheid 1.500 tot 3.000 tpm) en lichtere belastingen (5 tot 20 N·m) dan de meeste industriële wormwieloverbrengingen, waardoor ze in een precisiesnelheidsbereik vallen in plaats van een koppelcapaciteitsbereik.
Twee verschillende functies van het wormwiel in drukpersen.
In tegenstelling tot alle andere toepassingen in deze reeks (A01 tot en met A17), waar het wormwielpaar puur als snelheidsreductor dient, gebruiken drukpersen wormwielgeometrie op twee fundamenteel verschillende manieren – en inzicht in beide is noodzakelijk voor een correcte specificatie.
De aandrijfdraad grijpt in een spiraalvormige groef op de inktverdeelrol. Terwijl de draad roteert (aangedreven door de tandwieloverbrenging van de drukcilinder), roteert de inktrol tegelijkertijd en beweegt deze axiaal 3 tot 8 mm per omwenteling. Deze axiale oscillatie verdeelt de inktfilm gelijkmatig over de breedte van de rol, waardoor inkttekorten worden voorkomen. De worm functioneert hier als een lineaire nok, niet als een snelheidsreductor. Het "tandwielpaar" bestaat uit de wormdraad en de rolgroef – niet uit een apart wormwiel.
Het wormwiel en de wormas reduceren de motorsnelheid tot de snelheid van de papieraanvoerrol – de conventionele snelheidsreductiefunctie. Het wormwiel van de aanvoerrol moet een extreem constante uitvoersnelheid leveren, omdat bij meerkleurendruk vier afzonderlijke kleurafdrukken op hetzelfde vel papier worden geregistreerd met een tolerantie van plus of minus 0,05 mm. Een snelheidsvariatie van 0,1 procent bij de aanvoerrol veroorzaakt een cumulatieve registratiefout die na 3 tot 5 afdrukken zichtbaar wordt als kleurafwijking.
Inktroloscillatiemechanisme — hoe de wormwielgeometrie de inkt verdeelt
Het inktoscillatiemechanisme is uniek voor drukpersen — geen enkele andere industrie gebruikt wormwieloverbrengingen op deze manier. De wormdraad fungeert als een spiraalvormige nok die in een bijpassende spiraalvormige groef grijpt die in de as van de inktverdeelrol is gefreesd. Terwijl de worm draait, duwt de draad de rol axiaal, terwijl de rol tegelijkertijd roteert door wrijving met aangrenzende inktrollen in het inkttransportsysteem.
Onderstaande afbeelding toont het mechanisme in dwarsdoorsnede en axiale weergave.
Dwarsbeweging S = 3 tot 8 mm ├──────────────────────────────────┤ ═══════════════════╗ ╔═══════════════════ INKTROLLAGBOEK ╚════════════════╝ INKTROLLBEHUIZING (spiraalvormige groef) ↕ vastzetten (draagt inktfilm) │ [WORMDRAAD] │ Wormrotatie-as (loodrecht op de rol) Worm draait ──→ draad duwt rol axiaal ──→ rol oscilleert links-rechts met slag S per omwenteling Slag: S = wormspoed × (hoek van de groefinschakeling / 360°) Typisch: voorspanning 6 mm × 180° inschakeling = Slag van 3 mm per halve omwenteling Volledige oscillatiecyclus: totale verplaatsing van 6 mm (3 mm naar links + 3 mm naar rechts)
Waarom trillingen belangrijk zijn voor de afdrukkwaliteit. Zonder axiale oscillatie brengt de inktverdeelrol alleen inkt over op de vaste contactlijn met elke aangrenzende rol. Het inktverbruik varieert over de breedte van de afdruk (een foto met donkere gebieden aan de linkerkant verbruikt meer inkt aan de linkerkant), en zonder oscillatie wordt de inktlaag ongelijkmatig na 50 tot 100 afdrukken, waardoor zichtbare lichte en donkere strepen ontstaan in effen kleurvlakken. De oscillatie herverdeelt de inkt lateraal, waardoor de laagdikte over de volledige rolbreedte wordt gemiddeld. De oscillatieslag (3 tot 8 mm) en de oscillatiefrequentie (één keer per 1 tot 3 omwentelingen) worden bepaald door de spoed van de wormwieloverbrenging en de aangrijpingsgeometrie – deze zijn ingebouwd in het ontwerp van de wormwieloverbrenging en kunnen na de productie niet meer worden aangepast.
Vereiste nauwkeurigheid van de schroefdraad. De wormdraad die de oscillatie van de inktrol aandrijft, moet met nauwere toleranties worden vervaardigd dan een standaard snelheidsreductieworm. Spoedafwijking in de oscillatieworm veroorzaakt een ongelijkmatige verplaatsingssnelheid — de rol beweegt sneller in de ene richting dan in de andere, wat een asymmetrische inktverdeling creëert. De cumulatieve spoedafwijking moet kleiner zijn dan 10 µm over de volledige lengte van de schroefdraad (doorgaans 20 tot 40 mm). Dit vereist slijpen (Ra 0,2 tot 0,4 µm) van de schroefdraad van de oscillatieworm — gefreesde schroefdraad met een Ra van 1,6 µm voldoet niet aan de vereiste spoednauwkeurigheid voor kwaliteitsdrukwerk.
Trillingsgevoeligheid — hoe de trillingen van een wormwieloverbrenging de printkwaliteit beïnvloeden
Drukpersen zijn trillingsgevoelige machines. De inktoverdracht van de drukplaat naar de rubberdoek en vervolgens naar het papier vindt plaats bij een contactdruk van 0,1 tot 0,3 MPa over een spleetbreedte van 3 tot 8 mm. Elke trilling die deze contactdruk beïnvloedt, veroorzaakt een overeenkomstige verandering in de dikte van de inktfilm op het papier. Het resultaat is zichtbaar als "ghosting" (zwakke, herhaalde schaduwen van het beeld), "banding" (periodieke lichte en donkere strepen) of "slur" (het beeld vervaagt in de drukrichting).
Het tandwielpaar – zowel het oscillatiecomponent als het reductie-element – draagt bij aan trillingen met de bijbehorende vertandingsfrequentie. Bij een configuratie met één start en een invoersnelheid van 1500 tpm is de vertandingsfrequentie 1500 / 60 = 25 Hz. Bij een configuratie met twee starts en dezelfde snelheid is de vertandingsfrequentie 50 Hz. Deze frequenties vallen binnen het bereik van 10 tot 100 Hz, waar het drukpersframe en de inkttoevoer structurele resonanties vertonen. Dit betekent dat zelfs kleine trillingen met de vertandingsfrequentie kunnen uitgroeien tot aanzienlijke vibraties op het drukoppervlak.
De tabel laat zien dat het verschil in oppervlakteafwerking tussen gefreesd en gelapt metaal een tienvoudige vermindering van de trillingsamplitude van het gaas oplevert. Dit vertaalt zich van "zichtbare strepen" naar "geen zichtbare defecten" in de afdrukkwaliteit. Voor commercieel offset- en flexografisch drukwerk is een gefreesde afwerking (Ra 0,4 µm) de standaard. Voor hoogwaardige verpakkingen, kunstreproducties en veiligheidsdrukwerk (bankbiljetten, postzegels) wordt een gelapte afwerking (Ra 0,2 µm) voorgeschreven.
Een Koreaanse flexografische verpakkingsdrukker meldde periodieke strepen op een nieuwe 6-kleurenpers die golfkarton bedrukte met een snelheid van 180 meter per minuut. De strepen verschenen als licht/donkere strepen met tussenafstanden van 25 mm in grote effen kleurvlakken – de tussenafstand komt overeen met de omtrek van de inktoscillatieworm (enkele start, Ø8 mm, spoed 8 mm). Onderzoek bevestigde dat het oscillatiedeel gefreesd was (Ra 1,4 µm). De spoedafwijking bedroeg 22 µm over de aangrijpingslengte van 30 mm, wat resulteerde in een ongelijkmatige oscillatiesnelheid en een asymmetrische inktverdeling. De persfabrikant had geslepen wormen gespecificeerd op de originele onderdelenlijst, maar de vervangende oscillatieworm die bij het laatste onderhoud was geleverd, was door de onderdelenleverancier vervangen door een gefreesde worm (visueel identiek, 60 procent goedkoper). Vervanging door een geslepen component (Ra 0,3 µm, spoedafwijking 6 µm) verhielp de strepen binnen de eerste 100 afdrukken na installatie. Kosten van het geslepen onderdeel: 28 USD. Kosten van het gefreesde vervangingsonderdeel: 11 USD. Kosten van drukverlies door bandenvorming gedurende de 3 weken dat het gefreesde onderdeel was geïnstalleerd: circa 4.800 USD aan afgekeurde dozen. Les: oscillatieonderdelen van een drukpers zijn niet uitwisselbaar met standaard industriële onderdelen — de vereisten voor de nauwkeurigheid van de aanloop en de oppervlakteafwerking zijn specifiek voor de drukfunctie en moeten bij elke vervanging worden gecontroleerd, en niet worden aangenomen op basis van dimensionale compatibiliteit.
Specificatiegevallen van drie wormwieloverbrengingparen voor drukpersen
Casus 1 — Koreaanse flexodrukker voor verpakkingen: 6 kleuren, inktoscillatie + invoeraandrijving
Een Koreaanse verpakkingsdrukker specificeerde wormwieloverbrengingen voor een 6-kleuren flexografische pers die golfkarton en flexibele verpakkingen verwerkt met een snelheid van 120 tot 200 m/min. Elk kleurenstation had één inktoscillatiedraad en één aanvoerreductie-tandwielpaar. Oscillatiedraad: enkelvoudig, Ø10 mm, spoed 6 mm, geslepen Ra 0,3 µm, gehard staal (HRC 58). Spoedfout: minder dan 8 µm over 35 mm inslag. Dwarsslag: 3 mm per halve omwenteling. Zes oscillatiedraden per pers: 6 × 22 USD = 132 USD. Aanvoerreductie-wormwielpaar: enkelvoudig, module 1,5, hartafstand 30 mm, overbrengingsverhouding 20:1, geslepen Ra 0,4 µm, DIN-nauwkeurigheidsklasse 6. Uitgangskoppel: 8 N·m (licht – alleen papierbaanspanning). Zes aanvoerparen per pers: 6 × 85 USD = 510 USD. Totale kosten voor de tandwielcomponenten per pers: 642 USD. De pers drukte jaarlijks ongeveer 2,4 miljoen strekkende meter golfkartonverpakkingen tegen 0,08 USD per strekkende meter, wat neerkomt op een jaarlijkse drukproductie van 192.000 USD, mogelijk gemaakt door 642 USD aan wormwielcomponenten.
Case 2 — Japanse offsetdrukkerij voor commercieel gebruik: 4 kleuren, registratie ±0,05 mm, geslepen
Een Japanse commerciële drukkerij specificeerde wormwieloverbrengingen voor de papierinvoer van een vierkleuren offsetpers voor de productie van hoogwaardige brochures, catalogi en kunstafdrukken. Registratievereiste: plus of minus 0,05 mm tussen vier kleurscheidingen (CMYK). Papierformaat: B1 (720 × 1020 mm). Printsnelheid: 12.000 vellen per uur. De wormwieloverbrenging moet een constante snelheid leveren binnen plus of minus 0,05 procent om de registratiedoelstelling over de printlengte van 1020 mm te behalen. Een snelheidsvariatie van 0,05 procent over 1020 mm resulteert in een cumulatieve positiefout van 0,5 mm aan de achterkant van het vel. Bij een tolerantie van plus of minus 0,05 mm is de toegestane snelheidsvariatie plus of minus 0,005 procent. Voedingswielpaar: enkelvoudige start, module 2, hartafstand 40 mm, verhouding 15:1, geslepen Ra 0,2 µm, DIN-nauwkeurigheidsklasse 5. Speling: minder dan 3 boogminuten (dubbelzijdig). De geslepen afwerking en DIN 5-nauwkeurigheid garanderen een tandwieltrilling van minder dan 0,01 mm/s RMS, wat resulteert in een inktfilmvariatie van minder dan plus of minus 2 procent. Kosten per voedingswormwielpaar: 280 USD (geslepen + dubbelzijdig + DIN 5-toeslag). Bekijken precisie wormwielaandrijving Opties voor drukperstoepassingen die DIN 5 tot 7 nauwkeurigheid en een gelapte oppervlakteafwerking vereisen.
Casus 3 — Vietnamese krantenpers: webgebaseerd, hoge snelheid, kostengedreven
Een Vietnamese krantenuitgever specificeerde wormwieloverbrengingen voor de rotatie- en vouwaandrijvingen van een rotatie-offsetpers met 4 eenheden, die 45.000 exemplaren per uur produceerde. Krantendruk kent minder strenge kwaliteitsnormen dan commerciële offsetdruk: een registratie van plus of minus 0,3 mm is acceptabel, zichtbare strepen in effen vlakken zijn acceptabel in krantenpapier, en de belangrijkste specificatie is betrouwbaarheid bij hoge snelheden gedurende lange drukruns (meer dan 100.000 afdrukken per run). Wormwieloverbrenging rotatie-aanvoer: 2-start (hogere efficiëntie bij hoge snelheid, zelfvergrendeling niet nodig bij rotatie-aanvoer), module 2, hartafstand 40 mm, overbrengingsverhouding 10:1, geslepen Ra 0,6 µm, DIN-nauwkeurigheidsklasse 7. Invoersnelheid: 2800 tpm. De 2-start specificatie verhoogde de efficiëntie van 48 naar 70 procent, waardoor de motor minder warmte produceert en de levensduur van de lagers bij de constant hoge invoersnelheid wordt verlengd. Kosten per paar: 65 USD. Inktoscillatiedraad: standaard geslepen Ra 0,4 µm, spoed 8 mm. Kosten per oscillatieworm: 15 USD. Totale kosten van de tandwielcomponenten voor de 4-delige pers: circa 520 USD. De pers produceerde ongeveer 16 miljoen krantenexemplaren per jaar – de kosten van de tandwielen vertegenwoordigden minder dan 0,004 procent van de jaarlijkse drukproductie.
Veelgestelde vragen
V: Kan een standaard industriële aandrijfschroef gebruikt worden als aandrijfschroef voor een drukpers?
Alleen als de spoednauwkeurigheid en de oppervlakteafwerking voldoen aan de eisen van de printmachine. Een standaard industrieel onderdeel met een Ra-waarde van 1,6 µm en een spoedafwijking van meer dan 15 µm zal zichtbare inktstrepen veroorzaken in effen kleurvlakken, zelfs als de dimensionale passing (diameter, spoed, schroefdraadvorm) correct is. De oscillatiefunctie is afhankelijk van de spoednauwkeurigheid (cumulatief minder dan 10 µm) en de oppervlaktegladheid (Ra minder dan 0,4 µm), wat standaard industriële wormwielen niet garanderen. Controleer altijd de spoedafwijking en de specificaties voor de oppervlakteafwerking met de leverancier van het wormwiel, of geef expliciet aan dat u een "oscillatieschroefdraad van printkwaliteit" wilt om ervoor te zorgen dat de juiste productietolerantie wordt toegepast.
V: Hoe beïnvloedt de oscillerende beweging van de penseelstreek de kwaliteit van de inktverdeling?
Een langere slag (6 tot 8 mm) zorgt voor een betere inktverdeling over de rolbreedte, maar verhoogt de axiale kracht op de rollagers en de wormas. Een kortere slag (3 tot 4 mm) vermindert de belasting van de lagers, maar vereist meer oscillatiecycli (meer wormomwentelingen) om een vergelijkbare inktverdeling te bereiken. De optimale slag is afhankelijk van de inktviscositeit en het drukpatroon: UV-inkten met een hoge viscositeit vereisen een langere slag; flexo-inkten op waterbasis met een lage viscositeit verspreiden zich gemakkelijker met een kortere slag. Drukpersfabrikanten stellen de slag in tijdens het ontwerp door de spoed en de aangrijpingsgeometrie van de wormas te kiezen — de operator kan dit niet achteraf aanpassen.
V: Welke DIN-nauwkeurigheidsklasse moeten wormwieloverbrengingen van drukpersen specificeren?
De DIN 3974-nauwkeurigheidsklassen voor wormwielen variëren van 1 (hoogste precisie) tot 12 (laagste). Commercieel drukwerk (brochures, verpakkingen): DIN 6 tot 7 — haalbaar met een geslepen worm met een ruwheidsgraad van Ra 0,4 µm. Hoogwaardig drukwerk (kunstreproductie, veiligheidsdrukwerk): DIN 5 — vereist een gelapte worm met een ruwheidsgraad van Ra 0,2 µm en individueel gecontroleerde tandgeometrie. Kranten- en golfkartondrukwerk: DIN 7 tot 8 — haalbaar met een geslepen of getande worm. De DIN-klasse bepaalt zowel de tandwieloverbrenging (trilling) als de transmissiefout (snelheidsvariatie) — beide factoren hebben een directe invloed op de afdrukkwaliteit. Het specificeren van een klasse strakker dan nodig verhoogt de kosten van het wormwielpaar met 30 tot 50 procent; het specificeren van een klasse losser dan nodig leidt tot zichtbare afdrukfouten.
V: Hoe vaak moeten wormwieloverbrengingen in een drukpers worden vervangen?
De aandrijftandwielen slijten op het contactpunt van de schroefdraad met de rolgroef. De vervangingsinterval is afhankelijk van de perssnelheid en het aantal draaiuren: krantenpersen met meer dan 3000 uur per jaar hebben mogelijk elke 2 tot 3 jaar vervanging van de aandrijftandwielen nodig. Commerciële offsetpersen met 1500 tot 2500 uur per jaar: elke 3 tot 5 jaar. De slijtage-indicator is de verslechtering van de afdrukkwaliteit (het opnieuw verschijnen van strepen in effen vlakken) in plaats van een vast aantal draaiuren — wanneer er strepen verschijnen die er bij de laatste installatie van de aandrijftandwielen niet waren, moet het aandrijftandwiel worden vervangen. De tandwielen van de aanvoerreductie gaan langer mee (5 tot 10 jaar) omdat de belasting licht is en de werking continu is (minder start-stop-vermoeidheid dan bij industriële toepassingen).
V: Gebruiken digitale drukpersen wormwieloverbrengingen?
Digitale drukpersen (inkjet, elektrofotografisch) gebruiken geen inktoscillatie-wormwielen omdat ze geen conventionele inkttoevoer hebben — het beeld wordt digitaal gevormd zonder het inktrolsysteem dat analoge persen nodig hebben. Digitale persen gebruiken echter nog steeds wormwieloverbrengingen voor papiertransport, papieraanvoer en papieruitvoer — de snelheidsreductie en zelfvergrendelende functies zijn hetzelfde als bij offset- en flexografische persen. De markt voor wormwieloverbrengingen voor drukpersen verschuift daarom van overwegend oscillatie (analoge persen) naar uitsluitend papieraanvoer (digitale persen) naarmate de industrie zich ontwikkelt — maar de totale vraag naar componenten blijft stabiel omdat elke pers, analoog of digitaal, papieraanvoer nodig heeft.
Drukpersen gebruiken wormwieloverbrengingen op een manier die in geen enkele andere industrie wordt nagebootst: het oscillatiemechanisme van de inktrol zet de rotatie van de wormdraad om in een gelijktijdige axiale verplaatsing van de verdeelrol, waardoor de inkt gelijkmatig over de printbreedte wordt verdeeld om strepen te voorkomen. Dit mechanisme vereist een nauwkeurigheid van printkwaliteit (cumulatief minder dan 10 µm) en een oppervlakteafwerking (Ra 0,2 tot 0,4 µm) die standaard industriële wormwielen niet kunnen bieden. Het wormwielpaar voor de reductie van de inkttoevoer vervult de conventionele rol van snelheidsreductor, maar met precisiespecificaties (DIN 5 tot 7, tandwieltrilling minder dan 0,05 mm/s RMS) die direct bepalend zijn voor de nauwkeurigheid van de meerkleurenregistratie en de uniformiteit van de inktfilm. De oppervlakteafwerking is de meest bepalende specificatieparameter: het verschil tussen gefreesd (Ra 1,6 µm) en gelapt (Ra 0,2 µm) resulteert in een tienvoudige vermindering van de tandwieltrilling en het verschil tussen "zichtbare strepen" en "uitstekende printkwaliteit".
Voor fabrikanten van drukpersen en onderhoudsteams levert onze technische afdeling oscillatiedraad en tandwielsets voor de aanvoer met een nauwkeurigheid van DIN 5 tot 8. Standaardcatalogus precisie wormwielsets Voeg oscillatiedraden toe met geverifieerde nauwkeurigheidscertificaten voor de aanloop en aanvoerparen met DIN-nauwkeurigheidsklasse-documentatie. Dien een specificaties van de printerdrive met perstype, snelheidsbereik, afdrukkwaliteit en aantal kleurenstations.
Welke wormwieloverbrengingen zijn geschikt voor een drukpers?
Geef het type drukpers (offset, flexo, diepdruk), het aantal kleurstations, de afdruksnelheid, de registratietolerantie en of u oscillatiedraden, aanvoerparen of beide nodig heeft op. Wij adviseren u dan over de DIN-nauwkeurigheidsklasse, de oppervlakteafwerking en de specificatie voor de aanvoernauwkeurigheid.
Redacteur: Cxm
