Татуировочная машина и самоустанавливающаяся опора вала электродвигателя татуировочной машины
Изобретения относятся к оборудованию для проведения косметических процедур и могут быть использованы для нанесения художественных татуировок и перманентного макияжа на тело человека. Татуировочная машина содержит направляющую втулку, которая установлена в изогнутом корпусе соосно с гнездом красящего модуля, и ведущее звено в виде ротора. Ось направляющей втулки расположена под углом от 3 до 25 градусов к оси ротора. Опорный шарнир выполнен с тремя степенями свободы. Направляющий паз является составной частью ротора. Толкатель содержит направляющий элемент, образующий с направляющим пазом ротора кинематическую пару с пятью степенями свободы. Внешний конец толкателя входит в направляющую втулку, образуя с ней кинематическую пару с четырьмя степенями свободы. Опорный шарнир и направляющий паз установлены с возможностью вращения вместе с ротором относительно корпуса. Толкатель совершает сложное пространственное движение, при котором опорный шарнир обеспечивает сообщение толкателю возвратно-поступательной составляющей движения, а контакт направляющего элемента толкателя с направляющим пазом ротора обеспечивает согласование вращательной составляющей движения толкателя с вращением ротора. Самоустанавливающаяся опора вала электродвигателя установлена между валом электродвигателя и корпусом татуировочной машины с возможностью передачи на корпус осевых и радиальных нагрузок, содержит втулку, эластичное кольцо и, по меньшей мере, два подшипника качения. Втулка выполнена с канавкой и фасками на наружной поверхности. Подшипники качения установлены во втулке. Эластичное кольцо установлено в канавке с возможностью исключения самопроизвольного поворота самоустанавливающейся опоры относительно корпуса татуировочной машины. В результате, уменьшается вибрация корпуса и повышается надежность работы татуировочной машины за счет радикального уменьшения трения в передаче, простоты конструкции и надежности узла крепления вала электродвигателя. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 13 ил.
Настоящая группа изобретений касается оборудования для проведения косметических процедур, а именно для нанесения художественных татуировок и перманентного макияжа на тело человека. Изобретение относится к рубрике А61В 17/34 МКИ.
Из уровня техники известен «инструмент для татуирования бровей», описание которого приводится в патенте США №5741290 от 21.04.1998. Данное устройство содержит цилиндрический корпус, электродвигатель, кривошип, толкатель, наконечник, уплотнительную втулку, сальник и иглу. Достоинством данного устройства является возможность его быстрой разборки и сборки для чистки от краски и остатков биологических сред клиента во избежание перекрестного заражения.
Недостатком данного устройства является малая мощность электродвигателя, обусловленная необходимостью его поперечной компоновки внутри относительно тонкого цилиндрического корпуса, что снижает производительность процесса нанесения татуировки.
Известна также «трансмиссия машины для перманентного макияжа», описание которой приводится в Европатенте ЕР 2520323 А1 от 06.07.2011. Описанное устройство по совокупности своих конструктивных признаков наиболее близко к предложенному изобретению и представляет собой татуировочную машину, выполненную в форме авторучки и включающую в себя электродвигатель, корпус с гнездом красящего модуля, ведущее звено, опорный шарнир с, по меньшей мере, двумя степенями свободы, направляющий паз и толкатель, выполненный с, по меньшей мере, одним изгибом, при этом электродвигатель установлен в корпусе, ведущее звено кинематически связано с валом электродвигателя, толкатель установлен с возможностью возвратно-поступательного движения относительно гнезда красящего модуля и кинематически связан с ведущим звеном при помощи опорного шарнира, опорный шарнир установлен со смещением относительно оси вала электродвигателя, а направляющий паз установлен с возможностью стабилизации положения толкателя. Кроме того, устройство также содержит неподвижное относительно корпуса основание передачи, ведущее звено выполнено в виде кривошипа с наклонной шейкой и качающейся пластины с пяткой, соединенных между собой при помощи подшипника качения, направляющий паз выполнен как часть основания передачи и взаимодействует с пяткой качающейся пластины, а опорный шарнир выполнен в виде двух низших кинематических пар.
Преобразование вращательного движения вала электродвигателя в возвратно-поступательное происходит за счет поворота качающейся пластины относительно наклонной шейки неподвижно закрепленного на валу электродвигателя кривошипа, обеспечиваемое за счет вхождения пятки качающейся пластины в направляющий паз основания передачи, что обеспечивает качание качающейся пластины в двух плоскостях, при этом паразитные составляющие сложного пространственного движения качающейся пластины фильтруются за счет опорного шарнира с двумя степенями свободы, при помощи которого качающаяся пластина соединяется с толкателем, движущимся возвратно-поступательно с небольшой колебательной составляющей.
Достоинством данной конструкции является компактность и практичность, а недостатком - конструктивная сложность и недостаточная прочность шарнирного соединения толкателя и качающейся пластины из-за их крайне малых размеров элементов. Это снижает надежность передачи и ограничивает передаваемую мощность, что не позволяет использовать такой механизм в машинах для художественной татуировки, где требуется высокая производительность и скорость работы.
Кроме того, характер движения качающейся пластины, установленной при помощи подшипника на кривошипе с наклонной шейкой, неизбежно приводит к передаче на корпус татуировочной машины специфической «прецессирующей» вибрации, что делает работу с ней менее комфортной. Данный недостаток не имеет решающего значения в машине для перманентного макияжа, где масса и габариты качающейся пластины крайне малы, но становится заметным при попытках сделать на основе качающейся пластины машину для художественной татуировки, трансмиссия которой характеризуется большей массой и инертностью подвижных частей.
Кроме того, передача мощности электродвигателя на иглу или иглы, через несколько шарнирно сочлененных звеньев, критически уменьшает суммарную жесткость передачи, что приводит к замедлению движения иглы в момент ее входа в кожу и уменьшает количество вводимого при каждом проколе красящего вещества.
Таким образом, при разработке предложенной конструкции татуировочной машины была поставлена задача усовершенствования известной передачи и создания на ее основе татуировочной машины, выполненной в виде авторучки и допускающей при этом возможность использования стандартных красящих модулей с большим количеством игл, предназначенных для художественной татуировки, характеризующейся минимальным уровнем создаваемой вибрации, низкими потерями на трение и высокой жесткостью кинематической связи между иглой и валом электродвигателя.
Дополнительной задачей было обеспечение максимальной простоты, надежности и технологичности предложенного технического решения.
Цель изобретения - упрощение и ускорение процесса нанесения художественной татуировки и перманентного макияжа.
Указанная цель достигается за счет того, что в известную конструкцию татуировочной машины, выполненной в форме авторучки и включающей в себя электродвигатель, корпус с гнездом красящего модуля, ведущее звено, опорный шарнир с, по меньшей мере, двумя степенями свободы, направляющий паз и толкатель, выполненный с, по меньшей мере, одним изгибом, при этом электродвигатель установлен в корпусе, ведущее звено кинематически связано с валом электродвигателя, толкатель установлен с возможностью возвратно-поступательного движения относительно гнезда красящего модуля и кинематически связан с ведущим звеном при помощи опорного шарнира, опорный шарнир установлен со смещением относительно оси вала электродвигателя, а направляющий паз установлен с возможностью стабилизации положения толкателя, были включены следующие конструктивные изменения: татуировочная машина содержит направляющую втулку, установленную в корпусе соосно с гнездом красящего модуля, корпус выполнен с изгибом, ведущее звено выполнено в виде ротора и установлено в корпусе с одной степенью свободы, при этом ось направляющей втулки расположена под углом от 3 до 25 градусов к оси ротора, опорный шарнир выполнен с тремя степенями свободы, направляющий паз является составной частью ротора, толкатель содержит направляющий элемент, образующий с направляющим пазом ротора кинематическую пару с пятью степенями свободы, внешний конец толкателя входит в направляющую втулку, образуя с ней кинематическую пару с четырьмя степенями свободы, опорный шарнир и направляющий паз установлены с возможностью вращения вместе с ротором относительно корпуса, при этом толкатель совершает пространственное движение, при котором опорный шарнир обеспечивает сообщение толкателю возвратно-поступательной составляющей движения, а контакт направляющего элемента толкателя с направляющим пазом ротора обеспечивает согласование вращательной составляющей движения толкателя с вращением ротора.
Кроме того, татуировочная машина содержит средства ограничения перемещения толкателя, головку толкателя, вкладыш, эластичные кольца и стопорные штифты, корпус выполнен в виде кожуха с крышкой, колена, наконечника и муфты, при этом наконечник, муфта, колено, кожух и крышка последовательно соединены между собой при помощи резьбы, электродвигатель установлен в кожухе, муфта выполнена с участками левой и правой резьбы, колено выполнено с каналом и камерой, стопорные штифты установлены на колене и выходят в канал, наконечник выполнен с гнездом для красящего модуля и трубкой, трубка наконечника выполнена с, по меньшей мере, двумя пазами, наконечник и колено выполнены с участками левой и правой резьбы, а также канавками, при этом участки левой и правой резьбы, выполненные на наконечнике и муфте, взаимодействуют с участками левой и правой резьбы, выполненными на муфте, с возможностью возвратно-поступательного движения относительно друг друга при повороте муфты, при этом трубка наконечника входит в канал колена, стопорные штифты входят в пазы трубки наконечника с возможностью фиксации взаимного расположения колена и наконечника, а также выбора наиболее удобного взаимного расположения красящего модуля и плоскости изгиба корпуса, эластичные кольца установлены в канавках наконечника и колена с возможностью ограничения свободного вращения муфты, ротор выполнен в виде основания с вкладышем и расположен в камере колена, вкладыш изготовлен из антифрикционного полимерного материала, установлен в основании ротора с возможностью взаимодействия с толкателем и содержит глухое коническое отверстие, опорную сферическую поверхность, вырезы и прорезь, при этом глухое коническое отверстие расположено под углом к оси вала электродвигателя, опорная сферическая поверхность вкладыша расположена на дне глухого конического отверстия, толкатель выполнен в виде стержня с, по меньшей мере, тремя изгибами и сферической поверхностью, направляющий элемент выполнен в виде одного из изгибов толкателя, опорный шарнир образован сопряжением сферической поверхности толкателя с опорной сферической поверхностью вкладыша, направляющий паз ротора реализован в виде прорези вкладыша, соединяющей между собой вырезы, вырезы вкладыша выполнены с возможностью обеспечения свободного перемещения изгиба толкателя, средства ограничения перемещения толкателя выполнены с возможностью удержания сферической поверхности толкателя в зацеплении с глухим коническим отверстием, направляющая втулка выполнена с входным конусом и установлена в наконечнике, а головка толкателя установлена на толкателе с возможностью взаимодействия с направляющей втулкой.
Кроме того, татуировочная машина содержит наконечник, выполненный со сферической поверхностью и установленный на конец толкателя, взаимодействующий с опорной сферической поверхностью вкладыша.
Кроме того, средства ограничения перемещения толкателя выполнены в виде крышки, крышка выполнена с отверстием, при этом расположение крышки относительно опорной сферической поверхности, а также размер и форма отверстия крышки обеспечивают свободное качание толкателя относительно опорного гнезда.
Кроме того, средства ограничения перемещения толкателя выполнены в виде пластинчатой пружины, установленной на вкладыше ротора с возможностью взаимодействия с изгибом толкателя и удержания сферической поверхности толкателя в контакте с опорной сферической поверхностью, в том числе при работе татуировочной машины с неустановленным красящим модулем.
Кроме того, татуировочная машина содержит шарик, направляющая втулка выполнена с уступом, шарик выполнен из антифрикционного полимерного материала и установлен во втулке между головкой толкателя и уступом направляющей втулки с возможностью изоляции красящего модуля от вращательной составляющей движения толкателя.
Кроме того, в предложенную группу изобретений входит также самоустанавливающаяся опора вала электродвигателя, установленная между валом электродвигателя и корпусом татуировочной машины с возможностью передачи на корпус осевых и радиальных нагрузок, действующих на вал электродвигателя и содержащая втулку, эластичное кольцо и, по меньшей мере, два подшипника качения, при этом втулка выполнена с канавкой и фасками на наружной поверхности, подшипники качения установлены во втулке, а эластичное кольцо установлено в канавке с возможностью исключения самопроизвольного поворота самоустанавливающейся опоры относительно корпуса татуировочной машины.
Благодаря введенным конструктивным признакам, улучшается эргономика и комфортность работы с татуировочной машиной, в частности за счет существенного снижения вибрации, а также повышается производительность работы, снижается травматизм процедуры татуировки при одновременном упрощении конструкции татуировочной машины, повышении ее надежности работы и долговечности, а также снижении трудоемкости изготовления.
Устройство, согласно заявленной группе изобретений, иллюстрируется чертежами, на которых обозначено:
на фиг. 1 - общий вид татуировочной машины;
на фиг. 2 - продольный разрез татуировочной машины по п. 2 и 4 Формулы и самоустанавливающейся опоры вала электродвигателя татуировочной машины по п. 7 Формулы;
на фиг. 3 - кинематическая схема передачи по п. 1 Формулы при угле ϕ=0 град (верхняя мертвая точка);
на фиг. 4 кинематическая схема передачи по п. 1 Формулы при угле ϕ=90 град (движение вниз);
на фиг. 5 - кинематическая схема передачи по п. 1 Формулы при угле ϕ=180 град (нижняя мертвая точка);
на фиг. 6 - кинематическая схема передачи по п. 1 Формулы при угле ϕ=270 град (движение вверх);
на фиг. 7 - схема формирования возвратно-поступательной составляющей движения толкателя;
на фиг. 8 - продольный разрез толкателя по п. 3 Формулы;
на фиг. 9 - продольный разрез вертлюжной развязки по п. 6 Формулы;
на фиг. 10 - схема обеспечения свободного движения толкателя со средствами ограничения перемещения толкателя по п. 4 Формулы;
на фиг. 11 - поперечный разрез передачи со средствами ограничения перемещения толкателя по п. 5 Формулы;
на фиг. 12 - общий вид наконечника;
на фиг. 13 - общий вид вкладыша.
Татуировочная машина, согласно изобретению, выполнена в форме авторучки и содержит корпус, состоящий из наконечника (1), муфты (2) и колена (3) кожуха (4) и крышки (5) с разъемом (6), электродвигатель (7) с валом (8), втулку (9) с подшипниками качения (10), ротор (11) вкладыш (12), крышку (13), толкатель (14), головку толкателя (15), направляющую втулку (16), стопорные штифты (17) и эластичные кольца (18). Для работы татуировочная машина комплектуется красящим модулем (19) со штоком (20) и возвратной пружиной (21), а также соединительным кабелем (22) (фиг. 1 и фиг. 2).
При этом наконечник (1) выполнен с гнездом красящего модуля (23), канавкой (24), участком левой резьбы (25) и трубкой (26), в которой выполнены пазы (27) (фиг. 12), колено выполнено с каналом (28), переходящим в камеру (29), канавкой (24) и участком правой резьбы (30), муфта (2) также выполнена с участком левой резьбы (25) и участком правой резьбы (30). Кроме того, в кожухе (4) установлены электродвигатель (7) и самоустанавливающаяся опора (9), при этом выводы электродвигателя (7) соединены с разъемом (6), расположенным в крышке (5).
Наконечник (1) стыкуется с коленом (3) за счет вхождения трубки (26) в канал (28), при этом стопорные штифты (17) входят в пазы (27), а взаимное положение колена (3) и наконечника (1) может регулироваться за счет вращения муфты (2), участки левой резьбы (25) и участки правой резьбы (30) которой взаимодействуют с соответствующими участками левой резьбы (25) и участками правой резьбы (30) наконечника (1) и колена (3). Кроме того, в канавках (24) наконечника (1) и колена (3) установлены эластичные кольца (18) с возможностью ограничения свободного вращения муфты (2).
Ротор (11) установлен на валу (8) электродвигателя (7) и располагается в камере (29) колена (3), вкладыш (12) установлен в полости ротора (11) и выполнен с глухим коническим отверстием (31), дно которого представляет собой опорную сферическую поверхность (32), а также двумя вырезами (33), соединенными между собой прорезью (34) (фиг. 13). Толкатель (14) выполнен с тремя изгибами, а также сферической поверхностью (35). На противоположном конце толкателя установлена головка толкателя (15). Кроме того, вкладыш маховика закрыт крышкой (13), выполненной с отверстием (36) для прохода толкателя (14) (фиг. 10).
Направляющая втулка (16) изготовлена из антифрикционного материала, установлена в наконечнике (1) и выполнена с входным конусом (37). При этом головка толкателя (15) движется внутри направляющей втулки (16).
В состав татуировочной машины входит также заявленная как отдельное изобретение самоустанавливающаяся опора, выполненная в виде втулки (9), установленной между валом (8) электродвигателя (7) и кожухом (4) с возможностью передачи на кожух (4) осевых и радиальных нагрузок, действующих на вал (8) электродвигателя (7). Самоустанавливающаяся опора содержит также эластичное кольцо (18) и, по меньшей мере, два подшипника качения (10), при этом втулка (9) выполнена с канавкой (24) и фасками (38) на наружной поверхности, подшипники качения (10) установлены во втулке (9), а эластичное кольцо (18) установлено в канавке (24) с возможностью взаимодействия с кожухом (4) и исключения самопроизвольного поворота самоустанавливающейся опоры (9) относительно кожуха (4) (фиг. 2 и фиг. 10).
Возможно также выполнение направляющей втулки (16) с уступом (39) и помещение в направляющую втулку шарика (40), располагающегося между головкой толкателя (15) и уступом (39) (фиг. 9).
Возможно также оснащение татуировочной машины пластинчатой пружиной (41), закрепленной на вкладыше (12) при помощи крепежных винтов (42) (фиг. 11).
Возможно также включение в состав передачи татуировочной машины наконечника (43), выполненного со сферической поверхностью (35) и установленного на конце толкателя (14), взаимодействующим с опорной сферической поверхностью (32) вкладыша (12) (фиг. 8).
Татуировочная машина согласно изобретению, работает следующим образом.
При подготовке татуировочной машины к работе мастер подключает татуировочную машину к источнику питания, присоединяя к разъему (6) соединительный кабель (22), после чего вставляет красящий модуль (19) в гнездо красящего модуля (23), и поворачивает его до упора, фиксируя на своем месте. При этом шток (20), поджатый при помощи возвратной пружины (21), упирается в головку толкателя (15) и толкатель (14) под давлением возвратной пружины (21) движется назад по сложной траектории, поворачивая ротор (11) в верхнюю мертвую точку за счет одновременного взаимодействия изгиба толкателя (14) с прорезью (34), а сферической поверхности (35) - с опорной сферической поверхностью (32).
Для регулировки величины выхода игл из красящего модуля (19) мастер поворачивает муфту (2), преодолевая при этом силу трения, создаваемого эластичными кольцами (18). При этом, за счет взаимодействия участков левой и правой резьбы (25) и (30) муфты (2) с участками левой и правой резьбы (25) и (30) наконечника (1) и колена (3) при одновременном ограничении вращательного движения наконечника (1) относительно колена (3) за счет взаимодействия стопорных штифтов (17) с пазами (27), происходит смещение наконечника (1) относительно колена (3), что приводит к изменению расстояния между гнездом красящего модуля (23) и ротором (11) и изменению величины выхода игл.
Для изменения положения красящего модуля (19) относительно плоскости изгиба корпуса следует полностью выкрутить механизм регулировки за счет вращения муфты (2) при этом участки левой и правой резьбы (25) и (30) наконечника (1), муфты (2) и колена (3) одновременно выходят из зацепления друг с другом, что позволяет выдвинуть наконечник (1) вперед с целью выведения стопорных штифтов (17) из пазов (27), после чего возможно поменять положение красящего модуля (19) за счет поворота наконечника (1) относительно колена (3) и повторно соединить между собой наконечник (1), муфту (2) и колено (3), за счет вращения муфты (2) (фиг. 2 и фиг. 12).
При включении татуировочной машины в работу на электродвигатель (7) подается напряжение, приводящее во вращение вал (8) вместе с ротором (11) и установленным на нем вкладышем (12).
При вращательном движении ротора (11) под действием создаваемого электродвигателем (7) крутящего момента, головка толкателя (15) движется возвратно-поступательно, поскольку ось ротора (11) расположена под углом к оси направляющей втулки (16), а центр опорной сферической поверхности (32) удален от оси вращения ротора (11) (фиг. 7).
При этом нахождение передачи в районе верхней мертвой точки ϕ=0 град (фиг. 3) и нижней мертвой точки ϕ=180 град (фиг. 5) характеризуется минимальным перемещением изгиба толкателя (14) вдоль прорези (34) при почти полном отсутствии поворота изгиба толкателя (14) относительно стенки прорези (34).
Напротив, нахождение передачи в положениях между мертвыми точками, соответствующих углам ϕ=90 град. фиг. (4) и ϕ=270 град (фиг. 6), характеризуется активным поворотом изгиба толкателя (14) относительно стенки прорези (34) при максимально выраженном перемещении изгиба толкателя (14) вдоль прорези (34).
Интересно, что угловая скорость поворота толкателя (14) относительно глухого конического отверстия (31) сохраняется на постоянном уровне при любом угле ϕ при постоянном изменении плоскости движения толкателя (14) относительно вкладыша (12).
Таким образом, в процессе вращения ротора (11) толкатель (14) совершает сложное комбинированное движение, включающее в себя вращательную и возвратно-поступательную составляющие и определяемое одновременным взаимодействием изгиба толкателя (14) с прорезью (34), сферической поверхности (35) с опорной сферической поверхностью (32) и головки толкателя (15) с направляющей втулкой (16).
Возможность совершения этого движения определяется, во-первых, углом конусности конического отверстия (31), наличием во вкладыше (12) вырезов (33), наличием гарантированного зазора между изгибом толкателя (14) и поверхностью крышки (13) (размеры а и b фиг. 10) и достаточным размером отверстия (36) в крышке (13) в совокупности обеспечивающих свободу перемещения толкателя (14) внутри вкладыша (12) без возникновения избыточных кинематических связей, а во-вторых, большим количеством степеней свободы в образующих передачу татуировочной машины четырех кинематических парах. Так, сопряжение сферической поверхности (35) - с опорной сферической поверхностью (32) имеет три степени свободы, сопряжение стенки прорези (34) с изгибом толкателя (14) - пять степеней свободы, а сопряжение головки толкателя (15) с направляющей втулкой (16) - четыре степени свободы, что в сумме с одной степенью свободы вращения вкладыша (12) относительно корпуса дает 13 степеней свободы.
Кроме того, наличие в передаче большого числа степеней свободы в сочетании с применением антифрикционных полимерных материалов для вкладыша (12) и направляющей втулки (16) обуславливает крайне низкие потери на трение, что уменьшает износ механизма и снижает потребляемый электродвигателем (7) ток, а это, в свою очередь, упрощает и удешевляет татуировочную машину, в частности, делая необязательным применение в ней дорогостоящих электродвигателей с полым ротором, обладающих высокой энергоэффективностью.
Кроме того, форма изгибов толкателя (14) (фиг. 2 и фиг. 8) обеспечивает почти полную сбалансированность вращательной составляющей движения толкателя (14) относительно оси направляющей втулки (16), что в сочетании с чрезвычайно малой массой толкателя (14), составляющей в сборе с головкой толкателя (15) менее одного грамма, обеспечивает предложенной татуировочной машине крайне низкий уровень вибрации при работе. Данный эффект особенно важен при выполнении процедуры перманентного макияжа, когда от мастера требуется высочайшая точность и аккуратность движений.
Кроме того, из-за того, что вал (8) электродвигателя (7) поддерживается при помощи самоустанавливающейся опоры, осевые и радиальные нагрузки, возникающие при работе передачи, эффективно передаются на кожух (4) при относительно малой величине контактных напряжений в подшипниках качения (10). В свою очередь, это обуславливает сохранение высокой жесткости установки вала (8) на протяжении всего срока службы татуировочной машины, а высокая жесткость опор вала (8) обеспечивает отсутствие малейшей податливости в передаче при упоре игл в кожу, чем существенно повышает производительность работы татуировочной машины, уменьшая количество требуемых проходов по одному и тому же месту и травматизм процедуры татуировки.
При этом долговечность подшипников качения (10), установленных во втулке (9) самоустанавливающейся опоры, обеспечивается за счет исключения их статического нагружения радиальными нагрузками вследствие возникновения избыточных кинематических связей, вызванных неточностью позиционирования вала (8) электродвигателя (7) относительно кожуха (4) при сборке татуировочной машины. Эффект самоустановления достигается благодаря наличию фасок (38) на наружной поверхности втулки и свободной посадке самоустанавливающейся опоры (9) в кожухе (4). При этом самопроизвольный поворот самоустанавливающейся опоры (9) относительно кожуха (4) исключается благодаря наличию эластичного кольца (18), установленного в канавке (24).
Важно отметить, что установка между корпусом и валом электродвигателя предложенной самоустанавливающейся опоры может аналогичным образом улучшить характеристики татуировочных машин различных типов, не обязательно имеющих все признаки заявленной в качестве первого изобретения татуировочной машины.
Из-за малой массы толкателя (14) при работе татуировочной машины удержание сферической поверхности (35) толкателя (14) в контакте с опорной сферической поверхностью (34) может обеспечиваться исключительно за счет усилия, создаваемого возвратной пружиной (21) красящего модуля (19). При работе татуировочной машины на высоких оборотах данного усилия может не хватать, что может приводить к кратковременному разобщению сферической поверхности (35) и опорной сферической поверхности (32) и «зависанию» толкателя (14) вплоть до периодического соприкосновения изгиба толкателя (14) с крышкой (13). Поэтому в случае, если предполагается использование красящих модулей (19) с относительно слабой возвратной пружиной (21) либо продолжительная работа машины на высоких оборотах, можно использовать вариант реализации средств ограничения перемещения толкателя по п. 4 Формулы, включающий в себя пластинчатую пружину (41), закрепленную на вкладыше (12) при помощи крепежных винтов (42). Пластинчатая пружина (41), за счет своего усилия, постоянно поджимает сферическую поверхность (35) к опорной сферической поверхности (32) вкладыша (12), исключая тем самым режим «зависания» толкателя (14). (фиг. 11)
Кроме того, поскольку минимальной величине поджатия пластинчатой пружины (41) соответствует положение элементов передачи в верхней мертвой точке и убранное внутрь носика положение игл красящего модуля (19), то усилие, создаваемое пластинчатой пружиной (41), обеспечивает более устойчивую остановку игл красящего модуля (19) в крайнем верхнем положении, что повышает удобство и безопасность обращения с татуировочной машиной.
Кроме того, при работе машины на высоких оборотах из-за наличия вращательной составляющей движения толкателя (14) могут проявляется последствия повышенного трения головки толкателя (15) о шток (20) красящего модуля (19), заключающиеся, в частности, в наносе материала штока (20) на поверхность головки толкателя (15). В данном случае возможно использование в конструкции татуировочной машины вертлюжной развязки, выполненной в виде шарика (40), расположенного в направляющей втулке между штоком (20) и головкой толкателя (15) и выполненного из антифрикционного полимерного материала. При работе татуировочной машины за счет низкого коэффициента трения в паре «головка толкателя (15) - шарик (40)», вращательная составляющая движения толкателя (14) не передается на шток (20) и он воспринимает исключительно возвратно-поступательную составляющую движения толкателя (14). При извлечении красящего модуля (19) из гнезда (23) выпадение шарика (40) исключается благодаря уступу (39) направляющей втулки (16) (фиг. 9).
Кроме того, при использовании татуировочной машины преимущественно с красящими модулями (19), имеющими крупные спайки игл, возможно появление износа опорной сферической поверхности (32) вкладыша (12), что делает разумным использование оснащения толкателя (14) наконечником (43), выполненным со сферической поверхностью (35) несколько большего радиуса, что уменьшает величину удельного давления в сопряжении толкателя (14) с опорной сферической поверхностью (32) (фиг. 8).
Благодаря введенным конструктивным признакам, улучшается эргономика и комфортность работы с татуировочной машиной, в частности, за счет существенного снижения вибрации, а также повышается производительность работы, снижается травматизм процедуры татуировки при одновременном упрощении конструкции татуировочной машины, повышении ее надежности работы и долговечности.
1. Татуировочная машина, выполненная в форме авторучки и включающая в себя электродвигатель, корпус с гнездом красящего модуля, ведущее звено, опорный шарнир с, по меньшей мере, двумя степенями свободы, направляющий паз и толкатель, выполненный с, по меньшей мере, одним изгибом, при этом электродвигатель установлен в корпусе, ведущее звено кинематически связано с валом электродвигателя, толкатель установлен с возможностью возвратно-поступательного движения относительно гнезда красящего модуля и кинематически связан с ведущим звеном при помощи опорного шарнира, опорный шарнир установлен со смещением относительно оси вала электродвигателя, а направляющий паз установлен с возможностью стабилизации положения толкателя, отличающаяся тем, что содержит направляющую втулку, установленную в корпусе соосно с гнездом красящего модуля, корпус выполнен с изгибом, ведущее звено выполнено в виде ротора и установлено в корпусе с одной степенью свободы, при этом ось направляющей втулки расположена под углом от 3 до 25 градусов к оси ротора, опорный шарнир выполнен с тремя степенями свободы, направляющий паз является составной частью ротора, толкатель содержит направляющий элемент, образующий с направляющим пазом ротора кинематическую пару с пятью степенями свободы, внешний конец толкателя входит в направляющую втулку, образуя с ней кинематическую пару с четырьмя степенями свободы, опорный шарнир и направляющий паз установлены с возможностью вращения вместе с ротором относительно корпуса, при этом толкатель совершает пространственное движение, при котором опорный шарнир обеспечивает сообщение толкателю возвратно-поступательной составляющей движения, а контакт направляющего элемента толкателя с направляющим пазом ротора обеспечивает согласование вращательной составляющей движения толкателя с вращением ротора.
2. Татуировочная машина по п. 1, отличающаяся тем, что содержит средства ограничения перемещения толкателя, головку толкателя, вкладыш, эластичные кольца и стопорные штифты, корпус выполнен в виде кожуха с крышкой, колена, наконечника и муфты, при этом наконечник, муфта, колено, кожух и крышка последовательно соединены между собой при помощи резьбы, электродвигатель установлен в кожухе, муфта выполнена с участками левой и правой резьбы, колено выполнено с каналом и камерой, стопорные штифты установлены на колене и выходят в канал, наконечник выполнен с гнездом для красящего модуля и трубкой, трубка наконечника выполнена с, по меньшей мере, двумя пазами, наконечник и колено выполнены с участками левой и правой резьбы, а также канавками, при этом участки левой и правой резьбы, выполненные на наконечнике и муфте взаимодействуют с участками левой и правой резьбы, выполненными на муфте, с возможностью возвратно-поступательного движения относительно друг друга при повороте муфты, при этом трубка наконечника входит в канал колена, стопорные штифты входят в пазы трубки наконечника с возможностью фиксации взаимного расположения колена и наконечника, а также выбора наиболее удобного взаимного расположения красящего модуля и плоскости изгиба корпуса, эластичные кольца установлены в канавках наконечника и колена с возможностью ограничения свободного вращения муфты, ротор выполнен в виде основания с вкладышем и расположен в камере колена, вкладыш изготовлен из антифрикционного полимерного материала, установлен в основании ротора с возможностью взаимодействия с толкателем и содержит глухое коническое отверстие, опорную сферическую поверхность, вырезы и прорезь, при этом глухое коническое отверстие расположено под углом к оси вала электродвигателя, опорная сферическая поверхность вкладыша расположена на дне глухого конического отверстия, толкатель выполнен в виде стержня с, по меньшей мере, тремя изгибами и сферической поверхностью, направляющий элемент выполнен в виде одного из изгибов толкателя, опорный шарнир образован сопряжением сферической поверхности толкателя с опорной сферической поверхностью вкладыша, направляющий паз ротора реализован в виде прорези вкладыша, соединяющей между собой вырезы, вырезы вкладыша выполнены с возможностью обеспечения свободного перемещения изгиба толкателя, средства ограничения перемещения толкателя выполнены с возможностью удержания сферической поверхности толкателя в зацеплении с глухим коническим отверстием, направляющая втулка выполнена с входным конусом и установлена в наконечнике, а головка толкателя установлена на толкателе с возможностью взаимодействия с направляющей втулкой.
3. Татуировочная машина по п. 2, отличающаяся тем, что содержит наконечник, выполненный со сферической поверхностью и установленный на конец толкателя, взаимодействующий с опорной сферической поверхностью вкладыша.
4. Татуировочная машина по п. 2, отличающаяся тем, что средства ограничения перемещения толкателя выполнены в виде крышки, крышка выполнена с отверстием, при этом расположение крышки относительно опорной сферической поверхности, а также размер и форма отверстия крышки обеспечивают свободное качание толкателя относительно опорного гнезда.
5. Татуировочная машина по п. 2, отличающаяся тем, что средства ограничения перемещения толкателя выполнены в виде пластинчатой пружины, установленной на вкладыше ротора с возможностью взаимодействия с изгибом толкателя и удержания сферической поверхности толкателя в контакте с опорной сферической поверхностью, в том числе при работе татуировочной машины с неустановленным красящим модулем.
6. Татуировочная машина по п. 1, отличающаяся тем, что содержит шарик, направляющая втулка выполнена с уступом, шарик выполнен из антифрикционного полимерного материала и установлен во втулке между головкой толкателя и уступом направляющей втулки с возможностью изоляции красящего модуля от вращательной составляющей движения толкателя.
7. Самоустанавливающаяся опора вала электродвигателя татуировочной машины, установленная между валом электродвигателя и корпусом татуировочной машины с возможностью передачи на корпус осевых и радиальных нагрузок, действующих на вал электродвигателя, характеризующаяся тем, что содержит втулку, эластичное кольцо и, по меньшей мере, два подшипника качения, при этом втулка выполнена с канавкой и фасками на наружной поверхности, подшипники качения установлены во втулке, а эластичное кольцо установлено в канавке с возможностью исключения самопроизвольного поворота самоустанавливающейся опоры относительно корпуса татуировочной машины.
