影响单张纸印刷机皮带传送的机械因素

赵刚

天津长荣数码科技有限公司 天津市北辰区 300400

摘要：结合单张纸喷码机在实际生产中出现的问题，报告了皮带传送精度对喷码精度的重要影响意义，提出了一些能提高皮带传送精度的办法。

关键词：单张纸印刷机；皮带输送；精度

单张纸印刷机是一种应用较广泛的印刷设备，用于包装产品的印后处理，例如UV上光、烫金处理、一维码二维码喷印。本文以一种典型的用于二维码喷印的单张纸印刷机，来阐述纸张在皮带上的传递过程中，机械因素对其的影响。

单张纸印刷机用于印刷后处理工艺，是要在前序图案已经完成的情况下，在特定的坐标范围内进行精准套印，为了产品的美观性，套印精度要在0.1mm的误差范围内。因此喷印部的纸张传送装置尤为重要，其结构性能直接关系到印刷产品的品相^[1]。

1. 真空皮带传送的工作原理

1. 主动辊 2.电机 3.尾辊 4.带孔皮带 5.真空气室

6. 传递辊 7.张紧辊 8.导向轮 9.气室板 10.印刷喷头

由飞达将半成品包装纸传递到侧规，矫正后传递到图中的带孔皮带上，皮带由下方的带孔气室板支撑，气室板下的风箱在鼓风机的作用下形成负压，可吸附皮带上的纸张，电机驱动主动辊带动皮带运动，纸张输送过程中完成喷码作业。

2. 影响纸张传送精度的机械因素

2.1 安装精度制造精度影响

皮带会发生跑偏，其根本原因是由于机械加工误差，安装精度误差，各个辊子间无法保证完全平行，皮带在运转过程中，辊子的轴向与皮带运行方向不成直角，从而产生侧向力，使得向两端跑偏。

设计时，墙板必须厚重，能够承受较大的工作载荷，辊子两侧的轴承应根据使用条件选择合适的类型，并根据工作时辊子的转速确定合适的润滑方式，比如滴油润滑，油浴润滑等。安装墙板时，应在工装平台上进行，确保墙板的平行度和水平度，这样能保证辊子两侧的安装位置是平齐的，安装辊子后，要用百分表工装对辊子间的平行度进行检测，误差应在0.1mm以内，这样才能保证皮带始终是沿径向运动的^[2]。

2.2皮带的传送精度

皮带是纸张传送的动力，皮带与纸张在运转、喷印过程中保持相对静止，皮带传输方向的速度稳定影响喷印图案的纵向精度。

皮带传输速度稳定的影响因素主要有三个方面，一是带动主动辊转动的电机，我们选用伺服电机配以减速器提供动力，使用过程中未发现有异常。二是主动辊带动皮带传动，要保证不会打滑。皮带和辊子间能够产生的最大总摩擦力，也就是临界摩擦力Fc，如果超过这个值，皮带将会打滑。根据欧拉公式F_c=F₀（1-e^-fα），F₀皮带的最小初拉力，F₀=1000P/v，可以看出速度越大越容易出现打滑的风险，f为皮带与辊间的摩擦系数，α为皮带在辊子上的包角，f和α与Fc成正比，所以在设计皮带传动时可在主动辊上做压花处理来增大f值，并设计合理的皮带走向，使主动辊的包角尽可能大^[3]。第三个因素是皮带的张紧力，皮带是不完全弹性体，初装时需要施加预紧力，可由类似图中的7张紧辊来调节，根据皮带的性能要求计算合适的伸长量，一般为0.3%—0.8%，皮带运转一段时间会出现皮带松弛的问题，这时候要重新调整张紧力。

2.3气室板和气室的影响

气室板用于支撑皮带，在其上应开有与皮带小孔排列间距一致的气孔，使真空气室的负压能传到纸上。气室板上的表面清洁度会影响皮带的导正，并且皮带与气室板会一直摩擦，这就要求气室板表面光洁耐磨，可选用酸洗过的钢板作为材料。

气室内形成真空环境吸附纸张，流量小的话传递的纸张可能翘起，流量太大会在纸张背面压出痕迹，更严重的会烧坏风机。根据以往的研究，气腔的流量应大于0.4m³/h，根据传递纸张的重量和速度适当加大流量^[4]。

2.4主动辊对传送的影响

首先从传递动力来考虑其最小直径d_min，d_min=c_y*180*k/k_adm*β，其中c_y和k_adm分别是比例系数和皮带的许用张力，二者成线性关系，可查皮带参数表获得，k为皮带实际张力，β是皮带包角。如设计的主动辊直径小于d_min，皮带布层与塑料之间将受到大于其许用剪力值的力，产生分层的现象。其次应考虑辊子受力变形的情况，根据经验，其变形量不应大于皮带宽度的千分之一。

在惯性作用下，皮带通常会向张力低的方向移动，因此如果主动辊和尾辊不完全平行的情况下，皮带会向一方倾斜。将主动辊设计成鼓形可以减缓这个问题，当皮带在运行过程中向一侧跑偏时，皮带随鼓形辊的弧度产生变形，使皮带的运动速度与主动辊的法面形成夹角α，分速度|v|sinα带动皮带恢复中心位置。

2.5皮带跑偏纠正的辅助办法

由于皮带在传输纸张的过程中与纸张保持相对静止，故皮带的左右摇摆会影响到喷码图案的横向精度，在低速（80m/min）的工况下现象不明显，但在高速工况（150m/min）时，皮带跑偏明显，导纸喷印图案模糊，甚至偏出给定的套印范围。皮带的跑偏程度可以用移动线来衡量，移动线使指设定皮带之上的一个固定记号点，在皮带运转一周后的测定横向偏移距离，如能首位两点能重合即为稳态移动线

^[5]。

简单的机械结构可以在皮带两侧安装导轮，当皮带偏向一侧时，在导轮的作用下将获得反向力，将皮带快速纠正。这种方法的缺点是易磨损皮带，且纠正精度有限。

当需要皮带传动具有很高精度时，可加装辅助装置纠偏皮带。首先对电缸选型，由F_p=b*ΔL*F_e/2，b为皮带宽度，已知伸长量ΔL=0.3%，F_e为单位宽度伸长1%的张紧力，则计算出电缸推力F_p。然后将张紧辊固定端的深沟球轴承换为调心轴承，使其能够偏摆很小的角度；将另一端的法兰从墙板拆下，安装在电缸的耳环上，再将电缸固定在墙板侧面，使其活塞的运动方向沿张紧方向；启动电缸的信号由皮带边缘安装的电子式传感器输出，当皮带跑偏时，触发传感器，向电缸输出信号，即可实现实时纠偏功能。

总结

通过研究单张纸喷码机皮带送纸的原理，提出了几种可改善皮带运动精度的方法，在实际应用中也验证了方法的有效性。改善走纸精度后，喷码机可以高速生产，提高了生产效率降低废品率。

参考文献

1. 王迎迎. 单张纸印刷机真空吸附带式输送装置技术综述[J]. 时代农机,2018,45(05):165.

2. 刘伟东,宁汝新,刘检华,蒋科. 机械装配偏差源及其偏差传递机理分析[J]. 机械工程学报,2012,48(01):156-168.

3. 王宁侠，魏引焕．机械设计基础 [M]．北京：机械工业出版社，2005：95-110

4. 赵吉斌,王仪明,张选生. 印刷机真空输纸装置的输纸特性实验研究[J]. 机械科学与技术,2005(06):666-669.

5. 方建新. 输送带跑偏与纠偏机理初探[J]. 纺织器材,1998(05):17-20.

作者简介：赵刚（1991.04）男，汉族，籍贯：天津市，天津长荣数码科技有限公司，硕士学位，专业：材料工程