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柔版印刷机采用柔性凸版（具体内容在工艺部分介绍）印刷工艺，对承印物表面的平整度要求较低，而且印刷时的压力轻，因此可适用的承印材料广泛，既可以使用不易拉伸的材料，也可以使用伸缩性较大的材料。柔版印刷机在国内主要用于软包装材料的印刷、瓦楞纸预印材料的印刷、标签印刷、无纺布印刷等。
柔版印刷机可采用水性油墨和封闭式供墨系统，因此更加环保。与凹版印刷相比，柔版印刷机上墨量少，印刷后无须大量的热能即可将印刷品完全干燥，所以节能效果好。为满足国家环保政策的要求，柔性版印刷的应用领域和应用量将呈上升趋势。目前已有部分使用传统凹版印刷工艺的企业开始逐步改用柔版印刷。
柔版印刷机主要有层叠式、机组式和卫星式三种结构型式，图3-26和图3-27所示分别为卫星式和机组式柔版印刷机的外观。
图3-26 卫星式柔版印刷机（西安航天华阳机电装备有限公司产品，照片由该公司提供）
本节将介绍卫星式柔版印刷机（satellite flexographic printing machine）的工艺原理和自动化与驱动解决方案。典型卫星式柔版印刷机的主要参数（以用于软包装材料印刷的机器为例）如下：印刷速度为200～450m/min、印刷色数为4～10色、印刷幅宽为1～1.35m、套印精度可优于±0.1mm。
图3-27 机组式柔版印刷机（潍坊东航印刷科技股份有限公司产品，照片由该公司提供）
卫星式柔版印刷机的各印刷色组分布在中心压印辊筒周围，当其进行印刷时，承印材料紧贴在中心压印辊筒表面，且与中心压印辊筒表面的线速度一致，即承印材料与中心压印辊筒表面相对静止，因此套印精度高；升速、降速过程速度平稳，对套色误差影响小，因此在起动、停机过程中，能很快达到要求的套色精度，可节省承印材料；从放卷到收卷，承印材料走料的线路非常短，所以承印材料浪费较少，印刷产品的成品率较高。因此，与层叠式和机组式柔版印刷机相比，卫星式柔版印刷机具有更大的发展空间。
为提高机器的灵活性，适应小批量、多印品种类的市场需要，电子轴传动和套筒辊筒等新技术正越来越多地被用于卫星式柔版印刷机。电子轴传动卫星式柔版印刷机的印刷机组由多个独立的伺服电动机带动，如中心压印辊筒、网纹辊、印版辊筒等均由电子轴驱动且同步。由于采用了无机械齿轮传动技术，在需要更换不同长度的印刷产品时，无须更换机械齿轮，大大缩短了准备时间。目前，卫星式柔版印刷机常采用的另一个新技术是套筒式印版辊筒和网纹辊。套筒式印版辊筒成本低，装卸容易，这也同样有助于缩短更换印刷产品的准备时间。
为减少印刷过程中对环境的污染，越来越多的柔版印刷机采用了封闭式墨腔和刮墨系统，使油墨位于封闭的墨路内而不向外挥发，从而使印刷过程更符合环境保护的要求。封闭式墨腔和刮墨系统还能节约油墨，且避免环境中的灰尘进入油墨循环系统，以提高印刷产品质量。
（1）柔版印刷工艺、机器结构和工作过程 柔版印刷是凸版印刷工艺的一种形式，印版上欲印刷的图文部分高于空白的部分。印刷时，印版上的图文部分被涂上油墨，油墨在压印辊压力的作用下被转移到承印材料表面，完成印刷。
图3-28所示为采用封闭式墨腔和刮墨系统的柔版印刷工艺原理。网纹辊旋转时与油墨直接接触并粘上了油墨，经刮墨刀去除多余的油墨后，网纹辊上的油墨转移到印版辊的印版上，承印材料从印版辊筒和压印辊筒中间通过时，在压印辊筒的压力作用下，印版表面的油墨被转移到承印材料上，即完成了印刷。有些柔版印刷机的传墨装置中还配备有传墨辊（或称橡胶辊），墨腔中的油墨要经过传墨辊转移到网纹辊，如图3-29所示。
图3-28 封闭式墨腔和刮墨系统的柔版印刷工艺原理
图3-29 双辊传墨柔版印刷工艺示意图
卫星式柔版印刷机又称中央压印（central impression）辊筒式柔版印刷机，是柔版印刷机中最重要的机型。一般来说，卫星式柔版印刷机由放卷部分、进料牵引、印刷部分、干燥部分（色间干燥和最终干燥）、冷却部分、收料牵引、收卷部分（或连线加工部分）组成，如图3-30所示。
图3-30 卫星式柔版印刷机典型工艺过程
放卷部分将卷筒形式的承印材料连续地输送给印刷部分。借助其配备的控制和驱动系统，放卷部分通常具有保持承印材料张力稳定、计算承印材料卷的剩余长度、完成更换承印材料卷和接料等功能。
进料牵引部分的作用是在承印材料进入印刷单元之前将放卷时的张力波动消除，使承印材料在放卷部分和第一印刷单元之间的张力得以优化。
卫星式柔版印刷机具有用于不同颜色的多个印刷机组，它们环绕在一个大的压印辊筒周围，类似多个卫星环绕在大恒星旁。各个印刷机组采用同样的印刷工艺，即将网纹辊上的油墨转移到印版辊的印版上，再转移到承印材料上。卫星式柔版印刷机多采用全封闭式输墨系统，如图3-31所示，该系统内的油墨不仅可循环使用，而且由于封闭性好，有利于环境卫生与环境保护。
印版辊筒和网纹辊过去常采用整体式结构，这种型式结构简单、刚性好，但更换过程复杂且费时。目前的趋势是采用套筒式的印版辊筒和网纹辊，它们配备有气动快速夹紧和松开装置，使印版辊筒和网纹辊更换方便且快捷，可极大地减少更换活件的准备时间，提高工作效率。
图3-31 封闭式输墨系统
印刷部分的传动可由机械齿轮传动方式实现，但目前更流行的是电子轴传动。在机械齿轮传动方式下，中心压印辊筒的运动通过机械齿轮传递给印版辊筒和网纹辊，由此实现三者之间的同步转动。而电子轴传动的卫星式柔版印刷机，其中心压印辊筒、印版辊筒和网纹辊的转动是由相互独立的伺服电动机带动的。利用伺服驱动系统的多轴同步功能，可方便地满足印刷产品长度变化和套色的需求。
干燥部分包括色间干燥和最终干燥。色间干燥是将每色印刷完成后的油墨表层进行预干燥，以免影响下一色印刷。当所有颜色的印刷完成后，再通过最终烘干装置进行最终干燥。
冷却部分的作用是将干燥后的印刷产品进行冷却降温，以进行正常收卷或连线加工等操作。
收料牵引部分的作用是对印刷、烘干和冷却后的承印材料进行收卷（或印后加工）前，将其在之前加工工艺过程中可能产生的张力波动消除，使收卷（或印后加工）时承印材料的张力稳定。
收卷部分将印刷后的材料复卷起来，其结构和功能与放卷相对应。
（2）张力控制 如前所述，放卷部分的主要功能包括保持承印材料张力稳定、计算承印材料剩余长度、完成对承印材料的换卷和接料等。
在放卷部分，为控制承印材料的张力，要配备张力检测装置，如浮动辊或压力传感器；还需采用某种制动方式，如用磁粉制动器制动或用电动机制动。磁粉制动是利用电磁原理对卷材进行制动的。目前，利用变频器和异步电动机进行制动控制的方式比较流行。
在印刷过程中，承印材料卷筒的直径不断减小，为保持材料的张力不变，要对制动力矩进行相应调整。电动机调节原理是利用张力实测值与设定值的差值信号，并根据当前的卷筒直径值，计算出需要的电动机转速和转矩，再利用变频器或伺服驱动器调节电动机，使其转速或转矩达到理想值，从而实现张力控制。采用电动机制动方式还有利于实现放卷部分更多的自动化功能，如实现自动接、换料时的预驱动功能等。
进料牵引部分的作用是在承印材料进入印刷单元前将放卷时的张力波动消除，使承印材料在放卷部和第一印刷单元之间的张力得以优化。
卫星式柔版印刷机的各印刷色组分布在中心压印辊筒周围，承印材料紧贴在中心压印滚筒表面上（通常其包角可达85%以上），且与中心压印辊筒表面运动的线速度一致。中心压印辊筒内部通有冷却水，使辊筒表面保持恒温，由此保证承印材料不易变形。相邻印刷色组间的距离很短且不存在机械同步速度损失，因此无须做任何补偿。因为承印材料在不同色组间的速度差几乎为零，可认为各印刷单元是在零张力条件进行印刷的，所以就不存在因张力变化引起的套色误差。因此，只要印版辊等部件的机械加工精度和装配精度足够高且转速稳定，即可达到可接受的套色精度。
收料牵引部分的作用是使承印材料进入收卷（或印后加工）部分之前将材料在印刷等部分产生的张力波动消除，使得收卷（或印后加工）时产品的张力稳定。
目前主流的收卷张力控制方式是通过变频电动机或伺服电动机来卷取产品，由浮动辊或压力传感器来检测张力的变化，并将其转换成电信号后传输到控制器。控制器要考虑到收卷过程中卷径的变化，根据上述实测张力和设定张力的差值以及当前的卷径，计算出电动机应输出的转速或转矩，通过变频器或伺服驱动器控制电动机的转速或转矩输出值，达到控制张力的目的。
（3）套色控制 根据之前介绍的卫星式柔版印刷机的结构型式和多色印刷原理，印刷过程中承印材料的张力非常稳定。如果各个印版、印版辊筒、压印辊筒的制造加工精度和装配精度足够高，在没有配备自动套色系统的情况下，就能够达到约±0.1mm的套色精度。电子轴驱动的套色精度会更高些。
因为电子轴印刷机由独立的伺服电动机驱动印版辊筒，在伺服驱动系统的控制下，伺服电动机可以在带动印版辊筒与其他色组伺服电动机同步转动的同时，在印版辊筒上叠加一个与套色误差值相对应的相位调整值，对套色误差进行动态调整，从而得到更好的纵向套色效果。所以在电子轴卫星式柔版印刷机中，操作人员可以根据纵向套色误差的实际情况，在机器的人机界面上发出某个色组的套色调整信号，伺服驱动系统利用该信号来调整相应印版辊筒伺服电动机的相位，以得到更理想的纵向套色效果。
对于横向套色，可以为每个印版辊配备横向丝杠，并由一个伺服（或步进）电动机驱动丝杠带动印版辊的横向移动。与纵向套色类似，操作人员可以根据横向套色误差的实际情况，在机器的人机界面上发出横向套色调整信号，伺服驱动系统和电动机即可利用该信号来调整丝杠带动印版辊的横向移动，实现更理想的横向套色效果。
根据前面介绍的卫星式柔版印刷机的工作原理和工艺过程，需要利用自动化与驱动产品和软件来实现放卷、进料牵引、印刷、收料牵引、收卷等部分的同步协调运行，同时确保承印材料在机内各部分张力稳定，保证印品套色精准。下面给出一个卫星式柔版印刷机的自动化与驱动系统方案，如图3-32所示，其中印刷部分的自动化与驱动系统方案如图3-33所示。
图3-32 卫星式柔版印刷机自动化与驱动系统方案
图3-33 印刷部分的自动化与驱动系统方案
在本方案中，放卷部分的任务是将承印材料以特定的张力和速度送入印刷单元。因承印材料卷筒的直径随着印刷的进行而逐渐减小，所以控制系统要检测承印材料卷的直径变化，并根据其质量等参数计算出驱动电动机对应的转速和转矩。本方案为放卷装置配备一台伺服电动机，可根据需要调整其转速或转矩。有些机型利用变频器的转矩输出可控的功能，将其用于放卷的张力控制。对应的输入输出模块用于接收来自传感器的信息，如承印材料卷的当前直径等。许多印刷机的放卷装置是由第三方提供的独立放卷机，配备本机自己的控制器和驱动装置。为减少更换承印材料卷时的停机时间，提高机器的工作效率，有些机型配备两个材料卷架，当使用某个材料卷架时，另一个可离线进行材料上卷等准备工作。
承印材料进入印刷单元之前先经过一个进料牵引单元，进料牵引单元的性能会极大地影响印刷机的性能。在此配备一台伺服电动机，使得进料牵引单元的转速和转矩与相邻的机器部分完全匹配。此处的输入输出模块用于传递来自传感器的信息，如浮动辊位置或压力传感器的数值等，用来辅助主控制器和伺服驱动系统完成进料牵引单元的任务。
印刷部分通常包括一个中心压印辊筒、多个印刷色组及其调压单元（用于驱动印版辊筒、网纹辊的前后移动，完成它们与中心压印辊筒之间的压力调整）。在图3-33所示的驱动方案中，用一个伺服电动机驱动中心压印辊筒；每一个印刷色组中，包括两个伺服电动机，分别驱动印版辊筒和网纹辊。在某些机型中，可能会用到更多的伺服电动机，如将它们用于调压单元、横向套色用丝杠等。如前所述，每个印版辊筒对应的伺服电动机兼具驱动辊筒转动和纵向套色功能。这些伺服电动机的运动间有严格的同步要求，需要依靠运动控制器具有的多轴同步功能来实现。
色间干燥和最终干燥通常需要加热和吹风装置，这些工艺并没有严格的运动控制要求，无须伺服控制，一般会用到变频器和异步电动机、加热元件和温度传感器等部件。
印刷完成后经过烘干和冷却，承印材料还要经过一个收料牵引单元，其作用与进料牵引单元类似，用于消除印刷及后续过程中承印材料可能存在的张力波动，使承印材料在复卷时的张力得以优化。此处同样配备一台伺服电动机驱动收料牵引单元，使承印材料在此处与机器其他部分的张力和速度匹配。输入输出模块用于传递来自传感器的信息，如浮动辊位置或压力传感器的数值等，用来辅助主控制器和伺服驱动系统完成收料牵引单元的任务。
收卷部分以特定的张力和速度将印刷后的承印材料复卷起来。因承印材料卷的直径随着复卷的进行而逐渐增加，所以控制系统要检测承印材料卷的直径变化，并根据承印材料的质量等参数计算出驱动电动机对应的转速或转矩。本方案为收卷部配备一台伺服电动机，可根据需要调整其转速和转矩。有些机型利用变频器的转矩输出可控的功能，用其驱动异步电动机实现收卷的张力控制。输入输出模块用于接收来自传感器的信息，如承印材料卷的当前直径等。许多印刷机的收卷装置是由第三方提供的独立收卷机，通常配备有本机自己的控制器和驱动装置。
本方案采用典型的模块化自动化与驱动控制方法。这里用一台（或多台，如果伺服轴较多）运动控制器负责机器内的多轴运动同步。该运动控制器具有逻辑和运动控制功能，且支持分布式的自动化结构和模块化机器设计，并可提供多伺服轴同步功能，运行印刷机所需的各种逻辑控制和工艺功能软件。机器的所有功能部分，如放卷、放卷牵引、印刷色组、收料牵引和收卷都可分别地进行设计、开发、编程和调试。
本方案所选的驱动器具有较高的过载能力，以适应印刷机所需的较宽驱动性能范围。多轴同步所需的传感器测量值、电动机状态等信息通过光纤以数字化的形式传输，不仅速度快，且降低了机器内传输线的复杂性。
本方案的主逻辑控制器选用高性能的PLC，通过以太网与印刷机的操作屏连接，可对印刷机进行集成化的管理，完成印刷机的各种操作任务，如印刷压力控制、张力控制、横向以及纵向套准、远程诊断和在线帮助等功能，还可以实现系统参数及配方的读写、系统状态监控、故障提示等。