DE3926325C2

DE3926325C2 -

Info

Publication number: DE3926325C2
Application number: DE19893926325
Authority: DE
Inventors: Gerald Wilke; Thomas 8000 Muenchen De Wild
Original assignee: Kinoton GmbH
Current assignee: Kinoton GmbH
Priority date: 1989-08-09
Filing date: 1989-08-09
Publication date: 1991-05-23
Also published as: DE3926325A1; CH681331A5

Description

Die Erfindung betrifft ein Filmschaltwerk für den intermittierenden, direkten Antrieb der Schalt- oder Zahnrolle nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.The invention relates to a film switching mechanism for the intermittent, direct drive of the switching or sprocket according to the type specified in the preamble of claim 1.

Der intermittierende Transport der einzelnen Filmbilder durch den die Schalt- oder Zahnrolle direkt antreibenden Motor läuft bei bekannten Schaltwerken derart ab, daß jeder Schaltschritt, für den bei einer Bildfolge von 24 Bildern pro Sekunde 10 Millisekunden zur Verfügung stehen, in eine Beschleunigungsphase, eine Gleichlaufphase mit konstanter Geschwindigkeit, eine Abbremsphase und eine Endpositionierungsphase am Bildfenster unterteilt wird. Je nach Art und Ausgestaltung der Steuervorrichtung für den Antriebsmotor erfolgt eine mehr oder weniger willkürliche Unterteilung in die vier Bewegungsphasen. Ruckartige Übergänge zwischen jeweils zwei Bewegungsphasen führen zu starker Geräuschbildung und hoher Belastung des Films, was auf eine ungleichförmig beschleunigte bzw. verzögerte Fortschaltgeschwindigkeit zurückzuführen ist, die in der Darstellung des Frequenzspektrums nicht frei von Oberwellen ist. The intermittent transport of the individual film images through the motor that drives the shift or sprocket runs directly in known switchgear in such a way that each switching step, for the 10 milliseconds at a frame rate of 24 frames per second are available in an acceleration phase, a synchronous phase with constant speed, a braking phase and a final positioning phase on the image window is divided. Depending on the type and design of the control device for the drive motor there is a more or less arbitrary division into the four phases of movement. Jerky transitions between two phases of movement lead to excessive noise and high stress on the film, indicating a non-uniformly accelerated or decelerated indexing speed which is due in the illustration of the frequency spectrum is not free from harmonics.

Bei einer aus der DE-PS 38 08 106 bekannten Filmtransportvorrichtung mit Direktantrieb der Filmtransportzahnrolle werden die einzelnen Bewegungsphasen durch Zeitglieder ausgelöst, deren Wirkungsdauer entsprechend den Forderungen nach minimaler Filmbelastung und minimalem Geräusch manuell einstellbar ist.In a film transport device known from DE-PS 38 08 106 with direct drive of the film transport sprocket the individual movement phases are triggered by timers, their duration of action according to the requirements manually after minimal film exposure and minimal noise is adjustable.

Die Aufschaltung bestimmter Führungsgrößen in Form von in ihrer Zeitdauer einstellbaren Impulsen während eines Regelschritts oder Regelzyklus stellt eine Mischregelung dar, die nicht frei von Störungen am Ausgang ist, welche sich unter bestimmten Umständen nicht mehr zurückregeln lassen. Sumieren sich Störungen in den einzelnen Bewegungsphasen bis in die Endpositionierungsphase auf, müssen sie in dieser letzten Bewegungsphase bei Stillstand des Films am Bildfenster durch Nachsteuerung eliminiert werden. Dies ist mit besonders ausgeprägten Beschleunigungsspitzen verbunden.The activation of certain command variables in the form of in their duration adjustable pulses during a control step or control cycle is a mixed control that is not free of disturbances at the output, which is under under certain circumstances. Sum up disturbances in the individual movement phases up to the final positioning phase, they must be in this last one Movement phase when the film stops at the picture window Readjustment can be eliminated. This is particularly pronounced Acceleration peaks connected.

Das eingangs genannte Filmschaltwerk ist aus der US-PS 40 22 525 bekannt. Der dort als Wellengenerator ausgebildete Sollwertgeber liefert ein in einem Speicher abgelegtes Geschwindigkeitsprofil, welches Trapezform hat, aber auch allgemein die Form einer Halbwelle der Sinuskurve annehmen kann.The film switching mechanism mentioned at the outset is from the US PS 40 22 525 known. The one trained there as a wave generator Setpoint generator delivers a stored in a memory Speed profile, which has a trapezoidal shape, however also generally the shape of a half wave of the sine curve can accept.

Beginnt die Bewegungsphase eines Schaltschritts mit trapezförmigem Geschwindigkeitsverlauf oder mit einer Halbwelle der Sinuskurve, ist eine Unstetigkeit im Bewegungsablauf vorhanden, die zu erhöhter Geräuschentwicklung und Filmbelastung führt. Gleiches gilt bei den in Bewegungsablauf nachfolgenden Sprungfunktionen beim trapezförmigen Geschwindigkeitsprofil sowie am Schaltschrittende bei einem eine sinusförmige Halbwelle aufweisenden Geschwindigkeitsprofil.The movement phase of a switching step begins with a trapezoidal one Speed curve or with a half wave the sinus curve, is a discontinuity in the sequence of movements present, leading to increased noise and film exposure leads. The same applies to those in motion subsequent jump functions in the trapezoidal speed profile and at the end of the switching step at one Sinusoidal half-wave speed profile.

Eine Korrektur der Regelabweichung wird bei dem Filmschaltwerk nach der US-PS 40 22 525 darüber hinaus innerhalb eines geteilten Bewegungsablaufs vorgenommen, nämlich während des Schaltschritts über die Geschwindigkeit und während des Stillstandes in der Endpositionierungsphase über die Position. Soweit bei entsprechend trägem Regelverhalten Geschwindigkeitsabweichungen noch in die Endpositionierungsphase gelangen und in dieser über die Position nachgeregelt werden müssen und wenn weiterhin Bildstandflimmern in der Haltephase hinzukommt, werden Geräuschentwicklung und Filmbelastung zusätzlich erhöht. Die Lageabweichungen vom Stillstand erfordern hierbei mitunter heftige Ausgleichsbewegungen, die das Haltemoment des Antriebsmotors überwinden müssen.A correction of the control deviation is made with the film switching mechanism according to US-PS 40 22 525 also within one shared movement, made during the Switching steps over the speed and during the Standstill in the final positioning phase via the position. So far, with correspondingly sluggish control behavior, speed deviations still in the final positioning phase get and readjusted in the position have to be and if image flickering continues in the Hold phase is added, noise and film exposure additionally increased. The positional deviations from standstill sometimes require violent compensatory movements, that overcome the holding torque of the drive motor have to.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß der am gleichförmigsten beschleunigte und verzögerte Bewegungsablauf für einen intermittierenden Filmtransport durch ein mechanisches Malteserkreuzgetriebe erzielt wird.The invention is based on the knowledge that the most most uniform accelerated and decelerated motion for an intermittent film transport a mechanical Maltese cross gear is achieved.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem Filmschaltwerk für den direkten Antrieb der Schalt- oder Zahnrolle den Antriebsmotor und seine Ansteuerung für den intermittierenden Filmtransport und insbesondere für die Endpositionierung des Filmbildes im Bildfenster bei einem weitgehend flimmerfreien Bildstand und einer entsprechend hohen Meßauflösung derart in einen geschlossenen Regelkreis einzubeziehen, daß der Bewegungsablauf eines Malteserkreuzgetriebes nachgebildet wird und daher völlig gleichförmig ist und daß Regelabweichungen trägheitsfrei bereits in der Bewegungsphase des Schaltschrittes ausgeregelt werden.It is therefore an object of the invention in a film switching mechanism for the direct drive of the switching or sprocket the drive motor and its control for the intermittent Film transport and especially for final positioning of the film picture in the picture window at a largely flicker-free image and a correspondingly high Include measurement resolution in a closed control loop in such a way that the sequence of movements of a Maltese cross gear is reproduced and is therefore completely uniform and that control deviations are free from inertia already in the movement phase of the switching step can be corrected.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 stehenden Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the license plate of claim 1 standing features solved.

Durch ein solches im Sollwertgeber abgespeichertes Ge schwindigkeitsprofil wird ein weiches Anlaufen der Schalt- oder Zahnrolle in die den Schaltschritt ausführende Be wegung bzw. ein entsprechend gleichförmiges Auslaufen am Ende des Schaltschrittes gewährleistet. Dies führt zu einer oberwellenfreien und somit geräuschfreien Schaltbewegung während des Schaltschrittes. Entsprechend ist auch das nach dem Schaltschritt zurückgespeiste und je nach Trägheit und Reibung zeitlich verzögert eintreffende Antwortsignal bandbegrenzt; es hat grundsätzlich den gleichen zeitlichen Verlauf wie die Ortsvorgabe des Sollwertgebers und entspricht ebenso dem Verlauf einer gleichförmig beschleunigten Ge schwindigkeit.Such a Ge stored in the setpoint generator speed profile, a soft start of the switching or toothed roller in the Be executing the switching step movement or a correspondingly uniform leak on Guaranteed end of switching step. This leads to a harmonic-free and therefore noise-free switching movement during the switching step. That is also the case fed back after the switching step and depending on the inertia and friction response signal arriving with a time delay band limited; it basically has the same time Course like the location of the setpoint generator and corresponds likewise the course of a uniformly accelerated Ge dizziness.

Ein besonderer Vorteil für Feinfühligkeit und Schnelligkeit der Regelung ergibt sich durch Verwendung von in einer Kaskadenschaltung unterlagerten Reglern, die jeweils der Rotorlage, der Geschwindigkeit und dem Motorstrom zugeordnet sind. Bei einer Kaskadenregelung durchläuft eine in einer ersten Regelstufe erzeugte Stellgröße die nachfolgenden Regelstufen der Kaskade unverändert. Da das Geschwindigkeitsprofil des Sollwertgebers stets an die zu bestimmten Zeitpunkten einzuhaltenden Rotorlage-Sollwerte gekoppelt ist, spricht bereits der erste Regler in der Kaskadenschaltung auf Regelabweichungen an, und dies ist in der beanspruchten Weise der für die Rotorlage verantwortliche Lageregler. Insgesamt ergibt sich hierdurch eine kontinuierlich ablaufende und schnell ansprechende Regelung bis zum Erreichen der jeweiligen exakten Sollwertposition mit Hilfe einer Vorgabe, wie sie im Sollwertgeber abgelegt worden ist. A special advantage for sensitivity and speed the regulation results from the use of in a cascade connection subordinate controllers, each of the rotor position, associated with speed and motor current. At a cascade control goes through in a first control stage generated manipulated variable the subsequent control levels of Cascade unchanged. Because the speed profile of the setpoint generator always at those to be observed at certain times Rotor position setpoints is already coupled the first controller in the cascade circuit for control deviations on, and this is as claimed for the rotor position responsible position controller. Overall this results a continuously running and quickly responsive Control until the exact setpoint position is reached with the help of a specification such as that in the setpoint generator has been filed.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Winkelgeber einrichtung als an der Motorwelle angeflanschter optoelektro nischer Wandler ausgebildet, der die gemessenen Rotorlage- Istwerte an den Lageregler des Regelkreises rückkoppelt, wobei dem Lageregler ein Geschwindigkeitsregler nachgeschaltet ist, der die vom Tachogenerator erzeugten Geschwindigkeits signale zum Vergleich mit dem Sollwert des Lagereglers zu geführt erhält.In a further embodiment of the invention, the angle encoder set up as an optoelectro flanged to the motor shaft nical converter designed to measure the measured rotor position Feedback actual values to the position controller of the control loop, whereby a speed controller is connected downstream of the position controller which is the speed generated by the tachometer generator signals for comparison with the setpoint of the position controller gets led.

Durch die Ausbildung des Servomotors als bürstenloser Gleich strommotor mit elektronischer Kommutierung ist ein dynamisch schneller Antrieb der Schalt- oder Zahnrolle gewährleistet, wobei es völlig gleichgültig ist, welche Polzahl der Antriebs motor besitzt. Es hat sich gezeigt, daß sich hierfür ein drei strangiger Synchronmotor am besten eignet, dessen Endstufe mit Gleichstrom gespeist wird und der sich durch die vorgeschal tete elektronische Kommutierung wie ein Gleichstrommotor verhält.By designing the servo motor as a brushless match current motor with electronic commutation is a dynamic rapid drive of the switching or sprocket guaranteed, it is completely irrelevant which number of poles the drive engine owns. It has been shown that there are three best suited synchronous motor, the final stage with Direct current is fed and which is through the upstream electronic commutation like a DC motor behaves.

Der Einsatz von bürstenlosen Gleichstrommotoren in der Film- und Kameratechnik, jedoch bei Standbild- oder Einzelbildkameras, ist aus der DE-OS 38 08 222 bekannt.The use of brushless DC motors in the film and camera technology, but with still or single image cameras, is known from DE-OS 38 08 222.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung läßt sich ein Motor mit einem hochenergetischen permanentmagnetischen Läufer verwenden, der an seinem Umfang Metalle der Seltenen Erden oder Magnete aus Kobalt enthält. Magnetmetalle dieser Art zeichnen sich dadurch aus, daß sie eine niedrige Remanenz aufweisen und sich durch hohe elektrische Impulsströme nicht entmagnetisieren lassen. Ähnlich wie Käfiganker besitzen Kobaltmagnetanker ebenfalls eine sehr kleine elektrische Ankerzeitkonstante, verbunden mit einem kleinen dynamischen Trägheitsmoment. Durch den bürstenlosen Umlauf ist ein mechanicher Verschleiß am Kommutator bei hoher Umdrehungsgeschwindigkeit von vornherein ausgeschlossen.In a further embodiment of the invention, a motor can be used use a high-energy permanent magnetic rotor, of rare earth metals or Contains magnets made of cobalt. Draw magnetic metals of this type are characterized by the fact that they have a low remanence and do not demagnetize due to high electrical impulse currents to let. Similar to cage anchors, cobalt magnetic anchors also have a very small electrical anchor time constant with a small dynamic moment of inertia. By the brushless Circulation is mechanical wear on the commutator high rotational speed excluded from the outset.

Ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel des Filmschaltwerks nach der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Es zeigtAn embodiment of the described in more detail in the description Film switching device according to the invention is shown in the drawing. It shows

Fig. 1 in schematischer Seitenansicht den prinzipiellen Aufbau eines Filmprojektors; Fig. 1 shows a schematic side view of the basic construction of a film projector;

Fig. 2 in einem Blockschaltbild die Verknüpfung des Regelkreises zwischen Sollwertgeber und Antriebsmotor. Fig. 2 in a block diagram the linkage of the control loop between setpoint generator and drive motor.

Wie Fig. 1 zeigt, wird der Film 1 bei der Projektion durch einen Wickelmotor 2 von der im oberen Bereich des Projektors gelagerten Vorratsrolle 3 abgewickelt und über eine Rolle 4 eines Schleifen motors 5 unter Bildung einer oberen Schleife 6 einer Filmbühne 7 mit Bildfenster zugeführt. Der nach jedem Transportschritt in das Bildfenster transportierte Film 1 befindet sich mit dem jeweils wiederzugebenden Filmbild im Strahlengang einer Beleuchtungseinheit 8, einer durch einen Blendenmotor 9 angetriebenen Segmentblende 10 und eines Objektivs 11. As shown in Fig. 1, the film 1 is processed in the projection by a winding motor 2 from the storage roll 3 mounted in the upper region of the projector and fed via a roll 4 of a loop motor 5 to form an upper loop 6 of a film stage 7 with a picture window. The film 1 transported into the image window after each transport step is located in the beam path of an illumination unit 8 , a segment aperture 10 driven by an aperture motor 9 and a lens 11 with the respective image to be reproduced.

Hinter der Filmbühne 7 ist eine Schalt- oder Zahnrolle 12 gelagert, die mit ihren Zähnen in die Perforation des Films 1 eingreift und diesen je nach Betriebsart intermittierend oder kontinuierlich vorwärts bewegt. Angetrieben wird die Schalt- oder Zahnrolle 12 durch einen bürstenlosen Gleichstrommotor 20 mit elektronischer Kommutierung, der als schnellaufender Synchronmotor mit einem hochenergetischen, permanent magnetischen Läufer mit einer Kobaltlegierung am Rotorumfang ausgebildet ist.Behind the film stage 7 is a switching or toothed roller 12 which engages with its teeth in the perforation of the film 1 and moves it intermittently or continuously depending on the operating mode. The switching or sprocket 12 is driven by a brushless DC motor 20 with electronic commutation, which is designed as a high-speed synchronous motor with a high-energy, permanently magnetic rotor with a cobalt alloy on the circumference of the rotor.

Um die Schalt- oder Zahnrolle 12 intermittierend anzutreiben, ist der Gleichstrommotor 20 in noch näher zu erläuternder Weise durch einen geschlossenen Regelkreis 21 geregelt.In order to drive the switching or toothed roller 12 intermittently, the DC motor 20 is regulated in a manner to be explained in more detail by a closed control circuit 21 .

Hinter der Filmbühne 7 wird bei der Projektion eine untere Schleife 13 gebildet, die durch eine Nachwickelrolle 14 konstant gehalten wird. Hin ter dieser Nachwickelrolle 14 sind noch zwei Tonrollen 15, 16 für 35 mm-Film bzw. 16 mm-Film angeordnet. Ein unterer geregelter und durch einen Motor 17 angetriebener Wickelteller 18 wickelt das Filmband 1 auf.A lower loop 13 is formed behind the film stage 7 during the projection and is held constant by a rewinding roller 14 . Hin ter this rewinding roller 14 , two clay rollers 15 , 16 for 35 mm film and 16 mm film are arranged. A lower regulated winding plate 18 driven by a motor 17 winds up the film tape 1 .

Der geschlossene Regelkreis 21 besteht im einzelnen in jeweiliger Hintereinanderschaltung aus einem Lageregler 22, einem Geschwindigkeits regler 23 und einem Stromregler 24. Dem Lageregler 22 wird von einem Sollwertgeber 25 die Bewegungskurve eines Lagewertes eingegeben, welche dem örtlichen Verlauf eines herkömmlichen Malteserkreuzes entspricht. An seinem zweiten Eingang erhält der Lageregler 22 einen an der Motor antriebswelle gewonnenen und in einem an dieser angeflanschten optoelektro nischen Wandler 26 umgesetzten und zurückgespeisten Rotorlage-Istwert. Der optoelektronische Wandler 26 ist als Inkremental-Dekoder ausgebildet und läßt eine Meßauflösung von weniger als 1‰ zu, so daß eine Korrektur eines Bildstandfehlers von entsprechend weniger als 1 bis 2‰ vorgenommen werden kann.The closed control loop 21 consists in particular in a respective series connection of a position controller 22 , a speed controller 23 and a current controller 24th The position controller 22 is entered by a setpoint generator 25, the movement curve of a position value, which corresponds to the local course of a conventional Maltese cross. At its second input, the position controller 22 receives a drive shaft obtained from the motor shaft and converted and fed back into an actual rotor position value in a flange-mounted optoelectronic converter 26 . The optoelectronic converter 26 is designed as an incremental decoder and allows a measurement resolution of less than 1 ‰, so that a correction of an image standing error of less than 1 to 2 ‰ can be carried out.

Im Lageregler 22 wird der Sollwert mit dem Istwert verglichen und die Differenz hieraus als Sollwert dem Geschwindigkeitsregler 23 zugeführt, der an seinem zweiten Eingang mit dem Geschwindigkeits-Istwert beaufschlagt wird.In the position controller 22 , the setpoint is compared with the actual value and the difference therefrom is supplied as the setpoint to the speed controller 23 , which is acted upon by the actual speed value at its second input.

Die jeweilige Geschwindigkeit wird in einem mit der Antriebswelle des Gleichstrommotors 20 umlaufenden Resolver 27 gemessen.The respective speed is measured in a resolver 27 rotating with the drive shaft of the direct current motor 20 .

Der Geschwindigkeitsregler 23 vergleicht die Abweichung des Geschwin digkeits-Sollwertes vom Geschwindigkeits-Istwert. Diese Differenz ist der Sollwert für den unterlagerten Stromregler 24. Dieser stellt die Differenz zwischen dem Strom-Sollwert und dem Strom-Istwert fest und liefert diese Differenz an eine Motor-Endstufe 28, die den eigent lichen Motor mit Leistung ansteuert. Der Motor, der von allen drei Reg lern 22, 23, 24 kontrolliert wird, verhält sich nun genauso, wie der Sollwertgeber 25 die Bewegungskurve vorgibt. Selbst wenn das zu pro jizierende Bild stehenbleiben soll (Stillstandprojektion), wird dem Soll wertgeber 25 ein Sollwert Null vorgegeben, der den Motor 20 in seiner momentanen Lage festhält. Bei einer etwaigen Abweichung hiervon setzt sofort der Regelkreis 21 ein, um den Motor mit voller Leistung wieder in die gewünschte Lage zu drehen. Die Haltekraft entspricht größenordnungs mäßig der verfügbaren Motorkraft.The speed controller 23 compares the deviation of the speed setpoint from the actual speed value. This difference is the setpoint for the subordinate current controller 24 . This determines the difference between the current setpoint and the current actual value and delivers this difference to a motor output stage 28 , which controls the actual motor with power. The motor, which is controlled by all three regulators 22 , 23 , 24 , now behaves exactly as the setpoint generator 25 specifies the movement curve. Even if the image to be projected is to remain stationary (standstill projection), the setpoint generator 25 is given a setpoint zero which holds the motor 20 in its current position. In the event of any deviation from this, the control circuit 21 immediately starts to turn the motor back into the desired position at full power. The holding force corresponds to the order of magnitude of the available motor power.

Claims

1. film switching mechanism for the intermittent, direct drive of the switching or sprocket at different expiration speeds in motion picture projectors, tape runners and film processing devices, by means of a servo motor whose rotational speed measured by a flanged tachometer generator during a switching step can be readjusted after comparison with a speed profile stored in a setpoint generator, characterized in that the setpoint generator ( 25 ) provides a band-limited speed profile corresponding to the cos² curve and that comparison and readjustment with respect to the actual and setpoint values of the rotor position measured continuously by means of an angle transmitter device, as well as of speed and motor current in associated controllers connected in a cascade circuit ( 22, 23, 24 ) take place continuously during the switching step and also when the switching roller ( 12 ) is at a standstill.

2. Film switching mechanism according to claim 1, characterized in that the angle encoder device is designed as an optoelectronic converter ( 26 ) flanged to the motor shaft, which feeds back the measured actual rotor position values to the position controller ( 22 ) of the control circuit ( 21 ), and that the position controller ( 22) a speed controller (23) is connected downstream of the 27 obtains the fed for comparison with the setpoint of the position controller (22) by the pilot generator (resolver) rate signals generated.

3. Film switching mechanism according to claim 2, characterized in that the optoelectronic converter ( 26 ) is designed as an incremental decoder and has a measurement resolution for correcting the maximum permissible image error.

4. Film switching mechanism according to claim 3, characterized in that the optoelectronic converter ( 26 ) has a measurement resolution of 1 ‰ based on 16 mm film format.

5. Film switching mechanism according to claim 1, characterized in that the servo motor ( 20 ) is designed as a brushless DC motor with electronic commutation.

6. Film switching mechanism according to claim 1, characterized by the use of a high-speed synchronous motor with a high-energy permanent magnetic Runner.

7. film switching mechanism according to claim 6, characterized by the use of an engine with a runner who is on its scope contains rare earth metals.

8. film switching mechanism according to claim 6, characterized by the use of cobalt magnets on the rotor circumference.