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Dokumentenidentifikation DE19623192A1 18.12.1997
Titel Vorrichtung und Verfahren für konturgenaue Bearbeitung flächiger Vorlagen und Objekte
Anmelder Aristo Graphic Systeme GmbH & Co KG, 22525 Hamburg, DE
Erfinder Riepe, Claus-Wilhelm, 22605 Hamburg, DE;
Albers, Jörg, 25576 Brokdorf, DE
DE-Anmeldedatum 11.06.1996
DE-Aktenzeichen 19623192
Offenlegungstag 18.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.12.1997
IPC-Hauptklasse B43L 13/00
IPC-Nebenklasse G01B 11/03   
Zusammenfassung Zur konturgenauen Bearbeitung computergestützt erstellter Vorlagen, die auf der Arbeitsfläche eines Universalplotters aufgelegt werden, sind Druck- und Lageversatz zu berücksichtigen. Ein Meßkopf in Verbindung mit einem Meßverfahren dient dazu, Koordinatenwerte von Positionsmarken und Paßpunkten zu ermitteln. Es werden Korrekturwerte errechnet, die einem nachfolgenden Bearbeitungsprogramm nutzbar gemacht werden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Meßverfahren zur Bearbeitung von platten- oder blattförmigem Material auf einem Bearbeitungsplotter.

Bearbeitungsplotter sind aus numerisch gesteuerten Großzeichenmaschinen hervorgegangen und diese werden wegen ihrer hohen Arbeitsgeschwindigkeiten zunehmend als Bearbeitungsmaschinen wie Schneid- und Fräsmaschinen eingesetzt.

In einer üblichen bisherigen Arbeitsweise wird das auf der Bearbeitungsmaschine zu bearbeitende Objekt am Computerbildschirm konstruiert und in Form von Plottdaten anschließend zur Bewegungssteuerung an die Maschine ausgegeben. Eine andere Arbeitsweise besteht darin, eine anderweitig erfolgte Konstruktion als Vorlage über einen Digitizer oder Scanner abzutasten, um danach ggf. die gewonnenen Daten am Bildschirm aufzubereiten und anschließend die Plottdaten auszugeben.

Von entscheidender Bedeutung für das spätere Bearbeitungsergebnis ist die Qualität der erzeugten Plottdaten, die aus der im Computer zugrundeliegenden Idealform generiert werden.

In einer speziellen Anwendung sind auf ein platten- oder blattförmiges Material Bilder und andere Formen aufgebracht. Diese können aufgedruckt oder aufgezeichnet sein, oder in Form bereits vorhandener Produkte (z. B. Flachdichtungen für Druckkessel) existieren. Wenn die Aufgabenstellung darin besteht, diese Bilder und Formen konturgenau auszuschneiden, so müssen die aus dem vorhergegangenen Auftragungs- oder Druckprozeß erzeugten Abweichungen von der ursprünglichen computerseitigen Idealform in einer nachfolgenden Ausgleichsrechnung berücksichtigt werden.

So können Abweichungen des Druckbildes von der Idealform etwa durch Druckversatz, Projektionsfehler, optische oder thermische Einflüsse aufgetreten sein.

Um diese Abweichungen zu erfassen, muß ein Ein- und Vermessen der Vorlagen in deren tatsächlicher Lage und Ausdehnung auf der Bearbeitungsmaschine erfolgen.

Um danach konturgenau bearbeiten zu können, wurde ein Bearbeitungsverfahren in Kombination mit einem Meßkopf entwickelt.

Die Aufgabe der Erfindung bestand darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, um eine auf platten- oder blattförmigem Material vorgedruckte oder gezeichnete Abbildung, oder ein in flacher Form vorliegendes Produkt mit Berücksichtigung der aus vorhergehenden Prozessen aufgetretenen Toleranzen und Verzerrungen zu erfassen. Danach soll es ermöglicht werden, auf der Basis der verzerrungsfreien Idealdaten gleichwohl flächen- und konturgenaue Bearbeitungen am verzerrten realen Objekt durchzuführen.

Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe in folgender Weise:

An der Bearbeitungsmaschine befindet sich in einer festgelegten Lage ein Meßkopf zum Abtasten und Einmessen individueller Meßpunkte des vorliegenden Druckbildes. Dieser Meßkopf verfügt z. B. über einen Lichtzeiger mit definiertem Abstand zur Werkzeugachse. Der definierte Abstand hat die Form von festen x- und y-Offsetwerten, die bei der Ermittlung von Plottdaten leicht berücksichtigt werden können.

Meßpunkte können in unterschiedlicher Form vorliegen. Sie können als spezielle Paßpunkte auf der Vorlage vorhanden sein, oder Teil der Form sein.

Das Meßsystem der Bearbeitungsmaschine wird zur Neuvermessung des Druckbildes in bezug auf Lage und Druckverzug verwendet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Darstellungen erläutert:

Bild 1 zeigt in der Draufsicht einen Bearbeitungsplotter. Die plane Arbeitsfläche (1) ist Träger für die zu vermessenden Vorlagen und anschließend zu bearbeitenden platten- oder blattförmigen Materialien. Sie wird überspannt von einer motorisch bewegbaren Querschiene (2) für Bewegungen der x-Achse, an der ein ebenfalls motorisch bewegbarer Werkzeugwagen (3) für Bewegungen der y-Achse seitlich angebracht ist. Die Querschiene und der Werkzeugwagen bilden zusammen ein Auftragesystem, so daß mit Hilfe einer Lageregelung jede Position auf der Arbeitsfläche angefahren werden kann.

Der Werkzeugwagen dient zur Aufnahme verschiedener Werkzeuge, wie Schneidstichel, Fräser, Laser und anderen zur konturgenauen Bearbeitung z. B. Ausschneiden der auf der Arbeitsfläche festgelegten Vorlagen.

Neben den Werkzeugen befindet sich in definiertem Abstand zu den Bearbeitungsachsen der Werkzeuge der Meßkopf (4), von dem aus ein Strahl gebündelten Lichtes, z. B. Laserlicht senkrecht auf die Vorlage gelenkt wird, um Paßmarken und andere geeignete Positionen auf der Vorlage punktgenau anzufahren.

Bild 2 zeigt eine auf die plane Arbeitsfläche aufgelegte zu bearbeitende Vorlage, die verschiedene aufgedruckte Bilder aufweist, die konturgenau ausgeschnitten werden sollen.

Auf der Vorlage sind drei Paßpunkte aufgedruckt, die zueinander einen rechten Winkel bilden und deren zwei äußere Paßpunkte, hier mit links oben und rechts unten bezeichnet, bezogen auf den Ursprung ein festes Maß, Abstand a und Abstand b, aufweisen.

Evtl. Abweichungen vom rechten Winkel und von den festen Maßen, sind aus den vorangegangenen Produktionsschritten, wie z. B. Projizieren und Drucken entstanden. Diese Abweichungen werden durch punktgenaues Anfahren der Paßpunkte mit dem gebündelten Lichtstrahl und Ermittlung der Positionswerte mit dem Meßsystem, das Bestandteil der Lageregelung des Auftragesystems ist, ermittelt. Es kann danach ein Soll-Ist-Vergleich zwischen den im Computer gespeicherten Idealdaten und den am Objekt gemessenen Daten erfolgen, deren Ergebnis zu einer Koordinatentransformation der Computerdaten in dem Computerspeicher selbst oder aber bei der Ansteuerung der Maschine aus dem Computer genutzt wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Ein Bearbeitungsplotter hat einen Meßkopf, um mit Hilfe dieses Meßkopfes in Verbindung mit dem vorhandenen Meßsystem der Maschine Druckvorlagen, Zeichnungen oder andere Gegenstände bezüglich Lage und Abmessungen vermessen zu können und dieser Meßkopf ist gekennzeichnet dadurch, daß er einen fokussierten Lichtzeiger für gebündeltes Licht aufweist.
  2. 2. Meßkopf nach Anspruch 1, wobei verfahrensweise der Lichtstrahl durch maschinelles oder manuelles Positionieren mittels des x- und y-Auftragesystems des Bearbeitungsplotters in Übereinstimmung mit besonderen Marken, die als Paßpunkte dienen, an dem zu vermessenden Objekt gebracht wird und, daß hieraus Positionswerte der Paßpunkte ermittelt werden.
  3. 3. Meßverfahren nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die so ermittelten Meßwerte verwendet werden zum Vergleich mit den verzugsfreien Idealwerten des in einem Computer gespeicherten entsprechenden Graphik- Programms.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, in dem durch den Vergleich der Idealdaten im Computer-Programm mit dem am Produkt ermittelten Meßwerten Korrekturwerte ermittelt werden, die es der Bearbeitungsmaschine ermöglichen, unter Zugrundelegung der im Computer-Programm weiter beinhalteten Idealdaten, eine konturgenaue Bearbeitung des realen Objektes durchzuführen.
  5. 5. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf einen Laserstrahl aufweist.






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