林偉霞，王賢淮

（廣東隆興包裝實(shí)業(yè)有限公司，廣東潮州 515638）

0 引言

曲面印刷裝備是印刷裝備的一種，其特點(diǎn)是應(yīng)用于曲面物體上印刷而非平面上印刷，主要應(yīng)用于圓柱、錐面、罐面、圓柱瓶蓋等物品表面上印刷字體和圖案等[1]。數(shù)控曲面印刷機(jī)采用可編程控制器(PLC)自動控制、高速傳動機(jī)構(gòu)、多工位上料、光電檢測自動對版、自動下料打包等技術(shù)，具有功能強(qiáng)大齊全、自動化程度高使用方便、產(chǎn)品質(zhì)量好可靠性高等特點(diǎn)，是機(jī)電一體化高新技術(shù)產(chǎn)品[2]。

圖1所示為一種數(shù)控曲面印刷機(jī)，主要裝置包括由轉(zhuǎn)印大鼓輪（6）、與轉(zhuǎn)印大鼓輪配合的各色版輥與油墨單元所構(gòu)成的印刷主機(jī)（5），由步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤（2）、驅(qū)動步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的間歇驅(qū)動裝置所構(gòu)成的承印裝置，印刷主機(jī)和承印裝置的基座、送料滑道、成品輸出裝置及設(shè)于基座上的進(jìn)料與送料檢測、空料檢測、電暈、印刷、固化（7、8）、次品彈出、故障檢測裝置等。

1 設(shè)計意圖

圖1 曲面印刷機(jī)示意圖

通常曲面印刷機(jī)只能實(shí)現(xiàn)一次印刷固化，對于要求一層底色背景再在底色背景上疊加一層圖文的產(chǎn)品，無法一次完成。傳統(tǒng)的技術(shù)是將印刷固化好底色背景的承印物再次印刷固化，這種方式不僅工作效率低、耗能高，而底色背景與圖文難以準(zhǔn)確重疊，印刷精度及清晰度差[3]。為了實(shí)現(xiàn)一次完成兩次印刷兩次固化，必須要求第二次印刷時與第一次印刷時同一模把的位置不能有絲毫的偏差，然而，現(xiàn)有技術(shù)的步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤模把機(jī)構(gòu)連接柄安裝在分度轉(zhuǎn)盤的安裝孔的一端是圓柱狀的直柄，這種結(jié)構(gòu)在工作過程中，連接柄與分度轉(zhuǎn)盤之間容易松動。對于傳統(tǒng)曲面印刷機(jī)而言，由于只有一次印刷一次固化，尚能勉強(qiáng)滿足傳統(tǒng)曲面印刷機(jī)的要求，也不至于損壞UV燈管[4]。但是，對于一次完成兩次印刷兩次固化的曲面印刷機(jī)而言，傳統(tǒng)的分度轉(zhuǎn)盤及模把機(jī)構(gòu)難以滿足兩次印刷的精度要求，連接柄不但影響印刷質(zhì)量而且容易發(fā)生塤壞兩次雙層墨印刷固化裝置[5]，尤其因需經(jīng)常換規(guī)格而頻繁拆卸時的效率低。在印刷質(zhì)量的要求越來越高的當(dāng)今時代，傳統(tǒng)技術(shù)的分度轉(zhuǎn)盤模把機(jī)構(gòu)已經(jīng)不能滿足要求。

因此，本文針對現(xiàn)有技術(shù)中的存在問題，提出一種牢固不易松動、精準(zhǔn)度高和操作方便快捷的分度轉(zhuǎn)盤模把機(jī)構(gòu)設(shè)計方案。

2 機(jī)構(gòu)設(shè)計方案

承印裝置如圖2示，主要裝置由步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤（2）、驅(qū)動步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的間歇驅(qū)動裝置所構(gòu)成。

圖2 承印裝置示意圖

2.1 機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計

本文提出的步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤及模把機(jī)構(gòu)如圖3示，包括有模把（1）、連接柄（3）及分度轉(zhuǎn)盤（2），其中連接柄包括有轉(zhuǎn)盤連接部（301）和模把安裝部（302），轉(zhuǎn)盤連接部設(shè)置成錐臺狀，分度轉(zhuǎn)盤設(shè)置有與轉(zhuǎn)盤連接部配合的安裝孔（201），轉(zhuǎn)盤連接部插置于安裝孔并通過螺栓鎖緊固定。模把裝置于連接柄的模把安裝部?，F(xiàn)有技術(shù)中的連接柄（沒有設(shè)置錐柄）是隨著換規(guī)格的拆卸的磨損而越來越松影響安裝精度影響產(chǎn)品質(zhì)量，但本文提出的連接柄則隨著曲面印刷機(jī)工作時間的增長反而越來越緊固，從而確保了高精準(zhǔn)度安裝，使拆卸操作更方便快捷，同時也因高精度而使整批產(chǎn)品質(zhì)量顏色深淺一致清晰度高。

圖3 步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤及模把機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖

運(yùn)作時，模把（1）繞著連接柄（3）旋轉(zhuǎn)，它們之間設(shè)置有軸承（304）盡量減少模把旋轉(zhuǎn)對連接柄的影響。在模把旋轉(zhuǎn)下連接柄會略微旋轉(zhuǎn)，安裝孔（201）的內(nèi)側(cè)面是與所述連接柄的轉(zhuǎn)盤連接部（301）的外側(cè)面相匹配的錐臺曲面，其可以阻擋連接柄往里的旋轉(zhuǎn)，同時，由于連接柄的轉(zhuǎn)盤連接部具有一定的錐度使得連接柄與安裝孔隨著連接柄的轉(zhuǎn)動而擰緊，因此，連接柄隨著曲面印刷機(jī)工作時間的增長越來越緊固，確保了每次印刷對位的高精準(zhǔn)度。而且，傳統(tǒng)模把常規(guī)軸裝配因需頻繁裝卸，磨損大，精度差，采用本文提出的錐度模把裝卸方便，精度高。

2.2 承印物的吸緊或吹出功能氣道設(shè)計

為實(shí)現(xiàn)各工位的模頭單元上承印物的吸緊或吹出的功能，氣道盤的結(jié)構(gòu)如圖4和5所示，連接柄（3）的內(nèi)部沿中軸線方向設(shè)置有連接柄氣道（303），連接柄的轉(zhuǎn)盤連接部的中部內(nèi)凹并與安裝孔（201）的側(cè)壁面形成中轉(zhuǎn)氣室（305），連接柄氣道與中轉(zhuǎn)氣室相通；模把的內(nèi)部設(shè)置有模把氣室（101），模把氣室與連接柄氣道相通，一個模把與一個連接柄構(gòu)成一個模頭單元。還設(shè)置有氣道盤（15），氣道盤開設(shè)有弧形氣道（202）、第一獨(dú)立氣道（203）、第二獨(dú)立氣道（204）及第三獨(dú)立氣道（205），弧形氣道、第一獨(dú)立氣道、第二獨(dú)立氣道及第三獨(dú)立氣道分別通過設(shè)置有電磁閥的氣管與氣泵連通，所有電磁閥均與控制器電連接，弧形氣道與分別位于接料、傳送、電暈、頂料底、印刷共計五個工位的五個模頭單元的中轉(zhuǎn)氣室相通；第一獨(dú)立氣道與位于傳送或者次品卸料工位的模頭單元的中轉(zhuǎn)氣室相通；第二獨(dú)立氣道與位于固化工位的模頭單元的中轉(zhuǎn)氣室相通；第三獨(dú)立氣道與位于卸料工位的模頭單元的中轉(zhuǎn)氣室相通；氣道盤與分度轉(zhuǎn)盤（2）緊貼，分度轉(zhuǎn)盤在步進(jìn)分度器的驅(qū)動下相對于氣道盤轉(zhuǎn)動使得安裝于分度轉(zhuǎn)盤的全部連接柄的連接柄氣道按序依次經(jīng)過弧形氣道、第一獨(dú)立氣道、第二獨(dú)立氣道及第三獨(dú)立氣道來分別實(shí)現(xiàn)各工位的模頭單元上承印物的吸緊或吹出的功能需要。

圖4 氣道盤的結(jié)構(gòu)示意圖

圖5 氣道功能結(jié)構(gòu)示意圖

而傳統(tǒng)技術(shù)中只有一個弧形氣室同用于吸氣和吹氣，不能根據(jù)分度轉(zhuǎn)盤的動靜同步供氣，不適應(yīng)于高速傳送。而本文提出的設(shè)計方案由于連接的氣泵的所有高壓氣管均設(shè)置有電磁閥，并且所有電磁閥與控制器電連接，故可在控制器的控制下實(shí)現(xiàn)氣泵根據(jù)分度轉(zhuǎn)盤的動靜同步工作而分別實(shí)現(xiàn)每條氣管的吸氣吹氣，分度轉(zhuǎn)盤的弧形氣道及三個獨(dú)立氣道連接的氣管均安裝有電磁閥以實(shí)現(xiàn)承印物的傳送、次品彈出、固化及卸料，適用于高速傳送，工作效率高。

同時，模把（1）的底部設(shè)置有多個氣孔（102），多個氣孔均布于模把底部的圓周外沿，并且每個氣孔均與模把氣室（101）相通。傳統(tǒng)技術(shù)中僅在模把底部的中間設(shè)置有氣孔，大于高度的承印物（例如矮杯）在卸料時難以保證平衡而導(dǎo)致接料袋不能順利接料疊料傳送。本發(fā)明中，在模把的底部均布多個氣孔可方便于直徑大于高度的承印物平衡卸料以保證接料袋順利接料疊料傳送。

2.3 進(jìn)料裝置設(shè)計

進(jìn)料裝置如2、5、6、7、2所示，設(shè)置有支撐架、四根傳動軸（17）、四個變距螺旋（11）和驅(qū)動裝置，四根傳動軸可調(diào)節(jié)位置地設(shè)置于支撐架，且四根傳動軸通過同步傳動機(jī)構(gòu)由驅(qū)動裝置同步驅(qū)動自轉(zhuǎn)，每個變距螺旋分別固定在一根對應(yīng)的傳動軸，變距螺旋的外表面設(shè)置有螺旋槽（1101），螺旋槽的螺距自一端向另一端逐漸增大，四根變距螺旋之間形成物料通道。承印物進(jìn)入物料通道后，在變距螺旋的轉(zhuǎn)動下，隨著螺旋槽螺距逐漸增大，疊推成條的承印物相鄰兩個承印物之間的距離逐漸增大，最前方的承印物與后一承印物完全分離，實(shí)現(xiàn)送料的自動化。同時，為了承印物（13）更好地出料，變距螺旋還設(shè)置有指令送料的電磁閥及輔助送料氣槍（12），輔助送料氣槍裝設(shè)于支撐架，工作時，輔助送料氣槍的出氣口對準(zhǔn)承印物的開口外沿（131）在承印物被送出所述變距螺旋的實(shí)現(xiàn)輔助送料；指令送料的電磁閥與控制器電連接，指令送料的電磁閥控制輔助送料氣槍根據(jù)控制器的指令朝承印物的開口外沿瞬間噴射高壓氣體。利用輔助送料氣槍的氣流將承印物吹送到模把上。輔助送料氣槍根據(jù)實(shí)際需要選擇市面上的普通氣槍即可。本文提出的方案利用輔助送料氣槍送料，特別適合于直徑大于高度的承印物，控制器依據(jù)設(shè)定的程序根據(jù)其他機(jī)構(gòu)傳遞的信號，指令送料的電磁閥開啟或者關(guān)閉，并根據(jù)步進(jìn)分度轉(zhuǎn)盤模把的停頓接料和卸料的瞬間，控制輔助送料氣槍將高壓氣瞬間沖向承印物的開口外沿（例如杯子的杯沿）實(shí)現(xiàn)輔助送料。

圖6 變距螺旋結(jié)構(gòu)示意圖

圖7 進(jìn)料單元結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 驅(qū)動系統(tǒng)

分度轉(zhuǎn)盤連接有獨(dú)立的步進(jìn)分度器交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)，包括有步進(jìn)分度器、步進(jìn)分度器的交流伺服驅(qū)動器、步進(jìn)分度器的交流伺服電機(jī)及步進(jìn)分度器的交流伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器，步進(jìn)分度器的交流伺服驅(qū)動器、步進(jìn)分度器交流伺服電機(jī)及步進(jìn)分度器的交流伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器的各部件相鄰之間由電路連接，交流伺服電機(jī)通過機(jī)械傳動部件連接步進(jìn)分度器的動力輸入軸。

還包括有驅(qū)動所有模把（1）轉(zhuǎn)動的模把同步轉(zhuǎn)盤（14），模把同步轉(zhuǎn)盤連接有模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)傳動系統(tǒng)，模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)傳動系統(tǒng)包括有模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服驅(qū)動器、模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)及模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器及傳動機(jī)構(gòu)，傳動機(jī)構(gòu)包括有軸承、傳動同步輪及同步帶，模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服驅(qū)動器、模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)及模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器的各部件相鄰之間由電路連接，模把同步轉(zhuǎn)盤交流伺服電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)連接模把同步轉(zhuǎn)盤。

上述的兩個交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)與轉(zhuǎn)印大鼓輪交流伺服驅(qū)動系統(tǒng)分別構(gòu)成三個獨(dú)立閉環(huán)控制系統(tǒng)，并又同一個控制器控制，使得步進(jìn)分度器、轉(zhuǎn)印大鼓輪和模把同步轉(zhuǎn)盤保持恒定的傳動比及同步運(yùn)動，從而達(dá)到印刷效果清晰，滿足兩次印刷兩次固化技術(shù)對印刷精度及清晰度的要求。

3 結(jié)束語

連接柄的轉(zhuǎn)盤連接部設(shè)置成錐臺狀，具有一定的錐度，分度轉(zhuǎn)盤的安裝孔與連接柄的轉(zhuǎn)盤連接部相配合也呈錐臺狀，并使用螺栓將兩者固定鎖緊。隨著曲面印刷機(jī)工作時間的增長反而越來越緊固確保了印刷對位的高精準(zhǔn)度，具有顯著的特點(diǎn)及突出的進(jìn)步。

進(jìn)料裝置設(shè)置不等距的用于分料送料的變距螺旋，其螺距是從小至大更適應(yīng)于高速分料送料。

輔助送料氣槍在出料的瞬間同步送氣，不僅環(huán)保節(jié)能，而且送料效果更佳，更適應(yīng)高速送料。

在卸料工位兩側(cè)的卸料氣槍配合模把底部氣孔在卸料工位同步吹氣為平衡卸料落料起到很好的輔助作用。

模把未端的模底外邊沿開設(shè)有多個氣孔，多個氣孔沿著模把底部的圓周外沿均勻設(shè)置且與模把氣室相通，為承印物平穩(wěn)飛落到接料裝置起到關(guān)鍵的作用，特別是對于直徑大于高度的杯，碗等承印物，其平衡效果更明顯。

［1］王賢洵，鄉(xiāng)碧云，王昌佑.曲面印刷裝備的現(xiàn)狀及發(fā)展趨向［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2014（2）：1-3.

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