МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

по дисциплине: «Автоматизация технологических процессов  и производств» 
 
 

Тема: «Система автоматического позиционирования заднего упора в одноножевой резальной машине» 
 

Студентка: Попова Ю.В.                                         _____________________ 

Группа: ВЦмаг 5-1 

Руководитель: Иванов Ю.П.                                        _____________________ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

МОСКВА 2008

Содержание

Введение

Несмотря  на кажущуюся простоту процесса резки бумаги, машины, выполняющие эту функцию, являются очень ответственной и важной составляющей полиграфического комплекса. От точности предварительной подрезки бумаги в значительной степени зависит качество получаемой печатной продукции. Особенно это важно при печати цветных тиражей на одно- или двухкрасочных печатных машинах или при заключительной обработке продукции на машинах с автоматическим самонакладом (устройством подачи бумаги). В этом случае каждому листу бумаги предстоит пройти через несколько разных машин или через одну печатную машину несколько раз. При этом каждый раз бумага должна автоматически выравниваются по двум смежным (передней и боковой) сторонам. Поэтому для обеспечения качественной печати очень важно, чтобы листы имели одинаковый размер, ровные углы в 90 градусов и хорошую (без ворса и зазубрин) поверхность кромок. В противном случае, один и тот же лист может по разному позиционироваться в механизме равнения. Наверняка читателям приходилось встречать восьмиглазые лица или незапланированными цветные рамки на изображениях.

Известно, что цветная продукция требует  совмещения красок не хуже 0.1 мм. В идеале подобный допуск должны выдерживать  и современные бумагорезальные  машины. Важность точной разрезки полученных оттисков под размер готовой продукции также очевидна. Учитывая, что роспуск печатного листа на малоформатную продукцию (этикетки, визитки, буклеты и т.п.), как правило, является заключительной операцией, от точности и стабильности работы резальных машин зависит труд очень многих рабочих типографии. Брак на этой стадии, так называемое "зарезывание", обойдется дороже всего, так как придется переделывать всю работу с начала до конца.

Классификация, устройство резальных  машин

Наш обзор  начнем с классификации и принципа действия бумагорезальных машин. По количеству режущих элементов бумагорезальные машины бывают одно- и трехножевыми. Последние являются довольно специфическими машинами и предназначены только для окончательной подрезки книжно-журнальной продукции. Они пооперационно выполняют: загрузку и выравнивание заготовки, продольный и поперечный резы, выгрузку готовой продукции. Трехножевые машины достаточно дороги и, ввиду своей специфичности, находят применение лишь на предприятиях с большим объемом книжно-журнального производства. В данной работе они рассматриваться не будут.

По типу режущего механизма одноножевые  машины (далее просто резальные машины) можно разделить на аппараты с  дисковым, ножничным или плоским  ножом. Первые два типа применяются  в основном на недорогих ручных резаках, ориентированных на разрезку небольшого количества бумаги или пленки. Основное применение этих аппаратов в современном производстве – подрезка пленки на формном, цветопробном участке или при широкоформатной печати. Такие машины также не будут рассматриваться в данном курсовом проекте. Для промышленного резания бумаги применяются исключительно машины с плоским ножом. На рис. 1 представлена одноножевая резальная машина Polar 115.

На рисунке  2 показана схема разрезки стопы на классической одноножевой бумагорезальной машине.  

Рис. 2. Схема разрезки стопы 

Вкратце опишем принцип ее работы. Стопа 1 помещается на стол 2 и выравнивается за счет приталкивания к заднему сталкивателю (заднему упору или затлу) 7 и к одной из боковых направляющих. В этом положении она удерживается во время резания прижимом 3. Нож 4, закрепленный в держателе 5, опускается и прорезает стопу до марзана 6 (бруска прямоугольного сечения из полиуретана или фторопласта), располагаемого по линии реза и предотвращающего затупление ножа. Для задания величины реза затл имеет возможность перемещения и фиксации в нужном положении.

Пользуясь этой простой схемой, можно выделить основные узлы любой резальной машины. Это механизмы перемещения и  точного позиционирования затла, привод прижима и привод ножа. В зависимости от привода прижима машины можно разделить на ручные, электромеханические и гидравлические. Привод ножа на почти на всех машинах делают электромеханическим. Связано это с довольно простой реализацией плавного разгона и остановки тяжелого ножа посредством кривошипно-шатунного механизма. Ножи с ручным приводом используются лишь в ножничных и дисковых резаках. Гидравлический двухпоршневой привод с очень сложной кинематикой применяется лишь на единственной серии (S-Line) резальных машин Schneider-Senator. Исходя из этого, повелось что термины - "ручная", "электромеханическая" или "гидравлическая" машина - чаще всего подразумевает вид привода прижима.

Деление резальных машин по траектории движения плоского ножа стало историей и приобрело чисто теоретический характер. Существовавшие ранее машины с вертикальным плоскопаралельным движением ножа сейчас вытеснились машинами, производящими сабельный рез, когда нож двигается под углом к поверхности стола и изначально расположен с небольшим наклоном к горизонтали. При этом нож полностью выравнивается лишь в нижней точке своего движения, что позволяет ему более плавно входить в стопу бумаги. Не перерубать, а, как бы, перепиливать бумагу. За счет этого улучшается качество реза, уменьшаются нагрузки на механизм привода и увеличивается стойкость ножа.

Прижим

Прижим  служит для удерживания стопы  во время резания. Из рисунка 3, где в увеличенном масштабе показана стопа, видно как верхние листы увлекаются ножом вниз, а нижние, изгибая нож, отталкивают его от стопы. Воздействия различных нагрузок приводят к неточностям реза при высокой стопе, недостаточной жесткости ножа и люфтах в механизме нижние листы могут оказаться длиннее верхних.

Рис. 3. Процесс разрезания стопы бумаги 

На качество продукции кроме ножа оказывает роль также механизм прижима. С одной стороны, для увеличения точности реза его усилие должно быть максимальным. А с другой, если учесть возможное перетискивание свежих оттисков (перенос краски с нижнего листа на оборотную сторону верхнего листа), то чем меньше давление, тем лучше. Поэтому оптимальным представляются резальные машины с прижимом, давление которого можно изменять. Возможно именно поэтому так популярны гидравлические механизмы прижима, в которых очень просто реализуется плавная регулировка усилия в широких пределах (от 150 до 3000 кг).

По конструкции  можно выделить два основных типа прижима: жесткий и упругий. Жесткий  механизм обеспечивает фиксированное, неподвижное положение балки  прижима во время резки, тогда как упругий поддерживает постоянное давление балки, компенсируя прогиб стопы под действием ножа. Жесткий применяется в несложных по конструкции машинах с ручным винтовым механизмом. Для того, чтобы гарантированно предотвратить сдвиг листов при разрезки, приходиться создавать давление с большим запасом, что повышает опасность перетискивания и деформации верхних листов. Упругость прижима реализует гидравлический или электромеханический привод. В такой схеме давление предварительного прижима может быть меньше, чем в жесткой системе, так как с началом резания прижим дожимает стопу, компенсируя ее прогиб от ножа.

Обычно  прижим приводится в движение автоматически, и, после своей остановки, дает сигнал к началу опускания ножа. В то же время почти на всех резальных машин существует механическая или электрическая педаль, которая может опустить балку прижима отдельно, не трогая нож. Предварительный прижим позволяет устранить воздушные прослойки из стопы до начала цикла. Другое предназначение предварительного прижима – обозначение линии реза – сейчас теряет свое значение, так как для этого в современных резальных машинах используют тонкий световой луч.

Для уменьшения минимального размера резки, балку  прижима и затл обычно выполняют  в виде встречных гребенчатых  структур, входящих друг в друга. Иногда, при разрезке наиболее тонкой бумаги (например, рыхлых самокопирующих бумаг) это приводит к рельефному оттискиванию гребенки прижима на верхних листах. Чтобы избежать это, используют специальные прямоугольные накладки (так называемые, фальшпластины) на прижим, более равномерно распределяющие нагрузку на стопу. Для того, чтобы затла не натыкался на фальшпластину при установке минимального размера реза, машина будет блокировать эту функцию, пока оператор не уложит снятую с прижима фальшпластину в специальное фигурное гнездо на корпусе с автоматически замыкающими электрическими контактами.

Задний  сталкиватель (задний упор)

Механизма привода затла представляет собой  соединение винт-гайка, которое позволяет  перемещаться затлу вперед-назад по столу резальной машины и устанавливать необходимую длину реза бумажной стопы. Для уменьшения трения задний сталкиватель вывешивают над поверхностью стола. А чтобы листы бумаги не проваливались в промежуток между столом и затлом, образовавшаяся при этом щель закрывается свободно вывешенными в направляющих затла пластиковыми или металлическими бобышками, свободно скользящими по столу. Зачастую, именно конструкция и качество изготовления привода затла определяют надежность и долговечность бумагорезальной машины. Наиболее слабым местом является винтовая втулка, на которой крепиться тяжелый затл. Дело в том, что при работе резчики могут использовать затл для выравнивания (сталкивания) стопы бумаги (процесс сталкивания подробно рассмотрен в авторской сноске 1). При этом, тяжелую стопу с размаху бьют о затл, причем, не всегда целясь в его центральную часть. Возникающие при этом боковые нагрузки могут привести к образованию зазоров в паре винт-гайка, износу втулки и ходового винта в местах установки наиболее популярных форматов.

Для увеличении жесткости соединения ходовую втулку делают большой длины, а также, вместо стандартного соединения винт-гайка, используют втулку с шариковым соединением.

В резаках с длиной реза, превышающей 140 см, используют два ходовых винта с каждого края затла. В этом случае, вместо проблемы надежности, встает не менее сложная задача синхронизации движения затла. Точность установки размера в современных бумагорезальных машинах достигает 0.01 мм, и выдержать такой допуск при перемещении затла не просто.

Отсчет  величины реза в современных машинах  производится с помощью электронного датчика, так называемого энкодера (Enсoder), который состоит из щелевого фотодатчика, перекрываемого непрозрачным пластиковым диском, по окружности которого расположены отверстия. Диск через редуктор или ременную пару соединен с приводом ходового винта и, вращаясь, периодически перекрывает ход луча в фотодатчике. Каждый световой импульс соответствует единице измерения размера реза. Микропроцессорное управление и шаговые двигатели постоянного тока позволяют задавать необходимую величину реза на дисплее и контролировать движение затла, плавно ускоряя его в начале и замедляя его по мере приближения к заданному размеру.

Точность  реза

Точность  реза бумагорезальных машин - серьезный  вопрос, на котором хочется заострить  внимание.

Известно, что наиболее качественными на сегодняшний  день считаются резальные машины с точностью реза до одной сотой  миллиметра. Говоря об этом, многие и не задумываются о том, что 0.01 мм - это четверть толщины человеческого волоса. Понятно, что с такой точностью резать стопу обычной бумаги высотой в 7-13 см невозможно хотя бы по следующим причинам:

Даже  идеально столкнутая бумага в стопе лежит неровно, и, как бы резчик не старался, столкнуть стопу с точностью большей, чем десятые доли миллиметра, ему вряд ли удастся

Бумага - материал упругий и, под действием  прижима и ножа, не только срезается, но и деформируется (сжимается или растягивается). Соответственно, после снятия нагрузки возникает обратная деформация отпуска, величина которой на порядок превышает рубеж в 0.01 мм.

Точность  резания зависит не только от механизма  установки размера. При резке  высоких стоп плотных бумаг и пленок, а также из-за тупого лезвия, обязательно, хотя бы и незначительно, но все-таки происходит увод ножа в сторону. В результате, каким бы жестким не был нож и точным механизм его привода, все равно нижние листы будут длиннее верхних на несколько сотых долей миллиметра.