Общая характеристика машин КБС

Реферат

Курсовая работа содержит три основных раздела (технологический, расчетный и моделирование), 67 страниц, 19 иллюстраций. Количество использованных источников литературы — 5.

Цель работы заключается в выполнении проектирования системы автоматизации технологического агрегата (система автоматического регулирования температуры клея в блокообрабатывающем агрегате бесшвейного скрепления). В результате работы получены основные характеристики исследуемой системы, а также проведено моделирование. Сопоставление результатов расчета и моделирования показало совпадение характеристик системы.

Перечень ключевых слов: система регулирования температуры, ТЭН, непрерывная система управления, цифровая система управления, период модуляции, переходная характеристика.

Введение

Вся полиграфическая продукция в процессе создания проходит три основные стадии: допечатную, печатную, послепечатную. Печать и все связанные с ней процессы в последние годы становятся все более и более автоматизированными. Одним из важнейших этапов выпуска печатной продукции является скрепление листов в блоки.

При клеевом бесшвейном скреплении (КБС) листы в блоке скрепляются клеевой пленкой. По сравнению с шитьем нитками КБС имеет следующие достоинства:

1. высокая скорость;

2. независимость производительности процесса скрепления от объема блока, что позволяет легко агрегировать машины для КБС с подборочным и блокообрабатывающим оборудованием;

3. относительная простота и дешевизна оборудования.

Вместе с тем блоки, скрепленные клеевым способом, имеют меньшую прочность и худшую раскрываемость, чем сшитые нитками. Еще одним существенным недостатком КБС является непригодность этого способа для скрепления жестких, плохо впитывающих клей бумаг (например, мелованных).

Современные фирмы-производители для обеспечения высокой степенью автоматизации предоставляют полный набор элементов САР, способных связать клеевой объект с рабочей станцией (компьютером). Это значительно упрощает и улучшает качество как процесса регулирования, так и технологического процесса.

Оборудование должно обеспечивать конкурентоспособность предприятия. То есть роль играет и качество получаемой продукции, и ее себестоимость, и оперативность исполнения заказа, и рентабельность производства в целом.
В сложившейся ситуации большое значение имеют такие характеристики оборудования, как возможность быстрой переналадки, компактность, относительно невысокая цена машины, удобство эксплуатации и обслуживания, дешевизна технологии в целом.
Всеми этими достоинствами обладают машины клеевого бесшвейного скрепления. Кроме того, использование этой технологии позволяет оперативно реагировать на быстро меняющиеся требования рынка, особенно в условиях, когда производителю приходится работать с широким ассортиментом малотиражной продукции.
Однако следует учитывать, что достичь максимальной эффективности при эксплуатации машин КБС возможно только при правильном использовании качественных материалов. Значение имеют бумага, качество клея, а также соблюдение технологии.

При описании цифровой системы автоматического измерения и регулирования температуры клея мной были использованы разработки и технологии фирмы ОВЕН.

Целью курсовой работы является проектирование автоматической системы регулирования температуры клея в блокообрабатывающем агрегате бесшвейного скрепления.

В результате проделанной работы была рассмотрена система автоматического регулирования температуры, получены основные характеристики непрерывной и цифровой системы (переходная характеристика, логарифмическая и фазовая частотная характеристики), рассчитан период модуляции, проведена оценка устойчивости системы при различных периодах модуляции.

После расчета основных характеристик системы проведено моделирование с помощью пакета Simulink системы MatLab. Результаты моделирования совпали с результатами расчета.

Технологическая часть

Общая характеристика машин КБС

Принято различать три способа КБС:

· без срезки корешковых фальцев;

· с частичной срезкой корешковых фальцев;

· с полной срезкой корешковых фальцев.

Идея КБС без срезки корешковых фальцев весьма привлекательна, поскольку позволяет добиться довольно существенной экономии бумаги при хорошей раскрываемости книги и отсутствии повреждения корешков тетрадей швейными инструментами. Главной проблемой КБС без срезки корешковых фальцев является скрепление листов внутри тетради. Для ее решения может применяться сшивание листов термонитями (см. ниже) или склейка листов. Склейка может выполняться как в процессе фальцовки, так и в машине КБС путем активации предварительно нанесенного термоклея. Еще одним вариантом реализации КБС без срезки корешковых фальцев является использование фальцовки «гармошкой», при которой тетради не имеют вложенных друг в друга листов. Однако добиться при такой фальцовке высокой точности совмещения корешковых сгибов чрезвычайно сложно. В настоящее время КБС без срезки корешковых фальцев применяется сравнительно редко.

КБС с частичной срезкой корешковых фальцев предполагает удаление 60-80% корешковых фальцев путем перфорации корешковых сгибов, формирования шлицев или фрезерования средней части корешка на глубину до 1,5 мм. Удаление фальцев позволяет клею проникнуть к внутренним частям тетрадей, в то время как остатки фальцев способствуют прочному скреплению пар листов. При этом КБС с частичной срезкой корешковых фальцев не рекомендуется использовать для тетрадей, содержащих более 16 страниц, так как в этом случае возможно ухудшение раскрываемости книги и не достигается прочная приклейка внутренних листов тетрадей.

Перфорация фальцев может выполняться в фальцевальных машинах, а для вырубки шлицев и фрезерования требуется специализированное оборудование. Для повышения прочности скрепления блоков может применяться армирование фрезерованной части корешка ткаными или неткаными синтетическими материалами.

Наибольшее распространение в книжном производстве получила технология КБС с полной срезкой корешковых фальцев. При этой технологии блок разделяется на отдельные листы с последующим соединением их клеевой пленкой. Процесс КБС с полной срезкой корешковых фальцев включает следующие операции:

· механическое удаление корешковых фальцев;

· торшонирование — придание поверх ности корешка шероховатости;

· удаление бумажной пыли;

· нанесение клея;

· сушка клея.

Удаление корешковых фальцев выполняется c помощью специальных режущих инструментов — торцевых фрез или дисковых ножей. Минимальная требуемая глубина среза равна толщине корешка тетради, то есть тем больше, чем больше ее страничность и толщина бумаги.

В настоящее время для КБС применяются холодный дисперсионный клей на основе ПВА и термоклеи различного состава. Холодный клей ПВАД характеризуется хорошей проникающей способностью, хорошей адгезией к широкому диапазону бумаг, высокой эластичностью клеевой пленки, а также постоянством ее свойств во времени. Основным недостатком ПВАД является необходимость интенсивной сушки, требующей больших энергозатрат.

Термоклеи характеризуются высокой скоростью закрепления, однако по эластичности, адгезионной способности и стойкости к старению клеевой пленки они долгое время уступали ПВАД. Ситуацию изменила разработка термоклеев на полиуретановой основе (см. ст. «Полиуретановые термоклеи для бесшвейного скрепления» в КомпьюАрт № 4’2007), которые по своим характеристикам не только не уступают, но и превосходят ПВАД. В настоящее время многими западными типографиями уже накоплен успешный опыт применения клеев этого типа.

Конструкции клеевых аппаратов в современных машинах КБС весьма разнообразны. Как правило, эти аппараты имеют индивидуальный привод, обеспечивающий равенство окружной скорости вращения наносящих валиков и линейной скорости движения блока. Для регулирования толщины наносимого клея применяются ракели. Клеевой аппарат может содержать дополнительные валики или щетки для втирания и разглаживания клея. Излишки клея удаляются специальным скребком. Аппараты для нанесения термоклеев оснащаются системами регулирования температуры. Иногда, в особенности при применении полиуретановых термоклеев, такие аппараты могут иметь закрытую конструкцию. На рис.3.1.1. приведена схема возможного построения машины КБС.

Рис.3.1.1. Схема возможного построения машины КБС^[ [1] ^]

3.2. Автоматизированная машина клеевого бесшвейного скрепления HORIZON BQ270 ^[[2]^].

В конце 2003 года начались поставки в Восточную Европу новой машины клеевого бесшвейного скрепления (КБС) от японской фирмы Horizon - BQ 270. Основным отличием новинки от предшественницы BQ 260 и других конкурентов является высокая степень автоматизации. Практически все настройки на тираж на BQ 270 осуществляются с помощью жидкокристаллического сенсорного монитора без использования механических регулировок меньше чем за минуту.

В подавляющем большинстве случаев оператору достаточно ввести лишь три параметра - толщину блока, длину и ширину обложки - остальные настройки машина оптимизирует и предложит сама, специальные сервоприводы отрегулируют все узлы и механизмы машины под данный тираж. Автоматически выставятся ширина раскрытия клапанов каретки, положение направляющих упорных планок узла фрезерования и торшонирования, высота горизонтальных клеевых валиков, зазор между коническими валиками боковой проклейки, величина подачи клея на корешок и боковые сторонки блока, положение начала и конца клеевой полосы, положение обложки на столе обжима, позиции биговальных ножей, усилие и время обжима готовой продукции. При желании любой предложенный машиной параметр можно подкорректировать с помощью удобной системы меню и всплывающих окон на ЖК мониторе. Точность установки каждого значения - 0.1 мм.

В отличие от конкурирующих моделей каждый параметр BQ 270 индивидуален и его корректировка не влечет за собой изменение других установок машины. Центральный процессор предупредит оператора и не даст ему задать ошибочные данные, при обнаружении противоречивых входных параметров. Механические настройки машины сведены к минимуму и производятся только при работе со специфическими заказами. К таковым относятся: отключение биговки, регулировка высоты фрезерования и изменение параллельности обжимных губок, что бывает необходимо для эффективной работы с брошюрами, содержащими малоформатные вкладки. Можно без преувеличения сказать, что до создания BQ 270 в мире еще не было до такой степени автоматизированных однокареточных машин КБС.

Максимальная производительность BQ 270 доведена до 500 циклов в час при использовании функции фрезерования и торшонирования блока. Конечно, реальные цифры будут немного меньше (примерно 350-400 книг/час), так как производительность в существенной степени зависит от того как быстро оператор будет вручную загружать книжные блоки в машину и продолжительности обжима блока, зависящего от сорта используемого клея. Но одно можно сказать точно: "На сегодняшний день Horizon BQ 270 является мировым рекордсменом по производительности в классе клеевых машин с одной кареткой".

Следующим существенным преимуществом BQ 270 является то, что это первая и пока единственная в мире однокареточная КБС с пневматическим самонакладом обложек, оснащенная механизмом четырехполосной биговки. Думается нет необходимости в объяснении значения биговки обложки перед ее наклеиванием на книжный блок. Недаром многие типографии, не имеющие специализированных установок КБС, выполняют эту процедуру на отдельных машинах. Здесь же пользователь сразу получает "два в одном флаконе". Теперь продукция будет отличаться высоким качеством, производительность типографии не будет зависить от наличия и скорости работы автономных биговальных машин и полностью отпадает необходимость в использовании недокументированных (а значит и менее стабильных) режимов работы традиционных машин КБС с предварительно отбигованными обложками.

Никого не может оставить равнодушным запас надежности этой японской однокареточной машины, в частности нашедшей отражение в большой (900 кг) массе. Собственно надежность оборудования Horizon уже стала понятием нарицательным. Репутация японского производителя брошюровочного оборудования среди полиграфистов всего мира находится на самом высоком уровне. Японские конструкторы и на этот раз не отступили от своих принципов. Несмотря на расширенные автоматические функции новая разработка Horizon не уступает в отношении надежности своим предшественникам.

Новую машину КБС по технико-экономическим параметрам и качеству выпускаемой продукции можно смело причислить к категории высокопрофессионального оборудования. Основные ее задачи: скрепление листовой продукции и предварительно сфальцованных тетрадей (со срезкой фальцев фрезой) термоклеем при производстве книг, брошюр, журналов, отчетов, внутренней документации, блокнотов, альбомов, распечаток и другой продукции малыми и средними тиражами. Особенно сильно преимущества машины перед ее конкурентами начинают сказываться при работе с короткими заказами, различающимися по формату и толщине книжно-журнальной продукции. Минимальное время перенастройки на тираж, возможность программирования и сохранения настроек в электронной памяти позволяют существенно сокращать время выполнения таких работ. По оперативности этой модели сложно найти достойного конкурента не только в своем классе, но и среди более дорогого и производительного оборудования. Вместе с тем качество изготовленных на BQ 270 брошюр соответствует уровню продукции крупных автоматизированных линий.