МЕХАНИЧЕСКИЙ СТАНОК ДЛЯ РЕЗКИ ПОД УГЛОМ С СЕНСОРНЫМИ БЛОКАМИ РЕЗКИ ПОД УГЛОМ И СКОСА КРОМКИ И С ЦИФРОВЫМ ДИСПЛЕЕМ
MECHANICAL MACHINE FOR CUTTING AT ANGLE WITH CUTTING EDGE AND CHAMFER SENSOR UNITS AND WITH DIGITAL DISPLAY

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к механическим инструментам.
Механические станки для резки под углом, использующиеся столярами, занимающимися отделочными работами, квалифицированными мастерами и токарями по дереву, становятся все более совершенными в результате исследований и конструкторских работ коммерческих изготовителей. Сравнительно недавние разработки привели к созданию станков для резания, имеющих особенно большие режущие диски, которые могут резать под углом или резать скосы кромок на больших заготовках, таких как относительно широкие коронки и другие типы форм. Более современные разработки включают комбинированные станки со скользящими элементами, которые имеют диск пилы и узел двигателя, которые могут скользить на направляющих по направлению к пользователю после начала обработки заготовки, что позволяет резать большие заготовки под различными углами резания и углами скоса кромок, используя хорошо известные небольшие диски обычных размеров. Такие комбинированные станки со скользящими элементами особенно полезны и удобны для точных разрезов на больших заготовках при отделочных работах и на других деталях, особенно в бизнесе, связанном с домостроением.
Вне зависимости от того, используются ли скользящие комбинированные или обычные станки для резьбы под углом, конструкции более современных комбинированных станков для резьбы под углом включают фиксаторы для более распространенных установок, требующихся для резьбы под различными углами при чистовых и других столярных работах. Обычно используются специфические углы среза кромок и резьбы под углом при чистовой обработке внутренних и наружных углов как вертикального, так и горизонтального расположения, а также для чистовых срезов внутренних и внешних углов, например пресс-форм.
Опытным специалистам известно также, что при работе могут происходить небольшие отклонения получаемых углов от 90° на внутренних или внешних углах, и в связи с этим требуется определенная угловая компенсация для того, чтобы отдельные части плотно прилегали друг к другу. Такая подгонка может осуществляться только квалифицированными специалистами, имеющими значительные знания и опыт. Часто такие опытные специалисты могут подгонять либо один угол резки или угол скоса кромки, или оба этих угла для достижения требующегося результата, и такие доводки могут составлять менее одного градуса от полученного или ожидаемого угла. Несмотря на то что известные станка для резки под углом имеют угловые отметки для установки углов резки, а также углов скоса кромок, обычно трудно закреплять требующиеся установки или точно различать такие маленькие углы.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Воплощения настоящего изобретения относятся к механическому станку для резки под углом, выполненному с возможностью установки угла резки, а также угла скоса кромки, включающему сенсорные блоки, которые могут измерять угловое положение стола для резки под углом по отношению к основанию, а также углы наклона диска пилы по отношению к столу. Такие сенсорные блоки генерируют сигналы, соответствующие положению, которые могут использоваться цифровым дисплеем для отображения углов резки или скоса кромок с высокой степенью точности. Кроме того, в этих воплощениях используются механизмы, которые позволяют пользователю стягивать осевое соединение между столом и основанием, а также осевое соединение между столом и корпусом опоры оси для скоса кромки, не повреждая сенсорные блоки. Сенсорные блоки имеют такую конфигурацию и устанавливаются таким образом, что они не перекрывают доступа к гайке, которая может закручиваться для изменения величины силы трения между прилегающими компонентами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
ФИГ.1 - вид в перспективе с левой нижней стороны комбинированного станка для резки под углом в соответствии с настоящим изобретением.
ФИГ.2 - вид в перспективе снизу с левой стороны части устройства, показанного на ФИГ.1.
ФИГ.3 - увеличенный вид сбоку конструкции сенсорной системы угла резки устройства, показанного на ФИГ.1.
ФИГ.4 - другой увеличенный вид части конструкции сенсорной системы угла резки без основания или стола устройства, показанного на ФИГ.1.
ФИГ.5 - вид снизу части устройства, показанного на ФИГ.1, особенно иллюстрирующий конструкцию сенсорной системы угла резки.
ФИГ.6 - вид сбоку части устройства, показанного на ФИГ.1, иллюстрирующий конструкцию сенсорной системы угла скоса кромки.
ФИГ.7 - вид сзади устройства, показанного на ФИГ.1, частично иллюстрирующий корпус опоры оси поворота и конструкцию преобразователя угла скоса кромки.
ФИГ.8 - увеличенный боковой вид в перспективе, иллюстрирующий основные компоненты конструкции сенсорной системы угла скоса кромки устройства, показанного на ФИГ.1.
ФИГ.9 - поперечное сечение части преимущественного воплощения станка для резки под углом, на котором иллюстрируется также соединение с уплотнительным кольцом вала и датчика положения вала.
ФИГ.10 - частичный вид в перспективе части альтернативного воплощения станка для резки под углом, на котором частично иллюстрируется упрочняющее кольцо, которое может использоваться для соединения вала и датчика положения вала.
ФИГ.11 - поперечное сечение части альтернативного воплощения станка для резки под углом, на котором иллюстрируется шлицевое или шпоночное соединение вала и датчика положения вала.
ФИГ.12 - поперечное сечение части альтернативного воплощения, иллюстрирующее, в частности, шпоночную шайбу и вал с канавкой.
ФИГ.13 - поперечное сечение части альтернативного воплощения станка для резки под углом, иллюстрирующее, в частности, соединение с двумя плоскими поверхностями вала и датчика положения вала.
ФИГ.14 - вид снизу части альтернативного воплощения, в частности иллюстрирующий струнный потенциометр, или струнный преобразователь, для определения угла резки.
ФИГ.15А и 15В - вид сбоку и вид сверху соответственно альтернативного воплощения соединения типа "штифт и вилка".
ФИГ.16А и 16В - вид сбоку и вид сверху соответственно другого альтернативного воплощения соединения типа "штифт и вилка".
ЛУЧШИЙ СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Преимущественное воплощение настоящего изобретения представлено на ФИГ.1-9 и представляет собой механический комбинированный станок для резки под углом со скользящими компонентами, выполненными с возможностью настройки как угла резки, так и угла скоса кромки. Следует также отметить, что настоящее изобретение может также применяться и в станках для резки под углом, которые не являются комбинированными со скользящими компонентами. Конструкция сенсорного блока может также использоваться в других применениях, когда должно определяться угловое положение одного компонента относительно другого и когда требуется закрепить положение одного по отношению к другому с помощью гайки на валу, что определяет необходимость применения сенсорного блока, выполненного с возможностью осевого перемещения вдоль вала. Две конструкции сенсорного блока, которые будут предложены и рассмотрены здесь, не идентичны друг другу, но имеют некоторые общие функциональные черты. Различия между конструкциями сенсорных блоков для резки под углом и скоса кромки могут позволить применять их для различных целей. Обе конструкции сенсорных блоков обеспечивают точное измерение углов резки и скоса кромки, т.е. углы измеряются с точностью, по меньшей мере, до 0,1 градуса и показываются на цифровом дисплее, установленном на станке для резки под углом.
Обращаясь теперь к ФИГ.1 и 2, можно видеть, что комбинированный станок для резки под углом, в целом обозначенный позицией 10, показан в перспективе и включает основание 12, которое преимущественно в целом выполняется круглой формы и имеет направленные вниз опоры для установки станка на поверхности. Станок 10 имеет вращающийся стол, обозначенный позицией 14, который поворачивается вокруг обычно центрального вертикального вала 16. Стол 14 может устанавливаться под различными углами скоса кромки, используя для этого узел ручки, обозначенный позицией 18, который преимущественно включает фиксирующий и освобождающий механизм, а также блокирующий механизм для установки угла скоса кромки. Фиксирующий и освобождающий механизм, как и блокирующий механизм, сами по себе не являются обязательными частями настоящего изобретения, но какие-то типы таких механизмов требуются в комбинированном станке 10 для резки под углом.
Стол 14 включает часть 20 основания для скоса кромки, расположенную у задней его части, и имеет в целом горизонтальный вал 22, который определяет горизонтальную ось для настройки угла скоса кромки. Вал 22 является опорой для корпуса опоры оси скоса кромки, обозначенного позицией 24, который поворачивается относительно части 20 основания для скоса кромки. Корпус 24 опоры оси скоса кромки имеет отверстие, в котором установлена каретка 26, выполненная с возможностью скольжения, причем каретка 26 является опорой для узла диска пилы и двигателя, обозначенного позицией 28. Узел 28 диска пилы и двигателя включает двигатель 30, диск пилы 32, защитное ограждение 34 и ручку 36. Узел диска пилы и двигателя также поворачивается вокруг вала 38 для снижения диска пилы в положение резки. Станок 10 имеет ограждение 40, которое оперативно соединяется с основанием 12 для удержания заготовки (на чертеже не показана) в требующемся для резки положении.
Угол резки измеряется сенсорной системой угла резки, которая обозначается позицией 42, а угол скоса кромки измеряется сенсорной системой угла скоса кромки, которая обозначается позицией 44. Что касается сенсорной системы 42 угла резки, то, как детально показано на ФИГ.2, 3 и 4, стол 14 удерживается основанием 12, и стол 14 выполнен вращающимся вокруг вала 16, который жестко крепится к столу болтами 46, которые ввинчиваются в отверстия с резьбой в базе 12. Вал 16 проходит через основание 12, которое преимущественно делается литьем под давлением из алюминия, и у него формируется плоский кольцевой прилив 48. Вал 16 также проходит через основание 12 и имеет концевую часть с резьбой, на которую навинчивается гайка 50. С помощью гайки 50 регулируется сила трения между столом 14 и основанием 12, при этом, когда гайка затягивается, становится более трудно вращать стол относительно основания.
Следует отметить, что по мере работы станка 10 может оказаться необходимым затянуть гайку 50, потому что происходит обычный износ, и необходимо поддерживать требующуюся величину силы трения между основанием 12 и столом 14. Сенсорная система 42 устанавливается между отливкой основания 12 и гайкой 50 и содержит упорный подшипник 52, преобразователь углового положения, обозначающийся позицией 54, который имеет внутренний полый цилиндр 56, наружный цилиндрический корпус 58 и препятствующую вращению шпоночную шайбу 60, которая устанавливается на валу 16 между полым цилиндром 56 и гайкой 50.
Как показано на ФИГ.3, 4 и 5, штифт 62, препятствующий вращению, преимущественно впрессовывается в соответствующее ему по размеру и форме отверстие в отливке 12 основания, и его ось должна быть существенно параллельной оси вала 16. Скоба 64, препятствующая вращению, имеет вилкообразную наружную часть, которая контактирует со штифтом 62, препятствующим вращению, на его противоположных сторонах, при этом скоба 64 укреплена на цилиндрическом корпусе 58 преобразователя 54 углового положения. В связи с тем что штифт закреплен на основании 12, цилиндрический корпус 58 преобразователя 54 углового положения не может двигаться относительно основания 12. Внутренний полый цилиндр 56 крепится на валу 16 таким образом, что когда стол вращается по отношению к основанию, вал 16, как и внутренний полый цилиндр 56, вращается относительно цилиндрического корпуса 58 преобразователя углового положения, и при этом преобразователь 54 углового положения генерирует сигналы, указывающие угловое положение стола 14 относительно основания 12 станка. Альтернативное воплощение соединения штифта и вилки показано на ФИГ.15А и 15В, где вилка 64' имеет скругленные поверхности 51, при этом существует только точечный контакт на противоположных сторонах штифта 62'. Подобно ему другое альтернативное воплощение показано на ФИГ.16А и 16В, где штифт 62' имеет меньший диаметр основной части и увеличенную сферическую концевую часть 53, которая также обеспечивает точечный контакт на противоположных сторонах сферической концевой части 53 и сторонах вилки 64. Оба эти воплощения позволяют иметь небольшое угловое несовмещение штифта и вилки, которое возможно при изготовлении станка 10. Однако, несмотря на такое отсутствие полного совмещения, не возникает конечной ошибки, потому что сохраняется точечный контакт на противоположных сторонах штифта и вилки.
Альтернативное воплощение сенсорной системы 42, показанное на ФИГ.14, содержит струнный потенциометр, или преобразователь 43, приводящийся в движение струной, укрепленный на основании 12, который имеет струну или гибкую проволоку 45, которая обернута вокруг направляющего элемента 47 и другой конец которой укреплен на направляющем элементе 47 с помощью винта 49 или другого средства. Как известно специалистам в данной области, струна стремится к сокращению и проводит электрический сигнал, который определяется длиной растянутой струны. Поэтому при вращении направляющего струну элемента генерируемые электрические сигналы пропорциональны угловому положению стола 14.
Как можно видеть на ФИГ.3, когда гайка 50 затягивается на валу 16, возникает сила сжатия, прилагающаяся к шпоночной шайбе 60, пустотелому цилиндру 56 и опорному подшипнику 52, прижимающая их к кольцевому приливу 48. По мере затяжки гайки будет увеличиваться трение между столом и основанием, и поэтому увеличивается величина усилия, требующегося для вращения стола относительно основания. Понятно также, что при вращении гайки 50 перемещается в осевом направлении преобразователь 54 углового положения. В связи с тем что датчик положения вала представляет собой единый блок, необходимо также, чтобы внутренний полый цилиндр 56 и цилиндрическое основание 58 двигались одновременно. В то время как внутренний полый цилиндр 56 должен иметь возможность перемещаться в осевом направлении, необходимо, чтобы цилиндр 56 не имел никакого углового смещения по отношению к валу 16, которое могло бы приводить к ошибкам сигналов углового положения, генерируемых датчиком 54 положения вала.
Одна из нескольких различных конструкций механизма может использоваться для того, чтобы позволять осевое перемещение с одновременным препятствием относительному вращательному движению внутреннего полого цилиндра 56 и вала 16. Преимущественно помещать резиновое или выполненное из материала, подобного резине, уплотнительное кольцо 65 между внутренним диаметром внутреннего полого цилиндра 56 и валом 16, как показано на ФИГ.9. Уплотнительное кольцо 65 должно иметь такой размер, при котором оно помещается с достаточным сжатием, чтобы обеспечить вращение внутреннего полого цилиндра 56, вызываемое вращающимся валом, и в то же время позволяя ограниченное осевое смещение, вызываемое затягиванием гайки 50. В то время как применение уплотнительного кольца обладает преимуществом, может также использоваться упрочняющее кольцо, как показано на ФИГ.10. Как известно специалистам в данной области техники, упрочняющее кольцо должно быть очень точно рассчитанным элементом, изготовленным из тонкой полосы пружинной стали, которая выполнена волнистой, рифленой или с другими неровностями. Полоса режется требующейся длины и свертывается в кольцо. Волнистая сторона обращается внутрь или наружу для компенсации различных воздействий. Для применения в этом альтернативном воплощении волнистость выполняется так, чтобы преимущественно препятствовать вращению, в то же время позволяя ограниченное осевое смещение.
Может также использоваться соединение с помощью шпонки или шлица, как показано на ФИГ.11. В этом альтернативном воплощении канавка вырезается или формуется на внутренней поверхности внутреннего полого цилиндра 56 и на внешней поверхности вала 16, и шпонка или шлиц 67 входит в канавку для предотвращения относительного углового перемещения между ними, в то же время позволяя ограниченное осевое смещение цилиндра 56 вдоль вала 16.
Принципиальная идея, заложенная в эти воплощения, заключается в том, чтобы обеспечить контакт без углового смещения, в то же время позволяя осевое смещение, при этом преобразователь 54 углового положения не получает повреждений при осевом смещении, когда гайка затягивается для увеличения трения между основанием 12 и столом 14.
Важно также то, чтобы вращение гайки по отношению к валу не вызывало повреждений преобразователя 54 углового положения, и именно по этой причине устанавливается шпоночная шайба 60 для предотвращения возникновения вращающей силы, прилагающейся к внутреннему полому цилиндру 56. Как показано на ФИГ.12, шпоночная шайба 60 имеет направленный внутрь выступ 64, который входит в канавку 66 вала 16. В другом варианте, показанном на ФИГ.13, используются плоские скосы 69А и 69В, которые предотвращают относительное вращение полого цилиндра 56, 72 и вала 16, 22, в то же время позволяя скользящее осевое смещение. На ФИГ.13 показан зазор между двумя компонентами, который на практике не столь велик, чтобы у этих компонентов появлялся сколько-либо существенный люфт.
Преобразователь 54 углового положения преимущественно является однооборотным потенциометром, который в действительности поворачивается меньше, чем на один оборот, как показано в выбранном воплощении. Как обычно, в станках для резки под углом стол ограничен в повороте от 45° в левом положении до 45° в правом положении. Таким образом, только приблизительно 90° поворота требуют формирования сигналов углового положения, которые посылаются на дисплейный блок 68, который преимущественно имеет встроенный микропроцессор, выполненный с возможностью принимать сигналы положения, направляемые сенсорным блоком 42, и показывать на цифровом дисплее угловое положение стола.
Пользователь может обнулить показание дисплейного блока 68, переводя станок в положение нулевого отклонения и нажимая кнопку обнуления. В этом нулевом положении диск 32 располагается точно перпендикулярно к плоскости ограждения 40. Пользователь может также нажать кнопку записи и запомнить текущее положение.
Дисплейный блок 68, отображающий угол положения, должен монтироваться на столе станка около его передней стороны для удобства наблюдения и может располагаться на ручке 18. Хотя не описывается в деталях, но следует отметить, что сенсорная система 42 угла скоса кромки также посылает сигналы на цифровой дисплей. Преимущественно дисплейный блок 68 должен иметь возможность показывать как углы резки под углом, так и углы скоса кромки, и иметь кнопку, позволяющую переключать наблюдение между углом резки и углом скоса кромки.
Альтернативно может устанавливаться два дисплейных блока, т.е. один устанавливается около передней стороны стола станка для отображения угла резки, а другой устанавливается около или на корпусе опоры оси для скоса кромки для отображения угла скоса кромки. Преимущественно, чтобы дисплейный блок (блоки) показывал два числа для каждого угла скоса кромки и угла резки. Одно из этих чисел указывает реальное измерение угла, а другое - сохраненное в памяти или расчетное значение, которое пользователь может использовать для доводки угла резки или угла скоса кромки, пока эти цифры не совпадут.
Что касается узла 44 преобразователя угла скоса кромки, то, обращаясь к ФИГ.2, 6 и 8, можно видеть, что он содержит преобразователь 70 углового положения, который включает внутренний пустотелый цилиндр 72 и цилиндрический корпус 74, который установлен с возможностью вращения относительно внутреннего пустотелого цилиндра и вала. Преобразователь 70 генерирует сигналы, указывающие угловое положение этих двух цилиндров относительно друг друга, и устанавливается на валу 22 с резьбой и удерживается концевой гайкой 76, навинченной на вал 22 с резьбой. Шпоночная шайба 78 устанавливается также между внутренним пустотелым цилиндром 72 и гайкой 76. Шпоночная шайба 78 и вал 22 имеют существенно такую же конфигурацию, как шпоночная шайба 60, показанная на ФИГ.12, и выполняет такие же функции, предотвращая вращательные усилия, которые могут прилагаться к пустотелому цилиндру 72 в результате вращения гайки 76 для затягивания соединения между корпусом 24 опоры оси для скоса кромки и частью 20 основания для скоса кромки стола 14. В этом сенсорном блоке пустотелый цилиндр 72 удерживается на месте по отношению к валу 22 таким же способом, как наружный цилиндр 56, оперативно соединенный с вертикальным валом 16. Таким образом, уплотнительное кольцо, шпоночное или подкрепляющее кольцо используется для предотвращения относительного вращения пустотелого цилиндра 72 и вала 22, в то же время позволяя ограниченное осевое смещение, которое может оказаться необходимым, когда гайка 76 затягивается на валу 22 с целью увеличения трения, которое существует при вращении между корпусом 24 опоры оси для скоса кромки и части 20 основания для скоса кромки.
Цилиндрический корпус 74 связан с корпусом 24 опоры оси для скоса кромки, при этом цилиндрический корпус 74 движется одновременно с корпусом опоры оси для скоса кромки. Это достигается благодаря скобе 80, которая аналогична скобе 64 сенсорной системы угла резания. В этом отношений он включает вилочную концевую часть, которая контактирует с обеими сторонами штифта 82, который укреплен на части 20 основания для скоса кромки стола. Благодаря взаимодействию со скольжением скобы 80 и штифта 82 допускается ограниченное осевое смещение датчика положения вала, которое возникает при затягивании гайки 78 на валу 22.
Преобразователь 70 углового положения генерирует сигналы, которые подаются на дисплей 82 через разъемы и соединительные провода, которые не показаны, и дисплей 82 может устанавливаться на станке 10 в удобном месте. Чтобы он был хорошо виден пользователю, его устанавливают так, как описывалось выше. Как и в случае дисплея 68, если дисплей 82 выполняется отдельным от дисплея 68, он также будет включать процессорное средство, встроенное в его конструкцию, при этом сигналы положения от сенсорной системы 44 углов скоса кромки могут преобразовываться для цифрового дисплея для наблюдения оператором.
Несмотря на то что различные воплощения настоящего изобретения были показаны и описаны выше, следует подчеркнуть, что специалист в данной области может предложить другие модификации, замены и дополнения. Такие модификации, замены и дополнения могут выполняться, оставаясь в пределах концепции и объема изобретения, которые должны определяться прилагаемой формулой изобретения.
Различные признаки, характеризующие изобретения, включены в прилагающуюся формулу изобретения.