立式模切機自動送料機構(gòu)的合理性探析*

高秀蘭，周 帥，吳 凡，趙升噸，賈 楠

(1.寶雞文理學(xué)院, 陜西 寶雞 721013; 2.西安交通大學(xué)，陜西 西安 710049; 3.西安外國語大學(xué), 陜西 西安 710000)

0 引 言

作為包裝印刷行業(yè)最常用到的重要配套設(shè)備[1]，模切機廣泛用于紙盒、紙箱或商標(biāo)等印刷品的模切、壓痕和冷(或熱)壓凹凸，是印后包裝加工成型領(lǐng)域里的重要加工設(shè)備[2]。模切機根據(jù)壓印形式的不同,主要分為圓壓圓、圓壓平、平壓平三種類型[3]。 平壓平型模切機是應(yīng)用最為廣泛的類型[4]，因此筆者僅對此機型開展研究。平壓平型模切機依據(jù)模壓平面相對于地面是豎直與水平，又分為立式和臥式兩種類型，其中臥式比立式價格高很多倍，中國紙制品包裝行業(yè)規(guī)模以上生產(chǎn)企業(yè)超過4000家，絕大多數(shù)為中小企業(yè)，出于生產(chǎn)成本的考慮，大量采用立式平壓平型的模切機，其憑借著價格便宜，適應(yīng)性強，可以完成模切、壓痕、燙金等印后作業(yè)，仍廣泛應(yīng)用于印刷包裝行業(yè)[5]。

但國內(nèi)的立式平壓平型的模切機幾乎均采用人工手動送料，生產(chǎn)效率低下，安全事故頻發(fā)[6]。國內(nèi)企業(yè)制造的模切機其中代表性企業(yè)主要有唐山興業(yè)印刷唐山玉印、上海亞華和天津長榮等公司，近些年來形成了“北有玉印、南有亞華”的市場格局[7]。國際市場上比較有代表性的如瑞士的BOBST公司、德國JAGENBERG公司、西班牙IBERICA公司以及日本的SANWA三和公司等[7-8]。瑞士博斯特公司的模切機產(chǎn)品代表了當(dāng)今世界的最高水平，其產(chǎn)品在世界模切機市場上占有很高的份額，成為高端模切機產(chǎn)品的代表[9-11]。立式平壓平型的模切機工作時類似嘴咬合的動作，也增加了工人收送紙時受傷的風(fēng)險[10-11]；同時生產(chǎn)質(zhì)量和生產(chǎn)效率也與操作者的熟練程度有關(guān)，采用人工收送紙也增加了人工成本[12-13]。多種多樣的立式機自動送料機構(gòu)，都是從機器上方送紙；有的從上方收紙，有的從機器下方收紙[14-15]。圖1～4為現(xiàn)有的幾種全自動立式平壓平模切機。因此文中重點對立式平壓平型的模切機中的4種送料機構(gòu)進行了分析。

1 平壓平型的模切機送料機構(gòu)設(shè)計分析

1.1 獨立驅(qū)動的送紙臂和收紙臂的循環(huán)往復(fù)運動方式

圖1為上海亞華公司生產(chǎn)的立式自動模切機，主要由電氣柜、模切機氣動離合器、控制臺、導(dǎo)軌、紙堆升降平臺驅(qū)動電機、收紙裝置、送紙裝置、立式模切裝置等組成，自動收送紙裝置安裝在底座的導(dǎo)軌上，其動力由電機提供，可通過導(dǎo)軌與模切機進行接合和分離，自動收送紙裝置分別采用連桿機構(gòu)，利用獨立的電機驅(qū)動實現(xiàn)送紙臂和收紙臂的循環(huán)往復(fù)運動，送紙臂和收紙臂的末端均安裝有一排真空吸盤，可實現(xiàn)紙張的抓??；成品紙堆放在裝置的頂部，待加工紙堆放在底部升降平臺上，可隨加工的進行而調(diào)節(jié)待加工紙堆高度，確保送紙臂可以吸附上待加工紙張。該類型自動立式模切機一體化程度高，整機的體積更加緊湊。

圖1 上海亞華TYML750A型自動立式模切機1.電氣柜 2.模切機氣動離合器 3.控制臺 4.導(dǎo)軌 5.紙堆升降平臺驅(qū)動電機 6.收紙裝置 7.送紙裝置 8.立式模切裝置

1.2 與主機聯(lián)動的凸輪與連桿機構(gòu)的組合方式

圖2、3為某自動立式模切機及其送料系統(tǒng)原理圖[16]。其自動收送紙結(jié)構(gòu)與上種類似，但其動力通過傳動裝置與模切機共用一個，采用凸輪機構(gòu)和連桿機構(gòu)使得收紙臂和送紙臂實現(xiàn)往復(fù)擺動，實現(xiàn)收紙和送紙功能，其運動速度和軌跡固定，無法進行調(diào)節(jié)。

如圖2所示的收紙裝置固定在模切機的一側(cè)機架上，收紙裝置主要由收紙凸輪、帶槽擺臂、凸板、槽擺臂、直線滑軌、帶槽滑桿、活動連桿、長擺臂、中間擺臂、彈簧、小臂、收紙排、收紙吸嘴、長連桿、上擺臂等組成。收紙裝置運動使收紙吸嘴進入印臺大平面上方追蹤印張，在貼靠上印張后產(chǎn)生真空負壓將印張吸持后回收到收紙臺上。

送紙裝置的結(jié)構(gòu)如圖3(b)所示[17-18]，送紙裝置固定在燙金模切機的另一側(cè)機架上，送紙裝置主要由主凸輪、副凸輪、三角臂、扁連桿、支架、撞塊、送紙排、拉簧、送紙吸嘴、凸塊擺臂、擺臂、可調(diào)連桿、送紙臂、拉桿、回位彈簧等組成。送紙裝置運動由裝在送紙排上的送紙吸嘴在真空負壓的作用下吸持印張后，送往主機壓印部分的印臺大平面上后，送紙吸嘴真空負壓在接通大氣吸持力消失，印張轉(zhuǎn)移到印臺大平面上經(jīng)定位，印臺合壓后翻開。該收送紙方式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性相對較差，不方便維護。

圖2 某全自動立式模切機1.主機機架 2.電氣箱 3.動力傳動裝置 4.傳動裝置 5.壓印裝置 6.燙金頭 7.配氣裝置 8.紙臺升降裝置 9.送紙裝置 10.堆紙臺 11.收紙裝置 12.副機機架

圖3 某全自動模切機的收紙裝置與送紙裝置結(jié)構(gòu)圖 1.收紙凸輪 2.帶槽擺臂 3.凸板 4.槽擺臂 5.直線滑軌 6.帶槽滑桿 7.活動連桿 8.長擺臂 9.中間擺臂 10.彈簧 11.小臂 12.收紙排 13.收紙吸嘴 14.長連桿 15.上擺臂 16.主凸輪 17.副凸輪 18.三角臂 19.扁連桿 20.支架 21.撞塊 22.送紙排 23.拉簧 24.送紙吸嘴 25.凸塊擺臂 26.擺臂 27.可調(diào)連桿 28.送紙臂 29.拉桿 30.回位彈簧 31.后墻板 32.第一滾動軸承 33.第二滾動軸承

1.3 獨立驅(qū)動的單送紙臂方式

圖4為某立式平壓平型的模切機[6]及其下出料方式。其主要由模切機曲柄、連桿、出紙口、壓架、模切機機架以及送紙裝置(未顯示)等組成，模切機電機通過皮帶傳動帶動齒輪旋轉(zhuǎn)，齒輪帶動模切機曲柄轉(zhuǎn)動，通過連桿使得壓架張開和閉合，其送紙依靠一個送紙臂往復(fù)運動實現(xiàn)，送紙臂的結(jié)構(gòu)與布置形式與前面兩種的送紙臂相似，收紙則是在模切機打開時使加工的紙張落到模切機底部的出紙口中，出紙口設(shè)置有傳送帶，將紙張傳送出模切機，落到成品紙堆上。該收送紙裝置結(jié)構(gòu)比較簡單，對紙板尺寸有一定限制，并且許多模切機打開后底部并沒有空間可以使紙板落下，需對模切機進行較大的改造，其應(yīng)用有一定局限性。

圖4 某改裝自動立式平壓平模切機及其下出紙方式[6]1.模切機曲柄 2.連桿 3.出紙口 4.壓架 5.模切機機架

1.4 工作臺帶有氣缸收紙臂方式

圖5為某一型號自動模切機[10]及其動壓模板上帶有收紙功能的送料方式。主要由收紙裝置、收紙平臺、立式模切機、控制箱、輸紙裝置、送紙裝置等組成。

圖5 某自動立式模切機及其動壓模板帶有收紙功能的裝置[10] 1.收紙裝置 2.收紙平臺 3.立式模切機 4.控制箱 5.輸紙裝置 6.送紙裝置

圖5中送紙裝置安裝在模切機上方，紙張通過輸紙裝置傳送到送紙裝置的吸盤上，吸盤吸附紙板，在電機驅(qū)動下送紙臂帶動待加工紙板向模切機壓架平臺方向擺動，同時模切機壓架逐漸打開，安裝在模切機壓架一側(cè)的收紙裝置，通過氣缸使收紙臂運動到壓架臺面上，吸附已加工好的紙板，在氣缸的作用下，已加工好的紙張遠離壓架送至收紙平臺，已加工紙板取走后，待加工紙板抵達模切機壓架臺面，真空吸盤停止吸氣，釋放紙板到加工位置。該收送紙裝置直接安裝在模切機的動壓模板之上，需對模切機進行一定改造，結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便。

2 結(jié) 語

(1) 國內(nèi)量大面廣的立式平壓平模型模切機廣泛地采用以人工手動送料的方式，生產(chǎn)效率低、生產(chǎn)的人身安全性差。迫切需要研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)

的自動送料機構(gòu)。

(2) 適合立式平壓平型的模切機進行送料時合理的方式應(yīng)從機器上方送紙，或從機器上方收紙，或從從機器下方收紙。

(3) 適用于立式平壓平型的模切機的自動送料的方式主要有智能機械手傳送方式、獨立驅(qū)動的送紙臂和收紙臂的循環(huán)往復(fù)運動方式、與主機聯(lián)動的凸輪與連桿機構(gòu)的組合方式、獨立驅(qū)動的單送紙臂方式和工作臺帶有氣缸收紙臂方式送料機構(gòu)4種。

(4) 立式平壓平型的模切機的自動送料時工作臺帶有氣缸收紙臂方式的送料方式，結(jié)構(gòu)簡單，使用維護方便，值得在目前中工業(yè)實際中采用的立式模切機中推廣。

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