紙制金融產(chǎn)品拍打整理機(jī)構(gòu)及其檢測裝置設(shè)計(jì)

王沖， 郭建偉， 朱斌， 劉從軍， 李亞男， 王棟

（北京強(qiáng)度環(huán)境研究所，北京 100076）

1 引言

在現(xiàn)代社會(huì)中，人們的生產(chǎn)和生活離不開用于交易的紙制金融產(chǎn)品［1-2］。隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)紙制金融產(chǎn)品的需求量逐步增大，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品的各方面品質(zhì)也提出了更高的要求，相應(yīng)地要求紙制金融產(chǎn)品裁切生產(chǎn)線的裁切效率和質(zhì)量更高。

紙質(zhì)金融產(chǎn)品自動(dòng)化裁切生產(chǎn)線是一種集機(jī)械、電氣、液壓及氣動(dòng)于一體的全自動(dòng)生產(chǎn)線，應(yīng)用于印制系統(tǒng)印鈔產(chǎn)品檢封完成工序的自動(dòng)化設(shè)備，其能夠?qū)λa(chǎn)產(chǎn)品的裁封質(zhì)量和數(shù)字安全進(jìn)行嚴(yán)格控制，并實(shí)現(xiàn)印鈔產(chǎn)品的裁切、捆扎、包裝等工序的自動(dòng)化生產(chǎn)。裁切生產(chǎn)線是將大張的成摞紙制金融產(chǎn)品分別進(jìn)行大張去邊、裁長條、捆扎、切小張等過程，最后獲得用于流通的金融產(chǎn)品。大張產(chǎn)品經(jīng)過切條機(jī)構(gòu)后，被裁切成長條產(chǎn)品，由于裁切刀及產(chǎn)品紙等多種原因，裁切后的長條產(chǎn)品的整齊度不高，難以滿足后續(xù)捆扎工序?qū)﹂L條產(chǎn)品整齊度的要求。

為解決長條產(chǎn)品整齊度不高的實(shí)際問題，本文設(shè)計(jì)了拍打整理機(jī)構(gòu)，以及長條產(chǎn)品整齊度檢測裝置，為后續(xù)捆扎等工序環(huán)節(jié)提供了必要的保障。

2 機(jī)構(gòu)組成及工作原理

拍打整理機(jī)構(gòu)是紙制金融產(chǎn)品裁切生產(chǎn)線上的核心部件之一，其主要功能是把長條金融產(chǎn)品橫向和縱向拍打整理整齊，提高長條產(chǎn)品的整齊度，為后續(xù)捆扎機(jī)構(gòu)的順利工作做準(zhǔn)備。

2.1 機(jī)構(gòu)主要組成

如圖1所示，拍打整理機(jī)構(gòu)主要由橫向拍打氣缸及其傳動(dòng)連桿、左右橫向拍板安裝座、前后縱向拍板軸安裝座、前后縱向拍板軸、拍板和縱向拍打氣缸等組成。

圖1 拍打整理機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

縱向拍打氣缸通過連桿帶動(dòng)前后縱向拍板軸繞其軸心線旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最大旋轉(zhuǎn)角度不超過90°，前后縱向拍板固定安裝在前后縱向拍板軸上，與拍板軸一起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，起到縱向拍打作用；橫向拍板安裝座可以在縱向拍板軸上左右滑動(dòng)，左右橫向拍板固定安裝左右橫向拍板安裝座上，橫向拍打氣缸通過連桿帶動(dòng)橫向拍板安裝座在縱向拍板軸上左右滑動(dòng)，左右橫向拍板隨著拍板安裝座在縱向拍板軸上左右滑動(dòng)，起到橫向拍打作用。

2.2 機(jī)構(gòu)工作原理

當(dāng)長條產(chǎn)品進(jìn)入拍打整理機(jī)構(gòu)正下方時(shí)，通過啟動(dòng)橫縱向氣缸的伸縮配合帶動(dòng)橫縱拍板動(dòng)作。拍板對(duì)產(chǎn)品的前后和左右端進(jìn)行拍打撞齊整理動(dòng)作，待拍板整理整齊后，產(chǎn)品脫離拍打整理機(jī)構(gòu)，下條產(chǎn)品進(jìn)入。

為適應(yīng)不同長度和寬度的長條金融產(chǎn)品，拍打整理機(jī)構(gòu)可以通過調(diào)節(jié)橫縱向拍板的位置來實(shí)現(xiàn)，具體方法如下：

（1）長度調(diào)節(jié)

通過調(diào)節(jié)前縱向拍板軸在縱向拍板軸安裝座內(nèi)的位置來實(shí)現(xiàn)前后2個(gè)縱向拍板軸間距，也就實(shí)現(xiàn)了安裝在拍板軸上的2排縱向拍板的間距。

（2）寬度調(diào)節(jié)

調(diào)節(jié)傳動(dòng)連桿，通過調(diào)節(jié)右橫向拍板安裝座在2根縱向拍板軸內(nèi)滑動(dòng)的位置來調(diào)節(jié)左右2個(gè)縱向拍板座的間距，也就實(shí)現(xiàn)了安裝在拍板軸上的縱向拍板的間距。

3 工作過程分析

拍打整理機(jī)構(gòu)可以將長條金融產(chǎn)品的橫縱向端面拍打整理整齊。拍打動(dòng)作是由3個(gè)氣缸驅(qū)動(dòng)各個(gè)連桿、橫縱向拍板間協(xié)調(diào)一致來實(shí)現(xiàn)的。

拍打整理機(jī)構(gòu)的工作過程如圖2所示。

圖2 工作過程分析圖

由圖2（a）可知，當(dāng)長條產(chǎn)品即將進(jìn)入金融拍打整理機(jī)構(gòu)的下方時(shí)，前后縱向拍板打開，左右橫向拍板相反方向分離，等待長條產(chǎn)品的進(jìn)入。

由圖2（b）可知，當(dāng)長條產(chǎn)品進(jìn)入拍打整理機(jī)構(gòu)下方時(shí)，前排縱向拍板把長條產(chǎn)品前端邊緣撞齊，后排縱向拍板和左右橫向拍板沒動(dòng)作。

由圖2（c）可知，后排縱向拍板迅速下落并撞齊長條產(chǎn)品后端邊緣，左右橫向拍板未動(dòng)作。

由圖2（d）可知，前后2排縱向拍板迅速分離打開，而左右橫向拍板未動(dòng)作。

由圖2（e）可知，前后2排縱向拍板與左右橫向拍板同時(shí)動(dòng)作，對(duì)長條產(chǎn)品的前后及左右4個(gè)斷面進(jìn)行拍打撞擊，以達(dá)到拍打整齊的目的。

由圖2（f）可知，前后2排縱向拍板與左右橫向拍板同時(shí)向外分離，等待長條產(chǎn)品被輸送出拍打機(jī)構(gòu)。

通過對(duì)圖2的分析可知，拍打整理機(jī)構(gòu)對(duì)1條產(chǎn)品拍打整理的周期過程中，拍打整理的具體步驟為：前排縱向拍板拍打產(chǎn)品前端→后排縱向拍板拍打產(chǎn)品后端→前后左右拍板同時(shí)拍打產(chǎn)品4個(gè)端面→前后和左右拍板同時(shí)向外分離。

4 整齊度檢測

拍打整理機(jī)構(gòu)對(duì)長條產(chǎn)品拍打整齊后，整齊度是否滿足捆扎機(jī)構(gòu)的工作要求成為拍打整理機(jī)構(gòu)作業(yè)效果好壞的核心指標(biāo)，圖3為拍打整理機(jī)構(gòu)作業(yè)前、中、后對(duì)比圖。所以，被推送機(jī)構(gòu)送至捆扎機(jī)構(gòu)前的長條產(chǎn)品必須經(jīng)過整齊度的檢測，只有整齊度合格的產(chǎn)品才能進(jìn)入捆扎機(jī)構(gòu)進(jìn)行捆扎。

圖3 作業(yè)前、中、后對(duì)比圖

4.1 檢測裝置組成

本檢測裝置主要由安裝在拍打機(jī)構(gòu)后的4個(gè)光電傳感器及其配件組成［3］。傳感器布置在長條產(chǎn)品進(jìn)入捆扎機(jī)構(gòu)前的垂直正上方，通過4個(gè)傳感器的安裝位置來檢測長條產(chǎn)品整齊度。

如圖4，圖中點(diǎn) 1、2、3、4分別為4個(gè)傳感器相對(duì)位置。傳感器1與2間距為X，傳感器3和4在一條水平線上，傳感器1與傳感器 3、4間距為 L1，傳感器2與傳感器3、4間距為L2，產(chǎn)品寬度方向允許的誤差范圍X=L1-L2（其中，L1大于產(chǎn)品寬度，L2不大于產(chǎn)品寬度）。

產(chǎn)品整齊度是通過傳感器1與2間的距離X來衡量的，X值越大，整齊度越小，X值越小，整齊度越大。所以，只要指定檢測距離X能夠滿足某一個(gè)值，后續(xù)的捆扎機(jī)構(gòu)能夠順利進(jìn)行，就證明整齊度滿足要求。

距離X值的選擇要適當(dāng)，太大則不能滿足后續(xù)捆扎機(jī)構(gòu)的工作要求，太小則導(dǎo)致檢測裝置頻繁報(bào)警，影響正常工作，通過實(shí)際生產(chǎn)，一般選取X=1.5～3mm。

圖4 傳感器位置關(guān)系圖

4.2 工作原理

當(dāng)長條產(chǎn)品被推送至傳感器1正下方時(shí)，傳感器2能檢測到產(chǎn)品條的后緣；而此時(shí)2個(gè)平行的傳感器3和4不應(yīng)立即檢測到產(chǎn)品條的前緣。在經(jīng)過X段距離后，傳感器1已檢測不到產(chǎn)品條的后緣，傳感器2能檢測到產(chǎn)品條的后緣，而傳感器3和4同時(shí)檢測到產(chǎn)品條的前緣。如果產(chǎn)品規(guī)格的寬度尺寸發(fā)生變化時(shí)，則需要調(diào)節(jié)傳感器3和4的位置。

通過對(duì)檢測裝置工作原理的分析，在確定了距離X值的情況下，總結(jié)出在以下幾種情況下，長條產(chǎn)品的整齊度不合格：（1）產(chǎn)品前緣剛進(jìn)入傳感器1時(shí)，其他傳感器也檢測到有產(chǎn)品；（2）產(chǎn)品前緣剛進(jìn)入傳感器2，傳感器3和4就檢測到了產(chǎn)品；（3）傳感器2檢測到產(chǎn)品后緣，而傳感器3和4未檢測到產(chǎn)品；（4）產(chǎn)品后緣離開傳感器2時(shí)，傳感器3和4也檢測不到產(chǎn)品。

實(shí)際生產(chǎn)過程中，為保證長條產(chǎn)品一定整齊度以及生產(chǎn)過程不頻繁報(bào)警，傳感器1和2之間的距離X值需要適當(dāng)調(diào)整，一般X值選3mm左右時(shí)，拍打整理機(jī)構(gòu)整理的長條產(chǎn)品前后的整齊度能夠通過檢測裝置檢測。

5 結(jié) 論

（1）拍打整理機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，可以處理不同規(guī)格的產(chǎn)品；其拍打的整齊度能夠通過檢測裝置檢測。

（2）通過設(shè)計(jì)拍打整理機(jī)構(gòu)及其檢測裝置，為后續(xù)捆扎工序提供了必要的保障。

［1］ 陳小軍，張海燕.印鈔機(jī)收紙鏈條導(dǎo)軌的改進(jìn)設(shè)計(jì)［J］.西安理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，23（3）：295-297.

［2］ 馬仁選.印鈔機(jī)采用卵形齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械，2001，28（4）：33-35.

［3］ 孫茂印，江和平.鈔票多光譜光電信號(hào)的分析［J］.紅外與激光工程，2001，30（1）：56-59.