--PAGE_BREAK--Технологическая часть
3.1. 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.
Рис. 3.2.1. Машина КБС
Horizon
BQ270[[3]]
Основные технические характеристики BQ270
[[4]]:
пневматическая подача обложки фронтальный раздув и отключаемые ваккуумные присоски по всей ширине стопы 4-х полосная биговка обложки в линию механизмы торцевого равнения и возможность перекоса обложки на столе обжима жесткая фиксация обложки перед прижимом возможность кругления торца при работе на тонких блоках отключаемое (2-х или 4-х кратное) торшонирование с фрезерованием глубиной 2 — 4 мм щетки для разрыхления отфрезерованного блока и удаления бумажной пыли реверсивное вращение клеющего валика, позволяющее добиться максимальной глубины закрепления клея в корешке регулировка подачи клея, положения и длины клеевой полосы на корешке система боковой проклейки с дополнительными подпружиненными валами настройка на тираж без использования каких-либо измерительных и прочих инструментов специальная жесткая станина для продолжительной и качественной эксплуатации панель диагностики неисправностей в работе централизованная смазка
· подача обложки (тип) автоматическая, с биговкой
Формат А3+
Макс. толщина переплета, мм до 50
Мин.плотность обложки, г/м² 100
Макс.плотность обложки, г/м² 300
Производительность, циклов/час 500 с фрезерованием
Мин.размер блока, мм 105 х 148
Макс.размер блока, мм 320 х 320
Мин.ф-т обложки, мм 230 х 135
Макс.ф-т обложки, мм 660 х 320
Обработка корешка фрезерование, торшонирование
Время разогрева («старт»), мин 15
Электропитание, мощность 380В, 50 Гц, 3 фазы, 2,8 кВт
Габариты (ШхВхГ), мм 2360 x 860 x 1290
Вес, кг 780
3.3. Функциональная схема системы управления температурой клея в клеевой ванне
На рис. 3.3.1показана функциональная схема регулирования температуры.
Нанесение клея выполняется, как правило, посредством валковых устройств. Обычно используются два валика для нанесения клея с дозировкой с помощью ракеля. Спин-ролик, на выходе клеевого устройства, предназначен прежде всего для удаления излишков и сглаживания слоя клея на корешке блока, что предотвращает загрязнение машины клеевыми нитями. Клеевые устройства для термоклеев нуждаются в нагреве и точной регулировке температуры, так как температура нанесения (от 150 до 190°С) оказывает огромное влияние на качество скрепления. Термоклеи предварительно нагреваются в емкости приблизительно до рабочей температуры.
Рис. 3.3.1. Схема автоматического регулирования температуры клея[[5]]
В клеевую ванну опущен ТЭН, который регистрирует температуру клея.
Рис.3.3.2.Клеевая ванна[[6]]
ТЭН – трубчатый электронагреватель.
Уравнение клеевой ванны:
T0 × dθ/dt+ θ= k1Uн+ k2η
Здесь Uн– напряжение на электронагревателе, T, с – постоянная времени объекта, k1– коэффициент передачи по управляющему воздействию, коэффициент передачи по возмущающему воздействию.
3.4.
Функциональная схема цифровой системы управления
Измерители-регуляторы температуры состоят из следующих функциональных блоков, изображенных на рис.3.4.1.
Рис.3.4.1. Обобщенная функциональная схема измерителей-регуляторов[[7]]
Ø Входы – служат для подключения к прибору различных типов датчиков;
Ø Блок обработки входного сигнала — включает коррекцию показаний датчиков, цифровые фильтры и вычислители дополнительных величин (разности, отношения и т.п.);
Ø Логические устройства (ЛУ) – формируют управляющие сигналы для выходных устройств;
Ø Выходные устройства – служат для передачи регистрирующих или управляющих сигналов на исполнительные механизмы.
На рис.3.4.2. представлена функциональная схема аналогового регулятора.
Рис.3.4.2. Функциональная схема аналогового регулятора[[8]]
В режиме аналогового регулятора ЛУ рассчитывает отклонение Е текущего значения контролируемой величины Т от заданной уставки Туст. (т.е. рассогласование). В результате на выходе регулятора вырабатывается аналоговый сигнал Y, который направлен на уменьшение рассогласования Е. Этот сигнал подается на исполнительное устройство регулятора в виде тока или последовательности импульсов (ШИМ).
Если в качестве выходных устройств прибора используются реле, входной сигнал преобразуется в последовательность управляющих импульсов с длительностью D. Если в качестве выходного устройства используется ЦАП, выходной сигнал преобразуется в пропорциональный ему ток 4…20 мА.
Приборы фирмы OWENпользуются особым спросом в системах жизнеобеспечения промышленных предприятий: в котельных, бойлерных, вентиляционных хозяйствах, в водоснабжении, на складах, объектах жилищно-коммунальных служб – везде, где необходимо поддерживать (измерять) температуру, включать/отключать разнообразные устройства по заданной потребителем программе, регулировать уровни любых электропроводных жидкостей, защищать от аварий дорогостоящие электросиловые установки.
Фирма выпускает и реализует предприятиям:
• цифровые устройства измерения температуры;
• микропроцессорные терморегуляторы;
• блоки управления тиристорами или симисторами;
• адаптеры интерфейса;
• самые разнообразные датчики для измерения регулируемых параметров;
• программное обеспечение и т.д.
Общая функциональная схема цифровой системы управления тепловым объектом с использованием линейки продуктов фирмы OWENпредставлена на Сх.1.
Схема 1. Общая функциональная схема цифровой системы управления[[9]]
В состав данной схемы входят:
Объект управления, который представляет собой клеевую ванну. Необходимость внедрения САР объясняется требованиями, предъявляемыми к продукции.
Измерительный датчик. Он представляет собой преобразователь физической величины (температуры клея) в электрическую, например ток, напряжение или сопротивление. Датчики служат только для фиксации измеряемой величины. OWEN предлагает широкий выбор датчиков, поэтому подбор датчика будет зависеть от устройства управления, к которому он подключается.
Микропроцессорные терморегуляторы (ТРМ), которые предназначены для измерения и автоматического управления температурными режимами различных технологических процессов (в диапазоне от -500С до 12000С, требующих постоянного текущего контроля).Все терморегуляторы имеют цифровую индикацию текущей температуры и параметров регулирования, а также отключат тепловую установку (обеспечивая светодиодную индикацию) в случае короткого замыкания или обрыва провода, соединяющего устройство с датчиком.
Перед началом работы пользователь устанавливает необходимую величину и диапазон поддержания температуры, которые сохраняются при отключении питания приборов. ТРМ, будучи вновь включен, не нуждается в повторной установке этих параметров. При проектировании схемы был выбран ПИД-регулятор ТРМ101 с универсальным входом. Во-первых, он входит в обратную связь по регулированию температуры, а во-вторых, обеспечивает связь объекта с СОМ-портом ЭВМ.
Блок управления тиристорами или симиторами (БУСТ) предназначен для применения в системах автоматического поддержания температуры, как ключевой элемент, при регулировании мощности на нагревателе с помощью терморегулятора типа ТРМ. БУСТ применяется для регулирования температуры в печах, термостатах, но может быть применен для регулирования в самых различных нагревателях, используемых для поддержания температуры. Его основная задача выработка сигнала отпирания симистора или пары встречно-напрвленных тиристоров при изменении сигнала на входе (от терморегулятора).
Симитор и нагреватель являются исполнительными элементами и в данной работе не рассматриваются. Они выбираются по мощности. Скажем только, что данные элементы должны быть достаточно мощными, так как входят в силовую часть САР температуры сушильного устройства.
Адаптер интерфейса (преобразователь RS-485↔RS-485). Данное устройство согласует интерфейс терморегулятора RS-485 с интерфейсом компьютера RS-485, что обеспечивает возможность управлять терморегулятором при помощи компьютера или другого контроллера, а также выдавать информацию о состоянии регулируемой системы на пульт управления поточной линии или рабочей станции.
Двунаправленный адаптер интерфейса RS-485↔RS-485 с помощью компьютера позволяет осуществлять: чтение измеряемых величин, изменение режимов регулирования, а так же запуск/остановку процесса.
Сом-порт ЭВМ, являющий собой рабочую станцию. Рабочие станции — это устройства «all-in-one», совмещающие в одном корпусе: промышленный компьютер, LCD-монитор, клавиатуру, мышь.
Их появление напрямую связано с современным уровнем развития микроэлектроники. Достижения в этой области позволили размещать все функции персонального компьютера на одной плате небольшого размера — одноплатном компьютере. Именно одноплатный компьютер является ядром рабочей станции. Еще одним фактором, обусловившим появление рабочих станций, явился прогресс в области производства LCD-панелей. Появились крупноформатные дисплеи, имеющие высокую степень яркости, широкий угол обзора и невысокую стоимость. Современные рабочие станции в большинстве своем представляют компактные устройства, которые имеют сравнительно небольшой вес и могут легко переноситься одним человеком. От своих предшественников — крупногабаритных рабочих станций — они переняли такие особенности, как высокая надежность и защита от неблагоприятных условий внешней среды (пыль, влага, удары, вибрация и т.п.).
Программное обеспечение. Предлагаемая фирмой OWEN SCADA-система OWEN PROCESS MANAGER (OPM) является программным обеспечением, предназначенным для осуществления связи ПК с приборами ОВЕН, подключенными через адаптер сети АС2 или преобразователь RS-232 – RS-485 производства OWEN. ОРМ используется для разработки описаний технологических процессов, сохранения этих описаний на диске для последующего использования. Запуск процессов на исполнение предусматривает опрос всех приборов с периодичностью, отдельно задаваемой для каждого прибора, отображение результатов этого опроса, а также сохранение указанных пользователем значений в файлы протокола.
3.5.
Функциональная схема измерителя-регулятора одноканального ОВЕН ТРМ101
Более 7-ми лет выпускаются микропроцессорные регуляторы серии ТРМ. Они установлены и успешно работают на сотнях объектов промышленности и сельского хозяйства. За это время накоплен богатый опыт эксплуатации микропроцессорных измерительных приборов. Выпущенные последние модели существенно отличаются от своих предшественников как по внешнему виду, так и по техническим характеристикам:
1.Увеличен размер цифр на жидкокристаллическом индикаторе.
2. Установлены новые реле повышенной надежности с нагрузочной способностью 8 А, 220 В.
3.Улучшена схема источника питания, уменьшающая вероятность сбоя микропроцессора от помех, приходящих по сети 220 В.
Кроме того, усовершенствованный алгоритм измерения температуры позволяет работать в условиях значительных промышленных помех, когда приборы других фирм оказываются неработоспособны. Специальная схема контроля перезапускает микропроцессор в случае его сбоя или остановки («зависания»), а также не допускает изменения уставок без участия оператора.
ТРМ1 имеет один канал измерения и два выходных реле, для каждого из которых задается своя уставка и зона нечувствительности. Логика срабатывания выходных реле указывается пользователем при заказе.
Рис.3.5.1.
измеритель-регулятор одноканальный ОВЕН ТРМ101[[10]]
ИЗМЕРЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ или другой
физической величины
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ВХОД для подключения широкого спектра
первичных преобразователей
ПИД_РЕГУЛИРОВАНИЕ измеренной величины
АВТОНАСТРОЙКА ПИД регулятора для конкретного объекта
ДИСТАНЦИОННОЕ УПРАВЛЕНИЕ режимами работы прибора:
— запуском/остановкой регулирования;
— переключением на управление от компьютера (RS485).
СИГНАЛИЗАЦИЯ о возникновении аварийной ситуации двух типов:
— о выходе регулируемой величины за заданные пределы
— об обрыве в цепи регулирования (LBA)
РЕГИСТРАЦИЯ измеренной величины на аналоговом выходе (ток 4...20 мА) РЕГУЛИРОВАНИЕ МОЩНОСТИ (например, для управления инфракрасной
лампой) совместно с прибором ОВЕН БУСТ при использовании
аналогового выхода 4...20 мА
РАБОТА В СЕТИ, организованной по стандарту RS 485
СОХРАНЕНИЕ ЗАДАННЫХ ПАРАМЕТРОВ при отключении питания
ЗАЩИТА ПАРАМЕТРОВ от несанкционированных изменений
На рис.3.5.2. представлена функциональная схема прибора:
Рис.3.5.2. Функциональная схема прибора[[11]]
ВУ1, ВУ2 – выходные устройства;
ПИД-регулятор управляет нагрузкой одним из двух методов:
1. импульсным, если ВУ1 – ключевого типа (модификации ТРМ101-РХ/КХ/СХ);
2. аналоговым, если ВУ1 – ЦАП с выходным сигналом тока 4…20 мА (модиф. ТРМ101-ИХ).
ВУ2 может быть использовано
1. для сигнализации об аварийной ситуации, если ВУ2 – э/м реле;
2. для регистрации измеренной величины, если ВУ2 – ЦАП с выходным сигналом тока 4…20мА.
К универсальному входу 1 можно подключить датчик любого типа из приведенного списка – необходимо только задать тип датчика при программировании прибора.
Дистанционное управление К дополнительному входу 2 можно одновременно подключить два внешних ключа: