论切纸机的自动控制原理与系统分析

2020-11-28何立峰陈洵刚

中国科技纵横 2020年19期

何立峰陈洵刚

（杭州惠宝机电有限公司，浙江杭州 311400）

0.引言

切纸机工作前，印刷工程师可根据裁切需要设置纸张切割次数与速度，进而在不同环境下满足使用者需求，不但需提前明确各项操作步骤，严格遵照规则操作，还需根据不同使用模式的需要，进行预先裁切操作，后还将切割好的半成品继续分切，直至包装粘胶、装订成册，现阶段切纸机大多沿用此模式，多面切纸机与单面切纸机相比，工作效率更高，裁切过程具有极强的可控性。

1.切纸机的自动控制原理

一套功能完备的切纸机不但包括与纸张相关的退纸与送纸、输纸、接纸部分，与纸张切割刀相关的纵切与横切协同完成切纸过程，其中退纸与送纸部分通过移动支撑纸张的架，可精准将待裁切的纸张送入切割部分，也可通过对应张力检测设备，控制运送纸张力度，避免将待切割纸张运输失误问题出现，纸张切割部分则由多个切割刀组成，纸张输送部分则与切割部分紧密相连，还可帮助整理纸张。

切纸机不但可以将大型纸张切割为多张小型纸张，近年来随着技术的发展，切割效率得到了保证，以单面切纸机的自动控制原理为例展开介绍，拿到一张待裁减的印刷纸张后，预先通过裁减四周多余白边的方式，让每张纸具有对称性的文字印刷部分得以裁切，后通过分切和切书步骤让印刷半成品毛边被裁减，并通过粘胶的方式让图书得以翻阅[1]。

完成对纸张的预裁切后，通过设置裁切数量方式，切纸机的裁切刀会根据设置的裁切长度与宽度完成切割过程，例如裁切16 开印刷品与32 开印刷品就需设置不同尺寸的裁切长度，后将纸张放置在切纸机的对应位置内，确保切纸机平放在空地，周围无其他影响切纸作业的杂物，确保切纸期间工作在固定地面后，可有效降低无效裁切样张。

以切纸机常规工作方式为例，准备将一张A1 尺寸的纸张裁切为多张A5 尺寸纸张时，因A1 纸的宽和长分别为841mm 和594mm，A5 纸的宽和长分别为210mm 和148mm，通过做除法的方式可知，一张A1 纸理论上讲，最多可切成16 份A5 纸，且裁切结束后会存在白边废纸，为降低纸张的不必要浪费，可将宽度设置为A5 纸的4倍，即840mm，因此可通过转动形式，让待裁切的半成品纸张分别以长短光边形式遮挡，后通过多次暂停作业、转动纸张方向的形式，但此种裁切方式自动化程度低，裁切人工干预因素较大，纸机裁切质量具有一定的不可控制性，为此可通过设置裁切过程程序方法，将纸张裁切期间涉及的全部步骤预先编程，后机器内部自动完成纸张旋转与裁切过程，此模式对操作人员具有一定的编程要求，且可根据需要，裁切为不同尺寸的成品。

2.切纸机的系统分析

本文将对切纸机内部的压纸设备与斜切机架进行分析，其中压纸设备可通过脚踏控制，确保纸张扎紧的同时，还可实现对纸张摆放位置的实时调整，可有效解决电动、液压压纸设备存在的结构差异问题，斜切机架一般在纸张切割时使用，考虑到现阶段压纸机的工作原理可分为电机驱动和液压驱动两种，因设备兼容性有待提高，裁切机架在安装使用时还需根据使用场景灵活适配[2]。

压纸设备的出现不但可省去人工调整纸张方向的烦恼，还可提升设备兼容性，其机械内部本身具有良好拆卸性，适用于市面上主流切纸设备，降低无效裁切率，提升裁切质量，压纸设备的改造可通过底部连接框架形式，因底部四角均安装了保护套，确保机械各部位弯曲性强，不但让钢丝绳具有伸缩性，还可通过弹簧绑牢挡绳板，在内部构造精密的同时，框架具有一定的可调节性。因对应结构框架连接紧密，利用导向杆和弹簧设备，固定纸张的同时，可通过弯曲方式调节对应位置，进而成为切纸机内部的辅助装置，帮助完成预压过程。

压纸设备框架周围存在8 块挡板，设置弹簧支架牵引钢丝绳，设计U 型结构固定弹簧位置，确保压纸设备良好运行，进而形成传送装置，在对应滑轨内部，还存在导向设备与调节装置，在钢丝绳完成一次拉伸过程时，即可灵活调节压纸位置，省去人工来回操作不便的同时，还可通过编程方式设置压纸时间与压力等参数，因压纸设备的灵活性强，具有可调节特点，可将设备拆装到液压切纸机和电动切纸机。

斜切机架的出现让纸张的切割方式具有灵活特点，双摆与单摆相比，工作效率得到了显著提升，在看到斜切机架和压纸设备存在相似的兼容性问题后，通过改进机械工作原理，提升兼容性方法让斜切机架同时兼容于液压设备和电动设备，设备兼容性差还会引发相关维修零件的不兼容问题，为此通过改变工作台内部构造，在工作台内部添加对应切割设备的方式，提升斜切机架的兼容性[3]。

可通过在斜切机架工作设备内部对应四角添加臂销和臂转轴的方式，让内部框架的工作效率显著提升，刀头数量的增加可让设备同时切割，还可通过拉杆销固定，让对应刀架与之平行切割，进而不同刀头在彼此作业期间互不影响，有效提升切割效率，对液压切纸机而言，在斜切机架内部安装油缸，可提升设备的切割效率，在设备下方添加减速箱也可完成油缸设备的取代，与压纸设备类似的是，斜切机架外部也由8 块立板包围，设备上方安装两个横梁，以形成工作空间，不同摆臂作业期间也可做到同时作业，但摆臂长度有所区别，这主要因为摆臂下方刀头需在切割期间与工作台保持锐角关系，进而在左右两侧刀头切割时，可呈扇形运动轨迹，有效降低工作摆臂长度的同时，让摆动距离符合设备作业的最佳效率[4]。

在摆臂下方安装转轴，可确保设备切割期间，避免出现错误切割问题，根据各项切割步骤和使用者的配置参数，让对应切角呈规律性变化，符合切割特点，同时切割过程可控，切割质量高，可在切割时大面积应用[5]。

考虑到对应的机械结构设计延展性强，液压装置的油缸具有灵活添加特点，在完成一次内部机械设备下降与上升过程期间，可通过机械内部的预先设置，使其符合使用者的需求，达到高效作业特点，另外此种斜切机架构造较严谨，内部部分结构具有对称特点，在完成切割作业时，可保证切割效率，刀架摆动期间与挡板的夹角也呈下降趋势，直到角度为0°后，再呈上升趋势，每切割一张纸，即完成一次角度变换[6]。

切纸机的发明不但提升了印刷部门的工作效率，还可通过优化内部构造零件结构的方式，降低使用切纸机期间存在的故障发生率。例如送纸和推纸设备的不畅会导致卡纸现象的出现，若没有正确配置裁切规格，则有可能让裁切质量无法保证，不但浪费纸张，一般还需通过人工手段完成机器的调试过程。因此在机器使用期间，不但要确保各项操作符合规范，还可通过定期检修设备的方式，提升设备的使用安全性，也因切纸机内部构造复杂，在不易通过有效干预方案完成对设备的升级改造时，也可通过更换内部硬件方式完成机械系统的升级[7]。