DE3335348A1 - Schaltungsanordnung fuer positioniersysteme mit gleichstrommotoren - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung für Positioniersysteme mit Gleich-
• strommotoren Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
• In Druckeinrichtungen der Kommunikationstechnik wird zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers im allgemeinen ein Druckwerk entlang einer Schreibwalze bewegt. Das Druckwerk ist hierbei auf einem Wagen befestigt, der von einem Gleichstrommotor über einen Riemen angetrieben wird. Das Druckwerk besteht im wesentlichen aus einem Gleichstrommotor, der ein Typenrad bewegt. Das Typenrad weist Speichen auf, die an ihren Enden die abzudruckenden Schriftzeichen tragen. Ein weiterer Motor treibt die Schreibwalze an, die dadurch den Aufzeichnungsträger zeilenweise weiterbewegt. Während des Druckvorganges müssen mehrere Systeme positioniert werden.
• Um die Positioniersysteme in die ausgewählten Positionen zu bringen, werden mit den Motoren gezielte Verstellbewegungen ausgeführt. Hierbei werden die zu positionierenden Massen'derart beschleunigt und wieder abgebremst, daß sich deren Position um einen wählbaren Betrag möglichst schnell verändert.
• Die Verstellbewegungen werden im allgemeinen über einen Abtaster registriert. Ausführungsformen für den Abtaster sind in der Druckschrift "Technische Mitteilung aus dem Bereich Bauelemente, integrierte Drehzahlregelschaltung ICA 955" der Fa. Siemens auf den Seiten 18 und 19 beschrieben.
• Kro 1 Obh / 28.09.1983 Damit der Motor einen Positioniervorgang, d.h. einen Verstellauftrag durchführt, wird die Istfunktionder Bewegung über die Zeit mit einer Soll funktion verglichen. Die Soll funktion der Bewegung über die Zeit ist derart festgelegt, daß sie auch unter den ungünstigsten Umständen, wie einem schwachen Motor, erhöhter Reibung durch Verschleiß oder Temperatureinflüsse und ähnlichem, eingehalten werden kann.
• Ergibt der Vergleich der Istfunktion mit der Soll funktion Abweichungen, so wird der Motor auf Freilauf geschaltet oder durch Erhöhung des Wertes des Stromes mit verstärktem Drehmoment beschleunigt bzw. abgebremst. Durch die Konzeption der Soll funktion kann in den meisten Fällen der Motor einen Verstellauftrag nicht mit der größtmöglichen Geschwindigkeit ausführen. Nicht einkalkulierte Einflüsse auf den Motor können eine gezielte Verstellung verhindern.
• Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schaltungsanordnung anzugeben, durch die Positioniervorgänge mit Gleichstrommotoren mit der größtmöglichen Geschwindigkeit ausgeführt werden können.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
• Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß sie die Geschwindigkeit der Positioniervorgänge beliebig großen exemplarischen und betriebsbedingten Schwankungen von Motoren und bewegten Massen anpaßt.
• Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß hierdurch die volle Motorleistung nutzbar gemacht wird.
• Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß der Informationsgehalt des von der Regelstufe abgegebenen Regelsignals aus einer Beschleunigungs- und einer Bremszeit besteht.
• Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Motors mit der erfindungsgemäßen Regelstufe und Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regelstufe.
• Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung besteht aus einer Steuerung S mit einem Positionsgeber PG, einer Regelstufe RT, einer Motorsteuerung MS, einem Motor M und einem Abtaster AT. Die Steuerung S, die Motorsteuerung MS, der Motor M und der Abtaster AT sind an sich bekannte Baueinheiten und ihr Aufbau bzw. ihre Funktionsweise müssen nicht näher erläutert werden. Die Steuerung S gibt eine Sollposition SP an die Regelstufe RT. Diese gibt ein Regelsignal RS an die Motorsteuerung MS und bedarfsweise ein Nachverstellsignal NS an die Steuerung S. Die Motorsteuerung MS, die beispielsweise durch eine Transistorbrückenschaltung realisiert ist, bewirkt die Drehbewegung des Motors M. Diese wird von dem Abtaster AT registriert, der eine Istposition IP an die Regelstufe RT gibt. Unter der Sollposition SP und der Istposition IP ist hierbei jeweils die durch den Verstellauftrag einzunehmende bzw.
• eingenommene nächste Position, ausgehend von der derzeitigen Position, zu verstehen.
• Die in Fig. 2 dargestellte Regelstufe RT besteht aus einem Vergleicher VG, einer Rechenstufe R, einem Speicher SR und einem bedarfsweise vorgesehenen Steuerrechner ST.
• Der Speicher SR ist ein allgemein bekannter Schreib-Lese-Speicher (RAM).
• Im folgenden werden die Zusammenschaltung und die Wirkungsweise der Regelstufe RS, auch unter Bezugnahme auf Fig. 1, beschrieben.
• An einem Adresseingang A des Speichers SR liegt die vom Positionsgeber PG abgegebene Sollposition SP an. Von einem Leseausgang LA des Speichers SR werden daraufhin zwei Marken fl und f2 an den Steuerrechner ST gegeben, der daraus eine Beschleunigungszeit TE und eine Bremszeit TA bildet. Der Zusammenhang zwischen den beiden Marken fl und f2 und der Beschleunigungs- und Bremszeit TE, TA ist durch folgende Formeln gegeben: TE2= 2xSP/fl/(l+fl/f2) TA = TExfl/f2 Die Beschleunigungs- und Bremszeit TE, TA bilden den Informationsgehalt des Regelsignals RS, das an die Motorsteuerung MS gegeben wird.
• Die Motorsteuerung MS beschleunigt den Motor M während der Beschleunigungszeit TE mit seinem vollen Drehmoment, und bremst ihn während der Bremszeit TA mit seinem vollen Drehmoment ab. Dies geschieht durch die Beaufschlagung des Motors M mit dem jeweils größtmöglichen Strom.
• Nach der Verstellung des Motors M gibt der Abtaster AT die Istposition IP ab. Der Vergleicher VG vergleicht diese Istposition IP mit der vom Positions-geber PG abgegebenen Sollposition SP. Der Vergleicher VG gibt das Nachverstellsignal NS an die Steuerung S, welches durch die Dif- ferenz aus der Istposition IP und der Sollposition SP bestimmt ist. Dies bedeutet, daß bei einer korrekten Verstellung des Motors M, bei der die Istposition IP gleich der Sollposition SP ist, kein Nachverstellsignal NS abgegeben wird.
• Wenn die Istposition IP nicht mit der Sollposition SP übereinstimmt, wird weiter vom Vergleicher VG ein nicht näher bezeichnetes Signal an die Rechenstufe R gegeben.
• Diese bildet daraus, d.h. abhängig von der Differenz aus der Istpostion IP und der Sollposition SP, neue Marken fln und f2n, die über einen Schreibeingang SE in den Speicher SR eingegeben werden. Hierbei ist unter einer Istposition IP(TE) bzw. IP(TA) der Verstellwinkel (und hier ein entsprechender Wert) des Rotors des Motors M während der Beschleunigungszeit TE bzw. während der Bremszeit TA zu verstehen. Die Abhängigkeit der neuen Marken fln und f2n ist durch folgende Formeln bestimmt: fln=2IP(TE)/TE2 f2n=2(2IP(TE)/TE - IP(TA)/TA)/TA Bei einer nicht korrekten Verstellung des Motors M werden also die Marken fl und f2 durch die neuen korrigierten Marken fln und f2n ersetzt.
• Auf Grund des Nachverstellsignales NS wird anschließend an eine nicht korrekte Verstellung des Motors M eine Nachverstellung durchgeführt. Diese läuft analog zur Verstellung mit einer neuen Sollposition SP ab.
• Der Speicher SR enthält für jeden Verstellauftrag (beispielsweise für eine Verstellung um 1, 2...i... Speichen bei einem Typenrad) zwei Marken fl und f2. Diese Marken fl, f2 können auf Grund von theoretischen Überlegungen und/ oder empirischen Versuchen werksseitig abgespeichert werden. Es ist auch möglich, die Marken fl, f2 gleich 1 zu setzen. Am Aufstellungsort der Druckeinrichtung wird dann eine Grundeinstellung durchgeführt. Mit den neu gewonnenen Marken fln, f2n, die dann abgespeichert sind, ist dann eine optimale Verstellgeschwindigkeit des Motors M gewährleistet.
• Anstelle der Marken fl und f2 können im Speicher SR auch direkt die Beschleunigungszeit TE und die Bremszeit TA gespeichert sein. In diesem Fall ist dann der Steuerrechner ST in der Regelstufe RT nicht nötig. Das Regelsignal RS enthält dann die Information der Beschleunigungszeit TE, während der der Motor M mit einem Strom in der einen Richtung und der Bremszeit TA, während der der Motor M mit einem Strom in der anderen Richtung beaufschlagt wird.
• Mit der erfindungsgemäßen Regelstufe RT sind Verstellaufträge, d.h. Positioniervorgänge mit der größtmöglichen Geschwindigkeit durchführbar. Bei einer unkorrekten Verstellung, auf Grund von magnetischen, thermischen oder verschleiß- und reibungsbedingten Einflüssen, ist eine schnelle Anpassung an die neuen Bedingungen gewährleistet.
• Die Verstellgeschwindigkeit ist nur vorübergehend reduziert.
• 5 Patentansprüche 2 Figuren Bezugszeichenliste S Steuerung PG Positionsgeber SP Sollposition RT Regelstufe RS Regelsignal NS Nachverstellsignal MS Motorsteuerung M Motor AT Abtaster IP Istposition VG Vergleicher R Rechenstufe SR Speicher ST Steuerrechner TE,TA Beschleinigungs-, Bremszeit fl,f2 Marken fln,f2n neue Marken - Leerseite -

Claims (5)

1. Patentansprüche / Schaltungsanordnung zur Durchführung von Verstellaufträgen, die von einer Steuerung (S) als Sollposition (SP) ausgebbar sind, mit einem Motor (M), der von einer Motorsteuerung (MS) mit einem Strom beaufschlagbar ist, und dessen Drehbewegung von einem Abtaster (AT) als Istposition (IP,IP(TE),IP(TA) abtastbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Regelstufe (RT) mit einem Speicher (SR) zur Abgabe eines Regelsignals (RS) an die Motorsteuerung (MS), mit einem Vergleicher (VG) zur Ermittlung eines Nachverstellsignals (NS) an die Steuerung (S), und mit einer Rechenstufe (R) zur Ermittlung eines neuen, abspeicherbaren Regelsignals.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Regelsignal (RS) die Information einer Beschleunigungszeit (TE) und einer Bremszeit (TA) enthält.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Steuerrechner (ST) in der Regelstufe (RT) vorgesehen ist, daß im Speicher (SR) Marken (f1,2) speicherbar sind, und daß der Steuerrechner (ST) aus den Marken (f1,f2) das Regelsignal (RS) ermittelt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Steuerrechner (ST) aus den Marken (f1,f2) die Beschleunigungszeit (TE) und die Bremszeit (TA) gemäß den Beziehungen: 3 TE2=2xSP/fl/(1+f1/2) TA =TExfl/f2 ermittelt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rechenstufe (R) aus den Istpositionen (IP(TE) und IP(TA) die neuen Marken (fln,f2n) gemäß den Beziehungen: fln=2IP(TE)/TE2 2n=2(IP(TE)/TE-IP(TA)/TA)/TA ermittelt.