DE102004007639B4

DE102004007639B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Aufnehmen und Manipulieren von Blattmaterial

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Publication number: DE102004007639B4
Application number: DE102004007639A
Authority: DE
Inventors: Hernan I. Gutierrez Vazquez; Laurent A. Round Rock Regimbal
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2008-11-20
Anticipated expiration: 2024-02-18
Also published as: US7183730B2; US20040245710A1; DE102004007639A1

Abstract

System zum Handhaben eines Blattmaterials (38), wobei das System folgende Merkmale aufweist:
eine Welle zum Beschleunigen eines Blattmaterials (38); und
ein Antriebssystem zum Veranlassen der Welle, sich zu drehen, wobei das Antriebssystem einen Gleichstrommotor (28) aufweist, der konfiguriert ist, um die Welle anzutreiben;
bei dem das Antriebssystem ferner folgende Merkmale aufweist:
einen dem Gleichstrommotor (28) zugeordneten Codierer (41) zum Sammeln von Informationen bezüglich einer Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28);
eine Steuerung (23) zum Empfangen der Informationen von dem Codierer (41) und zum Ausführen eines Algorithmus, um den Betrieb des Gleichstrommotors (28) zu beeinflussen; und
einen Treiber zum Verteilen von Leistung an den Gleichstrommotor (28) auf der Basis einer Eingabe von der Steuerung (23),
wobei der Algorithmus (60) eine Initialisierungsroutine umfasst, um basierend auf Informationen von dem Codierer (41) eine Zielgeschwindigkeit und ein Drehmoment des Gleichstrommotors (28) einzustellen.

Description

Heutzutage sind Bilderzeugungssysteme, z. B. Drucker, Faxgeräte und Kopierer, am Arbeitsplatz und in Privathaushalten sehr weit verbreitet. Im modernen Geschäftsumfeld sind Bilderzeugungssysteme für alltägliche Unternehmensaktivitäten mittlerweile unerläßlich. Als solches ist die Zuverlässigkeit und ein reibungsloses Funktionieren von Bilderzeugungsvorrichtungen von oberster Bedeutung. Deshalb ist es wichtig, Bilderzeugungssysteme so zu entwerfen, daß Ausfallzeiten und Arbeitsunterbrechungen minimiert werden. Angesichts der Komplexität von Systemen, bei denen innerhalb von Sekunden Blattmaterial aufgenommen, durch den Bilderzeugungsprozeß bewegt und aus dem Bilderzeugungssystem verteilt werden muß, kann dies eine sehr schwierige Herausforderung sein.
Viele Bilderzeugungssysteme weisen nicht nur eine Bilderzeugungsvorrichtung auf, sondern sind auch mit Medienhandhabungsvorrichtungen ausgestattet. Medienhandhabungsvorrichtungen führen solche Aufgaben wie Sortieren, Organisieren, Stapeln und Heften von Medien oder Blattmaterial, wenn es aus der Bilderzeugungsvorrichtung ausgegeben wird, durch. Beim Handhaben von großen Mengen an Blattmaterial (z. B. Papierprodukten oder anderen Medien) ist dies eine sehr wichtige Funktion. Diese Vorrichtungen sind üblicherweise physisch an das Bilderzeugungssystem angegliedert.
Eine übliche Funktion einer Medienhandhabungsvorrichtung besteht darin, Blattmaterial zu wenden, während es das Bilderzeugungssystem verläßt. Das heißt, daß die Vorderkante eines Blattmaterials zur Hinterkante wird, wenn die Medienhandhabungsvorrichtung ein Blattmaterial von einer Stellung, in der die Vorderseite nach oben zeigt, in eine Stellung, in der die Vorderseite nach unten zeigt, oder umgekehrt, wendet. Bei den meisten Medienhandhabungsvorrichtungen ist dieser Wendevorgang nützlich für ein ordentliches Sammeln von Druckaufträgen in einem „Behältnismodul", um das Blattmaterial zu sortieren und heften. Diese Wendefunktion wird üblicherweise durch ein Wendemodul in der Medienhandhabungsvorrichtung bewerkstelligt.
Das Wendemodul beginnt seinen Betrieb allgemein dadurch, daß es eine Einheit bzw. ein Stück eines Blattmaterials beschleunigt, während es das Bilderzeugungssystem verläßt, um einen Zwischenraum zwischen benachbarten Einheiten an Blattmaterial zu erzeugen. Dieser Zwischenraum gibt dem Wendemodul Zeit, das beschleunigte Blatt zu wenden. Diese Beschleunigung wird üblicherweise durch eine Welle bewerkstelligt, die durch Reibungsrollen einen Druck auf ein Stück eines Blattmaterials ausübt. Die Welle und die Rollen werden üblicherweise durch einen Schrittmotor angetrieben. Während die Verwendung eines Schrittmotors bei einem Wendemodul bezüglich eines Beschleunigens eines Stücks eines Blattmaterials, das gewendet werden soll, einigermaßen effektiv ist, weist dieser Lösungsansatz mehrere Nachteile auf.
Man muß verstehen, daß es bei Medienhandhabungsvorrichtungen wichtig ist, die Geschwindigkeit des Blattmaterials und das Drehmoment, mit dem das Blattmaterial beaufschlagt wird, zu steuern. Falls ein Blattmaterial mit einem übermäßigen Drehmoment beaufschlagt wird, kann das Material beschädigt werden. Ferner kann ein übermäßiges Drehmoment zu der Erzeugung eines unerwünschten akustischen Geräuschs führen, je nach dem Gewicht des Blattmaterials. Wenn die Geschwindigkeit des Blattmaterials dagegen nicht ordnungsgemäß gesteuert wird, kann die Vorderkante eines Blattes in die Hinterkante eines vorausgehenden Blattes laufen. In beiden Situationen kommt es mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zu einem Ereignis, das man üblicherweise als „Medienstau" der Papierhandhabungsvorrichtung bezeichnet.
Bei Wendevorgängen sind Geschwindigkeits- und Drehmomentsteuerung besonders wichtig. Wie oben erwähnt wurde, wird ein Blatt, das in das Wendemodul eintritt, üblicherweise zuerst beschleunigt, um es von einem nachfolgenden Stück eines Blattmaterials zu trennen. Diese Beschleunigung gibt dem ersten Materialblatt Zeit, durch das Wendemodul gewendet zu werden, bevor das nachfolgende Materialblatt in das Wendemodul eintritt.
Bei einem Schrittmotor ist es erforderlich, daß der Motor mit einer Rückmeldung von einem Codiersystem sich selbst einstellt oder für jedes Materialblatt, das in das Wendemodul eintritt, eine Kalibrierungsroutine durchführt. Dieses Selbsteinstellungsmerkmal ist üblicherweise notwendig, um eine ordnungsgemäße Drehmomentsteuerung des Blattes zu erzielen. Bei einer typischen Papierhandhabungsvorrichtung benötigt die Selbstkalibrierungsroutine etwa 150 Millisekunden für jedes Blatt und etwa 1 Sekunde für eine vollständige Kalibrierung, die jeweils nach einer bestimmten Anzahl von Blättern bewerkstelligt werden muß. Die für diese Kalibrierungsroutine verwendete Zeit ermöglicht es dem Papierhandhabungsvorrichtungswendemodul nicht, ein weiteres Blatt sofort aufzunehmen, einfach aufgrund der Zeit, die benötigt wird, um die Kalibrierungsroutine durchzuführen.
Ferner gibt es Charakteristika von Schrittmotoren, aufgrund derer Schrittmotoren allgemein nicht die wünschenswerteste Lösung für den Antriebsmotor bei einem Wendemodul darstellen. Beispielsweise neigen Schrittmotoren dazu, Schwingungen zu bewirken, die mit dem Rahmen der Papierhandhabungsvorrichtung in Resonanz geraten. Ferner ist es sehr schwer, den Schrittmotor zu starten, wenn sich Papier in den Rollen befindet, falls die Medienhandhabungsvorrichtung jemals anhält. Ein derartiger Auftretensfall ist als „Schrittmotorblockade" bekannt und ist allgemein auf die nichtlineare Beschaffenheit von Schrittmotoren zurückzuführen.
Somit besteht in der Branche ein bisher nicht erfülltes Erfordernis, die zuvor erwähnten Unzulänglichkeiten und Mängel bei Papierhandhabungsvorrichtungen anzugehen.
Die EP 1201445 A2 beschreibt eine Aufzeichnungsvorrichtung mit einer Zuführungsrolle zum Zuführen eines Aufzeichnungsmediums, einem Zuführungsmotor zum Erzeugen einer Antriebskraft, um die Zuführungsrolle zu bewegen, eine Einrichtung zum Übertragen der Antriebskraft des Zuführungsmotors an die Zuführungsrolle, einen Detektor zum Erfassen eines Rotationswinkels der Zuführungsrolle sowie eine Steuerung. Der Zuführungsmotor ist ein Gleichstrommotor. Die Erfassung des Rotationswinkels der Zuführungsrolle erfolgt über ein Kodierungsrad, das an der Achse der Zuführungsrolle befestigt ist.
Die US 2003/0043228 A1 beschreibt eine Wagenmotorsteuerung in einem Drucker, der ferner eine Papierzuführung aufweist. Die Papierzuführung umfasst einen Zuführungsmotor, der durch eine Papierzuführungsmotortreiberschaltung angetrieben wird, um eine Papierzuführungsrolle zu bewegen. Letztere bewegt das zu bedruckende Papier in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung eines Druckwagens durch den Drucker. Der Papierzuführungsmotor ist mit einem Rotationscodierer versehen, der Ausgangssignale an eine Hauptsteuerungsschaltung bereitstellt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System und ein Verfahren zu schaffen, die eine zuverlässige Handhabung von Blattmaterial ab dem Einschalten einer Papierhandhabungsvorrichtung sicherstellen.
Diese Aufgabe wird durch Systeme gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 9 gelöst.
Es werden Systeme und Verfahren zum Aufnehmen und Manipulieren der Bewegung eines Blattmaterials, z. B. Papier, von einer Vorrichtung, z. B. einer Bilderzeugungsvorrichtung, offenbart.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt ein System zum Handhaben eines Blattmaterials eine Wendevorrichtung, die eine Welle zum Beschleunigen eines Blattmaterials, z. B. Papier, und ein Antriebssystem zum Bewirken, daß sich die Welle dreht, aufweist. Das Antriebssystem ist so vorgesehen, daß es einen Gleichstrommotor aufweist, der konfiguriert ist, um die Welle anzutreiben, wobei eine Initialisierungsroutine vorgesehen ist, um eine Zielgeschwindigkeit und ein Drehmoment des Gleichstrommotors (28) einzustellen.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfaßt ein Verfahren zum Steuern oder Verändern der Bewegungsgeschwindigkeit eines Blattmaterials folgende Schritte: Bereitstellen eines Gleichstrommotors, der mit einer Drängwelle verbunden ist; Aufnehmen eines Blattmaterials an der Drängwelle; und Beschleunigen des Blattmaterials, durch einen Kontakt mit der Drängwelle, um einen Betrag, der einer Geschwindigkeit des Gleichstrommotors entspricht, wobei während einer Initialisierung eine Zielgeschwindigkeit und ein Drehmoment des Gleichstrommotors (28) eingestellt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen die Komponenten nicht unbedingt maßstabsgetreu sind, näher erläutert. Es zeigen:
1A eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Bilderzeugungsvorrichtung mit einer angefügten Medienhandhabungsvorrichtung zum Manipulieren von Druckmedien, die aus der Bilderzeugungsvorrichtung erzeugt werden;
1B eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Papierhandhabungsvorrichtung der 1A;
2 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Wendeanordnung der Medienhandhabungsvorrichtung der 1B;
3 den ersten Abschnitt eines Flußdiagramms eines Ausführungsbeispiels eines Steueralgorithmus, der in bezug auf die Wendeanordnung der 2 verwendet wird;
4 eine Fortsetzung des Flußdiagramms der 3; und
5 eine Fortsetzung des Flußdiagramms der 4.
Es werden Medienhandhabungsvorrichtungen und insbesondere Wendemodule für Medienhandhabungsvorrichtungen offenbart.
1A zeigt eine beispielhafte Systemumgebung 10 für die offenbarten Papierhandhabungsvorrichtungen. Allgemein weist das System 10 eine Bilderzeugungsvorrichtung 11, z. B. einen Drucker, auf, die eine Blattmaterialeingabeeinheit 12 aufweist. Die Bilderzeugungsvorrichtung 11 könnte eine beliebige Anzahl von Druckertypen sein, z. B. für ein Computersystem oder ein Netzwerk von Computern. Ferner könnte die Systemumgebung 10 auch eine andere Art von Bilderzeugungsvorrichtung umfassen, z. B. ein Faxgerät, einen Scanner oder einen Kopierer. Die bestimmte Bilderzeugungsvorrichtung 11 der Systemumgebung 10, auf die Bezug genommen wurde, ist für die vorliegende Erfindung nicht wichtig.
Ferner ist auch das durch die Bilderzeugungsvorrichtung verwendete bestimmte Blattmaterial für die vorliegende Erfindung nicht kritisch. Das Blattmaterial kann beispielsweise Papiermaterial verschiedener Dichten, Größen, Typen oder sogar Transparenzmaterial oder recyceltes Material umfassen.
Eine Medienhandhabungsvorrichtung 13 ist an die Bilderzeugungsvorrichtung 11 angefügt. Die Medienhandhabungsvorrichtung 13 nimmt Blattmaterial, z. B. Papier, von der Bilderzeugungsvorrichtung 11 auf, arrangiert das Blattmaterial auf eine gewünschte Weise und plaziert das Blattmaterial auf einer Serie von Ausgabebehältern 14.
1B zeigt die Elemente der Medienhandhabungsvorrichtung 13 der offenbarten Umgebung 10 in mehr Einzelheiten. Derartige Vorrichtungen weisen in der Regel einen Lichtemittierende-Diode-Indikator (LED-Indikator) 16 auf, der angibt, wann die Medienhandhabungsvorrichtung 13 funktionstüchtig ist. Wenn sie funktionstüchtig ist, wird Blattmaterial von einem (nicht gezeigten) Austrittstor an der Bilderzeugungsvorrichtung 11 in die Medienhandhabungsvorrichtung 13 bewegt. Der erste Gegenstand, auf den das Blattmaterial üblicherweise in der Medienhandhabungsvorrichtung 13 trifft, ist ein in die Medienhandhabungsvorrichtung 13 integriertes Wendemodul 17. Falls ein Benutzer die Medienhandhabungsvorrichtung 13 konfiguriert hat, um das Blattmaterial mit der Vorderseite nach oben zu erzeugen, bearbeitet das Wendemodul 17 das Blattmaterial nicht und leitet das Material einfach durch das Wendemodul 17 hindurch und in einen Vorderseite-Oben-Ausgabebehälter 18.
Falls der Benutzer jedoch gewählt hat, das Blattmaterial in einer Vorderseite-Unten-Weise zu erzeugen, wendet das Wendemodul 17 das Blattmaterial und leitet das Material entlang einem und durch einen Papierweg 19, der sich in der Medienhandhabungsvorrichtung 13 befindet. Die Materialblätter können ferner auch durch ein Versatzmodul 22 bearbeitet werden, bevor sie in einen Vorderseite-Unten-Ausgabebehälter 21 befördert werden.
Der Betrieb der Medienhandhabungsvorrichtung 13 wird üblicherweise durch eine Steuerung 23 verwaltet, die verschiedene Dienst-LED-Indikatoren 25 aufweist. Diese Steuerung 23 kann ein Mikrocomputer, (eine) diskrete Logikschaltung(en) mit Logikgattern zum Implementieren von Logikfunktionen auf Datensignale hin, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) mit entsprechenden kombinatorischen Logikgattern, (ein) programmierbare(s) Gatterarray(s) (PGA – programmable gate array), ein feldprogrammierbares Gatterarray (FPGA – field programmable gate array) oder eine andere, ähnliche Vorrichtung sein. Jedoch ist die Steuerung 23 üblicherweise eine Logikvorrichtung, bei der eine gewisse analoge Schaltungsanordnung auf einer Karte implantiert ist.
Der Medienhandhabungsvorrichtung 13 wird durch eine Leistungsversorgungseinheit 24 Leistung zugeführt. Die Leistungsversorgungseinheit 24 bildet in der Regel durch ein (nicht gezeigtes) Leistungskabel eine Schnittstelle mit einer standardmäßigen Wechselstromsteckdose. Die bevorzugte Leistungsversorgungseinheit 24 führt jegliche notwendige Leistungsumwandlung, -verstärkung und/oder -verteilung für die Medienhandhabungsvorrichtung 13 durch.
Wie zuvor erwähnt wurde, ist die bestimmte Medienhandhabungsvorrichtung 13 der beispielhaften Umgebung 10, die oben beschrieben wurde, für die Besonderheiten der vorliegenden Erfindung nicht wichtig. In der Tat kann das Wendemodul 17 bei vielen anderen Arten von Papierhandhabungsvorrichtungen oder -systemen Anwendung finden. Beispielsweise kann das Wendemodul 17 in das Bilderzeugungssystem selbst integriert sein. Oder das Wendemodul 17 könnte in einer beliebigen Vorrichtung verwendet werden, die Blattmaterial transportiert oder die Bewegung desselben auf andere Weise steuert.
Ein typisches Wendemodul umfaßt einen Aufnahmeabschnitt zum Aufnehmen von Blattmaterial und zum Beschleunigen des Blattmaterials auf eine entsprechende Geschwindigkeit. Wie oben erwähnt wurde, wird das Blattmaterial beschleunigt, um einen „Zwischenraum" zwischen einer Hinterkante eines ersten Blattes und einer Vorderkante eines zweiten Blattes, das dem ersten Blatt folgt, zu erzeugen. Dieser „Zwischenraum" gibt dem Wendemodul die Zeit, die benötigt wird, um das erste Blatt zu „wenden", bevor die Vorderkante des folgenden Blattes in das Wendemodul eintritt.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Aufnahmeabschnitts 27 für das Wendemodul 17. Obwohl ein Wendemodul 17 üblicherweise andere Elemente aufweist, die das Blattmaterial eigentlich wenden, liegt das Hauptaugenmerk der vorliegenden Erfindung lediglich auf dem Empfangsabschnitt 27 eines Wendemoduls 17. Fachleute werden ohne weiteres erkennen, wie der Aufnahmeabschnitt 27 in ein Wendemodul 17, das andere herkömmliche Elemente aufweist, integriert werden kann.
Der Aufnahmeabschnitt 27 weist einen Gleichstrommotor 28 auf, der eine Antriebswelle 29 mit einem Zahnrad 31 an einem distalen Ende der Antriebswelle 29 aufweist. Der Gleichstrommotor 28 kann einen bürstenlosen Gleichstrommotor umfassen und veranlaßt die Antriebswelle 29, sich um ihre zentrale Achse zu drehen, was wiederum das Zahnrad 31 veranlaßt, sich ebenfalls um eine Mittellinie des Zahnrads 31 zu drehen. Der Gleichstrommotor 28 des bevorzugten Ausführungsbeispiels 27 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor. Bürstenlose Gleichstrommotoren sind ohne weiteres als serienmäßige Artikel erhältlich.
Obwohl eine andere Art von Gleichstrommotor bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, kann ein bürstenloser Gleichstrommotor aufgrund der bestimmten Charakteristika eines bürstenlosen Gleichstrommotors vorzuziehen sein. Bürstenlose Gleichstrommotoren sind in der Regel Dreiphasenmotoren. Bürstenlose Gleichstrommotoren weisen einen Synchronmotor mit Permanentmagneten an dem Rotor und Wicklungen an dem Stator auf. Aus diesem Grund werden Gleichstrommotoren gelegentlich als „Permanentmagnetmotoren" bezeichnet. Im Vergleich zu Induktionsmotoren weisen Permanentmagnetmotoren aufgrund der Eliminierung von Magnetisierungsstrom und von Kupferverlusten an dem Rotor eine höhere Effizienz auf. Im Vergleich zu Induktionsmotoren ist es mit Permanentmagnetmotoren außerdem einfacher, eine hochleistungsfähige Drehmomentsteuerung zu erzielen.
Die jeweilige Größe und Leistung des verwendeten bürstenlosen Gleichstrommotors 28 hängt von der Anwendung ab, für die das Wendemodul 17 verwendet wird. Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Wendemodul 17 in eine Medienhandhabungsvorrichtung 13 integriert, die an eine Computerbilderzeugungsvorrichtung 11 angefügt ist. Somit kann aufgrund der Austrittsgeschwindigkeit des einzelnen Druckers und der jeweiligen Zeit, die benötigt wird, um ein Blatt zu wenden, das Ausmaß an Beschleunigung und daher das Drehmoment, die bzw. das an das Blattmaterial angelegt werden muß, bestimmt werden. Aus dem erforderlichen Drehmoment und der erforderlichen Geschwindigkeit kann man den spezifischen Gleichstrommotor bestimmen, der bei einem Wendemodul 17 verwendet werden soll.
Um ein spezifisches Beispiel zu geben, ist allgemein bekannt, was die Geschwindigkeit des Blattmaterials an einem Austrittstor der Bilderzeugungsvorrichtung 11 sein wird. Falls die Bilderzeugungsvorrichtung 11 beispielsweise ein Blattmaterial bei einer Geschwindigkeit von etwa 147 mm/sec aus einem Austrittstor ausstößt, kann man durch Experimentieren bestimmen, bis zu welcher Geschwindigkeit das Wende modul ein Blattmaterial beschleunigen sollte, um zu verhindern, daß ein zweites Blatt in ein erstes Blatt läuft, während das erste Blatt durch das Wendemodul 17 gewendet wird. Es ist bevorzugt, diese höhere Geschwindigkeit für das kürzeste Blattmaterial, das bei kontinuierlichen Druckbedingungen verwendet werden soll, zu berechnen.
Anschließend an das obige Beispiel kann man bestimmen, daß das Wendemodul das Blattmaterial bis zu einer Geschwindigkeit von etwa 300 mm/sec beschleunigen sollte. Selbstverständlich ist dies ein willkürlich gewählter Wert, der lediglich präsentiert wird, um ein spezifischeres Beispiel der bevorzugten Berechnungen zu liefern. Auf der Grundlage der gewünschten Geschwindigkeitszunahme und des jeweiligen Übersetzungsverhältnisses des Wendemoduls 17 kann man die Drehmoment- und Geschwindigkeitscharakteristika des Motors 28 berechnen. Beispielsweise kann der bevorzugte bürstenlose Gleichstrommotor ein 24-Volt-Motor sein, der zumindest 175 Umdrehungen pro Minute (UpM) und ein Drehmoment von zumindest 8 Newton-Millimeter (Nm) aufweist.
Die Leistung, die für einen bestimmten Gleichstrommotor 28, der bei einer bestimmten Handhabungsvorrichtung 13 verwendet werden soll, notwendig ist, kann ebenfalls bestimmt werden. Wenn man das oben erläuterte spezifische exemplarische Ausführungsbeispiel weiter betrachtet, lautet die Berechnung der bevorzugten Motorcharakteristika wie folgt. Man weiß, daß, falls das Blattmaterial bei einer Geschwindigkeit von 300 mm pro Sekunde (mm/sec) bewegt werden soll, sich eine Welle 34, die das Blattmaterial antreibt, vorzugsweise bei einer Geschwindigkeit von 477,465 UpM bzw. 50 Radianen pro Sekunde (rad/sec) dreht. Wenn dann das Übersetzungsverhältnis 1,167 beträgt, weiß man, daß der Motor 28 vorzugsweise eine Höchstgeschwindigkeit von mindestens 58,335 rad/sec (oder etwa 557 UpM) aufweist. Was eine Mindestgeschwindigkeit angeht, stößt die Bilderzeugungsvorrichtung 11 bei der exemplarischen Umgebung 10 Blattmaterial bei 147 mm/sec aus. Somit dreht sich die Welle 34, die das Blattmaterial in das Wendemodul 17 treibt, vorzugsweise bei mindestens 233,958 UpM oder 24,5 rad/sec. Falls das Übersetzungsverhältnis immer noch 1,167 beträgt, kann man bestimmen, daß der Motor 28 vorzugsweise eine Mindestgeschwindigkeit von 40,83 rad/sec (oder etwa 390 UpM) aufweist.
Die Charakteristika des bevorzugten Gleichstrommotors 28 können sich aufgrund einer Anzahl von Faktoren, einschließlich des bei dem System verwendeten jeweiligen Übersetzungsverhältnisses, ändern. Das oben erörterte spezifische Beispiel stellt keine Einschränkung dar und ist lediglich für den Zweck präsentiert, die Rechenprozeduren deutlicher zu erklären. Man kann ohne weiteres einen entsprechenden bürstenlosen Gleichstrommotor 28 für das System 27 dimensionieren.
Das Antriebsritzel 31 der Motorwelle 29 wirkt mit einem Vorgelegeritzel 32 zusammen, das wiederum mit einem Wendewellenritzel 33 zusammenwirkt. Bei dem exemplarischen Beispiel weist das Antriebsritzel 31 18 Zähne auf, das Vorgelegeritzel 32 weist 31 Zähne auf und das Wendewellenritzel 33 weist 31 Zähne auf. Selbstverständlich können auch andere Ausführungsbeispiele von jeweiligen Zahnradkonfigurationen verwendet werden. In der Tat werden bei manchen Konfigurationen eventuell gar keine Zahnräder verwendet. Ferner können die Größen der verschiedenen Zahnräder modifiziert werden, um ein bestimmtes, bevorzugtes Übersetzungsverhältnis zu ergeben. Wie oben erwähnt wurde, lautet das bevorzugte Übersetzungsverhältnis bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wie folgt: ω₃/ω₁ = 0,857; und τ₃/τ₁ = 1,167. Oft kann das Übersetzungsverhältnis modifiziert werden, um bestimmte Gleichstrommotorspezifikationen zu ergeben, so daß bei dem Wendemodul 17 ein Gleichstrommotor verwendet werden kann, der entweder kostengünstig oder ohne weiteres erhältlich ist.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 ist das Wendewellenritzel 33 an eine erste Wendewelle 34 angefügt. Die Rolle der ersten Wendewelle 34 besteht darin, ein Stück Blattmaterial 38 von einer Bilderzeugungsvorrichtung 11 oder einer anderen Vorrichtung aufzunehmen, um das Blattmaterial 38 zu beschleunigen und das Blattmaterial 38 von der Bilderzeugungsvorrichtung 11 wegzubewegen. Die Beschleunigung des Blattmaterials 38 wird vorwiegend durch eine Reibungskraft zwischen dem Blattmaterial 38 und Rollen 37a, 37b bewerkstelligt. Obwohl andere Materialien möglich sind, umfassen diese Rollen 37a, 37b in der Regel ein halbstarres Gummimaterial. An dem Ende der ersten Wendewelle 34, das dem Wendezahnrad 33 gegenüberliegt, befindet sich in der Regel ein Trägerelement 36. Die Rolle des Trägerelements 36 besteht einfach darin, die Welle 34 zu tragen und eine allgemein horizontale Stellung der Welle 34 aufrechtzuerhalten. Das Trägerelement 36 kann entworfen sein, um die Rollen 37a, 37b zu veranlassen, auf das Blattmaterial 38 eine Reibungskraft auszuüben, obwohl dies nicht erforderlich ist.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist der Motor 28 mit einem optischen Codierer 41 ausgestattet. Der Codierer 41 des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 ist durch eine Sensorleitung 43 mit einem Sensor 42 verbunden. Der Sensor 42 ist um die Antriebswelle 29 des Gleichstrommotors 28 positioniert, so daß diese Geschwindigkeit, in Umdrehungen pro Zeitintervall, der Welle 29 und folglich des Motors 28 durch den Sensor 42 gelesen werden kann. Diese Daten werden durch die Sensorleitung 43 an den Codierer 41 übertragen. Der Codierer 41 empfängt diese Daten und wandelt die Daten in ein Pulsierungssignal um, so daß die Anzahl von Pulsen, die durch den Codierer 41 ausgegeben werden, die Geschwindigkeit des Motors 28 widerspiegelt.
Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 leitet der Codierer 41 die zuvor erwähnten Pulsdaten über die Motorgeschwindigkeit durch eine Rückkopplungsleitung 52 an eine Wendesteuerung 49. Die Wendesteuerung 49 ist diejenige Vorrichtung des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27, die den Betrieb des Wendemodulaufnahmeabschnitts 27 überwacht und einstellt. Die Steuerung 49 ist vorzugsweise eine Art Logikvorrichtung, z. B. ein Mikrocomputerchip, eine ASIC, eine programmierbare Logiksteuerung (PLC – programmable logic controller) oder eine ähnliche Vorrichtung. Selbstverständlich kann die Wendemodulsteuerung 49 ein Teil der Gesamtsteuerung 23 der Medienhandhabungsvorrichtung 13 sein. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 ist die Steuerung 49 lediglich ein Abschnitt der Logik (Software und/oder Firmware), die in die Gesamtsteuerung 23 für die Medienhandhabungsvorrichtung 13 einprogrammiert ist. Je nach der Anwendung des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 kann die Wendesteuerung 49 in einer völlig separaten Logikvorrichtung implementiert sein.
Der Motor 28 wird durch einen Treiber 44 betrieben. Der Treiber 44 beliefert den Motor durch ein Treiberkabel 46 mit Leistung. Der Treiber 44 ist durch ein Leistungskabel 48 mit einer Leistungsversorgung 47 verbunden. Wie es auch bei der Wendesteuerung 49 der Fall ist, kann die Leistungsversorgung 47 für den Gleichstrommotor 28 eventuell lediglich die allgemeine Leistungsversorgung 24 umfassen, die eine Leistung an die Medienhandhabungsvorrichtung 13 liefert. Selbstverständlich kann der Motor 28 je nach der Anwendung des Wendemoduls 17 mit einer separaten Leistungsversorgung 47 ausgestattet sein. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 wird die Leistung für den Treiber 44, und folglich den Motor 28, von der Leistungsversorgung 24 der Medienhandhabungsvorrichtung 13 abgeleitet. Somit ist die Leistungsversorgung für das in 2 gezeigte Wendemodul 47 dieselbe wie die Leistungsversorgung für die in 1B gezeigte Papierhandhabungsvorrichtung 24.
Während der Gleichstrommotor 28 durch den Treiber 44 angetrieben wird, ist der Treiber 44 darauf ausgerichtet, dem Motor 28 durch eine Steuerleitung 51 seitens der Steuerung 49 einen spezifischen Strom und eine spezifische Leistungsspannung zu liefern. Die Steuerung 49 stützt ihre Anweisungen an den Treiber 44 auf die Ergebnisse eines Steueralgorithmus, der in die Steuerung 49 einprogrammiert ist. Die Steuerung 49 stellt die Motorgeschwindigkeit auf der Basis einer Reihe von voreingestellten Werten und auf der tatsächlichen aktuellen Geschwindigkeit des Motors 28, wie sie durch die von dem Codierer 41 empfangene Rückkopplung angegeben ist, ein.
Im folgenden wird nun die grundlegende Funktionsweise des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 beschrieben. Bei der Beschreibung der Funktionsweise des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 wird ferner ein exemplarisches Ausführungsbeispiel für einen Steueralgorithmus 60 (siehe 3–5), der bei der Steuerung 49 des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 verwendet werden soll, beschrieben.
Man beachte, daß das Flußdiagramm der 3–5 die Architektur, Funktionalität und den Betrieb einer möglichen Implementierung der Wendemodulsteuersoftware zeigt. Diesbezüglich stellt jeder Block ein Modul, Segment oder einen Abschnitt eines Codes dar, das bzw. der eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zum Implementieren der spezifizierten Logikfunktionen(en) umfaßt. Es sei ebenfalls erwähnt, daß die in den Blöcken angegebenen Funktionen bei manchen alternativen Implementierungen auch in einer anderen Reihenfolge als der in den 3–5 angegebenen stattfinden können. Beispielsweise können zwei Blöcke, die in den 3–5 nacheinander gezeigt sind, in der Tat im wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden, je nach der betreffenden Funktionalität, wie nachstehend näher erläutert wird.
Wenn die Medienhandhabungsvorrichtung 13 eingeschaltet wird, wird das Wendemodul 17 mit Leistung versorgt, und die Steuerung 49 beginnt, den Steueralgorithmus 60 auszuführen.
Die erste Phase des Steueralgorithmus 60 ist eine Initialisierungsroutine 61. Bei der Initialisierungsroutine 61 gibt der Steueralgorithmus 60 eine Anweisung an den Treiber 44 aus, den Wendemotor 28 zu starten (Block 62) und anschließend die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 28 inkremental zu erhöhen (Block 63). Die Steuerung 49 überwacht die Geschwindigkeit des Motors 28 durch die Rückkopplung 52 des Codierers 41 (Block 64). Die Steuerung 49 ist mit einer Zielmotorgeschwindigkeit vorprogrammiert, und auf ein Empfangen von Daten über die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 28 von dem Codierer 41 hin vergleicht sie die tatsächliche Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 28 mit der Zielgeschwindigkeit (Block 65). Die Steuerung 49 muß nicht jedes Signal, das von dem Codierer 41 gesendet wird, mit der Zielgeschwindigkeit vergleichen. Vielmehr tastet die Steuerung 49 die Geschwindigkeit vorzugsweise mittels eines Zeitgebers ab, so daß der Vergleich immer im Abstand einer bestimmten Anzahl von Millisekunden erfolgt. Die Zeit zwischen Abtastwerten ist üblicherweise als die „Abtastperiode" bekannt.
Wie bei Block 66 gezeigt ist, weist die Steuerung 49 den Treiber 44 an, die Geschwindigkeit des Motors 28 weiterhin zu erhöhen, falls die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors 28 geringer ist als die Zielgeschwindigkeit. Die Geschwindigkeit des Motors 28 wird gesteuert, indem die an den Motor 28 angelegte Spannung eingestellt wird. Das heißt, daß, falls eine zusätzliche Geschwindigkeit gewünscht wird, der Treiber 44 die an den Motor 28 angelegte Spannung erhöht. Falls die tatsächliche Geschwindigkeit des Motors gleich der Zielgeschwindigkeit ist, fährt der Algorithmus 60 fort und weist den Treiber 44 nicht an, die Geschwindigkeit des Gleichstrommotors 28 zu inkrementieren.
Wenn die Geschwindigkeit des Motors 28 festgestellt ist, stellt die Initialisierungsroutine 61 anschließend das Drehmoment des Motors 28 ein. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann der Algorithmus zum Einstellen des Drehmoments des Motors 28, wie nachstehend beschrieben wird, parallel zu der oben erläuterten Geschwindigkeitseinstellroutine betrieben werden. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird jedoch zuerst die Motorgeschwindigkeit festgestellt, bevor der Algorithmus beginnt, das entsprechende Motordrehmoment einzustellen.
Der Treiber 44 weist vorzugsweise die Fähigkeit auf, den Strom sowie die Spannung, der bzw. die während des Betriebs an den Motor 28 geliefert wird, einzustellen. Ein Einstellen des an den Motor 28 gelieferten Stroms stellt das Drehmoment ein, das der Motor 28 auf ein Materialblatt 38 ausübt, das durch das Wendemodul 17 wandert. Das Hauptziel dieses Abschnitts der Initialisierungsroutine 61 besteht darin, einen maximalen Strom einzustellen, der während des Betriebs an den Motor 28 angelegt wird. Dieser maximale Strom ist selbstverständlich gleichbedeutend mit einem maximalen Drehmoment, das der Motor an das Blattmaterial 38, das durch das Wendemodul 17 gehandhabt wird, anlegt. Da ein Ziel während eines normalen Betriebs des Wendemoduls darin besteht, kein Materialblatt 38 vorzeitig von der Bilderzeugungsvorrichtung 11 wegzuziehen, wird der maximale Strompegel vorzugsweise eingestellt, bevor das Blattmaterial 38 durch die Bilderzeugungsvorrichtung 11 bewegt wird. Wie Fachleute erkennen werden, hängt der maximale Strom nicht nur von dem jeweiligen verwendeten Motor 28 ab, sondern auch von der jeweiligen verwendeten Bilderzeugungsvorrichtung 11 und den jeweiligen verwendeten Wenderollen 37a, 37b.
Im Betrieb beginnt die Stromeinstellroutine damit, daß der Motor 28 mit einem sehr hohen Strom versorgt wird (Block 67). Dieser Pegel des Anfangsstroms hängt größtenteils von dem spezifischen Motor 28 ab, der bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 verwendet wird. Anschließend wird der Treiber 44 durch die Initialisierungsroutine 61 angewiesen, den an den Motor 28 gelieferten Strom allmählich zu verringern (Block 68). Vorzugsweise verringert der Treiber 44 die gelieferte Strommenge im Abstand einer bestimmten Anzahl von Millisekunden (z. B. alle 20 Millisekunden (ms)) um einen festgelegten, willkürlichen geringen Betrag (Delta₁). Nachdem der Strom verringert ist, prüft die Routine während der Verzögerung von 20 ms die Geschwindigkeit des Motors 28 (Block 69) und vergleicht die Motorgeschwindigkeit mit der Zielgeschwindigkeit (Block 70). Falls die Geschwindigkeit des Motors 28 die Zielgeschwindigkeit unterschreitet, ist die Routine abgeschlossen. Falls die Geschwindigkeit des Motors 28 jedoch konstant bei der Zielgeschwindigkeit bleibt, fährt die Routine fort, und der Treiber 44 verringert die an den Motor 28 gelieferte Strommenge noch weiter (Block 71).
Wenn die Geschwindigkeit des Motors 28 den Zielgeschwindigkeitswert unterschreitet, bedeutet dies, daß der an den Motor 28 gelieferte Strom nicht ausreichend ist, um den Motor 28 weiterhin bei der Zielgeschwindigkeit arbeiten zu lassen. Die Initialisierungsroutine 61 erhöht anschließend den an den Motor 28 gelieferten Strom zurück auf den vorherigen Stromwert, indem sie Delta₁ zu dem Strom hinzufügt (Block 72). Dieser Strompegel ist der minimale Strom, der benötigt wird, um das System zu bewegen, ohne daß sich ein Blattmaterial 38 in dem System befindet (lediglich die Rollen 37a, 37b). Dieser Strompegel kann als „I_min" bezeichnet werden.
Der Strom I_min liefert dem Motor 28 nicht genügend Drehmoment, um den Motor 28 zu starten und um während des Betriebs Blattmaterial 38 durch das exemplarische Ausführungsbeispiel 27 zu bewegen. Für einen normalen Betrieb erhöht die Initialisierungsroutine 61 des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 den an den Motor 28 gelieferten Strom um einen derartigen Betrag (Delta₂), daß der gelieferte Strom gleich I_min + Delta₂ ist. Dieser Stromwert kann als die „Stromgrenze" bezeichnet werden. Die Stromgrenze ist der maximale Strom, der während des Betriebs des bevorzugten Ausführungsbeispiels 27 verwendet wird. Die Strom grenze stellt auch die Drehmomentgrenze des Motors 28 während des Betriebs dar (Block 73).
Der Betrag, um den der minimale Strom (I_min) erhöht wird (Delta₂), ist ein Wert, der von Fachleuten ohne weiteres experimentell bestimmt werden kann. Das durch den Motor 28 unter der Stromgrenze ausgeübte Drehmoment ist vorzugsweise ein ausreichendes Drehmoment, um den Motor 28 zu starten, die Rollen 37a, 37b zu drehen und während des Betriebs Blattmaterial 38 während des Betriebs durch das Wendemodul 17 zu transportieren. Somit kann man durch Experimentieren den entsprechenden Wert von Delta₂ bestimmen, um die entsprechende Stromgrenze zu ergeben. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 ist die Stromgrenze vorzugsweise nicht so viel Strom, daß ein Stück Blattmaterial 38 des Wendemoduls 17 aus der Bilderzeugungsvorrichtung 11 gezogen wird.
Wenn die Geschwindigkeit des Motors 28 und das Drehmoment des Motors 28 eingestellt sind, ist die Initialisierungsroutine 61 abgeschlossen. Im Grunde ist diese Initialisierungsroutine 61 eine Kalibrierungsprozedur für das Wendemodul 17 des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27. Bei dem exemplarischen Ausführungsbeispiel 27 wird diese Kalibrierungsprozedur beispielhafterweise lediglich einmal durchgeführt. Bei den aktuellen Implementierungen eines Wendemoduls mit einem Schrittmotor werden zwischen jedem Materialblatt, das durch das Wendemodul gehandhabt wird, ähnliche Kalibrierungsprozeduren benötigt. Die Tatsache, daß das exemplarische Ausführungsbeispiel 27 eine Initialisierungsroutine 61 lediglich einmal durchführt, erhöht die Geschwindigkeit, mit der ein Wendemodul 17 arbeiten kann, gegenüber einem ähnlichen Wendemodul, das einen Schrittmotor aufweist, beträchtlich.
Nachdem das Drehmoment bei der Initialisierungsroutine 61 eingestellt wurde, bleibt das Drehmoment für den Rest des Betriebs des exemplarischen Ausführungsbeispiels 27 vor zugsweise auf diesem Pegel. Jegliche Einstellungen, die an dem Motor 28 durchgeführt werden, werden vorzugsweise durch Einstellungen der an den Motor 28 gelieferten Spannung bewerkstelligt.
Nachdem der Gleichstrommotor 28 einen stabilen Geschwindigkeitswert erreicht hat, der gleich der Zielgeschwindigkeit ist, und nachdem ein entsprechendes Drehmoment eingestellt wurde, kann der Betrieb des Wendemoduls 17 beginnen (Block 75). Anfänglich ist das exemplarische Ausführungsbeispiel der Wendesteuerung 49 mit einem Systemzeitgeber bzw. einem Systemtakt ausgestattet. Dies kann optional ein Systemtakt für die Papierhandhabungsvorrichtungssteuerung 23 sein. Ungeachtet dessen beginnt der Algorithmus 60 zum Steuern des Wendemoduls 17 einen normalen Betrieb, indem er den Zeitgeber abliest (Block 76) und einen anfänglichen Zeitgeberwert aufzeichnet. Anschließend beginnt der Algorithmus 60, den aktuellen Zeitgeberwert mit dem anfänglichen Zeitgeberwert zu vergleichen. Falls die Differenz zwischen diesen beiden Zeitgeberwerten weniger als 100 ms beträgt, fährt der Algorithmus 60 fort, den Zeitgeber zu prüfen und die Zeitgeberwerte zu vergleichen. Erst wenn die Differenz zwischen dem anfänglichen Zeitgeberwert und dem aktuellen Zeitgeberwert größer als oder gleich 100 ms ist, darf der Algorithmus 60 fortfahren (Block 77).
Nachdem der geeignete Zeitgeberwert erreicht ist, leitet der Algorithmus 60 eine Leseroutine ein. Bei einem Gleichstrommotor 28 ist eine Leseroutine nur einmal alle 100 ms notwendig, oder, bei manchen Ausführungsbeispielen, sogar nur einmal in einem längeren Zeitraum. Dies stellt noch einen weiteren Vorteil der Verwendung eines Gleichstrommotors im Gegensatz zu einem Schrittmotor dar. Optional kann die Verzögerung bei der Durchführung der Routine 60 auf der Grundlage der einzelnen Parameter des vorliegenden Systems feinabgestimmt werden. Somit könnte die Leseroutine häufiger als einmal alle 100 ms oder auch weniger häufig, je nach Wunsch, durchgeführt werden. Man wäre in der Lage, die entsprechende Verzögerung für ein gegebenes System auf der Grundlage von Erfahrung und/oder Experimentieren zu bestimmen. Bei der beispielhaften Umgebung 10 und der beispielhaften Medienhandhabungsvorrichtung 13 ist jedoch einmal alle 100 ms ausreichend.
Wenn der Zeitgeber seine Schwelle erreicht, beginnt der Algorithmus 60 die Leseroutine, indem er die Anzahl von Pulsen, die pro Sekunde durch den Codierer 41 emittiert werden, liest (Block 78). Diese Eingabe wird dann durch ein digitales Filter geführt (Block 79), um ein Rauschen in dem System herauszufiltern. Die gefilterten Daten werden mit einer Nachschlagtabelle für den Codierer 41 verglichen, um bei der Geschwindigkeit des Motors 28 anzugelangen (Block 81).
Der Algorithmus 60 ist mit einer Zielmotorgeschwindigkeit ausgestattet, die auf dem Drehmoment und der Beschleunigung, das bzw. die für das Blattmaterial gewünscht ist, beruht. Wie oben erwähnt wurde, werden die Daten aus dem Codierer 41 in eine Motorgeschwindigkeit umgewandelt (Block 81), und dieser Wert wird mit dem Zielmotorgeschwindigkeitswert verglichen (Block 82). Falls die Geschwindigkeit des Motors 28 dem Ziel gleicht (Block 83), ist keine Geschwindigkeitseinstellung notwendig, und der Algorithmus 60 kehrt zu der Zeitgeberroutine zurück. Falls die Geschwindigkeit des Motors 28 jedoch nicht gleich der gewünschten Zielgeschwindigkeit ist, leitet der Algorithmus eine Einstellroutine 84 ein.
Die Zielgeschwindigkeit wird aus einer Kenntnis der Geschwindigkeit berechnet, bei der gewünscht wird, daß sich das Blattmaterial 38 bewegen läßt (bei dem obigen Beispiel 300 m/s). Wenn diese Geschwindigkeit und das Übersetzungsverhältnis bekannt sind, können Fachleute ohne weiteres die Zielmotorgeschwindigkeit berechnen.
Die Einstellroutine beginnt damit, die Differenz zwischen der Zielgeschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit zu nehmen (Block 85). Diese Differenz kann als Fehlerwert gesehen werden. Dieser Fehlerwert wird anschließend an eine PID-Steuerroutine (PID = proportional-integralderivative) übertragen (Block 86). Allgemein beschrieben, berechnet die PID-Steuerroutine vorzugsweise eine Veränderung der Motorgeschwindigkeit auf der Basis des Fehlerwerts unter Verwendung der folgenden Formel: (Kd·dΔS/dt) + (Ki·∫ΔSdt) + Kp·ΔS. In der Formel sind Kd, Ki und Kp konstante Werte oder „Zuwächse". Der Begriff ΔS spiegelt den Fehlerwert wider; dΔS/dt ist die Ableitung, bezogen auf die Zeit, des Fehlerwerts; und ∫ΔSdt ist das Integral, bezogen auf die Zeit, des Fehlerwerts. Somit kann die Konstante Kp als proportionaler Zuwachs; Kd als Ableitungszuwachs; und Ki als integraler Zuwachs betrachtet werden. Die obige PID-Gleichung kann viele Formen annehmen, und es können auch andere Fehlerkorrekturalgorithmen verwendet werden.
Wie oben erwähnt wurde, ist die Ausgabe der PID-Steuerroutine ein Einstellwert für den Gleichstrommotor 28. Dieser Einstellwert spiegelt wider, um wieviel die Motorgeschwindigkeit erhöht oder verringert werden sollte, um die Geschwindigkeit des Motors 28 zu dem Zielwert zurückzubewegen. Der Einstellwert wird anschließend in eine Begrenzungsroutine eingegeben (Block 87), so daß die Geschwindigkeit des Motors 28 nicht unter eine bestimmte Schwelle abfällt oder über eine bestimmte Schwelle erhöht wird. Falls der Einstellwert zwischen voreingestellten Grenzwerten für die Motorgeschwindigkeit liegt, wird die Geschwindigkeit des Motors 28 um den Einstellbetrag eingestellt (Block 88). Diese Einstellung wird vorzugsweise dadurch bewerkstelligt, daß die Steuerung 49 die an den Motor 28 gesandte Spannungsmenge verändert. Die richtige Spannungsmenge wird in der Regel aus einer Nachschlagtabelle in der Steuerung 49 erhalten. Wenn die Motorgeschwindigkeit einge stellt ist, schließt die Einstellroutine, und der Algorithmus 60 fährt entlang seinem Weg fort.
Am Ende des Algorithmus 60 führt der Algorithmus 60 eine Prüfung durch, um zu sehen, ob durch den Benutzer ein Motor-Aus-Signal erzeugt wurde (Block 89). Falls kein Aus-Signal erfaßt wird, kehrt der Algorithmus 60 zu der Zeitgeberroutine zurück. Falls ein Aus-Signal erfaßt wird, wird der Motor 28 selbstverständlich durch den Algorithmus 60 abgeschaltet.
Der Steueralgorithmus kann in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination derselben implementiert sein. Bei manchen Ausführungsbeispielen ist der Steueralgorithmus in Software oder Firmware implementiert, die in einem Speicher gespeichert ist und durch ein geeignetes Anweisungsausführungssystem ausgeführt wird. Falls es in Hardware implementiert ist, wie bei einem alternativen Ausführungsbeispiel, kann das Steuersystem mit einer beliebigen einer Kombination der folgenden Technologien, die alle in der Technik hinreichend bekannt sind, implementiert sein: mit (einer) diskreten Logikschaltung(en), die Logikgatter zum Implementieren der Logikfunktionen auf Datensignale hin aufweist bzw. aufweisen, mit einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC), die entsprechende kombinatorische Logikgatter aufweist, mit (einem) programmierbaren Gatterarray(s) (PGA), einem feldprogrammierbaren Gatterarray (FPGA) usw.
Der Steueralgorithmus, der eine geordnete Auflistung von ausführbaren Anweisungen zum Implementieren von Logikfunktionen aufweist, kann in einem beliebigen computerlesbaren Medium zur Verwendung durch ein oder in Verbindung mit einem bzw. einer Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -gerät, beispielsweise einem computerbasierten System, einem einen Prozessor enthaltenden System oder einem anderen System verkörpert sein, das die Anweisungen von dem bzw. der Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -gerät abrufen und die Anweisungen ausführen kann. Im Kontext dieses Dokuments kann ein „computerlesbares Medium" eine beliebige Einrichtung sein, die das Programm zur Verwendung durch das bzw. die oder in Verbindung mit dem bzw. der Anweisungsausführungssystem, -vorrichtung oder -gerät enthalten, speichern, kommunizieren, weiterverbreiten oder transportieren kann. Das computerlesbare Medium kann beispielsweise ein(e) elektronische(s), magnetische(s), optische(s), elektromagnetische(s), Infrarot- oder Halbleitersystem, -vorrichtung oder -gerät oder ein Ausbreitungsmedium sein, ist jedoch nicht auf dieselben beschränkt. Spezifischere Beispiele (eine nicht erschöpfende Liste) des computerlesbaren Mediums enthalten folgende: eine elektrische Verbindung (elektronisch), die einen oder mehrere Drähte aufweist, eine tragbare Computerdiskette (magnetisch), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) (elektronisch), einen Nur-Lese-Speicher (ROM) (elektronisch), einen löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM oder Flash-Speicher) (elektronisch), einen Lichtwellenleiter (optisch) und einen tragbaren Compact-Disk-Nur-Lese-Speicher (CDROM)(optisch). Man beachte, daß das computerlesbare Medium sogar Papier oder ein anderes geeignetes Medium sein könnte, auf das das Programm gedruckt ist, da das Programm elektronisch aufgenommen, beispielsweise über ein optisches Scannen des Papiers oder des anderen Mediums, daraufhin zusammengestellt, interpretiert oder auf andere geeignete Weise verarbeitet werden kann, falls nötig, und dann in einem Computerspeicher gespeichert werden kann.

Claims

System zum Handhaben eines Blattmaterials (38), wobei das System folgende Merkmale aufweist: eine Welle zum Beschleunigen eines Blattmaterials (38); und ein Antriebssystem zum Veranlassen der Welle, sich zu drehen, wobei das Antriebssystem einen Gleichstrommotor (28) aufweist, der konfiguriert ist, um die Welle anzutreiben; bei dem das Antriebssystem ferner folgende Merkmale aufweist: einen dem Gleichstrommotor (28) zugeordneten Codierer (41) zum Sammeln von Informationen bezüglich einer Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28); eine Steuerung (23) zum Empfangen der Informationen von dem Codierer (41) und zum Ausführen eines Algorithmus, um den Betrieb des Gleichstrommotors (28) zu beeinflussen; und einen Treiber zum Verteilen von Leistung an den Gleichstrommotor (28) auf der Basis einer Eingabe von der Steuerung (23), wobei der Algorithmus (60) eine Initialisierungsroutine umfasst, um basierend auf Informationen von dem Codierer (41) eine Zielgeschwindigkeit und ein Drehmoment des Gleichstrommotors (28) einzustellen.
System gemäß Anspruch 1, bei dem der Gleichstrommotor (28) ein bürstenloser Gleichstrommotor ist.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Welle und das Antriebssystem in einer Wendevorrichtung enthalten sind, wobei die Wendevorrichtung ferner in einer Medienhandhabungsvorrichtung (13) untergebracht ist, die neben einer Bilderzeugungsvorrichtung (11) angeordnet ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Blattmaterial (38) Papier umfaßt.
System gemäß Anspruch 4, bei dem die Welle ein Reibungsbauelement umfaßt, das derart konfiguriert ist, daß die Welle das Papier durch einen Kontakt zwischen dem Reibungsbauelement und dem Papier beschleunigt.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Algorithmus konfiguriert ist, um im Betrieb die Informationen von dem Codierer (41) zu empfangen, einen Fehlerwert, der der Differenz zwischen einer tatsächlichen Geschwindigkeit des Motors und einer Zielgeschwindigkeit des Motors entspricht, zu berechnen, und die Geschwindigkeit des Motors um einen Betrag, der der Ausgabe eines Proportional-Integral-Differential-Rückkopplungssteu-erungsystems, das den berechneten Fehlerwert verwendet, entspricht, einzustellen.
System gemäß Anspruch 6, bei dem die Motorgeschwindigkeit durch den Algorithmus eingestellt wird, indem die an den Motor gelieferte Spannung gesteuert wird.
System gemäß Anspruch 7, bei dem das System in Verbindung mit einer Computerdruckervorrichtung verwendet wird, derart, daß das Blattmaterial (38) durch die Welle von der Computerdruckervorrichtung aufgenommen wird.
Verfahren zum Beschleunigen eines Blattmaterials (38), das folgende Schritte aufweist: Bereitstellen eines Gleichstrommotors (28), der mit einer Drängwelle verbunden ist; Bereitstellen eines an den Gleichstrommotor (28) angefügten Codierers (41), wobei der Codierer mit einem Sensor ausgestattet ist, der in der Nähe einer Antriebswelle (29) des Gleichstrommotors (28) positioniert ist; Aufnehmen eines Blattmaterials (38) an der Drängwelle; und Beschleunigen des Blattmaterials (38), durch einen Kontakt mit der Drängwelle, auf eine Geschwindigkeit, die einer Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28) entspricht, wobei das Verfahren während einer Initialisierung basierend auf Informationen von dem Codierer (41) eine Zielgeschwindigkeit und ein Drehmoment des Gleichstrommotors (28) einstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 9, das während des Betriebs ferner folgende Schritte aufweist: Überwachen der Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28); und Einstellen der Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28), um das Drehmoment, das an das Blattmaterial (38) angelegt wird, aufrechtzuerhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 10, bei dem das Überwachen folgende Schritte umfaßt: Lesen einer Geschwindigkeit der Antriebswelle (29) mit dem Sensor, wobei die Geschwindigkeit der Antriebswel le (29) einer Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28) entspricht; und Senden von Informationen bezüglich der Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28) von dem Codierer (41) an eine Steuerung (23).
Verfahren gemäß Anspruch 11, bei dem das Einstellen folgende Schritte umfaßt: Empfangen der Informationen bezüglich der Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28), die von dem Codierer (41) an die Steuerung (23) gesandt werden; Berechnen eines Fehlerwerts durch Vergleichen der Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28) mit einer Zielgeschwindigkeit; und Berechnen einer Einstellung, die an der Geschwindigkeit des Gleichstrommotors (28) durchgeführt werden muß, um den Fehlerwert zu minimieren.
Verfahren gemäß Anspruch 12, bei dem die Einstellberechnung folgende Schritte umfaßt: Verwenden einer Proportional-Integral-Differential-Gleichung, um einen ersten Einstellwert als Funktion des Fehlerwerts zu erzeugen; Berechnen eines zweiten Einstellwerts, der einem Betrag einer Spannungsänderung an dem Motor auf der Basis des ersten Einstellwerts entspricht; und Bewirken, daß die an den Gleichstrommotor (28) gesandte Spannung um einen Betrag, der dem zweiten Einstellwert entspricht, modifiziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 13, bei dem die Proportional-Integral-Differential-Gleichung die Form (Kd·dΔS/dt) + (Ki·∫ΔSdt) + Kp·ΔS aufweist, wobei Kd, Ki und Kp Konstanten sind, ΔS der Fehlerwert ist, dΔS/dt die Ableitung, bezogen auf die Zeit, des Fehlerwerts ist, und ∫ΔSdt das Integral, bezogen auf die Zeit, des Fehlerwerts ist.