ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ МАШИНА, ПРЕЖДЕ ВСЕГО РУЧНАЯ МАШИНА
MACHINE TOOL, MAINLY, HAND-HELD MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к технологической машине, прежде всего ручной машине, выполненной в виде ленточной или лобзиковой пилы и имеющей боковую направляющую пильного полотна, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.
Уровень техники
Технологические машины в форме лобзиковых пил, имеющих такую боковую направляющую, известны, например, из публикации WO 02/22297 А1. В этом решении боковая направляющая расположена в зоне опорной плиты ручной машины, выполненной в виде лобзиковой пилы, и уменьшает длину свободной направляемой части пильного полотна между относящимся к ручной машине держателем пильного полотна и опорной плитой. За счет этого боковая направляющая стабилизирует пильное полотно в поперечном направлении и уменьшает его склонность к изгибу в поперечном направлении, что также обеспечивает противодействие уводу пильного полотна. Все это способствует исключению отклонений пропила от желаемого направления резания и направления ведения пильного полотна и достижению как можно более качественных результатов работы.
Однако применение таких систем для боковой поддержки и направления движения пильного полотна лишь уменьшает проблемы, сопутствующие уводу пильного полотна.
Как показала практика, увод пильного полотна, т.е. его смещение в сторону от теоретической плоскости резания, проходящей через режущую кромку на верхней стороне заготовки и определяемой ею по направлению врезания пильного полотна в заготовку с верхней стороны, начинается на нижней стороне соответствующей заготовки.
Соответственно, для пользователя подобный увод пильного полотна становится заметным только тогда, когда это смещение, или отклонение, стало видимым и на верхней стороне заготовки. В этом случае на нижней стороне заготовки режущая кромка уже сравнительно сильно отклонится от теоретической плоскости резания. Отсюда следует, что пользователь такой лобзиковой пилы, устанавливаемой на заготовку сверху, сможет заметить увод пильного полотна, а значит, и предпринять соответствующие корректирующие действия, только тогда, когда пильное полотно уже сильно ушло в сторону, и соответственно, возникло существенное отклонение пропила от заданной линии резания.
Соответствующие проблемы, в принципе, актуальны и для ленточных пил.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения была положена задача создания для технологических машин указанного в начале описания типа дополнительной возможности противодействия уводу пильного полотна, в частности, по меньшей мере почти полного предотвращения такого увода.
Эта задача решается в соответствии с изобретением за счет того, что посредством боковой направляющей пильное полотно, в зависимости от действующих на него поперечных и/или закручивающих сил, принудительно поворачивают вокруг его продольной оси и/или закручивают относительно его продольной оси, причем такой принудительный поворот или закручивание пильного полотна осуществляется для уменьшения увода пильного полотна, в частности путем его поворота или закручивания в направлении, противоположном направлению действия указанной поперечной и/или закручивающей силы.
Такое решение может быть при необходимости реализовано в дополнение к известной боковой направляющей и боковой опоре пильного полотна, а именно средствами, известными в связи с решениями относительно боковой направляющей и боковой опоре, известными, например, из публикаций WO 02/22297 А1 или WO 03/106087 А1. Таким образом, в рамках настоящего изобретения для поворота или закручивания пильного полотна также целесообразно применять направляющие элементы, которые воздействуют на пильное полотно, прилегая, в частности, к его плоским сторонам в отдельных точках или на участках поверхности, причем для закручивания подходят, в частности, гибкие ленточные пильные полотна.
Такими направляющими элементами могут служить направляющие колодки, направляющие ролики или иные аналогичные средства, причем целесообразным решением может быть, в частности, присоединение направляющих элементов к опорным рычагам и прижатие направляющих элементов в отдельных точках или на участках поверхности к плоским сторонам пильного полотна посредством таких опорных рычагов. Опорные рычаги могут, как одноплечие рычаги, устанавливаться отдельно друг от друга, или могут быть соединены в одной поддерживающей их опоре, скрещиваясь по типу клещей.
Регистрация поперечных и/или закручивающих сил может осуществляться за счет того, что направляющие элементы сами представляют собой измерительные элементы или являются носителями измерительных элементов. Далее, может быть предусмотрена регистрация крутящего момента, передаваемого опорными рычагами.
В рамках изобретения боковую поддержку и направление движения пильного полотна, осуществляемую в зависимости от действующих на пильное полотно поперечных и/или закручивающих сил, в случае технологических машин, у которых пильное полотно представляет собой пильную ленту, предпочтительно реализовать по обе стороны от рабочей зоны пильного полотна, в результате чего только участок пильной ленты, расположенный между разнесенными в ее продольном направлении направляющими элементами будет представлять собой участок, в частности выпрямленный участок, ориентируемый посредством боковых направляющих, независимо от формы линии движения пильной ленты на остальных участках.
И соответственно, если направляющая предусмотрена с одной стороны, в продольном направлении, от рабочей зоны пильного полотна, как, например, в случае лобзиковых пил, регистрация действующих на пильное полотно сил, в частности закручивающих сил, но также поперечных сил, также может осуществляться разнесенными в направлении продольной оси измерительными элементами.
В рамках изобретения для требующейся компенсации возмущений, приводящих к уводу пильного полотна, ориентацию пильного полотна достаточно корректировать на малые, а при известных условиях - на очень малые углы поворота/закручивания.
Углы поворота такого порядка соответствуют угловому люфту, имеющемуся в отдельных случаях в направляющей и/или опоре пильного полотна со стороны его привода, в частности угловому люфту, имеющемуся у не допускающей проворачивание направляющей ползуна, на котором крепится пильное полотно. Соответственно, также можно работать с люфтами, обусловленными проворачиванием. Поэтому при наличии соответствующих технологически обусловленных (производственными допусками) угловых люфтов для ползуна, приводящего в действие пильное полотно и направляющего его движение, при известных условиях можно отказаться от целенаправленной реализации соответствующей степени свободы в направляющей ползуна или в направляющей пильного полотна. Соответствующие возможности предоставляют и угловые люфты, которые имеются в держателе пильного полотна или специально задаются для него.
Кроме того, при осуществлении изобретения в направляющей ползуна и/или в держателе пильного полотна можно специально предусмотреть элементы упругости (упругие связи) таким образом, чтобы, с одной стороны, не оказывать отрицательного влияния на ограничение подвижности пильного полотна боковыми направляющими и установку пильного полотна в заданное угловое положение, а с другой стороны, обеспечивать возможность поворота пильного полотна вокруг его продольной оси в указанной выше мере.
Предусмотренная изобретением перестановка пильного полотна по углу поворота путем приложения поперечных усилий посредством боковой опоры пильного полотна может использоваться независимо от приложения к пильному полотну заданных поперечных усилий для коррекции линии пропила, чтобы во время пиления, в частности также при запиливании, корректировать отклонения от желаемой или заданной разметочной линии, а при необходимости и дополнительно к этому. При необходимости изобретение может использоваться и для того, чтобы автоматически или полуавтоматически вести пропил вдоль таких заданных разметочных линий, которые не обусловливают больших отклонений от прямого направления работы.
Если желательны или необходимы большие отклонения от прямого направления работы, то с этой целью также можно использовать приложение к пильному полотну посредством боковой опоры вращающих усилий вокруг оси вращения, расположенной в зоне продольной оси пильного полотна или совпадающей с ней, чтобы повернуть пильное полотно в соответствующее положение под углом к прямому направлению работы, при условии снятия фиксации пильного полотна от проворачивания при нахождении пильного полотна в его прямом рабочем положении. Это может быть реализовано, например, целенаправленным разблокированием соответствующей степени свободы, например расфиксацией держателя пильного полотна для обеспечения возможности проворачивания пильного полотна и ползуна, на котором пильное полотно закреплено, относительно друг друга или путем снятия блокировки углового положения ползуна.
Таким образом, изобретение дает еще одно решение по управлению работой лобзиковой пилы в режиме подруливания (scrolling), позволяя обойтись при этом без сложных дополнительных устройств.
В сочетании с системой и/или устройством для следования по заданной траектории, например сенсорным устройством для регистрации заданной траектории движения пильного полотна (разметочной линии пропила) и подключенным к нему устройством управления, можно также реализовать управление работой лобзиковой пилы в режиме ее автономного или полуавтономного ведения.
Объектом изобретения является также способ управления направлением движения пильного полотна технологической машины, прежде всего ручной машины, в частности ленточной или лобзиковой пилы, имеющей боковую направляющую пильного полотна, в процессе резания, при осуществлении которого в зависимости от действующей на пильное полотно поперечной, вращающей и/или
закручивающей силы изменяют угловое положение пильного полотна или закручивают пильное полотно настолько, чтобы избежать обусловленного поперечными силами увода пильного полотна.
Краткое описание чертежей
Другие преимущества и целесообразные варианты осуществления изобретения раскрыты в прилагаемой формуле изобретения, в приведенном ниже описании осуществления изобретения, а также на чертежах, на которых показано:
на фиг.1 - схематизированное изображение ручной машины, выполненной в виде лобзиковой пилы,
на фиг.2 - местный вид лобзиковой пилы спереди, соответствующий фрагменту II, обозначенному на фиг.1,
на фиг.3 - схема боковой направляющей лобзиковой пилы, активно переставляемой поворотом вокруг оси вращения, параллельной продольной оси пильного полотна и предпочтительно расположенной рядом с ней,
на фиг.4 - схематическое изображение, относящееся к ленточной пиле, у которой по обе стороны от зоны обработки, определяемой расположением заготовки, предусмотрено по одной боковой направляющей пильного полотна, которое в данном случае является ленточным, и
на фиг.5 - разрез направляющей ползуна, в которой ползун установлен с возможностью возвратно-поступательного движения в осевом направлении и с возможностью поворота на угол, ограниченный упругой в окружном направлении опорой.
Осуществление изобретения
На фиг.1 изображена технологическая машина 1, выполненная в виде лобзиковой пилы 2, имеющей корпус 3 и рукоятку 4, вытянутую в продольном направлении лобзиковой пилы 2 и образующую часть корпуса 3. Спереди лобзиковая пила 2 имеет головную часть, в которой в качестве рабочего инструмента предусмотрено приводимое в возвратно-поступательное движение пильное полотно 5. В корпусе 3 расположен электродвигательный узел привода лобзиковой пилы 2, схематично обозначенный номером позиции 6. В корпусе 3 также предусмотрены исполнительные механизмы и средства управления, обозначенные в целом позицией 7, и включающие в себя, помимо прочего, сервопривод 8 поворота пильного полотна 5 вокруг его продольной оси 9, а также вычислительный блок 10, в котором результаты наблюдения, получаемые от устройства визуального контроля, представленного в данном случае сенсором 11, выполненным, например, в виде камеры, могут, наряду с прочими сигналами, обрабатываться и преобразовываться в исполнительные команды для сервопривода 8, а также прочих исполнительных органов.
Сенсор 11 служит для наблюдения за рабочей зоной лобзиковой пилы 2, окружающей пильное полотно 5 в его соответствующем положении врезания в заготовку 12, изображенную в данном случае символически. Пильное полотно 5 вблизи участка, которым оно врезается в заготовку 12, поддерживается со стороны спинки опорными средствами 13, которые допускают поворот пильного полотна 5 или способны поворачиваться вместе с ним и которые могут быть выполнены, например, в виде опорного ролика. Рядом по вертикали с опорными средствами 13, расположенными со стороны спинки пильного полотна, предусмотрена боковая направляющая 14 пильного полотна 5, содержащая направляющие элементы 15, 16, расположенные на опорных рычагах 17, 18, установленными с возможностью поворота относительно осей 20, 21, проходящих параллельно плоским сторонам 19 пильного полотна 5. Эти оси обозначены лишь схематично, а опорные рычаги 17, 18 могут перемещаться относительно друг друга поперек плоских сторон 19 пильного полотна 5 исполнительным органом 8, на чертеже в деталях не показанным, поворачиваясь вокруг осей 20, 21. Направляющие элементы 15, 16 в данном случае представлены направляющими колодками, прилегающими к плоским сторонам 19 пильного полотна 5 посредством скользящих элементов 24, 25. Также в рамках осуществления изобретения в качестве направляющих элементов 15, 16 могут быть предусмотрены направляющие ролики.
Лобзиковая пила 2 может быть известным образом выполнена как лобзиковая пила, пильное полотно которой работает только в прямом направлении работы, причем продольная ось лобзиковой пилы 2 и продольная ось 9 пильного полотна 5 находятся в плоскости пильного полотна. В частности, при этой ориентации плоскости пильного полотна лобзиковая пила 2 также может работать в так называемом режиме маятникового хода, в котором пильному полотну 5 дополнительно сообщается качательное движение вокруг оси, расположенной поперек плоскости пильного полотна. Возможен также режим работы, в котором пильное полотно 5, поворачиваясь вокруг своей продольной оси 9, устанавливается в рабочие положения, в которых оно ориентировано под углом к продольной оси машины.
В схематично представленной конструкции пильное полотно 5 может устанавливаться в свои соответствующие положения, в частности с фиксацией в них, посредством толкателя 26. При этом пильное полотно 5 может поворачиваться относительно передней части лобзиковой пилы 2, в которой установлен ползун, что на чертежах не показано. К фиксируемым угловым положениям пильного полотна относится и положение, соответствующее прямому направлению работы.
Лобзиковая пила 2 снабжена опорной плитой 34, устанавливаемой неподвижно относительно корпуса 3 посредством опоры 35, показанной на чертеже лишь схематично. Опорной плитой 34 лобзиковая пила ставится на заготовку 12. В принципе, возможен также вариант, в котором лобзиковая пила может опираться на заготовку 12 непосредственно направляющими элементами 15, 16 при соответствующем выполнении последних. Опорой для самой заготовки 12 может быть, например, поверхность рабочего стола.
В принципе, лобзиковая пила 2 как пила с возвратно-поступательным движением пильного полотна, изображенная на чертежах в настольном исполнении, также может применяться в качестве подстольной машины, причем в этом случае лобзиковая пила 2 будет находиться в положении, перевернутом относительно показанного на фиг.1, и работать пильным полотном 5, выступающим вверх.
Во время работы лобзиковой пилы 2 с врезающимся в заготовку 12 пильным полотном 5 может происходить "увод" пильного полотна 5. При этом пильное полотно 5 на участке его прохождения через заготовку 12 отклоняется поперек плоскости пильного полотна. Это значит, что поверхность разреза в заготовке 12 проходит от верхней стороны заготовки 12, на которой установлена лобзиковая пила, к нижней стороне заготовки с наклоном. Таким образом, пильное полотно 5 на участке его прохождения через заготовку отгибается заготовкой вбок.
Этот боковой изгиб создает поперечные силы и, по крайней мере в отдельных случаях, закручивающие силы, которые регистрируются в соответствии с изобретением, причем регистрация этих сил может осуществляться в зоне направляющих элементов 15, 16, опорных рычагов 17, 18, или в зоне их опор (оси 20, 21) соответствующими измерительными элементами 38, 39 или же отдельно расположенными датчиками. Такие измерительные элементы символически обозначены на фиг.3 как измерительные элементы 38, встроенные в опорные элементы 15, 16. Вместе с тем, могут быть предусмотрены соответствующие измерительные элементы 39, также символически обозначенные на фиг.3, в деталях относящихся к ним направляющих и опор, например, такие измерительные элементы могут быть встроены в опорные рычаги 17, 18 или установлены в сопряжении с опорными рычагами 17, 18. Приведенная на фиг.3 конструктивная схема иллюстрирует также положение измерительных элементов 39, например, как измерительных элементов, регистрирующих вращающий момент на осях опорных рычагов 17, 18 или относительно них. В принципе, регистрация сил также может осуществляться уже в соответствующем исполнительном органе.
Поперечные и/или закручивающие силы, регистрируемые измерительными элементами, например измерительными элементами 38, 39, обрабатываются в виде данных в вычислительном блоке 10 и преобразуются в команды, формируемые для исполнительного органа. Совершаемые в результате вращательные движения направляющих элементов 15, 16 представлены на фиг.3 стрелками 40, 41 как вращательные движения вокруг продольной оси 9 пильного полотна 5.
Полезный диапазон углов отклонения пильного полотна сравнительно невелик. Соответствующие углы поворота составляют примерно до 2°. В результате такой зависящий от поперечных сил поворот пильного полотна 5 приводит к коррекции "увода" пильного полотна 5, который, как указано выше, был обнаружен и зарегистрирован как поперечная и/или закручивающая сила, за счет соответствующего поворота пильного полотна 5, после чего пильное полотно 5 снова следует по заданной линии работы.
Предлагаемое в изобретении решение поясняется выше на примере пилы с возвратно-поступательным движением пильного полотна, имеющей свободно выступающее пильное полотно 5, т.е. на примере лобзиковой пилы обычной конструкции. В такой пиле пильное полотно 5 является жестким на кручение вокруг своей продольной оси. Поворачиваемость пильного полотна 5, т.е. его подвижность по углу поворота, обычно реализуется в пределах воздействующего на пильное полотно 5 приводного устройства, содержащего, например, ползун 36, изображенный на фиг.5, а также держатель 42 пильного полотна (фиг.1), расположенный в месте перехода от пильного полотна 5 к ползуну 36. В принципе, для обеспечения потребных небольших отклонений пильного полотна по углу поворота жесткое на кручение пильное полотно 5 также можно закручивать в пределах его эластичности.
Для реализации такой поворачиваемости, которая, как поясняется выше, должна обеспечивать лишь небольшой угол поворота, можно использовать, например, конструкцию, показанную на фиг.5. В показанном на этом чертеже поперечном сечении ползуна 36 и направляющего устройства 44 для ползуна 36 имеется внешнее направляющее кольцо 45, которое, например, зафиксировано относительно корпуса 3 и окружает внутреннее направляющее кольцо 46, причем направляющие кольца 45 и 46 установлены с возможностью поворота относительно друг друга вокруг оси 47 ползуна 36, а внутреннее направляющее кольцо 46 установлено на ползуне 36 с фиксацией от проворачивания, но подвижно в продольном направлении. Соединение внутреннего направляющего кольца 46 и ползуна 36, препятствующее их проворачиванию, но допускающее их взаимное продольное перемещение может быть создано, например, с помощью выполненного в ползуне 36 продольного паза 48 и направляющего шипа 49, неподвижно закрепленного во внутреннем направляющем кольце.
Поворачивающиеся относительно друг друга направляющие кольца 45, 46 имеют радиально перекрывающиеся участки, образованные радиальными выемками 50 во внешнем направляющем кольце 45 и выступами 51 на внутреннем направляющем кольце 46, причем выступы 51 имеют в окружном направлении меньшую протяженность, чем выемки 50, в результате чего между ними в окружном направлении имеются промежутки 52. Величина этих промежутков определяет диапазон углов поворота, причем в соответствии с изобретением в промежутках 52, как это показано на фиг.5, расположены опоры 53, прежде всего упругие опоры 53, которые задают базовую ориентацию ползуна в среднем положении, но допускают его поворот в зависимости от приложенного крутящего момента, в результате чего пильное полотно 5 с ползуном 36 может быть повернуто посредством направляющих элементов 15, 16 соответственно поперечной силе, действующей на пильное полотно 5.
Аналогичным образом соответствующая возможность поворота пильного полотна также может быть реализована в держателе пильного полотна.
На фиг.4 схематично при взгляде на спинку пильного полотна показан участок пильного полотна 27 ленточной пилы, т.е. ленточного пильного полотна, на участке его прохождения через заготовку 28. По обе стороны от заготовки 28 предусмотрены взаимодействующие с пильным полотном 27 отдельные поперечные опоры 32, 33, которые представляют собой разнесенные части поперечной опоры 29 и каждая из которых образована направляющими элементами 30 и 31, расположенными с обеих сторон пильного полотна 27. Направляющие элементы, соответственно рассмотренному выше варианту осуществления изобретения, могут поворачиваться вокруг продольной оси 9 пильного полотна 27 или соответственно расположенной полярной оси, в результате чего в показанном на фиг.4 варианте пильное полотно 27, более податливое в поперечном направлении и выполненное в виде ленты, можно соответственно поворачивать и ориентировать в зоне его прохождения через заготовку 28, чтобы в случае ленточной пилы также обеспечить возможность направления резания заготовки, соответствующего заданным условиям.