Сборное изделие из листового материала

Полезная модель относится к области сборочного производства при изготовлении столярных сборных изделий из листовых материалов, а конкретно к изделиям из материалов на основе древесины, смежные детали в которых скреплены посредством шипового соединения.
Изделия из материалов на основе древесины, таких как древесноволокнистая плита (ДВП), древесно-слоистая плита (фанера), плита ориентировано-стружечная (OSB), плита древесноволокнистая (МДФ), плита древесно-стружечная (ДСП), имеют широкий диапазон применения в столярном, конструкторском, сувенирном и декоративно-прикладном производстве при изготовлении упаковки и тары, шкатулок, конструкторов и игровых сборных изделий.
Материалы на основе древесины могут иметь значительную локальную неравномерность по толщине, достигающую 10% и более от средней толщины листового материала. Такие колебания толщины листовых материалов, из которых вырезаются заготовки деталей с пазом и шипом, в общем случае для соединения шип-паз могут требовать дополнительной обработки и дополнительных затратных процедур по подгонке, калибровке деталей с шипом и пазом по фактическим замерам получившихся толщин деталей, отбраковке деталей с неподходящими толщинами, что приводит к дополнительным материальным и временным затратам.
Из существующего уровня техники известны сборные изделия из древесины, смежные детали в которых соединены методом шипового соединения, для чего участок края первой детали пары выполнен в виде шипа, перпендикулярно расположенного относительно участка второй детали пары, выполненного в форме паза с обеспечением вставления в него шипа согласно, широко используемому в столярном производстве (см., напр., ГОСТ 9330-76 https://docs.cntd.ru/document/1200008351). Недостатком известного технического решения является то, что для обеспечения постоянства эффективного соединения смежных деталей в конструкции из-за колебания толщины материала необходимо использовать дополнительные монтажные приспособления, крепежные средства, клей и/или фиксирующие приспособления. Кроме того, для достижения плотного соединения узел крепления деталей обрабатывается по таким кромкам и плоскостям, которые при изготовлении деталей из листовых материалов в частности фанера, на лазерных станках с числовым программным управлением обработать невозможно.
Из существующего уровня техники известно сборное изделие из листового материала, включающее собранные в единую конструкцию детали, попарно соединенные между собой посредством шипового соединения, для чего участок края первой детали пары выполнен в виде шипа, перпендикулярно расположенного относительно участка второй детали пары, выполненного в форме паза с обеспечением вставления в него шипа (см., напр., RU 2690331 С2, опубл. 13.11.2018 г.). В данном техническом решении предполагалось решить проблему бесклеевого шипового соединения в условиях колебания толщины используемых материалов в заданных пределах за счет выполнения на краю паза выступов клиновидной формы, высота которых устанавливается в зависимости от разности между заданными максимальной и минимальной толщинами материала. Однако, клиновидные выступы на краю паза, которые служат для расклинивания шипа, имеют очень маленькую площадь соприкосновения с последним и в целом не создают эффективного соединения, требуя дополнительного проклеивания, что является недостатком. Кроме того, соединение деталей, где выступы расположены на краях зависимых от колебания толщины материала элементов приведет или к излишнему усилию в момент соединения деталей, сопровождающемуся их деформацией, в том числе сколам и отслоениям, или недостаточному усилию, влияющему на образование люфта или разъединение деталей, не обеспечивающим постоянство эффективного соединения деталей без использования клея.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является создание надежного изделия, собираемого без использования клея и дополнительных креплений, а также без обязательной дополнительной калибровки, подгонки или механической доработки деталей, имеющих погрешность по толщине материала на соединяемых участках и полученных путем вырезания из листового материала на основе древесины на лазерных и фрезерных станках с числовым программным управлением.
Для решения поставленной задачи в сборном изделии из листового материала, включающем собранные в единую конструкцию детали, попарно соединенные между собой посредством шипового соединения, для чего, по крайней мере, один участок края первой детали пары выполнен в виде шипа, перпендикулярно расположенного относительно участка второй детали пары, выполненного в форме паза с обеспечением вставления в него шипа, согласно полезной модели, на торцах шипа первой детали пары, имеющего П-образный вырез в центральной части, выполнены фаски, а паз выполнен фигурным с расположенным в его центральной части сплошнотелым ромбовидным элементом и торцами, выполненными с заоваливанием радиусом, при этом сплошнотелый ромбовидный элемент паза выполнен обеспечивающим его размещение в П-образном вырезе шипа с натягом.
По длинным сторонам паза могут быть выполнены компенсационные зазоры.
Техническим результатом, достигаемым приведенной совокупностью признаков, является повышение эффективности неподвижного соединения деталей изделия.
Причинно-следственная связь указанных признаков с заявленным техническим результатом раскрывается далее по тексту описания.
Сущность заявленного устройства поясняется чертежами, не охватывающими и, тем более, не ограничивающими объем притязаний по данному решению, а лишь являющимися иллюстрирующим материалом частного случая его выполнения, на которых изображены:
на фиг. 1 - сборное изделие из листового материала;
на фиг. 2 - фрагмент соединения двух деталей сборного изделия;
на фиг. 3 - участок края первой детали пары в виде шипа;
на фиг. 4 - участок второй детали пары с фигурным пазом.
Сборное изделие из листового материала включает собранные в единую конструкцию детали, попарно соединенные между собой посредством шипового соединения. Участок края первой детали 1 пары выполнен в виде шипа 2. Участок второй детали 3 пары выполнен в форме паза 4. Шип 2 первой детали 1 перпендикулярно расположен относительно паза 4 с обеспечением вставления в него. Шип 2 первой детали 1 имеет П-образный вырез 5 в центральной части. На торцах шипа 2 первой детали 1 пары выполнены фаски 6. Паз 4 выполнен фигурным с расположенным в его центральной части сплошнотелым ромбовидным элементом 7. Торцы 8 паза 4 выполнены с заоваливанием радиусом. Сплошнотелый ромбовидный элемент 7 паза 4 выполнен обеспечивающим его размещение в П-образном вырезе 5 шипа 2 с натягом.
Для изготовления сборного изделия его детали вырезают из листового материала на основе древесины, преимущественно, на лазерных или фрезерных станках с числовым программным управлением. На следующем этапе детали собирают в единую конструкцию, попарно соединяя их между собой посредством шипового соединения. Для этого участок края первой детали 1 пары в виде шипа 2 размещают в участке второй детали 3 пары в форме паза 4, благодаря его перпендикулярному расположению относительно паза 4. С помощью фасок 6 шипа 2 происходит центровка шипа 2 относительно паза 4. При этом паз 4 размещается в П-образном вырезе 5 шипа 2 с натягом, за счет чего в момент соединения деталей 1, 3 сплошнотелый ромбовидный элемент 7 вклинивается в торцы П-образного выреза 5 шипа 2, заклинивая тем самым соединение в местах контакта выполненных с заоваливанием радиусом торцов 8 паза 4 с торцами шипа 2 и заставляя последний, разделяясь по волокнам, плотно заклинивать в пазу 4. Фаски 6 шипа 2 способствуют не только центровке шипа 2 с пазом 4, но и в момент соединения деталей 1,3 формируют заоваленные грани шипа 2, плотно заклинивая шип 2 в пазу 4. В результате происходит зацепление деталей 1,3 с требуемым уровнем соединения.
По причине того, что листовой материал на основе древесины имеет локальные отклонения по толщине, в предпочтительном варианте выполнения устройства по длинным сторонам паза 4 целесообразно выполнять компенсационные зазоры, величина которых подбирается опытным путем в зависимости от наиболее часто встречающегося материала на производстве в соответствии с территориальной привязкой производства изделия к производству материала. Так, например, для Муромской фанеры при номинальной толщине 3 мм согласно ГОСТ 3916.1-96, предельное отклонение которой находится в диапазоне +0,3/-0,4 мм, фактическая толщина чаще всего составляет 2,9 мм и компенсационные зазоры предпочтительно выполнять величиной примерно 0,3 мм.
Таким образом, эффективность неподвижного соединения деталей изделия достигается за счет конструктивных особенностей выполнения соединительных участков его смежных деталей независимо от колебания толщины материала в заданных пределах. За счет того, что торцевые части шипа и паза всегда имеют одинаковые заданные размеры, происходит эффективное соединение деталей изделия из материалов на основе древесины без использования клея и специальных креплений. Отсутствует необходимость в калибровке и подгонке деталей, что существенно сокращает сроки изготовления и трудозатраты на производстве. Отсутствие в таком соединении клея, придает готовому изделию опрятный эстетический вид за счет исключения образования подтеков и необходимости их удаления.