一种具有压力自动调校功能的烫金机的制作方法

1.本实用新型涉及印刷设备技术领域，特别涉及一种具有压力自动调校功能的烫金机。


背景技术：

2.烫金机是利用热压转移的原理，将电化铝箔通过热烫头加热、加压转印到承印物上的一种印刷机械。其生产效力高、经济效益显著，是表面加工行业的理想设备，广泛用于文教用品、化妆品、玩具、家庭日用生活品、家电产品、标牌等行业的产品以及包装物的印刷装潢上。电化铝箔经热压转印到印刷品上，色彩艳丽，富有立体感，而且与印刷品附着力强，能提高产品档次，增加产品附加价值。
3.烫金机在采用凸轮驱动该烫金模组配合烫金膜，对产品进行烫金处理时，由于凸轮行程不变，所有该烫金驱动机构工作的压力是固定的。而由于烫金面版的烫金版材由于加工精度原因，和烫金底版长期工作磨损的原因，导致烫印过程中局部压力不能达到生产要求。目前在调整烫金底版的压力时，只能通过逐一垫纸片、胶片等方式，并且完全靠操作人员经验判断垫纸厚度，垫纸后需要装机压合，观察承印物印刷效果判断是否符合标准，否则需要重复上述步骤，因此需要花费大量时间进行压力调整，最终可能还不能达到质量要求。
4.因而现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种具有压力自动调校功能的烫金机，可调整相应底版单元块的压力，达到校正所有底版单元块压力的目的。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采取了以下技术方案：
7.一种具有压力自动调校功能的烫金机，包括底版版框，所述底版版框上设置有若干底版单元块，所述底版单元块的底部设置有控制其升降的螺杆和控制螺杆伸缩的调整组件，所述螺杆与底版版框之间通过螺纹配合，所述螺杆的一端与底版单元块连接，所述螺杆与底版单元块之间设置有压力传感器，所述螺杆的另一端与调整组件联接。
8.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，所述调整组件包括电机底板，所述电机底板上设置有若干调整机构，所述调整机构包括伺服电机和扭力过载离合器，所述扭力过载离合器包括第一啮合部和第二啮合部，所述第一啮合部与螺杆的另一端连接，所述第二啮合部与伺服电机连接。
9.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，所述调整机构还包括控制伺服电机移动的滑轨电机、x轨道和y轨道，所述x轨道和y轨道均设置于电机底板上，所述滑轨电机滑动设置于x轨道或y轨道上，所述伺服电机设置于滑轨电机上。
10.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，所述底版版框等分为至少两个烫金区，每个烫金区均具有至少一调整机构。
11.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，所述第一啮合部与螺杆的另一端螺接，且为矩形螺纹连接，其螺纹导程角为35
°‑
40
°
。
12.所述具有压力自动调校功能的烫金机，还包括控制装置，所述控制装置包括触控屏、操作按键和主控器，所述主控器与触控屏、操作按键和压力传感器连接。
13.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，相邻的底版单元块之间具有榫卯配合部，所述底版单元块的底部具有供压力传感器安装的凹孔。
14.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，所述底版版框的内侧具有与底版单元块对应的榫卯配合部。
15.所述具有压力自动调校功能的烫金机中，所述烫金区的四周具有若干安装孔，所述电机底板上具有与安装孔对应的定位孔，所述电机底板与底版版框螺接。
16.所述具有压力自动调校功能的烫金机，还包括烫金面版，所述烫金面版与底版版框适配。
17.相较于现有技术，本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机，通过烫金底版设置成若干底版单元块，在进行压力校正时，通过压力传感器获知每个底版单元块的压力值，再通过所述调整组件控制相应的螺杆伸缩，以调整相应底版单元块的压力值，使所有底版单元块的压力值一致，达到校正压力的目的。此外，本实用新型还具有结构简单、校正精度高、校正效率高等优点。
附图说明
18.图1为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的剖面结构示意图。
19.图2为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的剖面结构的部分示意图。
20.图3为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的螺杆与压力传感器的剖面结构示意图。
21.图4为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的螺杆与底版版框连接的剖面结构示意图。
22.图5为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的螺杆与第一啮合部的剖面结构示意图。
23.图6为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的扭力过载离合器的剖面结构示意图。
24.图7为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的电机底板的结构示意图。
25.图8为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的底版版框未装底版单元块的仰视图。
26.图9为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的底版版框安装底版单元块的结构示意图。
27.图10为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的底版版框未装底版单元块的俯视图。
28.图11为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的底版单元块的结构示
意图。
29.图12为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的底版单元块的剖面结构示意图。
30.图13为本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机的伺服电机的电路图。
31.附图标注说明：
32.底版版框1 烫金区11 安装孔12 底版单元块2
33.榫卯配合部21 凹孔22 螺杆3 工作面31 非工作面32
34.调整组件4 压力传感器5 电机底板6 定位孔61 调整机构7
35.伺服电机71 扭力过载离合器72 第一啮合部721
36.第二啮合部722 矩形螺纹723 导程角724 滑轨电机73
37.x轨道74 y轨道75
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
39.需要说明的是，当部件被称为“装设于”、“固定于”或“设置于”另一个部件上，它可以直接在另一个部件上或者可能同时存在居中部件。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接连接到另一个部件或者可能同时存在居中部件。
40.还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。
41.请参阅图1、图2和图3，本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机包括底版版框1，所述底版版框1上设置有若干底版单元块2，所述底版单元块2的底部设置有控制其升降来调整单元压力值的螺杆3和控制螺杆3伸缩的调整组件4，所述螺杆3与底版版框1之间通过螺纹配合，所述螺杆3的一端与底版单元块2连接，所述螺杆3与底版单元块2之间设置有压力传感器5，所述螺杆3的另一端与调整组件4联接，在进行压力校正时，将烫金面版与底版合压，通过所述压力传感器5获知每个底版单元块2的压力值，确定需要调节压力值的底版单元块2，再通过所述调整组件4控制相应螺杆3伸缩，以调整相应底版单元块2的压力值，使所有底版单元块2的压力值一致，达到校正烫金机的压力的目的。
42.具体地，所述底版版框1和螺杆3均采用性能标记4.6的中碳钢，底版版框1的螺纹孔深度为5cm，螺纹孔孔径为6cm，所述螺杆3与底版版框1之间通过锯齿形螺纹连接(如图4所示)，在满足递进功能的同时，还能受力自锁，避免螺杆3在使用过程产生松动而影响烫金效果。
43.进一步地，所述压力自动调校功能的烫金机还包括烫金面版(图中未示出)，所述烫金面版与底版版框1适配，通过使底版版框1与所述烫金面版合压，从而获知每个压力传感器5的压力值，再使调整组件4对应每个底版单元块2的压力进行调整。
44.请一并参阅图5和图6，所述调整组件4包括电机底板6，所述电机底板6上设置有若干调整机构7，所述调整机构7包括伺服电机71和扭力过载离合器72，所述扭力过载离合器72包括第一啮合部721和第二啮合部722，所述第一啮合部721与螺杆3的另一端连接，所述
第二啮合部722与伺服电机71连接，在对底版单元块2进行压力调整时，在伺服电机71启动时，通过伺服电机71的正转或反转，使所述第二啮合部722与第一啮合部721啮合，以控制螺杆3伸缩，从而调整底版单元块2的压力值，当达到设定扭力时，所述第一啮合部721与第二啮合部722分离。
45.在控制螺杆3伸缩过程中，当发生扭力过载时(即扭矩超过设定值时)，所述第一啮合部721与第二啮合部722便会产生分离，可避免出现扭力过大而造成伺服电机71损伤的现象，从而有效保护伺服电机71。
46.如图4至图6所示，所述第一啮合部721与螺杆3的另一端(即底端)螺接，且为矩形螺纹723连接，其螺纹导程角724为35
°‑
40
°
，且牙型斜角为0
°
，使矩形螺纹723传动率较高。具体地，矩形螺纹723的最佳导程角724为38
°
，传动效率为85％，以达到最佳传动效率。其中，所述伺服电机71通过扭力过载离合器72的传动效率为95％。
47.初始状态下，所述第一啮合部721与螺杆3处于一半啮合状态，当需要增加压力时，伺服电机71正转并经扭力过载离合器72进行退出动作使螺杆3递进(此时由于伺服电机71正转时使第一啮合部721与底版单元块2的相对距离增加，从而使螺杆3向上递进)，反之，当需要减小压力时，所述伺服电机71反转带动扭力过载离合器72进行旋进动作，使螺杆3向下回缩。
48.请参阅图1、图2、图7和图8，所述调整机构7还包括控制伺服电机71移动的滑轨电机73、x轨道74和y轨道75，所述x轨道74和y轨道75均设置于电机底板6上，所述滑轨电机73滑动设置于x轨道74或y轨道75上，可在x轨道74和y轨道75上滑动，所述伺服电机71设置于滑轨电机73上，通过所述滑轨电机73在x轨道74和/或y轨道75上移动，从而控制伺服电机71进行横向及纵向运行，使伺服电机71可对底版单元块2逐一进行压力调整。
49.所述底版版框1等分为至少两个烫金区11，每个烫金区11均具有至少一调整机构7，通过多个调整机构7同时对每个烫金区11的底版单元块2进行压力调整，以实现对底版版框1上的所有底版单元块2进行快速调整的目的，以节省压力调整周期，提高调整效率等。
50.其中，所述烫金区11的四周具有若干安装孔12，所述电机底板6上具有与安装孔12对应的定位孔61，所述电机底板6与底版版框1螺接，通过所述安装孔12与定位孔61适配，以保证电机底板6与底版版框1精准对位，通过每个烫金区11的x轨道74和y轨道75使滑轨电机73能带动伺服电机71到达每个底版单元块2的位置，以实现对所有底版单元块2的调整。
51.较佳地，所述烫金区11为4个，所述调整机构7对应为4个，将电机底板6均为四个部分，每个伺服电机71可控制24个底版单元块的压力调节。
52.所述具有压力自动调校功能的烫金机还包括控制装置(图中未示出)，所述控制装置包括触控屏、操作按键和主控器，所述主控器与触控屏、操作按键和压力传感器5连接，使工作人员可以通过触控屏、操作按键对调整机构7进行操作，而且还通过所述触控屏显示压力传感器5的实时压力值，以利于工作人员控制伺服电机71对需校正压力的底版单元块进行压力调节操作。
53.请参阅图9、图10、图11和图12，相邻的底版单元块2之间具有榫卯配合部21，使相邻之间的底版单元块2相互配合卡住，具体的，所述底版单元块2的长为8cm，宽为7cm，高度为5cm，相邻之间的底版单元块2之间的配合精度为0.01mm，保证单元块之间不会出现明显分界线，还可避免底版单元块2左右晃动，不出现烫金过程中有压痕而影响产品质量。其中，
所述底版单元块2的材质可用屈服强度q215普通碳素结构钢(40mm《板厚/直径≤60mm)，不仅满足强度要求，并且成本最低。
54.所述底版单元块2的底部具有供压力传感器5安装的凹孔22，所述压力传感器5置于凹孔22中，所述凹孔22的深度为5mm。所述压力传感器5的材质为合金钢，直径为4cm，厚度为5cm，极限压力300t，测量精度为1mv/v,具体的压力传感器5规格可根据设备需求选用。
55.所述底版版框1的内侧具有与底版单元块2对应的榫卯配合部21，使外侧的若干底版单元块2与底版版框1的内侧配合紧密，从而达到使整个底版单元块2相互配合的目的。
56.为使本实用新型提出具有压力自动调校功能的烫金机的结构更加清楚，以下对压力自动调校功能的烫金机的步骤进行详述：
57.先将烫金机压力设为压力调整过渡压力f(100kg)；
58.由底版版框与烫金面版压合，以获得每个底版单元块的压力值；
59.通过滑轨电机将伺服电机移动到需要调整压力的底版单元块对应的螺杆位置；
60.通过第一啮合部与第二啮合部啮合，伺服电机开始工作，带动螺杆进行压力调整；
61.到达设定压力时，第一啮合部与第二啮合部分离，伺服电机停止，并继续下一底版单元块压力调整；
62.当所述底版单元块的压力调整一致后，滑轨电机将伺服电机带回原点。
63.为了更好的理解本实用新型，以下结合本实用新型各部分的相关参数进行验证：
64.一、烫金底版的最小压强
65.具体实施时，烫金机极限压力为300t，烫金版底版面积为1m
×
0.8m＝0.8m2，版框拉规两侧各为8cm，咬口和版尾各为8cm，底版单元块2的面积为7cm
×
8cm，其横向为7cm，纵向为8cm(不包括榫卯配合部21)。
66.烫金底版的最小压强通过以下公式获得：
67.p＝f/s
68.即p＝(300
×
1000
×
10)n/0.8m2＝3.75mpa
69.故，烫金底版的压强为3.75mpa，因此底版单元块的最小压强为3.75mpa
×
56cm2＝0.021mpa(注：300t换算为压力为：300
×
1000
×
10＝3000000n，1mpa＝10kg/cm2)
70.二、烫金底版的最大压强
71.目前使用的最小烫金版的面积为6
×
3cm＝18cm2，而最少烫金版数条盒四联烫金的面积18
×
4＝72cm272.p＝(300t
×
1000kg
×
10)n/0.0072m2＝416.7mpa
73.因此，底版单元块的最大压强为416.7mpa
×
56cm2＝2mpa(注：1mpa＝10kg/cm2)。
74.本实用新型烫金底版的最小压强和最大压强来验证底版单元块2的受力，最小压强为满版接触，每个烫金面版和单元底版全接触，最大压强为最少接触面积，4联拼版，即4个拼接的底版单元块2同时受力。
75.三、压力传感器参数设计
76.压力传感器的材质选用：合金钢，压力传感器的直径为4cm(小于螺杆的直径)，厚度为5cm。压力传感器的极限压力300t，测量精度为1mv/v，工作温度-30℃-70℃，电源电压12v,输出电压类型mv/v。
77.由于螺杆3底版版框1通过螺纹配合，压力传感器与底版单元块2、螺杆3通过5cm的
凹孔22固定，但可进行圆周方向的相对运动。
78.四、递进螺杆的锯齿形螺纹
79.本实施例中，所述螺杆3的锯齿形螺纹的工作面31的牙型斜角α＝3
°
，非工作面32的牙型斜角为α1＝30
°
，对应挤压应力σs＝240mpa，σ
p
为许用挤压应力，安全系数s
p
＝1.5。
80.由此可得许用挤压应力为：σ
p
＝σs/s
p
＝160mpa。
81.递进参数：若每分钟递进5mm，则每秒递进0.083mm。
82.螺纹挤压应力通过以下方式计算：
[0083][0084]
抗挤压是指公、母螺纹牙之间的挤压应力不应超过需用挤压应力，否则会产生挤压破坏。上式中，f1为螺杆3的轴向力，相旋合的螺纹圈数为z＝5，外螺纹中径为d2＝6cm,螺距为p＝5mm，锯齿螺纹h与p的关系为：h＝0.75p，w为单元块数量，此处取96。
[0085]
又因σ
p
＝σs/s
p
＝160mpa
[0086]
故：
[0087]
f1≤54259200n
[0088]
f1≤5426t
[0089]
实际生产压力极限压力为300t小于设计压力5426t，因此底版版框1的螺纹孔深度、螺纹孔孔径、螺杆3的螺纹参数完全符合设计要求。
[0090]
较佳地，递进螺杆3螺纹的牙根处有较大的圆角，可减小应力集中，提高了动载强度，适用于冲击力较强的转动装置。
[0091]
接下来验证当量摩擦角ρ
′
：
[0092]
由于tanθ＝f2/n＝μn/n＝μ
[0093]
上式表明：f2为螺杆所受力；n为力所作用于螺杆的面积；理想状态下摩擦角θ的正切等于静摩擦因数μ。而实际情况为μ≥tanθ，通过正切映射，区间(0,∞)可以用tan(θ)来表示：
[0094]
则：tan(θ)＝0，当θ＝0度；tan(θ)
→
∞，当θ
→
90度。
[0095]
螺纹斜面的摩擦系数(通过查表得钢对钢f＝0.17)，令f＝0.17＝tan(θ)，求得θ＝10
°
，即当量摩擦角等于10
°
，也就是自锁角等于10
°
，设计时螺纹升角(即导程角)小于此角即可自锁，否则将会脱开。
[0096]
由于导程角λ＝arctan[p/(π
×
d2)]《ρ
′
(其中，ρ
′
为当量摩擦角，p为螺距＝5mm，d2为外螺纹中径＝6cm)
[0097]
＝arctan[5/(3.14
×
60)]≈2.5
°
＜10
°
[0098]
因此，导程角小于当量摩擦角，即本实用新型对螺杆3的螺纹参数的设计，可保证工作时递进螺杆3处于自锁状态，不会脱落。
[0099]
二、伺服电机选型
[0100]
伺服电机调整压力时，烫金机压力设为100kg即为1000n，在烫金时需要保证压力统一，来减小电机功率
[0101]
具体地，螺杆3的推力通过以下公式获得：
[0102]
推力f＝2
×
t1×
d2×
tan(ρ
′
λ)
[0103]
因此所述螺杆3扭矩需求为：
[0104]
t1＝f/[2
×
d2×
tan(ρ
′
λ)]
[0105]
t1＝1000/[2
×
0.06
×
tan(10 2.5)]＝37878n.m
[0106]
t＝t1/w＝37878/96＝394.6n.m
[0107]
其中，t1为推动整个1000n压力的扭矩，t为推动每个单元块所需的扭矩,w为单元块数量；d2为螺纹中径；ρ
′
为当量摩擦角，f是摩擦系数(钢对钢为0.17)，α是螺纹尖角(33
°
)；λ为导程角＝arctan(p/(π
×
d2))《ρ
′
(当量摩擦角)(螺距p为5mm)
[0108]
又由于伺服电机和递进螺杆之间通过离合器连接，而矩形螺纹723传动效率为85％，扭力过载离合器72的传动效率为95％，故：伺服电机71工作扭矩需求：w＝t/(85％
×
95％)＝488.67n.m
[0109]
伺服电机71扭矩和功率计算：
[0110]
因w＝9550
×
p/n
[0111]
488.67＝9550
×
p/1
[0112]
p＝0.0511kw
[0113]
其中，w为电机扭矩，9550为系数，t为扭矩，p是伺服电机71的额定(输出)功率单位是千瓦(kw)，额定转速n单位是转每分(r/min)＝1(r/min)。
[0114]
因此，本实用新型选用功率为100w伺服电机71，电机尺寸为70mm(宽)
×
70mm(高)
×
90mm(轴向)，满足空间要求。
[0115]
在调节时，当压力归零时，通过伺服电机71反转程序，带动扭力过载离合器72为螺杆3缩回，电机驱动电路如图13所示，继电器km1、km2断开时，伺服电机停转，继电器km1吸合时伺服电机正转，继电器km2吸合时伺服电机反转，两继电器不能同时吸合。
[0116]
综上所述，本实用新型提供具有压力自动调校功能的烫金机包括底版版框，所述底版版框上设置有若干底版单元块，所述底版单元块的底部设置有控制其升降的螺杆和控制螺杆伸缩的调整组件，所述螺杆与底版版框之间通过螺纹配合，所述螺杆的一端与底版单元块连接，所述螺杆与底版单元块之间设置有压力传感器，所述螺杆的另一端与调整组件联接，在进行压力校正时，通过所述压力传感器获知每个底版单元块的压力值，再通过所述调整组件控制螺杆伸缩，以逐一调整相应底版单元块的压力值，使所有底版单元块的压力值一致，达到校正压力的目的。
[0117]
进一步地，所述调整机构包括伺服电机和扭力过载离合器，在对底版单元块进行压力调整时，通过扭力过载离合器啮合，使伺服电机启动，通过伺服电机的正转或反转，以控制螺杆伸缩，从而调整底版单元块的压力值，当达到设定扭力时，所述扭力过载离合器分离，起到保护伺服电机的作用。
[0118]
此外，本实用新型还具有结构简单、校正精度高、校正效率高等优点。
[0119]
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。