СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ЛИСТОВОГО СТЕКЛА
SHEET GLASS PROCESSING MACHINE

Изобретение относится к машиностроению и может быть применено на предприятиях для производства изделий из листового стекла, в мастерских по выпуску эксклюзивной мебели, а также на предприятиях по изготовлению витражей, стеклянных столешниц и других аналогичных изделий.
Известен станок для обработки стекла, в том числе и фацета, который содержит корпус, стол с механизмом закрепления этих изделий, состоящий из вакуумных присосок и соединенных посредством трубопроводов с вакуумным насосом, размещенным в корпусе.
Устройство также включает и обрабатывающую головку с инструментом, смонтированную с возможностью поворота на консоли и механизм ориентации инструмента относительно кромки обрабатываемого изделия в виде винтовой пары, приводимой в движение микроэлектродвигателем. Обрабатывающая головка с инструментом имеет свой индивидуальный привод, а ее подвод к кромке обрабатываемого изделия и последующий отвод производится вручную (см. Станок для обработки фигурной кромки стекла и фацета В 20 ре ADELIO LATTUADA Каталог «Оборудование и инструмент для обработки стекла». М, Ками, 2008 г., с.13 Приложение 1 в обложке каталога фирмы «КАМИ»).
Указанный станок имеет существенные недостатки, заключающиеся в том, что он имеет очень сложное конструктивное исполнение, как следствие и сложность его изготовления, а это приводит к значительному возрастанию стоимости оборудования. Отмеченный недостаток обусловлен тем, что для выполнения геометрически точного фацета по всей длине обрабатываемой поверхности необходимо строгое соблюдение взаимного расположения обрабатываемой поверхности и шлифовального инструмента.
Чтобы выполнить это условие, все присоски, удерживающие стекло, должны иметь базовые поверхности, строго расположенные в единой плоскости, а шлифовальный инструмент должен быть строго плоскопараллелен стеклу. Все это требует высокой точности изготовления его узлов и станка в целом; причем даже высокая точность изготовления не гарантирует точности взаимного расположения инструмента и плоскости обрабатываемого изделия по всей длине обрабатываемой поверхности, так как стеклянный лист, особенно при малой толщине и большом диаметре (длине) имеет значительную неплоскостность (провисание), кроме того, особенно по мере износа узлов вращения рабочего стола возникают биения обрабатываемого изделия в вертикальной плоскости, что непременно внесет геометрические искажения в обрабатываемый фацет на поверхности стекла. Следует дополнительно указать, что высокая точность инструмента относительно изделия требует повышенной жесткости составных частей конструкции, что приводит к значительной металлоемкости станков подобного типа, их вес находится в пределах 850-1100 кг.
Известен также и станок для обработки изделий из листового стекла, преимущественно для изготовления фацета, содержащий корпус, связанный с приводом вращения стол с устройством для закрепления обрабатываемого изделия, поворотный с шарнирносвязанными звеньями манипулятор со смонтированным на нем держателем, включающем поворотную платформу с площадкой, на которой размещены опорный и упорные вращающиеся ролики, предназначенные для контакта с кромкой листа, и соединенную с ней подвижную стойку, имеющей плавающую часть в виде пантографа, на конце которого смонтирована обрабатывающая головка с инструментом, поджимом к поверхности обрабатываемого изделия механизмом его прижима, а стол для закрепления изделия установлен в корпусе на шаровой опоре и выполнен плавающим с возможностью наклона в сторону обрабатывающей головки инструмента, перемещаемого по контуру изделия с усилием, обеспечивающим плотное прилегание изделия к поверхностям опоры и упорных роликов. При обработке фацета на плавающей части поворотного держателя установлена дополнительная опора для обеспечения его жесткой фиксации (см. Патент РФ №2419530 В24В 9/10, опубликован 20.12.2010 г., Бюл. №35). Данный станок по технической сущности и достигаемому техническому эффекту является наиболее близким к предлагаемому станку для обработки изделий из листового стекла и в частности для изготовления фацета и принят в качестве прототипа. Предлагаемый станок относительно аналога устраняет практически все его недостатки: он значительно легче по весу, проще по конструкции, а главное позволяет получать равномерность фацета по всему периметру изделия со сложным профилем, ввиду того, что его конструкция основана на ином принципе проведения изготовления фацета, а именно осуществляется придание подвижности как обрабатывающему инструменту, так и обрабатываемому изделию. По отношению же к станку, принятому за прототип, предлагаемый станок обладает тем преимуществом, что при его использовании можно получить за счет соединения направляющей штангой держателя обрабатывающей головки со столом и исключения человеческого фактора при прижиме инструмента к кромке изделия, более точный и более высокого качества фацет.
Технический результат - повышение точности изготовления фацета достигается за счет того, что держатель связан подвижно с помощью направляющей штанги со столом, который снабжен поворотной подпружиненной к манипулятору плитой, посредством которой он имеет возможность регулируемого наклона в сторону обрабатывающей головки с инструментом, при этом станок дополнительно снабжен механизмом прижима, кромки стекла к упорным роликам поворотной платформы держателя, установленном на звеньях манипулятора. К особенности станка относится и выполнение поворотной платформы с площадкой, соединенной с подвижной стойкой с обрабатывающей головкой подпружинено и с помощью четырехзвенного рычажного механизма. Отличие станка заключается и в том, что механизм подачи обрабатывающей головки с инструментом к поверхности стеклянного листа выполнен в виде винтовой пары, при этом винт размещен на подвижной стойке, а гайка выполнена в кронштейне, жестко закрепленном на поворотной платформе. На достижение точности изготовления фацета, а также автоматизации процесса его изготовления направлено и размещение пневмоцилиндра на крайних звеньях манипулятора, который позволяет при заданной величине давления выдерживать одинаковой силы прижим кромки стеклянного листа к упорным роликам поворотной платформы по всему его периметру.
Для изготовления заданного угла фацета на стеклянном листе обрабатывающая головка с инструментом имеет возможность наклона к плоскости листа с помощью винтовой пары, установленной на подвижной стойке, и, кроме того, она имеет индивидуальный привод ее вращения. А чтобы обеспечить плавный заход и сход листового стекла с упорного ролика, рядом с ним на площадке поворотной платформы смонтированы две треугольные призмы с удлиненными гранями в стороны от его поверхности. При изготовлении фацета на твердых материалах, таких как стекло, большое значение для его качества и скорости резания имеет подача на инструмент смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ). Особенно это важно при высоких скоростях такой обработки, потому что подаваемая СОЖ разбрызгивается в сторону от инструмента, что приводит к нерациональному ее расходованию и нарушению санитарно-технических условий эксплуатации станка, поэтому для исключения этого явления в зоне обработки, вокруг обрабатывающей головки с инструментом смонтирован сборный кожух с замкнутым объемом, в который подается СОЖ, значительно уменьшая ее разбрызгивание в производственное пространство.
Станок для обработки изделий из листового стекла является новым, поскольку совокупность предложенных признаков, отраженных в формуле изобретения в источниках информации не обнаружена.
Предложенный станок как техническое решение обладает изобретательским уровнем, так как состав его конструктивных элементов и его новая компоновка, которые отражены как признаки в ограничительной и отличительной частях формулы изобретения, не являются очевидными. Дело в том, что предложенная конструкция станка является усовершенствованием аналогичной конструкции станка (прототипа) того же заявителя и задача стояла в том, чтобы за счет применения простейших средств придать ему более высокий уровень автоматизации процесса обработки и точности изготовления фацета по всему периметру листового стекла сложной переменной формы. Эту задачу удалось решить путем соединения подвижной штангой держателя обрабатывающей головки с инструментом со столом, на котором закреплено обрабатываемое изделие. Это техническое решение ориентирует ось наклона стола со стеклянной пластиной строго перпендикулярно направляющей штанге, которая связана с обрабатывающей головкой с инструментом, что в свою очередь гарантирует постоянство расположения (угла наклона) между плоскостью стеклянной пластины, закрепленной на столе, и обрабатывающей поверхностью инструмента. В этом случае обрабатывающая головка с инструментом всегда будет находиться точно на постоянном расстоянии от плоскости листа, закрепленного на вращающемся наклонном столе, а стало быть, и фацет будет образовываться точным по всему периметру листового стекла.
На точность и равномерность поверхности изготавливаемого фацета оказывает влияние и установленный на крайних звеньях манипулятора пневматический цилиндр, который равномерно поджимает кромку листа к вращающимся опорным роликам поворотной площадки. На достижение технического эффекта также оказывают влияние не вполне очевидные дополнительные признаки формулы изобретения.
Промышленная применимость станка не вызывает сомнения, уже изготовлен опытный образец, проведены его испытания, получены положительные результаты, подтверждающие достижение обозначенного технического эффекта.
Изображение проиллюстрировано чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид станка, на фиг.2 показан вид сверху, на фиг.3 - держатель обрабатывающей головки с инструментом, схема стола с приводом изображена на фиг.4, а на фиг.5 показано расположение опорного и упорного роликов на площадке поворотной платформы.
Станок для обработки изделий из листового стекла содержит корпус 1, стол 2, связанный с приводом его вращения в виде мотор-редуктора 3 и имеющий устройство 4 для закрепления обрабатываемого изделия 5, поворотный манипулятор 6, составленный из шарнирно соединенных звеньев 7, на котором смонтирован держатель 8, включающий поворотную платформу 9 с площадкой 10 с размещенными на ней вращающимися опорным и двумя упорными роликами 11 и 12, предназначенными для контактирования с кромкой 13 изделия 5 и соединенную с ней четырехзвенным рычажным механизмом 14 подвижную стойку 15, на которой установлена обрабатывающая головка 16 с инструментом 17. Обрабатывающая головка 16 снабжена индивидуальным приводом - электродвигателем 18 вращения инструмента 17 и приводом 19 подачи к поверхности обрабатываемого изделия 5, выполненным в виде винтовой пары, включающей винт 20, установленный на подвижной стойке 15 и гайку 21 в кронштейне 22, жестко закрепленном на поворотной платформе 9. Также обрабатывающая головка 16 с инструментом 17 имеет возможность наклона к плоскости листа, осуществляемого с помощью винтовой пары 23, установленной на подвижной стойке 15. Причем держатель 8 и стол 2 соединены между собой подвижной направляющей штангой 24, имеющей возможность прямолинейного перемещения относительно стола 2, а для постоянного и плавного поджима кромки 13 изделия 5 к вращающимся двум упорным роликам 12 между крайними звеньями 25 и 41 манипулятора 6 установлен пневмоцилиндр 26 с источником 27 сжатого воздуха. При этом, чтобы обрабатываемое изделие 5, закрепленное на столе 2 при его вращении плавно и безударно входило в зону обработки на цилиндрическую часть опорного ролика 11, по обе стороны от него на площадке 10 поворотной платформы 9 размещены две призмы 28 с удлиненными гранями 29 в противоположных направлениях. Кроме того, в зоне обработки вокруг обрабатывающей головки 16 с инструментом 17 смонтирован кожух 30 с замкнутым объемом 31 (на фиг. не показан), в который подается СОЖ. Важным узлом станка является стол 2 для закрепления обрабатываемого изделия 5, представляющий собой стакан 32 с плунжером 33, шток 34 которого связан с приводом 40 вертикального перемещения плунжера 33, предназначенного для создания вакуума, удерживающего стеклянный лист на рабочем столе 2. При этом стакан 32 через гибкие элементы 36 и 35 соединен с помощью приводного вала 42 с мотор-редуктором 3, осуществляющего вращение стола 2. Стол 2 снабжен подпружиненной поворотной плитой 37 и регулируемым упором 38, который обеспечивает заданный ее наклон, а вместе с ней и наклон стола 2 с обрабатываемым изделием 5, сохраняя возможность ее вращения.
Причем для обеспечения функционирования станка между поворотной платформой 9 и подвижной стойкой 15 с обрабатывающей головкой 16 установлены пружины 39, создающие необходимый зазор между кромкой инструмента 17 и плоскостью обрабатываемого изделия 5, выбираемый приводом 19 его подачи.
Станок для обработки листового стекла преимущественно для изготовления фацета работает следующим образом. Изделие 5 из листового стекла сложной и комбинированной формы помещают на рабочий стол 2, для более плотного прилегания между можно положить упругую прокладку резины (на фиг. не показано), затем приводом 40 через шток 34 перемещают в стакане 32 плунжер 33, создавая вакуум, и таким образом, надежно закрепляют изделие, предназначенное для обработки. Далее упором 38 осуществляют заданный наклон поворотной плиты 37 и вместе с ней и стола 2 с установленным изделием 5, а наклон инструмента 17 проводят с помощью винтовой пары 23, обеспечивая с помощью нониуса заданный угол изготовления фацета. К установленному и закрепленному на столе 2 изделию 5 подводят манипулятором 6 держатель 8 с обрабатывающей головкой 16 и инструментом 17 и через призму 28, опорный ролик 11 касаются упорными роликами 12 кромки 13 изделия. С помощью винта 20 подачи опускают обрабатывающую головку 16 с инструментом 17 до касания его поверхности обрабатываемого изделия 5, потом отводят манипулятор 6 и подают этим же винтом инструмент 17 на нужную глубину врезания. Включают мотор-редуктор 3 вращения стола 2 со скоростью 1-4 оборота в минуту, а включением электродвигателя 18 приводят во вращение инструмент 17, после чего в замкнутый объем 31 кожуха 30 в зону обработки подают СОЖ и снова вводят инструмент на врезание с обрабатываемым изделием 5. Включенный пневмоцилиндр 26 осуществляет плавный поджим кромки 13 изделия 5 к роликам 12, обеспечивая равномерность изготовления фацета. Если обрабатываемое изделие 5 имеет замкнутую форму (круг, овал, эллипс или большого радиуса выпуклость-вогнутость), то изготовление фацета проводится в полуавтоматическом режиме. Наклон угла стола 2 с обрабатываемым изделием 5 регламентируется в пределах от 1 до 5° к горизонтали и объясняется необходимостью обеспечения плотного прилегания листа стекла к опорному ролику 11.
После окончания изготовления фацета, обрабатывающая головка 16 с инструментом 17 манипулятором 6 отводится от обрабатываемого изделия и станок выключается, а готовое изделие снимается со стола 2 путем приведения плунжера 33, используемого в качестве присоски, в исходное состояние и цикл работы станка повторяется вновь.
Станок предназначен для снятия фацета со стекла криволинейной и комбинированной формы в стеклообрабатывающих предприятиях и мебельной промышленности, на которых из-за серийности продукции не требуется его перенастройка, например, на снятие кромки.
Предложенный по изобретению станок уже изготовлен заявителем, проведены испытания, в результате которых установлена его работоспособность и подтверждено достижение им технического результата, т.е. получение равномерного, точного по размерам по всей длине сложной формы обрабатываемого изделия.
Станок конструктивно прост и не требует для изготовления специализированного оборудования, при этом из-за малой металлоемкости его вес составляет всего 220 кг, что значительно меньше веса известных станков подобного назначения (см. аналог в описании заявки).
А предлагаемое в станке устройство для закрепления обрабатываемого изделия позволит применять его во многих станках, предназначенных для обработки изделий типа стекла и керамики, а главное значительно снизить себестоимость изготовления станка в целом. Станок мобилен и удобен в эксплуатации, что позволяет использовать его в любых условиях современного производства.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки на изобретении
1. Авторское свидетельство СССР №367213 В24В 9/09 опубл. 14.06.1973 г.
2. Авторское свидетельство СССР №483230 В24В 9/08 опубл. 18.12.1975 г.
3. Патент РФ №1568398 В24В 9/08 опубл. 27.07.1996 г.
4. Патент РФ №2180282 В24В 9/10 опубл. 10.03.2002 г.
5. Патент РФ №2041789 В24В 9/08 опубл. 20.08.1995 г.
6. Полезная модель РФ №26760 В23В 31/30, опубл. 20.12.2002 г.
7. Полезная модель РФ №26994 В24В 9/06, опубл. 10.01.2003 г.