Schrittmotore

Zuverlässig gescannt

Schrittmotore helfen bei der Digitalisierung von Buchbeständen
Mit dem Buchscanner Book2net lassen sich Bücher einfach einlesen und wertvolle Dokumente digitalisieren.
Bibliotheken und Nationalarchive auf der ganzen Welt digitalisieren ihre Buchbestände. Das dient der Erhaltung kultureller Werte und bietet die Möglichkeit, die Dokumente über digitale Medien einer breiten Öffentlichkeit zugänglich zu machen, ohne die bejahrten Originale zu gefährden. Bei der professionellen Digitalisierung großer Bestände mit Book2net-Buchscannern von Microbox spielen Zweiphasen-Schrittmotorantriebe von Oriental Motor eine wichtige Rolle.

Eine Kapazität von 2.000 Seiten A2, das entspricht 4.000 Buchseiten am Tag – so viel weist der große Scanner Book2net-XL von Microbox auf. Seine Einsatzgebiete sind große Digitalisierungsprojekte historischer Dokumente, etwa im schwedischen Nationalarchiv oder in der British Library. Auch große Universitätsbibliotheken halten ihre Bestände auf digitalen Medien fest. Bei den Buchscannern handelt es sich um Geräte für die Massenverarbeitung. Ein wichtiges Bauteil bei den Scannern ist die Buchwippe, also die Vorrichtung, auf der die Bücher aufliegen. Sie ist beweglich und zweigeteilt, um die Vorlagen optimal an die Optik heranzubringen. Je mehr Seiten ein Buch hat, desto größer ist der Unterschied zwischen den beiden Hälften im aufgeschlagenen Zustand, wenn das Buch am Anfang oder Ende geöffnet ist.

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Buchwippe gleicht Höhenunterschied aus

Diesen Höhen- und Gewichtsunterschied gleicht die Buchwippe aus – bei Büchern bis zu 20 Zentimetern Rückendicke und maximal 20 Kilogramm Gewicht. Auf die so ausbalancierte Wippe mit dem Buch wird eine kratzfeste Glasplatte gesenkt und dann die beladene Wippe zur Fokussierung an die benötigte Stelle hochgefahren. Die Steuerung der Buchwippe erfolgt über Drucksensoren, damit die Glasplatte nicht zu viel Druck auf die wertvollen Vorlagen ausübt.

Die Bewegungen der Wippe werden bei den Book2net-Scannern mit der RBK-Serie von Zweiphasen-Schrittmotorantrieben von Oriental Motor ausgeführt. An der gewünschten Position muss die Wippe exakt stoppen und stehen bleiben. Diese Positioniergenauigkeit von plus/minus 0,05 Grad wird durch den Mikroschrittbetrieb gewährleistet. Der Mikroschritttreiber unterteilt den Vollschritt in bis zu 128 Mikroschritte und ermöglicht so ein vibrationsarmes Positionieren, das auch bei niedrigen Drehzahlen gut funktioniert; die Betriebsgeräusche sind nur gering. Störende Geräusche entstehen zusätzlich dann, wenn sich Vibrationen des Motors auf das Gerätegehäuse übertragen, was auch die Präzision verringert. Durch den Mikroschritttreiber von Oriental Motor mit der proprietären Smooth-Drive-Funktion werden Geräusche – besonders im niedrigen Drehzahlbereich – deutlich verringert.
Gerade dieser Faktor wurde bei Microbox mit der Einführung des RBK sehr begrüßt, nachdem man sich mit einem Prototyp von der Eignung des Antriebs für den XL-Scanner überzeugt hatte. Bei der Produkteinführung 2005 wurde zunächst die Motor-Treiber-Kombination CSK eingesetzt, dann aber auf den Mikroschrittantrieb umgestellt. Heute sind die Scanner mit RBK299-Antrieben ausgestattet. Beim Austausch des Motors galt die Voraussetzung, dass die technischen Daten bestehen bleiben mussten, weil die Geräte bereits bestanden und nicht modifiziert werden sollten. Der neue Motor musste die gleiche Auflösung wie der alte liefern, und die Softwareansteuerung sollte ebenfalls unverändert bleiben.

Der Mikroschritttreiber RBD verfährt genau dieselbe Distanz mit derselben Geschwindigkeit wie im Vollschrittmodus, ohne dass der Anwender Änderungen an den Puls-Eingangsfrequenz-Einstellungen vornehmen muss. Die Aufteilung in Mikroschritte erfolgt automatisch. Gleichzeitig korrigiert der Treiber die Form des Motorstroms, vor allem in der dritten harmonischen Oberwelle. Je gleichmäßiger die Sinuskurve, desto geringer sind auch die Vibrationen und desto höher in der Folge die Schrittwinkelgenauigkeit. Im Gegensatz zu herkömmlichen Mikroschritttreibern, die durch ihre Funktionsweise große Bauteile erfordern, arbeiten die neuen Treiber mit verkleinerten und insgesamt weniger Komponenten mit neuen Schaltkreisen und Filtern, wodurch die Vorteile des Mikroschrittes auch in begrenztem Bauraum zur Verfügung stehen.

Mikroschrittreiber reduziert Vibrationen

Die RBK299-Antriebe bestehen aus Motoren mit einem Flanschmaß von 85 Millimetern und dem RBD-Treiber. Sie liefern hohe Haltemomente von 4,4 Newtonmeter und können so die Buchwippe zuverlässig auf der gewünschten Position halten, damit der Scan einwandfrei wird. Auch dieses hohe Haltemoment gab den Ausschlag für die Wahl des Antriebes für die Buchwippe.

RBK-Antriebe gibt es auch mit Motoren mit 56,4 sowie 42, 35 und 28 Millimeter Flanschmaß. Die Serie ist je nach Baugröße von 20 bis 75 VDC Betriebsspannung einsetzbar und mit verschiedenen Motorlängen erhältlich. Die Motoren verfügen über das CE- und das cUL-Prüfzeichen und entsprechen der RoHs-Richtlinie.

Ein weiterer Antrieb von Oriental Motor, der Zweiphasen-Schrittmotor PK223, bewegt die oben im Scanner angebrachte Kamera. Die PK-Serie eignet sich überall dort, wo kundenseitig eigene Endstufen vorhanden sind und ein zuverlässiger, unkomplizierter Motor benötigt wird.

Wenn Schrittmotorantriebe durch genannte Funktionalitäten in punkto Laufruhe und Haltemomente Werte erreichen, für die sonst Gleichstrommotoren eingesetzt werden müssten, können sie den Antrieb wirtschaftlicher gestalten. Dies trägt dazu bei, dass die Book2net-Scanner zu einem günstigen Preis erhältlich sind und gleichzeitig höchsten technischen Ansprüchen bei der Digitalisierung großer Bestände genügen.

Im Einsatz auf der ganzen Welt kommen dem Scanner auch andere Eigenschaften zugute, beispielsweise die durch die Schutzart IP65 sichergestellte Unempfindlichkeit gegen Staub in heißen Ländern. Auch eine lange Lebensdauer muss gewährleistet sein, weil Microbox die Wartungsfreiheit seiner Scanner garantiert. Gunnar Siebel/ff

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