DE2829479A1

DE2829479A1 - Antriebssteuersystem

Info

Publication number: DE2829479A1
Application number: DE19782829479
Authority: DE
Inventors: Jack Hugh Reynolds
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR International Inc
Priority date: 1977-07-05
Filing date: 1978-07-05
Publication date: 1979-01-25
Also published as: GB2000885B; FR2397002A1; DE2829479C2; JPH0130396B2; US4194144A; JPS5415120A; GB2000885A; FR2397002B1

Description

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Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Antriebssystem zur Steuerung der Geschwindigkeit eines bewegbaren Gliedes auf einen gewünschten Wert.

Derartige Antriebssysteme finden beispielsweise Anwendung beim Antrieb von Druckköpfen, die in Druckvorrichtungen auf beweglichen Schlitten angeordnet sind. Ein solcher Druckkopf kann beispielsweise ein Matrixdruckkopf sein.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antriebssystem der eingangs spezifizierten Art so zu verbessern, daß eine höhere Genauigkeit der Steuerung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird gelöst durch Erzeugungsmittel zur Erzeugung von Steuersignalen, die die jeweilige Geschwindigkeit des bewegbaren Gliedes darstellen und durch Steuermittel zur Erzeugung von ErregungsSignalen für die Erregung der Antriebsmittel, wobei die Steuermittel einen Zähler und Zählersetzmittel enthalten, durch die während einer Operation in den Zähler erste Zählwerte eingegeben werden, die durch die genannten Steuersignale festgelegt werden, und alternativ vorbestimmte zweite Zählwerte eingegeben werden, so daß der Zähler durch Anlegen von ZählererhöhungsSignalen Ausgangssignale erzeugt, die die Dauer der Erregungssignale so steuern, daß eine Reduzierung des Unterschiedes zwischen der momentanen Geschwindigkeit und der gewünschten Geschwindigkeit bewirkt wird.

Bei einem Antriebssystem gemäß der Erfindung können in vorteilhafter Weise digitale Schaltungskomponenten verwendet werden, wodurch ein hohes Maß

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an Steuergenauigkeit bei der Steuerung der Geschwindigkeit des beweglichen Gliedes erreicht wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Beispiels beschrieben, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen zeigen:

Fig. 1 ein prinzipielles Übersichtsschaltbild einer Vorrichtung zum Steuern der Bewegung eines Schlittens, auf dem ein Drahtmatrxxdruckkopf angeordnet ist;

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Steuervorrichtung, die in dem Gerät gemäß Fig. T verwendet wird;

Fig. 3A-D Impulsdiagramme zur Erläuterung der Vorrichtung gemäß Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Zugehörigkeit der Fig. 3A-D.

Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels, bei dem ein Drahtmatrixdrucker verwendet wird. Der Drucker, in dem der Drahtmatrxxdruckkopf angeordnet ist, kann in herkömmlicher Weise aufgebaut sein und eine Walze 10, einen Schlitten 12 und einen Drahtmatrxxdruckkopf 14, der auf dem Schlitten 12 angeordnet ist, enthalten. Der Schlitten 12 ist auf Stangen 16 und 18 so befestigt, daß er vor der Walze 10 hin- und herbewegt werden kann. Die Welle 20 eines Motors 22 steht in herkömmlicher Weise mit dem Schlitten 12 in Wirkbeziehung, was durch die gestrichelte Linie 24 angedeutet ist. Mit Hilfe des Motors 22 kann der Schlitten 12 vor der Walze 10 hin- und herbewegt werden. Die durch die Linie 24 angedeutete Verbindung des Motors 22 mit dem Schlitten 12 kann in üblicher Weise mit Hilfe von Riemen und entsprechenden Rollen hergestellt werden. Der Motor 22 ist vorzugsweise

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ein üblicher Gleichstrommotor und wird selektiv durch herkömmliche Motorantriebsmittel erregt, was durch den Block 26 angedeutet ist. Eine herkömmliche Druckersteuer^· schaltung 28 ist mit dem Drahtdruckkopf 14 verbunden, so daß die einzelnen Spulen zur Betätigung der Drähte erregt werden können. Die Druckersteuerschaltung 28 kann eine herkömmliche Anschlußsteuereinheit oder einen Mikroprozessor enthalten. Da dies herkömmlicheund allgemein bekannte Techniken sind, wird auf eine ins einzelne gehende Beschreibung im Rahmen der vorliegenden Erfindung verzichtet.

Die Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 empfängt Ausgangssignale von der Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 und verwendet diese Information zur Steuerung der Geschwindigkeit der Motors 22 in der Weise, daß die Geschwindigkeit des Schlittens 12 bezüglich einer gewünschten Geschwindigkeit konstant gehalten wird. Die Geschwindigkeitsabfühlvorrichtung 32 enthält eine Lichtquelle 34 und einen Detektor, beispielsweise eine fotoelektrische Zelle 36, die auf entgegengesetzten Seiten eines Zeitgabestreifens 38 angeordnet sind. Der Zeitgabestreifen 38 ist bezogen auf die Abfühlvorrichtung 32 stationär angeordnet. Die Abfühlvorrichtung 38 ist am Schlitten 12 befestigt. Der Zeitsteuerstreifen 38 besteht aus undurchsichtigem Material und weist eine Vielzahl von gleich beabstandeten Schlitzen auf, durch die das Licht der Lichtquelle 34 zu der Zelle 36 gelangen kann. Die Zeittaktperioden zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen der Fotozelle 36 geben eine Anzeige der jeweiligen Momentangeschwindigkeit des Schlittens bei dessen Bewegung entlang der Walze 10. Eine herkömmliche Spannungsquelle 40 erzeugt die erforderlichen Spannungen

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für den Motortreiberkreis 25, die Geschwindigkeitssteuer-~ schaltung 30 und die Druckersteuerschaltung 28.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Geschwindigkeitssteuerschaltung 30. Die Geschwindigkeit des Schlittens 12 wird durch abwechselnde Erregung des Motors 22 während sogenannter "Ein"-*· Perioden und Entregung des Motors 22 während sogenannter "Aus"-Perioden gesteuert. Der Ausgang der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 erzeugt Impulse, die mit PLSWDON bezeichnet sind, und die dem Motortreiberkreis 26 in herkömmlicher Weise zur Erregung des Motors 22 zugeführt werden. Wenn der Erregungsimpuls PLSWDON den Binärwert 1 aufweist, so wird der Motor 22 in herkömmlicher Weise über die Motortreiberschaltung 26 erregt und wenn dieser Impuls den Binärwert 0 aufweist, so ist der Motor 22 entregt. Der Impuls PLSWDON wird von einer Steuerschaltung K3 in Fig. 2 erzeugt, die beispielsweise aus einem Flipflop bestehen kann. Grundsätzlich wird das Verhältnis zwischen der Erregungsperiode für den Motor 22 und die Entregungsperiode so festgelegt, daß die Erregungsperiode etwa 25% der Gesamtperiode des Ansteuerzyklus für den Motor 22 beträgt.

Es wird angenommen, daß sich im Moment der Motor 22 (Fig. 1) im Ruhezustand befindet und daß es gewünscht wird, den Schlitten 12 zur Durchführung von Druckoperationen mit einer gewünschten Operationsgeschwindigkeit zu bewegen. Zur Einleitung der Steuerung wird ein Impuls MOTOREN, der von der Druckersteuerschaltung 28 in Fig. 1 kommt, zum Zurücksetzen des Binärzählers H3-J3, des in der Steuerschaltung K3 verwendeten Flipflops und der Anlaufdatensteuerschaltung 42 in Fig. 2 verwendet. Die Anlaufdatensteuerschaltung

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enthält eine Serie von Schaltern, die von Hand gesetzt werden können, zur Eingabe von Binärzählungen, wodurch ein allmählicher Anlauf auf eine gewünschte Geschwindigkeit oder eine Anlaufsteuerung des Motors 22 ermöglicht wird. Ein in Fig. 2 mit FWD bezeichneter Vorwärtsimpuls, der von der Druckersteuerschaltung 28 in Fig. 1 kommt, bewirkt, daß der Multiplexer 44 einen vorbestimmten ersten Binärwert, der von der Anlaufdatensteuerschaltung 42 kommt, in den Zähler H3-J3 eingibt, so daß dieser vorgesetzt wird. Gleichzeitig wird dadurch die Motortreiberschaltung 26 aktiviert, wodurch der Motor 22 in Vorwärtsrichtung angetrieben wird. Nachdem der Zähler H3-J3 auf einen vorbestimmten Binärwert durch die Anlaufdatensteuerschaltung 42 eingestellt ist, erfolgt die Erhöhung des Zählers H3-J3 durch die Taktimpulse 01 von der Zeitsteuerschaltung 50. Diese Erhöhung wird so lange fortgesetzt bis eine Ausgangszählung erreicht wird. Diese Ausgangszählung des Zählers H3-J3 wird über die Leitung 46 dem Flipflop in der Steuerschaltung K3 zugeführt, wodurch dieses seinen Zustand ändert. Der Ausgang der Steuerschaltung K3 wird dem Multiplexer 44 zugeleitet, wodurch der Zähler H3-J3 mit Daten geladen wird, die sich auf die Entregungsperiode des Motors 22 beziehen.

Die Daten, die sich auf die "Aus"-Periode des Motors 22 beziehen, bestehen aus einem Binärzählwert, der mit der gewünschten "Aus"-Periode korrespondiert und der manuell durch Betätigung der Schalteranordnung in der Programmdatenschaltung 48 in Fig. 2 eingespeichert wird. Der Zählwert für die gewünschte "Aus"-Periode des Motors 22, der von der Programmdatenschaltung 48 abgeleitet wird, gelangt über den Multiplexer 44 in den

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Zähler H3-J3 und bewirkt in diesem eine Voreinstellung. Die Taktsignale 0T werden ebenfalls dem Zähler H3-rJ3 zugeführt und bewirken eine Erhöhung dessen Zählwertes beginnend von dem voreingestellten Wert bis zum höchsten Zählerstand. Wenn bei diesem Zählerstand ein Zähleraus-^ gangssignal erzeugt wird, so erfolgt die Umsteuerung der Steuerschaltung K3 auf den entgegengesetzten Zustand, wodurch die Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 nun wieder eine "Ein"-Periode für den Motor 22 einleitet.

Es wird darauf hingewiesen, daß zu dieser Zeit der Motor 22 von einer Ruhestellung aus angesteuert wird und daß die Geschwindigkeitsabfühlmittel 32 so lange kein Signal erzeugen bis der Motor 22 die Abfühlmittel 32 an dem nächsten Zeitschlitz auf dem Zeitgabestreifen 38 (Fig. 1) vorbeiführt. Die vorbestimmten Binärzählwerte, die in der Anlaufdatensteuerschaltung 42 (Fig. 2) und in der Programmdatenschaltung 48 eingespeichert sind, werden durch den Multiplexer 44 abwechselnd für verschiedene Zyklen in den Zähler H3-J3 eingegeben,und zwar so lange bis der Schlitten 12 einen ausreichenden Weg zurückgelegt hat, bei dem die Abfühlmittel 32 mit dem Zeitgabetaktstreifen 38 so zusammenwirken, daß ein erster Impuls erzeugt wird. Dieser Impuls ist mit CHAR bezeichnet und in den Fig. 1 und 2 gezeigt.

Der erste von der Abführvorrichtung 32 kommende CHAR-Impuls wird der Taktsteuerimpulsschaltung 50 (Fig. 2) zugeführt, die im nachfolgenden noch im einzelnen beschrieben wird. Zunächst genügt es, darauf hinzuweisen, daß die Schaltung 50 einen CHPA-Impuls erzeugt, der von dem CHAR-Impuls abgeleitet wird und daß der CHPA-Impuls

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der Anlaufdatensteuerschaltung 42 zugeführt wird, wodurch bewirkt wird, daß ein zweiter binärer Zählwert über den Multiplexer 44 zur Voreinstellung in den Zähler H3-J3 zur Steuerung der Erregung des Motors 22 in der nächsten Periode eingegeben wird. Anschließend erfolgt eine Erhöhung des Zählwertes in dem Zähler H3-J3 durch die Taktimpulse 01, wonach die Stuerschaltung K3 ihren Zustand wechselt und der Multiplexer 44 einen vorbestimmten Zählwert in den Zähler H3-J3 eingibt. Dieser korrespondiert mit der Entregungs-"Aus"-Periode des Motors 22. Durch die Taktimpulse JZ)T wird dann der Zähler H3-J3 so lange erhöht bis der Ausgangszählwert erreicht wird, bei dem die Steuerschaltung K3 ihren Zustand wechselt. Dadurch wird der Multiplexer 44 veranlaßt, den zweiten Binärwert von der Anlaufdatenschaltung 42 in den Zähler H3-J3 einzugeben. Dieser abwechselnde Ladevorgang mit dem zweiten Binärwert von der Datenanlaufschaltung 42 und dem Binärwert Czur Entregung des Motors 22) von der Programmdatenschaltung 48 in den Zähler H3-J3 wird so lange fortgesetzt bis der Motor 22 auf eine ausreichende Geschwindigkeit gebracht wird, bei der die Abfühlmittel 32 einen zweiten CHAR-Impuls erzeugen, wodurch der Motor 22 weiter beschleunigt wird.

Der zweite CHAR-Impuls von den Abfühl-

mitteln 32 wird in der Zeitgabetaktschaltung 50 (Fig. 2) zur Erzeugung eines zweiten CHPA-Impulses verwendet, der seinerseits der Anlaufdatehschaltung 42 zugeführt wird. Dadurch wird der Multiplexer 44 in die Lage versetzt, den dritten und letzten Binärwert von der Anlaufdatenschaltung 42 in den Zähler H3-J3 in der

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vorangehend beschriebenen Weise einzugeben. Dieser dritte Binärwert und der Binärwert für die "Aus"-Periode von der Prograitimdatenschaltung 48 werden abwechselnd dem Zähler H3-J3 so lange zugeführt bis der Motor 22 den Schlitten so weit wegbewegt hat, daß ein dritter CHAR-Impuls von den Geschwind!gkeitsabfühlmitteln 32 erzeugt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird der Motor 22 den Schlitten 12 (und somit den Druckkopf 14) mit einer Geschwindigkeit bewegen, die nahe der gewünschten Geschwindigkeit entspricht, Der dritte CHAR-Impuls schließt somit die AnlaufSteuerung für den Motor 22 ab.

Der dritte CHAR-Impuls von der Geschwindigkeitsabführvorrichtung 32 erzeugt einen dritten CHPA-Impuls in der Schaltung 50 (Fig. 2), durch den wieder der Multiplexer 44 aktiviert, um Daten anzunehmen, die dem Binärzähler C2-D2 zugeordnet sind und die sich auf die Momentangeschwindigkeit des Schlittens 12 und des Druckkopfes 14 beziehen. Grundsätzlich gilt, daß Binärwerte, die der Momentangeschwindigkeit des Schlittens 12 zugeordnet sind und durch zunächst in den Zähler C2-D2 eingegebene Daten dargestellt werden sowie Binärdaten von der Programmdatenschaltung 48 durch den Multiplexer 44 abwechselnd in den Zähler H3-J3 nach der im vorangegangenen beschriebenen Technik eingegeben werden. Der Zähler C2-D2 ist ein Binärzähler und weist die gleiche Stufenzahl auf wie der Zähler H3-J3.

Der dritte CHAR-Impuls,von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel 32 (Fig. 1) abgeleitet,wird der Taktschaltung 50 (Fig. 2) zugeführt, in der dadurch ein CHPB/Impuls erzeugt wird, welcher in den Zähler C2-D2 über die Leitung 52 eingegeben wird und diesen zurücksetzt.

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Sobald der Zähler C2-D2 zurückgesetzt ist, wird ein HCKB-Taktimpuls von der Schaltung 50 kommend dem Zähler C2-D2 zugeführt, wodurch dessen Zählwert erhöht wird. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Impulswiederholungsfolge des Taktimpulses HCKB etwa 96 mal kleiner als die des Taktsignals ψ\ , die zur Erhöhung des Zählers H3-J3 verwendet wird. Der im Zähler C2-D2 akkumulierte Zählwert wird in den Invertern C2-D2 invertiert und das "Einser"-Komplement davon wird einem Sperrkreis C5-D5 parallel zugeleitet. Da der Motor 22 den Schlitten nun mit einer Geschwindigkeit bewegt, die annähernd der gewünschten Geschwindigkeit entspricht, erscheint das nächste CHAR-Signal von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel 32 innerhalb einer kurzen Zeitperiode nach dem vorangegangenen Impuls. Dieses CHAR-Signal wird in der Schaltung zur Erzeugung eines CHPA/-impulses verwendet, durch den der Sperrkreis C5-D5 blockiert wird und das in ihm gespeicherte Komplement der Binärzahl aus dem Zähler C2-D2 speichert. Da der Zähler H3-J3 durch die Stuerschaltung K3 bereits zurückgesetzt wurde, um Daten über die Erregungsperiode des Motors 22 zu erhalten, kann das "Einser"-Komplement von dem Sperrkreis C5-D5 durch den Multiplexer 44 in den Zähler H3-J3 eingegeben werden. Die Taktimpulse 0Ϊ" werden dann an den Zähler H3-J3 angelegt, wodurch dessen Zählwert beginnend von dem voreingestellten Zählwert (durch den Sperrkreis C5-D5) erhöht wird. Wenn der Zähler H3-J3 seinen Endzählwert erreicht, so entsteht ein Ausgangszählsignal, das über eine Leitung 46 der Steuerschaltung K3 zugeleitet wird und deren Zustand ändert. Dadurch wird die Entregungsperiode für den Motor 22 eingeleitet. Nun wird der Multiplexer 44 durch die Steuerschaltung K3 so

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eingestellt, daß er von der Prograinmdatenschaltung einen Datenwert empfangen kann, der sich auf die Entregungsperiode bezieht, wie im vorangehenden erläutert wurde.

Zur Erläuterung der verschiedenen Zahlen bzw. Werte, die während der "Aus"-Periode und "Ein"-Periode, die der Erregung und der Entregung des Motors 22 zugeordnet sind, verwendet werden, wird angenommen, daß zu dem Zeitpunkt, zu dem der Motor 22 den Schlitten 12 und den Drahtdruckkopf 14 mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegt, der sich im Zähler C2-D2 (Acht-Bit-Zähler) angesammelte Zählwert auf 71 beläuft, wobei dieser Wert in Binärform gespeichert wird. Durch die Invertierung des in den Zähler C2-D2 aufgelaufenen Wertes in dem Inverter C3-D3 wird bewirkt, daß in dem Sperrkreis C5-D5 der Zählwert 71 im Zähler C2-D2 im Sperrkreis C5-D5, der ebenfalls acht Bit speichern kann, ein Binärzählwert von 184 gespeichert wird. Dieser Wert von 184 wird dann parallel dem Acht-Bit-Zähler H3-J3 durch den Multiplexer 44 in der bereits beschriebenen Weise zugeführt.

Es ist ersichtlich, daß durch den Wert 184 im Zähler H3-J3 dieser Zähler nach 71 Taktimpulsen 01 gefüllt ist und ein Ausgangssignal erzeugt, da der Zählerstand von 255 dem maximalen Zählerstand des Acht-Bit- Zählers entspricht. Die 71 Taktimpulse 01, die in den Zähler H3-J3 eingegeben werden, geben die Periode für den Motor 22 an, die für den Antrieb des Schlittens 12 mit der gewünschten Geschwindigkeit erforderlich ist.

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Wie eingangs bereits festgelegt wurde, entspricht somit die "Ein"-Periode 25% des Gesamtzyklus. Da die "Aus"-Periode für den Motor 22 dem Dreifachen der "Ein"~Periode entspricht, ergibt sich ein Zählwertverhältnis von 71:213 für das Verhältnis Erregungszeit zu Entregungszeit. Zur Festlegung des Wertes 213 in dem Speicher H3-J3 werden in der Programmdatenschaltung 48 vorhandene Schalter von Hand so eingestellt, daß von dieser Schaltung ein Binärwert von 42 für die "Aus"-Periode des Motors 22 erzeugt wird. Der Wert 42 wird durch den Multiplexer 44 in den Zähler H3-J3 eingegeben. In dem Zähler erfolgt dann eine Inkrementierung um 213 auf den Wert 255, der dem Endzählerstand entspricht. Wenn dieser Endzählerstand erreicht wird, erfolgt die Umschaltung der Steuerschaltung K3 und der Multiplexer überträgt den in dem Zähler C2-D2 befindlichen Wert nach dessen Invertierung in den Zähler H3-J3 in der bereits beschriebenen Weise. Es wird darauf hingewiesen, daß der Wert 71 so lange jeweils in dem Zähler C2-D2 zwischen aufeinanderfolgenden CHAR-Impulsen, die von dem Geschwindigkeitsabfühlmittel 32 kommen, aufgezeichnet bzw. gespeichert werden, wie der Schlitten 12 durch den Motor 22 mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

Für den Augenblick wird angenommen, daß der Schlitten 12 in Fig. 1 mit einer Geschwindigkeit bewegt wird, die über der gewünschten Nominalgeschwindigkeit liegt. Dies bedeutet, daß während der Erregungsperiode des Motors 22 weniger HCKB-Taktimpulse von der Zeittaktgeberschaltung 50 in Fig. 2 erzeugt werden und daß somit im Zähler C2-D2 weniger von diesen Impulsen gespeichert werden. Wenn beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgende!CHAR-Impulsen der Wert 65 im Zähler C2-D2 abgespeichert ist, wird im Sperrkreis C5-D5

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infolge der Komplementierung dieses Wertes der Binärwert 190 gespeichert. Dieser Wert 190 wird durch den Multiplexer 44 in den Zähler H3-J3 in der bereits beschriebenen Weise eingegeben, so daß dieser Zähler auf 190 gesetzt wird. In diesem Fall wird der Zähler H3-J3 nach 60 Taktimpulsen 01 im Gegensatz zu 71 Impulsen bei der Sollgeschwindigkeit seinen Endzählerstand erreichen. Da der Zähler H3-J3 bei dieser Bedingung schneller seinen Endzählzustand erreicht, ist die Erregungsdauer, d. h. die Erregungszeitperiode, für den Motor 22 kürzer. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel bleibt dagegen die Entregungsperiode, d. h. die "Aus"-Periode, für den Motor 22 konstant. Die Erregungsperiode, d.h. die "Ein"-Periode, für den Motor wird hingegen in Abhängigkeit von dem Zählwert im Zähler C2-D2 verändert, so daß die Geschwindigkeit des Schlittens 12 auf dem gewünschten Wert gehalten wird. Die Ableitung für die Zählwerte der ^HEin"-Periode und der "Aus"-Periode werden an*- schließend noch im detail beschrieben. Zunächst wird bemerkt, daß die Frequenz der Erregungsimpulse PLSWDON, die von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 in Fig. kommen, bei etwa 5 kHz in dem hier beschriebenen Beispiel liegt. Die Erregungsfrequenz hängt selbstverständlich von speziellen Parametern ab, die für die verschiedenen in der Vorrichtung verwendeten Bauteile gewählt werden sowie von der Ansprechzeit, von der verwendeten Motortreiberschaltung 26 und dem verwendeten Motor 22.

Bevor im einzelnen die in den Fig. 3A-3D gezeigten Impulsdiagramme besprochen werden, werden die in der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 verwendeten Komponenten und Taktsignale erläutert. Die erste Betrachtung bezieht sich auf die spezielle Verwendung der

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Geschwindigkeitssteuerschaltung 30. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist das bewegbare Glied, dessen Geschwindigkeit gesteuert werden soll, ein Schlitten 12 mit einem auf diesem angeordneten Drahtdruckkopf 14. Dieser Drahtdruckkopf 14 ist so ausgelegt, daß er 100 Zeichen pro Sekunde drucken kann. Dabei ist das spezielle Druckformat in Form einer 7x12 Matrix festgelegt, d. h. daß ein Zeichen aus 7 Höhenpositionen und 9 Breitenpositionen bestehen kann, wobei drei Punktpositionen zwischen benachbarten Zeichen als Abstand vorgesehen werden müssen. Bei einer Druckgeschwindigkeit von 100 Zeichen pro Sekunde bedeutet dies, daß 1200 Impulse pro Sekunde an den Druckkopf 14 angelegt werden müssen und daß die Betätigungsfolge mit 8 Mikrosekunden pro Impuls eingehalten werden muß.

Ein weiterer in Betracht zu ziehender Faktor bei der Entwicklung der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 ist der für den Antrieb des Schlittens 12 verwendete Motor. Der in Fig. 1 gezeigte Motor 22 ist ein Gleichstrommotor mit 12 Volt und 3,4 Ampere. In dem Gleichstrommotor wird ein Permanentmagnetfeld aufrechterhalten. Der Motor 22 erzeugt die gewünschte konstante Sollgeschwindigkeit, wenn der Zwangzyklus 25% beträgt. Des weiteren muß die Ansprechzeit des Motors 22 in Betracht gezogen werden. D.h. der Motor 22 und die diesem zugeordneten Motortreiberschaltungen 26 müssen eine Ansprechzeit auf v/eisen, die so schnell ist, daß die Anordnung der von der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 diktierten Geschwindigkeitsänderung folgen kann.

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Ein weiterer in Betracht zu ziehender Faktor ist die Basistaktfrequenz, die in der Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 verwendet wird. Diese muß so hoch sein, daß die Periode der "Ein"-Impulsbreite für den Motor 22 so bemessen werden kann, daß die gewünschte Genauigkeit für das Regelsystem erreichbar ist. Unter diesen Gesichtspunkten kann die Auswahl der verwendeten Komponenten und Taktfrequenzen für die Geschwindigkeitssteuerschaltung 30 als Ergebnis eines schrittweise durchgeführten Annäherungsprozesses angesehen werden.

Die in den Fig. 3A-3D gezeigten Impulsdiagramme treten in der hier beschriebenen Ausführungsform gemäß der Erfindung auf. Der Basistakt 01 wird von dem Takt Q1.F abgeleitet, der von der Druckersteuerschaltung 28 in Fig. 1 kommt. Die HCKA- und HCKAB-Takte können durch einen Zähler (nicht gezeigt) erzeugt werden, der eine Teilung durch 16 vornimmt.

Die HCKAB-Taktimpulse in der Zeile 228 in Fig. 3A und Fig. 3B sind die gleichen, jedoch weist der Takt auf der Zeile 228 einen wesentlich reduzierten Maßstab auf. Die CHARA-Impulse werden von den CHAR-Impulsen abgeleitet, die von dem Abfühlmittel 32 in Fig. 1 kommen und die CHARB-Impulse erzeugt ein nicht gezeigtes Flipflop beim Auftreten der HCKAB-Impulse. Von den CHARB-Impulsen werden die CHPA-Impulse abgeleitet und durch diese wird jeweils der nächste HCKAB-Impuls beendet. Die CHPB-Impulse entstehen mit Abfall der CHPA-Impulse und werden beim Entstehen der jeweils nächsten HCKAB-Impulse beendet.

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Die auf der Zeile 230 in den Fig. 3A und 3B gezeigten HCKAB-Taktimpulse sind jeweils die gleichen wie die auf der Zeile 228 gezeigten Impulse, jedoch ist aus Gründen der einfacheren Darstellbarkeit eine Maßstabs-^ reduzierung vorgenommen worden. Die auf der Zeile 232 gezeigten CHPA-Impulse dienen zur Aktivierung der zugehörigen Sperrschaltung D5-C5 in Fig. 2, so daß der sich auf die Momentangeschwindigkeit des Schlittens 12 beziehende Wert von dem Zähler C2-D2 beim Abfallen der CHPA-Impulse oder der CHPA/-Impulse gespeichert wird. Dadurch steht dieser Zählwert für die Eingabe in den Zähler H3-J3 zur Verfügung. Der CHPB-Impuls auf der Zeile 231, der dem CHPA-Impuls folgt, wird zur Zurücksetzung des Zählers C2-D2 verwendet, so daß in diesem eine erneute Zählwertakkumulation vorgenommen werden kann. Durch einen nicht gezeigten Teiler 6:1 wird von dem HCKB -Taktimpuls der HCKAB-Impuls abgeleitet und für die Inkrementierung des Zählers C2-D2 verwendet. Der 6:1-Frequenzteilerzähler wird durch CHPA/-Impulse zurückgesetzt.

Die mit VCTB bezeichnete Zeile in den Fig. 3A und 3B stellt die "Einser"-Komplementzählung dar (diese korrespondiert mit der momentanen Geschwindigkeit des Schlittens 12), die im Zähler C2-D2 zwischen aufeinanderfolgenden CHAR-Impulsen von dem Abtastmittel 32 angesammelt wurden.

Die VCTB-Zählungen von dem Sperrkreis C5-D5 dienen zur Erzeugung der Anschlagimpulse FPLS. Es entsteht jeweils ein Anschlagimpuls, wenn der Zähler D4 seinen Maximalwert bzw. seinen Ausgangszählwert erreicht hat. Zwischen zwei aufeinanderfolgenden CHAR-Impulsen

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entstehen durchschnittlich sechs Anschlagimpulse FPLS, wobei die CHAR-Impulse von der Geschwindigkeitsabfühlschaltung 32 kommen. Die HCKAB-Takte, die den Zähler C4-D4 inkrementieren, sind sechs mal schneller als die HCKB-Takte, die den Zähler C2-D2 inkrementieren. Wenn angenommen wird, daß der Motor 22 den Schlitten 12 mit der gewünschten Geschwindigkeit antreibt, so wird ein Binärzählwert von 71 im Zähler C2-D2 zwischen zwei aufeinanderfolgenden CHAR-Impulsen von der Geschwind!gkeitsabfühlschaltung 32 empfangen, wodurch durch die Bildung des "Einser"-Komplements ein Binärzählwert von 184 entsteht, der im Sperrkreis C5-D5 festgehalten wird. Durch den Binärwert von 184 wird der Zähler C4-D4 voreingestellt, so daß lediglich noch eine schrittweise Erhöhung von 184 auf 255 durch 71 NCKAB-Taktimpulse erfolgen muß. Beim Erreichen dieses höchsten Zählerstandes im Zähler C4-D4 entsteht ein Anschlagimpuls FPLS, der von dem TC-Ausgang des Zählers D4 kommt und der in der Druckersteuerschaltung 28 in herkömmlicher Weise zur Aktivierung der Elektromagnete des Drahtmatrixdruckers 14 dient. Der TC-Ausgang (maximaler Zählwert) des Zählers D4 wird invertiert und den Paralleleingängen des Zählers C4-D4 zugeführt, so daß dieser den Binärzählwert von 184, der sich noch im Sperrkreis C5-D5 befindet, aufnehmen kann. Der im Zähler C4-D4 befindliche Zählwert wird schrittweise durch 71 HCKAB-Taktimpulse erhöht bis der Ausgangszählwert erreicht wird, so daß die Anschlagimpulse FPLA entstehen. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange bis der nächste CHAR-Impuls von der Geschwindigkeitsfeststellschaltung 32 kommt, durch den ein neuer aktueller Geschwindigkeitswert VCTB

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am Sperrkreis C5-D5 erscheint (es wird angenommen, daß sich die Geschwindigkeit des Schlittens 12 geändert hat). Von der Druckersteuerschaltung 28 (Fig. 1) wird ein COLSYN.G/ geliefert, der die erforderliche Synchronisation für den Start eines neuen Zeichens, das durch den Draht'-druckkopf 14 gedruckt werden soll, gibt. Durch die im vorangehenden beschriebene Technik wird eine sehr exakte Steuerung der Anschlagimpulse FPLS ermöglicht, da jede Gruppe aus sechs Anschlagimpulsen eine direkte Beziehung zu der momentanen Geschwindigkeit des Schlittens 12 aufweist, da sie sich jeweils auf den zwischen zwei aufeinanderfolgenden CHAR-Impulsen im Speicher C2-D2 befindlichen aktuellen Wert beziehen.

Die in den Fig. 3A und 3B gezeigten PLSWDON-Impulse sind im Maßstab sehr stark vergrößert, so daß sich bei 233 eine Erregungsperiode und bei 234 eine Entregungsperiode ergibt. Die Erregungsperiode 233 kann sehr stark variieren, und zwar in Abhängigkeit von der jeweiligen Übergeschwindigkeit oder üntergeschwindigkeit des Schlittens 12. Die Entregungsperiode dagegen weist eine konstante Länge auf. Wenn sich der Schlitten 12 mit der gewünschten Geschwindigkeit bewegt, so ist die Dauer der Periode 233 äquivalent zu 71 Taktimpulsen 01 und die Dauer der Entregungsperiode 234 äquivalent zu 213 Taktimpulsen 0Ϊ\

Der Motoraktivierungsimpuls MOTOREN ist in den Fig. 3C und 3D gezeigt und dient zur Erregung des Motors 22, um den Schlitten von einem Ruhezustand aus auf eine gewünschte Geschwindigkeit zu beschleunigen und um ein Paar nicht gezeigte Flipflops auf einem Zustand zu halten, bei dem der Binärwert von einem

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ersten Satz manuell einstellbarer Schalter S3 (nicht gezeigt), die mit einem ersten Schritt O korrespondieren, in den Zähler H3-J3 einzugeben. Die SO und S3 Zeilen in den Fig. 3C und 3D zeigen die Verhältnisse an den Eingängen der vorangehend erwähnten Flipflops für die Steuerung der verschiedenen Binärwerte, die in den Zähler H3-J3 eingegeben werden. Wie bereits vorangehend festgestellt wurde, gibt es etwa 5 oder 6 abwechselnde Erregungsimpulse PLSWDON und Entregungsimpulse, welche erscheinen (auf der Zeile 236 in Fig. 3C), bevor der Schlitten so weit bewegt wird, daß der erste CHAR^Impuls und der erste CHPA-Impuls, der auf der Zeile 238 in Fig. 3C gezeigt ist, erzeugt wird. Der erste CHPA-Impuls 238A beendet den Schritt 0 und leitet den Schritt 1 ein, bei dem ein zweiter Satz von Hand einstellbarer Schalter S2 (nicht gezeigt) wirksam wird und in ähnlicher Weise der zweite CHPA-Impuls 238B den Schritt 1 beendet und den Schritt 2 einleitet, bei dem wiederum ein drittes Paar manuell einstellbarer Schalter S1 (nicht gezeigt) wirksam wird. Der dritte CHPA-Impuls 238C beendet den Schritt 2 und leitet die Übertragung des Komplements der VCTB-Zählung COMP ein, die von dem Zähler C2-D2 abgeleitet wird. Die gewünschte Geschwindigkeit des Motors 22 ist durch die gestrichelte Linie 240 angedeutet und die tatsächliche Geschwindigkeit VEL wird durch die Linie 242 angegeben. Es ist ersichtlich, daß die verschiedenen Schritte Schritt 0, Schritt 1 und Schritt die Beschleunigung des Schlittens bzw. des Motors von einer Ruheposition aus auf die gewünschte Geschwindigkeit steuern und daß danach die tatsächliche Momentangeschwindigkeit des Schlittens durch die im Zähler C2-D2 auftretenden

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Werte gesteuert wird. Dies ist auch durch die SO und S1 Ausgänge des nicht gezeigten Flipflop-Paares ersichtlich, die auf einem hohen Pegel verbleiben, nachdem der dritte CHPA-Impuls 238C, der in Fig. 3D gezeigt ist, auftritt. Dieser hohe Pegel bewirkt, daß die Multiplexer H1, F1, E1 und C1 die Binärwerte von dem Sperrkreis C5-D5 in den Zähler H3-J3 eintakten.

Die CHPA-Impulse auf der Zeile 244, die FPLS-Impulse auf der Zeile 246 und die PLSWDON-Impulse auf der Zeile 248 sind zusammen in den Fig. 3C und 3D gezeigt, um das Verhältnis zu betonen, das zwischen diesen und dem in Fig. 1 gezeigten Drahtdruckkopf 14 besteht. Grundsätzlich kann gesagt werden, daß die Zeitperiode von dem Motor 22 auf dem Zustand verbleibt, bis der erste CHPA-Impuls 238A empfangen wird, der von der Lage des Schlittens 12 in bezug auf den nächsten Schlitz im Zeitgabestreifen 38 erzeugt wird. Beim Auftreten des ersten CHPA-Impulses 238A ist die Geschwindigkeit des Schlittens 12 (und des Motors 22) größer als null, aber kleiner als die gewünschte Geschwindigkeit 240, die durch die Bewegung des Schlittens 12 auf einen Abstand 244B erreicht werden kann, der die Hälfte eines zu druckenden Zeichens darstellt. Ein voller Zeichenabstand ist bei 244A gezeigt. Das in dem Schritt 0 erzeugte Drehmoment für die Beschleunigung des Motors 22 muß größer sein als ein Minimum, das als Startdrehmoment erforderlich ist, aber nicht größer als der erforderliche Wert zur Erreichung der gewünschten Geschwindigkeit in einem zur Verfügung stehenden Abstand. Die Geschwindigkeit des Motors 22

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beim Auftreten des ersten CHPA-Impulses 238A sollte deshalb auf einem Minimum gehalten werden. Zur Zeit, zu der der dritte CHPA-Impuls 238C empfangen wird, sollte der Motor die gewünschte Geschwindigkeit erreicht haben.

Im folgenden wird als Beispiel bei einer Ausführungsform eine Darstellung der verschiedenen Binärzählwerte gezeigt, die aufgrund verschiedener von Hand betätigbarer Schalter eingegeben werden, um die gewünschte Geschwindigkeit des Motors 22 und des Schlittens 12 zu erreichen:

Von Hand setzbare Schalter dafür eingegebener Wert ■ ■ in Binärform

53, Schritt 0 187 S2, Schritt 1 187 ■S1", Schritt 2 188

54, Aus-Rückwärts, niedrige Byte 6 Aus-Vorwärts, niedrige Byte 15 Aus-Rückwärts, hohe Byte 15 Aus-Vorwärts, hohe Byte 11

Der Binärwert von 6 der Niedrig-Byte-Schalter in der Programmdatenschaltung 48 und der Binärwert von 15 der höheren Byte-Schalter der Programmdatenschaltung 48 werden bei der Eingabe in den Binärzähler H3-J3 kombiniert, wodurch sich ein Binärwert ergibt, der dem Dezimalwert 246 entspricht. In ähnlicher Weise wird der Binärwert von 15 von den Vorwärts-Niedrig-Byte-Schaltern in der Programmdatenschaltung 48 und der Binärwert von von den höheren Vorwärts-Byte-Schaltern der Schaltung 48 bei der Eingabe in den Zähler H3-J3 kombiniert, wodurch sich der Binärwert für 191 ergibt.

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Bei bestimmten Geschwindigkeitszuständen kann es vorkommen, daß die Steuerschaltung 30 unstabil wird, beispielsweise wenn die Augenblicksgeschwindigkeit des Schlittens 12 oberhalb der gewünschten Geschwindigkeit Oszillationstendenz zeigt. In solchen Fällen kann ein kleiner Dämpfungswiderstand, beispielsweise von 2 Ohm, in Serie mit der Wicklung des Motors 22 geschaltet werden. Dieser Dämpfungswiderstand (nicht gezeigt) erhöht die Zeit, die der Motor 22 zur Erhöhung der Geschwindigkeit des Schlittens 12 benötigt, wodurch auch die Zeit reduziert wird, die für die Verringerung der Geschwindigkeit des Schlittens 12 benötigt wird.

Durch die Einschaltung eines Dämpfungswiderstandes in Serie mit der Wicklung des Motors 22 erhöht sich die Erregungsperiode für den Motor 22 und beträgt dann etwa 50%. Dies gilt für eine Bewegung des Schlittens 12 in Vorwärtsrichtung. Zuvor betrug diese Periode 25%, wie aus den Darstellungen ersichtlich ist. Für die Rückwärtsbewegung beträgt diese Zeit 90%.

Da alle in der Schaltung 30 zu übertragenden Daten synchron mit dem Takt 01 übertragen werden, ist sichergestellt, daß nur gültige Daten übertragen werden.

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Leerseite

Claims

NCR CORPORATION Dayton, Ohio (V.St.A.)

Patentanmeldung

Unser Az.: Case 2495/GER

ANTRIEBSSTEUERSYSTEM

Patentansprüche:
' 1 .J Antriebssystem zur Steuerung der Bewegung eines

bewegbaren Gliedes auf eine gewünschte Geschwindigkeit, mit Antriebsmitteln für den Antrieb des bewegbaren Gliedes, gekennzeichnet durch Erzeugungsmittel (32, 50, C2-D2) zur Erzeugung von Steuersignalen, die die jeweilige Geschwindigkeit des bewegbaren Gliedes (12) darstollen und durch Steuermittel (30) zur Erzeugung von Erregungssignalen (PLSWDON) für die Erregung der Antriebsmittel, wobei die Steuermittel (30) einen Zähler (H3-J3) und Zählersetzmittel (44) enthalten, durch die während einer Operation in den Zähler (H3-J3) erste Zählwerte eingegeben werden, die durch die genannten Steuersignale festgelegt werden, und alternativ vorbestimmte zweite Zählwerte eingegeben werden, so daß der Zähler (H3-J3) durch Anlegen von Zählererhohungssignalen Ausgangssignale erzeugt, die die Dauer der Erregungssignale (PLSWDON) so steuern, daß eine Reduzierung des Unterschiedes zwischen der momentanen Geschwindigkeit und der gewünschten Geschwindigkeit bewirkt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Zählererhöhungssignale (0T) durch eine Erhohungsschaltung erzeugt werden und daß die von dem Zähler (H3-J3) erzeugten Ausgangssignale als Reaktion des Zählers (H3-J3) beim Erreichen eines vorbestimmten Zählerstandes erzeugt werden.

3. Antriebssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählererhöhungssignale (0Ϊ~) den Zählwert des Zählers (H3-J3) nach oben erhöhen und daß der vorbestimmte Zählerstand dem vollen Zählerstand des Zählers (H3-J3) entspricht.

4. Antriebssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (30) jedes Erregungssignal (PLSWDON) bei einem der genannten ersten Zählwerte beginnen lassen, der in den Zähler (H3-J3) eingegeben wird und daß das Erregungssignal (PLSWDON) jeweils dann beendet wird, wenn der Zähler (H3-J3) seinen vollen Zählerstand erreicht.

5. Antriebssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (30) eine bistabile Schaltung (K3) enthalten, die auf einen ersten Zustand gesetzt wird, wenn einer der ersten Zählwerte in den Zähler (H3-J3) eingegeben wird und daß die Umschaltung auf einen zweiten Zustand erfolgt, wenn der Zähler (H3-J3) seinen vollen Zählzustand erreicht, wobei die bistabile Schaltung (K3) ein Ausgangssignal erzeugt, wenn bei einem vorbestimmten Zustand die Erzeugung des genannten Erregungssignals (PLSWDON) gesteuert wird.

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6. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel Abfühlmittel (32, 50) enthalten, die entsprechend der Bewegung des Gliedes (12) Abfühlsignale erzeugen und daß die Abfühlsignale einem weiteren Zähler (C2-D2) zugeführt werden, der zur Erzeugung eines weiteren Zählwertes inkrementiert wird und daß der weitere Zählwert repräsentativ für die Anzahl der Erhöhungen ist, die an den weiteren Zähler (C2-D2) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abfühl'· Signalen angelegt wurden.

7. Antriebssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel eine Komplementierungsschaltung (C3-D3) enthalten, in der das Komplement des weiteren Zählwertes gebildet wird und daß in einer Halteschaltung (C5-D5) dieses Komplement gespeichert wird.

8. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählersetzmittel einen Multiplexer (44) und Schaltermittel (48) enthalten und daß der Eingang des Multiplexers (44) mit der Halteschaltung (C5-D5) und dem Schaltermittel verbunden ist und daß die Sclialtermittel (48) auf einen Wert gesetzt werden, der von dem genannten vorbestimmten zweiten Zählwert abhängt und daß der Ausgang des Multiplexers (44) mit dem Zähler (H3-J3) verbunden ist.

9. Antriebssystem nach den Ansprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (44) einen Kontrolleingang aufweist, der mit dem Ausgang der bistabilen Schaltung (K3) verbunden ist.

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10. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (H3-J3) ein Binärzähler ist und daß der weitere Zähler (C2-D2) einen weiteren Binärzähler enthält, wobei die genannten beiden Binärzähler die gleiche Stufenzahl aufweisen.

11. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählersetzmittel eine weitere Schalteranordnung (42) enthalten, die auf einen Wert gesetzt werden, der von dem dritten Zählwert abhängt, daß die weiteren Schaltermittel (42) mit dem Multiplexer (44) verbunden sind und daß der dritte Zählwert in den Zähler (H3-J3) zur Erzeugung eines Anfangserregungssignals eingegeben wird, durch das das genannte Glied (12) in Bewegung versetzt wird.

12. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch einen Zusatzzähler (C4-D4), durch Lademittel zum wiederholten Laden des Zusatzzählers (C4-D4) mit dem Komplement des weiteren Zählwertes, durch zusätzliche Inkrementierungsmittel zur Inkrementierung des Zusatzzählers (C4-D4) mit einer Folge (HCKAB), die ein vorbestimmtes Vielfaches der Folge ist, mit der der weitere Zähler (C2-D2) erhöht wird, wobei der Zusatzzähler (C4-D4) eine Vielzahl von Ausgangszeitgabeimpulsen (FPLS) erzeugt, die mit dem genannten vorbestimmten Vielfachen korrespondieren und wobei die Ausgangszeitgabeimpulse (FPLS) dann erzeugt werden, wenn der Zusatzzähler (C4-D4) einen vorbestimmten Zählzustand annimmt.

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13. Antriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel einen Gleichstrommotor (22) enthalten.

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