книги из ГПНТБ / Грушевский, В. С. Основные направления автоматизации загрузки машин для изготовления тары из гофрированного картона (обзор)

В комбинированных самонакладах вакуумные устройства

выполняют лишь функцию распрямления нижнего листа, ко­ торый подается толкателями.

Самонакладов такого типа в СССР нет-

Комбинированными самонакладами модели Flat-Feed ос­

нащены агрегаты для изготовления гофрированных ящиков

фирмы «Langston Masson Scott Thrissel Engineering Ltd»

(Великобритания). Наряду C самонакладами других типов,

комбинированные самонаклады поставляются фирмой «Köp­ pers».

Самонаклад Flat-Feed состоит из неподвижного вакуумно­

го стола и толкателя, имеющего возвратно-поступательное перемещение [2]. Контакт листа с вакуумным столом проис­ ходит по узким полозкам, что снижает трение и исключает возможность заклинивания листов: При регулировке по фор­

мату часть вакуумных камер стола может быть отключена.

Степень разрежения регулируется в зависимости от степени коробления листа.

В самонакладе используется один толкатель для ,всех форматов листа. Поскольку он захватывает почти всю зад­ нюю кромку (около 80% ее длины), снижается возможность

ее повреждения и повышается надежность работы самона­

клада.

Самонаклад оборудован дистанционным управлением и

ная холостой ход, отходит от его задней кромки. Следующий

лист присасывается коробкой 2 на участке, не перекрытом толкателем. Этот участок все время увеличивается, за счет

чего следующий лист постепенно выпрямляется. Когда тол­ катель отходит в крайнее заднее положение, задняя кромка

следующего листа удерживается коробкой 3. Одновременно нижний лист, уходящий в машину, освобождает зазор под от­

секателем, что позволяет подавать следующий лист. При обработке узких листов задняя коробка отключается.

10

пегу»

Тот факт, что одновременно выпускаются (причем часто

одной и той же фирмой) самонаклады всех четырех типов,

позволяет утверждать, что ни один из них не имеет решаю­

щего преимущества перед остальными. Крупнейшая амери­

канская фирма «Köppers», которая специализируется на

оборудовании для обработки гофрированного картона, изго­

товляет самонаклады механические, пневматические и ком­ бинированные.

Механические самонаклады наиболее простые и дешевые.

Однако их возможности в подаче коробленых листов крайне ограничены: при наличии коробления в направлении подачи

«горбом вниз» передняя кромка листа не попадает в зазор

отсекателей и захват задней кромки толкателями происходит лишь при очень небольшой величине такого коробления. При существенном короблении в том же направлении «горбом

вверх» задняя кромка листа после некоторого перемещения

его толкателями может сойти с их зубьев, в результате чего

подача листа прекратится. Лист, имеющий коробление в на­

правлении, перпендикулярном подаче, ляжет на зубья задне­

го упора одной-двумя точками и будет захвачен лишь одним-

двумя толкателями. Вследствие малой прочности кромки

гофрированного картона, это вызовет ее замятие, поврежде­

ние и неподачу листа. Попадание передней кромки такого

листа в зазоры отсекателей также затруднено. Ограниченность возможностей механического самонакла­

да в подаче коробленых листов послужила причиной созда­ ния остальных типов самонакладов гофрированного картона.

Пневмо-фрикционный самонаклад значительно сложнее и дороже, чем механический. Его преимущество — возможность

подавать листы, имеющие некоторое коробление в направле­ нии подачи «горбом вниз». Это обеспечивается подъемом зад­

ней части стола, благодаря чему передняя кромка листа на­

правляется в зазоры отсекателей. Условия подачи листов,

имеющих поперечное коробление, у такого самонаклада так­

же несколько лучше, чем у механического, что объясняется

отсутствием толкателей и некоторым выпрямляющим дейст­

вием вакуумной системы. Однако, как показал опыт эксплуа­ тации этих самонакладов на отечественных предприятиях,

подача ими листов, имеющих заметное продольное коробле­

ние «горбом вверх» или поперечное коробление, невозможна:

такие листы не присасываются и не подаются ременными

транспортерами.

Пневматический самонаклад с подвижной плитой намного

сложнее, чем механический, и дороже, чем пневмо-фрикцион­

сосаться к плоскому столу. В пользу этого сомнения говорит

и сам факт разработки дополнительных выдвижных присосов

& Fils» (Швейцария), в частности, говорится, что «сущест­ вующие самонаклады с возвратно-поступательно движущейся

плитой не обладают достаточной надежностью при подаче

коробленых листов».

Преимуществом самонаклада фирмы «H. Simon» (см.

рис. 3) является уменьшение давления стопы па подаваемый лист. Однако возможность надежного захвата листа присоса­

ми в процессе движения последних вызывает сомнение.

Самонаклад фирмы «Kirby (Engineers) Ltd» не имеет ви­

димых преимуществ по сравн?нию с другими пневматически­

ми самонакладами.

Все сказанное о пневматических самонакладах относится

и к комбинированным самонакладам с неподвижными ваку­

умными столами и толкателями. Эти самонаклады дешевле,

чем самонаклады третьего типа (по заявлению представителя фирмы «Köppers», они втрое дешевле, чем самонаклады с

подвижной вакуумной плитой, и втрое дороже механиче­ ских). Однако по сравнению с пневматическими и механиче­

скими они обладают недостатком: сопротивление нижнего листа сдвигу, достаточно большое за счет трения этого листа

по следующему листу и по столу, еще больше возрастает за

12

счет присасывания. Это увеличивает возможность смятия

кромки толкателями и тем самым уменьшает максимально

допустимую высоту'стопы в магазине самонаклада.

Выше рассмотрены четыре типа циклических самонакла­

дов. Нециклические самонаклады представляют меньший ин­ терес, так как из всей номенклатуры основного оборудования

для массового изготовления гофрированной тары они приме­

няются лишь для фальцевально-склеивающих автоматов, ко­

торые в настоящее время вытесняются агрегатами для изго­

товления ящиков. Поэтому при рассмотрении нециклических самонакладов ограничимся лишь одним примером.

На рис. 6 представлена схема нециклического самонакла­

да фирмы «Universal Corrugated Box Machinery» (США)

[22].

Рис. 6. Схема нециклического самонаклада фирмы «Universal Cor­ rugated Box Machinery»

Подача листов осуществляется бесконечной лентой 1, ко­

торая в рабочей зоне опирается на ролики 2. Над передним блоком ленточного транспортера расположены подающие ро­

лики 4. На оси роликов установлен узел переднего упора, со­ стоящий из нескольких наклонных планок 3, угловое положе­ ние которых регулируется. Нижний конец планок служит от­

секателем: зазор между ним и лентой равен толщине одного

листа.

Стопу картона укладывают на ленту так, что ее задняя

кромка опирается на валик 5. Это уменьшает давление стопы на нижний лист. При движении ленты вправо нижний лист, проходя под отсекателем, сообщает роликам 4 вращение

(фрикционно) ; в результате лист подается в машину.

13

ПУТИ УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ САМОНАКЛАДОВ

Существующие конструкции самонакладов не обеспечива­

ют стабильной работы обрабатывающих машин. В первую

очередь это объясняется тем, что подаваемые листы бывают покороблены (что вызвано технологией изготовления гофри­

рованного картона на гофроагрегате, невысоким качеством исходных материалов, климатическими условиями в цехе и в процессе транспортировки и т. д.).

Основным способом борьбы с короблением, применяемым в известных самонакладах, является выгірямление листов пе­ ред подачей их под отсекатель и перед захватом толкателя­

ми. Этот способ использован в пнёвматическпх и комбиниро­ ванных самонакладах.

Принципиально такой самонаклад более приспособлен к подаче коробленых листов, чем механические или фрикцион­

ные: если коробленый лист присосется к столу, его подача не вызовет затруднений. Однако на деле существующие само­

тические и комбинированные самонаклады совершенствуются

с целью сокращения числа отказов и повышения надежности

работы.

Другим способом повышения надежности самонакладов является приспособление рабочих органов к подаче коробле­ ных листов, в частности, усовершенствование конструкции толкателей.

Для обеспечения прилегания коробленого листа по всей поверхности вакуумного стола фирма Bobst & Fils» предла­

гает оснастить стол плавающими присосами [20].

Присос (рис. 7) представляет собой полый металлический

отсутствует. Присос, преодолевая сопротивление пружины,

из атмосферы прекращается. Давление в полостях 5 и 7 ста­

новится одинаковым, и присос возвращается пружиной вниз.

Лист прижимается к поверхности стола, на который в этот

момент подается вакуум. После этого стол начинает двигать­ ся вперед, вводя лист в захватывающие валы. Если присос,

14

Рис. 7. Плавающий присос

поднявшись в верхнее положение, не дошел до листа, он ос­ тается вверху до отключения вакуума.

Применение плавающих присосов могло бы резко улуч­

шить условия присасывания коробленого листа к столѵ. Од­

нако возможность четкой работы такой системы при требуе­

мых перемещениях (порядка 300 мм) и скоростях (до 20Ó и

более циклов в минуту) крайне сомнительна. Этим, видимо,

и объясняется тот факт, что указанный патент, по имеющим­

ся сведениям, не реализован.

Как указывалось выше, наиболее простым является меха­

нический самонаклад; однако существующие механические самонаклады не могут надежно подавать коробленые листы.

Для улучшения условий захвата коробленого листа мно­ гие фирмы применяют пружинные толкатели (взамен жестко закрепленных на штанге), представляющие собой пластинча­

тые пружины, закрепленные на общей штанге, с поднятым

свободным концом. Такая конструкция вызывает на толкате­ ле напряжения, аналогичные напряжениям в консольной бал­ ке. При движении толкателя назад, к задней кромке стопы,

усилие, действующее на него, несколько уменьшается за счет

того, что задняя кромка стопы опирается на задний упор. В

крайнем заднем положении толкатель выпрямляется, захва­

тывая заднюю кромку нижнего листа. Во время рабочего хо­ да толкатель прдает лист в машину. При высокой скорости

работы самонаклада вес стопы, действующий на толкатель,

вызывает повышенные усталостные напряжения, что приво­

дит к его преждевременному износу. Износ обычного кон­ сольного пружинного толкателя пропорционален его весу и

15

усилиям, возникающим вследствие ускорения его движения

во время рабочего хода. Повышение жесткости пружины за­

трудняет ее отклонение в процессе движения под стопой (хо­

лостой ход), особенно если стопа не очень высокая. В резуль­

тате число отказов у жесткого толкателя, особенно при пода­

че коробленого картона, значительно выше, чем у обычного. Фирма «Köppers» предложила конструкцию самоустанав-

ливающегося пружинного толкателя, который поджимается

вверх, в рабочее положение, пружинами кручения 1 (рис. 8,«)

[15]. Во время холостого хода толкатель отжимается вниз стопой. При этом пластина 2 практически не деформируется,

так как усилия, действующие на нее, воспринимаются пру­

жинами /.

Однако на качающемся толкателе при значительном со­

противлении листа гофрированного картона сдвигу создается момент, отгибающий и отрывающий нижний наружный слой

картона. При этом происходит повреждение кромки листа и

подача его толкателями не производится.

В другом патенте [23] предлагается аналогичный толка­

тель, у которого пружины кручения заменены пневматиче­

ским устройством (рис. 8,6).

д

Рис. 8. Самоустанавливающийся толкатель:

а — с пружинами кручения; б —с пневмоцилиндром

вершая рабочий ход, выводят нижний лист и передают его на подающие ролики 1. Отсекатель препятствует смещению остальных листов стопы. При подаче коробленого листа тол­

катели автоматически устанавливаются параллельно задней кромке, обеспечивая ее надежный захват и вывод из стопы.

Таким образом, рассматриваемая конструкция самона­

клада решает проблему захвата задней кромки коробленого

листа толкателями. Однако никаких предложений, обеспечи­

вающих надежный ввод коробленого листа в отсекатели ме­ ханического самонаклада, в литературных источниках не со­ держится.

Другим направлением совершенствования механических

самонакладов является стремление улучшить динамику при­

вода механизма толкателей.

К механизму толкателя предъявляется ряд требовании.

Скорость движения толкателей в момент ввода передней!

кромки листа в захватывающие валы должна быть макси­

мальной и близкой к окружной скорости валов, но меньше

последней. Это требование объясняется следующим образом:

ошибка в положении листа, ведомого толкателями, в направ­

лении подачи при передаче листа захватывающим валом умножается на отношение окружной скорости валов к скоро­ сти толкателей в момент передачи; следовательно, скорость толкателей в момент передачи должна быть по возможности

близка к окружной скорости валов. Если скорость толкате­ лей максимальна до момента передачи, лист может по инер­

ции оторваться от толкателей, что нарушит точность его пе­ редачи; возрастание скорости толкателей после момента

передачи неоправданно ухудшит динамику механизма. Сле­

довательно, скорость толкателей в момент передачи должна

быть максимальной. Если их скорость в момент передачи бу­ дет больше окружной скорости валов, произойдет изгиб ли­

ста; кроме того, это ухудшит динамику механизма.

Крайнее заднее положение штанги толкателей должно ре­

гулироваться по размеру подаваемых листов в направлении

подачи. В крайнем заднем положении штанга должна распо­

лагаться так, чтобы зубья толкателей несколько заходили за заднюю кромку листа. Но положение задней кромки опреде­

ляется размером листа в направлении подачи, величина ко-

18

торого может изменяться в широких пределах. Следователь­ но. положение штанги в направлении подачи должно регулироваться в широком диапазоне.

Рассматриваемый механизм вследствие высокой скорости

работы самонаклада весьма динамичен. Поэтому при его проектировании следует стремиться к минимизации массы устройств, движущихся возвратно-поступательно и качатель-

но. и их максимальных ускорений.

Все известные, механические самонаклады для гофриро­ ванного картона оснащёны кривошипными механизмами при­

вода толкателей. Штанга толкателей закреплена на ползунах,

которые получают возвратно-поступательное перемещение по направляющим станины от непрерывно вращающегося при­ водного вала через шарнирный механизм. Длина ползунов определяется диапазоном форматов обрабатываемых листов.

Регулировка по формату осуществляется перестановкой

штанги относительно ползунов.

На рис. 10 представлена схема механизма привода толка­ телей отечественной печатно-высекальной машины ПВМ. Раз­

меры звеньев и расположение опор выбраны так, что рабо­ чий ход ползуна совершается за меньшее время, чем холо­

стой ход. Такая схема позволила за счет искажения гармони­

ческого закона движения поперечной планки уменьшить ход

толкателей при заданной их максимальной скорости.

' Стремление уменьшить ход возвратно-движущихся меха­

низмов обычно связано с желанием уменьшить их макси­ мальные ускорения. Однако в данном случае эта цель не до­

стигается. I Как показал анализ, при заданной максимальной

скорости искажение гармонического закона движения способ­ но уменьшить ход механизма, но оно вызывает увеличение максимальных ускорений. Следовательно, при кривошипном приводе оптимальным с точки зрения динамики будет меха­

низм, закон движения которого максимально приближен к

чистогармон'ическому. Механизм привода толкателей маши-

19