基本信息
- 项目名称：
- 单张纸胶印机印前自动抖纸机
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 抖纸是单张纸胶印前必须的工序。本项目研制了一种可以代替人工抖纸的全自动抖纸机。该机器由抖纸台和自动取纸移纸叉车两大部分组成，在以单片机为核心的控制系统控制下，实现自动叉车从取纸台自动分纸、取纸，并移送到抖纸台进行抖纸，然后叉车自动将抖好的纸叉起并移送到收纸台。叉车的设计是依据纸堆的特点采用分离式插臂，实现分纸的功能。整个机器结构可实现对四开印刷铜版纸的分纸、移纸以及抖纸功能。
- 详细介绍：
- 对于单张纸印刷来说，印刷前的抖纸过程不可避免，其目的是消除纸张静电、粘连现象，使印刷时纸张便于分离，减少双张、多张情况。目前的印刷过程一般采用人工抖纸。其操作过程大致如下：印刷工人从纸堆取出定量的纸，然后人工进行抖松操作。抖好后，工人将抖好的纸张进行堆放，到一定量后，搬至印刷机的收纸台上。这种方法有以下缺点：其一是对于大幅面高克数的铜版纸，其纸张边缘往往十分锋利，容易对工人造成伤害；其二是抖纸过程不仅是体力活也是技术活，需要印刷熟练工才能完成，稍有差错就会造成纸张的浪费；其三是印刷用纸张幅面较大，重量较沉，搬运纸堆过程耗时耗力。当前胶印机速度越来越高，操作者的抖纸工作量也越来越大。这成为一个急需解决的技术问题。 此项目的任务，就在于通过机电一体化的控制方法，在嵌入式系统的控制下，实现印前抖纸的全自动化，从而代替人工作业，使纸张在印前充分分离，以适应高速印刷，减轻工人的劳动强度，提高效率。 目前，国内外厂家在印刷前抖纸大多数仍采用人工抖动，自动抖纸机的研发还处于萌芽阶段，整个搬运纸张、抖纸过程全由人工完成。根据我们查阅相关资料，德国波拉公司研制的震纸机或闯纸机可以实现一定程度上分离纸张和整理纸张，但只用于印后裁切的抖松和整齐纸张工序。另外，国内上海申威达公司运用于印后裁切生产线的机器包括升降车、闯纸机及卸纸机等辅助设备，也可完成纸张的送卸、整理、搬运，堆垛等工作，但这些机器均用于印后裁切流程，和印前的抖纸有相似之处但不尽相同。在印前搬运纸张、抖纸分离这一领域仍处于空白。 本项目的目的，是就目前我国印刷的实际情况，设计一种自动抖纸机，解决现有技术中人工手动抖纸时，工作效率低、劳动强度大、纸张边缘容易划伤手、对工人造成伤害的实际问题。本项目是基于印刷中实际情况提出，同时根据自己的现有条件以及试验经费,本着实用的原则，尽可能地寻找较简便的设计方法，通过一系列的三维建模验证，设计出一套能够完成纸张搬运及分离纸张的合理机构，再利用先进的机电控制理论和控制手段，对整套机构运动进行控制，实现各个工位之间的准确配合。同时添加控制面板实现人机互动, 操作者可以根据需要选择手动挡或自动挡来控制机器。 本项目的创新点在于实现了印前抖纸的自动化操作，填补了国内印刷相关领域的空白。就国内来说，在印前的自动抖纸方面尚属空白，其主要原因是国内的整个印刷流程全自动化程度仍不高，印刷机及其他辅助机械多是对国外印刷机的简单模仿，对于成本较高的有关系统进行了回避，这也就造成了国内印刷自动化水平不高的现状。本项目利用价格低廉的单片机来实现对分纸移纸叉车的有效控制，经过实验证明效果明显，系统可靠。其技术关键在于利用曲柄摇杆机构实现抖纸动作，利用丝杠丝母和光杠配合实现插臂上下及插臂座的前后移动，用直流电机实现分纸移纸叉车的运送纸张。主要的技术指标是通过单片机的控制，实现印前分纸、移纸、抖纸的自动化操作，代替长期以来手工作业的过程。 本系统目前来说主要适用于四开印刷铜版纸，对其它类型的印刷用纸张有一定的借鉴作用。其成功实现，将填补我国印前自动化领域的一项空白，符合我国印刷业发展的创新化和自主化趋势。其成果也将具有很广阔的应用市场，相关的印前机械制造厂家会相应地提高相关机器的品质和档次，提升国产印刷机的影响和声誉。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 抖纸是单张纸胶印前必须的工序，这样能够避免出现空张和双张等故障。当前胶印机速度越来越高，操作者的抖纸工作量也越来越大，所以抖纸的效果也受到了人为因素的一些影响。本项目计划设计一自动抖纸机，能够实现抖纸和移纸两大功能。整个机器包括机械系统和控制系统，机械系统由抖纸机构和移纸机构组成。移纸部分由自动移纸叉车来实现，叉车由两个独立叉臂组成，对于整堆纸张，一个叉臂可以先行插入，然后挑起纸张，另一个叉臂再从挑起的空隙中进入纸张，之后两叉臂上升到同一高度，实现分纸功能。在这两个机构之上，为了保证纸张的整齐，在抖纸和取纸移纸的过程中还设计有齐纸机构。控制系统是以嵌入式微控制器为核心的嵌入式控制系统，结合安装在机械机构上的传感器以及行程开关，控制整个机器的有效和顺序工作。整个机器实现操作者只需将未抖纸台推到机器要求为止，启动机器，抖纸机将会自动取纸并移纸到抖纸机构上进行抖纸工作，完毕后将抖好的纸张堆放在机器的另一边的纸台上，反复进行，直至抖完纸台上所有纸张。本项目是通过调研后确定的项目，具有实际意义和创新性。本项目的研究成果将填补国家在这方面的一个空白，为全自动的单张纸胶印提供基础。
科学性、先进性
- 目前国内大多数印刷厂家印前抖纸主要靠人工来完成，工人在印刷前进行系列的准备工作，力求使纸张于张之间有一定的空气进入，从而方便递纸机构取纸。而在国外有些大型先进的裁纸机虽然也有抖纸机构，但主要目的不是分离而是整齐，其机构设计思想只关心纸堆是否整齐，是否便于裁切，而不关心纸堆内部是否纸张分离。本次设计目的是设计出机构能够代替人工作业，使纸张在印前充分分离，以适应高速印刷。
获奖情况及鉴定结果
- 2010年12月获西安理工大学第十一届校科技节一等奖。
作品所处阶段
- 已制作出样机。
技术转让方式
- 专利实施许可
作品可展示的形式
- 样机 图片 录像
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 该作品为机电一体化设备，通过抖纸部进行抖纸，移纸部进行移纸，在嵌入式控制系统的控制下，实现印前抖纸的全自动化。该设备就目前来说尚未看到国内有同类功能设备出现，该设备的研发填补了国产设备的一个空白。该设备可用于各种单张纸印刷机的印前准备，适用于印务厂家。由于没有尚无同类设备出现，而且此设备确能解决实际问题，所以市场前景好。将会受到国内大型印刷厂家的欢迎。经济效益可观。
同类课题研究水平概述
- 目前，抖纸结构国内外尚无同类型产品，但德国海德堡公司有两款为裁切纸张而进行闯纸的机构，可供参考。该闯纸机构目的是为了以纸堆的形式分层准备裁切物，在周期不断变动的情况下增加工作流程效率。在印刷标签、条带、各种卡片、空白包装和包装插页时，减少人工进行参与。该闯纸系统以纸堆的形式准备分切的裁切物为目的。包括纸堆升降装置、自动闯齐装置和卸纸系统。 自动闯齐装置：确保印好的印张边缘精确对齐，然后再裁切。闯齐装置装有防腐蚀的台面和自动翻转装置。由于可设定闯齐的强度，改变台面倾斜角度，达到了最佳的闯齐结果。 纸堆升降装置：将裁切物抬升或下降到工作高度，因此操作起来特别便利。纸堆升降装置便于操作。该纸堆升降装置将裁切物抬升或下降到工作高度，因此操作起来特别便利。由于不再需要弯腰，可防止产生常见的职业病。 卸纸系统：用于自动将裁切好的材料从高速切纸机上推出，可用于完整或分切的纸张。卸纸系统用于自动将裁切好的材料从高速切纸机上推出，可用于完整或分切的纸张。有了卸纸系统，印张可推到几个纸台上或交错叠放在纸堆上。便于后续工序。 该机构其闯齐纸的工序值得借鉴，但和本次设计机构还有一定差别。闯纸机构其目的是为了让待裁切纸张边缘精确对齐，便于裁切，而我们的目的是不仅让纸张边缘整齐，还能够让纸张膨松，张于张之间有一定间隙，消除静电。便于印刷机输纸机构取纸。而纸堆升降装置和卸纸系统也会有一定改进，力求让其工作更加平稳，对纸张损耗更小。 而纸张分离机构目前尚无可借鉴的机构，该机构设计目的是在不损伤纸张的前提下，从整堆纸张上精确快速的分离出所需纸张，这需要克服纸张之间的静电和纸张之间的纸毛粘连。目前初步打算参考工业机械手动作，模拟人手进行这一工序。 国内尚无此类设备出现，现在印务公司的单张纸印刷机印前抖纸工作主要还是由人工来完成，很难实现印刷车间的无人化作业。国外很多大型的印刷公司的印刷车间均已实现了无人化作业，由机械车将纸张运到合适位置，再由自动抖纸设备进行自动抖纸。但由于国外纸张质量好，易松纸，只需简单的抖动即可达到抖纸效果。而国内纸张相对来说难松，对抖纸的手法和强度要求高，所以国外抖纸设备一直以来未能引进到国内。本研发是根据国内纸张特点，将抖纸的强度设为可调，符合国内的实际生产要求。
