РАСКРОЙНО-ГРАВИРОВАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО 2-КООРДИНАТНОГО ТИПА С ЧПУ

Полезная модель относится к легкой промышленности и используется для раскроя и/или гравировки кожи, ткани, композитных и других материалов.
Известно устройство для раскроя (Заявка: 94033469/12), экспертная система, включающая встроенное прикладное знание, используется с управляемой раскройной системой для автоматического определения оптимальной скорости подачи в процессе кроения на основании некоторых из числа возможных меняющихся параметров резания системы, в которой программируемый контроллер устанавливает и задает предварительно введенный конфигурационный файл, содержащий данные по определенному параметру управления раскройной системой для того, чтобы направлять работу раскройной системы в соответствии с контуром, описывающим траекторию, по которой должен следовать резак, переносимый раскройной системой, причем резак перемещается в пространстве координат X, У и Z над поверхностью кроения раскройной системы. Двигатели осей X, У и Z, приводятся в действие управляющим током, чтобы перемещать резак со скоростью, установленной конфигурационным файлом. Режущее усилие, которое развивает резак, определяют на заранее определенных участках контура с целью определить сопротивление расклада, и фактическое режущее усилие сравнивают с оптимальным режущим усилием, причем скорость подачи исправляется в сторону увеличения, когда фактическое усилие меньше ожидаемого усилия, в сторону уменьшения, когда фактическое усилие больше ожидаемого усилия, и раскройную систему выключают для перестройки контуров, если фактическое усилие превышает ожидаемое усилие на заранее определенную величину. Скорость подачи рассчитывают для контура с учетом информации, касающейся сопротивления материала, подлежащего кроению, данных о заостренности резака, уровня разрежения тока в двигателе ножа и скорости ножа.
Недостатком данного устройства является присутствие механического воздействия режущего инструмента на изделие.
Известные установки для лазерной фигурной резки плоских изделий, выбранные в качестве аналогов, например, установка фирмы "SANSEI" производства Японии [1], установки STAR, разработанные ЛАЗЕРФАН, Россия [2], включают в свой состав следующие основные элементы: технологический лазер, раскройный стол, систему транспортировки излучения, систему управления, защитную кабину.
Недостатками установок являются наличие дорогих и трудоемких при их монтаже комплектующих механизмов перемещения по основным координатам перемещений (X и Y).
Задача (техническая проблема) - расширение арсенала раскройно-гравировальных устройств 2-координатного типа с ЧПУ.
Технический результат полезной модели заключается в реализации назначения раскройно-гравировального устройства 2-координатного типа с ЧПУ.
Поставленная задача и технический результат достигается тем, что раскройно-гравировальное устройство 2-координатного типа с ЧПУ содержит генератор излучения, установленный неподвижно на стойки, раскройный стол для материала, на котором, на пластиковых ножках, установлена силовая рама, состоящая из четырех взаимно параллельно соединенных угловыми внутренними соединителями алюминиевых профилей, транспортные каретки из композитного материала, с закрепленными на них транспортными роликами, установленные на продольных направляющих Y, на одной из которых установлен шаговый двигатель, передающий движение на ременную передачу, благодаря которой, на транспортных роликах перемещается подвижная направляющая X рабочей каретки, образующая портал с рабочей кареткой, на которой, жестко закреплена лазерная головка и установлен шаговый двигатель в зацеплении с ременной передачей, при помощи которых рабочая каретка имеет возможность перемещения вдоль неподвижных продольных направляющих Y и относительно шагового двигателя подвижной направляющей X, рабочей каретки, имеет оптическую систему, обеспечивающую подачу луча лазера от генератора излучения к материалу, помещенному на раскройном столе, причем оптическая система состоит из трех зеркал, первое из которых установлена на пластиковой подставке, которая закреплена на раскройном столе, второе расположено непосредственно на портале, а третье - на лазерной головке, закрепленной на рабочей каретке, перемещающейся от шагового двигателя и ременной передачи, вдоль направляющей портала, и фокусирующего устройства, которое расположено внутри лазерной головки, смонтированных с возможностью перемещения относительно раскройного стола в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью индивидуальных шаговых электродвигателей.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 - раскройно-гравировальное устройство 2-координатного типа с ЧПУ;
- на фиг. 2 - лазерная головка в разрезе.
Раскройно-гравировальное устройство 2-координатного типа с ЧПУ содержит генератор излучения 1, установленный неподвижно на стойке 2, раскройный стол 3 для материала, на котором, на пластиковых ножках 4, установлена силовая рама 22, состоящая из четырех взаимно параллельно соединенных угловыми внутренними соединителями алюминиевых профилей, транспортные каретки 13 из композитного материала, с закрепленными на них транспортными роликами 21, установленные на продольных направляющих Y 5, к тому же на одной из которых установлен шаговый двигатель 7, передающий движение на ременную передачу 9, благодаря которой, на транспортных роликах 21 перемещается подвижная направляющая рабочей каретки X 18 с рабочей кареткой 15, на которой, жестко закреплена лазерная головка 14 и установлен шаговый двигатель 16 в зацеплении с ременной передачей: 17, при помощи которых рабочая каретка 15 имеет возможность перемещения вдоль неподвижных продольных направляющих Y 5 и относительно шагового двигателя 16 подвижной направляющей рабочей каретки X 18, к тому же, устройство имеет оптическую систему, обеспечивающую подачу луча лазера от генератора излучения 1 к материалу, помещенному на раскройном столе 3, причем оптическая система состоит из трех зеркал 10, 11, 12, первое из которых установлено на пластиковой подставке 23, которая закреплена на раскройном столе 3, второе расположено непосредственно на портале 6, а третье - на лазерной головке 14, закрепленной на рабочей каретке 15, перемещающейся от шагового двигателя 16 и ременной передачи 17,! вдоль направляющей портала 18, и фокусирующего устройства 24, которое расположено внутри лазерной головки 14, смонтированных с возможностью перемещения относительно раскройного стола 3 в двух взаимно перпендикулярных плоскостях с помощью индивидуальных шаговых электродвигателей 7 и 16.
Электродвигатель 7, с установленной электромагнитной муфтой 19, смонтирован на вертикальном валу 8 вместе с ведущим шкивом зубчато-ременной передачи 20.
Луч лазера от генератора излучения 1 падает на зеркало 10, отражается от него и попадает на зеркало 11, которое направляет луч на зеркало 12, отражаясь от которого, луч попадает на фокусирующее устройство 21, установленное перпендикулярно к поверхности раскраиваемого материала, после чего луч прожигает материал.
Портал 6 и рабочая каретка 15 перемещаются в двух взаимно перпендикулярных плоскостях Y по заданной программе, соответствующей раскладке лекал на материале. Фокусное расстояние устройства должно соответствовать толщине настила раскраиваемого материала.
Раскройно-гравировальное устройство 2-координатного типа с ЧПУ содержит силовую раму, где два параллельных профиля силовой рамы являются продольными направляющими Y, с транспортными каретками из композитного материала, на одной из которых установлен шаговый двигатель. На данных каретках, благодаря ременной передаче, перемещается подвижная направляющая рабочей каретки X с рабочей кареткой, на которой жестко закреплена лазерная головка и установлен шаговый двигатель в зацеплении с ременной передачей, при помощи которых рабочая каретка имеет возможность перемещения вдоль неподвижных направляющих и относительно шагового двигателя движущейся направляющей.
Работа предлагаемого раскройно-гравировального устройства осуществляется следующим образом: по сигналу системы управления одновременно подается сигнал подачи энергии Еneble на шаговые двигатели 7, 16. Перемещение относительно координаты X задается шаговым двигателем 16, движение рабочей каретки 15 с установленным на ней лазерной головкой 14, осуществляется с помощью транспортирующего ремня 17 перевернутого обратной плоской стороной через элемент с пониженным коэффициентом трения роликовых шарикоподшипников. Такая конструкция позволяет снизить шумовые эффекты, а также исключить перекос и заклинивание кареток при работе.
За перемещение оси Y отвечает шаговый двигатель 7, который передает вращательное движение с помощью зубчато-ременной передачи 9 перевернутой через шариковый подшипник, который преобразовывает движение в линейное перемещение транспортирующих кареток 13, перемещая их по оси Y относительно неподвижных продольных направляющих 5. Величина этого перемещения равна заданному значению перемещения по оси Y в соответствии с заданным контуром, рисунком или программой G-кода.
Управление шаговыми двигателями осуществляется с помощью управляющей системы, включающие в себя следующие основные элементы: блок питания, плата управления и драйвер управления шаговыми двигателями. Основными командами, поступающими от микрошагового многоканального контролера на шаговый двигатель, являются (STEP/DIR/ENEBLE), сигнал «STEP» является сигналом дискретным сигналом шага или микрошага отрабатываемого шаговым двигателем, сигнал «DIR» отвечает за направление вращения шагового двигателя с двоичным кодированием. Сигнал ENEBLE определяет состояния подачи напряжения на шаговый двигатель включая или отключая его.
Электропитание управляющей системой осуществляется за счет блока питания, осуществляющего преобразование входного напряжения 220 В в потребляемое рабочее напряжение станка. Раскладка управляющего сигнала осуществляется через специальный переходник или корректирующий программный код, позволяющий адаптировать стандартные разъемы ПК со специализированными выходами управляющего контролера раскройно-гравировального устройства.
Жесткость конструкции обеспечивается замкнутой силовой рамой с дополнительными профильными продольными направляющими 5, точность позиционирования которых обеспечивается выполнением мест креплений направляющих на современном оборудовании с ЧПУ. Ошибки высот продольных направляющих 5 минимизируются за счет термической обработки основных элементов силовой рамы в печи по технологии низкотемпературного отпуска металла.
Отсутствие динамических нагрузок на рабочий инструмент позволяет использовать более легкие и дешевые композитные материалы для создания комплектующих, с использованием 3D-принтера. Возможность резки с более высокими скоростями, поскольку из-за отсутствия сил резания материал не смещается, что обычно возникает при процессах резки ножом. Отсутствие оси Z, с ее исполнительными механизмами и электронными комплектующими, на рабочей каретке, увеличивает рабочую скорость перемещений раскройно-гравировального устройства.
Транспортные каретки 13 выполнены из композитных материалов с помощью 3D принтера, что позволяет минимизировать динамические нагрузки за счет снижения массы механизма транспортирования каретки, применение пластмасс в изготовлении конструктивных элементов установки позволило снизить себестоимость, а также решить вопрос взаимозаменяемости основных блоков, вследствие износа или аварии.
Отсутствие динамических нагрузок на рабочий инструмент позволяет использовать более легкие и дешевые композитные материалы для создания комплектующих, с использованием 3D-принтера. Возможность резки с более высокими скоростями, поскольку из-за отсутствия сил резания материал не смещается, что обычно возникает при процессах резки ножом. Отсутствие оси Z, с ее исполнительными механизмами и электронными комплектующими, на рабочей каретке, увеличивает рабочую скорость перемещений раскройно-гравировального устройства.
Список источников:
[1] Машина для лазерного раскроя SANSEIL0906 https://mmtex.ru/product/mashina_dlya_lazemogo_raskroya_sansei_l0906/
[2] Лазерный станок 6040 START PRO
httpa://лазерфан.рф/lazernyj-stanok-6040-start-pro-50vt-80vt-100vt