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DE3340677A1 - Zeichen- oder graviereinrichtung - Google Patents

Zeichen- oder graviereinrichtung

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DE3340677A1
DE3340677A1 DE19833340677 DE3340677A DE3340677A1 DE 3340677 A1 DE3340677 A1 DE 3340677A1 DE 19833340677 DE19833340677 DE 19833340677 DE 3340677 A DE3340677 A DE 3340677A DE 3340677 A1 DE3340677 A1 DE 3340677A1
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Franz Kuhlmann Praezisionsmechanik und Maschinenbau GmbH and Co KG
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KUHLMANN PRAEZISIONSMECH
Franz Kuhlmann Praezisionsmechanik und Maschinenbau GmbH and Co KG
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Description

- 5 Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zeichen- oder Graviereinrichtung mit einer ersten und einer zweiten Laufwagenanordnung bestehend jeweils aus einer ersten Laufschiene mit einem verfahrbaren ersten Laufwagen und einer an diesem befestigten zweiten Laufschiene mit einem verfahrbaren zweiten Laufwagen/ wobei die erste Laufschiene der zweiten Laufwagenanordnung an dem zweiten Laufwagen der ersten Laufwagenanordnung befestigt ist, mit einem Arbeitskopf an dem zweiten Laufwagen der zweiten Laufwagenanordnung, mit Wegstrecken-Messwertaufnehmern an den Laufwagen beider Laufwagenanordnungen zur Angabe der aktuellen Koordinaten (Istkoordinaten) des Arbeitskopfes in einem wählbaren Koordinatensystem, mit elektrischen Antriebseinrichtungen zum Antreiben der beiden Laufwagen einer der Laufwagenanordnungen (Kompensationsanordnung), die während ihres nichtangetriebenen Zustandes gebremst sind.
Eine derartige Zeicheneinrichtung ist bekannt, bei der die zweite Laufwagenanordnung in der Regel als selbständiges Gerät an ein Lineal oder den Zeichenkopf der ersten Laufwagenanordnung ansetzbar ist. Der einen Zeichenstift haltende Arbeitskopf der zweiten Laufwagenanordnung wird mittels seiner Antriebe zur Ausführung vorgegebener, wählbarer Linienelemente gesteuert. Als vorgebbare Linienelemente sind zum Beispiel Zahlen oder Buchstaben oder Rundungskreise
vorgegebenen Durchmessers in einem Festwertspeicher gespeichert und über ein Wahltastenfeld auswählbar. Der Arbeitskopf der zweiten Laufwagenanordnung lässt sich innerhalb seines Hubbereiches gesteuert verfahren, um an einem vorwählbaren Ort dann eines oder mehrere der im Festwertspeicher abgespeicherten Zeichen numerisch gesteuert zu zeichnen.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Zeichen- oder Graviereinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass ein rechnergestütztes Freizeichnen oder Freigravieren in einfacher Weise möglich ist.
Diese Aufgabe wird bei der Zeichen- oder Graviereinrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäss gelöst durch eine Programmiereinheit mit Wahltastenfeld zur Vorgabe der Sollkoordinaten, die der Arbeitskopf zum Zeichnen eines gewählten Linienelementes durchlaufen soll, einen Speicher zur Speicherung der durch die Programmiereinheit eingegebenen Sollkoordinaten, eine Recheneinheit zur Ermittlung der Abweichung des Arbeitskopfes von seinen Sollkoordinaten, und mit den Antriebseinrichtungen verbundene Regeleinrichtungen, welche die Laufwagen der Kompensationsanordnung entsprechend der von der Recheneinheit ermittelten aktuellen Abweichung antreiben.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass zum Verfahren des Arbeitskopfes die Laufwagen der ersten Laufwagenanordnung wie bei einer Freizeichenmaschine leichtgängig von Hand verfahrbar sind, und dass die Laufwagen der an der ersten Laufwagenanordnung befestigten zweiten Laufwagenanordnung
zu jedem Zeitpunkt mittels der Antriebseinrichtungen zusätzlich motorisch so verfahren werden, dass der Arbeitskopf trotz ungenauer Handführung stets genau dem vorgewählten Linienelement folgt. Die zweite Laufwagenanordnung stellt somit ein Kompensationssystem dar, welches zu jedem Zeitpunkt die von Hand erzeugten unvermeidlichen Abweichungen gegenüber dem vorgebbaren Linienelement herausregelt oder kompensiert. Das am Arbeitskopf befestigte Werkzeug, zum Beispiel ein Zeichenstift, wird auf diese Weise, wenn vom Benutzer der rechnergestützte Betrieb eingeschaltet und ein zu zeichnendes Linienelement vorgewählt wird, trotz der unvermeidlichen Schwankungen, die der Arbeitskopf durch die Handführung des Systems seitens des Benutzers erfährt, genau den Sollkoordinaten nachgeführt. Unerwünschte Abweichungen, die der Benutzer bei Ausführung der entsprechenden Bewegung mit der Führungshand vollzieht und auf die Laufwagen der ersten Laufwagenanordnung überträgt, und die sich normalerweise auch auf den Arbeitskopf übertragen würden, werden durch die Messwertaufnehmer schon bei ihrem Einsetzen erfasst und mit einer wesentlich kleineren Zeitkonstante von der zweiten Laufwagenanordnung herausgeregelt oder kompensiert.
Um die Flexibilität des Systems zu erhöhen und um insbesondere die einfache Beschreibung von gewünschten Linienelementen zu ermöglichen, enthält die erfindungsgemässe Zeichen- oder Graviereinrichtung Transformationsschaltungen, welche den Wegstrecken-Messwertaufnehmern nachgeschaltet sind und die Erfassung der Istkoordinaten des Arbeitskopfes bzw. des im Arbeitskopf befindlichen Werkzeuges in jeweils einem vorgebbaren geeigneten Koordinatensystem ermöglichen. Die Programmiereinheit ermöglicht die Eingabe eines auszuführenden Linienelementes
- 8 ebenfalls in dem jeweils gewählten Koordinatensystem.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Aufsicht auf eine Zeichen- oder Graviereinrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemässe Einrichtung in Form einer Zeicheneinrichtung. An einem Zeichentisch 3 ist eine erste Laufwagenanordnung 1 so befestigt, dass eine erste Laufschiene 2 ortsfest parallel zu einer Seitenkante des Zeichentisches 3 verläuft. An der ersten Laufschiene 2 ist ein erster Laufwagen 6 verfahrbar, an dem eine zweite Laufschiene 4 befestigt ist, die sich senkrecht zur ersten Laufschiene 2 erstreckt und einen zweiten verfahrbaren Laufwagen trägt. Die beiden Laufwagen 6 und 8 der ersten Laufwagenanordnung 1 sind frei, d.h. ohne Motorantrieb verfahrbar.
Am zweiten Laufwagen 8 der ersten Laufwagenanordnung 1 ist eine zweite Läufwagenanordnung 10 mit ihrer ersten Schiene 12 befestigt, längs derer wiederum ein erster Laufwagen 16 verfahrbar ist. Am Laufwagen 16 ist eine zweite Laufschiene 14 befestigt, längs
der ein zweiter Laufwagen 18 verfahrbar ist. Die beiden Laufwagen 16, 18 besitzen je einen Antrieb 30. Bei Aktivierung der Antriebe 30 wird eine Bremse gelöst, die die Laufwagen 16, 18 an ihren Schienen 12, 14 festsetzt, wenn die Antriebe 30 ausser Wirkung sind.
Am zweiten Laufwagen 18 der zweiten Laufwagenanordnung 10 ist ein Arbeitskopf 20 befestigt, in den ein Werkzeug, zum Beispiel ein Zeichenstift, einspannbar ist.
An den Laufwagen 6, 8 und 16, 18 der ersten bzw. zweiten Laufwagenanordnung 1, 10 sind Wegstrecken-Messwertaufnehmer 9 bzw. 19 angeordnet, die an eine Addierschaltung 22 Impulse abgeben, deren Anzahl jeweils der bei einer Verschiebebewegung zurückgelegten Wegstrecke des betreffenden Lauf Wagens entspricht.
Die Addierschaltung 22 addiert die sich entsprechenden Wegstrecken der ersten und der zweiten Laufwagenanordnung 1, 10 vorzeichenrichtig und gibt an ihrem Ausgang auf diese Weise die aktuellen Koordinaten - auch als Istkoordinaten bezeichnet - des Arbeitskopfes 20 in einem durch die Richtung der Laufschienen festgelegten kartesischen Koordinatensystem an, dessen Ursprung vorgebbar ist.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Zeichen- oder Graviereinrichtung der Fig. 1. Die Messwertaufnehmer 9 von den Laufwagen 6, 8 der ersten Laufwagenanordnung 1 geben Zählimpulse, welche den zurückgelegten Wegstrecken entsprechen, an die Addierschaltung 22. Die Messwertaufnehmer 19 der Laufwagen 16, 18 der zwei-
ten Laufwagenanordnung 10 geben ebenfalls Impulse, welche den zurückgelegten Wegstrecken entsprechen, an die Addierschaltung 22. Die Addierschaltung 22 addiert die Impulse der Messwertaufnehmer 9, 19 vorzeichenrichtig in der einen und in der anderen Richtung des durch die rechtwinkligen Laufschienensysteme vorgegebenen kartesischen Koordinatensystems und gibt an ihrem Ausgang die jeweiligen Istkoordinaten des Arbeitskopfes 20 an eine Transformationsschaltung 24 ab, welche mittels einer Eingabeeinheit 26 in ein vorgewähltes Koordinatensystem umgerechnet werden können und am Ausgang der Transformationsschaltung 24 einer Anzeigeeinheit 28 zugeführt werden.
Vorgesehen ist ferner eine Programmiereinheit 32 mit einem zugehörigen Wahltastenfeld 34 zur Vorgabe von Sollkoordinaten, die der Arbeitskopf 20 zum Zeichnen oder Gravieren eines gewünschten Linienelementes durchlaufen soll. An die Programmiereinheit 32 ist ein Speicher 3 6 angeschlossen, welcher von der Programmiereinheit die eingegebenen Sollkoordinaten erhält und speichert. Die Sollkoordinaten lassen sich in jedem Koordinatensystem abspeichern, mit dem die Istkoordinaten ermittelbar sind.
Eine Recheneinheit 38 empfängt vom Ausgang der Transformationsschaltung 24 beständig die Istkoordinaten des Arbeitskopfes 20 und ermittelt aus den Istkoordinaten und den aus dem Speicher 36 erhaltenen SoIlkoordinaten des gewünschten Linienelementes die aktuelle Abweichung des Arbeitskopfes. Die Recheneinheit 38 gibt an ihrem Ausgang ein der festgestellten Abweichung des Arbeitskopfes entsprechendes Diskriminatorsignal an eine Regeleinrichtung 40 ab, die mit den Antriebsein-
richtungen 30 der Laufwagen 16, 18 verbunden ist und die Antriebseinrichtungen 30 entgegen der festgestellten Abweichung solange antreibt, bis die Abweichung kompensiert ist.
Die Recheneinheit 38 kann nach Art einer Zweipunktregelung arbeiten und für das betreffende vorgegebene Linienelement in vorgegebenem Abstand Grenzkurven berechnen und im Speicher 36 abspeichern. Entsprechend einer derartigen Regelung gibt die Recheneinheit 38 stets dann ein Diskriminatorsignal an die Regeleinrichtungen 40 ab, sobald die von der Transformationsschaltung 24 abgegebenen Istkoordinaten ausserhalb der von den Grenzkurven eingeschlossenen Fläche liegen.
Alternativ berechnet die Recheneinheit um diskrete, eng benachbarte Punkte des vorgegebenen Linienelementes sich überlappende Toleranzflächen und aktiviert die Regeleinrichtung immer dann, wenn die Istkoordinaten des Arbeitskopfes ausserhalb der Toleranzflächen liegen.
Die Recheneinheit 38 kann den aktuellen Abstand zwischen den Istkoordinaten des Arbeitskopfes und den Sollkoordinaten berechnen und - alternativ - die Regeleinrichtungen immer dann aktivieren, wenn der Abstand eine vorgegebene Grosse überschreitet.
Im Rechner ist ein fest auf die zweite Laufwagenanordnung, d.h. die Kompensationsanordnung 10, bezogener Aktivbereich 50 festlegbar, der innerhalb des maximalen Hubbereiches oder Arbeitsbereiches der Laufwagen 16, 18 liegt. Die Recheneinheit 38 gibt jeweils dann ein Warnsignal ab, wenn - zum Beispiel nach mehreren aufeinanderfolgenden Kompensationsvorgängen - der Arbeitskopf 20
an den Rand des Arbeitsbereiches der Kompensationsanordnung verfahren wurde und dabei den Aktivbereich verlässt. Das Warnsignal der Recheneinheit kann als zusätzliche Information dem Benutzer anzeigen, in welcher Richtung der Arbeitskopf 20 den Aktivbereich 50 verlassen hat, damit der Benutzer bei der weiteren mit Hand geführten Bewegung des Arbeitskopfes der Arbeitskopf wieder in den Aktivbereich der Kompensationsanordnung zurückgefahren wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Verfahrung der Laufwagen 6, 8 der ersten Laufwagenanordnung, welche der Bewegung der Führungshand des Benutzers folgt, auch dem vorgegebenen Linienelement ohne zu starke Abweichungen nachfolgt.
Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung besitzen die Laufwagen 6, 8 der ersten Laufwagenanordnung 1 einstellbare Bremsen, die die Einstellung von während der Bewegung der Laufwagen 6, 8 wirkenden Reibungskräften ermöglichen.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich zu dem Arbeitskopf 20, der das Werkzeug (Zeichenstift, Gravierwerkzeug etc.) trägt, ein Handgriff vorgesehen, der fest mit dem Laufwagen 8 der ersten Laufwagenanordnung 1 verbunden ist, so dass auf die Kompensationsanordnung 10, insbesondere auf den Arbeitskopf 20, von der Hand des Benutzers keine Kräfte ausgeübt werden, welche die Kompensationsbewegungen der Laufwagen 16, 18 behindern. Der mit dem Laufwagen 8 fest verbundene Handgriff kann zum Beispiel über dem Aktivbereich 50, bevorzugt in der Mitte des Aktivbereiches, über der Kompensationsanordnung 10 liegen.
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Claims (9)

EISENFÜHR :& "SPEISER. - Patentanwälte ' turepean Patent AiK>rneys- -" - " Unser Zeichen: K 192 Anmelder /lnh.: Franz Aktenzeichen: Neuanitieldung Patentanwälte Dipl.-Ing. Günther Eisenführ Dipl.-Ing. Dieter K. Speiser Dr.-Ing. Werner W. Rabus Datum: 8. November 1983 Dipl.-Ing. Detlef Ninnemann Franz Kuhlmann Präzisionsmechanik und Maschinenbau GmbH & Co. KG, 2940 Wilhelmshaven Zeichen- oder Graviereinrichtung Ansprüche
1.J Zeichen- oder Graviereinrichtung,
a) mit einer ersten und einer zweiten Laufwagenanordnung (1, 10) bestehend jeweils aus einer ersten Laufschiene (2, 12) mit einem verfahrbaren ersten Laufwagen (6, 16) und einer an diesem befestigten zweiten Laufschiene (4, 14) mit einem verfahrbaren zweiten Laufwagen (8, 18),
b) wobei die erste Laufschiene (12) der zweiten Laufwagenanordnung (10) an dem zweiten Laufwagen (8) der ersten Laufwagenanordnung (1) befestigt ist,
c) mit einem Arbeitskopf (20) an dem zweiten Laufwagen (18) der zweiten Laufwagenanordnung (10),
d) mit Wegstrecken-Messwertaufnehmern (9, 19) an den Laufwagen beider LaufWagenanordnungen (1, 10) zur Angabe der aktuellen Koordinaten (Istkoordinaten) des Arbeitskopfes (20) in einem wählbaren Ko-
WWR/kl
Martinistraße 24 D-28OO Bremen 1 Telefon (0421) 32 80 37 Telccopicrer Telex 02 44 020 fcpat d
ordinatensystem,
e) mit elektrischen Antriebseinrichtungen (30) zum Antreiben der beiden Laufwagen (16, 18) einer der Laufwagenanordnungen (Kompensationsanordnung), die während ihres nichtangetriebenen Zustandes gebremst sind,
gekennzeichnet durch
f) eine Programmiereinheit (32) mit Wahltastenfeld (34) zur Vorgabe der Sollkoordinaten, die der Arbeitskopf (20) zum Zeichnen eines gewählten Linienelementes durchlaufen soll,
g) einen Speicher (36) zur Speicherung der durch die Programmiereinheit (32) eingegebenen Sollkoordinaten,
h) eine Recheneinheit (38) zur Ermittlung der Abweichung des Arbeitskopfes (20) von seinen Sollkoordinaten ,
i) und mit den Antriebseinrichtungen (30) verbundene Regeleinrichtungen (40), welche die Laufwagen (16, 18) der Kompensationsanordnung (10) entsprechend der von der Recheneinheit (38) ermittelten aktuellen Abweichung antreiben.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen (30) die Laufwagen (16, 18) der zweiten Laufwagenanordnung (10) antreiben, welche die Kompensationsanordnung darstellt.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder '2, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) auf beiden Seiten des vorgegebenen Linienelementes Grenzkurven berechnet und im Speicher (36) abspeichert, und dass die Recheneinheit (38) die Regeleinrichtungen (40)
aktiviert, wenn die Istkoordinaten ausserhalb der von den Grenzkurven eingeschlossenen Fläche liegen.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Re dieneinheit um diskrete eng benachbarte Punkte des vorgegebenen Linienelementes sich überlappende Toleranzflächen berechnet und die Regeleinrichtungen (40) aktiviert, wenn die Istkoordinaten des Arbeitskopfes (20) ausserhalb der Toleranzflächen liegen.
5. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit (38) näherungsweise den aktuellen Abstand zwischen den Istkoordinaten des Arbeitskopfes und den Sollkoordinaten berechnet und die Regeleinrichtungen aktiviert, wenn der Abstand eine vorgegebene Grosse überschreitet.
6. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein fest auf die Kompensationsanordnung (10) bezogener Aktivbereich (50) festlegbar ist, der innerhalb des Hubbereiches der Laufwagen (16, 18) der Kompensationsanordnung (10) liegt, und dass die Recheneinheit (38) ein Warnsignal abgibt, wenn der Arbeitskopf (20) den Aktivbereich &50) verlässt.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Warnsignal der Recheneinheit (38) dem Benutzer anzeigt, in welcher Richtung der Arbeitskopf (20) den Aktivbereich verlässt.
8. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicher (36) die vom Arbeitskopf (20) zuvor durchlaufenen Istkoordinaten
-A-
speichert und bei der Berechnung der aktuellen Abweichung der Istkoordinaten von den Sollkoordinaten mehrere zurückliegende Istkoordinaten oder einen aus den zurückliegenden Istkoordinaten gebildeten angrenzenden Streckenabschnitt verwendet.
9. Einrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass fest mit dem zweiten Laufwagen (8) der ersten Laufwagenanordnung ein Handgriff zum Führen des Arbeitskopfes (20) verbunden ist.
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