論切紙機(jī)的自動(dòng)控制原理與系統(tǒng)分析

何立峰 陳洵剛

（杭州惠寶機(jī)電有限公司，浙江杭州 311400）

0.引言

切紙機(jī)工作前，印刷工程師可根據(jù)裁切需要設(shè)置紙張切割次數(shù)與速度，進(jìn)而在不同環(huán)境下滿足使用者需求，不但需提前明確各項(xiàng)操作步驟，嚴(yán)格遵照規(guī)則操作，還需根據(jù)不同使用模式的需要，進(jìn)行預(yù)先裁切操作，后還將切割好的半成品繼續(xù)分切，直至包裝粘膠、裝訂成冊(cè)，現(xiàn)階段切紙機(jī)大多沿用此模式，多面切紙機(jī)與單面切紙機(jī)相比，工作效率更高，裁切過(guò)程具有極強(qiáng)的可控性。

1.切紙機(jī)的自動(dòng)控制原理

一套功能完備的切紙機(jī)不但包括與紙張相關(guān)的退紙與送紙、輸紙、接紙部分，與紙張切割刀相關(guān)的縱切與橫切協(xié)同完成切紙過(guò)程，其中退紙與送紙部分通過(guò)移動(dòng)支撐紙張的架，可精準(zhǔn)將待裁切的紙張送入切割部分，也可通過(guò)對(duì)應(yīng)張力檢測(cè)設(shè)備，控制運(yùn)送紙張力度，避免將待切割紙張運(yùn)輸失誤問(wèn)題出現(xiàn)，紙張切割部分則由多個(gè)切割刀組成，紙張輸送部分則與切割部分緊密相連，還可幫助整理紙張。

切紙機(jī)不但可以將大型紙張切割為多張小型紙張，近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，切割效率得到了保證，以單面切紙機(jī)的自動(dòng)控制原理為例展開介紹，拿到一張待裁減的印刷紙張后，預(yù)先通過(guò)裁減四周多余白邊的方式，讓每張紙具有對(duì)稱性的文字印刷部分得以裁切，后通過(guò)分切和切書步驟讓印刷半成品毛邊被裁減，并通過(guò)粘膠的方式讓圖書得以翻閱[1]。

完成對(duì)紙張的預(yù)裁切后，通過(guò)設(shè)置裁切數(shù)量方式，切紙機(jī)的裁切刀會(huì)根據(jù)設(shè)置的裁切長(zhǎng)度與寬度完成切割過(guò)程，例如裁切16 開印刷品與32 開印刷品就需設(shè)置不同尺寸的裁切長(zhǎng)度，后將紙張放置在切紙機(jī)的對(duì)應(yīng)位置內(nèi)，確保切紙機(jī)平放在空地，周圍無(wú)其他影響切紙作業(yè)的雜物，確保切紙期間工作在固定地面后，可有效降低無(wú)效裁切樣張。

以切紙機(jī)常規(guī)工作方式為例，準(zhǔn)備將一張A1 尺寸的紙張裁切為多張A5 尺寸紙張時(shí)，因A1 紙的寬和長(zhǎng)分別為841mm 和594mm，A5 紙的寬和長(zhǎng)分別為210mm 和148mm，通過(guò)做除法的方式可知，一張A1 紙理論上講，最多可切成16 份A5 紙，且裁切結(jié)束后會(huì)存在白邊廢紙，為降低紙張的不必要浪費(fèi)，可將寬度設(shè)置為A5 紙的4倍，即840mm，因此可通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)形式，讓待裁切的半成品紙張分別以長(zhǎng)短光邊形式遮擋，后通過(guò)多次暫停作業(yè)、轉(zhuǎn)動(dòng)紙張方向的形式，但此種裁切方式自動(dòng)化程度低，裁切人工干預(yù)因素較大，紙機(jī)裁切質(zhì)量具有一定的不可控制性，為此可通過(guò)設(shè)置裁切過(guò)程程序方法，將紙張裁切期間涉及的全部步驟預(yù)先編程，后機(jī)器內(nèi)部自動(dòng)完成紙張旋轉(zhuǎn)與裁切過(guò)程，此模式對(duì)操作人員具有一定的編程要求，且可根據(jù)需要，裁切為不同尺寸的成品。

2.切紙機(jī)的系統(tǒng)分析

本文將對(duì)切紙機(jī)內(nèi)部的壓紙?jiān)O(shè)備與斜切機(jī)架進(jìn)行分析，其中壓紙?jiān)O(shè)備可通過(guò)腳踏控制，確保紙張?jiān)o的同時(shí)，還可實(shí)現(xiàn)對(duì)紙張擺放位置的實(shí)時(shí)調(diào)整，可有效解決電動(dòng)、液壓壓紙?jiān)O(shè)備存在的結(jié)構(gòu)差異問(wèn)題，斜切機(jī)架一般在紙張切割時(shí)使用，考慮到現(xiàn)階段壓紙機(jī)的工作原理可分為電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)兩種，因設(shè)備兼容性有待提高，裁切機(jī)架在安裝使用時(shí)還需根據(jù)使用場(chǎng)景靈活適配[2]。

壓紙?jiān)O(shè)備的出現(xiàn)不但可省去人工調(diào)整紙張方向的煩惱，還可提升設(shè)備兼容性，其機(jī)械內(nèi)部本身具有良好拆卸性，適用于市面上主流切紙?jiān)O(shè)備，降低無(wú)效裁切率，提升裁切質(zhì)量，壓紙?jiān)O(shè)備的改造可通過(guò)底部連接框架形式，因底部四角均安裝了保護(hù)套，確保機(jī)械各部位彎曲性強(qiáng)，不但讓鋼絲繩具有伸縮性，還可通過(guò)彈簧綁牢擋繩板，在內(nèi)部構(gòu)造精密的同時(shí)，框架具有一定的可調(diào)節(jié)性。因?qū)?yīng)結(jié)構(gòu)框架連接緊密，利用導(dǎo)向桿和彈簧設(shè)備，固定紙張的同時(shí)，可通過(guò)彎曲方式調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)位置，進(jìn)而成為切紙機(jī)內(nèi)部的輔助裝置，幫助完成預(yù)壓過(guò)程。

壓紙?jiān)O(shè)備框架周圍存在8 塊擋板，設(shè)置彈簧支架牽引鋼絲繩，設(shè)計(jì)U 型結(jié)構(gòu)固定彈簧位置，確保壓紙?jiān)O(shè)備良好運(yùn)行，進(jìn)而形成傳送裝置，在對(duì)應(yīng)滑軌內(nèi)部，還存在導(dǎo)向設(shè)備與調(diào)節(jié)裝置，在鋼絲繩完成一次拉伸過(guò)程時(shí)，即可靈活調(diào)節(jié)壓紙位置，省去人工來(lái)回操作不便的同時(shí)，還可通過(guò)編程方式設(shè)置壓紙時(shí)間與壓力等參數(shù)，因壓紙?jiān)O(shè)備的靈活性強(qiáng)，具有可調(diào)節(jié)特點(diǎn)，可將設(shè)備拆裝到液壓切紙機(jī)和電動(dòng)切紙機(jī)。

斜切機(jī)架的出現(xiàn)讓紙張的切割方式具有靈活特點(diǎn)，雙擺與單擺相比，工作效率得到了顯著提升，在看到斜切機(jī)架和壓紙?jiān)O(shè)備存在相似的兼容性問(wèn)題后，通過(guò)改進(jìn)機(jī)械工作原理，提升兼容性方法讓斜切機(jī)架同時(shí)兼容于液壓設(shè)備和電動(dòng)設(shè)備，設(shè)備兼容性差還會(huì)引發(fā)相關(guān)維修零件的不兼容問(wèn)題，為此通過(guò)改變工作臺(tái)內(nèi)部構(gòu)造，在工作臺(tái)內(nèi)部添加對(duì)應(yīng)切割設(shè)備的方式，提升斜切機(jī)架的兼容性[3]。

可通過(guò)在斜切機(jī)架工作設(shè)備內(nèi)部對(duì)應(yīng)四角添加臂銷和臂轉(zhuǎn)軸的方式，讓內(nèi)部框架的工作效率顯著提升，刀頭數(shù)量的增加可讓設(shè)備同時(shí)切割，還可通過(guò)拉桿銷固定，讓對(duì)應(yīng)刀架與之平行切割，進(jìn)而不同刀頭在彼此作業(yè)期間互不影響，有效提升切割效率，對(duì)液壓切紙機(jī)而言，在斜切機(jī)架內(nèi)部安裝油缸，可提升設(shè)備的切割效率，在設(shè)備下方添加減速箱也可完成油缸設(shè)備的取代，與壓紙?jiān)O(shè)備類似的是，斜切機(jī)架外部也由8 塊立板包圍，設(shè)備上方安裝兩個(gè)橫梁，以形成工作空間，不同擺臂作業(yè)期間也可做到同時(shí)作業(yè)，但擺臂長(zhǎng)度有所區(qū)別，這主要因?yàn)閿[臂下方刀頭需在切割期間與工作臺(tái)保持銳角關(guān)系，進(jìn)而在左右兩側(cè)刀頭切割時(shí)，可呈扇形運(yùn)動(dòng)軌跡，有效降低工作擺臂長(zhǎng)度的同時(shí)，讓擺動(dòng)距離符合設(shè)備作業(yè)的最佳效率[4]。

在擺臂下方安裝轉(zhuǎn)軸，可確保設(shè)備切割期間，避免出現(xiàn)錯(cuò)誤切割問(wèn)題，根據(jù)各項(xiàng)切割步驟和使用者的配置參數(shù)，讓對(duì)應(yīng)切角呈規(guī)律性變化，符合切割特點(diǎn)，同時(shí)切割過(guò)程可控，切割質(zhì)量高，可在切割時(shí)大面積應(yīng)用[5]。

考慮到對(duì)應(yīng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)延展性強(qiáng)，液壓裝置的油缸具有靈活添加特點(diǎn)，在完成一次內(nèi)部機(jī)械設(shè)備下降與上升過(guò)程期間，可通過(guò)機(jī)械內(nèi)部的預(yù)先設(shè)置，使其符合使用者的需求，達(dá)到高效作業(yè)特點(diǎn)，另外此種斜切機(jī)架構(gòu)造較嚴(yán)謹(jǐn)，內(nèi)部部分結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱特點(diǎn)，在完成切割作業(yè)時(shí)，可保證切割效率，刀架擺動(dòng)期間與擋板的夾角也呈下降趨勢(shì)，直到角度為0°后，再呈上升趨勢(shì)，每切割一張紙，即完成一次角度變換[6]。

切紙機(jī)的發(fā)明不但提升了印刷部門的工作效率，還可通過(guò)優(yōu)化內(nèi)部構(gòu)造零件結(jié)構(gòu)的方式，降低使用切紙機(jī)期間存在的故障發(fā)生率。例如送紙和推紙?jiān)O(shè)備的不暢會(huì)導(dǎo)致卡紙現(xiàn)象的出現(xiàn)，若沒有正確配置裁切規(guī)格，則有可能讓裁切質(zhì)量無(wú)法保證，不但浪費(fèi)紙張，一般還需通過(guò)人工手段完成機(jī)器的調(diào)試過(guò)程。因此在機(jī)器使用期間，不但要確保各項(xiàng)操作符合規(guī)范，還可通過(guò)定期檢修設(shè)備的方式，提升設(shè)備的使用安全性，也因切紙機(jī)內(nèi)部構(gòu)造復(fù)雜，在不易通過(guò)有效干預(yù)方案完成對(duì)設(shè)備的升級(jí)改造時(shí)，也可通過(guò)更換內(nèi)部硬件方式完成機(jī)械系統(tǒng)的升級(jí)[7]。

3.結(jié)語(yǔ)

切紙機(jī)的出現(xiàn)有效改變?nèi)斯で屑垘?lái)的效率低下問(wèn)題，可通過(guò)對(duì)內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)改造的方式實(shí)現(xiàn)切紙效率提升，進(jìn)而優(yōu)化切紙作業(yè)步驟，提升設(shè)備的兼容性。