КОРПУС СВЕТОВОГО ПРИБОРА Российский патент 1997 года по МПК F21V7/12 F21V17/00 

Изобретение относится к светотехническим изделиям, в частности к широко распространенным металлическим несущим и ограждающим конструкциям, имеющим многоугольную пространственную форму, например корпусам, обечайкам, отражателям, панелям и другим элементам светильников и аппаратов (далее корпус). Конструктивно их можно разделить на два вида: сборные, изготовляемые из нескольких частей с помощью резьбовых, заклепочных, сварных и других соединений и цельноштампованные из единого куска металла.

Примером корпусов первого вида могут служить корпуса светильников серии ПВЛМ, ЛСП22, ЛПО46, ЛББ58 и других, выпускаемых Ардатовским светотехническим заводом (Каталог изделий АО "ЛИСМА-АСТЗ", М. Внешторгиздат, 1994г.). Недостатком конструкции таких изделий является их многозвенность и необходимость изготовления нескольких деталей и последующей их сборки. Такой подход требует значительных затрат на изготовление деталей и их последующую сборку в единое целое, высокой точности изготовления сопрягаемых деталей, что также повышает их технологическую себестоимость; сборная конструкция в ряде случаев не отвечает конструкционным и эксплуатационным требованиям к изделию, а также современным требованиям по уровню дизайна.

Стремление устранить отмеченные недостатки привело ряд ведущих светотехнических фирм к созданию конструкций корпусных деталей светильников штампо-сварной конструкции, выполненных из единого куска металла. Примером таких конструкций являются светильники фирмы Siemens (Каталог фирмы Innenbeleuchtung Katalog, Siemens AG 1992 год, стр. 3/87; 3-91); Светильники фирмы Ludwig Leuchten (Каталог фирмы Gebr. Ludwig GmbH Fabrik fur technische Beleuchtung 1994г. стр.16,17). Корпуса указанных светильников изготовлены из единого куска металла методом вырубки, гибки и последующей сварки угловых элементов корпусов.

Отмеченным конструкциям присущи недостатки: изготовление их возможно только на высокоточном, очень дорогостоящем специализированном оборудовании и оснастке, требующих для обслуживания высококвалифицированный персонал. По информации фирмы Ludwig Leuchten оборудование и оснастка для изготовления корпусов светильников такой конструкции требуют первоначальных затрат в сумме 2,0 млн. долларов или примерно 9,5 млрд. руб. что делает производство таких изделий для большинства более мелких фирм и отечественных светотехнических предприятий недосягаемым. При этом, несмотря на высокие первоначальные и эксплуатационные затраты, корпуса имеют видимые недостатки, т.к. места сварки торцевых частей корпусов прямоугольной формы по всем четырем углам остаются видимыми. Устранение их путем нанесения шпатлевки на торцевые части ведет к дальнейшему удорожанию изделия, а само положение сварного шва по углам корпуса не гарантирует ее целостность в условиях длительной эксплуатации, т.к. эти места наиболее часто подвержены механическим воздействиям и повреждениям.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является изобретение по а.с. N 1597492 авт, В.В.Бармин "Отражатель светильника". Согласно а. с. отражатель выполнен из тонкой упругой жести, включает основание и две полки, отформованные за одно целое. Необходимая жесткость и прямолинейность обеспечивается ребрами жесткости, выполненными в виде продольных зиговок с перфорациями. Края боковин свернуты в виде многослойной трубы, круглой, либо многоугольной формы. После необходимых штамповочных и окрасочных операций отражатель транспортируется в развернутом виде на место установки, где путем приложения усилий к краям боковин он сгибается и вводится в опорный кронштейн, принимая корытообразную форму и удерживается в ней за счет упругих сил.

Однако, техническому решению по а.с. N 1597492 также присущи недостатки.

Во-первых, для придания изделию необходимой формы, заготовка, после предварительной перфорации и формовки (рилевки) мест сгиба, должна устанавливаться в специальные кронштейны, воспроизводящие в сечении форму готового изделия и охватывающие заготовку по всему периметру сечения, что резко сужает возможную область использования данного технического решения. Кронштейны должны иметь достаточно жесткую конструкцию, а это существенно увеличивает материалоемкость и трудоемкость изготовления изделия в целом, ухудшается эстетическое восприятие изделия.

Во-вторых, в изделиях по а.с. N 1597492 обязательным элементом является наличие перфорации по линиям будущих сгибов.

Наличие таких перфорационных отверстий в изделии в ряде случаев недопустимо по конструктивно-эксплуатационным причинам и резко снижает механическую жесткость конструкции в целом.

В-третьих, наличие пружинящих перемычек по линиям сгибов в ряде случаев недопустимо с конструктивной точки зрения, а также по условиям эксплуатации.

В-четвертых, перемычки по линиям сгибов, выполняющие роль пружинящих шарниров, не имеют строго фиксированного положения при изгибе, что не позволяет получать изделия с высокой точностью и четкостью формы в местах изгибов.

В-пятых, в ряде конструкций корпусов, отличающихся "строгостью" формы, наличие видимых рилевок и перфораций недопустимого эстетическим соображениям.

Предлагаемая конструкция корпуса исключает отмеченные выше недостатки.

На фиг. 1, 2, 3 показан корпус без отбортовок; на фиг. 4, 5 корпус с отбортовкой; на фиг. 6 фрагмент двух смежных сторон корпуса в аксонометрии; на фиг. 7, 8 условный "чистый" изгиб плоской заготовки и силы, действующие на заготовку в месте изгиба; на фиг. 9, 10, 11 корпус и его проекции до гибки по надрубам; на фиг. 12, 13 различные формы надрубов; на фиг. 14 - взаимное расположение углов α и β (поз. 7 фрагменты смежных сторон корпуса до гибки по надрубам, поз. 8 те же фрагменты после гибки по надрубам); на фиг. 15 расположение накладки 9 в пазу 12 угла корпуса и прижатой к корпусу язычком 6; на фиг. 16 тот же фрагмент корпуса, только вместо накладки показана пружинная скоба; на фиг. 17-24 различные варианты стыковки смежных горизонтальных полок 2; на фиг. 25 накладка 9; на фиг. 26 пружинная скоба 13; на фиг. 27 раскрой корпуса; на фиг. 28 конфигурация надруба 4; на фиг. 29-32 варианты вырубки излишков металла для разных вариантов стыковок смежных горизонтальных полок 2; на фиг. 33 корпус в собранном виде; на фиг. 34,35 корпус с отбортовкой на внешней стороне корпуса и расположение накладок 9 в данном случае.

Корпус (фиг. 1,2,3) имеет N-угольную форму и состоит из вертикальных стенок 1 и горизонтальных полок 2. В углах по линиям примыкания смежных вертикальных стенок в толще металла сделаны надрубы 4 (фиг. 9,10,11,12,13,27,28) на всю ширину полок. Высота надрубов принимается из условия h≥x, где "h" высота надруба, "x" расстояние от нейтрального слоя заготовки до ее внутренней поверхности при условном "чистом" изгибе плоской заготовки толщиной S с минимально допустимым для данной заготовки внутренним радиусом гибки "r" (фиг. 7,8,12,13) (Романовский В.П. Справочник по холодной штамповке, Л. Машиностроение, 1974г. стр.63). Известно, что гибка заготовки в "чистом" виде приводит к большим искажениям исходной заготовки по сечению вследствие больших деформаций, вызванных продольными растягивающими и сжимающими напряжениями соответственно во внешнем и внутреннем относительно нейтрального слоя участков заготовки. Введение по линии сгиба надрубов предлагаемой формы и конструкции, резко снижает напряжение в месте сгиба и обеспечивает четкую безрадиусную гибку с минимальным усилием.

Угол a (фиг. 10,12,13,14,28) при вершине надруба принимаются из условия a ≥ β,
где
a угол при вершине надруба,
b угол между прилегающими стенками, образующими двуугольник.

Выполнение условия a = β обеспечивает точный угол между прилегающими полками и не требует дополнительной фиксации (упора); при a > β требуются дополнительные конструктивные элементы (упоры), фиксирующие положение прилегающих стенок корпуса в рабочем положении. При необходимости горизонтальные полки 2 могут снабжаться отбортовками 3 (фиг. 5,6,34) (например, для повышения жесткости корпуса, обеспечения удобства монтажа и т.д.).

В горизонтальных полках 2 и отбортовках 3 (при их наличии в конструкции) сделаны высечки излишков металла в местах стыка до образования плотного стыка в угловой зоне (фиг.10,27,29-32). В углах корпуса враспор вставлены Г-образные накладки 9 (фиг.25). Ширина накладки в корне угла равна ширине паза в корпусе. Внешние кромки 11 накладок выполнены под углом b равным углу между смежными сторонами корпуса, прилегающими к соответствующему углу, а с внутренней стороны кромки 10 сделаны под углом g (фиг. 25) при вершине, меньшим угла b Накладки 9 в распор установлены в пазы 12 фиг. 15, образованные смежными полками стенок корпуса, строго фиксируют своими внешними кромками 11 положение смежных стенок корпуса под углом b Благодаря тому, что угол g между внутренними кромками накладок меньше угла b между соответствующими стенками паза корпуса, стенки корпуса, прилегающие к одному углу a постоянно с натягом поджимаются друг к другу, создавая жесткую единую конструкцию (фиг. 15,33,35). Накладки дополнительно могут прижиматься к корпусу язычками 6 (фиг. 15,33,35).

Вместо жестких накладок 9 возможна установка пружинных скоб 13 (фиг. 26), обеспечивающих те же функции, что и накладки описанной конструкции (фиг. 16).

Изготовление корпуса и его сборка осуществляются следующим образом.

Из рулона или листа отрезается полоса шириной, равной ширине корпуса в развертке. Затем на заготовке в местах будущих сгибов делаются надрубы высотой h с углами a при вершинах, равными соответствующим углам b при вершинах корпусов в собранном виде, в местах стыка вырубаются излишки металла в горизонтальных полках и отбортовках в них (при их наличии), размеры вырубок определяются из условия плотной стыковки всех полок при сборке. Далее одним из известных способов: штамповкой, профилированием и т.д. формуются горизонтальные полки 2 с отбортовками 3 и концевые части заготовки например "клапан" 5 (фиг. 9,27) при изготовлении замкнутого корпуса. Отдельно, методом штамповки изготовляются накладки 9 (фиг. 25) или пружинные скобы 13 (фиг. 26). Затем заготовка сворачивается. Благодаря наличию надрубов предложенной конфигурации и размеров, заготовка при приложении изгибающих усилий изгибается строго по вершинам надрубов на заданный угол, образуя расчетную форму. Для фиксации формы корпуса, в угловые части с натягом вставляются угловые накладки с внешним углом равным углу при вершине корпуса или пружинные скобы, стягивающие смежные стороны заготовки до упора, при этом образуется жесткая конструкция корпуса со строго фиксированными размерами и четкой формой в угловых зонах.

В корпусах типа "обечаек" замкнутой формы (фиг. 1,2,4,33), "клапан" 5 (фиг. 9,27) изгибается аналогично другим сторонам корпуса по линии надруба, вводится через открытый конец второй "свободной" стороны корпуса и фиксируется аналогично другим сторонам корпуса накладными или пружинными скобами. При работе в особо жестких условиях вибрационных или ударных нагрузок, накладки и язычек для надежности могут быть дополнительно приварены к концевой стенке обечайки.

Один из вариантов корпуса с использованием предложенного технического решения представлен на фиг. 27,33. На фиг. 27 представлена развертка корпуса, на которой сделаны надрубы по линиям сгибов. На фиг. 29,30,31,32 показаны варианты вырубки излишков металла для разных вариантов стыковок смежных сторон корпуса согласно фиг. 17,18,19,20,21,22,24.

На фиг. 33 представлен корпус в собранном виде.

Аналогично изготавливаются корпуса светильников с отбортовкой на внешней стороне корпуса, при этом фиксирующие накладки устанавливаются в соответствующие углы корпуса с внешней стороны (фиг. 34,35).

Использование: в светотехнике при изготовлении металлических несущих и ограждающих конструкций, имеющих многоугольную пространственную форму, например, корпуса, обечайки, отражатели, панели и другие элементы светильников и аппаратов /далее корпус/. Сущность изобретения заключается в том, что в углах между смежными вертикальными стенками корпуса с внутренней стороны выполняются надрубы с углом при вершине надруба равным или чуть больше расчетного угла между стенками корпуса в готовом виде и высотой равной или чуть больше расстояния от нейтрального слоя заготовки до ее внутренней поверхности при условно "чистом" изгибе плоской заготовки. Введение по линии сгиба надрубов резко снижает механические напряжения в местах сгиба и обеспечивает четкую гибку с минимальным усилием. Благодаря наличию надрубов предложенной конфигурации и размеров, заготовка при приложении изгибающих усилий изгибается строго по вершинам надрубов на заданный угол, образуя расчетную форму 5 з.п. ф-лы, 35 ил.

1. Корпус светового прибора из металла, ограждающая поверхность которого образована как минимум двумя боковыми стенками, имеющий N-угольную форму, отличающийся тем, что в углах по линиям примыкания смежных стенок в толще металла выполнены несквозные надрубы с углом α при вершине и высотой h, при этом угол выбран из условия a ≥ β, а высота h≥k где β - угол между смежными сторонами корпуса; k расстояние от нейтрального слоя заготовки до ее внутренней поверхности при условии гибки той же заготовки без надруба с минимально допустимым для нее внутренним радиусом закругления, при этом смежные боковые стенки корпуса образуют между своими внутренними поверхностями угол. 2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки снабжены горизонтальными полками с отбортовками, направленными внутрь корпуса. 3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что боковые стенки корпуса снабжены горизонтальными полками с отбортовками, направленными наружу корпуса. 4. Корпус по п.1, отличающийся тем, что он снабжен Г-образными накладками, а в боковых стенках выполнены пазы и выштампованы язычки, указанные накладки установлены в пазах горизонтальных полок и закреплены при помощи язычков, внешние кромки смежных сторон накладок выполнены под углом β, равным углу между смежными сторонами корпуса, а с внутренней стороны кромки накладок выполнены под углом γ при вершине, меньшим угла b, так, что внешние кромки накладок фиксируют заданный угол между стенками корпуса, а внутренние кромки обеспечивают их постоянный натяг. 5. Корпус по п.4, отличающийся тем, что накладки дополнительно соединены со смежными полками при помощи сварки. 6. Корпус по п.2 или 3, отличающийся тем, что он снабжен пружинными скобами, установленными в углах горизонтальных полок.