METHOD AND ARRANGEMENT FOR POSITIONING PRINTER CARRIAGES, TYPE CARRIERS OR THE LIKE

Abstract: 1. A method of positioning printer carriages (D), type carriers or the like in office printers using two stepping motors (S1, S2), which are positively coupled to one another via a tension means (Z) so as to be rotation-resistant and which can be separately driven via a drive device (PS) either synchronously or separately, characterised in that via the drive device (PS), after any necessary coarse positioning by driving the two stepping motors (S1, S2) in synchronism, a fine positioning is carried out by further stepping of one stepping motor by one or more steps, while maintaining the position of the other stepping motor, and where necessary by controlling the holding moments (MS1, MS2) of the stepping motors (S1, S2) via their coil current value (I).

Description: Verfahren und Anordnung zur Positionierung von Druckerwagen, Typenträgern o.dgl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Positionierung von Druckerwagen, Typenträgern o.dgl. gemäss dem Oberbegriff des Patentansprüche 1 und 6. Bei Druckeinrichtungen wie Speicherschreibmaschinen o.dgl. ist es allgemein üblich, den den Druckkopf tragenden Druckerwagen und bei der Verwendung von Typenscheiben als Typenträger, die Typenscheiben über Schrittmotoren anzutreiben und zu positionieren. Zur Positionierung des Druckerwagens und der Typenscheiben wird die Abdruckposition schrittweise angesteuert, wobei die zu erzielende Druckgeschwindigkeit von der Anzahl und damit der Grösse der Einzelschritte abhängt. Das bedeutet je grösser die Schrittlänge und damit der Schrittwinkel des antreibenden Schrittmotors gewählt wird, umso schneller kann das angetriebene Druckmittel positioniert werden. Dem entgegen steht die Forderung nach einer möglichst kleinen Schrittweite, um eine möglichst exakte und genaue Positionierung zum Erzielen z.B. einer hohen Schriftqualität zu erreichen. Es ist weiterhin üblich, zwischen dem Schrittmotor und dem eigentlichen anzutreibenden Druckmittel ein Getriebe vorzusehen, das den vorgegebenen Schrittwinkel des Schrittmotores untersetzt. Eine zu hohe Untersetzung hat jedoch auch Nachteile, da sie einerseits die Ansteuer- und damit die Positionierzeit erhöht, und andererseits in Folge des getriebeeigenen Speles-eine Untersetzung über einen bestimmten Grad hinaus nicht Aus der DE-PS 28 25 761 ist der Antrieb eines Druckerwagens über zwe Motore bekannt, wobei jeder Motor für einen Schrittwinkel ausgelegt ist und durch besondere Ansteuerung unabhängig vom anderen Motor halbe Schritte ausführen kann. Damit ist es möglich den kleinsten Schrittwinkel des Motors ohne zusätzliches Getriebe zu halbieren. Bei den darin beschriebenen Schrittmotoren unterscheidet man zwischen elektrisch gesteuerten Zwischenraststellungen, den sogenannten "Halbschritten" mit geringerem Haltemoment, bei denen z.B. drei Motorphasen derart angesteuert werden, dass sich die Polflächen von Rotor und Stator nicht direkt gegenüberstehen sondern um eine halbe Teilung versetzt sind und andererseits sogenannten 'XVollschritten" nämlich Rastellungen mit erhöhtem Haltemoment. In der beschriebenen Patentschrift sind die Motore derart angeordnet, dass immer einer der beiden Motoren eine dem Vollschritt entsprechende Stellung einnimmt, während der andere Motor eine dem Holb- schritt entsprechende Stellung einnimmt. Dadurch soll beim Fortschalten in jeder Lage der gleiche Zustand erreicht werden. Jeder Motor positioniert dabei den Druckerwagen auf dieselbe Stelle. Es ist weiters aus der DE-AS 20 16 877 ein Schrittantrieb für schreibende Büromaschinen bekannt, bei der auf einer den Druckwagen antreibenden Welle zwei unabhängig voneinander ansteuerbare mechanisch gekoppelte Schrittmotoren angeordnet sind. Dabei dient ein Schrittmotor als Schrittverschiebemotor und der andere als ein in entgegengesetzter Richtung wirkender Gegenkraftschrittmotor. Aufgabe der Erfindung ist es,ein Verfahren zur schrittweisen Positionierung von Druckwagen der eingangs genannten Art anzugeben, das bei hoher Positioniergeschwindigkeit bedarfsweise möglichst kleine Vorschübe ermöglicht. Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und Anordnung der eingangs genannten Art gemäss dem kennzeichnenden Teil des ersten und sechsten Patentanspruches gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Gemäss der Erfindung wird zur exakten Positionierung z.B. eines Druckerwagens über die erforderliche Ansteuereinrichtung für beide Schrittmotoren zunächst eine Grobpositionierung durch synchrones Ansteuern beider Schrittmotoren vorgenommen. Dies kann sowohl durch Halb- als auch durch Vollschritte erfolgen. Zur Feinpositionierung innerhalb des einem einzigen Winkelschritts zugeordneten Schrittvorschubes wird über die Ansteuereinrichtung ein Schrittmotor ein Winkelschritt weiter geschaltet, während der andere Schrittmotor in seiner alten Position gehalten wird. Damit ergibt sich eine Positionierung zwischen der neuen Position des einen Schrittmotores und der ursprünglichen Position des anderen Schrittmotors, wobei die Feineinstellung durch Steuerung des die Haltemomente der Schrittmotoren hervorrufenden Spulenstromes erfolgt. Soll allein der Winkelschritt halbiert wird, so kann bei Aufrechterhaltung der Spulenbestromung auf eine Ausregelung des Spulenstromes selbst verzichtet werden. Durch ein derartiges Verfahren lässt sich stufenlos jede Position inerhalb des vorgegebenen Einzelvorschubes ansteuert. Dies ermöglicht z.B. in einfacher Weise die Erzeugung von Fettschrift oder von Proportionalschrift. Bei der Erzeugung von Fettschrift wird zunächst durch Grobpositionierung bei gleichzeitiger Ansteuerung beider Schrittmotoren die Druckposition des Druckerwagens angesteuert. Nach Abdruck der Einzeltype erfolgt ein Versatz des Druckerwagens entsprechend dem erfinderischen Verfahren, wobei die Versatzbreite, die geringer ist als eine einzelne Strichbreite, dadurch erreicht wird, dass nur ein Schrittmotor weitergeschaltet wird und dann die Ausregelung auf die vorgesehenen Versatz durch Änderung der Höhe des Spulenstromes in den Motoren des Druckerwagenantriebes vorgenommen wird. Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden beispielsweise näher beschrieben.Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung ZUI Durchführung des erfindungsgemässen Verfahren, Fig. 2 eine schematische Darstellung des Momentenverlaufes über den Drehwinkel der Motoren für den Fall, bei dem beide Motoren mit dem gleichen Spulenstrom beaufschlagt sind, Fig. 3 eine Darstellung entsprechend der Fig. 2, bei der die Motoren mit unterschiedlichen Spulenströmen belauf¯ schlagt sind und Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, bei der ebenfalls die Motoren mit unterschiedlichen Spulenstörmen beaufschlagt sind. Bei der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung zum Antrieb eines Druckerwagens in einer Druckeinrichtung, z.B. einer Speicherschreibmaschine, sind zwei Schrittmotoren Sl und S2 angeordnet, die über ein Ubertragungsglied, in diesem Falle einem Zahnriemen Z, mit dem Druckerwagen D in Verbindung stehen und diesen im Betrieb zeilenweise entlang einem Aufzeichnungsträger bewegen. Die Motoren S1 und 52 sind hinsichtlich des Zahnriemens Z so eingestellt, dass jeder Motor den Druckerwagen D auf dieselbe Stelle positioniert. Bei einer Verdrehung der Motoren S1 und S2 um den Winkel t0 bewegt sich der Drucker wagen um eine Vorschubstrecke VO. Angesteuert werden die Schrittmotoren S1 und S2 über eine Schaltungsanordnung, die hier nur schematisch dargestellt ist. Sie enthält in üblicher Weise elektronische Schalter El und E2, die die Anschlussleitungen des Schrittmotores in einem vorgeschriebenen logischen Zyklus mit geregelten Gleichstromquellen G1 und G2 verbinden. Diese Leistungselektronik wirkt in bekannter Weise als Wechselrichter. Angesteuert werden die Schalter über einen Ringzähler R, der die Reihenfolge bestimmt, in der die Umschalter des Wechselrichters betätigt werden. Zu diesem Zwecke wird der Ringzähler R von einer Pro gramm- steuereinheit PS mit im wesentlichen drei Impulsketten beaufschlagt und zwar mit den Steuerimpulsen 1, die die Zeitpunkte der Schalterbetätigungen definieren, der Drehrichtungsangabe 2 für die Schrittmotoren S1, 52 und über die Steuerleitung 3, die Steuerinformation darüber welcher der beiden Motoren S1 und S2 angesteuert werden sollen. Die Programmsteuerung PS steht ausserdem mit den geregelten Gleichstromquellen G1 und G2 in Verbindung, über die der Spulenstrom in den einzelnen Motoren festgelegt wird. Die Synchronisierposition des Druckerwagens D kann z.B. über einen in üblicher Weise aufgebauten optischen Abtaster OA der Programmsteuerung PS rückgemeldet werden. Die Programmsteuerung PS selbst wiederum steht mit der eigentlichen Druckersteuerung DS,die z.B. eine mikroprozessorgesteuerte Druckersteuerung der bekannten Art sein kann,in Verbindung. Die Funktion der Schaltungsanordnung wird nun im folgen- den anhand der Diagramme 2 bis 4 erläutert. Bei den Diagrammen stellt die Kurve MS1 den Verlauf des Motormomentes am Schrittmotor S1 dar, die Kurve MS 2 den Verlauf des Motormomentes am Schrittmotor S2 und die Kurve GM das aus der Überlagerung der beiden Motoren resultierende Gesamtmoment GM. Werden nun die beiden Schrittmotoren S1 und S2 über die Programmsteuerung PS und die zugehörigen Gleichstromquellen G1, G2 bzw. die Schalter El und E2 mit demselben Spulenstrom beaufschlagt, so haben die Motoren S1 und S2 gleich grosse Motormomente MSl und M52. In diesem Fall kommen die Momentkurven MS1 und M52 zur Deckung und der Wagen wird bei 0 (Fig. 2) positioniert. (Aus Ubersichtsbarkeitgründen wird in der Fig. 2 auf die Darstellung dieser Deckungskurve verzichtet.) Wird nun der Motor S1 entsprechend der Fig. 2 in seiner Position durch Beibehaltung der Schalterstellung El festgehalten und der Motor S2 durch Veränderung der Schalterstellung E2 um einen Winkel t O weitergeschaltet, dann befindet sich 0 der Drucker wagen D am Orte WP (Wagenposition) in einer stabilen Gleichgewichtslage zwischen den beiden gegeneinander arbeitenden Motoren, was einem Wagenvorschub V entspricht, der halb gross ist, wie der Wagenvorschub entsprechend der Fig. 1, bei dem die Motoren S1 und 52 synchron um den Winkel > O weitergeschaltet worden sind. Durch dieses einseitige Festhalten eines Motores und Weiterschalten des anderen Motors, lässt sich bei Beibehaltung des Spulenstromes der Winkelschritt und damit der Wagenvorschub V halbieren, was zur Feinpositionierung des Druckerwagens nach einer Grobpositionierung mit Synchronlauf der beiden Motoren 51 und 52 verwendet werdenkann. Eine weitere Möglichkeit der Feinpositionierung ergibt sich durch die Regelung des Spulenstromes in den Schritt motoren S1 und 52 über die geregelten Gleichstromquellen G1 und G2. Wird z.B. entsprechend der Fig. 3 der Motor S2 um einen Winkelschritt O weitergeschaltet, bei Bei 0 behaltung der Position des Motors S1 und bei gleichzeitiger Veränderung der Spulenströme, dann wird der Drukkerwagen D in Abhängigkeit der unterschiedlichen Motormomente im S1 und 52 seine Gleichgewichtslage WP entsprechend der Wagenposition in einen Winkelbereich des Winkels 0 nämlich entsprechend dem Winkel ccl der einem Wagenvorschub V bewirkt, einnehmen. Bei der Darstellung der Fig. 4 wurde der Motor 52 weitergeschaltet und die Position des Motors S1 beibehalten wobei auch hier durch Beaufschlagung der Schrittmotoren mit verschiedenen Spulenströmen ein unterschiedliches Motormoment erzeugt wurde, was zu einer Gleichgewichtslage WP (Wagenpcsition) entsprechend dem Winkel X 2 führt. Durch diese Veränderung eines oder beider Spulenstromes bei gleichzeitiger unterschiedlicher Ansteuerung der Motoren S1 und S2 ist es möglich ohne zusätzliches Getriebe nicht nur allein den Wagenvorschub hinsichtlich der vorgegebenen Einzelschritte zu halbieren, wie bei der Darstellung der Fig. 2 sondern den Druckerwagen 0 stufenlos in jeder gewünschten Stellung zu positionieren. Der Wagenvorschub V lässt sich dabei aus den bekannten Beziehungen für überlagerte hormonische Schwingungen errechnen: Dabei bezeichnet der Winkel A den Winkel,der der Gleichgewichtswagenposition WP des Wagens entspricht, der kleiner oder höchsten gleich dem Winkelschritt aO sein kann. Mit MSlmax ist dabei das maximale Motormoment des Schrittmotores S1 und mit MS2max das maximale Motormoment des Schrittmotores S2 bezeichnet. A 0 bezeichnet in diesem Fall den Schrittwinkel des Motors (Vollschritt) oder auch jeden anderen quasistatischen Schritt (z.B. Halbschritt) MS2 max x sin &alpha; tg = MSl max + MS2 max cos aO Unter der Annahme, dass der Wagenvorschub V proportional zum Winkel A ist und der Spulenstrom I1, I2 in den Schrittmotoren zu den maximalen Motormomenten ergibt sich die folgende Beziehung tg v N I2 sin X O 11 +I2 cos O für den Sonderfall, dass die Spulenströme 11, I2 in den Schrittmotoren S1 und 52 entsprechend der Darstellung der Fig. 2 gleich gross sind erhält man die Beziehung tg v sir ob O = tg > 2 l+cos 0 v # 2 = vo 2 Durch die erfindungsgemässe Positionierung ergibt sich eine einfache Möglichkeit, Fettschrift mit der Druckeinrichtung zu erzeugen. Zu diesem Zwecke erfolgt zunächst eine Grobpositionierung, durch synchrone Ansteuerung der beiden Schrittmotoren 51 und 52., um einen Abdruck eines Zeichens zu erzeugen. Dann wird der Wagen durch Feinpositionierung entsprechend den Diagrammen der Fig. 3 und 4 oder, bei entsprechend geringem Schrittwinkel, auch entsprechend dem Diagramm der Fig. 2 um einen Wagenvorschub weitergeschaltet, der kürzer ist als eine Strichbreite des dargestellten Zeichens. Analog dazu lässt sich das beschriebene Verfahren verwenden um Proportionalschrift zu erzeugen, d.h. die Abstände zwischen den abzudruckenden Zeichen in Abhängigkeit von der Zeichenbreite zu variieren. 6 Patentansprüche 4 Figuren

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Positionierung von Druckerwagen, Typenträger o.dgl. in schreibenden Büromaschinen unter Verwendung von zwei miteinander mechanisch gekoppelten Schrittmotoren, die über eine Ansteuereinrichtung jeweils getrennt ansteuerbar sind, d a d u r c h g e ke n n z e i c h n e t , dass über die Ansteuereinrichtung (PS) nach einer bedarfsweisen Grobpositionierung durch synchrones Ansteuern beider Schritt Schrittmotoren (S1, S2) eine Feinpositionierung durch Weiterschalten eines Schrittmotores bei Beibehaltung der Positionierung des anderen Schrittmotores und/ oder durch Steuerung der Haltemomente (MSl, MS2) der Schrittmotore (S1, 52) über deren Spulenströme (I) erfolgt. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n z e i c h n e t , dass Schrittmotoren (S1, 52) verwendet werden, die einen Schrittwinkel ( 0) aufweisen, der bei Einzelansteuerung der Schrittmotoren einen Vorschub bewirkt, der grösser ist, als der zur Positionierung erforderliche kleinste Vorschub (V). 3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Halbieren des einem Winkelschritts (ciO) der Schrittmotore (ski, S2) zugeordneten Vorschubs (VO) bei Beibehaltung des ursprünglichen Bestromungsbildes (I) eines Schrittmotores (S1, S2) der andere Schrittmotor (S2, S1) um einen Schrittwinkel (ao) weitergeschaltet wird. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zum Erzeugen von Fettschrift zunächst nach Grobposi tionierung des Druckerwagens (D) und/oder des Schreibkopfes (SK) ein erster Abdruck erzeugt wird, und dass dann nach Vorschub des Druckerwagens (D) und/oder des Schreibkopfes (SK) durch Feinpositionierung in Abhängigkeit der verwendeten Strichbreite des abzudruckenden Zeichens, mindestens ein weiterer Abdruck erfolgt. 5. Vefahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zur Erzeugung von Proportionalschrift der Druckerwagen (D) und/oder der Schreibkopf (SK) in Abhängigkeit vom nächsten abzudruckenden Zeichen grob und/oder fein positioniert wird. 6. Anordnung zur Positionierung von Druckerwagen, Typenträger o.dgl. in schreibenden Büromaschinen, unter Verwendung von zwei mechanisch gekoppelten Schrittmotoren mit zugeordneten Schalteinrichtungen und Gleichstromquellen die,über eine, ein Steuerteil für die Schalteinrichtungen und eine Programmsteuereinrichtung aufweisende Ansteuereinrichtung jeweils getrennt ansteuerbar sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gleichstromquellen (G1, G2) über die Programmsteuereinheit (PS) in ihrem Ausgangsstrom getrennt steuerbar sind,und dass die Programmsteuereinheit (PS) zur Durchführung einer Feinpositionierung über die entsprechend ausgebildete Steuereinheit (R),einen Schrittmotor (S1, 52) durch Beaufschlagung mit einem entsprechenden Ansteuermuster einen Winkelschritt ( au) weiterschaltet, während sie das bisherige Ansteuermuster für den anderen Schrittmotor (S2, S1) beibehält und bedarfsweise zur Momentensteuerung die Schrittmotoren (S1, S2) über die Gleichstromquellen (G1, G2) mit von der Länge der vorzusehenden Feinpositonierung abhängigen, unterschiedlichen Strömen beaufschlagt.

Inventors: HEIDER, ULRICH, DR.-ING.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: B41J19
IPC codes: G05B19, B41J19