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 и может быть использована при оформлении фасадов зданий и сооружений, памятников, украшения интерьеров помещений.
Известен гравировальный станок (п. РФ №2230670, B44B 3/00, опубл. 20.06.2004), содержащий, основание, портальный каркас с продольными направляющими, траверсу с поперечной направляющей, несущей каретку с гравировальной головкой и ударным инструментом. Согласно изобретению гравировальная головка консольно вынесена относительно поперечной направляющей, а каретка снабжена дополнительной гравировальной головкой так, что равнодействующие масс: гравировальной головки с кареткой с одной стороны и дополнительной гравировальной головкой с другой стороны, расположены на одинаковом расстоянии от поперечной направляющей, а линия, соединяющая оси инструментов двух головок, перпендикулярна этой направляющей, при этом 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.
В приведенном патенте описан станок, в котором два исполнительных механизма жестко привязаны к каретке, а значит друг к другу. Принципиально невозможно обеспечить их перемещение с разными скоростями. Это серьезное ограничение, так как для гравировки разных сюжетов, например портрета и текста очень удобно использовать разные скорости перемещения каретки. Кроме того, нет возможности одновременно наносить рисунок, например, в левом верхнем и правом нижнем углу.
В качестве прототипа выбран станок гравировальный (п. РФ №110028, B44B 3/00, опубл. 10.11.2011), содержащий жесткую прямоугольную раму с продольной направляющей, на которой с возможностью перемещения закреплена поперечная траверса, содержащая поперечную направляющую, на которой с возможностью перемещения размещен исполнительный механизм, выполненный в виде каретки с ударным механизмом. Станок также снабжен ременными зубчатыми приводами поперечной траверсы и каретки, связанными с двигателями. Продольная направляющая установлена вдоль одной из продольных перекладин рамы, поперечная траверса и каретка закреплены на направляющих посредством линейных подшипников. Поперечная траверса со стороны продольной направляющей снабжена платформой, на которой закреплены двигатели, при этом двигатель, связанный с поперечной траверсой, имеет зубчатый шкив, взаимодействующий с зубчатым ремнем, удерживающимся имеющимися роликами платформы, поперечная траверса снабжена вспомогательной балкой, выполненной с пазом, а каретка, в свою очередь, снабжена роликом, входящим в вышеуказанный паз.
Недостатком вышеуказанного устройства является недостаточное быстродействие нанесения рисунка, поскольку процесс точечного переноса изображения с оригинала на изделие занимает довольно продолжительное время.
Технический результат заключается в повышении производительности труда за счет увеличения быстродействия нанесения рисунка, при этом рисунок может наноситься одновременно в разных зонах поверхности обрабатываемого материала, а также обеспечение возможности варьирования скоростным режимом нанесения рисунка.
Технический результат достигается тем, что станок гравировальный содержит жесткую прямоугольную раму с продольной направляющей, установленной вдоль одной из продольных перекладин рамы, на которой с возможностью перемещения закреплена поперечная траверса, содержащая поперечную направляющую, на которой с возможностью перемещения размещен исполнительный механизм, выполненный в виде каретки с ударным механизмом. Станок снабжен ременными зубчатыми приводами поперечной траверсы и каретки, связанными с двигателями, размещенными на имеющейся платформе, поперечная траверса и каретка закреплены на направляющих посредством линейных подшипников, двигатель, связанный с поперечной траверсой, имеет зубчатый шкив, взаимодействующий с зубчатым ремнем, удерживающимся имеющимися роликами платформы. В отличие от прототипа на продольной направляющей закреплена с возможностью перемещения вторая поперечная траверса, на которой также установлен исполнительный механизм, исполнение и крепление которых идентичны первым.
Двигатели и исполнительные механизмы каждой поперечной траверсы подключены к соответствующему контролеру, при этом возможны следующие варианты управления:
- оба контролера управляются одним компьютером с разных USB-портов.
- каждый контролер может управляться отдельным компьютером.
Кроме того, в качестве перспективного варианта, может быть следующее управление: на каждой поперечной траверсе установлен отдельный малогабаритный контроллер, который управляется не с компьютера, а программой, записанной на SD-карту. В этом случае для управления станком компьютер вовсе не нужен. Он нужен только для создания управляющей программы и для записи ее на SD-карту.
Продольный ременной зубчатый привод установлен неподвижно, а поперечные - с возможностью перемещения. В продольной перекладине имеется паз, в котором размещен зубчатый ремень. Направляющие выполнены круглого сечения. Провод, соединяющий ударный механизм с разъемом, находящимся на платформе, уложен в защитный кожух. Каждый ударный механизм содержит корпус с зазорообразующим роликом, четыре постоянных магнита, коромысло, боек и соленоид, при этом зазорообразующий ролик закреплен в нижней части корпуса ударного механизма, коромысло с возможностью качения закреплено в корпусе ударного механизма, соленоид закреплен на первом рычаге коромысла, а второй рычаг коромысла выполнен с обеспечением возможности воздействия на боек, а постоянные магниты расположены на корпусе ударного механизма вокруг соленоида парами, одна выше, другая ниже центра соленоида, причем магнитные поля верхней и нижней пары направлены в противоположные стороны. Каждый ударный механизм закреплен к каретке через амортизатор.
Введение второй поперечной траверсы, аналогичной первой, позволяет при минимальной доработке станка (используются идентичные конструкции) максимально расширить его функциональные возможности, а именно, появляется возможность наносить рисунок с заданной скоростью в разных зонах обрабатываемого полотна, что увеличивает скорость нанесения рисунка.
Сущность полезной модели поясняется следующими графическими материалами.
На фиг. 1 показана схема гравировального станка, вид сверху, на фиг. 2 - сечение A-A исполнительного механизма, на фиг. 3 - сечение B-B, на котором показана кинематическая связь зубчатого ремня с зубчатым шкивом двигателя, связанного с поперечной траверсой, где
1 - продольная направляющая,
2 - поперечная направляющая первой и второй поперечной траверсы,
3 - каретка первой и второй поперечной траверсы,
4 - ударный механизм первой и второй поперечной траверсы,
5 - зубчатый ремень,
6 - поперечный ременный зубчатый привод каретки первой и второй поперечной траверсы,
7 - двигатель каретки первой и второй поперечной траверсы,
8 - двигатель, связанный с каждой поперечной траверсой,
9 - продольная перекладина,
10 - линейные подшипники,
11 - платформа первой и второй поперечной траверсы,
12 - зубчатый шкив,
13 - паз на продольной перекладине,
14 - ролики платформы,
15 - вспомогательная балка,
16 - паз на вспомогательной балке,
17 - ролик, входящий в паз вспомогательной балки,
18 - корпус ударного механизма,
19 - зазорообразующий ролик,
20 - постоянные магниты,
21 - коромысло,
22 - боек,
23 - соленоид,
24 - амортизатор.
Заявляемый станок гравировальный (фиг. 1) содержит жесткую прямоугольную раму с продольной направляющей 1, установленной вдоль одной из продольных перекладин 9 рамы. На ней с возможностью перемещения установлены две поперечные траверсы, каждая из которых содержит поперечную направляющую 2, на которой с возможностью перемещения размещен исполнительный механизм, выполненный в виде каретки 3 с ударным механизмом 4 (см. фиг. 2), закрепленным к каретке 3 через амортизатор 24 и содержащим корпус 18 с зазорообразующим роликом 19, четыре постоянных магнита 20, коромысло 21, боек 22 и соленоид 23, при этом зазорообразующий ролик 19 закреплен в нижней части корпуса 18 ударного механизма 4, коромысло 21 с возможностью качения закреплено в корпусе 18. Соленоид 23 закреплен на первом рычаге коромысла 21, а второй его рычаг выполнен с обеспечением возможности воздействия на боек 22, а постоянные магниты 20 расположены на корпусе ударного механизма вокруг соленоида 23 парами, одна выше, другая ниже центра соленоида 23, причем магнитные поля верхней и нижней пары направлены в противоположные стороны. Каждая поперечная траверса снабжена вспомогательной балкой 15, выполненной с пазом 16, а каретка 3 снабжена роликом, входящим в вышеуказанный паз 16, что предотвращает ее опрокидывание под собственным весом (см. фиг. 2). Каждая поперечная траверса и соответствующая каретка 3 закреплены на направляющих 1 и 2 посредством линейных подшипников 10, что уменьшает искажение их траектории движения по направляющим за счет уменьшения люфтов, а, следовательно, улучшает качество изображения. Станок также снабжен ременными зубчатыми приводами 5 и 6 поперечной траверсы и каретки соответственно, связанными с двигателями 7 (каретки) и 8 (поперечной траверсы), при этом продольный ременной зубчатый привод 5 установлен неподвижно, а поперечный 6 - с возможностью перемещения. Каждая поперечная траверса со стороны продольной направляющей 1 снабжена платформой 11, на которой закреплены двигатели 7 и 8, при этом двигатель 8, имеет зубчатый шкив 12, взаимодействующий с зубчатым ремнем 5, размещенным в имеющемся пазу 13 продольной перекладины 9 удерживающимся роликами 14 платформы 11 (см. фиг. 3). Расположение двигателей 7 и 8 на одной платформе 11 минимизирует количество проводов, сокращает их длину, что практически исключает перегиб проводов, нарушение их целостности, тем самым повышаются эксплуатационный ресурс и надежность работы устройства. Провод, соединяющий ударный механизм 4 с разъемом, находящимся на платформе 11, может быть уложен в защитный кожух (на фиг. не показано).
Двигатели 7, 8 и исполнительный механизм каждой поперечной траверсы подключены к своему контролеру (на фиг. не показаны), варианты управления которыми описаны выше.
Устройство работает следующим образом.
Устанавливают станок на обрабатываемый материал. Через вход управления в контроллер подают команды управления, содержащие информацию о выводимом изображении. Команды управления формируют для каждой поперечной траверсы, преимущественно, с использованием компьютера, при этом задается скорость для каждой поперечной траверсы и зона нанесения рисунка (при необходимости может работать и одна поперечная траверса). В контроллере команды управления преобразуются в управляющие сигналы соленоиду 23 и двигателям 7, 8 приводов каждой поперечной траверсы и соответствующей каретки 3. При этом сердечник соленоида 23 через коромысло 21 воздействует на боек 22, который, в свою очередь, непосредственно воздействует на материал, разрушая часть его поверхностного слоя. В результате исполнения управляющих сигналов соленоидом 23 и двигателями приводов 5, 6 поперечной траверсы и каретки 4 происходит обработка поверхности материала.
Таким образом, предложенное техническое решение, путем ввода идентичного дополнительного технического средства позволяет в конечном итоге значительно повысить экономический эффект при использовании данного гравировального станка.
Заявляемый станок гравировальный реализован с использованием промышленно выпускаемых устройств и материалов, может быть найти широкое применение в области гравирования.