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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Gebiet der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Motorsteuervorrichtung und ein
Motorsteuerverfahren und insbesondere eine Motorsteuervorrichtung
und ein Motorsteuerverfahren des Steuerns eines Motors durch selektive
Anwendung von Taktungen des Ansteigens und Abfallens von Impulssignalen
von einem Absolutwertgeber, die in einem Seriendrucker verwendet
werden, um einen Laufwagenmotor anzusteuern, der einen Laufwagen
oder einen Papierzuführungsmotor
antreibt, der eine Papierzuführungsaufgabe
ausführt,
um eine Motorgeschwindigkeit zu erfassen. Die vorliegende Erfindung
betrifft weiterhin ein Aufzeichnungsmedium, das Computerprogramme
speichert, um ein solches Motorsteuerverfahren auszuführen.
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Stand der
Technik
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Zunächst werden
die allgemeine Konfiguration eines Tintenstrahldruckers, der eine
Motorsteuervorrichtung verwendet, und dessen Steuerverfahren erläutert.
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1 ist
ein Blockschaltbild, das die allgemeine Konfiguration eines Tintenstrahldruckers
zeigt.
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Der
in 1 gezeigte Tintenstrahldrucker umfasst einen Papierzuführungsmotor 1,
der Papier zuführt;
einen Papierzuführungsmotor-Treiber 2,
der den Papierzuführungsmotor 1 antreibt;
einen Laufwagen 3, der einen Kopf 9 trägt, der
daran befestigt ist, um Druckfarbe auf das Druckerpapier 50 zuzuführen, und
der angetrieben wird, um sich parallel zu dem Druckerpapier 50 und
vertikal von der Papierzuführungsrichtung
zu bewegen; einen Laufwagenmotor 4, der den Laufwagen antreibt;
einen Laufwagenmotor-Treiber 5,
der den Laufwagenmotor 4 antreibt; eine Gleichspannungseinheit 6,
die einen Gleichstrom ausgibt, um den Laufwagenmotor-Treiber 5 zu steuern;
einen Pumpenmotor 7, der den Zug von Druckfarbe steuert,
um Verstopfen des Kopfes 9 zu verhindern; einen Pumpenmotor-Treiber 8,
der den Pumpenmotor 7 antreibt; einen Kopftreiber 10,
der den Kopf 9 antreibt und ansteuert; einen Lineargeber 11,
der an dem Laufwagen 3 befestigt ist; eine Lineargeber-Kodierplatte 12,
die Schlitze in vorgegebenen Abständen aufweist; einen Drehgeber 13 für den Papierzuführungsmotor 1;
einen Papiererfassungs-Sensor 15, der die Endposition eines
jeden zu bedruckenden Blattes Papier erfasst; eine Zentraleinheit
(CPU) 16, die den gesamten Drucker steuert; einen Zeitgeber-Schaltkreis 17,
der periodisch Unterbrechungssignale an die Zentraleinheit (CPU) 16 ausgibt;
einen Schnittstellen-Abschnitt (nachfolgend auch Schnittstelle genannt) 19,
der Daten mit einem Leitrechner 18 austauscht; einen ASIC 20,
der die Zeichenauflösung,
die Treiberwellenform und so weiter entsprechend der von dem Leitrechner 18 durch die
Schnittstelle 19 gesendeten Zeicheninformation steuert;
einen PROM 21, einen RAM 22 und einen EEPROM 23,
die als Operationsbereich des ASIC 20 und der Zentraleinheit
(CPU) 16 und als Programmspeicherbereich verwendet werden;
eine Platte 25, die das Druckerpapier 50 trägt; eine
Transportwalze 27, die durch den Papierzuführungsmotor 1 angetrieben
wird, um das Druckerpapier zu transportieren; eine Riemenscheibe 30,
die an einer Drehwelle des Laufwagenmotors 4 angebracht
ist; und einen Zahnriemen 31, der von der Riemenscheibe 30 angetrieben
wird.
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Die
Gleichspannungseinheit 6 steuert und treibt den Papierzuführungsmotor-Treiber 2 und
den Laufwagenmotor-Treiber 5 als Reaktion auf einen Befehl
an, der von der Zentraleinheit (CPU) 16 und den Ausgängen der
Geber 11, 13 ausgegeben wird. Sowohl der Papierzuführungsmotor 1 als
auch der Laufwagenmotor 4 sind Gleichstrommotoren.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht und veranschaulicht die Konfiguration
um den Laufwagen 3 des Tintenstrahldruckers.
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Wie
in 2 gezeigt wird, ist der Laufwagen 3 durch
den Zahnriemen 31 über
die Riemenscheibe 30 mit dem Laufwagenmotor 4 verbunden
und wird angetrieben, um sich parallel zu der Platte 25 unter der
Führung
eines Führungsteils 32 zu
bewegen. Der Laufwagen 3 weist den Aufzeichnungskopf 9 auf,
der von seiner Oberfläche
entgegen dem Druckerpapier hervorsteht und eine Reihe von Düsen aufweist,
um schwarze Druckfarbe freizugeben, sowie eine Reihe von Düsen, um
farbige Druckfarbe freizugeben. Diese Düsen werden von der Farbpatrone 34 mit
Druckfarbe versorgt und geben Tropfen von Druckfarbe auf das Druckerpapier
ab, um Zeichen und Bilder zu drucken.
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In
einem Nichtdruckbereich des Laufwagens 3 wird eine Verschlussvorrichtung 35 bereitgestellt, um
Düsenöffnungen
des Aufzeichnungskopfes 9 zu verschließen, wenn Drucken nicht ausgeführt wird, ebenso
wie eine Pumpeneinheit 36, die den in 1 gezeigten
Pumpenmotor 7 aufweist. Wenn sich der Laufwagen von dem
Druckbereich zu dem Nichtdruckbereich bewegt, kommt er in Kontakt
mit einem Hebel, der nicht gezeigt wird, und die Verschlussvorrichtung 35 bewegt
sich nach oben, um den Kopf 9 zu schließen.
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Wenn
Düsenöffnungen
des Kopfes 9 verstopft sind oder wenn Druckfarbe zwangsweise
unmittelbar nach dem Auswechseln der Patrone 34 aus dem
Kopf 9 freigegeben wird, wird die Pumpeneinheit 36 aktiviert,
während
der Kopf 9 geschlossen wird, und ein Unterdruck von der
Pumpeneinheit 36 wird genutzt, um Druckfarbe aus den Düsenöffnungen
abzusaugen. Infolgedessen werden Staub und Papierpulver von um die
Düsenöffnungen
herum ausgewaschen, und gegebenenfalls in dem Kopf 9 vorhandene
Blasen werden zusammen mit der Druckfarbe zu dem Verschlussdeckel 37 ausgestoßen.
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3 ist
eine schematische Darstellung und veranschaulicht die Konfiguration
des Lineargebers 11, der an dem Laufwagen 3 angebracht
ist.
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Der
in 3 gezeigte Geber 11 umfasst eine Leuchtdiode
(LED) 11a, eine Sammellinse 11b und einen Detektor/Prozessor 11c.
Der Detektor/Prozessor 11c weist eine Vielzahl von (vier)
Fotodioden 11d, eine Signalverarbeitungsschaltung 11e und
zwei Vergleichseinrichtungen 11fA , 11fB auf.
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Wenn
eine Spannung VCC über einen Widerstand an gegenüberliegende
Enden der Leuchtdiode (LED) 11a angelegt wird, wird Licht
von der Leuchtdiode (LED) 11a emittiert. Dieses Licht wird
durch die Sammellinse 11b in Parallelstrahlen gebündelt, und die
Strahlen gehen durch die Kodierplatte 12 hindurch. Die
Kodierplatte 12 weist in vorgegebenen Abständen Schlitze
auf (zum Beispiel in Abständen
von 1/180 Zoll).
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Durch
die Kodierplatte 12 hindurchgehende Parallelstrahlen treten
durch feststehende Schlitze, die nicht gezeigt werden, in die Fotodioden 11d ein und
werden in elektrische Signale umgewandelt. Von diesen vier Fotodioden 11d ausgegebene
elektrische Signale werden in der Signalverarbeitungsschaltung 11e verarbeitet.
Von der Signalverarbeitungsschaltung 11e ausgegebene Signale
werden in den Vergleichseinrichtungen 11fA , 11fB verglichen, und die Vergleichsergebnisse
werden als Impulse ausgegeben. Die von den Vergleichseinrichtungen 11fA , 11fB ausgegebenen
Impulse ENC-A, ENC-B sind Ausgänge
des Gebers 11.
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Die 4A und 4B sind
Zeitdiagramme und zeigen Wellenformen von zwei Ausgangssignalen
von dem Geber 11 während
normaler Drehung des Laufwagenmotors sowie während seiner Rückwärtsdrehung.
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Wie
in den 4A und 4B gezeigt
wird, sind der Impuls ENC-A und der Impuls ENC-B sowohl während normaler
Drehung als auch während Rückwärtsdrehung
des Laufwagenmotors um 90 Grad phasenverschoben. Wie in 4A gezeigt wird,
ist der Geber 4 so ausgelegt, dass der Impuls ENC-A in
Bezug auf den Impuls ENC-B einen Phasenvorlauf von 90 Grad aufweist,
wenn sich der Laufwagenmotor 4 in der normalen Richtung
dreht, das heißt
wenn sich der Laufwagen 3 in seiner Hauptabtastrichtung
bewegt, wohingegen der Impuls ENC-A, wie in 4B gezeigt
wird, in Bezug auf den Impuls ENC-B einen Phasennachlauf von 90
Grad aufweist, wenn sich der Laufwagenmotor 4 in der Rückwärtsrichtung
dreht. Dann entspricht eine Periode T dieser Impulse einem jeden
Abstand der Schlitze der Kodierplatte 12 (zum Beispiel
1/180 Zoll) und ist gleich der Zeit, die der Laufwagen 3 benötigt, um
sich von einem Schlitz zu einem anderen zu bewegen.
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Andererseits
weist der Drehgeber 13 für den Papierzuführungsmotor 1 die
gleiche Konfiguration wie der Lineargeber 11 auf, außer dass
der erstgenannte eine drehbare Scheibe ist, die sich als Reaktion
auf Drehung des Papierzuführungsmotors 1 dreht,
und der Drehgeber 13 gibt auch zwei Ausgangsimpulse ENC-A,
ENC-B aus. Bei Tintenstrahldruckern beträgt der Schlitzabstand einer
Vielzahl von Schlitzen, die auf einer Kodierplatte des Gebers 13 für den Papierzuführungsmotor 1 bereitgestellt
werden, im Allgemeinen 1/180 Zoll, und das Papier wird um 1/1440
Zoll zugeführt,
wenn sich der Papierzuführungsmotor
um jeden Schlitzabstand dreht.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt ein Teil in Bezug auf Papierzuführung und
Papiererfassung.
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Unter
Bezugnahme auf 5 wird eine Erläuterung
zu der Position des in 15 gezeigten Papiererfassungssensors 15 gegeben.
In 5 wird ein Blatt Druckerpapier 50, das
in einem Papierzuführungseinlauf 61 eines
Druckers 60 eingeführt
wird, durch eine Papierzuführungswalze 64,
die durch einen Papierzuführungsmotor 63 angetrieben
wird, in den Drucker 60 transportiert. Das vordere Ende
des in den Drucker 60 transportierten Druckerpapiers 50 wird
zum Beispiel durch einen optischen Papiererfassungssensor 15 erfasst.
Das Papier 50, dessen vorderes Ende durch den Papiererfassungssensor 15 erfasst
wird, wird durch eine Papierzuführungswalze 65,
die durch den Papierzuführungsmotor 1 angetrieben
wird, und eine freie Walze 66 transportiert.
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Danach
wird Druckfarbe von dem Aufzeichnungskopf (nicht gezeigt), der an
dem Laufwagen 3 befestigt ist, der sich entlang des Laufwagen-Führungsteils 32 bewegt,
freigegeben, um etwas auf das Druckerpapier 50 zu drucken.
Wenn das Papier zu einer vorgegebenen Position transportiert wird,
wird das hintere Ende des Druckerpapiers 50, das gegenwärtig bedruckt
wird, durch den Papiererfassungssensor 15 erfasst. Das
Druckerpapier 50 wird nach dem Drucken aus einem Papierauslauf 62 durch
eine Austragwalze 68, die von einem Zahnrad 67C angetrieben
wird, das durch den Papierzuführungsmotor 1 über Zahnräder 67A, 67B und
eine freie Walze 69 angetrieben wird, nach außen ausgetragen.
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6 ist
eine perspektivische Ansicht und veranschaulicht Details von Teilen
in Zusammenhang mit der Papierzuführung in einem Drucker, wobei
eine Papierzuführungswalze 65 eine
Drehachse aufweist, die mit einem Drehgeber 13 gekoppelt
ist.
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Unter
Bezugnahme auf 5 und 6 werden
nunmehr die in Zusammenhang mit der Papierzuführung stehenden Teile im Detail
beschrieben werden.
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Wenn
eine Vorderkante eines Druckerpapiers 50, das durch einen
Papierzuführungseinlass 61 durch
eine Blattzuführungswalze 64 eingeführt worden
ist, durch einen Papiererfassungssensor 15 erfasst wird,
wirken die Papierzuführungswalze 65 und
eine Tastrolle 66 bei der Zuführung des Druckerpapiers 50 zusammen.
Die Papierzuführungswalze 65 wird
an und um eine Sicherungswelle 83 oder eine Drehachse eines
großen
Zahnrades 67a bereitgestellt, das in ein kleines Zahnrad 87 eingreift,
das von einem Papierzuführungsmotor 1 angetrieben
wird, während
die Tastrolle 66 in einer Halterung 89 an ihrem
Papier-Austragende in dem Kontext einer Papierzuführungsrichtung
angeordnet wird, wobei das Druckerpapier 50 von einer Papierzuführungsquelle vertikal
angedrückt
wird.
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Der
Papierzuführungsmotor 1 wird
mit einer Schraube 85 in dem Drucker 60 in einem
Rahmen 86 befestigt und an diesem gesichert, und der Drehgeber 13 wird
an einer vorgegebenen Position um das große Zahnrad 67a platziert,
während
eine Zeichenplatte 14 für
den Drehgeber mit der Sicherungswelle 83 oder der Drehachse
des großen
Zahnrades 67a verbunden ist.
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Nachdem
das Druckerpapier 50, das durch die Papierzuführungswalze 65 und
die Tastrolle 66 bereits in den Drucker zugeführt worden
ist, über
eine Platte 84 läuft,
die das Druckerpapier 50 stützt, drücken und halten ein Papier-Austragzahnrad 68,
das durch den Papierzuführungsmotor 1 über eine
Zahnradgruppe gedreht wird, das kleine Zahnrad 87, das große Zahnrad 67a,
ein Zwischenrad 67b, ein kleines Zahnrad 88 und
ein Papier-Austragzahnrad 67c, sowie eine Stachelwalze 69 oder
eine Tastrolle zusammenwirkend das Druckerpapier 50 zwischen
denselben, um das Druckerpapier 50 weiter zuzuführen, bis dieses
aus dem Papierauslauf 62 nach außerhalb des Druckers ausgetragen
wird.
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Während das
Druckerpapier 50 auf der Platte 84 aufliegt, bewegt
sich ein Laufwagen 3 seitlich in einem Raum, der oberhalb
der Platte 84 entlang eines Führungsteils 32 gebildet
wird, und gleichzeitig wird Druckfarbe von einem Aufzeichnungskopf
(nicht gezeigt), der an dem Laufwagen 3 befestigt ist,
eingespritzt, um Zeichen auf dem Druckerpapier zu drucken.
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Nunmehr
wird eine Anordnung einer Gleichspannungseinheit 6 beschrieben
werden, welche eine Gleichstrommotor-Steuervorrichtung des Standes
der Technik ist, die verwendet wird, um einen Laufwagenmotor 4 für einen
solchen Tintenstrahldrucker wie oben genannt zu steuern, und zusätzlich wird
ein Steuerverfahren durch die Gleichspannungseinheit 6 erläutert werden.
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7 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine Anordnung der Gleichspannungseinheit 6,
die als die Gleichstrommotor-Steuervorrichtung dient, wohingegen 8 ein Zeitdiagramm ist und Bedingungen
der Geber-Impulsflankenerfassung in einem Geschwindigkeitsrechner 6d der
Gleichspannungseinheit 6 des Standes der Technik veranschaulicht,
und die 9A und 9B sind
Kurven und veranschaulichen zeitlich veränderlichen Motorstrom und Motorgeschwindigkeit
des Laufwagenmotors 4 unter der Steuerung durch die Gleichspannungseinheit 6.
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Die
in 7 gezeigte Gleichspannungseinheit 6 umfasst
ein Positions-Stellelement 6a,
ein Subtrahierglied 6b, ein Sollgeschwindigkeits-Stellelement 6c,
ein Geschwindigkeits-Stellelement 6d, ein Subtrahierglied 6e,
ein Proportionalglied 6f, ein Integralglied 6g,
ein Differentialglied 6h, ein Addierglied 6i,
einen D/A-Wandler 6j, einen Zeitschalter 6k und eine
Beschleunigungssteuerung 6m.
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Das
Positions-Stellelement 6a erfasst die Vorderflanken und
die Rückflanken
der Ausgangsimpulse ENC-A und ENC-B des Gebers 11, gibt
danach die Anzahl der erfassten Flanken aus und stellt die Position
des Laufwagens 3 ausgehend von dem Zählwert ein. Dieses Zählen addiert „+1", wenn eine Flanke
erfasst wird, während
sich der Laufwagenmotor in der normalen Richtung dreht, und addiert „–1 ", wenn eine Flanke
erfasst wird, während
sich der Laufwagenmotor 4 in der Rückwärtsrichtung dreht. Die Periode
der Impulse ENC-A und die Periode der Impulse ENC-B sind gleich
dem Schlitzabstand der Kodierplatte 12, und die Impulse
ENC-A und ENC-B sind um 90 Grad phasenverschoben. Daher entspricht
der Zählwert „1" dieser Zählung ¼ des Schlitzabstandes
der Kodierplatte 12. Infolgedessen kann der Abstand der
Bewegung von der Position des Laufwagens 3, an der der
Zählwert „0" entspricht, ermittelt
werden, indem der oben genannte Zählwert mit ¼ des Schlitzabstandes multipliziert
wird. Die Auflösung
des Gebers 11 unter dieser Bedingung ist ¼ des Schlitzabstandes
der Kodierplatte 12. Wenn der Schlitzabstand 1/180 Zoll
beträgt,
beträgt
die Auflösung
1/720 Zoll.
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Das
Subtrahierglied 6b stellt die Positionsdifferenz zwischen
der Soll-Position, die von der Zentraleinheit (CPU) 16 übermittelt
wird, und der Ist-Position des Laufwagens 3, die durch
das Positions-Stellelement 6a ermittelt wurde, ein.
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Das
Sollgeschwindigkeits-Berechnungsglied 6c berechnet eine
Sollgeschwindigkeit des Laufwagens 3 unter Bezugnahme auf
eine durch ein Subtrahierglied 6b erzeugte Positionsabweichung.
Ein Ergebnis der arithmetischen Operation wird durch eine Multiplikationsoperation
der Positionsabweichung mit einem Verstärkungsfaktor KP ermittelt.
Der Verstärkungsfaktor
KP schwankt in Abhängigkeit
von der Positionsabweichung. Ein Wert des Verstärkungsfaktors KP kann in einer
nicht gezeigten Verweistabelle gespeichert werden.
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Das
Geschwindigkeits-Berechnungsglied 6d berechnet eine Geschwindigkeit
des Laufwagens 3 aus den Ausgangsimpulsen ENC-A und ENC-B
von dem Geber 11. Die Geschwindigkeit wird wie oben erläutert ermittelt.
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Um
diese Geschwindigkeitsberechnung zu implementieren, müssen zunächst die
Vorderflanken und die Rückflanken
der Ausgangsimpulse ENC-A und ENC-B von dem Geber 11 erfasst
werden, und die Bedingungen der Geber-Impulsflankenerfassung in
dem Geschwindigkeits-Berechnungsglied 6d nach dem Stand
der Technik geht von zwei Arten von Mustern aus, wie in den 8A und 8B veranschaulicht
wird.
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Unter
der ersten in 8A veranschaulichten Bedingung
der Geber-Impulsflankenerfassung wird
entweder der Ausgangsimpuls ENC-A oder der Ausgangsimpuls ENC-B,
in dem vorliegenden Fall zum Beispiel der Ausgangsimpuls ENC-A,
verwendet, um sequenziell nur die Vorderflanken des Ausgangsimpulses
zu erfassen, um die Zeitspannen zwischen zwei Flanken zu zählen, die
den Abständen zwischen
zwei Schlitzen in einer Zeichenplatte 12 entsprechen, indem
ein Zeitzähler
verwendet wird. Ein Zählwert
wird mit T (T1 = T1, T2, ...) bezeichnet, und unter der Annahme,
dass die Abstände
von zwei Schlitzen in der Zeichenplatte 12 durch λ dargestellt werden,
kann die Geschwindigkeit des Laufwagens mit λ/T bezeichnet und sequenziell
ermittelt werden.
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Unter
der zweiten Bedingung der in 8B veranschaulichten
Impulsflankenerfassung werden sowohl die Ausgangsimpulse ENC-A als
auch die Ausgangsimpulse ENC-B verwendet, um sequenziell deren jeweilige
Vorderflanken und Rückflanken
zu erfassen, um analog dazu zu ermöglichen, dass ein Zeitzähler die
Zeitspannen zwischen den Schlitzen in der Zeichenplatte 12 zählt. Unter
der Annahme, dass ein resultierender Zählwert T (T = T1, T2, ...)
ist und dass der Abstand zwischen den Schlitzen in der Zeichenplatte 12 λ ist, kann
die Geschwindigkeit des Laufwagens sequenziell als λ/(4T) ermittelt
werden.
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Die
oben genannte erste Bedingung der Impulsflankenerfassung wird angewendet,
wenn die Geschwindigkeit auch mit einer relativ geringen Auflösung geeignet
erfasst werden kann, und die oben genannte zweite Bedingung wird
angewendet, wenn die Geschwindigkeit mit einer relativ großen Auflösung erfasst
werden muss.
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Das
Subtrahierglied 6e stellt die Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Soll-Geschwindigkeit und
der Ist-Geschwindigkeit des Laufwagens 3 ein, die von dem
Geschwindigkeits-Stellelement 6d eingestellt wird.
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Das
Proportionalelement 6f multipliziert die Geschwindigkeitsdifferenz
mit einer Konstante Gp und gibt das Multiplikationsergebnis aus.
Das Integralelement 6g kumuliert Produkte aus Geschwindigkeitsdifferenzen
und einer Konstante 6i. Das Differentialelement 6h multipliziert
die Differenz zwischen der aktuellen Geschwindigkeitsdifferenz und
der vorhergehenden Geschwindigkeitsdifferenz mit einer Konstante 6d und
gibt das Multiplikationsergebnis aus. Operationen des Proportionalgliedes 6f,
des Integralgliedes 6g und des Differentialgliedes 6h werden
in jeder Periode der Ausgangsimpulse ENC-A des Gebers 11 durchgeführt, wobei
zum Beispiel die steigende Flanke eines jeden Ausgangsimpulses ENC-A
synchronisiert wird.
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Die
Ausgänge
des Proportionalgliedes 6f, des Integralgliedes 6g und
des Differentialgliedes 6h werden in dem Addierglied 6i addiert.
Danach wird das Ergebnis der Addition, das heißt der Ansteuerungsstrom des
Laufwagenmotors 4, an den D/A-Wandler 6j gesendet und in
einen Analogstrom umgewandelt. Auf der Grundlage dieses Analogstroms
wird der Laufwagenmotor 4 durch den Treiber 5 angesteuert.
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Die
Schaltuhr 6k und die Beschleunigungssteuerung 6m werden
zur Steuerung von Beschleunigung verwendet, wohingegen Proportional-Integral-Differentialregelung
(PID-Regelung) unter Verwendung des Proportionalgliedes 6f,
des Integralgliedes 6g und des Differentialgliedes 6h für konstante
Geschwindigkeits- und Abbrems-Steuerung während der Beschleunigung verwendet
wird.
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Die
Schaltuhr 6k erzeugt bei jedem vorgegebenen Intervall als
Reaktion auf ein von der Zentraleinheit (CPU) 16 gesendetes
Taktsignal ein Schaltuhr-Unterbrechungssignal.
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Die
Beschleunigungssteuerung 6m kumuliert jedes Mal, wenn sie
das Schaltuhr-Unterbrechungssignal
empfängt,
einen vorgegebenen Stromwert (zum Beispiel 20 mA) zu dem Soll-Stromwert, und
die Ergebnisse der Integration, das heißt Soll-Stromwerte des Gleichstrommotors
während
der Beschleunigung, werden gelegentlich an den D/A-Wandler gesendet.
Analog zu der Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung) wird der
Soll-Stromwert durch den D/A-Wandler 6j in einen Analogstrom
umgewandelt, und der Laufwagenmotor 4 wird entsprechend
diesem Analogstrom durch den Treiber 5 angesteuert.
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Der
Treiber 5 weist zum Beispiel vier Transistoren auf, und
er kann (a) einen Ansteuerungsmodus zum Drehen des Laufwagenmotors 4 in
der normalen Richtung oder der Umkehrrichtung, (b) einen Gegenstrombremsungs-Ansteuerungsmodus
(einen Kurzschlussbremsungs-Ansteuerungsmodus) und (c) einen Modus
zum Anhalten des Laufwagenmotors erzeugen, indem die betreffenden
Transistoren entsprechend den Ausgängen von dem D/A-Wandler 6j zugeschaltet
beziehungsweise abgeschaltet werden.
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Als
nächstes
wird der Betrieb der Gleichspannungseinheit 6 erläutert, das
heißt
des herkömmlichen
Gleichstrommotor-Steuerverfahrens, wobei auf die 9A und 9B Bezug
genommen wird.
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Während der
Laufwagenmotor 4 anhält, wenn
ein Startbefehlsignal zum Starten des Laufwagenmotors 4 von
der Zentraleinheit (CPU) 16 an die Gleichspannungseinheit 6 gesendet
wird, wird ein Start-Ausgangssollwert I0 von
der Beschleunigungssteuerung 6m an den D/A-Wandler 6j gesendet.
Dieser Start-Ausgangssollwert I0 wird zusammen
mit dem Startbefehlsignal von der Zentraleinheit (CPU) 16 an
die Beschleunigungssteuerung 6m gesendet. Danach wird dieser
Stromwert I0 durch den D/A-Wandler 6j in
einen Analogstrom umgewandelt und an den Treiber 5 gesendet,
der wiederum den Laufwagenmotor 4 startet (siehe die 9A und 9B).
Nachdem das Startbefehlsignal empfangen wurde, wird das Schaltuhrunterbrechungssignal
von der Schaltuhr 6k bei jedem vorgegebenen Intervall erzeugt.
Die Beschleunigungssteuerung 6m kumuliert jedes Mal, wenn
sie das Schaltuhr-Unterbrechungssignal empfängt, einen vorgegebenen Stromwert
(zum Beispiel 20 mA) zu dem Start-Ausgangsstromwert I0 und
sendet den kumulierten Stromwert an den D/A-Wandler 6j.
Danach wird der kumulierte Stromwert durch den D/A-Wandler 6j zu
einem Analogstrom umgewandelt und an den Treiber 5 übergeben.
Danach wird der Laufwagenmotor durch den Treiber 5 so angesteuert,
dass der Wert des zu dem Laufwagenmotor gespeisten Stroms der oben
genannte kumulierte Stromwert wird und sich die Geschwindigkeit
des Laufwagenmotors 4 erhöht (siehe 9B).
Daher stellt der zu dem Laufwagenmotor 4 gespeiste Stromwert
einen schrittartigen Aspekt wie in 9A gezeigt
dar. Nun arbeitet auch die Proportional-Integral-Differential-Regelung (PID-Regelung), jedoch
wählt der
D/A-Wandler 6j den Ausgang von der Beschleunigungssteuerung 6m aus
und wendet diesen an.
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Kumulative
Verarbeitung von Stromwerten der Beschleunigungssteuerung 6m wird
so lange fortgesetzt, bis der kumulierte Stromwert einen festen
Stromwert IS erreicht. Wenn der kumulierte Stromwert
den vorgegebenen Wert TS zu dem Zeitpunkt
t1 erreicht, stoppt die Beschleunigungssteuerung 6m ihre
kumulative Verarbeitung und übergibt den
festen Stromwert IS an den D/A-Wandler 6j.
Infolgedessen wird der Laufwagenmotor 4 durch den Treiber 5 so
angesteuert, dass der Wert des an den Laufwagenmotor 4 gespeisten
Stroms der Stromwert II6 wird (siehe 9A).
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Um
eine Übersteuerung
der Geschwindigkeit des Laufwagenmotors 4 zu verhindern,
wenn sich die Geschwindigkeit des Laufwagenmotors 4 auf
einen vorgegebenen Wert V1 (siehe die Zeit t2) erhöht, führt die
Beschleunigungssteuerung eine Regelung durch, um den zu dem Laufwagenmotor 4 gespeisten Strom
zu reduzieren. Nun erhöht
sich die Geschwindigkeit des Laufwagenmotors 4 weiter,
wenn sie jedoch einen vorgegebenen Wert Vc (siehe die Zeit t3 von 9B)
erreicht, wählt
der D/A-Wandler 6j den Ausgang der Proportional-Integral-Differential-Regelung
(PID-Regelung) aus, das heißt
den Ausgang des Addiergliedes 6i, und PID-Regelung wird
durchgeführt.
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Das
heißt,
auf der Grundlage der von dem Ausgang des Gebers 11 ermittelten
Positionsdifferenz der Soll-Position und der Ist-Position wird die Soll-Geschwindigkeit
eingestellt, und auf der Grundlage der aus dem Ausgang des Gebers 11,
des Proportionalgliedes 6f, des Integralgliedes 6g beziehungsweise
des Differentialgliedes 6h ermittelten Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Soll-Geschwindigkeit und der Ist-Geschwindigkeit sowie auf der Grundlage
der Summe der Ergebnisse dieser Operationen wird der Laufwagenmotor 4 angesteuert.
Diese Proportional-, Integral- und Differentialoperationen werden
zum Beispiel synchron mit der steigenden Flanke des Ausgangsimpulses
ENC-A des Gebers 11 durchgeführt. Infolgedessen wird die
Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 4 auf eine Soll-Geschwindigkeit
Ve kontrolliert. Die vorgegebene Geschwindigkeit Vc ist vorzugsweise
ein Wert, der 70% bis 80% der Soll-Geschwindigkeit Ve entspricht.
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Ab
dem Zeitpunkt t4 erreicht der Gleichstrommotor 4 die Soll-Geschwindigkeit,
und der Laufwagen 3 erreicht ebenfalls die Soll-Konstantgeschwindigkeit
Ve und kann Drucken ausführen.
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Wenn
das Drucken abgeschlossen ist und der Laufwagen 3 nahe
an die Soll-Position
(siehe der Zeitpunkt t5 in 9B) herankommt,
wird die Positionsdifferenz kleiner, und die Soll-Geschwindigkeit wird
ebenfalls kleiner. Daher wird die Geschwindigkeitsdifferenz, das
heißt
der Ausgang des Subtrahiergliedes 6e, ein negativer Wert,
und der Gleichstrommotor 4 wird abgebremst und stoppt an
dem Zeitpunkt t4.
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Die
Geberimpulsflanken-Erfassungsbedingungen in dem Geschwindigkeitsrechner 6d in
der Motorsteuervorrichtung des Standes der Technik beziehungsweise
der Gleichspannungseinheit 6 verursachen jedoch die folgenden
Probleme. Das heißt, unter
der ersten Bedingung von Impulsflankenerfassung ist die Auflösung der
Erfassung der Motorgeschwindigkeit zu gering, wenn die Geschwindigkeit des
Laufwagens 3 gering ist, und unter der zweiten Bedingung
von Impulsflankenerfassung treten Streuungen von Einschaltzyklen
der Impulse und von Phasenunterschieden zwischen den beiden Impulsen auf,
um die Motorsteuervorrichtung zu blockieren, um die Motorgeschwindigkeit konstant
mit hoher Genauigkeit unter beiden Impulsflanken-Erfassungsbedingungen
zu erfassen. Es tritt weiterhin ein zusätzliches Problem dahingehend
auf, dass bei der Motorstoppsteuerung die Genauigkeit der Positionierung bei
niedriger Geschwindigkeit schlecht ist.
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Bei
dem wie oben beschrieben konfigurierten Tintenstrahldrucker wird
Papierzuführung,
wie in 5 veranschaulicht, unter Verwendung der Papierzuführungswalze 65,
die durch den Papierzuführungsmotor 1 und
die Tastrolle 66 gedreht wird, bewirkt. Die Tastrolle 66 nutzt
eine Feder 80, um das Druckerpapier 50 gegen die
Papierzuführungswalze 65 zu
drücken,
wie in 10 veranschaulicht wird.
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Wenn
der Papierzuführungsmotor 1 in
Realität
betätigt
wird, bewirkt die Feder 80, dass sich das Druckerpapier 50 in
der Umkehrrichtung zu der normalen Zuführungsrichtung desselben bewegt,
wodurch wiederum bewirkt wird, dass sich die Papierzuführungswalze 65 rückwärts bewegt
beziehungsweise wodurch insbesondere bewirkt wird, dass sich der an
der Papierzuführungswalze 65 angebrachte
Geber 13 rückwärts dreht.
Wenn der Papierzuführungsmotor 1 betätigt wird,
um Rückwärtsdrehen
der Papierzuführungswalze 65,
an der der Geber 13 angebracht ist, zu bewirken, erzeugt
der Geschwindigkeitsrechner 6d einen ungenauen Ausgang,
der das Ergebnis arithmetischer Operationen der Geschwindigkeit
auf der Grundlage des Ausgangs von dem Geber 13 ist beziehungsweise
der in den arithmetischen Operationen für die Geschwindigkeit durch den
Geschwindigkeitsrechner 6d verwendete Zeitzähler verursacht
ansonsten Überlauf,
der den Zeitzähler
zum Erfassen der genauen Geschwindigkeit deaktiviert.
-
KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
-
Ein
Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Motorsteuervorrichtung,
die konfiguriert ist, um die Auflösung der Erfassung einer Motorgeschwindigkeit
wesentlich zu verbessern und um konstant sehr genaue Erfassung der
Motorgeschwindigkeit zu bewirken, und ein weiteres Ziel der Erfindung
besteht in der Bereitstellung eines Motorsteuerverfahrens zur Durchführung derselben.
Die Erfindung wird in den anhängenden
Patentansprüchen definiert.
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Die
erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
weist eine grundlegende Anordnung auf, um eine Motorgeschwindigkeit
zu erfassen, die umfasst: einen Signalgenerator, der ein erstes
Impulssignal, das im Zyklus proportional zu einer Motorgeschwindigkeit
ist, und ein zweites Impulssignal, das im Zyklus proportional zu
der Motorgeschwindigkeit ist und in der Phase um ungefähr ein Viertel
eines Einzelzyklus verschieden von dem ersten Impulssignal ist,
erzeugt; einen Impulsflankendetektor, der die Vorderflanken und
die Rückflanken
des ersten und des zweiten Impulssignals voneinander unterscheidend erfasst;
einen Zeitzähler,
der eine Zeitspanne zwischen den Impulsflanken misst, die von dem
Impulsflankendetektor erfasst werden; sowie einen Geschwindigkeitswandler,
der eine durch den Zeitzähler gemessene
Zeitspanne verwendet, um sie sequenziell in die Motorgeschwindigkeit
zu konvertieren und dabei die Motorgeschwindigkeit zu erfassen;
und eine solche Anordnung der Erfindung kann die Auflösung der
Erfassung der Motorgeschwindigkeit wesentlich verbessern sowie konstant
genaue Erfassung der Motorgeschwindigkeit ermöglichen.
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Die
Motorsteuervorrichtung gemäß der Erfindung
kann eine praktische Anordnung aufweisen, um eine Motorgeschwindigkeit
zu erfassen, die umfasst: einen Signalgenerator, der ein erstes
Impulssignal, das im Zyklus proportional zu einer Motorgeschwindigkeit
ist, und ein zweites Impulssignal, das im Zyklus proportional zu
der Motorgeschwindigkeit ist und in der Phase um ungefähr ein Viertel
eines Einzelzyklus verschieden von dem ersten Impulssignal ist,
erzeugt; einen Erfassungsbedingungsspeicher, der eine Vielzahl von
Erfassungsbedingungen speichert, einschließlich einer Bedingung des unterscheidenden
Erfassens von Impulsflanken in der gleichen Richtung des gleichen
Impulssignals, um in Abhängigkeit
von einer vorgegebenen Bedingung eine der Erfassungsbedingungen
auszugeben; eine Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit, die die Erfassungsbedingungen
spezifiziert, die von dem Erfassungsbedingungsspeicher empfangen
werden; ein Impulsflankendetektor-Erfassungsteil oder alle Vorderflanken
und Rückflanken
des ersten und des zweiten Impulssignals in Abhängigkeit von den Erfassungsbedingungen,
die von der Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit
spezifiziert werden; einen Zeitzähler,
der eine Zeitspanne zwischen den von dem Impulsflankendetektor erfassten
Impulsflanken misst; und einen Geschwindigkeitswandler, der die
von dem Zeitzähler
gemessene Zeitspanne verwendet, um diese sequenziell in die Motorgeschwindigkeit
umzuwandeln und dadurch die Motorgeschwindigkeit zu erfassen; und
eine solche Anordnung der Erfindung ermöglicht eine wirksa mere und
genauere Erfassung der Motorgeschwindigkeit, wenn die Vielzahl von
Bedingungen der Geber-Impulsflankenerfassung geeignet miteinander
kombiniert werden.
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Die
vorgegebene Bedingung kann die Motorgeschwindigkeit, die Anzahl
der Zyklen des ersten und des zweiten Impulssignals oder einen Betrag
von Betätigung
durch den Motor umfassen.
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Der
Zeitzähler
kann gleichzeitig wenigstens vier Zeitspannen zwischen den Impulsflanken
parallel zueinander messen.
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Der
Zeitzähler
kann die Zeitspannen zwischen den Impulsflanken in der gleichen
Richtung des gleichen Impulssignals messen, wenn der oben genannte
Impulsdetektor die Impulsflanken in der gleichen Richtung des gleichen
Impulssignals unterscheidend erfasst.
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Der
Erfassungsbedingungsspeicher und die Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit können durch einen
PROM, einen EEPROM oder einen ASIC gebildet werden.
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Der
Geschwindigkeitswandler kann Umwandlung in die Motorgeschwindigkeit
durch Teilen eines Abstandes entsprechend einem Intervall zwischen
den Impulsflanken durch die Zeitspanne durchführen.
-
Die
erfindungsgemäße Steuervorrichtung umfasst
weiterhin einen Vergleichsreferenzwertspeicher, der Vergleichsreferenzwerte
speichert, die für eine
jede Impulsflanke ermittelt werden, von derjenigen an, die um eine
bestimmte Anzahl von Impulsflanken einer Sollflanke, die eine Impulsflanke
ist, die eine Soll-Stoppposition eines durch den Motor angetriebenen
Objektes anzeigt, vorhergeht, bis zu der Soll-Flanke, sowie eine
Motorstopp-Steuereinheit, die die Vergleichsreferenzwerte mit der
Motorgeschwindigkeit für
eine jede der Impulsflanken von der jeweiligen Anzahl der Impulsflanken
vor der Soll-Flanke
zu der Soll-Flanke vergleicht, um einen Befehl zum Stoppen des Motors
zu geben, wenn die Motorgeschwindigkeit gleich oder größer dem
Vergleichsreferenzwert ist.
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Der
Vergleichsreferenzwertspeicher kann einen PROM, einen EEPROM oder
einen ASIC umfassen, wohingegen die Motorstopp-Steuereinheit durch eine
Zentraleinheit (CPU) gebildet werden kann.
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Der
Impulsflankendetektor, der Zeitzähler und
der Geschwindigkeitswandler können
durch eine Zentraleinheit (CPU) gebildet werden.
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Der
Signalgenerator kann durch einen Geber gebildet werden.
-
Ein
Motorsteuerverfahren gemäß der Erfindung
wird als nächstes
beschrieben werden. Das Verfahren betrifft das Erfassen einer Motorgeschwindigkeit
durch Durchführen
der Schritte des unterscheidenden Erfassens der Vorderflanken und
Rückflanken
von zwei Impulssignalen, die im Zyklus proportional zu der Motorgeschwindigkeit
sind und die in der Phase um etwa ein Viertel des Zyklus voneinander
verschieden sind, des Messens einer Zeitspanne zwischen Impulsflanken
in der gleichen Richtung des gleichen Impulssignals, des Verwendens
der Zeitspanne zwischen den Impulsflanken, um diese sequenziell
in die Motorgeschwindigkeit umzuwandeln und dadurch die Motorgeschwindigkeit
zu erfassen.
-
Das
erfindungsgemäße Motorsteuerverfahren
weist eine grundlegende Konfiguration auf, die darauf gerichtet
ist, eine Motorgeschwindigkeit mit wesentlich verbesserter Auflösung und
mit einer konstant hohen Genauigkeit zu erfassen, welche umfasst:
einen ersten Schritt des Erzeugens eines ersten Impulssignals, das
im Zyklus proportional zu einer Motorgeschwindigkeit ist, und eines
zweiten Impulssignals, das im Zyklus proportional zu der Motorgeschwindigkeit
und in der Phase von dem ersten Impulssignal um etwa ein Viertel
eines Einzelzyklus verschieden ist; einen zweiten Schritt des voneinander unterscheidenden
Erfassens von Vorderflanken und Rückflanken des ersten und des
zweiten Impulssignals; einen dritten Schritt des Messens einer Zeitspanne
zwischen den Impulsflanken in der gleichen Richtung des gleichen
Impulses; und einen vierten Schritt des Verwendens des Messergebnisses
der Zeitspanne, um diese sequenziell in die Motorgeschwindigkeit
zu konvertieren und um dadurch die Motorgeschwindigkeit zu erfassen.
-
Der
vierte Schritt wie oben genannt kann das Teilen eines Abstandes
entsprechend einem Intervall zwischen den Impulsflanken durch die
Zeitspanne umfassen, um die Konvertierung in die Motorgeschwindigkeit
durchzuführen.
-
Das
erfindungsgemäße Steuerverfahren
umfasst weiterhin einen fünften
Schritt des Vergleichens der Motorgeschwindigkeit mit Vergleichsreferenzwerten
für einzelne
Impulsflanken von einer Impulsflanke, die um eine vorgegebene Anzahl
von Impulsflanken vorhergeht, bis zu einer Soll-Flanke, die eine
Impulsflanke ist, die eine Soll-Stoppposition
eines von dem Motor angetriebenen Objektes anzeigt, bis zu der Soll-Flanke, an jeweiligen
Impulsflanken, und des Ausgebens eines Befehles zum Stoppen des
Motors, wenn die Motorgeschwindigkeit gleich oder größer dem
Vergleichsreferenzwert ist.
-
Das
erfindungsgemäße Motorsteuerverfahren
weist eine praktische Konfiguration auf, die darauf gerichtet ist,
eine Motorgeschwindigkeit zu erfassen, welches umfasst: einen ersten
Schritt des Erzeugens eines ersten Impulssignals, das im Zyklus proportional
zu einer Motorgeschwindigkeit ist, und eines zweiten Impulssignals,
das im Zyklus proportional zu der Motorgeschwindigkeit ist und das
in der Phase von dem ersten Impulssignal um etwa ein Viertel eines
Zyklus verschieden ist; einen zweiten Schritt als Reaktion auf eine
vorgegebene Bedingung, um eine einer Vielzahl von Erfassungsbedingungen
auszuwählen,
die eine Bedingung des unterscheidenden Erfassens von Impulsflanken
in der gleichen Richtung des gleichen Impulssignals umfassen; einen
dritten Schritt in Abhängigkeit
von der ausgewählten
Erfassungsbedingung, um alle oder Teile von Vorderflanken und Rückflanken
des ersten und des zweiten Impulssignals zu erfassen; einen vierten Schritt
des Messens einer Zeitspanne zwischen den erfassten Impulsflanken;
einen fünften
Schritt des Verwendens eines Messergebnisses der Zeitspanne, um
diese sequenziell in die Motorgeschwindigkeit umzuwandeln und dadurch
die Motorgeschwindigkeit zu erfassen. Wenn bei einer solchen Konfiguration die
Vielzahl von Bedingungen des Erfassens der Gebenmpulsflanken miteinander
kombiniert werden, kann die Motorgeschwindigkeit mit weiter verbesserter
Wirksamkeit und Genauigkeit erfasst werden.
-
Die
vorgegebene Bedingung kann die Motorgeschwindigkeit, die Anzahl
von Zyklen des ersten und des zweiten Impulssignals oder einen Betrag
von Betätigung
durch den Motor umfassen.
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Bei
dem unterscheidenden Erfassen der Impulsflanken in der gleichen
Richtung des gleichen Impulssignals in dem dritten Schritt wie oben
genannt kann eine Zeitspanne zwischen den Impulsflanken in der gleichen
Richtung des gleichen Impulses in dem vierten Schritt gemessen werden.
-
In
dem fünften
Schritt kann ein Abstand entsprechend einem Intervall zwischen den
Impulsflanken durch die Zeitspanne geteilt werden, um Umwandlung
zu der Motorgeschwindigkeit durchzuführen.
-
Das
erfindungsgemäße Steuerverfahren kann
weiterhin einen sechsten Schritt des Vergleichens der Motorgeschwindigkeit
mit Vergleichsreferenzwerten für
einzelne Impulsflanken von einer Impulsflanke an, die um eine vorgegebene
Anzahl von Impulsflanken vorhergeht, bis zu einer Soll-Flanke, die
eine Impulsflanke ist, die eine Soll-Stoppposition eines von dem Motor anzutreibenden
Objektes anzeigt, bis zu der Soll-Flanke, an jeweiligen Impulsflanken,
sowie Ausgeben eines Befehls zum Stoppen des Motors, wenn die Motorgeschwindigkeit
gleich oder größer den
Vergleichsreferenzwerten ist, umfassen.
-
Die
Impulssignale können
von einem Geber erzeugt werden.
-
In
der erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahren
wie oben genannt kann der Geber ein Lineargeber sein, der an einem
Laufwagen eines Seriendruckers befestigt ist, wohingegen der Motor
ein Laufwagenmotor sein kann, der den Laufwagen betätigt.
-
Der
Geber kann auch ein Drehgeber für
einen Papierzuführungsmotor
in einem Seriendrucker sein, wohingegen der Motor ein Papierzuführungsmotor
sein kann, der Papier in den Seriendrucker zuführt.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung besteht in der Bereitstellung einer
Motorsteuervorrichtung, eines Motorsteuerverfahrens und eines Aufzeichnungsmediums,
das Steuerprogramme für
einen Motor speichert, die bei Betätigung durch einen Motor genaue Erfassung
einer Geschwindigkeit des Motors auch dann ermöglicht, wenn Rückwärtsdrehung
in einer Einheit bewirkt wird, an der ein Geber angebracht ist.
-
Die
erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
umfasst einen Rückwärtsdrehungs-Detektor zum
Erfassen, ob bei Betätigung
des Motors Rückwärtsdrehung
in einer Anbaueinheit, an der der Geber angebracht ist, bewirkt
wird, von Ausgangsimpulsen von dem Geber, der durch Drehungen des
Motors gedreht wird, einen ersten Impulszähler, der Flanken der Ausgangsimpulse
von dem Geber zählt, nachdem
die Anbaueinheit aus einer Umkehrrichtung in die normale Richtung
gedreht hat, um einen Startbefehl zu geben, wenn ein Zählwert einen
ersten Vorgabewert erreicht, und einen Geschwindigkeitsrechner,
der den Startbefehl empfängt,
wenn Rückwärtsdrehung
in der Anbaueinheit bewirkt wird, um die Motorgeschwindigkeit aus
den Ausgangsimpulsen von dem Geber zu berechnen.
-
Die
Motorsteuervorrichtung kann weiterhin einen zweiten Impulszähler umfassen,
der bei Betätigung
durch den Motor die Flanken der Ausgangsimpulse von dem Geber zählt, um
einen Startbefehl auszugeben, wenn ein Zählwert einen zweiten Vorgabewert
erreicht, und der Geschwindigkeitsrechner kann so konfiguriert sein,
dass er den Startbefehl-Ausgang von dem ersten Impulszähler empfängt, wenn
in der Anbaueinheit Rückwärtsdrehung bewirkt
wird, beziehungsweise dass er den Startbefehl-Ausgang von dem zweiten
Impulszähler
empfängt,
wenn in der Anbaueinheit keine Rückwärtsdrehung
bewirkt wird, um Berechnung der Geschwindigkeit zu starten.
-
Der
Motor kann ein Papierzuführungsmotor in
einer Druckmaschine sein.
-
Die
Motorsteuervorrichtung kann eine Geschwindigkeitsteuerung umfassen,
die die Motorgeschwindigkeit steuert, indem Bezug auf eine Differenz
zwischen einer Soll-Geschwindigkeit
des Motors und der Motorgeschwindigkeit, die man durch Berechnung
durch den Geschwindigkeitsrechner erhält, genommen wird.
-
Die
erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
umfasst einen Schritt des Zählens
der Flanken der Ausgangsimpulse von dem Geber vor dem Schritt des
Berechnens der Motorgeschwindigkeit, um einen Startbefehl auszugeben,
wenn ein Zählwert einen
zweiten Vorgabewert erreicht oder wenn in der Anbaueinheit keine
Rückwärtsdrehung
bewirkt wird.
-
Die
Motorsteuervorrichtung kann weiterhin einen Schritt des Steuerns
der Motorgeschwindigkeit von einer Differenz zwischen einer Soll-Geschwindigkeit
des Motors und der berechneten Geschwindigkeit nach dem Schritt
des Berechnens der Motorgeschwindigkeit umfassen.
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Der
Motor kann ein Papierzuführungsmotor in
einer Druckmaschine sein.
-
Das
Aufzeichnungsmedium, das Programme für einen erfindungsgemäßen Motor
speichert, umfasst die Schritte des Erfassens, bei Betätigung durch den
Motor, ob Rückwärtsdrehung
in einer Anbaueinheit, an der ein Geber angebaut ist, verursacht
wird, von Ausgangsimpulsen von dem Geber, der durch Drehungen des
Motors gedreht wird, des Zählens von
Flanken der Ausgangsimpulse von dem Geber, nachdem die Anbaueinheit
von einer Umkehrrichtung in eine normale Richtung gedreht hat, um
einen Startbefehl auszugeben, wenn ein Zählwert einen ersten Vorgabewert
erreicht, und des Berechnens der Motorgeschwindigkeit, wenn der
Startbefehl empfangen wird, durch Einschwingen auf die Ausgangsimpulse von
dem Geber.
-
Das
Aufzeichnungsmedium, das erfindungsgemäße Computerprogramme speichert,
speichert ein Computerprogramm, um beliebige der Schritte des erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahrens
in einem Computersystem durchzuführen.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine schematische Konfiguration eines
Tintenstahldruckers.
-
2 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt eine Konfiguration um einen
Laufwagen 3 des Tintenstrahldruckers.
-
3 ist
eine veranschaulichende Ansicht und zeigt eine beispielhafte Konfiguration
eines Lineargebers 11, der an einem Laufwagen 3 angebracht ist.
-
Die 4A und 4B sind
Zeitdiagramme und zeigen Wellenformen von zwei Ausgangssignalen
von dem Geber 11, wenn sich ein Laufwagenmotor in der normalen
Richtung beziehungsweise in der Umkehr- oder Rückwärtsrichtung dreht.
-
5 ist
eine perspektivische Ansicht und zeigt Teile in Bezug auf die Papierzuführung und
Papiererfassung in dem Drucker.
-
6 ist
ein Blockschaltbild und zeigt Teile in Bezug auf die Papierzuführung in
dem Drucker im Detail.
-
7 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine Konfiguration einer Gleichspannungseinheit 6 beziehungsweise
einer Gleichstrommotor-Steuervorrichtung.
-
Die 8A und 8B sind
Zeitdiagramme und zeigen Bedingungen der Geber-Impulsflankenerfassung in einem Geschwindigkeitsrechner 6d in einer
Gleichspannungseinheit 6 des Standes der Technik.
-
Die 9A und 9B sind
Kurven und zeigen den Motorstrom und die Motorgeschwindigkeit in einem
Laufwagenmotor 4, der durch die Gleichspannungseinheit 6 gesteuert
wird.
-
10 ist
ein Diagramm und veranschaulicht einen Papierzuführungsmechanismus.
-
11 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine Konfiguration des Geschwindigkeitsrechners 6d der Gleichspannungseinheit 6,
die als erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
dient.
-
Die 12A, 12B und 12C sind Zeitdiagramme und zeigen Bedingungen
der Geber-Impulsflankenerfassung in dem Geschwindigkeitsrechner 6d der
Gleichspannungseinheit 6, die als erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
dient.
-
13 ist
eine Kurve und zeigt eine Geschwindigkeit von Schalteinstellungen
an den Bedingungen der in den 12A und 12B veranschaulichten Impulsflankenerfassung.
-
14 ist
eine Kurve und zeigt ein Beispiel von Beziehungen zwischen einer
Geschwindigkeit und einer Übersteuerung
während
des Bremsens.
-
15 ist
ein Zeitdiagramm und zeigt eine Dauer von Geschwindigkeitsmessung,
eine Zeitfolge des Bremsens und eine Übersteuerung während des Bremsens.
-
16 ist
ein Zeitdiagramm und zeigt ein Beispiel von Motorstopp-Steuerung.
-
17 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine Konfiguration eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung.
-
18 ist
ein Fließbild
und veranschaulicht einen praktischen Betrieb des Ausführungsbeispiels.
-
19 ist
ein Zeitdiagramm und zeigt einen Betrieb eines Impulszählers.
-
20 ist
eine veranschaulichende Ansicht und zeigt die äußere Konfiguration eines Aufzeichnungsmediums,
das Programme speichert, um ein Motorsteuerverfahren gemäß der Erfindung
durchzuführen,
und eines Computersystems, in dem das Aufzeichnungsmedium angewendet
wird; und
-
21 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine Konfiguration eines in 20 veranschaulichten Computersystems.
-
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
Unter
Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen
werden praktische Ausführungsbeispiele
einer erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung
und eines erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahrens
sowie ein Ausführungsbeispiel
eines Aufzeichnungsmediums, das Computerprogramme zur Ausführung des
Motorsteuerverfahrens speichert, beschrieben werden.
-
11 ist
ein Blockschaltbild und zeigt eine Konfiguration eines Geschwindigkeitsrechners 6d einer
Gleichspannungseinheit 6, die als erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
dient, während
die 12A, 12B und 12C Zeitdiagramme sind und Bedingungen der Geber-Impulsflankenerfassung
in dem Geschwindigkeitsrechner 6d in der Gleichspannungseinheit 6,
die als erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
dient, zeigen. Eine Gesamtkonfiguration der Gleichspannungseinheit 6 ist ähnlich der
in einem Blockschaltbild in 7 veranschaulichten,
wohingegen eine schematische Gesamtkonfiguration eines Tintenstrahldruckers ähnlich der
in einem Blockschaltbild in 1 veranschaulichten
ist.
-
Der
Geschwindigkeitsrechner 6d in der erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung
in 11 besteht aus einem Impulsflankendetektor 6da,
der Impulsflanken von Geberimpulsen ENC-A und ENC-B, die von einem
Geber 11 empfangen werden, in Abhängigkeit von vorgegebenen Bedingungen
von Impulsflankenerfassung erfasst und erzeugt, aus einer Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db,
die Bedingungen von Impulsflankenerfassung in dem Impulsflankendetektor 6da einstellt,
aus einem Erfassungsbedingungsspeicher 6dc, der mehr als
eine Bedingung von Impulsflankenerfassung, spezifiziert durch die
Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db, speichert, um
Ausgabebedingungen von Impulsflankenerfassung entsprechend einer
Motorgeschwindigkeit an die Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db auszugeben,
um die Erfassungsbedingungen einzustellen, aus einem Zeitzähler 6dd,
der eine Zeitspanne zwischen Impulsflanken, die von dem Impulsflankendetektor 6da in
Abhängigkeit
von den vorgegebenen Bedingungen von Impulsflankenerfassung sequenziell
erfasst und freigegeben werden, misst, und aus einem Geschwindigkeitswandler 6de, der
einen Abstand entsprechend einem Intervall zwischen den Impulsflanken
und ein Messergebnis der Zeitspanne von dem Zeitzähler 6dd unter
den vorgegebenen Bedingungen von Impulsflankenerfassung verwendet,
um arithmetische Operationen auszuführen und um Konvertierung zu
einer Motorgeschwindigkeit zu bewirken.
-
Die
erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
und das erfindungsgemäße Motorsteuerverfahren
sind dahingehend höchst
beachtenswert, dass zwei Geberimpulse ENC-A und ENC-B, die von dem Geber 11 empfangen
werden, jeweilige Vorderflanken und Rückflanken aufweisen und dass
die Impulsflanken in der gleichen Richtung des gleichen Geberimpulses
(das heißt
des Geberimpulses des gleichen Kanals) unterscheidend erfasst werden.
Eine Zeitspanne wird zwischen den Impulsflanken in der gleichen
Richtung des gleichen Geberimpulses gemessen und ein Abstand entsprechend
einem Intervall zwischen den Impulsflanken in der gleichen Richtung
des gleichen Geberimpulses und die Zeitspanne zwischen den Impulsflanken
werden verwendet, um Konvertierung zu einer Motorgeschwindigkeit
durchzuführen.
Wie in 12A gezeigt wird, werden eine Zeitspanne
zwischen den Impulsflanken, wie zum Beispiel eine Zeitspanne T1
von einer Vorderflanke des Geberimpulses ENC-A bis zu einer unmittelbar folgenden
Vorderflanke des Geberimpulses ENC-A, eine Zeitspanne T2 von einer
Vorderflanke des Geberimpulses ENC-B bis zu einer unmittelbar folgenden
Vorderflanke des Geberimpulses ENC-B, eine Zeitspanne T3 von einer
Rückflanke
des Geberimpulses ENC-A bis zu einer unmittelbar folgenden Rückflanke
des Geberimpulses ENC-A, eine Zeitspanne T4 von einer Rückflanke
des Geberimpulses ENC-B bis zu einer unmittelbar folgenden Rückflanke des
Geberimpulses ENC-B und so weiter sequenziell durch folgende Zeitfolgen
an Zeitpunkten, wie zum Beispiel t1, t2, t3, t4 und so weiter, gemessen,
und ein Abstand entsprechend einem Intervall zwischen benachbarten
Vorderflanken oder Rückflanken
in der gleichen Richtung des gleichen Geberimpulses und die Zeitspanne
zwischen den genannten Impulsflanken werden genutzt, um Konvertierung
in eine Motorgeschwindigkeit auszuführen.
-
Die
in den 12B und 12C gezeigten Zeitdiagramme
sind ähnlich
den in den 8A und 8B gezeigten
Zeitdiagrammen, in denen Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung in dem Geschwindigkeitsrechner 6d der
Gleichspannungseinheit 6 des Standes der Technik dargestellt
werden.
-
Mit
der erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung
und dem erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahren
kann das Erfassen der Flanken der Geberimpulse und danach das Messen
einer Zeitspanne, die für
einen Einzelzyklus eines beliebigen Geber impulses unter den in 12A gezeigten Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung,
um Konvertierung in die Motorgeschwindigkeit durchzuführen, zum
Abstellen von Fehlern führen,
die auftreten würden,
wenn die Flanken der Geberimpulse unter den in den 12B und 12C gezeigten
Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung
erfasst werden und die Zeitspanne gemessen wird, um die Konvertierung
zu der Motorgeschwindigkeit durchzuführen.
-
Mit
der Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung wie in 12B gezeigt werden die Geber-Impulsflanken bei
jedem Einzelzyklus eines der Geberimpulse erfasst, und danach wird
eine Zeitspanne gemessen, die für
den Einzelzyklus des Geberimpulses abläuft, und daher entsteht dahingehend
ein Problem, dass die Auflösung
der Erfassung der Motorgeschwindigkeit unerwünscht schlecht ist, insbesondere
wenn die Motorgeschwindigkeit niedrig ist. Mit der Bedingung von
Geber-Impulsflankenerfassung wie in 12A gezeigt
werden im Gegensatz dazu alle Geber-Impulsflanken in der gleichen Richtung
des gleichen Geberimpulses unterscheidend erfasst, und eine Zeitspanne,
die für
einen Einzelzyklus des Geberimpulses abläuft, wird für eine jede Flanke in der gleichen
Richtung des gleichen Gebers gemessen, so dass eine Frequenz der
Erfassung der Motorgeschwindigkeit vier Mal so groß wird wie
bei dem Ausführungsbeispiel
des Standes der Technik, und dies bewirkt eine wesentlich verbesserte
Auflösung
der Erfassung der Motorgeschwindigkeit.
-
Mit
der Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung wie in 12C gezeigt und wenngleich alle Geber-Impulsflanken
erfasst werden und alle Zeitspannen zwischen den Impulsflanken gemessen werden,
gilt eine Referenzzeitspanne als die von einer Flanke eines der
Geberimpulse bis zu einer unmittelbar folgenden Flanke eines der
Geberimpulse, die gleich einem Viertel eines Einzelzyklus des Geberimpulses
ist, um die Zeitspannen zu messen. Wenn sich somit ein Einschaltzyklus
eines jeden Geberimpulses und eine Phasendifferenz zwischen beiden Geberimpulsen ändern, wird
die Zeitspanne, die einem Viertel des Zyklus eines der Geberimpulse
entspricht, nicht genau gemessen, und somit entsteht dahingehend
ein Problem, dass die Motorgeschwindigkeit nicht mit konstanter
hoher Genauigkeit erfasst werden kann. Im Gegensatz dazu werden
unter der Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung wie in 12A veranschaulicht alle Geber-Impulsflanken in
der gleichen Richtung des gleichen Geberimpulses unterscheidend
erfasst, und eine Zeitspanne, die für einen Einzelzyklus des Geberim pulses,
dessen Impulsflanken erfasst worden sind, abläuft, wird gemessen. Da die
gemessene Dauer, die dem Einzelzyklus des Geberimpulses entspricht,
konstant genau im Verhältnis
zu der Motorgeschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt der Messung steht
und da sie weiterhin nie durch Schwankungen des Einschaltzyklus
der Geberimpulse oder der Differenz zwischen diesen beeinflusst
wird, kann die Motorgeschwindigkeit mit konstant hoher Genauigkeit
von einem Abstand entsprechend dem Einzelzyklus der Geberimpulse
oder der Zeitspanne für
den Einzelzyklus des Geberimpulses erfasst werden.
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Auf
diese Weise kann das Erfassen der Geber-Impulsflanken und das Messen
der Zeitspanne, die für
den Einzelzyklus des Geberimpulses unter der Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung
wie in 12A veranschaulicht konstant
genaue Erfassung der Motorgeschwindigkeit ergeben, wodurch sich
eine Lösung
des Problems ergibt, das bei Ausführungsbeispielen nach dem Stand
der Technik entsteht.
-
Es
muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass es nicht immer ein Nachteil
ist, die Geber-Impulsflanken unter den Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung
wie in den 12B und 12C veranschaulicht
zu erfassen und die entsprechende Zeitspanne unter den Bedingungen
von Geber-Impulsflankenerfassung wie in den 12B und 12C veranschaulicht zu messen.
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Wenn
zum Beispiel die Motorgeschwindigkeit ausreichend hoch ist, kann
eine gewünschte
Auflösung
von Erfassung der Motorgeschwindigkeit auch durch Erfassen von Geber-Impulsflanken
und durch Messen der entsprechenden Zeitspanne unter der Bedingung
von Geber-Impulsflankenerfassung wie in 12B veranschaulicht
erreicht werden. Ebenso ist es mitunter vorzuziehen, die Bedingung von
Geber-Impulsflankenerfassung
wie in 12B veranschaulicht anstelle
der in 12A veranschaulichten anzuwenden,
und zwar in Abhängigkeit
von der Fähigkeit
von Operationen durch den Geschwindigkeitsrechner 6d, der
aus einer Zentraleinheit (CPU) oder aus anderen Elementen besteht.
Weiterhin soll vorzugsweise Geschwindigkeitsinformation angegeben
werden, auch wenn diese mit einigen Fehlern behaftet ist.
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Somit
können
geeignete Kombinationen der in den 12A, 12B und 12C veranschaulichten
Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung zu wirksamerer und
genauerer Erfassung der Motorgeschwindigkeit führen.
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Dementsprechend
weist der Geschwindigkeitsrechner 6d in der Gleichspannungseinheit 6,
die als die in 11 gezeigte erfindungsgemäße Motorsteuervorrichtung
dient, eine Konfiguration auf, bei der die in den 12A, 12B und 12C veranschaulichten Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung
miteinander kombiniert werden können.
Sein Betrieb wird weiter unten ausführlich beschrieben werden.
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Der
Erfassungsbedingungsspeicher 6dc speichert drei Variationen
der Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung wie in den 12A, 12B und 12C genannt, und die Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung,
die für
eine bestimmte Bedingung geeignet sind, werden an die Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db beziehungsweise
an den Geschwindigkeitswandler 6de ausgegeben. Die hier
für selektive
Freigabe der Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung verwendete
besondere Bedingung ist ein Motorgeschwindigkeitswert, der aus den
Geberimpulsen oder der Anzahl von Zyklen der Geberimpulse konvertiert wird,
wie an späterer
Stelle erläutert
werden wird. Im anderen Falle kann die bestimmte Bedingung einen Betrag
von Betätigung
durch den Motor und insbesondere eine Verschiebung eines von dem
Motor anzutreibenden Objektes umfassen.
-
Die
Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db empfängt die
Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung von dem Erfassungsbedingungsspeicher 6dc und
spezifiziert diese in Abhängigkeit von
dem konvertierten Wert von den Geberimpulsen in die Motorgeschwindigkeit.
Zum Beispiel wird die in 12C gezeigte
Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung für den ersten Einzelzyklus oder
für mehrere
Zyklen spezifiziert, nachdem Betätigung
des Motors in seinem Stoppmodus wieder aufgenommen wird, und danach
wird die in 12A gezeigte Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung
spezifiziert, wenn die Motorgeschwindigkeit kleiner ist als ein
vorgegebener Wert, wohingegen die in 12B gezeigte
Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung spezifiziert
wird, wenn die Motorgeschwindigkeit gleich oder größer dem
vorgegebenen Wert ist.
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Der
Impulsflankendetektor 6da erfasst die Impulsflanken der
von dem Geber 11 empfangenen Geberimpulse ENC-A und ENC-B
in Abhängigkeit von
der spezifizierten Bedingung von Impulsflankenerfassung, um die
erfassten Impulsflanken sequenziell an den Zeitzähler 6dd auszugeben.
Wenn die in 12C spezifizierte Bedingung
von Geber-Impulsflankenerfassung spezifiziert ist, betrachtet der
Impulsflankendetektor 6da die Impulsflanken als solche der
gleichen Art und gibt diese sequenziell ohne Unterscheidung voneinander
sequenziell aus, wenn die in 12A spezifizierte
Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung spezifiziert ist, gibt
der Impulsflankendetektor 6da Vorderflanken und Rückflanken des
Geberimpulses ENC-A sowie Vorderflanken und Rückflanken des Geberimpulses
ENC-B so aus, dass jede Art der Flanken eines jeden Geberimpulses
identifiziert werden kann. Wenn die in 12B gezeigten
Bedingungen von Geber-Impulsflankenerfassung spezifiziert sind,
gibt der Impulsflankendetektor 6da nur Vorderflanken des
Geberimpulses ENC-A so aus, dass diese von anderen Impulsflanken
unterscheidbar sind.
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Der
Zeitzähler 6dd misst
eine Zeitspanne zwischen dem Impulsflankenausgang von dem Impulsflankendetektor 6da.
Wenn jedoch die von dem Impulsflankendetektor 6da empfangenen
Impulsflanken jeweils identifizierbare einer Vielzahl von verschiedenen
Arten sind, wird die Zeitspanne zwischen der gleichen Art von Impulsflanken
gemessen; mit anderen Worten wird die Zeitspanne zwischen den Impulsflanken
in der gleichen Richtung gemessen. Somit ist der Zeitzähler 6dd ausgelegt,
um gleichzeitig wenigstens vier Zeitspannen zwischen den Impulsflanken
parallel zu messen, wenn die in 12A gezeigte
Bedingung von Geber-Impulsflankenerfassung spezifiziert ist, um
die Zeitspanne zu messen, die zwischen Impulsflanken in der gleichen
Richtung des gleichen Geberimpulses abläuft.
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Der
Zeitzähler 6dd gibt
sequenziell ein Messergebnis der Zeitspanne zwischen den Impulsflanken
aus. In einem solchen Fall und selbst wenn die Zeitspannen zwischen
den Flanken in Abhängigkeit von
ihrer jeweiligen Art gemessen werden, besteht keine Notwendigkeit,
die Ergebnisse als voneinander unterscheidbar zu erzeugen, und folglich
ist es ausreichend, die Ergebnisse sequenziell ohne besondere Unterscheidung
voneinander auszugeben.
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Die
Geschwindigkeits-Konvertierungseinheit 6de verwendet einen
Abstand entsprechend einem Intervall zwischen den Impulsflanken
und ein Messergebnis der Zeitspanne unter den spezifizierten Bedingungen
von Impulsflankenerfassung, um Berechnung und Konvertierung in Motorgeschwindigkeit
auszuführen.
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Unter
der Annahme, dass das Messergebnis der Zeitspanne zwischen den Impulsflanken
durch den Zeitzähler 6dd,
beziehungsweise ein Zählwert von
dem Zeitzähler 6dd T
(T = T1, T2, ...) ist und dass ein Abstand zwischen Schlitzen in
der Zeichenplatte 12 des Gebers 11 λ ist, da
ein Abstand entsprechend einem Intervall zwischen den Impulsflanken
unter den spezifizierten Bedingungen von Impulsflankenerfassung λ ist, wenn
die in den 12A und 12B gezeigten
Bedingungen von Impulsflankenerfassung spezifiziert sind, wird eine
Operation V = λ/T
sequenziell ausgeführt,
um einen in eine Motorgeschwindigkeit V konvertierten Wert zu erhalten.
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Wenn
die in 12C gezeigte Bedingung von Impulsflankenerfassung
spezifiziert ist, beträgt der
Abstand, der einem Intervall zwischen den Impulsflanken entspricht, λ/4, und demzufolge
ist Umwandlung zu der Motorgeschwindigkeit V durch sequenzielles
Ausführen
einer Operation V = λ/(4T) möglich.
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Bei
einer beispielhaften Konfiguration des oben beschriebenen Geschwindigkeitsrechners 6d können der
Impulsflankendetektor 6da, der Zeitzähler 6dd beziehungsweise
der Geschwindigkeitswandler 6de aus einer Zentraleinheit
(CPU) bestehen, kann die Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db aus
einer Zentraleinheit (CPU), aus einem RAM oder aus einem ASIC bestehen
und kann der Erfassungsbedingungsspeicher 6dc aus einem
PROM, einem EEPROM oder einem ASIC bestehen.
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13 ist
eine Kurve und zeigt eine Geschwindigkeit von Schalteinstellungen
an den Bedingungen der in den 12A und 12B gezeigten Impulsflankenerfassung.
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Wie
in der Kurve in 13 ersichtlich ist, kann während einer
Zeitspanne TX, bei der Änderungen
einer Soll-Geschwindigkeit des Motors relativ klein sind und während derer
die Soll-Geschwindigkeit des Motors ausreichend groß ist, ausreichende Auflösung von
Erfassung der Motorgeschwindigkeit unter der in 12B gezeigten Bedingung von Impulsflankenerfassung
wie oben angeführt
erzielt werden, um expansive Betriebsfähigkeit des Geschwindigkeitsrechners 6d sicherzustellen.
Somit kann während
der Zeitspanne TX vorzugsweise die in 12B gezeigte
Bedingung von Impulsflankenerfassung spezifiziert werden.
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Die
Motorgeschwindigkeit muss während
einer Zeitspanne TY, für
die die Änderungen
der Soll-Geschwindigkeit des Motors relativ groß sind und die Soll-Geschwindigkeit des
Motors relativ gering ist, mit großer Genauigkeit erfasst werden,
und der Einschaltzyklus der Geberimpulse beziehungsweise die Phasendifferenz
zwischen den Geberimpulsen wird sich wahrscheinlich ändern, und
daher kann vorzugsweise die in 12A gezeigte
Bedingung von Impulsflankenerfassung spezifiziert werden.
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Andererseits
und wenngleich Schwankungen der Soll-Geschwindigkeit des Motors
relativ gering sind, muss die Motorgeschwindigkeit während einer
Zeitspanne TY',
für die
die Soll-Geschwindigkeit des Motors niedrig ist, mit großer Genauigkeit
erfasst werden, und daher kann vorzugsweise die in 12A gezeigte Bedingung von Impulsflankenerfassung
anstelle der in 12B spezifiziert werden.
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Üblicherweise
wird eine größere Soll-Geschwindigkeit
des Motors für
eine größere Verschiebung
des von dem Motor anzutreibenden Objektes verwendet, und wenn daher
eine Beziehung der Verschiebung zu der Soll-Geschwindigkeit im voraus
bekannt ist, kann Steuerung über
die Zeitspannen TX und TY in Abhängigkeit
von der Verschiebung vorbestimmt werden beziehungsweise kann Steuerung über die
Zeitspanne TY' vorbestimmt
werden.
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Das
Schalten der Einstellungen an den Bedingungen von Impulsflankenerfassung
kann in Abhängigkeit
von den Betriebsfähigkeiten
der Zentraleinheiten (CPUs), die jeweils teilweise oder ganz aus dem
Impulsflankendetektor 6da, dem Zeitzähler 6dd, dem Geschwindigkeitswandler 6de und
der Erfassungsbedingungs-Einstelleinheit 6db bestehen,
ausgeführt
werden. Der Impulsflankendetektor 6da für die Geber-Impulsflankenerfassung kann eine Funktion
eines Filters aufweisen.
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Nun
wird eine Steuerung zur Abbremsung und zum Stoppen des Motors in
Betrieb beschrieben werden. Aufgrund der Steuerung zum Stoppen des Motors
wird elektrische Leistung zu dem Motor vor einer Soll-Flanke des
Geberimpulses, die eine Soll-Stoppposition
andeutet, abgeschaltet, um die Bremse an den Motor anzulegen, um
diesen zu stoppen. Eine Position, an der die Bremse vor der Soll-Flanke
an den Motor an zulegen ist, ist von den Bremseigenschaften abhängig, die
in Versuchen beobachtet werden, sowie von praktischen Daten, die aus
den Versuchen gewonnen werden.
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14 ist
eine Kurve und zeigt eine beispielhafte Beziehung einer Geschwindigkeit
(ips: Zoll pro Sekunde) bei der Bremsung zu einer Übersteuerung (der
Flanke), wohingegen 15 ein Zeitdiagramm ist, das
eine Dauer veranschaulicht, für
die die Geschwindigkeit in Bremsung, die Bremszeitfolgen und die Übersteuerung
(der Flanken) gemessen werden, wobei die Zeitspannen TP, TQ und
TR in 14 gleich denen in 15 sind.
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14 zeigt
eine Beziehung einer während der
Zeitspanne TK in dem Zeitdiagramm in 15 gemessenen
Geschwindigkeit zu einer Übersteuerung
beim Laufen der Bremse an einer Impulsflanke EDGK. Wie in der Kurve
in 14 veranschaulicht wird, stoppt der Motor innerhalb
eines Soll-Abschnittes, der einer Zeitspanne TP entspricht, wenn
die Geschwindigkeit während
der Zeitspanne TK unmittelbar vor dem Bremsen in dem Bereich von
0,2 ips bis kleiner als 0,25 ips liegt. Wie zu erkennen sein wird, übersteuert
der Motor um einen Abstand, der den beiden Flanken entspricht, wenn
die Geschwindigkeit in dem Bereich von 0,3 ips bis weniger als 0,35
ips liegt. Wie in den 14 und 15 gezeigt
wird, liegt die Motorgeschwindigkeit während der Zeitspanne TK unmittelbar
vor dem Bremsen somit in einem Bereich von 0,2 ips bis weniger als
0,25 ips, stoppt der Motor innerhalb des Soll-Bereiches, der der
Dauer TP entspricht, obwohl der Motor um einen Abstand übersteuert,
der einer Einzelflanke entspricht, um innerhalb eines Abschnittes
zu stoppen, der der Zeitspanne TQ entspricht, wenn die Geschwindigkeit
in einem Bereich von 0,25 ips bis weniger als 0,3 ips liegt, während er
um einen Abstand übersteuert,
der den beiden Flanken entspricht, um innerhalb eines Abschnittes
zu stoppen, der der Dauer TR entspricht, wenn die Geschwindigkeit
in einem Bereich von 0,3 ips bis weniger als 0,35 ips liegt.
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Nunmehr
wird ein Beispiel der Motorstoppsteuerung durch Bezugnahme auf die
Versuchsdaten zu den Bremseigenschaften beschrieben werden.
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16 ist
ein Zeitdiagramm und zeigt ein Beispiel der Motorstoppsteuerung,
wobei eine Zeitspanne TY eine Dauer von Bremssteuerung ist, eine Zeitspanne
TZ eine Dauer von Stoppsteuerung ist, eine Impulsflanke EDG (ref-0)
eine Soll-Flanke ist und ein Abschnitt, der einer Dauer von dem
Impuls EDG (ref-0) bis zu einer Impulsflanke unmittelbar danach
entspricht, eine Soll-Stoppposition ist.
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Wenn
die Dauer TZ von Stoppsteuerung ausgelöst wird, wird elektrische Leistung
zu dem Motor abgeschaltet, um für
eine jede der Impulsflanken zu ermitteln, ob die Bremse anzulegen
ist. Wenn die Geschwindigkeit an der Impulsflanke EDG (ref-2) 0,3 ips
oder größer ist,
wie die Stromversorgung zu dem Motor an diesem Zeitpunkt unterbrochen,
wenn die Geschwindigkeit jedoch 0,3 ips oder kleiner ist, wird elektrische
Leistung kontinuierlich zu dem Motor zugeführt, um die Geschwindigkeitssteuerung
fortzusetzen. Wenn die Motorgeschwindigkeit an der Impulsflanke
EDG (ref-1) 0,25 ips oder größer ist,
wird die Stromversorgung zu dem Motor an diesem Zeitpunkt unterbrochen,
wohingegen elektrische Leistung kontinuierlich zu dem Motor zugeführt wird,
um die Geschwindigkeitssteuerung fortzusetzen, wenn die Geschwindigkeit
kleiner als 0,25 ips ist. Wenn die Stromversorgung zu dem Motor
an der Impulsflanke EDG (ref-0) nicht unterbrochen wird, wird die
Stromversorgung zu dem Motor an der Impulsflanke EDG (ref-0) oder an der Soll-Flanke
unterbrochen, um die Motorstoppsteuerung abzuschließen.
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Wenngleich
bei diesem Beispiel die Abbremssteuerung für die Dauer TV darauf abzielt,
die Motorgeschwindigkeit an einem Zeitpunkt der Impulsflanke EDG
(ref-4) auf weniger als 0,35 ips zu reduzieren, wird eine Schutzbetriebssteuerung
angenommen, wenn die Motorgeschwindigkeit zum Zeitpunkt der Impulsflanke
EDG (ref-3) 0,35 ips oder größer ist,
um die elektrische Leistung zu dem Motor an diesem Zeitpunkt abzuschalten.
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Eine
solche Motorstoppsteuerung wird zum Beispiel implementiert, indem
der Zentraleinheit (CPU) Faktoren vorgegeben werden, wie zum Beispiel
die Soll-Stoppposition,
die erfasste Geschwindigkeit V, die von dem Geschwindigkeitsrechner 6d empfangen
wird, und eine Vergleichsreferenzgeschwindigkeit an einer jeden
Impulsflanke für
die Dauer TZ der Stoppsteuerung, und indem danach ein Ausgangssignal übertragen
wird, das das Vergleichsergebnis von der Zentraleinheit (CPU) an
einen D/A-Wandler 6j andeutet.
Eine Vergleichsreferenzgeschwindigkeit an einer jeden Impulsflanke
für die Dauer
TZ der Stoppsteuerung kann in einem Gerät, wie zum Beispiel einem PROM,
einem EEPROM oder einem ASIC gespeichert werden.
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Wenngleich
in der vorstehenden Beschreibung der an dem Laufwagen 3 befestigte
Lineargeber 11 verwendet wird, kann anstelle dessen ein Drehgeber 13 für den Papierzuführungsmotor 1 eingesetzt
werden. Analog dazu kann der Motor in der vorstehenden Beschreibung
der Laufwagenmotor 4 sein, der den Laufwagen 3 beziehungsweise
den Papierzuführungsmotor 1 antreibt,
der zum Zuführen von
Papierbögen
verwendet wird.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Motorsteuervorrichtung
wird unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 beschrieben werden.
Eine Konfiguration des modifizierten Ausführungsbeispiels wird in 17 gezeigt,
während
sein Betrieb in einem Fließbild
in 18 gezeigt wird. Das Ausführungsbeispiel der Motorsteuervorrichtung
verfügt über zusätzliche
Komponenten gegenüber
der Motorsteuervorrichtung (Gleichspannungseinheit) 6 des
Standes der Technik in 7, wie zum Beispiel die Impulszähler 6p und 6r,
einen Rückwärtsdrehungsdetektor 6q und
ein UND-Gatter 6s,
und das ODER-Gatter 6t wird ausgelassen, da ähnliche
Komponenten unter Bezugnahme auf 7 beschrieben worden
sind.
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Eine
Konfiguration und eine Funktion des Ausführungsbeispiels werden nachstehend
unter Bezugnahme auf die 17 bis 19 beschrieben werden.
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Wir
gehen nun von der Annahme aus, dass ein Betätigungsbefehlssignal an die
Steuervorrichtung 6 übergeben
wird und dass der Papierzuführungsmotor 1 betätigt worden
ist. Wenn der Papierzuführungsmotor 1 betätigt wird,
werden die Ausgangsimpulse ENC-A und ENC-B von dem Geber 13 ausgegeben.
Die Anzahl der Vorderflanken und Rückflanken der Ausgangsimpulse
ENC-A und ENC-B werden von dem Impulszähler 6p gezählt. Wenn
ein Zählwert
einen Vorgabewert N1 (zum Beispiel N1 = 7) erreicht, wird ein Befehlssignal von
dem Impulszähler 6p an
das UND-Gatter 6s übergeben
(siehe den Schritt F1 in 18). Zu
diesem Zeitpunkt erfasst der Rückwärtsdrehungsdetektor 6q,
ob eine Anbaueinheit (eine Papierzuführungswalze 65), an
der der Geber 13 angebaut ist, in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, indem
Bezug zu dem Ausgang von dem Geber 13 hergestellt wird
(siehe den Schritt F2 in 18). Wenn
ermittelt wird, dass die Anbaueinheit nicht in der Rückwärtsrichtung
gedreht wird, wird ein Befehlssignal von dem Rückwärtsdrehungsdetektor 6q an
das UND-Gatter 6s übergeben,
um zu dem Schritt F4 in 18 überzugehen,
der an späterer Stelle
erwähnt
werden wird.
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Wenn
ermittelt wird, dass die Anbaueinheit in der Rückwärtsrichtung gedreht wird, wird
ein Befehlssignal von dem Rückwärtsdrehungsdetektor 6q an
den Impulszähler 6r übergeben,
wenn die Anhaueinheit, an der der Geber 13 angebaut ist,
von Rückwärtsdrehung
zu Drehung in der normalen Richtung übergeht. Wenn das Befehlssignal
von dem Impulszähler 6r empfangen
wird, wird die Anzahl von Flanken der Ausgangssignale ENC-A und
ENC-B von dem Geber 13 gezählt, nachdem die Rückwärtsdrehungen
der Anbaueinheit, die an dem Geber 13 angebaut ist, auf
normale Drehungen umschalten.
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Wenn
ein Zählwert
N2 einen Vorgabewert (zum Beispiel N2 = 5) oder größer erreicht, wird ein Befehlssignal
von dem Impulszähler 6r an
das ODER-Gatter 6t übergeben
(siehe den Schritt F3 in 18). Wie
in 19 gezeigt wird, erfasst der Rückwärtsdrehungsdetektor 6q,
nachdem der Papierzuführungsmotor 1 zu
dem Zeitpunkt t0 betätigt wird, normale Drehungen
zu dem Zeitpunkt t1, und als Reaktion auf
die Erfassung wird das Befehlssignal an den Impulszähler 6r übergeben.
Bei und nach dem Eingehen einer nächstfolgenden Impulsflanke zu
dem Zeitpunkt t3 zählt der Impulszähler 6r die
Anzahl der Impulsflanken, und wenn der Zählwert N2 zu dem
Zeitpunkt t4 5 erreicht, wird ein Befehlssignal
von dem Impulszähler 6r an
das ODER-Gatter 6t übergeben.
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Wenn
die Anbaueinheit zu dem Geber 13 nicht rückwärts gedreht
wird, werden die Befehlssignale von dem Impulszähler 6p beziehungsweise
dem Rückwärtsdrehungsdetektor 6q an
das UND-Gatter übergeben,
und demzufolge wird ein Befehlssignal von dem UND-Gatter 6s an
das ODER-Gatter 6t ausgegeben.
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Somit
wird das Befehlssignal von dem UND-Gatter an das ODER-Gatter 6t übergeben, wenn
ermittelt wird, dass die Anbaueinheit zu dem Geber 13 nicht
rückwärts gedreht
wird, beziehungsweise von dem Impulszähler 6r, wenn die
Anbaueinheit in Rückwärtsrichtung
gedreht wird. Nachfolgend wird ein Startbefehl zum Starten der Berechnung
einer Geschwindigkeit von dem ODER-Gatter 6t an den Geschwindigkeitsrechner 6d übergeben
(siehe den Schritt F4 in 18).
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Der
Geschwindigkeitsrechner 6d startet die Berechnung der Geschwindigkeit
wie unter Bezugnahme auf 7 beschrieben worden ist erst,
wenn er den Startbefehl erhält.
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In
dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel
wie beschrieben wird, wenn die Anbaueinheit an dem Geber 13 aufgrund
der Betätigung
des Papierzuführungsmotors 1 rückwärts gedreht
wird, die vorbestimmte Anzahl N2 von Impulsflanken
unmittelbar nach der Umstellung von Rückwärtsdrehung auf normale Drehung
nicht für
die Geschwindigkeitsberechnung verwendet, sondern die nachfolgenden
Impulsflanken werden zur Berechnung der Geschwindigkeit genutzt.
Somit ist der Ausgang von dem Geschwindigkeitswandler 6d auch
dann genau, wenn die Anbaueinheit an dem Geber 13 rückwärts gedreht
wird, wenn der Papierzuführungsmotor 1 betätigt wird.
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Da
die vorbestimmte Anzahl N2 der Impulsflanken
unmittelbar nach der Umschaltung von Rückwärtsdrehung auf normale Drehung
nicht für
die Geschwindigkeitsberechnung genutzt wird, sondern die nachfolgenden
Impulsflanken zur Berechnung der Geschwindigkeit verwendet werden,
kann ein Überlaufen
des in dem Geschwindigkeitsrechner 6d für die Geschwindigkeitsberechnung
verwendeten Zeitzählers
auch dann verhindert werden, wenn die Anbaueinheit zu dem Geber 13 bei
Betätigung
des Papierzuführungsmotors 1 rückwärts gedreht
wird.
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Wenngleich
der Gleichstrommotor in der vorstehenden Beschreibung als das bevorzugte
Ausführungsbeispiel
eingesetzt wird, sollten Motoren, wie zum Beispiel Wechselstrommotoren,
in einigen Anwendungsfällen
eingesetzt werden.
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Die
vorbestimmte Anzahl N2 kann in Abhängigkeit
von einer Häufigkeit
der Nutzung des Druckers, der Umgebungsbedingungen und so weiter geändert werden.
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Wie
bereits beschrieben worden ist, kann die Geschwindigkeit gemäß der Erfindung
auch dann genau erfasst werden, wenn die Anbaueinheit an dem Geber
bei Betätigung
des Motors rückwärts gedreht wird.
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20 ist
ein Diagramm und zeigt externe Konfigurationen eines Aufzeichnungsmediums,
das Programme zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahrens
speichert, sowie ein Computersystem, in dem das Aufzeichnungsmedium verwendet
wird, wohingegen 20 ein Blockschaltbild ist und
eine interne Anordnung des in 20 veranschaulichten
Computersystems zeigt.
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Ein
in 20 gezeigtes Computersystem besteht aus einem
Computer-Hauptkörper 71,
der in einem Schrank untergebracht ist, der verschiedene Formen
aufweisen kann, wie zum Beispiel die Form eines Minitowers, aus
einer Anzeige 72, wie zum Beispiel einer Bildschirmausgabe,
einem Plasmabildschirm oder einer Flüssigkristallanzeige, aus einem Drucker 73,
der als aufzeichnungserzeugende Vorrichtung dient, aus einer Tastatur 74a und
aus einer Maus 74b, die als Eingabegeräte dienen, aus einem Diskettenlaufwerk 76 und
aus einem CD-ROM-Laufwerk 77. 21 ist
ein Blockschaltbild und zeigt die Anordnung des Computersystems 70,
wobei interne Speicher 75, wie zum Beispiel ein RAM (Arbeitsspeicher),
und externe Speicher 78, wie zum Beispiel eine Festplatte,
weiterhin in dem Schrank bereitgestellt werden, der den Computer-Hauptkörper 71 umgibt.
Aufzeichnungsmedien, die Computerprogramme zur Ausführung des
erfindungsgemäßen Motorsteuerverfahrens
speichern, werden in dem Computersystem 70 verwendet. Die
Aufzeichnungsmedien umfassen eine Diskette 81 und eine
CD-ROM (Nur-Lese-Speicher), und zusätzlich dazu können eine
optische Magnetspeicherplatte, eine DVD (Digital Versatile Disc)
oder andere Arten von Speicherplatten, Kartenspeichern, Magnetbändern und
so weiter verwendet werden.