DE2847977C2

DE2847977C2 - Vorrichtung zum zweidimensionalen Bewegen eines Zeichen-, Abtast- oder sonstigen Arbeitsgerätes über die Fläche eines auf einem hohlzylinderförmigen Arbeitstisch aufgespannten blatt- oder folienförmigen Werkstückes

Info

Publication number: DE2847977C2
Application number: DE19782847977
Authority: DE
Inventors: Burkhard Ing.(grad.) 2000 Hamburg Trapp
Original assignee: Aristo Graphic Systeme & Co Kg 2000 Hamburg De GmbH
Current assignee: Aristo Graphic Systeme & Co Kg 2000 Hamburg De GmbH
Priority date: 1978-11-04
Filing date: 1978-11-04
Publication date: 1982-09-16
Also published as: SE7908795L; NL7907634A; JPS5573595A; FR2440247A1; DE2847977A1; GB2037120A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zweidimensionalen Bewegen eines Zeichen-, Abtast- oder sonstigen Arbeitsgerätes über die Fläche eines auf einem hohlzylinderförmigen Arbeitstisch aufgespannten blatt-oder folienförmigen Werkstückes, wobei mit zwei senkrecht aufeinanderstellenden Koordinatenrichtungen zugeordneten Antrieben das radial zur Tischfläche gerichtete und in der geometrischen Achse der hohlzylindrischen Tischfläche drehbar gelagerte Arbeitsgerät relativ zur Tischfläche bewegbar ist

Der vorstehende Stand der Technik entspricht der Offenbarung der DE-OS 18 11 568. Diese Druckschrift beschreibt eine digitalgesteuerte Zeichenmaschine, bei der die Strahlen einer impulsgesteuerten Lascr-Lichtquelle mittels eines rotierenden Drehspiegels auf einen bewegten Zeichentisch mit zylindrischer Arbeitsfläche fokussiert werden. Der Zeichentisch wird mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit und der Drehspiegel mit konstanter Umlaufgeschwindigkeit angetrieben, um die Arbeitsfläche des Zeichentisches in einen Raster kleiner Flächenelemente aufzulösen, die zeilenweise nacheinander abgearbeitet werden. Eine solche Zeichenmaschine ist nicht für vektorielles Zeichnen geeignet, denn sie zerlegt praktisch die das Bild erzeugenden Linien in Form von Punkten, die nacheinander aufgebracht werden. Für technische Zeichnungen und Gravierarbeiten, bei denen fortgesetzte, nicht unterbrochene Linien erwünscht sind, ist eine solche Maschine ungeeignet

So liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, mit der bei festliegendem Werkstück mit sehr hoher Arbeitsgeschwindigkeit vj.kioriell gearbeitet werden kann.

Die vorstehende Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Arbeitsweise sind offensichtlich neu und auch in erheblichem Maße fortschrittlich und erfinderisch, wie folgende Überlegung zeigt:

Wenn beispielsweise eine zu übertragende Bildinformation lediglich eine schräg durch die Zeichenfläche führende gerade Linie enthält, braucht jetzt diese Linie nicht mehr entsprechend dem vorgegebenen Raster unendlich viele Male durchfahren werden, wohingegen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine solche schräge Linie in einem einzigen Zuge gezeichnet werden kann.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Zum Stande der Technik ist noch die DE-AS 23 50 707 zu erwähnen. Gemäß dieser Druckschrift wird ein Arbeitsgerät allein in einer einzigen Koordinaten-Richtung verschoben, während die Bewegung in der anderen Koordinaten-Richtung durch das ablaufende Aufzeichnungsmaterial erzielt wird. Gegenüber dieser Konstruktion weist die erfindungsgemäße Vorrichtung den Vorteil des stationär gehaltenen Werkstückes auf. Wenn auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Werkstück während der Bearbeitung normalerwei-

se stillsteht, läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch so abwandeln, daß auch Werkstücke bearbeitet werden können, deren Abmessung in einer Richtung die Tischabmessung erheblich übersteigt. In diesem Falle wird vor und hinter der hohlzylindrischen Tischebene eine Abwickel- und Aufwickelvorrichtung angeordnet. Nachfolgend werden anhand der Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Zeichenmaschine,

Fig.2 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Zeichenvorrichtung, bsi der vor und hinter der Tischfläche Abwickel- und Aufwickelvorrichtungen angeordnet sind,

Fig.3 einen schematischen Querschnitt durch den Querträger und den Schwenkarm der Vorrichtung gemäß F i g. 1,

Fig.4 eine Einzelheit des Querträger-Bewegungsan-' triebes in einer Schnittdarstellung,

F i g. 5 eine schematische Draufsicht auf den Arbeitstisch und den darüber befindlichen Querträger mit Schwenkarm und

Fig.6 eine der Fig.3 ähnliche Darstellung eines Querträgers, welcher als Schwenkarm eine axial verstellbare Optik trägt, deren Lichtstrahl einen Teil des Schwenkarmes ersetzt.

Wenn auch in der nachfolgenden Beschreibung vorzugsweise auf eine Zeichenmaschine oder einen KLoordinatographen Bezug genommen wird, so sei doch hier ausdrücklich erwähnt, daß die Erfindung gleichfalls anwendbar ist für andere Arbeitsgerätschaften, bei denen ähnliche Bewegungsabläufe zu erzeugen sind, wie beispielsweise Schneidvorrichtungen, Fräsvorrichtungen, Scanner und Plotter.

Wie die Fig. 1 erkennen läßt, besteht die in einem Maschinengehäuse 1 untergebrachte Zeichenmaschine inn wesentlichen aus einer hohlzylindrisch gewölbten Tischfläche 2 und einem Querträger 3, in welchem ein Schwenkarm 4 längsverschieblich gelagert ist. Die Verschwenkr.ngsachse Xdes Querträgers deckt sich mit der Achse der hohlzylindrischen Tischfläche 2. Innerhalb des Querträgers 3 ist der sich im wesentlichen radial zur Tischfläche 2 erstreckende Schwenkarm 4 alilein in axialer Richtung bewegbar. Aus der Darstellung der Fig. 1 ist ersichtlich, daß eine alleinige Verschwenkung des Querträgers 3 und damit des. Schwenkarmes 4 unn die Achse Afeine Bewegung des am Außenende des Schwenkarmes 4 angebrachten Gerätes 6 in der V-Koordinatenrichtung bewirkt. Wird bei feststehendem Querträger 3 der Schwenkarm 4 in axialer Richtung entlang des Querträgers 3 bewegt, führt der Geräteträger 6 eine Bewegung in Richtung der X- Koordinatenachse aus.

Da die Tischfläche 2 konkav ausgebildet ist, muß, sofern das auf der Tischfläche 2 aufzuspannende blatt-oder folienförmige Werkstück nicht in Richtung der Y-Achse (F i g. 1) unter eine Druckspannung gesetzt wird, eine besondere Vorrichtung vorgesehen werden, um das Werkstück auf der Tischfläche 2 zu halten. Wie dies im einzelnen geschieht, zeigt die schematische Darstellung der F i g. 2. Hier sind unter der Tischfläche 2 Saugdüsen 20 angeordnet, die an eine Unterdruckquelle angeschlossen sind. Durch den entstehenden Unterdruck wird das blatt- oder folienförmige Werkstück fest auf der Tischfläche Z gehalten. Von besonderem Vorteil ist es, vor und hinter der Tischfläche 2 in tangentialer Anstellung eine Abwickelvorrichtung 21 und eine

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65 Aufwickelvorrichtung 22 anzuordnen. Auf diese Weise können beliebig langt· Werkstücke auf dem Tisch 2 bearbeitet werden, Zweckmäßigerweise sind einigerer Saugdüsen 20 auch mit Blasluft besohickbar, um ein Luftkissen zu erzeugen, auf dem das Werkstück bei der Bewegung von der Abwickelrolle 21 zur Aufwickelrolle 22 schwimmend abgestützt wird.

Wie Fig.3 zeigt, läßt sich der Schwenkarm 4 mit Kugellagern 5 exakt parallel und unverdrehbar entlang dem Querträger 3 bewegen. Der radial zur Arbeitsfläche 2 vorragende Schwenkarm 4 besteht vorzugsweise aus kohlefaservernetztem Kunststoff, Solche Kunststoffe haben einerseits ein sehr geringes Gewicht und andererseits eine sehr hohe Steifigkeit, so daß auch bei sehr hohen Arbeitsgeschwindigkeiten und großen Beschleunigungen des Schwenkarmes 4 gegenüber der Tischfläche 2, keine wesentlichen Verformungen auftreten können, die die Zeichengenauigkeit beeinträchtigen. Am Außenende des .Schwenkarmes 4 befindet sich ein Gerätehalter 6, in den wahlweise verschiedene Werkzeuge eingesetzt werden können, ^-.ispielsweise kann ein solches Werkzeug ein Zeichengerät sein, ein Fräskopf, eine mit Messer oder Strömungsmedium arbeitende Schneidvorrichtung, ein Fräser oder auch ein Abtastkopf.

Die schematische Draufsicht gem. Fig. 5 zeigt die über dem Arbeitstisch angeordnete Vorrichtung mit Querträger und Schwenkarm. Der Querträger 3 ist mit Lagern 11 im Maschinengestell 1 gelagert. Am Querträger 3 befinden sich Lagerungen für eine Schraubspinde! 13, deren zugehörige Spindelmutter im Fußteil des Schwenkarmes 4 angeordnet ist. Wenn man den am Ende des Querträgers 3 in dem letzteren angeordneten Motor 14 betätigt, verdreht sich die Spindel 13 und bewegt den Schwenkarm 4 in axialer Richtung. Die in Fig.3 dargestellten Lagerungen 5 verhindern eine Verkantung oder Radialbewegung des Schwenkarmes gegenüber dem Querträger.

Wie die erwähnte Fig. 5 in Verbindung niit der F i g. 4 zeigt, trägt das Außenende des Querträgers 3 ein Kreissegment, vorzugsweise ein Schneckenradsegment 7. .'η das eine bei 8 gelagerte Schnecke 9 spielfrei eingreift, die mit dem Antriebsmotor 10 bewegt werden kann.

Anstelle des Schneckenantriebes 7/9 und des Schraubspindelantriebes 13 kann verständlicherweise auch ein beliebiger anderer linearer Antrieb, beispielsweise ein Antrieb über Seile oder Zahnstangen treten. In allen Fällen ist durch die koaxiale Ausbildung sichergestellt, daß die motorisch erzeugte Linearbewegung trotz der mehrfachen Umsetzung zu einer proportionalen Line?rbewegung am Vorderende des Schwenkarmes führt.

Sofern es sich um ein Lichtzeichenaggregat oder um einen optisch arbeitenden Plotter oder Scanner handelt, läßt sich der Schv/c-nkarm 4 ganz erheblich verkürzt ausbilden, indem man an dem am Querträger 3 translatorisch qper beweglichen Teil anstelle eines Schwenkarmes eine Optik 23 anordnet, deren Sende- und/oder Empfar.gs-Lichtstrahl 15 einen Teil des Schwenkarmes 4 bildet.

Es sei noch erwähnt, daß grundsätzlich in Umfangsrichtung die Tischfläche 2 auch wesentlich größer sein kann als es die Fig. I erkennen läßt. Im Hinblick auf eine gute Beobachtungsmöglichkeit des blatt- oder folienförmigen Werkstückes ist es jedoch von Vorteil, wenn kein zu großer Teil des Werkstückes vom Querträger abgedeckt ist, so daß sich vorzugsweise für

die Tischfläche eine Bogenlänge von etwa 90" anbietet. Der Krümmungsradius der Tischfläche 2 beträgt vorzugsweise 60 bis 90 cm. kann jedoch je nach geforderter Zeichengenauigkeit und den in Bewegung zu setzenden Massen auch größer sein.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum zweidimensionalen Bewegen eines Zeichen-, Abtast- oder sonstigen Arbeitsgerätes über die Fläche eines auf einem hohlzylinderförmigen Arbeitstisch aufgespannten blatt- oder folienförmigen Werkstückes, wobei mit zwei senkrecht aufeinanderstellenden Koordinatenrichtungen zugeordneten Antrieben das radial zur Tischfläche gerichtete und in der geometrischen Achse der hohlzylindrischen Tischfläche drehbar gelagerte Arbeitsgerät relativ zur Tischfläche bewegbar ist, gekennzeichnet durch einen stationären Arbeitstisch (2) und zwei voneinander unabhängig is steuerbare Antriebe (8, 14) einerseits zum Verschwenken des Arbeitsgerätes (6) um die Tischachse (X) und andererseits zum Verschieben des Arbeitsgerätes (6) entlang der Tischachse (X).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, fia8 ein koaxial zur Hohlzylinderachse (X) schwenkbar gelagerter, sich über die Tischbreite erstreckender Querträger (3) einen in ihm ausschließlich längsbeweglichen, radial zur Tischfläche (2) gerichteten Schwenkarm (4) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Schwenkarmes (4) im wesentlichen dem Radius der hohlzylindrischen Tischfläche (2) entspricht und am Ende des Schwenkarmes (4) nahe der Tischfläche (2) eine Halterung für ein Arbeitsgerät (6) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein wesentlicher Teil des Schwenkarmes (3) von einem radial gerichteten Lichtstrahl (15) eines Lichi-Serr'ers und/oder -Empfängers gebildet ist

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise vor und hinter dem Arbeitstisch (2) eine sich quer zur Tischfläche (2) erstreckende Ab- bzw. Aufwickelvorrichtung (21,22) vorgesehen ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Tischfläche (2) über einen Bogen von etwa 90° erstreckt, der am unteren Ende etwa horizontal ausläuft. «5

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkarm (4) mit einer am Querträger (3) drehbar gelagerten Schraubspindel (13) bewegbar ist, deren Antriebsmotor (14) vom Ende des Querträgers (3) getragen wird.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Querträgers (3) ein Kreissegment (7) befestigt ist, an dessen Umfang ein linear arbeitender Antrieb angreift.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Querträgersegment (7) ein Schneckenradsegment ist, in das eine motorisch antreibbare Schnecke (8) eingreift.

10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9, «> dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewegen von Schwenkarm (4) und Querträger (3) Seiltriebe vorgesehen sind.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotore als ⁶^ Schrittmotore ausgebildet sind.

12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis II. dadurch gekennzeichnet, daß die tragenden Teile des Schwenkarmes (4) aus kohlefaserverstärktem Kunststoff bestehen.