Разработка и обоснование выбранной схемы

Для разработки кинематической схемы станка необходимо выбрать ориентацию сверлильной головки (вертикальную, горизонтальную), а также определить, какой из двух элементов станка (сверлильная головка, устройство фиксации книжного блока) будут совершать соответственно вертикальное (горизонтальное) перемещение в процессе сверления отверстий.

В станках с автоматической подачей, как отмечалось в 1.2, перемещается сверлильная головка. В целях упрощения конструкции станка и уменьшения стоимости принимаем конструкцию с неподвижной сверлильной головкой. Одновременное вращение четырех сверл предлагается организовать посредством механического привода. Задача привода равномерно распределить энергию вращения от одного электрического двигателя на четыре вала с зажимными патронами для сверл.

Легкий относительно сверлильной головки механизм фиксации книжного блока (аналог стола) предлагается сделать подвижным и также расположить в горизонтальной плоскости механизма. Такое размещение блока фиксации в сочетании с механизмом скольжения позволит уменьшить усилия на перемещение книжного блока.

Таким образом, в конструкции станка предлагается использовать горизонтальное размещение его основных блоков – сверлильной головки и механизма фиксации (рис. 1.5.1). Это позволит разработать настольный станок с габаритами и весом меньшими, чем приведено в таблице рис. 1.2.1.

При выборе типа привода для перемещения механизма фиксации книжного блока необходимо учесть свойства применяемых полиграфических сверл (рис. 1.4.1). Рабочая поверхность сверла имеет тонкую стенку. Несмотря на специальные свойства материалов, из которых изготовляются сверла и их специальную обработку, резкие ударные осевые нагрузки на него, а также изгибы могут привести к поломке сверла и ускоряют износ.

рис. 1.4.1

Эти требования можно выполнить в случае плавного нарастания скорости перемещения книжного блока с жестким допуском на осевые отклонения в процессе сверления. Так же желательно плавное торможение книжного блока при возвратном движении.

Выполнить эти требования с использованием электропривода сложно. Инерционность электропривода снижает его быстродействие. Для достижения плавности перемещения потребуются специальные электродвигатели и электронные схемы управления движением. Для выполнения поставленной задачи перемещения книжного блока предлагается использовать энергию сжатого воздуха.

Пневматические устройства начали применять еще в глубокой древности (ветряные двигатели, музыкальные инструменты, кузнечные меха и пр.). Широкое распространение они получили вследствие создания надежных источников пневматической энергии - нагнетателей, способных придавать газам необходимый запас потенциальной и (или) кинетической энергии. В нашем случае использование сжатого воздуха позволит сконструировать пневматический привод. Основные достоинства пневматического привода в сравнении с электроприводом следующие:

- простота конструкции и технического обслуживания;

- пожаро- и взрывобезопасность;

- надежность работы в широком диапазоне температур;

- значительно больший срок службы, чем электропривода;

- высокое быстродействие;

- наличие демпфирующего эффекта, которым обладает воздух.

Благодаря перечисленным достоинствам пневмоприводы нашли широкое применение в современном производстве. Более 70% всех общемировых автоматизированных систем по сборке и упаковке продукции реализованы на базе пневматических устройств таких, как, распределители, позиционеры и пневмоцилиндры. Многие фирмы-производители, такие как FESTO (международный концерн со штабом в Германии), SMC Corporation (Япония), CAMOZZI (Италия), разработали и выпускают типовые элементы для конструирования пневмоприводов различного применения. К таким элементам относятся пневмоцилиндры разных конструкций, демпфирующие дроссели, бесконтактные магнитные датчики перемещения, системы подготовки воздуха, клапаны и др.

Правильный выбор пневмоцилиндров, наличие регулируемых демпфирующих дросселей, возможность установки датчиков перемещений в пазах пневмоцелиндров позволит так настроить систему подачи книжного блока, чтобы соблюсти необходимые скоростные и временные параметры перемещения. С помощью пнемвоцилиндра организуется не только перемещение книжного блока, но и зажим его корешковой части в фиксирующем блоке.

Таким образом, использование стандартных комплектующих позволит ускорить проектирование бумагосверлильного станка, упростить его производство и повысить ремонтопригодность.