EP0379129B1 - Abtastvorrichtung für Taktscheiben zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung in Schreib- oder Büromaschinen ähnlicher Bauart - Google Patents
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- EP0379129B1 EP0379129B1 EP90100794A EP90100794A EP0379129B1 EP 0379129 B1 EP0379129 B1 EP 0379129B1 EP 90100794 A EP90100794 A EP 90100794A EP 90100794 A EP90100794 A EP 90100794A EP 0379129 B1 EP0379129 B1 EP 0379129B1
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- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J1/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the mounting, arrangement or disposition of the types or dies
- B41J1/22—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the mounting, arrangement or disposition of the types or dies with types or dies mounted on carriers rotatable for selection
- B41J1/24—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the mounting, arrangement or disposition of the types or dies with types or dies mounted on carriers rotatable for selection the plane of the type or die face being perpendicular to the axis of rotation
Definitions
- the invention relates to a scanning device for clock disks for emitting signals to an evaluation circuit of the type specified in the preamble of claim 1.
- Scanning devices are used, for example, in incremental and or absolute digital length or angle measuring systems in which photo elements convert a luminous flux modulated by the divisions of a scale and a scanning plate into electrical signals, which are used to determine and digitally display path information.
- US Pat. No. 4,270,868 shows a digital control device for a DC motor in printers, wherein no scanning disk attached to the shaft of the DC motor generates a series of pulses in connection with a detector, the Time sequence is inversely proportional to the speed of the DC motor. The time between discrete positions of the motor shaft is compared with a target time and the difference is stored in a register. This difference is converted into a pulse-wide modulated signal that directly controls the engine speed.
- the invention has for its object to provide a scanning device for timing disks with translucent slots evenly distributed over the circumference for emitting signals, an evaluation circuit which allows the maximum values of the output voltages in light receivers of a light barrier arrangement sensing the slots to be simply compared to a predetermined voltage with the simplest means enables.
- This object is advantageously achieved by the invention characterized in claim 1.
- the signals present at the output channels can be easily adjusted to a predetermined value.
- diaphragms are pivotally arranged, which by means of a simple tool, for. B. a screwdriver, in the cross section of the light beam coming from the light source are more or less pivoted in such a way that the maximum value of the level voltage to a predetermined voltage value is quickly and easily adjustable.
- FIG. 1 shows a direct current motor 1, on the drive shaft 2 of which a timing disk 3 with translucent slots 4 is evenly distributed over the circumference. These slots 4 are scanned by a light barrier arrangement 5 designed as a position sensor with a light source 6 and two light receivers 7, 8, which supplies 3 pulses for a counter 9 for counting in a positive or negative direction when the clock disk rotates.
- This counter 9 is in a known manner in an alternating connection with a control circuit 10, which these signals for evaluation, in particular for position control of the driven part, not shown, driven by the DC motor 1, z.
- B. a rotatably mounted type plate or a longitudinally movable carriage.
- the DC motor 2 is controlled by the control circuit 10 via a bridge circuit 11.
- the direction of rotation is determined by the control circuit 10.
- the control circuit 10 When the DC motor 1 is decelerated to a standstill, ie when the control circuit 10 no longer energizes the DC motor 1, the positive or negative direction of rotation is determined by a direction of rotation discriminator 12.
- the signal 17 emitted by the direction of rotation discriminator 12 is evaluated in the counter 9 as a control criterion for the counting of the pulses received from the light barrier arrangement 5 in a positive or negative direction, so that the number in the counter 9 indicates the position for the type plate moved by the direct current motor 1 or the steps moved by the DC motor are clearly determined.
- the double light barrier arrangement 5 serving as a position sensor or encoder is arranged in a U-shaped bearing block 14, the light source 6 being arranged in one arm 15 and the two light receivers 7, 8 in the other arm of the bearing block 14.
- the bearing block 14 is firmly connected to a control board 13 on which the control circuit 10 for the DC motor 1 is also arranged.
- the clock disk 3 is rotatably arranged in a recess between the two arms 15, 16.
- the sinusoidal signals generated at the output channels of the light receivers 7, 8 do not exceed or fall below a certain maximum value.
- the level voltage is adjusted to a predetermined maximum value in accordance with the invention in that the cross section of the light beam of the light rays coming from the light source 6 can be changed by means of diaphragms 18, 19 which can be pivoted and adjusted manually in the beam path such that the maximum values of the output voltages in the Light receivers 7, 8 can be adjusted in a very simple manner to a predetermined voltage. Since two light receivers 7, 8 are illuminated by the same light source 6, two diaphragms 18, 19 are provided, through which the cross sections of the light beams incident on the light receivers 7, 8 can be changed individually.
- the exit surface 20 of the light source 6, which consists of a photodiode, is circular.
- the two screens 18, 19 have the same semicircular cover surface 21, 22 and are arranged diametrically to the exit surface 20 of the light source 6 such that the outermost peripheral surfaces 23, 24 of the two cover surfaces 21, 22 are in the center with maximum coverage of the light rays the exit surface 20 of the light rays from the light source 10 just not touch.
- the semicircular cover surfaces 21, 22 are arranged at free ends of swivel arms 25, 26, the other ends of which are attached at right angles to end faces of adjusting bolts 27, 28.
- the adjusting bolts 27, 28 can be locked in friction bearings 29, of which only one is shown in FIG. 1, by friction locking and can be adjusted by means of a commercially available tool.
- the free end faces of the adjusting bolts 27, 28 have enlarged heads 30 with slots 31 for normal screwdrivers.
- the level voltages of the light receivers 7, 8 can thus be adjusted by simply pivoting the diaphragms 21, 22 using a normal screwdriver such that the voltages A, B shown in FIG. 3, which have not yet been adjusted, correspond to the desired voltages A ', B' brought according to Figure 5.
- FIG. 3 shows a block circuit diagram for controlling the DC motor 1, the light source 6 consisting of a photodiode and the two light receivers 7, 8 consisting of phototransistors.
Landscapes
- Optical Transform (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung für Taktscheiben zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
- Abtastvorrichtungen werden beispielsweise bei inkrementalen und oder absoluten digitalen Längen- oder Winkelmeßsystemen verwendet, bei denen Fotoelemente einen durch die Teilungen eines Maßstabes und einer Abtastplatte modulierten Lichtstrom in elektrische Signale umwandeln, die der Ermittlung und digitalen Anzeige von Weginformationen dienen.
- So ist es bekannt, die Position des Schreibwerks relativ zur Schreibwalze bzw. dem Aufzeichnungsträger durch optische Abtastung der Schlitze einer Abtastscheibe zu bestimmen, die auf der Motorwelle des antreibenden Gleichstrommotors befestigt ist. Zur eindeutigen Erfassung der Position sind normalerweise zwei inkrementale Abtaster notwendig, die bei Drehung der Welle zwei elektrisch um 90° phasenverschobene Impulssignale abgeben. Zur Bestimmung der Position des Schreibwerkes werden die von den optischen Abtastern vorgegebenen Impulse aufsummiert, und zwar in der einen Bewegungsrichtung des Schreibwerkes mit positivem und in der anderen mit negativem Vorzeichen. Das positive oder das negative Vorzeichen wird hierbei aus der Phasenlage der beiden Impulssignale gefunden. Die bei dieser Anordnung verwendeten Abtaster werden elektrisch justiert, was relativ aufwendig ist.
- Weiterhin zeigt die US-PS 42 70 868 eine digitale Steuerungseinrichtung für einen Gleichstrommotor in Druckern, wobei keine auf der Welle des Gleichstrommotors befestigte Abtastscheibe in Verbindung mit einem Detektor eine Serie von Impulsen erzeugt, deren Zeitfolge umgekehrt proportional der Drehzahl des Gleichstrommotors ist. Die Zeit zwischen diskreten Positionen der Motorwelle wird mit einer Soll-Zeit verglichen und die Differenz in einem Register gespeichert. Diese Differenz wird in ein pulsweites moduliertes Signal umgewandelt, das direkt die Drehzahl des Motors steuert.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung für Taktscheiben mit über den Umfang gleichmäßig verteilten lichtdurchlässigen Schlitzen zur Abgabe von Signalen eine Auswerteschaltung zu schaffen, die ein einfaches Abgleichen der Maximalwerte der Ausgangsspannungen in Lichtempfängern einer die Schlitze abfühlenden Lichtschrankenanordnung auf eine vorgegebene Spannung mit einfachsten Mitteln ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung vorteilhaft gelöst.
- Die an den Ausgangskanälen anstehenden Signale sind auf einfachste Weise auf einen vorgegebenen Wert abgleichbar. Zu diesem Zweck sind Blenden verschwenkbar angeordnet, die mittels eines einfachen Werkzeuges, z. B. eines Schraubendrehers, in den Querschnitt des von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlenbündels mehr oder weniger einschwenkbar sind, derart, daß der Maximalwert der Pegelspannung auf einen vorgegebenen Spannungswert schnell und bequem einstellbar ist.
- Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- einen Antriebsmotor mit der Abtastvorrichtung,
- Figur 2
- ein Blockschaltbild der Regelschaltung,
- Figur 3
- Einzelheiten aus Figur 2,
- Figur 4
- Darstellung der Encodersignale vor der Abgleichung und
- Figur 5
- Darstellung der Encodersignale nach der Abgleichung.
- Die Figur 1 zeigt einen Gleichstrommotor 1, auf dessen Antriebswelle 2 eine Taktscheibe 3 mit über den Umfang gleichmäßig verteilten lichtdurchlässigen Schlitzen 4 befestigt ist. Diese Schlitze 4 werden von einer als Stellungsfühler ausgebildeten Lichtschrankenanordnung 5 mit einer Lichtquelle 6 und zwei Lichtempfängern 7, 8 abgetastet, die bei einer Drehbewegung der Taktscheibe 3 Impulse für einen Zähler 9 zur Zählung in positiver oder negativer Richtung liefert. Dieser Zähler 9 steht mit einer Steuerschaltung 10 in bekannter Weise in Wechselverbindung, die diese Signale zur Auswertung, insbesondere zur Lagesteuerung des von dem Gleichstrommotor 1 getriebenen, nicht dargestellten Abtriebsteiles, z. B. einer drehbar gelagerten Typenscheibe oder eines längsverschiebbaren Schlittens. Der Gleichstrommotor 2 wird übrigens über eine Brückenschaltung 11 von der Steuerschaltung 10 angesteuert. Wird der Gleichstrommotor 1 aus dem Stillstand durch Bestromung von der Brückenschaltung 11 durch die Steuerschaltung 10 in Drehbewegung versetzt, so wird die Drehrichtung durch die Steuerschaltung 10 bestimmt. Bei generatorischer Abbremsung des Gleichstrommotors 1 bis zum Stillstand, d. h. wenn die Steuerschaltung 10 den Gleichstrommotor 1 nicht mehr bestromt, wird die positive oder negative Drehrichtung von einem Drehrichtungsdiskriminator 12 bestimmt. Das von dem Drehrichtungskriminator 12 abgegebene Signal 17 wird im Zähler 9 als Steuerkriterium für den Zählvorgang der von der Lichtschrankenanordnung 5 erhaltenen Impulse in positiver oder negativer Richtung bewertet, so daß durch die im Zähler 9 stehende Zahl die Position für die von dem Gleichstrommotor 1 bewegte Typenscheibe oder der von dem Gleichstrommotor bewegte Schritten eindeutig bestimmt ist.
- Die als Stellungsfühler bzw. Encoder dienende Doppellichtschrankenanordnung 5 ist in einem U-förmig ausgebildeten Lagerbock 14 angeordnet, wobei die Lichtquelle 6 ineinem Arm 15 und die beiden Lichtempfänger 7, 8 in dem anderen Arm des Lagerbockes 14 angeordnet sind. Der Lagerbock 14 ist mit einer Steuerplatine 13 fest verbunden, auf der auch die Steuerschaltung 10 für den Gleichstrommotor 1 angeordnet ist. Die Taktscheibe 3 ist in einer Ausnehmung zwischen den beiden Armen 15, 16 drehbar angeordnet.
- Um eine exakte Steuerung des Gleichstrommotors 1 und damit der mit diesem verbundenen Antriebsteile, wie Typenscheibe oder Typenträgerschlitten zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die an den Ausgangskanälen der Lichtempfänger 7, 8 erzeugten sinusförmigen Signale einen bestimmten Maximalwert nicht über-oder unterschreiten. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß nur bestimmte Mengen von Lichtstrahlen der Lichtquelle 6 auf die Eintrittsflächen der Lichtempfänger auftreffen. Das Abgleichen der Pegelspannung auf einen vorgegebenen Maximalwert erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels der von der Lichtquelle 6 kommenden Lichtstrahlen durch in deren Strahlengang von Hand einschwenk- und justierbare Blenden 18, 19, derart veränderbar ist, daß die Maximalwerte der Ausgangsspannungen in den Lichtempfängern 7, 8 auf eine vorgegebene Spannung auf einfachste Weise abgeglichen werden. Da zwei Lichtempfänger 7, 8 von der gleichen Lichtquelle 6 beleuchtet werden, sind zwei Blenden 18, 19 vorgesehen, durch die die Querschnitte der auf die Lichtempfänger 7, 8 auftreffenden Lichtstrahlen einzeln veränderbar sind. Die Austrittsfläche 20 der Lichtquelle 6, die aus einer Fotodiode besteht, ist kreisfömrig ausgebildet. Die beiden Blenden 18, 19 weisen eine gleiche halbkreisförmige Abdeckfläche 21, 22 auf und sind diametral zu der Austrittsfläche 20 der Lichtquelle 6 derart angeordnet, daß die äußersten Umfangsflächen 23, 24 der beiden Abdeckflächen 21, 22 sich bei maximaler Abdeckung der Lichtstrahlen in der Mitte der Austrittsfläche 20 der Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 10 gerade nicht berühren. Die halbkreisförmigen Abdeckflächen 21, 22 sind an freien Enden von Schwenkarmen 25, 26 angeordnet, deren andere Enden rechtwinkelig an Stirnflächen von Einstellbolzen 27, 28 befestigt sind. Die Einstellbolzen 27, 28 sind in Klemmlagerungen 29, von denen in der Figur 1 nur eine dargestellt ist, durch Reibschluß arretier- und mittels eines handelsüblichen Werkzeuges verstellbar. Die freien Stirnflächen der Einstellbolzen 27, 28 weisen vergrößerte Köpfe 30 mit Schlitzen 31 für normale Schraubendreher auf. Das Abgleichen der Pegelspannungen der Lichtempfänger 7, 8 kann also durch einfaches Verschwenken der Blenden 21, 22 mittels eines normalen Schraubendrehers derart erfolgen, daß die in der Figur 3 dargestellten, noch nicht abgeglichenen Spannungen A, B auf die gewünschten Spannungen A′, B′ gemäß Figur 5 gebracht werden.
- In der Figur 3 ist ein Blockschaltbild zur Steuerung des Gleichstrommotors 1 dargestellt, wobei die Lichtquelle 6 aus einer Fotodiode und die beiden Lichtempfänger 7, 8 aus Fototransistoren bestehen.
Claims (6)
- Abtastvorrichtung für Taktscheiben (3) mit über den Umfang gleichmäßig verteilten lichtdurchlässigen Schlitzen (4) zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung, insbesondere zur Lagesteuerung eines durch einen Gleichstrommotor (1) betriebenen Abtriebsteiles, z. B. einer drehbar gelagerten Typenscheibe in einer Schreib- oder Büromaschine ähnlicher Bauart, wobei die Taktscheibe (3) mit einer Antriebswelle (2) des Motors (1) fest verbunden ist und die Schlitze durch eine als Stellungsfühler ausgebildete Lichtschrankenanordnung (5) mit einer Lichtquelle (6) und einem Lichtempfänger (7,8) abtastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels der von der Lichtquelle (6) kommenden Lichtstrahlen in durch deren Strahlengang von Hand einschwenk- und justierbare Blenden derart veränderbar ist, daß die Maximalwerte der Ausgangsspannungen in den Lichtempfängern (7, 8) auf eine vorgegebene Spannung abgeglichen werden.
- Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtempfänger (7, 8) von der gleichen Lichtquelle (6) beleuchtet werden und daß die Querschnitte der auf die Lichtempfänger (7, 8) auftreffenden Lichtstrahlen durch je eine zugeordnete einschwenkbare Blende (18, 19) einzeln veränderbar sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche (20) der Lichtquelle (6) kreisförmig ausgebildet ist und daß die beiden Blenden (18, 19) eine gleiche, halbkreisförmige Abdeckfläche (21, 22) aufweisen und diametral zu der Austrittsfläche (20) der Lichtquelle (6) derart angeordnet sind, daß die äußersten Umfangsflächen (23, 24) der beiden Abdeckflächen (21, 22) sich bei maximaler Abdeckung der Lichtstrahlen in der Mitte der Austrittsfläche (20) der Lichtstrahlen aus der Lichtquelle (10) gerade nicht berühren.
- Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmigen Abdeckflächen (21, 22) an freien Enden von Schwenkarmen (25, 26) angeordnet sind, deren andere Enden rechtwinkelig an Stirnflächen von Einstellbolzen (27, 28) befestigt sind und daß die Einstellbolzen (27,28) in Klemmlagerungen (29) durch Reibschluß arretier- und mittels eines handelsüblichen Werkzeuges verstellbar sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Stirnflächen der Einstellbolzen (27, 28) vergrößerte Köpfe (30) mit Schlitzen (31) für Schraubendreher aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (6) aus einer Fotodiode und die Lichtempfänger (7, 8) aus Fototransistoren bestehen.
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