DE4107036A1 - Verfahren zum schwingungsarmen anfahren des wagenantriebsmotors in druckeinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum schwingungsarmen An­ fahren des Antriebsmotors für einen Druckerwagen in Druckein­ richtungen gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Bei Druckeinrichtungen, die mit einem sogenannten Matrixdruckkopf ausgestaltet sind, werden im Gegensatz zu Typendruckeinrich­ tungen, welche die Zeichen als Ganzes abdrucken, der zu druckende Buchstaben oder das Zeichen aus einer Vielzahl von einzelnen, kleinen Punkten innerhalb einer Zeilen und Spalten aufweisenden Zeichenmatrix zusammengesetzt.

Ist ein solcher Matrixdruckkopf mit einem Tintenschreibwerk bestückt, so bestimmt die Anzahl der Tintenaustrittsdüsen die Anzahl der Zeilen der Zeichenmatrix innerhalb deren die Zeichen aufgebaut werden. Diesen Schreibdüsen sind individuell ansteu­ erbare Wandlerelemente, z. B. in Form von piezoelektrischen Röhrchen oder planaren Plättchen (Piezo-Prinzip) oder elektri­ schen Widerstandselementen (Bubble-Jet-Prinzip) zugeordnet. Die einzelnen Schreibdüsen stehen mit einem Tintenversorgungssystem in Verbindung, aus dem sich die Düsen aufgrund der auftretenden Kontraktionsvorgänge selbsttätig mit Schreibflüssigkeit versor­ gen. Zur Ansteuerung der Wandlerelemente und damit zum Ausstoß von Tintentröpfchen wird einem Zeichengenerator eine Zeichenin­ formation entnommen und einem Bildpunktspeicher übergeben, in dem die abzudruckenden Zeichen sozusagen elektronisch abgebil­ det sind. Über eine Druckerelektronik werden in Abhängigkeit von der Relativbewegung des Kopfes gegenüber dem Aufzeichnungs­ träger und entsprechend der lnformationen im Bildpunktspeicher die Wandlerelemente angesteuert und die Zeichen rasterförmig auf dem Aufzeichnungsträger aufgebaut.

Die Bewegung des den Tintendruckkopf tragenden Druckerwagens in Schreibzeilenrichtung entlang der als Gegenlager beim Drucken dienenden Schreibwalze geschieht in der Regel durch einen Gleichstrommotor, im folgenden wegen der horizontalen Bewegung des Druckerwagens auch als Horizontalmotor bezeichnet. Hierzu ist am Druckerwagen ein biegsames Zugmittel, vorzugsweise ein Zahnriemen befestigt, der einerseits über eine ortsfest am Druckerchassis angeordnete Umlenkrolle und andererseits über ein direkt auf der Motorachse angebrachtes Ritzel geführt wird.

Der Druckerwagen mit dem Tintendruckkopf muß bei jeder abzu­ druckenden Zeile am Zeilenanfang auf eine während des eigent­ lichen Druckbetriebes möglichst konstant zu haltende Geschwin­ digkeit beschleunigt und nach Ende des Druckbetriebes wieder abgebremst werden. Bei komfortablen Matrixdruckeinrichtungen, die Zeichen mit unterschiedlicher Schriftqualität darstellen können, werden im Rahmen eines sogenannten Schönschreibmodus die einzelnen Zeichen einer Druckzeile nicht in einem einzigen Drucklauf auf den Aufzeichnungsträger aufgebracht, sondern mit Hilfe eines Multipaßverfahrens. Dabei werden die abzubildenden Zeichen innerhalb derselben Druckzeile matrixzeilenweise in mehreren zeitlich aufeinanderfolgenden Druckläufen gedruckt. Bei diesem Verfahren muß der Druckerwagen nicht nur einmal pro abzudruckender Zeile beschleunigt und abgebremst werden, son­ dern mehrmals entsprechend der für eine Zeile benötigten Druck­ läufe.

Beim Beschleunigen des Druckerwagens und damit des Tintendruck­ kopfes auf eine konstante Druckgeschwindigkeit muß zunächst die Haftreibung überwunden werden. Da die Haftreibung nicht nur von Druckeinrichtung zu Druckeinrichtung, sondern auch orts- und zeitbezogen innerhalb eines Gerätes sehr stark differiert, ergibt sich beim Anfahren des Druckerwagens mit dem Übergang von Haft- zu Gleitreibung eine in weiten Grenzen schwankende Laständerung. Die durch diese Laständerung hervorgerufenen Schwingungen werden während der Beschleunigungsphase des Druckerwagens nur langsam abgebaut und wirken sich auch noch auf den Übergang von der Beschleunigungsphase zur Konstantlauf­ phase aus. Da während der Konstantlaufphase Zeichen gedruckt werden, können aufgrund dieser Schwingungen Fehler auftreten. Dies bedeutet, daß Tintentröpfchen nicht exakt an den dafür vorgesehenen Matrixgitterpunkten auftreffen und somit Einbußen in den erreichbaren Schriftqualitäten auftreten können. Zur Vermeidung dieser Druckzeichenverzerrungen, die aufgrund des unterschiedlichen Einschwingens in den Konstantlauf eintreten können, darf der Druckbetrieb erst bei konstanter Wagenge­ schwindigkeit erfolgen. Ein solches Berücksichtigen des unde­ finierten Einschwingens vermindert die nutzbare Druckerbeite und setzt die Druckleistung pro Zeiteinheit herab.

Um die Haftreibung in jedem Fall sicher zu überwinden ist es üblich, den Horizontalmotor mit maximalem Strom anzusteuern, bis zum ersten Mal eine Bewegung des Druckerwagens festgestellt wird. Zu diesem Zeitpunkt übernimmt ein Beschleunigungsregler die Kontrolle über die Bewegung des Druckerwagens. Von nun an wird eine Beschleunigungskurve, in der die Geschwindigkeit- Sollwerte für den Beschleunigungsregler festgelegt sind, von der Startgeschwindigkeit bis zum Erreichen der Konstantlaufge­ schwindigkeit durchlaufen. Die durch diesen Anstoß erzielte Wagengeschwindigkeit ist undefiniert, da sie in weiten Grenzen je nach Dauer des Anstoßimpulses schwankt. Die Dauer des An­ stoßimpulses wiederum ist abhängig von der Haftreibung, den Motor- und Spannungstoleranzen, sowie der tatsächlichen Ruhe­ lage des Druckerwagens im aktuellen Taktfenster. Die Sollwert­ vorgabe für die Startgeschwindigkeit des Beschleunigungsreglers kann daher auch nur in begrenztem Maß an die durch den Anstoß erreichte Ist-Geschwindigkeit angepaßt werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Anfahren eines Wagenantriebsmotors der eingangs genannten Art anzugeben, das die oben angegebenen Nachteile vermeidet und insbesondere ein deutlich verbessertes Einschwingverhalten des Druckerwagens in die Konstantlaufphase gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere im Rahmen der Erfindung liegende Ausgestaltun­ gen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die oft harten positiven und negativen Beschleunigungsstöße beim Übergang zwischen Anstoß und Beschleunigungsphase vermieden.

Die Erfindung wird in folgendem anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dort zeigt:

Fig. 1 den Verlauf der Wagengeschwindigkeit während eines Druckauftrages und

Fig. 2 die Anstoßphase des Druckerwagens im Detail.

In Fig. 1 ist die Abhängigkeit der Wagengeschwindigkeit v von der Wegstrecke x entlang der Schreibzeilenrichtung aufgetragen. Mit dem Bezugszeichen SW ist dabei der Sollwert der Geschwin­ digkeitskurve gekennzeichnet. Dieser Verlauf des Sollwertes SW hat die Form eines gleichschenkligen Trapezes. Ausgehend von x = 0 steigt der Sollwert für die Geschwindigkeit v während einer Beschleunigungsphase BP linear an bis zu einem Wert v_k. Während der sich anschließenden Konstantlaufphase KP soll diese Geschwindigkeit v_k auf diesen Wert gehalten werden. Nach Been­ digung der Konstantlaufphase KP fällt die Geschwindigkeit v wieder linear bis zum Wert 0 ab (Verzögerungsphase VP). Gäbe es kein Einschwingen von der Beschleunigungsphase BP in die Konstantlaufphase KP, so könnte ein Drucklauf DL während der gesamten Konstantlaufphase KP stattfinden. Da aber der Ist- Wert IW der Geschwindigkeit v aus den eingangs genannten Grün­ den um den Sollwert SW schwankt, kann der eigentliche Druck­ lauf DL nicht unmittelbar nach der Beschleunigungsphase BP be­ gonnen werden. Erst wenn der Druckerwagen die mit dem Vorlauf VL bezeichnete Wegstrecke bis xl zurückgelegt hat liegen die Schwankungen des Ist-Wertes Iw innerhalb einer zulässigen Ge­ schwindigkeitstoleranz Δv und der Druckbetrieb kann erfolgen.

In Fig. 2 ist die für die unerwünschten Schwingungen verant­ wortliche Anstoßphase AP näher gezeigt. In dieser Darstellung sind, abhängig von der zurückgelegten Wegstrecke des Drucker­ wagens bzw. der dabei verstrichenen Zeit, von oben nach unten die Wagenposition, die von einem Taktlineal in einem Abstand von 1/60′′ Abstand abgeleiteten Positionstakte, die Timertakte mit typischen Zeitpunkten, die Meßtakte und typische Stromwerte angegeben. Diese Anstoßphase des Druckerwagens verläuft beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Fig. 2 so, daß der Horizon­ talmotor zunächst nur mit dem halben Wert des maximal möglichen Stromes angesteuert wird. Der Motorstrom wird dann in kurzen Zeitabständen bis auf 2/3 des maximalen Stromes erhöht. Dieser Strom bleibt für eine im typischen Fall für den Anlauf des Motors ausreichende Zeit konstant. Dabei wird zunächst der zur Kraftübertragung zwischen Horizontalmotor und Druckerwagen ver­ wendete Zahnriemen gespannt und im typischen Fall auch die Haftreibung überwunden.

Nach dieser Zeit wird zyklisch überprüft, ob sich der Drucker­ wagen schon bewegt hat. Das erste Mal findet diese Überprüfung zum Zeitpunkt t1 statt. So lange sich der Druckerwagen nach nicht mindestens zwei 1/60′′ Positionstakte bewegt hat, wird der Ansteuerstrom langsam weiter erhöht. Dadurch wird auch bei hoher Haftreibung ein Anlaufen des Druckerwagens gewährleistet, ohne daß im typischen Fall eine unnötig große Beschleunigung auftritt.

Als weiterer Vorteil ergibt sich hierbei eine Anlaufüberwachung für den Druckerwagen. Erreicht der Strom seinen Maximalwert, ohne daß eine Wagenbewegung festgestellt wird, so muß ein Feh­ ler vorliegen. Um eine mögliche Beschädigung des Druckkopfes zu verhindern, wird der Anlauf abgebrochen und der Horizontalmo­ torstrom losgeschaltet.

Sobald erkannt wird, daß sich der Druckerwagen mindestens zwei 1/60′′ Takte bewegt hat, wird der Strom nicht weiter erhöht. Wegen der ständig steigenden Wagengeschwindigkeit muß außerdem zu diesem Zeitpunkt die Zykluszeit für die Überprüfung der Wa­ genbewegung verringert werden. Ab dem Zeitpunkt t2 wird ge­ prüft, ob sich der Wagen schon vier Positionstakte bewegt hat. Der Strom bleibt konstant (t2 bis t3). Zum Zeitpunkt t3 erfolgt ein Umschalten des Timers auf Geschwindigkeitsmessung, wenn | Startposition minus Istposition |=4. Zum Zeitpunkt t4 wird die Messung der Endgeschwindigkeit des Wagenanstoßes gestartet. Aus vorliegendem Meßwert wird der Übergang in die Beschleuni­ gungstabelle berechnet und an den Beschleunigungsregler abgege­ ben. Dies geschieht zu Beginn des sechsten Taktes. Um dabei einen möglichst weichen Übergang zur Beschleunigungsphase zu erreichen, wird in der Beschleunigungstabelle die Geschwindig­ keits-Sollwertvorgabe SW mit der kleinsten positiven Abweichung von der gemessenen Endgeschwindigkeit der Anstoßphase AP ge­ sucht. Die Beschleunigungstabelle wird anschließend vom Be­ schleunigungsregler ab der so ermittelten, an die Endgeschwin­ digkeit der Anstoßphase AP angepaßten Startgeschwindigkeit bis zum Erreichen der Konstantlaufgeschwindigkeit v_k durchlaufen.

Durch das hier beschriebene Verfahren wird das Einschwingver­ halten des Druckerwagens in die Konstantlaufphase KP deutlich verbessert, da der Beschleunigungsvorgang stets unter ähnlichen Bedingungen beginnt. Außerdem bewirkt die Verringerung der stoßartigen Belastungen des Antriebsriemens eine geringere Ge­ räuschentwicklung beim Druckbetrieb, sowie eine konstantere Riemenspannung während der gesamten Lebensdauer des Druckers.

Der Antriebsmotor für den Druckerwagen erhält nur die zur Über­ windung der Haftreibung wirklich benötigte Energie, wodurch sich eine geringere Auslastung der für die Ansteuerung des Motors benötigten Motorverstärker und somit eine Reduzierung der Ausfallrate ergibt.

Claims (3)

1. Verfahren zum Anfahren eines Antriebsmotors für anzutrei­ bende Elemente in Druckeinrichtungen, insbesondere zum Anfahren des Horizontalmotors eines den Druckkopf tragenden Druckerwagens in Druckeinrichtungen mit folgenden Merkmalen

• - der während eines Zeilendurchlaufs vom Druckerwagen zu durch­ fahrende Bereich wird in eine Anstoßphase AP, eine Beschleu­ nigungsphase BP, eine Konstantlaufphase KP und in eine Verzö­ gerungsphase VP unterteilt,
• - während der Anstoßphase AP wird der Antriebsmotor mit einem Stromwert angesteuert, der etwa dem halben Wert des maximalen Stromes entspricht,
• - der Strom wird anschließend in kurzen Zeitabschnitten erhöht und der Wert des Stromes konstant gehalten,
• - es wird zyklisch überprüft ob der Druckerwagen schon eine Be­ wegung ausgeführt hat,
• - in Abhängigkeit des Ergebnisses der Überprüfung wird entweder der Strom langsam weiter erhöht bis sich der Druckerwagen be­ wegt oder der Strom konstant gehalten,
• - bei positivem Ergebnis wird eine Geschindigkeitsmessung durchgeführt und die gemessene Geschwindigkeit an einen Be­ schleunigungsregler übergeben,
• - dem Beschleunigungsregler ist eine Beschleunigungstabelle mit gespeicherten Geschwindigkeits-Sollwerten zugeordnet,
• - in der Beschleunigungstabelle wird die Geschwindigkeits- Sollwertvorgabe mit der kleinsten positiven Abweichung von der gemessenen Endgeschwindigkeit der Anstoßphase gesucht,
• - die Beschleunigungstabelle wird anschließend vom Beschleuni­ gungsregler ab der so ermittelten, an die Endgeschwindigkeit der Anstoßphase angepaßten Startgeschwindigkeit bis zum Erreichen der Konstantlaufgeschwindigkeit v_k durchlaufen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfahrvorgang abgebrochen wird, wenn der Strom seinen maximalen Wert erreicht, ohne daß eine Bewegung des Drucker­ wagens in der Anstoßphase festgestellt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überprüfung der Wagenbewegung die Takte eines entlang des Bewegungsbereiches des Druckerwagens angeordneten Takt­ lineales ausgewertet werden.