ПЛОСКОПЕЧАТНАЯ ПОЛИГРАФИЧЕСКАЯ МАШИНА

Область техники
Полезная модель относится к области полиграфии, а именно к плоскопечатным полиграфическим машинам, в частности при использовании их для выполнения вспомогательных операций: тиснения, перфорирования, высечки и пр.
Уровень техники.
Широкое распространение плоскопечатных машин и их успешная конкуренция в свое время с ротационными листовыми печатными машинами объясняются возможностью использования оригинальных форм набора и клише с высокой линиатурой растра (до 60 лин/см), а также удобством и простотой обслуживания печатного аппарата, не требующего высокой квалификации печатника, что компенсировало (при малых и средних тиражах) основной их недостаток - сравнительно малую производительность. Нередко плоскопечатные машины использовались и продолжают использоваться для выполнения вспомогательных операций: тиснения, перфорирования, высечки и пр., важным аспектом является удобство и экономичность в условиях малых тиражей. Актуальным остается вопрос их использования, совершенствования, эксплуатации в современных условиях снабжения комплектующими. Устанавливая оборудование отечественного производителя или реализуя эту задачу даже ограниченно на любом имеющемся оборудовании, мы обеспечиваем доступ к материальной базе запасных частей с меньшими сроками доставки.
Известны устройства, выполняющие как основные функции печати, так и вспомогательные, например [1] Плоскопечатная машина А.с. СССР №370072, B41F 1/00, 15.11.1973, [2] Узел полиграфической матрицы. RU, 2375195, B41F 27/00, 04.05.2005, [3] Способ горячего тиснения и устройство для его осуществления. RU, 2412057, B41F 19/02, 10.08.2006. В этих устройствах либо требуется аппаратное переоборудование для реализации вспомогательных функций, либо они имеют сложную конструкцию, дороги и сложны в эксплуатации, случаи залипания гибкого листового материала здесь не исключены, что обусловливает их недостатки.
Известны также устройства [4] Способ поштучной подачи гибкого листового материала. SU, 1497057, B41F 31/06, 24.07.87; [5] Yawa TYML 750А. Shanghai Yawa Printing Machined Co.; [6] Steuer PZ 90, Heidelberg, где используются приемы устранения залипания и разделения листов, но они также сложны конструктивно, дороги в эксплуатации, применение их более оправданно при большой тиражности производимой продукции.
Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому техническому решению является устройство [7] - тигельный пресс торговой марки Rabolini Imperia, - выбранное в качестве прототипа. Недостатком этого устройства являются неудобства эксплуатации, связанные с необходимостью аппаратного переоборудования при реализации различных режимов работы, прерывания процесса работы и ручной остановки в нештатных случаях, например замятиях и залипаниях листового материала, фольги и т.п.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение недостатков аналогов и прототипа, расширение функциональных возможностей.
Раскрытие полезной модели
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала приспособлений для использования в полиграфии, в частности при выполнении вспомогательных операций. При этом произведено усовершенствование стандартной части управления, введено программируемое реле, добавлен исполнительный механизм раздува сжатым воздухом области тиснения без изменения исполнительной или аппаратной части оборудования. Технический результат заключается как в увеличении арсенала предлагаемых устройств, так и в расширении функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигнут тем, что в известном устройстве, содержащем главный пульт управления, главный привод с маховиком, фрикционную муфту, приводную шестерню подвижной прессовой плиты, цикловой микропереключатель, согласно полезной модели введены блок управления, исполнительный механизм раздува, первое и второе промежуточные реле, электромагнитный клапан и ручной регулятор давления, блок управления выполнен в виде программируемого реле, соединенного через промежуточные реле с пультом управления, а через электромагнитный клапан с исполнительным механизмом раздува, причем первый выход блока управления соединен с входом первого промежуточного реле, выход которого соединен с первым входом главного пульта управления, второй выход блока управления соединен с электромагнитным клапаном, связанным через ручной регулятор давления с магистралью сжатого воздуха, выход электромагнитного клапана соединен с исполнительным механизмом раздува, третий выход блока управления соединен с входом второго промежуточного реле, выход которого соединен с вторым входом главного пульта управления.
Кроме того предусмотрено:
выполнение блока управления на основе программируемого реле, например, Овен ПР200;
оборудование исполнительного механизма раздува на выходе форсунками, установка их на неподвижной прессовой плите (талере) и выполнение с возможностью регулировки положения и изменения их направленности к месту тиснения по усмотрению оператора.
Применение программируемого реле [8] позволяет заменить релейные системы защиты и контроля при построении автоматизированной систем управления. При использовании таких реле, как известно, требуется меньше переключающих устройств в решении задач малой автоматизации, что снижает затраты на проектирование и изготовление систем, повышает их надежность, сокращает занимаемое пространство.
Краткое описание чертежей
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами фиг. 1-3. На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемой плоскопечатной машины, на фиг. 2, 3 - схемы предлагаемого выполнения блока управления, соответственно принципиальная электрическая схема и графическая схема коммутационной программы блока управления 6. Следует отметить, что полезная модель поясняется описанием одного из примеров ее осуществления, а именно при выполнении ее применительно к плоскопечатному тигельному прессу торговой марки Rabolini Imperia. Предлагаемое устройство по полезной модели может быть установлено на других плоскопечатных полиграфических прессах и подключено к любому однотипному оборудованию.
Позициями на фиг. 1, 2 обозначены:
1 - главный пульт управления
2 - главный привод с маховиком
3 - фрикционная муфта
4 - приводная шестерня тигельной плиты
5 - цикловой микропереключатель
6 - блок управления
7 - первое промежуточные реле
8 - второе промежуточные реле
9 - электромагнитный клапан
10 - ручной регулятор давления
11 - исполнительный механизм раздува
Осуществление полезной модели
В предлагаемой плоскопечатной полиграфической машине, содержащей подвижную прессовую плиту (тигельную) и неподвижную (талер) прессовую плиту (на чертежах не показаны), главный пульт управления 1 предназначен для управления основными функциями машины: пуском и остановкой двигателя, работой цикла машины, сцеплением маховика с приводной шестерней тигельной плиты 4 через фрикционную муфту 3, скоростью работы машины. Главный привод 2 предназначен для приведения в исполнение основных команд с пульта управления 1 и связан через фрикционную муфту 3 с приводной шестерней тигельной плиты 4, на которой установлен кулачок для контактирования с цикловым микропереключателем 5 в верхней мертвой точке рабочего движения плиты. Приводная шестерня тигельной плиты 4 кинематически связана через систему рычагов с подвижной прессовой плитой, контактирующей при работе с неподвижной прессовой плитой (на чертежах не показаны). Для задания требуемых дополнительных режимов работы служит блок управления 6, соединенный с пультом управления 1 через промежуточные реле 7 и 8, а через электромагнитный клапан 9 с исполнительным механизмом раздува 11. Первое промежуточное реле 7 служит для задания остановки. Второе промежуточное реле 8 предназначено для переключения управления режимами остановок на блок управления 6. Введенный исполнительный механизм раздува 11 соединен с магистралью сжатого воздуха через электромагнитный клапан 9 и ручной регулятор давления 10, на выходе имеет форсунки, установленные на неподвижной прессовой плите (талере) и выполненные с возможностью изменения их направленности к месту тиснения по усмотрению оператора. Блок управления 6 выполнен на базе программируемого реле, например, Овен ПР200.
Согласно принципиальной электрической схеме блока управления 6, показанной на фиг. 2, от главного пульта управления 1 взято питание 24В постоянного тока. Обратно возвращаются сигнальные провода, подключенные к нормально замкнутым контактам реле 7 и 8. В электросхеме схеме главного пульта 1 они встроены в разрыв цепи кнопки включения фрикционной муфты 3. После включения машины и запуска в работу начинает вращаться двигатель главного привода с маховиком 2, а при подключении фрикционной муфты 3, и приводная шестерня тигельной плиты 4. При прохождении кулачка на приводной шестерне тигельной плиты машины через цикловой микропереключатель 5 замыкается его контакт и подается сигнал на вход I1 блока 6. В зависимости от активного режима работы включаются соответствующие выходы, определяемые программой. При выборе режимов работы отличных от "Без модификаторов" - (описание режимов работы см. ниже) всегда включается третий выход блока управления 6, соответствующий физическому выходу Q3, срабатывает второе промежуточное реле 8. Нормально замкнутый контакт реле 8 разрывается - теперь на включение и отключение фрикционной муфты влияет контакт реле 7. При работе в режимах с выдержкой времени в ВМТ при срабатывании микропереключателя 5 включается первый выход блока 6, соответствующий физическому выходу Q1 на заданное время паузы. Срабатывает первое промежуточное реле 7, размыкая нормально замкнутый контакт, тем самым отключая фрикционную муфту 3 и останавливая прессовую плиту. По окончанию времени выдержки этот выход отключается, выключая катушку реле 7, на нем замыкается нормально замкнутый контакт - фрикционная муфта подключается - машина продолжает работу до следующего цикла. В режимах работы с раздувом второй выход блока 6, соответствующий физическому выходу Q2, включается через заданное оператором время после начала движения из ВМТ, независимо от того, была там остановка или нет, включается катушка электромагнитного клапана 9, канал клапана открывается, и на форсунки подается сжатый воздух. Продолжительность каждого включения при настройке задается оператором. Переменные параметры, определяющие режим работы операторской программы, сохраняются в энергонезависимой памяти с момента их задания оператором, и поэтому нет необходимости в повторных настройках параметров после перезагрузки.
Программирование блока 6 осуществляется в среде Овен Logic [8], графическое изображение коммутационной программы (лишь для примера) представлено на фиг. 3. В самом общем виде работу каждого цикла программируемого реле, его коммутационной программы, можно представить в виде последовательно выполняемых шагов:
1 - считываются сигналы на входах программируемого реле и их логическое состояние записывается в ячейки памяти - количество ячеек равно числу входов;
2 - коммутационная программа считывает значения из ячеек памяти и выполняет над ними логические операции в соответствии с требуемой функциональной схемой работы в процессе выполнения заданных операций;
3 - в конце каждого цикла производится запись на физические выходы программируемого реле (ПР).
Программное обеспечение Овен Logic работает под управлением компьютера с набором стандартных программ и добавлением требуемых недостающих программ.
Переменная Select Mode - режим работы - определяется оператором, для программы переводится в числовую форму и сравнивается с константами, которые определяют выбор алгоритма работы. Блоки программы FTRIGx и RTRIGx - "детекторы переднего и заднего фронта сигнала" используются в программе для сепарации и получения дискретного сигнала за весь период обработки программы, независимо от количества циклов опроса значения входа I1. Блоки TOFx - блоки задержки времени на отключение сигнала. Блок TON - блок для задержки времени на включение сигнала. Блок RS - блок RS-триггера, используется для поддержания значения сигнала до поступления команды на его сброс. Блоки EQ - блоки сравнения двух целочисленных значений (в нашем случае - сравнение значения константы и переменной Select Mode). Блоки NOT, OR и AND - блоки булевой логики. Общий принцип работы прослеживается по линиям связи между блоками.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Обеспечена возможность выбора и реализации любого из нижеперечисленных режимов работы, в зависимости от выбора оператора, руководствующегося характеристиками и материалами нового задания, скоростью работы и прочими факторами.
А. Без модификации. В этом режиме работы машина выполняет команды, заданные через стандартный (заводской) пульт оператора - главный пульт управления 1. Блок 6 находится в пассивном режиме, его выходы неактивны. Нормально замкнутые контакты промежуточных реле 7 и 8 замкнуты.
Б. Пауза. При переходе на этот режим сразу включается третий выход блока 6 - включая катушку реле 8 и размыкая его контакты. В этом режиме происходит опрос первого входа (I1) блока управления 6, к которому подключен цикловой микропереключатель 5, установленный на работу по циклу одной из ведущих шестерен пресса. Срабатывание циклового микропереключателя 5 совпадает с положением верхней мертвой точки (ВМТ) подвижной прессовой плиты. При получении сигнала на вход I1 блока 6, согласно запрограммированной логике, происходит включение первого выхода блока управления 6 (Q1) - происходит включение промежуточного реле 7, размыкается нормально замкнутый контакт, приводя к разрыву цепи управления в главном пульте 1, что приводит к отключению фрикционной муфты 3 для остановки приводной шестерни тигельной плиты 4. Длительность остановки регулируется программно и задается оператором в меню настроек интервалов блока 6 при наладке пресса. По истечении времени выдержки реле 7 переключается в нормальное состояние, фрикционная муфта 3 включается в рабочий режим и происходит дальнейшее движение прессовой плиты, согласно настройкам с пульта управления 1.
В. Раздув. В этом режиме машина не останавливается в верхней мертвой точке (ВМТ) по сигналу от циклового микропереключателя 5. Тем не менее, третий выход блока 6 (Q3) включен, подавая напряжение на катушку промежуточного реле 8 и вызывая размыкание его контакта. Согласно управляющей программе ПР200 через заданное оператором время со второго выхода блока управления 6 (Q2) подается сигнал на электромагнитный клапан 9. Включение клапана открывает подачу воздуха к форсункам, направленным к месту тиснения, вдоль фольги. Поток воздуха применяется для лучшего отлипания фольги от заготовки. Через заданное время второй выход блока 6 (Q2) отключается - выключается клапан 9, перекрывая подачу воздуха. При этом прессовая плита продолжает работать согласно командам с главного пульта управления 1, цикл не останавливается и не замедляется.
Г. Пауза и раздув. Это режим комбинированный, он объединяет в себе режимы Б и В. Третий выход блока управления по-прежнему включен, подавая напряжение на катушку реле 8. Прессовая плита движется по циклу, заданному с главного пульта управления 1, при срабатывании циклового микропереключателя 5 включается режим Б "Пауза" на заданное время, по его окончанию, через установленное время включается режим Г "Раздув", их время работы также задается оператором через меню установок интервалов времени.
Более подробное описание предлагаемой полезной модели в динамике, в последовательности производимых действий и операций с реализацией режимов В, Г приводится применительно к операциям высечка и тиснение фольгой.
Работа на высечку и блинтовое тиснение.
После установки ножей/штампа на стационарную плиту и установки опор для удержания заготовки на подвижной плите с главного пульта управления 1 производится включение машины - подается питание на основную электрическую схему машины, происходит проверка цепи безопасности - отключение нажатых кнопок безопасности и возврат защитных ограждений в рабочее положение. Соответствующие контакты замыкаются, подготавливается к включению цепь питания фрикционной муфты 3. Осуществляется запуск электродвигателя главного привода с маховиком 2 на холостой ход на минимальных оборотах, фрикционная муфта 3 и приводная шестерня пресса 4 при этом не включаются в работу. После регулировки скорости, привод с маховиком 2 будут вращаться с необходимой скоростью (регулировка скорости возможна в любой момент после включения двигателя). Производят перевод машины в режим работы по одному циклу. При подключении фрикционной муфты 3 - подвижная плита будет приведена в движение. При следующем цикле плита остановится после срабатывания циклового микропереключателя в НМТ от кулачка, установленного на приводной шестерне тигельной плиты 4, вращающей рычаги плиты. Далее производят приладку положения ножей или штампа/упоров для соответствия заданию по вырубке, осуществляют повторение несколько раз перечисленных выше циклов до достижения необходимого результата по качеству продукции. В меню блока управления 6 (ПР200) осуществляют выбор необходимого режима работы и корректировку интервалов времени. После этого - пуск в работу, выбор режимов работы с главного пульта управления 1: выбор режима с паузой в нижней мертвой точке или без нее, задание времени на паузу для остановки в нижней мертвой точке, переключение в безостановочный режим. В любой момент фрикционная муфта может переключиться в режим торможения при срабатывании кнопки или ограждения безопасности. При нажатии на кнопку безопасности также отключится питание цепи управления. Так реализуется требуемый автоматический режим работы плоскопечатной полиграфической машины при выполнении вида работ высечка и блинтовое тиснение.
Работа машины на горячее тиснение (с фольгой).
Производят установку поверх неподвижной плиты нагревательной плиты, подключение разъемов ТЭНов и установку датчиков температуры, установку опор для удержания заготовки на подвижной плите, установку штампа, корректировку его положения, включение машины - подается питание на основную электросхему машины. Осуществляется запуск электродвигателя главного привода с маховиком 2 на холостой ход на минимальных оборотах, фрикционная муфта 3 и приводная шестерня пресса 4 при этом не включаются в работу. После регулировки скорости, двигатель и маховик 2 будут вращаться с необходимой скоростью (регулировка скорости возможна в любой момент после включения двигателя). Производят перевод машины в режим работы по одному циклу. После подключения фрикционной муфты 3 - подвижная плита будет приведена в движение. При следующем цикле плита остановится после срабатывания циклового микропереключателя в НМТ от кулачка, установленного на приводной шестерне 4, вращающей рычаги плиты. Далее производят приладку положения ножей или штампа/упоров для соответствия заданию по вырубке, осуществляют повторение несколько раз перечисленных выше циклов до достижения необходимого результата по качеству продукции. Производится регулировка положения штампа, опор для удержания заготовки, выставление давления прижима, включение ТЭНов нагрева плиты, регулировка температуры в рабочих зонах нагревательной плиты - три зоны, для каждой предусмотрены свои датчик-регулятор-ТЭН (регулируется под конкретную работу), установка фольги, приладка ее положения, регулировка скорости и времени размотки. В меню блока управления 6 осуществляют выбор необходимого режима работы и корректировку интервалов времени. Производят регулировку положения форсунок исполнительного механизма раздува 11 над нужными местами заготовки, регулировку давления с помощью регулятора, 10. Далее пуск в работу: выбор режима с паузой в нижней мертвой точке или без нее, задание времени на паузу для остановки в нижней мертвой точке, включение фрикционной муфты 3, переключение в безостановочный режим.
После проведенных установок процесс выполняется автоматически в требуемых режимах, на всем объеме продукции заданного тиража.
Как видно, в предлагаемом устройстве реализована система обеспечения дополнительных функций - пауза, раздув, пауза совместно с раздувом - на" тигельном прессе на основе программируемого реле Овен ПР200. Эта система устанавливается на плоскопечатные полиграфические прессы. Носит опциональный характер и может быть подключена к любому однотипному оборудованию. Система обеспечивает регуляцию и контроль работы дополнительных функций пресса, таких как автоматическая остановка в положении прессования (ВМТ цикла пресса) и раздув сжатым воздухом области тиснения. От предыдущих решений отличается минимумом составляющих элементов и обеспечением работы всего набора опций с одного управляющего устройства. Во многих подобных решениях на тигельный пресс добавляют по контролирующему устройству для каждой новой опции: реле времени для выдержки прессовой плиты в ВМТ, еще одно реле времени или кулачки для микропереключателей на маховик для раздува, устанавливают раздув без контроля по циклу, на постоянную работу. Всех этих недостатков предлагаемая система позволяет избежать благодаря своей гибкости и возможности быть перепрограммированной, при этом без обязательного изменения аппаратной части системы, а также при минимальном изменении оригинальной схемы машины-прототипа. Благодаря появившейся возможности перенести все управление с аппаратного уровня на программный получена гибкая, легко интегрируемая система с возможностью дальнейших модернизаций и оптимизаций. Из электрической схемы удаляются дополнительные устаревшие элементы с низким коэффициентом надежности, тем самым электросхема упрощается. Кроме того, установкой оборудования отечественного производителя обеспечивается доступ к материальной базе запасных частей с меньшими сроками доставки. ПР200 обеспечивает работоспособность всей системы, обладает функциями обратной связи и индикации, легко настраивается. Промежуточные реле позволяют снизить нагрузку на контакты выходов ПР200, задействуя нормально замкнутые контакты, что позволяет продолжить использовать пресс в основном режиме работы, даже в случае выхода системы из строя.
В разработанном решении достигнуты новое качество и обеспечены новые возможности, которые не были присущи известным устройствам.
Таким образом, введение существенных отличительных признаков позволило достигнуть технического результата - расширения и арсенала, и функциональных возможностей устройств, при одновременном сокращении трудоемкости переналадки и упрощения и удешевления эксплуатации.
При анализе технического решения на соответствие критерию «новизна» выявлено, что часть признаков заявленной совокупности является новой, технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии полезной модели условию патентоспособности «новизна». Таким образом, полезная модель соответствует критерию «новизна». При этом техническое решение анализируемого объекта представляет собой новую совокупность признаков и нового технического свойства, а также представляет собой новое расположение, количество и новые связи элементов. Кроме того, посредством предлагаемого технического решения достигнут результат, удовлетворяющий существующим потребностям в подобных приспособлениях. Проведенные маркетинговые исследования показали назревшую потребность в таком товаре на рынке. В настоящее время тигельные плоскопечатные машины практически прекратили свое развитие, однако до сих пор находят применение как в небольших типографиях, так и на крупных предприятиях, часто они используются как вспомогательное оборудование для выпуска малотиражной продукции, для тиснения, вырубки и некоторых других специальных целей. Переход на комплектующие отечественного производителен очень актуален в современных условиях и удешевляет их эксплуатацию.
Условие патентоспособности «промышленная применимость» раскрыто в примере конкретного выполнения полезной модели. Полезная модель может быть тиражирована и, следовательно, соответствует критерию «промышленная применимость». Проведенные натурные испытания подтвердили указанные возможности предлагаемого устройства.
Промышленная применимость
Разработана техническая документация, выполнены рабочие чертежи, изготовлен опытный образец на базе тигельного пресса Rabolini Imperia, установленного в издательско-полиграфическом комплексе «Парето-Принт», и проведены его успешные испытания. Высокие технические характеристики предлагаемого технического решения и достаточно низкая его цена обуславливают перспективу его широкого применения.
Источники информации
1. Плоскопечатная машина А. с. СССР №370072, B41F 1/00, 15.11.1973
2. Узел полиграфической матрицы. RU, 2375195, B41F 27/00, 04.05.2005
3. Способ горячего тиснения и устройство для его осуществления. RU, 2412057, B41F 19/02, 10.08.2006
4. Способ поштучной подачи гибкого листового материала. SU, 1497057, B41F 31/06, 24.07.87
5. Yawa TYML 75OA. Shanghai Yawa Printing Machineri Co.
6. Steuer PZ 90, Heidelberg
7. Руководство по эксплуатации тигельного пресса. Rabolini Imperia. РЭ, 2003. Прототип
8. ПО OWEN Logic. Руководство пользователя. Москва, 2010