EP0116850B1 - Mikroprozessorgesteuertes, einen optoelektronischen Sensor enthaltendes Tauchanker-Drucksystem - Google Patents

Mikroprozessorgesteuertes, einen optoelektronischen Sensor enthaltendes Tauchanker-Drucksystem Download PDF

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EP0116850B1
EP0116850B1 EP84100400A EP84100400A EP0116850B1 EP 0116850 B1 EP0116850 B1 EP 0116850B1 EP 84100400 A EP84100400 A EP 84100400A EP 84100400 A EP84100400 A EP 84100400A EP 0116850 B1 EP0116850 B1 EP 0116850B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
armature
current
energising
plunger
print system
Prior art date
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Expired
Application number
EP84100400A
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English (en)
French (fr)
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EP0116850A1 (de
Inventor
Ulrich Dr.-Ing. Heider
Hans Dipl.-Ing. Kern
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP0116850A1 publication Critical patent/EP0116850A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0116850B1 publication Critical patent/EP0116850B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
    • B41J9/26—Means for operating hammers to effect impression
    • B41J9/38—Electromagnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J9/00—Hammer-impression mechanisms
    • B41J9/44—Control for hammer-impression mechanisms
    • B41J9/48—Control for hammer-impression mechanisms for deciding or adjusting hammer-drive energy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/5205—Sealing means between cable and housing, e.g. grommet
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/52—Dustproof, splashproof, drip-proof, waterproof, or flameproof cases
    • H01R13/521—Sealing between contact members and housing, e.g. sealing insert

Definitions

  • the invention relates to a submersible pressure system according to the preamble of claim 1.
  • Plunger armature magnet systems as a drive device for a print hammer in type printing devices or printer needles in mosaic printing devices are generally known in printing technology and have been used successfully.
  • DE-OS 31 16 430 describes a hammer pressure device with a plunger magnet system containing a light barrier, in which an infrared light barrier for detecting the movement of the armature is arranged in the part of the plunger magnet system facing away from the pressure point for a type wheel printer.
  • the output signal of the light barrier is used to control the immersion armature magnet system by changing the length of the actuation pulse of the immersion armature solenoid accordingly.
  • the built-in optoelectronic sensor makes it possible to determine the exact position of the pressure hammer and thus the movement variables of the pressure hammer according to location and time, in order to use these movement variables to control the pressure hammer, only at one point in time, since the light barrier is controlled exclusively by the rear edge of the anchor plunger is controlled.
  • changes in the speed of the armature are not detected after this point in time and therefore cannot be used to correct the length of the actuation pulse of the plunger armature solenoid.
  • the object of the invention is to design a submersible anchor pressure system of the type mentioned at the outset in such a way that manufacturing tolerances and operating conditions which change over time cannot affect the impression process.
  • a type wheel not shown here, which is arranged opposite a platen roller, is actuated by means of a plunger armature printing system described in more detail below.
  • the plunger armature pressure system consists essentially of an excitation coil 1, and a pressure hammer 2 serving as a drive element for the type wheel consists of a soft-magnetic armature 2/1 and a non-magnetic plunger 2/2.
  • the print hammer 2 is guided in sleeves 3 and rests against a stop 5 under the action of a return spring 4 in the rest state shown.
  • the slot ruler has two cutouts 9.1 and 9.2, which have a rectangular shape and the edges of which are scanned via the photo section 7.
  • the plunger armature magnet is controlled via a control circuit arrangement which can be configured, for example, in accordance with the block diagram of FIG. 5, wherein when the plunger armature magnet is excited, the armature 2 of the plunger armature magnet moves from its rest position into the printing position in a movement form shown in FIG Imprint returns bounce-free to its rest position.
  • the slot ruler 7 is scanned via the optoelectronic scanning device 6 and the armature travel distances X1 to X3 shown in FIG. 2 are evaluated.
  • the knowledge was taken as a basis that the sensitivity curve and thus the response threshold of the photoelectric sensor change over time, so that the switch-on and switch-off points shift relative to one another. For example, if you were to scan two consecutive edges, the first edge represents a transition from the interruption of the photo line (dark) to an opening of the photo line (light) dark-light transition and the second edge a corresponding light-dark transition, it would become one with aging of the sensor device while maintaining the operating speed of the slot ruler Change in the measured sampling times of the defined distances.
  • a follow-up scan with at least two similar (light-dark, light-dark; dark-light, dark-light) transitions is preferably carried out to determine the throughput time of the anchor path sections via the scanning device.
  • FIG. 3 A typical impression process is shown in FIG. 3.
  • the abscissa of all three diagrams of FIG. 3 shown one above the other denotes the time axis T.
  • the upper diagram of FIG. 3 represents the path AW of the armature 2 from the rest position R to the print on the platen roller SW and the subsequent braking with return in its initial position R. Parallel to the ordinate AW of the diagram, the slot ruler with the corresponding scanned distances X1 to X3 is shown schematically.
  • the middle diagram of FIG. 3, which shows the signal amplitude SA as a function of the time at the output of the optoelectric sensor 6, is assigned to the upper diagram, with the course of the armature as a function of the time when the impression is taken. The course of the excitation current over time during printing is shown below this diagram in FIG. 3.
  • the submersible anchor pressure system is actuated via the circuit arrangement shown in FIG. 5, which contains a microprocessor MP (8048 Siemens) with a central unit and memory. The function and structure of this circuit arrangement will be described in detail later.
  • MP 8048 Siemens
  • the movement of the slot ruler 8 is scanned with the aid of the optoelectronic sensor 6 and thus control signals are generated. These signals are fed to an electronic control system which contains a microprocessor MP and, among other things, used to control the current in the excitation coil 1.
  • MP microprocessor
  • the print hammer receives a certain kinetic energy (impression strength) regardless of manufacturing tolerances and external influences and is braked after the impression by a current pulse to avoid bounce i.e. to return to its orientation quickly and without making any noise.
  • the functionality of the printing system is monitored.
  • the level of the sensor signal 6 is checked during synchronization etc. This ensures that the pressure tappet works correctly in the basic position and / or the sensor. For this purpose, it is checked in the oral position shown in FIG. 1 whether the photo section 7 of the sensor 8 is interrupted. If this is not the case, an error message is sent via the microprocessor MP, the function of which will be described in detail later.
  • the time TX1 required to run through the measuring section X1 is measured and compared with a stored target time. If the measured time TXI is greater than the stored target time, an error message is given and the printout during a certain time e.g. Disabled for 1 second and then released again. If such an error occurs several times in succession e.g. occurs three times, there is no re-approval of the imprinter, but the printing system is blocked and the error is shown by a warning device, not shown here. On the one hand, the functionality of the printing system, e.g. Broken wire, short circuit etc. are checked, on the other hand the printout cannot be prevented unnecessarily in the event of a temporary fault.
  • the time TX2 required to pass through the measuring section X2 is also measured.
  • a time TA is assigned to each time TX2, after which the excitation current I is switched off.
  • the relationship between the measured time TX2 and the time at which the excitation current is switched off is shown in table TB1 in FIG. 4.
  • the values 1 to 20 designated in the column TX2 denote a sequence of actual values, which are stored in binary form in the microprocessor MP, of the actual values which have been found, as experience has shown, when passing through the armature distance X2; these values are in the form of binary code words which are only symbolically represented here (1 ... 20) saved in memory.
  • correction values 1 to 20 of table TBI, column TA correspond to the course of the excitation current which is necessary to reach the specified target value based on the actual value of the armature speed. This is accomplished with the aid of the microprocessor and the circuit arrangement of FIG. 5. For this purpose, after determining the actual time TX2 and the assignment of the corresponding Code word 5, for example, of code word 5 in table TX2, calls up the correspondingly assigned code word 5 in column TA of the correction value, and this correction value 5 in column TA of table TB1 is applied to the outputs of the microprocessor, then via the circuit arrangement of FIG.
  • a switch-off of the coil current I is effected after a time TA with a steep falling edge shown in FIG. 3 (lower diagram).
  • the time TX3B required to pass through the measuring section X3B is also measured.
  • a current ICB (table TB2, FIG. 4) is assigned to each time TX3.
  • the time TX3B corresponds to the actual times 1 to 20 defined in the form of code words (column 1, table TB2 of FIG. 4).
  • the correction values 1 to 20 shown in column ICB are again assigned to them in table TB2. These correction values are assigned to the individual measured times so that the anchor returning at different speeds is always as bounce-free as possible, i.e. is braked as quickly as possible and without noise. This is brought about by adapting the excitation current (amplitude) of the brake pulse ICB in accordance with the measured throughput times TX3B.
  • the determination of the basic brake current ICB is now followed by a phase of checking the speed when the armature returns to its basic position. This is achieved by measuring the throughput time of the armature path section X2 and determining a current IVB as a function of this measured throughput time TX2B, which current is applied to the excitation coil after passing through the armature path section X2.
  • This variable excitation current IVB depends on the armature speed measured when passing through the armature path section X2. Is e.g. 3 top diagram, dash-dotted curve, the anchor too fast, when returning to its starting position, which e.g. is the case if e.g.
  • the braking process can be corrected by the additional measurement process via the anchor path X2.
  • a one-time measurement over the anchor path X3 would lead to inaccurate results, since this one-time measurement would not detect a change in speed as such and therefore the braking deceleration.
  • the current IVB is not suddenly switched off, but rather decays continuously, preferably after an e-function.
  • the circuit arrangement shown in FIG. 5 for operating the submersible anchor pressure system consists of a central microprocessor MP of type 8048 Siemens, which is controlled via a generally known printer controller DS, which is not described in detail here, and which is controlled by an optoelectronic sensor in this case a light barrier LS outgoing and supplied via a discriminator D3 appropriately transformed signals.
  • a microprocessor MP is followed by a digital-to-analog converter DA. Its resistance network consisting of the evaluation resistors RB supplies an output voltage UA which corresponds to the bit pattern of the code words which is supplied to a downstream current regulator as a setpoint.
  • the current regulator arrangement consists of an operational amplifier OP1 which is fed back via a capacitor C2, and a downstream semiconductor switching arrangement comprising the two switching transistors TS1 and TS2 with two associated resistors R comprising a free-wheeling diode D1 arranged in parallel with the switching transistors.
  • the switching transistors TS1 and TS2 connect the input of the excitation coil 1 to an operating voltage source U.
  • the output of the excitation coil 1 is connected on the one hand to the operating voltage source U via a diode D2, and on the other hand to another Switching transistor TS3, which in turn is connected via an inverter UI to the microprocessor MPP16 and via the resistor R3 to the operating voltage source and which is used for quickly switching the current in the excitation coil on and off.
  • a current measuring resistor RM is connected downstream of this switching transistor TS3. The excitation current determined via the current measuring resistor RM is fed to the inverting input of the operational amplifier OP1 via a voltage divider comprising the resistors RI, R2 and a capacitor C10.
  • the printer controller DS starts the entire printing system by briefly applying an L signal (signal with a low level) to port P20 of the 8048 microprocessor.
  • the desired printing energy is determined by corresponding control potentials at ports P21 and P22.
  • the simultaneous loading of the ports P21 and P22 with “Low” corresponds to a high impression energy, the loading of the port P21 with “Low” and the port P22 with "High”, a medium impression energy and the loading of the port P21 with "High” and of the port P22 with “Low” a low impression energy.
  • the printer controller DS can only become active if a print enable signal (high level) is present at the printer controller (reference symbol H).
  • This signal at input H is suppressed at the beginning of the printing process and is fed back to input H after the correct printing.
  • the signal from the printer control is led from the microprocessor port P16 via an inverter U2.
  • the test input TO of the microprocessor 8048 is supplied with the output signals of the light barrier LS, the continuous light beam "bright" corresponding to the high level.
  • the digital-to-analog converter DA present at a reference voltage UR is de-energized in the idle state of the plunger magnet system, since all of the switches SCH of the digital-to-analog converter present at the outputs port P 10 to port P14 of the microprocessor are disconnected from the reference voltage source UR. This means that 0 volts is present at the non-inverting input of the operational amplifier OP1. While a voltage of +50 mm volt caused by the voltage divider consisting of the resistors R1, R2 and Rm is present at the inverting input, since the resistor R2 is connected to the reference voltage source UR. The output of the operational amplifier OP1 is therefore at a low reference level (low), as a result of which the switching transistor TS2 is blocked via the switching transistor TS1, and therefore no current flows through the excitation coil 1.
  • the bit-pattern corresponding to the desired current is applied to the digital-to-analog converter DA at the ports P10 to P14 and, at the same time, the switching transistor TS3 is turned on via the port P15 with downstream inverter U1.
  • the operational amplifier OP1 goes to a "high" level at its output and thus controls the transistor TS2 via the switching transistor TS1 and the resistors R.
  • the excitation coil is thus applied to the operating voltage source U and thus current flows through the excitation coil 1.
  • the output of the operational amplifier OP goes back to the low level and thus blocks the Transistor TS2 through transistor TS1.
  • the current through the excitation coil 1 continues to flow via the freewheeling diode D1.
  • the output of the operational amplifier OP1 goes back to the "high" level and the process starts again, whereby the Current in the excitation coil is regulated in the manner of a switching regulator.
  • the switching frequency of the switching regulator is essentially determined by the inductance of the excitation coil 1 and the feedback capacitor C2, while the switch-on time depends on the output voltage of the digital-to-analog converter UA and thus on the set current.
  • the current in the excitation coil 1 is switched off in two ways. On the one hand when the armature path section X2 and the throughput time TX2 pass through, after a time TA then determined directly, without the excitation current in the excitation coil 1 decaying. On the other hand, when the armature returning from the impression point is braked by switching off the excitation current VB after an e-function. To quickly turn off the excitation current in the excitation coil 1, the current controller is blocked simultaneously via the transistors TS1 and TS2 and the shutdown transistor TS3.
  • the control of the excitation current in the excitation coil 1 is determined by the chronological sequence of the output signals of the light barrier LS. Short-term disturbances, e.g. by scattering adjacent lines or other influences that make the proper control of the microprocessor MP impossible. In order to largely rule out such interference, the light barrier is queried twice for each measurement via the microprocessor MP and the input TO, as a result of which interference can be largely eliminated.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Tauchanker Drucksystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Tauchankermagnetsysteme als Antriebsvorrichtung für einen Druckhammer in Typendruckeinrichtungen oder Druckernadeln in Mosaikdruckeinrichtungen sind in der Drucktechnik allgemein bekannt und mit Erfolg zur Anwendung gelangt. So wird in der DE-OS 31 16 430 eine Hammerdruckvorrichtung mit einem eine Lichtschranke enthaltenden Tauchankermagnetsystem beschrieben, bei dem in der Druckstelle abgewandten Teil des Tauchankermagnetsystems für einen Typenraddrucker eine Infrarotlichtschranke zur Erfassung der Bewegung des Ankers angeordnet ist. Das Ausgangssignal der Lichtschranke wird zur zeitlichen Ansteuerung des Tauchankermagnetsystems verwendet, indem die zeitliche Länge des Ansteuerimpulses der Tauchankermagnetspule entsprechend geändert wird.
  • Mit dem bekannten Tauchankermagnetsystem ist über den eingebauten optoelektronischen Sensor eine exakte Lagebestimmung des Druckhammers und damit die Erfassung der Bewegungsgrößen des Druckhammers nach Ort und Zeit, um diese Bewegungsgrößen zur Steuerung des Druckhammers zu verwenden, nur zu einem Zeitpunkt möglich, da die Lichtschranke ausschließlich durch die hintere Kante des Ankerstößels gesteuert wird. Damit werden aber Geschwindigkeitsänderungen des Ankers nach diesem Zeitpunkt nicht erfaßt und können somit auch nicht zur Korrektur der Länge des Ansteuerimpulses der Tauchankermagnetspule herangezogen werden.
  • Ein Problem bildet aber dabei gerade der Einfluß von Fertigungstoleranzen und sich zeitlich ändernden Betriebsbedingungen während des Beschleunigungs- und Bremsvorganges des Druckhammers, was zu einer Verfälschung des Abdruckes führen kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es ein Tauchanker-Drucksystem der eingangs genannten Art derart auszugestalten, daß sich Fertigungstoleranzen und sich zeitlich ändernde Betriebsbedingungen nicht auf den Abdruckvorgang auswirken können.
  • Diese Aufgabe wird bei einem Tauchanker-Drucksystem der eingangs genannten Art gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt
    • Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Tauchankermagnetsystems in Ruhestellung, teilweise in Schnittdarstellung,
    • Fig. 2 eine ausschnittsweise Darstellung des am Anker des Tauchankermagnetsystems angeordneten Schlitzlineals, mit den entsprechend bezeichneten Meßstrecken,
    • Fig. 3. eine schematische Darstellung des Ausgangssignals, den optoelektronischen Sensors bzw. des Spulenstromes in der Erregerspule in Abhängigkeit von der Bewegung des Schlitzlineals und damit des Ankers beim Abdruck,
    • Fig. 4 eine tabellenartige Darstellung der Zuordnung zwischen den gemessenen Ist-Werten der Durchlaufzeiten des Schlitzlineals und der zugeordneten digitalen Korrekturwerte die notwendig sind,um ausgehend von dem Ist-Wart der Ankergeschwindigkeit zu dem vorgegebenen Sollwert zu gelangen und
    • Fig. 5 ist eine schematische Darstellung der Schaltungsanordnung zum Betrieb des Tauchankermagnetsystem.
  • Mit der in der Fig. 1 schematisch dargestellte Druckeinrichtung für eine Fernschreib- oder Schreibmaschine wird über ein im folgenden näher beschriebenes Tauchanker-Drucksystem, ein hier nicht dargestelltes Typenrad das gegenüber einer Schreibwalze angeordnet ist betätigt. Das Tauchanker-Drucksystem besteht im wesentlichen aus einer Erregerspule 1, und einem als Antriebselement für das Typenrad dienende Druckhammer 2 aus einem weichmagnetischen Anker 2/1 und einem unmagnetischen Stößel 2/2. Der Druckhammer 2 ist in Buchsen 3 beweglich geführt und liegt im dargestellten Ruhezustand unter der Wirkung einer Rückstellfeder 4 an einem Anschlag 5 an. Im Bereich des hinteren Teiles des Tauchanker-Drucksystems ist ein Sensor 6, in diesem Falle einephotoelektrische Schalteinrichtung angeordnet, wobei die Photostrecke 7 (Lichtstrahl) im Bewegungsbereich eines mit dem Anker 2/1 formschlüssig verbundenen Schlitzlineals 8 angeordnet ist. Das Schlitzlineal weist zwei Ausbrüche 9.1 und 9.2 auf, die eine rechteckige Form haben und deren Kanten über die Photostrecke 7 abgetastet werden. Angesteuert wird der Tauchankermagnet über eine Ansteuerschaltungsanordnung die z.B. entsprechend dem Blockschaltbild der Fig. 5 ausgestaltet sein kann, wobei bei der Erregung des Tauchankermagneten der Anker 2 des Tauchankermagneten sich in einer entsprechend der Fig.3 dargestellten Bewegungsform ausseiner Ruhestellung in die Abdruckposition bewegt und nach dem Abdruck prellfrei in seine Ruhestellung zurückkehrt. Während des Abdruckvorganges wird das Schlitzlineal 7 über die optoelektronische Abtasteinrichtunng 6 abgetastet und dabei werden die in der Fig. 2 darstellten Ankerwegstrecken X1 bis X3 ausgewertet. Bei der Festlegung der Ankerwegstrecken wurde die Erkenntnis zugrundegelegt, daß sich die Empfindlichkeitskurve und damit die Ansprechschwelle des photoelektrischen Sensors im Laufe der Zeit ändert, so daß sich die Einschalt- bzw. Ausschaltpunkte gegeneinander verschieben. Würde man z.B. zwei hintereinander folgende Kanten abtasten, wobei die erste Kante einen von der Unterbrechung der Photostrecke (dunkel) zu einer Öffnung der Photostrecke (hell) Dunkel-Hell-Übergang darstellt und die zweite Kante einen entsprechenden Hell-Dunkel- Übergang, so würde es bei Alterung der Sensoreinrichtung unter Beibehaltung der Betätigungsgeschwindigkeit des Schlitzlineals zu einer Veränderung der gemessenen Abtastzeiten der.definierten Wegstrecken kommen. Die Folge wäre, eine vorgetäuschte Veränderung der Ankergeschwindigkeit. Aus diesem Grunde wird erfindungsgemäß zur Bestimmung der Durchlaufzeit der Ankerwegstrecken über die Abtasteinrichtung vorzugsweise eine Folgeabtastung mit mindestens zwei gleichartigen (Hell-Dunkel, Hell-Dunkel; Dunkel-Hell, Dunkel- Hell) Übergängen vorgenommen. Das bedeutet, daß entsprechend der Darstellung der Fig. 2 außer der Anfangsankerwegstrecke X1, sämtliche Ankerwegstrecken X2 und X3 durch gleichartige Übergänge begrenzt werden. So z.B. die Ankerwegstrecke X2 durch die Kanten K1, K3 und die Ankerwegstrecke X3 durch die Kanten K3 und K5.
  • Ein typischer Abdruckvorgang ist in der Fig. 3 dargestellt. Dabei bezeichnet die Abszisse aller drei übereinander dargestellten Diagramme der Fig. 3 die Zeitachse T. Das obere Diagramm der Fig. 3 stellt dabei den Weg AW des Ankers 2 ausgehend von der Ruhestellung R bis zum Abdruck an der Schreibwalze SW und das nachfolgende Abbremsen mit Rückkehr in seine Ausgangsstellung R dar. Parallel zur Ordinate AW des Diagramms ist schematisch das Schlitzlineal mit den entsprechenden abgetasteten Wegstrecken X1 bis X3 dargestellt. Dem oberen Diagramm, mit dem Verlauf des Ankers in Abhängigkeit von der Zeit beim Abdruck,zugeordnet, ist das mittlere Diagramm der Fig. 3, das die Signalamplitude SA in Abhängigkeit von der Zeit am Ausgang des optoelektrischen Sensors 6 darstellt. Unterhalb dieses Diagramms der Fig. 3 ist der Verlauf des Erregerstroms über die Zeit beim Abdruck dargestellt.
  • Betätigt wird dabei das Tauchanker-Drucksystem über die in der Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung, die einen Mikroprozessor MP (8048 Siemens) mit Zentraleinheit und Speicher enthält. Die Funktion und der Aufbau dieser Schaltungsanordnung wird im einzelnen später beschrieben.
  • Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Tauchanker-Drucksystem wird mit Hilfe des optoelektronischen Sensors 6 die Bewegung des Schlitzlineals 8 abgetastet und damit Ansteuersignale erzeugt. Diese Signale werden einer elektronischen Steuerung, die einen Mikroprozessor MP enthält, zugeleitet und u.a. zur Steuerung des Stromes in der Erregerspule 1 verwendet. Auf diese Weise soll erreicht werden, daß der Druckhammer unabhängig von Fertigungstoleranzen und äußeren Einflüssen eine bestimmte kinetische Energie (Abdruckstärke) erhält und nach dem Abdruck durch einen Stromimpuls abgebremst wird, um prellfrei d.h. schnell und ohne Geräuschentwicklung in seine Orundstellung zurückzukehren. Gleichzeitig wird die Funktionsfähigkeit des Drucksystems überwacht.
  • Zu bestimmten Zeitpunkten z.B. beim Einschalten des Gerätes. beim Synchronisieren etc. wird das Niveau des Sensorsignales 6 überprüft. Damit wird sichergestellt, daß sich der Druckstößel in der Grundstellung und/oder der Sensor einwandfrei arbeitet. Zu diesem Zwecke wird in der in Fig. 1 dargestellten Orundposition überprüft,ob die Photostrecke 7 des Sensors 8 unterbrochen ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt über den Mikroprozessor MP eine Fehlermeldung deren Funktion im einzelnen später beschrieben wird.
  • Bei jedem Druckvorgang wird die zum Durchlaufen der Meßstrecke X1 benötigte Zeit TX1 gemessen und mit einer abgespeicherten Sollzeit verglichen. Falls die gemessene Zeit TXI größer ist als die abgespeicherte Sollzeit, wird eine Fehlermeldung gegeben und der Abdruck während einer gewissen Zeit z.B. 1 Sekunde unterbunden und anschließend wieder freigegeben. Falls ein derartiger Fehler mehrfach hintereinander z.B. dreimal auftritt, folgt keine erneute Freigabe des Abdruckers, sondern das Drucksystem wird blockiert und der Fehler über eine hier nicht näher dargestellte Warneinrichtung gezeigt. Damit soll einerseits die Funktionsfähigkeit des Drucksystems z.B. Drahtbruch, Windungsschluß etc. überprüft werden, andererseits bei vorübergehender Störung der Ausdruck nicht unnötiger Weise verhindert werden.
  • Bei jedem Druckvorgang wird ebenfalls die zum Durchlaufen der Meßstrecke X2 benötigte Zeit TX2 gemessen. Jeder Zeit TX2 ist eine Zeit TA zugeordnet, nach der der Erregerstrom I abgeschaltet wird. Die Beziehung zwischen der gemessenen Zeit TX2 und der Zeit, bei der der Erregerstrom abgeschaltet wird ist in der Tabelle TB1 der Fig. 4 dargestellt. Darin bezeichnen die in der Spalte TX2 bezeichneten Werte 1 bis 20 eine Folge von im Mikroprozessor MP binär abgespeicherten Ist-Werten der erfahrungsgemäß festgestellten, vorkommenden Ist-Werten beim Durchlauf der Ankerwegstrecke X2, diese Werte sind in der Form von hier nur symbolisch dargestellten binären Codeworten (1...20) im Speicher gespeichert.
  • Ihnen zugeordnet ist eine zweite Folge von als Folge von binären Codewörtern gespeicherten Korrekturwerten, die in der Spalte TA der Tabelle TB1 dargestellt sind. Diesen Korrekturwerten 1 bis 20 der Tabelle TBI, Spalte TA entspricht der Verlauf des Erregerstromes der notwendig ist, um ausgehend von dem Ist-Wert der Ankergeschwindigkeit zu dem vorgegebenen Sollwert zu gelangen. Dies wird mit Hilfe des Mikroprozessors und der Schaltungsanordnung der Fig. 5 bewerkstelligt. Zu diesem Zwecke wird nach Feststellung der tatsächlichen Ist-Zeit TX2 und der Zuordnung des entsprechenden Codewortes z.B. des Codewortes 5 der Tabelle TX2 das entsprechend zugeordnete Codewort 5 der Spalte TA des Korrekturwertes aufgerufen und dieser Korrekturwert 5 der Spalte TA der Tabelle TB1 an die Ausgänge des Mikroprozessors angelegt, wobei dann über die noch im einzelnen zu beschreibende Schaltungsenordnung der Fig. 5 eine Abschaltung des Spulenstromes I bewirkt wird und zwar nach einer Zeit TA mit einer entsprechend der Fig. 3 dargestellten steilen Abfallflanke (unteres Diagramm). Durch dieses Abschalten des Spulenstromes in Abhängigkeit von der gemessenen Durchlaufzeit der Ankerwegstrecke wird erreicht, daß der Druckstößel unabhängig von Toleranzen z.B. der schwankenden Güte des Magnetmaterials die gewünschte kinetische Energie zum Abdruck erhält. Dabei können unterschiedliche festzulegende Abdruckstärken durch unterschiedliche aber ebenfalls festzulegende Stromstärken erzielt werden.
  • Nach jedem Abdruck wird außerdem die zum Durchlaufen der Meßstrecke X3B benötigte Zeit TX3B gemessen. Jeder Zeit TX3 ist ein Strom ICB (Tabelle TB2, Fig. 4) zugeordnet. Auch hier entspricht wie vorher beschrieben die Zeit TX3B den in Form von Codewörtern festgelegten Ist-Zeiten 1 bis 20 (Spalte 1, Tabelle TB2 der Fig. 4). Ihnen zugeordnet werden wiederum in der Tabelle TB2, die in Spalte ICB dargestellten Korrekturwerte 1 bis 20. Diese Korrekturwerte sind den einzelnen gemessenen Zeiten so zugeordnet, daß der mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten zurückkehrende Anker immer möglichst prellfrei d.h. möglichst schnell und ohne Geräuschentwicklung abgebremst wird. Dies wird dadurch bewirkt, daß man den Erregerstrom (Amplitude) des Bremsimpulses ICB entsprechend den gemessenen Durchlaufzeiten TX3B anpaßt. Der Festlegung des Grundbremsstromes ICB folgt nun eine Phase der Kontrolle der Geschwindigkeit beim Rückkehren des Ankers in seine Grundstellung. Dies wird dadurch bewirkt, daß man die Durchlaufzeit der Ankerwegstrecke X2 mißt und in Abhängigkeit von dieser gemessenen Durchlaufzeit TX2B einen Strom IVB bestimmt, mit dem nach dem Durchlauf der Ankerwegstrecke X2 die Erregerspule beaufschlagt wird. Dieser variable Erregerstrom IVB ist abhängig von der beim Durchlauf der Ankerwegstrecke X2 gemessenen Ankergeschwindigkeit. Ist z.B. entsprechend der Fig. 3 oberes Diagramm, punktgestrichelte Kurve, der Anker zu schnell, bei der Rückkehr in seine Ausgangsstellung, was z.B. dann der Fall ist, wenn z.B. wenig Reibung vorhanden ist oder das Mangetmaterial schlecht ist, so wird durch entsprechend höheren Bremsstrom IVB (punktgestrichelter Kurvenverlauf unteres Diagramm der Fig. 3) erreicht, daß es zu einem weichen Abbremsen kommt. Bei hohen Rückkehrgeschwindigkeiten des Ankers ist es deshalb notwendig, einen kuraber starken Stromimpuls zu erzeugen, da bis zur kehr des Ankers in seine Ruhestellung und damit für sein weiches Abbremsen nur noch wenig Zeit zur Verfügung steht. Ist der Anker bei seiner Rückkunft im Verhältnis zum Normalverlauf der Kurve langsam (gepunktelte Darstellung in der Fig. 3) bedarf es eines entsprechend geringeren aber längeren Bremsstromes IVB.
  • Die Auswahl des Bremsstromes IVB bzw. der Abschaltzeit TAB, nach der der Bremsstrom IVB abgeschaltet wird und nach der der Bremsstrom kontinuierlich nach einer e-Funktion abklingt, ergibt sich aus der Tabelle TB3. Hier bezeichnet wie vorher bereits ausgeführt, die Folge von Codewörtern in der Spalte TX2B, die zu erwartenden Ist-Werte, wohingehend die Folge der Codewörter IVB und TAB Spalten 2 und 3 der Tabelle TB3 die entsprechenden Korrekturcodewörter bezeichnet, die den Ist-Werten der Spalte TX2B zugeordnet sind, so daß sich das gewünschte sanfte und prellfreie Abbremsen des Ankers ergibt.
  • Durch den zusätzlichen Meßvorgang über die Ankerwegstrecke X2 kann in den Bremsvorgang korrigierend eingegriffen werden. Eine einmalige Messung über die Ankerwegstrecke X3 würde zu ungenauen Ergebnissen führen, da durch diese einmalige Messung eine Geschwindigkeitsänderung als solche und damit die Bremsverzögerung nicht erfaßt werden würde.
  • Um ein prellfreies Anliegen des Ankers an seine Anlage zu ermöglichen, wird der Strom IVB nicht schlagartig abgeschaltet, sonder klingt kontinuierlich ab und zwar vorzugsweise nach einer e-Funktion.
  • Die in der Fig. 5 dargestellte Schaltungsanordnung zum Betrieb des Tauchanker-Drucksystems besteht aus einem zentralen Mikroprozessor MP des Types 8048 Siemens, der über eine hier nicht im einzelnen beschriebene jedoch allgemein bekannte Druckersteuerung DS angesteuert wird und dem die von einem optoelektronischen Sensor in diesem Fall einer Lichtschranke LS ausgehenden und über einen Diskriminator D3 entsprechend umgeformten Signale zugeführt werden. Dem Mikroprozessor MP nachgeschaltet ist ein Digital- Analog-Wandler DA. Sein Widerstandsnetzwerk aus den Bewertungswiderständen RB liefert eine dem angelegten Bitmuster der Codewörter entsprechende Ausgangsspannung UA, die einem nachgeschalteten Stromregler als Sollwert zugeführt wird. Die Stromregleranordnung besteht aus einem Operationsverstärker OP1 der über einen Kondensator C2 rückgekoppelt ist, und einer nachgeschalteten Halbleiterschaltanordnung aus den beiden Schalttransistoren TS1 und TS2 mit zwei zugehörigen Widerständen R aus einer parallel zu den Schalttransistoren angeordneten Freilaufdiode D1. Die Schalttransistoren TS1 und TS2 verbinden in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen des Operationsverstärkers OP1 den Eingang der Erregerspule 1 mit einer Betriebsspannungsquelle U. Der Ausgang der Erregerspule 1 steht einerseits über eine Diode D2 mit der Betriebsspannungsquelle U in Verbindung, andererseits mit einem weiteren Schalttransistor TS3, der wiederum über einen Inverter UI mit dem Mikroprozessor MPP16 und über den Widerstand R3 mit der Betriebsspannungsquelle in Verbindung steht und der zum schnellen Ein- und Ausschalten des Stromes in der Erregerspule dient. Diesem Schalttransistor TS3 nachgeschaltet ist ein Strommeßwiderstand RM. Der über den Strommeßwiderstand RM ermittelte Erregerstrom wird über einen Spannungsteiler aus den Widerständen RI, R2 und einem Kondensator C10 dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1 zugeführt.
  • Die Funktion der dargestellten Schaltungsanordnung ist dabei wie folgt. Die Druckersteuerung DS startet das gesamte Drucksystem durch kurzzeitiges Anlegen eines L-Signales (Signal mit niedrigem Pegel) an den Port P20 des Mikroprozessors 8048. Die gewünschte Abdruck energie wird durch entsprechende Ansteuerpotentiale an den Ports P21 und P22 festgelegt. Dabei entspricht der gleichzeitigen Beaufschlagung der Ports P21 und P22 mit "Low" eine hohe Abdruckenergie, der Beaufschlagung des Ports P21 mit "Low" und des Portes P22 mit "High", einer mittleren Abdruckenergie und der Beaufschlagung des Ports P21 mit "High" und des Portes P22 mit "Low" eine niedere Abdruckenergie. Die Druckersteuerung DS kann dabei nur aktiv werden, wenn an der Druckersteuerung ein Druckfreigabesignal (High-Pegel) anliegt (Bezugszeichen H). Dieses Signal am Eingang H wird zu Beginn des Druckvorganges unterdrückt und nach dem fehlerfreien Abdruck wieder dem Eingang H zugeführt. 2uge-führt wird das Signal der Druckersteuerung ausgehend von dem Mikroprozessor-Port P16 über einen Inverter U2. Der Testeingang TO des Mikroprozessors 8048 wird mit den Ausgangssignalen der Lichtschranke LS, wobei der durchgehende Lichtstrahl "hell" dem High-Pegel entspricht, beaufschlagt.
  • Der an einer Bezugsspannung UR anliegende Digital-Analog-Wandler DA ist im Ruhezustand des Tauchankermagnetsystemes stromlos, da sämtliche an den Ausgängen Port P 10 bis Port P14 des Mikroprozessors anliegende Schalter SCH des Digital-Analog-Wandlers von der Bezugsspannungsquelle UR abgetrennt sind. Damit liegt am nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers OP1, 0 Volt an. Während am invertierenden Eingang eine Spannung von +50 mm Volt hervorgerufen durch den Spannungsteiler aus den Widerständen R1, R2 und Rm anliegt, da der Widerstand R2 mit der Referenzspannungsquelle UR verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP1 liegt deshalb auf niederem Bezugspegel (Low) wodurch der Schalttransistor TS2 über den Schalttransistor TS1 gesperrt ist, und damit durch die Erregerspule 1 kein Strom fließt.
  • Zum Erregen der Erregerspule 1 und damit zur Betätigung des Ankers wird an den Digital-Analog-Wandler DA, das dem gewünschten Strom entsprechende Bitmuster an den Ports P10 bis P14 angelegt und gleichzeitig über den Port P15 mit nachgeschalteten Inverter U1 der Schalttransistor TS3 leitend gesteuert. Der Operationsverstärker OP1 geht an seinem Ausgang auf einen ""High°'-Pegel und steuert damit über den Schalttransistor TS1 und die Widerstände R den Transistor TS2 leitend. Die Erregerspule wird damit an die Betriebsspannungsquelle U angelegt und damit fließt Strom durch die Erregerspule 1. Sobald der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand RM die Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers übersteigt, geht der Ausgang des Operationsverstärkers OP wieder auf den Low-Pegel und sperrt damit den Transistor TS2 über den Transistor TS1. Der Strom durch die Erregerspule 1 fließt aber über die Freilaufdiode D1 weiter. Wenn der Strom soweit abgeklungen ist, daß der Spannungsabfall am Widerstand RM kleiner als die Spannung am Ausgang UA des Digital-Analog-Wandlers, geht der Ausgang des Operationsverstärkers OP1 wieder auf den "High"-Pegel und der Vorgang beginnt von neuem, wodurch der Strom in der Erregerspule in der Art eines Schaltreglers geregelt wird. Die Schaltfrequenz des Schaltreglers wird im wesentlichen von der Induktivität der Erregerspule 1 und dem Rückkopplungskondensator C2 bestimmt, während die Einschaltdauer von der Ausgangsspannung des Digital-Analog-Wandlers UA und damit von dem eingastellten Strom abhängt.
  • Wie bereits im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 beschrieben, wird der Strom in der Erregerspule 1 auf zweifache Art abgeschaltet. Einerseits bei Durchlauf der Ankerwegstrecke X2 und der Durchlaufzeit TX2, nach einer dann ermittelten Zeit TA direkt, ohne daß dabei der Erregerstrom in der Erregerspule 1 abklingt. Andererseits beim Abbremsen des von der Abdruckstelle zurückkehrenden Ankers durch Abschalten des Erregerstroms VB nach einer e-Funktion. Zum schnellen Ausschalten des Erregerstromes in der Erregerspule 1 wird der Stromregler über die Transistoren TS1 und TS2 und der Abschalttransistor TS3 gleichzeitig gesperrt. Wird dagegen nur der Stromregler über die Schalttransistoren TS1 und TS2 bei geöffnetem Schalttransistor TS3 abgeschaltet, so klingt der Erregerstrom nach einer e-Funktion langsam ab, da die Diode D1 als Freilaufdiode wirkt.
  • Die Steuerung des Erregerstromes in der Erregerspule 1 wird bestimmt durch die zeitliche Aufeinanderfolge der Ausgangssignale der Lichtschranke LS. Dabei können kurzzeitige Störungen, z.B. durch Einstreuen benachbarter Leitungen oder sonstige Einflüsse auftreten, die die ordnungsgemäße Ansteuerung des Mikroprozessors MP unmöglich machen. Um solche Störungen weitgehend auszuschließen, wird die Lichtschranke über den Mikroprozessor MP und den Eingang TO zu jeder Messung jeweils zweimal abgefragt, wodurch Störungen weitgehend eliminiert werden können.

Claims (7)

1. Tauchanker-Drucksystem mit einer Erregerspule, einem als Druckhammer einer Druckhammervorrichtung ausgebildeten, sich in Ruhestellung an einem Anschlag abstützenden Anker und einem im Bewegungsbereich des Ankers angeordneten optoelektronischen Sensor, mit einer die Ausgangssignale des optoelektronischen Sensors und die Ansteuersignale für die Erregerspule erfassenden Ankersteuereinrichtung, die in Abhängigkeit von einer über den optoelektronischen Sensor erfaßten Durchlaufzeit einer Ankerwegstrecke durch Vergleich mit einer im Speicher gespeicherten Solldurchlaufzeit die Erregerspule ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, mit dem Anker formschlüssig verbundene, durch Hell/ Dunkel (K2, K4) oder Dunkel/Hell (K3, K5, K1)-Übergänge begrenzte Abtastflächen (9/1, 9/2) vorgesehen sind, die in Ankerbewegungsrichtung in Abständen verteilt aufeinanderfolgen und durch ihre Übergänge mehrere hintereinanderliegende Ankerwegstreckenabschnitte (X1 -X3) definieren, daß im Speicher (MP) eine erste Folge (TX2, TX3B, TX2B) von möglichen Durchlaufzeiten der verschiedenen Ankerwegstreckenabschnitte (X2 - X3) und damit der Ankergeschwindigkeiten entsprechenden Ist-Werten binär gespeichert ist, daß dieser ersten Folge von Ist-Werten eine zweite Folge von binären Korrekturwerten (TA, ICB, IVB, TAB) im Speicher zugeordnet ist, wobei diesen binären Korrekurwerten der Verlauf des Erregerstromes entspricht, der notwendig ist, um ausgehend von dem Ist-Wert der Ankergeschwindigkeit zu dem vorgegebenen SollWert zu gelangen, und daß eine Erregerstromsteueranordnung (OP1, TS1, TS2) vorgesehen ist, die derart ausgestaltet ist, daß sie bei Zuführung eines Korrekturwertes diesen Korrekturwert in einen entsprechend analogen Wert des Erregerstromes umsetzt.
2. Tauchanker-Drucksystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abbremsen des Ankers (2) die Erregerstromsteueranordnung (OP1, TS1, TS2) zunächst mit einem über eine erste Ankerwegstrecke (X3) ermittelten, einem ersten Bremsstrom entsprechenden ersten Korrekturwert (ICB) beaufschlagt wird, und daß dann die Erregerstromsteueranordnung (OP1, TS1, TS2) mit einem über eine zweite Folgeankerwegstrecke (X2) ermittelten, einem zweiten Bremsstrom entsprechenden Korrekturwert (IVB) beaufschlagt wird, wobei diesem zweiten Korrekturwert (IVB) ein weiterer Korrekturwert (TAB) zugeordnet ist, der die Dauer und den Verlauf des dem zweiten Korrekturwert (IVB) entsprechenden Bremsstromes bestimmt.
3. Tauchanker-Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregerstrom zum Abbremsen des Ankers exponentiell ausklingt.
4. Tauchanker-Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestimmung der Durchlaufzeit der Allkerwegstrecken (X1 - X3) über den Sensor (6) eine Volgeabtastung mit mindestens zwei gleichartigen (Hell/Dunkel (K2), Hell/ Dunkel (K4); Dunkel/Hell (K3), Dunkel/Hell (K5))-Über-gängen erfolgt.
5. Tauchanker-Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem Anker (2) verbundenes Schlitzlineal (8) mit darauf angeordneten, als Abtastflächen ausgebildeten Durchbrüchen (9/1, 9/2) vorgesehen ist.
6. Tauchanker-Drucksystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ankersteuereinrichtung ein die Ausgangssignale des optoelektronischen Sensors (LS) und die Ansteuersignale zum Festlegen der Abdruckenergie (P20, P21, P22) erfassende Mikroprozessoranordnung (MP) enthält, und daß die mit dieser Mikroprozessoranordnung (MP) verknüpfte Erregerstromsteueranordnung einen Digital/Analog-Wandler (DA) mit nachgeschaltetem, den Strom in der Erregerspule in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen dieser Mikroprozessoranordnung (MP) regelnden, als Schaltregler ausgebildeten Stromregler (OP1, TS1, TS2, TS3) aufweist.
7. Tauchanker-Drucksystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine erste den Eingang der Erregerspule in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Differenzverstärkers (OP1) an eine Spannungsquelle (U) anlegende Halbleiterschaltanordnung (TS1, TS2) mit parallel dazu angeordneter Freilaufdiode (D1), eine den Ausgang der Erregerspule mit einem Strommeßwiderstand (RM) verknüpfende zweite Halbleiterschalteinheit (TS3), wobei der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers (OP1) mit dem Ausgang des Digital/Analog-Wandlers und der invertierende Eingang des Differenzverstärkers (OP1) über einen Spannungsteiler (R1, R2, C1) mit dem Strommeßwiderstand (RM) verknüpft sind.
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