Промышленное резание бумаги

Размещено на http://www.allbest.ru/

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 по-операционно 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. По этой причине, а также из-за экономии места, здесь мы их рассматривать не будем.

РИС 1. Виды резальных машин

бумагорезальный машина нож заточка

По типу режущего механизма одноножевые 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. Мы их также не будем рассматривать в этой статье. Для промышленного резания бумаги применяются исключительно машины с плоским ножом. На рисунке 1 показана схема разрезки стопы на классической одноножевой бумагорезальной машине.

Вкратце опишем принцип ее работы. Стопа 1 помещается на стол 2 и выравнивается за счет приталкивания к заднему сталкивателю (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.

РИС 2. Схема разрезки стопы

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 планого разгона и остановки тяжелого ножа посредством кривошипнро-шатунного механизма. Ножи с ручным приводом используются лишь в ножничных и дисковых резаках, о которых было решено не писать. 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.

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 Вам 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 и обиднее всего, так как придется переделывать всю работу с начала до конца.

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).

Сталкиватель. 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 стопы бумаги). 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.

Точность реза. Точность реза бумагорезальных машин - серьезный вопрос, на котором хочется заострить Ваше внимание. Иногда приходится сталкиваться с недобросовестными поставщиками оборудования, которые, пользуясь недостаточной осведомленностью клиентов, заявляли высокие цены на свои резальные машины и мотивировали это якобы лучшей точностью реза.

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.

Неизбежные люфты затла также могут привести к изменениям размера слева и справа стопы на величины большие, чем обозначенный выше предел.

Конечно все это хорошо известно производителям бумагорезального оборудования, поэтому ни один из них явно нигде и не заявляет о точности резания. В фирменных буклетах этот параметр обычно подменяется другими значениями, например точностью позиционирования затла или точностью индикации размера на дисплее.

Точность позиционирования затла характеризует качество исполнения узлов и механизмов задания размеров резальной машины. Точность индикации размера - вид электронной начинки (датчика, дисплея и т.п.) резальной машины. В отличие от точности реза, эти данные производители могут и должны гарантировать.

Причем бывают случаи, когда даже на машины с прецизионными механизмами привода затла обеспечивающими точность в 0.01 мм, производители (например, французская фирма SEM) устанавливают более простую и соответственно дешевую электронику и дисплеи с одним знаком после запятой. При этом точности установки размера в 0.1 мм хватает в 90% случаев, машина оказывается заметно дешевле и впоследствии ее можно легко модернизировать и улучшить точность задания размера.

Обслуживание оборудования. Ясно, что регулировка, смазка и очистки узлов резальной машины должны производиться своевременно и в полном объеме, согласно рекомендациям и схемам, приведенным в инструкции по эксплуатации оборудования.

Остановимся на процедуре заточки ножа. Тупой нож приводит к неровному резу, вытягиванию листов из стопы и повышенной пылимости бумаги, а также к перегрузке привода машины. Поэтому перетачивать нож лучше своевременно, ведь, кроме всего прочего, при меньшем износе уменьшается количество снимаемой стружки, что увеличивает срок службы ножа. Затупившийся нож можно распознать по темной окраске поверхности среза и ее шероховатости, сцепленным кромкам листов, а при работе с толстой бумагой или картоном - по щелчку, раздающемуся, когда нож доходит до нижнего листа.

Правильная заточка ножа - это прямолинейная кромка и строгий профиль (угол заточки и виртуальный радиус закругления острия). У заточенного ножа радиус закругления 4-5 мкм. В процессе эксплуатации он постепенно увеличивается, и, когда достигнет 15-20 мм, это приводит к 6-ти кратному увеличению усилия резания.

Существует два способа комплектовки блоков: подборкой и вкладкой. При комплектовке подборкой тетради накладываются одна на другую в определенной последовательности. При комплектовке вкладкой -- тетради вкладывают одна в другую. Вкладкой обычно комплектуются малообъемные брошюры, «тонкие» журналы, детские иллюстрированные книжки и прочие издания, которые имеют объем не более 128 страниц, что соответствует толщине блока до 6,5 мм. Комплектовка вкладкой обычно производится на вкла-дочно-швейных машинах и вкладочно-швейно-резальных агрегатах, т.е. эта операция выполняется в комплексе с последующими операциями, например со скреплением, обрезкой.

Комплектовка подборкой производится для изданий любого объема и выполняется на подборочных машинах. Подборочные машины предназначены для комплектовки книжных блоков из тетрадей в последовательности, которая определяется нумерацией страниц методом наложения их одна на другую. Могут подбираться также комплекты открыток, репродукций, плакатов и других листовых изделий.

Подборочные машины по способу вывода тетрадей ранее строились по двум схемам: с выводом тетрадей снизу стопы или сверху.

Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки. При выводе тетради снизу имеется возможность легкого пополнения их запаса без остановки машины, при этом перемещение тетрадей в магазине происходит под действием собственного веса. Отрицательная черта -- более сложный вывод тетради, поскольку с увеличением высоты стопы возрастает сила трения, отсюда -- ограниченная вместимость магазинов.

При верхнем выводе необходимо механизировать подъем стопы по мере расходования тетрадей, для дозаправки магазинов необходимо останавливать машину.

Все современные подборочные машины используют самонаклады с нижним выводом тетрадей. Ранее они строились в зависимости от расположения магазинов по двум схемам: вертикальные машины, если магазины были расположены один над другим, и горизонтальные, если магазины располагались один рядом с другим. Вертикальные подборочные машины из-за неудобства их загрузки тетрадями сейчас не выпускаются, но они используются для подборки документов или малоформатных изданий в организациях, конторах, небольших предприятиях, их иногда называют колаторами. Для полиграфических предприятий заводы-изготовители выпускают машины только горизонтального построения.

Подборочные машины могут использоваться как операционные (т.е. автономные единицы оборудования), так и в агрегатированном виде как составная часть в агрегатах или поточных линиях. Как операционные они используются в основном в небольших и средних типографиях, для которых характерно большое разнообразие видов продукции при малых тиражах.

Подборочные машины обычно агрегатируются с оборудованием для скрепления блоков: машинами для клеевого бесшвейного скрепления (МБС) или шитья проволокой втачку. При их использовании с МБС скомплектованные подборкой блоки с помощью передающего устройства непрерывным потоком поступают в транспортирующие устройства этого оборудования для дальнейшей обработки. При этом скорость работы подборочной машины будет задаваться скоростью МБС. Поскольку скорость МБС в последнее время значительно возросла и достигает 18 000 блоков в час (300 бл./мин), возникла необходимость создания скоростных подборочных машин.

При втором варианте агрегатирования с проволокошвейной секцией для скрепления блоков втачку образуется подборочно-швейная машина. Такой способ агрегатирования не является распространенным, поскольку требует выполнения дополнительной операции (крытья блоков мягкой обложкой на отдельном оборудовании) и сейчас применяется редко. Все это уменьшает эффективность такого агрегатирования.

В зависимости от типа применения (операционные или агрегатиро-ванные) подборочные машины имеют некоторые отличия в конструкции. В операционных машинах имеется приемка, скорость работы их небольшая; агрегатированные подборочные машины приемки не имеют и передают подобранные комплекты тетрадей непосредственно на следующую операцию передающим транспортирующим устройством.

При эксплуатации подборочных машин к ним предъявляются следующие требования. Они должны обеспечивать:

точную и правильную комплектовку блоков из тетрадей, не допуская их пропусков, одновременного вывода двух одинаковых тетрадей или тетрадей других изданий (при этом расположение контрольных меток на корешке блока должно быть ступенчатым);

автоматическую остановку машины при выводе двух тетрадей или при неподаче тетради;

выравнивание тетрадей по корешковому фальцу и головке;

поштучный вывод блоков (в операционных машинах);

надежность в работе, удобство обслуживания при загрузке тетрадей в магазины;

6) надлежащую охрану труда обслуживающего персонала.

Кроме машин для комплектовки тетрадей применяются также подборочные машины офисного назначения, комплектующие издания из отдельных листов. Такие машины для экономии площади строятся по вертикальной схеме, т.е. магазины (их называют лотками) сравнительно малой емкости располагаются друг над другом по 8-- 12 штук в виде «башен». Несколько башен может быть соединено в одну линию, что позволяет увеличивать объем подбираемых изделий до 48 и даже 60 листов.

Далее будут рассматриваться промышленные подборочные машины для комплектовки тетрадей.

Технологическая схема работы подборочной машины

Технологическая схема подборочной машины

Абсолютное большинство современных подборочных машин строится по линейному принципу. Машина состоит из ряда магазинов 2, в которые закладываются тетради в виде вертикальных стоп 1 в порядке их последовательности в блоке. В каждый магазин кладут тетради определенного номера (сигнатуры), корешком к передней стенке, расположенной над подборочным транспортером. В магазин возле приемного устройства кладут стопу первых тетрадей. В следующий магазин -- стопу тетрадей № 2 и т.д., в крайний слева -- последнюю тетрадь блока.

Тетради выводятся из магазинов с помощью листовыводного устройства и укладываются на неподвижные пластины 3. Необходимость в этом промежуточном звене объясняется необходимостью выравнивания всех подобранных тетрадей по головке. Подборочный транспортер 4, двигаясь вдоль магазинов (на рисунке -- слева направо), упорами 5 сдвигает тетрадь п, выведенную из первого магазина, с пластины на неподвижный настил 6 машины и ведет ее к следующей позиции. Там упор снимает с пластины следующую (л -- 1) тетрадь и она ложится поверх первой. Аналогичным способом происходит вывод остальных тетрадей. Комплектовка блока заканчивается, когда на подобранную стопу ложится последняя (№ 1) тетрадь, выведенная из магазина 1. Скомплектованный блок 7 выводится на приемку (в операционных машинах) или передается дальше на скрепление (в агрегатированных машинах).

Способ вывода тетрадей из магазина на неподвижную пластину применяется в малоскоростных машинах. В быстроходных применяется специальное устройство -- ускоряющий столик, который разгоняет тетради до скорости подборочного транспортера, вследствие чего их передача происходит плавно, без ударов.

Конструктивно подборочные транспортеры могут быть выполнены по двум схемам: с горизонтальным или вертикально-наклонным расположением тетрадей. Однако в обоих случаях функцию подборщика тетрадей выполняет цепная передача с упорами.

Важное значение имеет надежностьлистовыводного устройства подборочной машины, поскольку их количество достигает нескольких десятков. Поэтому все подборочные машины оснащаются системой блокировок, останавливающие ее при случайном невыводе тетради или выводе двух тетрадей одним из самонакладов. При этом возле магазина, где произошел такой сбой, вспыхивает контрольная лампочка.

Чтобы обеспечить надежную работу подборочной машины с минимально возможным количеством остановок, необходимо, чтобы тетради в магазинах имели четкий и жесткий фальц, были хорошо обжаты и не имели деформаций. У тетрадей с приклеенными форзацами клей должен быть хорошо подсушен, иначе тетради могут слипнуться между собой, что приведет к остановке машины. Правильность комплектовки блока контролирует приемщица по контрольным меткам на корешках тетрадей. Хотя есть разработки, направленные на автоматизацию этой контрольной операции.

Магазин с листовыводным устройством образует одну подборочную станцию, а несколько станций (2, 3 или 4) -- секцию. Общее количество станций зачастую составляет 12 -- 24, реже -- 30. По специальному заказу иногда изготавливают машины и с большим количеством станций. Отключение незадействованных самонакладов в случае необходимости происходит по секциям.

Эффективность использования подборочных машин

Особенностью подборочных машин является большое количество одинаковых исполнительных механизмов -- самонакладов тетрадей, что необходимо для комплектовки блоков как можно большего объема. Но вместе с тем выход из строя хотя бы одного самонаклада влечет за собой остановку всей машины. Поэтому с увеличением количества самонакладов возрастает частота остановок машины. То есть возникает противоречие между технологическими возможностями машины и ее надежностью.

Проведены исследования влияния на эффективность работы подборочной машины общего количества работающих самонакладов (m1), количества самонакладов, которые работают с приклейками (m2) и скорости их работы (z). Зависимость между указанными параметрами обратно пропорциональна: при увеличении количества работающих самонакладов коэффициент уменьшается.

В результате расчетов получена зависимость производительности от скорости работы машины (z) и количества работающих станций (m) в виде графика. Он позволяет определить самые благоприятные условия обработки тиража за счет оптимального выбора скорости роста машины (z) в зависимости от параметров обрабатываемых тетрадей.

Размещено на Allbest.ru