一种新型机械传动式高精度模切设备的制作方法

本发明涉及机械领域，尤其涉及一种改良的机械传动式的高精度模切设备。

背景技术：

模切机是一种对各类印刷纸板等包装装潢材料进行成型加工的表面整饰加工设备，其是印刷、切割成形的主要设备。在经济快速发展和物质生活水平不断提高的今天，人们对于印刷品品质的要求越来越高，而传统的印品只重视内在品质而忽略外表的观念在某种程度上会削弱印刷企业的市场竞争力。模切压痕作为一项重要的印后加工工艺过程，因其能提高印品的艺术效果，提升印品的价值，越来越受到印刷包装企业的重视。

所谓模切压痕工艺就是根据产品要求，将用钢刀、钢线排成的模板安装在模切机上，通过压印版施加一定的压力，将印品轧切成所需形状的工艺过程。模切压痕工艺可以用于把各种精美的书刊装帧、包装装潢及其他印品加工成要求的形状，将纸盒印刷品加工成结构新颖、光洁挺直的纸盒。

模切机的主要机件是模切台板和压切机构，被加工材料就位于这两者之间，在压力的作用下完成模切的整饰处理技术。

我国模切机从20世纪80年代中期以来经历了生产立式平压平模切机(老虎嘴)为主、测绘国外机型和消化吸收国外机型进行自主创新三个阶段。虽然各个企业都在加大自主创新的力度，但是从目前的现状来看还有许多企业仍然停留在测绘仿制阶段，并且模切机的设计理论和设计方法普遍比较陈旧，缺乏完善的科学理论支撑，用传统设计方法设计出来的产品不仅设计周期长、成本高，而且生产出的模切机在精度和稳定性方面还不能达到较高水平。

因此，自行设计具有完全自主知识产权的模切设备具有重大现实意义。

技术实现要素：

针对这种情况，本发明希望提供一种新型机械传动式高精度模切设备，其特征在于，包括：驱动电机、主传动系统、输纸系统、模切动作机构、模切版、清废装置，

其中，所述驱动电机由电源驱动，用于产生旋转驱动力；

所述驱动电机的输出轴与所述主传动系统传动连接；

所述输纸系统设置于所述模切动作机构一侧，用于输送目标纸板至模切动作机构之间，所述模切动作机构包括上部平台和下部平台，所述模切版设置于上部平台的下表面上，朝向下部平台，所述下部平台上设置有模切垫板；

所述清废装置设置于所述模切动作机构的另一侧，用于接收模切后的纸板并进行清废处理。

在一种优选实现方式中，还包括收纸机构，所述收纸机构设置于清废装置的下游。

在另一种优选实现方式中，所述驱动电机为电动马达，其固定在全自动平压平模切机的支架上。

在另一种优选实现方式中，驱动电机的输出轴前端和主传动系统都具有彼此匹配的齿轮，进而实现传动连接。

在另一种优选实现方式中，所述主传动机构包括齿轮环、四角齿轮、偏心轮轴和起伏杆。

在另一种优选实现方式中，还包括限位机构，所述限位机构位于齿轮环两侧，避免齿轮环发生侧向位移。

在另一种优选实现方式中，所述模切版具有与模切图案对应的模切刃。

在另一种优选实现方式中，齿轮环的环形内侧具有齿轮，所述驱动电机的输出轴穿过所述齿轮环的内侧，从齿轮环内部与其传动连接。

在另一种优选实现方式中，所述清废装置采用气动-机械结合方式进行清废。

本发明还提供一种利用上述模切设备对纸板进行模切的方法，所述方法包括：

利用输纸系统向模切动作机构的下部平台上输送目标板材；

利用驱动电机驱动主传动系统从而带动模切动作机构的上部平台向下

运动，对目标板材进行模切；

将模切后的目标板材输送至清废装置上方，对模切下的废料进行清除；

利用收纸机构进行收纸。

技术效果

本发明的模切设备传动机构采用单电机-四角同时驱动的驱动方式，既节约成本，又保证了模切平台动作的一致性，模切平台的水平度可以通过四角齿轮以及四个作动杆的位置调节来精确控制，一旦调试完成基本不会受运行过程的影响。

本发明的清废机构对于外露的镂空区域采用精确地中心受力-四角内迁的清废方式，给被去除区域充分的变形空间，非垂直地从整版材料中去除，基本消除了对于较厚材料的刮边问题。

附图说明

图1为本发明实施例1中的模切设备的结构示意图，鉴于现有模切设备均采用类似构造，大同小异，这里仅仅用作示意；

图2为本发明实施例1中模切设备的主传动机构2的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例1中模切设备的主传动机构2的主视结构示意图；

图4为本发明实施例1中模切设备的主传动机构2中一个四角齿轮的主视结构示意图；

图5为本发明实施例2中的清废装置中的对辊的结构示意图；

图6为本发明实施例2中为了清废在模切刃中与镂空区域对应位置处所添加的冗余模切刃的结构示意图，当然，镂空区域的形状往往不规范，对于不规范形状，首先确定其最长的两个对角方向，以其最长的对角方向的四个顶点(或靠近顶点的位置)为顶点构成大体矩形的形状，在该大体矩形的形状中，增加该图中形状的模切刃。

图7示出了实施例2中的对辊的局部放大视图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

如图1所示，本实施例中的全自动平压平模切机包括驱动电机1、主传动系统2、输纸系统3、模切动作机构4、模切版5、清废装置6以及收纸机构7。

驱动电机1由外部电源驱动，产生旋转驱动力。驱动电机1的输出轴与主传动系统2动力连接，比如，驱动电机1的输出轴前端和主传动系统2都具有齿轮，从而实现动力传输。

模切动作机构4包括上部模切平台和下部模切平台。输纸系统3采用常规的送纸设备即可，在下部平台周围设置前规、侧规和/或后规，以便能够将目标纸板送至预定位置，这些构造现有技术中存在大量报道，这里不再详述。

模切版5安装在上部模切平台的下表面上，与上部模切平台固定连接，能够随着上部模切平台的上下往复运动而运动。主传动机构2带动上部模切平台上下往复运动。在进行模切时，模切平台上下表面的绝对平行至关重要，现有的模切设备有各种驱动上下模切平台运动的方式，有采用齿轮传动的、有采用液压气缸传动的。但是，这些方式要么结构复杂，成本高昂，要么容易随着使用过程而导致误差增大。

针对这样的问题，本实施例中提出了一种基于齿轮传动方式构造的新型驱动方式。

具体而言，如图2-4所示，主传动机构2包括齿轮环2-1、四个四角齿轮2-3、四个偏心轮轴2-4和四个纵向起伏杆2-5。齿轮环2-1具有外环齿轮2-6和内环齿轮2-7，外环齿轮呈环状包绕在齿轮环外周，内环齿轮则位于齿轮环内侧，驱动电机1的输出轴直接或间接穿过内环齿轮的环内，与内环齿轮咬合。各个齿轮和轮轴的的尺寸可以根据需要进行调节，这里为了表示清楚对中间齿轮进行了放大。

如图2所示，若驱动电机1的输出轴间接穿过内环齿轮，指的是驱动电机1的输出轴1-1与另一旋转驱动轴1-2彼此咬合并传动连接，旋转驱动轴1-2延伸通过齿轮环2-1的内环，旋转驱动轴1-2前端和后端分别通过第一和第二轴承2-11、2-12以及第一和第二轴承座2-13、2-14固定，以便能够在电机的带动下在齿轮环2-1内旋转，旋转驱动轴1-2在第一轴承和第二轴承之间具有输出齿轮2-8，输出齿轮2-8与内环齿轮2-7彼此匹配并彼此咬合，旋转驱动轴1-2位于齿轮环2-1下部，在下部与内环齿轮2-7咬合。

若直接穿过内环齿轮的内部，指的是驱动电机的输出轴延伸通过齿轮环2-1的内环，输出轴前端和后端分别通过第一和第二轴承以及第一和第二轴承座固定，以便能够在电机的带动下在齿轮环2-1内旋转，驱动电机1的输出轴1-1在第一轴承和第二轴承之间具有输出齿轮2-8，输出齿轮2-8与内环齿轮2-7彼此匹配并彼此咬合，驱动电机的输出轴1-1位于齿轮环2-1下部，在下部与内环齿轮2-7咬合。

为了减少传动误差，可以采用第二种直接传动方式，当然，为了维修的便捷，可以采用第一种传动方式。或者优选地，在驱动电机1的输出轴与驱动电机之间设置可拆卸节点，以便于后续维护。

齿轮环2-1具有一定的宽度，以便可以形成四个对外输出着力点。

如图2所示，四个四角齿轮2-3中两个安装在齿轮环2-1左下角，两个安装在齿轮环2-1的右下角，安装在左下角的两个四角齿轮2-3彼此同轴，安装在右下角的两个四角齿轮2-3彼此同轴。每个四角齿轮为圆形，外环具有外齿轮，具有位于圆形齿轮中间的旋转轴和偏心设置的四角驱动轴。四角齿轮的外齿轮与齿轮环2-1的外齿轮匹配并彼此咬合。安装在左下角的两个四角齿轮彼此同轴地分别与齿轮环左侧的不同位置咬合(图中前后的两个位置，从左侧看去，这是齿轮环的左右两侧)，安装在右下角的两个四角齿轮彼此同轴地分别与齿轮环右侧的不同位置咬合(图中前后的两个位置，从右侧看去，这是齿轮环的左右两侧)。优选地，齿轮环的内齿和外齿一一对应，或1-n对应，即内外齿具有固定比例，以使得旋转驱动更加顺畅。

这样，四个四角齿轮2-4分成两组，每组两个齿轮，分别从齿轮环的左下和右上对齿轮环形成支撑，中间的旋转驱动轴1-2从齿轮环内部对齿轮环形成第三个固定点，对齿轮环的三点固定。当然，在齿轮环上方的位置，为了维持齿轮环的位置稳定，可以通过夹持滚轮对齿轮环形成夹持，夹持滚轮可以采用具有两个叉头的叉子形状的支撑架，每个叉头上安装一个滚轮，滚轮朝向齿轮环两个叉头上的滚轮从两侧实现对齿轮环的夹持式固定。

每个四角齿轮2-4具有一个轴承，其通过轴承固定在上部模切平台的框架上，四个四角齿轮的轴承位置位于同一水平面上，四个四角齿轮的尺寸、材料和构造彼此相同。每个四角齿轮两侧偏心地设置有驱动轴，以任意一个四角齿轮为例，如图4所示，其两侧驱动轴与一双叉驱动杆连接，双叉驱动杆的上端连接四角齿轮的两个驱动轴承，驱动轴承的内轴固定在四角齿轮的侧壁上，驱动轴的外轴与双叉驱动杆固定，驱动轴承的内轴能够相对于其外套旋转，双叉驱动杆的下端通过万向轴固定安装在一个纵向起伏杆的上端，纵向起伏杆包括外套筒和内层驱动杆，内层驱动杆伸出外套筒的上下两端，上端通过枢轴方式与双叉驱动杆连接，下端固定在上部模切板的一角，四个纵向起伏杆的下端则实现了对上部模切板四角的固定以及驱动。

纵向起伏杆的外套筒固定在支架上，以保持竖直不动，限制内层驱动杆的运动方向。

本发明的构造采用纯机械方式实现同步运动，成本低、同步效果好，模切机四角同时受力，避免采用中部单一的粗轴进行驱动所导致的驱动力不均衡问题。单个驱动轴的单向旋转，可以同时带动四个四角齿轮同步旋转、成本低，无需采用高精度的控制系统。并且为了保证四角受力的均匀性和无顿挫性，将齿轮环中内齿轮的齿数、外齿轮的齿数、四角齿轮的齿数、齿轮轴的齿数比例设置为：4n：6n：3n：1n，n为6的整数倍，即n＝6n。

采用这种配比，不仅可以实现驱动轴驱动力的有效放大，并且，可以保证齿轮运行更加顺畅，每一个齿轮转动一个齿刚好齿轮旋转的弧度为15/n的整数倍，每旋转一周都会回到固定位点，不会导致齿轮旋转和驱动杆顶点和底部的旋转位差，降低误差，减少不必要的齿轮受力。

并且，采用本发明的驱动方式，由于通过电机驱动轴在驱动环的内环进行旋转驱动，可以起到杠杆的作用，调整电机驱动轴上的齿轮盘大小，就可以调整驱动力，若需要大驱动力，则减小电机驱动轴上的齿轮盘的大小。在另一种实现方式中，电机驱动轴上同轴嵌套安装多个齿轮盘，每个齿轮盘安装在驱动轴的不同位置，任意相邻两个齿轮盘的中心距大于等于齿轮环的宽度。

清废装置6设置于模切平台下游，输纸系统3在等待模切完成之后，将模切后的纸板或其他被切割板向下游的清废装置6，清废装置6可以采用多种方式，比如，其包括设置于上方的风机、设置于下方的孔网、废品回收箱，通过风机对纸板中被切除部分进行强力吹风，使被切除部分脱落穿过孔网进入到废纸回收箱。

实施例2

现有的清废装置有一个最大的缺点，就是由于采用了滚轮顶压或大风力直吹，清废过程中，由于纸板模切过程中，模切边缘都是整齐切割，对于硬度较高的中厚纸板而言，边缘相对锋利，清废时，被切除部分在压力作用下沿垂直于纸面方向向外脱出，会对纸板留存部分的边缘形成刮擦，时常会导致纸板中目标产品的边缘出现刮边、边缘毛刺或分层，影响产品质量。这种刮边对于后续需要将边缘封存在内部的产品而言影响不大，但是对于镂空产品或者边缘需要暴露在外的其他产品而言，却是会对客户体验带来不良影响的。

针对这一问题，本实施例中，申请人提出了一种经过测试能够有效减少清废过程中出现的刮边问题的清废装置。

具体而言，本实施例中，为了减少清废过程中的刮边现象，首先在模切版设计上，就进行了改进。首先，在正常设计模切版的基础上，对于任意一个纸板内部的被切除区域或者重要部位的被切除区域，针对其在模切版中该区域对应的模切刀片范围内，增加冗余模切刀刃，所述冗余模切刀刃具有第一部分和第二部分，其中第一部分为四边形或五边形，四边形或五边形的相邻两边之间具有间隙，第二部分为多条辐射状刀刃，从四边形或五边形的侧边向外辐射延伸，每两条辐射状刀刃彼此成一定夹角。

如图6所示，其为本实施例2中为了清废在模切刃中与镂空区域对应位置处所添加的冗余模切刃的结构示意图，当然，镂空区域的形状往往不规范，对于不规范形状，首先确定其最长的两个对角方向，以其最长的对角方向的四个顶点或接近顶点的位置为顶点(或邻近顶点位置，主要是为了形成一个规则形状)构成大体矩形或矩形的形状，在该大体矩形的形状中，增加该图中形状的模切刃，模切刃各边的长度可以所形成的矩形形状适当调整。四边形的相邻两边之间具有间隙(该间隙要预留足够大，以避免其被拉断)，该间隙对向对角位置(即被切除部分中相对较长的区域)，多条辐射状刀刃，从四边形的侧边向外辐射延伸，辐射刃则指向被切除区域中的短边。

在进行清废时，所述清废装置6包括传输板、一对大直径滚轮、风机、孔网、废品回收箱。所述大直径滚轮的周长与纸板的长度相当或略大于纸板长度，滚轮每旋转一周刚好压过一张纸板(或者考虑到相邻纸板之间的传送间隙，预留部分空白旋转区域，即，滚轮每旋转一周的长度等于纸板长度加纸板间隙长度)，上部滚轮在冗余模切刀刃中第一部分的对应位置处设置有与其形状匹配的突起，下部滚轮在被切除区域的对应位置处设置有凹陷，凹陷尺寸与被切除区域对应，凹陷的平面尺寸大于突起，凹陷深度与对应的突起匹配。若存在多个被切除区域，则有多对突起和凹陷。

本实施例的清废装置工作时，首先在模切过程中，对于纸板内部的整体剔除区域，进行冗余模切，使得需要整体剔除的区域被模切成非整体纸板，而是形成具有中心部分和四角部分的，并且中心部分通过对角方向与中心部分相连的区域。接下里将模切后的纸板通过传输平台转移到清废装置，利用上下分布的一对大直径滚轮对纸板传送的同时，如图6-7，对需剔除区域的中心部分进行顶压，通过中心部分与四角部分之间的剩余连接部分对四角部分进行牵拉，使得从滚轮部分输出之后，需剔除部分基本与纸板其余部分脱离连接，随着滚轮的滚动，需剔除区域大部分被下部滚轮携带，向下旋转，落入到滚轮下方的废品回收箱内，若部分残留在纸板上，则纸板进一步传送到下方具有孔网的传送区域，通过强力风机从上方向下，通过风力对需剔除区域进行进一步清除。

使被切除部分脱落穿过孔网进入到废纸回收箱。

虽然上面结合本发明的优选实施例对本发明的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本发明的示意性实现方式的解释，并非对本发明包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本发明范围的限制，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本发明保护范围之内。