DE3539430A1 - Plotter zur herstellung von zuschnitten, insbesondere aus wellpappe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Plotter zur Herstellung von Zuschnitten, insbesondere von Faltschachtelzuschnitten aus Wellpappe, Karton, Pappe oder dgl. mit einem über eine elektronische Steuerung über einer Auflagefläche bewegbaren Werkzeughalter und einer Hub- und Senkvorrichtung für das Werkzeug.

Solche Plotter sind zur Anfertigung von Zeichnungen bekannt. Als Werkzeug dient hier ein Tusche- oder Tinten­ stift, der, wenn verschiedenfarbig gezeichnet werden soll, ggf. elektronisch gesteuert ausgetauscht werden kann.

Es ist ferner bekannt im Schiffsbau mit einer plotterähn­ lichen Vorrichtung, bei der als Werkzeug ein Schneidbren­ ner eingespannt ist, Stahlplatten formgenau auszuschneiden.

Die Herstellung von Mustern von Zuschnitten erfolgt wegen der hohen Kosten für Bandstahlstanzplatten von Hand. Die erforderliche Formgenauigkeit ist nur schwer einzuhalten, beim Ausschneiden von Hand wird der Rand der verwendeten Wellpappe zerdrückt und beschädigt, so daß nur unbefriedigende und untereinander ungleiche Muster erhal­ ten werden.

Zur Vermeidung dieser Nachteile liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Plotter der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Faltschalterzuschnit­ te, insbesondere aus Wellpappe auch bei geringen Stück­ zahlen identisch und formgenau herstellbar sind bei möglichst geringem Herstellungsaufwand.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Werkzeug über einen Drehantrieb drehbar ist.

Bei einem Plotter, insbesondere mit einem durch die elektronische Steuerung steuerbaren Werkzeugwechsel kann in besonders vorteilhafter Weise als Werkzeug ein Roll- oder Prägewerkzeug bzw. ein schnellrotierendes Fräswerkzeug vorgesehen sein, wobei dann mindestens bei Verwendung des Roll- oder Prägewerkzeugs der Drehwinkel des Werkzeugs gegenüber der Auflagefläche durch die elektronische Steuerung steuerbar ist, vorzugsweise in tangentialer Richtung zur Bewegungskurve des Werkzeugs gegenüber der Auflagefläche, wobei ferner über die Hub- und Senkvorrichtung eine senkrecht zur Auflagefläche gerichtete Prägekraft auf das Werkzeug aufbringbar ist. Hierdurch kann durch das Fräswerkzeug die Außenkontur exakt und beliebig oft reproduzierbar hergestellt werden und es können zur exakten Faltung Prägungen durch eine Rolle oder ein Prägewerkzeug vorgenommen werden, wobei bei der Verwendung einer Rolle dieser immer exakt in Richtung der Bewegung des Werkzeughalters gegenüber der Auflage­ fläche ausgerichtet wird, damit auf die Rolle nur minimale Kräfte zur Einwirkung kommen können.

Besonders vorteilhaft kann die senkrecht auf die Auflage­ fläche durch das Werkzeug ausgeübte Prägekraft durch die elektronische Steuerung einstellbar bzw. regelbar sein. Zur Herstellung normaler Faltschachtelzuschnitte reicht dabei eine maximale Prägekraft von etwa 10 kp aus.

Bei einer elektromechanischen Lösung kann die Hub- und Senkvorrichtung eine Antriebsachse mit einer Gewindespin­ del und einer Gewindemutter, vorzugsweise mit einem Steil­ gewinde aufweisen, über das das Werkzeug heb- und senkbar ist und gleichzeitig die Prägekraft erzeugbar ist. Hierzu kann durch eine durch die elektronische Steuerung geregel­ te Drehmomentdifferenz zwischen der Gewindespindel und der Gewindemutter der Hub- und Senkvorrichtung erzeugt werden.

Der Werkzeughalter kann konstruktiv besonders einfach eine axial in einer drehbar gelagerten Hülse geführte drehge­ sicherte Hubstange aufweisen, wobei diese Hülse vom Drehantrieb drehwinkelgenau drehbar ist.

Die Hülse kann über einen Zahnradantrieb geräuscharmer und mit geringerem Herstellungs- und Montageaufwand auch über einen Zahnriemen durch einen Elektromotor, vorzugsweise durch einen Schrittmotor oder einen Elektromotor mit Drehwinkelgeber antreibbar sein.

Um mit einem Fräser einen sauberen Schnitt von Wellpappe ohne Randverformung zu erhalten, kann die Hülse durch zwei im Abstand angeordnete Wälzlager gelagert sein, wobei dann die Verzahnung für den Zahnriemenantrieb oder auch einen Zahnradantrieb zwischen diesen Wälzlagern platzsparend vorgesehen ist.

Dadurch, daß zwischen der Hülse und der Hubstange über einen Teil der Länge der Hubstange ein Zwischenraum für eine Feder vorgesehen ist, durch die die Hubstange von der Auflagefläche abhebbar ist, kann diese in abgeschaltetem Zustand von Drehantrieb und Hub- und Senkvorrichtung von selbst in die obere Ruhelage verschoben werden, so daß die Auflagefläche zum Wechsel der zu bearbeitenden Wellpappe gut zugänglich ist, ohne daß hier besondere Maßnahmen getroffen werden müssen.

Zur Erzeugung sauberer und glatter Konturen ohne Verfor­ mung des Rands der Wellpappe kann als Werkzeug ein mit hoher Drehzahl umlaufendes Fräswerkzeug dienen und als Prägewerkzeug eine Prägescheibe, die um eine zur Auflagefläche parallele Achse frei drehbar gelagert ist.

Besonders platzsparend können die Antriebsmotoren für den Drehantrieb und die Hub- und Senkvorrichtung parallel nebeneinander angeordnet sein.

Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteran­ sprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. ln den beigefügten Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Teilseitenansicht des Werkzeughalters mit Drehantrieb und Hub- und Senkvor­ richtung, teilweise im Schnitt,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den in Fig. 1 darge­ stellten Teil des Plotters in Richtung des Pfeils II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Prägewerkzeugs, teilweise geschnitten.

Von einem Plotter ist in den Fig. 1 und 2 nur der über einer Auflagefläche 1 durch eine nur angedeutete elektro­ nische Steuerung 2 in X- und Y-Richtung in einer Ebene bewegbarer Kopf 3 dargestellt, der einen Werkzeughalter 4 für ein Werkzeug 5 aufweist. Dieser ist am unteren Ende einer Hubstange 6 vorgesehen, die ihrerseits in einer Hülse 7 gegen die Auflagefläche 1 gegen die Wirkung einer in einem Zwischenraum 8 angeordneten Feder 9 heb- und senkbar ist.

Die Hubstange 6 ist aber gegenüber der Hülse 7 nicht drehbar.

Fluchtend zur Hubstange 6 ist am Kopf 3 ein Antriebsmotor 10 vorgesehen, dessen Antriebsachse als Gewindespindel 11 ausgebildet ist, die in einem Muttergewinde 12 der Hubstange 8 schraubbar ist. Durch die Schraubbewegung zwischen Gewindespindel 11 und Muttergewinde 12 erfolgt eine axiale Verschiebung der Hubstange 6. Damit wird durch diese Teile bei einer entsprechenden Steuerung der Bewegung eine Hub- und Senkvorrichtung 13 erreicht.

Die Hülse 7 ist über zwei Wälzlager 14, 15 im Kopf 3 drehbar gelagert. Sie weist zwischen den beiden Wälzlagern 14, 15 eine Verzahnung 16 auf für einen Zahnriemen 17, der über einen Drehantrieb 18 in Form eines durch die elektronische Steuerung 2 gesteuerten Elektromotors 19 über ein Ritzel 20 antreibbar ist. Zur Drehzahlreduzierung ist der Durchmesser des Ritzels 20 etwa um den Faktor 4 kleiner als der Verzahnungsdurchmesser der Hülse 7. Sowohl der Elektromotor 19 als auch der Antriebsmotor 10 sind mit einem Drehwinkelgeber 21, 22 versehen, so daß über die elektronische Steuerung 2 jeweils die exakte Winkellage der Gewindespindel 11 gegenüber dem Muttergewinde 12 erfaßt ist und eine exakte Hubsteuerung der Hub- und Senkvorrichtung 13 ermöglicht wird. Durch entsprechende Regelung der gegenseitigen Drehwinkel und der abgegebenen Drehmomente der Motoren 10 und 19 kann die Niederdrück­ kraft des Werkzeugs 5 gegenüber der Auflage 1 vorgegeben werden, insbesondere wenn durch ein Werkzeug 5 das als Prägewerkzeug mit einer Prägescheibe 23 ausgebildet ist, nur gerillt oder gefalzt werden soll. Die Prägescheibe 23 ist um eine parallel zur Auflagefläche 1 verlaufende Achse 24 drehbar gelagert. Durch die elektronische Steuerung 2 wird die Prägescheibe 23 immer in Richtung der Verschie­ bebewegung des Kopfs 3 gegenüber der Auflagefläche 1 ausgerichtet, so daß ein Abrollen der Prägescheibe 23 auf der zu rillenden oder zu prägenden Wellpappe erfolgt, ohne seitliches Rutschen. Anstelle der Prägescheibe 23 kann auch eine Kugel mit relativ kleinem Durchmesser verwendet werden.

Weiter kann als Werkzeug 5 ein Messer dienen, das durch die elektronische Steuerung über den Drehantrieb 18 mit seiner Schneide immer in Richtung der Bewegung des Kopfs gegenüber der Auflagefläche 1 ausgerichtet wird. Durch die Hub- und Senkvorrichtung 13 kann zusätzlich noch eine Schnittbewegung überlagert werden, so daß ein außerordentlich sauberer Schnitt ohne Kantenverformung ohne wesentliche Staubbildung erreicht werden kann.

Claims (14)

1. Plotter zur Herstellung von Zuschnitten, insbesondere von Faltschachtelzuschnitten aus Wellpappe, Karton, Pappe oder dgl. mit einem über eine elektronische Steuerung (2) über einer Auflagefläche (1) bewegbaren Werkzeughalter (4) und einer Hub- und Senkvorrichtung (13) für das Werkzeug (5), dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (5) über einen Drehantrieb (18) immer tangential zur Bearbeitungsrichtung ausrichtbar ist.

2. Plotter nach Anspruch 1, insbesondere mit einem durch die elektronische Steuerung (2) steuerbaren Werkzeugwechsel, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug (5) ein Roll- oder Prägewerkzeug bzw. ein schnellrotierendes Fräswerkzeug vorgesehen ist, und daß mindestens bei Verwendung des Roll- oder Prägewerkzeugs der Drehwinkel des Werkzeugs (5) gegenüber der Auflagefläche (1) durch die elektronische Steuerung (2) steuerbar ist, vorzugsweise in tangentialer Richtung zur Bewegungskurve des Werkzeugs (5) gegenüber der Auflagefläche (1), und daß über die Hub- und Senkvorrichtung (13) eine senkrecht zur Auflagefläche (1) gerichtete Prägekraft auf das Werkzeug (5) aufbringbar ist.

3. Plotter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die senkrecht auf die Auflagefläche (1) durch das Werkzeug (5) ausgeübte Prägekraft durch die elektronische Steuerung (2) einstellbar bzw. regelbar ist.

4. Plotter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Prägekraft etwa 10 kp beträgt.

5. Plotter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub- und Senkvorrichtung (13) eine Antriebsachse mit einer Gewindespindel (12) und einer Gewindemutter (12), vorzugsweise mit einem Steilgewinde aufweist, über das das Werkzeug (5) heb- und senkbar ist.

6. Plotter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Prägekraft durch eine durch die elektronische Steuerung (2) geregelte Drehmomentdifferenz zwischen Gewindespindel (11) und der Gewindemutter (12) der Hub- und Senkvorrichtung (13) erzeugt wird.

7. Plotter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (4) eine axial in einer drehbar gelagerten Hülse (7) geführte drehgesicherte Hubstange (6) aufweist, und daß die Hülse (7) vom Drehantrieb (18) drehwinkelgenau drehbar ist.

8. Plotter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) über einen Zahnriemen (8) durch einen Elektromotor (19), vorzugsweise einen Schrittmotor oder einen Elektromotor (18) mit einem Drehwinkelgeber (21) angetrieben ist.

9. Plotter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (7) über zwei im Abstand angeordnete Wälzlager (14, 15) gelagert ist und die Verzahnung (16) für den Zahnriemenantrieb zwischen diesen Wälzlagern (14, 15) vorgesehen ist.

10. Plotter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (16) der Hülse (7) einen größeren Durchmesser aufweist als die Verzahnung des Ritzels (20) des Drehantriebs (18).

11. Plotter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserverhältnis der Verzahnung von Hülse (7) und Ritzel (20) etwa 4 : 1 ist.

12. Plotter nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hülse (7) und der Hubstange (6) über einen Teil der Hubstange (6) ein Zwischenraum (8) für eine Feder (9) vorgesehen ist, durch die die Hubstange (6) von der Auflagefläche (1) abhebbar ist.

13. Plotter nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkzeug (5) ein mit hoher Drehzahl umlaufendes Fräswerkzeug dient und als Prägewerkzeug eine Prägescheibe (23), die um eine zur Auflagefläche (1) parallele Achse (24) frei drehbar gelagert ist (Fig. 3).

14. Plotter nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmotoren (10, 19) für den Drehantrieb (18) und die Hub- und Senkvorrichtung (13) parallel nebeneinander im Kopf (3) angeordnet sind.