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DE19854325A1 - Linear drive for scanners - Google Patents

Linear drive for scanners

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Publication number
DE19854325A1
DE19854325A1 DE1998154325 DE19854325A DE19854325A1 DE 19854325 A1 DE19854325 A1 DE 19854325A1 DE 1998154325 DE1998154325 DE 1998154325 DE 19854325 A DE19854325 A DE 19854325A DE 19854325 A1 DE19854325 A1 DE 19854325A1
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DE
Germany
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support
threaded spindle
motor
rotor
motor housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE1998154325
Other languages
German (de)
Inventor
Lutz Rebetge
Bernd Lassen
Rene Retzlaff
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Heidelberger Druckmaschinen AG
Original Assignee
Heidelberger Druckmaschinen AG
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Publication date
Application filed by Heidelberger Druckmaschinen AG filed Critical Heidelberger Druckmaschinen AG
Priority to DE1998154325 priority Critical patent/DE19854325A1/en
Priority to PCT/DE1999/003347 priority patent/WO2000031961A1/en
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Abstract

The present invention relates to a device intended for the linear displacement of a support (4) in an electronic reproduction apparatus (4), e.g. in a drum-type scanner. The device comprises a motor (13) with a stator and a rotor. The stator is fixed to the motor housing (14) so as to be rotationally blocked, while said motor housing (14) is fixed to the support (4) so as to be rotationally blocked, said support being guided by linear guiding members (10, 11). A threaded rod (7) parallel to the linear guiding members (10, 11) is mounted on its front side into bearings (8, 9) so as to be rotationally blocked. A threaded nut (12) surrounding the threaded rod (7) and co-operating with the same is mounted on the rotor of the motor (13) so that the rotating movement of the rotor can be converted into a linear displacement of the support (4).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektronischen Reproduktionstechnik und betrifft eine Vorrichtung zur Linearbewegung eines Elementes in einem elek­ tronischen Reproduktionsgerät, beispielsweise in einem Abtast- oder Aufzeich­ nungsgerät.The invention relates to the field of electronic reproduction technology and relates to a device for linear movement of an element in an elec tronic reproduction device, for example in a scanning or recording device.

In einem Abtastgerät, auch Scanner genannt, wird eine Vorlage punkt- und zei­ lenweisen mittels eines optoelektronischen Abtastorgans abgetastet und die ab­ getastete Information in ein Bildsignal umgewandelt. In einem Aufzeichnungsgerät, auch Recorder oder Belichter genannt, wird ein Aufzeichnungsmaterial mittels ei­ nes durch ein Bildsignal gesteuerten Aufzeichnungsorgans punkt- und zeilenweise belichtet.In a scanning device, also called a scanner, a template is point and point lenweise scanned by means of an optoelectronic scanning element and the keyed information converted into an image signal. In a recorder, also called recorder or imagesetter, is a recording material using egg nes point and line by line controlled by an image signal exposed.

Bei einem Scanner oder Recorder vom Trommel-Typ ist die Vorlage bzw. das Auf­ zeichnungsmaterial auf einer rotierenden Trommel befestigt. Das auf einem ver­ schiebbaren Element, nachfolgend Support genannt, montierte Abtastorgan bzw. Aufzeichnungsorgan bewegt sich während der Abtastung bzw. Aufzeichnung mit­ tels eines Vorschubantriebs linear in Achsrichtung an der Trommel entlang.In the case of a scanner or recorder of the drum type, the template is open drawing material attached to a rotating drum. That on a ver sliding element, hereinafter referred to as support, mounted sensing element or The recording element moves along with the scanning or recording means of a feed drive linearly along the drum in the axial direction.

Ein herkömmlicher Vorschubantrieb besteht im wesentlichen aus einer Gewinde­ spindel, die beispielsweise von einem Schrittmotor rotatorisch angetrieben wird. Die Kopplung zwischen Support und Gewindespindel erfolgt über eine Gewinde­ mutter, die an dem Support befestigt ist und dessen Innengewinde im Eingriff mit der rotierenden Gewindespindel steht, wodurch die Drehbewegung der Gewinde­ spindel in eine Linearbewegung des Support umgesetzt wird.A conventional feed drive essentially consists of a thread spindle, which is driven in rotation by a stepper motor, for example. The coupling between the support and the threaded spindle takes place via a thread nut that is attached to the support and its internal thread engages with the rotating lead screw stands, causing the rotational movement of the thread spindle is converted into a linear movement of the support.

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 müs­ sen.Due to the relatively large mass of the threaded spindle, a significant proportion the drive energy for overcoming the inertia of the threaded spindle needed. Only a smaller proportion of the drive energy expended used for the actual linear movement of the support, which leads to the fact that  relatively strong drive motors with relatively large power must be used sen.

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.In order to achieve good reproduction quality, one is also possible smooth movement of the support with the scanning organ or recording organ required, which essentially depends on the quality of the feed drive is.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Linearbe­ wegung eines Elementes in einem elektronischen Reproduktionsgerät derart aus­ zubilden, daß eine genaue und gleichmäßige Bewegung bei einem verbesserten energetischer Wirkungsgrad erreicht wird.The object of the present invention is therefore a device for linear movement of an element in an electronic reproducing device to form a precise and smooth movement with an improved energetic efficiency is achieved.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments are in the subclaims specified.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to FIGS. 1 and 2.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein prinzipielle Ausführungsform für eine Vorrichtung zum linearen Bewegen eines Supports und Fig. 1 shows a basic embodiment for a device for linear movement of a support and

Fig. 2 eine schematisiertes Schnittbild durch einen Hohlwellenmotor. Fig. 2 is a schematic sectional view through a hollow shaft motor.

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 rotie­ renden Trommel (1) ist eine abzutastende Vorlage (3) aufgespannt. Auf ei­ nem Support (4) ist ein Abtastorgan (5) moniert, welches die Vorlage (3) punkt- und zeilenweise optoelektronisch abtastet. Zur flächenhaften Abta­ stung der Vorlage (3) bewegt sich der Support (4) mit dem Abtastorgan (5) mittels einer Antriebsvorrichtung axial an der rotierenden Trommel (1) ent­ lang. Eine parallel zur Drehachse (6) der Trommel (1) angeordnete festste­ hende Gewindespindel (7) ist an ihren Stirnseiten in ortsfesten Lagern (8, 9) gelagert und in Axialrichtung fixiert. Der Support (4) gleitet auf parallelen Li­ nearführungen (10, 11), die in Richtung der zur Gewindespindel (7) angeord­ net sind. Eine in das Gewinde der Gewindespindel (7) eingreifende Gewin­ demutter (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 Drehbe­ wegung der Gewindemutter (12) in eine Linearbewegung des Supports (4) an der Trommel (1) entlang umgesetzt. Fig. 1 for a device for linearly moving showing a basic embodiment of a support on the example of a scanner of a drum type. A drum ( 1 ) is driven by a rotary drive ( 2 ). On the rotating drum ( 1 ) is a template to be scanned ( 3 ) stretched. On a support ( 4 ) a scanning element ( 5 ) is mounted, which scans the template ( 3 ) point by line and line by line optoelectronically. For flat scanning of the template ( 3 ), the support ( 4 ) with the scanning element ( 5 ) moves axially along the rotating drum ( 1 ) by means of a drive device. A fixed spindle ( 7 ) arranged parallel to the axis of rotation ( 6 ) of the drum ( 1 ) is mounted on its end faces in fixed bearings ( 8 , 9 ) and fixed in the axial direction. The support ( 4 ) slides on parallel linear guides ( 10 , 11 ) which are arranged in the direction of the threaded spindle ( 7 ). A threaded nut ( 12 ) engaging in the thread of the threaded spindle ( 7 ) is rotatably driven by a motor ( 13 ), a so-called hollow shaft motor, the motor housing ( 14 ) of which is attached to the support ( 4 ). Due to the fixed threaded spindle ( 7 ) and the motor housing ( 14 ) connected to the support ( 4 ), the rotary motion of the threaded nut ( 12 ) is converted into a linear movement of the support ( 4 ) along the drum ( 1 ).

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 wer­ den. 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) aus­ gebildet, wodurch sich Abstandstoleranzen zwischen Gewindespindel (7) und Linearführungen (10, 11) kompensieren lassen, um eine gleichförmige Line­ arbewegung zu erreichen.An anti-rotation device of the motor housing ( 14 ) during the linear movement of the support ( 4 ) is advantageously achieved by the linear guides ( 10 , 11 ), which are required anyway for the exact guidance of the support ( 4 ). However, a separate guide can also be provided, which extends in the direction of the threaded spindle ( 7 ) and on which the motor housing ( 14 ) is guided so that it cannot rotate. Preferably, the one bearing as a floating bearing ( 8 ) and the other bearing as a radial clearance permitting fixed bearing ( 9 ) is formed, whereby distance tolerances between the threaded spindle ( 7 ) and linear guides ( 10 , 11 ) can be compensated in order to achieve a uniform linear movement .

Fig. 2 zeigt schematisiertes Schnittbild durch den Hohlwellenmotor (13). Ein ring­ förmiger Stator (15) ist an der Innenseite des hohlzylinderförmigen Motorge­ häuses (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 mit­ tels einer Halterung (20) mit dem Rotor (18) verbunden ist, umschließt min­ destens bereichsweise die feststehende Gewindespindel (7), wobei das In­ nengewinde (21) der Gewindemutter (12) mit dem Außengewinde (22) der Gewindespindel (7) im Eingriff ist. Fig. 2 shows a schematic sectional view through the hollow shaft motor ( 13 ). A ring-shaped stator ( 15 ) is attached to the inside of the hollow cylindrical Motorge housing ( 14 ) which is in communication with the support ( 4 ). A hollow shaft-shaped rotor ( 18 ) is rotatably mounted within the stator ( 15 ) by means of two ring bearings ( 16 , 17 ), through whose hollow shaft ( 19 ) the fixed threaded spindle ( 7 ) runs. The threaded nut ( 12 ), which is connected on the end face by means of a holder ( 20 ) to the rotor ( 18 ), encloses at least in some areas the fixed threaded spindle ( 7 ), the internal thread ( 21 ) of the threaded nut ( 12 ) having the external thread ( 22 ) the threaded spindle ( 7 ) is engaged.

Die Gewindemutter (12) kann beispielsweise als Gleitmutter oder als Kugel­ umlaufmutter ausgebildet sein und aus mindestens einem Mutternsegment bestehen. Grundsätzlich ist es ebenfalls möglich, den Rotor (18) selbst mit dem Innengewinde (21) zu versehen.The threaded nut ( 12 ) can, for example, be designed as a slide nut or as a ball nut and consist of at least one nut segment. In principle, it is also possible to provide the rotor ( 18 ) with the internal thread ( 21 ) itself.

Durch die erfindungsgemäße Bauweise des Linearantriebes kann die Rotati­ onsmasse 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 her­ kömmlichen Antriebsvorrichtungen erheblich reduziert werden kann.Due to the construction of the linear drive according to the invention, the Rotati onsmasse and thus the drive energy can be significantly reduced, so that a lower power motor can be used. There is one Inexpensive drive device, since only simple and inexpensive parts used and the number of moving parts in relation to ago conventional drive devices can be significantly reduced.

Der erfindungsgemäße Linearantrieb ist nicht auf den in Fig. 1 beschriebenen Scanner vom Trommel-Typ begrenzt, sondern kann auch bei anderen Re­ produktionsgeräten unterschiedlicher Typen Anwendung finden.The linear drive according to the invention is not limited to the drum-type scanner described in FIG. 1, but can also be used in other production devices of different types.

Bei einem Recorder vom Trommel-Typ ist auf der Trommel ein zu belichten­ des Aufzeichnungsmaterial aufgespannt und auf dem durch die erfindungs­ gemäße Vorrichtung angetriebenen Support befindet sich ein Aufzeich­ nungsorgan.In the case of a drum-type recorder, one must be exposed on the drum of the recording material spanned and on which by the Invention According device driven support is a record organ.

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 Trom­ mel 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 waage­ recht, senkrecht oder unter einem Winkel in bezug auf die Gerätegrundfläche angeordnet sein.The drum is in a scanner for scanning transparencies transparent, and the moved by the linear drive according to the invention Support is U-shaped with two parallel to the axis of rotation of the drum Arms formed, with an inner arm face into the transparent trom mel protrudes and carries the transmitted light and on an outside the outer arm running the optoelectronic scanning element is mounted. In this case, the axis of rotation of the drum and the parallel threaded spindle and the linear guides  right, vertical or at an angle to the base of the device be arranged.

Bei einem Scanner oder Recorder vom Flachbett-Typ ist die Vorlage bzw. das Aufzeichnungsmaterial auf dem als Tisch ausgebildeten und von dem er­ findungsgemäßen Linearantrieb bewegten Support angeordnet. Bei einem Recorder vom Innentrommel-Typ, bei dem sich das Aufzeichnungsmaterial auf der Innenfläche einer stationären, zylindersegmetförmigen Belichtungs­ mulde befindet, ist ein Lichtstrahlablenker auf dem durch die erfindungsge­ mäßen Vorrichtung angetriebenen Support montiert, der sich in Achsrichtung der Belichtungsmulde bewegt und den aufzeichnenden Lichtstrahl radial über das Aufzeichnungsmaterial ablenkt.In the case of a scanner or recorder of the flat bed type, the template or the recording material on the trained as a table and from which he linear drive moving support arranged according to the invention. At a Internal drum type recorder in which the recording material on the inner surface of a stationary, cylinder segment-shaped exposure trough is a light beam deflector on the by the fiction According to the device driven support mounted, which extends in the axial direction the exposure trough moves and the recording light beam radially over deflects the recording material.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Linearbewegung eines Elementes in einem elektronischen Re­ produktionsgerät, bestehend aus einem Motor (13) und einer von dem Motor (13) beaufschlagte Gewindespindel (7), dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Gewindespindel (7) rotationsgehemmt gelagert ist,
  • - an einem Rotor (18) des Motors (13) eine Gewindemutter (12) befestigt ist, welche die feststehende Gewindespindel (7) mindestens bereichsweise um­ schließt und deren Gewinde (21) in das Gewinde (22) der Gewindespindel (7) eingreift und
  • - ein Stator (15) des Motors (13) durch eine Verbindung mit dem Element (4) gegenüber der Gewindespindel (7) verdrehsicher geführt ist.
1. Device for linear movement of an element in an electronic production device Re, consisting of a motor ( 13 ) and a motor ( 13 ) acted upon by the threaded spindle ( 7 ), characterized in that
  • - The threaded spindle ( 7 ) is rotationally inhibited,
  • - On a rotor ( 18 ) of the motor ( 13 ), a threaded nut ( 12 ) is attached, which at least partially closes the fixed threaded spindle ( 7 ) and whose thread ( 21 ) engages in the thread ( 22 ) of the threaded spindle ( 7 ) and
  • - A stator ( 15 ) of the motor ( 13 ) through a connection with the element ( 4 ) against the threaded spindle ( 7 ) is guided against rotation.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Stator (15) von einem Motorgehäuse (14) aufgenommen ist und
  • - das Motorgehäuse (14) mit dem Element (4) verbunden ist.
2. Device according to claim 1, characterized in that
  • - The stator ( 15 ) is received by a motor housing ( 14 ) and
  • - The motor housing ( 14 ) is connected to the element ( 4 ).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das der Mo­ tor (13) als Hohlwellenmotor ausgebildet ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the Mo tor ( 13 ) is designed as a hollow shaft motor. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Rotor (18) hohlwellenförmig ausgebildet ist und
  • - die Hohlwelle (19) die Gewindespindel (7) umschließt.
4. The device according to claim 3, characterized in that
  • - The rotor ( 18 ) is hollow and
  • - The hollow shaft ( 19 ) surrounds the threaded spindle ( 7 ).
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Rotor (18) innerhalb des Motorgehäuses (14) in Ringlagern (16, 17) gelagert ist.5. The device according to at least one of claims 1 to 4, characterized in that the rotor ( 18 ) within the motor housing ( 14 ) is mounted in ring bearings ( 16 , 17 ). 6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurchgekenn­ zeichnet, daß
  • - die Gewindespindel (7) an den Stirnseiten in ortsfesten Lagern (8, 9) gela­ gert ist und
  • - eines der Lager (8, 9) als ein Radialspiel zulassendes Lager ausgebildet ist.
6. The device according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that
  • - The threaded spindle ( 7 ) on the end faces in fixed bearings ( 8 , 9 ) is gela and
  • - One of the bearings ( 8 , 9 ) is designed as a radial clearance bearing.
7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - das Element (4) auf parallel zu der Gewindespindel (7) verlaufenden Linear­ führungen (10, 11) verschiebbar ist und
  • - die verdrehsichere Führung des Stators (15) bzw. des Motorgehäuses (14) durch die Linearführungen (10, 11) für das Element (4) erfolgt.
7. The device according to at least one of claims 1 to 6, characterized in that
  • - The element ( 4 ) on parallel to the threaded spindle ( 7 ) linear guides ( 10 , 11 ) is displaceable and
  • - The twist-proof guidance of the stator ( 15 ) or the motor housing ( 14 ) through the linear guides ( 10 , 11 ) for the element ( 4 ).
8. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - das Element (4) als Support ausgebildet ist und
  • - auf dem Support (4) ein Abtastorgan montiert ist.
8. The device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that
  • - The element ( 4 ) is designed as a support and
  • - A sensing element is mounted on the support ( 4 ).
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
  • - das Element (4) als Support ausgebildet ist und
  • - auf dem Support (4) ein Aufzeichnungsorgan montiert ist.
9. The device according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that
  • - The element ( 4 ) is designed as a support and
  • - On the support ( 4 ) a recording element is mounted.
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