面向小幅面燙金機的一種牙排裝置設計

吳 波，何 康，胡學青

宿州學院機械與電子工程學院，安徽宿州,234000

隨著數(shù)碼印刷的快速發(fā)展，市場上個性化印刷的需求越來越大[1-3]。由于單紙小型化的燙金和模切工序的設備較少，因此當前市場對小幅面模切機有著極大的需求量。遞紙牙排在設備中主要承擔傳送紙張的作用，牙排裝置傳輸?shù)姆€(wěn)定性直接影響著整個燙金機的工作效率[4]。新鄉(xiāng)市新機瑞博印刷機械有限公司的趙安等通過對牙排銷軸的改進研究來提高設備的安全和穩(wěn)定性[5]；丁懷青設計了一種牙排鏈條連接定位裝置以滿足印品的高精度要求[6]。

目前牙排裝置結構都是鏈排滾筒形式，運動方式為單向圓周運動[7]。這種形式的牙排只能向一個方向運行，需要由鏈條或同步帶連成一個封閉的環(huán)形，導致傳送鏈過長。鏈條的拉伸對機器長期運行的精度和穩(wěn)定性也會有影響，同時影響工作效率。因此，開發(fā)一種更高效的牙排裝置，將有效提高燙金機工作效率，提升市場競爭力。目前，國內對牙排裝置的改進還都是基于原滾筒式牙排的零件優(yōu)化。本文提出一種新的設計方案，首先通過改變牙排的運動軌跡，將現(xiàn)有技術的牙排單向圓周運動方式改為直線前后往復運動方式；其次通過精確計算主機作業(yè)時間，使牙排在主機作業(yè)的同時完成叼紙動作，以達到節(jié)省待機時間，提高設備工作效率的效果。

1 原牙排裝置問題分析

1.1 燙金機工作過程

燙金機基本工作過程為：在輸紙單元，單張紙印刷品首先通過飛達頭(輸紙器)將紙張從給紙堆連續(xù)不斷地輸送給叼紙牙排；再通過電子套準系統(tǒng)進行定位，牙排叼住遞紙器送來的紙張傳送至主機內部；電化鋁在燙金單元通過伺服電機傳送至模壓單元，在模壓單元經(jīng)過合壓、電化鋁的剝離，將電化鋁轉移到紙張上，完成紙張的模壓及燙金動作；然后牙排叼著紙張進入收紙單元，當牙排停止時，叼紙牙排被打開，紙張落到收紙堆上；紙張被前齊紙機構和側齊紙機構在兩個方向上擺放整齊。紙堆高度由紙堆超高檢測光電控制。當紙堆收集到一定高度時，會自動下降一定高度，將紙張收集成垛(圖1)。

圖1 工作流程圖

1.2 原有牙排工作方式

通過以上對燙金機工作流程的說明，可以知道單張紙的印刷、模切、燙印、壓痕等加工作業(yè)時，是通過采用牙排裝置叼著被加工紙張到各個加工工位，實現(xiàn)對紙張的輸送。制品的質量與叼紙牙排的精度有著直接關系[8]。以牙排叼紙進行模切作業(yè)為例，當牙排叼著紙張進行模切作業(yè)時，叼紙牙排必須停止下來，待模切工序完成后平臺還需退回一定距離，牙排才向后輸送紙張至下一個工位進行加工作業(yè)，待牙排完成輸送任務后，牙排再沿環(huán)形軌跡回到初始位置再次叼紙張進行輸送。

2 新型牙排裝置的設計

2.1 新型牙排裝置開牙方式

新型牙排裝置(圖2)開牙方式為：凸輪16在開牙電機的帶動下轉動，擺桿18跟隨凸輪面的形狀變化上下擺動，從而帶動連桿19上下運動，開牙杠3在連桿19和彈簧15的作用下以固定軸4為軸心上下擺動；當開牙杠3向下擺動時下壓開牙塊8，牙排9張開；當開牙杠3向上擺動時，開牙塊8復位，牙排9閉合。

圖2 新型牙排裝置工作示意圖

2.2 工作原理

(1)牙排9分為前段和后段；工作初始，待加工紙張7被輸送至給紙臺上，牙排9閉合，其前段夾住待加工紙張7；前后往復機構帶動牙排9向后運行，將夾持的紙張放在主機作業(yè)工位5后放開紙張；

(2)前后往復機構帶動牙排9返回運行，回到初始位置。與此同時，主機進行加工作業(yè)，新的待加工紙張7被輸送至給紙臺上；待主機作業(yè)完畢，牙排9閉合，其前段夾住新的待加工紙張7，其后段夾住加工完的紙張6；

(3)前后往復機構帶動牙排9向后運行，當待加工紙張7運行到主機作業(yè)工位5時，牙排9停止運動并打開，牙排9前段將夾持的待加工紙張7放在主機作業(yè)工位5，牙排9后段將加工完的紙張6放在收紙裝置上；

(4)重復(2)-(3)的動作，將紙張不斷地輸送至作業(yè)工作進行加工，同時將加工完的紙張輸送到收紙裝置上帶走。

(5)前后往復機構帶動牙排9動作的方法為：伺服電機21轉動帶動傳動皮帶12運動，與傳動皮帶12固定連接的牙排9也隨著做前后方向的往復運動。

2.3 新型牙排裝置優(yōu)點

(1)科學合理地利用了主機加工作業(yè)的時間，牙排完成了輸送紙張的準備工作，一旦主機作業(yè)完成，牙排就將新的待加工紙張送入主機作業(yè)工位，同時將加工完的紙張運到輸送裝置上，極大地提高了設備的工作效率。

(2)該牙排不需要依靠長的環(huán)形傳動鏈，也不存在鏈條拉伸對設備的影響，保證設備的運行精度和穩(wěn)定性。

(3)皮帶帶動一根牙排往復運動送紙，結構新穎，調整方便，精度高，穩(wěn)定性好。

(4)調節(jié)維修方便。牙排驅動電機采用伺服電機，如果牙排需要調節(jié)，只需要調一根，或者通過修改伺服參數(shù)就能夠完成。

2.4 與同類產品相比較

新型牙排的設計已裝備在燙金機設備，通過與實際生產較同類產品叼紙速度和牙排故障檢修相比較有較大優(yōu)越性，比較數(shù)據(jù)如表1。

表1 與同類產品比較

4 結 語

牙排要獲得良好的運作特性,不僅與運動方式有關，還與牙排系統(tǒng)材料、輔助裝置都有著重要關系。所以在牙排系統(tǒng)的設計過程中應綜合考慮各種因素,以滿足牙排在工作時的穩(wěn)定性要求[9]。不斷對燙金機結構及零部件必要的創(chuàng)新改進是提高燙金機工作效率，適應市場的不二法則。