专利名称：一种雕刻凹版抛光设备及抛光工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种雕刻凹版抛光设备及抛光工艺。
背景技术：
表面光洁度是凹版印刷的一项重要质量指标，凹版在表面镀铬前需 要进行抛光。 目前行业中采用手持式电动高速抛光机对凹版进行表面抛光，抛光时需要使用油性抛光 膏，抛光后需要使用溶剂(如汽油)及酒精进行清洗。在整个过程中，手工抛光存在抛光质 量不稳定的缺点，而且抛光轮的高速旋转、汽油酒精的使用、化学粉尘的产生使目前的抛光 工艺和设备存在安全、环保和健康等方面的隐患。随着企业生产自动化程度的提高，需要提 高抛光效率、保证凹版的表面质量和一致性。
发明内容
本发明目的是提供了一种安全、环保、抛光效率高、抛光质量高的凹版抛光机，其 解决了现有技术中抛光方法安全性差、存在环保和健康隐患、抛光效率低、抛光质量低的技 术问题。本发明的技术解决方案为一种雕刻凹版抛光设备，包括控制系统1、气动系统、可放置凹版的机架2、设置在 机架2上的X轴伺服机构、Y轴伺服机构和Z轴伺服机构、可在Z轴伺服机构的带动下沿着 Z轴方向运动的抛光装置5，其特殊之处在于所述抛光装置5包括设置在Z轴伺服机构上 的恒压控制气缸6、设置在恒压控制气缸6上的电动装置、设置在电动装置输出端的抛光头 7、设置在抛光头7上的抛光垫8、可向抛光头7提供抛光液的抛光液供应系统。上述抛光液供应系统包括抛光液储存箱9、设置在抛光头7内的缓冲槽10、设置在 抛光头7下端面的抛光液外槽11，所述抛光液储存箱9和缓冲槽10之间设置有抛光液管 道12、电控阀13及流量控制阀14，所述电控阀13及流量控制阀14分别与控制系统1电连 接，所述缓冲槽10和抛光液外槽11之间设置有抛光液导向孔15。上述抛光头7下端面还设置有与抛光液外槽11同心的抛光液内槽16，所述缓冲槽 10与抛光液外槽11之间设置有多个圆周均布的抛光液导向孔15，所述缓冲槽10与抛光液 内槽16之间设置有多个圆周均布的抛光液导向孔15。上述Y轴伺服机构包括Y轴左导轨41、Y轴右导轨42、Y轴丝杠43和Y轴伺服电 机44 ；所述Y轴左导轨41和Y轴右导轨42分别固定在机架2的左右两侧上方，所述Y轴丝 杠43与Y轴右导轨42平行设置，所述控制系统1与Y轴伺服电机44通过Y轴拖链45电 连接，所述Y轴伺服电机44可带动Y轴丝杠43转动；所述X轴伺服机构包括X轴导轨31、 X轴丝杠32和X轴伺服电机33 ；所述X轴导轨31的左端通过滚轮浮动支撑在Y轴左导轨 41上，所述X轴导轨31的右端可在Y轴丝杠43的带动下在Y轴右导轨42上移动，所述控 制系统1与X轴伺服电机33通过X轴拖链34电连接，所述X轴伺服电机33可带动X轴丝 杠32转动；所述Z轴伺服机构包括可在X轴丝杠32的带动下在X轴导轨31上移动的支撑架51、设置在支撑架51上的Z轴导轨52和Z轴伺服气缸53，所述抛光装置与Z轴伺服气 缸53的活动端连接；所述控制系统1与电动装置电连接。上述电动装置包括调速电机3和减速箱4。上述机架上设置有可放置凹版的电磁吸盘17 ；所述抛光垫8包括上层的带微孔聚 酯纤维层和下层的帆布层。上述Y轴右导轨42、X轴导轨31上设置有保护罩。一种使用权利要求1所述雕刻凹版抛光设备的雕刻凹版抛光工艺，其特征在于 其包括以下步骤1]将预处理过的凹版固定在雕刻凹版抛光设备的电磁吸盘上；2]控制系统通过电控阀和流量控制阀控制抛光液供应系统向抛光头持续提供抛 光液；3]控制系统通过X轴伺服机构和Y轴伺服机构的平面运动以及Z轴伺服机构和抛 光装置的垂直运动以及电动装置带动的抛光头的旋转运动，带动抛光垫对凹版的全部区域 进行恒压旋转式抛光；4]抛光完毕，用软水清洗凹版。上述抛光液为水性抛光液，其包括以下重量份的组分/K 96 ~ 99% ；磨料1 4%;所述磨料为纳米氧化铝颗粒、纳米氧化硅颗粒或纳米金刚石颗粒。上述X轴伺服机构和Y轴伺服机构的平面运动轨迹为横向弓字形、纵向弓字形和 /或回字形运动轨迹；所述抛光头的旋转速度为30 80转/秒；所述抛光垫与凹版的压力 为70-90克/平方厘米。本发明的优点是1、本发明实现了凹版抛光工序的自动化，改变了目前行业手工抛光的方式，解决 了手工抛光时凹版表面粗糙度不稳定的缺陷。2、本发明采用恒压控制气缸控制抛光装置与凹版之间的压力，确保抛光垫压力的 均勻一致性，可以显著提高抛光质量。本发明抛光装置下降到位为力控制方式，采用精密减 压阀控制恒压控制气缸和低摩擦气缸进出高压空气压力控制输出力，加之低摩擦气缸的低 压力启动、恒速、快速响应、抗侧向负载能力强等特点来解决凹版抛光过程中保持抛光轮对 凹版的压力恒定问题。3、本发明抛光时抛光液供应系统可实现抛光液自动供给，加上抛光装置压力恒定 以及抛光轮转速可调，可使凹版的表面光洁度从平均粗糙度Ra 60nm提高到Ra 20nm。4、抛光头若采用中间开直孔的方式，在抛光装置高速旋转时，由于离心力的作用， 带有一定粘度的抛光液将被滞留在直孔内壁上，流动将非常缓慢，同时由于中间转速最低 且抛光垫紧贴抛光头，抛光液很难从中间向外部的有效抛光区域扩散，从而影响抛光效果。 本发明采用泵加压实现抛光液供给，采用围绕抛光装置的中心开若干倾斜的抛光液导向孔 的方式，利用抛光过程中抛光装置高速旋转的离心力，使抛光液均勻地顺着倾斜的抛光液 导向孔流到抛光垫上，使抛光液流动既稳定可靠又减少了浪费。5、本发明采用X、Y、Z三坐标动作方式，X、Y轴伺服机构提供抛光装置平面运动动力，Z轴伺服机构由气缸控制抛光装置的上下运动，抛光装置旋转由电动装置提供动力，实 现抛光装置平面运动速度可调。抛光装置上下升降导向采用直线导轨导向，保证运动精确。6、本发明的X轴伺服机构采用一端导轨固定，一端滚轮浮动支撑。浮动支撑增加 了支撑，减小了悬臂造成的不稳定，避免了一端固定，另一端悬臂的不稳定；又避免了两端 固定造成的安装精度高、运动过程中易出现卡阻、停滞等现象。7、本发明利用电磁吸盘将凹版吸附在工作面上，固定方式稳定可靠，操作简单方 便。8、本发明对抛光液通过电控阀控制关断和打开。9、本发明保护罩对运动部件进行保护，增加了使用寿命，减小了操作的不安全因
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图1为本发明凹版抛光设备的俯视图；图2为本发明凹版抛光设备和Z轴伺服机构的结构示意图；图3为本发明凹版抛光设备的抛光头的结构示意图；图4为本发明凹版抛光设备的抛光液供应系统结构示意图。其中控制系统-1，机架-2，调速电机-3，减速箱-4，抛光装置-5，恒压控制气 缸_6，抛光头_7，抛光垫-8，抛光液储存箱_9，缓冲槽-10，抛光液外槽-11，抛光液管 道-12、电控阀-13，流量控制阀-14，导向孔-15，抛光液内槽-16，电磁吸盘-17，X轴导 轨-31、X轴丝杠-32，X轴伺服电机-33，X轴拖链-34，Y轴左导轨-41、Y轴右导轨-42、Y 轴丝杠-43，Y轴伺服电机-44，Y轴拖链-45，支撑架-51，Z轴导轨-52，Z轴伺服气缸-53。
具体实施例方式本发明雕刻凹版抛光设备，包括控制系统1、气动系统、机架2、X轴伺服机构、Y轴伺服机构和Z轴伺服机构、可在Z轴伺服机构的带动下沿着Z轴方向运动的抛光装置5 ；机 架2上设置有可吸紧凹版的电磁吸盘17 ；抛光装置包括设置在Z轴伺服机构上的恒压控制 气缸6、设置在恒压控制气缸上的电动装置、设置在电动装置输出端的抛光头7、设置在抛 光头7上的抛光垫8、可向抛光头7提供抛光液的抛光液供应系统；抛光垫8包括上层的带 微孔聚酯纤维层和下层的帆布层；抛光头7下端面还设置有与抛光液外槽同心的抛光液内 槽16，缓冲槽10与抛光液外槽11之间设置有多个圆周均布的抛光液导向孔15，缓冲槽10 与抛光液内槽16之间设置有多个圆周均布的抛光液导向孔15 ；抛光液供应系统包括抛光 液储存箱9、设置在抛光头内的缓冲槽10、设置在抛光头7下端面的抛光液外槽11，抛光液 储存箱9和缓冲槽10之间设置有抛光液管道12、电控阀13及流量控制阀14，电控阀13及 流量控制阀14分别与控制系统1电连接，缓冲槽10和抛光液外槽11之间设置有抛光液导 向孔15 ；X轴伺服机构包括X轴导轨31、X轴丝杠32和X轴伺服电机33 ；X轴导轨的左端通 过滚轮浮动支撑在Y轴左导轨40上，X轴导轨31的右端可在Y轴丝杠43的带动下在Y轴 右导轨42上移动，控制系统1与X轴伺服电机33通过X轴拖链34电连接，X轴伺服电机 33可带动X轴丝杠32转动；Y轴伺服机构包括Y轴左导轨41、Y轴右导轨42、Y轴丝杠43 和Y轴伺服电机44 ；Y轴左导轨41和Y轴右导轨42分别固定在机架2的左右两侧上方，Y轴丝杠43与Y轴右导轨42平行设置，控制系统1与Y轴伺服电机44通过Y轴拖链45电 连接，Y轴伺服电机44可带动Y轴丝杠43转动；Z轴伺服机构包括可在X轴丝杠32的带 动下在X轴导轨31上移动的支撑架51、设置在支撑架51上的Z轴导轨52和Z轴伺服气 缸53，抛光装置5与Z轴伺服气缸53的活动端连接；控制系统1与电动装置电连接；电动 装置包括调速电机3和减速箱4 ；为了防止抛光液的溅入，Y轴右导轨42、X轴导轨31上设 置有保护罩。雕刻凹版抛光设备进行雕刻凹版抛光的步骤如下1]将预处理过的凹版固定在雕刻凹版抛光设备的电磁吸盘上；2]控制系统通过电控阀和流量控制阀控制抛光液供应系统向抛光头持续提供抛 光液；抛光液为水性抛光液，其包括96 99%水和1 4%磨料；磨料可采用纳米氧化铝颗 粒、纳米氧化硅颗粒或纳米金刚石颗粒。 3]控制系统通过X轴伺服机构和Y轴伺服机构的平面运动以及Z轴伺服机构和抛 光装置的垂直运动以及电动装置带动的抛光头的旋转运动，带动抛光垫对凹版的全部区域 进行恒压旋转式抛光；X轴伺服机构和Y轴伺服机构的平面运动轨迹可采用横向弓字形、纵 向弓字形、回字形运动轨迹中的一种或多种的结合；抛光头的旋转速度为30 80转/秒； 施加在抛光垫与凹版之间的压力为70-90克/平方厘米；4]抛光完毕，用软水清洗凹版。
X，Y轴运动采用直线导轨导向，伺服电机提供运动动力，滚珠丝杠传递运动动力的 运动方式。Z轴运动导向为精密直线导轨，运动动力由低摩擦气缸提供。抛光压力由低摩擦 气缸提供，压力无级可调。抛光装置旋转由变速电机提供动力，抛光装置转速可调。抛光装 置采用浮动连接，浮动角度可以调节。抛光液采用电控阀控制自动供给，与抛光装置随动运 动。
权利要求
一种雕刻凹版抛光设备，包括控制系统(1)、气动系统、可放置凹版的机架(2)、设置在机架(2)上的X轴伺服机构、Y轴伺服机构和Z轴伺服机构、可在Z轴伺服机构的带动下沿着Z轴方向运动的抛光装置(5)，其特征在于所述抛光装置(5)包括设置在Z轴伺服机构上的恒压控制气缸(6)、设置在恒压控制气缸(6)上的电动装置、设置在电动装置输出端的抛光头(7)、设置在抛光头(7)上的抛光垫(8)、可向抛光头(7)提供抛光液的抛光液供应系统。
2.根据权利要求1所述的雕刻凹版抛光设备，其特征在于所述抛光液供应系统包括 抛光液储存箱(9)、设置在抛光头(7)内的缓冲槽(10)、设置在抛光头(7)下端面的抛光液 外槽(11)，所述抛光液储存箱(9)和缓冲槽(10)之间设置有抛光液管道(12)、电控阀(13) 及流量控制阀(14)，所述电控阀(13)及流量控制阀(14)分别与控制系统(1)电连接，所述 缓冲槽(10)和抛光液外槽(11)之间设置有抛光液导向孔(15)。
3.根据权利要求1所述的雕刻凹版抛光设备，其特征在于所述抛光头(7)下端面还 设置有与抛光液外槽(11)同心的抛光液内槽(16)，所述缓冲槽(10)与抛光液外槽(11)之 间设置有多个圆周均布的抛光液导向孔(15)，所述缓冲槽(10)与抛光液内槽(16)之间设 置有多个圆周均布的抛光液导向孔(15)。
4.根据权利要求1或2或3所述的雕刻凹版抛光设备，其特征在于所述Y轴伺服机 构包括Y轴左导轨(41)、Y轴右导轨(42)、Y轴丝杠(43)和Y轴伺服电机(44)；所述Y轴 左导轨(41)和Y轴右导轨(42)分别固定在机架(2)的左右两侧上方，所述Y轴丝杠(43) 与Y轴右导轨(42)平行设置，所述控制系统(1)与Y轴伺服电机(44)通过Y轴拖链(45) 电连接，所述Y轴伺服电机(44)可带动Y轴丝杠(43)转动；所述X轴伺服机构包括X轴导 轨(31)、X轴丝杠(32)和X轴伺服电机(33)；所述X轴导轨(31)的左端通过滚轮浮动支撑 在Y轴左导轨(41)上，所述X轴导轨(31)的右端可在Y轴丝杠(43)的带动下在Y轴右导 轨(42)上移动，所述控制系统(1)与X轴伺服电机(33)通过X轴拖链(34)电连接，所述 X轴伺服电机(33)可带动X轴丝杠(32)转动；所述Z轴伺服机构包括可在X轴丝杠(32) 的带动下在X轴导轨(31)上移动的支撑架(51)、设置在支撑架(51)上的Z轴导轨(52)和 Z轴伺服气缸(53)，所述抛光装置(5)与Z轴伺服气缸(53)的活动端连接；所述控制系统 (1)与电动装置电连接。
5.根据权利要求4所述的雕刻凹版抛光设备，其特征在于所述电动装置包括调速电 机⑶和减速箱⑷。
6.根据权利要求5所述的雕刻凹版抛光设备，其特征在于所述机架上设置有可放置 凹版的电磁吸盘(17)；所述抛光垫(8)包括上层的带微孔聚酯纤维层和下层的帆布层。
7.根据权利要求6所述的雕刻凹版抛光设备，其特征在于所述Y轴右导轨(42)、X轴 导轨(31)上设置有保护罩。
8.一种使用权利要求1所述雕刻凹版抛光设备的雕刻凹版抛光工艺，其特征在于其 包括以下步骤1]将预处理过的凹版固定在雕刻凹版抛光设备的电磁吸盘上；2]控制系统通过电控阀和流量控制阀控制抛光液供应系统向抛光头持续提供抛光液；3]控制系统通过X轴伺服机构和Y轴伺服机构的平面运动以及Z轴伺服机构和抛光装置的垂直运动以及电动装置带动的抛光头的旋转运动，带动抛光垫对凹版的全部区域进行 恒压旋转式抛光；4]抛光完毕，用软水清洗凹版。
9.根据权利要求8所述雕刻凹版抛光工艺，其特征在于所述抛光液为水性抛光液，其 包括以下重量份的组分水96 99% ； 磨料1 4% ；所述磨料为纳米氧化铝颗粒、纳米氧化硅颗粒或纳米金刚石颗粒。
10.根据权利要求8或9所述雕刻凹版抛光工艺，其特征在于所述所述X轴伺服机构和Y轴伺服机构的平面运动轨迹为横向弓字形、纵向弓字形和/或 回字形运动轨迹；所述抛光头的旋转速度为30 80转/秒；所述抛光垫与凹版的压力为 70-90克/平方厘米。
全文摘要
本发明涉及一种雕刻凹版抛光设备，包括控制系统、气动系统、可放置凹版的机架、设置在机架上的X轴伺服机构、Y轴伺服机构和Z轴伺服机构、可在Z轴伺服机构的带动下沿着Z轴方向运动的抛光装置，所述抛光装置包括设置在Z轴伺服机构上的恒压控制气缸、设置在恒压控制气缸上的电动装置、设置在电动装置输出端的抛光头、设置在抛光头上的抛光垫、可向抛光头提供抛光液的抛光液供应系统。其解决了现有技术中抛光方法安全性差、存在环保和健康隐患、抛光效率低、抛光质量低的技术问题，具有安全、环保、抛光效率高、抛光质量高的优点。
文档编号B24B57/02GK101823227SQ200910118849
公开日2010年9月8日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者代红敏, 刘杰, 刘永江, 张临垣, 桂应琪, 符利民 申请人:中国印钞造币总公司;西安印钞厂;北京中钞钞券设计制版有限公司