DE3839803A1 - Verfahren und vorrichtung zum bearbeiten von flaechen mit einem x-y-antrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verstellen eines Arbeits- oder Abtastkopfes relativ zu einer Fläche, z. B. beim Zeichnen auf einer Fläche, beim Bearbeiten einer Fläche und dergleichen Arbeitsvorgang, mit einer Kreuzschlittenein­ richtung mit X-Y-Antrieb, die zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungssysteme aufweist, von denen das eine mit dem Schlitten des anderen Führungssystems verbunden ist und den Arbeitskopf trägt, wobei während des Arbeitsvorganges des Arbeitskopfes die Führung eines der Führungssysteme relativ zur Fläche stillsteht und das andere Führungssystem sowie der von ihm getragene Arbeitskopf verfahren wird.

Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Verstellen eines Arbeits- oder Abtastkopfes relativ zur einer Fläche, z.B. beim Zeichnen auf einer Fläche, beim Bearbeiten einer Fläche oder dergleichen Arbeitsvorgang, mit einer Kreuz­ schlitteneinrichtung mit X-Y-Antrieb, die zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungssysteme aufweist, wo­ bei eines der Führungssysteme mit dem Schlitten des anderen Führungssystems verbunden ist und den Arbeitkopf trägt, insbesondere zur Durchführung des eingangs erwähnten Verfahrens.

Man kennt bereits sogenannte Flachbettplotter, die eine Kreuzschlitteneinrichtung mit X-Y-Antrieb zum Verstellen des als Schreibkopf ausgebildeten Arbeitskopfes aufweisen. Derartige vorbekannte Flachbettplotter weisen beispiels­ weise zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungen auf, von denen die eine starr an der Schreibunter­ lage oder Schreibfläche des Gerätes befestigt ist, während die andere mit dem Schlitten der starren Führung verbunden ist und mit ihrem Schlitten den Arbeitskopf trägt.

Derartige Flachbettplotter haben den Nachteil, daß die Schreibunterlage oder Schreibfläche des Gerätes wegen der mit ihr starr verbundenen Führung begrenzt ist und damit gleichzeitig auch die maximalen Abmessungen der vom Plotter noch zu bearbeitenden Zeichenfläche festlegt. Großformati­ ge Zeichenflächen setzen bei derartigen Geräten eine ent­ sprechend große Schreibunterlage oder Schreibfläche des Gerätes und damit auch eine entsprechende Gerätegröße voraus.

Daher sind insbesondere die auch für großformatige Zeichen­ flächen oder Papiere geeigneten Plotter verhältnismäßig aufwendig in ihrer Konstruktion und Herstellung. Die ins­ besondere von großen Ausführungen derartiger vorbekannter Vorrichtungen zu bewegenden großen Massen bedeuten gleich­ zeitig evtl. auch die Gefahr zunehmender Ungenauigkeiten durch vergrößerte Hebelkräfte.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem ein Arbeits- oder Ab­ tastkopf unabhängig von einer bestimmten Gerätegröße rela­ zu einer beispielsweise zu bearbeitenden Fläche verstell­ bar ist und das dennoch möglichst einfach und mit ge­ ringem Aufwand verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser scheinbar widersprüch­ lichen Aufgabe besteht bei dem Verfahren der eingangs er­ wähnten Art insbesondere darin, daß in einer Ruhephase des Arbeitskopfes der an einem Führungsteil befestigte Arbeits­ kopf vorübergehend festgelegt wird und daß anschließend die übrige Kreuzschlitteneinrichtung gegenüber der Fläche und gegenüber dem Arbeitskopf in ihrer Lage verstellt wird. Durch das Festhalten des Arbeitskopfes beim Verstellen der übrigen Kreuzschlitteneinrichtung gegenüber der etwa zu bearbeitenden oder zu beschreibenden Fläche ist eine hohe Präzision beim Arbeitsvorgang möglich. Der gegenüber der Fläche fixierte Arbeitskopf wird während dem Verschieben der übrigen Kreuzschlitteneinrichtung in der Lage gehalten, in der er den vorherigen Arbeitsvorgang beendete. Nach dem er­ neuten Ausrichten der Führungssysteme kann der Arbeitskopf in dem dem Verstellvorgang der Führungssysteme nachfolgenden Arbeitsvorgang daher von der Stelle aus verfahren werden, in der er den vorangegangenen Arbeitsvorgang beendet hat.

Dabei ist das erfindungsgemäße Verfahren ein Schritt-für Schritt-Verfahren, bei dem in einem ersten Schritt während des Arbeitsvorganges des Arbeitskopfes dieser gegenüber der Fläche entsprechend dem gewünschten Arbeitsergebnis verfahren wird, und in einem zweiten Schritt während einer Ruhepause des Arbeitskopfes die Führungssysteme der Kreuz­ schlitteneinrichtung verstellt und neu ausgerichtet werden. Durch dieses Verstellen der Führungssysteme bei gleichzeitig fixiertem Arbeitskopf wird der Aktionsradius des Arbeits­ kopfes verlagert, so daß mit wenig Aufwand und beispiels­ weise unabhängig von einer bestimmten Gerätegröße und deren Schreibfläche auch große Flächen vom Arbeitskopf erreicht werden können.

Bei der Vorrichtung der eingangs erwähnten Art besteht die erfindungsgemäße Lösung insbesondere darin, daß die Kreuz­ schlitteneinrichtung eine Hilfsvorrichtung zum Festlegen oder Festhalten des Arbeitskopfes gegenüber der Fläche aufweist, und daß die Kreuzschlitteneinrichtung bei festgelegtem oder fixiertem Arbeitskopf mit Hilfe ihrer Schlitten-Antriebe relativ zur Fläche bewegbar ist. Dabei kann der von einem Führungsteil getragene Arbeits­ kopf in einer Ruhephase durch die Hilfsvorrichtung gegenüber der Fläche festgelegt, fixiert oder festgehalten werden, bis nach dem erneuten Ausrichten der übrigen Kreuzschlitteneinrichtung und ihrer Führungssysteme der nächste Arbeitsvorgang des Arbeitskopfes an eben dieser Stelle wieder beginnen und sich fortsetzen kann. Ist beispielsweise die Kreuzschlitteneinrichtung gegebenen­ über Standfüße, Anlageflächen, od. dgl. verschiebbar, abhebbar oder dergleichen lösbar auf der Fläche angeord­ net und wird dabei der Arbeitskopf gegenüber der Fläche mittels der Hilfsvorrichtung festgelegt, so kann in dieser Ruhephase des Arbeitskopfes die Kreuzschlitten­ einrichtung auf einfache Weise mit Hilfe ihrer Schlitten- Antriebe relativ zur Fläche und zum Arbeitskopf verstellt werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist daher mit wenig Auf­ wand und mit verhältnismäßig kleinen Abmessungen herstell­ bar und kann dennoch praktisch zu jedem Punkt der evtl. auch großformatigen Fläche bewegt werden, um von dort den Arbeitsvorgang ihres Arbeitskopfes zu beginnen oder fortzusetzen.

Man kennt zwar bereits eine Tisch-Vorschubeinrichtung, auf derem ortsfesten Bett zwei relativ zueinander bewegbare und in vertikaler Richtung voneinander getrennte Tische in Längsrichtung zum ortsfesten Bett beliebig weit verstellt werden können (vgl. DE-OS 35 20 741). Dabei wird mittels einer an den Tischen vorgesehenen Bremsvorrichtung im Wechsel jeweils ein Tisch im ortsfesten Bett festgehalten, während sich der andere Tisch über einen zwischen den be­ weglichen Tischen wirksamen Linearmotor in Bewegungsrich­ tung fortbewegt.

Diese vorbekannte Tisch-Vorschubeinrichtung, die bei­ spielsweise bei Werkzeugmaschienen od. dgl. eingesetzt werden kann, hat jedoch den Nachteil, daß ihre Tische sich im ortsfesten Bett bewegen müssen und daher auch nur in Längs­ richtung dieses Bettes beliebig weit verfahrbar sind. Diese vorbekannte Tisch-Vorschubeinrichtung eignet sich daher nicht ohne weiteres dazu, mit Hilfe eines Arbeitskopfes einen beliebigen Punkt etwa auf einer großen Fläche zu erreichen.

Eine einfache und besonders vorteilhafte Ausführung gemäß der Erfindung sieht vor, daß die Hilfsvorrichtung zumindest einen auf die Fläche absenkbaren Standfuß hat, der am Arbeits­ kopf und/oder an dem mit dem Arbeitskopf verbundenen Führungs­ teil, beispielsweise einem Schlitten, befestigt ist, und daß der Hub dieses absenkbaren Standfußes so bemessen ist, daß in der maximalen Absenkstellung die während des Arbeitsvor­ ganges stillstehende, gegebenenfalls über eine Auflage oder mehrere Auflagen auf der Fläche aufsitzende Führung von der Fläche abhebt. Nach Absenken des Standfußes auf die Fläche hebt in der maximalen Absenkstellung die während des Arbeitsvorganges stillstehende, auf der Fläche dabei gegebenenfalls mittel­ bar über Auflagen, Standfüße od. dgl. aufsitzende Führung von der Fläche ab. Dadurch wird der Arbeitskopf während des Verstellens der übrigen Einrichtung über dem Punkt der Fläche festgehalten oder festgelegt, in welchem er seinen vorangegangenen Arbeitsvorgang beendet hatte, um anschlie­ ßend nach dem Verstellen und Ausrichten der Führungssysteme der über der Fläche freilaufenden Kreuzschlitteneinrichtung den nächsten Arbeitsvorgang des Arbeitskopfes von diesem Punkt aus zu beginnen.

Zweckmäßigerweise sind für die Relativbewegungen der Kreuz­ schlitteneinrichtung in X- und Y-Richtung zwei etwa recht­ winklig zueinander angeordnete Antriebsspindeln vorgesehen, die mit jeweils an einem der Schlitten gehaltenen Spindelmuttern zusammenwirken. Derartige, jeweils Antriebsspindeln aufwei­ sende Schlitten-Antriebe sind einfach und mit geringem Auf­ wand herstellbar.

Dabei ist es vorteilhaft, wenn für die Relativbewegungen des X-Y-Antriebs als Schlitten-Antriebe vorzugsweise die Antriebsspindeln antreibende Elektromotoren, insbesondere Schrittmotoren vorgesehen sind. Vor allem durch Schrittmo­ toren kann der Arbeitskopf mit großer Genauigkeit über der Fläche verfahren werden. Werden dabei alle in X- und Y- Richtung durchgeführten Schritte der Schlitten-Antriebe von einem gegebenenfalls elektronischen Speicher zunächst registriert und führen anschließend bei in Ruhephase von der Fläche abgehobener Führung die Schlitten-Antriebe die gleiche oder die vom Ausgangspunkt in X- und Y-Richtung maximal zurückgelegte Schrittzahl in die entgegengesetzte Bewegungsrichtung durch, so kehren die Führungen und Schlitten in ihre ursprüngliche Relativposition zuein­ ander zurück und werden gleichzeitig auf einen anderen Ar­ beitsbereich der Kreuzschlitteneinrichtung und ihres Arbeitskopfes gegenüber der Fläche verstellt.

Nach einer Ausführung gemäß der Erfindung ist der vorzugs­ weise zur Fläche hin absenkbare Arbeitskopf als Schreib- und/oder Lesekopf ausgebildet. Mit einem als Schreibkopf ausgebildeten Arbeitskopf kann die erfindungsgemäße Vorrichtung als Plotter oder - bei entsprechender Aus­ bildung - auch als Straßenmarkierunggerät zum Beschriften oder Markieren von Flächen verwendet werden, die größer sind als die Reichweite der Kreuzschlitteneinrichtung. Möglich ist auch, eine mit einem Schreibkopf ausgestattete erfindungsgemäße Vorrichtung zum Aufzeichnen von Schnitt- und Biegelinien bei der Fertigung von Lüftungskanälen zu verwenden. Gerade für einen solchen Einsatz ist die er­ findungsgemäße Vorrichtung besonders geeignet, da es sich bei diesen Arbeiten (Abwicklungen) um die Bearbeitung größerer Flächen handelt.

Mit einem als Lesekopf ausgebildeten Arbeitskopf kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch als Scanner eingesetzt werden. Dabei wird die erfindungsgemäße Vorrichtung zu­ nächst im Eckbereich einer Zeichnung od.dgl. ausgerichtet. Sodann tastet das Gerät die gesamte Zeichnung od.dgl. "feldweise" ab und ladet dabei die digitalisierten Infor­ mationen in den Speicher eines Computers ein, dem vorab auch die Abmessungen der auf diese Weise zu bearbeitenden Fläche eingegeben wurde.

Möglich ist aber auch, den Arbeitskopf als Fräskopf, Stich­ säge, Blechschere od.dgl. mechanisches Bearbeitungsteil auszubilden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in weiteren Unteran­ sprüchen aufgeführt. Nachstehend wird diese anhand vor­ teilhafter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren noch näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Kreuzschlitteneinrichtung in einer Drauf­ sicht, deren Arbeitskopf als Schreibkopf ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Vorrichtung, ähnlich der aus Fig. 1, in einer seitlichen Teil-Schnittdarstellung,

Fig. 3 eine Vorrichtung, wie aus Fig. 1 und 2, in Draufsicht während des Arbeitsvorganges und den Ruhephasen ihres als Schreibkopf ausgebilde­ ten Arbeitskopfes,

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 und 2 abweichend ausge­ bildete und in ihre wesentlichen Einzelteile zerlegte Vorrichtung in einer Draufsicht und

Fig. 5 die Vorrichtung aus Fig. 4 während des Arbeits­ vorganges beim Zeichnen einer über die Reich­ weite ihres X-Y-Antriebes hinausgehenden Zeich­ nung.

Fig. 1 zeigt eine im ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung zum Verstellen eines als Schreibkopf ausgebildeten Ar­ beitskopfes 2 gegenüber einer Fläche in einer Draufsicht. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Kreuz­ schlitteneinrichtung 3 mit X-Y-Antrieb, die zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungen 4 a und 4 b aufweist. Dabei ist die Führung 4 b an dem Schlitten 5 a der Schlittenführung 4 b befestigt und trägt mit ihrem Schlitten 5 b den Arbeitskopf 2. Der Schlitten 5 b der Vorrichtung 1 ist, wie Fig. 1 zeigt, als ein beide Enden seiner Führung über­ ragender und in ihr in X-Richtung bewegbar gehaltener Schlit­ tenarm ausgebildet. Der Schlitten 5 b und mit ihm der an seinem Endbereich gehaltene Arbeitskopf 2 kann über den Schlittenarm 5 a der Führung 4 a in Y-Richtung verstellt werden. Über den Schlitten 5 b der Führung 4 b kann der Ar­ beitskopf 2 in X-Richtung verschoben werden. Die Führungen 4 a, 4 b bilden mit ihren Schlitten 5 a, 5 b jeweils ein Führungssystem.

Wie Fig. 1 zeigt, kann die Vorrichtung 1 mit ihrer Kreuz­ schlitteneinrichtung 3 frei beweglich auf einer Fläche an­ geordnet werden. Dabei sitzt die Einrichtung 3 über Auflagen 6 mit ihrer Führung 4 a auf der Fläche auf, wobei die Auflagen 6 als Auflagewinkel ausgebildet und an den beiden im rechten Winkel zur Führungsrichtung der Führung 4 a angeordneten Schmalseiten dieser Führung 4 a befestigt sind. Erfindungsgemäß weist die Einrichtung 3 der Vorrichtung 1 eine Hilfsvorrichtung zum Festlegen oder Festhalten des Arbeitskopfes 2 gegenüber der im vorliegenden Fall zu be­ schreibenden Fläche auf und ist bei festgelegtem oder fixiertem Arbeitskopf 2 mit Hilfe ihrer - in Fig. 1 nicht weiter dargestellten - Schlitten-Antriebe relativ zur Fläche bewegbar.

Dabei hat die Hilfsvorrichtung zum Festlegen oder Festhalten des Arbeitskopfes 2 zwei auf die Fläche absenkbare Stand­ füße 8, die an den Endbereichen des den Arbeitskopf tragen­ den Schlittens 5 b angeordnet sind. Wie in Fig. 2 zu er­ kennen ist, ist der in Fig. 1 linke zum Arbeitskopf 2 weisende Standfuß 8 als "Stempel" und der in Fig. 1 rechte Standfuß 8 als "Schiene" ausgebildet.

Statt zwei solcher Standfüße 8 kann auch nur ein, unter­ halb den Führungen 4 angeordneter und zur Fläche hin ab­ senkbarer Standfuß 8 vorgesehen werden, der etwa T-förmig ausgebildet ist und beispielsweise mit dem freien Ende des langen Schenkels seiner T-Form zum Arbeitskopf 2 weist.

Der Hub dieser zur Fläche hin absenkbaren Standfüße 8 ist so bemessen, daß in der maximalen Absenkstellung die wäh­ rend des Arbeitsvorganges des Arbeitskopfes stillstehende, über ihre Auflagen 6 auf der Fläche aufsitzende Führung 4 a von der Fläche abhebt. Zum Absenken dieser Standfüße 8 sind zwei pneumatisch betätigbare Hubzylinder 9 vorge­ sehen, die auf der der Fläche abgewandten Seite des Schlittens 5 b an dessen beiden Endbereichen angeordnet sind.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung, ähnlich der aus Fig. 1, in einem seitlichen Längsschnitt dargestellt, deren eben­ falls an den Endbereichen des als Schlittenarm ausge­ bildeten Schlittens 5 b angeordneten Hubzylinder die als Stempel bzw. Schiene ausgebildeten Standfüße 8 beispiels­ weise während des Arbeitsvorganges des Arbeitskopfes 2 oberhalb der Fläche 10 halten. Diese Standfüße 8 sind mittels der Hubzylinder 9 nach unten in Richtung Z 1 zur Fläche 10 hin absenkbar, so daß die Kreuzschlittenein­ richtung 3 mit den Auflagen 6 von der Fläche 10 in Rich­ tung Z 2 abhebt, lediglich über die Standfüße 8 auf dieser noch gehalten ist und die in Fig. 2 gestrichelt ange­ deutete Stellung einnimmt.

Der als Schreibkopf ausgebildete Arbeitskopf 2 der Vor­ richtung 1 aus Fig. 2 ist ebenfalls zur Fläche hin absenk­ bar. Dieser Arbeitskopf besteht im wesentlichen aus einem Zeichenstift 11, einem metallischen und über ein Scharnier 12 vertikal verschwenkbaren Stifthalter 13 sowie einem in Fig. 2 oberhalb des Stifthalters 13 angeordneten Elektro­ magneten 14. Wird der Elektromagnet des Arbeitskopfes 2 betätigt, so wird durch das dabei entstehende Magnetfeld der darunter zur Fläche hin angeordnete Stifthalter 13 nach oben angezogen und mit dem Stifthalter 13 auch der Zeichenstift 11 von der Fläche abgehoben.

In Fig. 2 ist auch die während des Arbeitsvorganges gegen­ über der Fläche 10 stillstehende, mit ihren Auflagen 6 auf dieser aufsitzende Führung 4 a mit ihrem Schlitten 5 a quergeschnitten dargestellt. Dabei ist gut erkennbar, daß die Führungen 4 als Wälzführungen ausgebildet sind, die zwischen ihren als Kugeln ausgebildeten Wälzkörpern die Schlitten 5 führen. Der Schlitten 5 a ist in Fig. 2 auf seiner zur Fläche 10 hin weisenden Seite - in nicht weiter dargestellter Weise - mit der Führung 4 b verbunden, die an ihrem Schlitten 5 b den Arbeitskopf 2 trägt.

Zweckmäßigerweise sind die Schlitten 5 der Führungen 4 für die Relativbewegungen der Einrichtung 3 in X- und Y-Richtung über Spindelmuttern mit - hier ebenfalls nicht dargestellten - Antriebsspindeln verbunden. Dabei wird eine Ausführung bevorzugt, bei der für die Relativbewe­ gungen der Einrichtung 3 als Schlitten-Antriebe Schrittmo­ toren vorgesehen sind, die die Antriebsspindeln antreiben.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung 1, wie aus Fig. 1 und 2, in Draufsicht während des Arbeitsvorganges und den Ruhe­ phasen ihres ebenfalls als Schreibkopf ausgebildeten Arbeitskopfes 2 gezeigt. Dabei soll die Vorrichtung 1 mit ihrem X-Y-Antrieb die in Fig. 3a gestrichelt darge­ stellte Kurve auf eine Fläche 10 auftragen.

In Fig. 3a befindet sich die Vorrichtung 1 mit ihrer Kreuzschlitten­ einrichtung noch in ihrer Ausgangslage, bei der sich der Ar­ beitskopf noch in dem rechten unteren Eckbereich seines während eines Arbeitsvorganges noch erreichbaren Aktions­ bereiches befindet. Während des Arbeitsvorganges wird der auf die Fläche 10 abgesenkte Arbeitskopf 2 entsprechend dem gewünschten Arbeitsergebnis über die Fläche 10 ver­ fahren. Bei diesem Arbeitsvorgang des Arbeitskopfes 2 steht die mit ihren Auflagen 6 auf der Fläche 10 oder einer angrenzenden Unterlage aufsitzende Führung 4 a gegen­ über der Fläche 10 still und wird durch das Eigengewicht der Kreuzschlitteneinrichtung 3 in dieser Lage gehalten. Dabei wird der Arbeitskopf 2 über die rechtwinklig zur Führung 4 a angeordnete Führung 4 b und deren Schlitten 5 b verfahren. Während des Arbeitsvorganges des Arbeitskopfes 2 liegt oder sitzt die Einrichtung 3 nur mit den Auflagen 6 der Führung 4 a auf der Fläche oder der Unterlage auf, während die Standfüße 8 oberhalb der Fläche 10 oder der Unterlage angeordnet sind und diese nicht berühren.

In Fig. 3b hat der Arbeitskopf 2 die vom X-Y-Antrieb 3 während eines Arbeitsvorganges maximal erreichbare Reich­ weite erreicht. In dieser Position des Arbeitskopfes 2 muß die Kreuzschlitteneinrichtung 3 mit ihren Führungs­ systemen neu ausgerichtet werden. Dazu werden die Stand­ füße 8 auf die Fläche 10 oder die angrenzende Unterlage abgesenkt, bis die Auflagen 6 der Einrichtung 3 von der Fläche oder der Unterlage abheben.

In dieser, in Fig. 3b dargestellten Position fixieren die als Schiene oder Stempel ausgebildeten Standfüße 8 den Ar­ beitskopf 2 sowie den ihn tragenden Schlitten 5 b gegenüber der Fläche 10. In dieser Ruhephase des Arbeitskopfes 2 können bei abgehobenen Auflagen 6 die Führungen 4 relativ zueinander und gegenüber dem Arbeitskopf und der Fläche 10 verstellt werden, während der Arbeitskopf 2 gegenüber der Fläche 10 in der Position festgelegt ist, in der er den vorangegangenen und in Fig. 3a dargestellten Arbeitsvor­ gang beendet hat.

Beim Verstellen der Führungen während der Ruhephase des Arbeitskopfes 2 vertauschen der den Arbeitskopf 2 tragende Schlitten 5 b sowie seine Führung 4 b ihre Funktionen: Der Schlitten 5 b wird zusammen mit dem Arbeitskopf gegenüber der Fläche 10 fixiert und führt nun seinerseits die Führung 4 b bei ihren Verstellbewegungen.

Zweckmäßigerweise wird beim Verstellen der Führungen 4 während der Ruhephase des Arbeitskopfes 2 dieser mit seinem Zeichenstift von der Fläche 10 abgehoben.

In Fig. 3c ist die Kreuzschlitteneinrichtung 3 in der Lage dargestellt, in der sie die Verstellbewegungen der Führungen 4 beendet hat und den nächsten Arbeitsvorgang zur Vervollständigung der Zeichnung beginnt.

Wie Fig. 3c zeigt, sind dabei die Führungen 4 in der Ruhephase des Arbeitskopfes 2 in ihre ursprüngliche Re­ lativpostion oder Ausgangsposition verstellt worden, in der sich der Arbeitskopf 2 im rechten unteren Eckbereich seines während eines Arbeitsvorganges noch erreichbaren Aktionsbereiches befindet. Von dieser Position aus kann der Arbeitskopf 2 der mit den Auflagen 6 ihrer Führung 4 a auf die Fläche 10 abgesenkten Einrichtung 3 weiter verfahren werden, um die auf der Fläche 10 gewünschte Zeichnung zu vervollständigen und fertigzustellen.

In den Fig. 1 bis 3 weist die Hilfsvorrichtung zum Festlegen oder Festhalten des Arbeitskopfes 2 gegenüber der Fläche absenkbare Standfüße 8 zum Anheben der Kreuz­ schlitteneinrichtung 3 auf.

Möglich ist aber auch eine Ausführung, bei der die Hilfs­ vorrichtung zum Festhalten des Arbeitskopfes gegenüber der Fläche zumindest einen Elektromagneten aufweist, der mit der Fläche oder einer Unterlage aus magnetischem Werk­ stoff zusammenwirkt. Auch kann die Hilfsvorrichtung zu­ mindest einen pneumatisch betätigbaren Saugfuß aufweisen, mit dessen Hilfe der Arbeitskopf 2 gegenüber der Fläche fixierbar ist. Derartige Ausführungen eignen sich insbeson­ dere dort, wo die auf der Fläche aufsitzende Kreuzschlitten­ einrichtung leicht über diese Fläche verschoben werden kann. Auch kann es zweckmäßig sein, wenn die während des Ar­ beitsvorganges des Arbeitskopfes 2 relativ zur Fläche stillstehende Führung 4 a mit Hilfe wenigstens eines Elektro­ magneten oder eines pneumatisch betätigbaren Saugfußes ge­ genüber der Fläche festlegbar ist. Insbesondere bei der Verwendung von zwei, im Bereich des Arbeitskopfes 2 sowie der Führung 4 a vorgesehene Haltesysteme kann eine hohe Zeichen- und Wiederholgenauigkeit erreicht werden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn beim Umschalten zwischen den einzelnen Haltesystemen kurzzeitig beide Systeme wirksam sind. Außerdem ist bei einer stärkeren Beanspruchung dieser Haltesysteme (z.B. beim Fräsen) oder beim Bearbeiten von nicht (annähernd) waagrechten Flächen einer zusätzliche Fixierung beispielsweise auch der Führung 4 a notwendig.

In Fig. 4 ist eine gegenüber den Fig. 1 und 2 ab­ weichend ausgebildete und in ihre wesentlichen Einzel­ teile zerlegte Vorrichtung 1′ in einer Draufsicht dar­ gestellt. Diese Vorrichtung 1′ besteht im wesentlichen aus einer X-Führung 4 a (vgl. Fig. 4a), einer Y-Führung 4 b (vgl. Fig. 4c) sowie einem am Schlitten 5 b der Führung 4 b gehaltenen Arbeitskopf 2 (vgl. Fig. 4b). Die Führung 4 b ist an einem ihrer Endbereiche mit dem Schlitten 5 a der Führung 4 a fest verbunden und kann auf dieser mit Hilfe des Schlittens 5 a verfahren werden.

Auch die Führungssysteme der Kreuzschlitteneinrichtung 3 sind in Gebrauchsstellung der Vorrichtung 1′ etwa im rechten Winkel zueinander angeordnet. Wähend des Arbeitsvorganges des Arbeitskopfes 2 steht die X-Führung 4 a gegenüber der hier durch ein Zeichenpapier gebildeten Fläche 10 still, während die andere Führung 4 b und ihr mit dem Arbeitskopf 2 ver­ bundener Schlitten 5 b entsprechend der gewünschten Zeich­ nung verfahren wird.

In Fig. 4a ist die X-Führung 4 a frei beweglich auf einer als Zeichenpapier ausgebildeten Fläche 10 angeordnet. Dabei soll auf das Zeichenpapier 10 die in Fig. 5a dargestellte Zeichnung aufgetragen werden. Die Führung 4 a kann mit Hilfe von vier Elektromagneten 15 gegenüber der Fläche 10 fixiert werden, die mit einer Unterlage 16 aus magnetischem Werkstoff zusammenwirken. Die Elektromagneten 15 der X-Füh­ rung 4a sind an der Außenseite eines etwa rechteckigen und auf der der X-Führung 4 a gegenüberliegenden Seite nach unten hin offenen Rahmenteil 17 verbunden. Dieses Rahmen­ teil 17 begrenzt im wesentlichen den vom Arbeitskopf 2 der Kreuzschlitteneinrichtung 3 der Vorrichtung 1′ während eines Ar­ beitsvorganges noch erreichbaren Aktionsbereich, jedoch kann der Arbeitskopf 2 auf der der Führung 4 a abgewandten Seite 18 des Rahmenteiles 17 geringfügig außerhalb des vom Rahmenteil 17 begrenzten Bereiches auch unterhalb diesem verfahren werden. Die Elektromagneten 15 der X- Führung 4 a sind jeweils etwa in den Eckbereichen des Rahmenteiles 17 an diesem befestigt.

Zum Festlegen oder Festhalten des Arbeitskopfes 2 weist dieser ebenfalls, ihn gleichmäßig umgebende und etwa in einem Rechteck angeordnete Elektromagneten 19 auf. Ebenso wie die Elektromagneten 15 des X-Führung 4 a wirken auch die Elektromagnete 19 des Arbeitskopfes 2 mit der magnetischen Unterlage 16 der Vorrichtung 1′ zusammen. Die Vorrichtung 1′ ist über ein Kabel mit einem - hier nicht weiter abgebildeten - Steuercomputer verbunden und besitzt einen Freigabe- oder Betätigungsschalter.

Zum Erstellen einer Zeichnung wird - ähnlich wie mit einem Plotter - das Zeichenpapier 10 auf der magnetischen Unter­ lage 16 befestigt und - wie Fig. 4 zeigt - die Vorrich­ tung 1′ in dem in Fig. 4 linken unteren Eckbereich auf das Zeichenpapier 10 aufgesetzt sowie rechtwinklig ausgerichtet. Anschließend wird der Ablauf durch Betätigung des Freigabe­ schalters gestartet. Zuerst werden die Elektromagnete 15 der Führung 4 a aktiviert. Der Steuercomputer unterteilt je nach der erforderlichen Zeichnungsgröße die Zeichen­ fläche in die erforderlichen Zeichenfelder, z.B. wie in Fig. 5a in vier Zeichenfelder.

Über den Steuercomputer wird der als Schreibkopf ausge­ bildete Arbeitskopf 2 zum Anfang der Zeichnung bewegt und anschließend - wie bei einem herkömmlichen Flachbett­ plotter - über das Zeichenpapier 10 verfahren (vgl. Fig. 5b).

Nach Fertigstellung des ersten Zeichenfeldes wird der Ar­ beitskopf 2 über die obere Feldkoordinate bewegt. In dieser Lage werden die Elektromagnete 19 des Arbeitskopfes 2 aktiviert und die Elektromagnete 15 der X-Führung 4 a stromlos geschaltet. In dieser Ruhephase des Arbeitskopfes 2 wird das Rahmenteil 17 durch den rückwärtslaufenden und den gegenüber der Fläche 10 stillstehenden Schlitten 5 b zum freien Ende der Y-Führung 4 b bewegenden Schlitten- Antrieb der Y-Führung 4 b bewegt. Auf diese Weise wird der Arbeitskopf 2 sowie der ihn tragende Schlitten 5 b während der Ruhephase des Arbeitskopfes 2 relativ zur Fläche fixiert, während die Führungen 4 gegenüber der Fläche 10 und gegenüber dem Arbeitskopf 2 verstellt werden. In Fig. 5d befindet sich die Vorrichtung 1′ in ihrer neu ausge­ richteten Position, während die ursprüngliche Position der beiden äußeren Elektromagnete 15 demgegenüber gestrichelt dargestellt ist.

Nach dem Verstellen der Führungen 4 während der Ruhephase des Arbeitskopfes 2 werden die Elektromagnete 15 der Führung 4 a aktiviert, so daß nach Abschalten der Elektro­ magnete 19 des Arbeitskopfes 2 das Feld 2 aus Fig. 5a und 5d von der Vorrichtung 1′ bearbeitet werden kann.

Ist auch das Feld 2 aus Fig. 5a und 5d gezeichnet, kann nach Aktivieren und Lösen der Elektromagnete 15 der Führung 4 a das Rahmenteil 17 mittels des Schlitten-An­ triebes der X-Führung 4 a zum Feld 3 (vgl. Fig. 5a), und wenn dieses fertiggestellt ist, wie beschrieben über den Schlitten-Antrieb der Y-Führung 4 b zum Feld 4 usw. bewegt werden.

Das Schritt-für-Schritt-Verfahren der Vorrichtungen 1 und 1′ kann über ein entsprechendes Steuersystem beliebig oft und gemäß dem gewünschten Arbeitsergebnis wiederholt werden. Mit Hilfe der Vorrichtungen 1 und 1′ ist die Be­ arbeitung oder Beschriftung beliebig großer Flächen in der beispielsweise bei der Bildschirm-Bearbeitung üblichen "Fenstertechnik" möglich.

Dabei begünstigt insbesondere das beispielsweise im Zu­ sammenhang mit der Vorrichtung 1 beschriebene Verfahren die einfache und handliche Ausbildung der erfindungsge­ mäßen Vorrichtungen, bei der die Rückstellung und das gleichzeitige Versetzen der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung durch Rückwärtslaufen beider Antriebe um die effektive Schrittzahl, welche während der Bearbeitung von der Grundstellung aus ausgeführt wurde, während der Ruhephase des Arbeitskopfes bewerkstelligt wird.

Alle vorbeschriebenen oder in den Ansprüchen aufgeführten Einzelmerkmale können einzeln oder in beliebiger Kombi­ nation miteinander erfindungswesentlich sein.

Claims (13)

1. Verfahren zum Verstellen eines Arbeits- oder Abtastkopfes relativ zu einer Fläche, z. B. beim Zeichnen auf einer Fläche, beim Bearbeiten einer Fläche od.dgl. Arbeits­ vorgang, mit einer Kreuzschlitteneinrichtung mit X-Y- Antrieb, die zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungssysteme aufweist, von denen das eine mit dem Schlitten des anderen Führungssystems verbunden ist und den Arbeitskopf trägt, wobei während des Arbeits­ vorganges des Arbeitskopfes die Führung eines der Führungs­ systeme relativ zur Fläche stillsteht und das andere Führungssystem sowie der von ihm getragene Arbeits­ kopf verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Ruhepause des Arbeitskopfes (2) der an einem Führungsteil befestigte Arbeitskopf (2) relativ zur Fläche (10) festgelegt wird, und daß anschließend die übrige Kreuzschlitteneinrichtung gegenüber der Fläche (10) und gegenüber dem Arbeitskopf (2) in ihrer Lage verstellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungssysteme in der Ruhephase des Arbeitskopfes (2) in ihre ursprüngliche Relativposition oder Ausgangs­ position verstellt werden.

3. Vorrichtung zum Verstellen eines Arbeits- oder Abtast­ kopfes relativ zu einer Fläche, z. B. beim Zeichnen auf einer Fläche, beim Bearbeiten einer Fläche od.dgl. Ar­ beitsvorgang,mit einer Kreuzschlitteneinrichtung mit X-Y-Antrieb, die zwei etwa im rechten Winkel zueinander angeordnete Führungssysteme aufweist, wobei eines der Führungssysteme mit dem Schlitten des anderen Führungs­ systems verbunden ist und den Arbeitskopf trägt, insbe­ sondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzschlitten­ einrichtung eine Hilfsvorrichtung zum Festlegen oder Festhalten des Arbeitskopfes (2) gegenüber der Fläche (10) aufweist, und daß die Kreuzschlitteneinrichtung bei festgelegtem oder fixiertem Arbeitskopf (2) mit Hilfe ihrer Schlitten-Antriebe relativ zur Fläche (10) beweg­ bar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreuzschlitteneinrichtung verschiebbar oder abhebbar auf der Fläche (10) aufsitzt, aufliegt od.dgl. angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hilfsvorrichtung zumindest einen auf die Fläche (10) absenkbaren Standfuß (8) hat, der am Arbeits­ kopf (2) und/oder an dem mit dem Arbeitskopf (2) verbun­ denen Führungsteil befestigt ist, und daß der Hub dieses absenkbaren Standfußes (8) so bemessen ist, daß in der maximalen Absenkstellung die während des Arbeitsvorganges stillstehende, gegebenenfalls über eine Auflage oder mehrere Auflagen (6) auf der Fläche (10) aufsitzende Führung (4 a) von der Fläche (10) abhebt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Absenken des Stand­ fußes oder der Standfüße (8) zumindest ein vorzugsweise pneumatischer oder hydraulischer Hubzylinder (9) oder ein Elektromotor vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung zum Festhalten des Arbeitskopfes (2) gegenüber der Fläche (10) zumindest einen Elektromagneten (19) aufweist, der mit der Fläche oder einer Unterlage (16) aus magnetischem Werkstoff zusammenwirkt.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsvorrichtung zum Festhalten des Arbeitskopfes (2) gegenüber der Fläche zu­ mindest einen pneumatisch betätigbaren Saugfuß aufweist.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die während des Arbeitsvor­ ganges des Arbeitskopfes (2) relativ zur Fläche (10) stillstehende Führung (4 a) mit Hilfe wenigstens eines Elektromagneten (15) oder eines pneumatisch betätigbaren Saugfußes gegenüber der Fläche (10) festlegbar ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Relativbewegungen der Kreuzschlitteneinrichtung in X- und Y-Richtung zwei etwa rechtwinklig zueinander angeordnete Antriebsspindeln vorgesehen sind, die mit jeweils an einem der Schlitten (5) gehaltenen Spindelmuttern zusammenwirken.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für die Relativbewegungen der Kreuzschlitteneinrichtung als Schlitten-Antriebe vor­ zugsweise die Antriebsspindeln antreibende Elektro­ motoren, insbesondere Schrittmotoren vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise zur Fläche (10) hin absenkbare Arbeitskopf (2) als Schreib- und/oder Lesekopf ausgebildet ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskopf als Fräskopf, Stichsäge, Blechschere od.dgl. mechanisches Bearbeitungsteil ausgebildet ist.