DE19644905A1 - Print head guiding device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Druckkopf-Führungsvorrichtung mit einer ersten und einer parallel dazu angeordneten zweiten Führungsstange sowie einem ent lang den Führungsstangen bewegbaren Schlitten.The invention relates to a printhead guide device with a first and a parallel arranged second guide rod and an ent slide that can be moved along the guide rods.
Die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtete, gleichzeitig anhän gige Patentanmeldung US-08/123,839 beschreibt ein Verfahren und eine Vor richtung zum Belichten lichtempfindlicher Medien mit mehreren Lichtquellen. Bei dieser Patentanmeldung ist ein LED-Druckkopf auf der Außenfläche eines sich drehenden Rotors angeordnet, der Licht auf ein lichtempfindliches Material wirft, etwa auf Fotopapier. Bei einer derartigen Vorrichtung sind sehr strenge Leistungsanforderungen hinsichtlich der Positionierung und/oder Geschwindig keit der Translationsvorrichtung zu wahren. Die Bewegung muß mit hoher Ge nauigkeit erfolgen, um die bekannten Streifenartefakte zu vermeiden, die vom menschlichen Auge deutlich wahrgenommen werden können. Diese Artefakte werden typischerweise durch unterschiedliche Positionierfehler innerhalb der digitalen Druckvorrichtung verursacht. Bei linearen Translationsvorrichtungen sind zwei Hauptkomponenten für die Genauigkeit der Bewegung zuständig. Die erste ist die Antriebseinheit, bei es sich im Falle der gleichzeitig anhängenden Patentanmeldung um eine Spindel handelt, die mit einem kleineren Bolzen- als Gewindedurchmesser geschnitten wurde und von einem Drehschrittmotor an getrieben wird. Die zweite Hauptkomponente ist die Führungseinheit, anhand derer der Schlitten linear auf einer vorgegebenen Bahn läuft. Typischerweise ist der Schlitten über Rollenelemente mit zwei parallel zueinander angeordne ten Wellen verbunden, die es dem Schlitten ermöglichen, entlang der linearen Bahn zu verfahren.Append at the same time as considered to be included here by name Current patent application US-08 / 123,839 describes a method and a pre direction for exposing photosensitive media with multiple light sources. In this patent application, an LED print head is on the outer surface of a arranged rotating rotor, the light on a light-sensitive material throws, for example on photo paper. With such a device are very strict Performance requirements in terms of positioning and / or speed to maintain the speed of the translation device. The movement must be at high Ge accuracy to avoid the well-known streak artifacts that from human eye can be clearly perceived. These artifacts are typically caused by different positioning errors within the digital printing device caused. For linear translation devices Two main components are responsible for the accuracy of the movement. The the first is the drive unit, in the case of which it is attached at the same time Patent application is a spindle with a smaller bolt than Thread diameter was cut and from a rotary stepper motor is driven. The second main component is the leadership unit, based on which the carriage runs linearly on a predetermined path. Typically the slide is arranged over roller elements with two parallel to each other connected waves that allow the carriage to travel along the linear Track to move.
Die Erfindung bewirkt für die lineare Translation des Schlittens eine sehr ge naue und reibungslose Schlittenbewegung, deren Konstruktion und Montage relativ preisgünstig ist, und die das Problem der Streifenartefakte minimiert, das durch derartige Vorrichtungen verursacht werden kann.The invention causes a very ge for the linear translation of the carriage accurate and smooth slide movement, its construction and assembly is relatively inexpensive, and which minimizes the problem of streak artifacts, that can be caused by such devices.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Druckkopf-Führungsvorrichtung mit
einer ersten und einer parallel dazu angeordneten zweiten Führungsstange
sowie einem entlang den Führungsstangen bewegbaren Schlitten bereitge
stellt, wobei der Schlitten folgendes umfaßt:
einen Rahmen,
mindestens zwei einander zugeordnete Rollenlager, die am Rahmen befestigt
sind und derart angeordnet sind, daß sie mit der ersten Führungsstange in
Eingriff bringbar sind, um eine lineare Bewegung des Schlittens entlang der
ersten Führungsstange zu bewirken,
mindestens eine obere Lagereinheit, die auf dem Rahmen derart angeordnet
ist, daß sie mit der zweiten Führungsstange in Eingriff gelangt,
eine erste Halterungseinheit, die mindestens eine untere Rollenlagereinheit
aufweist, wobei das mindestens eine obere und untere Rollenlager derart posi
tioniert ist, daß es in Eingriff mit der dazwischenliegenden zweiten Führungs
stange gelangt, und wobei die erste Halterungseinheit derart auf dem Rahmen
schwenkbar gelagert ist, daß eine parallele Fehlausrichtung zwischen den Füh
rungsstangen ausgeglichen wird, und die vorgespannt ist, um eine Ladekraft
auszuüben, so daß die Führungsstangen und die Rollenlager formschlüssig in
Eingriff miteinander gelangen.According to one aspect of the invention, a printhead guiding device is provided with a first and a second guiding rod arranged in parallel therewith and a carriage movable along the guiding rods, the carriage comprising:
a frame
at least two mutually associated roller bearings which are fastened to the frame and are arranged such that they can be brought into engagement with the first guide rod in order to bring about a linear movement of the slide along the first guide rod,
at least one upper bearing unit which is arranged on the frame in such a way that it engages with the second guide rod,
a first bracket unit having at least one lower roller bearing unit, the at least one upper and lower roller bearing being positioned such that it engages with the intermediate second guide rod, and wherein the first bracket unit is pivotally supported on the frame such that a parallel misalignment between the guide rods is compensated for, and which is biased to exert a loading force so that the guide rods and the roller bearings come into positive engagement with each other.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Druckkopf-Führungs
vorrichtung mit einer ersten und einer parallel dazu angeordneten zweiten Füh
rungsstange sowie einem entlang den Führungsstangen bewegbaren Schlitten
bereitgestellt, wobei der Schlitten folgendes umfaßt:
einen Rahmen,
eine Vielzahl von Rollenlagereinheiten, die derart am Rahmen befestigt sind,
daß der Schlitten entlang der Führungsstangen bewegbar ist, wobei minde
stens eine der Rollenlagereinheiten eine äußere Eingreiffläche aufweist, die
aus einem Kunststoffmaterial besteht, dessen Elastizitätsmodul geringer ist als
der der Führungsstange, mit der sie in Eingriff steht.According to another aspect of the invention, a printhead guide device is provided with a first and a second guide rod arranged in parallel therewith and a carriage movable along the guide rods, the carriage comprising:
a frame
a plurality of roller bearing units which are attached to the frame such that the carriage is movable along the guide rods, at least one of the roller bearing units having an outer engagement surface which is made of a plastic material whose modulus of elasticity is less than that of the guide rod with which it is engaged.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Druckkopf-Führungs
vorrichtung mit einer ersten und einer parallel dazu angeordneten zweiten Füh
rungsstange sowie einem entlang den Führungsstangen bewegbaren Schlitten
bereitgestellt, wobei der Schlitten folgendes umfaßt:
einen Rahmen,
mindestens zwei einander zugeordnete Führungsstangeneingreifelemente, die
am Rahmen befestigt und derart angeordnet sind, daß sie mit der ersten Füh
rungsstange in Eingriff bringbar sind, um eine lineare Bewegung des Schlittens
entlang der ersten Führungsstange zu bewirken,
mindestens ein oberes Führungsstangen-Eingreifelement, das auf dem Rah
men derart angeordnet ist, daß es mit der zweiten Führungsstange in Eingriff
gelangt,
eine erste Halterungseinheit, die mindestens ein unteres Führungsstangen-Eingreifelement
aufweist, wobei das mindestens eine obere und untere Füh
rungsstangen-Eingreifelement derart positioniert ist, daß es in Eingriff mit der
dazwischenliegenden zweiten Führungsstange gelangt und wobei die erste
Halterungseinheit derart auf dem Rahmen schwenkbar gelagert ist, daß eine
parallele Fehlausrichtung zwischen den Führungsstangen ausgeglichen wird,
und die vorgespannt ist, um eine Ladekraft auszuüben, so daß die Führungs
stangen und die Führungsstangen-Eingreifelemente formschlüssig in Eingriff
miteinander gelangen.According to another aspect of the invention, a printhead guide device is provided with a first and a second guide rod arranged in parallel therewith and a carriage movable along the guide rods, the carriage comprising:
a frame
at least two associated guide rod engaging elements which are fastened to the frame and arranged such that they can be brought into engagement with the first guide rod in order to bring about a linear movement of the slide along the first guide rod,
at least one upper guide rod engagement element which is arranged on the frame men such that it engages with the second guide rod,
a first bracket unit having at least one lower guide rod engaging member, the at least one upper and lower guide rod engaging member being positioned to engage the intermediate second guide rod and the first bracket unit being pivotally supported on the frame that a parallel misalignment between the guide rods is compensated for, and which is biased to exert a loading force so that the guide rods and the guide rod engaging elements positively engage with each other.
Die Erfindung wird im folgenden anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfüh rungsbeispiele näher erläutert.The invention is described in the following with reference to the drawing Examples explained in more detail.
Es zeigt It shows
Fig. 1 eine auseinandergezogene isometrische Darstellung einer erfin dungsgemäßen Schlitteneinheit, Fig. 1 is an exploded isometric view of a carriage unit OF INVENTION to the invention,
Fig. 2 eine Seitenansicht der kompletten Schlitteneinheit aus Fig. 1 zur Darstellung der Anordnung des Schlittens in bezug zu zwei Füh rungsstangen, Fig. 2 is a side view of the complete slide unit of FIG. 1 approximately rods of the carriage showing the arrangement with respect to two Füh,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Schlitteneinheit aus Fig. 1 in einer anderen Perspektive, Fig. 3 is a perspective view of the slide unit of FIG. 1, in a different perspective
Fig. 4 eine vergrößerte, perspektivische Teilansicht aus Fig. 3, die teil weise angeschnitten ist, um darzustellen, wie die untere Halte rungseinheit am Rahmen befestigt ist, Fig. 4 is an enlarged, partial perspective view of FIG. 3, the part is cut as to represent, as the lower holding approximation unit is fixed to the frame,
Fig. 5 eine auseinandergezogene Schnittdarstellung einer einzelnen, in der Vorrichtung aus Fig. 1 benutzten Lagereinheit, Fig. 5 is an exploded sectional view of a detail used in the device of FIG. 1 bearing unit,
Fig. 6a den gemessenen Schlittenpositionierfehler bei einer Schlittenein heit mit Rollenlagern aus Edelstahl, die an Edelstahlführungs stangen laufen, FIG. 6a shows the measured Schlittenpositionierfehler at a Schlittenein integral with roller bearings made of stainless steel, which run on stainless steel rod guide,
Fig. 6b den gemessenen Schlittenpositionierfehler für Verbundkunststoff rollenlager, die an Edelstahlführungsstangen laufen Fig. 6b the measured slide positioning error for composite plastic roller bearings that run on stainless steel guide rods
Fig. 7 eine auseinandergezogene isometrische Ansicht einer erfin dungsgemäßen, modifizierten Schlitteneinheit, Fig. 7 is an exploded isometric view of an OF INVENTION to the invention, the modified carriage unit,
Fig. 8 eine auseinandergezogene isometrische Ansicht einer erfin dungsgemäßen, modifizierten Schlitteneinheit, Fig. 8 is an exploded isometric view of an OF INVENTION to the invention, the modified carriage unit,
Fig. 9 eine Seitenansicht der Schlitteneinheit aus Fig. 8 zur Darstellung der Anordnung des Schlittens in bezug zu zwei Führungsstangen, Fig. 9 is a side view of the slide unit of FIG. 8 showing the positioning of the carriage with respect to two guide rods,
Fig. 10 eine vergrößerte Ansicht einer der Kufeneinheiten, die zur Anord nung der Schlitteneinheit auf den Führungsstangen benutzt werden, Fig. 10 is an enlarged view of one of the skid units to Anord the carriage unit voltage on the guide rods used
Fig. 11 eine Seitenansicht entlang Linie 11-11 aus Fig. 10, Fig. 11 is a side view taken along line 11-11 of Fig. 10,
Fig. 12 eine mit Fig. 10 vergleichbare Ansicht zur Darstellung eines der Freiheitsgrade, in der sich die Kufeneinheit bewegen kann, und FIG. 12 is a view comparable to FIG. 10 showing one of the degrees of freedom in which the skid unit can move, and
Fig. 13-15 verschiedene andere Freiheitsgrade, in denen sich die Kufen einheit bewegen kann. Fig. 13-15 various other degrees of freedom in which the skids unit can move.
Bezugnehmend auf Fig. 1-4 wird eine erfindungsgemäße Druckkopf-Führungs vorrichtung 10 beschrieben. Die Druckkopf-Führungsvorrichtung 10 ist insbe sondere in einer LED-Druckvorrichtung verwertbar, die zur Belichtung eines lichtempfindlichen Materials (z. B. Fotopapier) vorgesehen ist, wie detaillierter in der zuvor genannten gleichzeitig anhängigen Patentanmeldung US-08/123,839 beschrieben. Die Führungsvorrichtung kann allerdings auch in ver schiedenen anderen Druckern benutzt werden, wo lichtempfindliches Material durch einen darüber verfahrenden Druckkopf belichtet wird. Beispielsweise kann ein Laserschreibkopf benutzt werden, wobei diese Beispiel nicht als ein schränkend zu verstehen ist, um ein lichtempfindliches Material, etwa fotografi schen Film, Fotopapier, Thermomedien oder eine elektrostatische Oberfläche zu belichten. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine Schlitteneinheit 12 und zwei pa rallele Führungsstangen 14, 16, auf denen die Schlitteneinheit 12 zur linearen Bewegung entlang einer zu den Achsen der Führungsstangen 14, 16 parallel verlaufenden Bahn verfahren wird. Die Schlitteneinheit 12 umfaßt einen Rah men 17 und ist derart an den Führungsstangen 14, 16 befestigt, daß die Bewe gung der Schlitteneinheit 12 nur in einem Freiheitsgrad möglich ist, der parallel zu den Führungsstangen 14, 16 liegt. Die Translation der Schlitteneinheit 12 entlang der Führungsstangen 14, 16 kann durch jede gewünschte Vorrichtung erzielt werden. In der dargestellten Ausführungsform wird dies durch eine Ver stellschraubenspindel 18 und einen Schrittmotor 20 bewirkt, die an der (nicht gezeigten) Druckvorrichtung befestigt sind, in der die Druckkopf-Führungsvor richtung 10 verwendet wird. Die Verstellschraubenspindel 18 greift derart in die Schlitteneinheit 12 ein, daß die Drehung der Verstellschraubenspindel 18 eine Bewegung der Schlitteneinheit 12 entlang der Führungsstangen 14,16 bewirkt. In der gezeigten Ausführungsform ist ein rotierender Druckkopf 19 vorgesehen, um ein lichtempfindliches Material zu bedrucken, und zwar insbesondere Foto papier oder fotografischen Film, das bzw. der später in bekannten, herkömmli chen Entwicklungsmaschinen entwickelt wird. Die Schlitteneinheit 12 kann al lerdings jede gewünschte Art von Druckvorrichtungen aufnehmen, um diese über das lichtempfindliche Material zu verfahren. Die Verstellschraubenspindel 18 kann auf bekannte, herkömmliche Weise an der Vorrichtung befestigt wer den. Vorzugsweise wird die Verstellschraubenspindel an der Schlitteneinheit 12 so befestigt, daß sich die Schlitteneinheit 12 mit im wesentlichen konstanter linearer Geschwindigkeit bewegt und/oder genau positioniert wird. Ein geeigne tes Beispiel für das Eingreifen der Verstellschraubenspindel in die Antriebsvor richtung wird in US-A-5,392,662 beschrieben, die durch Nennung als hierin aufgenommen betrachtet wird. Selbstverständlich kann jede andere ge wünschte Kupplungsvorrichtung vorgesehen werden, die in der Lage ist, die Drehbewegung auf die Verstellschraubenspindel zwecks translatorischer Be wegung der Schlitteneinheit 12 entlang der Führungsstangen 14, 16 zu über tragen.Referring to FIGS. 1-4 according to the invention a printhead is guiding device 10 will be described. The printhead guide device 10 can be used in particular in an LED printing device which is provided for exposing a light-sensitive material (for example photographic paper), as described in more detail in the aforementioned copending patent application US-08 / 123,839. The guide device can, however, also be used in various other printers where light-sensitive material is exposed by a print head traveling above it. For example, a laser printhead can be used, but this example is not intended to be limiting in order to expose a light-sensitive material such as photographic film, photographic paper, thermal media or an electrostatic surface. The apparatus 10 includes a carriage unit 12, and two pa rallele guide rods 14, 16 on which the carriage unit 12 is moved to the linear movement along a to the axes of the guide rods 14, 16 running parallel to the web. The carriage unit 12 comprises a frame 17 and is fastened to the guide rods 14 , 16 in such a way that the movement of the carriage unit 12 is only possible in a degree of freedom which is parallel to the guide rods 14 , 16 . The translation of the carriage unit 12 along the guide rods 14 , 16 can be achieved by any desired device. In the illustrated embodiment, this is effected by a adjusting screw 18 and a stepper motor 20 which are attached to the printing device (not shown) in which the printhead device 10 is used. The adjusting screw spindle 18 engages in the carriage unit 12 such that the rotation of the adjusting screw spindle 18 causes the carriage unit 12 to move along the guide rods 14, 16 . In the embodiment shown, a rotating print head 19 is provided to print on a light-sensitive material, in particular photo paper or photographic film, which is later developed in known, conventional processing machines. However, the carriage unit 12 can accommodate any desired type of printing devices in order to move them over the photosensitive material. The adjusting screw 18 can be attached to the device in a known, conventional manner. The adjusting screw spindle is preferably attached to the carriage unit 12 in such a way that the carriage unit 12 moves and / or is positioned precisely at a substantially constant linear speed. A suitable example of the engagement of the lead screw in the drive device is described in US-A-5,392,662, which is incorporated herein by reference. Of course, any other ge desired coupling device can be provided, which is able to carry the rotary motion on the adjusting screw for the purpose of translational loading movement of the carriage unit 12 along the guide rods 14 , 16 .
Die Schlitteneinheit 12 wird auf der Führungsstange 14 über eine Vielzahl von Rollenlagereinheiten 22, 24, 26, 28 angeordnet. Die Rollenlager 22, 24, 26, 28 sind derart angeordnet, daß die Rollenlager 22, 24 sich an einer ersten Posi tion befinden und derart auf dem Schlitten beabstandet sind, daß sich die Füh rungsstange 14 dazwischen in Eingriff befindet. Ebenso sind Rollerlagereinhei ten 26, 28 an dem Schlitten an einer zweiten, zur ersten Position beabstande ten Position befestigt und derart auf dem Rahmen 17 angeordnet, daß sich die Führungsstange 14 ebenfalls dazwischen in Eingriff befindet. Die Rollenlager einheiten 22, 24, 26, 28 greifen in die Führungsstange 14 derart ein, daß eine lineare Bewegung der Schlitteneinheit 12 entlang der Führungsstange 14 be wirkt wird. The carriage unit 12 is arranged on the guide rod 14 via a plurality of roller bearing units 22 , 24 , 26 , 28 . The roller bearings 22 , 24 , 26 , 28 are arranged such that the roller bearings 22 , 24 are at a first position and are spaced on the carriage such that the guide rod 14 is engaged therebetween. Likewise, Rollerlagereinhei th 26 , 28 are attached to the carriage at a second position spaced from the first position and arranged on the frame 17 such that the guide rod 14 is also engaged therebetween. The roller bearing units 22 , 24 , 26 , 28 engage in the guide rod 14 such that a linear movement of the carriage unit 12 along the guide rod 14 will be effective.
Die Schlitteneinheit 12 ist zudem durch die Halterungseinheiten 30, 32 auf der Führungsstange 16 angeordnet. Die Halterungseinheit 30 umfaßt ein Halte rungselement 34, das derart auf dem Rahmen 17 befestigt ist, daß das Halte rungselement 34 um eine zur Führungsstange 14 im wesentlichen senkrecht verlaufende Achse geschwenkt werden kann, wie in der Abbildung durch Pfeil 35 dargestellt. In der gezeigten besonderen Ausführungsform ist das Halte rungselement 34 mit einem Haltestift 36 befestigt, der einen Kopf 37, einen zum Kopf 37 benachbarten Schaftbereich 38 und ein Gewindeende 39 auf weist. Der Schaftbereich 38 ist so bemessen, daß das Halterungselement 34 um den Haltestift 36 schwenken kann, und das Gewindeende 39 ist so bemes sen, daß es in die (nicht gezeigte) Gewindebohrung im Rahmen 17 eingreifen kann, so daß die Halterungseinheit 30 am Rahmen 17 befestigt wird. Das Hal terungselement 34 ist zudem mit zwei beabstandeten oberen Rollenlagerein heiten 44, 46 versehen, um sich mit dem Rahmen 17 gegen die Führungs stange 16 abzustützen.The carriage unit 12 is also arranged on the guide rod 16 by the mounting units 30 , 32 . The bracket unit 30 includes a retaining member 34 which is attached to the frame 17 such that the retaining member 34 can be pivoted about an axis perpendicular to the guide rod 14 , as shown in the figure by arrow 35 . In the particular embodiment shown, the holding element 34 is fastened with a holding pin 36 which has a head 37 , a shaft region 38 adjacent to the head 37 and a threaded end 39 . The shaft area 38 is dimensioned such that the holding element 34 can pivot about the holding pin 36 , and the threaded end 39 is so dimensioned that it can engage in the threaded hole (not shown) in the frame 17 , so that the holding unit 30 on the frame 17th is attached. The Hal extension element 34 is also provided with two spaced upper roller bearing units 44 , 46 to support the frame 17 against the guide rod 16 .
Die Halterungseinheit 32 ist an Rahmen 17 befestigt und umfaßt einen Tragrahmen 48 mit einem Halterungselement 50 und einem U-förmigen Ele ment 51 mit einem Basisteil 52 und zwei hochstehenden Vorsprüngen 53. Die Halterungseinheit 32 ist auf dem Rahmen 17 derart angeordnet, daß eine Schwenkbewegung um eine im wesentlichen parallel zur Verfahrrichtung der Schlitteneinheit 12 verlaufende Achse erfolgt wie durch Pfeil 75 bezeichnet. Zu diesem Zweck ist ein Haltestift 55 mit einem Schaftbereich 57 vorgesehen, der durch zwei ausgerichtete Öffnungen 61 in den Vorsprüngen 53 geführt ist. Der Haltestift 55 weist zudem eine Öffnung 59 auf, durch die ein Haltestift 63 ge führt ist und der den Tragrahmen 48 am Rahmen 17 befestigt. Der Haltestift 63 kann auf gewünschte Weise am Rahmen 17 befestigt werden.The bracket unit 32 is attached to frame 17 and comprises a support frame 48 with a bracket member 50 and a U-shaped element 51 with a base member 52 and two upstanding projections 53rd The mounting unit 32 is arranged on the frame 17 in such a way that a pivoting movement takes place about an axis running essentially parallel to the direction of travel of the slide unit 12 , as indicated by arrow 75 . For this purpose, a holding pin 55 is provided with a shaft region 57 which is guided through two aligned openings 61 in the projections 53 . The support pin 55 also has an opening 59 through which a support pin 63 leads ge and which fastens the support frame 48 to the frame 17 . The holding pin 63 can be attached to the frame 17 in the desired manner.
Das U-förmige Element 51 ist schwenkbar am Halterungselement 50 angeord net, so daß das Halterungselement 50 im wesentlichen senkrecht zur Verfahr richtung der Schlitteneinheit 12 bewegt werden kann. Das U-förmige Element 51 ist an dem Halterungselement 50 mit Hilfe eines Haltestifts 58 befestigt, der einen Kopf 60, einen Schaftbereich 62 und ein Gewindeende 64 aufweist. Der Schaftbereich 62 ist so konstruiert, daß er derart durch eine Öffnung 66 im Halterungselement 50 hindurchgeführt wird, daß das Gewindeende 64 in eine Gewindebohrung 67 im U-förmigen Element 51 eingreift (siehe Fig. 4). Ein Fe derelement 68 ist am Rahmen 17 mit Hilfe des Haltestifts 69 befestigt, der durch eine Öffnung 71 im Federelement 68 hindurchgeführt wird und in eine (nicht gezeigte) Gewindebohrung in Rahmen 17 eingreift. Das Federelement 68 ist so konstruiert, daß es in eine Lagerfläche 70 eingreift, die jedem der Vorsprünge 52 zugeordnet ist. Das Federelement 68 dient gleichzeitig als Fe der, um eine Vorspannung gegen die Lagerfläche 70 aufzubauen, so daß der Tragrahmen 48 in der durch den Pfeil 54 bezeichneten Richtung schwenken kann. Zwei untere Rollenlagereinheiten 72, 74 sind an den seitlichen Enden des Halterungselements 50 befestigt. Die Halterungseinheiten 30, 32 sind der art positioniert, daß die Führungsstange 16 zwischen den Rollenlagereinheiten 44, 46, 72, 74 erfaßt wird, und daß sich die Schlitteneinheit 12 entlang der Füh rungsstange 16 bewegen kann. Wie in der Abbildung ersichtlich ist, können die Halterungseinheiten 30, 32 in die durch die Pfeile 35 bzw. 75 bezeichneten Richtungen schwenken, so daß sie derart in die Führungsstange 16 eingreift, daß eine parallele Fehlausrichtung der Führungsstangen 14, 16 vermieden wird. Da das Federelement 68 an Rahmen 17 befestigt ist, übt das Federele ment 68 eine Ladekraft auf die zugeordneten Rollenlagereinheiten 72, 74 aus, so daß die Führungsstange 16 mit einer Kraft beaufschlagt wird, wodurch die übrigen Rollenlagereinheiten formschlüssig mit der jeweiligen Führungsstange in Eingriff gelangen.The U-shaped member 51 is pivotally on the bracket member 50 angeord net, so that the bracket member 50 can be moved substantially perpendicular to the direction of travel of the carriage unit 12 . The U-shaped element 51 is fastened to the holding element 50 by means of a holding pin 58 which has a head 60 , a shaft region 62 and a threaded end 64 . The shaft region 62 is constructed in such a way that it is passed through an opening 66 in the holding element 50 such that the threaded end 64 engages in a threaded bore 67 in the U-shaped element 51 (see FIG. 4). A Fe derelement 68 is attached to the frame 17 with the aid of the retaining pin 69 , which is passed through an opening 71 in the spring element 68 and engages in a (not shown) threaded hole in the frame 17 . The spring element 68 is designed so that it engages in a bearing surface 70 which is assigned to each of the projections 52 . The spring element 68 also serves as the Fe to build a bias against the bearing surface 70 so that the support frame 48 can pivot in the direction indicated by the arrow 54 . Two lower roller bearing units 72 , 74 are attached to the lateral ends of the support member 50 . The bracket units 30, 32 are positioned the art, that the guide rod 16 between the roller bearing units 44, 46, 72 detects, 74, and that the carriage unit 12 along the rod can move approximately Füh sixteenth As can be seen in the figure, the mounting units 30 , 32 can pivot in the directions indicated by the arrows 35 and 75 , respectively, so that they engage in the guide rod 16 in such a way that a parallel misalignment of the guide rods 14 , 16 is avoided. Since the spring element is attached to frame 17 68, exerts Federele element 68 a loading force on the associated roller bearing units 72, 74, so that the guide rod is acted upon 16 with a force pass from which the rest of the roller bearing units form fit with the respective guide rod is engaged.
Die Rollenlagereinheiten 22, 24, 26, 28, 44, 46, 72, 74 sind jeweils an ihren entsprechenden Elementen befestigt. Bezugnehmend auf Fig. 5 wird detailliert die Konstruktion einer erfindungsgemäßen Rollenlagereinheit 22 gezeigt, die für die Konstruktion der übrigen Rollenlagereinheiten 24, 26, 28, 44, 46, 72, 74 repräsentativ ist. Die Rollenlagereinheit 22 umfaßt ein Radialinnenlager 80, das in einer äußeren Laufbuchse 82 sitzt. In der bevorzugten Ausführungsform besteht die äußeren Laufbuchse 82 aus einem Verbundkunststoff und weist eine äußere Eingreiffläche 83 auf. Das Material der Laufbuchse 82 hat vor zugsweise einen Elastizitätsmodul, der kleiner als der Elastizitätsmodul der Führungsstange ist, mit der sie in Eingriff steht. Das Kunststoffmaterial der Laufbuchse 82 wurde nach dem für ein Kunststoffmaterial relativ hohen Ela stizitätsmodul ausgewählt, der vorzugsweise mindestens 0,7 × 10⁶ psi beträgt. Eine Vielzahl anderer Verbundstoffe oder mit Zusatzstoffen versehener Thermoplaste, die einen vergleichbar hohen Elastizitätsmodul aufweisen, wä ren jedoch auch für die Erfindung geeignet. Ein hoher Elastizitätsmodul ist für die Laufbuchse wünschenswert, um die Verformung der Kunststofflaufbuchse zu minimieren, wenn sie durch eine Kompressionskraft gegen ihre entspre chende Führungsstange beaufschlagt wird. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform bestehen die Führungsstangen 14, 16 jeweils aus Edelstahl, der ein Elastizitätsmodul von ca. 28,0 × 10⁶ psi aufweist, wogegen die äußeren Laufbuchsen jeder Rollenlagereinheit aus einem Verbundkunststoff bestehen. In der dargestellten Ausführungsform besteht die Laufbuchse aus 6/6 Nylon mit 20% Kohlenstoffasern und weist ein Elastizitätsmodul von ca. 2,4 × 10⁶ psi auf. Das Kunststoffmaterial sollte nicht aus einem Material hergestellt werden, des sen Elastizitätmodul zu dicht an dem der Stangen liegt, mit denen es sich in Eingriff befindet. Der Elastizitätsmodul des Kunststoffmaterials sollte vorzugs weise nicht mehr als 10% über dem der Führungsstange liegen, mit dem es sich in Eingriff befindet. So ist der Elastizitätsmodul der Laufbuchse 82 in der gezeigten Ausführungsform nicht größer als 2,8 × 10⁶ psi.The roller bearing units 22 , 24 , 26 , 28 , 44 , 46 , 72 , 74 are each attached to their corresponding elements. Referring to FIG. 5, the construction of a roller bearing unit 22 according to the invention 26, 28, 44, 46, 72 is shown in detail, the construction for the rest of the roller bearing units 24, 74 is representative. The roller bearing unit 22 comprises a radial inner bearing 80 which is seated in an outer sleeve 82 . In the preferred embodiment, the outer liner 82 is made of a composite plastic and has an outer engagement surface 83 . The material of the bushing 82 preferably has a modulus of elasticity which is smaller than the modulus of elasticity of the guide rod with which it is engaged. The plastic material of the bushing 82 was selected according to the modulus of elasticity, which is relatively high for a plastic material, which is preferably at least 0.7 × 10⁶ psi. However, a large number of other composites or additives-provided thermoplastics which have a comparatively high modulus of elasticity would also be suitable for the invention. A high modulus of elasticity is desirable for the liner in order to minimize the deformation of the plastic liner when it is acted upon by a compressive force against its corresponding guide rod. In the preferred embodiment shown, the guide rods 14 , 16 each consist of stainless steel, which has a modulus of elasticity of approximately 28.0 × 10⁶ psi, whereas the outer liners of each roller bearing unit consist of a composite plastic. In the illustrated embodiment, the liner is made of 6/6 nylon with 20% carbon fibers and has a modulus of elasticity of approximately 2.4 × 10⁶ psi. The plastic material should not be made from a material whose elastic modulus is too close to that of the bars with which it is engaged. The modulus of elasticity of the plastic material should preferably not be more than 10% above that of the guide rod with which it is engaged. Thus, the modulus of elasticity of the bushing 82 in the embodiment shown is not greater than 2.8 × 10⁶ psi.
Die Rollenlagereinheiten können an Rahmen 17 oder an Halterungseinheiten 30, 32 in jeder gewünschter Weise befestigt werden. In der dargestellten, be vorzugten Ausführungsform wird eine Bundschraube 90 zum Befestigen der Rollenlagereinheiten an ihren jeweiligen Halterungselementen benutzt.The roller bearing units can be attached to frames 17 or to mounting units 30 , 32 in any desired manner. In the illustrated preferred embodiment, a collar screw 90 is used to secure the roller bearing units to their respective support members.
Ein wichtiger Aspekt der Erfindung besteht darin, daß die Kunststoffbuchse 82 der Rollenlagereinheit, die in Rolleingriff mit der Führungsstange steht, dem Schlitten ein gewisses Maß an Dämpfung und Laufruhe gibt. Zur Verwendung mit der Schlitteneinheit wurden zunächst Rollenlagereinheiten mit äußeren Edelstahlbuchsen untersucht. Es stellte sich heraus, daß bei Einsatz von Edelstahl-Rollenlagereinheiten in Verbindung mit Edelstahlführungsstangen die lineare Positioniergenauigkeit der Schlitteneinheit wesentlich schlechter war als bei Verwendung von Rollenlagereinheiten mit Kunststoffbuchsen in Verbindung mit Edelstahlführungsstangen. An important aspect of the invention is that the plastic bushing 82 of the roller bearing unit, which is in roller engagement with the guide rod, gives the slide a certain degree of damping and smoothness. For use with the slide unit, roller bearing units with outer stainless steel bushings were first examined. It turned out that when using stainless steel roller bearing units in conjunction with stainless steel guide rods, the linear positioning accuracy of the slide unit was significantly worse than when using roller bearing units with plastic bushings in connection with stainless steel guide rods.
Bezugnehmend auf Fig. 6a und 6b wird ein Vergleich des Translationsverhal tens zwischen einer Schlitteneinheit mit Edelstahlrollenlagereinheiten und einer Schlitteneinheit mit Kunststoffrollenlagereinheiten gezeigt, wobei jede Schlit teneinheit auf Edelstahlführungsstangen läuft. Fig. 6a zeigt den Einsatz von Edelstahlrollenlagereinheiten in Verbindung mit Edelstahlführungsstangen, Fig. 6b zeigt den Einsatz von Kunststoffrollenlagereinheiten in Verbindung mit Edelstahlführungsstangen. Die in Fig. 6a und 6b gezeigten Kurven wurden durch Berechnung der Fourier-Transformation des Schlittenpositionierfehlers erzeugt, wobei zur Messung ein Laserinterferometer herangezogen wurde. Die Edelstahlführungsstangen und die Edelstahlrollenlagereinheiten wiesen ein Elastizitätsmodul von ca. 28 × 10⁶ psi auf. Die Kunststoffrollenlagereinheiten bestanden aus einer Außenbuchse aus 17% Kevlar gefüllt mit 6/6 Nylon (von A. L. Hyde Co. unter dem Markennamen "Hydlar Z" erworben). Der Nylon kunststoff wies ein Elastizitätsmodul von ca. 0,9 × 10⁶ psi auf. Wie anhand der vertikalen Linien in Fig. 6a gezeigt, trat eine erhebliche Positionierabweichung im Vergleich zur Verwendung von Kunststoffrollenlagereinheiten in Verbindung mit den Führungsstangen auf. In den Edelstahlrollenlagereinheiten trat ein er heblicher Anteil unerwünschter Spektralenergie zwischen 0,5-4,0 Zyklen/mm auf, die nicht vorhanden ist, wenn Rollenlagereinheiten mit Verbundkunststoff-Laufbuchsen benutzt werden, wie in Fig. 6b gezeigt. Dies zeigt eine Laufruhe oder Dämpfung, durch die die Kunststoffrollenlagereinheiten zu einem guten Translationsverhalten des Schlittens beitragen. Die Oberflächengüte (d. h. Rauhigkeit) der Kontaktfläche der Kunststofflaufbuchse sollte übrigens mög lichst klein gehalten werden, um eine optimale Leistung zu erreichen. Die Oberflächenrauhigkeit sowohl der Kunststoff- als auch der Edelstahlrollenlager ist vorzugsweise kleiner als ca. 81,3 µm. Die Rundlaufabweichung der Rollen lagereinheit sollte auf ein Minimum begrenzt werden, um die optimale Leistung zu erzielen. Vorzugsweise ist die Rundlaufabweichung kleiner als ca. 0,0127 mm.Referring to FIGS. 6a and 6b a comparison of the Translationsverhal is shown least between a carriage unit with stainless steel roller bearing units and a carriage unit with plastic roller bearings units, each Schlit teneinheit runs on stainless steel guide rods. FIG. 6a shows the use of stainless steel roller bearing units in combination with stainless steel guide rods, Fig. 6b shows the use of plastic roller bearing units in combination with stainless steel guide rods. The curves shown in FIGS. 6a and 6b were generated by calculating the Fourier transformation of the slide positioning error, a laser interferometer being used for the measurement. The stainless steel guide rods and the stainless steel roller bearing units had a modulus of elasticity of approx. 28 × 10⁶ psi. The plastic roller bearing units consisted of an outer bush made of 17% Kevlar filled with 6/6 nylon (purchased from AL Hyde Co. under the brand name "Hydlar Z"). The nylon plastic had a modulus of elasticity of approx. 0.9 × 10⁶ psi. As shown by the vertical lines in Fig. 6a, there was a significant positioning deviation compared to the use of plastic roller bearing units in connection with the guide rods. A significant amount of unwanted spectral energy between 0.5-4.0 cycles / mm occurred in the stainless steel roller bearing units, which is not present when roller bearing units with composite plastic liners are used, as shown in Fig. 6b. This shows smooth running or damping, by means of which the plastic roller bearing units contribute to a good translational behavior of the slide. Incidentally, the surface quality (ie roughness) of the contact surface of the plastic bushing should be kept as small as possible in order to achieve optimum performance. The surface roughness of both the plastic and the stainless steel roller bearings is preferably less than approximately 81.3 μm. The runout of the roller bearing unit should be kept to a minimum in order to achieve optimal performance. The runout deviation is preferably less than approximately 0.0127 mm.
Um die Punktbeanspruchung zwischen den Rollenlagereinheiten und den Füh rungsstangen zu minimieren, sollte die Form und Konfiguration der Eingreifflä che 83 in bezug zur Führungsstange, mit der sie sich in Eingriff befindet, ange paßt werden. Diese Anpassung wird unter Bezug auf Fig. 5 dargestellt. Der Radius R1 der Eingreiffläche 83 sollte gleich oder etwas größer als der Radius R2 der Außenfläche der Führungsstangen sein. Obwohl R1 und R2 identisch sein können, sollte R1 vorzugsweise etwas größer sein, um Toleranzabwei chungen zu kompensieren. Vorzugsweise liegt R1 im Bereich von ca. 101 bis 110% von R2. In der dargestellten Ausführungsform ist R1 ca. 103% von R2. Da die äußere Laufbuchse der Lager ein kleineres Elastizitätsmodul als die Edelstahlstangen aufweist, werden die Kunststofflaufbuchsen 82 stärker kom primiert als der Edelstahl. Die Last wird dabei über einen größeren konkaven Bereich verteilt, wodurch sich die Berührungsspannung zwischen der Füh rungsstange und der Kunststoffbuchse verringert. Bei Einsatz der erfindungs gemäßen Konfiguration war nach einem Schlittenweg von 2 540 000 cm kein sichtbares Anzeichen von Verschleiß auf den Führungsstangen oder den Kunststoffbuchsenflächen erkennbar. Dies stand im krassen Gegensatz zu dem erheblichen Verschleiß auf den Führungsstangen und Lagerflächen, der bei Sichtprüfung nach nur 508 000 cm feststellbar war, wenn Edelstahlrollenla gereinheiten und Edelstahlführungsstangen benutzt wurden.Be fit to the point stress between the roller bearing units and the Füh approximately rods to minimize the shape and configuration should Eingreifflä the surface 83 with respect to the guide rod with which it is engaged, attached. This adjustment is shown with reference to FIG. 5. The radius R1 of the engaging surface 83 should be equal to or slightly larger than the radius R2 of the outer surface of the guide rods. Although R1 and R2 can be identical, R1 should preferably be slightly larger to compensate for tolerance deviations. R1 is preferably in the range from approximately 101 to 110% of R2. In the illustrated embodiment, R1 is approximately 103% of R2. Since the outer bushing of the bearings has a smaller modulus of elasticity than the stainless steel rods, the plastic bushings 82 are compressed more than the stainless steel. The load is distributed over a larger concave area, which reduces the contact voltage between the guide rod and the plastic bushing. When using the configuration according to the invention, there was no visible sign of wear on the guide rods or the plastic bushing surfaces after a slide travel of 2 540 000 cm. This was in stark contrast to the considerable wear on the guide rods and bearing surfaces, which was only visually detectable after 508,000 cm when stainless steel roller bearing units and stainless steel guide rods were used.
Bezugnehmend auf Fig. 7 wird eine erfindungsgemäße, modifizierte Führungs vorrichtung 110 gezeigt. Die Führungsvorrichtung 110 ist mit der Druckkopf-Führungsvorrichtung 10 vergleichbar, wobei gleiche Bezugsziffern gleiche Teile bezeichnen. In der Führungsvorrichtung 110 ist nur eine einzige Rollen lagereinheit jeder Halterungseinheit 30, 32 zugeordnet. Die Halterungseinheit 32 ermöglicht weiterhin die Kompensierung einer parallelen Fehlausrichtung zwischen den Führungsstangen 14, 16 und beaufschlagt die Führungsstange 16 mit einer Vorspannkraft, wodurch alle Rollenlagereinheiten formschlüssig in Eingriff gelangen. Doch diese Ausführungsform hat hinsichtlich der vorherigen Ausführungsform den Nachteil, daß jede der Rollenlagereinheiten 120, 122 mit höheren Berührungskräften beaufschlagt werden. Dies wird dann wichtig, wenn das Gewicht des Schlittens eine Rolle spielt. Die Verwendung mehr als einer Rollenlagereinheit mit jeder der Halterungseinheiten 30, 32, wie in der Ausfüh rungsform von Fig. 1-4 gezeigt ermöglicht den Einsatz von Schlitten höheren Gewichts. Indem die Halterungseinheiten 30, 32 in den anhand der Pfeile 35, 75 bezeichneten Richtungen geschwenkt werden können, wird das mit dem Einsatz beabstandeter Rollenlagereinheiten verbundene Problem minimiert oder beseitigt.Referring to FIG. 7, a guide according to the invention, modified apparatus is shown 110th The guide device 110 is comparable to the print head guide device 10 , the same reference numerals designating the same parts. In the guide device 110 , only a single roller bearing unit is assigned to each mounting unit 30 , 32 . The mounting unit 32 furthermore makes it possible to compensate for a parallel misalignment between the guide rods 14 , 16 and applies a prestressing force to the guide rod 16, as a result of which all roller bearing units come into positive engagement. However, this embodiment has the disadvantage with respect to the previous embodiment that higher contact forces are applied to each of the roller bearing units 120 , 122 . This becomes important when the weight of the sled plays a role. The use of more than one roller bearing unit with each of the mounting units 30 , 32 as shown in the embodiment of FIGS . 1-4 enables the use of sledges of higher weight. By pivoting the support units 30 , 32 in the directions indicated by the arrows 35 , 75 , the problem associated with the use of spaced roller bearing units is minimized or eliminated.
Unter Bezugnahme auf Fig. 8 und 9 wird eine erfindungsgemäße, modifizierte Druckkopf-Führungsvorrichtung 200 veranschaulicht. Die Druckkopf-Führungs vorrichtung 200 ist ähnlich der Druckkopf-Führungsvorrichtung 10, wobei glei che Ziffern gleiche Teile und Betriebsabläufe bezeichnen. Die Druckkopf-Führungsvorrichtung 200 umfaßt eine Schlitteneinheit 212, die auf der Füh rungsstange 14 über eine Vielzahl von Führungskufeneinheiten 222, 224, 226, 228 angeordnet ist. Die Führungskufen 222, 224, 226, 228 sind derart ange ordnet, daß sich die Führungskufen 222, 224 an einer ersten Position auf der Schlitteneinheit 212 befinden, so daß sich die Führungsstange 14 dazwischen in Eingriff befindet. Ebenso sind Führungskufeneinheiten 226, 228 an dem Schlitten an einer zweiten, zur ersten Position beabstandeten Position befestigt und derart auf der Schlitteneinheit 12 angeordnet, daß sich die Führungs stange 14 ebenfalls dazwischen in Eingriff befindet. Die Führungskufen 222, 224, 226, 228 greifen in die Führungsstange 14 derart ein, daß eine lineare Bewegung der Schlitteneinheit 12 entlang der Führungsstange 14 bewirkt wird.Referring to Fig. 8 and 9, a print head carrying device of the invention, modified is illustrated 200th The printhead guide device 200 is similar to the printhead guide device 10 , with the same numerals denoting the same parts and operations. The printhead guide device 200 comprises a carriage unit 212 which is arranged on the guide rod 14 via a plurality of guide skid units 222 , 224 , 226 , 228 . The guide runners 222 , 224 , 226 , 228 are arranged such that the guide runners 222 , 224 are in a first position on the carriage unit 212 , so that the guide rod 14 is engaged therebetween. Likewise, guide skid units 226 , 228 are attached to the carriage at a second position spaced apart from the first position and arranged on the carriage unit 12 such that the guide rod 14 is also engaged therebetween. The guide runners 222 , 224 , 226 , 228 engage in the guide rod 14 in such a way that a linear movement of the slide unit 12 along the guide rod 14 is brought about.
Die Schlitteneinheit 212 ist ebenfalls anhand von Halterungseinheit 30, 32 an Führungsstange 16 auf fast die gleiche Weise wie die Schlitteneinheit 12 aus Fig. 1 angeordnet. Im Unterschied hierzu werden anstelle der Rollenlagerein heiten 44, 46 zwei Führungskufeneinheiten 244, 246 verwendet, die die Schlitteneinheit 212 berühren und tragen. Obwohl die Rollenlagereinheiten 22, 24, 26, 28 bei Standarddruckformaten eine genaue und laufruhige Bewegung bewirken, wurde festgestellt, daß bei großen Druckformaten der Abstand L zwi schen den Trägerelementen (wie in Fig. 9 gezeigt) bei der Belichtung zu Strei fenartefakten führen kann. Ein weiteres Problem bei Rollenlagern besteht darin, daß bei der Ablagerung von Staub, Papier oder sonstigen Teilchen auf den Führungsstangen Artefakte auftreten können, wenn die Rolleneinheiten über die Teilchen laufen, wobei die Artefakte aufgrund der großen Entfernun gen L möglicherweise noch verstärkt werden. Die in dieser Ausführungsform verwendeten Führungskufeneinheiten minimieren oder beseitigen dieses Pro blem in Geräten für große Druckformate und entsprechend große Entfernungen L. Ein weiterer Vorteil der Führungskufeneinheiten besteht darin, daß sie in der Bewegung zwischen dem Schlitten und den Führungsstangen einen größeren Freiheitsgrad ermöglichen.The carriage unit 212 is likewise arranged on the guide rod 16 on the basis of the holder unit 30 , 32 in almost the same way as the carriage unit 12 from FIG. 1. In contrast to this, instead of the roller bearing units 44 , 46, two guide skid units 244 , 246 are used which touch and carry the carriage unit 212 . Although the roller bearing units 22 , 24 , 26 , 28 cause an accurate and smooth movement in standard print formats, it was found that with large print formats the distance L between the carrier elements (as shown in FIG. 9) can lead to strip artifacts during exposure. Another problem with roller bearings is that when dust, paper or other particles are deposited on the guide rods, artifacts can occur when the roller units run over the particles, the artifacts possibly being increased due to the large distances L. The guide skid units used in this embodiment minimize or eliminate this problem in devices for large print formats and correspondingly long distances L. Another advantage of the guide skid units is that they allow a greater degree of freedom in the movement between the carriage and the guide rods.
Bezugnehmend auf Fig. 10 und 11 wird eine vergrößerte Ansicht einer einzel nen Führungskufeneinheit 222 gezeigt, um darzustellen, wie der Schlitten auf der Schlitteneinheit 12 angeordnet ist. Die übrigen Führungskufeneinheiten 224, 226, 228 sind auf gleiche Weise wie die Führungskufeneinheit 222 kon struiert, so daß hier nur eine detaillierte Beschreibung einer einzelnen Füh rungskufeneinheit 222 erfolgt. Die Führungskufeneinheit 222 umfaßt ein Fe derelement 230, das an einer Kufe 232 befestigt ist. Das Federelement 230 besteht aus einem Material, das die von den Führungsstangen auf die Schlit teneinheit einwirkende Last tragen kann, ist aber ausreichend flexibel, um die gewünschte Biegung zu ermöglichen. In der gezeigten Ausführungsform weist das Federelement 230 einen ersten Halterungsbereich 234 mit zwei Öffnungen 236 auf, anhand derer das Federelement 230 mit zwei Schrauben 238 an der Schlitteneinheit 212 befestigt werden kann, die in die Gewindebohrungen 241 in der Schlitteneinheit 212 eingreifen. Das Federelement 230 umfaßt zudem einen zweiten Halterungsbereich 239, der dazu dient, die Kufe 232 am Halte rungsbereich 239 zu befestigen. In der dargestellten Ausführungsform umfaßt der Halterungsbereich 239 zwei Öffnungen 240, durch die das Federelement 230 mit zwei Halterungsschrauben 242 an der Kufe 232 befestigt werden kann. Das Federelement 230 kann allerdings auf jede gewünschte Weise an der Schlitteneinheit 212 oder an der Kufe 232 befestigt werden. Das Federelement 230 weist einen zentralen, verformbaren Biegebereich 243 auf. In der darge stellten Ausführungsform umfaßt der Biegebereich 243 zwei Tragglieder 246, 248, die zwischen den Halterungsbereichen 234, 239 ein V bilden. Das Feder element 230 besteht aus kaltgewalztem Stahl, der zur Erzielung guter Federei genschaften vergütet wurde.Referring to FIGS. 10 and 11 is an enlarged view of a single guide runners NEN unit 222 is shown, how the carriage is disposed on the carriage unit 12 display. The other guide runners units 224, 226, 228 are struiert kon in the same manner as the guide runners unit 222 so that only a detailed description of a single Füh approximately skid unit is the 222nd The guide skid unit 222 includes a Fe derelement 230 , which is attached to a skid 232 . The spring element 230 is made of a material that can bear the load acting on the slide unit from the guide rods, but is sufficiently flexible to allow the desired bend. In the embodiment shown, the spring element 230 has a first mounting region 234 with two openings 236 , by means of which the spring element 230 can be fastened to the slide unit 212 with two screws 238 which engage in the threaded bores 241 in the slide unit 212 . The spring element 230 also includes a second mounting area 239 , which serves to secure the runner 232 to the mounting area 239 . In the illustrated embodiment, the holding area 239 comprises two openings 240 through which the spring element 230 can be fastened to the runner 232 with two holding screws 242 . However, the spring element 230 can be attached to the carriage unit 212 or to the runner 232 in any desired manner. The spring element 230 has a central, deformable bending region 243 . In the illustrated embodiment, the bending area 243 comprises two support members 246 , 248 , which form a V between the mounting areas 234 , 239 . The spring element 230 consists of cold-rolled steel, which has been tempered to achieve good spring properties.
Die Kufe 232 weist eine Kontaktfläche 250 auf, wie am besten in Fig. 13 zu erkennen ist. Diese Fläche dient als Gleit- und Kontaktfläche auf der Füh rungsstange. Die Kufe 232 besteht vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material mit internen Schmierstoffen, die für geringe Reibung und geringen Schlupf sorgen. Ein für die Kufen geeignetes Material ist Acetalkunststoff mit 18% Teflon und 2% Silikon. Ein geeignetes Material kann von LNP Engineering Plastics, Inc. bezogen werden (Produkt-Nr. KL-4540B). Die Führungskufen können im Spritzgießverfahren hergestellt werden, vorzugsweise in der Umge bung des Halterungsbereichs 239 des Federelements 230, um eine integrierte Führungskufen-Federungseinheit zu erhalten, die auf weitere Befestigungs elemente verzichten kann. Der Radius RP der Kontaktfläche 250 ist etwas grö ßer als der Radius R2 der Führungsstange. Die Kontaktfläche 250 reduziert die Punktkontaktbeanspruchung der Kufe 232.The runner 232 has a contact surface 250 , as can best be seen in FIG. 13. This surface serves as a sliding and contact surface on the guide rod. The runner 232 is preferably made of a thermoplastic material with internal lubricants, which ensure low friction and low slip. A material suitable for the runners is acetal plastic with 18% Teflon and 2% silicone. A suitable material can be obtained from LNP Engineering Plastics, Inc. (Product No. KL-4540B). The guide skids can be manufactured by injection molding, preferably in the vicinity of the mounting area 239 of the spring element 230 , in order to obtain an integrated guide skid suspension unit which can dispense with further fastening elements. The radius RP of the contact surface 250 is somewhat larger than the radius R2 of the guide rod. The contact surface 250 reduces the point contact stress on the runner 232 .
Es wurde festgestellt, daß eine erfindungsgemäß hergestellte Führungskufen einheit einen Verfahrweg von über 5.080.000 cm zurücklegen kann und dabei eine Dezentrierung der Rotordrehachse von ca. 0,02286 mm aufweist, was ak zeptabel ist. In der getesteten Umgebung haben die Führungskufen einen Ra dius RP von ca. 10,49 mm, während die Führungsstange einen Radius R2 von ca. 9,25 mm aufweist.It has been found that a guide skid manufactured according to the invention unit can travel over 5,080,000 cm while doing so has a decentration of the rotor axis of rotation of approx. 0.02286 mm, which ak is acceptable. In the tested environment, the guide runners have an Ra dius RP of approx. 10.49 mm, while the guide rod has a radius R2 of 9.25 mm.
Bezugnehmend auf Fig. 12-15 werden verschiedene mögliche Freiheitsgrade der Führungskufeneinheit gezeigt. Diese Freiheitsgrade ermöglichen es den Führungskufeneinheiten, sich auf die Führungsstange selbst auszurichten, mit der sie in Kontakt sind, was im Laufe der Zeit einem verminderten Verschleiß zugute kommt. Insbesondere Fig. 12 zeigt die Kompensation eines Paralleli tätsfehlers zwischen der Führungsstange und der Schlitteneinheit, wie durch θX bezeichnet. Bezugnehmend auf Fig. 13 wird die Kompensation eines Paral lelitätsfehlers zwischen der Führungsstange und der Schlitteneinheit in Rich tung θZ gezeigt. In Fig. 14 wird die Kompensation in bezug auf eine Winkelab weichung zwischen der Führungsstange und der Schlitteneinheit gezeigt, wie durch Drehung um die Y-Achse θY dargestellt. Hieraus ist zu ersehen, daß sich die Führungskufeneinheiten ursprünglich in der Y- und Z-Richtung befinden und dennoch eine Bewegung in alle anderen Richtungen zur Fehlerkompensa tion ermöglichen, um somit eine verschleißmindernde Einheit zu bilden. Der Verschleiß würde ansonsten Artefakte hinsichtlich der Fokussierung des opti schen Systems verursachen. Diese Einheit ist auch gegenüber einem transla torischen Aufschaukeln unempfindlich. Zudem erfordert diese robuste Kon struktion weniger Bauteile mit kritischen Toleranzen.Referring to Figures 12-15, various possible degrees of freedom of the skid assembly are shown. These degrees of freedom allow the runners to align themselves with the guide bar with which they are in contact, which will reduce wear over time. In particular, Fig. 12 shows the compensation of a parallelism error between the guide rod and the carriage unit, as denoted by θX. Referring to FIG. 13, the compensation of a Paral is lelitätsfehlers tung between the guide rod and the carriage unit in Rich θZ shown. In Fig. 14, the compensation with respect to an angular deviation between the guide rod and the carriage unit is shown, as shown by rotation about the Y axis θY. From this it can be seen that the guide skid units are originally in the Y and Z directions and still allow movement in all other directions for error compensation, so as to form a wear-reducing unit. The wear would otherwise cause artifacts with regard to the focusing of the optical system. This unit is also insensitive to a translational rocking. In addition, this robust design requires fewer components with critical tolerances.
Selbstverständlich kann die Erfindung verschiedenen anderen Änderungen und Abwandlungen unterzogen werden, beispielsweise können, ohne darauf be schränkt zu sein, die Kufen aus jedem geeigneten Material hergestellt werden. Auch andere geeignete Materialien, wie etwa thermoplastische Materialien, können mit einem Kohlenstoffzusatz und internen Teflonschmiermitteln benutzt werden. Die höhere Steifigkeit, die auf den Kohlenstoffzusatz zurückzuführen ist, führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem im Laufe der Zeit niedrigeren Verschleiß.Of course, the invention can and various other changes Modifications can be made, for example, without being concerned limited, the runners are made of any suitable material. Other suitable materials, such as thermoplastic materials, can be used with a carbon additive and internal teflon lubricants will. The higher stiffness due to the addition of carbon is likely to result in a lower rate over time Wear.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung bewirkt eine laufruhige und genaue Positio nierung eines Schlittens bei gleichzeitig langer Lebensdauer.The device according to the invention brings about a smooth and precise position sledge with a long service life.
Die zahlreichen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der detaillierten Beschreibung ersichtlich, wobei die anhängenden Ansprüche alle diese Merk male und Vorteile der Erfindung abdecken, die in den Schutzumfang der Erfin dung fallen. Obwohl einige erfindungsgemäße Ausführungsformen aufgezeigt und beschrieben wurden, ist die Erfindung natürlich nicht auf diese beschränkt, sondern kann zahlreichen, Fachleuten bekannten Änderungen und Abwand lungen unterzogen werden, so daß die hier gezeigten und beschriebenen Ein zelheiten nicht einschränkend zu verstehen sind, sondern so, daß alle einem einschlägigen Fachmann offenkundigen Änderungen und Abwandlungen der Erfindung abgedeckt werden.The numerous features and advantages of the invention are apparent from the detailed Description can be seen, the appended claims all these Merk Male and advantages of the invention cover the scope of the Erfin dung fall. Although some embodiments of the invention are shown and have been described, the invention is of course not limited to these, but can make numerous changes and modifications known to experts lungs are subjected so that the shown and described here details are not to be understood as restrictive, but in such a way that all relevant specialist obvious changes and modifications of Invention to be covered.
BezugszeichenlisteReference list
10 Druckkopf-Führungsvorrichtung
12 Schlitteneinheit
14, 16 Führungsstangen
15, 50 Halterungselement
17 Rahmen
18 Verstellschraubenspindel
20 Schrittmotor
22, 24, 26, 28, 44, 46, 72, 74, 120, 122 Rollenlagereinheiten
30, 32 Halterungseinheiten
34 Halterungselement
35, 54, 75 Pfeil
36, 55, 58, 63 Haltestift
37 Kopf
38, 57 Schaftbereich
39 Gewindeende
40, 59, 66, 71 Bohrung
48 Tragrahmen
50 Halterungselement
51 U-förmiges Element
52 Basisteil
53 senkrechte Vorsprünge
60 Kopf
61 ausgerichtete Öffnungen
62 Schaftbereich
64 Gewindeende
67 Bohrung
68 Federelement
70 Lagerfläche
80 Radiallager
82, 87 Laufbuchse
83 Eingreiffläche
90 Bundschraube
110 Führungsvorrichtung
200 Druckkopf-Führungsvorrichtung
212 Schlitteneinheit
222, 224, 226, 228 Führungskufeneinheiten
230, 242 Federelement
232 Kufe
234, 239 Halterungsbereich
236, 230 Bohrungen
238, 242 Schrauben
241 Gewindebohrungen
243 Biegebereich
244, 246 Tragelemente
250 Kontaktfläche 10 printhead guide
12 slide unit
14 , 16 guide rods
15 , 50 mounting element
17 frames
18 adjusting screw spindle
20 stepper motor
22 , 24 , 26 , 28 , 44 , 46 , 72 , 74 , 120 , 122 roller bearing units
30 , 32 bracket units
34 mounting element
35 , 54 , 75 arrow
36 , 55 , 58 , 63 retaining pin
37 head
38 , 57 shaft area
39 thread end
40 , 59 , 66 , 71 bore
48 support frame
50 mounting element
51 U-shaped element
52 base part
53 vertical projections
60 head
61 aligned openings
62 shaft area
64 thread end
67 hole
68 spring element
70 storage space
80 radial bearings
82 , 87 liner
83 engaging surface
90 collar screw
110 guide device
200 print head guide
212 carriage unit
222 , 224 , 226 , 228 guide skid units
230 , 242 spring element
232 runners
234 , 239 bracket area
236 , 230 holes
238 , 242 screws
241 threaded holes
243 bending area
244 , 246 support elements
250 contact area
Claims (17)
- - einen Rahmen (17),
- - mindestens zwei einander zugeordnete Führungskufeneinheiten, die am Rahmen (17) befestigt und derart angeordnet sind, daß sie sich mit der ersten Führungsstange in Eingriff befinden, um eine lineare Bewe gung des Schlittens entlang der ersten Führungsstange zu bewirken,
- - mindestens eine derart auf dem Rahmen angeordnete obere Führungskufeneinheit, daß sie mit der zweiten Führungsstange in Eingriff gelangt,
- - eine erste Halterungseinheit mit mindestens einer unteren Lagerein heit, wobei die mindestens eine obere Führungskufeneinheit und die unteren Rollenlagereinheiten derart angeordnet sind, daß sie in Eingriff mit der dazwischenliegenden zweiten Führungsstange gelangen, und wobei die erste Halterungseinheit derart auf dem Rahmen schwenkbar gelagert ist, daß eine parallele Fehlausrichtung zwischen den Füh rungsstangen ausgeglichen wird, und die vorgespannt ist, um eine Ladekraft auszuüben, so daß die Führungsstangen und die Rollenla gereinheiten formschlüssig in Eingriff miteinander gelangen.
- - a frame ( 17 ),
- - At least two mutually associated guide skid units which are fastened to the frame ( 17 ) and are arranged such that they are in engagement with the first guide rod in order to bring about a linear movement of the slide along the first guide rod,
- at least one upper guide skid unit arranged on the frame such that it comes into engagement with the second guide rod,
- - A first bracket unit with at least one lower Lagerein unit, the at least one upper guide skid unit and the lower roller bearing units are arranged such that they come into engagement with the intermediate second guide rod, and wherein the first bracket unit is pivotally mounted on the frame such that a parallel misalignment between the guide rods is compensated for, and which is biased to exert a loading force so that the guide rods and the roller bearing units come into positive engagement with each other.
- - einen Rahmen (17),
- - eine Vielzahl einander zugeordneter Führungskufeneinheiten (222, 224, 226, 228), die am Rahmen (17) derart befestigt sind, daß sich der Schlitten (212) entlang der Führungsstangen bewegen kann, wobei mindestens eine der Führungskufeneinheiten ein Federelement (230) und eine Kufe (232) aufweist.
- - a frame ( 17 ),
- - A plurality of mutually associated guide skid units ( 222 , 224 , 226 , 228 ) which are attached to the frame ( 17 ) in such a way that the carriage ( 212 ) can move along the guide rods, at least one of the guide skid units being a spring element ( 230 ) and has a runner ( 232 ).
- - zwei erste einander zugeordnete Führungskufeneinheiten,
- - zwei zweite einander zugeordnete Führungskufeneinheiten, die zu den beiden ersten Führungskufeneinheiten axial beabstandet sind, wobei die ersten und zweiten beiden Führungskufeneinheiten derart an dem Rahmen (17) befestigt und angeordnet sind, daß sie sich mit der ersten Führungsstange im Eingriff befinden, um eine lineare Bewegung des Schlittens (212) entlang der ersten Führungsstange zu bewirken,
- - mindestens eine derart auf dem Rahmen angeordnete obere Führungskufeneinheit, daß sie mit der zweiten Führungsstange in Eingriff gelangt,
- - eine erste Halterungseinheit mit mindestens einer Führungskufenein heit, wobei die mindestens eine Führungskufeneinheit derart angeord net ist, daß sie in Eingriff mit der zweiten Führungsstange gelangt und wobei die erste Halterungseinheit derart auf dem Rahmen schwenkbar gelagert ist, daß eine parallele Fehlausrichtung zwischen den Füh rungsstangen ausgeglichen wird, und die vorgespannt ist, um eine Ladekraft auszuüben, so daß die Führungsstangen und die Rollenla gereinheiten formschlüssig in Eingriff miteinander gelangen.
- - two first guide skid units assigned to each other,
- - Two second mutually associated guide skid units which are axially spaced from the first two guide skid units, the first and second two guide skid units being fastened and arranged on the frame ( 17 ) such that they are in engagement with the first guide rod in a linear manner Causing movement of the carriage ( 212 ) along the first guide rod
- at least one upper guide skid unit arranged on the frame such that it comes into engagement with the second guide rod,
- - A first mounting unit with at least one guide skid unit, the at least one guide skid unit being arranged in such a way that it comes into engagement with the second guide rod and the first mounting unit is pivotally mounted on the frame such that a parallel misalignment between the guide rods is balanced, and which is biased to exert a loading force so that the guide rods and the roller bearing units come into positive engagement with one another.
- - einen Rahmen (17),
- - eine Vielzahl einander zugeordneter Führungskufeneinheiten (222, 224, 226, 228), die am Rahmen (17) derart befestigt sind, daß sich der Schlitten (212) entlang der Führungsstangen bewegen kann, wobei mindestens eine der Führungskufeneinheiten eine äußere Eingreifflä che (83) aufweist, und wobei die Führungskufe aus einem Kunststoff material besteht, dessen Elastizitätsmodul geringer ist als der der Füh rungsstange, mit der sie in Eingriff steht.
- - a frame ( 17 ),
- - A plurality of mutually associated guide skid units ( 222 , 224 , 226 , 228 ) which are attached to the frame ( 17 ) in such a way that the carriage ( 212 ) can move along the guide rods, at least one of the guide skid units having an outer surface ( 83 ) has, and wherein the guide skid consists of a plastic material whose modulus of elasticity is less than that of the guide rod with which it is engaged.
- - eine erste und eine parallel dazu angeordnete zweite Führungsstange (14, 16),
- - eine entlang der Führungsstangen bewegbare Schlitteneinheit (12), wobei die Schlitteneinheit (12) einen Rahmen (17) aufweist, minde stens zwei einander zugeordnete Führungskufeneinheiten, die am Rahmen (17) befestigt sind und derart angeordnet sind, daß sie mit der ersten Führungsstange in Eingriff bringbar sind, um eine lineare Bewe gung des Schlittens entlang der ersten Führungsstange zu bewirken, mindestens eine obere Führungskufeneinheit, die auf dem Rahmen derart angeordnet ist, daß sie mit der zweiten Führungsstange in Ein griff gelangt, eine erste Halterungseinheit, die mindestens eine untere Lagereinheit aufweist, wobei die mindestens eine Führungsstange der art angeordnet ist, daß sie in Eingriff mit der zweiten Führungsstange gelangt, und wobei die erste Halterungseinheit derart auf dem Rahmen schwenkbar gelagert ist, daß eine parallele Fehlausrichtung zwischen den Führungsstangen ausgeglichen wird, und die vorgespannt ist, um eine Ladekraft auszuüben, so daß die Führungsstangen und die Rol lenlager formschlüssig in Eingriff miteinander gelangen.
- a first and a second guide rod ( 14 , 16 ) arranged parallel thereto,
- - A movable along the guide rods carriage unit ( 12 ), the carriage unit ( 12 ) having a frame ( 17 ), at least two mutually associated guide skid units, which are attached to the frame ( 17 ) and are arranged such that they with the first guide rod can be brought into engagement in order to bring about a linear movement of the slide along the first guide rod, at least one upper guide skid unit which is arranged on the frame in such a way that it engages with the second guide rod, a first mounting unit which has at least one Lower bearing unit, wherein the at least one guide rod is arranged such that it comes into engagement with the second guide rod, and wherein the first mounting unit is pivotally mounted on the frame such that a parallel misalignment between the guide rods is compensated for, and the preloaded is to exercise a loading force so that the guide rods and the Rol lenlager come into positive engagement with each other.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2306685A (en) | 1997-05-07 |
| GB9622466D0 (en) | 1997-01-08 |
| JPH09169149A (en) | 1997-06-30 |
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Legal Events
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| 8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: WAGNER & GEYER PARTNERSCHAFT PATENT- UND RECHTSANW |
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| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |