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DE4013583A1 - Antrieb mit einem schrittmotor - Google Patents

Antrieb mit einem schrittmotor

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DE4013583A1
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DE
Germany
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stepper motor
moving element
drive
frequency
stepping motor
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DE4013583A
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Wolfgang Beyrle
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Vodafone GmbH
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Mannesmann AG
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb mit einem Schrittmotor, der ein linearbewegtes Element mit einer genauen linearen Endgeschwindigkeit antreibt, wobei die auf das bewegte Element einwirkenden Antriebsübertragungsglieder toleranzbehaftet sind bezüglich ihrer Herstellungs- und/oder Abmessungstoleranzen.
Nach einem innerbetrieblichen Stand der Technik wird eine nicht immer ausreichende Genauigkeit der linearen Endgeschwindigkeit eines Belegs, eines Druckkopfschlittens oder dgl. durch Austausch von tolerierten Antriebsteilen durchgeführt. Nach dem Austausch der sich in einer Toleranzreihe befindlichen Teile wird angenommen, daß nunmehr der gewünschte Soll-Wert erreicht werden kann.
Insbesondere treten in Belegverarbeitungssystemen Forderungen nach minimalen Abweichungen der Lesekopfgeschwindigkeiten auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gegenüber dem Toleranzauswahl-System geändertes System vorzuschlagen, bei dem keine Teile aus einer Vielzahl von Teilen ausgewählt und ausgetauscht werden, sondern im Weg einer automatischen Justage die geregelte Geschwindigkeit eingestellt wird.
Die gestellte Aufgabe wird nach einem ersten Vorschlag erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Anpassung der Schrittmotor-Endfrequenz mittels zumindest eines in seiner Länge definierten Meßlaufs diejenige Zeit meßbar ist, die zwischen einer Anfangs- und einer Endposition des bewegten Elements entsteht und daß diese Meßlaufzeit mit einem vorgegebenen Soll-Zeitwert in einer Schrittmotor-Steuerung vergleichbar ist und daß in der Schrittmotor-Steuerung bei Abweichung der Meßlaufzeit von dem Soll-Zeitwert eine entsprechend geänderte Schrittmotor-Endfrequenz generierbar ist.
Die gestellte Aufgabe wird nach einem zweiten Vorschlag erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Anpassung der Schrittmotor-Endfrequenz mittels zumindest eines in seiner Länge definierten Meßlaufs diejenige Schrittmotor-Schrittanzahl, die zwischen einer Anfangs- und einer Endposition des bewegten Elements entsteht, zählbar ist und daß diese Schrittmotor-Schrittanzahl mit einer vorgegebenen Schrittmotor- Schrittanzahl in einer Schrittmotor-Steuerung vergleichbar ist und daß in der Schrittmotor-Steuerung bei Abweichung der Schrittmotor- Schrittanzahl von dem Schrittmotor-Schrittanzahl-Sollwert eine entsprechend geänderte Schrittmotor-Endfrequenz generierbar ist.
Der Vorteil besteht darin, daß toleranzbehaftete Antriebsübertragungsglieder nicht mehr ausgetauscht werden, sondern von diesen abgeleitete Bewegungsfehler erfaßt und nunmehr durch die entsprechend geänderte Schrittmotor-Endfrequenz ausgeglichen werden. Diese Justierung ist deshalb besonders genau, weil der Ist-Zeitwert unmittelbar am bewegten Element abgenommen werden kann (erster Vorschlag) oder weil der Schrittmotor-Schrittanzahlwert am bewegten Element abgenommen werden kann (zweiter Vorschlag).
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das bewegte Element aus einem Lesemodul einer magnetischen Leseeinrichtung besteht.
Nach einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Antriebsübertragungsglieder aus Riemenscheiben und Treibriemen bestehen. Derartige Bauelemente bewirken häufig Bewegungsfehler, so daß diese nunmehr jeweils bei Betätigung eines Antriebs mit einem Schrittmotor neu justiert werden können.
Eine andere Verbesserung der Erfindung besteht darin, daß das bewegte Element den einen Druckkopf tragenden Schlitten eines Druckers bildet. Auch hier kann nunmehr die Schrittmotor-Endfrequenz jeweils neu generiert werden.
Die Erfindung ist auch auf andere Bauelemente anwendbar. So ist nach weiteren Merkmalen vorgesehen, daß die Antriebsübertragungsglieder aus einem Schneckentrieb, einem Spindeltrieb oder dgl. bestehen.
Eine erneute Justierung bei nachfolgenden Bewegungen des bewegten Elementes kann jedoch dadurch entfallen, daß die ermittelte Schrittmotor-Endfrequenz in der Schrittmotor-Steuerung als Nennfrequenz in einem nichtflüchtigen Speicher hinterlegt ist. Das jeweilige Gerät wird daher nach einem Meßlauf bei hinterlegten Daten der Schrittmotor- Endfrequenz jeweils mit dieser Endfrequenz arbeiten.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt und wird nachfolgend erläutert.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt das bewegte Element mit den Antriebsübertragungsgliedern und der Schrittmotor-Steuerung.
Der Antrieb mit einem Schrittmotor 1 wirkt auf ein linearbewegtes Element 2, das im Ausführungsbeispiel aus einem Lesemodul 2a einer nicht näher dargestellten magnetischen Leseeinrichtung besteht. Anstelle des Lesemoduls 2a kann auch ein Schlitten mit einem Druckkopf für einen Matrixdrucker oder ein ähnliches Element eingesetzt werden. Hierbei wird das bewegte Element 2 mittels auf der Welle 3 des Schrittmotors 1 angeordneter Riemenscheibe 4a, weiteren Riemenscheiben 4b und 4c und mittels eines ersten Riemens 5 angetrieben. Die Riemenscheibe 4c und eine horizontal gegenüberliegende, zugeordnete Riemenscheibe 4d sowie ein zweiter Treibriemen 6 bilden Antriebsübertragungsglieder, die toleranzbehaftet sind und auch während des Betriebs gewissen Maßänderungen unterworfen sind. Vor allen Dingen ergibt der Zusammenbau dieser Riemenscheiben 4a, 4b, 4c und 4d und des Riemens 5 sowie des Treibriemens 6 ein Bewegungsverhalten, das nicht in den gewünschten Toleranzen liegt und daher nicht zulässig ist.
Aus diesem Grund wird beim Einschalten des Schrittmotors 1 zunächst ein Meßlauf eingeleitet, der zwischen einem ersten Geber 7 und einem zweiten Geber 8 stattfindet. Die Geber 7 und 8 bestimmen gleichzeitig Endpositionen 7a und 8a der Meßlaufstrecke 8b. Während des Meßlaufs wird der Schrittmotor 1 mit seiner Grund-Endfrequenz betrieben, so daß die Zeit gemessen wird, die das bewegte Element 2 zwischen dem ersten Geber 7 und dem zweiten Geber 8 zurücklegt. Diese Meßlauf-Zeit wird in einer Schrittmotor-Steuerung 9 mit einem vorgegebenen Soll-Zeitwert verglichen. Bei Abweichung der gemessenen Zeit vom Soll-Zeitwert wird in der Schrittmotor-Steuerung 9 eine geänderte Schrittmotor-Endfrequenz generiert. Der Meßlauf wird danach mit geänderter Schrittmotor- Endfrequenz erneut gestartet. Hierzu werden die von den Gebern 7 und 8 erzeugten Signale über Leitungen 10 und 11 in eine CPU 12 gegeben, wobei eine Programmunterbrechung 13 ansteht, wenn die Korrektur der Schrittmotor-Endfrequenz erfolgen soll. Die CPU 12 ist wie üblich über einen Quarz-Oszillator 14 getaktet. Außerdem ist ein festes Programm 15 für die Justierung der Endfrequenz vorgesehen. Die ermittelte Schrittmotor-Endfrequenz wird in der Schrittmotor-Steuerung 9 als Nennfrequenz in einen nichtflüchtigen Speicher 16 hinterlegt. In einem Timer-Event-Counter 17 werden die Echtzeit-Bedingungen für die Ist- und Soll-Zeitwerte gebildet. Die erhaltenen Werte werden dann über einen programmierbaren Ein-/Ausgabe-Baustein 18 an einen integrierten Bauteil 19 geleitet, der als Bindeglied der Schrittmotor-Steuerung 9 zum Schrittmotor 1 dient. Die justierte Schrittmotor-Endfrequenz wird sodann über die Verbindung 20 unmittelbar auf den Schrittmotor 1 gegeben.
Im Falle des zweiten Vorschlags wird beim Einschalten des Schrittmotors 1 zunächst ebenfalls ein Meßlauf eingeleitet, der zwischen dem ersten Geber 7 und dem zweiten Geber 8 stattfindet. Auch hier bestimmen die Geber 7 und 8 die Endpositionen 7a und 8a der Meßlaufstrecke 8b. Während des Meßlaufs wird der Schrittmotor 1 ebenfalls mit seiner Grund-Endfrequenz betrieben, so daß die Schrittmotor-Schrittanzahl gezählt wird, die der Schrittmotor benötigt, um das bewegte Element zwischen dem ersten Geber 7 und dem zweiten Geber 8 zu bewegen. Diese Schrittmotor-Schrittanzahl wird in der Schrittmotor-Steuerung 9 mit dem vorgegebenen Schrittmotor-Schrittanzahl-Sollwert verglichen. Bei Abweichung der Schrittmotor-Schrittanzahl vom Schrittmotor-Schrittanzahl-Sollwert wird in der Schrittmotor-Steuerung 9 wieder die geänderte Schrittmotor-Endfrequenz generiert. Auch hier wird der Meßlauf danach mit geänderter Schrittmotor-Endfrequenz erneut gestartet. Die Wirkungsweise der Schaltung ist dieselbe wie zum ersten Vorschlag bereits beschrieben worden ist.

Claims (7)

1. Antrieb mit einem Schrittmotor, der ein linearbewegtes Element mit einer genauen linearen Endgeschwindigkeit antreibt, wobei die auf das bewegte Element einwirkenden Antriebsübertragungsglieder toleranzbehaftet sind bezüglich ihrer Herstellungs- und/oder Abmessungstoleranzen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Schrittmotor-Endfrequenz mittels zumindest eines in seiner Länge definierten Meßlaufs diejenige Zeit meßbar ist, die zwischen einer Anfangs- und einer Endposition (7a, 8a) des bewegten Elements (2) entsteht und daß diese Meßlaufzeit mit einem vorgegebenen Soll-Zeitwert in einer Schrittmotor-Steuerung (9) vergleichbar ist und daß in der Schrittmotor-Steuerung (9) bei Abweichung der Meßlaufzeit von dem Soll-Zeitwert eine entsprechend geänderte Schrittmotor-Endfrequenz generierbar ist.
2. Antrieb mit einem Schrittmotor, der ein linearbewegtes Element mit einer genauen linearen Endgeschwindigkeit antreibt, wobei die auf das bewegte Element einwirkenden Antriebsübertragungsglieder toleranzbehaftet sind bezüglich ihrer Herstellungs- und/oder Abmessungstoleranzen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung der Schrittmotor-Endfrequenz mittels zumindest eines in seiner Länge definierten Meßlaufs diejenige Schrittmotor-Schrittanzahl, die zwischen einer Anfangs- und einer Endposition (7a, 8a) des bewegten Elements (2) entsteht, zählbar ist und daß diese Schrittmotor-Schrittanzahl mit einer vorgegebenen Schrittmotor-Schrittanzahl in einer Schrittmotor-Steuerung (9) vergleichbar ist und daß in der Schrittmotor-Steuerung (9) bei Abweichung der Schrittmotor-Schrittanzahl von dem Schrittmotor-Schrittanzahl-Sollwert eine entsprechend geänderte Schrittmotor-Endfrequenz generierbar ist.
3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Element (2) aus einem Lesemodul (2a) einer magnetischen Leseeinrichtung besteht.
4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsübertragungsglieder aus Riemenscheiben (4a bis 4d) und Treibriemen (5, 6) bestehen.
5. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Element (2) den einen Druckkopf tragenden Schlitten eines Druckers bildet.
6. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsübertragungsglieder aus einem Schneckentrieb, Spindeltrieb oder dgl. bestehen.
7. Antrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ermittelte Schrittmotor-Endfrequenz in der Schrittmotor- Steuerung (9) als Nennfrequenz in einem nichtflüchtigen Speicher (16) hinterlegt ist.
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