紙制金融產品拍打整理機構及其檢測裝置設計

王沖， 郭建偉， 朱斌， 劉從軍， 李亞男， 王棟

（北京強度環境研究所，北京 100076）

1 引言

在現代社會中，人們的生產和生活離不開用于交易的紙制金融產品［1-2］。隨著國民經濟的發展，對紙制金融產品的需求量逐步增大，同時對產品的各方面品質也提出了更高的要求，相應地要求紙制金融產品裁切生產線的裁切效率和質量更高。

紙質金融產品自動化裁切生產線是一種集機械、電氣、液壓及氣動于一體的全自動生產線，應用于印制系統印鈔產品檢封完成工序的自動化設備，其能夠對所生產產品的裁封質量和數字安全進行嚴格控制，并實現印鈔產品的裁切、捆扎、包裝等工序的自動化生產。裁切生產線是將大張的成摞紙制金融產品分別進行大張去邊、裁長條、捆扎、切小張等過程，最后獲得用于流通的金融產品。大張產品經過切條機構后，被裁切成長條產品，由于裁切刀及產品紙等多種原因，裁切后的長條產品的整齊度不高，難以滿足后續捆扎工序對長條產品整齊度的要求。

為解決長條產品整齊度不高的實際問題，本文設計了拍打整理機構，以及長條產品整齊度檢測裝置，為后續捆扎等工序環節提供了必要的保障。

2 機構組成及工作原理

拍打整理機構是紙制金融產品裁切生產線上的核心部件之一，其主要功能是把長條金融產品橫向和縱向拍打整理整齊，提高長條產品的整齊度，為后續捆扎機構的順利工作做準備。

2.1 機構主要組成

如圖1所示，拍打整理機構主要由橫向拍打氣缸及其傳動連桿、左右橫向拍板安裝座、前后縱向拍板軸安裝座、前后縱向拍板軸、拍板和縱向拍打氣缸等組成。

圖1 拍打整理機構結構圖

縱向拍打氣缸通過連桿帶動前后縱向拍板軸繞其軸心線旋轉運動，最大旋轉角度不超過90°，前后縱向拍板固定安裝在前后縱向拍板軸上，與拍板軸一起旋轉運動，起到縱向拍打作用；橫向拍板安裝座可以在縱向拍板軸上左右滑動，左右橫向拍板固定安裝左右橫向拍板安裝座上，橫向拍打氣缸通過連桿帶動橫向拍板安裝座在縱向拍板軸上左右滑動，左右橫向拍板隨著拍板安裝座在縱向拍板軸上左右滑動，起到橫向拍打作用。

2.2 機構工作原理

當長條產品進入拍打整理機構正下方時，通過啟動橫縱向氣缸的伸縮配合帶動橫縱拍板動作。拍板對產品的前后和左右端進行拍打撞齊整理動作，待拍板整理整齊后，產品脫離拍打整理機構，下條產品進入。

為適應不同長度和寬度的長條金融產品，拍打整理機構可以通過調節橫縱向拍板的位置來實現，具體方法如下：

（1）長度調節

通過調節前縱向拍板軸在縱向拍板軸安裝座內的位置來實現前后2個縱向拍板軸間距，也就實現了安裝在拍板軸上的2排縱向拍板的間距。

（2）寬度調節

調節傳動連桿，通過調節右橫向拍板安裝座在2根縱向拍板軸內滑動的位置來調節左右2個縱向拍板座的間距，也就實現了安裝在拍板軸上的縱向拍板的間距。

3 工作過程分析

拍打整理機構可以將長條金融產品的橫縱向端面拍打整理整齊。拍打動作是由3個氣缸驅動各個連桿、橫縱向拍板間協調一致來實現的。

拍打整理機構的工作過程如圖2所示。

圖2 工作過程分析圖

由圖2（a）可知，當長條產品即將進入金融拍打整理機構的下方時，前后縱向拍板打開，左右橫向拍板相反方向分離，等待長條產品的進入。

由圖2（b）可知，當長條產品進入拍打整理機構下方時，前排縱向拍板把長條產品前端邊緣撞齊，后排縱向拍板和左右橫向拍板沒動作。

由圖2（c）可知，后排縱向拍板迅速下落并撞齊長條產品后端邊緣，左右橫向拍板未動作。

由圖2（d）可知，前后2排縱向拍板迅速分離打開，而左右橫向拍板未動作。

由圖2（e）可知，前后2排縱向拍板與左右橫向拍板同時動作，對長條產品的前后及左右4個斷面進行拍打撞擊，以達到拍打整齊的目的。

由圖2（f）可知，前后2排縱向拍板與左右橫向拍板同時向外分離，等待長條產品被輸送出拍打機構。

通過對圖2的分析可知，拍打整理機構對1條產品拍打整理的周期過程中，拍打整理的具體步驟為：前排縱向拍板拍打產品前端→后排縱向拍板拍打產品后端→前后左右拍板同時拍打產品4個端面→前后和左右拍板同時向外分離。

4 整齊度檢測

拍打整理機構對長條產品拍打整齊后，整齊度是否滿足捆扎機構的工作要求成為拍打整理機構作業效果好壞的核心指標，圖3為拍打整理機構作業前、中、后對比圖。所以，被推送機構送至捆扎機構前的長條產品必須經過整齊度的檢測，只有整齊度合格的產品才能進入捆扎機構進行捆扎。

圖3 作業前、中、后對比圖

4.1 檢測裝置組成

本檢測裝置主要由安裝在拍打機構后的4個光電傳感器及其配件組成［3］。傳感器布置在長條產品進入捆扎機構前的垂直正上方，通過4個傳感器的安裝位置來檢測長條產品整齊度。

如圖4，圖中點 1、2、3、4分別為4個傳感器相對位置。傳感器1與2間距為X，傳感器3和4在一條水平線上，傳感器1與傳感器 3、4間距為 L1，傳感器2與傳感器3、4間距為L2，產品寬度方向允許的誤差范圍X=L1-L2（其中，L1大于產品寬度，L2不大于產品寬度）。

產品整齊度是通過傳感器1與2間的距離X來衡量的，X值越大，整齊度越小，X值越小，整齊度越大。所以，只要指定檢測距離X能夠滿足某一個值，后續的捆扎機構能夠順利進行，就證明整齊度滿足要求。

距離X值的選擇要適當，太大則不能滿足后續捆扎機構的工作要求，太小則導致檢測裝置頻繁報警，影響正常工作，通過實際生產，一般選取X=1.5～3mm。

圖4 傳感器位置關系圖

4.2 工作原理

當長條產品被推送至傳感器1正下方時，傳感器2能檢測到產品條的后緣；而此時2個平行的傳感器3和4不應立即檢測到產品條的前緣。在經過X段距離后，傳感器1已檢測不到產品條的后緣，傳感器2能檢測到產品條的后緣，而傳感器3和4同時檢測到產品條的前緣。如果產品規格的寬度尺寸發生變化時，則需要調節傳感器3和4的位置。

通過對檢測裝置工作原理的分析，在確定了距離X值的情況下，總結出在以下幾種情況下，長條產品的整齊度不合格：（1）產品前緣剛進入傳感器1時，其他傳感器也檢測到有產品；（2）產品前緣剛進入傳感器2，傳感器3和4就檢測到了產品；（3）傳感器2檢測到產品后緣，而傳感器3和4未檢測到產品；（4）產品后緣離開傳感器2時，傳感器3和4也檢測不到產品。

實際生產過程中，為保證長條產品一定整齊度以及生產過程不頻繁報警，傳感器1和2之間的距離X值需要適當調整，一般X值選3mm左右時，拍打整理機構整理的長條產品前后的整齊度能夠通過檢測裝置檢測。

5 結 論

（1）拍打整理機構結構緊湊，可以處理不同規格的產品；其拍打的整齊度能夠通過檢測裝置檢測。

（2）通過設計拍打整理機構及其檢測裝置，為后續捆扎工序提供了必要的保障。

［1］ 陳小軍，張海燕.印鈔機收紙鏈條導軌的改進設計［J］.西安理工大學學報，2007，23（3）：295-297.

［2］ 馬仁選.印鈔機采用卵形齒輪傳動的設計［J］.機械，2001，28（4）：33-35.

［3］ 孫茂印，江和平.鈔票多光譜光電信號的分析［J］.紅外與激光工程，2001，30（1）：56-59.