ГРАВИРОВАЛЬНЫЙ СТАНОК
ETCHING TOOL

Изобретение относится к области гравировальной обработки плоской или немного выпуклой поверхности относительно небольших изделий преимущественно при выполнении художественных или декоративных работ.
Известен гравировальный станок для небольших плоских изделий (патент США №3570129, 1971 г.), содержащий передвижные вертикальный и горизонтальный рабочие столы, на первом из которых крепится гравировальная головка с алмазным наконечником, а на втором - заготовка для выполнения гравировки. Недостатком устройства является возможность его работы только в ручном режиме и выполнение гравировки только по копируемому шаблону, превышающему по размеру заготовку.
Известен также гравировальный станок для изделий с неплоской поверхностью (патент США №3830136, 1974 г.). И в этом случае гравировка выполняется вручную с переносом изображения с плоского шаблона с помощью конструктивно сложной системы пантографов.
Известна гравировальная установка (патент РФ №2309648, 2007 г.), содержащая двухкоординатное сканирующее устройство, средства для крепления и перемещения обрабатываемого объекта, лазерное средство для обработки поверхности и устройство управления, в виде персонального компьютера, содержащего подключенные к микроконтроллеру монитор и клавиатуру. Установка предназначена для обработки поверхности крупногабаритных объектов, преимущественно каменных плит, и отличается сложным конструктивным исполнением и сложным электронным оборудованием.
Предлагаемое изобретение представляет собой гравировальный станок для выполнения гравировальных работ на небольших изделиях, например, медальонах.
Гравировальный станок согласно изобретению включает корпус, основание, вертикальные стойки и поперечные стенки, горизонтальный и вертикальный рабочий столы, магазин для заготовок, устройство подачи заготовок, магазин для упаковки, магнитную ударную головку, механизмы подачи рабочих столов, устройство удержания заготовки в процессе цикла гравировки, устройство выдачи готового изделия и упаковки по завершению рабочего цикла, датчики позиционирования и контроля и электронный блок управления. Горизонтальный рабочий стол опирается на поперечные стенки, а вертикальный рабочий стол опирается на вертикальные стойки.
Корпус выполнен в виде кожуха, защищающего исполнительные механизмы от воздействий внешней среды. Имеет отверстия для вывода сигнальных и управляющих проводов, индикаторов, установки магазинов. Основание представляет собой несущую конструкцию, на которой монтируются прочие элементы станка. В частности может быть выполнено из двух алюминиевых угольников. Вертикальные стойки прикрепляются к основанию и вместе с основанием и поперечными стенками образуют силовой каркас станка.
Устройство для подачи заготовок выполняется в виде стационарного толкателя, толкающая часть которого сделана в виде комплементарной используемой заготовки, например, для формованных прямоугольных пластин - П-образный толкатель.
Устройство удержания заготовки предназначено для исключения вибраций и смещения заготовки в процессе рабочего цикла. Для металлических заготовок может представлять собой электромагнит.
Рабочий стол представляет собой пластину с крепежными отверстиями. Всего в гравере два рабочих стола, обеспечивающие перемещение заготовки (например, медальона) по оси Х и перемещение инструмента (магнитной ударной головки) по оси Y. Кроме того, стол оси Х позволяет выталкивать упаковку для выгравированных изделий из магазинов упаковки, а стол оси Y обеспечивает автоматическую подачу заготовок медальонов, выталкивая их толкателем из магазинов для заготовок.
Механизмы подачи рабочих столов обеспечивают поступательное движение рабочих столов. В предпочтительном варианте такие механизмы выполнены на основе передач винт-гайка и цилиндрических направляющих. Также могут использоваться шарико-винтовые передачи, зубчатые передачи, линейные электроприводы и направляющие иного типа (например, рельсовые направляющие).
Магнитная ударная головка представляет собой соленоид с сердечником, гравировальной иглой и возвратной пружиной. Движение иглы обеспечивается подачей напряжения на катушку соленоида, возврат - возвратной пружиной. Сила удара регулируется величиной тока либо временем подачи тока в обмотке соленоида.
Устройство выдачи готового изделия и упаковки по завершению рабочего цикла предназначено для выдачи выгравированного изделия и упаковки для него по завершению рабочего цикла. Оно может быть реализовано в виде толкателей, приводимых в движения рабочими столами, или в виде отдельных механизмов.
Магазинов для упаковки может быть несколько с возможностью размещения магазинов как на одной стороне станка, так и на обеих сторонах гравировального станка.
Датчики позиционирования и контроля предназначены для определения положения рабочих органов станка, наполненности магазинов заготовок и упаковочного материала, контроля правильной установки этих магазинов. Преимущественно они представляют собой оптические пары. Также могут использоваться индукционные или емкостные датчики.
Электронный блок управления представляет собой специализированный контроллер, обеспечивающий сопряжение компьютера с исполнительными механизмами и датчиками станка. Компьютер может устанавливаться под кожухом гравировального станка или выполняться в виде отдельного блока, подключаемого к контроллеру соединительными кабелями.
Сущность изобретения поясняется чертежами
На Фиг.1 схематически изображен гравировальный станок, вид спереди без передней стенки корпуса.
На Фиг.2 - гравировальный станок, вид сверху.
На остальных чертежах показаны отдельные узлы и детали гравировального станка: магазин для упаковок (Фиг.3); магазин для заготовок (Фиг.4); горизонтальный рабочий стол (Фиг.5) и магнитная ударная головка (Фиг.6).
На чертежах узлы и детали гравировального станка обозначены следующими порядковыми номерами позиций:
1 - корпус;
2 - основание;
3 - вертикальная стойка;
4 - поперечная стенка;
5 - горизонтальный рабочий стол;
6 - вертикальный рабочий стол;
7 - магазин для заготовок;
8 - устройство подачи заготовок;
9 - магазин для упаковок;
10 - магнитная ударная головка;
11 - механизм подачи горизонтального рабочего стола;
12 - механизм подачи вертикального рабочего стола;
13 - устройство удержания заготовки;
14 - устройство выдачи готового изделия;
15 - датчик позиционирования и контроля;
16 - электронный блок управления;
17 - устройство выдачи упаковки;
18 - катушка соленоида;
19 - гравировальная игла;
20 - сердечник;
21 - возвратная пружина.
Гравировальный станок работает следующим образом. В магазин 7 для заготовок загружаются заготовки, которыми могут быть, в частности, медальоны или формованные пластины как с плоскими, так и с немного изогнутыми поверхностями. В магазин или магазины 9 для упаковок загружают упаковки (например, коробочки). Из магазина 7 одна заготовка перемещается на горизонтальный рабочий стол 5 посредством устройства 8 подачи заготовок, прикрепленного к вертикальному рабочему столу 6, и фиксируется неподвижно относительно рабочего стола 5 посредством устройства 13 удержания заготовки. Вместе с рабочим столом 5 заготовка перемещается в рабочую зону магнитной ударной головки 10. Точное взаимное расположение заготовки и магнитной ударной головки 10 в каждый момент времени устанавливается и меняется под контролем датчиков 15 позиционирования и контроля. Дискретное перемещение рабочих столов 5 и 6 обеспечивают механизмы 11 и 12 подачи рабочих столов. Заданная точность перемещения определяется величиной шага подачи.
Электронный блок 16 управления содержит электронную копию изображения для гравировки. По управляющим сигналам с электронного блока 16 управления происходит гравирование (нанесение изображения на заготовку). При этом магнитная ударная головка 10 представляет собой соленоид с катушкой 18, сердечником 20, гравировальной иглой 19 и возвратной пружиной 21. Подача иглы и возврат ее в исходное положение осуществляются посредством подачи импульсов электрического тока на катушку 18, вызывающих смещение иглы, после чего возврат иглы в исходное положение осуществляется возвратной пружиной 21. После завершения цикла гравировки осуществляется выдача готового изделия посредством подачи рабочего стола 5 под устройство 14 выдачи готового изделия. Далее обеспечивается выдача упаковки из магазинов упаковки посредством подачи рабочего стола 5 в направлении магазина упаковки, определяемого логикой работы электронного блока управления 16, и дальнейшая выдача упаковки изделия посредством устройства выдачи упаковки 17.
Гравировальный станок может использоваться как для индивидуальных работ мастеров, так и для общего доступа любых пользователей, например, в дополнение к кабинкам автоматической фотографии.