CN203557901U - 用于大面积石刻的超声波雕刻机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于大面积石刻的超声波雕刻机，其包括：一基座、安装基座中的超声波功率发生器、与超声波功率发生器配合的换能器，所述的换能器下端设置有一超声波振头；该雕刻机还包括一模头，该模头由复数个形状大小相同的模头单元构成，每个模头单元可单独固定在超声波振头下端成为雕刻工具；每个模头单元的雕刻面设置有的图案凸起单元和/或图案凹陷单元，所有的模头单元拼合构成的模头雕刻面形成有组合雕刻图案。本实用新型中的模头采用模块单元化的模头对石材进行超声波高频振动，以实现对大面积石材的雕刻，形成大件石雕制品，且其成品质量良好。本实用新型还具有结构紧凑、自动化高、生产效率高、使用简便、市场竞争力强的优点。

Description

用于大面积石刻的超声波雕刻机

技术领域：

本实用新型涉及雕刻设备技术领域，特指一种结构紧凑、生产效率高、使用简便的用于大面积石刻的超声波雕刻机，该超声波雕刻机采用模块单元化的模头对石材进行超声波高频振动，以实现对大面积石材的雕刻，且成品质量良好。

背景技术：

玉雕制品可以说是最能体现玉石之美的玉石产品，也是玉石文化的精髓所在。从古至今，中国的玉文化都广泛流传，且非常多人喜欢佩戴玉雕制品。

玉雕制品的内容很广，通常是指玉石表面甚至内部雕刻花纹、图案，如人物、鸟、兽、花卉、字等花纹或图案，形成各种形形色色的挂牌、挂件或佩饰、首饰品，以及陈设器皿等大件玉雕摆件。玉雕制品的精湛玉雕工艺使得玉石材料成为区别于其它自然宝石资源的独特而自成体系的一族，而玉雕工艺的好坏极大程度地影响着成品的价值。

中国是世界上雕玉最早的国家之一，而且中国的雕玉工艺经过几千年的发展，一精湛的技术和优美的造型著称于世，但是传统的雕玉方式均为人工雕刻，雕刻效率极低。首先，这种玉雕工艺首要要求是需要雕刻技术较为精湛的雕刻人员，否则导致玉雕制品的造型不美观，雕工不精而降低成品的价值。另外，为了确保成品率，避免浪费石材，人工雕刻时，必须需要精雕慢磨，因此，雕刻效率极低。

因此，出现了一种超声波雕刻机，该超声波雕刻机一般包括：一具有工作台的基座、安装基座中的超声波功率发生器、与超声波功率发生器配合的换能器，其中，该换能器中设置有与工作台匹配的振动头，并通过该振动头实现对玉石进行雕刻，形成玉雕制品。该超声波雕刻机虽然能够解决上述的技术问题，但是还存在一些不足：

1、目前通过超声波雕刻机对玉石进行雕刻时，每个模头对应一个玉件。这样就限制了模头的尺寸无法太大，一般局限于雕刻直径不超过20公分的小玉件。如果所要雕刻的玉件直径过大，理论上就必须制作与之对应大小的模头，这样在实际生产中是无法实现的，模头过大，其振动频率必然收到影响，同时所需要的能耗必然增加，目前的设备根本无法实现。所以目前的超声波玉石雕刻机是无法对直径较大的玉件进行加工的，其还是需要通过手工的方式进行加工，这也导致了大件的玉件产品价格居高不下的原因。

2、目前的雕刻机中，由于基座上的工作台是固定不动的，而振动头只能通过人工手动调节其高度，使其压住放置于工作台的玉石，随后，振动头通过超声波功率发生器及换能器的配合，在玉石上成型花纹或图案，形成玉雕制品。整个生产过程自动化程度不高，生产效率也不高。

有鉴于上述技术问题，本发明人提出以下技术方案。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、生产效率高、使用简便的用于大面积石刻的超声波雕刻机，该超声波雕刻机采用模块单元化的模头对石材进行超声波高频振动，以实现对大面积石材的雕刻，且成品质量良好。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了下述技术方案：该用于大面积石刻的超声波雕刻机包括：一基座、安装基座中的超声波功率发生器、与超声波功率发生器配合的换能器，所述的换能器下端设置有一超声波振头；该雕刻机还包括一模头，该模头由复数个形状大小相同的模头单元构成，每个模头单元可单独固定在超声波振头下端成为雕刻工具；每个模头单元的雕刻面设置有的图案凸起单元和/或图案凹陷单元，所有的模头单元拼合构成的模头雕刻面形成有组合雕刻图案。

进一步而言，上述技术方案中，所述模头单元的横截面为矩形。

进一步而言，上述技术方案中，每个所述模头单元的上端均设置有用于与超声波振头稳定装配的定位结构；所述超声波振头下端设置有与该定位结构相配合的锁合结构。

进一步而言，上述技术方案中，所述基座后端安装有一竖直方向的支撑座，所述的换能器通过一Z轴移动座安装于支撑座上，令安装于换能器上的超声波振头在支撑座上可沿Z轴方向移动。

进一步而言，上述技术方案中，所述的基座上安装有一可沿X/Y轴方向移动的水平移动平台，该水平移动平台上安装有一用于承放被雕刻物并可沿X轴及Y轴方向移动的工作台，该工作台与所述的超声波振头相对应。

进一步而言，上述技术方案中，所述的水平移动平台包括：安装于所述基座上并可沿Y轴方向移动的Y轴移动平台及安装于Y轴移动平台上并可沿X轴方向移动的X轴移动平台，所述的工作台固定于该X轴移动平台上。

进一步而言，上述技术方案中，所述的工作台上设置有用于对被雕刻物进行定位的夹具。

进一步而言，上述技术方案中，所述的基座上设置有挡板，该挡板以半包围或全包围的装配方式分布于所述水平移动平台***。

采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比较具有如下有益效果：

1、本实用新型中的模头采用模块单元化的模头对石材进行超声波高频振动，以实现对大面积石材的雕刻，形成大件石雕制品。其原理为将一个模头分解成为若干个模头单元，这些模头单元拼合在一起构成了具有完整雕刻图案的模头。使用时，将与模头对应的待加工石材放置在工作台上，每次安装一个模头单元，该模头单元将在待加工石材上完成指定区域的雕刻图案加工，然后不断更换其他模头单元，最后完成对整个待加工石材的雕刻工艺。

2、由于基座安装的水平移动平台能够控制工作台在水平上移动，超声波振头通过Z轴移动座实现上下移动，且其均为自动化控制，令整个用于大面积石刻的超声波雕刻机具有结构紧凑、自动化高、生产效率高、使用简便的优点，以提高市场竞争力。

3、由于本实用新型安装有水平移动平台，令固定于工作台上的被雕刻物能够在水平方向移动，即本实用新型能够在一个被雕刻物上雕刻出多个图案造型，形成多个产品，这样的雕刻方式不仅能够提高生产效率，而且能够尽量减少边角料，以致极大程度地节省原材料造成较大的浪费，有利于降低生产成本，提高市场竞争力。

附图说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中模头的示意图；

图3是本实用新型另一实施例的结构示意图；

附图标记说明：

1基座               11工作台

12支撑座            121第三滑轨

122开口             13第一滑轨

14第三驱动装置      141步进电机

15夹具              2超声波功率发生器

3换能器             31超声波振头

32模头              321模头单元

4水平移动平台       41Y轴移动平台

42X轴移动平台       5Z轴移动座

6电控箱

具体实施方式：

下面结合具体实施例和附图对本实用新型进一步说明。

参见图1、2所示，一种超声波雕刻机，其包括：一基座1、安装基座1中的超声波功率发生器2、与超声波功率发生器2配合的换能器3。

所述基座1后端安装有一竖直方向的支撑座12，所述的换能器3通过一Z轴移动座5安装于支撑座12上。所述的换能器3下端设置有一超声波振头31，令该超声波振头31在支撑座12上可沿Z轴方向移动。

上述的雕刻机还包括一模头32，该模头32由复数个形状大小相同的模头单元321构成，每个模头单元321可单独固定在超声波振头31下端成为雕刻工具；每个模头单元321的雕刻面设置有图案凸起单元和/或图案凹陷单元331，所有的模头单元321拼合构成的模头32雕刻面形成有组合雕刻图案33。

所述模头单元321的横截面为矩形，这样的结构便于制造及拼合使用。

每个所述模头单元321的上端均设置有用于与超声波振头31稳定装配的定位结构；所述超声波振头31下端设置有与该定位结构相配合的锁合结构。具体而言，所述的定位结构为一凸出部，该凸出部横截面为多边形，该凸出部上设置有个贯穿的孔；所述的锁合结构包括：设置在超声波振头31下端面的并与模头单元321的定位结构相配合的限位槽及数根与所述的孔相匹配的插销，其中，超声波振头31下端设置有贯通限位槽的通孔。所述模头单元321通过其凸出部插嵌于超声波振头31下端的限位槽中，再通过插销穿过所述凸出部中的孔及超声波振头31下端的通孔，使模头单元321固定于超声波振头31下端。

所述支撑座12上安装有一用于装配所述Z轴移动座5的第三滑轨121及用于驱动Z轴移动座5于第三滑轨121上沿Z轴方向移动的第三驱动装置14，其中该第三滑轨121及第三驱动装置14呈纵向分布。

所述的第三驱动装置14包括：步进电机141以及与步进电机141连接的丝杆，其中，丝杆两端分别通过一连接座安装于支撑座12内的中空空间；所述的Z轴移动座5后端设置有与丝杆螺纹配合并供丝杆装配的滑块，该滑块穿过第三滑轨121上设置的开口122与丝杆稳定装配，并通过步进电机141驱动丝杆旋转，令与之配合的滑块带动Z轴移动座5在第三滑轨121上沿Z轴方向移动。

所述的基座1上安装有一水平移动平台4，该水平移动平台4上安装有一用于承放被雕刻物并可沿X轴及Y轴方向移动的工作台11，其中，该工作台11与所述的超声波振头31相对应。所述的工作台11上设置有用于对被雕刻物进行定位的夹具15，该夹具15以可调节相对位移的方式稳定安装于工作台11上，令工作台11能够固定不同大小的被雕刻物。

所述的水平移动平台4包括：安装于所述基座1上并可沿Y轴方向移动的Y轴移动平台41及安装于Y轴移动平台41上并可沿X轴方向移动的X轴移动平台42，所述的工作台11固定于该X轴移动平台42上。

所述的基座1上固定安装有至少两个用于装配所述Y轴移动平台41的第一滑轨13及用于驱动Y轴移动平台41于第一滑轨13上沿Y轴方向移动的第一驱动装置（图未示）。所述的第一驱动装置包括：步进电机以及与步进电机连接的丝杆，其中，丝杆两端分别通过一连接座安装于基座1上，而步进电机也稳定安装于基座上；Y轴移动平台41下端设置有与丝杆螺纹配合并供丝杆装配的滑块，该滑块与丝杆稳定装配，并通过步进电机驱动丝杆旋转，令与之配合的滑块带动Y轴移动平台41在第一滑轨13上沿X轴方向移动。

所述的Y轴移动平台41固定安装有至少两个用于装配所述X轴移动平台42的第二滑轨及用于驱动X轴移动平台42于第二滑轨上沿X轴方向移动的第二驱动装置（图未示）。该第二驱动装置的结构及装配方式与所述的第一驱动装置一致，在此不再一一赘述。

所述的第一驱动装置和第二驱动装置、第三驱动装置的结构均一致。

所述的支撑座12相对于换能器3的另一侧安装有用于控制水平移动平台4及Z轴移动座5分别沿水平方向和竖直方向移动的电控箱6，所述的第一、二、三驱动装置分别与该电控箱6电性连接。

本实用新型特别适用于成型大面积的石刻，其操作步骤如下：

第一步：将大面积石材放置于所述的工作台11上，并通过所述的夹具15将大面积石材固定于工作台11上；

第二步：选择模头32中的一个模头单元321，并将该模头单元321固定于所述超声波振头31下端；

第三步：开启电控箱6，控制第一、二、三驱动装置工作，令模头单元321压在大面积石材的对应位置，随后，开启超声波功率发生器2，控制超声波振头工作，令固定在超声波振头下端的模头在大面积石材上不断上下振动，直至在大面积石材雕刻出一个图案造型单元，完成后关闭超声波功率发生器2；

第四步：控制超声波振头上升，更换另一模头单元321，并将该模头单元321移动至所述图案造型旁侧的位置，再次开启超声波功率发生器2，控制超声波振头下端的模头在大面积石材上对应的位置不断上下振动，直至在大面积石材雕刻出一个与上述图案造单元型衔接的另一图案造型单元，完成后关闭超声波功率发生器2；

第五步：不断重复上述第四步的内容，直至在大面积石材成型一完整的图案造型，完成后关闭电控箱6及超声波功率发生器2。

本实用新型中的模头采用模块单元化的模头对石材进行超声波高频振动，以实现对大面积石材的雕刻，形成大件石雕制品。其原理为将一个模头分解成为若干个模头单元，这些模头单元拼合在一起构成了具有完整雕刻图案的模头。使用时，将与模头对应的待加工石材放置在工作台上，每次安装一个模头单元，该模头单元将在待加工石材上完成指定区域的雕刻图案加工，然后不断更换其他模头单元，最后完成对整个待加工石材的雕刻工艺。

另外，由于基座上的工作台能够在水平上移动，超声波振头能够在上下移动，且其均为自动化控制，令整个用于大面积石刻的超声波雕刻机具有结构紧凑、自动化高、生产效率高、使用简便的优点，以提高市场竞争力。

结合图3所示，为本实用新型的另一实施例，该实施例与上述的实施例的不同之处在于：所述的基座1上设置有挡板16，该挡板16以半包围或全包围的装配方式分布于所述水平移动平台4***。当然，该挡板16与水平移动平台4之间形成有较大的空间，以致不妨碍水平移动平台4移动。

所述的挡板16用于挡尘或其它颗粒物，为了对本实用新型产生的粉尘进一步处理，在挡板16上增设一吸尘器。

除以上所述外，本实施例与上述实施例的结构一致，在此不再一一赘述。

当然，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并非来限制本实用新型实施范围，凡依本实用新型申请专利范围所述构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均应包括于本实用新型申请专利范围内。

Claims (8)

1.用于大面积石刻的超声波雕刻机，其包括：一基座（1）、安装基座（1）中的超声波功率发生器（2）、与超声波功率发生器（2）配合的换能器（3），其特征在于：

所述的换能器（3）下端设置有一超声波振头（31）；

该雕刻机还包括一模头（32），该模头（32）由复数个形状大小相同的模头单元（321）构成，每个模头单元（321）可单独固定在超声波振头（31）下端成为雕刻工具；每个模头单元（321）的雕刻面设置有图案凸起单元和/或图案凹陷单元（331），所有的模头单元（321）拼合构成的模头（32）雕刻面形成有组合雕刻图案（33）。

2.根据权利要求1所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：所述模头单元（321）的横截面为矩形。

3.根据权利要求1所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：每个所述模头单元（321）的上端均设置有用于与超声波振头（31）稳定装配的定位结构；所述超声波振头（31）下端设置有与该定位结构相配合的锁合结构。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：所述基座（1）后端安装有一竖直方向的支撑座（12），所述的换能器（3）通过一Z轴移动座（5）安装于支撑座（12）上，令安装于换能器（3）上的超声波振头（31）在支撑座（12）上可沿Z轴方向移动。

5.根据权利要求4所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：所述的基座（1）上安装有一可沿X/Y轴方向移动的水平移动平台（4），该水平移动平台（4）上安装有一用于承放被雕刻物并可沿X轴及Y轴方向移动的工作台（11），该工作台（11）与所述的超声波振头（31）相对应。

6.根据权利要求5所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：所述的水平移动平台（4）包括：安装于所述基座（1）上并可沿Y轴方向移动的Y轴移动平台（41）及安装于Y轴移动平台（41）上并可沿X轴方向移动的X轴移动平台（42），所述的工作台（11）固定于该X轴移动平台（42）上。

7.根据权利要求6所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：所述的工作台（11）上设置有用于对被雕刻物进行定位的夹具（15）。

8.根据权利要求7所述的用于大面积石刻的超声波雕刻机，其特征在于：所述的基座（1）上设置有挡板（16），该挡板（16）以半包围或全包围的装配方式分布于所述水平移动平台（4）***。

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