DE3819264C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Perforieren von Flachmaterial zur Herstellung eines Lochungsmusters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Lochen oder Perforieren von Flachmaterial wird manchmal verwendet, um den äußeren Umriß von Buchstaben oder anderen Zeichen auf ein Schild oder eine andere Fläche zur Darstellung eines Zeichens aufzustäuben. Der Hersteller von Kennzeichnungen oder Schildermaler verwendet dann den aufgestäubten Umriß als Führung beim Malen der Kennzeichnung.

Aus der US-PS 44 67 525 ist ein mikroprozessorgestütztes Gerät der eingangs genannten Art bekannt. Die Zähne des Lochungsrads sind im wesentlichen von nadelförmiger Gestalt. Während einer Perforierungsarbeit wird das Gerät so gesteuert, daß es einen das Lochungsrad tragenden Werkzeugschlitten zu einer ausgewählten Stellung bewegt und das Lochwerkzeug, nämlich das Lochungsrad, in eine untere Stellung zum Plazieren der Zähne in Arbeitseingriff mit dem Flachmaterial bewegt. Das Gerät wird dann so gesteuert, daß eine Bewegung des Lochungsrads längs einer oder mehrerer Linien auf dem Flachmaterial zur Bildung von einem oder mehreren perforierten Wegen entsprechend den Formen von ausgewählten Zeichen verursacht wird.

Ein mit der Verwendung des bekannten Geräts verbundenes Problem liegt darin, daß die durch die nadelförmigen Lochstifte oder Zähne gebildeten Perforationen klein und im wesentlichen von kreisförmiger Gestalt sind. Folglich tendiert ein Teil des Flachmaterials, das zur Bildung der einzelnen Perforationen weggeschoben worden ist, dazu, sich über die Perforationen zurückzubewegen und diese zu schließen, bevor oder wenn das Lochungsmuster über die zu malende Fläche gelegt wird. Daher kann dann, wenn das Muster aufgestäubt wird, die gebildete Umrißlinie vollständig oder in Teilen undeutlich sein, wo die Perforationen geschlossen oder nahezu geschlossen sind. Der Schildermaler verwendet dann möglicherweise eine von Hand gehaltene Nadel oder ein ähnliches Werkzeug, um alle geschlossenen Perforationen einzeln wieder zu öffnen und den Umriß der zu malenden Zeichenfläche erneut einzustäuben. Folglich wird die Verwendung eines Lochungsmusters zur Bildung einer gestäubten Umrißlinie ein mühsames Verfahren.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das bekannte Gerät so zu verbessern, daß sich die gebildeten Perforationen nicht schließen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Während das Lochungsrad dem zu perforierenden Weg folgt, wird seine Achse schräg zu dem zu perforierenden Weg gehalten. Als Ergebnis dieser Konfiguration werden verbesserte Perforationen gebildet, die im wesentlichen in ihrer Form unregelmäßig sind und nicht dazu neigen, sich nach ihrer Bildung zu schließen.

Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben und erläutert.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung, die ein mikro­ prozessorgestütztes Gerät, das die Erfindung enthält, zum Her­ stellen von Lochungsmustern in Flachmaterial zeigt.

Fig. 2 ist ein teilweiser Schnitt, der den Werkzeugkopf und den Fördermechanismus für das Flachmaterial der Fig. 1 zeigt.

Fig. 3 ist eine Vorderansicht des Geräts der Fig. 1.

Fig. 4 ist eine abgebrochene Vorderansicht des Werkzeugkopfs und des Fördermechanismus des Geräts der Fig. 1 für das Material, in größerem Maßstab dargestellt.

Fig. 5 ist eine Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die das Lochungswerkzeug des Geräts der Fig. 1 zeigt.

Fig. 6 ist eine Seitenansicht des Lochungswerkzeugs der Fig. 1, wobei mehr Einzelheiten gezeigt sind.

Fig. 7 ist eine Draufsicht auf das Lochungswerkzeug der Fig. 1.

Fig. 8 ist eine Draufsicht auf das Lochungsrad der Fig. 1, die die Winkelorientierung der Lochungsraddrehachse relativ zu einem Perforationsweg zeigt.

Fig. 9 ist eine abgebrochene Darstellung, die den Tragarm und die zugeordnete Anhebekurve für die Werkzeugaufnahme des Geräts der Fig. 1 zeigt.

Fig. 1 zeigt ein Gerät 10 zum Herstellen eines Lochungsmuster in Flachmaterial zur Verwendung beim Malen von Zeichen u. dgl. Das Gerät 10 ist bekannt und es ist eine integrierte Maschine, die in der Lage ist, unterschiedliche Werkzeuge zur Ausführung von unterschiedlichen Tätigkeiten an verschiedenen Arten von Flachmaterial zu verwenden. Das Gerät 10 ist so anpaßbar, daß es unterschiedliche Arten von Werkzeugen aufnimmt, wie Schneid­ werkzeuge zum Schneiden von Linien von Text oder anderen graphi­ schen Darstellungen auf einem Flachmaterial, Schreibwerkzeuge zum Zeichnen von Linien auf Flachmaterial oder Lochungswerkzeuge zum Erzeugen von Perforationslinien in Flachmaterial. Das Gerät 10 weist sowohl Steuerungen für die mechanischen Komponenten als auch einen Mikroprozessor zum Erstellen von Linien von Text oder anderen graphischen Darstellungen und zum Ausführen einer entsprechenden Routine in der Weise auf, daß ein Lochungswerk­ zeug, wenn es in der Werkzeugaufnahme montiert ist, ein ent­ sprechendes Lochungsmuster herstellt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Gerät 10 verwen­ det, um ein perforiertes Lochungsmuster herzustellen und weist einen Werkzeugkopf 12 auf, der an einem Paar von horizontalen Führungen 14, 16, die relativ zum Gehäuse 18 des Geräts fest sind, zur Bewegung quer zu einem Blatt oder Flachmaterial eines Lochungsmustermaterials M montiert ist. Das Material M mag Papier von der bekannten Art zur Verwendung bei der Herstellung von Lochungsmustern sein, und ist vorzugsweise dieses Material. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist das Gerät 10 weiterhin eine Förder- und Stützrolle 20 auf, die relativ zum Gehäuse 18 um eine horizontale Achse drehbar montiert ist. Die Rolle hat eine äußere Hülse 21, die eine Abstütz- oder Auflagefläche definiert, die unter dem Flachmaterial liegt. Die Rolle hat auch Zacken 22, 24 an ihren einander abgewandten Enden, wie in Fig. 3 gezeigt ist, um in entsprechende Transportlöcher in dem Flachmaterial M einzugreifen, um das Flachmaterial in der Y- Koordinatenrichtung formschlüssig anzutreiben, während die Rolle gedreht wird.

Um sicherzustellen, daß die Förderzacken 22, 24 und die Löcher in dem Flachmaterial über ein wesentliches Segment der Förder­ zacken in Eingriff bleiben, weist das Gerät 10 gebogene Füh­ rungshalter 26, 28 auf, die jeweils eine gekrümmte, die Stifte der Zackenräder überdeckende Nut haben, und die nach unten gegen das Flachmaterial an jedem Ende der Rolle 20 federnd vorgespannt sind. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Halter 28 mit einem Haltearm 30 schwenkbar verbunden, der wiederum relativ zu dem Gehäuse 18 schwenkbar beweglich ist und nach unten durch eine Vorspannfeder 32 elastisch vorgespannt ist. Der andere Halter 26 ist in ähnlicher Weise montiert und gegen das Flach­ material nach unten durch einen Haltearm 34 und eine Feder 36 gezogen, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Ein Führungsbalken 38 ver­ läuft vor der Förderrolle 20 parallel mit der Rolle, um das Flachmaterial zusätzlich zu halten und das Material auf die Förderrolle und von dieser weg zu führen, während die Perfora­ tionstätigkeit stattfindet. Ein ähnlicher Führungsbalken 39 ist hinter der Förderrolle für den selben Zweck angeordnet, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Das Flachmaterial M kann dem Gerät 10 in Blattform oder von Vorratsrollen für das Material von jeder Seite des Geräts zugeführt und durch das Gerät gefördert werden.

Es wird nun genauer auf die Erfindung eingegangen. Das Gerät 10 verwendet ein Lochungswerkzeug 40, das in der Werkzeugauf­ nahme des Werkzeugs 12 montiert ist, zum Erzeugen eines Lochungsmusters in dem Flachmaterial M. Koordinierte Bewegungen des Werkzeugkopfes 12 relativ zu dem Flachmaterial M in den Richtungen der X, Y, Z und O-Koordinaten ermöglichen es, daß zweidimensionale perforierte Zeichen oder andere graphische Darstellungen in dem Material M erzeugt werden.

Das Lochungswerkzeug 40, wie in Fig. 5 bis 7 genauer darge­ stellt, weist einen zylindrischen Halter oder ein Tragteil 42 mit einer Mittelachse 43 und einem zylindrischen Flansch 44 und einer Nut 48 an ihrem oberen Ende auf. Der untere Endteil des Halters 42 ist geschlitzt, um ein Joch 46 zu schaffen. Das Werkzeug 40 weist auch ein Lochungsrad 50 auf, das in dem Schlitz 50 angeordnet ist und durch eine Achse 52 an dem Joch 46 um eine horizontale, rechtwinklig zu der Mittelachse 43 des Halters verlaufende Achse 53 drehbar montiert ist. Das Rad 50 hat eine Mehrzahl von im wesentlichen in gleichem Winkelabstand angeordneten, sich radial erstreckenden, im wesentlichen nadel­ förmigen Zähnen oder Lochungsstiften 54, 54 zum Perforieren des Flachmaterials M, wenn das Rad in rollenden Eingriff mit der Rolle 20 während eines Perforationsvorganges abgesenkt ist.

Das Lochungswerkzeug 14 ist in einer Aufnahme 60 montiert, die am freien Ende eines Tragarms 56 angeordnet ist. Die Aufnahme wiederum ist durch Lagereinheiten 62, 64 innerhalb einer Büchse 58 des Werkzeugkopfes 12 um eine Achse drehbar, die gleichachsig mit der Mittelachse des Halters ist. Die Werkzeugaufnahme 60 hat eine zylindrische Bohrung 46 zum gleitenden Aufnehmen des Werkzeughalters 42, und einen Sitz 68 an ihrem unteren Ende, um das Werkzeug 40 in der vertikalen Richtung abzustützen. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, erstreckt sich dann, wenn das Werkzeug 40 in die Aufnahme 60 eingesetzt ist, das Joch 46 durch das untere Ende der Aufnahme, um es zu ermöglichen, daß das Lo­ chungsrad 50 sich dreht und frei mit dem Flachmaterial M in Eingriff kommt.

Der Werkzeughalter 42 hat eine entlang seiner Länge und durch den Flansch 44 verlaufende Führungsnut 70. Eine Klemm- und Drehsicherungsschraube 72 greift in die Führungsnut 70 durch ein Gewindeloch 74 in einer Seitenwand der Aufnahme, um das Werkzeug an der Werkzeugaufnahme in Winkelrichtung und Axial­ richtung zu fixieren. Ein Winkelstell- oder O-Achsen-Motor 76 ist mit der Aufnahme 60 durch ein gezahntes Antriebsrad 78 an dem Motor, ein gezahntes Rad 80 an der Aufnahme und einen Zahn­ riemen 80, der über die zwei Räder 78 und 82 gezogen ist, ver­ bunden. Der Motor 76 arbeitet in Reaktion auf Befehlsignale von dem nicht gezeigten Mikroprozessor, um die Aufnahme 60 zur Steuerung der Orientierung der Lochungsradachse 53 relativ zur Achse 43 während einer Perforationsoperation zu drehen.

Erfindungsgemäß ist die Nut 70 so angeordnet, daß sie im Zusam­ menwirken mit dem Steuerprogramm die Lochungsradachse 53 in einer schrägen oder schiefwinkligen Lage relativ zu einem Per­ forationsweg P hält, während der Weg gebildet wird oder diesem gefolgt wird, wie in Fig. 8 gezeigt ist. D.h., die Ebene, in der das Rad sich dreht, wird, anstatt sie im wesentlichen tan­ gential zu dem Weg zu halten, wie in der Vergangenheit, unter einem Winkel zu der Tangentenlinie orientiert, der 90° kleiner ist als der Winkel A in Fig. 8. Diese Konfiguration führt zur Bildung von Perforationen in dem Flachmaterial, die nicht per­ fekt kreisförmig sind, sondern die stattdessen eine im wesent­ lichen unregelmäßige Gestalt haben und als Ergebnis nicht dazu neigen, sich nach ihrer Bildung zu schließen. Dies beruht auf der Tatsache, daß jeder Zahn des Rads, während er durch eine Phase des Eingriffs mit dem Material M durchläuft, das Material nicht nur locht, sondern sich auch leicht relativ zu dem Mate­ rial in der Ebene des Materials bewegt und daher dazu neigt, in dem Material gezackte Risse zu erzeugen. Es wurde gefunden, daß dann, wenn die Radachse 53 unter einem Winkel A im Bereich zwischen 95° und 110° relativ zu der Linie 51, die tangential zu dem Weg P verläuft, gehalten wird, die sich ergebenden Per­ forationen von besonders wünschenswerter Qualität sind. Es mag jedoch die spezielle Winkelanordnung von dem oben genannten Bereich in Abhängigkeit von den charakteristischen Eigenschaften des Lochungswerkzeugs 40 und des Flachmaterials M abweichen.

Der Tragarm 56 ist mit dem hinteren Teil des Werkzeugkopfes 12 durch einen parallel zur Rolle 20 verlaufenden Lagerstift 84 verbunden, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Arm 56 trägt das Werkzeug 40, wobei die Werkzeugachse 43 die Drehachse 86 der Förderrolle 20 schneidet. Ein brückenförmiger Teil des Arms 56 geht über eine drehbare Anhebekurve 88 hinweg, und die Kurve wird durch einen Hebemotor 90 gedreht, um das Lochungsrad 50 in und außer Eingriff mit dem Flachmaterial abzusenken bzw. anzuheben. Wie in Fig. 9 gezeigt ist, hat die Kurve 88 eine zum Anheben dienende Erhöhung 92, die aus einer mit ausgezogenen Linien gezeigten Position in die mit strichpunktierten Linien gezeigte Position zum Anheben des Arms 56 und daher des Lochungsrads 50, so daß dieses außer Eingriff mit dem Flach­ material kommt, gedreht wird.

Die Förderrolle 20 wird durch einen Servomotor 94, der in Fig. 3 gezeigt ist, gedreht. Der Motor ist mit der Rolle durch ein Untersetzungsgetriebe 96 in Antriebsverbindung und wird in Reaktion auf Steuersignale von einem nicht gezeigten Mikropro­ zessor betätigt, um das Flachmaterial M rückwärts und vorwärts unter dem Lochungswerkzeug zu bewegen.

Der Werkzeugkopf 12 ist Teil eines Werkzeugschlittens 98, wie in Fig. 2 gezeigt, der mittels eines anderen Servomotors 100 und eines Werkzeugkopfantriebsriemens 102, der um Rollen 104 (nur eine ist gezeigt) an einander abgewandten Enden der Füh­ rungen herumgeführt ist, auf den Führungen 14, 16 nach hinten und vorne bewegt wird. Das eine Ende des Antriebsriemens ist mit dem Werkzeugschlitten an der einen Seite verbunden, und das andere Ende des Riemens ist mit dem Schlitten am anderen Ende verbunden, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Der Servomotor 100 bewegt den Werkzeugkopf 40 relativ zu dem Flachmaterial und der Förderrolle nach hinten und vorne in Reaktion auf Steuer­ signale von dem nicht gezeigten Mikroprozessor und zusätzlich empfängt der Hebemotor 90 Steuersignale, um das Werkzeug und daher das Lochungsrad 50 in Verbindung mit den gesteuerten Verschiebungen, die durch die Servomotoren 94, 100 erzeugt wer­ den, in und außer Eingriff mit dem Material zu bewegen. Steuer­ kabel für den Hebemotor 90 sind vorzugsweise in Form eines Bandkabels ausgebildet, da sich in einem dem Kopf 12 benachbarten Kanal ausrollen und wieder einrollen kann, während der Kopf über die Förderrolle 20 nach hinten und vorne bewegt wird.

Das Gerät 10 hat eine Datentastatur 106 zum Eingeben von Daten, die das durch Perforieren herzustellende Lochungsmuster definie­ ren, in den nicht gezeigten Mikroprozessor. Zusätzlich ist eine Funktionssteuertastatur 108 des Geräts zum Steuern der Dateneingabe und von Maschinenoperationen und eine visuelle Anzeige 110 zum Sichtbarmachen der zu lochenden Zeichen vorge­ sehen. Das Programmieren und die Steuerung des Mikroprozessors des Geräts 10 sind bekannt und sie sind im einzelnen in dem US-Patent 44 67 525 (Erfinder: Logan et al, herausgegeben am 28. August 1984, übertragen auf den Anmelder der vorliegenden Erfindung) beschrieben, und durch diese Bezugnahme wird der gesamte Inhalt jener Patentschrift zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.

Das beschriebene Gerät zum Herstellen von perforierten Lochungs­ mustern aus Flachmaterial hat eine mit dem Werkstück in Eingriff kommende Fläche zum Bewegen und Stützen des Flachmaterials. Ein Werkzeugschlitten ist in der Nähe gehalten, und er bewegt sich relativ zu der mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Fläche, und eine Werkzeugmontierung ist auf dem Werkzeugschlit­ ten gelagert und zwischen einer angehobenen und einer abgesenk­ ten Stellung relativ zu der mit dem Werkstück in Eingriff kom­ menden Fläche beweglich. Ein Lochungswerkzeug ist in der Werk­ zeugmontierung befestigt und weist einen Werkzeugschaft und ein an dem Werkzeugschaft drehbar befestigtes Lochungsrad auf. Das Lochungsrad hat eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Lochungsstiften zum Bilden eines perforierten Wegs in Form eines Lochungsmuster, wenn es mit dem Flachmaterial auf der mit dem Werkstück in Eingriff kommenden Fläche in Eingriff kommt. Ein Drehsicherungsteil ist mit der Werkzeugmontierung in Eingriff, und der Werkzeugschaft hat eine sich in Längsrich­ tung erstreckende Nut, mit der das Drehsicherungsteil in Ein­ griff kommen kann, um die Orientierung des Lochungswerkzeugs relativ zu der Werkzeugmontierung zu fixieren. Eine Steuerung während der Bewegung des Lochungswerkzeugs relativ zu dem Flach­ material längs einer zu perforierenden Linie dreht die Werkzeug­ montierung so, daß die Drehachse des Lochungsrads unter einem schiefen Winkel relativ zu der Tangente zwischen dem Rad und der perforierten Linie gehalten wird, wodurch verbesserte Per­ forationen in dem Flachmaterial erzeugt werden, die nicht dazu neigen, sich nach ihrer Bildung zu schließen.

Claims (2)

1. Gerät zum Perforieren von Flachmaterial zur Herstellung eines Lochungsmusters zur Verwendung beim Malen von Kennzeichnungen, wobei das Gerät eine Vorrichtung, die eine Fläche zum Stützen von Flachmaterial bereitstellt, aufweist, und ein Lochungsrad eine Drehachse und eine Mehrzahl von in einem Winkelabstand angeordneten sich radial erstreckenden spitzen Zähnen aufweist sowie mit einer weiteren Vorrichtung zum Bewegen des Lochungsrads und des durch die Fläche gestützten Flachmaterials relativ zueinander derart, daß das Lochungsrad entlang eines gewünschten Wegs auf dem Flachmaterial bewegbar ist und sich um die Drehachse wegen des rollenden Eingriffs seiner Zähne mit dem Material dreht, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Vorrichtung (42, 56, 76, 20) so arbeitet, daß sie die Achse (53) der Raddrehung unter einem schiefen Winkel (A) zu der Tangentenlinie (51) des Wegs (P) an dem Punkt auf dem Weg (P), an dem das Rad (50) augenblicklich positioniert ist, hält.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (A) zwischen 95° und 110° liegt.