摘要：本文介紹了印刷包裝業所用燙印廢膜卷繞設備的新型設計，改變了印刷業對紙張(膜)必須平整的收卷方法，突破了印刷行業常規的思維束縛。該新型燙印廢膜卷繞設備的關鍵技術，在于燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整的廢膜，通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀，用繞線的方法收繞成卷?？纱蟠蠼档蛷U膜卷繞設備的制造成本，具有體積較小、結構簡單、操作方便、廢膜的收卷直徑變大、換卷的頻率低等優點，特別解決了在燙印機上有多條門幅較寬的燙印膜同時燙印時，廢膜不能成卷的問題。
筆者于2008年設計制造了一款新型燙印廢膜卷繞設備(已于2010年1月27日獲得專利,專利號：ZL 2009 2 0071433.0)。主要用于回收燙印廢膜。當時我公司共制造了3臺新型燙印廢膜卷繞設備，其中二臺配置在博斯特的燙金機上，一臺配置在長榮的燙金機上，至今已使用了4年多時間，效果非常好。
與市場上現有的燙印膜卷繞設備相比，這款新型燙印膜卷繞設備在降低制造成本、提高生產效率、實現安全以及廢膜回收再次利用等方面均有不俗的表現。
一、課題研究的背景及國內產品的現狀
目前印刷包裝對紙張(膜)均采用平整的收卷方法，因此在燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整的燙印廢膜，每一條平整的廢膜就需要一個電機帶動卷繞軸收繞成卷，如果有多條廢膜就需要多個電機，有些燙印產品甚至有10多條燙印膜，那就需要10多個電機，而且一些上檔次的收卷機采用伺服電機或者力矩電機。這在一定程度上增加了收卷機的制造成本，而且設備的體積較大、結構復雜。
同時，現有燙印廢膜收卷機在收卷時，需將平整的廢膜粘貼在相對應的收卷軸的筒芯上，且每一條燙印廢膜在收卷軸筒芯上的粘貼位置都有特定要求。因此，當更換多條燙印廢膜時，通常會花費不少時間，少則幾分鐘，多則10多分鐘，且收卷直徑較小，換卷頻率較高，操作繁瑣。
因而，現有燙印廢膜收卷機在使用時有一定的局限性，特別是有多條門幅較寬的燙印膜同時燙印時，很難成卷。
二、總體設計構思
1、根據燙印機的最高速度和一次拉箔(送箔)的最大長度來選擇電機速度和功率，通過傳動比的計算確定燙印膜收卷軸的速度。
以長榮MK1060ST平壓平模切燙金機為例：燙印最高速度為5500s/h，走紙方向的一次拉箔(送箔)的最大長度730mm，即燙印膜每分鐘的線速度為 730=66.92m/min;如用3"的氣漲軸，3"紙管壁厚為5mm，即燙印膜收卷軸最初直徑為86mm;由于燙印膜收卷軸的線速度始終要大于燙印機最大拉箔(送箔)速度，但也不能太快，如選擇4極電機的速度為1440r/min、速比1:5，即燙印膜收卷軸的線速度為1440 86π=77.8m/min。
在正常卷繞時，燙印膜收卷軸卷徑會慢慢增大，那就需要設置PLC的程序,通過變頻器控制電機的轉速隨之減慢，使得燙印膜收卷軸卷徑的線速度始終保持在77.8m/min±(10 m/min)。最大的廢膜卷徑設計為500mm，即力臂長為0.25m，根據經驗，廢膜卷繞時電機的最大力矩15m/n即可。由電機的計算公式P=MNη/9549，P為額定功率，M為額定力矩，N為額定轉速，η為傳動機械的效率(一般為0.8)，速比1:5(1440/5),可得電機的額定功率為15× ×0.8÷9549=0.362kw，即選擇電機功率為0.4kw。
2、把燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出到毛刷輥的多條平整廢膜，通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀，槽輪固定在絲桿螺母上，利用絲桿的正反轉，使得槽輪來回往復運動，實現燙印膜在收卷軸上形成線圖狀。
3、由于燙印機上拉箔(送箔)輥輸出燙印廢膜的速度是間隙式，不是勻速的，如果用電機直接收卷，必須采用伺服電機或者力矩電機，如用一般的電機會把燙印廢膜拉斷。新型燙印廢膜卷繞設備是用一般的三相異步電機，采用浮輥作為燙印廢膜的儲藏器，燙印機上拉箔(送箔)輥輸出燙印廢膜時，靠浮輥的重力儲藏廢膜(根據浮輥的不同重量又能控制廢膜的張力)。當浮輥下降至一定位置時，由于下限位開關的作用控制電機轉動，卷繞軸帶著卷繞廢膜把浮輥往上移動;當浮輥達到一定高度時，由于上限位開關的作用控制電機停止。這樣，燙金機工作時，只要把廢膜卷繞設備開啟，它就會自動地跟隨燙金機的運轉而工作。
三、工作原理
在燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整廢膜，通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀，用繞線的方法收繞成卷。如圖：
???????????? 
圖中：1電機;2同步帶輪;3同步帶輪;4齒輪;5同步帶輪;6齒輪;7卷繞軸 ;8同步帶輪; 9齒輪;10氣缸;11絲桿;12同步帶輪;13擺臂;14雙面齒同步帶;15帶槽輪的絲桿螺母;16燙金機毛刷輥;17燙印廢膜;18槽輪;19浮輥;20線團狀廢膜。
1、電機1上裝有同步帶輪2，在卷繞軸7上安裝同步帶輪3，同時裝有齒輪6，同步帶輪2帶動同步帶輪3使卷繞軸7和齒輪6旋轉;擺臂13是以絲桿一端11為軸心，絲桿11一端裝有同步帶輪12;擺臂13下端裝有齒輪4和同步帶輪5，擺臂13上端裝有齒輪9和同步帶輪8;假如雙面齒同步帶14與同步帶輪8和同步帶輪12是正面嚙合，則雙面齒同步帶14與同步帶輪5是反面嚙合，即齒輪9與齒輪6嚙合時為正轉、齒輪4與齒輪6嚙合時為反轉;絲桿11兩側上方各裝有限位開關，氣缸10的動作是由帶槽輪的絲桿螺母15移動來控制，螺母15移動到靠絲桿11一側的限位開關時、氣缸就會頂出、即絲桿反轉，螺母15移動到靠絲桿11另一端的限位開關時、氣缸就會縮回、即絲桿正傳，由于氣缸的作用使齒輪4和齒輪8與齒輪6相互交換嚙合，絲桿11也隨之正轉或反轉，即帶槽輪的絲桿螺母15形成往復運動。
2、從燙金機毛刷輥16輸出的多條平整的廢膜17通過槽輪18合并成股狀，由于燙金機輸出的廢膜17是間隙式的，如果用伺服電機或者力矩電機卷繞輸出的廢膜，成本會較高。新型燙印廢膜卷繞設備采用浮輥儲藏裝置，當燙金機輸出廢膜17時，由于浮輥19的重力作用，浮輥19會拉著廢膜自由地往下落(更換不同重量的浮輥19能控制不同寬度廢膜的張力)，下落到一定高度時，由于下限位開關的作用，使電機1開啟，電機帶動卷繞軸拉著廢膜卷繞;由于廢膜的拉緊使浮輥提升，當浮輥19提升到一定高度時，由于上限位開關的作用使電機1停止，重復上述動作，隨燙印膜走動而卷繞、隨燙印膜停即停止卷繞，實現了自動控制。
3、燙印廢膜在卷繞過程中，由于帶槽輪的絲桿螺母15帶著廢膜作往復運動，即卷繞成線團狀的廢膜20。
四、結語
這款新型燙印廢膜卷繞設備，在燙印機上的同一根拉箔(送箔)輥輸出的多條平整的廢膜，通過卷繞設備上的槽輪合并成股狀，用繞線的方法收繞成卷，具有以下優點：
1、大大降低廢膜卷繞設備的制造成本，一臺燙印廢膜卷繞設備的價格是現有設備的二分之一至三分之一。
2、提高生產效率，廢膜換卷時間可短縮為現有設備的二分之一至五分之一，廢膜換卷頻率為現有設備的三分之一至六分之一。
3、實現安全生產，解決了在燙印機上有多條門幅較寬的燙印膜同時燙印時，廢膜不能成卷的問題，原來蓬松堆積的寬幅燙印廢膜，作業現場形如小山丘，若遇明火極易燃燒，隱藏著安全隱患。
4、廢膜回收再次利用，線團狀的廢膜出售給繩索廠用來加工繩索，增加公司收益。
