DE4226236C1 - Einrichtung für die Steuerung von elektronisch auslösbaren Mitteln - Google Patents

Einrichtung für die Steuerung von elektronisch auslösbaren Mitteln

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Manfred Ing Grad Gruener
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    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/22Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by selective application of impact or pressure on a printing material or impression-transfer material
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    • B41J19/20Positive-feed character-spacing mechanisms
    • B41J19/202Drive control means for carriage movement

Description

Es ist eine Einrichtung für die Steuerung von elektronisch auslösbaren Mitteln bekannt, die auf einem geradlinig hin- und herbewegten Wagen, Schlitten o. dgl. angeordnet sind, mit einem Inkrementalgeber, der ein Taktsignal erzeugt zur Ansteuerung der auszulösenden Mittel, mit einem Mikroprozessor zur Übertragung von Registerdaten und mit einer fest­ stehenden Wegstreckeneinteilung des Weges, der von dem Wagen, Schlitten o. dgl. zurückgelegt wird (deutsche Patentschrift 11 29 595). Diese bekannte numerische Steuerung von Arbeitsmaschinen, insbesondere Werkzeugmaschinen, geht davon aus, die Genauigkeit einer Steuerung hänge von dem Auflösungsvermögen der Wegstrecke durch Impulse ab. Hierbei wird vorgeschlagen, die Grobmessung durch eine digitale Wegmessung und die Feinmessung durch eine Zeitmessung vorzunehmen. Es wird jedoch eingeräumt, daß die bekannte Lösung nicht Geschwindigkeitsschwankungen erfassen kann, da es andererseits bekannt sei, die durch lichtelektrisches Abtasten eines Teilungsgitters gewonnenen Impulsintervalle durch eine lineare Zeitinterpolation zu teilen. Eine solche Intervallteilung dient hierbei in erster Linie zur Messung der bei Werkzeugmaschinen auftretenden Geschwindigkeitsschwankungen.
Es ist auch bereits eine Steuervorrichtung für einen Mosaikdrucker bekannt (DE-Patentschrift 30 14 338), mit einem Mikroprozessor, mit einer Informationszuführung für einen vorgebbaren Spaltenabstand eines Druckrasters und für ein an jeweils konstante Wegintervalle der Bewegung eines Druckwagens geknüpftes von einer Rückmeldesignaleinrichtung kommendes Rückmeldesignalraster, wobei das Wegintervall größer als der Spaltenabstand ist. Hier wird von einer Wegabstandsfolge zu einem vorhergehenden Rückmeldesignal ausgegangen, wobei aus einem zurückliegenden Wegintervall und einer während des Zurücklegens dieses Wegintervalls gemessenen Zeit eine Durchschnittsgeschwindigkeit ermittelbar ist. Auch diese Lösung ist jedoch für die gestiegenen Anforderungen an die Genauigkeit von elektronisch auslösbaren Mitteln, wie z. B. Druckelementen in Matrixdruckern, nicht mehr ausreichend.
Es ist ferner eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine bekannt (DE 17 63 565), mit einer numerisch arbeitenden Programmsteuerungseinrichtung für den Vorschub eines relativ zu einem ersten Maschinenteil bewegbaren zweiten Maschinenteils, mit einer elektronischen Zusatzeinrichtung zur Eingabe von Korrektursignalen zum Ausgleich von Ungenauigkeiten der Werkzeugmaschine mit einem Impulszähler, dessen Zählerstand jeweils zu den Zeitpunkten um einen voreingestellten Betrag verändert wird, in dem das zweite Maschinenteil bestimmte zuvor festgelegte Vorschubpositionen am ersten Maschinenteil erreicht. Eine solche Einrichtung ist zwar nicht mit der gattungsgemäßen Einrichtung vergleichbar, weil letztere nur einen Wagen und einen Inkrementalgeber voraussetzt, jedoch werden bekannterweise im Sinne der Vornahme von Korrekturen ein die aktuellen Positionsdaten (Istwerte) - des zweiten Maschinenteils - enthaltendes Positionsregister, und ein Kompensationsdekoder eingesetzt, der bei Erreichen einer Vorschubposition ein Impulssignal abgibt. Weitergehende Berührungspunkte und Mittel zur Lösung der Aufgabe werden hier nicht vorgeschlagen.
Aus der EP-A2-0406784 ist es außerdem bekannt, bei einer elektronischen polynomischen Interpolisations-Einrichtung für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, insbesondere für Fräsmaschinen zur Bearbeitung von Gußstücken, einen ersten Einrichtungs-Abschnitt zu bilden, der eine Kontroll-Logik enthält und einen zweiten Einrichtungs-Abschnitt mit einem Satz aus drei polynomischen Generatoren zu versehen, die von einem weiteren Generator die augenblicklichen Kurvenkoordinaten erhalten. Von einer externen Rechnereinheit werden polynomische Koeffizienten bezogen auf den Bogenverlauf, der erzeugt werden soll, eingegeben. Mit dieser Einrichtung wird zwar eine hohe Weggenauigkeit angestrebt, jedoch ebenfalls nicht die Aufgabe gelöst, auf der Basis eines Wagens und eines Inkrementalgebers zu arbeiten.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, auch Geschwindigkeitsschwankungen zu erfassen und somit eine hochgenaue Steuerung von elektronisch auslösbaren Mitteln zu erreichen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine vorgegebene Wegstrecke äußerst genau aufgeteilt werden kann, wobei das Referenzsignal ein inkrementaler Weggeber sein kann. Diese mit einem variablen Zeitgeber erzeugten Aufteilungen können ständig an die Frequenz des inkrementalen Weggebers angepaßt werden.
Weitere Vorteile bestehen darin, daß aufgrund der erfindungsgemäßen Einrichtung mit jedem aufsynchronisierten Inkrementaltakt des Inkrementalgebers ein oder mehrere evtl. fehlende "Feinschritt-Takte" in kürzeren Abständen erzeugt werden (zu hohe Geschwindigkeit) oder kein "Feinschritt-Takt" (bei zu langsamer Geschwindigkeit). Dabei ist vorteilhaft, daß die Anzahl der "Feinschritt-Takte" über die gesamte Wegstrecke bei den vorgegebenen Daten immer gleich groß ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist im Anspruch 2 angegeben. Diese Weiterbildung besteht darin, daß in dem Auslösetakt- Generator für den Start ein Wert geladen wird, der gleich oder kleiner als der Wert des Auslösetakt-Generator-Registers ist.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß der Feinschrittzähler bezüglich eines Schritt-Taktes des Inkrementalgebers variabel ist, d. h. in eine beliebige Anzahl von Feinschritt-Takten auflösbar ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 ein Blockdiagramm der Einrichtung,
Fig. 2 eine weitere Aufgliederung des Blockdiagramms gemäß Fig. 1 und
Fig. 3 bis 8 die einzelnen Impulskurven für
Start/Stop (Fig. 3),
Schrittakt (Fig. 4),
Mikro-Takt (Fig. 5),
Feinschritt-Takt (Fig. 6),
Auslösetakt für ein elektronisch auslösbares erstes Mittel (Fig. 7) und
Fig. 8 den Auslösetakt für ein zweites elektronisch auslösbares Mittel, wobei jeweils (Fig. 7 und 8) unten die Zählwerte aufgetragen sind.
Ein hin- und hergehender Wagen, Schlitten o. dgl. besteht z. B. aus einem nicht näher dargestellten Druckkopfschlitten eines Matrixnadeldruckers. Ein Inkrementalgeber 1 (hier als sog. Taktscheibe mit Signalgeber gezeichnet) überträgt seine Taktsignale auf eine Synchronisations-Logik 2, die an eine Kontroll-Logik 3 signalmäßig angeschlossen ist. Über die Kontroll-Logik 3 erfolgt die Eingabe eines Start- bzw. Stop- Signals 4. Durch dieses Startsignal 4 wird ein Zähler in einem Feinschrittzeitgeber 5 gestartet. Ein von einer Oszillator-Frequenz abgeleiteter Mikrotakt 6 taktet den Zähler des Feinschrittzeitgebers 5, bis der vorgegebene Wert des Registers in dem Feinschrittzeitgeber 5 erreicht ist. Mit dem Erreichen dieses Wertes wird gleichzeitig ein Feinschritt-Takt 7 ausgelöst, der einen Feinschrittzähler inkrementiert und den Zähler im Feinschrittzeitgeber 5 auf "Null" setzt sowie andere Zähler in noch zu erläuternden Auslöse-Takt-Generatoren 9 und 10 hochzählt.
Der Feinschrittzähler 8 besitzt ein Feinschrittbegrenzungs-Register 8a und eine Feinschrittbegrenzungs-Steuerung 8b. Ebenso weist der Feinschrittzeitgeber 5 ein Feinschrittzeitregister 5a und einen Feinschrittcontroller 5b auf. In dem Feinschrittbegrenzungs-Register 8a ist die Anzahl der Feinschritt-Takte 7 innerhalb der Zeit zwischen zwei Inkrementen des Inkrementalgebers 1 enthalten.
Der Vorgang, der die Feinschritt-Takte generiert, läuft solange weiter, bis der Feinschrittzähler 8 den Wert des Feinschrittbegrenzungs- Registers 8a erreicht hat, es sei denn, er wäre vorher durch einen aufsynchronisierten Schritt-Takt des Inkrementalgebers 1 in dieser Routine gestoppt worden, d. h., daß bei gleichen Werten im Feinschrittzähler 8 und Feinschrittbegrenzungs-Register 8a die Feinschritt-Takt-Generierung angehalten wird, bis ein neuer synchronisierter Schritt-Takt denselben Vorgang von Beginn an startet.
Für den Fall, daß vor Erreichen eines Gleichstandes des Feinschrittzählers 8 und des Feinschrittbegrenzungsregisters 8a ein synchroner Schritt-Takt des Inkrementalgebers 1 auftritt, wird der Feinschrittzähler 8 mit dem Mikrotakt 6 bis zum Gleichstand des Feinschrittbegrenzungs-Registers 8a und der Feinschrittbegrenzungs- Steuerung 3b inkrementiert, wobei auch entsprechend gleichviele Feinschritt-Takte 7 generiert werden und der Feinschrittzähler 8 sowie der Zähler in dem Feinschrittzeitgeber 5 wieder auf "Null" gesetzt wird. Derselbe Vorgang beginnt unmittelbar nach dem Schritt-Takt 1a des Inkrementalgebers 1.
Mit jedem Feinschritt-Takt 7 werden die angeschlossenen Auslöse-Takt-Generatoren 9 und 10 getaktet, die beim jeweiligen Erreichen des Gleichstandes eines Zählers und eines Registers in den Auslösetakt-Generatoren 9 und 10 einen Auslösetakt 11 erzeugen und dann wieder bei "Null" beginnen.
Die Auslösetakte 11 können z. B. auf Zeitgeber in den Schaltungen für das Auslösen einer durch einen Elektromagneten angetriebenen Drucknadel in Matrixnadeldruckköpfen übertragen werden (Fig. 1 und 2).
Gemäß Fig. 3 ist das Start/Stop-Signal während des Steuerungsvorganges auf logisch "1". In Fig. 4 ist maßstabsgerecht der Schritt-Takt 1a des Inkrementalgebers 1 abgebildet. Fig. 5 zeigt den von einer Oszillator- Frequenz abgeleiteten Mikrotakt 6 (z. B. 1 oder 2 MHz). Der Feinschritt-Takt 7 (Fig. 6) ist entsprechend einem Beispiel mit fünf Mikrotakten 6 eingestellt, die im Feinschrittzeitregister 5a abgelegt sind.
Der gezeichnete dritte (von links) Schritt-Takt 1a folgt zeitlich, z. B. wegen schnellem Lauf eines eine Taktscheibe antreibenden Elektromotors, der auch den Wagen, Schlitten o. dgl. antreibt, in kürzerem Abstand auf den nominal vorgegebenen Abstand. In diesem Fall müssen die ergänzenden Feinschritt-Takte 7 erzeugt werden. Der gezeichnete vierte (von links) Schritt-Takt 1a folgt zeitlich, z. B. wegen zu langsamem Lauf des erwähnten Elektromotors in größerem Abstand auf den nominal vorgegebenen Abstand. Somit bleibt die Anzahl der Feinschritt-Takte 7 innerhalb eines Schritt-Taktes 1a konstant.
Ferner ist ein Auslösetakt-Generator-Register 12 vorgesehen (Fig. 1 und 2), das nach jedem Erreichen des vorgegebenen Registerwertes den Auslösetakt 11 abgeben kann. In dem Auslösetaktgenerator 9 kann für den Start ein Wert geladen werden, der schon gleich oder kleiner dem Wert des Auslösetakt-Generator-Registers 12 ist, so daß schon vor dem sonst üblichen Erreichen des Registerwertes ein Auslösetakt 11 erzeugt wird. Demgegenüber zeigt Fig. 7 das sonst übliche Erreichen des Registerwertes. Hierbei ist beispielhaft der Auslösetakt 11 in sieben Zählwerte aufgelöst. In Fig. 8 ist die Ausführungsform eines sonst nicht üblichen Registerwertes vorausgesetzt.

Claims (3)

1. Einrichtung für die Steuerung von elektronisch auslösbaren Mitteln, die auf einem geradlinig hin- und herbewegten Wagen oder Schlitten angeordnet sind, mit einem Inkrementalgeber, der ein Taktsignal erzeugt zur Ansteuerung der auszulösenden Mittel, ferner mit einem Mikroprozessor zur Übertragung von Registerdaten und mit einer feststehenden Wegstreckeneinteilung des Weges, der von dem Wagen oder Schlitten zurückgelegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das von dem Inkrementalgeber (1) abgegebene Ist-Wert-Signal als Schritt-Takt (1a) über eine Synchronisations-Logik (2) in eine Kontroll-Logik (3) geleitet wird, daß die Kontroll-Logik (3) mit einem variablen Feinschrittzeitgeber (5) verbunden ist, daß dessen Feinschritt-Takt (7) an einen Feinschrittzähler (8) weiterleitbar ist als auch an zumindest einen Auslösetakt-Generator (9; 10) und daß bei Erreichen des Zählwertes eines Auslöse-Generator-Registers (12) ein Auslösetakt (11) erzeugbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Auslösetakt-Generator (9) für den Start ein Wert geladen wird, der gleich dem oder kleiner als der Wert des Auslösetakt-Generator-Registers (12) ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinschrittzähler (8) bezüglich eines Schritt-Taktes (1a) des Inkrementalgebers (1) variabel ist, d. h. in eine beliebige Anzahl von Feinschritt-Takten (7) auflösbar ist.
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