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特集論

立上げ時間半減
輪転機

文

シャフトレス商業

Quick Start Print System of Commercial
Offset Press
牧 野 重 雄＊1

赤 塚 正 和＊1

妹 尾 慎 一 郎＊2

小 原 浩 志＊3

Shigeo Makino

Shinichiro Senoo

Masakazu Akatsuka

藤 河 達 男＊2
Tatsuo Fujikawa

Hiroshi Kobara

新聞等の折込みチラシやカタログ雑誌，書店に並ぶ書籍のほとんどは毎時約５万部の印刷能力を持つ商業輪転機で大量に印刷され，消費される紙は膨大な量に上る．このうちおよそ 10 ％の紙が，見本の色合いと異なるなどの理由で廃棄処分されており，そのほとんどは印刷準備段階や印刷開始の立上げ時間帯に発生している．題記の商業輪転機は他に先駆けて，この時間帯を半分にできるシステムを搭載し，省資源化と共に生産性の向上に貢献している．

1．はじめDuにT1

従来から大ロットの印刷を中心に使用されている商

インキ供給装置

業用輪転機に対して多様化する市場ニーズは，高速性は維持したまま中・小ロット印刷，短納期生産に移行

T6T2V3 T1V2V1
湿し装置

インキローラ群

版胴しつつある．このニーズを達成するには，印刷ジョブ変更の立上げ時間を短縮するとともに印刷開始時に発ウェブブランケット胴生する損紙（廃棄される紙）を大幅に低減することで生産効率を高める必要があるが，これまでの駆動方式や運転制御方法では限界であった．そこで独立駆動モ

図１ 印刷の原理

インキと湿し水を用いて印刷が行われることを示す．

ータを用いたシャフトレス方式を採用することにより運転制御方法の選択肢が広がり，市場ニーズに対応す品質に最も影響を与えるものとしては転写された絵柄ることができる多くの新機構や新装置の開発ができの色合い，４色の印刷位置（見当），断裁位置，折精た．これらの技術はシャフトレス駆動では先行するド度がある．これらは印刷速度の変化や紙質による紙搬イツメーカに先駆けて開発したもので新型商業輪転機

送時の張力の変化に敏感に反応し見本となる校正紙とMAX 及び SSS 機に搭載され既に多くが市場で稼動しの差異を生じるため商品とはならない損紙が発生すている．

る．印刷の立上げ時間帯では，校正紙と印刷品質を一2．生産性向上を実現する
2．1

MAX-Saver

立上げ時間短縮の必要性致させるため上記色合いなどの種々調整を行うが，この調整に時間を要すると多量の損紙が発生することになる．したがって，この立上げ時間を短縮することは

印刷は図１に示すようにインキ皮膜を薄膜にするた損紙低減を含めた生産性向上に重要なアイテムといえめのインキローラ群，絵柄の書き込まれた刷版を装着る．また，印刷は数万部の単位でジョブの切替えが行した版胴とこの刷版の表面に水を供給する湿しローラわれるのが一般的であり，商業用輪転機は毎時約５万装置及び刷版上の絵柄をいったん転写するブランケッ部の印刷能力を持っているので，短い場合では１時間ト胴で行われる．印刷された紙（ウェブ）はドライヤ

以内に一つのジョブを完了しなければならない．一日で乾燥され，その後指定した大きさに断裁されさらにの切替え回数が十数回というのも珍しくなく，切替え折込まれて排出される．

時間を短縮することは，機械の稼働率を高めることでカラー印刷では通常４色（墨，藍，紅，黄）のインあり多くのユーザの要望でもある．それにこたえるもキを重ね合わせ，あらゆる色合いを表現するが，印刷のとしてシャフトレス技術を活用した MAX-Saver の技術本部広島研究所印刷機械研究室主席
紙印刷機械事業部印刷機械制御設計課＊3
紙印刷機械事業部商業輪転機設計課
＊1
＊2

111

開発を行った．
2．2と同期制御技術を活用し

MAX-Saver とシャフトレス駆動

MAX-Saver は，市場ニーズである間の短縮や損紙低減

損紙低減

印刷立上げ時に加えて印刷機械の安定性印刷立上げ時間の短縮やを具体化している．

その内容を以下に示す．
（1）MAX-Expert

向上やオペレーションのスキルレス化に対応するため印刷ジョブの切替えに伴う損紙低減を目的とし各種の自動化装置及びプレスコントロール装置たシステムであり，前述の IPC に搭載されたジョ（IPC ： Intelligent Press Control）等，印刷を行う上ブ終了後にインキ装置の余剰インキを除去する刷で必要な機能を有機的に結合し，生産性向上を総合的減らし（SPE ： Smart Print End）機能，ジョブに実現しようとするシステムである．図２に MAX-開始時にインキ装置のインキ量を適正化するインSaver の構成を示すが，特に生産性向上に欠かせないキ予備供給（QSI ： Quick Start Inking）機能など装置としてシャフトレス駆動とこれを駆使し損紙低減のほかにブランケット洗浄時の損紙低減（BRC ：MAX-Expert

Blanket Liquid Reducing Control）やウェブのプを目的とした機能がある．

シャフトレス駆動は，従来同期駆動が必要であるインフィード（給紙制御）装置，印刷装置，冷却シリンダ（印刷紙の冷却）装置，ウェブパス（紙の搬送）装リテンション機能などを新たに加えたものから成る．
（2）高速セミオート版交換装置

置及び折（紙の断裁，折込み）装置を連結していたラ独立駆動可能なシャフトレス技術により，各印刷インシャフト（駆動伝達軸）を無くし，それぞれの装装置の版交換作業が並行して実施できることで，従置に単独のモータを配置し同期駆動を実現するもので来の 12 分から４分に時間短縮することができる．

ある．基本技術は以前からある工作機械の制御技術

多軸同時各印刷装置を独立して駆動するため，各色間の位で，工作機械と大きく異なるのは印刷機全相はずれるが，印刷開始時点で自動的に同期する．

体を駆動するため各装置の位相同期や速度追従同期を（3）新型インキキー

仮想同期信号を作り出す Virtual Master の指令の下印刷インキを薄膜（30 〜 50 μm）供給する 28 列に動作すること，使用するモータに大出力が必要なこのピアノ式キー間のインキ固着を，テフロンコーテと，さらには負荷となる印刷機がモータに比較して非ィングトレーを用いることにより防止し，キー開度常に大きな慣性モーメントを持つことである．このた精度を維持して印刷開始時の色調整時間を短縮するめ装置の機能や要求出力に応じてモータの使い分けをことができる．

行い，ドライバは高速デジタル技術により処理能力を（4）不良紙自動排出機構飛躍的に速くしている．またモータの位置をフィード

用紙の折り方を変更する場合，折込部での紙詰まバックするためのエンコーダは光学的な信号を更に電りなどを防止するため，印刷のオペレータは事前の気的に処理して一回転を百万分割単位で細分化し，正排出作業や確認を行う必要があり，これがジョブ切確緻密な位相割出しを可能としたものが搭載されてい替えの負担となっていた．これを自動化し負担軽減る．これらにより指令信号と実位相との偏差を瞬時にを図っている．

算出し，常に補正を行うことによりモータは指令値にその他，視認性及び操作性を向上した大型タッチパ

対し同期精度 10 μm 以内で回転させることができる

ネル，さらに印刷機械の周辺機器とネットワークを組ようにしている．

みユーザ側の経営システムやプリプレスシステムとのMAX-Saver は，このシャフトレスモータの独立性

接続，印刷条件や絵柄情報に基づく印刷機械のプリセット，生産情報の管理などが可能となるデジタルワー【大目標】 【解決課題】
運用の容易性
ユーザ生
産性の向上クフローを構築している．

【ソリューション】

2．3

タッチパネル視認性向上
MAX−Net

損紙の低減
MAX−Expert

立上げ時間の短縮と印刷損紙の低減

前述した MAX-Saver の機能を用いた場合の効果を述べる．図３に MAX-Saver による立上げ時間の集中グリス給脂

新型インキキー

短縮効果の一例を示す．最も短縮されているのは並行保守の容易性

メンテナンス性向上

シャフトレス駆動作業が可能な版交換作業及び折丁（紙の折方）の切替ジョブ切替の効率化

高速セミオート版交換えであり，この結果当社従来比 24 分から９分に短縮

不良紙自動排出されている．実際の印刷では運転者の習熟度や非定常

図２ MAX-Saver の構成するためのシステム．

生産性の向上を総合的に実現

要因などにより異なるが，従来の準備・立上げに要する時間を半減させ得ることが分かる．次に立上げ時に三菱重工技報 Vol.41 No.2（2004-3）

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ット，折機）の位相合わせとウェブテンションの制御

30

印刷準備時間（分）（プリテンション機能）が行われる．これで機械的な15分
短縮

25

準備が整ったことになり，次にブランケットに付着した洗浄液を排出する BRC 機能が作動する．これは洗20：その他
：確認
：印刷調整
：準備・起動
：折丁切替
：版交換
：給紙交換
：ブラン洗浄151050

従来機

浄液を回転力により除去するもので，前述のブランケット洗浄と同様に紙の走行速度を最低速にして損紙抑制を行う．印刷を開始し，色合いや見当そして断裁・折丁を合わせ定常速度へ加速する．従来 20 〜
30 rpm ／秒の加速度で行うと，インキ供給の遅れや紙走行時のテンション変化により色合いや見当などがMAX

図３ 立上げ準備短縮効果

印刷開始前の準備アイテムと MAX-Saver の短縮効果を示す．

校正紙と異なってしまい損紙になっていた．
そこでステップ加速制御（SAC ： Step AccelerationControl）を導入することにより，ここで発生する損次ジョブ開始

マシン速度（rpm）

前ジョブ刷了 ９分（従来 24 分）
シングルメイクレディ
プリテンション プレインキング
BRC
高速セミオート版交換
1 000
400200500

SAC

は同じだがインキ供給や見当，断裁の自動制御装置が追従可能なように段階的に印刷速度を上げる制御手法である．従来は印刷開始直後から最高印刷速度に加速

SPE BRC 2
正紙
緩動ペースタ 不良紙排出
紙パス変更 折帖切替 ドライヤ昇温

図４ 損紙低減のための運転チャート紙を無くすことができる．SAC 制御は加速する速度

前ジョブ終了から次ジョブ立上げまでの流れを示す．

する時，駆動軸のねじれや歯車類のバックラッシュで印刷ユニット相互や折機の位相がずれることになり，色間の見当や断裁位置のずれが発生し損紙となっていた．この SAC 制御では定常速度までの時間は掛かるが，加速中に発生していた損紙は実質的に無くすことができる．図５に SAC 制御を用いた効果を示す．加速中の損紙は発生しないが，同じ時間内での生産部数発生する印刷損紙（色合い不良，見当ズレ，断裁・折は少なくなる．しかし，不足生産部数をカバーする時丁不良などで廃棄処分される紙）の低減法について述間は 2.5 分と想定され定常速度印刷で補うことは可能

べる．印刷損紙を低減するためには印刷ジョブ終了段である．このようにシャフトレス技術を活用，進化さ階から考えなければならない．図４に損紙低減のためせた MAX-Saver による自動化技術により準備時間をの運転チャートを示すが，前ジョブが終了（刷了）し大幅に短縮することで従来の印刷機ではできなかった機械を止める段階で，次のジョブのための準備を行う．

印刷運転の立上げ時間半減，さらに損紙低減を行い生それが刷減らし機能（SPE）であり，白紙損紙低減機産性向上を図ることが可能となった．

能（BRC2）である．SPE は絵柄の有無によって生じたローラ上のインキ膜厚の凹凸を平滑化すると同時【従来の加速】これを行わずに次ジョブを立ち上げると色合いの安定に多大の時間を要してしまう．BRC2 は印刷胴であるブランケット上に絵柄として残ったインキを洗浄する

マシン速度に、保有インキ量を必要最小限度に削減するもので，操作である．これは前ジョブの絵柄の影響で発生する

印
刷調
整完

実質的な正紙
最高速度
通常加速
損紙

正紙

調
整損紙を防止するためで必ず行う必要がある．従来，このブランケット洗浄は中速（200 rpm）域で，しかも【SAC加速】なるが，シャフトレス機能を活用することによりブランケット洗浄は従来の中速域で行うが，紙は最低の走行速度（10 rpm）で送られる異速制御が可能となる

マシン速度

紙を走行して行われるため洗浄中の紙はすべて損紙と最高速度低減可能
損紙
ステップ加速調
整正紙

ため，損紙を最小限に抑制することができる．これにより次ジョブの準備作業が完了し，いよいよ立ち上げるがこの時，各装置（給紙，インフィード，印刷ユニ

図５

SAC 制御を用いた効果
従来法との比較による発生損紙の有無を示す．

113

表１

100

損紙率（％）

当社従来機を100％とする

実測値

運転時間短縮の効果

年間損紙低減部数

年間節約
金額

低減時間割合20 000 部

3 242 千部

973 万円36 ％584 万円

1 556 万円

60 000 部

3 322 千部

997 万円25 ％377 万円

1 373 万円

1ジョブの製品部数

想定値
50

生産性の試算損紙低減による節約効果

年間節約
金額

MAX-Saver
生産性

試算条件：損紙単価３円／部 人員３名，年間報酬 400 万円，
機械ランニングコスト￥255 000／月
0
刷出し損紙 印刷中損紙 刷了時損紙全体損紙

図６ 損紙要因毎の比較

印刷の過程に発生する損紙率を当社従来機との比較で示す．

25
MAX-Saver 搭載機
平均損紙 1 500 部

頻 度（％）

20

3．MAX-Saver の実用効果
3．1

損紙低減と生産性

1100 部の低減
現状機
平均損紙 2 600 部

15105

開発段階では個々の機能について検証を行い実用効果を確認，生産性の判定を行っている．しかし，ユー

0800

ザで行われている営業運転での実用性を確認するためには，やはりユーザ保有の印刷機械に搭載して行う必要があった．そこで MAX-Saver をユーザに搭載して1600

2 400

3 200

刷出し損紙部数（部）

図７ ユーザにおける刷り出し損紙部数のヒストグ
ラム
一ヶ月間のジョブごとに発生した損紙の頻度を示す．

いただき実際の営業運転にて確認した．比較対象は当社の従来機とした．図６に損紙要因ごとの比較を示す．

いものとなっている．その技術を最大限に活用した従来機を 100 ％とした時の損紙率を示している．刷り

MAX-Saver はメーカ，ユーザ共通の目的である省資出し時の損紙率で実測値と想定値（検証段階での予想源化及び生産性向上に大きく貢献している．印刷立上値）が異なっているが，これはユーザと当社内の損紙げ時間を半分にすることにより，また無駄となる紙を判定基準の違いによるものと考えられる．ユーザでの少なくすることにより，印刷機械の稼働率を高め生産平均的な損紙率は 51 ％に低減している．平均損紙部性を向上することができる．その結果，年間一千数百数は従来機で 2 400 部，MAX-Saver 搭載機で 1 200 部万円の節減効果になるものと推定される．今後，このであり，年間での損紙低減部数は 300 万部にも達する．

MAX-Saver をより使いやすいものに改良していくとこの結果を基に中小ロットをベースとした場合の生産ともに，印刷時の加速方式をステップ加速（SAC）性を試算したものを表１に示す．試算では特に小ロッ制御から一気加速制御へと発展させ，更なる時間と資トの場合で効果の大きいことが分かる．これは印刷ジ源の節約を図ることを計画している．また多品種・少ョブの回数が必然的に増加するので MAX-Saver の特量生産のニーズに対してこれを無駄なく行うための商長である

業用輪転機の研究開発を続けユーザ皆様の期待にこた印刷立上げ時間の短縮や損紙低減機能がより有効に作用するためと考えられる．
3．2

えていきたい．

納入先での実績

シャフトレス商業輪転機は平成 13 年４月初号機以
来 23 台を納入しており，MAX-Saver は研究開発を経て順次搭載している．納入先において一ヶ月間の実績調査を行い効果の再確認を実施した．図７に各種印刷ジョブの刷り出し損紙部数のヒストグラムを示す．図７は印刷ジョブ切替え直後の刷り出し損紙を集計したもので，IPC や SPE などにより従来機に比べ平均

牧野重雄

赤塚正和

妹尾慎一郎

小原浩志

藤河達男

1 100 部／ジョブの損紙を低減していることが確認された．

4．まとめ

商業用輪転機にとってシャフトレス技術は欠かせな

三菱重工技報 Vol.41 No.2（2004-3）