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燙印廢膜卷繞設備的新型設計
時間:2014-03-27   來源: 包裝前沿   閱讀:11975次

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  摘要:本文介紹了印刷包裝業所用燙印廢膜卷繞設備的新型設計,改變了印刷業對紙張(膜)必須平整的收卷方法,突破了印刷行業常規的思維束縛。該新型燙印廢膜卷繞設備的關鍵技術,在于燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整的廢膜,通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀,用繞線的方法收繞成卷。可大大降低廢膜卷繞設備的制造成本,具有體積較小、結構簡單、操作方便、廢膜的收卷直徑變大、換卷的頻率低等優點,特別解決了在燙印機上有多條門幅較寬的燙印膜同時燙印時,廢膜不能成卷的問題。

  筆者于2008年設計制造了一款新型燙印廢膜卷繞設備(已于2010年1月27日獲得專利,專利號:ZL 2009 2 0071433.0)。主要用于回收燙印廢膜。當時我公司共制造了3臺新型燙印廢膜卷繞設備,其中二臺配置在博斯特的燙金機上,一臺配置在長榮的燙金機上,至今已使用了4年多時間,效果非常好。

  與市場上現有的燙印膜卷繞設備相比,這款新型燙印膜卷繞設備在降低制造成本、提高生產效率、實現安全以及廢膜回收再次利用等方面均有不俗的表現。

  一、課題研究的背景及國內產品的現狀

  目前印刷包裝對紙張(膜)均采用平整的收卷方法,因此在燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整的燙印廢膜,每一條平整的廢膜就需要一個電機帶動卷繞軸收繞成卷,如果有多條廢膜就需要多個電機,有些燙印產品甚至有10多條燙印膜,那就需要10多個電機,而且一些上檔次的收卷機采用伺服電機或者力矩電機。這在一定程度上增加了收卷機的制造成本,而且設備的體積較大、結構復雜。

  同時,現有燙印廢膜收卷機在收卷時,需將平整的廢膜粘貼在相對應的收卷軸的筒芯上,且每一條燙印廢膜在收卷軸筒芯上的粘貼位置都有特定要求。因此,當更換多條燙印廢膜時,通常會花費不少時間,少則幾分鐘,多則10多分鐘,且收卷直徑較小,換卷頻率較高,操作繁瑣。

  因而,現有燙印廢膜收卷機在使用時有一定的局限性,特別是有多條門幅較寬的燙印膜同時燙印時,很難成卷。

  二、總體設計構思

  1、根據燙印機的最高速度和一次拉箔(送箔)的最大長度來選擇電機速度和功率,通過傳動比的計算確定燙印膜收卷軸的速度。

  以長榮MK1060ST平壓平模切燙金機為例:燙印最高速度為5500s/h,走紙方向的一次拉箔(送箔)的最大長度730mm,即燙印膜每分鐘的線速度為 730=66.92m/min;如用3"的氣漲軸,3"紙管壁厚為5mm,即燙印膜收卷軸最初直徑為86mm;由于燙印膜收卷軸的線速度始終要大于燙印機最大拉箔(送箔)速度,但也不能太快,如選擇4極電機的速度為1440r/min、速比1:5,即燙印膜收卷軸的線速度為1440 86π=77.8m/min。

  在正常卷繞時,燙印膜收卷軸卷徑會慢慢增大,那就需要設置PLC的程序,通過變頻器控制電機的轉速隨之減慢,使得燙印膜收卷軸卷徑的線速度始終保持在77.8m/min±(10 m/min)。最大的廢膜卷徑設計為500mm,即力臂長為0.25m,根據經驗,廢膜卷繞時電機的最大力矩15m/n即可。由電機的計算公式P=MNη/9549,P為額定功率,M為額定力矩,N為額定轉速,η為傳動機械的效率(一般為0.8),速比1:5(1440/5),可得電機的額定功率為15× ×0.8÷9549=0.362kw,即選擇電機功率為0.4kw。

  2、把燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出到毛刷輥的多條平整廢膜,通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀,槽輪固定在絲桿螺母上,利用絲桿的正反轉,使得槽輪來回往復運動,實現燙印膜在收卷軸上形成線圖狀。

  3、由于燙印機上拉箔(送箔)輥輸出燙印廢膜的速度是間隙式,不是勻速的,如果用電機直接收卷,必須采用伺服電機或者力矩電機,如用一般的電機會把燙印廢膜拉斷。新型燙印廢膜卷繞設備是用一般的三相異步電機,采用浮輥作為燙印廢膜的儲藏器,燙印機上拉箔(送箔)輥輸出燙印廢膜時,靠浮輥的重力儲藏廢膜(根據浮輥的不同重量又能控制廢膜的張力)。當浮輥下降至一定位置時,由于下限位開關的作用控制電機轉動,卷繞軸帶著卷繞廢膜把浮輥往上移動;當浮輥達到一定高度時,由于上限位開關的作用控制電機停止。這樣,燙金機工作時,只要把廢膜卷繞設備開啟,它就會自動地跟隨燙金機的運轉而工作。

  三、工作原理

  在燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整廢膜,通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀,用繞線的方法收繞成卷。如圖:

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  圖中:1電機;2同步帶輪;3同步帶輪;4齒輪;5同步帶輪;6齒輪;7卷繞軸 ;8同步帶輪; 9齒輪;10氣缸;11絲桿;12同步帶輪;13擺臂;14雙面齒同步帶;15帶槽輪的絲桿螺母;16燙金機毛刷輥;17燙印廢膜;18槽輪;19浮輥;20線團狀廢膜。

  1、電機1上裝有同步帶輪2,在卷繞軸7上安裝同步帶輪3,同時裝有齒輪6,同步帶輪2帶動同步帶輪3使卷繞軸7和齒輪6旋轉;擺臂13是以絲桿一端11為軸心,絲桿11一端裝有同步帶輪12;擺臂13下端裝有齒輪4和同步帶輪5,擺臂13上端裝有齒輪9和同步帶輪8;假如雙面齒同步帶14與同步帶輪8和同步帶輪12是正面嚙合,則雙面齒同步帶14與同步帶輪5是反面嚙合,即齒輪9與齒輪6嚙合時為正轉、齒輪4與齒輪6嚙合時為反轉;絲桿11兩側上方各裝有限位開關,氣缸10的動作是由帶槽輪的絲桿螺母15移動來控制,螺母15移動到靠絲桿11一側的限位開關時、氣缸就會頂出、即絲桿反轉,螺母15移動到靠絲桿11另一端的限位開關時、氣缸就會縮回、即絲桿正傳,由于氣缸的作用使齒輪4和齒輪8與齒輪6相互交換嚙合,絲桿11也隨之正轉或反轉,即帶槽輪的絲桿螺母15形成往復運動。

  2、從燙金機毛刷輥16輸出的多條平整的廢膜17通過槽輪18合并成股狀,由于燙金機輸出的廢膜17是間隙式的,如果用伺服電機或者力矩電機卷繞輸出的廢膜,成本會較高。新型燙印廢膜卷繞設備采用浮輥儲藏裝置,當燙金機輸出廢膜17時,由于浮輥19的重力作用,浮輥19會拉著廢膜自由地往下落(更換不同重量的浮輥19能控制不同寬度廢膜的張力),下落到一定高度時,由于下限位開關的作用,使電機1開啟,電機帶動卷繞軸拉著廢膜卷繞;由于廢膜的拉緊使浮輥提升,當浮輥19提升到一定高度時,由于上限位開關的作用使電機1停止,重復上述動作,隨燙印膜走動而卷繞、隨燙印膜停即停止卷繞,實現了自動控制。

  3、燙印廢膜在卷繞過程中,由于帶槽輪的絲桿螺母15帶著廢膜作往復運動,即卷繞成線團狀的廢膜20。

  四、結語

  這款新型燙印廢膜卷繞設備,在燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整的廢膜,通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀,用繞線的方法收繞成卷,具有以下優點:

  1、大大降低廢膜卷繞設備的制造成本,一臺燙印廢膜卷繞設備的價格是現有設備的二分之一至三分之一。

  2、提高生產效率,廢膜換卷時間可短縮為現有設備的二分之一至五分之一,廢膜換卷頻率為現有設備的三分之一至六分之一。

  3、實現安全生產,解決了在燙印機上有多條門幅較寬的燙印膜同時燙印時,廢膜不能成卷的問題,原來蓬松堆積的寬幅燙印廢膜,作業現場形如小山丘,若遇明火極易燃燒,隱藏著安全隱患。

  4、廢膜回收再次利用,線團狀的廢膜出售給繩索廠用來加工繩索,增加公司收益。

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