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Analyse |
Funktionsweise Plotter HP 9872B |
| Der umzurüstende Plotter vom Typ Hewlett Packard 9872B ist ein grafischer
Tischplotter. Er wurde ab 1979 von HP für einen Listenpreis von 4200 US-Dollar
vertrieben. Er ist mikroprozessorgesteuert und bietet die Möglichkeit, im
Zusammenspiel mit Hewlett Packard Desktopcomputer-Systemen Grafiken und
Texte zu zeichnen. Der kleinstmögliche adressierbare Schrittabstand beträgt
dabei 0,025mm. Die Steuerung erfolgt über 43 verschiedene Befehle die sowohl
das Zeichnen als auch den Stiftwechsel ermöglichen. In der
Stifthaltevorrichtung ist Platz für vier verschiedene Stifte. |
Abbildung: Plotter vor Umrüstung - Quelle: 9872B Service Manual (1980) 4-34
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In der Abbildung ist zu erkennen, dass sich im Inneren sowohl das Netzteil (unten
links) zur Erzeugung der verschiedenen benötigten Spannungen aus der
Netzspannung, sowie der Mikroprozessor (unten rechts) und dessen externe
Beschaltungen zum Umsetzen der angelieferten Befehle in Signale für die
Leistungsendstufen (Deckel Mitte) befinden. Zusätzlich sind sämtliche
Sicherheitseinrichtungen bezüglich Bereichsüberschreitung und Stiftwechsler im
Plotter integriert. Die elektronischen Komponenten waren bei Beginn der Arbeit
bereits bis auf die Leistungsendstufen entfernt und somit nicht mehr
funktionsfähig.
Vgl. 9872B Service Manual (1980) 1-1 |
Mechanischer Aufbau |
Grundaufbau
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| Grundsätzlich besteht der Plotter aus einem Deckel und einem Unterteil. Der
Deckel ist aus einer einzigen Metallplatte gefertigt, an die die Rahmenteile, die
äußeren Gehäuseabdeckungen, die Stiftwechselmechanik, die Umlenkrollen für
die Stahlseile, die Motoren, die elektrostatische Folienfixierung und die
Gleitvorrichtungen des beweglichen Arms angeschraubt sind. |
Abbildung: Schema Deckel Aufbau - Quelle: 9872B Service Manual (1980) 4-33
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| Das Unterteil ist eine aus einem Stück gefertigte Wanne bestehend aus einem
Polymer mit Metalleinlagen. Es enthielt nach dem Entfernen der Elektronik bis
auf einen Lüfter und die Deckelarreritierung keine Komponenten mehr.
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X- und Y-Achse
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| Die Antriebe der beiden Achsen sind über Stahlseilsysteme realisiert, die mittels
Schrittmotoren über Kabelspulen bewegt werden. Es wird lediglich das
Stiftsenksystem bewegt und nicht das Blatt und trotzdem sind beide Motoren
fest. Diese Realisierung benötigt einen hohen mechanischen Aufwand,
ermöglicht aber eine sehr kompakte Bauform und wenig zu beschleunigende
Masse. Dies gestattet ein relativ hohe Fahr- und Anfahrgeschwindigkeiten ohne
hohen mechanischen Verschleiß. |
Abbildung: Plotter ohne Rückwanddeckel
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| Bei einer Bewegung in X-Richtung wird der gesamte Arm nach links oder rechts
bewegt. Dieser ist, wie in der Abbildung zu sehen, in einer Schiene gleitend
gelagert. Diese Schiene ist normalerweise von einem Gehäuseelement
verdeckt, das hier entfernt wurde, damit die Schiene sichtbar ist. |
Abbildung: Schema Stahlseilführung X-Richtung - Quelle: 9872B Service Manual (1980) 6-13
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| In der Abbildung ist dargestellt, wie das Stahlseil über Umlenkrollen mit dem Arm
und dem Motor verbunden ist und die Bewegungen auf den Arm übertragen
werden. Hierbei gleichen sich die Längenänderungen aus. An dem Arm ist die
Stifthalte- und Senkmechanik befestigt, die bei einer Bewegung in Y-Richtung
an dem Arm auf- und abfährt. Hierfür läuft das Stahlseil über Umlenkrollen im
Arm. |
Abbildung: Schema Stahlseilführung Y-Richtung - Quelle: 9872B Service Manual (1980) 6-11
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| Das Stahlseil wird hierfür, wie in der Abbildung zu erkennen, zweimal in den Arm
und wieder heraus geführt. Wird der Stifthalter, der an den Rollen 5 und 11
befestigt ist, nach oben unter unten bewegt, so wird gleichzeitig ein Seilelement
im Arm länger und das andere kürzer. Das Seil bleibt, wie jenes in Abbildung 4
für die X-Bewegung, auf gleichbleibender Spannung. Die Motoren sind mit
einem Haltewinkel fest am Deckel des Plotters angeschraubt und mit einer
durchgehenden Achse versehen, an deren Enden, wie in der folgenden Abbildung zu
erkennen, Öl gefüllte Dämpfer angebracht sind. |
Abbildung: Befestigung Motoren
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Stiftsenker
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| Der Stiftsenker, der am Y-Richtungsschlitten befestigt ist, wird mittels einer
Spule, die einen Elektromagneten bildet, abgesenkt. Wird eine Gleichspannung
von 12V an die Spule angelegt, so wird das ferromagnetische Plättchen und
damit der Bügel über dem Befestigungsarm angezogen und der Halter
abgesenkt. Dieser Magnet wirkt einer Feder entgegen, die beim Abschalten der
Spannung und damit dem ausbleibenden Stromfluss den Halter wieder anhebt. |
Abbildung: Stiftsenker ohne Abdeckung
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| Die Spannungsversorgung erfolgt über jeweils eine Flachleitung im Arm, sowie
in der Metallschiene an der Oberseite des Plotters. Mittels
Schleiferkontakten erfolgt die Verbindung der einzelnen Leitungselemente.
Zusätzlich ist an der Haltevorrichtung noch eine Kunststoffausformung, welche
beim Einfahren in den Stiftwechsler den Eintrocknungsschutz der Stifte über
einen Metallbügel wegschiebt. |
Stiftwechsler
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| Der Stiftwechsler am unteren Ende des Zeichenbereichs ist in das
Gehäuseelement eingelassen. Er wurde rein mechanisch ausgeführt und bietet
vier Plätze für Zeichenstifte. Diese sitzen in Halterungen und sind durch einen
Gummiring vor Austrocknung geschützt. |
Abbildung: Stiftwechsler Ansicht von Zeichenarm aus
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Um einen Stift aufzunehmen, wird der Stifthalter in das Loch links neben dem
Stift eingefahren, wobei durch die bereits erwähnte Kunststoffausbuchtung am
Halter der Gummiring mittels des Metallbügels nach unten weggedrückt wird.
Um den nun freigegebenen Stift zu entnehmen, wird nach rechts gefahren. Der
Stift befindet sich im Halter und es kann nach oben, entspricht in Abbildung 9
der Betrachterposition, aus dem Wechsler herausgefahren werden.
Soll ein Stift abgelegt werden so wird an der Position der Stifthaltevorrichtung in
den Wechsler eingefahren, im Anschluss links in die Aussparung gefahren und
der Stift ist abgelegt. Nun kann senkrecht nach oben ausgefahren werden.
Dabei drückt sich der Metallbügel wieder hoch, der Stift ist arretiert und die
Spitze wieder durch den Gummiring geschützt. |
End- und Stiftwechselschalter
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Jeder Stift im Wechsler betätigt, solange er in der Halterung sitzt, einen
Schließer, mittels dem gemeldet wird, ob ein Stift vorhanden ist oder nicht. Da
der Stiftsenker keinen Schalter hat, um zu melden, dass sich ein Stift im
Zeichenarm befindet, wird über die Schließer im Wechsler festgestellt, ob alle
Stifte in der Lagerpositionen sind oder sich einer im Senker befindet. Somit
kann nur sichergestellt werden, dass der Stiftsenker frei ist, wenn alle Stifte sich
im Wechsler befinden.
Ganz rechts neben dem Wechsler im unteren Gehäuseelement befindet sich
eine zusätzliche freie Stelle mit einem Schalter. Dieser dient als Endschalter für
die Y-Achse.
Der Endschalter für die X-Richtung wird durch ein auf der Innenseite des
Deckels mitfahrendes Element ausgelöst, wenn der Arm sich ganz rechts
befindet. |
Abbildung: Endschalter X-Richtung
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