DE3335348A1 - Circuit arrangement for positioning systems having DC motors - Google Patents

Circuit arrangement for positioning systems having DC motors

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Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for carrying out adjustment tasks which are issued by a controller (S) as a required position (SP), using a motor (M) which is supplied with electrical power from a motor controller (MS) and whose rotational movement is recorded as the actual position (IP), by a sampling device (scanning device) (AT). A control stage (RT) in this case emits a control signal (RS) to the motor controller (MS) as a function of the respective adjustment task. The control signal (RS) is defined by stored marks (f1, f2). In the event of an incorrect adjustment, a readjustment is carried out and new corrected marks (f1n, f2n) are determined and stored. <IMAGE>

Description

Schaltungsanordnung für Positioniersysteme mit Gleich-Circuit arrangement for positioning systems with equal

strommotoren Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.Electricity motors The invention relates to a circuit arrangement according to the preamble of claim 1.

In Druckeinrichtungen der Kommunikationstechnik wird zum Bedrucken eines Aufzeichnungsträgers im allgemeinen ein Druckwerk entlang einer Schreibwalze bewegt. Das Druckwerk ist hierbei auf einem Wagen befestigt, der von einem Gleichstrommotor über einen Riemen angetrieben wird. Das Druckwerk besteht im wesentlichen aus einem Gleichstrommotor, der ein Typenrad bewegt. Das Typenrad weist Speichen auf, die an ihren Enden die abzudruckenden Schriftzeichen tragen. Ein weiterer Motor treibt die Schreibwalze an, die dadurch den Aufzeichnungsträger zeilenweise weiterbewegt. Während des Druckvorganges müssen mehrere Systeme positioniert werden.Printing is used in communication technology printing facilities a recording medium generally a printing mechanism along a platen emotional. The printing unit is attached to a carriage driven by a DC motor is driven by a belt. The printing unit consists essentially of one DC motor that moves a character wheel. The character wheel has spokes that carry the characters to be printed at their ends. Another engine drives the platen on, which thereby moves the recording medium line by line. Several systems have to be positioned during the printing process.

Um die Positioniersysteme in die ausgewählten Positionen zu bringen, werden mit den Motoren gezielte Verstellbewegungen ausgeführt. Hierbei werden die zu positionierenden Massen'derart beschleunigt und wieder abgebremst, daß sich deren Position um einen wählbaren Betrag möglichst schnell verändert.To bring the positioning systems into the selected positions, specific adjustment movements are carried out with the motors. Here are the To be positioned Massen'derart accelerated and decelerated again that their Position changed as quickly as possible by a selectable amount.

Die Verstellbewegungen werden im allgemeinen über einen Abtaster registriert. Ausführungsformen für den Abtaster sind in der Druckschrift "Technische Mitteilung aus dem Bereich Bauelemente, integrierte Drehzahlregelschaltung ICA 955" der Fa. Siemens auf den Seiten 18 und 19 beschrieben.The adjustment movements are generally registered via a scanner. Embodiments for the scanner are in the publication "Technical Communication from the area of components, integrated speed control circuit ICA 955 "from the company. Siemens on pages 18 and 19.

Kro 1 Obh / 28.09.1983 Damit der Motor einen Positioniervorgang, d.h. einen Verstellauftrag durchführt, wird die Istfunktionder Bewegung über die Zeit mit einer Soll funktion verglichen. Die Soll funktion der Bewegung über die Zeit ist derart festgelegt, daß sie auch unter den ungünstigsten Umständen, wie einem schwachen Motor, erhöhter Reibung durch Verschleiß oder Temperatureinflüsse und ähnlichem, eingehalten werden kann.Kro 1 Obh / 09.28.1983 So that the motor starts a positioning process, i.e. performs an adjustment job, the actual function of the movement is Time compared with a target function. The intended function of the movement over the Time is set in such a way that it can even under the most unfavorable circumstances, such as a weak engine, increased friction due to wear or temperature influences and the like, can be complied with.

Ergibt der Vergleich der Istfunktion mit der Soll funktion Abweichungen, so wird der Motor auf Freilauf geschaltet oder durch Erhöhung des Wertes des Stromes mit verstärktem Drehmoment beschleunigt bzw. abgebremst. Durch die Konzeption der Soll funktion kann in den meisten Fällen der Motor einen Verstellauftrag nicht mit der größtmöglichen Geschwindigkeit ausführen. Nicht einkalkulierte Einflüsse auf den Motor können eine gezielte Verstellung verhindern.If the comparison of the actual function with the target function results in deviations, so the motor is switched to freewheeling mode or by increasing the value of the current accelerated or decelerated with increased torque. By designing the In most cases the motor cannot respond to a setpoint function run at the highest possible speed. Influences that are not factored in the motor can prevent a specific adjustment.

Es ist Aufgabe der Erfindung eine Schaltungsanordnung anzugeben, durch die Positioniervorgänge mit Gleichstrommotoren mit der größtmöglichen Geschwindigkeit ausgeführt werden können.It is the object of the invention to specify a circuit arrangement by the positioning processes with DC motors at the highest possible speed can be executed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention by the in the characterizing part of claim 1 specified features solved.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß sie die Geschwindigkeit der Positioniervorgänge beliebig großen exemplarischen und betriebsbedingten Schwankungen von Motoren und bewegten Massen anpaßt.An advantage of the circuit arrangement according to the invention is that it the speed of the positioning processes of any size, exemplary and operational Adapts to fluctuations in motors and moving masses.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, daß hierdurch die volle Motorleistung nutzbar gemacht wird.Another advantage of the circuit arrangement according to the invention is that in this way the full engine power can be used.

Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß der Informationsgehalt des von der Regelstufe abgegebenen Regelsignals aus einer Beschleunigungs- und einer Bremszeit besteht.A particular advantage is that the information content of the The control signal emitted by the control stage consists of an acceleration and a Braking time exists.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung zur Ansteuerung eines Motors mit der erfindungsgemäßen Regelstufe und Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Regelstufe.The following is an embodiment of the circuit arrangement according to the invention described with reference to the drawing. 1 shows a block diagram of a Circuit arrangement for controlling a motor with the control stage according to the invention and FIG. 2 shows a block diagram of the control stage according to the invention.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung besteht aus einer Steuerung S mit einem Positionsgeber PG, einer Regelstufe RT, einer Motorsteuerung MS, einem Motor M und einem Abtaster AT. Die Steuerung S, die Motorsteuerung MS, der Motor M und der Abtaster AT sind an sich bekannte Baueinheiten und ihr Aufbau bzw. ihre Funktionsweise müssen nicht näher erläutert werden. Die Steuerung S gibt eine Sollposition SP an die Regelstufe RT. Diese gibt ein Regelsignal RS an die Motorsteuerung MS und bedarfsweise ein Nachverstellsignal NS an die Steuerung S. Die Motorsteuerung MS, die beispielsweise durch eine Transistorbrückenschaltung realisiert ist, bewirkt die Drehbewegung des Motors M. Diese wird von dem Abtaster AT registriert, der eine Istposition IP an die Regelstufe RT gibt. Unter der Sollposition SP und der Istposition IP ist hierbei jeweils die durch den Verstellauftrag einzunehmende bzw.The circuit arrangement shown in Fig. 1 consists of a controller S with a position encoder PG, a control stage RT, a motor control MS, a Motor M and a scanner AT. The control S, the motor control MS, the motor M and the scanner AT are known components and their structure or their The functionality does not need to be explained in more detail. The controller S gives a target position SP to the control stage RT. This sends a control signal RS to the engine control MS and if necessary a readjustment signal NS to the controller S. The engine controller MS, which is implemented, for example, by a transistor bridge circuit, causes the rotary movement of the motor M. This is registered by the scanner AT, the one The actual position IP to the control stage RT. Below the target position SP and the actual position IP is in each case the amount to be taken or received by the adjustment order.

eingenommene nächste Position, ausgehend von der derzeitigen Position, zu verstehen.the next position taken, starting from the current position, to understand.

Die in Fig. 2 dargestellte Regelstufe RT besteht aus einem Vergleicher VG, einer Rechenstufe R, einem Speicher SR und einem bedarfsweise vorgesehenen Steuerrechner ST.The control stage RT shown in FIG. 2 consists of a comparator VG, a computing stage R, a memory SR and a control computer provided as required ST.

Der Speicher SR ist ein allgemein bekannter Schreib-Lese-Speicher (RAM).The memory SR is a generally known read-write memory (R.A.M).

Im folgenden werden die Zusammenschaltung und die Wirkungsweise der Regelstufe RS, auch unter Bezugnahme auf Fig. 1, beschrieben.The interconnection and mode of operation of the Control stage RS, also with reference to FIG. 1, is described.

An einem Adresseingang A des Speichers SR liegt die vom Positionsgeber PG abgegebene Sollposition SP an. Von einem Leseausgang LA des Speichers SR werden daraufhin zwei Marken fl und f2 an den Steuerrechner ST gegeben, der daraus eine Beschleunigungszeit TE und eine Bremszeit TA bildet. Der Zusammenhang zwischen den beiden Marken fl und f2 und der Beschleunigungs- und Bremszeit TE, TA ist durch folgende Formeln gegeben: TE2= 2xSP/fl/(l+fl/f2) TA = TExfl/f2 Die Beschleunigungs- und Bremszeit TE, TA bilden den Informationsgehalt des Regelsignals RS, das an die Motorsteuerung MS gegeben wird.The position sensor is located at an address input A of the memory SR PG output target position SP. From a read output LA of the memory SR then given two marks fl and f2 to the control computer ST, which turns it into a Acceleration time TE and a braking time TA forms. The relationship between the both marks fl and f2 and the acceleration and deceleration time TE, TA is through the following formulas are given: TE2 = 2xSP / fl / (l + fl / f2) TA = TExfl / f2 The acceleration and braking time TE, TA form the information content of the control signal RS, which is sent to the Motor control MS is given.

Die Motorsteuerung MS beschleunigt den Motor M während der Beschleunigungszeit TE mit seinem vollen Drehmoment, und bremst ihn während der Bremszeit TA mit seinem vollen Drehmoment ab. Dies geschieht durch die Beaufschlagung des Motors M mit dem jeweils größtmöglichen Strom.The motor controller MS accelerates the motor M during the acceleration time TE with its full torque, and brakes it with its during the braking time TA full torque. This is done by acting on the motor M with the the greatest possible current in each case.

Nach der Verstellung des Motors M gibt der Abtaster AT die Istposition IP ab. Der Vergleicher VG vergleicht diese Istposition IP mit der vom Positions-geber PG abgegebenen Sollposition SP. Der Vergleicher VG gibt das Nachverstellsignal NS an die Steuerung S, welches durch die Dif- ferenz aus der Istposition IP und der Sollposition SP bestimmt ist. Dies bedeutet, daß bei einer korrekten Verstellung des Motors M, bei der die Istposition IP gleich der Sollposition SP ist, kein Nachverstellsignal NS abgegeben wird.After the adjustment of the motor M, the scanner AT gives the actual position IP off. The comparator VG compares this actual position IP with that of the position encoder PG output target position SP. The comparator VG outputs the readjustment signal NS to the control S, which is reference from the actual position IP and the target position SP is determined. This means that with a correct Adjustment of the motor M, in which the actual position IP equals the setpoint position SP is, no readjustment signal NS is issued.

Wenn die Istposition IP nicht mit der Sollposition SP übereinstimmt, wird weiter vom Vergleicher VG ein nicht näher bezeichnetes Signal an die Rechenstufe R gegeben.If the actual position IP does not match the target position SP, a signal, which is not specified in detail, is sent from the comparator VG to the computing stage R given.

Diese bildet daraus, d.h. abhängig von der Differenz aus der Istpostion IP und der Sollposition SP, neue Marken fln und f2n, die über einen Schreibeingang SE in den Speicher SR eingegeben werden. Hierbei ist unter einer Istposition IP(TE) bzw. IP(TA) der Verstellwinkel (und hier ein entsprechender Wert) des Rotors des Motors M während der Beschleunigungszeit TE bzw. während der Bremszeit TA zu verstehen. Die Abhängigkeit der neuen Marken fln und f2n ist durch folgende Formeln bestimmt: fln=2IP(TE)/TE2 f2n=2(2IP(TE)/TE - IP(TA)/TA)/TA Bei einer nicht korrekten Verstellung des Motors M werden also die Marken fl und f2 durch die neuen korrigierten Marken fln und f2n ersetzt.This forms from this, i.e. depending on the difference from the actual position IP and the set position SP, new marks fln and f2n, which have a write input SE can be entered into the memory SR. Here, under an actual position IP (TE) or IP (TA) the adjustment angle (and here a corresponding value) of the rotor of the Understand motor M during the acceleration time TE or during the braking time TA. The dependency of the new brands fln and f2n is determined by the following formulas: fln = 2IP (TE) / TE2 f2n = 2 (2IP (TE) / TE - IP (TA) / TA) / TA In the event of an incorrect adjustment of the motor M thus the marks fl and f2 are replaced by the new corrected marks fln and f2n replaced.

Auf Grund des Nachverstellsignales NS wird anschließend an eine nicht korrekte Verstellung des Motors M eine Nachverstellung durchgeführt. Diese läuft analog zur Verstellung mit einer neuen Sollposition SP ab.Due to the readjustment signal NS is then not to one correct adjustment of the motor M carried out a readjustment. This is running analogous to the adjustment with a new target position SP.

Der Speicher SR enthält für jeden Verstellauftrag (beispielsweise für eine Verstellung um 1, 2...i... Speichen bei einem Typenrad) zwei Marken fl und f2. Diese Marken fl, f2 können auf Grund von theoretischen Überlegungen und/ oder empirischen Versuchen werksseitig abgespeichert werden. Es ist auch möglich, die Marken fl, f2 gleich 1 zu setzen. Am Aufstellungsort der Druckeinrichtung wird dann eine Grundeinstellung durchgeführt. Mit den neu gewonnenen Marken fln, f2n, die dann abgespeichert sind, ist dann eine optimale Verstellgeschwindigkeit des Motors M gewährleistet.The memory SR contains for each calibration order (for example for an adjustment by 1, 2 ... i ... spokes on a type wheel) two marks fl and f2. These marks fl, f2 can be based on theoretical considerations and / or empirical tests stored at the factory will. It it is also possible to set the flags fl, f2 equal to 1. At the installation site of the printing device a basic setting is then carried out. With the newly acquired brands, f2n, which are then stored, is then an optimal adjustment speed of the motor M guaranteed.

Anstelle der Marken fl und f2 können im Speicher SR auch direkt die Beschleunigungszeit TE und die Bremszeit TA gespeichert sein. In diesem Fall ist dann der Steuerrechner ST in der Regelstufe RT nicht nötig. Das Regelsignal RS enthält dann die Information der Beschleunigungszeit TE, während der der Motor M mit einem Strom in der einen Richtung und der Bremszeit TA, während der der Motor M mit einem Strom in der anderen Richtung beaufschlagt wird.Instead of the marks fl and f2, the Acceleration time TE and braking time TA must be saved. In this case it is then the control computer ST is not necessary in the control stage RT. The control signal RS contains then the information of the acceleration time TE, during which the motor M with a Current in one direction and the braking time TA, during which the motor M with a Current is applied in the other direction.

Mit der erfindungsgemäßen Regelstufe RT sind Verstellaufträge, d.h. Positioniervorgänge mit der größtmöglichen Geschwindigkeit durchführbar. Bei einer unkorrekten Verstellung, auf Grund von magnetischen, thermischen oder verschleiß- und reibungsbedingten Einflüssen, ist eine schnelle Anpassung an die neuen Bedingungen gewährleistet.With the control stage RT according to the invention, adjustment jobs, i.e. Positioning processes can be carried out at the highest possible speed. At a incorrect adjustment due to magnetic, thermal or wear and tear and friction-related influences, is a quick adjustment to the new conditions guaranteed.

Die Verstellgeschwindigkeit ist nur vorübergehend reduziert.The adjustment speed is only temporarily reduced.

5 Patentansprüche 2 Figuren Bezugszeichenliste S Steuerung PG Positionsgeber SP Sollposition RT Regelstufe RS Regelsignal NS Nachverstellsignal MS Motorsteuerung M Motor AT Abtaster IP Istposition VG Vergleicher R Rechenstufe SR Speicher ST Steuerrechner TE,TA Beschleinigungs-, Bremszeit fl,f2 Marken fln,f2n neue Marken - Leerseite -5 claims 2 figures List of Reference Numbers S Control PG Position transmitter SP Setpoint position RT Control stage RS Control signal NS Readjustment signal MS motor control M motor AT scanner IP actual position VG comparator R computing stage SR memory ST control computer TE, TA acceleration, braking time fl, f2 marks fln, f2n new brands - blank page -

Claims (5)

Patentansprüche / Schaltungsanordnung zur Durchführung von Verstellaufträgen, die von einer Steuerung (S) als Sollposition (SP) ausgebbar sind, mit einem Motor (M), der von einer Motorsteuerung (MS) mit einem Strom beaufschlagbar ist, und dessen Drehbewegung von einem Abtaster (AT) als Istposition (IP,IP(TE),IP(TA) abtastbar ist, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine Regelstufe (RT) mit einem Speicher (SR) zur Abgabe eines Regelsignals (RS) an die Motorsteuerung (MS), mit einem Vergleicher (VG) zur Ermittlung eines Nachverstellsignals (NS) an die Steuerung (S), und mit einer Rechenstufe (R) zur Ermittlung eines neuen, abspeicherbaren Regelsignals.Patent claims / circuit arrangement for carrying out adjustment orders, which can be output as a setpoint position (SP) by a controller (S), with a motor (M), to which a current can be applied by a motor control (MS), and its Rotary movement can be scanned by a scanner (AT) as the actual position (IP, IP (TE), IP (TA) is a control stage (RT) with a memory (SR) for the delivery of a control signal (RS) to the engine control (MS), with a comparator (VG) to determine a readjustment signal (NS) to the controller (S), and with a computing stage (R) for determining a new, storable control signal. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß das Regelsignal (RS) die Information einer Beschleunigungszeit (TE) und einer Bremszeit (TA) enthält.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the control signal (RS) contains the information of an acceleration time (TE) and a braking time (TA). 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Steuerrechner (ST) in der Regelstufe (RT) vorgesehen ist, daß im Speicher (SR) Marken (f1,2) speicherbar sind, und daß der Steuerrechner (ST) aus den Marken (f1,f2) das Regelsignal (RS) ermittelt.3. Circuit arrangement according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that a control computer (ST) is provided in the control stage (RT), that marks (f1,2) can be stored in the memory (SR), and that the control computer (ST) the control signal (RS) is determined from the marks (f1, f2). 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Steuerrechner (ST) aus den Marken (f1,f2) die Beschleunigungszeit (TE) und die Bremszeit (TA) gemäß den Beziehungen: 3 TE2=2xSP/fl/(1+f1/2) TA =TExfl/f2 ermittelt.4. Circuit arrangement according to claim 3, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the control computer (ST) from the marks (f1, f2) the acceleration time (TE) and the braking time (TA) according to the relationships: 3 TE2 = 2xSP / fl / (1 + f1 / 2) TA = TExfl / f2 determined. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Rechenstufe (R) aus den Istpositionen (IP(TE) und IP(TA) die neuen Marken (fln,f2n) gemäß den Beziehungen: fln=2IP(TE)/TE2 2n=2(IP(TE)/TE-IP(TA)/TA)/TA ermittelt.5. Circuit arrangement according to claim 4, d a d u r c h g e k e n n shows that the calculation level (R) is based on the actual positions (IP (TE) and IP (TA) the new marks (fln, f2n) according to the relationships: fln = 2IP (TE) / TE2 2n = 2 (IP (TE) / TE-IP (TA) / TA) / TA determined.
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