摘要：本文介绍了印刷包装业所用烫印废膜卷绕设备的新型设计，改变了印刷业对纸张(膜)必须平整的收卷方法，突破了印刷行业常规的思维束缚。该新型烫印废膜卷绕设备的关键技术，在于烫印机上的同一根拉箔(送箔)辊输出的多条平整的废膜，通过卷绕设备上的槽轮合并成股状，用绕线的方法收绕成卷。可大大降低废膜卷绕设备的制造成本，具有体积较小、结构简单、操作方便、废膜的收卷直径变大、换卷的频率低等优点，特别解决了在烫印机上有多条门幅较宽的烫印膜同时烫印时，废膜不能成卷的问题。
笔者于2008年设计制造了一款新型烫印废膜卷绕设备(已于2010年1月27日获得专利,专利号：ZL 2009 2 0071433.0)。主要用于回收烫印废膜。当时我公司共制造了3台新型烫印废膜卷绕设备，其中二台配置在博斯特的烫金机上，一台配置在长荣的烫金机上，至今已使用了4年多时间，效果非常好。
与市场上现有的烫印膜卷绕设备相比，这款新型烫印膜卷绕设备在降低制造成本、提高生产效率、实现安全以及废膜回收再次利用等方面均有不俗的表现。
一、课题研究的背景及国内产品的现状
目前印刷包装对纸张(膜)均采用平整的收卷方法，因此在烫印机上的同一根拉箔(送箔)辊输出的多条平整的烫印废膜，每一条平整的废膜就需要一个电机带动卷绕轴收绕成卷，如果有多条废膜就需要多个电机，有些烫印产品甚至有10多条烫印膜，那就需要10多个电机，而且一些上档次的收卷机采用伺服电机或者力矩电机。这在一定程度上增加了收卷机的制造成本，而且设备的体积较大、结构复杂。
同时，现有烫印废膜收卷机在收卷时，需将平整的废膜粘贴在相对应的收卷轴的筒芯上，且每一条烫印废膜在收卷轴筒芯上的粘贴位置都有特定要求。因此，当更换多条烫印废膜时，通常会花费不少时间，少则几分钟，多则10多分钟，且收卷直径较小，换卷频率较高，操作繁琐。
因而，现有烫印废膜收卷机在使用时有一定的局限性，特别是有多条门幅较宽的烫印膜同时烫印时，很难成卷。
二、总体设计构思
1、根据烫印机的最高速度和一次拉箔(送箔)的最大长度来选择电机速度和功率，通过传动比的计算确定烫印膜收卷轴的速度。
以长荣MK1060ST平压平模切烫金机为例：烫印最高速度为5500s/h，走纸方向的一次拉箔(送箔)的最大长度730mm，即烫印膜每分钟的线速度为 730=66.92m/min;如用3"的气涨轴，3"纸管壁厚为5mm，即烫印膜收卷轴最初直径为86mm;由于烫印膜收卷轴的线速度始终要大于烫印机最大拉箔(送箔)速度，但也不能太快，如选择4极电机的速度为1440r/min、速比1:5，即烫印膜收卷轴的线速度为1440 86π=77.8m/min。
在正常卷绕时，烫印膜收卷轴卷径会慢慢增大，那就需要设置PLC的程序,通过变频器控制电机的转速随之减慢，使得烫印膜收卷轴卷径的线速度始终保持在77.8m/min±(10 m/min)。最大的废膜卷径设计为500mm，即力臂长为0.25m，根据经验，废膜卷绕时电机的最大力矩15m/n即可。由电机的计算公式P=MNη/9549，P为额定功率，M为额定力矩，N为额定转速，η为传动机械的效率(一般为0.8)，速比1:5(1440/5),可得电机的额定功率为15× ×0.8÷9549=0.362kw，即选择电机功率为0.4kw。
2、把烫印机上的同一根拉箔(送箔)辊输出到毛刷辊的多条平整废膜，通过卷绕设备上的槽轮合并成股状，槽轮固定在丝杆螺母上，利用丝杆的正反转，使得槽轮来回往复运动，实现烫印膜在收卷轴上形成线图状。
3、由于烫印机上拉箔(送箔)辊输出烫印废膜的速度是间隙式，不是匀速的，如果用电机直接收卷，必须采用伺服电机或者力矩电机，如用一般的电机会把烫印废膜拉断。新型烫印废膜卷绕设备是用一般的三相异步电机，采用浮辊作为烫印废膜的储藏器，烫印机上拉箔(送箔)辊输出烫印废膜时，靠浮辊的重力储藏废膜(根据浮辊的不同重量又能控制废膜的张力)。当浮辊下降至一定位置时，由于下限位开关的作用控制电机转动，卷绕轴带着卷绕废膜把浮辊往上移动;当浮辊达到一定高度时，由于上限位开关的作用控制电机停止。这样，烫金机工作时，只要把废膜卷绕设备开启，它就会自动地跟随烫金机的运转而工作。
三、工作原理
在烫印机上的同一根拉箔(送箔)辊输出的多条平整废膜，通过卷绕设备上的槽轮合并成股状，用绕线的方法收绕成卷。如图：
图中：1电机;2同步带轮;3同步带轮;4齿轮;5同步带轮;6齿轮;7卷绕轴 ;8同步带轮; 9齿轮;10气缸;11丝杆;12同步带轮;13摆臂;14双面齿同步带;15带槽轮的丝杆螺母;16烫金机毛刷辊;17烫印废膜;18槽轮;19浮辊;20线团状废膜。
1、电机1上装有同步带轮2，在卷绕轴7上安装同步带轮3，同时装有齿轮6，同步带轮2带动同步带轮3使卷绕轴7和齿轮6旋转;摆臂13是以丝杆一端11为轴心，丝杆11一端装有同步带轮12;摆臂13下端装有齿轮4和同步带轮5，摆臂13上端装有齿轮9和同步带轮8;假如双面齿同步带14与同步带轮8和同步带轮12是正面啮合，则双面齿同步带14与同步带轮5是反面啮合，即齿轮9与齿轮6啮合时为正转、齿轮4与齿轮6啮合时为反转;丝杆11两侧上方各装有限位开关，气缸10的动作是由带槽轮的丝杆螺母15移动来控制，螺母15移动到靠丝杆11一侧的限位开关时、气缸就会顶出、即丝杆反转，螺母15移动到靠丝杆11另一端的限位开关时、气缸就会缩回、即丝杆正传，由于气缸的作用使齿轮4和齿轮8与齿轮6相互交换啮合，丝杆11也随之正转或反转，即带槽轮的丝杆螺母15形成往复运动。
2、从烫金机毛刷辊16输出的多条平整的废膜17通过槽轮18合并成股状，由于烫金机输出的废膜17是间隙式的，如果用伺服电机或者力矩电机卷绕输出的废膜，成本会较高。新型烫印废膜卷绕设备采用浮辊储藏装置，当烫金机输出废膜17时，由于浮辊19的重力作用，浮辊19会拉着废膜自由地往下落(更换不同重量的浮辊19能控制不同宽度废膜的张力)，下落到一定高度时，由于下限位开关的作用，使电机1开启，电机带动卷绕轴拉着废膜卷绕;由于废膜的拉紧使浮辊提升，当浮辊19提升到一定高度时，由于上限位开关的作用使电机1停止，重复上述动作，随烫印膜走动而卷绕、随烫印膜停即停止卷绕，实现了自动控制。
3、烫印废膜在卷绕过程中，由于带槽轮的丝杆螺母15带着废膜作往复运动，即卷绕成线团状的废膜20。
四、结语
这款新型烫印废膜卷绕设备，在烫印机上的同一根拉箔(送箔)辊输出的多条平整的废膜，通过卷绕设备上的槽轮合并成股状，用绕线的方法收绕成卷，具有以下优点：
1、大大降低废膜卷绕设备的制造成本，一台烫印废膜卷绕设备的价格是现有设备的二分之一至三分之一。
2、提高生产效率，废膜换卷时间可短缩为现有设备的二分之一至五分之一，废膜换卷频率为现有设备的三分之一至六分之一。
3、实现安全生产，解决了在烫印机上有多条门幅较宽的烫印膜同时烫印时，废膜不能成卷的问题，原来蓬松堆积的宽幅烫印废膜，作业现场形如小山丘，若遇明火极易燃烧，隐藏着安全隐患。
4、废膜回收再次利用，线团状的废膜出售给绳索厂用来加工绳索，增加公司收益。
