DE3530206A1 - Antriebseinrichtung fuer bandmaterial - Google Patents

Description

Hewlett-Packard Company

22.August 1985

ANTRIEBSEINRICHTUNG FÜR BANDMATERIAL

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für Bandmaterial gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Derartige Einrichtungen werden beispielsweise in Druckern zum Transport des Farbbandes verwendet.

Eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff ist bekannt aus ί

US-PS 4 177 731. Bei der bekannten Antriebseinrichtung sind die Antriebsachsen zweier in Reihe geschalteter Gleichstrommotoren mit Permanentmagneten mit jeweils einer Aufwi ekel spule bzw. mit einer Vorratsspule für das Bandmaterial verbunden. Zum Aufrechterhalten einer im wesentlichen gleichbleibenden Bandgeschwindigkeit und Bandspannung weist die bekannte Einrichtung zwei Konstantspannungsquellen auf, von denen die eine mit dem Aufwiekel motor verbunden ist und die andere mit dem Eingang einer an den Abwiekel motor gekoppelten Regelschaltung * verbunden ist, die die Spannung an einem gemeinsamen Stromknotenpunkt

zwischen den beiden Motoren auf einen konstanten Wert regelt. <

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung zum Bewegen von Bandmaterial mit im wesentlichen gleichbleibender Transportgeschwindigkeit und mit im wesentlichen gleichbleibendem Bandzug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 zu schaffen, welche einen einfacheren Schaltungsaufbau hat.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein einfacherer Schaltungsaufbau erreicht werden kann, wenn die Summe der über den beiden Antriebsmotoren abfallenden Spannungen und der von einem Schaltungsknoten zwischen den beiden Motoren zu einer Stromsenke fließende Strom jeweils auf einem konstanten Wert gehalten werden. Somit ist nur eine einzige Spannungsquelle zur Versorgung der Antriebsmotoren erforderlich, die zudem noch ungeregelt sein kann. Gegenüber der bekannten

_fk Hewl ett-Packard Company - . .......

Antriebseinrichtung, bei der zwei geregelte Spannungsquell en benötigt werden, wird daher eine wesentliche Vereinfachung des Schaltungsaufwandes erzielt.

Die Erfindung hat folgende weitere Vorteile:

Die Regelung der Bandgeschwindigkeit ist unabhängig von der Regelung der Bandspannung.

Die Leistungsaufnahme ist geringer als bei der bekannten Antriebseinrichtung, da sich bei der Erfindung die Einzel spannungen über den beiden Motoren (bei gleichbleibender Gesamtspannung) ändern können, so daß geringere Stromschwankungen auftreten.

Eine Bewegung des Bandes in beiden Richtungen ist möglich, ohne daß dazu ein wesentlicher Mehraufwand an Schaltungen wie bei der bekannten Antriebseinrichtung erforderlich wäre, wo für jede Bewegungsrichtung eine getrennte Regelschaltung benötigt wird.

Gemäß Anspruch 2 kann die Transportrichtung des Bandes in einfacher

Weise umgekehrt werden, indem zwei Schalter in entsprechende Schalterstellungen gebracht werden.

Gemäß Anspruch 3 kann das Bandmaterial gespannt werden, ohne daß es zu einer wesentlichen Bewegung des Bandes kommt.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen: Figur IA: eine perspektivische Ansicht eines Bandes, bei welchem ein Bandantrieb gemäß der Erfindung verwendet wird,

Figur IB: eine Ansicht eines Anschlagdruckers, in welchem ein Bandantrieb gemäß der Erfindung verwendet wird,

Figuren 2A, 2B und 2C: Blockdiagramme, welche die drei Betriebsarten des erfindungsgemäßen Bandantriebes veranschaulichen,

Figur 3A: ein Blockdiagramm des Steuersystemes für das Band und der Stromsteuerschleife des Bandantriebssystems gemäß Figur 2,

Figur 3B: ein schemati sehes Diagramm des Leistungsabschnittes des Antriebssystems gemäß Figur 2,

V \

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•Int. Az: Case 1889 -5- 35 30206 -t

Figur 4: ein AbIaufdiagramm, welches den Zeitverlauf der verschiedenen Steuersignale und die Wirkungsweise des Bandantriebssystems gemäß Figur 2 veranschaulicht.

Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit einem Anschlagdrukker beschrieben, wie er in Figur IB dargestellt ist. Das Bandantriebssystem hat die Aufgabe, ein langgestrecktes Band, beispielsweise ein Farbband, von einer Vorratsspule auf eine Aufwiekel spule vorbei an einer Anordnung von Druckhämmern zu bewegen mit im wesentlichen konstanter Bandgeschwindigkeit und konstantem Bandzug. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht beschränkt ist auf den Antrieb von Farbbändern, sondern auf allen Gebieten verwendet werden kann, in denen ein Band mit gleichbleibender Geschwindigkeit und mit gleichbleibendem Bandzug bewegt werden sol I.

Gemäß den Figuren IA und XB umfaßt das Farbband einen langgestreckten Streifen eines geeigneten Material es, beispielsweise Nylon oder Mylar, und ist auf zwei zylindrische Bandspulen 10 und 11 aufgewickelt. Das Band 1 wird von einer Spule zu der anderen um die Führungsstäbe 5 herum bewegt und zwischen der Druckhammerbank 4 und dem zu bedruckenden Papier 2 geführt. Das Papier bzw. andere bedruckbare Medien 2 bestehen aus einem oder einer Vielzahl von Bahnen herkömmlichen an den Kanten perforierten Bahnmaterials, das entweder glatt fortlaufend ist oder zickzackgefaltet ist und welches an einer horizontalen Druckanordnung vorbei bewegt wird. Die Druckhammerbank 4 umfaßt eine Anordnung von Druckhämmern (nicht dargestellt), welche einzeln betätigt werden können. Wird ein Hammer zur geeigneten Zeit betätigt, wird er unter einer Federspannung nach vorne geschleudert, so daß der Hammerkopf das Farbband gegen das zu bedruckende Papier 2 und eine Druckplatte 3 drückt, so daß ein Zeichen oder ein Punkt auf das Druckpapier 2 gedruckt werden. Anschließend kehrt der Druckhammer wieder in seine ursprüngliche Lage zurück.

Beim Hin- und Herbewegen der Hammerbank quer zur Bewegungsrichtung des . Farbbandes .1 wird das Farbband 1 an dem zu bedruckenden Papier 2 vorbei bewegt, zunächst in einer Richtung von der Spule 10 zur Spule 11 und dann in der umgekehrten Richtung von der Spule 11 zur Spule 10. An

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Int. Az: Case 1889 -6- 3530206

den beiden Enden des Bandes 1 befinden sich in der Nähe der Stellen, an denen das Band 1 jeweils mit den Spulen verbunden ist, leitende Streifen eines geeigneten Material es, beispielsweise Aluminiumfolie, welche mit dem Band i verbunden ist. Wenn das Band i von einer der Spulen 10 oder 11 bis zum Ende abgewickelt ist, wird dieser Zustand festgestellt und die Bewegungsrichtung des Bandes wird umgekehrt. Auf diese Weise werden Gebrauch und Verschleiß des Bandes 1 über die gesamte Länge des Bandes gleichmäßig verteilt und gleichzeitig stehen den das Farbband gegen das Papier drückenden Druckhämmern (nicht dargestellt) stets unbenutzte Bereiche des Farbbandes zur Verfügung .

Die Spulen 10 bzw. 11 sind mit den baugleichen Motoren Ml bzw. M2 über die Achsen 16 bzw. 18 verbunden. Obwohl die beiden Motoren Ml und M2 im wesentlichen identisch sind und jeder der beiden Motoren entweder als Abwickel- oder als Aufwi ekel motor dienen kann, sei im folgenden der Motor M2 als Abwickelmotor und der Motor Ml als Aufwiekel motor bezeichnet. Wie bereits erwähnt wurde, wird das Band 1 von der Abwikkel spule oder Vorratsspule 11 zur Aufwi ekel spule 10 mit Hilfe der Motoren Ml und M2 und einer Motorsteuerschaltung (vgl. Figur 3A) bewegt. Wenn das Band 1 vollständig auf die Aufwi ekel spule 11 aufgewickelt ist, wird dieser Zustand an der Versorgungsspule 10 festgestellt und es wird ein Signal an die Motorsteuerschaltung abgegeben, welches eine Umkehrung der Bewegungsrichtung der Motoren Ml und M2 bewirkt. Die Spule 10 wird dann zur Aufwi ekel spule und die Spule 11 wird zur Abwikkelspule, und das Band 1 bewegt sich in der entgegengesetzten Richtung. Beim Bewegen des Bandes 1 in einer bestimmten Richtung bewegen sich beide Motoren Ml und M2 in derselben Richtung, wobei der ziehende oder Aufwiekel motor den größten Teil des Drehmomentes aufbringt, um das Band 1 auf Spannung zu halten ( zu diesem Zweck kann ein Gleichstromgetriebemotor mit Permanentmagnet der Firma Pittmann, Modell GM9413, verwendet werden). Beim Abwickeln des Bandes 1 oder beim Aufwickeln des Bandes auf eine Spule 10 oder 11 ändert sich der Radius des Bandpackens auf der jeweiligen Spule von einem inneren minimalen Radius 14 von 1,78 cm (0,7 inch) auf einen äußeren maximalen Radius von ungefähr 4,32 cm (1,7 inch).

Hewlett-Packard Company * "' * "" "^

Gemäß den Figuren 2A, 2B und 2C wird das Bandsystem von zwei in Reihe geschalteten Motoren Ml und M2 angetrieben, wobei jeweils ein Motor eine der in Figur IA dargestellten Spulen 10 bzw. 11 antreibt. Eine Stromsenke zieht einen konstanten Strom I_c von der gemeinsamen Verbindung 25 zwischen den beiden Motoren Ml und M2. Man kann zeigen, daß gilt:

T = Κχΐς - K2 (Gleichung A)

Dabei bedeuten:

T : die Bandspannung,

Ki: eine beide Motorkonstanten beschreibende Konstante, K2: eine die Reibung des Systems beschreibende Konstante.

Eine Herleitung von Gleichung A ist im Anhang A angegeben.

Ki ist eine Funktion des Radius des Bandpackens. Da der Radius des Bandpackens sich mit der Menge des auf die jeweilige Spule aufgewikkelten Bandes ändert, sind Ki und K2 nicht genau konstant. Bei Verwendung angepaßter Motoren beträgt die größtmögliche Änderung von Ki ungefähr 8,5 Prozent. Daher kann eine verhältnismäßig konstante Bandspannung erreicht werden, indem I_c konstant und Kil_c viel größer als K2 gehalten werden.

Eine weitere Aufgabe des Bandantriebssystems ist es, das Band mit vergleichsweise konstanter Geschwindigkeit zu bewegen. Der Spannungsabfall über einem Gleichstrommotor ist gegeben durch:

V = K_bw + RIa + L_Ai_A
Dabei bedeuten:

V: der Spannungsabfall über dem Motor, R: der Ankerwiderstand,

w: die Winkelgeschwindigkeit des Gleichstrommotores, Kjj:die die gegenelektromotorische Kraft bei dem Gleichstrommotor beschreibende Konstante ("back EMF constant")

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Iß:der Ankerstrom,

L^: die Induktivität des Ankers.

Für die angepaßten Gleichstrommotoren gemäß der vorliegenden Erfindung ergibt sich für den Spannungsabfall Vboth über beiden Motoren:

V_both = Kbiwi + RiIa + LaiIaI ⁺ Kb2*2 + R2IA2 + Für den stationären Zustand ergibt sich:

und die Terme RiIai und R2IA2 ^sind klein und vergleichsweise konstant. Daher gilt:

^Kbl ^ ^Kb2

^vboth " —zr-n^l + —_r-r^2

1 2

Bei konstanter Bandgeschwindigkeit ist der Ausdruck rjvq konstant (ebenso ist der Ausdruck r^ konstant und gleich rjwi), und Vboth> die Summe der Spannungsabfälle über den Motoren Ml und M2, ist im wesentlichen konstant. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Spannungsabfall über den einzelnen Motoren Ml und M2 sich ändern, wenn die einzelnen Motoren sich auf den Radius des Bandpackens auf den entsprechenden Spulen einstellen, während gleichzeitig die Spannung über den zwei Motoren Ml und M2 konstant gehalten wird, um auf diese Weise die Bandgeschwindigkeit im wesentlichen konstant zu halten. Man beachte, daß eine konstante Bandgeschwindigkeit unabhängig von der Regelung der Bandspannung erreicht wird.

Gemäß Figur 2A ist der elektronische Schalter 20 geschlossen und die elektronischen Schalter 22 und 24 sind geöffnet, während die elektronischen Schalter 26 und 28 mit veränderlichem Takt betätigt werden, so daß die Motoren Ml und M2 das Band 1 (vgl. Figur IB) in einer ersten Richtung bewegen können. Eine veränderliche Versorgungsspannung +V ist auf der Leitung 21 angelegt. Durch periodisches Betätigen des elektronischen Schalters 28 in einem vorbestimmten Takt wird die über den beiden Motoren Ml und M2 abfallende mittlere Spannung auf einem im

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wesentlichen konstanten Wert gehalten. Ein mit LONG PULSE bezeichnetes Signal betätigt den elektronischen Schalter periodisch im geeigneten Takt, um die gewünschte mittlere Spannung über den Motoren Ml und M2 aufrechtzuerhalten. Das Signal LONG PULSE ist ein Signal mit einer Frequenz von ungefähr 20 KHz, bei welchem die Pulsbreite eine Funktion der Spannung +V auf der Leitung 21 ist. In ähnlicher Weise wird der elektronische Schalter 26 in einem vorbestimmten Takt durch ein mit SHORT PULSE bezeichnetes Signal betätigt. Das Signal SHORT PULSE ist ein Signal mit einer Frequenz von etwa 20 KHz₁ bei welchem die PuIsbreite eine Funktion des Stromes I_c ist, der von dem gemeinsamen Knotenpunkt 25 durch den Schalter 26 fließt.

Gemäß Figur 2B ist der elektronische Schalter 22 geschlossen und die elektronischen Schalter 20 und 28 sind geöffnet, während die elektro-· nisehen Schalter 24 und 26 auf dieselbe Art wie oben beschrieben periodisch betätigt werden, um das Band 1 (vgl. Figur IB) in einer zweiten, der ersten entgegengesetzten Richtung zu bewegen.

Gemäß Figur 2C sind die elektronischen Schalter 20 und 22 geschlossen, während die elektronischen Schalter 24 und 28 geöffnet sind, um eine Betriebsweise zu ermöglichen, bei welcher das Band zum Vermindern eventuell auftretenden Durchhanges gespannt wird, ohne daß das Band sich wesentlich bewegt. Der elektronische Schalter 26 wird durch das Signal SHORT PULSE periodisch betätigt, um die Summe der Motorströme und damit das Drehmoment des Motors zu begrenzen. Da die Motoren Ml und M2 im wesentlichen baugleich sind, teilt sich der Strom im wesentliehen gleichmäßig zwischen den beiden Motoren auf, wodurch die beiden Motoren ungefähr das gleiche Drehmoment erzeugen, so daß das Band gespannt wird, ohne daß es sich wesentlich bewegt.

Das Bandantriebssystem ist in den Figuren 3A und 3B veranschaulicht und kann in drei Untersysteme eingeteilt werden: das Band-Logiksystem, die Stromregel schaltung und die Leistungsversorgung für die Antri ebsmotoren.

Hewlett-Packard Company . -

In Figur 3A ist das Band-Logiksystem durch den Block 40 dargestellt. Das Logiksystem 40 hat die Aufgabe, Anweisungen von dem Druckersteuersystem in Ein/Aus-Signale umzuwandeln, welche die Leistungstransistoren treiben, die angeordnet sind in der LeistungsVersorgungsschaltung zum Speisen der Antriebsmotoren Ml und M2 (vgl. Figur 3B). Die Eingangssignale des Logiksystems 40 sind die Signale DIRECTION 1 (DIR 1) auf der Leitung 38, DIRECTION 2 (DIR 2) auf der Leitung 39, SHORT PULSE auf der Leitung 71 und LONG PULSE auf der Leitung 75. Die Ausgangssignale des Logiksystems 40 sind die Treibersignale für die fünf Leistungstransistoren in der Stromversorgung für die Antriebsmotoren, welche bezeichnet sind mit TL, TR, BR, BC und BL und welche auf den Leitungen 41, 47, 43, 51 bzw. 53 anliegen.

Das Drucker-Steuersystem setzt die Daten auf den Eingangsleitungen 33- und 35 und taktet dann das Latch 30 für die Bewegungsrichtung, indem das Signal RIBBON STROBE auf der Leitung 37 auf logisch Null und anschließend auf logisch Eins gesetzt wird, um die Daten auf den Leitungen 33 und 35 auf die Leitungen 38 und 39 zu bringen. Das Signal DIR 1 auf der Leitung 38 und das Signal DIR 2 auf der Leitung 39 haben die folgenden Auswirkungen auf das Antriebssystem:

DIRECTION I	DIRECTION 2	AUSWIRKUNG
0	0	Bandantrieb abgeschaltet
1	0	Band bewegt sich von Vorrats
		spule 11 zu Aufwiekel spule 10
0	1	Band bewegt sich von Spule 10
		zu Spule 11
1	1	Band wird gespannt

Für die Ausgangssi gnale des Logiksystems 40 als Funktion der Eingangssignale DIRECTION 1 (DIR 1) und DIRECTION 2 (DIR 2) gilt:

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- ii -

DIR.l DIR.2

TR

BR

BL

0	0	AUS	AUS	AUS	AUS	AUS
1	Ü	AUS	EIN	LONG	SHORT	AUS
				PULSE	PULSE
0	1	EIN	AUS	AUS	SHORT	LONG
					PULSE	PULSE
1	1	EIN	EIN	AUS	SHORT	AUS
					PULSE

Die Stromregel schleife ist in Figur 3A veranschaulicht. Die Stromregelschleife hat folgende Funktionen: (1) Erzeugen eines mit LONG PULSE bezeichneten Impulses auf der Leitung 75, welcher die Versorungsspannung des Antriebsmotors (+40 bis +65 Volt, ungeregelt) regelt, indem das Tastverhältnis bei höheren Spannung verkleinert und bei kleineren Spannungen vergrößert wird, um auf diese Weise einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall über den beiden Antriebsmotoren Ml und M2 aufrechtzuerhalten (vgl. Figur 3B), und

(2) Erzeugen eines mit SHORT PULSE bezeichneten Impulses auf der Leitung 71, welcher den von dem gemeinsamen Knotenpunkt 75 zwischen den beiden Antriebsmotoren Ml und M2 zu einer Stromsenke fließenden Strom im wesentlichen konstant hält. Die Frequenz des Signales LONG PULSE beträgt ungefähr 20 KHz und das Tastverhältnis variiert von 35 Prozent bis 60 Prozent in Abhängigkeit des Wertes der ungeregelten Versorgungsspannung für den Bandantriebsmotor. Das Signal SHORT PULSE hat dieselbe Frequenz wie das Signal LONG PULSE. Die Eingangssignale der Stromregel schleife sind die ungeregelte Versorgungsspannung auf der Leitung 73 und ein Signal von dem stromüberwachenden Widerstand 62 (vgl. Figur 3B) auf den Leitungen 61 und 63.

Der Block 70 zum Erzeugen des Signales LONG PULSE erhält eine Eingangsspannung auf der Leitung 73 und erzeugt einen Ausgangsimpuls auf der Leitung 75, welcher umso kurzer ist, je höher die Eingangsspannung ist und welcher umso länger ist, je kleiner die Eingangsspannung ist.

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Auf diese Weise wird die Schaltperiode mal der ungeregelten Eingangsspannung auf einem konstanten Wert gehalten. Das Ausgangssignal wird mit einem Tiefpaß gefiltert und mit einem internen Vergleichswert von 5 Prozent. Das Signal LONG PULSE wird dem Logiksystem 40 über die Leitung 75 zugeführt. Das Signal SHORT PULSE ist dasjenige Signal, mit dem der Wert des von dem gemeinsamen Knotenpunkt 25 zwischen den beiden Antriebsmotoren Ml und M2 (vgl. Figur 3B) gezogenen Stromes geregelt wird. Die ansteigende Flanke des Signales LONG PULSE gibt das Signal SHORT PULSE durch Anschalten des Flip-Flops 72 frei. Der Operationsverstärker 76 mißt den Strom, der von dem gemeinsamen Punkt 25 gezogen wird und welcher durch das Signal auf den Leitungen 61 und 63 dargestellt wird, welches mittels des Komparators 77 mit einer Vergl ei chsspannung verglichen wird. Wenn der Wert des Stromes einen festgesetzten Wert übersteigt, löscht das Ausgangssignal des Komparators 77 das SHORT PULSE Flip-Flop 72 und schaltet somit das Signal SHORT PULSE ab. Wenn das Signal LONG PULSE auf logisch Null geht, wird auch das Signal SHORT PULSE abgestellt. Um zu verhindern, daß das Signal SHORT PULSE mit geringerer Frequenz als das Signal LONG PULSE schaltet, werden die Signale SHORT PULSE und LONG PULSE in dem UND-Gatter 74 verundet und über die Leitung 71 an das Logiksystem 40 geführt. Der Wert des von dem Knotenpunkt 25 (vgl. Figur 3B) gezogenen Stromes wird auf ungefähr 300 Milliampere eingestellt. Die Bandspannung ist unmittelbar verknüpft mit dem Wert der Vergleichsspannung, die am Komparator 77 eingestellt ist.

Der in Figur 3B dargestellte Stromversorgungsabschnitt für die Antriebsmotoren hat die Aufgabe, die beiden Motoren Ml und M2 in Abhängigkeit von Befehlen des Druckerbefehlssystemes mit Strom zu versorgen. Die Eingangssignale des Leistungsabschnittes von dem Logiksystem 40 (vgl. Figur 3A) sind die Steuersignale TR, TL, BR, BC und BL für die Leistungstransistoren auf den Leitungen 41, 47, 43, 51 bzw. 53.

Die Leistungstransistoren 20, 22, 24, 26 und 28 werden vor Übergangsspitzen (Transienten) in der 5 V und der 12 V Spannungsversorgung geschützt, wo immer die 5 V Versorgungsspannung (nicht dargestellt) unter einen vorbestimmten Vergleichswert fällt.

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Die pnp-Leistungstransistören 20 und 22 und die npn-Leistungstransistören 24, 26 und 28 arbeiten als elektronische Schalter, die die geeigneten Ströme den Antriebsmotoren Ml und M2 (vgl. Figuren 2A, 2B und 2C) zuführen. Die Dioden 50, 52, 54, 56 und 58 in Reihe mit den Leistungstransistoren verhindern, daß die Transistoren in der entgegengesetzten Richtung eingeschaltet werden, und die Dioden 55, 57, 59, 67 und 65 über den in Reihe geschalteten Dioden-Transistorpaaren schützen die Leistungstransistoren vor induktiven Spitzen. Die Leistungstransistoren 24, 26 und 28 werden weiterhin geschützt durch R/C - Abfangnetzwerk ("snubbing network") 68, 66 bzw.

69. Das Netzwerk 66 der Leistungstransistoren 26 ist so aufgebaut, daß es verhindert, daß der Abfangkondensator ("snubber capacitor") 63 sich auflädt durch vorzeitiges Kurzschließen des Signales SHORT PULSE auf der Leitung 51. Die stromdetektierenden Widerstände 60 und 64 stellen den Strom des jeweils nicht-ziehenden Antriebsmotors fest und erzeugen ein Signal, welches in einem Alarmsystem (nicht dargestellt) verwendet wird. Der stromüberwachende Widerstand 62 stellt den Strom fest, der von dem gemeinsamen Verbindungspunkt 25 gezogen wird und erzeugt ein Signal auf den Leitungen 61 und 63, welches in der Stromregel schleife zum Erzeugen des Signales SHORT PULSE (vgl. Figur 3A) verwendet wird.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 3A, 3B und 4 wird die Wirkungsweise des Bandantriebssystems unter Verwendung des Zeitverlaufsdiagrammes in Figur 4 erläutert. Sobald ein Befehl in das Richtung-Latch 30 getaktet worden ist, wird der entsprechende Zustand auf den Leitungen DIR 1 und DIR 2, auf der Leitung 38 bzw. der Leitung 39 beibehalten, bis der nächste Befehl eingetaktet wird. Typischerweise beginnt das Bandantriebssystem seinen Betrieb vom ausgeschalteten Zustand. Das Befehlssystem des Druckers gibt zunächst an das Antriebssystem den Befehl, das Band zu spannen. Das Spannen des Bandes wird dadurch erreicht, daß die Spulen 10 und 11 (vgl. Figur IB) gegeneinander bewegt werden und die Spannung des Bandes gesteuert wird, indem die Ströme der Antriebsmotoren Ml und M2 entsprechend gesteuert werden. Das Signal RIBBON STROBE 92 auf der Leitung 37 taktet das Richtung-Latch 30, so daß die Signale DIR 1 90 und DIR 2 91 auf den Leitungen 38 und 39 auf logisch Eins gesetzt werden. Das Signal LONG PULSE 63 dient ebenfalls

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als interner Taktgeber für das Logiksystem 40. Bei der nächsten ansteigenden Flanke des Signales LONG PULSE 93 gehen die Signale TR 94 auf der Leitung 47 und TL 95 auf der Leitung 41 auf logisch Eins, so daß die Leistungstransistoren 22 bzw. 20 eingeschaltet werden und Leistung an die Antriebsmotoren Ml bzw. M2 abgegeben wird. Die Signale BR 96 und BL 97 bleiben auf logisch Null, so daß die Leistungstransistoren 28 und 24 abgeschaltet bleiben. Das Signal BC 98 geht auf logisch Eins, so daß das Signal SHORT PULSE auf der Leitung bl angelegt wird, um den Leistungstransistor 26 mit der Frequenz des Signales SHORT PUL-SE ein- und auszuschalten, um den von dem gemeinsamen Punkt 25 abflie ßenden Strom zu regeln.

Um das Band in die Richtung 1 zu bewegen (Bewegen des Bandes von der Vorratsspule 11 zur Aufwi ekel spule 10, vgl. Figur IA), setzt das Drukkerbefehlssystem DIR 1 auf der Leitung 38 auf logisch Eins und DIR 2 auf der Leitung 39 auf logisch Null. Um ein gleichzeitiges Leiten der Leistungstransi stören in dem Stromversorgungssystem für die Antriebsmotoren zu vermeiden, hält das Logiksystem alle Ausgangsleitungen für ein bestimmtes Zeitintervall auf logisch Null. Nach Ablauf der Zeitverzögerung setzt die nächste ansteigende Flanke des Signals LONG PUL- SE 93 das Signal TL auf der Leitung 41 auf Eins und hält das Signal TR auf der Leitung 47 auf Null, so daß der Leistungstransistor 20 eingeschaltet wird und der Leistungstransistor 22 abgeschaltet bleibt. Das Signal BR 96 geht auf Eins, wodurch das Signal LONG PULSE auf die Leitung 43 zu dem Leistungstransistor 28 gelegt wird, so daß der Lei stungstransistor 28 an- und abgeschaltet wird im Takt des Signales LONG PULSE, wodurch der Spannungsabfall über den beiden Motoren Ml und M2 im wesentlichen konstant gehalten wird. Das Signal BC 98 geht ebenfalls auf Eins, wodurch das Signal SHORT PULSE auf der Leitung 51 zu dem Leistungstransistor 26 gelangt, so daß der Leistungstransistor 26 im Takt des Signales SHORT PULSE an- und ausgeschaltet wird, um den von dem gemeinsamen Punkt 25 gezogenen Strom zu steuern und ihn im wesentlichen konstant zu halten. Das Signal BL 97 bleibt auf Null, so daß der Leistungstransistor 24 im ausgeschalteten Zustand verbleibt.

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Um das Band in der entgegengesetzten Richtung zu bewegen (von der Aufwickelspule 10 zur Versorgungsspule 11, vgl. Figur IA), setzt das Steuersystem das Signal DIRl 90 auf der Leitung 38 auf logisch Null und das Signal DIR2 91 auf der Leitung 91 auf logisch Eins. Durch die abfallende Flanke des Signals DIRl 90 werden alle Ausgangssignale des Logiksystems 40 auf Null gesetzt und die Zeitverzögerung ausgelöst. Beim Ablauf der Zeitverzögerung wird durch die nächste ansteigende Flanke des Signals LONG PULSE 93 das Signal TR 94 auf der Leitung 47 auf Eins gesetzt, so daß der Leistungstransistor 22 angeschaltet wird, und das Signal TL auf der Leitung 41 auf Null gehalten wird, wodurch der Leistungstransi stör 20 abgeschaltet bleibt. Das Signal BL 97 geht auf logisch Eins, wodurch das Signal LONG PULSE 93 auf der Leitung 53 zu dem Leistungstransi stör 24 geführt wird, um den Leistungstransi stör mit der Frequenz des Signales LONG PULSE zu betätigen, um so einen im wesentlichen konstanten Spannungsabfall über den Motoren Ml und M2 aufrechtzuerhalten. Das Signal BR 96 bleibt auf Null, so daß der Leistungstransistor 28 abgeschaltet bleibt. Das Signal BC 98 geht auf Eins, so daß das Signal SHORT PULSE auf der Leitung 51 dem Leistungstransistor 26 zugeführt wird und der Transistor 26 mit der Frequenz des Signals SHORT PULSE betätigt wird, so daß der von dem gemeinsamen Punkt 25 gezogene Strom auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird. Das Bandantriebssystem verbleibt in diesem Zustand, bis eine Zustandsänderung von dem Befehlssystem des Druckers angegeben wird.

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Int. Az: Case 1889 -16- 3530206

ANHANG A Für einen Gleichstrommotor gilt:

K_TI = Jw + Dw₊ f₀ [sgn(w)] + dabei bedeuten:

Kj: die Konstante des Motordrehmomentes; I : der Ankerstrom; J : die Trägheit des Motors; D : der Dämpfungsfaktor für den Motor;

f₀: die Anfangsreibung des Motors; w : die Winkelgeschwindigkeit des Motors; und sgn (w) ist eine Konstante, für die gilt:

sgn (w) = 1 wenn w > 0 sgn (w) = 0 wenn w. = 0

sgn (w) = -1 wenn w< ΰ , und Text ist irgendein externes Drehmoment des Motors.

Angewandt auf ein System von zwei miteinander verbundenen Gleichstrommotoren wie hier beschrieben und wie in Figur 1 dargestellt, ergibt sich:

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•Int. Az: Case 1889 -17- 3530206

Jl	wi + W2 +	D1W1	KT1
"κτ7	KT1 D2W2 ^	κ""
KT2	KT2

[sgn (wi)]

^{12 =} T.;^{W2 +} rr * z- L^{sgn (W2)}j ■

^kt7^g

Tr₂

Tl^u und

I_c = Ii - I₂ (wie in Figur 2 dargestellt) dabei bedeuten:

Ii: der Ankerstrom für den Motor Mi; I₂: der Ankerstrom für den Motor M2; n.: der Radius des Bandpackens auf der mit dem Motor

Ml verbundenen Spule 10 ;

r₂: der Radius des Bandpackens auf der mit dem Motor M2 verbundenen Spule 11 ;

T : die mechanische Spannung des Bandes;

G : die Motor-Getriebeübersetzung (für beide Motoren Ml und

M2 gleich).

Bei stationärem Betrieb sind sowohl wi als auch W₂ klein, und daher ergibt sich nach Umstellen der Terme:

T =

_?Wo D₁W₁ f ο £_2_ 1_1 ₊ o_2

<_T2 K_n k_T2

^RT1

Wenn sowohl W_{1 als auch n ufv sind) 1st dje Grö}

Hewlett-Packard Company Int. Az: Case 1889

Tj-

Ol

klein und kann vernachlässigt werden,

Typischerweise ist für D < < Κγ und für r_max < 2.4 r_mj_n' die Größe

ν Η

-" ^wl ist klein

Für angepaßte Motoren (wie die hier beschriebenen) ist die Größe

^GK

n^KT2

fast konstant; und T = Kil_c - K2

wobei gilt:

K₂ =

Tr

Ja ₊ -L

K_T1 R_T2

^ST2

^KT1

Für die angepaßten Motoren des hier beschriebenen Systemes ist die Größe K2 klein und ändert sich nicht um mehr als 20 Prozent.

Lee'rseite -

Claims (3)

Hewi ett-Packard Company 3530206 Int. Az: Case 1889 22.August 1985 PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebseinrichtung für Bandmaterial

mit einer Vorratsspule, von welcher das Bandmaterial abgewickelt werden kann,

mit einer Aufwiekel spule zum Aufwickeln des von der Vorratsspule abgewickelten kandmaterial es,

mit zwei in Reihe geschalteten Antriebsmotoren, von denen der eine mit der Vorratsspule und der andere mit der Aufwi ekel spule zum Drehen der jeweiligen Spule verbunden ist, und wobei die Antriebsmotoren als Gleichstrommotoren mit Permanentmagneten ausgebildet sind und die Reihenschaltung einen gemeinsamen mit einer Stromsenke verbundenen Anschluß zwischen den beiden Motoren aufweist, dadurch gekennzeichnet, *■

- daß zum Erreichen einer im wesentlichen konstanten Transportge- \

schwindigkeit des Bandmaterial es der Ausgang einer Spannungsquelle (21) mit dem Eingang wenigstens einer der beiden Motoren (M1;M2) verbindbar ist und daß erste Schaltvorrichtungen (24;28) vorgesehen sind zum periodischen Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem Ausgang des jeweils anderen Motors (M2;M1) und Masse in einem durch eine Steuereinrichtung

(40) in Abhängigkeit von der über der Reihenschaltung der Motoren abfallenden Spannung einstellbaren Tastverhältnis, derart, daß diese Spannung auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird, und

- daß zum Erreichen einer im wesentlichen konstanten Zugspannung des Bandmaterial es weitere Schaltvorrichtungen (26) vorgesehen sind zum periodischen Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem gemeinsamen Knotenpunkt (25) und der Stromsenke in einem durch die Steuereinrichtung (40) in Abhängigkeit von dem

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von dem Knotenpunkt zu der Stromsenke fließenden Strom einstellbaren Tastverhältnis, derart, daß dieser Strom auf einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten wird.

2. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet ,

daß Schaltvorrichtungen (20,22) vorgesehen sind zum wahl weisen Verbinden entweder des einen oder des anderen Motors mit der Spannungsquelle (21), so daß der jeweils mit der Spannungsquelle verbundene Motor als Antriebsmotor für die Aufwiekel spule und der andere als Antriebsmotor für die Vorratsspule arbeitet.

3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet ,

daß zum Spannen des Bandmaterials ohne wesentliche Bewegung des Bandmaterial es die Eingänge beider Antriebsmotoren (Ml,M2) mit der Spannungsquelle (21) verbindbar sind.