高速凸版曲面印盖机同步传动系统的开发

DOI：10.3969.issn.1672-6138.2013.03.O01曲面印盖机是-种用于饮料、13化产品等外包装容器的圆柱形瓶盖表面进行彩色文字图案高速凸版印刷的设备。目前国内企业所用的曲面印盖机主要采用曲面丝网印刷工艺lJ，然而这类设备效率低 、操作复杂、自动化程度低。针对这些问题，意大利OMSO公司、CALF公司以及韩国 GCM公司等少数几家企业开发出高速凸版曲面胶印工艺的曲面印盖机，但这些设备价格昂贵，国内包装印刷厂家无法承受。因此，对高速凸版曲面印盖机进行自主研发及产业化，将大大提升国内圆柱形瓶盖凸版曲面印刷设备的技术水平，并可打破国外企业在高端印刷设备市场上的垄断。在高速凸版曲面印盖机的自主研发中，同步传动系统的设计是其关键技术之-，本文作者提出-种具有 uV油墨及光油二次印刷、二次固化的多工位同步传动系统。

1 曲面印盖机同步传动系统技术现状OMSO、CALF等公司生产的圆柱形印盖机，其传动系统为多工位同步传动，即通过多工位同步传动步进分度器上的不同工位，来完成对瓶盖进行多种颜色印刷、固化。对采用 uV彩印的瓶盖，为提高其外观的亮度，国外设备通常采用独立上光机或上光部件进行光油印刷，例如目前国外最先进的圆柱形印盖机是采用 uV多色印刷工位固化工位上光油烘干装置”的印刷工艺，该工艺通过在多工位同步传动步进分度器上增设光油印刷工位，再把上光后瓶盖承誉经过-道隧道式或箱式热固化装置进行表层干燥处理。然而，由于这种工艺光油工位印刷后需进入冗长的烘干装置进行干燥 ，因而影响印刷速度的提高，增加设备所 占空间，也增大了维修的难度23。

对于曲面印盖机同步传动系统中的步进分度器，国内现有步进分度器结构如图 1所示，由分度转盘、驱动分度转盘旋转的间歇驱动装置及转印大鼓轮组成。分度转盘是多工位径向分度转盘，其模把设于分度转盘的周侧，模把的轴线与分度转盘的轴线垂直，印刷过程中某工位若需要模把绕轴线白转时，用电机独立驱动各需 自转工位上的模把 ，或以间歇驱动装置通过同步带或链条带动其中需转动的模把。

随着曲面印刷装备的自动化程度和工作效率的不断收稿日期：2013-03-10基金项目：广东省部产学研项目 (2012B091000001)。

作者简介：王贤洵 (1977-)，男，广东潮安人，工程师，研究方向：曲面胶愈的机电-体化技术。

顺 德 职 业 技 术 学 院 学 报 第 11卷提高，现有这种步进分度器存在以下不足： 1)随着工位的增加，分度转盘直径也需加大，从而使分度转盘的转动惯量大大增加，这无法适应高速旋转的需要；2)由于传动路线太长、转接太多，造成误差大、故障率高；3)当需要更换模把时，更换步骤复杂，花费时间长，无法满足高速生产的需要，且容易磨损而影响精度。

图 1 现有 曲面印刷 多工位步进分度器 的结构示意图2 UV油墨与光油二次印刷 固化 多工位同步传动装置总体设计针对当前国外圆柱形印盖机的不足，项目组展开对高速圆柱形曲面印盖机传动系统关键技术的研究，提出-种具有 uV油墨及光油二次印刷、二次固化的多工位同步传动系统技术方案。该系统由二次印刷、二次固化的多工位步进分度转盘 和多lT位同步传动步进分度器 两大主要部件组成，其中多工位步进分度转盘是多工位同步传动系统的的工位框架部件，而多工位同步传动步进分度器是同步传动系统的核心传动部件。

3 多工位步进分度转盘的设计为了保证圆柱形瓶盖承誉的印刷质量，需要- 系列的功能T位，如图 2所示，多工位步进分度转盘的lT位包括：进料与盖 口到位检测工位 1、空料检测T-位 2、表层火焰处理工位 3、传送工位 4、印刷与顶料定位工位5，下方是传送挡光工位7、uV印刷固化]二位 8、传送挡光工位 9、传送工位10、上光印刷工位 11、传送运行E位 l2～l9、运行挡光工位 20、再固化T位 2l、运行挡光工位 22，成品出料T位 23、 料故障检测T位 24等 24个T位。

多T位步进分度转盘系统T作过程如下：瓶盖 (承印顶料件)套人多工位同步传动步进分度转盘的第 1个T位，送料工位设有送料顶杆对正模把的同步送料顶料装置，该装置同时设有检测送料顶杆位置的瓶盖到位检测传感器，在实现瓶盖顶送的同时检测承誉是否到位，当检测到瓶盖盖口不到位时，传感器即把信号传送到可编程控制器，由可编程控制器指令停机，避免顶不到位瓶盖传至后面损坏机器部件。

瓶盖进入空料检测和消静电工位 (第 2个工位)，该工位设无瓶盖检测光电反射开关，当检测到无瓶盖经过时，其信号立即传送到可编程控制器，由可编程控制器指令印刷主机 (印刷大鼓轮)脱离印刷模头，避免无承誉时工位模头被油墨污染 ，确保产品的卫生。而消除静电处理装置用于进-步防止灰尖，使印刷件更卫生。

瓶盖进入表层处理工位 (第 3个1二位)，因瓶盖是注塑件，有时会有脱模油，该工位设火焰处理装置，对瓶盖进行印前表层处理，保证誉表层受印均匀，印刷附着力好。

经表层处理后瓶盖经传送工位 (第 5 T位)到达印刷与顶料定位工位 (第 6工位)，在进行印刷的工位设顶料装置，顶料装置传动连接步进分度器实现同步传动到顶料部件上(即其主要功能是将套偏的瓶盖顶紧，达到了印刷矫正作用)，并随印刷大鼓轮转动，将橡皮布上的套色图形转印到瓶盖侧面上，从而-次性完成最高9色的uV油墨曲面印刷。

当分度转盘印刷好的承誉传送到达uV印刷固化工位 (第 8工位)，该工位处于两个传送挡光工位 (第7工位与第9工位)形成的遮光罩弧形通道的遮光装置之间，通过该装置遮盖 uV光源，使 uV光源集中在uV印刷固化工位 (第8工位)，使到达UV印刷固化工位的承誉表层的油墨瞬间固化，并保证 uV固化时 uV光源不会漫射影响到其他工位承誉的质量。

经uV固化后瓶盖经第 10工位的传送装置到达上光印刷工位 (第 11工位)，进行光油上光印刷。

该工位主要由上光电机带动上光滚轮，上光滚轮以齿轮带动网纹辊与离油辊齿轮，当上光电机接到可编程控制器指令后在滑块滑接导轨进行上光印刷 ，滚轮回位接触印刷件的同时在凹形定位沟与传感器的配合下校正同步传动，使上光滚轮与印刷件滚动第 3期 王贤洵.等：高速凸版曲面印盖机同步传动系统的开发- 周，由上光油装置的网纹辊转动将油墨转移到瓶盖侧面上，完成上光油曲面印刷。

完成上光油印刷后的承誉通过传送运输工位(第 12-19工位)，到达再固化遮光装置，经过由第20、21、22工位所形成的遮光弧形通道，完成光油印刷后的两次固化。

承誉两次固化后，到达成品出料工位 (第 23工位)，在该工位把已完成印刷的承誉通过成品卸料通道送至成品收料装置。

最后-个工位是故障检测工位 (第 24工位)，该工位设有检测没卸料的传感器，当检测到在卸料工位瓶盖没有卸掉而被传至第 24工位时，传感器把信号传至可编程控制器，由可编程控制器指令停位，避免影响到其他工位承誉的操作。

###t送料滑图 2 多工位步进分度转盘的各工位功能示意图4 多工位同步传动步进分度器的设计针对现有多工位步进分度器存在的缺陷，本项目组研究出-种新型多工位同步传动步进分度器，如图 3所示 ，该步进分度器主要包括 ：设有多个模把的分度转盘、驱动分度转盘旋转的间歇驱动装置、模把驱动系统和气路系统，其中多个模把的轴线与分度转盘的轴线平行 ，模把驱动系统为同步驱动系统。分度转盘与间歇驱动装置的输出轴固定在-起，分度转盘的平面与圆环内齿圈固定座的端平面密贴固定 ，分度转盘的圆周上设有多个轴承孔 ，多个模把通过模把轴置于分度转盘周边的轴承孔中，模把轴的另-端设置行星齿轮，圆环内齿圈通过轴承枢置于圆环内齿圈固定座的外周，与所有行星齿轮啮合，圆环内齿圈通过传动装置连接驱动电机。

工作时，间歇驱动装置驱动分度转盘间歇运动，使模把依次在各工位停留，以完成各工位相应的工作，在各工位工作期间，分度转盘保持静止。与此同时，驱动电机通过传动装置带动圆环内齿圈旋转，与圆环内齿圈啮合的各个行星齿轮则带动模把同步自转，完成印刷、固化、上光、固化等需要工件旋转的工序。

正轴承间歇驱动装置 - - 图 3 多工位同步传动步进分 度器的外形结构图5 结束语1)所开发的 uV油墨及光油二次印刷、二次固化多工位步进分度转盘，增设了二次光油工位、二次固化工位，并增加固化挡光装置 ，该转盘在步进分度器的配合下可顺利完成上涂光油、光油固化的高速同步工序。该技术的应用，改变了国内同类设备uV彩芋再配套上光机、固化机进行再次印刷及固化的繁琐工艺，在提高设备自动化程度和效率的同时，缩短了生产流程 ，也减少了-线操作员工的数量。

2)所开发的多工位同步传动步进分度器将分度转盘上径向安装的多个模把改为轴向安装，在工位数相同的前提下，大大减小分度转盘的直径，使高速旋转时分度转盘的转动惯量大大减小，从而可大大提高印刷速度，并可降低故障率。