УСТРОЙСТВО ТИСНЕНИЯ
STAMPING DEVICE

Заявленное изобретение относится к области механической обработки листового, или рулонного, или слоистого материала, в частности к средствам механической деформации без удаления материала, например для тиснения фольгированного материала.
Известно,  что выбранное в качестве ближайшего аналога устройство для обработки плоских материалов содержит станину, ось ведущего вала с размещенным на ней ведущим валом, привод ведущего вала и, по меньшей мере, одну ось ведомого вала с размещенным на ней ведомым валом, при этом ось ведущего вала шарнирно установлена на станине, при этом, по меньшей мере, одна из этих осей поддерживается посредством гибких элементов, являющихся тарельчатыми пружинами, таким образом, что создается способность взаимного регулирования осей как в направлении давления, так и в направлении перемещения, при этом в устройстве предусмотрен ограничитель для ограничения способности регулирования положения осей в направлении перемещения и в направлении давления до величины 0-2 мм (патент США №5598774, кл. МПК В21В 31/02, опубл. 04.02.1997).
Недостатком данного устройства является то, что в нем обеспечивается регулирование положения осей только в направлении перемещения и в направлении давления, при этом тарельчатые пружины, расположенные на концах осей, как правило, не позволяют обеспечить комбинированного перемещения осей и отклонения осей на какой-либо угол от своего положения, кроме того, реакция пружины на воздействие любого внешнего фактора наступает с небольшой временной задержкой, а зачастую и совсем не наступает из-за высокой величины жесткости пружины, что может привести к быстрому износу рельефного рисунка на валках и их механическому повреждению. Иными словами, в указанном устройстве невозможно обеспечить одновременное перемещение осей в нескольких направлениях на разные величины.
Техническим результатом, который может быть получен в заявленном изобретении, является создание устройства тиснения, в котором будет обеспечиваться одновременное перемещение осей в нескольких направлениях на разные величины с незамедлительным реагированием на любое воздействие внешнего фактора.
Технический результат достигается тем, что в устройстве тиснения, содержащем станину, ось ведущего вала с размещенным на ней ведущим валом, привод ведущего вала, соединенный с ведущим валом, и, по меньшей мере, одну ось ведомого вала с размещенным на ней ведомым валом, при этом ось ведомого вала шарнирно установлена на станине, введены шарнирно установленное на станине средство регулирования положения ведомого вала и шарнирные опорные элементы, соединенные с концами оси ведомого вала.
А также тем, что средство регулирования положения ведомого вала выполнено в виде двух соединителей, одними концами шарнирно соединенных со станиной, а другими концами соединенных с компенсирующими элементами, соединенными со станиной, при этом шарнирные опорные элементы установлены на соединителях.
А также тем, что каждый компенсирующий элемент выполнен в виде полого цилиндра из упругопластичного материала, один торец которого соединен с концом соединителя, а другой торец соединен со станиной, при этом внутренняя полость цилиндра сообщена с источником рабочего агента.
А также тем, что каждый компенсирующий элемент выполнен в виде цилиндрической пружины, один конец которой соединен с концом соединителя, а другой конец соединен со станиной.
А также тем, что в соединителе выполнено сквозное отверстие и сообщенные с ним пазы, а каждый шарнирный опорный элемент размещен в указанном сквозном отверстии и снабжен двумя пальцами с установленными на них упругопластичными элементами, расположенными в пазах, при этом на одной из поверхностей каждого шарнирного опорного элемента выполнен паз, а на торцах оси ведомого вала выполнены гребни, с возможностью установки в пазах шарнирных опорных элементов.
А также тем, что в каждом шарнирном опорном элементе выполнено гладкое сквозное отверстие, а в каждом гребне выполнено резьбовое отверстие, расположенное соосно гладкому сквозному отверстию и с возможностью взаимодействия с ним посредством болта.
А также тем, что на одном конце оси ведущего вала выполнена резьба, на которую навинчена гайка, а на другом конце размещен шкив, соединенный с ведущим валом, причем шкив, один из торцов гайки и ось ведущего вала взаимодействуют со станиной посредством подшипников.
А также тем, что на одной из поверхностей соединителя установлен фиксирующий элемент, взаимодействующий с упругопластичными элементами.
А также тем, что пальцы, которыми снабжен шарнирный опорный элемент, расположены соосно.
А также тем, что ось сквозного отверстия, выполненного в шарнирном опорном элементе, и оси пальцев, которыми снабжен шарнирный опорный элемент, пересекаются под прямым углом.
А также тем, что соединители соединены с компенсирующими элементами шарнирно.
А также тем, что компенсирующие элементы соединены со станиной шарнирно.
А также тем, что полый цилиндр из упругопластичного материала является армированным резиновым шлангом,
А также тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде пластины.
А также тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде рамки.
А также тем, что на ведущем и ведомом валах размещены средства тиснения.
Заявленное устройство тиснения поясняется при помощи чертежей, на которых:
на фиг.1 приведена схема устройства тиснения;
на фиг.2 показан вид сбоку устройства тиснения по стрелке А на фиг.1;
на фиг.3 показан вид сбоку устройства тиснения по стрелке Б на фиг.1;
на фиг.4 увеличено показан фрагмент В на фиг 2 без фиксирующего элемента, на котором показан шарнирный опорный элемент, установленный в соединителе средства регулирования положения ведомого вала;
на фиг.5 показан разрез по линии Г-Г на фиг.4;
на фиг.6 показан разрез по линии Д-Д на фиг.4;
на фиг.7 показан вид сверху устройства тиснения. На чертежах приняты следующие обозначения:
- станина 1;
- ведущий вал 2;
- ось 3 ведущего вала 2;
- ведомый вал 4;
- ось 5 ведомого вала 4;
- привод 6 ведущего вала 2;
- средство 7 регулирования положения ведомого вала;
- шкив 8;
- шарнирный опорный элемент 9;
- соединитель 10;
- цилиндрический шарнир 11;
- компенсирующий элемент 12
- цилиндрический шарнир 13;
- сквозное отверстие 14;
- палец 15;
- упругопластичный элемент 17;
- паз 18;
- паз 19;
- гребень 20;
- гладкое сквозное отверстие 21;
- резьбовое отверстие 22;
- фиксирующий элемент 23;
- болт 24;
- гайка 25;
- подшипник 26;
- втулка 27;
- втулка 28;
- бесконечный ремень 29.
Заявленное устройство тиснения содержит станину 1, ведущий вал 2, размещенный на оси 3 ведущего вала 2, привод 6 ведущего вала 2, соединенный с ведущим валом 2, и, по меньшей мере, одну ось 5 ведомого вала 4 с размещенным на ней ведомым валом 4. Ось 5 ведомого вала 4 шарнирно установлена на станине 1 при помощи средства 7 регулирования положения ведомого вала 4, причем каждый конец оси 5 ведомого вала 4 соединен со средством 7 регулирования положения ведомого вала 4 посредством шарнирного опорного элемента 9. При этом на ведущем и ведомом валах 2 и 4 размещены средства тиснения (не показаны), которые могут быть выполнены в виде рифления на самих валах 2 и 4 или отдельных обечаек с рифлением.
Средство 7 регулирования положения ведомого вала состоит из соединителей 10 и компенсирующих элементов 12. Соединители 10 одними концами при помощи цилиндрических шарниров 11 соединенны со станиной 1, а другие концы соединены с компенсирующими элементами 12 при помощи цилиндрических шарниров 13, благодаря которым компенсирующие элементы 12 могут совершать вращательные движения. Кроме того, компенсирующими элементы 12 соединены со станиной 1 либо жестко, как показано на фиг.2 и 3, либо при помощи цилиндрических шарниров для выполнения поворота с целью компенсации отклонения соединителей 10. Компенсирующий элемент 12 выполнен в виде полого цилиндра с герметично закрытыми торцами из упругопластичного материала, предпочтительно это может быть отрезок армированного резинового шланга, один торец которого соединен с концом соединителя, а другой торец соединен со станиной, при этом внутренняя полость цилиндра сообщена с источником (не показан) рабочего агента (например, воздуха). В предпочтительном варианте исполнения источник рабочего агента выполнен в виде пневматического цилиндра.
В менее предпочтительном варианте компенсирующий элемент 12 может быть выполнен в виде цилиндрической пружины, один конец которой соединен с концом соединителя 10, а другой конец соединен со станиной 1. Соединители 10 могут быть выполнены, например, в виде пластин.
Шарнирный опорный элемент 9 может иметь форму правильного параллелепипеда, две противоположные грани которого снабжены пальцами 15, в предпочтительном варианте исполнения оси пальцев 15 перпендикулярны поверхностям указанных граней и лежат на одной прямой, иными словами пальцы 15 расположены соосно. На каждом пальце 15 размещено, по меньшей мере, два упругопластичных элемента 17, выполненных, например в виде резиновых колец. В каждом соединителе 10, например, в центральной его части, выполнено сквозное отверстие 14 и сообщенные с ним пазы 18 таким образом, что шарнирный опорный элемент 9 размещен в указанном сквозном отверстии 14, а упругопластичные элементы 17, которыми снабжены пальцы 15, расположены в пазах 18.
На одной из граней шарнирного опорного элемента 9, поверхность которой перпендикулярна поверхностям граней, на которых расположены пальцы 15, выполнен паз 19, а на обоих торцах оси 5 ведомого вала 4 выполнены гребни 20 (фиг.6), с возможностью установки в пазах 19 шарнирных опорных элементов 9. Кроме того, в каждом шарнирном опорном элементе 9 выполнено гладкое сквозное отверстие 21, а в каждом гребне 20 выполнено резьбовое отверстие 22, расположенное соосно гладкому сквозному отверстию 21 и с возможностью взаимодействия с ним посредством болта 24. Наиболее предпочтительным вариантом исполнения является вариант, когда ось сквозного отверстия 21, выполненного в шарнирном опорном элементе 9, и оси пальцев 15, которыми снабжен шарнирный опорный элемент 9, пересекаются под прямым углом.
На одной из поверхностей соединителя 10 установлен фиксирующий элемент 23, взаимодействующий с упругопластичными элементами. При этом фиксирующий элемент 23 может быть выполнен в виде рамки или пластины, но выполнение фиксирующего элемента 23 в виде пластины должно предусматривать отверстие для головки болта 24 (фиг.5).
На соединителях 10 описанным выше способом может быть установлено несколько осей 5 ведомого вала 4, при этом множество ведомых валов 4 может находится в контактном взаимодействии между собой или с ведущим валом 2.
На одном конце оси 3 ведущего вала 2 выполнена резьба, на которую навинчена гайка 25, а на другом конце размещен шкив 8, соединенный с ведущим валом 2, причем шкив 8, один из торцов гайки 25 и ось 3 ведущего вала 2 взаимодействуют со станиной 1 посредством подшипников 26 через втулки 27 и 28. На фиг 7 показано, что с втулкой 27 взаимодействуют ось 3 ведущего вала 2 и один из торцов гайки 25, а с втулкой 28 взаимодействуют ось 3 ведущего вала 2 и шкив 8. Однако применение втулок 27 и 28 необязательно и шкив 8, один из торцов гайки 25 и ось 3 ведущего вала 2 могут взаимодействовать со станиной 1 только посредством подшипников 26.
Устройство тиснения работает следующим образом.
Перед началом работы компенсирующие элементы 12 средства 7 регулирования положения ведомого вала 4 не подвержены воздействию каких-либо нагрузок, вследствие чего средство 7 регулирования положения ведомого вала 4 находится в исходном нерабочем положении, а поверхность вращения ведомого вала 4 не взаимодействует с поверхностью вращения ведущего вала 2, и между указанными поверхностями имеется зазор. Перед тем как начать операцию тиснения, между поверхностями вращения ведущего вала 2 и ведомого вала 4 размещают материал, на поверхности которого будет выполнено тиснение.
При начале работы устройства тиснения из источника рабочего агента во внутреннею полость компенсирующего элемента 12 подают под давлением рабочий агент. Под действием возрастающего давления образующая поверхность каждого компенсирующего элемента 12 деформируется, выгибаясь в направлении от оси компенсирующего элемента 12, выполненного в виде цилиндра из упругопластичного материала, компенсирующий элемент примет форму, близкую к тору. При этом длина каждого компенсирующего элемента 12 уменьшится и его торец, соединенный с соединителем 10, сместится к торцу, соединенному со станиной 1. Конец соединителя 10, соединенный с торцом компенсирующего элемента 12, также совершит перемещение в направлении торца компенсирующего элемента 12, соединенного со станиной 1. При этом соединитель 10 и компенсирующий элемент 12 не претерпят дополнительных деформаций за счет проворачивания концов соединителя 10 в цилиндрических шарнирах 11 и 13. Кроме того, компенсирующие элементы 12, как указывалось выше, могут быть соединены со станиной 1 при помощи цилиндрических шарниров (не показаны). Если в качестве компенсирующих элементов 12 используются цилиндрические пружины, то к ним необходимо прикладывать сжимающее усилие от какого-либо внешнего источника усилий, например поршневого пневмо- или гидроцилиндра.
После того, как конец соединителя 10, соединенный с торцом компенсирующего элемента 12, изменит свое положение, ведомый вал 4, установленный на оси 5, которая своими концами взаимодействует с двумя соединителями 10, также изменит свое положение, сместившись в направлении ведущего вала 2 и прижавшись к нему. При этом поверхности вращения валов 2 и 4 или средства тиснения, расположенные на них, вступят в контактное взаимодействие через материал, на поверхности которого будет выполнено тиснение.
Для того чтобы элементы средств тиснения (например, углубления и выступы), размещенные на ведущем валу 2 и ведомом валу 4, приняли соответствующее положение относительно друг друга (например, чтобы выступы на одном из валов 2 или 4 были расположены в углублениях на другом из валов 4 или 2), сжимающее усилие от ведомого вала 4 передается на его ось 5, а от оси 5 ведомого вала 4 на шарнирные опорные элементы 9 и пальцы 15. Пальцы 15 деформируют упругопластичные элементы 17, расположенные в пазах 18, при этом положение оси 5 и ведомого вала 4 изменяется так, чтобы элементы средств тиснения приняли соответствующее положение относительно друг друга. Пальцы 15 могут прикладывать сжимающее усилие к упругопластичным элементам 17 под любыми сферическими углами, поэтому смещение положения оси 5 ведомого вала 4 может осуществляться в любом направлении на расстояние, равное размеру, на который сжимается упругопластичный элемент 17.
После того, как элементы средств тиснения примут требуемое положение относительно друг друга, на привод 6 ведущего вала 2 подают питание (например, электропитание) и его вал начинает вращаться, передавая крутящий момент шкиву 8 посредством бесконечного ремня 29. Шкив 8 вращает соединенный с ним ведущий вал 2, а он, в свою очередь, передает крутящий момент ведомому валу 4.
Если во время работы устройства тиснения между ведущим валом 2 и ведомым валом 4 попадет посторонний предмет или имеющийся на поверхности подвергаемого тиснению материала дефект в виде выступа, то он окажет отклоняющее усилие (действующее перпендикулярно поверхности вращения ведомого вала 4) на поверхность средства тиснения ведомого вала 4. При этом ведомый вал 4 передаст указанное отклоняющее усилие оси 5 ведомого вала 4, а она, в свою очередь, передаст его на шарнирные опорные элементы 9 и пальцы 15. Пальцы 15 деформируют упругопластичные элементы 17, расположенные в пазах 18, при этом положение оси 5 и ведомого вала 4 изменяется так, чтобы посторонний предмет или имеющийся на поверхности подвергаемого тиснению материала дефект в виде выступа прошел между средствами тиснения, размещенными на поверхностях ведомого вала 4 и ведущего вала 2, не нанеся повреждений указанным средствам тиснения.
Если отклоняющего усилия будет не достаточно для сжатия упругопластичных элементов 17, то оно будет воспринято соединителями 10. При этом концы соединителей 10, соединенные с торцами компенсирующих элементов 12, окажут растягивающее усилие на компенсирующие элементы 12. В свою очередь, компенсирующие элементы 12, выполненные из упругопластичного материала, растянутся в направлении соединителей 10, а соединители 10 отклоняться от рабочего положения, позволяя оси 5 ведомого вала 4 изменить свое положение так, чтобы посторонний предмет или имеющийся на поверхности подвергаемого тиснению материала дефект в виде выступа прошел между средствами тиснения, размещенными на поверхностях ведомого вала 4 и ведущего вала 2, не нанеся повреждений указанным средствам тиснения.
После прохождения постороннего предмета или имеющегося на поверхности подвергаемого тиснению материала дефекта между средствами тиснения, размещенными на ведущем и ведомом валах 2 и 4, ведомый вал 4 вернется в свое исходное положение.
После прекращения выполнения операции тиснения или при аварийной остановке устройства тиснения отключают питание от привода 6 ведущего вала 2, снижают до нулевого значения избыточное давление во внутренней полости компенсирующего элемента 12, выполненного в виде цилиндра (или прекращают действие сжимающего усилия, в случае если компенсирующие элементы 12 выполнены в виде цилиндрических пружин). Компенсирующие элементы 12 принимают свою исходную форму и перемещают концы соединителей 10 в направлении от соединенных с ними торцов. Соединители 10 перемещают ось 5 ведомого вала 4, выводя ведомый вал 4 из контактного взаимодействия с ведущим валом 2.
При необходимости замены ведущего вала 2 свинчивают гайку 25 с конца оси 3 ведущего вала 2 и смещают ось 3 ведущего вала 2 до того положения, когда конец с резьбой ведущего вала 2 окажется в ближайшем шкиву 8 подшипнике 26, извлекают из устройства тиснения ведущий вал 2, устанавливают в устройство тиснения новый ведущий вал 2 и возвращают ось 3 ведущего вала в исходное положение. Затем навинчивают гайку 25 на конец с резьбой оси 3 ведущего вала 2.
При необходимости замены ведомого вала 4 вывинчивают болты 24 из резьбовых отверстий 22, выполненных в гребнях 20 на торцах оси 5 ведомого вала 4, выводят гребни 20 из взаимодействия с пазами 19 шарнирных опорных элементов 9, снимают ведомый вал 4 с его оси 5, устанавливают новый ведомый вал 4 на ось 5 ведомого вала 4, размещают гребни 20 в пазах 19 и ввинчивают болты 24 через гладкие сквозные отверстия 21 в резьбовые отверстия 22.
Таким образом, за счет того, что ось ведомого вала шарнирно установлена на станине с возможностью изменения своего положения посредством компенсирующих элементов и шарнирных опорных элементов, будет обеспечиваться одновременное взаимное смещение осей в нескольких направлениях на разные величины с незамедлительным реагированием на любое воздействие внешнего фактора.