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Serielle Druckeinrichtung
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Beschreibung Die Erfindung betrifft eine serielle Druckeinrichtung
mit einem Typenelement, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Drucker
ist unter der Bezeichnung fliegender Drucker bekannt.
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Bei der einfachsten Ausführung einer Druckeinrichtung mit einem Typenelement
in Form eines Typenrads (daisy wheel), einer Typenkugel oder eines Typenzylinders
wird das Typenelement über -bzw. durch einen Wagen an eine gewünschte, zu bedruckende
Stelle (space) bewegt, der Wagen gestoppt und dann ein Hammer erregt, um das Typenelement
gegen das zu bedruckende Papier zu schlagen. Dieser Vorgang wird bei allen zu druckenden
Zeichen wiederholt. Die Grundausführung ist unnötig g langsam aufgrund der Zeit,
die teil Drucken jedes Zeichens zum Beschleunigen des Wagens aus dem Stillstand
und zum Verzögern des Wagens in einen Stillstand benötigt wird.
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Eine verbesserte Ausführungsform ist unter der Bezeichnung fliegender
Drucker bekannt und druckt, während sich der Wagen bewegt, fortlaufend oder ohne
anzuhalten Diese Einrichtung ist aufgrund der Ausschaltung der Beschleunigungsnund
Verzdgerungszeiten viel schneller als die oben beschriebene, intermittierend oder
schrittweise arbeitende Ausführungsform, bei welcher der
Wagen,
zum Drucken jedes Zeichens angehalten wird.
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Jedoch ändert sich die Zeit, die erforderlich ist, um das Typenelement
aus einer Stellung, die einem augenblicklichen, zu druckenden Zeichen entspricht,
in eine neue Stellung zu drehen, die dem nächsten Zeichen entspricht, beträchtlich
entsprechend dem augenblicklichen und dem neuen Zeichen. Die Zeit ist null, wenn
das augenblickliche und das neue Zeichen dieselben sind, und ist ein Maximum, wenn
das neue und das augenblickliche Zeichen auf entgegengesetzten Seiten des Typenelements
angeordnet sind. Bei den einfachsten fliegenden Druckern ist die Antriebsgeschwindigkeit
des Wagens und des Typenelements konstant gehalten und entspricht der maximalen
Auswahl zeit. Obwohl er schneller als die schrittweise angetriebenen Drucker sind,
ist die Druckgeschwindigkeit noch langsamer als ein Optimum, und zwar aufgrund der
Tatsache, daß die tatsächliche Auswahlzeit null sein kann oder ein niedriger Wert
und nicht der maximale Wert, und daß der Wagen unnötigerweise langsam angetrieben
wird.
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Gemäß einem weiteren Vorschlag wird eine neuen Wagengeschwindigkeit
als Funktion der Auswahl zeit für das nächste Zeichen berechnet. Hierdurch wird
die Druckgeschwindigkeit sehr viel größer. Jedoch ist die Druckgeschwindigkeit noch
nicht ein Maximum, und zwar wegen der Tatsache, daß der Wagen aus der augenblicklichen
Geschwindigkeit auf die neue Geschwindigkeit beschleunigt oder verzögert werden
muß. Die Zeit, die benötigt wird, damit der Wagen die nächste Stellenposition erreicht,
ist
verhältnismäßig kurz, wenn der Wagen von einer hohen augenblicklichen Geschwindigkeit
auf die neue Geschwindigkeit verzögert wird, und umgekehrt. Aus diesem Grund muß
die neue Geschwindigkeit entsprechend gewählt werden, um eine Verzögerung von der
maximalen Wagengeschwindigkeit auf die neue Wagengeschwindigkeit zu ermöglichen,
oder andernfalls erreicht der Wagen die nächste Stellenposition bevor die Zeichenauswahl
beendet ist.
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Dieser Zwang bedeutet, daß Zeit vergeudet wird, da der Wagen unnötig
langsam angetrieben wird, wenn der Wagen von einer niedrigen, augenblicklichen Geschwindigkeit
auf die neue Geschwindigkeit beschleunigt wird.
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Die Erfindung soll daher eine serielle Druckeinrichtung schaffen,
welche im Vergleich zu den bisherigen Einrichtungen mit einer höheren Geschwindigkeit
arbeitet und bei welcher gedruckt wird, ohne daß de:: Wagen angehalten wird und
der Wagen mit der maximal möglichen Geschwindigkeit bewegt wird. Gemäß der Erfindung
ist dies bei einer seriellen Druckeinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird ein Typenelement quer über ein Blatt Papier
angetrieben, und ein Hammer wird zum Drucken in den gewünschten Stellenpositionen
angetrieben, ohne daß das Typenelement anhält. Die Zeit, die bei dem Typenelement
zum Auswählen eines neuen Zeichens benötigt wird, wird berechnet, und die Typenelement-Antriebsgeschwindigkeit
für eine nächste
Stelle (space) wird als Funktion der Auswahlzeit
und der augenblicklichen Antriebsgeschwindigkeit berechnet, so daß das Typenelement
die nächste Stelle in einer Zeit erreicht, die im wesentlichen gleich der Auswahl
zeit ist, wodurch dann eine Beschleunigung oder Verzögerung des Typenelements ausgeglichen
ist.
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Dadurch ist gemäß der Erfindung eine insgesamt verbesserte serielle
Druckeinrichtung geschaffen.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen
unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 Kurven,in denen der Grundgedanke der Erfindung dargestellt ist; Fig.
3A und 3B ein Blockschaltbild einer seriellen Druckeinrichtung gemäß der Erfindung;
Fig.4 und 5 Diagramme, in welchen die Arbeitsweise der Erfindung bei einem inkrementellen
Druckbetrieb dargestellt ist; Fig. 6 bis 13 Tabellen, anhand welchen die Arbeitsweise
der Erfindung erläutert wird; Fir. 14 und 15 Kurven, in welchen eine abgewandelte
Arbeitsweise der Erfindung dargestellt ist;
Fig. 16 bis 20 Tabellen,
in welchen die abgewandelte Arbeitsweise dargestellt ist und Fig. 21 eine Kurve,
in welcher eine weitere abgewandelte Arbeitsweise der Erfindung dargestellt ist.
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Wie aus der Beschreibung der Erfindung anhand des Blockschaltbildes
der Fig. 3 zu ersehen ist, weist die serielle Druckeinrichtung ein Typenelement
mit einer Anzahl Zeichen bzw. Typen auf, welches durch einen Wagen entlang eines
Blattes Papier bewegt wird. Das Typenelement wird gedrehte so daß ein gewünschte
tes Zeichen in eine Druckstellung gebracht wird. Dann wird ein Hammer angetrieben,
um das Zeichen zum Drucken gegen das Papier zu schlagen. Die für eine Typenauswahl
erforderliche Zeit hängt von den Anfangs- und Enddrehstellungen des Typenelements
ab.
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Bisher wird eine neue Wagengeschwindigkeit VM gewählt, so daß der
Wagen eine einer Stelle entsprechenden Stellung in einer Zeit erreicht, welche zumindest
gleich der Auswahlzeit ist.
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In Fig. 1 ist der Fall dargestellt, wenn eine augenblickliche oder
Istgeschwindigkeit VH höher als die neue oder Sollgeschwindigkeit VN ist. Bei einer
konstanten Verzögerung benötigt in diesem Fall der Wagen eine Zeit t1, um von VH
auf VM zu verzögern. Insgesamt ist eine Zeit t2 erforderlich8 um den Wagen um eine
einer Stelle entsprechende Strecke x zu bewegen. Dies kann folgendermaßen ausgedrückt
werden: t1 x = VMt2 + (VH - VM) ........... (1) 2 Die Zeit tl, ausgedrückt durch
die Beschleunigung oder Verzögerung
) a er @bt: VH - VM ..... ....
(2) a Durch @ @@@ @@@e der @@@er @@ @d (@) und durch Auflösen nach @@@ @ei (V@ -
VM @ ..... (3) @@ @M In F@ @ @@@ @kl @@ Istg@schwindigkeit VL er chw @ @ gkeit VM
sein.
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In @@ @@@ Stellen-Strecke x: @ @ (V@ @@ ... .. (4) wo@ @@ @ @ enöti@@,
um von VL auf VM @ @ @ @@ di @@ @@ die der Wagen benötigt, @@ @@ @ @ @@ @ @ ichsten
Stelle zu bewe@@ @ @ @ ion der Beschleunigung @ @@@ @@ @@@k@@@ VM V@ ...... (5)
@ Durch @ @@ser den @@@en(3) und (4) und durch Auflösen nach t@ @ @@@@ @@ch: @ x
(VM - VL)@ + ....... (6) VM @@M Durch Zu @@@ ase@ der l @en @ @ und (6) und durch
Auflösen nach t4 @@ ibt @@ch (VM VL) - (@@ - VM)² ..... (7) @@ @2 Wenn die @@e@
@wa@lz@@@ @@ @@@ @bt nich die folgende Bezieh@@
t5<t 2< t4
........ (8) Folglich muß die Geschwindigkeit VM so gewählt werden, daß t2 für den
höchsten Wert von VH größer als t5 ist Da bisher die Istgeschwindigkeit VH oder
VL nicht berücksichtigt wird und nur der Ungleichung (8) genügt wird, wird der Wagen,
wenn die Istgeschwindigkeit niedriger als Maximalgeschwindigkeit VH ist, um die
Zeit t4 - t2 der Gl. (7) unnötig langsam angetrieben Gemäß der Erfindung ist diese
Schwierigkeit überwunden, indem sowohl die Auswählzeit t5, welche nunmehr als t
bezeichnet wird, und die augenblickliche oder Istgeschwindigkeit VH oder VL berücksichtigt
wird. Die neue oder Istgeschwindigkeit VM -?t nachstehend mit V bezeichnet (VH -
V)² x = Vt + ..........(9) 2a (V - VL)² x = Vt + 2a ...........(10)
zum diese Weise wird die neue oder Sollgeschwindigkeit V verhältnismäßig hoch0 wenn
die Istgeschwindigkeit VL niedriger ist als die Sollgenschwindigkeit V, und wird
verhältnismäßig niedrig, wenn die Istgeschwindigkeit VH höher als die Sollgeschwindigkeit
V ist. Auf jeden Fall wird durch die Auswahl der neuen Sollgeschwindigkeit V entsprechend
der Gl. (11) oder (12) der
Wagen über die Stellenstrecke x genau
in der Auswählzeit t bewegt, wodurch eine ungenutzte Zeit ausgeschaltet wird, und
der Wagen immer mit der maximal möglichen Geschwindigkeit angetrieben wird.
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In Fig. 3B weist eine in derGesamtheit mit 21 bezeichnete, serielle
Druckeinrichtung ein Typenelement in Form eines Typen-(daisy) Rads auf. Das Typenelement
22 weist eine Nabe und eine Anzahl Weichen auf, welche von der Nabe aus in radialer
Richtung verlaufen; hierbei ist mindestens eine Type oder ein Zeichen an jeder Speiche
ausgebildet, obwohl dies nicht im einzelnen mit Bezugszeichen bezeichnet ist. Bei
Drehen des Typenelements 22 in eine ganz bestimmte Winkelstellung befindet sich
das entsprechende Zeichen in einer Druckstellung. Ein Wagenantrieb 23 bewegt das
Typenelement 22 entlang einer Zeile von (Leer-) Stellen auf einem Blatt Papier 24.
Ein Hammerantrieb 26 wird erregt, wenn das Typenelement 22 zum Drucken eine gewünschte
Stelle erreicht, wodurch ein (nicht dargestellter) Hammer bewegt wird, an dem Typenelement
22 in Anlage kommt und zum Drucken das ausgewählte oder gewünschte Zeichen über
ein (nicht dargestelltes) Farbband gegen das Blatt 24 schlägt. Das Typenelement
22 wird durch eine Auswählsteuereinrichtung 27 gedreht, um das gewünschte Zeichen
an der Druckstelle anzuordnen.
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Insbesondere werden Eingangssignale durch einen Dekodierer 28 dekodiert.
Üblicherweise liegen die Eingangssignale in dem bekannten ASCII-Format vor und werden
durch ein Eingabetastenfeld erzeugt oder aus einem Speicher in einem Wortprozessor
oder
Rechner u.ä. gelesen. Nunmehr soll ein Eingangssignal, das einem Zeichen entspricht,
empfangen und dekodiert worden sein, und die Auswählsteuereinrichtung 27 soll das
Typenelement 22 in Drehbewegung versetzt haben, um das entsprechende Zeichen in
die Druckstellung zu bringen. Das Typenelement 22 ist entlang des Papiers 24 inkrementell
zwischen Stellen bewebart wobei die Breite jeder Stelle gleich dem Abstand zwischen
benachbarten gedruckten Zeichen ist. Der Wangenantrieb 23 bewegt das Typenelement
22 zu der Stelle, an welcher das Zeichen gedruckt werden soll. Wenn das Typenelement
22 eine gewisse vorbestimmte Strecke von der zu bedruckenden Stelle entfernt ist,
welche der Zeit entspricht, die der Hammer benötigt, um das Zeichen oder die Type
gegen das Papier 24 zu schlagen, wird der Hammerantrieb 26 erregt, um den Hammer
in Bewegung zu setzen. Auf diese Weise schlägt der Hammer das Typenelement 22 genau
an der gewünschten, zu bedruckenden Stelle gegen das Blatt 24. Das Eingangssignal,
das dem Zeichen entspricht, das zu drucken ist, wird als ein erstes Eingangssignal
bezeichnet. Die Stelle, an welcher das dem ersten Eingangssignal entsprechende Zeichen
zu drucken ist, wird als erste Stelle bezeichnet. Die nächste, benachbarte Stelle
wird als zweite Stelle bezeichnet. Das auf die zweite Stelle zu druckende Zeichen
entspricht einem zweiten Eingangssignal.
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Ferner soll das zweite Eingangssignal empfangen worden sein, bevor
das Typenelement 22 die erste Stelle erreicht.
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Die augenblickliche oder Istgeschwindigkeit des Wagens oder
Typenelements
bezüglich des Blattes 24 ist in einem Geschwindigkeits-Halteglied 31 in digitaler
Form gespeichert und mit VD bezeichnet. Das Signal VD läuft über einen Schalter
32 in einen Digital-Analog-(D/A)Umsetzer 33, in welchem das Signal VD in analoges
Geschwindigkeitssignal VA umgesetzt wird. Der Wagen und das Typenelement 22 werden
durch eine Servoschleife entsprechend gesteuert, so daß sie sich mit einer den Signalen
VD und VA entsprechenden Geschwindigkeit bewegen, wie nachstehend noch im einzelnen
beschrieben wird.
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Ein Generator 29 ist mit der Welle des Typenelements 22 verbunden
und gibt ein Signal ab, welches die augenblickliche Istdrehstellung des Typenelements
22 anzeigt. Die Auswählsteuereinrichtung 27 vergleicht die augenblickliche Iststellung
mit einer dem ersten Eingangssignal entsprechenden Stellung und treibt das Typenelement
22 in der Drehrichtung an, um den Unterschied auf null zu verringern. Wenn. das
Typenelement 22 die erste Stelle erreicht, befindet sich das geforderte Zeichen
in der Druckstellung, der Hammer schlägt die das Zeichen tragende Type des Typenelements
22 gegen das Papier 24, und das Zeichen wird gedruckt. Das Signal VA entspricht
dann der augenblicklichen Geschwindigkeit des Typenelements 22 zu dem Zeitpunkt,
an welchem das Typenelement 22 sich in der der ersten , Stelle entsprechenden Stellung
befindet, und der Generator 29 gibt ein Signal ab, das der Winkelstellung des Typenelements
22 für das dem ersten Eingangssignal entsprechende Zeichen entspricht.
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Das Typenelement 22 wird durch eine Servoschleife, welche einen Positionssignalgenerator
34 aufweist, auf die durch das Signal VA angezeigte Geschwindigkeit gesteuert. Der
Generator 34 weist, obwohl es im einzelnen nicht dargestellt ist, üblicherweise
eine.mit dem Typenelement 22 drehbare, geschlitzte Scheibe auf. Eine Lichtquelle
und ein Photosensor sind auf verschiedenen Seiten der Schlitze der Scheibe in der
Weise angeordnet, daß der Photosensor ein quasi sinusförmiges Signal P abgibt, wenn
der Photosensor abwechselnd durch die lichtundurchlässigen Bereiche zwischen den
Schlitzen abgedeckt und freigegeben ist.
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Die Positionssignale werden an einen Geschwindigkeits-Signalgenerator
36 angelegt, welcher ein Istgeschwindigkeitssignal VP abgibt, welches der Istgeschwindigkeit
des Typenelements 22 bezüglich des Papiers. 24 entspricht. Die Signale VA und VP
werden an eine Subtrahiereinrichtung 37 angelegt, die ein Signal abgibt, das dem
Unterschied zwischen den Signalen VA und VP proportional ist. Dieses Signal ist
ein Fehlersignal, das über einen Leistungsverstärker 38 an den Wagenantrieb 23 angelegt
wird. Auf diese Weise ändert dann der Wagenantrieb 23 die Istgeschwindigkeit des
Typenelements 22, um dadurch den Unterschied zwischen den Signalen VA und VPauf
null zu reduzieren.
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Folglich wird das Typenelement 22 so gesteuert, daß es sich mit der
dem Signal VA entsprechenden Geschwindigkeit bewegt.
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Wie vorstehend ausgeführt, ist zum Zeitpunkt des Druckens des dem
ersten Eingangssignal entsprechenden Zeichens die augenblickliche Geschwindigkeit
VA, die Drehstellung des Typenelements
22, welche dem Zeichen
für das erste Eingangssignal entspricht, ist der Ausgang am Generator 29, und das
zweite Eingangssignal, welches das nächste zu druckende Zeichen anzeigt, ist erhalten
worden. Diese Bedingungen ermöglichen gemäß der Erfindung die Berechnung einer neuen
Geschwindigkeit für das Typenelement 22.
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Der Ausgang des Generators 29 und das dekodierte zweite Eingangssignal
werden an einen Auswahlzeitrechner 39 angelegt. Der Rechner 39 vergleicht die Winkelstellung
des Typenelements 22 für das'erste Zeichen mit der geforderten Winkelstellung für
das zweite Zeichen und gibt ein die Auswahl zeit anzeigendes Signal ab oder schafft
die Zeitdauer, die das Typenelement 22 benötigt, um sich aus der ersten in die zweite
Stellung zu drehen. Für ein Typenrad oder ein zylindrisches Typenelement, das mehrere
Zeichen bei jeder Winkelstellung aufweist, welche durch eine Dreh- und Translationsbewegung
ausgewählt werden, berechnet der Rechner 39 die Gesamtzeit für eine Typenauswahl
einschließlich der Dreh- und Translationsbewegung des Typenelements 22. Die Auswahlzeit
wird über einen Auswahlzeievergleicher 42 und drei Register 43 bis 45 an einen Geschwindigkeitsrechner
41 angelegt, wie nachstehend im einzelnen noch beschrieben wird. Die augenblickliche
oder Istgeschwindigkeit wird an den Geschwindigkeitsrechner 41 von dem Geschwindigkeitshalteglied
31 aus als das Signal VD angelegt. Der Geschwindigkeitsrechner 41 berechnet die
neue Geschwindigkeit aus der Bewegung des Typenelements 22 von der ersten zu der
zweiten Stelle entsprechend der Auswahl zeit und der augenblicklichen Istgeschwindigkeit,
so daß das Typenelement 22 die zweite
Leerstelle am Ende der Auswahlzeit
erreicht. Mit anderen Worten die Zeit, die das Typenelement 22 benötigt, um sich
von der ersten zu der zweiten Stelle zu bewegen, ist im wesentlichen gleich der
Auswahlzeit. Dies ist durch eine optimale Berechnung der neuen Geschwindigkeit erreicht,
wie anhand von Fig. 1 und 2 und der Gl.'en (11) und (12) beschrieben ist. Das neue
Geschwindigkeitssignal wird in dem Geschwindigkeitshalteglied 31 verriegelt und
an die Subtrahiereinrichtung 37 als neuer Wert VA angelegt.
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Das Stellungs- oder Positionssignal P wird durch einen Schrittsignalgenerator
46 in einen Zug Rechteck-Schrittimpulse C umgewandelt. Die Impulse C entsprechen
den Halbperioden des Signals P. Üblicherweise liegen 12 Schritte zwischen benachbarten
Stellen so daß der Generator 46 zwölf Schrittimpulse C zwischen benachbarten Stellen
abgibt. Ein Rückwärtszähler 47 wird auf den Zählerstand zwölf voreingestellt, wenn
sich das Typenelement 22 in der ersten Stellenposition befindet und wird durch die
Schrittimpulse C dekrementiert. Der Zählerstand im Zähler 47 wird null,wenn das
Typenelement 22 die zweite Stellenposition erreicht.
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Der Ausgang des Zählers 47 wird an einen Hammerantrieb-Dekodierer
48 angelegt. Der Dekodierer 48 erhält auch das'Signal VD und berechnet die Anzahl
Schritte vor der zweiten Stellenposition, an welcher der Hammer angetrieben werden
sollte, so daß das Typenelement 22 in der zweiten Stellenposition gegen das Papier-24
schlägt. Das Signal VD und der
Ausgang des Dekodierers 48 werden
an einen Kompensator 49 angelegt, welcher den Hammerantrieb 26 zum richtigen Zeitpunkt
erregt. Der Dekodierer 48 gibt einen Ausgang ab, welcher dem Kompensator 49 zugeführt
wird, wenn der berechnete oder vorbestimmte Hammerantriebsschritt gleich dem Zähler
stand in dem Zähler 47 ist.
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Um die elektronische Schaltung zu verkleinern und dadurch die Kosten
und die Kompliziertheit der Einrichtung 21 herabzusetzen, weisen das Geschwindigkeitssignal
VD und dadurch das analoge Geschwindigkeitssignal VA eine Anzahl diskreter Werte
auf, insbesondere außer null auch die Werte V1 bis V7.Die Geschwindigkeitswerte
V1 und V2 haben keine Beziehung zu der Arbeitsweise der Erfindung und werden daher
nicht weiter beschrieben. Die Geschwindigkeit nimmt allmählich von den Werten V3
bis V7 zu. Der Wert V7 wird nicht zum Drucken, sondern nur für ein schnelles Zwischenraumüberbrücken
oder Sperren beim Nichtdrucken angewendet.
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Die Anzahl Schritte vor der gewünschten Stellenposition, in welcher
der Hammer zum Drucken zu erregen ist, ist in Fig. 6 in Tabellenform angegeben.
Hierbei soll sich das Typenelement 22 mit einer konstanten Geschwindigkeit von dem
Zeitpunkt an, wenn der Hammer erregt wird, bis zum Aufschlag bewegen. Wenn beispielsweise
die Wagengeschwindigkeit V6 ist, muß der Hammer 5 Schritte vor der Druckstellung
angetrieben werden. Die erforderliche Zeit, um ihn einen Schritt zu bewegen, beträgt
0,7 ms. In der Tabelle ist angenommen, daß die
Zeit zwischen dem
Erregen des Hammers und dem Auftreffen 3,5 ms ist. Folglich ist bei einer Wagen-(und
Typenelement-)Geschwindigkeit von 0,7ms/Schritt die Hammerantriebsstellung (3,5ms
Auftreffzeitpunkt)/(0,7ms/Schritt) = 5 Schritte.
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Die Auswahl zeit ist in eine Anzahl Bereiche A bis D unterteilt. Die
Auswahlzeit für eine Leerstelle ist null. Der Bereich A weist Auswahlzeiträume von
0 bis 8 ms auf. Der Bereich B reicht von 8ms bis 13ms, der Bereich C reicht von
13ms bis 20 ms, und der Bereich D reicht von 20ms bis 30ms. Der Auswahlzeit-Vergleicher
42 vergleicht die Auswahl zeit mit den in Fig. 7 dargestellten Bereichwerten und
gibt ein Bereichssignal ab, das den Bereich anzeigt, in welchem die Auswahlzeit
liegt. Der Bereichswert ist in den Registern 43 bis 45 gespeichert.
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Insbesondere ist der Bereichswert für das zweite Eingangssignal in
dem ersten Register 43 gespeichert. Die Bereichssignale für die dritten und vierten
Eingangssignale, welche nacheinander auf das zweite Eingangssignal folgen, sind
in den Registern 44 bzw. 45 gespeichert. Üblicherweise sind die Register 43 bis
45 durch ein Schieberegister gebildet, in welchem die Bereichs signale bei den entsprechenden
Stellenpositionen von dem dritten Register 43 über das zweite Register 44 zu dem
ersten Register 43 geschoben werden.
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Fig. 8 weist eine Gruppe von Tabellen auf, welche die Zeit in Millisekunden
und die Anzahl Schritte angeben, die zum Beschleunigen
oder Verzögern
zwischen verschiedenen Geschwindigkeiten von null oder Stillstand und den Werten
V3 bis V7 anzeigen. Diese Werte können mit Hilfe der folgenden Gleichungen berechnet
werden: t6 = |v - v1| ........... (13) a x1 = |v² - v1²| ........... (14) wobei
t6 die erforderliche Beschleunigungs- oderVerzögerungszeit ist, V die neue Geschwindigkeit
ist, V1 die Geschwindigkeit vor einer Beschleunigung und Verzögerungist, x1 die
Anzahl Schritte ist, die für eine Geschwindigkeitsänderung(von Vi bis V)erforderlich
ist und a der konstante Beschleunigungs-oder Verzögerungsfaktor ist, welcher einen
Wert von 0,26 Schritten /ms2 -haben soll. Die neue Geschwindigkeit V wird entsprechend
den aus der folgenden Gleichung berechneten Werten gewählt: t7 = t6 +Et8(12 - xi
(15) wobei t7 die Zeit ist, die erforderlich ist, um den Wagens zum eine Stelle
(space) weiterzubewegen, und t8 die Zeit ist, die erforderlich ist, um den Wagen
mit konstanter Geschwindigkeit einen Schritt weiterzubewegen, wie in Fig. 6 aufgeführt
ist.
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Hierbei sind in Fig. 8 t6 und xl tabellarisch aufgeführt. Der Geschwindigkeitsrechner
41 weist einen Speicher, welcher in Fig.9 bis 13 aufgelistete Nachschlagtabellen
speichert, einen Dekodierer, welcher den Inhalt der Register 43 bis 45 dekodiert,
und einen Selektor auf, welcher als Ausgang einen der Geschwindigkeitswerte V6 bis
V7 oder null abgibt, obwohl das
im einzelnen nicht dargestellt
ist.
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Die Arbeitsweise des Geschwindigkeitsrechners 41 wird nunmehr anhand
der Tabellen in Fig. 9 bis 13 beschrieben.
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Die folgenden Vereinbarungen werden nachstehend angewendet. Die Inhalte
der Register 43 sind mit A, B, C , D, S, X, Z oder 0 bezeichnet. Die Bezeichnungen
A bis D entsprechen den Auswahlzeitbereichen. Die Bezeichnung S zeigt eine leere
(nicht zu bedruckende) Stelle an. Die Bezeichnung X zeigt an, daß die Inhalte des
Registers unerheblich sind und A, B, C, D, S oder 0 sein können. Die Bezeichnung
O bedeutet, daß ein Eingangssignal nicht erhalten und in dem Register gespeichert
worden ist. Die Bezeichnung Z schließt A, B, C, D und S, aber nicht 0 ein.
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Fall 1 Register 43=S; Register 44=S; Register 45=0; In diesem Fall
werden leere Stellen in den Registern 43 und 44 gespeichert und es wird kein Eingangssignal
für das Register 45 empfangen. Der Wagen wird in einem Zweistellen Schrittweiten-Betrieb
angetrieben, was unten im einzelnen beschrieben wird. Bei dem Zweistellen-Schrittweitenbetrieb
werden der Wagen und das Typenelement 22 zwei Stellen weiter bewegt und dann in
der zweiten Stellenposition angehalten.
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Fall 2 Register 43=S; Register 44=S; Register 45--Zi In diesem Fall
werden, wie oben, leere Stellen in den Registern 43 und 44 gespeichert, aber ein
viertes Eingangssignal
ist empfangen worden, und der entsprechende
Wert ist in dem Register 45 gespeichert. Das Signal in dem Register 45 kann irgendeines
einschließlich einer Leerstelle sein. In diesem Fall wird der Wagen über zwei Stellen
mit der maximalen Geschwindigkeit V7 angetrieben.
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Fall 3 Register 43=S; Register 44=A oder B; Register 45=X, In diesem
Fall ist die Geschwindigkeit V6 gewählt und der Wagen wird mit V6 für zwei Schritte
angetrieben.Gemäß Fig. 7 ist die maximale Auswahlzeit 13ms, und der Wagen bewegt
sich vorzugsweise über zwei Stellen in genau 13ms. Jedoch werden in der Praxis diskrete
Geschwindigkeitsschritteangewendet und die Zeit, die erforderlich ist, um den Wagen
über zwei Stellen zu bewegen, ändert sich und ist etwas größer als 13ms. Der Unterschied
zwischen der tatsächlichen Bewegungszeit und der Auswahlzeit wird so klein wie möglich
gemacht. Wenn beispielsweise die augenblickliche Geschwindigkeit V7 und die neue
Geschwindigkeit V6 ist, ergibt sich die tatsächliche Zeit, die für eine Bewegung
über zwei Stellen erforderlich ist, durch Abändern der Gl. (15) für eine Bewegung
über zwei Stellen und nicht für eine Bewegung über eine Stelle wie folgt: Zeit für
eine Bewegung über zwei Stellen = 3,89 ms +[0,7Oms/Schritt«24Schritte - 7,5Schritte)
= 15m44 ms.
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Dies ist etwas größer als 13ms. Da sich der Wagen und das Typenelement
22 mit einer konstanten Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt bewegen sollenan welchem
der Hammer erregt wird, muß die Geschwindigkeit V6 für zwei Schritte und nicht die
Gesbhwindigkeit V7 für einen Schritt und die Geschwindigkeit
V6
für einen Schritt befohlen werden. Und zwar deswegen, da bei der Geschwindigkeit
V6 der Hammer vor der Stellenposition 5 Schritte angetrieben werden muß und 7,5
Schritte für eine Verzögerung von V7 auf V6 erforderlich sind. Somit muß die Geschwindigkeit
V6 12,5 = 5 + 7,5 Schritte vor der Druckstellen-Position befohlen werden, was mehr
ist als die Anzahl Schritte für eine Stelle, welche nämlich 12 ist.
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Die maximale Bewegungszeit für die zwei Schritte kommt vor, wenn die
augenblickliche Geschwindigkeit null ist, oder der Wagen und das Typenelement 22
stillstehen. Der Istwert ist folgender: Zeit für eine Bewegung über 2 Stellen =
5,49 ms +[0,7ms/Schritt(24Schritte - 3,9 Schritte)} = 19,56 ms.
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Die Typenauswahl wird beconnen, sobald derDruckvorgang beendet ist.
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Fall 4 Register 43=S; Register 44=C; Register 45=0; In diesem Fall
wird der Wagen für eine Bewegung über zwei Stellen angetrieben, welche in einer
Zeit erreicht sein muß, die nicht kleiner als die maximale Auswahl zeit für den
Bereich C ist, welche 20ms ist. Wenn das Register 45 = 0 ist, wird der Wagen in
einem schrittweiten Betrieb über zwei Stellen angetrieben, und dann angehalten.
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Fall 5 Register 43=S; Register 44=C; Register 45=Z; Wenn Daten für
das Register 45 erhalten worden sind, wird die
neue Geschwindigkeit
entsprechend der augenblicklichen Geschwindigkeit gewählt. Die Bewegungszeit für
zwei Schritte muß dann größer sein als die maximale Auswahlzeit für den Bereich
C, welche wie im Fall 4 20 ms ist. Die neue Geschwindigkeit ist so gewählt, wie
in Fig. 9 dargestellt ist. Wenn beispielsweise die augenblickliche Geschwindigkeit
V3 ist, ist die neue Geschwindigkeit V5 und die Zeit für eine Bewegung über 2 Schritte
ist 23,41 ms, was größer ist als 20ms. Wie vorstehend und in den weiteren Fällen
ausgeführt, wird die Typenauswahl begonnen, sobald der vorherige Druckvorgang beendet
ist.
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Fall 6 Register 43= S; Register44=D, Register 45=0; In diesem Fall
ist ein Schrittweitenbetrieb über zwei Stellen ausgewählt.
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Fall 7 Register 43=S; Register 44=D; Register 45=Z; Der Wagen wird
für bzw. über zwei Stellen in einer Zeit bewegt, welche 30 ms, die maximale Auswahlzeit
für den Bereich D, überschreitet. Die neue Geschwindigkeit wird als Funktion der
augenblicklichen Geschwindigkeit gewählt, wie in Fig. 10 dargestellt ist.
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Fall 8 Register 43=A; Register 44=0;Register 45(R3)=X In diesem Fall
ist ein Schrittweitenbetrieb von einer Stelle gewählt. Mit anderen Worten, der Wagen
wird um eine Stelle weiter bewegt und dann angehalten.
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Fall 9 Register 43=A; Register 44=Z: Register 45=X; In diesem Fall
ist die neue Geschwindigkeit V6 unabhängig von der augenblicklichen Geschwindigkeit.
Die Bewegungszeit für eine Stelle muß die maximale Auswahl zeit für den Bereich
A überschreiten, welche 8ms ist. In Fig. 11 sind die Bewegungszeiten für verschiedene
Werte der augenblicklichen Geschwindigkeit aufgelistet, und in jedem Fall überschreitet
die Bewegungszeit für eine Stelle 8ms.
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Fall 10 Register 43=B; Register 44=0; Register 45=X; Der Schrittweitenbetrieb
über eine Stelle ist für die obigen Werte in den Registern 43, 44 und 45 gewählt.
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Fall 11 Register 43=B; Register 44=Z; Register 45=X In diesem Fall
muß sich der Wagen über eine Stelle innerhalb einer Zeit bewegen, welche 13msRdie
maximale Auswahlzeit für den Bereich B etwas überschreitet. Die neue Geschwindigkeit
ist so gewählt, wie in Fig. 12 dargestellt ist.
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Fall 12 Register 43=C; Register 44=0; Register 45=X Der Schrittweitenbetrieb
über eine Stelle ist unter diesen Bedmgungen gewählt . Wenn jedoch das erste Eingangssignal
einer Leerstelle entsprach und die Typenauswahl für das zweite Eingangssignal beendet
worden ist, wird die Geschwindigkeit V6 gewählt.
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Fall 13 Register 43=C; Register 44=Z; Register 45=X; Die Geschwindigkeit
V3 wird unabhängig von der augenblicklichen
Geschwindigkeit gewählt.
Die Zeiten, die für eine Bewegung über eine Stelle erforderlich sind, sind anhand
von Fig.
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13 dargestellt.
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Fall 14 Register 43=D; Register 44=X; Register 45=X.
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In diesem Fall wird ein Schrittweitenbetrieb über eine Stelle gewählt.
Bei dem fliegenden Drucken kann dies nicht erreicht werden, da die maximal mögliche
Zeit, welche zum Beschleunigen vom Stillstand auf V3 zur Verfügung steht, 25, 98
ms ist, was kürzer ist, als die maximale Auswahl zeit für den Bereich D, welche
30ms ist.
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Serielle Drucker der beschriebenen Art sollten mit Mikrocomputern
gesteuert werden. In einem solchen Fall sind die Einheiten39, 42, 43, 44, 45, 41
und 31 durch eine Verbindung aus Hardware und Software gebildet. Der Schrittweitenbetrieb
ist in Fig. 4 und 5 dargestellt. Die Schrittimpulse C werden erzeugt, indem sie
um eine 5/8 Schrittstellung gegenüber den tatsächlichen Schrittstellungen verschoben
werden, welche bei den steigenden Nullpunktkreuzungen des Positionssignals P auftreten.
Ferner ist der Zählerstand des Zählers 47 dargestellt.
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Der Schrittweitenbetrieb wird durch eine Inkrementbetrieb-Steuereinrichtung
51 gesteuert. Wenn Schrittweitenbetrieb gefordert wird, wird ein Umschaltsignal
an den Schalter 32 angelegt, wodurch dann der Umsetzer 33 den Ausgang der Steuereinrichtung
51 und nicht den der Einrichtung 31 wählt. Die Inkrementbetrieb-Steuereinrichtung
51 ändert ein inkrementelles Geschwindigkeitssignal VK, wie in Fig. 4 und 5 dargestellt
ist.
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Das Geschwindigkeitssignal VK ist anfangs V7 und nimmt bei der 15-Schritt-Position
auf V6 ab. Es wird bei der 7-Schritt-Position auf V5 und bei der 4-Schritt-Position
auf V4, usw.
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bis auf null bei der Nullschritt-Position verringert. Wenn der Zähler
in dem Zählerstand 47 null wird und der Wagen die 1/8-Schritt-Position erreicht,
legt ein -Positionssignal-Selektor 52 das Positionssignal und nicht das Geschwindigkeitssignal
Va an die Subtrahiereinrichtung 37 als Haltesignal an, um das Typenelement 22 und
den Wagen in der Nullschritt-Position zu halten.
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Der Hammer-Kompensator 49 ist entsprechend ausgelegt, um einen Unterschied
zwischen einer tatsächlichen (nicht-ganzzahligen) Schrittposition, bei welcher der
Hammerantrieb beginnen sollte, und einem ganzzahligen Zählwerk in dem Zähler 47
auszugleichen. Beispi21sweise sollte die tatsächliche Hammerantriebsstellung oder
-position 2,5 Schritte für V3 sein. Jedoch gibt der Dekodierer 48 einen Ausgang
3 Schritte vor der Druckstellung ab. Wenn der Hammer zu dem Zeitpunkt angetrieben
würde, an welchem der Dekodierer 48 den Ausgang abgibt, würde der Hammer bewirken,
daß das Typenelement 22 zu früh auf das Papier 24 auftrifft, und das Zeichen würde
nach links bezüglich der richtigen Stelle verschoben. Um diese Schwierigkeit zu
überwinden, berechnet der Kompensator 48 den Unterschied zwischen dem Ausgangsschritt
des Dekodierers 48 (in diesem Fall 3 Schritte) und der tatsächlichen richtigen Hammerantriebsstellung
( in diesem Fall 2,5 Schritte) und teilt diese Strecke durch die Bewegungsgeschwindigkeit
des Wagens ( in
diesem Fall V3 gleich 1/(1,4ms/Schritt) = 0,71
Schritte/ms) um den Unterschied zu erhalten, welcher 0,7ms ist. Der Kompensator
49 hat dann die Aufgabe, den Hammerantrieb um 0,7 ms zu verzögern, nachdem der Wagen
die 3-Schritt-Stellung erreicht und der Dekodierer 48 das Ausgangssignal abgibt.
Hierdurch ist sichergestellt, daß durch den Hammer das Typenelement 22 genau an
der richtigen Stelle auf das Papier 24 auftrifft. Ein Stellenbreitensignal wird
an den Geschwindigkeitszähler 41, den Rückwärtszähler 47 und den Dekodierer 48 angelegt,
um die Stellenbreite und die Hammerantriebsposition bei Änderungen in der Stellenbreite,
wie beispielsweise in einem proportionalen Druck system, einzustellen.
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Ferner ist ein Rechner 53 dargestellt, welcher Einstellungen der Hammerantriebszeit
entsprechend der Auf schlagkraft des Typenelements 22 und entsprechend der Anzahl
Kopien berechnet, die über dazwischengelegte Kohlepäpiere gedruckt werden. Die Auf
schlagkraft ist entsprechend der Fläche des zu druckenden Zeichens veränderlich,
so daß alle Zeichen mit dem gleichen Schwärzungsgrad gedruckt werden. Die Auf schlagkraft
wird größer, wenn die Zeichenfläche größer ist. Der Ausgang des Rechners 53 ist
mit dem Geschwindigkeitsrechner 51, dem Dekodierer 48 und dem Kompensator 49 verbunden,
um die neue Geschwindigkeit und die Hammerantriebszeit für verschiedene Änderungen
auszugleichen.
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Mit der Einrichtung 21 können auch nichtdruckende Funktionen, wie
beispielsweise ein Umschalten zwischen schwarzem und rotem farbband, gemäß den entsprechenden
Eingangssignalen durchgeführt
werden. Die Funktionen werden durch
den Dekodierer 28 dekodiert und in einem Funktionsregister 54 gespeichert. Der Ausgang
des Registers 54:wird an eine Funktionssteuereinheit 56 angelegt, damit dann der
entsprechende Abschnitt der Einrichtung 21 die Funktion ausführt. Jedoch ist bei
der Erfindung gegenüber den herkömmlichen Einrichtungen der übliche Funktionsbetrieb
verbessert.
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Im oberen Teil der Fig. 2i ist die Arbeitsweise bei einem ersten Zeichen,
eine Funktion, ein zweites Zeichen und ein drittes Zeichen gemäß der herkömmlichen
Einrichtung dargestellt. Das erste Zeichen wird während einer Zeit til gedruckt,
und der Wagen ist für eine Zeit t12 angehalten, in welcher die Funktion durchgeführt
wird. Das zweite Zeichen wird während einer Zeit t13 gedruckt, während das dritte
Zeichen während einer Zeichen t14 gedruckt wird.
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Bei der Erfindung wird die Zeit t12, die zum Durchführen der Funktion
erfqrderlich ist, mit der Zeit t13 verglichen, die zum Drucken des zweiten Zeichen
erforderlich ist und gleichzeitig wird die Funktion und die Typenauswahl für das
zweite Zeichen durchgeführt. Der Wagen wird nicht angehalten, sondern mit einer
neuen Geschwindigkeit angetrieben, die der längeren Zeit der Zeitabschnitte t12
und t13, d.h. in diesem Fall t12, entspricht. Auf diese Weise wird die Arbeitsweise
der Einrichtung 21 noch weiter beschleunigt, wobei die Notwendigkeit entfällt, daß
der Wagen zur Durchführung der Funktion angehalten werden muß. In diesem Fall ist
der Betrieb um die Zeitdauernt verkürzt,
was gleich t13 + (teil
- tll') ist.
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In Fig. 14 bis 20 ist eine Abwandlung der Erfindung dargestellt, durch
welche noch eine weitere Erhöhung der Druckgeschwindigkeit möglich ist. Wie aus
den Fig. 9 bis 13 zu ersehen ist, überschreiten die Zeiten, die für eine Wagenbewegung
benötigt werden, oft die maximalen Typenauswahlzeiten für die entsprechenden Bereiche.
Dies führt zu einem Zeitverlust, der wie folgt angegeben werden kann: (x/VE) - (x/VF)
(16) Wobei VE die tatsächlich befohlene, diskrete Geschwindigkeit und VF die entsprechend
der Gl. (11) oder (12) berechnete Geschwindigkeit ist. Dies ist, wie in Fig. 13
und 15 dargestellt, verbessert, indem zuerst eine hohe neue Sollgeschwindigkeit
befohlen wird und diese dann in einem vorbestimmten Abstand vor der Druckschritt-Stellung
in eine zweite niedrigere, neue Sollgeschwindigkeit geändert wird.
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In Fig. 14 liegt die zweite neue Sollgeschwindigkeit VN unter der
augenblicklichen Istgeschwindigkeit VH. In diesem Fall wird die augenblickliche
Geschwindigkeit VH als die erste neue Geschwindigkeit beibehalten, bis der Wagen
einen Abstand y von der Druckposition erreicht, zu welchem Zeitpunkt dann der Geschwindigkeitsbefehl
auf VN verringert wird. Die Geschwindigkeit wird dann in einem Abstand z vor der
Druckposition auf VN verzögert.
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In Fig. 15 liegt die zweite neue Sollgeschwindigkeit VN über
der
augenblicklichen Istgeschwindigkeit VL. In diesem Fall wird zuerst eine erste neue
Geschwindigkeit VN + 1 befohlen und der Geschwindigkeitsbefehl wird in einem Abstand
y auf VN verringert. Hierdurch sind Bewegungszeiten möglich, um sich den maximalen
Auswahlzeiten für die Bereiche A bis D viel mehr anzunähern.
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Ein Zeitpunkt t15, an welchem die zweite neue Sollgeschwindigkeit
VN nach dem Befehlen der ersten neuen Sollgeschwindigkeit VH gewählt wird, ist folgende:
x - y VH - VN Z t15 = + + ..........(17) VH a VN VH² - VN² z = y - ..........(18)
2a Durch Zusammenfassen der Gl.'en (17) kund (18) ergibt sich der Abstand y wie
folgt: y = VH(VH - VN) ~ VN(x - VHtlS) (19) 2a VH - VN Die entsprechenden Gleichungen,
in welchen die erste neue Sollgeschwindigkeit VN 1 ist, sind folgende: t15 VN+1
- VL VN+1 - VN 1 VN+1² - VN² z = + + (x - + a a VN+1 2a VN ..........(20) VN+1²
- VN² z = y -2a ..........(21)
y = VNtl5 + VN(2VL - VN+1) + (VN+1
- VN) 2 - VN 2a VN+1 VN² + 2a ..........(22) Auch können die Bewegungszeiträume
mit Hilfe der vorstehend angeführten Gleichungen vergrößert und nicht verkleinert
werden, um ein fliehendes Drucken mit langen Auswahlzeiten, wie beispielsweise im
Bereich D,zu ermöglichen. In einem solchen Fall wird die erste neue Geschwindigkeit
niedrig gemacht, und die zweite neue Geschwindigkeit wird hoch gemacht.
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Die Arbeitsweise bei der abgewandelten Ausführungsform ist dieselbe
wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform, abgesehen von den folgenden Unterschieden:
Fall 3 Register 43=S; Register 44=A; Register45=x; Die erste neue Geschwindigkeit
ist V7 und die zweite neue Geschwindigkeit ist V6, die auf 13 Schritte vor der zweiten
Stellenposition geändert wird. Die Zeiten sind in Fig. 16 dargestellt.
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Fall 4 Register 43=S; Register 44=B; Register 45=X: Wenn die augenblickliche
Geschwindigkeit V7 ist, ist die erste neue Geschwindigkeit V7 und wird 15 Schritte
vor der zweiten Stellenposition in V6 geändert, um eine Bewegungszeit für die zwei
Stellen zu ermöglichen, die über 13ms liegt. Die tatsächliche Bewegungszeit ist
0,41 x 8 3/8 + 3,89 + 0,70 x 8 1/8 = 13,01ms. Wenn die augenblickliche Geschwindigkeit
anders
als V7 ist, ist die erste neue Geschwindigkeit V7 und wird
in 13 Schritten vor der zweiten Schrittposition in V6 geändert.
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Fall 5 Register 43=S; Register 44=C; Register 45=zu Die ersten und
zweiten neuen Geschwindigkeiten werden entsprechend Fig. 17 gewählt.
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Fall 7 Register 43=S; Register 44=D; Register 45=Z; Die ersten und
zweiten neuen Geschwindigkeiten werden entsprechend Fig. 18 gewählt.
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Fall 11 Register 43=B; Register 44=Z; Register 45=X Die ersten und
zweiten neuen Geschwindigkeiten werden entsprechend Fig. 19 gewählt.
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Fall 13 Register 43=C; Register44=Z; Register 45=X Die ersten und
zweiten neuen Geschwindigkeiten werden entsprechend Fig. 20 gewählt.
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Ein Vergleich der Fig. 16 bis 20 mit den entsprechenden Fig.
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8 bis 13 der Grundausführungsform zeigt, wie die Bewegungszeit weiter
verringert wird und die Betriebsgeschwindigkeit der Druckeinrichtung erhöht wird.
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Durch die Erfindung ist somit eine verbesserte serielle Druckeinrichtung
geschaffen, bei welcher ungenutzte Zeiten beseitigt sind und die dadurch mit einer
maximal möglichen Geschwindigkeit arbeitet, worin auch die wesentliche Verbesserung
gegenüber
den herkömmlichen Einrichtungen zu sehen ist.
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Ende der Beschreibung