Innowacyjna technologia wibracyjnego krojenia stosów papieru i bloków książkowych

Analiza tendencji rozwoju maszyn i urządzeń do krojenia stosów papieru, książek oraz tektury opakowaniowej wykazuję, że   rozwój krajarek  idzie głównie w kierunku maksymalnie możliwej automatyzacji ich pracy. Nowoczesne krajarki zazwyczaj są wyposażone w układy kontrolno-sterujące, połączone z komputerowymi systemami zarządzania drukarnią, zapewniające wyższą wydajność pracy, mniejsze odpady produkcyjne, szybkie przestawienie maszyn na inne zlecenie, łatwiejszą obsługę oraz zmniejszenie udziału krajaczy w procesie produkcyjnym. Większość tych unowocześnień dotyczy modernizacji procesów przygotowawczo-pomocniczych, natomiast wykorzystywany sposób krojenia – gilotynowy (w krajarkach jedno- i trójnożowych) pozostał bez zmian od ponad 175 lat!

Cykl pracy krajarki jednonożowej polega na ułożeniu stosu papieru na stole krajarki, ustawieniu stosu na wymiar cięcia, jego zaciśnięciu oraz przekrojeniu nożem o kącie zaostrzenia 24o – 26o. Nóż, poruszając się z góry na dół wykonuję złożony (tzw. szablowy) ruch, którego ostrze w dolnym położeniu, dla docięcia ostatnich arkuszy, zagłębia się do listwy podnożowej, zazwyczaj wykonanej z tworzywa sztucznego. Książki, na końcowym etapie produkcji, poddawane są krojeniu  z trzech boków: górnego, dolnego oraz przedniego. Trójstronne okrawanie opraw realizowane jest za pomocą specjalistycznych maszyn – krajarek trójnożowych (tzw. trójnoży). Trójnoże są intensywnie eksploatowane w drukarniach jako maszyny wolnostojące, albo jako urządzenia wchodzące w skład szybkobieżnych automatycznych linii potokowych do produkcji książek w oprawach miękkich lub twardych. Znane również przykłady zastosowania krajarek jednonożowych do realizacji trójstronnej obróbki, jednak  takie okrawanie jest stosowane rzadko, ponieważ charakteryzuje się niską wydajnością.

Stosowany do krojenia gilotynowy sposób powoduję, że współczesne krajarki jedno- i trójnożowe charakteryzują się bardzo wysoką metalo- i energochłonnością. W celu zapewnienia wysokiej dokładności krojenia producenci maszyn zwiększają sztywność podstaw i elementów maszyn, co zwiększa zużycie coraz droższych metali przy produkcji krajarek.  Udarowy wzrost sił w cyklu krojenia powoduję impulsowy charakter przeciążeń elementów napędu maszyn. W miarę wzrostu prędkości pracy maszyn najbardziej odpowiedzialne mechanizmy krajarek - mechanizmy noży - są poddawane największym przeciążeniom. Znaczne obciążenia dynamiczne krajarek podczas krojenia stosów papieru i książek stanowią przeszkodę dla zwiększenia wydajności tych maszyn. W celu uniknięcia tzw. „wąskiego gardła” w szybkobieżnych liniach  automatycznych do produkcji książek niejednokrotnie na końcu tych linii ustawiają po dwa-trzy trójnoże. Wydajność krajarek trójnożowych osiągnęła już szczytowych wartości - 110÷120 cykli/min, zaś krajarek jednonożowych – 45÷55 cykli/min.

Konstruktorzy krajarek poświęcają wiele uwagi udoskonaleniu mechanizmów napędu noży, najbardziej obciążonych przez większą część cyklu roboczego mechanizmów krajarek. Zmiany w konstrukcjach napędów noży krajarek realizujących tradycyjny sposób krojenia nie pozwalają znacząco obniżyć siły krojenia stosów papieru, tektury oraz książek. Stan ten powoduję konieczność poszukiwań nowych sposobów krojenia materiałów papierniczych.