胶印机全自动上纸系统的制作方法

本发明涉及单张纸胶印机的上纸系统，尤其是涉及一种胶印机全自动上纸系统。

背景技术：

单张纸胶印印刷技术自诞生以来，上纸包括换纸工作一直都是由人工来完成的。这主要是因为胶印机的送纸机构对纸堆的供纸方式要求较高，即单张纸的纸堆供纸是否满足要求是保证印刷机能否高速生产的前提。因此对装机的纸堆除了要求保证绝对整齐之外，还要保证纸张之间不能有任何的粘连和吸附的现象，因为胶印机的走纸绝对不能出现走双张，否则机器就会出现较大的事故；同时，还要保证待上机的纸堆绝对要和印刷机的纸路对中，否则就会造成产品的批量报废。

随着越来越多的大规格胶印机的投入，通常一张纸的面积都在1.4-1.8平方米，有些甚至达到2个平方米，所以，这样一板纸的重量多在2.5-4吨之间。而目前的胶印机又都是高速印刷机，每小时的印刷速度可以达到10000-15000张之间

但由于印刷机高度的限制，每堆纸张的高度都不能超过1.5米，因此每次装机的纸堆最多只能印刷30-50分钟，即印刷机工作30-50分钟就需要停机换纸。当需要印制大批量产品时，这种间歇式工作方式除了浪费时间、降低胶印机工作效率外，还会造成印刷品出现色差，严重时甚至造成产品批量报废，由此就会造成较大的纸张浪费和油墨浪费。

虽然从技术上可以实现不停机上纸，但胶印机上飞达的作业方式又要求更换纸堆时必须满足在上纸堆状态不变的情况下撤下上纸堆的底托板，以保证和下纸堆之间的无缝对接，而完成这个工作，目前是采用插杆的方式：上纸堆上升到适当位置后，利用人工插入插杆将上纸堆托起，然后撤下底托盘，下纸堆上升到与上纸堆对接后，再将插杆撤出，完成上下纸堆的无缝重叠对接。

总之，无论停机换纸还是利用人工插杆来换纸，作业过程通常都需要停机8-10分钟或者减速10-15分钟才能完成，频繁的装纸带来的是繁重而又繁琐的劳动。如何将上述工作实现全自动化作业，以提高生产效率和印刷质量，是本行业技术人员一直致力研究的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种自动整理、进纸、对中、换纸等胶印机全自动上纸系统，以降低生产成本和劳动力投入，提高生产效率和印刷质量。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的胶印机全自动上纸系统，包括纸堆整理装置，上纸纸堆自动对中装置和自动换纸插杆装置，所述上纸纸堆自动对中装置设置在印刷机进纸端，所述自动换纸插杆装置位于所述上纸纸堆自动对中装置的上方，所述纸堆整理装置通过链条式物流系统与所述上纸纸堆对中装置相衔接，在靠近所述上纸纸堆对中装置处设置有与所述链条式物流系统垂直相交的退板收集辊道；

所述纸堆整理装置包括底座和整理框架，所述整理框架的吸风底板座与所述底座相铰链并由固定在所述底座上的驱动电机带动沿所述底座转动，在所述吸风底板座的上、下两端水平设置有上、下夹板，所述上、下夹板相互平行，所述上夹板沿开设在所述吸风底板座上的竖向导槽上下移动；在所述下夹板上设置有纸堆输送机构和自动换板机构：所述纸堆输送机构包括放置在所述下夹板上的横向活动底板，在所述横向活动底板上设置有由伺服电机驱动的间隔设置的三组纸堆输送带，在所述下夹板上设置有活动底板位置调整装置；所述自动换板机构包括设置在所述吸风底板座上由移架电机带动的摆架，所述摆架水平延伸至三组纸堆输送带的两个间隔处，其上设置有开口向上的四个真空吸盘；

所述上纸纸堆自动对中装置包括置于印刷机上纸架内的升降底板，在所述升降底板的里侧设置有纸堆定位板,在所述上纸架两侧对称设置有自动测距仪；所述升降底板上设置有对中调整板，在所述对中调整板的上表面平行间隔设置有与所述链条式物流系统相衔接的进纸输送带，在所述对中调整板的下表面通过带有内螺纹的螺杆座水平间隔设置有两条横向调整螺杆，所述横向调整螺杆的两端与固设在所述升降底板两侧的支撑座传动连接，在所述对中调整板任一侧的升降底板上设置有驱动所述横向调整螺杆转动的动力传动装置；在所述对中调整板的底部四角位置处对称设置有沿所述升降底板滚动的横向移动支撑辊轮；

所述自动换纸插杆装置包括由对称设置的左/右安装板，均匀间隔开设有多个通孔的插杆孔板和与所述插杆孔板位置相对的定位挡板围成的矩形框架，端部依次与所述插杆孔板的通孔相对应的插杆排的另一端固定设置在紧贴所述定位挡板内侧放置的插杆推板上；在所述矩形框架内靠近所述左/右安装板位置处水平设置有左/右插杆移动螺杆，所述左/右插杆移动螺杆的一端与所述插杆孔板传动连接，另一端依次穿过所述插杆推板的内螺纹孔和定位挡板通孔后与左/右传动链轮相连接，设置在所述矩形框架外的插杆电机通过环绕在所述左/右传动链轮之间的联动链条带动所述左/右插杆移动螺杆转动；在靠近所述插杆孔板一端的左/右安装板外侧壁上分别设置有结构相同、对称设置的矩形框架翻转机构：所述翻转机构包括导杆槽，活动卡放在所述导杆槽内的导杆端部通过转轴与收放电机传动连接，在靠近所述插杆孔板的所述导杆槽端部设置有矩形框架限位轮；分别套装在所述导杆上的升降套上垂直设置有与印刷机上纸架相连接的定位杆架，在位于定位杆架上方的升降套上设置有由升降电机驱动的升降轮，所述升降轮通过传动组件带动所述矩形框架升降，所述导杆顶部与升降套之间设置有缓冲弹簧。

所述链条式物流系统包括横向链条式输送带和纵向链条式输送带，所述横向链条式输送带和纵向链条式输送带均是由若干段结构相同的输送单元拼接而成；

在所述横向链条式输送带或纵向链条式输送带的中部或横向链条式输送带和纵向链条式输送带的交汇处设置有转向机，所述转向机包括矩形固定框架和垂直交叉设置在所述矩形固定框架内的横向承接机构和纵向送出机构，所述横向承接机构由两组间隔设置且同步运行的横向输送带组成，在所述横向输送带底部设置有升降装置；所述纵向送出机构由分别设置在两组横向输送带中间和两侧边的纵向输送带组成。

所述输送单元包括矩形框架，在所述矩形框架内水平设置有输送轨道，所述输送轨道包括经硬化处理的轨道板和置于其底部的承重底板，在所述轨道板的上表面沿长度方向开设有轨道槽；在所述输送轨道的前端设置有与动力源传动连接的主动轮，在所述输送轨道的后端设置有与所述主动轮同步转动的被动轮；环绕在所述主动轮和被动轮之间的平面平压式高负重链条在所述主动轮驱动下沿所述轨道槽滚动运行；所述的平面平压式高负重链条的链条单元均包括模压成型的门型内扣板，所述门型内扣板的上顶面为负重输送面，所述门型内扣板两侧立板的前后两端对称开设有销孔；穿套在所述门型内扣板两侧立板前端和后端销孔间的销轴上套装有左右负重轴承，在所述左右负重轴承之间设置有链轮转动轴套。

所述上纸纸堆对中装置的进纸输送带，纸堆整理装置的纸堆输送带以及所述转向机的横向输送带和纵向输送带的结构均为与所述链条式物流系统的输送单元结构相同的链条式结构。

本发明的优点在于实现了现有的单张纸胶印机全自动上纸和自动换纸工作，保证了高速印刷机高效、连续的工作，做到了不停机上纸、换纸，为大批量印刷产品提供了质量保证，大大降低了印刷工作成本，减少了人工投入，为实现胶印瓦楞包装工业进入4.0模式提供了保证。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2、图3是图1中纸堆整理装置的主视图和A向视图。

图4-6是纸堆整理装置的使用状态图。

图7、图8是纸堆对中装置的结构示意图和B-B剖视图。

图9是图1中自动换纸插杆装置的结构示意图。

图10是图9的动作参考图。

图11是转向机的结构图。

图12图1中输送单元的放大图。

图13是图12的链条和轨道的断面示意图。

图14是图12中链条的放大图。

图15是图14中单个链条单元的门型内扣板图。

图16是图15中装设在一对销孔中的销轴和负重轴承的分解图。

具体实施方式

如图1所示，本发明所述的胶印机全自动上纸系统，包括纸堆整理装置1，上纸纸堆对中装置2和自动换纸插杆装置3，上纸纸堆对中装置2设置在印刷机进纸端，自动换纸插杆装置3位于上纸纸堆对中装置2的上方，纸堆整理装置1通过链条式物流系统与上纸纸堆对中装置2相衔接，在靠近上纸纸堆对中装置2处设置有与链条式物流系统垂直相交的退板收集辊道4；

如图2、3所示，要想实现印刷机自动上纸，首先必须将整理完成的纸堆无差错的输送到印刷机待机区。本发明的纸堆整理装置1一般设置在原纸仓库和印刷车间之间，其结构包括底座1a和整理框架，整理框架的吸风底板座2a与底座1a相铰链并由固定在底座1a上的驱动电机（图中未显示）带动沿底座转动，在吸风底板座2a的上、下两端水平设置有上、下夹板3a、4a，所述上、下夹板3a、4a相互平行，上夹板3a沿开设在吸风底板座上的竖向导槽5a上下移动；在下夹板4a上设置有纸堆输送机构和自动换板机构：该纸堆输送机构包括放置在下夹板4a上的活动底板6a，在活动底板上设置有由伺服电机7a驱动的间隔设置的三组纸堆输送带8a，在下夹板4a上设置有活动底板位置调整装置：该调整装置可采用水平间隔设置在活动底板6a下表面的两根调整丝杠1a1和连接在两根调整丝杠之间的同步驱动链条12a，其中一根调整丝杠的端部与动力驱动装置传动连接，该动力驱动装置可以为调节手轮14a，如用于全自动控制系统中，动力驱动装置也可以采用驱动电机；在靠近吸风底板座位置处的下夹板上设置有红外扫描对中仪13a。自动换板机构包括设置在吸风底板座2a上由移架电机带动的摆架9a，摆架9a水平延伸至三组纸堆输送带上方的两个间隔处，其上设置有开口向上的四个真空吸盘10a。

如图4所示，工作时，当底部带有原底托盘101的纸堆102放置在纸堆输送带8a上后，红外扫描对中仪13a对纸堆进行扫描，通过对活动底板6a进行左右调整，使纸堆居中，然后上夹板3a下行夹紧纸堆102，再将整个整理框架沿底座1a向左翻转180°，如图5所示，使原底托盘101翻转到纸堆102的上方，然后将处于底部的上夹板3a向下移动（5-10cm即可），真空吸盘10a吸住底托盘101，摆架9a向外移出并将底托盘101放在一边的托盘回收架（图中未画出）上转出，此时胶印机专用底板运行到摆架9a下方，真空吸盘10a吸住胶印机专用底板后转回到纸堆102的上方，然后上夹板3a向上移动，夹紧纸堆，完成换板工作；然后将整个整理框架沿底座1向右翻转90°，如图6所示，上夹板3a再次放松纸堆102（图6中向左移动），按常规方法启动吹风系统和振动系统对纸堆102进行整理作业，整理完毕，上夹板3a再次夹紧纸堆102，将整个整理框架复位（向右转动90°），纸堆输送带8a启动，将纸堆102送出整理机，完成整个纸堆的换板整理工作，此时纸堆102的底部已变为胶印机专用底板，沿链条式物流系统4被输送至胶印机处。

当纸堆102运行到印刷机底板位置后，必须进行纸堆对中精调，以保证纸张始终保持居中（对于包装印刷来说，纸张必须确保中心误差小于0.5mm）。为达到该技术目的，本发明的上纸纸堆对中装置2结构如下，如图7、8所示，包括置于印刷机上纸架2b内的升降底板1b，在升降底板的里侧设置有纸堆定位板3b，在上纸架两侧对称设置有自动测距仪4b；升降底板1b上设置有对中调整板5b，在对中调整板5b的上表面间隔设置有与链条式物流系统4相衔接的进纸输送带6b，在对中调整板5b的下表面通过带有内螺纹的螺杆座7b水平间隔设置有两条横向调整螺杆8b，横向调整螺杆8b的两端与固设在升降底板1b两侧的支撑座9b传动连接，在对中调整板5b任一侧的升降底板1b上设置有驱动横向调整螺杆8b转动的动力传动装置(包括伺服电机11b以及由伺服电机11b驱动的蜗轮蜗杆副)；在对中调整板5b的底部四角位置处对称设置有沿升降底板1b滚动的横向移动支撑辊轮10b；

工作时，经过整理装置整理合格的纸堆102经物流系统输送到印刷机的上纸架2b前，并通过进纸输送带6b将纸堆平稳放置在对中调整板5b上，纸堆靠近纸堆定位板3b时停下，此时上纸架两侧安装的自动测距仪4b开始工作，对纸堆进行等距测距，由于纸堆左右调节的距离很小（不大于10mm），同时要求精准对中，自动测距仪4b可采用高精度自动寻的激光测距仪；自动测距仪4b测得的数据会传输到单片机上，单片机再将两侧自动测距仪4b提供的数据进行对比，将需要向左或向右修正的长度数据驱动命令传送给伺服电机11b，伺服电机11b根据指令启动，并通过传动涡轮12b和涡杆13b带动横向调整螺杆8b转动，横向调整螺杆8b再通过带有内螺纹的螺杆座7b带动对中调整板5b向左或向右移动，将纸堆的中心与印刷机纸路的中心轴线进行精确对中。由于每个纸堆的重量高达2~4吨以上，因此，在对中调整板5b四角位置处均衡设置四个横向移动支撑辊轮10b，以供对中调整板5b的承重和移动之用。整个调整时间大约在5-10秒之间即可完成。

对中后的纸堆处于待上纸状态。当上面的纸堆升至一定高度后，下纸堆上升，实现不停机换纸，使上下纸堆无缝对接，为实现将上纸堆底部的原底板自动抽出，本发明采用的自动换纸插杆装置3的结构如图9、图10所示，包括由对称设置的左安装板1-1c、右安装板1-2c，均匀间隔开设有多个通孔2c的插杆孔板3c和与插杆孔板3c位置相对的定位挡板4c围成的矩形框架，端部依次与插杆孔板3c的通孔2c相对应的插杆排5c的另一端固定设置在紧贴定位挡板4c内侧放置的插杆推板6c上；在矩形框架内靠近左安装板1-1c和右安装板1-2c位置处水平设置有左插杆移动螺杆7-1c和右插杆移动螺杆7-2c，左插杆移动螺杆7-1c和右插杆移动螺杆7-2c的一端与插杆孔板3c传动连接，另一端依次穿过插杆推板6c的内螺纹孔和定位挡板4c通孔后与左传动链轮8-1c和右传动链轮8-2c相连接，设置在矩形框架外的插杆电机9c通过环绕在左传动链轮8-1c和右传动链轮8-2c之间的联动链条10c带动左插杆移动螺杆7-1c和右插杆移动螺杆7-2c转动；在靠近插杆孔板3c一端的左安装板1-1c、右安装板1-2c外侧壁上分别设置有结构相同、对称设置的矩形框架翻转机构：该翻转机构包括导杆槽11c，活动卡放在导杆槽11c内的导杆12c端部通过转轴与收放电机13c传动连接；分别套装在导杆12c上的升降套14c上垂直设置有与印刷机上纸架相连接的定位杆架15c，在位于定位杆架15c上方的升降套14c上设置有由升降电机16c驱动的升降轮17c，升降轮17c通过传动组件带动矩形框架升降：此处所用的传动组件为与升降轮17c相啮合的纵向设置在导杆12c上的齿条，同样，传动组件也可以采用一端固定在矩形框架上，另一端缠绕在升降轮上的拉绳。由于矩形框架的重量较重，收放电机13c很难实现准确限位，在靠近插杆孔板3c的导杆槽11c端部设置有矩形框架限位轮18c，当矩形框架下放到水平位置时，前端便被限位轮18c顶住，保证插杆工作的顺利进行。在导杆12c顶部与升降套14c之间设置有缓冲弹簧19c，当矩形框架放下时给予缓冲，防止硬性定位给设备带来伤害。

该自动换纸插杆装置的定位杆架15c安装在胶印机的上支架2b上，由控制电机20c带动翻转，其中状态Ⅰ为该装置处于印刷机上方的待机区；印刷机工作时，纸堆会持续上升，当纸堆底板升至设定高度时，控制电机20c启动，本装置由待机区旋转90°至状态Ⅱ，此时收放电机13c工作，将矩形框架放至水平，为状态Ⅲ，准备插杆：

纸堆继续上升，与插杆高度一致时，插杆电机9c启动，左传动链轮8-1c和右传动链轮8-2c带动左插杆移动螺杆7-1c和右插杆移动螺杆7-2c转动，使插杆推板6c向前，将插杆排5c依次从插杆孔板3c的通孔2c内穿出，并沿着专用托架（印刷机自带）上的专用底板的插槽插进去，达到里面的托架上后停下，托起上纸堆；

此时，印刷机的纸堆升降机下降，将纸堆底板21c（整理装置整理后输出纸堆的印刷机专用底板）一起放下来，进纸输送带6b反转退出底板，底板到达退板升降辊道7后停下，升降辊道7升起将底板横向输送至底板专用的收集辊道4上，直到进入底板收存区收集转运；

对中后处于待上纸状态的新纸堆在纸堆升降机的带动下上升将其与上纸堆对接；对接好后，插杆排5c退回至矩形框架内，收放电机13c启动，矩形框架反转90°，回转至状态Ⅱ，然后控制电机20c转动，带动本装置继续反转90°回复到状态Ⅰ的待机位置，等待下一次插杆作业。在新纸堆和上纸堆完成对接的过程中，由于印刷机一直处于作业状态，上纸堆会持续上升，此时固定在升降套14c上的升降轮17c在升降电机16c的驱动下带动矩形框架同步上升，直到完成纸堆对接，插杆排5c退回至矩形框架内。

本发明的纸堆整理装置一般设置在原纸仓库和印刷车间之间，要想实现整理后的纸堆能够自动上印刷机，就必须采用自动化和智能化的物流系统。由于胶印机每个纸堆的重量高达2.5-4吨，常用的物流辊道和履带式输送带均不能满足需要，所以，本发明采用链条式物流系统。

本发明的链条式物流系统包括横向链条式输送带和纵向链条式输送带，所述横向链条式输送带和纵向链条式输送带均是由若干段结构相同的输送单元5拼接而成；

根据车间的物流走向布置，在转弯处要设置转向机。本发明在横向链条式输送带和纵向链条式输送带的交汇处也设置有转向机，如图11所示，转向机包括矩形固定框架6.1和垂直交叉设置在矩形固定框架6.1内的横向承接机构和纵向送出机构，横向承接机构由两组平行间隔设置且同步运行的横向输送带6.2组成，在横向输送带底部设置有升降装置；纵向送出机构由分别设置在两组横向输送带6.2中间和两侧边的纵向输送带6.3组成。根据实际需要，本发明在横向链条式输送机的中部也可以根据需要添加一个转向机即可以完成添加裁刀的分支输送线。

本发明的输送单元如图12-16所示，采用的是平面平压式高负重链条，其具体结构包括矩形框架5.1，在矩形框架5.1内水平设置有输送轨道，输送轨道包括经硬化处理的轨道板5.2和置于其底部的承重底板5.3，在轨道板5.2的上表面沿长度方向开设有轨道槽；在输送轨道的前端设置有与动力源传动连接的主动轮，在输送轨道的后端设置有与主动轮同步转动的被动轮；环绕在主动轮和被动轮之间的平面平压式高负重链条在主动轮驱动下沿轨道槽滚动运行；为保证链条的承载力满足纸堆输送要求，本发明的平面平压式高负重链条的链条单元均包括模压成型的门型内扣板，门型内扣板的上顶面5.4为负重输送面，门型内扣板两侧立板5.5的前后两端对称开设有销孔5.6；穿套在门型内扣板两侧立板前端和后端销孔间的销轴5.7上套装有左右负重轴承5.8，在左右负重轴承之间设置有链轮转动轴套5.9,在左右负重轴承5的两侧均设置有间隔垫片5.10。为保证整体链条的运行顺滑，相邻两链条单元之间的连接板为与门型内扣板结构相同的门型外扣板5.11，门型外扣板5.11的上顶面与门型内扣板的上顶面5.4齐平，构成了整个高负重链条的输送平面。

为保证各环节所用的输送带均满足纸堆的承重要求，本发明的上纸纸堆对中装置的进纸输送带，纸堆整理装置的纸堆输送带以及所述转向机的横向输送带和纵向输送带的结构均采用与链条式物流系统的输送单元结构相同的平面平压式高负重链条。

本发明全自动上纸系统工作时，从原纸仓库出来的纸堆先进入纸堆整理装置1中进行松纸、整理和更换底板后，通过物流系统和转向机输送至胶印机的上纸架2b前定位，并通过进纸输送带6b将纸堆平稳放置在对中调整板5b上，经过自动对中后定位，定位后的纸堆开始上升并和上面的纸堆实现对接，对接后，自动换纸插杆装置3撤出插杆，上下纸堆之间完成无缝对接，印刷机连续工作。

由于本发明弥补了胶印机至今无法自动上纸和自动换纸的缺陷，实现了不停机换纸的工作模式，实现了胶印机瓦楞包装行业4.0工作模式升级的第一步。