CN1206098C

CN1206098C - 间歇递纸机构

Info

Publication number: CN1206098C
Application number: CN 02148826
Authority: CN
Inventors: 焦永利; 张惠明
Original assignee: China Banknote Printing and Minting Corp
Current assignee: China Banknote Printing and Minting Corp
Priority date: 2002-11-18
Filing date: 2002-11-18
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2022-11-18
Also published as: CN1500630A

Abstract

一种间歇递纸机构，包括：传纸滚筒的轴端固设有一传动齿轮，一凸轮与该传动齿轮固定连接且同轴设置，两凸轮滚轮沿所述凸轮平面的周向两端可转动地设置，间歇滚筒的轴端固设有一可与上述传动齿轮相啮合的扇形不完全齿轮，一拨叉与该不完全齿轮固定连接且同轴设置，该拨叉的中心线两侧对称设有两可沿凸轮曲线运动的拨叉滚轮，两拨叉滚轮间为拨叉的延伸部，该延伸部的两侧与拨叉滚轮间构成拨槽，其中：在凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角大于90°，小于180°。其可消除升、降速开始时的加速度的突跳，提高印刷机的机速，增加机构的稳定性、承载能力和增加进纸长度。

Description

间歇递纸机构

技术领域

本发明涉及到一种间歇递纸机构，尤其是一种用于印刷机的，滚筒旋转式间歇递纸机构，特别是圆弧曲线拨叉不完全齿轮间歇递纸机构。

背景技术

在印刷机械领域，要求印刷设置具有能够对纸张进行精确定位，以保证高速、高效、高质量地印出精美的印品。

对上述性能影响最大的部件可以说是印刷机的递纸部件。因此提高该部件的性能已经成为提高印刷机印刷质量的重要课题之一。

为此，本领域的技术人员做出了长期不懈的努力，研制出了形形色色的递纸部件。递纸机构早已由直接递纸方式发展成为间接递纸方式，使印刷机的速度上升了一个台阶。

间接递纸有很多形式，主要分为两大类：摆臂摆动式和滚筒旋转式，而这两大类也仍在不断地发展和提高着。

摆臂摆动式递纸机构由于采用了传统的凸轮摆杆机构，其设计、加工比较容易，因而得到了广泛应用。目前摆动式递纸机构有定心摆动式和偏心摆动式两种。近年来摆动式递纸机构的发展已经有了较大的发展，在此，该结构不是我们讨论的重点。

滚筒旋转式递纸机构，大多采用共轭、组合机构。滚筒旋转式递纸机构也有两种形式：连续旋转式和间歇旋转式。连续旋转式以德国海德堡递纸机构为代表，刚一出现便显示出其稳定、高速的优点。间歇旋转式以拨叉-不完全齿轮递纸机构为代表，也在刚一亮相时就以每小时10000张的印刷速度令人瞩目。特别是间歇旋转式与连续旋转式的递纸机构相比，除同样在两个交接点的速度都能得到有效控制外，还有设计、加工、装配较容易的优点，从而在印钞机上应用广泛，为印钞机的发展做出了历史的贡献。

拨叉-不完全齿轮间歇递纸机构从历史角度上看是在槽轮-齿轮递纸机构的基础上发展起来的。如附图1所示，即为一种公知的槽轮-齿轮递纸机构。

为了提高机速和克服制造过程中槽轮分度不准、三张纸规线不一致、套印规线不准的缺陷，人们将上述图1所示的槽轮齿轮递纸机构，进一步发展成为把不完全齿轮机构同槽轮机构并联起来的组合机构，即直拨叉不完全齿轮凸轮递纸机构，如图2所示，该机构改槽轮滑动锁止弧为滚动锁止弧，与不完全齿轮3’固定连接的直拨叉1’两侧设置的两拨叉滚轮11’与凸轮2’等弧段21’相接触运行时，间歇滚筒为静止状态，保证间歇滚筒与输纸板相交接时的绝对零速。通过设置在凸轮2’两端的凸轮滚轮22’对拨叉1’的拨动使拨叉升速，同时带动间歇滚筒升速，当凸轮滚轮22’带动拨叉1’运动至B’点时，间歇滚筒与输纸滚筒同步运转，所述不完全齿轮3’与齿轮4’的中心分别为O₁’和O₂’，所述凸轮滚轮22’设置于凸轮A’点，则O₁’O₂’与O₂’A’间的夹角α₂即为升速时间。当凸轮滚轮22’由图2所示位置移动到达B’点后，所述齿轮4’与不完全齿轮3’相啮合，应达到等速比传动，从而使间歇滚筒与滚筒交接时线速度一致。但该机构是在变形槽凸轮机构和不完全齿轮机构上叠加产生出来的新机构，这就不免保留了槽轮机构传动固有的缺点，即升降速瞬间加速度不为零，是变化的，产生一次性冲击(参看《机械原理》(教科书)中“槽轮机构运动分析”一节)，随着转速的增高，冲击就体现得愈加明显，从而影响了套印精度。

另外，在直拨叉和不完全齿轮交接，进入齿轮啮合的过程中(B’点左右一段时间)，由于存在槽轮机构传动固有的缺陷，因此两机构的速差较大，使得该机构不适于重合度较大、模数较大、噪声小的斜齿轮传动，而仅能适于重合度较小、模数在2以内的直齿轮传动。众所周知，斜齿轮传动的平稳性优于直齿轮传动，而印刷机递纸机构恰恰需要这种高精度和高平稳性，但如上述公知的直拨叉不完全齿轮机构则无法适用于该斜齿轮传动结构。

此外，公知的直拨叉不完全齿轮凸轮递纸机构设计的灵活性较差。当滚筒直径、位置确定后，为了获得该机构最佳传动特性，就必须保证O₁’A’⊥A’O₂’，从图2可以看出：升速与降速时间α₂就是一个确定值了，而且是唯一的一个值。这一值的固定，往往影响印刷机设计中的一个重要参数：滚筒利用系数。滚筒利用系数K是指印刷机最大进纸长度A与标准滚筒整个圆周长L之比，即：

K＝A/L；或K＝A/πD₀其中：D₀为标准滚筒直径(即：传纸滚筒标称直径)。

印刷机进一张纸的时间总计360°(印刷机的时间一般用角度计算)，升速与降速角度α₂占去了其中部分时间，若α₂占去的时间多，则印刷机进纸长度就会缩短的多。滚筒利用系数就会小，而滚筒利用系数的高低直接反映了印刷机递纸机构的优劣。由于结构的限制，直拨叉不完全齿轮凸轮递纸机构无法提高滚筒利用系数愈，减小设备的体积、重量，无法适用于更高速的印刷机。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种曲线拨叉间歇递纸机构，尤其是一种可消除升、降速开始时的加速度的突跳，提高印刷机的机速，增加间歇递纸机构的稳定性和承载能力，增加进纸长度以提高滚筒的利用系数的曲线拨叉间歇递纸机构。

本发明的技术解决方案是：一种间歇递纸机构，包括：传纸滚筒的轴端固设有一传动齿轮，一凸轮与该传动齿轮固定连接且同轴设置，两凸轮滚轮沿所述凸轮平面的周向两端可转动地设置，间歇滚筒的轴端固设有一可与上述传动齿轮相啮合的扇形不完全齿轮，一拨叉与该不完全齿轮固定连接且同轴设置，所述拨叉的中心线两侧对称设有两可沿凸轮曲线运动的拨叉滚轮，两拨叉滚轮间为拨叉的延伸部，该延伸部的两侧与所述拨叉滚轮间构成拨槽，其中，在凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，所述凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角大于90°，小于180°。

如上所述的间歇递纸机构，所述拨叉的拨槽为与凸轮滚运动轨迹相匹配的曲线拨槽。

如上所述的间歇递纸机构，由所述凸轮与拨叉拨槽的配合转变为齿轮与不完全齿轮的啮合时，其交接点处齿轮与不完全齿轮的速度趋于一致。

如上所述的间歇递纸机构，所述凸轮滚轮中心位于传动齿轮的节圆上，拨叉滚轮的中心靠近扇形不完全齿轮的节圆。

如上所述的间歇递纸机构，所述拨叉轴心与凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线间的夹角大于拨叉轴心与凸轮轴心连线与拨叉滚轮中心至凸轮轴心连线间的夹角，且拨叉滚轮中心距凸轮轴心的距离与凸轮滚轮中心距凸轮轴心的距离之差大于滚轮直径。

本发明的原理是：在满足拨叉轴心与凸轮轴心连线同凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线间的夹角大于拨叉轴心与凸轮轴心连线同拨叉滚轮中心至凸轮轴心连线间的夹角、且拨叉滚轮中心距凸轮轴心的距离与凸轮滚轮中心距凸轮轴心的距离之差大于滚轮直径的情况下，使凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，所述凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角大于90°，小于180°，则该间歇机构的升、降速角为可变化的，因此其升降速时间亦为可变化的，则本发明机构中的该升、降速角可根据需要进行调整，使印刷机的进纸长度与滚筒有效作用面的周长最大限度地趋于一致，当进纸长度与滚筒有效作用面的周长越接近，则可提高滚筒利用系数，从而增加印刷机的效率。

同时，滚筒利用系数愈大，则印刷机的体积就愈小，则可减轻设备重量，节省占地及空间，便于操作。

本发明的机构中，所述拨叉的拨槽为与凸轮滚轮运动轨迹相匹配的曲线拨槽，其运行轨迹为曲线，因此由凸轮滚轮与拨槽相啮合的起始位置至进入不完全齿轮啮合的等速比传动所需时间较直拨叉所需时间大大减小，从而可提高印刷机的进纸长度，提高滚筒利用系数。此外，曲线拨叉的回转半径小于直线拨叉的回转半径，从而减小了拨叉的转动惯量，因此，该间歇递纸机构可适用于更高速的印刷机。

本发明的特点及优点是：

1、由于凸轮滚轮带动间歇滚筒升、降速的运动路径为弧形曲线，因此克服了直拨叉存在的槽轮机构动的固有的升降速瞬间加速度不为零，产生一次性冲击的缺陷，消除了升、降速开始的加速度的突跳，避免了一次柔性冲击，使机速再度提高，适应了较高速印刷机的要求。

2、凸轮滚轮与拨叉弧形曲线相配合，不完全齿轮在进入和脱离啮合的一段时间内，克服了直拨叉机构存在速差较大的缺陷，齿轮和凸轮交接点的速度可以设计得非常接近，交接时间较长，从而使不完全齿轮的设计可采用大模数、重合度较大、运转平稳的斜齿轮。增加了机构的稳定性，减少了机构的噪音，提高了机构的承载能力和齿轮的使用寿命。

3、扩大了设计的灵活性。由于凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，所述凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角可在大于90°至小于180°范围变化，因此该机构的升、降速时间在一定范围内是可调的，可使印刷机的进纸长度与滚筒有效作用面的周长最大限度地趋于一致。提高了滚筒的利用系数，增加了机器的效率。滚筒利用系数的提高，可有效地减小印刷机的体积，操作省力，减轻设备重量，减少占地面积及空间，降低设备制造成本。

4、间歇滚筒与输纸板；由于采用了弧形拨叉，从而使间歇滚筒与传纸滚筒两交接点的交接速度控制，十分准确。保证了输纸纸张定位精度，有利于印刷产品的质量提高。

5、曲线拨叉间歇递纸机构的结构比直线拨叉间歇递纸机构的结构更紧凑。曲线拨叉的回转半径小于直线拨叉的回转半径，这说明曲线拨叉的转动惯量小于直线拨叉的转动惯量，曲线拨叉间歇递纸机构更适应高速。

附图说明

图1是公知的槽轮-齿轮旋转式递纸机构示意图；

图2是公知的直拨叉不完全齿轮机构示意图；

图3是本发明的间歇递纸机构侧视剖面示意图；

图4是本发明的间歇递纸机构第一运动位置示意图；

图5是本发明的间歇递纸机构第二运动位置示意图；

图6是本发明的间歇递纸机构第三运动位置示意图；

图7是本发明的间歇递纸机构第四运动位置示意图。

具体实施方式

本发明的间歇递纸机构如图3、4所示，其包括：传纸滚筒5的轴端固设有一传动齿轮4，该传动齿轮4可通过一齿轮座41与传纸滚筒轴51固定连接，一凸轮2与该传动齿轮4固定连接且同轴设置，两凸轮滚轮22通过凸轮滚轮轴21可转动地设置在所述凸轮平面的周向两端，其中心位于传动齿轮4的节圆上；间歇滚筒6的轴端固设有一可与上述传动齿轮4相啮合的扇形不完全齿轮3，该不完全齿轮3可通过扇齿座31与间歇滚筒轴61固定连接，一拨叉1与该不完全齿轮3固定连接且同轴设置，所述拨叉1的中心线两侧对称设有两可沿上述凸轮2的曲线运动的拨叉滚轮11，所述拨叉滚轮通过拨叉滚轮轴12与拨叉1可转动地设置，其中心位于扇形不完全齿轮的节圆上或靠近该节圆；所述两拨叉滚轮11间为拨叉的延伸部13，该延伸部13的两侧与所述拨叉滚轮间构成对称设置的拨槽14。

本发明的间歇机构要求拨叉轴心O₁与凸轮轴心O₂连线O₁O₂与凸轮滚轮中心A至凸轮轴心O₂连线AO₂间的夹角α大于O₁O₂与拨叉滚轮中心B至凸轮轴心O₂连线间的夹角β(如图4所示)，其中为α大于β8°-10°，且拨叉滚轮中心距凸轮轴心的距离R’与凸轮滚轮中心距凸轮轴心的距离R之差大于滚轮直径D。

本发明的原理是：在满足上述条件下，本发明的机构中，在凸轮滚轮22与拨叉拨槽4相啮合的起始位置处，即如图4所示位置，所述凸轮滚轮中心A至凸轮轴心O₂连线与凸轮滚轮中心A至拨叉轴心O₁连线间的夹角大于90°，小于180°。则AO₁与AO₂之间的夹角是可变化的，因此O₁O₂与O₂A之间的夹角α同样是可变化的，该夹角α通常称为升、降速角，则本发明机构中的该升、降速角α可根据需要进行调整，使印刷机的进纸长度与滚筒有效作用面的周长最大限度地趋于一致，根据上述公知的计算公式：

K＝A/L；或K＝A/πD₀

当进纸长度与滚筒有效作用面的周长越接近，则可提高滚筒利用系数，从而增加印刷机的效率。

本发明的机构中，所述拨叉1的拨槽14为与凸轮滚轮22运动轨迹相匹配的曲线拨槽，与不完全齿轮3固定连接的拨叉1两侧设置的两拨叉滚轮11与凸轮2等半径区20相接触运行时，保证了间歇滚筒与输纸板相交接时的绝对零速。通过设置在凸轮2两端的凸轮滚轮22对拨叉1的拨动使拨叉升速，即，由图4所示的凸轮滚轮22与拨槽14相啮合的起始位置转至如图5所示，进入不完全齿轮啮合的等速比传动状态，完成拨动拨叉带动不完全齿轮及间歇滚筒升速的时间为α，由于在本发明中凸轮滚轮22与拨叉拨槽14相配合的运行轨迹为曲线，因此由凸轮滚轮22与拨槽相啮合的起始位置至进入不完全齿轮啮合的等速比传动所需时间α较直拨叉所需时间α₂大大减小，从而提高了印刷机的进纸长度，提高了滚筒利用系数。

此外，如图4所示，曲线拨叉1的回转半径小于直线拨叉的回转半径，从而减小了拨叉的转动惯量，因此，该间歇递纸机构可适用于更高速的印刷机。

本发明的间歇递纸机构的运动过程是：

所述间歇递纸机构处于图4所示位置时，拨叉1上的两只滚轮11都与凸轮2的等半径区21接触滚动，间歇滚筒6静止不动。当传纸滚筒5按图4中的箭头所指方向转动时，凸轮2上凸轮滚轮22开始与拨叉1的弧形曲线接触，即开始与拨槽14开始啮合，继续转动，凸轮滚轮22沿拨叉1的拨槽14的弧形曲线运动，拨叉滚轮11沿凸轮曲线运动，间歇滚筒6由静止的零速进入升速运转。这样共轭运动到图5所示的位置，齿轮4开始与扇形不完全齿轮3啮合，从此凸轮-拨叉机构失效，间歇滚筒6进入等速运转(齿轮啮合点线速度)。满足间歇滚筒向传纸滚筒等速递纸的要求。

当间歇滚筒6与传纸滚筒5等速运转到图6所示的位置时，齿轮4开始与扇形不完全齿轮3脱离啮合，凸轮-拨叉机构又进入共轭运动。凸轮2的凸轮滚轮22推动拨叉滚轮11时，间歇滚筒6开始减速运动，凸轮滚轮22与拨叉1的拨槽14的弧形曲线接触，控制间歇滚筒6完全按凸轮2的曲线运动，该运动直到图所示的位置结束，即凸轮滚轮22脱离与拨槽的啮合，间歇滚筒6再次进入静止。满足间歇滚筒在前规静止取纸的要求。

下面以一个具体实例，进一步说明具有弧形曲线拨叉的本发明的间歇递纸机构，其进纸长度与直拨叉间歇递纸机构进纸长度的比较。

首先确定各项基本参数：

输纸板与间歇滚筒的夹角15°；间歇滚筒直径：240mm；

传纸滚筒直径：320mm；两滚筒水平错开：90mm；

前规形式：上摆式；纸张长度：700mm；

(1)曲线拨叉间歇递纸机构设计参数：

间歇滚筒加减速角：27°；

间歇滚筒加减速角对应传纸滚筒加减速角：34.5°

(2)直线拨叉间歇递纸机构设计参数：

间歇滚筒加减速：34.85°；

间歇滚筒加减速角对应传纸滚筒加减速角：55.15°；

通过公知的计算方式，可以得出以下结果：

曲线拨叉间歇递纸机构在凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，所述凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角为114.042°，其一个工作周期的时间为359.8190354°≈360°，所以进纸长度为700毫米。

直线拨叉间歇递纸机构在凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，所述凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角为90°，其一个工作周期的时间为：374.881041°；T＞360°，所以设计的间歇递纸机构不能够通过700毫米的纸。下面让我们看一看能进多长的纸：

超出一个工作周期的时间为：374.881041°-360°＝14.88104°；

纸张不能进入机器的长度：14.88104°×π×320/360＝41.56mm；实际进纸长度为：700-41.56＝658.4mm。

所以在递纸机构的基本条件一致的情况下直线拨叉间歇递纸机构只能进658.4mm长的纸。比曲线拨叉间歇递纸机构少进41.56mm。

经过以上一个实例的分析，可以清楚地看到，曲线拨叉间歇递纸机构优于直线拨叉间歇递纸机构，是一种较理想的印刷递纸机构。

Claims

1、一种间歇递纸机构，包括：传纸滚筒的轴端固设有一传动齿轮，一凸轮与该传动齿轮固定连接且同轴设置，两凸轮滚轮沿所述凸轮平面的周向两端可转动地设置，间歇滚筒的轴端固设有一可与上述传动齿轮相啮合的扇形不完全齿轮，一拨叉与该不完全齿轮固定连接且同轴设置，所述拨叉的中心线两侧对称设有两可沿凸轮曲线运动的拨叉滚轮，两拨叉滚轮间为拨叉的延伸部，该延伸部的两侧与所述拨叉滚轮间构成拨槽，其特征在于：在凸轮滚轮与拨叉拨槽相啮合的起始位置处，所述凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至拨叉轴心连线间的夹角大于90°，小于180°。

2、如权利要求1所述的间歇递纸机构，其特征在于：所述拨叉的拨槽为与凸轮滚动轨迹相匹配的曲线拨槽。

3、如权利要求1或2所述的间歇递纸机构，其特征在于：由所述凸轮与拨叉拨槽的配合转变为齿轮与不完全齿轮的啮合时，其交接点处齿轮与不完全齿轮的速度趋于一致。

4、如权利要求1所述的间歇递纸机构，其特征在于：所述凸轮滚轮中心位于传动齿轮的节圆上，拨叉滚轮的中心靠近扇形不完全齿轮的节圆。

5、如权利要求1所述的间歇递纸机构，其特征在于：所述拨叉轴心与凸轮轴心连线与凸轮滚轮中心至凸轮轴心连线间的夹角大于拨叉轴心与凸轮轴心连线与拨叉滚轮中心至凸轮轴心连线间的夹角，且拨叉滚轮中心距凸轮轴心的距离与凸轮滚轮中心距凸轮轴心的距离之差大于滚轮直径。