DE4442470A1 - Plotter - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Plotter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Mit Plottern werden auf dem Plottertisch befindliche Gegen­ stände, Werkstücke und dergleichen mit unterschiedlichen Wirkeinheiten, wie beispielsweise Zeichenstiften, Fräsern, Bohrern, Prägestempeln, Lasern, Dosierpatronen, Meßsonden und ähnlichem bearbeitet oder auf andere Weise einer Ein­ wirkung ausgesetzt. Zu diesem Zweck weisen Plotter Trans­ lationseinrichtungen in den Richtungen der x-, y- und z- Achse auf, mit denen die Wirkeinheiten in diesen Richtungen bewegt werden können.

Die bislang in der Praxis bekannten Plotter sind im all­ gemeinen speziell für ihren Anwendungszweck konstruiert. Dadurch fällt das Verhältnis zwischen Genauigkeit, Arbeits­ geschwindigkeit und Preis ungünstig aus. Sie sind entweder aufgrund ihrer Bauart zu teuer oder zu langsam, oder sie nutzen im allgemeinen ihre inhärente Genauigkeit nicht aus.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines massearmen und damit schnellen Plotters, der einfach und damit kostengünstig herstellbar ist und trotzdem eine gute Genauigkeit aufweist. Dabei soll der mechanische Antrieb der Forderung der Elektronik genügen, ruckartige Beschleu­ nigungen und Stöße zu vertragen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen gattungsgemäßen Plot­ ter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungs­ gemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Hauptanspruchs.

Die Unteransprüche geben bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung wieder.

Der erfindungsgemäße Plotter enthält einen Plottertisch, auf dem die Werkstücke, Gegenstände oder ähnliches gehalten werden können. Die zur Einwirkung kommenden Wirkeinheiten, die oben genannt sind, befinden sich dabei an Translations­ einrichtungen, die über dem Plottertisch in allen Raum­ richtungen, also entlang der x-, y- und z-Achse bewegt werden können und dadurch zur beliebigen Einwirkung auf die Gegenstände bzw. Werkstücke gebracht werden können. Dabei ist für die Bewegung in jeder dieser Raumrichtungen ein Antrieb vorgesehen.

Die Bewegung in einer Raumrichtung der y-Achse, die von der vorderen Kante des Plotters nach hinten führt, wird dabei über einen ersten Antriebsmotor bewirkt, der über einen ersten Schraubenfederantrieb die erste Translations­ einrichtung in Richtung dieser y-Achse bewegt.

Die Bewegung in der zweiten Raumrichtung der x-Achse, die parallel zur vorderen Kante des Plotters quer zum Betrach­ ter verläuft, wird über einen zweiten Antriebsmotor be­ wirkt, der über einen zweiten Schraubenfederantrieb eine zweite Translationseinrichtung in Richtung der x-Achse bewegt. Der zweite Antriebsmotor wirkt über eine Zahnwelle auf den Schraubenfederantrieb ein, wobei sich die Zahnwelle über die gesamte Länge des Bewegungswegs entlang der y- Achse erstreckt. Diese Zahnwelle ist gemeinsam mit ihrem Antriebsmotor am unteren Teil des Plotters befestigt, so daß es die Bewegung der Translationseinrichtung nicht mit­ macht, wodurch die zu bewegende Masse der Translations­ einrichtung verringert wird.

Der Antrieb für die Translationseinrichtung in Richtung der z-Achse kann beliebig ausgestaltet sein, beispielsweise als Schraubenfederantrieb, magnetischer pneumatischer, hydraulischer oder einer anderen Art ferngesteuerter Antrieb.

Die in dem erfindungsgemäßen Plotter eingesetzten Schrau­ benfederantriebe können aus Schraubenfedern bestehen, in deren Windungen Zugseile angeordnet sind, die an mindestens zwei Anlenkpunkten an den Windungen der Schraubenfedern befestigt sind. Mit Ausnahme des Antriebs für die y-Achse können sie mit bekannten Antriebsmitteln angetrieben werden, beispielsweise durch Zahnräder, Zahnwellen, Zahnstangen, Schrauben, Schnecken, Rollen, Keilscheiben oder dergleichen. Solche Schraubenfederantriebe sind beispielsweise in der Deutschen Patentanmeldung P 44 37 280.9 beschrieben.

Der Plottertisch kann beispielsweise bewegliche Segmente enthalten, die aus Rechteck-Flachprofilen gebildet werden. Sie können vorzugsweise auf einem Rahmen des Plottertischs auf Schienenelementen aufliegen und durch Spannschrauben gehalten werden. Vorzugsweise weisen sie in Richtung quer zu ihrer Längsachse unterschiedlich kombinierbare Breiten auf. Die Segmente können Öffnungen zur Aufnahme von Be­ festigungseinrichtungen aufweisen, wobei durch Kombination unterschiedlicher Breiten der Segmente eine große Varia­ tion der Anordnung der Befestigungsöffnungen möglich ist.

Der Plottertisch kann auf einem Träger angeordnet sein, wobei ein Rahmen zur Aufnahme der beweglichen Segmente als Teil des Plottertischs auf dem Träger aufliegt.

Die zum Antrieb eingesetzten Schraubenfedern oder damit ver­ bundene Seilzüge können über Umlenkrollen geführt werden. Diese und auch Führungen bzw. Laufflächen fürs die Translations­ einrichtungen können über Rechteckprofile an ihren Befesti­ gungspunkten angelenkt sein, die sich bei Belastung feder­ parallelogrammartig parallel verschoben deformieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figurenbeschrei­ bung beispielhaft näher erläutert, wobei alle in der Figurenbeschreibung enthaltenen Merkmale als erfindungswe­ sentlich angesehen werden.

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Plotters in Vor­ deransicht;

Fig. 2 zeigt den gleichen Plotter in einer Seitenansicht;

Fig. 3 zeigt den gleichen Plotter in einer Draufsicht;

Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer Schienenbefestigung in einer Seitenansicht; und

Fig. 5 zeigt die gleiche Befestigung in einer Vorderan­ sicht.

Der Plotter weist ein waagerechtes Rahmenteil 22 auf, an dem seitlich nach unten Seitenwände 3 angebracht sind, die eine Verkleidung des Geräteunterteils bilden. Dadurch wird ein für die meisten bekannten Geräte übliches Verklei­ dungsgehäuse vermieden und die waagerechte Justierung des Plottertischs 2 mittels vier Schrauben, die gleichzeitig seine Befestigung übernehmen, ermöglicht.

Die Seitenwände 3 enthalten eine Abstützung, auf der beweg­ liche Segmente 16 aufliegen, die die Oberfläche des Plottertischs 2 bilden. Die Segmente 16 bestehen aus Recht­ eck-Flachprofilen unterschiedlicher Breite, die Öffnungen 18 aufweisen, in denen Befestigungseinrichtungen für die auf dem Plottertisch zu befestigenden Gegenstände befestigbar sind. Die Segmente 16 lassen sich bequem ent­ sprechend der unterschiedlichen Maße der Gegenstände um­ gruppieren und dadurch flexibel an die Gegenstände anpas­ sen.

Die Seitenwände 3 und/oder die Vorder- und Rückwand 20, 28 weisen Vorsprünge 50 auf, die sich auf einem Träger 48 abstützen, der das Grundgestell des Plotters bildet.

An dem Träger 48 sind ein erster Antriebsmotor 4 und ein zweiter Antriebsmotor 14 befestigt. Der erste Antriebsmotor 4 treibt über ein Zahnrad eine erste Schraubenfeder 11 an, in deren Inneren ein erstes Zugseil 36a an zwei Anlenk­ punkten an den Enden der Schraubenfeder befestigt ist. Von dem Zugseil wird eine Translationseinrichtung 30y bewegt, die die Translation in Richtung der y-Achse bewirkt.

Der zweite Antriebsmotor 14 treibt eine Zahnwelle 13 an, deren axiale Erstreckung der Länge des Translationsweges entlang der y-Achse entspricht. Von der Zahnwelle 13 wird ein zweites Zugseil 36b angetrieben, das über Umlenkrollen 40b, 40c eine zweite Translationseinrichtung in Richtung in Richtung der x-Achse bewegt.

Die Translation in Richtung der z-Achse wird durch eine dritte Schraubenfeder 9 bewirkt, die zwischen Rollen 15 S-förmig geführt wird, so daß ein Zahnrad 17 in die Schrau­ benfeder 9 eingreifen kann. Im Inneren der Schraubenfeder 9 ist ein Zugseil in ähnlicher Weise wie bei den übrigen Zugseilen verspannt.

Die Translationseinrichtung 30y, die in Richtung der y- Achse bewegbar ist, ist mit Kugellagern 52 auf zwei Rund­ schienen 54 geführt. Zumindest eine dieser Rundschienen 54 ist schwenkbar angeordnet, so daß sie sich einer eventuellen Dehnungsdifferenz der Translationseinrichtung 30y anpassen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß die Befestigung der Rundschienen 54 über Rechteckprofile 58 erfolgt, die seit­ lich an beiden Enden der Rundschiene angebracht werden. Bei Belastung, beispielsweise in der in Fig. 5 durch Pfeile dargestellten Weise, deformieren sich die Rechteckprofile federparallelogrammartig im Sinne einer Parallelbewegung. Dadurch verkanten die Rundschienen nicht radial, sondern verschieben sich lediglich parallel.

Claims (10)

1. Plotter mit einem Plottertisch zur Aufnahme von Werk­ stücken und Translationseinrichtungen in Richtung der x-, y- und z-Achse des Plottertischs für Wirkeinheiten zur Ein­ wirkung auf die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die Translationseinrichtung (30y) in Richtung der y-Achse einen ersten Antriebsmotor (4) aufweist, der über einen ersten Schraubenfederantrieb (1) diese Translationsein­ richtung (30y) in Richtung der y-Achse bewegt, die Translationseinrichtung (30x) in Richtung der x-Achse einen zweiten Antriebsmotor (14) aufweist, der über einen zweiten Schraubenfederantrieb (12) die Translationsein­ richtung (30x) in Richtung der x-Achse bewegt, wobei der zweite Schraubenfederantrieb (12) durch einen zweiten Antriebs­ motor (14) über eine Zahnwelle (13) angetrieben wird, deren axiale Erstreckung der Länge des Bewegungswegs (W) entlang der y-Achse entspricht, und der erste und zweite Antriebsmotor (4, 14) mit dem Plotter­ tisch (2) in fester Verbindung stehen.

2. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plottertisch (2) bewegliche Segmente (16) enthält, die zumindest teilweise Öffnungen (18) zur Aufnahme von Befestigungseinrichtungen für die Werkstücke enthält.

3. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweg­ lichen Segmente (16) auf einem Rahmen (22) des Plottertischs (2) aufliegen und durch Spannschrauben (26) gehalten werden.

4. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Segmente (16) der y-Achse unterschiedlich kombinierbare Breiten aufweisen.

5. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Segmente (16) aus Rechteck-Flachprofilen bestehen.

6. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfederantriebe (1, 12) Schraubenfedern aufwei­ sen, in deren Windungen Zugseile (36) angeordnet sind, die an zumindest zwei Anlenkpunkten (38) an den Schrauben­ federn befestigt sind.

7. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schraubenfederantrieb über Zahnräder, Zahnstangen, Schrauben, Schnecken, Rollen oder Keilscheiben angetrieben wird.

8. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfederantriebe (1, 12) und/oder Zugseile (36) über Umlenkrollen (40a, b, c) geführt werden.

9. Plotter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrollen (40) an Rechteckprofilen (58) angelenkt sind, die einseitig so an ihren Halterungen befestigt sind, daß sie bei Belastung eine federparallelogrammartige De­ formation aufweisen.

10. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plottertisch (2) und/oder ein Träger (46), auf dem der Plottertisch (2) aufliegt, an belasteten Verbin­ dungsstellen über Rechteckprofile (58) verbunden sind, die bei Belastung eine federparallelogrammartige Deformation aufweisen.