FR2661640A1 - Plotter for flat surface of any size - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un système mécanique chargé de reproduire des dessins élaborés par un ordinateur. Son role est le même que celui des tables traçantes actuelles. The present invention relates to a mechanical system for reproducing computer generated drawings. Its role is the same as that of current plotters.
Les traceurs actuels se regroupent en deux catégories les traceurs possédant deux mouvements sur deux axes perpendiculaires et les traceurs où un des mouvement du crayon est remplacé par un mouvement du papier entraîné par friction sur un rouleau. Dans les deux cas le format maximum est fixé une fois pour toute. D'autre part les rraceurs qui acceptent des grands formats ( AO ) ont des pièces mécaniques de dimensions voisines du format utisable, donc la difficulté de fabrication du traceur s'accroît avec la dimensions de la feuille de papier. The current tracers are grouped in two categories tracers having two movements on two perpendicular axes and tracers where one of the movement of the pen is replaced by a movement of the paper driven by friction on a roller. In both cases the maximum format is fixed once and for all. On the other hand, the bulkers that accept large formats (AO) have mechanical parts of dimensions close to the usable format, so the difficulty of manufacturing the tracer increases with the size of the sheet of paper.
La présente invention a pour conséquence d'éliminer cette contrainte sans augmenter la complexité et la taille des éléments mécaniques principaux. The present invention has the consequence of eliminating this constraint without increasing the complexity and the size of the main mechanical elements.
Un crayon est maintenu sur un support suspendu à deux cables. L'ensemble du système est installé sur un plan rigide de nature quelconque et d'inclinaison proche de la verticale. A pencil is held on a suspended support with two cables. The entire system is installed on a rigid plane of any kind and inclination close to the vertical.
-Le cable peut être soit un feuillard soit un fil dont la nature et la longueur sont déterminés par les dimensions de la zone de tramage.The cable may be either a strip or a wire whose nature and length are determined by the dimensions of the screening area.
-Une extrémité du cable est attachée au support puis passe ensuite sur une poulie. Selon les modes possibles de réalisation chaque moteur peut occuper des positions diférentes:
En bas du plan d'installation les deux moteurs étant regroupés comme le montre la figure 1 ou séparés Cvoir figure 4 > .One end of the cable is attached to the support and then passes on a pulley. According to the possible embodiments each motor can occupy different positions:
At the bottom of the installation plan, the two motors are grouped as shown in Figure 1 or separated by Figure 4>.
En haut du plan d'installation: Les deux moteurs étant re;roupés comme le montre la figure 5 dans ce cas un des deux moteur peut avoir son arbre de sortie solidaire de l'axe d'une poulie. Si les deux moteurs sont séparés comme sur la fiure(6 > alors les deux moteurs peuvent entrainer leur poulie directement. Cette dernière solution présente Finterêt d'économiser des pièces mécaniques C les poulies) alors que l'interét des positions où les deux moteurs sont re;roupés est d'éliminer le problème de longueur de cable électrique d'alimentation des moteurs. Dans ces quatres cas seul l'agencement des pièces mécaniques, à l'intérieur des boitiers contenant entre autres les moteurs, change.Quant aux calculs de la position du crayon, elle se résume à l'étude de deux cas explicités plus loin et illustrés par les figures 2 et 3.At the top of the installation plan: The two engines being rotated as shown in Figure 5 in this case one of the two motors can have its output shaft secured to the axis of a pulley. If the two motors are separated as on the fi bre (6> then the two motors can drive their pulley directly.The latter solution presents the interest of saving mechanical parts C pulleys) while the interest of the positions where the two engines are The goal is to eliminate the problem of power cable length of the motors. In these four cases only the arrangement of the mechanical parts, inside the boxes containing among others the engines, changes. As for the calculations of the position of the pencil, it is summed up in the study of two cases explained further and illustrated. by Figures 2 and 3.
Après passage sur C la poulie et ) la roue entrainée par le moteur, le cable peut selon différents modes de réalisation: -être enroulé sur une bobine entrainée par un couple de torsion variable et commandable par le système à microprocesseur ,ou passer sur une poulie à laquelle est pendu un contrepoids avant de remonter vers un point de fixation.Cette dernière possibilité est mécaniquement plus simple mais la zone de traçage est plus réduite; en effet le poids représente une force constante alors que les tensions exercées sur chaque fil dépendent de la position de crayon , si la différence entre ces forces dépasse les forces de frottements entre le cable et la roue qui l'entraîne alors on a dérapage du cable et donc limitation de l'utilisation de ce dispositif à une zone de traçage e où les variations des forces de tensions exercées sur chaque cables sont faibles. On peut remédier partiellement à ce problème en augmentant les forces de frottements entre le cable et la roue ,par une roue en caoutchouc qui presse le cable sur la roue d'entraînement.Notons que le point de fixation peut être un frein qui ne coupe pas le cable qui pend, de l'autre partie du cable enroulé sur une bobine de réserve. Ceci évite de chan;er le cable quand on réinstalle le dispositif sur un plan plus grand. Il suffit de désserer le frein ,tirer la longueur nécéssaire de cable et resserer le frein.After passing over the pulley and the wheel driven by the motor, the cable can according to different embodiments: be wound on a coil driven by a variable torque and controllable by the microprocessor system, or pass on a pulley which is hung a counterweight before going back to an attachment point. This latter possibility is mechanically simpler but the tracing area is smaller; indeed the weight represents a constant force whereas the tensions exerted on each wire depend on the position of pencil, if the difference between these forces exceeds the forces of friction between the cable and the wheel which drives it then one skidded the cable and thus limiting the use of this device to a tracing area where the variations of the tension forces exerted on each cable are small. This problem can be partially solved by increasing the friction forces between the cable and the wheel, by a rubber wheel that presses the cable onto the drive wheel. Note that the point of attachment may be a brake that does not cut the cable that hangs from the other part of the cable wound on a spare coil. This avoids changing the cable when reinstalling the device on a larger plane. Simply loosen the brake, pull the necessary length of cable and tighten the brake.
Pour que la position du crayon soit indépandante d'un balancement du palet provoqué par une accélération il faut que le crayon soit constament placé à l'intersection des droites matérialisées par les cables. Pour réaliser cette condition la solution suivante est adoptée -Le crayon passe au centre d'un tube solidaire des cylindres intérieurs de deux roulements à billes . Les surfaces cylindriques externes de chaque roulement sont bloquées dans une pièce dont le role est de fixer chacun des cables. Elle doit être réalisée en matière légère ou comporter une masse située à l'opposé de la patte de fixation du cable pour que son centre de gravité coïncide avec le centre de la partie cicirculaire.So that the position of the pencil is independent of a swing of the puck caused by an acceleration it is necessary that the pencil is constantly placed at the intersection of the lines materialized by the cables. To achieve this condition the following solution is adopted -The pencil passes in the center of a tube secured to the inner cylinders of two ball bearings. The cylindrical outer surfaces of each bearing are locked in a room whose role is to fix each cable. It must be made of light material or have a mass located opposite the cable fixing lug so that its center of gravity coincides with the center of the ciclular part.
Le poids du palet suffit à aligner les cables sur le centre du tube et donc du crayon.The weight of the puck is enough to align the cables on the center of the tube and therefore the pencil.
-Au lieu d'utiliser deux roulements à billes on peut utiliser deux pièces alésées au diamètre exterieur du tube.Instead of using two ball bearings one can use two bored parts to the outer diameter of the tube.
Ce dernier doit comporter une butée pour empécher le départ des deux pièces pré-citées.The latter must include a stop to prevent the departure of the two aforementioned parts.
-Le palet doit reposer sur la surface à tracer sur trois points; deux sont disposés dans la partie basse, le troisième est constitué par la pointe du crayon s'il est abaissé ou par un autre point formant un triangle avec deux autres si le crayon est levé.-The puck must rest on the surface to be traced on three points; two are arranged in the lower part, the third is constituted by the tip of the pencil if it is lowered or by another point forming a triangle with two others if the pencil is raised.
-Pour éviter que les points qui reposent sur la surface provoque des traces par leur passage e sur l'encre non encore sèche, une souflerie peut faire passer un film d'air entre la surface et le palet.-To prevent the points that rest on the surface causes traces by their passage on the not yet dry ink, a blowing can pass a film of air between the surface and the puck.
-Le palet comporte également un dispositif qui pose le crayon sur le papier ,le lève au dessus du tube et peut agripper ou lacher le crayon pour en chanf er. Cette possibilité n'est intéressante que si le support peut aller chercher un autre crayon sur un banc de stockage rotatif (voir figure 13) ou non Cvoir figure 15). The puck also includes a device that places the pencil on the paper, lifts it over the tube and can grip or drop the pencil to chanf er. This possibility is only interesting if the support can pick up another pencil on a rotating storage bench (see FIG. 13) or not (see FIG. 15).
Les dessins annexés illustrent l'invention:
La figure 1 est une vue en perspective d'une installation où les moteurs sont regroupés (dans le boitier 7) et en bas.The accompanying drawings illustrate the invention:
Figure 1 is a perspective view of an installation where the motors are grouped (in the housing 7) and down.
Les figures 2 et 3 sont les illustrations pour les calculs:
Dessins de principe du positionnement dans deux cas différant selon le chemin suivi par chaque cable.Figures 2 and 3 are the illustrations for the calculations:
Drawings of principle of the positioning in two cases differing according to the path followed by each cable.
La fi;ure 4 est une vue en perspective d'une installation où les moteurs sont séparés et placés en bas.Fig. 4 is a perspective view of an installation where the motors are separated and placed at the bottom.
La figure 5 est une vue en perspective d'une installation où les moteurs sont regroupés et placés en haut
La figure 6 est une vue en perspective d'une installation
ou les moteurs sont séparés et placés en haut.FIG. 5 is a perspective view of an installation where the motors are grouped and placed at the top
Figure 6 is a perspective view of an installation
or the motors are separated and placed at the top.
La figure 7 est la vue de face de la pièce qui relie un
cable 9 un roulement à billes du support du crayon. Place
C1S) de la figure 9.Figure 7 is the front view of the part that connects a
cable 9 a ball bearing of the pencil holder. Square
C1S) of Figure 9.
I.n figure 8 est la vue de dessous de la piece présentée A
la figure 7.In figure 8 is the bottom view of the piece shown as A
Figure 7.
La figure 9 présente un exemple de réalisation d'un support
du crayon. C'est la vue de face
La figure 10 présente la vue de coté du support de crayon
présenté à la figure 9.FIG. 9 shows an exemplary embodiment of a support
pencil. This is the front view
Figure 10 shows the side view of the pencil support
shown in Figure 9.
La figure 11 est la vue de coté d'une poulie C4) et son
support. Cet exemple de réalisation est adapté au cas ou le
cable est un feuillard (polyéthylène).FIG. 11 is the side view of a pulley C4) and its
support. This embodiment is adapted to the case where the
cable is a strap (polyethylene).
La figure 12 est la vue de face de la poulie de la
figure 11.FIG. 12 is the front view of the pulley of the
figure 11.
La figure 13 représente la vue de cote d'un banc rotatif (5) de stockage de crayons. Figure 13 shows the side view of a rotary rack (5) for storing pencils.
La figure 14 représente la vue de dessus du banc de la
figure 13.Figure 14 shows the top view of the bench of the
figure 13.
La figure 15 présente en perspective un banc statique de
stockage de crayons.Figure 15 presents in perspective a static bench of
storage of pencils.
La figure 16 est une coupe selon AA' de la figure 19 et
représente un exemple d'agencement du moteurs qui tracte le
cable et du couple de torsion . C'et exemple correspond à ce
qu'il y a dans le boitier (7) de la figure 1.FIG. 16 is a section along AA 'of FIG. 19 and
represents an example of engine arrangement that tows the
cable and torque. This example corresponds to this
that there is in the case (7) of Figure 1.
La figure 17 est une coupe des pièces C8E) C12E) (13E) de
la figure précédente ,présentée pour plus de clarté. Elle
montre comment les signaux issus du potentiomètre sont
transmis à une station fixe.Figure 17 is a sectional view of parts C8E) C12E) (13E) of
the previous figure, presented for clarity. She
shows how the signals from the potentiometer are
transmitted to a fixed station.
ta figure 16 est la vue de face de la pièce (20E) de la figure
16 qui est le noyau de la bobine autour de laquelle
s'enroule le cable.FIG. 16 is the front view of the piece (20E) of FIG.
16 which is the core of the coil around which
wraps the cable.
La figure 19 est la vue de coté de la pièce de la figure
16.Figure 19 is the side view of the part of the figure
16.
La figure 20 est une vue qui présente les pièces se
situant entre les plaques (1E) incluse et C1iE) non incluse
de la figure 16.Figure 20 is a view showing the parts
between plates (1E) and C1iE) not included
of Figure 16.
Pour donner une idée des dimensions des différents
composants du dispositif toutes les figures sont A l'échelle 1 sauf: figures 1,4,5,6 au 1/10ième environ
figures 15 , 16 et 20 à l'échelle 1/2.To give an idea of the dimensions of the different
components of the device all figures are at scale 1 except: figures 1, 4, 5, 6 to about 1/10
Figures 15, 16 and 20 at 1/2 scale.
En référence à ces dessins, le dispositif se compose d'un support (2) sur lequel est installé un crayon (1). Le crayon peut être un stylo à bille à pointe en fibre ou un crayon technique à encre de chine mais la géométrie des pièces qui maintiennent le crayon doit être adaptée à chaque modèle si on se réfère au système montré aux figures 9 et 10. Le crayon est maintenu en place par les butées (45) et par un bras mobile C5S) fixé sur un volant du "servo-moteur" (11S). Clest ce bras mobile qui est chargé de libérer ou tenir le crayon lorsque le support C2) est amené au niveau du banc de stockage (5).Une quatrième butée , partie intégrante de (7S), empêche le crayon de glisser vers le haut lorsque sa pointe est posée sur la surface à dessiner. Signalons que les parties C4S), (15S) et (16S > font partie d'une même pièce C7S) réalisée en résine époxy dans un moule constitué de plusieurs pièces. With reference to these drawings, the device consists of a support (2) on which a pencil (1) is installed. The pencil can be a ballpoint pen with a fiber tip or a technical ink pencil, but the geometry of the parts that hold the pencil must be adapted to each model if one refers to the system shown in Figures 9 and 10. The pencil is held in place by the stops (45) and a movable arm C5S) fixed on a steering wheel of the "servo-motor" (11S). Clest this movable arm which is responsible for releasing or holding the pencil when the support C2) is brought to the level of the storage bench (5). A fourth stop, an integral part of (7S), prevents the pencil from sliding upwards when its tip is placed on the surface to be drawn. Note that the parts C4S), (15S) and (16S> are part of the same part C7S) made of epoxy resin in a mold consisting of several parts.
(15S) et C1dS) glissent le long de deux guides C1OS). Le crayon maintenu sur C7S) peut donc éffectuer une course nécéssaire à son application sur la surface à dessiner et à son dégagement au dessus de (14S) si on veut pouvoir changer de crayon. Les guides (10S) sont des tubes métalliques perpendiculaires au plan formé par (14S) et maintenu en place par la contrainte imposée par le serrage d'une tige filetée. La tige filetée est vissée dans (14S) et c'est un écrou qui serre (105 > , en même temps que (17S). (15S) and C1dS) slide along two C1OS guides). The pencil held on C7S) can therefore make a necessary run to its application on the surface to be drawn and its clearance above (14S) if we want to be able to change pencil. The guides (10S) are metal tubes perpendicular to the plane formed by (14S) and held in place by the constraint imposed by the tightening of a threaded rod. The threaded rod is screwed into (14S) and it is a nut that clamps (105>, at the same time as (17S).
Le mouvement de (7S) est obtenu par un deuxième "servo-moteur" qui tire sur deux fils : celui qui passe sur la poulie (8S) ramène (15S) sur la surface de C14S) le crayon est alors en contact avec la surface à dessiner, l'autre passant sur les poulies C9S) est chargé de remonter (7S). Le "servo-moteur" (11S) est colié sur (7S) et (12S) est fixé par deux tiges filetées à (14S). (lIS) et C12S) sont des mécanismes commercialisées habituellement pour les radio-commandes de modèles réduits; la position de leur arbre de sortie est déterminée par la fréquence d'un signal carré d'amplitude 5 Volts et émis par une interface du système à microprocesseur. La transmission de ce signal
peut être faite par voie filaire ou hertzienne.Pour que le
crayon soit perpendiculaire à la surface à tracer il faut
que (14S) garde la meme orientation par rapport à la
surface à dessiner. Pour cela l'ensemble (2) repose sur la surface à dessiner sur trois points: deux pattins C13S)
réalisés en "téflon" et un troisième point qui est soit un
roulement à billes (25 > soit la pointe du crayon si
celui-ci est baissé.Une autre condition que doit remplir
le support est de rendre la position du crayon indépendante
d'un balancement de (2) autour de son point de fixation aux
cables (3). A priori la seule position indépendante est le
point central autour duquel peut avoir lieu ce balancement
donc le point de fixation lui-meme, comme matériellement
les deux ne peuvent pas occuper la même place, il faut que
l'intersection des droites matérialisées par les cables
coïncident avec la position de la pointe du crayon. La
solution présentée figure 9 et 10 consiste à faire
coïncider l'axe du crayon (1) avec l'axe d'un tube
métallique C3S) soudé à (14S > lui aussi métallique. Deux
roulements à billes (2S) sont rentrés à force sur le tube
C3S).Chaque roulement (2S) est enserré dans une pièce C1S)
présentée seule au figures 7 et 8 dont le role est
d'assurer la liaison mécanique entre le cable (3) et un
roulement (25 > . Le cable est serré par C3F) sur C1S) et
deux vis métalliques. Le trou (2F) permet le passage de la
vis de serrage du collier qui entoure un roulement C2S). Le
contrepoids (iF) qui n'est pas dessiné sur les figures 9 et
10 est en effet facultatif ;il sert à placer le centre de
gravité de (1S) au centre du collier mais si (1S) est
réalisé en matériau léger (matière plastique) alors son
poids ne suffit pas à déplacer la direction d'un cable C3)
du centre du tube (3S).Quand le dispositif est installé
sur un plan vertical alors le poids du support tend les
cables et les aligne sur le centre du tube (3S) si les
frottements à l'interieur des roulements à billes C2S) sont
négligeables ;ce qui est facile à vérifier. Une autre
solution qui n'est pas illustrée consiste à remplacer les
roulements (2S) par deux anneaux concentriques ajustés au
diamètre extérieur de (3S) il faut dans ce cas prévoir une sur-épaisseur sur (3S) pour empêcher le départ de ces anneaux.The movement of (7S) is obtained by a second "servo-motor" which pulls on two wires: the one which passes on the pulley (8S) brings back (15S) on the surface of C14S) the pencil is then in contact with the surface to draw, the other passing on pulleys C9S) is responsible for raising (7S). The "servo motor" (11S) is bonded to (7S) and (12S) is fixed by two threaded rods at (14S). (ISIS) and C12S) are commonly marketed mechanisms for model-based radio controls; the position of their output shaft is determined by the frequency of a square wave signal of amplitude 5 volts and emitted by an interface of the microprocessor system. The transmission of this signal
can be done by wired or wireless way.
pencil is perpendicular to the surface to be traced
(14S) keeps the same orientation in relation to the
drawing surface. For this the set (2) rests on the surface to be drawn on three points: two pattins C13S)
made of "Teflon" and a third point which is either a
ball bearing (25> is the tip of the pencil if
this one is lowered.Another condition that must fulfill
the support is to make the position of the pencil independent
a swing of (2) around its attachment point to
cables (3). A priori the only independent position is the
central point around which this swing can take place
therefore the point of fixation itself, as materially
the two can not occupy the same place, it is necessary that
the intersection of the lines represented by the cables
coincide with the position of the tip of the pencil. The
solution presented figure 9 and 10 is to do
coincide the axis of the pencil (1) with the axis of a tube
C3S) welded to (14S> metal).
ball bearings (2S) are forced back onto the tube
C3S) .Each bearing (2S) is enclosed in a part C1S)
presented alone in Figures 7 and 8 whose role is
to ensure the mechanical connection between the cable (3) and a
bearing (25> cable is tightened by C3F) on C1S) and
two metal screws. The hole (2F) allows the passage of the
tightening screw of the collar which surrounds a C2S bearing). The
counterweight (iF) which is not drawn in FIGS.
10 is optional and serves to place the center of
gravity of (1S) at the center of the collar but if (1S) is
Made of lightweight material (plastic material) then its
weight is not enough to move the direction of a cable C3)
from the center of the tube (3S) .When the device is installed
on a vertical plane then the weight of the support tends
cables and aligns them on the center of the tube (3S) if the
friction inside the C2S ball bearings) are
negligible, which is easy to check. Another
solution that is not illustrated is to replace
bearings (2S) by two concentric rings adjusted to the
outer diameter of (3S) it is necessary in this case to provide an over-thickness on (3S) to prevent the departure of these rings.
Dans ces conditions les calculs suivants reliant la position du crayon aux longueurs des cables C3) sont valahles:
On connait CPx,Py) coordonnées du point C dans le repère
X,Y et on cherche Li + C1 , L2 + Cz . Dans ce qui suit D désigne la distance entre les axes des poulies (4). Under these conditions, the following calculations linking the position of the pencil to the lengths of the cables C3) are valid:
We know CPx, Py) coordinates of the point C in the reference
X, Y and one seeks Li + C1, L2 + Cz. In what follows D denotes the distance between the axes of the pulleys (4).
On calcule L1'2 = (Py)2 + (D - Px)2
et L2'2 = (Py)2 + (Px)2
Ri et Rz sont les rayons des poulies (4) puis L1'2 = L12 + R12 donc L12 = L1'2 - R12
L2'2 = L22 + R22 L22 = L2'2 - R22 d'où
and L2'2 = (Py) 2 + (Px) 2
Ri and Rz are the sheaves of the pulleys (4) then L1'2 = L12 + R12 so L12 = L1'2 - R12
L2'2 = L22 + R22 L22 = L2'2 - R22 from where
Calculs valables dans les cas présentés aux figures 2 et 3.Calculations valid in the cases shown in Figures 2 and 3.
Reste à calculer les distances C et C dans le cas de la
1 z figure 2
d1 = #/2 - g1 d2 = 2/n - g2
D - Px Px tg b1 = tg b2 =
Py Py avec la relation a + d + b r rr on en déduit a1 = #/2 - b1 + g1 a2 = #/2 - b2 + g2 puis C1 = a1 # R1 C2 = a2 # R2
Calculons C et C dans le cas de la figure 3
d1 = #/2 - g1 d2 = #/2 - g2
Px a1 + b1 + d1 = 2# tg b2 =
Py
D - Px b1 = # - e1 où e1 est définit par tg e1 =
Py
Donc a1 = # + e1 - d1 avec la relation a2 + d2 + b2 = # on en déduit : a2 - #/2 - b2 + g2 puis C1 = a1 # R1 et C2 = a2 # R2
De (L + C) ordinateur déduit la rotation que doivent éffectuer chaque moteur.Pour tracer une droite le programme doit calculer une succession de point CPx,Py) .
It remains to calculate the distances C and C in the case of the
1 z figure 2
d1 = # / 2 - g1 d2 = 2 / n - g2
D - Px Px tg b1 = tg b2 =
Py Py with the relation a + d + br rr we deduce a1 = # / 2 - b1 + g1 a2 = # / 2 - b2 + g2 then C1 = a1 # R1 C2 = a2 # R2
Let's calculate C and C in the case of Figure 3
d1 = # / 2 - g1 d2 = # / 2 - g2
Px a1 + b1 + d1 = 2 # tg b2 =
Py
D - Px b1 = # - e1 where e1 is defined by tg e1 =
Py
So a1 = # + e1 - d1 with the relation a2 + d2 + b2 = # we deduce: a2 - # / 2 - b2 + g2 then C1 = a1 # R1 and C2 = a2 # R2
From (L + C) computer deduces the rotation that must make each engine. To draw a line the program must calculate a succession of points CPx, Py).
Calcul des tensions exercées sur les cables en fonction de la position du crayon
Le principe fondamental de la dynamique conduit à
T1 + T2 = - m g soient Bt et B2 les angles formés par chaque cable et la verticale. Dans le cas de la figure 2 on a les relations
B1 n bi - gl et B2 r b2 - g2 Dans le cas de la figure 3 on a les relations
B1 = e1 + g1 et B2 = b2 - g2 et après le calcul est le même. On projete sur deux axes
- T2 sin (B2) + T1 sin (B1) = 0
T2 cos (B2) + T1 cos (B1) = - mg
Après résolution on obtient T et T i 2
m g . sin (B2) m g . sin (B1)
T1= T2=
sin (B2 + B1) sin (B2 + B1)
Ti et T2 peuvent donc varier de O à l'infini si bl ou b2 varie de O à PI/2.Calculation of the tensions exerted on the cables according to the position of the pencil
The fundamental principle of dynamics leads to
T1 + T2 = - mg are Bt and B2 the angles formed by each cable and the vertical. In the case of Figure 2 we have the relations
B1 n bi - gl and B2 r b2 - g2 In the case of figure 3 we have the relations
B1 = e1 + g1 and B2 = b2 - g2 and after the calculation is the same. We project on two axes
T2 sin (B2) + T1 sin (B1) = 0
T2 cos (B2) + T1 cos (B1) = - mg
After resolution we get T and T i 2
mg. sin (B2) mg. sin (B1)
T1 = T2 =
sin (B2 + B1) sin (B2 + B1)
Ti and T2 can therefore vary from 0 to infinity if bl or b2 varies from 0 to PI / 2.
Le cable doit être souple, léger et avoir un faible coefficient d'élongation. I1 pourrait être métallique ("corde à piano") pour les grandes applications mais dans les figures présentées, bien que n'étant pas représenté, il est considéré comme étant un feuillard polyéthylène. The cable must be flexible, light and have a low coefficient of elongation. It could be metallic ("piano string") for large applications but in the figures presented, although not shown, it is considered to be a polyethylene strap.
Les poulies C4) ne doivent évidemment pas avoir de Jeu sinon il se répercute au niveau du crayon. Une réalisation possible de celles-ci est présentée aux figures 11 et 12. The pulleys C4) must obviously have no game otherwise it echoes at the level of the pencil. One possible realization of these is shown in Figures 11 and 12.
La poulie est constituée par un roulement à billes C2T) rentré sur l'axe (6T) du socle (1T) et placé de telle façon que la distance du cable (3) à la surface à tracer soit constante depuis son point d'encrage sur (1S). Le socle (1T) est fixé sur le plan d'installation (6) par quatre vis à tête fraisées passant dans les trous C5T). La vis (4T) fixe la rondelle C3T) qui doit retenir le cable en cas de glissement latéral.The pulley is constituted by a ball bearing C2T) retracted on the axis (6T) of the base (1T) and placed so that the distance of the cable (3) to the surface to be traced is constant from its inking point on (1S). The base (1T) is fixed on the installation plane (6) by four countersunk screws passing through the holes C5T). The screw (4T) fixes the washer C3T) which must hold the cable in case of lateral sliding.
Les figures 1, 4, 5 et 6 montrent que les cables rentrent dans un ou deux boitiers C7). C7) désignant de façon générale un carter protégeant de la poussière le ou les moteurs qui entrainent chaque cable, et éventuellement le dispositif qui tend et enroule le cable. Selon le mode de réalisation illustré aux figures 16 et 20 dans la configuration de l'invention montrée à la figure I : dans
C7) le cable (3) passe autour d'une roue C22E) entrainée par un motoréducteur C15E) qui est fixé par quatres vis (non visibles) sur la plaque en "dural" C1E > . La roue (22E) est de préférence fixée sur l'arbre de sortie (23E > de
C15E) par un système basé sur le principe du serrage par bagues coniques contrariées mais non dessiné sur les figures.Le motoréducteur est typiquement un moteur pas à pas mais un autre type de moteur et un système à encodage optique de position peuvent aussi bien remplir la fonction demandé.Figures 1, 4, 5 and 6 show that the cables fit into one or two boxes C7). C7) generally designating a housing protecting the dust or engines that drive each cable, and possibly the device that tends and winds the cable. According to the embodiment illustrated in FIGS. 16 and 20 in the configuration of the invention shown in FIG.
C7) the cable (3) passes around a wheel C22E) driven by a geared motor C15E) which is fixed by four screws (not visible) on the plate "dural"C1E>. The wheel (22E) is preferably attached to the output shaft (23E>
C15E) by a system based on the principle of tightening by tapered conical rings but not drawn in the figures. The geared motor is typically a stepper motor but another type of motor and a system with optical encoding position can as well fulfill the function requested.
Pour éviter les dérapages entre la roue et le cable il faut compenser les tensions Ti et T2, une première solution est apportée par un contrepoids. Mais cette compensation étant constante (alors que Ti et T2 sont variables) réduit la zone de traçage utilisable. Une deuxième solution élimine cet inconvénient: après passage sur la poulie supérieure (4) puis sur la roue tractrice C22E),le cable est ensuite enroulé autour d'un moyau C20E) flanqué de deux grandes rondelles (17E) serrées par les pièces C18E) et (19E). Le moyau est constitué de deux pièces métalliques.La partie C4M) comporte deux trous taraudés: (5M) est celui qui recueille les deux parties filetées de (18E) et (19E) , l'autre recueille la vis C2M) qui serre (3M) et le cable sur (4M). (1M) montre la sortie du cable. To avoid slippage between the wheel and the cable must compensate for the tensions Ti and T2, a first solution is provided by a counterweight. But this compensation being constant (whereas Ti and T2 are variable) reduces the usable plot area. A second solution eliminates this disadvantage: after passing on the upper pulley (4) and then on the truing wheel C22E), the cable is then wound around a hub C20E) flanked by two large washers (17E) clamped by the C18E parts) and (19E). The hub consists of two metal parts. Part C4M) has two tapped holes: (5M) is the one that collects the two threaded parts of (18E) and (19E), the other collects the screw C2M) which clamps (3M ) and the cable on (4M). (1M) shows the output of the cable.
La moitié d'axe (18E > de ce noyau a donc une partie filetée rentrant dans le noyau C20E) ,et à l'opposé, une partie cylindrique lisse qui tourne librement dans un trou alésé de la plaque (16E). L'autre moitié d'axe (19E) comporte un filetage rentrant dans C5M) , également une partie cylindrique lisse tournant librement dans un trou alésé de la plaque CiE) et un filetage terminé par une forme d'embout de tournevis. Cette partie filetée sert à fixer un bras (2E) sur lequel est vissée une tige C3E) au bout de laquelle on accroche un ressort. L'autre extrèmité de ce ressort est accroché sur un picot (25E) vissé dans la poulie (6E).Si cette poulie tourne ,elle tire le ressort qui entraîne le bras et donc le noyau (20E) enroule le cable ou si la roue (22E) est fixe la tension du cable augmente. C'est le but recherché. La poulie (6E) en "téflon" est fixée sur une roue dentée (7E) montée sur un axe (12E) situe dans le prolongement de l'axe du noyau
C20E) de l'enrouleur. La roue dentée est à son tour entraînée par un pignon branché sur l'arbre de sortie d'un motoréducteur (14E) à courant continu fixé sur la plaque < 8E) réalisée en matière plastique.L'embout de (19E) en forme d'embout de tournevis pénètre dans une fente réalisée dans l'axe d'un potentiomètre C4E) vissé sur un étrier C5E) solidaire de la poulie (6E). On a donc par ce potentiomètre le moyen de mesurer l'angle formé entre deux positions de référence de l'enrouleur et de la poulie C6E) donc un moyen de connaître le couple de torsion produit par le ressort.The half axis (18E> of this core therefore has a threaded portion entering the core C20E), and the opposite, a smooth cylindrical portion which rotates freely in a bore hole of the plate (16E). The other half of the axis (19E) has a thread returning into C5M), also a smooth cylindrical part rotating freely in a bored hole of the plate CiE) and a threading terminated by a shape of screwdriver bit. This threaded portion is used to attach an arm (2E) on which is screwed a rod C3E) at the end of which is hooked a spring. The other end of this spring is hooked on a pin (25E) screwed into the pulley (6E). If this pulley rotates, it pulls the spring which drives the arm and thus the core (20E) winds the cable or if the wheel (22E) is fixed the cable tension increases. This is the goal. The pulley (6E) in "teflon" is fixed on a toothed wheel (7E) mounted on an axis (12E) located in the extension of the axis of the core
C20E) of the winder. The toothed wheel is in turn driven by a pinion connected to the output shaft of a DC gearmotor (14E) fixed on the plate <8E) made of plastic.The end piece (19E) in the form of The screwdriver bit penetrates a slot made in the axis of a potentiometer C4E) screwed onto a stirrup C5E) secured to the pulley (6E). This potentiometer thus has the means of measuring the angle formed between two reference positions of the winder and the pulley C6E), thus a means of knowing the torsion torque produced by the spring.
Pour transporter les trois signaux du potentiomètre C4E) à l'extérieur de l'ensemble (4E),(5E),(6E),(7E),(12E) qui est en rotation il a été choisi dans cette réalisation de conduire les signaux à travers trois roulements à billes (2 E) montés sur des isolants (26E). To transport the three signals of the potentiometer C4E) outside the set (4E), (5E), (6E), (7E), (12E) which is rotating, it has been chosen in this embodiment to drive the signals through three ball bearings (2 E) mounted on insulators (26E).
Connaissant la position du crayon le système à microprocesseur en déduit les tensions T1 et T2 donc le couple théorique au niveau de la roue C7E). Le système à microprocesseur envoie ensuite un octet proportionel à ce couple vers un convertisseur numérique/analogique qui fournit une tension de réréférence à un amplificateur opérationnel utilisé en comparateur qui la compare avec la tension fournie par le curseur du potentiomètre . La @ sortie du comparateur est amplifiée par deux transistors de puissance et commande le moteur électrique dans les deux sens. Knowing the position of the pencil, the microprocessor system deduces the voltages T1 and T2 thus the theoretical torque at the wheel C7E). The microprocessor system then sends a proportional byte to this torque to a digital-to-analog converter which provides a reference voltage to an operational amplifier used as a comparator which compares it with the voltage provided by the potentiometer slider. The comparator output is amplified by two power transistors and controls the electric motor in both directions.
Notons enfin que les plaques (16E) , , C1E) ,(8E) et (iiE) sotlt reliées mécaniquement comme le montre le dessin par
des tiges filetées ,écrous et contre-écrous. Un équerrage bien meilleur est obtenu par des tubes métalliques découpés au tour et contraints par Ja tension de tiges métalliques passant en leur centre.Note finally that the plates (16E),, C1E), (8E) and (iiE) are mechanically connected as shown in the drawing by
threaded rods, nuts and locknuts. A much better squareness is obtained by metal tubes cut in the lathe and constrained by the tension of metal rods passing in their center.
Si le support (2) du crayon dispose d'un système électromécanique permettant la libération et la préhension du crayon (1) alors un banc de stockage se révèle être un complément utile. De nombreux systèmes sont imaginables et sont fonctions de la forme des crayons utilisés ,les figures 13 , 14 et i5 en montrent deux exemples. La figure 15 illustre un banc statique C1D) fixé sur le plan d'installation par deux vis passant dans les trous C4D) le support (2) rentre dans ce banc par un des deux cotés qui, dans la figure 15, sont devant et derrière. Il remonte vers un logement libre, les pattes souples C3D) s'écartent sous le passage du crayon.Le support ouvre son bras (5S); recule , le crayon reste dans son logement et le support (2) peut aller prendre un autre crayon avant d'en resortir. If the support (2) of the pencil has an electromechanical system allowing the release and gripping of the pencil (1) then a storage bench proves to be a useful complement. Many systems are imaginable and are functions of the shape of the rods used, Figures 13, 14 and 15 show two examples. FIG. 15 illustrates a static bench C1D) fixed on the installation plane by two screws passing through the holes C4D) the support (2) enters this bench by one of the two sides which, in FIG. 15, are in front and behind . It goes back to a free housing, the flexible legs C3D) deviate under the passage of the pencil.The support opens his arm (5S); back, the pencil remains in its housing and the support (2) can go to take another pencil before resorting to it.
Les barrettes C2D) sont réalisées en "téflon" et fixées à (1D) par des vis (non fiX urées). Le banc CID) peut entre réalisé par moulage d'un matériau composite.The bars C2D) are made of "Teflon" and fixed to (1D) by screws (not fi xed). The CID bench) can be made by molding a composite material.
Le banc C5) de la figure 14 se compose de deux disques en "téflon" C2R) contenant des pattes élastiques CiOR). Les deux disques sont séparés par un cylindre C3R) L'ensemble
C2R) et (3R) est traversé par deux vis (1R) vissées dans
C4R) qui est maintenu sur l'arbre de sortie du moteur pas à pas C7R) par une vis (5R). Le moteur (7R) est fixé sur le socle métallique t8R) qui est fixé sur le plan d'installation C6) ,comme le montre la figure i, par les trous C9R). La pièce C6R) réalisée en "téflon" empêche le support de s'éloigner de la surface de traçage sous l'effet des tensions exercées par les cables et la résistance à la pénétration du crayon entre les pattes (10R).The bench C5) of FIG. 14 consists of two "teflon" discs C2R) containing resilient tabs CiOR). The two disks are separated by a cylinder C3R) The set
C2R) and (3R) is traversed by two screws (1R) screwed into
C4R) which is held on the output shaft of the stepper motor C7R) by a screw (5R). The motor (7R) is fixed on the metal base t8R) which is fixed on the installation plane C6), as shown in Figure i, by the holes C9R). The piece C6R) made of "teflon" prevents the support from moving away from the tracing surface under the effect of the tensions exerted by the cables and the penetration resistance of the pencil between the lugs (10R).
Applications industrielles
Le système fonctionnant verticalement il peut être utilisé pour présenter à un public le plan d'un exposé ou des illustrations selon une chronologie décidé par le conférencier . I1 peut être utilisé pour dessiner les contours de motifs ou lettres sur grand panneaux publicitaires. Les applications dépassent celles de la représentation graphique si le système est installé sur une grande surface. On peut réaliser des dessins de pièces sur plaques de bois ou métallique ou sur peau de cuir avant découpage. Industrial applications
The system operating vertically can be used to present to an audience the plan of a presentation or illustrations according to a chronology decided by the speaker. It can be used to draw outlines of patterns or letters on large billboards. Applications exceed those of the graphical representation if the system is installed over a large area. Pieces of drawings can be made on wood or metal plates or on leather skin before cutting.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9005738A FR2661640B1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | PLOTTER FOR PLANE SURFACE AND OF ANY DIMENSION. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| FR9005738A FR2661640B1 (en) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | PLOTTER FOR PLANE SURFACE AND OF ANY DIMENSION. |
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| Publication Number | Publication Date |
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| FR2661640A1 true FR2661640A1 (en) | 1991-11-08 |
| FR2661640B1 FR2661640B1 (en) | 1993-04-23 |
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| FR (1) | FR2661640B1 (en) |
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| JP2001256031A (en) * | 1999-11-29 | 2001-09-21 | Xerox Corp | Effecter platform to be operated on vertical surface |
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| CN102869519A (en) * | 2010-04-05 | 2013-01-09 | J·A·J·瓦勒乔·曼亚里 | Board describing or showing reality in four dimensions, universal plotter and scientific measurement and learning tool |
| EP2556965A1 (en) * | 2010-04-05 | 2013-02-13 | Jorge Alfonso Jesús Vallejo Manyari | Board describing or showing reality in four dimensions, a universal plotter and a scientific measurement and learning tool |
| EP2556965A4 (en) * | 2010-04-05 | 2013-10-16 | Manyari Jorge Alfonso Jesus Vallejo | Board describing or showing reality in four dimensions, a universal plotter and a scientific measurement and learning tool |
| CN102869519B (en) * | 2010-04-05 | 2015-12-02 | J·A·J·瓦勒乔·曼亚里 | Describe or illustrate the plate of four-dimensional things, universal plotting instrument and scientific measurement and learning tool |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2661640B1 (en) | 1993-04-23 |
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