DE2036374B2 - Einrichtung zur Steuerung des Papiervorschubes bei Druckern - Google Patents

Einrichtung zur Steuerung des Papiervorschubes bei Druckern

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DE2036374B2 DE2036374A DE2036374A DE2036374B2 DE 2036374 B2 DE2036374 B2 DE 2036374B2 DE 2036374 A DE2036374 A DE 2036374A DE 2036374 A DE2036374 A DE 2036374A DE 2036374 B2 DE2036374 B2 DE 2036374B2
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Description

Die Anmeldung betrifft eine Einrichtung zur Steuerung des Papiervorschubs und seines genauen Anhultens in einer gewünschten Stellung für Drucker gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist eine derartige Steuereinrichtung für den Formularbahnvorschub bekannt (DE-AS 11 99 287), die das Beschicken eines Hydraulikmotors mit Druckflüssigkeit regelt, wobei neben dem Stillstand des Motors zwei nur jeweils konstante Geschwindigkeiten für den Motor und damit für den Papiervorschub einstellbar sind. Der bekannte Hydraulikmotor weist ein geringes Trägheitsmoment auf, doch ist der verwendete Sollwertgeber dabei nicht als Sollspannungsgeber ausgebildet.
Bei der bekannten Verwendung von Spannungen zur Steuerung von elektrischen Antrieben (DE-OS 38 995) wird die Motor-lstdrehzahl mit einer bestimmten vorgegebenen Motor-Solldrehzahl verglichen und auf deren Drehzahl gebracht bzw. gehalten. Der hierbei verwendete Gleichstrommotor besitzt jedoch kein geringes Trägheitsmoment.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hei Druckern ein Papiervorschubsteuersystem von uerin gen Kr. 'en. hoher Genauigkeit und Zuverlässigkeit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß iril öcr im I'alentansr inh 1 angegebenen Fi ''Milling gelöst.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Papiervorschub bei unterschiedlich großer Geschwindigkeit exakt eingestellt werden kann, wobei die Anhaltevorrichtung keine mechanischen Sperrglieder aufweist.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Ei findung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Ein Ausführungibeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische perspektivische Ansicht der mechanischen Einheiten enthaltendes Blockdiagramm gemäß der Erfindung,
F i g. 2 Diagramme des Verhaltens der verschiedenen Spannungen und Ströme,
Fig.3 ein Schaltbild des Sollwertgebers und der Spannungsvergleichsschaltungund
F i g. 3a ein gleichwertiges Schaltbild der Spannungsvergleichsschaltung.
Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 treibt der Papiervorschtibmotor I die Zahnkettenvorrichfiing 2 an, die die Papierbahn 1 mitnimmt. Auf der Motorwelle oder einer sonstigen durch den Motor positiv angetriebenen Welle sind angebracht: Eine einer aus der Lampe 5 und der Photodiode β bestehenden photoelck tri'.chen Aufnahmevorrichtung zugeordnete Phoioscheibc 4, die an ihrem Umfang eine Gruppe von im v. ei hselseitu'en gleichen Abstund voneinander an-
geordneten Löchern aufweist und ein gescjjwindigkeits- *_, proportionaler Gleichstromgenerator 7, der an seinen
f Anschlössen eine der Drehzahl des Motors porportiona-
Ie Spannung liefert
e Die Entfernung zwischen den Löchern am Umfang
der Photoscheibe 4 ist so, daß der Winkel, über den der
Sj Motor umlaufen muß, damit jedes Loch in der
Photoscheibe diese Entfernung durchläuft gleich ist
dem Winkel, der für den Motor zum Vorschub des
S! Papiers um einen Zeilenabstand erforderlich ist
fe Dadurch erhält die Photodiode einen Lichtimpuls und
f- liefert jedesmal, wenn sich das Papier um einen
Zeilenabstand vorbewegt einen elektrischen Impuls. ■^ Wie bereits festgestillt erfolgt der Papiervorschub
entweder »schrittweise« (wobei sich jeder Schritt über f einen, zwei oder drei Zeilenabstände erstreckt) oder in
' - »Sprüngen«, die das Papier um eine erheblich größere
Streck« vorbewegen. Der Sprung kann in Abhängigkeit von der Größe des erforderlichen Abstandes bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten erfolgen, wobei die Sprunggeschwindigkeit stets höher ist als die schrittweise Geschwindigkeit Es können be:spielsweise drei Geschwindigkeiten in Betracht kommen: Eine niedrige, d. h. die schrittweise Geschwindigkeit eine mittlere für »langsame« Sprünge und eine höhere für »schnelle« Sprünge. Mögliche Werte für diese drei Geschwindigkeiten können beispielsweise 600 mm/sec 1000 mm/sec. bzw. 1800 mm/sec. sein.
Gemäß F i g. 1 erhält die logische Schaltung 8 von dem Eingang 9 her die zu der erforderlichen Vorschubart, d. h. dem schrittweisen Vorschub um einen, zwei oder drei Zeilenabstände; dem langsamen Sprung oder dem schnellen Sprung; der Zeilenabständeanzahl pro Sprung, in Beziehung stehenden Befehle. Am Eingang 10 werden die aus der der Photoscheibe 4 zugeordneten Photozeile 6 kommenden Impulse in die Schaltung eingegeben.
Die logische Schaltung 8 bewirkt entsprechend den erhaltenen Befehlen die Steuerung des Sollwertgebers 11, der eire Sollwertspannung zum Bestimmen der Drehzahl des Motors erzeugt. Die Sollwertspannung wird an den Ausgangsanschluß 12 der Spannungsvergleichsschaltung 13 angelegt; in dieser Schaltung werden zwei Spannungen miteinander verglichen. Die erste ist die Sollwertspannung Vr, während die als tachometnsche Spannung bezeichnete zweite Spannung Vrder durch den geschwindigkeitsproportionalen Gleichstromgenerator erzeugten, an den Eingangsanschluß 14 angelegten Spannung proportional ist. Das Proportionalitätsverhäi'.ris ist so gewählt, daß für jede Sollwertspannung die bei der entsprechenden Drehzahl erzeugte tachometrische Spannung knapp unter der Sollwertspannung Vr liegt. Nun sei angenommen, daß das Proportionalitätsverhältnis gleich Eins ist so daß Vr die gleiche Spannung ist wie die durch den Gleichstromgenerator erzeugte tatsächiiche Spannung. In der Spannungsvergleichsschaltung wird die tachometrische Spannung von der Sollwertspannung abgezogen, und der ermittelte Unterschied ist die an den Ausgangsanschluß 15 des in zwei Richtungen arbeitenden Verstärkers 16 angelegte Differenzspannung Vy. Der Unterschied kann positiv sein, sofern die Sollwertspannung höher ist als die taehomctiiscne Spannung. In diesem KaII liefert der Ausgangsanschluß 17 der. Verstärke" einer positiven Strom, d. h. einen Strom, der bewirkt, dall der Motor in der zum Vorschub des Papiers passend ii Ric! '.mg umlauft. Im gegenteiligen !•'all ist der I -nterschie.j ncgaiiv, und der Verstarker führt dem Motor einen negativen Strom zu, der eine Bremswirkung hat Sofern der unterschied Null beträgt wird der Motor nicht mit Strom gespeist
Die Kurven nach Fig.2 zeigen die reziproken Verhältnisse zwischen der tachometrischen Spannung Vt, der Differenzspannung Vs und dem dem Motor
beispielsweise bei einem schnellen Sprung zugeführten
Speisestrom.
Entsprechend dem erhaltenen Befehl wählt die to logische Schaltung 8, wie nachstehend noch näher beschrieben, die dem schnellen Sprung zugeordnete Sollwertspannung aus.
Die Linie R (F i g. 2a) stellt diese Spannung Vr und die
Linie Tdie tachometnsche Spannung VVdar. Anfänglich bei stillstehendem Motor ist die tachometnsche Spannung gleich Null: Die Differenzspannung Vs, die den Unterschied zwischen Vr und Vr darstellt und in F i g. 2b durch die Linie S dargestellt ist ist gleich der gesamten Sollwertspannung Vn. Der Verstärker liefert einen in dem Diagramm nach F i g. ?c durch die Linie / dargestellten positiven Speisestrom (·<.
Mit dem Anlaufen und Beschleunigen des Motors liefert der geschwindigkeitsproportionale Gleichstromgenerator eine in Fig. 2a durch die Linie Tdargcstellte zunehmende Spannung. Die Differenzspannung Vs nimmc, wie durch die den Unterschied zwischen der Linie R und der Linie T darstellende Linie 5 veranschaulicht, entsprechend ab.
Wenn diese Spannung kleiner wird als ein den Sättigungsbedingungen des Verstärkers entsprechender vorbestimmter Schwellenwert W, wird die Stromabgabe / schwächer als der Höchstwert Im, und demzufolge nimmt die Beschleunigung und somit auch die Steilheit der Kurve Tab.
J5 Wenn die Stromabgabe so ist, daß sie die Reibungsverluste gerade ausgleicht, wird die Beschleunigung Null, und der Motor läuft mit konstanter Drehzahl.
Während der Drehbewegung sendet di» der Photoscheibe zugeordnete Aufnahmevorrichtung eine Anzahl •»o von Impulsen, die gleich der Anzahl der Zeilenabstände ist in die logische Schaltung 8, die sie mit Hilfe eines Zählers zählt. Wenn die Anzahl der aufgenommenen Impulse eine Größe n — k erreicht, worin η die Anzahl der Zeilenabstände des programmierten Sprungs und k *5 eine in passender Weise gewähltt ganze Zahl, beispielsweise k=5. bedeutet, wird die Sollwertspannung auf den dem schrittweisen Papiervorschub entsprechenden Wert VP gesenkt. Dadurch wird VK niedriger als Vt, so daß dem Verstärker ein negatives "ι) Spannungssignal zugeführt wird, der nunmehr einen negativen Strom Im liefert, der den Motor plötzlich bremst und seine Drehzahl auf den schrittweisen Wert verringert.
Dieses Bremsen erfordert die durch k Impulse in
"'"' Anspruch genommene Zeit. Wenn de" n. Impuls aufgenommen wird, wird die Sollwertspannung auf Null gebracht, die Differenzspannung wird negativ und der Bremsstrom bringt den Motor zum Halten.
Es leuchtet ein, daß die Genauigkeit der durch das Papier am Ende eines Vorschubvorganges erreichten Hncllagc von der Kimwrkbe.standij-rkeit des Bremsstroms abhängig ist: Sofern diese Einwii knag /,; stark ist. hält das f'i'.'-ier zu iri'i ar. uährcnd >ei /u schwacher Kinu irK'ing das i-'ap'er die r;cfii':e i ..:■:? '!herfahrt.
i ! g. > zeu:' d\<: -fchnltbiid' dc::, Sollwertgebers 11 uiiü der StMriM-in-.'S'.ergieidi'-schaltung 1 '
Der Soli.« r,ii'Liner 11 enika'·! dr·.: Trai -.'oren Tu T· üru; /Ί. bei.:· .'iswei'.o \ίγπ Νί'Ν'-Ί\η. w.r-_n l-'-wlekio-
ren aus einer gemeinsamen positiven Spnnnungsquelle + V (beispielsweise +20 Volt) über die jeweiligen Widerstände R\ R? bzw. R, gespeist werden Die Emitter sind geerdet, während die Kollektoren jeweils an die Anode von drei Dioden Di, Di bzw. D1 angeschlossen sind. Die Kathoden dieser Dioden sind alle an eine Seite 25 eines regelbaren Potentiometers Ri angeschlossen, dessen andere Seite geerdet ist. Die Basen der drei Transistoren sind jeweils an die drei Eingangsanschlüsse 21,22 bzw. 23 angeschlossen, an die die logische Schaltung 8 die der benötigten Sollwertspannung entsprechenden Befehlsmuster anlegen kann.
Für diese Befehlsmuster ist der Binärwert EINS eine positive .Spannung (beispielsweise +5 Volt), während der Binärwert NULL gleich 0 Volt ist.
Wenn an jeden der drei Eingänge 21, 22 bzw. 23 ein EINS-Signal, d. h. eine positive Spannung, angelegt wird, leiten die Transistoren, so daß ihr Kollektor jeweils praktisch auf 0 Volt geht und folglich die Stelle 25 auch 0 Volt aufweist und somit die Sollwertspannung Vr am Ausgangsanschluß 12 ebenfalls 0 Volt aufweist. Der Motor wird also nicht mit Strom gespeist, und es findet kein Papiervorschub statt.
Wenn an den Eingang 21 ein NULL-Signal angelegt wird, während die Eingänge 22 und 23 auf dem EINS-Wert verbleiben, schaltet der Transistor T, ab. so daß ein Strom über R\, D\ und Ri fließt und der Ausgangsanschluß 12 auf eine von den Widerstandswerten von R\ und Ri sowie von der Stellung des Läufers von Ra abhängige Sollwertspannung V1, gebracht wird. Da der Widerstand von R\ erheblich höher ist als der Widerstand von Rs. ist die Sollwertspannung Vp am Ausgangsanschluß 12 erheblich niedriger als die Speisespannung, wobei sie durch Einstellen des Läufers von R1 mit der Sollwertspannung des schrittweisen Papiervorschubs übereinstimmend gemacht wird.
Sofern an die beiden Eingänge 21 und 22 ein NULL-Signal angelegt wird, schalten die Transistoren T\ und T2 ab und werden die Widerstände R, und R2 parallel geschaltet. Der sich daraus ergebende Widerstandswert ist niedriger als im vorhergehenden Fall: die Spannung am Ausgangsanschluß 12 ist höher und gleich der Sollwertspannung K/ für den langsamen Sprung.
Wenn schließlich beide Eingänge 21 und 22 geerdet werden, werden die Widerstände R1 und /?j einander paralielgeschaltet und, da der Widerstandswert von /?3 gegenüber dem von /?, verhältnismäßig klein ist. ist der sich daraus ergebende Widerstand noch kleinen so daß demzufolge die Spannung am Ausgangsanschluß 12 verhältnismäßig hoch und gleich der Sollwertspannung Vs für den schnellen Sprung ist.
In der nachstehenden Tabelle sind die für jeden der vier Befehlsmuster an die Eingänge angelegten logischen Werte und die zu ihnen in Beziehung stehenden Sollwertspannungen angegeben:
Bedingungen Eingänge
21 22 23
Sollwertspannung
Stiistand EINS EINS EINS 0 Volt
Schrittweise NULL EINS EINS V1,
Langsamer NULL NULL EINS V1
Sprung
Schneller NULL EINS NULL Vs
Sprung
Es sei bemerkt, daß von den an den drei Eingängen möglichen acht Binätwerte-Kombinationen nur vier benutzt werden. Dadurch sind vier verbleibende Kombinationen bei Bedarf für zusätzliche Sollwertspannungen verfügbar. Die Wahl der vier Kombinationen ist einfach beispielsweise, da in Abhängigkeit von den Widerstandswerten und Ausführungen auch andere gewählt werden können.
Außerdem sei bemerkt, daß, da bei der bevorzugten Ausführungsform nur vier Sollwertspannungen benutzt werden, nur zwei Eingangsanschlüsse unbedingt benötigt werden, da sie vier verschiedene Kombinationen von angelegten Binärwerten zulassen wurden. Diese Ausführung würde jedoch zu starre Beschränkungen hinsichtlich der durch gegebene Widerstandswerte erzielbaren Spannungswerte bedinger..
Bei der beschriebenen Ausführung können die Werte der drei Widerstände frei so gewühlt werden, daß man das passendste Verhältnis zwischen den drei benötigten Papiervorschubgeschwindigkeiten erhält.
Der Läufer von R4 ermöglicht, wie bereits festgestellt, das genaue Einstellen beispielsweise der schrittweisen Vorschubgeschwindigkeit auf den verlangten Wert. Wenn R' den zwischen dem Läufer und Erde enthaltenen Teil des Widerstandes R* bedeutet, so ist die Sollwertspannung R' proportional, wobei der Verhältniskoeff'zient von der Kombination der Widerstände R], /?2. tfj abhängig ist. Deshalb sind die Verhältnisse zwischen den Spannungswerten von Ä'unabhängig. Das Einstellen des Läufers des Potentiometers verändert also nicht die Verhältnisse zwischen den Papiervorschubgeschwindigkeiten. Ein Satz geeigneter Werte für diese Widerstände ist beispielsweise folgender:
K1 = R2 = 2200 0hm
R3 = 400 0hm
R4 = 500 0hm.
was zu folgendem Satz von Spannungen führt:
= V
R'
2700
= K
Die Verhältnisse zwischen den Spannungen und den Vorschubgeschwindigkeiten sind somit:
VJ Vr = 1,69
= 3.24
Wenn beispielsweise die schrittweise Papiervor-
ϊο Schubgeschwindigkeit 560 mm/sec. beträgt, beträ·"*. die Geschwindigkeit für den langsamen Sprung etwa 950 mm/sec. und die Geschwindigkeit für den schnellen Sprung 1800 mm/sec.
Die Spannungsvergleichsschaltung 13 enthält die wie angegeben geschalteten Widerstände R* Rt und R-. Ihre Sollwertspannung Vr ist am Ausgangsanschluß 12 vorhanden, während die Differenzspannung V5 am Ausgangsanschlüß 15 vorhanden ist, der den Eingang in den in Fig.3 durch seinen Eingangswiderstand Rc dargestellten Verstärker 16 bedeutet
Der geschwindigkeitsproportionale Gleichstromgenerator 7 ist an die Anschlüsse 15 und 14 angeschlossen und liefert eine der Drehzahl des Motors und somit der Papiervorschubgeschwindigkeit propor-
β5 tionaie !stwertspar.nung V'T. Die Widerstände R6 und R7 bilden einen Spannungsteiler, so daß zwischen dem Ausgangsanschluß 15 und der Stelle 18 eine tachometrische Spannung VVgleich : VrR-Z(Re + Ri) vorhanden ist
Die Widerslandswerte von /?(, und Ri sind so gewählt, daß die tachometrische Spannung VYder Sollwertspannung Vft vergleichbar ist, d. h., daß es für jede Sollwertspt-nnung Vr eine Drehzahl des geschwindigkeitsproportionalen Gleichstromgenerators gibt, für die Vr gleich Vp ist. Bei Anwendung des Thevenin-Theorems kann der den geschwindigkeitsproportionalen rfleichstromgenerator und die Widerstände /?<, und Ry enthaltende Kreis durch einen Kreis ersetzt werden, der einen die Spannung Vr liefernden idealen Spannungsgeber CTenthält, der mit einem Widei stand Rcq in Reihe geschaltet ist, dessen Widerstandswert gleich dem der einander parallelgeschalteten Widerstände Rt, und R1 ist:
R1., =
Der Kreis des Vergleichers ist deshalb dem in F i g. 3a dargestellten gleichwertig, in welcher GR ein die Sollwertspannung Vr liefernder idealer Spannungsgeber R\ ein Widerstand gleich der Summe der Widerstandswerte des Widerstandes R^ und des Teiles /?'des in den Kreis eingeschalteten Potentiometers Rt
ist und R( der Eingangswiderstand des Verstärkers 16 ist. so daß die Differenzspannung K.,-der Spannungsabfall an diesem Widerstand Rc ist. Der Strom / ist gegeben durch die Gleichung
VK- VT = (R„ + R5' + R(.)/;
da Vs = Rc ■ I, kann die Gleichung wie folgt geschrieben werden:
Vn-V, = t(Ä„+R5 + R()R,]l'i = K\s = I-V
worin K eine Konstante und V's eine Ks proportionale fiktive Differenzspannung bedeutet.
Die Diagramme nach F i g. 2 sind auch gültig, wenn an Stelle der Spannung KVdes Gleichstromgenerators die effektive Spannung Vj in Betracht gezogen wird und wenn an Stelle der Differenzspannung Vs die fiktive Spannung V's berücksichtigt wirr), da VV proportional Vr und V-, proportional Ks ist. Dies bedeutet lediglich eine Veränderung des Maßstabes der Diagramme nach F i g. 2a und 2b: In diesem Fall für Vr = VT, V's = 0 und außerdem Vs = 0.
Hierzu 7\ Blatt Zciclinuimcn

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Steuerung des Papiervorschubs und seines genauen Anhaltens in einer gewünschten Stellung für Drucker, wobei das Papier durch eine Antriebseinrichtung mittels eines Motors geringer Trägheit vorgerückt wird und wobei ein Impulser zeuger mit einem Zeilenimpuls je Zeile und eine logische Steuereinrichtung vorgesehen sind, welche Steuereinrichtung Eingänge zum Empfangen von Befehlssignalen und von den Zeilenimpulsen und Ausgänge zum Abgeben von Befehlsmustern zur wahlweisen Betätigung der Antriebseinrichtung mit verschiedener Geschwindigkeit aufweist, wozu ein ii Sollwertgeber vorgesehen ist, dessen Werte von den Befehlsmustern bestimmt werden, und wobei ferner Vergleichsschaltungen zur Lage- bzw. Geschwindigkeitsregelung des Papiers vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollwertgeber (11) O/ehzahlen der Papierantriebseinrichtung entsprechen sollende Spannungen abgibt und mindestens einen ersten und einen zweiten Transistor (Γι, T2 bzw. T3) enthält, deren Kollektoren jeweils aus einer gemeinsamen Spannungsquelle über mindestens einen ersten und einen zweiten Widerstand (Ä|, R2 bzw. Rjj gespeist werden und deren Basen jeweils mindestens an einen ersten und einen zweiten Eingangsanschluß (21, 22 bzw. 23) angeschlossen sind, um die Befehlsmuster aufzuneh- jo men, während ihre Emitter unmittelbar an Erdpotentialen (0 Voll) liegen und die Kollektoren zusätzlich an die Eipgangselekxrode mindestens einer ersten und einer zweiten Diode (D,, D2 bzw. D3) angeschlossen sind, deren Ai jgangselektrode an 3> einen ersten feststehenden Anschluß (25) eines Potentiometers (A4) angeschlossen ist, daß der entgegengesetzte feststehende Anschluß des Potentiometers geerdet ist und der an den Läufer des Potentiometers angeschlossene Anschluß an dem Ausgsngsanschluß (12) des Sollwertgebers (11) liegt, wobei der Ausgangsanschluß (12) eine entsprechend der an die Eingangsanschlüsse angelegten Befehlsmuster aus einer Vielzahl von vorbestimmbaren Bezugsspannungen ausgewählte Bezugsspannung (Vr) liefert, daß eine Spannungsvergleichsschaltung (13) zum Vergleichen einer durch einen Tacho an der Papierantriebseinrichtung erzeugten tachometrischen Spannung (Vt) proportionalen Istwertspannung (V't) mit der Sollwertspannung (Vr) zum Erzeugen einer dem Unterschied zwischen der Sollwertspannung und der Istwertspannung proportionalen Differenzspannung (Vs) vorhanden ist und daß ein in zwei Richtungen arbeitender Verstärker zum Steuern der Drehzahl des als Gleichstrommotor ausgebildeten Papiervorschubmotors (1) mit Hilfe eines in seiner Größe und seiner Richtung durch die Differenzspannung bestimmten Speisestromes (^vorgesehen ist
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsvergleichsschaltung (13) mit einem vierten und einem fünften, zueinander in Reihe an einem Eingangsanschluß (Ausgangsanschluß 12 cfes Sollwertgebers 11) und einem Ausgangsanschluß (15) liegenden Widerstand (Rs, Λ7) und mit einem zwischen der Verbindungsstelle des vierten und des fünften Widerstandes und einem zweiten Eingangsanschluß (14) angeschlossenen sechsten Widerstand (Rb) versehen ist.
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