СТАНОК ГРАВИРОВАЛЬНЫЙ

Заявляемая полезная модель относится к устройствам для гравирования и предназначена для выполнения художественных работ на поверхности твердых материалов путем точечного разрушения части поверхностного слоя материала.
Среди устройств для гравирования известно устройство для получения изображения на твердом материале (патент РФ №2089401 на изобретение, МПК 6 В44В 3/00, 1997 [1]), содержащее компьютер, исполнительное устройство, включающее прямоугольную раму, мост, установленный на раме с возможностью перемещения вдоль одной из ее осей, каретку, установленную на мосту с возможностью продольного перемещения относительно него, кинематически связанный с кареткой инструмент ударного действия с приводом ударного перемещения от соленоида и контроллер, вход которого соединен с компьютером, а выходы - с приводами перемещения моста и каретки и с соленоидом. Исполнительное устройство снабжено подвижным относительно каретки корпусом, в котором размещен соленоид, и связанным с корпусом посредством горизонтальной оси поворота подпружиненным рычагом, на свободном конце которого установлен инструмент, а сердечник соленоида выполнен подпружиненным и проходит через отверстие, выполненное в корпусе с возможностью взаимодействия с рычагом, при этом рама имеет средство для ее установки на обрабатываемой поверхности.
По патенту РФ №2230670 на изобретение (МПК 7 В44В 3/00, 2004 г. [2]) известен также гравировальный станок, содержащий основание, портальный каркас с продольными направляющими, траверсу с поперечной направляющей, несущей каретку с гравировальной головкой и ударным инструментом. Траверса снабжена П-образным кронштейном с набором пластин, а гравировальная головка - Г-образным рычагом с возможностью вертикального перемещения и роликом, контактирующим с пластинами на кронштейне. Станок дополнительно снабжен механизмом слежения, куда входит скалка и лапка, постоянно контактирующие с обрабатываемой поверхностью.
Недостатком указанных устройств является использование подшипников скольжения для реализации возможности перемещения моста и каретки. Указанный недостаток проявляется следующим образом. При работе устройства образуется большое количество абразивной пыли. Попадая на раму или мост,
пыль приводит к истиранию поверхностей скольжения подшипников, и увеличению их люфта. Это приводит к значительному снижению эксплуатационного ресурса подшипников, и необходимости относительно частой их замены.
Указанный гравировальный станок [2] является по совокупности существенных признаков наиболее близким устройством того же назначения к заявляемой полезной модели. Поэтому он принят в качестве прототипа заявляемой полезной модели.
Техническим результатом, обеспечиваемым заявляемой полезной моделью, является увеличение износостойкости гравировального станка. Достижение указанного технического результата позволяет увеличить межремонтный срок эксплуатации станка.
Сущность полезной модели состоит в том, что в станок гравировальный содержит жесткую прямоугольную раму с поперечными перекладинами, и продольными направляющими. На продольных направляющих с возможностью перемещения закреплена поперечная траверса, содержащая поперечные направляющие. На поперечных направляющих с возможностью перемещения размещена каретка с ударным механизмом. Станок также снабжен приводами поперечной траверсы и каретки. Каждая из продольных и поперечных направляющих имеет круглое поперечное сечение. Узлы крепления поперечной траверсы и каретка выполнены содержащими ролики, установленные на подшипниках качения. Приводы поперечной траверсы и каретки выполнены ременными, содержащими зубчатый ремень.
Поперечная траверса содержит преимущественно две поперечные направляющие, а ролики узлов крепления поперечной траверсы и каретки установленны преимущественно с возможностью их движения вдоль направляющих. При этом предпочтительно, чтобы ролики узлов крепления поперечной траверсы и каретки были размещены относительно направляющих так, чтобы плоскость вращения каждого ролика проходила через ось той направляющей, вдоль которой ролик перемещается. При этом целесообразно, чтобы ролики узлов крепления поперечной траверсы были расположены группами по четыре ролика, причем ролики в каждой группе были выполнены охватывающими одну продольную направляющую по окружности, ограничивающей поперечное сечение этой направляющей. Например, поперечная траверса может содержать два узла крепления, каждый из которых содержит две
группы роликов, при этом ролики в каждой группе размещены по окружности с угловым смещением один относительно другого на угол 90 градусов, а угол размещения плоскости вращения каждого ролика к вертикали составляет 45 градусов.
Ударный механизм предпочтительно закреплять к каретке через амортизатор. Ударный механизм может содержать корпус с зазорообразующими роликами, коромысло, боек и соленоид с сердечником. При этом зазорообразующие ролики возможно закреплять в нижней части корпуса ударного механизма, коромысло с возможностью качения допустимо закреплять в корпусе ударного механизма, соленоид возможно жестко закреплять в корпусе ударного механизма с обеспечением возможности воздействия его сердечника на первый рычаг коромысла, а второй рычаг коромысла допустимо выполнять с обеспечением возможности воздействия на боек.
Раму предпочтительно снабжать упорами, размещенными вдоль продольных направляющих. Каждый упор допустимо выполнять в виде отрезка углового профиля с возможностью перемещения его концов вдоль поперечных перекладин и фиксации к поперечным перекладинам в выбранном положении.
Станок целесообразно выполнять содержащим блок управления с микроконтроллером и входом управления, и выполнять блок управления электрически связанным с соленоидом и шаговыми электродвигателями приводов поперечной траверсы и каретки.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
На фигуре 1 показана схема гравировального станка, вид сверху, на фигуре 2 - сечение А-А фиг.1.
Заявляемый станок гравировальный (фиг.1) содержит жесткую прямоугольную раму с двумя продольными направляющими 1 и двумя поперечными перекладинами 2, разъемно соединенными между собой посредством соединителей 3. Каждая из продольных направляющих 1 имеет круглое поперечное сечение.
На продольных направляющих 1 с возможностью перемещения вдоль них подвижно закреплена поперечная траверса (не обозначено), содержащая две поперечные направляющие 4, имеющие круглое поперечное сечение, и два узла крепления 5, жестко соединенные с поперечными направляющими 4. Каждый узел крепления 5 содержит набор роликов 6, установленных с возможностью их
движения вдоль продольных направляющих 1. Ролики 6 размещены относительно продольных направляющих 6 так, чтобы плоскость вращения каждого ролика 6 проходила через ось той продольной направляющей 1, по которой ролик 6 перемещается (фиг.2). Ролики 6 расположены группами, преимущественно по четыре ролика. Ролики 6 в каждой группе выполнены охватывающими продольную направляющую 1 по окружности, ограничивающей поперечное сечение продольной направляющей 1. Ролики 6 установлены на подшипниках качения или выполнены в виде наружных колец этих подшипников. Внутренние кольца указанных подшипников жестко закреплены в узлах крепления 5.
Привод поперечной траверсы выполнен ременным, и содержит шаговый электродвигатель 7 и зубчатый ремень, закрепленные на опорах 8 продольного моста. Зубчатый ремень в одной точке соединен с мачтой 9, жестко прикрепленной к средней части поперечных направляющих 4.
На поперечных направляющих 4 с возможностью перемещения вдоль них установлена каретка 10, к которой через амортизатор 11 прикреплен ударный механизм 12. Каретка содержит ролики 13, установленные с возможностью их движения вдоль поперечных направляющих 4. Ролики 13 размещены относительно поперечных направляющих 4 так, чтобы плоскость вращения каждого ролика 13 проходила через ось той поперечной направляющей 4, по которой ролик 13 перемещается.
Привод каретки 10 выполнен ременным, и содержит шаговый электродвигатель 14 и зубчатый ремень, закрепленные на узлах крепления 5 поперечной траверсы. Зубчатый ремень размещен с возможностью движения вдоль поперечных направляющих 4 и в одной точке соединен с кареткой 10.
Ударный механизм 12 содержит корпус с зазорообразующими роликами 15, коромысло, боек и соленоид с сердечником (не показаны). Зазорообразующие ролики 15 закреплены в нижней части корпуса ударного механизма 12 и предназначены для автоматического контроля расстояния от бойка до поверхности обрабатываемого материала при использовании гравировального станка. Коромысло с возможностью качения закреплено в корпусе ударного механизма 12. Соленоид жестко закреплен в корпусе ударного механизма с обеспечением возможности воздействия его сердечника на первый рычаг коромысла. Второй рычаг коромысла выполнен с обеспечением возможности воздействия на боек.
Для обеспечения возможности размещения гравировального станка на обрабатываемом материале рама снабжена упорами 16, размещенными вдоль продольных направляющих 1. Каждый упор 16 выполнен в виде отрезка углового профиля. Каждый упор 16 выполнен с возможностью перемещения его концов вдоль поперечных перекладин 2 и их фиксации к поперечным перекладинам 2 в выбранном положении.
Станок гравировальный также содержит блок управления с микроконтроллером (не показаны). Блок управления электрически связан с соленоидом и шаговыми электродвигателями приводов поперечной траверсы и каретки 10. Блок управления снабжен входом управления для обеспечения возможности управления гравировальным станком, преимущественно, посредством компьютера.
Примеры конкретного выполнения.
Пример 1.
Продольные направляющие 1 выполнены в виде отрезков стального прута. Соединители 3 выполнены в виде металлических кубов с отверстиями для вставки продольных направляющих 1, отверстиями с резьбой для фиксации установленных продольных направляющих 1, и отверстиями с резьбой для крепления поперечных перегородок 2.
Пример 2.
Каждый узел крепления 5 поперечной траверсы содержит две группы роликов 6. Каждая группа содержит четыре ролика. Ролики 6 в каждой группе размещены по окружности с угловым смещением один относительно другого на угол 90 градусов. Угол размещения плоскости вращения каждого ролика 6 к вертикали составляет 45 градусов.
Реализация конструктивных элементов заявляемой полезной модели не ограничивается приведенными выше примерами.
Заявляемый станок гравировальный используют следующим образом.
Устанавливают станок на обрабатываемый материал, используя упоры 16, и фиксируют последние к поперечным перекладинам 2. В качестве обрабатываемого материала допустимо использовать каменные плиты или стекло. При использовании в качестве обрабатываемого материала тонких пластин их целесообразно размещать на жесткой поверхности.
Переводят ударный механизм 12 в рабочее положение. При этом зазорообразующие ролики 15 ударного механизма 12 приводят в
соприкосновение с поверхностью обрабатываемого материала. Позиционируют каретку 10, а с ней и боек, в точку, с которой должна начинаться обработка поверхности материала, как правило - в верхний левый угол той области, где в результате работы станка должно появиться изображение.
Через вход управления в блок управления подают команды управления, содержащие информацию о выводимом изображении. Команды управления формируют, преимущественно, с использованием компьютера. В блоке управления команды управления преобразуются микроконтроллером в управляющие сигналы соленоиду и шаговым электродвигателям приводов поперечной траверсы и каретки. При этом сердечник соленоида через коромысло воздействует на боек, который, в свою очередь, непосредственно воздействует на материал, разрушая часть его поверхностного слоя. В результате исполнения управляющих сигналов соленоидом и шаговыми электродвигателями приводов поперечной траверсы и каретки происходит обработка поверхности материала.
В результате работы станка в приповерхностном слое обрабатываемого материала образуется большое количество пыли. Использование роликов и подшипников качения для опоры поперечной траверсы и каретки, а также выполнение привода поперечной траверсы и каретки ременными позволяет снизить силы трения в условиях пылеобразования и увеличить таким образом эксплуатационный ресурс станка.
После окончания обработки освобождают упоры и снимают станок с обрабатываемого материала.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что в заявляемой полезной модели заявляемый технический результат: "увеличение износостойкости гравировального станка" достигается за счет того, что станок гравировальный содержит жесткую прямоугольную раму с поперечными перекладинами, и продольными направляющими. При этом на продольных направляющих с возможностью перемещения закреплена поперечная траверса, содержащая поперечные направляющие. При этом на поперечных направляющих с возможностью перемещения размещена каретка с ударным механизмом. При этом станок также снабжен приводами поперечной траверсы и каретки. При этом каждая из продольных и поперечных направляющих имеет круглое поперечное сечение. При этом узлы крепления поперечной траверсы и каретка выполнены содержащими ролики, установленные на подшипниках качения. При этом приводы
поперечной траверсы и каретки выполнены ременными, содержащими зубчатый ремень.
Заявляемый станок гравировальный реализован с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть собран на любом машиностроительном предприятии и найдет широкое применение в области гравирования.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.
1. Патент РФ №2089401 на изобретение, МПК 6 В44В 3/00, 1997.
2. Патент РФ №2230670 на изобретение, МПК 7 В44В 3/00, 2004.