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Dokumentenidentifikation DE19854325A1 31.05.2000
Titel Linearantrieb für Scanner
Anmelder Heidelberger Druckmaschinen AG, 69115 Heidelberg, DE
Erfinder Rebetge, Lutz, 24146 Kiel, DE;
Lassen, Bernd, 24248 Mönkeberg, DE;
Retzlaff, Renè, 24784 Westerrönfeld, DE
DE-Anmeldedatum 25.11.1998
DE-Aktenzeichen 19854325
Offenlegungstag 31.05.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.05.2000
IPC-Hauptklasse H04N 1/06
IPC-Nebenklasse H04N 1/31   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Linearbewegung eines Supports (4) in einem elektronischen Reproduktionsgerät, beispielsweise in einem Scanner vom Trommeltyp. Die Vorrichtung weist einen Motor (13) mit Stator und Rotor auf. Der Stator ist an dem Motorgehäuse (14) und das Motorgehäuse (14) an dem durch Linearführungen (10, 11) geführten Support (4) verdrehgesichert befestigt. Eine Gewindespindel (7), die parallel zu den Linearführungen (10, 11) verläuft, ist stirnseitig in Lagern (8, 9) rotationsgehemmt gelagert. An dem Rotor des Motors (13) ist eine Gewindemutter (12) befestigt, welche die Gewindespindel (7) umschließt und mit dieser im Eingriff steht, wodurch die Rotationsbewegungen des Rotors in eine Linearbewegung des Support (4) umgesetzt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung zur Linearbewegung eines Elementes in einem elektronischen Reproduktionsgerät, beispielsweise in einem Abtast- oder Aufzeichnungsgerät.

In einem Abtastgerät, auch Scanner genannt, wird eine Vorlage punkt- und zeilenweisen mittels eines optoelektronischen Abtastorgans abgetastet und die abgetastete Information in ein Bildsignal umgewandelt. In einem Aufzeichnungsgerät, auch Recorder oder Belichter genannt, wird ein Aufzeichnungsmaterial mittels eines durch ein Bildsignal gesteuerten Aufzeichnungsorgans punkt- und zeilenweise belichtet.

Bei einem Scanner oder Recorder vom Trommel-Typ ist die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmaterial auf einer rotierenden Trommel befestigt. Das auf einem verschiebbaren Element, nachfolgend Support genannt, montierte Abtastorgan bzw. Aufzeichnungsorgan bewegt sich während der Abtastung bzw. Aufzeichnung mittels eines Vorschubantriebs linear in Achsrichtung an der Trommel entlang.

Ein herkömmlicher Vorschubantrieb besteht im wesentlichen aus einer Gewindespindel, die beispielsweise von einem Schrittmotor rotatorisch angetrieben wird. Die Kopplung zwischen Support und Gewindespindel erfolgt über eine Gewindemutter, die an dem Support befestigt ist und dessen Innengewinde im Eingriff mit der rotierenden Gewindespindel steht, wodurch die Drehbewegung der Gewindespindel in eine Linearbewegung des Support umgesetzt wird.

Aufgrund der relativ großen Masse der Gewindespindel wird ein erheblicher Anteil der Antriebsenergie für die Überwindung der Massenträgheit der Gewindespindel benötigt. Lediglich ein geringerer Anteil der aufgewendeten Antriebsenergie wird für die eigentliche Linearbewegung des Supports verwendet, was dazu führt, daß relativ starke Antriebsmotoren mit relativ großem Leistung verwendet werden müssen.

Um eine gute Reproduktionsqualität zu erzielen, ist außerdem eine möglichst gleichmäßige Bewegung des Supports mit Abtastorgan bzw. Aufzeichnungsorgan erforderlich, die im wesentlichen von der Qualität des Vorschubantriebs abhängig ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Linearbewegung eines Elementes in einem elektronischen Reproduktionsgerät derart auszubilden, daß eine genaue und gleichmäßige Bewegung bei einem verbesserten energetischer Wirkungsgrad erreicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein prinzipielle Ausführungsform für eine Vorrichtung zum linearen Bewegen eines Supports und

Fig. 2 eine schematisiertes Schnittbild durch einen Hohlwellenmotor.

Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Ausführungsform für eine Vorrichtung zum linearen Bewegen eines Supports am Beispiel eines Scanner vom Trommel-Typ. Eine Trommel (1) wird von einem Rotationsantrieb (2) angetrieben. Auf der rotierenden Trommel (1) ist eine abzutastende Vorlage (3) aufgespannt. Auf einem Support (4) ist ein Abtastorgan (5) moniert, welches die Vorlage (3) punkt- und zeilenweise optoelektronisch abtastet. Zur flächenhaften Abtastung der Vorlage (3) bewegt sich der Support (4) mit dem Abtastorgan (5) mittels einer Antriebsvorrichtung axial an der rotierenden Trommel (1) entlang. Eine parallel zur Drehachse (6) der Trommel (1) angeordnete feststehende Gewindespindel (7) ist an ihren Stirnseiten in ortsfesten Lagern (8, 9) gelagert und in Axialrichtung fixiert. Der Support (4) gleitet auf parallelen Linearführungen (10, 11), die in Richtung der zur Gewindespindel (7) angeordnet sind. Eine in das Gewinde der Gewindespindel (7) eingreifende Gewindemutter (12) wird von einem Motor (13), einem sogenannten Hohlwellenmotor, rotatorisch angetrieben, dessen Motorgehäuse (14) an dem Support (4) befestigt ist. Aufgrund der feststehenden Gewindespindel (7) und des mit dem Support (4) verbundenen Motorgehäuses (14) wird die Drehbewegung der Gewindemutter (12) in eine Linearbewegung des Supports (4) an der Trommel (1) entlang umgesetzt.

Ein Verdrehsicherung des Motorgehäuses (14) bei der Linearbewegung des Supports (4) wird in vorteilhafter Weise durch die Linearführungen (10, 11) erreicht, die ohnehin für die exakte Führung des Supports (4) benötigt werden. Es kann aber auch eine separate Führung vorgesehen werden, die sich in Richtung der Gewindespindel (7) erstreckt und an der das Motorgehäuse (14) verdrehsicher geführt wird. Vorzugsweise ist das eine Lager als Loslager (8) und das andere Lager als ein Radialspiel zulassendes Festlager (9) ausgebildet, wodurch sich Abstandstoleranzen zwischen Gewindespindel (7) und Linearführungen (10, 11) kompensieren lassen, um eine gleichförmige Linearbewegung zu erreichen.

Fig. 2 zeigt schematisiertes Schnittbild durch den Hohlwellenmotor (13). Ein ringförmiger Stator (15) ist an der Innenseite des hohlzylinderförmigen Motorgehäuses (14) befestigt, das mit dem Support (4) in Verbindung steht. Innerhalb des Stators (15) ist mittels zweier Ringlager (16, 17) ein hohlwellenförmiger Rotor (18) drehbar gelagert, durch dessen Hohlwelle (19) die feststehende Gewindespindel (7) verläuft. Die Gewindemutter (12), welche stirnseitig mittels einer Halterung (20) mit dem Rotor (18) verbunden ist, umschließt mindestens bereichsweise die feststehende Gewindespindel (7), wobei das Innengewinde (21) der Gewindemutter (12) mit dem Außengewinde (22) der Gewindespindel (7) im Eingriff ist.

Die Gewindemutter (12) kann beispielsweise als Gleitmutter oder als Kugelumlaufmutter ausgebildet sein und aus mindestens einem Mutternsegment bestehen. Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, den Rotor (18) selbst mit dem Innengewinde (21) zu versehen.

Durch die erfindungsgemäße Bauweise des Linearantriebes kann die Rotationsmasse und damit die Antriebsenergie erheblich reduziert werden, so daß ein Motor mit geringerer Leistung verwendet werden kann. Es ergibt sich eine preisgünstige Antriebsvorrichtung, da lediglich einfache und preiswerte Teile verwendet werden und die Anzahl der bewegten Teile im Verhältnis zu herkömmlichen Antriebsvorrichtungen erheblich reduziert werden kann.

Der erfindungsgemäße Linearantrieb ist nicht auf den in Fig. 1 beschriebenen Scanner vom Trommel-Typ begrenzt, sondern kann auch bei anderen Reproduktionsgeräten unterschiedlicher Typen Anwendung finden.

Bei einem Recorder vom Trommel-Typ ist auf der Trommel ein zu belichtendes Aufzeichnungsmaterial aufgespannt und auf dem durch die erfindungsgemäße Vorrichtung angetriebenen Support befindet sich ein Aufzeichnungsorgan.

Bei einem Scanner zur Abtastung von Durchsichtsvorlagen ist die Trommel transparent, und der durch den erfindungsgemäßen Linearantrieb bewegten Support ist u-förmig mit zwei parallel zur Drehachse der Trommel orientierten Armen ausgebildet, wobei ein Innenarm stirnseitig in die transparente Trommel hineinragt und die Durchlichtbeleuchtung trägt und an einem außerhalb der Trommel verlaufenden Außenarm das optoelektronische Abtastorgan montiert ist. In diesem Fall können die Drehachse der Trommel sowie die parallel dazu verlaufende Gewindespindel und die Linearführungen waagerecht, senkrecht oder unter einem Winkel in bezug auf die Gerätegrundfläche angeordnet sein.

Bei einem Scanner oder Recorder vom Flachbett-Typ ist die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmaterial auf dem als Tisch ausgebildeten und von dem erfindungsgemäßen Linearantrieb bewegten Support angeordnet. Bei einem Recorder vom Innentrommel-Typ, bei dem sich das Aufzeichnungsmaterial auf der Innenfläche einer stationären, zylindersegmetförmigen Belichtungsmulde befindet, ist ein Lichtstrahlablenker auf dem durch die erfindungsgemäßen Vorrichtung angetriebenen Support montiert, der sich in Achsrichtung der Belichtungsmulde bewegt und den aufzeichnenden Lichtstrahl radial über das Aufzeichnungsmaterial ablenkt.


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zur Linearbewegung eines Elementes in einem elektronischen Reproduktionsgerät, bestehend aus einem Motor (13) und einer von dem Motor (13) beaufschlagte Gewindespindel (7), dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - die Gewindespindel (7) rotationsgehemmt gelagert ist,
    2. - an einem Rotor (18) des Motors (13) eine Gewindemutter (12) befestigt ist, welche die feststehende Gewindespindel (7) mindestens bereichsweise umschließt und deren Gewinde (21) in das Gewinde (22) der Gewindespindel (7) eingreift und
    3. - ein Stator (15) des Motors (13) durch eine Verbindung mit dem Element (4) gegenüber der Gewindespindel (7) verdrehsicher geführt ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der Stator (15) von einem Motorgehäuse (14) aufgenommen ist und
    2. - das Motorgehäuse (14) mit dem Element (4) verbunden ist.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das der Motor (13) als Hohlwellenmotor ausgebildet ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - der Rotor (18) hohlwellenförmig ausgebildet ist und
    2. - die Hohlwelle (19) die Gewindespindel (7) umschließt.
  5. 5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (18) innerhalb des Motorgehäuses (14) in Ringlagern (16, 17) gelagert ist.
  6. 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurchgekennzeichnet, daß
    1. - die Gewindespindel (7) an den Stirnseiten in ortsfesten Lagern (8, 9) gelagert ist und
    2. - eines der Lager (8, 9) als ein Radialspiel zulassendes Lager ausgebildet ist.
  7. 7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Element (4) auf parallel zu der Gewindespindel (7) verlaufenden Linearführungen (10, 11) verschiebbar ist und
    2. - die verdrehsichere Führung des Stators (15) bzw. des Motorgehäuses (14) durch die Linearführungen (10, 11) für das Element (4) erfolgt.
  8. 8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Element (4) als Support ausgebildet ist und
    2. - auf dem Support (4) ein Abtastorgan montiert ist.
  9. 9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß
    1. - das Element (4) als Support ausgebildet ist und
    2. - auf dem Support (4) ein Aufzeichnungsorgan montiert ist.






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