DE19611903C1 - Linearantrieb zum Umsetzen einer Rotations- in eine Linearbewegung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Linearantrieb zum Umsetzen einer Rotations- in eine Linearbewegung, insbesondere für elektro­ grafische Druck- und Kopiergeräte, umfassend einen Motor, eine Antriebswelle, eine Antriebsspindel und eine Übertra­ gungsvorrichtung, wobei die Antriebsspindel an einem Ende über eine starre Kupplung mit der Antriebswelle des Motors verbunden ist, und auf der Antriebsspindel die Übertragungs­ vorrichtung angeordnet ist, die die Bewegung der Antriebs­ spindel auf eine linear zu führende Vorrichtung überträgt, wobei die Antriebsspindel als spiralförmig gewickelter Draht ausgebildet ist.

Linearantriebe sind für vielfältige technische Anwendungen in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. Üblicherweise wird die Rotationsspindel der Antriebswelle auf eine Antriebsspin­ del übertragen und von dieser mittels einer Übertragungsvor­ richtung in eine Linearbewegung umgesetzt. Die Antriebsspin­ del kann mittels einer flexiblen oder starren Kupplung mit der Antriebswelle verbunden sein. Die Verwendung einer starren Kupplung verringert gegenüber einer flexiblen Kupplung den baulichen Aufwand.

Eine weitere Möglichkeit zur Realisierung eines Linearan­ triebs besteht darin, daß die Antriebswelle einen Endlos-Rie­ men antreibt, wobei die Rotationsbewegung der Antriebswelle durch den Antriebsriemen in eine partielle Linearbewegung umgesetzt wird. Der Vorteil eines solchen Linearantriebs ist der verhältnismäßig geringe Herstellungsaufwand. Nachteilig bei Verwendung von Endlos-Riemen ist der erhöhte Platzbedarf aufgrund der notwendigen Rückführung des Endlos-Riemens. Ins­ besondere in elektrografischen Druck- und Kopiergeräten ist der zur Verfügung stehende Raum für den Linearantrieb sehr gering.

Aus der oberbegriffsbildenden EP-A-0 433 630 ist ein Line­ arantrieb bekannt, der eine Reinigungsvorrichtung längs einer Achse führt. Um eine starre Stange ist ein flexibler Draht schraubenförmig gewickelt, der an mindestens einer Stelle mit der Stange fest verbunden ist. Eine Mitnehmervorrichtung greift in die Gänge des gewickelten Drahtes und wird durch die Rotation des Drahtes mit der Stange linear vorwärtsbe­ wegt.

Das DE-GM 19 64 035 beschreibt ebenfalls einen Linearantrieb, bei dem ein Draht um eine starre Stange gewickelt und mit dieser verbunden ist. Die Stange mit dem Draht ist in einem hohlförmigen Profil drehend angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Linearan­ trieb, insbesondere für elektrografische Druck- und Kopierge­ räte zu schaffen, der bei geringem Platzbedarf einfach aufge­ baut ist.

Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Führung des spiralförmig gewickelten Drahtes in einem hohlförmigen, längsgeschlitzten Strangpreßprofil, wobei die Übertragungsvorrichtung zwischen Draht und Strangpreßpro­ fil angeordnet ist, und die Mitnehmervorrichtung in dem Schlitz geführt wird, wird die Festigkeit des spiralförmig gewickelten Drahtes erhöht. Außerhalb des Strangpreßprofiles kann dann eine an die Mitnehmervorrichtung gekoppelte Vor­ richtung linear bewegt werden.

Durch die Ausbildung der Antriebsspindel als spiralförmig gewickelter Draht wird der konstruktive Aufwand für den Line­ arantrieb reduziert, so daß seine Funktion mit einem Endlos-Riemen vergleichbar ist, aber gegenüber dem Endlos-Riemen erheblich weniger Raum benötigt. Der spiralförmig gewickelte Draht läßt sich einfach und kostengünstig herstellen und den vorliegenden Gegebenheiten einfach anpassen, z. B. durch Vari­ ierung des Drahtdurchmessers oder der Anzahl der Windungen. Des weiteren kann der spiralförmig gewickelte Draht Ferti­ gungstoleranzen der Mitnehmervorrichtung aufgrund seiner Fle­ xibilität besser ausgleichen als eine starre Antriebsspindel, wodurch der konstruktive Aufwand für die Mitnehmervorrichtung verringert werden kann.

Durch die Ausbildung der Übertragungsvorrichtung als Hülse, in die eine Öffnung eingearbeitet ist, durch die ein Zylin­ derstift als Mitnehmervorrichtung durchgeführt ist, der zwi­ schen zwei Windungen des Drahtes eingreift, können die beiden Vorrichtungen konstruktiv einfach und platzsparend ausgeführt werden.

Mittels einer starren Stange, die durch die Windungen des Drahtes geführt und an ihren Enden mit dem Draht verbunden wird, kann die Festigkeit des spiralförmig gewickelten Drah­ tes weiter erhöht werden. Die starre Stange und das Strang­ preßprofil können auch gemeinsam eingesetzt werden.

Durch die Ausbildung des Getriebemotors als Elektromotor mit Stromumkehr werden Überlastungen des Getriebemotors vermie­ den. Fährt z. B. die linear zu bewegende Vorrichtung gegen ein Hindernis, so erhöht sich der dem Elektromotor zugeführte Strom. Wird ein einstellbarer Grenzwert überschritten, so wird die Stromrichtung automatisch gedreht und die Antriebs­ spindel wird zurückgedreht. Durch diese Maßnahme wird die Betriebssicherheit des Linearantriebes erhöht.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Linearantrieb zum Antrieb einer Reinigungsvorrichtung für eine Selfoc-Leiste in opti­ schen Zeichengeneratoren für elektrografische Druck- bzw. Kopiergeräte verwenden, wo zwischen der zu reinigenden Sel­ foc-Leiste und einem zu belichtenden Fotoleiter nur wenig Raum zur Verfügung steht. Des weiteren läßt sich das durch die Drehung des spiralförmig gewickelten Drahtes hervorgeru­ fene, auf die Übertragungsvorrichtung wirkende Drehmoment zum Heben bzw. Absenken der Reinigungsvorrichtung auf die Selfoc-Leiste ausnutzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Diese einzige Zeichnung zeigt als

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil des Linearan­ triebs.

In der Fig. 1 ist ein Teil des Linearantriebs 10 im Längs­ schnitt dargestellt. Ein als Antriebsspindel dienender, spi­ ralförmig gewickelter Draht 12 ist an einem Ende über eine starre Kupplung 14 auf einer nicht dargestellten Antriebs­ welle eines Getriebemotors gelagert. Am gegenüberliegenden Ende ist der spiralförmig gewickelte Draht 12 in einer Lager­ buchse 16 gelagert. Durch den Kern der Windungen des spiral­ förmigen Drahtes 12 ist in Längsrichtung eine starre Stange 18 geführt, die an ihren Enden mit dem Draht 12 verbunden ist. Zwischen der Lagerbuchse 16 und der Kupplung 14 ist um den spiralförmig gewickelten Draht 12 eine Hülse 20 angeord­ net. Durch eine in die Hülse 20 eingearbeitete Öffnung ist ein Zylinderstift 22 eingepreßt, der durch die Hülse 20 zwi­ schen zwei Windungen des spiralförmig gewickelten Drahts 12 reicht. Der Zylinderstift 22 steht dabei senkrecht zur Bewe­ gungsrichtung 24 des Linearantriebs 10.

Mittels einer Antriebswelle (nicht dargestellt) eines Getrie­ bemotors wird der spiralförmig gewickelte Draht 12 über die Kupplung 14 in Rotation gebracht. Aufgrund der festen Verbin­ dung zwischen dem spiralförmig gewickelten Draht 12 und der Kupplung 14, die z. B. mittels eines Flansches realisiert ist, wird die Rotationsbewegung der Antriebswelle auf die Windun­ gen des spiralförmig gewickelten Drahtes 12 übertragen. Auf­ grund der Steigung der Windungen des spiralförmig gewickelten Drahtes 12 kommt es zu einer örtlichen Bewegung derselben, so daß die Windungen den Zylinderstift 22, und damit die mit ihm verbundene Hülse 22, in Richtung der Lagerbuchse 16 linear verschieben. Wird die Drehrichtung der Antriebswelle gewech­ selt, so wechselt auch die Drehrichtung der Windungen des spiralförmig gewickelten Drahtes 12, so daß aufgrund der Steigung der Windungen des spiralförmig gewickelten Drahts 12 der Zylinderstift 22 in Richtung der Kupplung 14 bewegt und somit die Hülse 20 in Richtung der Kupplung 14 zurückgescho­ ben wird. Zum linearen Antrieb einer Vorrichtung wird diese mit der Hülse 20 gekoppelt und dann abhängig von der Dreh­ richtung der Antriebswelle bzw. des spiralförmig gewickelten Drahts 12 in der Bewegungsrichtung 24 linear verfahren. Die starre Stange 18, die vorzugsweise als Stahlstange ausgebil­ det ist, verhindert, daß sich der spiralförmig gewickelte Draht 12 durchbiegt, und somit seinen Kontakt mit dem Zylin­ derstift 22 verliert. Durch die Rotationsbewegung des spiral­ förmig gewickelten Drahts 12 wird zusätzlich ein Drehmoment auf den Zylinderstift 22 übertragen, was zu einer hebenden bzw. absenkenden Bewegung der Hülse 20 und damit der linear zu bewegenden Vorrichtung führt. Dieses Drehmoment kann z. B. ausgenutzt werden, um eine linear zu bewegende Reinigungsvor­ richtung für eine Selfoc-Leiste in einem optischen Zeichenge­ nerator in einer Richtung gegen die Selfoc-Leiste zu drücken und in Gegenrichtung die Reinigungsvorrichtung von der Sel­ foc-Leiste wegzudrücken.

Die Wirkung der starren Stange 18 wird unterstützt durch An­ ordnung des spiralförmig gewickelten Drahtes 12 in einem hohlförmigen, längsgeschlitzten Strangpreßprofil (nicht dar­ gestellt). Die Hülse 20 ist dabei zwischen dem spiralförmig gewickelten Draht 12 und dem Strangpreßprofil angeordnet. Der Zylinderstift 22 wird dabei in dem Schlitz des Strangpreßpro­ files geführt, wobei außerhalb des Strangpreßprofiles an dem Zylinderstift 22 eine linear zu bewegende Vorrichtung ange­ koppelt werden kann.

Claims (8)

1. Linearantrieb zum Umsetzen einer Rotations- in eine Linearbewegung, insbesondere für elektrografische Druck- und Kopiergeräte, umfassend einen Motor, eine Antriebs­ welle, eine Antriebsspindel und eine Übertragungsvorrich­ tung, wobei die Antriebsspindel an einem Ende über eine starre Kupplung (14) mit der Antriebswelle des Motors verbunden ist, und auf der Antriebsspindel die Übertra­ gungsvorrichtung angeordnet ist, die die Bewegung der An­ triebsspindel auf eine linear zu führende Vorrichtung überträgt, wobei die Antriebsspindel als spiralförmig gewickelter Draht (12) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß um den spiralförmig gewickelten Draht (12) ein hohlförmiges, längsgeschlitztes Strangpreßprofil angeordnet ist, wobei die Übertragungsvorrichtung zwischen dem spiralförmig gewickelten Draht (12) und dem Strangpreßprofil vorgesehen ist, und daß eine Mitnehmervorrichtung in dem Schlitz des Strangpreßprofils geführt ist.

2. Linearantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmervorrichtung als Zylinderstift (22) aus­ gebildet ist.

3. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Längsrichtung durch den Kern der Windungen des spiralförmig gewickelten Drahts (12) eine starre Stange (18) geführt ist, die an den Enden des Drahtes (12) mit diesem verbunden ist.

4. Linearantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Elektromotor mit Stromumkehrung ausgebildet ist.

5. Linearantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb (10) zum Antrieb einer Vorrichtung zum Reinigen einer Selfoc-Lei­ ste in optischen Zeichengeneratoren für elektrografische Druck- und Kopiergeräte vorgesehen ist.

6. Linearantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der spiralförmig gewickelte Draht (12) an dem dem Motor gegenüberliegenden Ende in einer Lagerbuchse (16) gelagert ist.

7. Linearantrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Motor ein Getriebemotor mit einem angeflanschten Getriebe vorgesehen ist.

8. Linearantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor als Schrittmotor ausgebildet ist.