Устройство для нанесения изображения на листовой материал методом тиснения (варианты) и изделие, полученное с его использованием (варианты)

Полезная модель относится к области механической обработки листового или рулонного, в том числе слоистого материала, а именно, к средствам механической деформации без удаления материала, например, средствам, используемым для тиснения. Каландр содержит станину и, по крайней мере, два вала для тиснения, один из которых соединен с приводом, при этом на рабочей поверхности первого вала каландра выполнены ряды выступов, на рабочей поверхности второго вала также выполнены ряды выступов, входящих в зацепление с выступами первого вала, причем, по меньшей мере, часть выступов первого вала имеет иную геометрическую форму, чем выступы второго вала, или рабочая поверхность второго вала выполнена с углублениями под выступы первого вала, или рабочая поверхность второго вала выполнена цилиндрической из упругого материала, при этом на первом вале каландра гравированием с удалением материала выступов в пределах их высоты выполнена рельефная поверхность, форма и глубина которой заданы в соответствии с оптической плотностью участков копируемого оригинала изображения, причем для выполнения на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения глубина рельефной поверхности на участках, приходящихся на выступы, выполнена изменяющейся от максимальной величины, соответствующей расположению основания выступа до нулевой величины, соответствующей расположению вершины выступа, а на участках между выступами глубина рельефной поверхности не зависит от оптической плотности оригинала изображения и находится на уровне поверхности не ниже его основания, что в совокупности обеспечивает получение на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения с эффектом имитации разных уровней серого и созданием образа, подобного фотографии, по-разному воспринимаемого в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света. Техническим результатом от использования полезной модели является создание каландра, обеспечивающего получение на фольге или металлизированном материале изображения типа фотографии, обладающего высокой степенью защиты от подделки.

Устройство для нанесения изображения на листовой материал методом тиснения (варианты) и изделие, полученное с его использованием (варианты)

Область техники, к которой относится полезная модель Полезная модель относится к области механической обработки листового или рулонного, в том числе слоистого материала, а именно, к средствам механической деформации без удаления материала, например, средствам, используемым для тиснения.

Уровень техники

Известно устройство для тиснения фольги (US 6715411, В 31 F 1/07, 2004). Устройство содержит станину с закрепленным на ней ведущим валом, имеющим рифленую поверхность с взаимно пересекающимися рядами чередующихся углублений и выступов, сужающихся от основания к вершине, привод ведущего вала и закрепленный на станине, по меньшей мере, один ведомый вал, имеющий рифленую поверхность с взаимно пересекающимися рядами чередующихся углублений и выступов, сужающихся от основания к вершине и расположенных с возможностью взаимодействия со смежной рифленой поверхностью ведущего вала

Данное техническое решение не обеспечивает получения изображения, подобного фотографии, на обрабатываемом материале.

Ближайшим аналогом заявленной полезной модели является устройство и тисненая слоистая продукция, описанные в патенте RU 2227095, B 31 F 1/07, 1998. Аналог предназначен для производства тисненого листового материала, содержащего, по меньшей мере, два соединяемых между собой слоя, и предусматривает выполнение рисунка орнамента тиснением первого слоя, на который предварительно нанесен рисунок общего фона, при этом рисунок орнамента образован выступающими участками, которые имеют более крупные размеры и распределяются с

меньшей плотностью по сравнению с выступающими участками, составляющими рисунок общего фона.

Известные аналоги, в том числе, и ближайший, не обеспечивают точного копирования изображения (например, типа фотографии) на листовом материале (полосе, ленте) из фольги или слоистого материала, внешний слой которого выполнен металлическим. Ближайший аналог позволяет лишь получать изображение орнамента путем создания на равномерном общем фоне более крупных по ширине или высоте выступов, образованных тиснением. Передача полутонов разными уровнями серого, в частности, при тиснении на фольге, известные устройства обеспечить не могут.

Раскрытие полезной модели

Задачей, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка эффективного и экономичного средства для создания изображения типа фотографии методом тиснения фольги или слоистого материала с металлическим покрытием, применяемых, в частности, как элемент упаковки в табачной, пищевой промышленности. Кроме того, задачей является создание тисненого изделия с нанесенным на него изображением типа фотографии, обладающего высокой степенью защиты от подделки.

Поставленная задача решается за счет того, что устройство - каландр для нанесения изображения на плоский (полосовой или ленточный) материал методом тиснения содержит станину, закрепленный на станине ведущий вал, имеющий поверхность с рядами выступов, привод ведущего вала и закрепленный на станине, по меньшей мере, один ведомый вал, также имеющий поверхность с рядами выступов, выполненных с возможностью взаимодействия с выступами ведущего вала, при этом на одном из валов каландра гравированием с удалением материала выступов в

пределах их высоты выполнена рельефная поверхность, форма и глубина которой заданы в соответствии с оптической плотностью участков копируемого оригинала фотографии или другого изображения, причем глубина рельефной поверхности на участках, приходящихся на выступы, выполнена изменяющейся от максимальной величины, соответствующей расположению основания выступа до нулевой величины, соответствующей расположению вершины выступа (в частных случаях - острие, площадка притупления), для получения на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения, обеспечивающей эффект имитации разных уровней серого с созданием образа, подобного фотографии, по-разному воспринимаемого в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света («позитив», «негатив»).

При этом выступы валов в предпочтительном варианте исполнения выполнены суживающимися от основания к вершине. Вершины выступов поверхности валов могут быть выполнены с горизонтальной или с наклонной площадкой притупления. У одного из валов площадки притупления, по крайней мере, части выступов могут быть выполнены разной площади. По форме чередующиеся выступы могут иметь пирамидальную форму или форму усеченной пирамиды.

По другому варианту исполнения каландр содержит станину, закрепленные на станине, по крайней мере, два вала для тиснения, один из которых соединен с приводом, причем на рабочей поверхности первого из валов каландра, приводного или неприводного, выполнены ряды углублений, а на рабочей поверхности второго вала - ряды ответных выступов, или рабочая поверхность второго вала выполнена цилиндрической формы из упругого материала, при этом на первом вале гравированием с удалением материала вала в пределах глубины углублений выполнена рельефная поверхность, форма и переменная глубина которой заданы в соответствии с копируемым оригиналом изображения, причем для

выполнения на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения глубина рельефной поверхности в местах удаления материала вала выполнена в зависимости от оптической плотности соответствующих участков копируемого изображения и лежит в пределах от величины, соответствующей расположению нижней точки углубления, до нулевой величины, соответствующей внешней поверхности вала, причем на участках рельефной поверхности, расположенных над углублениями, глубина рельефной поверхности равна глубине, задаваемой формой углубления, что в совокупности обеспечивает эффект имитации разных уровней серого, определяемых оптической плотностью соответствующих участков оригинала копируемого изображения, с созданием образа, подобного фотографии, по-разному воспринимаемого в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света. Форма углублений и выступов может быть различной, в частности такой, как описано выше.

Полученное с использованием описанных выше вариантов выполнения устройства защищенное от подделки изделие - полоса или лента из фольги или слоистого материала с металлическим покрытием, имеет изображение, полученное методом тиснения, представляющее собой копию фотографии (или другого изображения) и имеющее вид, подобный оригиналу с различными уровнями серого, передающими белый, черный цвета и, в том числе, оттенки полутонов оригинала.

Техническим результатом от использования полезной модели является обеспечение нанесения изображения на материал в виде полосы или ленты методом тиснения и получение тисненого изделия, на которое скопировано изображение, восприятие которого обусловлено эффектом имитации разных уровней серого, определяемых оптической плотностью соответствующих участков оригинала копируемого изображения. В результате на изделии получают изображение, подобное фотографии, по-разному

воспринимаемое в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света. Также техническим результатом является то, что полученное на фольге или металлизированном материале изображение обладает высокой степенью защиты от подделки. Достижение такого результата обусловлено тем, что невозможно с требуемой точностью скопировать полученное изображение с готового изделия (листового материала - фольги или слоистого металлизированного материала) вследствие сложной формы полученной поверхности тиснения и, соответственно, невозможно изготовить вал каландра, точно воспроизводящий такое же изображение. Воспроизведение методом тиснения идентичного изображения возможно только, если при изготовлении вала каландра использовать оригинал изображения.

Фольга с нанесенным на нее изображением, полученная с использованием предложенного каландра, может, в частности, использоваться для табачных изделий в качестве элемента их упаковки, обеспечивающей высокую степень защиты от подделки.

Осуществление полезной модели

Устройство тиснения - каландр содержит станину, на которой закреплен привод и, по крайней мере, два вала для тиснения. Один из валов, ведущий, соединен с приводом, один, два или более ведомых валов вращаются при взаимодействии с ведущим валом.

Взаимодействие валов каландра, обеспечивающее нанесение изображения на материал в виде полосы или ленты методом тиснения, может осуществляться следующим образом.

Во-первых, ведущий и ведомый (ведомые) валы могут входить во взаимное зацепление посредством выступов, выполненных на их рабочих поверхностях. Выступы первого вала размещаются в пространстве («углублении», «ячейке»), образованном пересечением боковых

поверхностей (или плоских, или конических, или цилиндрических или др. формы) соседних выступов рабочей поверхности второго вала. При этом, по меньшей мере, часть выступов первого вала имеет иную геометрическую форму, чем входящие с ними в зацепление выступы второго вала.

Во-вторых, рабочая поверхность второго вала может быть выполнена с углублениями под выступы первого вала. Зацепление валов в этом случае происходит за счет размещения выступов одного вала в углублениях другого.

В-третьих, рабочая поверхность первого вала может выполняться с выступами, а рабочая поверхность второго вала иметь цилиндрическую форму. При этом материал, из которого изготовлена рабочая поверхность второго вала, должен обладать упругостью, за счет которой (при наличии радиального усилия прижатия валов) обеспечивается передача крутящего момента с ведущего вала на ведомый, и, соответственно, подача обрабатываемого материала, а также процесс тиснения.

В-четвертых, рабочая поверхность первого вала может выполняться с углублениями, а рабочая поверхность второго вала иметь цилиндрическую форму. При этом, как и в описанном выше случае, материал, из которого изготовлена рабочая поверхность второго вала, должен обладать упругостью, обеспечивающей передачу крутящего момента с ведущего вала на ведомый, подачу обрабатываемого материала и тиснение.

В любом из описанных четырех вариантов не имеет значения, какой из валов является ведущим, а какой (какие) ведомым (ведомыми).

Для создания изображения тиснением на обрабатываемом материале возможны следующие варианты взаимодействия валов:

- вариант «вал с выступами» - «вал с выступами»;

- вариант «вал с выступами» - «вал с углублениями»;

- вариант «вал с выступами» - «вал с упругой цилиндрической поверхностью».

Копируемое изображение наносится на один вал, имеющий выступы (не имеет значения ведущий или ведомый). Для этого гравированием удаляют материал выступов в пределах их высоты, за счет чего на вале образуется рельефная поверхность, форма и глубина которой задается исходным изображением (оригиналом). При выполнении на поверхности вала рельефной поверхности глубина обработки в местах удаления материала вала (выступов вала) изменяется от минимальной до максимальной в зависимости от оптической плотности соответствующих участков копируемого изображения (в зависимости от уровня серого на оригинале - практически, от «белого» до «черного»). Это обеспечивает на обрабатываемом материале переменную глубину тиснения, что, в свою очередь, создает эффект имитации на тисненом изделии разных уровней серого с созданием образа, подобного фотографии. Изображение, полученное на тисненом изделии, воспринимается как «негатив» или «позитив» в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света.

Глубина рельефной поверхности вала на площади, приходящейся на выступы, лежит в пределах от величины, соответствующей расположению основания выступа, до нулевой величины, соответствующей расположению вершины выступа. Максимальная глубина рельефной поверхности в местах удаления материала выступов соответствует, например, «черному» на оригинале изображения, минимальная глубина «белому». Можно выполнять и иначе: максимальная глубина рельефной поверхности соответствует «белому» на оригинале изображения, минимальная глубина «черному». Это допускается вследствие того, что, как было сказано выше, на готовом изделии восприятие выполненного тиснением изображения как «негатив» или «позитив» зависит от угла зрения, от расположения источника света.

На отдельных участках вала глубина рельефной поверхности не зависит от оптической плотности исходного изображения. Это связано с тем, что при обработке поверхности вала инструмент может осуществлять выборку только, если зона обработки приходится на материал выступов. Если поверхность выступа в какой-либо зоне обработки находится ниже, чем задано оптической плотностью оригинала изображения, инструмент проходит выше, удаление материала не происходит, а глубина рельефной поверхности в этом месте равна глубине расположения поверхности выступа. В предельном случае глубина рельефной поверхности максимальна и находится на уровне основания выступа, не зависимо от уровня серого на оригинале.

Форма исходных выступов вала (до выполнения на нем рельефной поверхности) может быть различной. Как правило, выступы выполнены суживающимися от основания к вершине и имеют форму пирамиды, усеченной пирамиды (прямой или наклонный срез), конуса, усеченного конуса (прямой или наклонный срез), четырехгранника, усеченного четырехгранника (прямой или наклонный срез), многогранника, усеченного многогранника (прямой или наклонный срез) и т.д.

Ответные углубления другого вала для варианта «вал с выступами и рельефной поверхностью» - «вал с углублениями» имеют аналогичную форму, но на вале с углублениями рельефная поверхность отсутствует.

В частных случаях исполнения вершины выступов поверхности валов могут быть выполнены или заостренными, или с горизонтальной площадкой притупления, или с наклонной площадкой притупления. Площадки притупления выступов одного из валов могут быть выполнены с различными размерами площадей.

Кроме описанного выше варианта изобретения, при котором изображение оригинала копируется на вал, имеющий выступы, возможен вариант, при котором изображение с оригинала копируется на вал,

имеющий углубления. При этом возможны следующие варианты взаимодействия валов:

- вариант «вал с углублениями» - «вал с выступами»;

- вариант «вал с углублениями» - «вал с упругой цилиндрической поверхностью».

Для перечисленных вариантов копируемое изображение наносится на один вал, имеющий углубления (не имеет значения ведущий или ведомый). Гравированием удаляют материал вала между углублениями с образованием рельефной поверхности, форма и переменная глубина которой заданы в соответствии с копируемым оригиналом изображения. Максимальная глубина рельефной поверхности в местах удаления материала выступов может соответствовать, например, «черному» на оригинале изображения, минимальная глубина «белому» или наоборот, как было указано выше.

Глубина рельефной поверхности в местах удаления материала вала находится в зависимости от оптической плотности соответствующих участков копируемого изображения и лежит в пределах от величины, соответствующей расположению нижней точки углубления, до нулевой величины, соответствующей внешней (рабочей) поверхности вала.

На участках рельефной поверхности, приходящихся на площадь над углублениями, глубина рельефной поверхности равна глубине, задаваемой формой углубления, и не зависит от оптической плотности оригинала изображения. Это объясняется тем, что при копировании изображения оригинала на вал инструмент, движение которого зависит от оптической плотности оригинала, может проходить над углублением («пустотой») и не затрагивать материал вала.

Углубления на вале могут быть выполнены различной формы. Как правило, их выполняют суживающимися в направлении оси вращения вала, т.е. с максимальной площадью поперечного сечения, расположенной на

рабочей поверхности вала. Нижняя часть углублений может быть выполнена или заостренной, или с горизонтальной площадкой притупления, или с наклонной площадкой притупления. Площадки притупления углублений могут быть выполнены с различными размерами площадей.

Углубления (до выполнения на вале рельефной поверхности) могут иметь форму пирамиды, усеченной пирамиды (прямой или наклонный срез), конуса, усеченного конуса (прямой или наклонный срез), четырехгранника, усеченного четырехгранника (прямой или наклонный срез), многогранника, усеченного многогранника (прямой или наклонный срез) и т.д.

Ответные выступы другого вала для варианта «вал с углублениями и рельефной поверхностью» - «вал с выступами» имеют аналогичную форму, но на вале с выступами рельефная поверхность отсутствует.

Работа каландра происходит следующим образом.

Между рабочими поверхностями ведущего и ведомого валов заводится край подлежащего тиснению листового материала - полоса, лента (например, фольга или фольгированный материал). При описанных выше вариантах исполнения устройства кинематическим звеном передачи момента силы от ведущего вала к ведомому являются или вершины выступов или углубления, каландр обеспечивает тиснение за счет пластической деформации листового материала при различной форме поверхности выступов, материал которых может быть удален по плоскости или по криволинейной поверхности любой кривизны, или углублений.

В процессе вращения приводом рабочая поверхность ведущего вала во взаимодействии с рабочей поверхностью ведомого вала подвергают пластической деформации листовой материал, в том числе в области расположения рельефной поверхности, с образованием микрорельефа

соответствующего форме, размерам и расположению выступов и/или углублений, в том числе в месте расположения рельефной поверхности.

Вершины выступов и/или углублений валов могут быть выполнены с горизонтальной или наклонной площадкой притупления. Площадки притупления могут иметь разный размер площади, что обеспечивает дополнительные изобразительные эффекты на поверхности материала вследствие изменения отражательной способности поверхности.

Рельефная поверхность на валах с выступами или углублениями может быть получена любым известным способом.

Пример. Обрабатываемая заготовка вала с помощью привода механизма подачи подается в рабочую зону к приводному рабочему органу. Приводной двигатель на рабочем органе вращает ножевой вал или фрезу или включается лазерная головка.

Ножевой вал вращается с высокой угловой скоростью (несколько тысяч оборотов в минуту). Приводы горизонтального, вертикального и углового перемещений рабочего органа, управляемые сигналами от программируемого логического контроллера через ЭВМ перемещают рабочий орган по программе в горизонтальном, вертикальном и угловом направлениях, также от ЭВМ управляется привод подачи (поворота) обрабатываемого вала.

Таким образом, может образовываться рельефная поверхность с неограниченным количеством изображений.

Рельефная поверхность может быть получена также с использованием электрохимической обработки.

1. Каландр для нанесения изображения на плоский материал методом тиснения, содержащий станину, по крайней мере, два вала для тиснения и привод, при этом на рабочей поверхности первого вала каландра, приводного или неприводного, выполнены ряды выступов, на рабочей поверхности второго вала также выполнены ряды выступов, входящих в зацепление с выступами первого вала, причем, по меньшей мере, часть выступов первого вала имеет иную геометрическую форму, чем выступы второго вала, или рабочая поверхность второго вала выполнена с углублениями под выступы первого вала, или рабочая поверхность второго вала выполнена цилиндрической из упругого материала, отличающийся тем, что на первом вале каландра гравированием с удалением материала выступов в пределах их высоты выполнена рельефная поверхность, форма и глубина которой заданы в соответствии с оптической плотностью участков копируемого оригинала изображения, причем для выполнения на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения глубина рельефной поверхности на участках, приходящихся на выступы, выполнена изменяющейся от максимальной величины, соответствующей расположению основания выступа до нулевой величины, соответствующей расположению вершины выступа, а на участках между выступами глубина рельефной поверхности не зависит от оптической плотности оригинала изображения и находится на уровне поверхности не ниже его основания, что в совокупности обеспечивает получение на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения с эффектом имитации разных уровней серого и созданием образа, подобного фотографии, по-разному воспринимаемого в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света.

2. Каландр по п.1, отличающийся тем, что выступы вала или валов выполнены суживающимися от основания к вершине.

3. Каландр по п.1, отличающийся тем, что выступы вала или валов выполнены с горизонтальной площадкой притупления.

4. Каландр по п.1, отличающийся тем, что выступы вала или валов выполнены с наклонной площадкой притупления.

5. Каландр по любому пп.3 или 4, отличающийся тем, что площадки притупления выступов одного из валов выполнены с различными размерами площадей.

6. Каландр по п.1, отличающийся тем, что углубления и выступы выполнены пирамидальными.

7. Каландр по п.1, отличающийся тем, что углубления и выступы выполнены коническими.

8. Тисненое изделие, представляющее собой фольгу или слоистый материал, с выполненным на нем изображением, отличающееся тем, что изображение имеет вид, подобный фотографии, и создано различными уровнями серого, при этом изображение на изделии изготовлено с помощью каландра, описанного в одном из пп.1-7.

9. Каландр для нанесения изображения на плоский материал методом тиснения, содержащий станину, закрепленные на станине, по крайней мере, два вала для тиснения и привод, причем на рабочей поверхности первого из валов каландра, приводного или неприводного, выполнены ряды углублений, а на рабочей поверхности второго вала - ряды ответных выступов, или рабочая поверхность второго вала выполнена цилиндрической формы из упругого материала, отличающийся тем, что на первом вале гравированием с удалением материала вала в пределах глубины углублений выполнена рельефная поверхность, форма и переменная глубина которой заданы в соответствии с копируемым оригиналом изображения, причем для выполнения на обрабатываемом материале переменной глубины тиснения глубина рельефной поверхности в местах удаления материала вала выполнена в зависимости от оптической плотности соответствующих участков копируемого изображения и лежит в пределах от величины, соответствующей расположению нижней точки углубления, до нулевой величины, соответствующей внешней поверхности вала, причем на участках рельефной поверхности, расположенных над углублениями, глубина рельефной поверхности не зависит от оптической плотности оригинала изображения и равна глубине, заданной формой углубления, что в совокупности обеспечивает эффект имитации разных уровней серого, определяемых оптической плотностью соответствующих участков оригинала копируемого изображения, с созданием образа, подобного фотографии, по-разному воспринимаемого в зависимости от угла наблюдения, и/или от вида, и/или от положения источника света.

10. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления выполнены суживающимися, причем максимальная площадь поперечного сечения углубления расположена на поверхности вала.

11. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления первого вала и ответные выступы второго вала выполнены с горизонтальной площадкой притупления.

12. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления первого вала, взаимодействующего со вторым валом, имеющим цилиндрическую рабочую поверхность, выполнены с горизонтальной площадкой притупления.

13. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления на рабочей поверхности первого вала и ответные выступы второго вала выполнены с наклонной площадкой притупления.

14. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления на рабочей поверхности первого вала, взаимодействующего со вторым валом, имеющим цилиндрическую рабочую поверхность, выполнены с наклонной площадкой притупления.

15. Каландр по любому из пп.11-14, отличающийся тем, что площадки притупления выполнены с различными размерами площадями.

16. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления первого вала выполнены пирамидальными или в виде усеченной пирамиды.

17. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления первого вала и ответные выступы второго вала выполнены пирамидальными или в виде усеченной пирамиды.

18. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления первого вала выполнены коническими или в виде усеченного конуса.

19. Каландр по п.9, отличающийся тем, что углубления первого вала и ответные выступы второго вала выполнены коническими или в виде усеченного конуса.

20. Тисненое изделие, представляющее собой фольгу или слоистый материал, с выполненным на нем изображением, отличающееся тем, что изображение имеет вид, подобный фотографии, и создано различными уровнями серого, при этом изображение на изделии изготовлено с помощью каландра, описанного в одном из пп.9-19.