摘要：本文介紹了印刷包裝業(yè)所用燙印廢膜卷繞設(shè)備的新型設(shè)計(jì)，改變了印刷業(yè)對(duì)紙張(膜)必須平整的收卷方法，突破了印刷行業(yè)常規(guī)的思維束縛。該新型燙印廢膜卷繞設(shè)備的關(guān)鍵技術(shù)，在于燙印機(jī)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(shè)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(shè)備的制造成本，具有體積較小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、廢膜的收卷直徑變大、換卷的頻率低等優(yōu)點(diǎn)，特別解決了在燙印機(jī)上有多條門幅較寬的燙印膜同時(shí)燙印時(shí)，廢膜不能成卷的問題。
筆者于2008年設(shè)計(jì)制造了一款新型燙印廢膜卷繞設(shè)備(已于2010年1月27日獲得專利,專利號(hào)：ZL 2009 2 0071433.0)。主要用于回收燙印廢膜。當(dāng)時(shí)我公司共制造了3臺(tái)新型燙印廢膜卷繞設(shè)備，其中二臺(tái)配置在博斯特的燙金機(jī)上，一臺(tái)配置在長榮的燙金機(jī)上，至今已使用了4年多時(shí)間，效果非常好。
與市場(chǎng)上現(xiàn)有的燙印膜卷繞設(shè)備相比，這款新型燙印膜卷繞設(shè)備在降低制造成本、提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)安全以及廢膜回收再次利用等方面均有不俗的表現(xiàn)。
一、課題研究的背景及國內(nèi)產(chǎn)品的現(xiàn)狀
目前印刷包裝對(duì)紙張(膜)均采用平整的收卷方法，因此在燙印機(jī)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(gè)電機(jī)帶動(dòng)卷繞軸收繞成卷，如果有多條廢膜就需要多個(gè)電機(jī)，有些燙印產(chǎn)品甚至有10多條燙印膜，那就需要10多個(gè)電機(jī)，而且一些上檔次的收卷機(jī)采用伺服電機(jī)或者力矩電機(jī)。這在一定程度上增加了收卷機(jī)的制造成本，而且設(shè)備的體積較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
同時(shí)，現(xiàn)有燙印廢膜收卷機(jī)在收卷時(shí)，需將平整的廢膜粘貼在相對(duì)應(yīng)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(dāng)更換多條燙印廢膜時(shí)，通常會(huì)花費(fèi)不少時(shí)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(xiàn)有燙印廢膜收卷機(jī)在使用時(shí)有一定的局限性，特別是有多條門幅較寬的燙印膜同時(shí)燙印時(shí)，很難成卷。
二、總體設(shè)計(jì)構(gòu)思
1、根據(jù)燙印機(jī)的最高速度和一次拉箔(送箔)的最大長度來選擇電機(jī)速度和功率，通過傳動(dòng)比的計(jì)算確定燙印膜收卷軸的速度。
以長榮MK1060ST平壓平模切燙金機(jī)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(jī)最大拉箔(送箔)速度，但也不能太快，如選擇4極電機(jī)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(shí)，燙印膜收卷軸卷徑會(huì)慢慢增大，那就需要設(shè)置PLC的程序,通過變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)為500mm，即力臂長為0.25m，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，廢膜卷繞時(shí)電機(jī)的最大力矩15m/n即可。由電機(jī)的計(jì)算公式P=MNη/9549，P為額定功率，M為額定力矩，N為額定轉(zhuǎn)速，η為傳動(dòng)機(jī)械的效率(一般為0.8)，速比1:5(1440/5),可得電機(jī)的額定功率為15× ×0.8÷9549=0.362kw，即選擇電機(jī)功率為0.4kw。
2、把燙印機(jī)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(shè)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(zhuǎn)，使得槽輪來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)燙印膜在收卷軸上形成線圖狀。
3、由于燙印機(jī)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(jī)直接收卷，必須采用伺服電機(jī)或者力矩電機(jī)，如用一般的電機(jī)會(huì)把燙印廢膜拉斷。新型燙印廢膜卷繞設(shè)備是用一般的三相異步電機(jī)，采用浮輥?zhàn)鳛闋C印廢膜的儲(chǔ)藏器，燙印機(jī)上拉箔(送箔)輥輸出燙印廢膜時(shí)，靠浮輥的重力儲(chǔ)藏廢膜(根據(jù)浮輥的不同重量又能控制廢膜的張力)。當(dāng)浮輥下降至一定位置時(shí)，由于下限位開關(guān)的作用控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，卷繞軸帶著卷繞廢膜把浮輥往上移動(dòng);當(dāng)浮輥達(dá)到一定高度時(shí)，由于上限位開關(guān)的作用控制電機(jī)停止。這樣，燙金機(jī)工作時(shí)，只要把廢膜卷繞設(shè)備開啟，它就會(huì)自動(dòng)地跟隨燙金機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)而工作。
三、工作原理
在燙印機(jī)上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整廢膜，通過卷繞設(shè)備上的槽輪合并成股狀，用繞線的方法收繞成卷。如圖：
???????????? 
圖中：1電機(jī);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(jī)毛刷輥;17燙印廢膜;18槽輪;19浮輥;20線團(tuán)狀廢膜。
1、電機(jī)1上裝有同步帶輪2，在卷繞軸7上安裝同步帶輪3，同時(shí)裝有齒輪6，同步帶輪2帶動(dòng)同步帶輪3使卷繞軸7和齒輪6旋轉(zhuǎn);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(shí)為正轉(zhuǎn)、齒輪4與齒輪6嚙合時(shí)為反轉(zhuǎn);絲桿11兩側(cè)上方各裝有限位開關(guān)，氣缸10的動(dòng)作是由帶槽輪的絲桿螺母15移動(dòng)來控制，螺母15移動(dòng)到靠絲桿11一側(cè)的限位開關(guān)時(shí)、氣缸就會(huì)頂出、即絲桿反轉(zhuǎn)，螺母15移動(dòng)到靠絲桿11另一端的限位開關(guān)時(shí)、氣缸就會(huì)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(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，即帶槽輪的絲桿螺母15形成往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
2、從燙金機(jī)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(jī)輸出的廢膜17是間隙式的，如果用伺服電機(jī)或者力矩電機(jī)卷繞輸出的廢膜，成本會(huì)較高。新型燙印廢膜卷繞設(shè)備采用浮輥儲(chǔ)藏裝置，當(dāng)燙金機(jī)輸出廢膜17時(shí)，由于浮輥19的重力作用，浮輥19會(huì)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(shí)，由于下限位開關(guān)的作用，使電機(jī)1開啟，電機(jī)帶動(dòng)卷繞軸拉著廢膜卷繞;由于廢膜的拉緊使浮輥提升，當(dāng)浮輥19提升到一定高度時(shí)，由于上限位開關(guān)的作用使電機(jī)1停止，重復(fù)上述動(dòng)作，隨燙印膜走動(dòng)而卷繞、隨燙印膜停即停止卷繞，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)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(fù)運(yùn)動(dòng)，即卷繞成線團(tuán)狀的廢膜20。
四、結(jié)語
這款新型燙印廢膜卷繞設(shè)備，在燙印機(jī)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(shè)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(yōu)點(diǎn)：
1、大大降低廢膜卷繞設(shè)備的制造成本，一臺(tái)燙印廢膜卷繞設(shè)備的價(jià)格是現(xiàn)有設(shè)備的二分之一至三分之一。
2、提高生產(chǎn)效率，廢膜換卷時(shí)間可短縮為現(xiàn)有設(shè)備的二分之一至五分之一，廢膜換卷頻率為現(xiàn)有設(shè)備的三分之一至六分之一。
3、實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)，解決了在燙印機(jī)上有多條門幅較寬的燙印膜同時(shí)燙印時(shí)，廢膜不能成卷的問題，原來蓬松堆積的寬幅燙印廢膜，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)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(tuán)狀的廢膜出售給繩索廠用來加工繩索，增加公司收益。
