RU133775U1

RU133775U1 - MACHINE FOR WET LASER CLEANING OF RASTER SHAFT (OPTIONS)

Info

Publication number: RU133775U1
Application number: RU2013127003/12U
Authority: RU
Inventors: Михаил Владимирович Ярчук; Андрей Александрович Самохвалов
Original assignee: Михаил Владимирович Ярчук
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2013-10-27

Abstract

1. Станок для влажной лазерной очистки растровых валов, характеризующийся тем, что он содержит основание и головную часть, включающую крышку и раму, на нижней поверхности которой расположены узел крепления вала, формирователь луча, узел перемещения луча и узел юстировки положения луча относительно оси вала, систему удаления загрязнений, панель управления, двигатель вращения вала, лазер и блок управления станком, при этом лазер связан оптоволокном с формирователем луча, двигатель вращения вала механически связан с узлом крепления вала, блок управления станком электрически связан с лазером и с двигателями узла перемещения луча, крышка в пределах перемещения луча выполнена непрозрачной для излучения лазера, а в качестве жидкости для нанесения на поверхность вала применяют полиметилсилоксановую жидкость.2. Станок для влажной лазерной очистки растровых валов, характеризующийся тем, что он содержит основание и головную часть, включающую крышку и раму, на нижней поверхности которой расположены узел крепления вала, формирователь луча, формирователь второго луча, узел перемещения луча, узел перемещения второго луча и узел юстировки положения луча относительно оси вала, систему удаления загрязнений, панель управления, двигатель вращения вала, лазер и блок управления станком, при этом лазер связан оптоволокном с формирователем луча, который оптически связан с формирователем второго луча, двигатель вращения вала механически связан с узлом крепления вала, блок управления станком электрически связан с лазером и с двигателями узлов перемещения лучей, крышка в пределах перемещения луча выполнена непрозрачной для и1. Machine for wet laser cleaning of raster shafts, characterized in that it contains a base and a head part including a cover and a frame, on the lower surface of which there are a shaft mount, a beam shaper, a beam moving unit and a beam alignment unit for the beam position relative to the shaft axis, contamination removal system, control panel, shaft rotation engine, laser and machine control unit, the laser being connected by a fiber to a beam former, the shaft rotation engine is mechanically connected to the shaft mounting unit, bl to control the machine is electrically coupled to the laser and the motors moving the beam assembly, the cover displacement within the beam is made opaque to laser radiation as well as the liquid for application to the surface of the shaft used zhidkost.2 polymethylsiloxane. A machine for wet laser cleaning of raster shafts, characterized in that it contains a base and a head part including a cover and a frame, on the lower surface of which there are a shaft mount, a beam shaper, a second beam shaper, a beam moving unit, a second beam moving unit and a node alignment of the beam position relative to the axis of the shaft, contaminant removal system, control panel, shaft rotation motor, laser and machine control unit, while the laser is connected by optical fiber to the beam former, which optically it is connected with the second beam shaper, the shaft rotation motor is mechanically connected with the shaft mounting unit, the machine control unit is electrically connected with the laser and with the engines of the beam moving units, the cover is made opaque to and within the beam movement

Description

Полезная модель относится к области лазерной обработки материалов и может быть использована в полиграфии для безопасного удаления полимерных и органических загрязнений из ячеек и с поверхности растровых (анилоксовых) валов печатных машин различных размеровThe utility model relates to the field of laser processing of materials and can be used in printing to safely remove polymer and organic contaminants from cells and from the surface of raster (anilox) rolls of printing machines of various sizes

Для флексографии очистка растрового вала является неотъемлемой частью производственного процесса. От чистоты растрового вала напрямую зависит перенос краски, и, следовательно, качество печати. Для повышения срока службы валов лазерная очистка должна быть безопасной, то есть обеспечивать сохранность растровых ячеек при значительном количестве очисток. Безопасная лазерная очистка обеспечивается максимальным снижением теплового воздействия лазерного излучения на материал вала (керамику, металл, хром), при полном удалении загрязнителей (полимерных и органических) из ячеек вала, в том числе и при помощи специальных жидкостей (влажная очистка).For flexography, cleaning the raster shaft is an integral part of the production process. The transfer of ink, and therefore the print quality, directly depends on the cleanliness of the raster shaft. To increase the service life of the shafts, laser cleaning should be safe, that is, to ensure the safety of raster cells with a significant number of cleanings. Safe laser cleaning is ensured by minimizing the thermal effect of laser radiation on the shaft material (ceramics, metal, chrome), with the complete removal of contaminants (polymer and organic) from the shaft cells, including using special fluids (wet cleaning).

Известен метод и аппарат бесконтактного удаления засохшей краски с печатных цилиндров по патенту US 5592879, МПК B41F 35/00, опубл. 14.01.1997. Устройство состоит из лазерного источника, системы зеркал для облучения в заданной плоскости, диафрагмы, объектива, системы подвижек для диафрагмы и зеркал. С помощью системы зеркал лазерное излучение направляется на диафрагму, где происходит модуляция излучения, далее через объектив фокусируется на поверхность печатного вала. В соответствии с указанным методом производят облучение печатных валов лазером, что влечет за собой быстрое тепловое расширение подложки или загрязняющих элементов, которое приводит к удалению частиц с твердой поверхности. Конструктивно устройство состоит из лазерного источника, источника подсветки, оптической системы и электромеханических систем контроля параметров излучения. К основным недостатком можно отнести большое количество отражающих и преломляющих поверхностей, создающих много рассеянного излучения и ухудшающих качество лазерного пучка. Данный метод очистки осуществляется без применения жидкости, что влечет за собой структурные изменения поверхности вала, которые снижают срок службы вала. Также при сухой лазерной очистке на очищенной поверхности образуются углубления, которые можно объяснить локальной лазерной абляцией подложки.The known method and apparatus for the contactless removal of dried ink from printing cylinders according to the patent US 5592879, IPC B41F 35/00, publ. 01/14/1997. The device consists of a laser source, a system of mirrors for irradiation in a given plane, a diaphragm, a lens, a system of motions for a diaphragm and mirrors. Using a system of mirrors, the laser radiation is directed to the diaphragm, where the radiation is modulated, then it is focused through the lens onto the surface of the printing shaft. In accordance with the specified method, the print rolls are irradiated with a laser, which entails the rapid thermal expansion of the substrate or contaminants, which leads to the removal of particles from a solid surface. Structurally, the device consists of a laser source, a backlight source, an optical system and electromechanical systems for monitoring radiation parameters. The main disadvantage is the large number of reflecting and refracting surfaces that create a lot of scattered radiation and worsen the quality of the laser beam. This cleaning method is carried out without the use of liquid, which entails structural changes to the shaft surface, which reduce the shaft service life. Also, during dry laser cleaning, recesses form on the cleaned surface, which can be explained by local laser ablation of the substrate.

Известно устройство и метод для очистки анилоксовых валов печатных машин по патенту US №6354213, МПК B41C 1/05, опубл. 12.03.2002. Устройство содержит двигатель, вращающий вал вокруг его оси; направляющую, параллельную оси вала и передающую вращение от двигателя к валу; лазер, расположенный на плите, скользящей вдоль этой направляющей при помощи еще одного двигателя; на этой же плите расположен объектив, который фокусирует лазерный луч на поверхность и повышает температуру полимерных загрязнений до уровня их разрушения, вследствие чего происходит их отрыв от поверхности. Под фокусом понимается расстояние, определяемое как точка в пространстве, где пятно становится минимальным. Также в устройстве используется система, которая меняет расстояния между поверхностью вала и объективом. Также в устройстве используется жидкость, находящаяся под давлением, направляемая на ячейки, для удаления полимерных загрязнений, разрушенных лазерным пучком; причем температура жидкости ниже температуры полимерных загрязнений. Недостатком этого устройства является нагрев ячейки с полимерным загрязнением до высоких температур, что может повредить поверхность вала.A device and method for cleaning anilox rollers of printing machines according to US patent No. 6354213, IPC B41C 1/05, publ. 03/12/2002. The device comprises an engine rotating a shaft about its axis; a guide parallel to the axis of the shaft and transmitting rotation from the engine to the shaft; a laser located on a plate sliding along this guide with the help of another engine; on the same plate is a lens that focuses the laser beam on the surface and raises the temperature of polymer contaminants to the level of their destruction, as a result of which they detach from the surface. Focus refers to the distance defined as the point in space where the spot becomes minimal. The device also uses a system that changes the distance between the shaft surface and the lens. The device also uses a liquid under pressure directed to the cells to remove polymer contaminants destroyed by the laser beam; moreover, the temperature of the liquid is lower than the temperature of polymer contaminants. The disadvantage of this device is the heating of the cell with polymer contamination to high temperatures, which can damage the shaft surface.

Известен способ влажной лазерной очистки твердых поверхностей по патенту на изобретение RU 2263567 C1, МПК B26K 26/00, опубл. 10.11.2005, согласно которому на поверхность наносят слой жидкости и облучают поверхность пространственно-модулированном пучком лазерного излучения. Устройство для осуществления способа содержит лазер, зеркало, отклоняющее пучок лазерного излучения, телескопическую систему, увеличивающую диаметр пучка в соответствии с требуемым размером, функциональный узел, модулирующий пространственно пучок лазерного излучения на поверхности детали, расположенной на координатном столе с шаговым двигателем.A known method of wet laser cleaning of hard surfaces according to the patent for the invention RU 2263567 C1, IPC B26K 26/00, publ. 10.11.2005, according to which a layer of liquid is applied to the surface and the surface is irradiated with a spatially modulated laser beam. A device for implementing the method comprises a laser, a mirror deflecting the laser beam, a telescopic system that increases the beam diameter in accordance with the required size, a functional unit that spatially modulates the laser beam on the surface of the part located on the coordinate table with a stepper motor.

Известное устройство не содержит конструктивных элементов, обеспечивающих очистку растровых валов. Кроме того, смачивания поверхности водой не в полной мере обеспечивает защиту поверхности от разрушения при воздействии на нее лазерного излучения.The known device does not contain structural elements that provide cleaning raster shafts. In addition, wetting the surface with water does not fully protect the surface from destruction when exposed to laser radiation.

Известно устройство для осуществления способа поверхностной лазерной обработки по патенту RU 2445175 C1, МПК B08B 7/00, опубл. 20.03.12. Устройство содержит взаимосвязанные лазер и оптико-механическую систему. Лазер генерирует пучок излучения с временной структурой в виде периодически повторяющиеся серий световых импульсов. В качестве оптико-механической системы установлены система формирования однородной пространственной структуры лазерного пучка и сканирующая система. На выходе сканирующей системы установлен фокусирующий объектив. Компьютер соединен с блоком управления, который, в свою очередь, связан с лазером и со сканирующей системой. Устройство обеспечивает повышение производительности процесса очистки твердых поверхностей различных изделий, однако конструктивно не обеспечивает очистку растровых валов.A device for implementing the method of surface laser processing according to patent RU 2445175 C1, IPC B08B 7/00, publ. 03/20/12. The device contains an interconnected laser and an optical-mechanical system. The laser generates a radiation beam with a temporary structure in the form of periodically repeating series of light pulses. As an optical-mechanical system, a system for forming a homogeneous spatial structure of the laser beam and a scanning system are installed. A scanning lens is mounted at the output of the scanning system. The computer is connected to a control unit, which, in turn, is connected to the laser and to the scanning system. The device provides increased productivity of the process of cleaning hard surfaces of various products, but structurally does not provide cleaning raster shafts.

Известно устройство влажной лазерной очистки твердых поверхностей по патенту на полезную модель RU 117854 U, МПК B41F 35/00, опубл. 10.07.2012, которое предназначено для очистки растровых валов, и выбрано в качестве прототипа для обоих вариантов заявляемой полезной модели. Устройство содержит двухкоординатный стол с приводом от шаговых двигателей, которые соединены через согласующий блок с управляющим компьютером, систему вращения анилоксовых валов, включающую центрирующие патроны, электродвигатель постоянного тока, соединенный через управляющий блок с управляющим компьютером, двухканальную оптическую систему, расположенную на координатном столе, увлажняющие блоки, каждый из которых состоит из двух форсунок, расположенных на координатном столе и направленных на поверхность анилоксового вала в зону воздействия лазерного излучения, соединенных трубопроводом с регулятором давления и насосом и блоки сбора удаляемых загрязнений.A device for wet laser cleaning of hard surfaces according to the patent for utility model RU 117854 U, IPC B41F 35/00, publ. 07/10/2012, which is intended for cleaning raster shafts, and is selected as a prototype for both variants of the claimed utility model. The device comprises a two-coordinate table driven by stepper motors, which are connected through a matching unit to a control computer, an anilox shaft rotation system including centering cartridges, a DC motor connected through a control unit to a control computer, a two-channel optical system located on a coordinate table, moisturizing blocks, each of which consists of two nozzles located on the coordinate table and directed to the surface of the anilox shaft in the zone in laser radiation exposure, connected by a pipeline to a pressure regulator and a pump, and blocks of collection of removed contaminants.

Применение воды в качестве жидкости для смачивания поверхности вала не в полной мере обеспечивает защиту поверхности от разрушения при воздействии на нее лазерного излучения. Кроме того применение проточной воды для смачивания поверхности вала усложняет конструкцию устройства. Также известное устройство конструктивно не содержит элементов поддержки валов, что не обеспечивает очистку тяжелых валов.The use of water as a liquid for wetting the shaft surface does not fully protect the surface from destruction when exposed to laser radiation. In addition, the use of running water to wet the surface of the shaft complicates the design of the device. Also, the known device is structurally free of shaft support elements, which does not provide cleaning of heavy shafts.

Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в обеспечении безопасной лазерной очистки малых и средних растровых валов.The problem to which the present utility model is directed is to ensure safe laser cleaning of small and medium raster shafts.

Технический результат, достигаемый при осуществлении заявленной полезной модели, заключается в увеличении количества безопасных очисток малых и средних растровых валов и, следовательно, в продлении срока их службы.The technical result achieved by the implementation of the claimed utility model is to increase the number of safe cleanings of small and medium raster shafts and, therefore, to extend their service life.

Задача, с указанным техническим результатом, решается тем, что станок для влажной лазерной очистки растровых валов по первому варианту, согласно полезной модели, характеризуется тем, что он содержит основание и головную часть, включающую крышку и раму, на нижней поверхности которой расположены узел крепления вала, формирователь луча, узел перемещения луча и узел юстировки положения луча относительно оси вала, систему удаления загрязнений, панель управления, двигатель вращения вала, лазер и блок управления станком, при этом лазер связан оптоволокном с формирователем луча, двигатель вращения вала механически связан с узлом крепления вала, блок управления станком электрически связан с лазером и с двигателями узла перемещения луча, крышка в пределах перемещения луча выполнена непрозрачной для излучения лазера, а в качестве жидкости для нанесения на поверхность вала применяют полиметилсилоксановую жидкость.The problem, with the specified technical result, is solved in that the machine for wet laser cleaning of raster shafts according to the first embodiment, according to the utility model, is characterized in that it contains a base and a head part including a cover and a frame, on the lower surface of which there are a shaft mount , a beam shaper, a beam displacement unit and a beam alignment unit relative to the shaft axis, a contaminant removal system, a control panel, a shaft rotation motor, a laser and a machine control unit, the laser being connected about with a beam shaper, the shaft rotation motor is mechanically connected to the shaft mounting unit, the machine control unit is electrically connected to the laser and the beam moving unit motors, the cover is made opaque for laser radiation within the beam movement, and used as a liquid for applying onto the shaft surface polymethylsiloxane liquid.

Технический результат для станка по первому варианту достигается также тем, что The technical result for the machine according to the first embodiment is also achieved by the fact that

основание выполнено в виде вытянутого прямоугольного параллелепипеда;the base is made in the form of an elongated rectangular parallelepiped;

станок установлен на колесах;the machine is mounted on wheels;

головная часть выполнена в виде скошенного в верхних углах прямоугольного параллелепипеда;the head part is made in the form of a rectangular parallelepiped beveled in the upper corners;

панель управления расположена на наклонном участке головной части справа;the control panel is located on an inclined portion of the head on the right;

панель управления содержит дисплей с сенсорным экраном, кнопку включения, индикатор включения и аварийную кнопку;the control panel contains a touch screen display, a power button, a power indicator and an emergency button;

крышка выполнена с возможность открывания;the cover is made with the possibility of opening;

узел крепления вала содержит два патрона, закрепленных на бабках, которые установлены на рельсовых направляющих для бабок и стопорятся в заданном положении с помощью винтов к направляющей для стопорения бабок;the shaft mount contains two cartridges mounted on the headstock, which are mounted on the rail guides for the headstock and are locked in position with screws to the guide for locking the headstock;

узел перемещения луча содержит каретку, установленную на двухкоординатном столе, который снабжен двигателем перемещения каретки параллельно оси, и двигателем перемещения каретки перпендикулярно оси вала;the beam moving unit comprises a carriage mounted on a two-coordinate table, which is equipped with a carriage moving engine parallel to the axis, and a carriage moving motor perpendicular to the shaft axis;

формирователь луча содержит коллиматор, связанный оптоволокном с лазером и линзу, установленные на каретке двухкоординатного стола;the beam former comprises a collimator connected by a fiber to a laser and a lens mounted on a carriage of a two-coordinate table;

узел юстировки положения луча относительно оси вала содержит микрометр, закрепленный на каретке двухкоординатного стола, и два микрометрических столика, расположенные на противоположных сторонах нижней поверхности рамы;the node alignment of the position of the beam relative to the axis of the shaft contains a micrometer mounted on the carriage of the two-coordinate table, and two micrometer tables located on opposite sides of the lower surface of the frame;

система удаления загрязнений содержит двигатель удаления загрязнений, насадку удаления загрязнений, которая расположена в зоне очистки луча, входной шланг удаления загрязнений, подключенный к насадке, и выходной шланг удаления загрязнений.The contaminant removal system includes a contaminant removal engine, a contaminant removal nozzle located in the beam cleaning zone, an inlet contamination removal hose connected to the nozzle, and an outlet contamination removal hose.

Станок для влажной лазерной очистки растровых валов по второму варианту, согласно полезной модели, характеризуется тем, что он содержит основание и головную часть, включающую крышку и раму, на нижней поверхности которой расположены узел крепления вала, формирователь луча, формирователь второго луча, узел перемещения луча, узел перемещения второго луча и узел юстировки положения луча относительно оси вала, систему удаления загрязнений, панель управления, двигатель вращения вала, лазер и блок управления станком, при этом лазер связан оптоволокном с формирователем луча, который оптически связан с формирователем второго луча, двигатель вращения вала механически связан с узлом крепления вала, блок управления станком электрически связан с лазером и с двигателями узлов перемещения лучей, крышка в пределах перемещения луча выполнена непрозрачной для излучения лазера, а в качестве жидкости для нанесения на поверхность вала применяют полиметилсилоксановую жидкость.The machine for wet laser cleaning of raster shafts according to the second embodiment, according to a utility model, is characterized in that it comprises a base and a head part including a cover and a frame, on the lower surface of which there are a shaft fastening unit, a beam shaper, a second beam shaper, a beam moving unit , a unit for moving the second beam and a unit for adjusting the position of the beam relative to the axis of the shaft, a dirt removal system, a control panel, a shaft rotation motor, a laser and a machine control unit, the laser being connected optically with a beam shaper, which is optically coupled to the second beam shaper, the shaft rotation motor is mechanically connected to the shaft mounting unit, the machine control unit is electrically connected to the laser and the beam moving unit engines, the cover is made opaque to the laser radiation within the beam movement, and in as a liquid for application to the shaft surface, polymethylsiloxane liquid is used.

Технический результат для станка по второму варианту достигается также тем, что The technical result for the machine according to the second embodiment is also achieved by the fact that

на нижней поверхности рамы установлен механизм подъема вала, содержащий два домкрата;on the lower surface of the frame there is a shaft lifting mechanism containing two jacks;

узел перемещения луча содержит каретку, установленную на двухкоординатном столе, который снабжен двигателем перемещения каретки параллельно оси вала, и двигателем перемещения каретки перпендикулярно оси вала;the beam moving unit includes a carriage mounted on a two-coordinate table, which is equipped with a carriage moving engine parallel to the shaft axis, and a carriage moving motor perpendicular to the shaft axis;

узел перемещения второго луча содержит плиту, установленную на координатном столе, который выполнен с возможностью перемещения параллельно оси вала, и одновременно с кареткой двухкоординатного стола - перпендикулярно и параллельно оси вала;the second beam moving unit comprises a plate mounted on a coordinate table, which is arranged to move parallel to the axis of the shaft, and simultaneously with the carriage of the two-coordinate table, perpendicularly and parallel to the axis of the shaft;

формирователь луча содержит коллиматор, связанный оптоволокном с лазером, линзу луча и светоделительный куб, установленные на каретке двухкоординатного стола;the beam former comprises a collimator connected by an optical fiber to a laser, a beam lens and a beam splitter cube mounted on a carriage of a two-coordinate table;

формирователь второго луча содержит призму и линзу, установленные на плите координатного стола;the second beam shaper comprises a prism and a lens mounted on a coordinate table plate;

система удаления загрязнений содержит двигатель удаления загрязнений, две насадки удаления загрязнений, которые расположены в зоне очистки первого и второго луча, два входных шланга удаления загрязнений, подключенные к насадкам, и выходной шланг удаления загрязнений.the contaminant removal system comprises a contaminant removal engine, two contaminant removal nozzles which are located in the cleaning zone of the first and second beam, two input contaminant removal hoses connected to the nozzles, and an output contaminant removal hose.

Технический результат обеспечивается совокупностью конструктивных элементов, которые обеспечивают практическую реализацию однолучевого и двухлучевого вариантов станка для влажной безопасной лазерной очистки малых и средних растровых валов, а также применением в качестве защитной жидкости полиметилсилоксановой жидкости.The technical result is ensured by a combination of structural elements that ensure the practical implementation of single-beam and double-beam machine options for wet safe laser cleaning of small and medium raster shafts, as well as the use of polymethylsiloxane liquid as a protective liquid.

Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых представлены:The utility model is illustrated by drawings, on which:

на фиг.1 - станок по первому варианту, вид спереди;figure 1 - machine according to the first embodiment, front view;

на фиг.2 - станок по первому варианту, вид сверху;figure 2 - machine according to the first embodiment, a top view;

на фиг.3 - формирователь луча для станка по первому варианту, вид спереди;figure 3 - beam shaper for the machine according to the first embodiment, front view;

на фиг.4 - формирователь луча для станка по первому варианту, вид сверху;figure 4 - beam shaper for the machine according to the first embodiment, top view;

на фиг.5 - оптическая схема станка по первому варианту;figure 5 is an optical diagram of the machine according to the first embodiment;

на фиг.6 - схема удаления загрязнений станка по первому варианту;figure 6 - diagram of the removal of contaminants of the machine according to the first embodiment;

на фиг.7 - станок по второму варианту, вид спереди;figure 7 - machine according to the second embodiment, front view;

на фиг.8 - станок по второму варианту, вид сверху;on Fig - machine according to the second embodiment, a top view;

на фиг.9 - формирователь луча для станка по второму варианту, вид спереди;figure 9 is a beam former for the machine according to the second embodiment, front view;

на фиг.10 - формирователь луча для станка по второму варианту, вид сверху;figure 10 - beam shaper for the machine according to the second embodiment, a top view;

на фиг.11 - оптическая схема станка по второму варианту;figure 11 is an optical diagram of the machine according to the second embodiment;

на фиг.12 - схема удаления загрязнений станка по второму варианту;on Fig - scheme for removing contaminants of the machine according to the second embodiment;

на фиг.13 - вид ячеек до очистки;in Fig.13 is a view of the cells before cleaning;

на фиг.14 - вид ячеек после очистки с защитой водой;on Fig - view of the cells after cleaning with protection with water;

на фиг.15 - вид ячеек после очистки с защитой полиметилсилоксановой жидкостью.on Fig - view of the cells after cleaning with protection with polymethylsiloxane liquid.

На фиг.1-12 введены следующие обозначения:Figure 1-12 introduced the following notation:

1 - основание;1 - base;

2 - колесо;2 - wheel;

3 - головная часть;3 - the head part;

4 - крышка;4 - cover;

5 - панель управления;5 - control panel;

6 - рама;6 - frame;

7 - бабка;7 - grandmother;

8 - рельсовая направляющая для бабок;8 - rail guide for attendants;

9 - направляющая для стопорения бабок;9 - guide for locking the headstock;

10 - винт стопорения бабки;10 - screw locking the headstock;

11 - патрон;11 - cartridge;

12 - домкрат;12 - a jack;

13 - двигатель вращения вала;13 - shaft rotation motor;

14 - двухкоординатный стол;14 - two-coordinate table;

15 - координатный стол;15 - coordinate table;

16 - плита координатного стола;16 - plate coordinate table;

17 - направляющая перемещения каретки параллельно оси вала;17 - a guide for moving the carriage parallel to the axis of the shaft;

18 - ременная передача перемещения каретки параллельно оси вала;18 - belt transmission of the movement of the carriage parallel to the axis of the shaft;

19 - направляющая перемещения каретки перпендикулярно оси вала;19 is a guide for moving the carriage perpendicular to the axis of the shaft;

20 - шарико-винтовая передача перемещения каретки перпендикулярно оси вала;20 - ball screw transmission of the carriage displacement perpendicular to the axis of the shaft;

21 - двигатель перемещения каретки параллельно оси вала;21 - a motor for moving the carriage parallel to the axis of the shaft;

22 - двигатель перемещения каретки перпендикулярно оси вала;22 - the carriage moving motor perpendicular to the axis of the shaft;

23 - концевой выключатель;23 - limit switch;

24 - котировочный микрометр;24 - quotation micrometer;

25 - микрометрический столик;25 - micrometer table;

26 - двигатель удаления загрязнений;26 - engine removal of contaminants;

27 - насадка удаления загрязнений;27 - nozzle for removing contaminants;

28 - шланг входной удаления загрязнений;28 - inlet contamination hose;

29 - шланг выходной удаления загрязнений;29 - a hose of output pollution removal;

30 - линза луча;30 - beam lens;

31 - линза второго луча;31 - lens of the second beam;

32 - коллиматор;32 - collimator;

33 - призма;33 - a prism;

34 - оптоволокно;34 - optical fiber;

35 - блок управления станком;35 - machine control unit;

36 - каретка двухкоординатного станка;36 - carriage of a two-coordinate machine;

37 - дисплей;37 - display;

38 - кнопка включения;38 - power button;

39 - индикатор включения;39 - power indicator;

40 - аварийная кнопка;40 - emergency button;

41 - светоделительный куб;41 - beam splitting cube;

42 - вал;42 - shaft;

43 - лазер;43 - laser;

44 - насадка удаления загрязнений для второго варианта станка;44 - nozzle removal of pollution for the second embodiment of the machine;

45 - секция крышки, непрозрачная для излучения лазера;45 - section of the cover, opaque to laser radiation;

46 - муфта.46 - coupling.

Станок для влажной очистки растровых валов по первому варианту предназначен для очистки малых и средних валов диаметром от 50 до 200 мм, длиной от 90 до 800 мм и массой до 30 кг, а по второму варианту - для очистки средних валов диаметром от 50 до 300 мм, длиной от 90 до 1400 мм и массой до 150 кг.The wet cleaning machine for raster shafts according to the first embodiment is intended for cleaning small and medium shafts with a diameter of 50 to 200 mm, lengths from 90 to 800 mm and weighing up to 30 kg, and according to the second option - for cleaning medium shafts with a diameter of 50 to 300 mm , from 90 to 1400 mm long and weighing up to 150 kg.

Станок для влажной очистки растровых валов по первому варианту (см. фиг.1 и фиг.2) и второму варианту (см. фиг.7 и фиг.8) содержит основание 1 в виде вытянутого прямоугольного параллелепипеда, установленного на колесах 2, и головную часть 3 в виде скошенного в верхних углах прямоугольного параллелепипеда, включающую раму 6 головной части и открывающуюся крышку 4.The machine for wet cleaning of raster shafts according to the first embodiment (see FIG. 1 and FIG. 2) and the second embodiment (see FIG. 7 and FIG. 8) contains a base 1 in the form of an elongated rectangular parallelepiped mounted on wheels 2, and a head part 3 in the form of a rectangular parallelepiped beveled in the upper corners, including a head part frame 6 and an opening cover 4.

Крышка 4 предназначена для защиты оператора от вращающихся частей машины и защиты глаз оператора от лазерного излучения. Крышка 4 может быть выполнена, например, в виде секций, скрепленных жесткими уголками, пневмоподъемниками для более простого открывания и снабжена датчиком открывания для выключения лазера (на чертеже не показаны). В качестве материала для крышки может быть применено оргстекло. Секция 45 крышки 4, в пределах перемещения луча, выполнена непрозрачной для излучения лазера на рабочей частоте, например с помощью пленки. На видах станка сверху (фиг.2 и фиг.8) крышка 4 и верхние части рамы 6 условно не показаны.Cover 4 is designed to protect the operator from rotating parts of the machine and to protect the operator’s eyes from laser radiation. The lid 4 can be made, for example, in the form of sections fastened by rigid angles, pneumatic hoists for easier opening and is equipped with an opening sensor to turn off the laser (not shown). As the material for the lid can be applied plexiglass. Section 45 of the cover 4, within the limits of beam movement, is made opaque for laser radiation at the operating frequency, for example, with a film. In views of the machine from above (Fig.2 and Fig.8), the cover 4 and the upper parts of the frame 6 are conventionally not shown.

На нижней поверхности рамы 6 расположен узел крепления вала, включающий два патрона 11, закрепленных на бабках 7, которые установлены на двух рельсовых направляющих 8 для бабок и стопорятся в заданном положении с помощью винтов 10 к направляющей 9 для стопорения бабок.On the lower surface of the frame 6 there is a shaft mount, including two chucks 11 mounted on the headstock 7, which are mounted on two rail guides 8 for the headstock and are locked in position with screws 10 to the guide 9 for locking the headstock.

Справа на наклонном участке головной части 3 расположена панель управления 5, на которой размещены дисплей 37 с сенсорным экраном, кнопка включения 38, индикатор включения 39 и аварийная кнопка 40.On the right side of the inclined section of the head part 3 there is a control panel 5 on which a display 37 with a touch screen, a power button 38, a power indicator 39 and an emergency button 40 are located.

Станок снабжен механизмом подъема вала, который включает два домкрата 12, предназначенных для подъема и поддержки тяжелых обрабатываемых валов.The machine is equipped with a shaft lifting mechanism, which includes two jacks 12, designed to lift and support heavy machined shafts.

Сканирование поверхности вала 42 на станке по первому варианту производят с помощью одного луча. Узел перемещения луча содержит каретку 36, установленную на двухкоординатном столе 14, который снабжен двигателем 21 перемещения каретки параллельно оси вала и двигателем 22 перемещения каретки перпендикулярно оси вала. Двигатели 21 и 22 передают вращательное движение через муфты 46. Формирователь луча (см. фиг.5) содержит коллиматор 32, связанный оптоволокном с лазером 43 и линзу 30, установленные на каретке 36 двухкоординатного стола.Scanning the surface of the shaft 42 on the machine according to the first embodiment is performed using a single beam. The beam moving unit comprises a carriage 36 mounted on a two-coordinate table 14, which is equipped with a carriage moving motor 21 parallel to the shaft axis and a carriage moving motor 22 perpendicular to the shaft axis. The motors 21 and 22 transmit rotational motion through the clutches 46. The beam former (see FIG. 5) comprises a collimator 32 connected by a fiber optic to the laser 43 and a lens 30 mounted on the carriage 36 of the two-coordinate table.

Сканирование поверхности вала 42 на станке по второму варианту производят с помощью двух лучей (см. фиг.11). Формирователь первого луча содержит установленный на каретке 36 двухкоординатного стола 14 коллиматор 32, связанный оптоволокном 34 с лазером 43, линзу 30 луча и светоделительный куб 41. Формирователь второго луча содержит призму 33 и линзу 31, установленные на плите 16 координатного стола 15. Узел перемещения первого луча аналогичен узлу перемещения луча станка по первому варианту и содержит двухкоординатный стол 14, снабженный двигателем 21 перемещения каретки параллельно оси вала по направляющим 17 с помощью ременной передачи 18, и двигателем 22 перемещения каретки перпендикулярно оси вала по направляющим 19 с помощью шарико-винтовой передачи 20. Узлом перемещения второго луча (см. фиг.9 и фиг.10) является координатный стол 15, на котором установлена плита 16.Scanning the surface of the shaft 42 on the machine according to the second embodiment is performed using two beams (see Fig.11). The first beam shaper contains a collimator 32 mounted on the carriage 36 of the two-coordinate table 14, connected by a fiber 34 to the laser 43, a beam lens 30 and a beam splitter cube 41. The second beam shaper contains a prism 33 and a lens 31 mounted on the plate 16 of the coordinate table 15. The first the beam is similar to the node of the beam movement of the machine according to the first embodiment and contains a two-coordinate table 14, equipped with a motor 21 for moving the carriage parallel to the axis of the shaft along the guides 17 using a belt drive 18, and the motor 22 per displacements of the carriage perpendicular to the axis of the guide shaft 19 via ball screw 20. The transfer movement of the second beam Node (cm. 9 and 10) is a coordinate table 15 on which the plate 16.

Лазерное излучение от коллиматора 32 попадает на светоделительный куб 41, преломляющий 50% лазерной энергии на поверхность вала 42, и пропускающий 50% лазерной энергии па призму 33, отражающую лазерное излучение на поверхность вала 42. Оба луча фокусируются в пятно нужного размера линзами 30 и 31.The laser radiation from the collimator 32 enters the beam splitting cube 41, which refracts 50% of the laser energy to the surface of the shaft 42, and transmits 50% of the laser energy to the prism 33, which reflects the laser radiation to the surface of the shaft 42. Both beams are focused into the spot of the required size by lenses 30 and 31 .

Плита 16, а, следовательно, и второй луч, с помощью координатного стола 15 имеет возможность перемещаться параллельно оси вала для регулировки расстояния между лучами в соответствии с размерами валов, одновременно с кареткой 36 двухкоординатного стола 14 перемещаться перпендикулярно оси вала при изменения расстояния между линзами и поверхностью вала и одновременно с кареткой 36 перемещаться параллельно оси вала при сканировании.The plate 16, and, consequently, the second beam, using the coordinate table 15 has the ability to move parallel to the axis of the shaft to adjust the distance between the beams in accordance with the sizes of the shafts, simultaneously with the carriage 36 of the two-coordinate table 14 to move perpendicular to the axis of the shaft when changing the distance between the lenses and the surface of the shaft and simultaneously with the carriage 36 move parallel to the axis of the shaft during scanning.

Узел юстировки положения луча относительно оси вала станка по первому варианту и станка по второму варианту включает микрометр 24 и два микрометрических столика 25, расположенных на противоположных сторонах нижней поверхности рамы 6. Микрометр 24 закреплен на каретке 36 двухкоординатного стола 14, который при юстировке движется с помощью двигателя 21 вдоль оси вала. С помощью микрометрических столиков 25 происходит последовательная юстировка правого и левого конца ременной передачи 18 перемещения каретки 36 параллельно оси вала. В результате достигается отклонение каретки 36 относительно оси вала не более 100 мкм, что обеспечивает равномерную очистку вала любой длины. Концевые выключатели 23 ограничивают перемещение кареток в пределах длины вала.The alignment unit of the beam position relative to the axis of the machine shaft according to the first embodiment and the machine according to the second embodiment includes a micrometer 24 and two micrometer tables 25 located on opposite sides of the lower surface of the frame 6. Micrometer 24 is mounted on the carriage 36 of the two-coordinate table 14, which moves when adjusting engine 21 along the axis of the shaft. Using micrometer tables 25, the right and left ends of the belt drive 18 for moving the carriage 36 are sequentially aligned parallel to the axis of the shaft. As a result, the deviation of the carriage 36 relative to the axis of the shaft is not more than 100 μm, which ensures uniform cleaning of the shaft of any length. Limit switches 23 limit the movement of the carriages within the length of the shaft.

Система удаления загрязнений предотвращает осаждение оторвавшейся краски на поверхности и содержит двигатель 26 удаления загрязнений, который формирует воздушный поток для удаления загрязнений из области очистки, насадку 27 для первого варианта станка (см. фиг.5 и фиг.6) и вторую насадку 44 удаления загрязнений для второго варианта станка (см. фиг 11 и фиг.12), которые расположены в зоне очистки, а также один или два входных шланга 28 удаления загрязнений, подключенных к насадкам 27 и 44, и выходной шланг 29 удаления загрязнений.The contaminant removal system prevents deposits of torn off paint on the surface and comprises an impurity removal engine 26 that generates an air stream to remove impurities from the cleaning area, a nozzle 27 for the first embodiment of the machine (see FIG. 5 and FIG. 6) and a second nozzle 44 for removing contaminants for the second version of the machine (see Fig. 11 and Fig. 12), which are located in the cleaning zone, as well as one or two inlet hoses 28 for removing contaminants connected to nozzles 27 and 44, and an outlet hose 29 for removing contaminants.

Работу станка для влажной лазерной очистки растровых валов рассмотрим на примере двухлучевого станка по второму варианту. Процесс очистки на станках по первому и второму варианту аналогичны. Отличие работы станка по первому варианту заключается в использовании одного луча.We will consider the operation of the machine for wet laser cleaning of raster shafts using the example of a two-beam machine according to the second embodiment. The cleaning process on the machines in the first and second embodiment are similar. The difference between the operation of the machine according to the first embodiment is the use of a single beam.

В качестве исходного материала используют растровый вал, загрязненный любыми красками, в том числе ультрафиолетовыми, водными и спиртовыми, а также лаками.A raster shaft contaminated with any paints, including ultraviolet, water and alcohol, as well as varnishes, is used as starting material.

Загрязненный вал 42 закрепляют в центрирующих патронах 11 и юстируют положение передачи 18 относительно оси вала. Тяжелые валы, обрабатываемые на станке, поднимают и поддерживают во время очистки за шейки с помощью домкратов 12.The contaminated shaft 42 is fixed in the centering chucks 11 and the gear position 18 is aligned with respect to the axis of the shaft. Heavy shafts processed on the machine, lift and support during cleaning by the neck using jacks 12.

Наносят на поверхность вала полиметилсилоксановую жидкость ПМС-5, которая выпускается по ГОСТ 13032-77 (см., например, http://gostexpert.ru/gost/gost-13032-77), и характеризуется малой величиной поверхностного натяжения, низкой температурой застывания и повышенной термостойкостью и термостабильностью. Благодаря этим свойствам, жидкость легко наносится на поверхность вала, равномерно заполняет все ячейки, и не испаряется в течение нескольких дней. Удаляется в процессе очистки. При необходимости жидкость легко удаляется с поверхности вала ацетоном.PMS-5 polymethylsiloxane liquid is applied to the shaft surface, which is produced according to GOST 13032-77 (see, for example, http://gostexpert.ru/gost/gost-13032-77), and is characterized by a small surface tension, low pour point and increased heat resistance and thermal stability. Due to these properties, the liquid is easily applied to the surface of the shaft, uniformly fills all cells, and does not evaporate for several days. It is removed during the cleaning process. If necessary, the fluid is easily removed from the shaft surface with acetone.

Управление станком осуществляют с панели управления 5 через блок 35 управления станком, который обеспечивает управление лазером, управление двигателем 13 вращения вала 42 и двигателями 21 и 22 перемещения лазерных лучей. Включают двигатель 13 вращения вала, в качестве которого может быть применен, например электродвигатель постоянного тока FL86BLS. Двигатель 13 передает вращательное движение валу 42 через муфту 46. Для сканирования поверхности вала 42 включают лазер 43, в качестве которого предпочтительно использовать волоконный лазер ИЛИ-1-20 ИРЭ-Полюс. Лазер обеспечивает импульсное излучение со средней мощностью до 20 Вт и длительностью импульса от 80 до 120 не. Частота следования импульсов находится в диапазоне от 20 кГц до 100 кГц.The machine is controlled from the control panel 5 through the machine control unit 35, which provides laser control, control of the shaft rotation motor 13 and the laser beam motors 21 and 22. Turn on the shaft rotation motor 13, which can be used, for example, a DC motor FL86BLS. The motor 13 transmits the rotational motion to the shaft 42 through the coupling 46. To scan the surface of the shaft 42, a laser 43 is turned on, which is preferably used as a fiber laser OR-1-20 IRE-Pole. The laser provides pulsed radiation with an average power of up to 20 W and a pulse duration of 80 to 120 nsec. The pulse repetition rate is in the range from 20 kHz to 100 kHz.

Лазерное излучение через оптоволокно 34 поступает на коллиматор 32, излучающий параллельный пучок, который падает на светоделительный куб 41. Лазерный луч делится на два равных луча, один из которых преломляется и фокусируется на поверхность вала 42 с помощью линзы 30, а второй луч надает на призму 33, которая установлена на плите 16, и фокусируется линзой 31 на поверхности вала. Первый луч устанавливают в начале вала, а второй луч устанавливают в середине вала. После чего осуществляется настройка фокусного расстояния и сканирование поверхности вала с помощью двухлучевой системы. Одновременно с началом сканирования включается двигатель 26 удаления загрязнений, обеспечивающий удаление продуктов очистки вала, что повышает качество очистки.Laser radiation through optical fiber 34 enters the collimator 32, emitting a parallel beam, which incident on the beam splitter cube 41. The laser beam is divided into two equal beams, one of which is refracted and focused on the surface of the shaft 42 using a lens 30, and the second beam points to a prism 33, which is mounted on the plate 16, and is focused by the lens 31 on the surface of the shaft. The first beam is installed at the beginning of the shaft, and the second beam is installed in the middle of the shaft. After that, the focal length is adjusted and the shaft surface is scanned using a two-beam system. Simultaneously with the start of scanning, the contaminant removal engine 26 is turned on, which ensures removal of shaft cleaning products, which improves the quality of cleaning.

Энергия лазерного излучения поглощается в поверхностном слое вала, и слой полиэтилсилоксановой жидкости нагревается за счет теплопроводности, при этом на поверхности вала растут паровые пузырьки. Удаление частиц происходит под действием акустической волны, возникающей при расширении и последующем сжатии и исчезновении пузырьков. Применение двухлучевой системы повышает скорость очистки длинномерных валов, а применение для увлажнения поверхности вала полиметилсилоксановой жидкости повышает количество очисток до начала плавления ячеистой структуры вала.The energy of laser radiation is absorbed in the surface layer of the shaft, and the layer of polyethylsiloxane liquid is heated due to thermal conductivity, while vapor bubbles grow on the surface of the shaft. Particles are removed under the influence of an acoustic wave arising from the expansion and subsequent compression and disappearance of bubbles. The use of a two-beam system increases the cleaning speed of long shafts, while the use of polymethylsiloxane fluid to moisten the shaft surface increases the number of cleanings before the meshed structure of the shaft begins to melt.

На фотографиях (см. фиг.13-15) приведены виды ячеек вала, полученные на металлографическом микроскопе с увеличением до 400 крат: фиг.13 - до очистки; фиг.14 - после выполнения 12 очисток лазерным излучением с защитным слоем на поверхности вала в виде воды (жидкость наносится форсунками и собирается ракельной системой в резервуар); на фиг.15 - после выполнения 12 очисток лазерным излучением с защитным слоем в виде нанесенного вручную на поверхность вала тонкого слоя полиметилсилоксановой жидкости ПМС-5.The photographs (see Fig.13-15) show the views of the shaft cells obtained by a metallographic microscope with an increase of up to 400 times: Fig.13 - before cleaning; Fig - after performing 12 cleanings with laser radiation with a protective layer on the surface of the shaft in the form of water (the liquid is applied by nozzles and collected by the doctor blade system in the tank); on Fig - after performing 12 cleanings with laser radiation with a protective layer in the form of a PMMS-5 thin layer of polymethylsiloxane fluid, applied manually on the shaft surface.

После 12 очисток с использованием для защиты полиметилсилоксановой жидкости на поверхности перемычек отсутствуют трещины и провалы ячеек, в то время как при защите водой произошло сильное оплавление и провалы ячеек, что подтверждает более высокую безопасность лазерной очистки на заявленном станке. Кроме того, нанесение на поверхность вала тонкого слоя полиметилсилоксановой жидкости ПМС-5 упрощает конструкцию станка по сравнению с прототипом, в котором используется смачивание водой с помощью форсунок.After 12 cleanings using polymethylsiloxane liquid for protection, there are no cracks and dips in the cells on the surface of the lintels, while during protection with water there was a strong fusion and dips in the cells, which confirms the higher safety of laser cleaning on the claimed machine. In addition, applying a thin layer of PMS-5 polymethylsiloxane liquid to the shaft surface simplifies the design of the machine compared to the prototype, which uses water wetting using nozzles.

Заявляемый станок может быть многократно воспроизведен в производственных условиях с использованием широко распространенного металлообрабатывающего оборудования.The inventive machine can be repeatedly reproduced in a production environment using widespread metalworking equipment.

Таким образом, за счет увеличения количества безопасных очисток, которое обеспечивается предложенными вариантами станка для влажной лазерной очистки малых и средних растровых валов, увеличивается их срок службы.Thus, by increasing the number of safe cleanings, which is provided by the proposed machine options for wet laser cleaning of small and medium raster shafts, their service life is increased.

Claims

1. Machine for wet laser cleaning of raster shafts, characterized in that it contains a base and a head part including a cover and a frame, on the lower surface of which there are a shaft mount, a beam shaper, a beam moving unit and a beam alignment unit for the beam position relative to the shaft axis, contamination removal system, control panel, shaft rotation engine, laser and machine control unit, the laser being connected by a fiber to a beam former, the shaft rotation engine is mechanically connected to the shaft mounting unit, bl to control the machine is electrically coupled to the laser and the motors moving the beam assembly, the cover displacement within the beam is made opaque to laser radiation as well as the liquid for application to the surface of the shaft used polymethylsiloxane fluid.

2. A machine for wet laser cleaning of raster shafts, characterized in that it contains a base and a head part, including a cover and a frame, on the lower surface of which there are a shaft mount, a beam shaper, a second beam shaper, a beam moving unit, a second beam moving unit and a node for aligning the position of the beam relative to the axis of the shaft, a system for removing contaminants, a control panel, a shaft rotation motor, a laser and a machine control unit, the laser being connected by a fiber to a beam former, which it is connected with the second beam shaper, the shaft rotation motor is mechanically connected with the shaft mounting unit, the machine control unit is electrically connected with the laser and the beam moving units engines, the cover is made opaque for laser radiation within the beam movement, and as a liquid for drawing onto the surface shaft apply polymethylsiloxane fluid.

3. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the base is made in the form of an elongated rectangular parallelepiped.

4. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the machine is mounted on wheels.

5. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the head part is made in the form of a rectangular parallelepiped beveled in the upper corners.

6. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the control panel is located on an inclined portion of the head on the right.

7. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the control panel comprises a display with a touch screen, a power button, a power indicator and an emergency button.

8. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the cover is made with the possibility of opening.

9. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the shaft mount contains two cartridges mounted on the headstock, which are mounted on the rail guides for the headstock and are locked in position with screws to the guide for locking the headstock.

10. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the beam moving unit comprises a carriage mounted on a two-coordinate table, which is equipped with a carriage moving motor parallel to the shaft axis and a carriage moving motor perpendicular to the shaft axis.

11. The machine according to claim 2, characterized in that the second beam moving unit comprises a plate mounted on a coordinate table, which is arranged to move parallel to the axis of the shaft, and simultaneously with the carriage of the two-coordinate table, perpendicularly and parallel to the axis of the shaft.

12. The machine according to claim 1, characterized in that the beam former comprises a collimator connected by a fiber to a laser and a lens mounted on a carriage of a two-coordinate table.

13. The machine according to claim 2, characterized in that the beam former comprises a collimator connected by a fiber to a laser, a beam lens and a beam splitter installed on the carriage of the two-coordinate table.

14. The machine according to claim 2, characterized in that the shaper of the second beam contains a prism and a lens mounted on a plate of the coordinate table.

15. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that on the lower surface of the frame there is a shaft lifting mechanism containing two jacks.

16. The machine according to claim 1 or 2, characterized in that the node alignment of the beam relative to the axis of the shaft contains a micrometer mounted on the carriage of a two-coordinate table, and two micrometer tables located on opposite sides of the outer surface of the frame.

17. The machine according to claim 1, characterized in that the contaminant removal system comprises a contaminant removal engine, a contaminant removal nozzle which is located in the beam cleaning zone, an inlet contamination removal hose connected to the nozzle, and an outlet contamination removal hose.

18. The machine according to claim 2, characterized in that the contaminant removal system comprises a contaminant removal engine, two contaminant removal nozzles that are located in the beam cleaning zone, two input contaminant removal hoses connected to the nozzles, and an output contaminant removal hose.