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Dokumentenidentifikation DE4442470A1 30.05.1996
Titel Plotter
Anmelder Walczak, Andrzej, Dipl.-Ing., 61231 Bad Nauheim, DE
Erfinder Walczak, Andrzej, Dipl.-Ing., 61231 Bad Nauheim, DE
Vertreter Harders, G., Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 61184 Karben
DE-Anmeldedatum 29.11.1994
DE-Aktenzeichen 4442470
Offenlegungstag 30.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.05.1996
IPC-Hauptklasse B43L 13/00
IPC-Nebenklasse G01D 9/20   
Zusammenfassung Ein Plotter mit einem Plottertisch zur Aufnahme von Werkstücken und Translationseinrichtungen in Richtung der x-, y- und z-Achse des Plottertischs für Wirkeinheiten zur Einwirkung auf die Werkstücke ist dadurch gekennzeichnet, daß die Translationseinrichtung (30y) in Richtung der y-Achse einen ersten Antriebsmotor (4) aufweist, der über einen ersten Schraubenfederantrieb (1) diese Translationseinrichtung (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 Translationseinrichtung (30x) in Richtung der x-Achse bewegt, wobei der zweite Schraubenfederantrieb (12) durch einen zweiten Antriebsmotor (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 Plottertisch (2) in fester Verbindung stehen (Figur 3).

Beschreibung[de]

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

Mit Plottern werden auf dem Plottertisch befindliche Gegenstände, Werkstücke und dergleichen mit unterschiedlichen Wirkeinheiten, wie beispielsweise Zeichenstiften, Fräsern, Bohrern, Prägestempeln, Lasern, Dosierpatronen, Meßsonden und ähnlichem bearbeitet oder auf andere Weise einer Einwirkung ausgesetzt. Zu diesem Zweck weisen Plotter Translationseinrichtungen 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 allgemeinen speziell für ihren Anwendungszweck konstruiert. Dadurch fällt das Verhältnis zwischen Genauigkeit, Arbeitsgeschwindigkeit 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 Beschleunigungen und Stöße zu vertragen.

Gelöst wird diese Aufgabe durch einen gattungsgemäßen Plotter gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäß 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 Translationseinrichtungen, die über dem Plottertisch in allen Raumrichtungen, 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 Translationseinrichtung in Richtung dieser y-Achse bewegt.

Die Bewegung in der zweiten Raumrichtung der x-Achse, die parallel zur vorderen Kante des Plotters quer zum Betrachter verläuft, wird über einen zweiten Antriebsmotor bewirkt, 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 mitmacht, wodurch die zu bewegende Masse der Translationseinrichtung 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 Schraubenfederantriebe 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 Befestigungseinrichtungen aufweisen, wobei durch Kombination unterschiedlicher Breiten der Segmente eine große Variation 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 verbundene Seilzüge können über Umlenkrollen geführt werden. Diese und auch Führungen bzw. Laufflächen fürs die Translationseinrichtungen können über Rechteckprofile an ihren Befestigungspunkten angelenkt sein, die sich bei Belastung federparallelogrammartig parallel verschoben deformieren.

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

Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines Plotters in Vorderansicht;

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 Vorderansicht.

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 Verkleidungsgehäuse 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 bewegliche Segmente 16 aufliegen, die die Oberfläche des Plottertischs 2 bilden. Die Segmente 16 bestehen aus Rechteck-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 entsprechend der unterschiedlichen Maße der Gegenstände umgruppieren und dadurch flexibel an die Gegenstände anpassen.

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 Anlenkpunkten 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 Schraubenfeder 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 Rundschienen 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 seitlich 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.


Anspruch[de]
  1. 1. Plotter mit einem Plottertisch zur Aufnahme von Werkstücken und Translationseinrichtungen in Richtung der x-, y- und z-Achse des Plottertischs für Wirkeinheiten zur Einwirkung 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 Translationseinrichtung (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 Translationseinrichtung (30x) in Richtung der x-Achse bewegt, wobei der zweite Schraubenfederantrieb (12) durch einen zweiten Antriebsmotor (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 Plottertisch (2) in fester Verbindung stehen.
  2. 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. 3. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Segmente (16) auf einem Rahmen (22) des Plottertischs (2) aufliegen und durch Spannschrauben (26) gehalten werden.
  4. 4. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Segmente (16) der y-Achse unterschiedlich kombinierbare Breiten aufweisen.
  5. 5. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Segmente (16) aus Rechteck-Flachprofilen bestehen.
  6. 6. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfederantriebe (1, 12) Schraubenfedern aufweisen, in deren Windungen Zugseile (36) angeordnet sind, die an zumindest zwei Anlenkpunkten (38) an den Schraubenfedern befestigt sind.
  7. 7. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schraubenfederantrieb über Zahnräder, Zahnstangen, Schrauben, Schnecken, Rollen oder Keilscheiben angetrieben wird.
  8. 8. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenfederantriebe (1, 12) und/oder Zugseile (36) über Umlenkrollen (40a, b, c) geführt werden.
  9. 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 Deformation aufweisen.
  10. 10. Plotter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Plottertisch (2) und/oder ein Träger (46), auf dem der Plottertisch (2) aufliegt, an belasteten Verbindungsstellen über Rechteckprofile (58) verbunden sind, die bei Belastung eine federparallelogrammartige Deformation aufweisen.






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