DE4319715A1 - Verfahren zum Bewegen eines Drehkörpers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bewegen eines Dreh­ körpers in eine Sollstellung, insbesondere einer von einem Schrittmotor über eine Antriebseinrichtung angetriebenen Walze eines Druckers in eine vorbestimmte Sollstellung, wo bei der Schrittmotor zwischen den Vollschritten eine Anzahl Mikroschritte ausführt.

Beim Betrieb von Druckern weisen die papiertransportierenden Elemente, wie beispielsweise eine Walze, infolge der im Ge­ triebe der Antriebseinrichtung auftretenden Toleranzen Vor­ schubunregelmäßigkeiten auf. Das bedeutet, die von einem Schrittmotor über das Getriebe angetriebene Druckerwalze ge­ langt zum Drucken nicht in ihre vorbestimmte Sollstellung, sondern in eine davon abweichende Stellung. Dieser Schritt­ fehler führt zu enger liegenden bzw. zu weiter auseinander­ liegenden Drucklinien. Bei einer graphischen Darstellung mit gerasterten Flächen hat das heller und dunkler erscheinende Linienbereiche zur Folge, die als sogenanntes "Banding" be­ kannt sind.

In der europäischen Patentschrift 0 237 328 ist ein Ver­ fahren zum Bewegen eines beweglichen Elementes eines Schrittmotors zu einer vorbestimmten Ruheposition bekannt. Dieses Verfahren offenbart jedoch keine Korrekturmaßnahme der infolge von Toleranzen in einer Antriebseinrichtung auf­ tretenden Stellungsfehler.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den durch Toleran­ zen in der schrittmotor/Antriebseinrichtung verursachten Stellungsfehler eines Drehkörpers gegenüber seiner gewollten Sollstellung zu kompensieren.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren erreicht, bei dem zum Kalibrieren der Schrittmotor/Antriebseinrichtung für jeden Vollschritt des Schrittmotors am Drehkörper der Schrittfehler (Vorschubunregelmäßigkeit) über einen gesamten Zyklus bestimmt wird, zum Ausgleich jedes Schrittfehlers das erforderliche Stromverhältnis I₁/I₂ in den Spulen des zwei­ phasigen Schrittmotors berechnet wird und daraus die Anzahl der Mikroschritte zur Bewegung des Drehkörpers in seine Sollstellung bestimmt, in einer Tabelle erfaßt und dieselbe in einem Speicher abgelegt wird und die Daten der Tabelle vollschrittzugeordnet als Korrekturwert der Schrittmotor­ steuerung zugeführt werden.

Im einzelnen ist die Erfindung durch die folgenden Ver­ fahrensschritte gekennzeichnet:

• - Festlegen einer Referenzposition auf einem Vollschritt,
• - Festlegen der Anzahl von Mikroschritten zwischen jedem Vollschritt,
• - Kalibrieren der Schrittmotor/Antriebseinrichtung über einen kompletten Bewegungszyklus,
• - Anfahren der Sollstellung des Drehkörpers im Mikroschritt­ betrieb,
• - Niederlegen des Stellungsfehlers in einer Tabelle in Form von ausgehend von der Referenzposition jedem Schritt zuge­ ordneten Korrektur-Mikroschritten,
• - Ablegen der Tabelle in einem Speicher (Computer 1) und
• - Übertragen der durch das Kalibrieren ermittelten Korrek­ tur-Mikroschritte in Form von sich aus dem Verhältnis der Spulenströme I₁/I₂ ergebenden Spannungssignalen an die Schrittmotorsteuerung zum Bewegen des Drehkörpers in seine vorbestimmte Sollstellung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können trotz der in der Schrittmotor/Antriebseinrichtung auftretenden Toleranzen genaue Sollstellungen des Drehkörpers während des Drucker­ betriebes erzielt werden, so daß das störende "Banding" weitgehend eliminierbar ist.

Anhand einer in der Zeichnung dargestellten Schaltungsanord­ nung zur Durchführung des Verfahrens wird die Erfindung er­ läutert. Die Zeichnung zeigt in der

Fig. 1 eine elektrische Schaltungsanordnung in schema­ tischer Darstellung und

Fig. 2 eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens verwendete Tabelle.

In der Fig. 1 ist als Ausführungsbeispiel eine Schaltungs­ anordnung für einen Drucker 11 dargestellt, dessen Walze 12 für den Papiertransport von einem Schrittmotor 13 über eine Antriebseinrichtung 14, beispielsweise einem Rädergetriebe, in Drehung versetzt wird. Ein mit der Walze 12 verbundener Encoder 15 ist über einen Zähler 16 an einen ersten Computer 17 geschaltet. Von einer internen Notorsteuerung 18 des Druckers 11 führt eine Leitung 19 zum Computer 17. Ferner ist zwischen dem Drucker 11 und dem Computer 17 eine Leitung 20 zur Übertragung von Referenzsignalen sowie Daten für die Erkennung des Papierblattanfangs geschaltet. Im Computer 17 ist eine Tabelle 21 abgelegt, die im folgenden noch be­ schrieben wird.

Schließlich führt vom Computer 17 eine Leitung 22 zu einer Schrittmotorsteuerung 23, die über eine Leitung 24 an den Schrittmotor 13 geschaltet ist.

Zur Übertragung von Schrift- und Graphikdaten an eine Schnittstelle 25 des Druckers 11 ist ein zweiter Computer 26 über eine Leitung 27 an dieselbe angeschlossen.

An der Durchführung des Kalibrierungsvorgangs des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens sind der Schrittmotor 13, die An­ triebseinrichtung 14, der Encoder 15, der Zähler 16, der Computer 17 und die Schrittmotorsteuerung 23 beteiligt.

Bei der Inbetriebnahme des Druckers 11 werden in einem Kali­ brierungsvorgang über einen kompletten Zyklus der Schritt­ motor/Antriebseinrichtung 13/14 die reproduzierbaren Stellungsfehler (Vorschubunregelmäßigkeiten) der Walze 12 in ihren Sollstellungen gegenüber einer Referenzstellung in Mikroschritten ermittelt. Im Ausführungsbeispiel sind zwischen jedem Vollschritt dreißig Mikroschritte gewählt. Die Wahl einer anderen Anzahl von Mikroschritten ist jedoch möglich.

Dann wird mittels des Encoders 15 und des Zählers 16 die tatsächliche Anzahl der Mikroschritte festgestellt, die die aktuelle Stellung der Walze definieren.

Wenn nun beispielsweise für den "vierten" Schritt vier mal dreißig Mikroschritte, also 120 Mikroschritte der korrekte Wert zum Erreichen der Sollstellung ist, und der Encoder 15 insgesamt 123 Mikroschritte zählt, dann beträgt der Schritt­ fehler plus drei (+3), d. h. die Stellung der Walze 12 bei Schritt "vier" wird erst nach 123 Mikroschritten korrekt er­ reicht. Dieser dem Schritt "vier" zugeordnete Schrittfehler wird in der Tabelle 21 des Computers 17 abgelegt. Werden während eines Druckvorgangs dem Drucker 11 vom Computer 26 Graphikdaten mitgeteilt, bei denen beispielsweise der Schritt "vier" anzufahren ist, wird vom Computer 17 der Schrittmotorsteuerung 23 signalisiert, daß zum korrekten Er­ reichen dieser Position der Walze 12 eben 123 Mikroschritte absolviert werden müssen.

Die Drehung der Walze 12 um 123 Mikroschritte anstelle von 120 Mikroschritten wird dadurch erreicht, daß über die Schrittmotorsteuerung 23 den Spulen des Schrittmotors 13 ein zu dem Schrittfehler korrespondierendes Stromverhältnis I₁:I₂ aufgeschaltet wird.

Bei diesem Vorgang werden auch die vor der anzufahrenden Sollstellung, beispielsweise Schritt "vier", liegenden Soll­ stellungen in korrigierten Schritten durchlaufen. Diese Ver­ fahrensweise erleichtert die Gestaltung des Steuerungs­ programms.

Die in der Fig. 2 dargestellte Tabelle 21 zeigt, daß der "erste" Schritt schon nach 29 Mikroschritten anstatt nach 30, der "zweite" Schritt erst nach 63 Mikroschritten anstatt nach 60 und der "dritte" Schritt schon nach 85 Mikro­ schritten anstatt erst nach 90 erreicht ist.

Der letzte Schritt in einem kompletten Zyklus der Schritt­ motor/Antriebseinrichtung sei der Schritt 7693, der erst nach 230 795 Mikroschritten, also fünf Mikroschritte über der Sollstellung, erreicht wird.

Nach dem einmaligen Kalibrieren werden der Encoder 15 und der Zähler 16 nicht mehr benötigt, sondern die Sollstellun­ gen der Walze 12 nur noch mittels der Referenzstellung, der in der Tabelle 21 abgelegten Korrekturwerte sowie über den Computer 17, die Schrittmotorsteuerung 23 und den Schritt­ motor 13 gesteuert.

Claims (3)

1. Verfahren zum Bewegen eines Drehkörpers in eine Soll­ stellung, insbesondere einer von einem Schrittmotor über eine Antriebseinrichtung angetriebenen Walze eines Druckers in eine vorbestimmte Sollstellung, wobei der Schrittmotor zwischen den Vollschritten eine Anzahl Mikroschritte ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kalibrieren der Schrittmotor/Antriebseinrichtung (13, 14) für jeden Vollschritt des Schrittmotors (13) am Drehkörper (12) der Schrittfehler (Vorschubunregel­ mäßigkeit) über einen gesamten Zyklus bestimmt wird, daß zum Ausgleich jedes Schrittfehlers das erforder­ liche Stromverhältnis I₁/I₂ in den Spulen des zwei­ phasigen Schrittmotors berechnet wird, und daraus die Anzahl der Mikroschritte zur Bewegung des Drehkörpers in seine Sollstellung bestimmt, in einer Tabelle (21) erfaßt und dieselbe in einem Speicher (17) abgelegt wird und die Daten der Tabelle vollschrittzugeordnet als Korrekturwert einer Schrittmotorsteuerung (23) zu­ geführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte

• - Festlegen einer Referenzposition auf einem Voll­ schritt,
• - Festlegen der Anzahl von Mikroschritten zwischen jedem Vollschritt,
• - Kalibrieren der Schrittmotor/Antriebseinrichtung (13, 14) über einen kompletten Bewegungszyklus,
• - Anfahren der Sollstellung des Drehkörpers im Mikro­ schrittbetrieb,
• - Niederlegen des Stellungsfehlers in einer Tabelle (21) in Form von ausgehend von der Referenzposition jedem Schritt zugeordneten Korrektur-Mikroschritten,
• - Ablegen der Tabelle in einem Speicher (Computer 1) und
• - Übertragen der durch das Kalibrieren ermittelten Korrektur-Mikroschritte in Form von sich aus dem Ver­ hältnis der Spulenströme (I₁ und I₂) ergebenden Span­ nungssignalen an die Schrittmotorsteuerung (23) zum Bewegen des Drehkörpers in seine vorbestimmte Soll­ stellung.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zum Kalibrieren der Schrittmotor/An­ triebseinheit (13, 14) ein Encoder (15) dem Drehkörper (12) zugeordnet ist.