DE69722736T2

DE69722736T2 - Druckhammerbank und Steuerungsvorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE69722736T2
Application number: DE69722736T
Authority: DE
Inventors: Robert P. Mission Viejo Ryan
Original assignee: Printronix LLC
Current assignee: Printronix LLC
Priority date: 1996-09-11
Filing date: 1997-09-09
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2017-09-10
Also published as: EP0829370A3; EP0829370A2; DE69722736D1; US5857787A; EP0829370B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bereich Drucker und Motoren. Sie bezieht sich insbesondere auf den Bereich Rasterdrucken, wo zahlreiche Punkte auf ein Druckmedium wie z. B. ein Blatt Papier gedruckt werden, um eine alphanumerische Darstellung darauf zu erzeugen. Sie liegt auch im Bereich Motorsteuerungen für bürstenlose Gleichstrom-(DC)-motoren, DC-Bürstenmotoren und DC-Schrittschaltmotoren. Sie kann insbesondere den Bereich betreffen, in dem Zeilendrucker von Motoren angetrieben werden, um eine Bewegung über ein Druckmedium auszuführen, um eine Anzahl von Punkten darauf zu drucken, wenn sich der Drucker über das Druckmedium hin und her bewegt. Sie beinhaltet auch Motorantriebe und Steuerungen für die verschiedenen Motoren, die mit oder analog zu den oben genannten Motoren verwendet werden.
Der Stand der Technik in Bezug auf Rasterdrucker umfasst mehrere Drucker verschiedener Konfigurationen. Solche Konfigurationen arbeiten mit verschiedenen Rädern und Hämmern verschiedener Typen, um einen Punkt auf ein Druckmedium zu drucken. Ein besonderer Druckertyp, der in der Technik bekannt ist, ist ein Zeilendrucker.
Zeilendrucker haben im Allgemeinen eine Reihe von Hämmern. Die Reihe von Hämmern ist auf einer Hammerbank angeordnet, die sich über ein Druckmedium hin und her bewegt. Das Druckmedium wird über die Hämmer vorgeschoben und von einem Farbband bedruckt.
Solche Hämmer sind auf einer Hammerbank montiert. Die Hämmer werden häufig bis zu ihrer Auslösung von einem Dauermagnet festgehalten. Die Auslösung erfolgt dadurch, dass der die Druckhämmer haltende Dauermagnetismus überwunden wird.
Es ist bereits seit langem bekannt, einen Antriebsmotor an einer Stelle zu platzieren, um die Hammerbank mit einer Kurbel oder einem Verbinder hin und her zu bewegen. Die Kurbel oder der Verbinder bewegt die Hammerbank ausreichend schnell hin und her, so dass ein schneller Druckbetrieb erzielt wird.
Ein Problem des Standes der Technik liegt darin, dass der Motor nicht immer einheitlich angetrieben wird, um eine glatte und wirksame Druckbewegung zu erzeugen. Die Motoren werden in einem Absetz- oder in einem Druck-Zug-Modus angesteuert, was nicht immer wünschenswert ist.
Ein Nachteil des Standes der Technik in Bezug auf Motorantriebe für Drucker und verschiedene Motoren besteht darin, dass sie entweder in einem Absetzantriebsmodus oder in einem Druck-Zug-Modus angesteuert wurden.
Der Absetzmodus hatte einen Strom mit einer niedrigen Welligkeit, der den Wirkungsgrad verbesserte. Der Ausgangsstrom konnte jedoch nicht nach Bedarf verringert werden. So konnte er nur sehr schwer mit linearen Steuerungen eingesetzt werden, um den Motor zu veranlassen, gemäß Anforderungen zu arbeiten, wie sie in Druckern und bestimmten anderen Motoranwendungen vorliegen.
Druck-Zug-Motorantriebe erzeugen und verringern Strom nach Bedarf. Sie haben jedoch den Nachteil eines Stroms mit hoher Welligkeit, was den Wirkungsgrad verringert. Der Druck-Zug-Konverter steuert den Motor positiv an, bis ein Bezugspunkt erreicht ist. Die den Motor ansteuernde Brücke wird dann umgekehrt, und der Strom wird negativ angesteuert, bis der nächste Zyklus beginnt. Die Verlangsamung oder Stromreduzierung in einem Druck-Zug-Design ist linear und gesteuert. Die Ströme haben jedoch eine äußerst hohe Welligkeit, so dass überschüssige Motorenergie zurück zur Versorgung entladen wird. Dies erfordert zusätzliche Schaltungen im Leistungssystem, um die gespeicherte Energie im Motor abzuführen.
Die US-A-3 941 051 offenbart einen konventionellen Rasterdrucker.
Die EP-A-700 594 offenbart ein dreistufiges Antriebsverfahren für einen Motor.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen abgeglichenen Absetzantrieb bereitzustellen, der grundsätzlich wie zwei einander ergänzende Konverter arbeitet.
Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen abgeglichenen Absetzantrieb so bereitzustellen, dass der erste Teil des Zyklus antreibt, bis ein positiver Bezugswert erreicht ist. Danach durchläuft das System, nach dem zweiten Teils des Zyklus und dem Senken des Stroms mit Gegen-EMK, einen dritten Zwischenzyklus und einen vierten Zyklus, so dass sich ein verbesserter abgeglichener Absetzantrieb ergibt.
Der abgeglichene Absetzantrieb löst eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, indem er einen Strom vergleichbar mit dem absetzartigen Antrieb hält. Er spricht jedoch auf Anforderungen von mehr oder weniger Strom innerhalb jedes Umschaltzyklus an.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, dass der abgeglichene Absetzantrieb dieser Motorsteuerung überschüssige Motorenergie in den Motorwicklungen und nicht im Leistungssystem oder in den Steuerschaltungen ableitet.
Es ist eine weitere Aufgabe, dass der abgeglichene Absetzantrieb ein einheitlicheres Drucken ermöglicht, indem ein glatterer Motorbetrieb gewährleistet und die Stromwelligkeit begrenzt wird, die den Motorbetrieb und die entsprechende Druckqualität beeinträchtigt.
Der abgeglichene Absetzantrieb der vorliegenden Erfindung verbessert den Antrieb von Druckermotoren sowie von Motoren im Allgemeinen, z. B. bürstenlosen DC-Motoren des erfindungsgemäßen Druckers, DC-Bürstenmotoren und DC-Schrittschaltmotoren.
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung bestehen nicht nur darin, den Drucker der vorliegenden Erfindung anzutreiben, sondern die anwendbaren Prinzipien und die Erfindung sollen allgemein auch auf andere Motortypen angewendet werden können.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die von Bedeutung ist, ist die, dass Motor, Gegengewicht und Hammerbank für den Betrieb gekoppelt sind, nachdem sie in eine Regelkreisbeziehung gebracht wurden. Dies ermöglicht effektiv eine elektrisch verriegelte Beziehung zwischen Motor und Hammerbank. Dies wird mit Hilfe eines einzelnen Sensors erzielt, der lediglich die Position des Motorläufers erfasst, die wiederum in die Position der Hammerbank eingebunden ist.
Aus diesen Gründen ist die Erfindung ein erheblicher Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik und erweitert Zeilendruckerfunktionen sowie einen ruhigen Betrieb, einen schnellen Betrieb sowie Langlebigkeit und ein feineres Drucken für einen Zeilendrucker, als dies mit dem Stand der Technik bisher möglich war. Sie ermöglicht auch eine verbesserte Steuerung bürstenloser DC-Motoren, DC-Bürstenmotoren und DC-Schrittschaltmotoren im Allgemeinen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Rasterdrucker und ein Verfahren zum Ansteuern eines Rasterdruckers, umfassend eine Mehrzahl von Hämmern, die teilweise eine Hammerbank bilden, wobei der Motor Spulen zum Antreiben der genannten Hammerbank aufweist, Mittel zum Auslösen der genannten Hämmer zum Bedrucken eines Druckmediums, ein mechanisch mit der genannten Hammerbank verbundenes Gegengewicht und Mittel zum Verbinden der Position des genannten Motors mit der Position der genannten Hammerbank. In einem ersten Aspekt ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Antreiben die Aufgabe hat, die genannten Spulen positiv und dann negativ anzusteuern, nachdem der Strom in den Spulen teilweise abgeklungen ist, und umfasst Mittel, um den Strom in den Spulen weiter abklingen zu lassen, nachdem die genannten Spulen negativ angesteuert wurden.
Von großer Bedeutung ist die Tatsache, dass die vorliegende Erfindung einen Motorantrieb verwendet, der in einem abgeglichenen Absetzmodus arbeitet. Man ist der Ansicht, dass dies in Bezug auf Drucker dieses Typs sowie auf damit analoge Motorantriebe neu ist. Der abgeglichene Absetzantrieb arbeitet wie zwei einander ergänzende Absetzkonverter.
Die Verbesserung betrifft die Tatsache, dass der Zyklus in vier Teile unterteilt wird. Der erste Teil des Zyklus steuert den Motor an, bis ein positiver Bezugspunkt erreicht ist. Danach verringert der zweite Teil den Strom zurück mit Gegen-EMK wie bei einem standardmäßigen Absetzkonverter.
Im dritten oder Zwischenteil steuert der abgeglichene Absetzantrieb der vorliegenden Erfindung negativ an, bis ein negativer Bezugspunkt erreicht ist. Schließlich senkt der vierte Teil den Strom mit Gegen-EMK, bis der Zyklus nach dem Rückstellen wiederholt wird.
Der abgeglichene Absetzantrieb ergibt einen Strom mit niedriger Welligkeit im Vergleich zu der Welligkeit im Absetzansteuerungsmodus. Er spricht daher auf Anforderungen nach mehr oder weniger Strom in jedem Schaltzyklus an. Er leitet überschüssige Motorenergie in den Motorwicklungen und nicht im Leistungssystem ab.
Infolge des oben Gesagten wird davon ausgegangen, dass die vorliegende Erfindung einen erheblichen. Fortschritt gegenüber dem Stand der Technik sowohl für Drucker als auch für Motorantriebe analog zu dem Typ von Motoren bedeutet, die wie oben beschrieben eingesetzt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine Perspektivansicht des integral angesteuerten und abgeglichenen Zeilendruckers der vorliegenden Erfindung mit seinem Pendelrahmen, der auf einer mechanischen Basis montiert wird.
2 zeigt eine Perspektivansicht des integral angetriebenen und abgeglichenen Zeilendruckers mit Blick auf die Seite, die der in 1 gezeigten gegenüber liegt, wobei ein Bruchstück der Hammerbankabdeckung und der Bandabdeckung weggelassen wurde, um die Hämmer der Hammerbank freizulegen.
3 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht der Komponenten des integral angetriebenen und abgeglichenen Zeilendruckers in derselben Richtung wie der von 1.
4 zeigt eine Seitenansicht der Verbindungsstäbe zum jeweiligen Antreiben von Hammerbank und Gegengewicht.
5 zeigt einen Seitenriss der jeweiligen Hammerbank- und Gegengewichtverbindungsstäbe, 90° von der in 4 gezeigten Position angetrieben.
6 zeigt eine Ansicht der Antriebswelle mit den Exzentern und Lagern im Schnitt entlang der Linie 6-6 von 4.
7 zeigt eine Seitenansicht der Linearlager, Wellen und Verbindungen in Bezug auf die Hammerbank mit Blick in Richtung der Linie 7-7 von 4.
8 zeigt eine Draufsicht nach unten auf den erfindungsgemäßen Drucker.
9 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht des Motors und des integrierten Schwungrades der vorliegenden Erfindung.
10 zeigt eine Ansicht der relativen Positionen der Magnetabschnitte des Ringmagnets des Motors in Bezug auf die Nord- und Südausrichtung der magnetisierten Abschnitte des Rings.
11A zeigt die elektrischen Anschlüsse für die verschiedenen Spulen des Ständers des Motors der vorliegenden Erfindung mit alternativen Y- oder Delta-Anschlüssen.
11B zeigt die in einer Delta-Konfiguration verbundenen Spulen.
11C zeigt die in einer Y-Konfiguration verbundenen Spulen.
11D zeigt die Spulen des Motors in der Y-Konfiguration, wobei die Spulen 606 bis 616 mit Anschlüssen A, B und C analog zu den Anschlüssen 618, 620 und 622 verbunden sind.
12 zeigt eine grafische Darstellung der Absetzantriebe des Standes der Technik.
13 zeigt eine grafische Darstellung der Druck-Zug-Antriebe des Standes der Technik.
14 zeigt eine grafische Darstellung des abgeglichenen Absetzantriebs der vorliegenden Erfindung.
15 zeigt die den abgeglichenen Absetzantrieb steuernde. Zustandsmaschine.
16 zeigt die Zustandsmaschine mit den Eingangssignalen und dem D/A-Konverter zum Erzeugen der Signale.
17 zeigt eine H-Brücke mit einer Spule analog zu der, die im Motor der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
18 zeigt die Spule des Motors der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit den Komponenten der H-Brücke.
19A zeigt die Implementation des abgeglichenen Absetzantriebs der vorliegenden Erfindung für einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotor.
19B zeigt die Implementation des abgeglichenen Absetzantriebs für einen Gleichstrom-Bürstenmotor.
19C zeigt die Implementation des abgeglichenen Absetzantriebs für einen Gleichstrom-Schrittschaltmotor.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSGESTALTUNGEN
Insbesondere aus den 1 und 2 ist ersichtlich, dass eine Basis 10 mit einer mechanischen Basis verbunden ist und einen Teil eines Gehäuses oder Ständers bilden kann. Unterhalb der Basis 10 befindet sich eine Reihe von Querelementen, die eine Verstärkung bilden. Die Basis 10 ist mit Wellen 12 und 14 an einer mechanischen Basis montiert, die auf der mechanischen Basis rotieren können. So kann die gesamte Druckerkonstruktion gedreht werden, so dass die Hämmer in Bezug auf eine Trommel, gegen die sie schlagen, eingestellt werden können, da die Montagewellen 12 und 14 zwei Abschnitte eines dreiteiligen Rahmens umfassen. Der dritte Abschnitt des Rahmens ist eine Halterung 16, die einstückig mit der Basis 10 ausgebildet ist, um diese in einer starren Beziehung mit einer Montageschraube 18 mit einem Innensechskantkopf 20 zu halten. Die Einstellung kann durch Heben und Senken und Verstellen der Montageschraube 18 erfolgen.
1 zeigt eine Hammerbank 22 der vorliegenden Erfindung von hinten, während 2 die Hammerbank in einem Zustand zeigt, in dem die Hämmer exponiert und in Dreiergruppen auf Stegen 26 ausgebildet sind, die mit der Hammerbank verschraubt sind.
Jeder Hammer 24 hat ein bolzenähnliches Element 64, das gegen ein Band gegen ein darunter liegendes Druckmedium wie z. B. Papier schlägt. Das Band läuft zwischen einer Bandmaske 30 und einer Hammerbankabdeckung 32, die zusammengehalten werden und an der unteren Grenzfläche 34 verbunden sind, befestigt durch vier Magneten, von denen einer als Magnet 38 dargestellt ist.
Eine Leiterplatte 42 mit einer Mehrzahl von Elektronikkomponenten steuert die Hämmer 24 an und ist mit einem Flexikabel 44 verbunden, das wiederum mit einer Abschlussplatte 46 für den Anschluss an eine Zentral- und Datenverarbeitungseinheit verbunden ist.
Ein Leitungsanschluss ist im Klemmenblock 50, eine Logikverbindung durch einen Logikverbinder 52 gegeben.
Aus 7 ist ersichtlich, dass jeder Hammer 24 einen verengten Abschnitt 60 aufweist, der in einem verbreiteten Abschnitt 62 mit einer Spitze 63 am Ende endet. Die Leiterplatte 42, die an der Verbindung 44 endet, stellt die Logik zu elektronischen Ansteuerungskomponenten bereit, damit die Hämmer 24 ausgelöst werden können.
Die Hammerbank 22 ist so befestigt, dass sie von zwei jeweiligen Anätzen angetrieben wird, wobei der Antriebsansatz 72 und der Nachlaufansatz 74 jeweils mit einem Hochfestigkeitsklebstoff an einem konkaven Abschnitt 76 der Hammerbank 22 befestigt sind. Der Antriebsansatz 72 hat einen Antriebsblock 80 mit einem flachen Abschnitt 84, wie in den 4 und 5, ersichtlich ist. Durch den Antriebsansatz 72 und den Nachlaufansatz 74 verläuft jeweils eine Welle 90 und 92, die sich auf den Wellen hin und her bewegen und wie in 7 gezeigt in einem linearen Lager 94 ruhen.
Die Wellen 90 und 92 sind mit vier Klammern 104, 106, 108 und 110 an der Basis l0 befestigt. Diese vier Klammern sind in 3 ausführlicher dargestellt und haben eine konkave Innenfläche 114 zur Aufnahme eines Abschnitts der Wellen. Sie dienen zum Befestigen der Wellen 90 und 92 an den Flachstücken 116 wie in 4 gezeigt. Diese Flachstücke 116 befestigen die Wellen 90 und 92 fest an der Basis 10 und werden von einer Schraube und einer Zwischenscheibe 118 befestigt, die jede Klammer 104, 106, 108 und 110 und ihre zugehörige Welle befestigen.
Eine allgemeine rechteckige Konfiguration bildet das Gegengewicht 130, das die Hammerbank 22 teilweise umgibt und sich hin und her und in entgegengesetzten Richtungen zur Hammerbank 22 bewegt. Das Gegengewicht 130 ist für eine parallele Bewegung mit der Hammerbank 22 in enger Näherungsbeziehung ausgerichtet, und beide werden kollektiv als Pendel bezeichnet. Das Gegengewicht 130 ist ein Druckgussrahmen mit einem oberen Element 132 und einem unteren Element 134. Die Enden des Gegengewichts 130 sind mit aufrechten Abschnitten 136 und 138 versehen, die grob eine rechteckige Öffnung 140 definieren.
Das Gegengewicht 130 ist mit flexiblen Bändern oder Blattfedern 144 und 146 auf der Basis gelagert, die jeweils mit Klammern 150 und 152 und Innensechskantkopfschrauben an der Basis 10 befestigt sind. Die Halteblätter 144 und 146 erlauben eine Hin- und Herbewegung des Gegengewichtes 130 in der Längenrichtung des Gegengewichts. Die Abstützblätter des Gegengewichts 130 sind in 4 in ihrer Antriebsbewegung gebogen dargestellt.
Hammerbank 22 und Gegengewicht 130 werden von einer ersten Welle oder Antriebsstange 170 auf einem Verbindungsstab oder Kurbelarm 172 angetrieben. Der Kurbelarm oder Stab 172 weist ein Kugellager 174 auf, das mit Loctite in eine Öffnung 176 gepresst wurde, die von einer Öffnung 180 gebildet wird, die einen Teil des Kurbelarms oder Stabes bildet. Der Verbindungsstab 172 endet an einem flexiblen Federarm 190, der an das Ende des Verbindungsstabes oder Kurbelarms angeschraubt ist. 4 zeigt die Bewegung in einer relativ ausgerichteten Position, während sie in 5 gebogen dargestellt ist.
Ein zweiter Kurbelarm oder Verbindungsstab 200 ist mit einer länglichen Verbindung 202 mit einer kreisförmigen Öffnung 204 dargestellt, die ein Kugellager 206 enthält. Der Verbindungsstab 200 endet in einem flexiblen Biegefederstabelement 212, das mit Schrauben an einer wiederum von Schrauben gehaltenen Klammer 220 am Gegengewicht 130 befestigt ist.
Zum Antreiben von Hammerbank 220 und Gegengewicht 130 werden die Kurbelarme 172 und 200 um 180° voneinander versetzt von einer Kurbel oder Welle 230 mit zwei integralen, versetzten, exzentrischen, kreisförmigen Abschnitten angetrieben. Ein Exzenter 232 ist mit jedem Verbindungsstab 200 verbunden, und der Exzenter 234 ist mit dem Kurbelarm oder Verbindungsstab 172 verbunden. Diese beiden jeweiligen Exzenter 232 und 234 bewegen sich in dem jeweiligen Kugellager 206 bzw. 174.
Zum Abstützen der Kurbel oder Welle 230 wird eine vordere Tragplatte 240 mit einem Lager 242 verwendet, das für eine Rotationsbewegung in eine Öffnung 244 eingesetzt ist. Die Kurbel oder welle 230 rotiert um eine Achse, die durch die Mitte der Kurbel oder Welle 230 gebildet wird, so dass die exzentrischen kreisförmigen Abschnitte 232 und 234 veranlasst werden, jeweils Kurbelarme oder Verbindungsstäbe 172 und 200 um 180° voneinander versetzt hin und her anzutreiben. Die obige Bewegung ist aus den 4 und 5 ersichtlich.
Während der Hin- und Herbewegung kann sich die Hammerbank 22 in einem gewissen Ausmaß um die Achse der Wellen 90 und 92 drehen. Um diese Rotation zu verhindern, wird eine Drehsicherungsplatte 300 verwendet und mit zwei Schrauben am Einsatzabschnitt 302 an der Hammerbank 22 befestigt. Die Drehsicherungsplatte 300 bildet eine Oberfläche, die fest an einer Knopf- oder Sitzfläche 304 gehalten werden kann. Die Knopf- oder Sitzfläche 304 ist ein scheibenähnliches Element mit einer gerundeten oder konvexen Oberfläche 306 und einem flachen Abschnitt oder einer flachen Oberfläche 308. Der gerundete Abschnitt 306 sitzt innerhalb eines Drehsicherungsnabenelementes 310 mit einem konvexen, gerundeten, becherartigen Sitz zum Aufnehmen der Scheibe. So kann die Scheibe 304 ihre flache Fläche in Beziehung zur Drehsicherungsplatte 300 so einstellen, dass die beiden Flachstücke aneinander liegen.
Die Hammerbank 22 wird durch eine Spiralfeder 320, die an einem Bolzen 322 an der Basis 10 und durch eine Öffnung 324 in der Drehsicherungsplatte befestigt ist, gegen die Drehsicherungsplatte 300 vorgespannt.
Um die Kurbel oder Welle 230 zu drehen, wird ein bürstenloser Gleichstrommotor verwendet, der in einem kreisförmigen Gehäuse 350 mit einem freiliegenden Abschnitt platziert ist. Der bürstenloser Gleichstrommotor wird von drei Leitungen 352 gespeist, die mit einer Leiterplatte 354 mit Anschlüssen verbunden sind, die Leistung zu einem Ständer 356 verteilen. Der Ständer 356 hat eine Reihe von Ständerspulen 358, die so mit den Leiterplattenanschlüssen 354 verbunden sind, dass gestufte Impulse den Motor in Drehung versetzen.
Der Motor ist ein von innen nach außen gekehrter Motortyp mit einem Ferritmagnetring 360 mit Nord-Süd-Polaritäten, die auf die in 10 gezeigte Weise orientiert sind. Der Motor hat einen Schwungradabschnitt 364, der durch Platzierung auf dem Magnetring 360 mit dem Motor verbunden ist, die beide Läufer genannt werden.
Das Schwungrad 364 hat eine Schwungradwelle 366 mit einer Öffnung 368, die die durch sie passierende Kurbel oder Welle 230 aufnimmt, und sitzt in einer Öffnung 370 der Basis 10. Die Öffnung 370 hat eine Halterung 372 und ein Lager (nicht dargestellt), das die Schwungradwelle 366 abstützt, um die Kurbel oder Welle 230 zu drehen.
Das Schwungrad 364 hat eine Mehrzahl von Zähnen, Kerben bzw. Stegen und Nuten 380 bzw. 382 um seine Oberfläche, die gleichmäßig beabstandet sind, ausgenommen dort, wo in 1 ein(e) vergrößerte(r) Raum oder Nut 386 dargestellt ist. Diese(r) vergrößerte Raum oder Nut 386 kann das Äquivalent von zwei Nuten 382 umfassen, damit eine Nichtkontinuität der Stege und Nuten 380 und 382 erfasst werden kann. Dies ermöglicht Telemetrie von Ausrichtung und Geschwindigkeit des Schwungrades 364 und der Welle, mit der/dem entsprechend ausgerichteten Hammerbank 22 und Gegengewicht 130 (kollektiv als Pendel bezeichnet).
Die Stege und Nuten 380 und 382 ermöglichen die Erfassung von Bewegung durch einen veränderlichen Reluktanzmagnetdetektor 390 mit einem mit Leitungen 394 verbundenen. Dauermagnet 392. Bei jeder Passage eines Stegs 380 bewirkt die Magnetausrichtung zwischen Dauermagnet 392 und Spule 391 die Erzeugung eines Signals auf den Leitungen 394.
Der erste Start des Druckers mit vom Motor gedrehter Welle 230 bewirkt eine Rotation derselben mit etwa 250 bis 300 UpM, wonach der Aufnahmeimpuls durch den Sensor 390 stabiler wird. Der Aufnahmeimpuls orientiert Schwungrad 364 und Antrieb in Bezug auf den/die vergrößerten Raum, Spalt oder Nut 386.
Der in den 9, 10 und 11 dargestellte Motor arbeitet auf einer Steuerkreisbasis, bis die ordnungsgemäße Synchronisation erfasst ist. Er arbeitet dann völlig auf Regelkreisbasis, so dass er sich entsprechend den Druckbetriebsanforderungen bewegt.
Die Spulen 356 werden so erregt, dass sie jeweils durch ihre Verbindungen gemäß Darstellung in 11 aneinander gebunden sind. Die Spulen 358 können als eine erste Spule 606 gesehen werden, die mit einer zweiten Spule 608 um einhundertachtzig Grad (180°) davon versetzt verbunden sind. Eine dritte Spule 610 ist mit einer vierten Spule 612 verbunden, die wiederum um einhundertachtzig Grad (180°) von der Spule 610 versetzt ist. Schließlich sind eine fünfte Spule 614 und eine sechste Spule 616 in einem Abstand von einhundertachtzig Grad (180°) verbunden. Diese jeweiligen Verbindungen sind als Anschlüsse, Klemmen oder Leitungen 618, 620 und 622 zu sehen, die diejenigen umfassen, die mit Leitungen 352 verbunden sind oder diese bilden. Mit Spule werden hier die Spulen oder Wicklungen eines Motors bezeichnet.
Gemäß Darstellung in den 11A, 11B, 11C und 11D sind eine Y- und eine Delta-Schaltung Alternativen. Die Verbindung der Spulen und die Y- und Delta-Konfiguration basieren auf der Annahme, dass die Spulen 606 bis 616 mit denen der Y- oder Delta-Konfiguration äquivalent sind, mit Ausnahme der Tatsache, dass sie im Ständer in Y-Konfiguration mit den Anschlüssen A, B und C verbunden sind, die mit den Anschlüssen 618, 620 und 622 äquivalent sind, oder in Delta-Konfiguration, äquivalent mit beiden vorherigen Anschlüssen. Die Y-Konfiguration ist mit Spulen in derselben Ausrichtung wie bei denen im detaillierten Ständer dargestellt.
In der Tat ermöglicht die Y- oder Delta-Konfiguration eine Ansteuerung des Motors mit der vorliegenden Erfindung wie nachfolgend beschrieben in derselben Weise wie diese Spulen des detaillierten Ständers 606 bis 616. Der einzige Unterschied besteht darin, dass sie anders verbunden sind und dementsprechend anders erregt werden. Es ist jedoch zu beachten, dass die Spulen in einer Mehrspulenbeziehung in der Y- oder Delta-Konfiguration dargestellt sind, so dass tatsächlich zwei Spulen mit den Anschlüssen A, B oder C verbunden wurden, die mit den Anschlüssen 618, 620 und 622 äquivalent sind. Dies erlaubt eine Erregung der mehreren Spulen.
Allgemein ausgedrückt, um eine gesteuerte Bewegung zu bewirken, erzeugt die Ansteuerung zum Startzeitpunkt den Fluss einer großen Menge Strom durch eine der Motorspulen, z. B. eines der Paare, wie z. B. das Paar 606 und 608 oder dessen Äquivalent in der Y- oder Delta-Konfiguration. Dadurch wird der Motor in eine bekannte Position gedreht und dann gestoppt. Durch Kurzschließen der beiden anderen Spulenpaare wird die Bewegung gedämpft und Oszillationen werden beseitigt. Nach dem Anhalten des Motors für einen Augenblick wird der Strom durch das nächste Spulenpaar geleitet, so dass der Motor in Drehung versetzt wird. Der Ständer in der Form der Spulen 356 kommutiert nach dem Start mit einer höheren Geschwindigkeit. Wenn der Sensor 390 sowohl Geschwindigkeit als auch Position erfasst, dann wechselt der Antrieb vom Steuermodus in den Regelmodus.
Der abgeglichene Absetzantrieb der vorliegenden Erfindung, der das Kernstück der erfinderischen Aspekte bildet, wird auf den Motor des Druckers der vorliegenden Erfindung angewendet, bei dem es sich um einen dreiphasigen bürstenlosen Gleichstromotor handelt, er kann jedoch auch auf andere Gleichstrommotoren wie z. B. einen DC-Bürstenmotor und einen DC-Schrittschaltmotor angewendet werden. Der Stand der Technik mit Bezug auf die Ansteuerung solcher Motoren ist aus den 12 und 13 ersichtlich.
Aus 12 ist ersichtlich, dass der sich auf einen Absetzantrieb beziehende Stand der Technik. mit Bezug auf Strom (I) auf einer Achse und Implementation, Pulsierung oder Leitung von Strom in Bezug auf jede entsprechende Spule entlang der Zeitachse (T) dargestellt sind.
Wenn die Spulen wie z. B. die in 11 gezeigten Spulen des Motors zunächst in der Absetzkonfiguration des in 12 gezeigten Standes der Technik erregt werden, dann. steigt der Strom (I) bis zu einem bestimmten Wert an, um eine jeweilige Spule anzusteuern. Wenn die Spulen 606 bis 616 beispielsweise mit einem Absetzantrieb erregt werden sollen, dann steigt der anfängliche Eingangsstrom (I) bis auf einen oberen Bezugspunkt wie z. B. Niveau 700 an und beginnt dann abzufallen. Die Anstiegsrate im Strom (I) ist vom oberen Bezugsniveau 700 zum unteren Bezugsniveau 702 nicht regelbar.
Der Absetzantrieb hat jetzt einen Strom mit niedriger Welligkeit, der den Wirkungsgrad verbessert, aber nicht leicht regelbar ist. Es ist klar, dass Welligkeitsstrom in einer Motorwicklung überschüssige Wärme erzeugt und den Wirkungsgrad des Motors verringert.
Der Nachteil des Absetzantriebs besteht darin, dass er den Ausgangsstrom (I) nicht nach Bedarf verringern kann. Dies macht es schwierig, lineare Steuerschaltungen zu verwenden. Der Absetzantrieb steuert grundsätzlich positiv an, bis ein Bezugspunkt wie z. B. der Bezugspunkt 700 erreicht ist. Der Strom geht dann im nächsten Zyklus bis zum Niveau 702 zurück. Der Gegen-EMK des Motors bestimmt die Stromabnahmerate.
Eine Verlangsamung eines Motors oder eine Reduzierung des Wicklungsstroms beim Schrittschalten oder Pulsieren erfordert ein Setzen des Absetzantriebs in einen Bremszustand, der für überschüssigen Strom blind ist, oder ein Umschalten der Brücke in den Umkehrmodus. Dies verursacht eine Unterbrechung des Steuersystems und kann von einer linearen Schaltung nicht leicht bewältigt werden.
13 zeigt den Effekt der Druck-Zug-Schaltung auf die Spulen in Bezug auf den Anstieg des Stroms (I). Der Druck-Zug-Schaltkomplex kann Strom nach Bedarf erhöhen und verringern, leidet aber an einem Strom mit hoher Welligkeit. Dies erzeugt erhebliche Ineffizienzen. Die Stromkurve des Druck-Zug-Konverters von 13 treibt den Strom bis zu einem Bezugspunkt 704 durch die positive (P) Schubphase und zieht ihn dann negativ (N) bis zu einem Bezugspunkt 706 herunter, der die untere Referenz ist. Die Bezugsspannung kann ganz nach Belieben innerhalb der Spulen des Motors gewählt werden.
Um vom Bezugspunkt 704 zum tieferen Bezugspunkt 706 zu kommen, wird die Brücke umgekehrt, und der Strom wird negativ (N) angesteuert, bis der nächste Zyklus beginnt. Das Verlangsamen oder Reduzieren des Stroms in einem Druck-Zug-Design wird linear gesteuert. Aufgrund der/des überschüssigen Motorenergie oder Stroms wird dieser Strom jedoch zurück auf die Stromquelle oder -versorgung gesetzt. Dies kann zusätzliche Schaltungen im Leistungssystem erfordern, um die gespeicherte Energie abzuleiten, wenn der Strom vom Bezugspunkt 704 auf den Bezugspunkt 706 gezogen wird.
Die Erfindung hierzu, nämlich der abgeglichene Absetzantrieb, ist aus 14. ersichtlich. Zusammenfassend arbeitet er wie zwei einander ergänzende Absetzkonverter. Der Zyklus ist in vier Teile unterteilt. Der erste Teil des Zyklus steuert positiv (P) vom Strombzugspunkt 708 zum Strombezugsniveau 710 an. Wenn der positive (P) Bezugspunkt bei 710 erreicht ist, dann wird ein e) Abnahme oder Abklingen des Stroms (I) in der Nähe des zweiten Abschnitts der Phase zugelassen, nämlich von Bezugspunkt 710 zu 712. Dies ist grundsätzlich wie beim Absetzkonverter. Aber vom Bezugspunkt 712 zu 714 wird eine dritte oder Zwischenphase realisiert, in der das erfindungsgemäße System negativ (N) ansteuert, bis der gewünschte negative Bezugswert erreicht ist. Danach wird in der vierten Phase von Bezugspunkt 714 zu 716 der Strom. mit Gegen-EMK verringert, bis der Zyklus wieder vom unteren Bezugspunkt 708 zu 710 und dann wieder durch die zweite Phase zu 712 und die dritte oder Zwischenphase zu 714 zum Bezugsniveau 708 wiederholt wird.
Wenn der Stromänderungsbedarf groß ist und einer der Ansteuerungsteile des Zyklus nicht endet, dann kann er so lange fortgesetzt werden, bis der Bezugswert 708 erreicht ist. Der komplementäre positive (P) oder negative (N) Zyklus wird bei Bedarf übersprungen.
Der in 14 schematisch dargestellte abgeglichene Absetzantrieb spricht auf eine Anforderung nach mehr oder weniger Strom in jedem Umschaltzyklus an und führt überschüssige Motorenergie in der Motorwicklung und nicht im Leistungssystem ab.
Die Anwendung des obigen abgeglichenen Absetzantriebs bei Implementation in den Spulen lässt sich spezifischer im H-Brückenantrieb ersehen, der in den 17 und 18 dargestellt ist.
Als Beispiel für einen H-Brückenantrieb zeigt 17 eine H-Brücke mit MOSFET-Feldeffekttransistoren (FETs) 720, 722, 724 und 726. Diese FET-Schalter oder -Transistoren in der Brücke leiten oder pulsieren Strom zu einer bestimmten Spule wie z. B. der Spule 728, die mit den Spulen 606 bis 618 oder denen in der Y- oder Delta-Konfiguration des Motors analog wären. Für dieses besondere Beispiel verlangt die Spule 728, die grundsätzlich eine kombinierte Spule aus zwei Spulen der Motorwicklung wäre, um positiv (P) erregt zu werden, dass die FETs 720 und 726 eingeschaltet sind. Wenn eine positive Ansteuerung über eine Spule wie die beispielhafte Spule 728 gewünscht wird, dann wird der FET 720 zusammen mit FET 726 eingeschaltet, so dass der Strom in der Richtung von positiv (P) zu negativ (N) fließt.
Wenn ein Stromfluss in der entgegengesetzten Richtung von der Minus- zur Plusseite der beispielhaften Spule 728 gewünscht wird, dann schalten FET 724 und FET 722 ein, so dass der Strom in der anderen Richtung fließen kann. Damit Strom zirkulieren kann, werden die beiden FETs 722 und 726 eingeschaltet, so dass der Stromfluss zirkuliert und die Spule in keiner Richtung ansteuert.
Wenn man einmal speziell 18 betrachtet, dann wird ersichtlich, dass dies eine Implementation der FETs mit den Spulen L1, L2 und L3 ist, die mit den jeweiligen Spulen der Motorwicklungen 606, 608, 610, 612, 614 und 616 äquivalent sind. Diese Spulen L1, L2 und L3 sind auch mit denen in der Y- oder Delta-Konfiguration äquivalent, so dass die Spulen wie konfiguriert insoweit ähnlich wären, wie sich die FET-Treiber auf diese Spulen beziehen. Ebenso wird eine geteilte H-Brücke verwendet, so dass keine volle H-Brücke für die drei Spulen L1, L2 und L3 benötigt wird.
Um die Erfindung gemäß 18 zu implementieren, sind die FETs 730 und 732 mit den Spulen L1 sowie mit den FETs 734 und 736 verbunden dargestellt. Bei einem positiven Ansteuern der Spulen fließt Strom durch FETs 734 und 732, wenn sie eingeschaltet sind. Bei negativem Ansteuern werden die FETs 730 und 736 eingeschaltet. Wenn der Strombedarf gedeckt ist und eine minimale Änderung gewünscht wird, dann wird ein Rezirkulationsmodus aktiviert. Rezirkulation wird durch Einschalten der FETs 736 und 732 erzielt, oder alternativ können aus Gründen der gemeinsamen Wärmenutzung FETs 734 und 730 verwendet werden. Um den Strom in den beiden jeweiligen FETs für eine vorgeschriebene Zeitperiode fließend zu halten, werden Kondensatoren 740 und 742 verwendet und geladen gehalten.
Wenn die Spulen L2 eingeschaltet werden sollen, dann fließt Strom von FET 730 zu FET 746. Bei Anwendung der Implementation einer negativen Ansteuerung werden FET 748 und FET 732 eingeschaltet. Rezirkulation wird durch Einschalten der FETs 732 und 746 erzielt, alternativ können die FETs 730 und 748 verwendet werden. Um den Stromfluss positiv zu halten, wird gemäß Darstellung ein Kondensator 750 zwischen dem Gate des FET 748 und dem Anschluss an der Spule L2 verwendet, die geladen gehalten wird.
Auf gleiche Weise werden, wenn die Spulen L3 mit einem positiven Strom gespeist werden sollen, FET 734 und 746 eingeschaltet, wobei Kondensator 742 geladen gehalten wird. Wenn die Spulen L3 eine Implementation eines negativen Stroms verlangen, dann werden die FETs 748 und 736 eingeschaltet. Rezirkulation wird durch Einschalten der FETs 746 und 736 erzielt, alternativ können die FETs 748 und 734 verwendet werden.
Das oben Gesagte zeigt allgemein die Implementation des Ein- und Ausschaltens der FETs, um die abgeglichene Absetzwirkung von 14 zu erzeugen. Um jedoch die jeweiligen FETs wie in 18 gezeigt für die H-Brücke als Reaktion auf eine bestimmte Spule einzuschalten, muss der Zustand der Spulen ermittelt werden, und diese müssen durch ein System gesteuert werden, bei dem es sich in diesem Fall um eine digitale Zustandsmaschine handelt. Die Zustandsmaschine ist in einer kreisförmigen Logikkonfiguration und dem Diagramm von 15 umrissen.
Im Allgemeinen erzeugt die Zustandsmaschine von 15 zwei Systemtakte um 90° phasenverschoben für die Synchronisation. Zwei Auffrischsignale werden von einem Systemtakt um 180° phasenverschoben erzeugt, eines für die positive Zeit und eines für die negative Zeit. Eine Auffrischung wird für jeden oberen oder positiven Bootstrap-Ansteuerungskondensator benötigt, dargestellt als die oberen Antriebskondensatoren 740, 742 und 750.
Ein globaler Reset ergibt die Summierung dieser Auffrischsignale. Die Zustandsmaschine wartet auf eine Auffrischung, danach beginnt ein positiver oder negativer Zyklus. Für ein Verständnis der Zustandsmaschine von 15 wird unterstrichen, dass diese auf eine Auffrischung wartet und dass dann ein positiver oder negativer Zyklus beginnt. Zur Betrachtung der Zustandsmaschine sei angenommen, dass gerade ein positiver Zyklus beginnt. Daher ist der Ausgabezustand während der Auffrischung P (positiv oder Druck gleich null) und N (negativ oder Zug gleich null). Während des positiven Zyklus ist P (Druck) eins (1), und N (Zug) ist null (0). In der Tat wird eine positive Ansteuerung P durch die Brücke wie z. B. die Brücke implementiert, die zuvor für das Beispiel in den 17 und 18 angeführt wurde.
Die Zustandsmaschine fährt so lange fort, bis der Strom in den analogen Schaltungen in einer bestimmten Spule größer ist als. der Befehl, oder bis eine positive P-Auffrischung erreicht ist. Nach der Auffrischung wird der positive P-Zyklus fortgesetzt. Wenn das positive P-Stromniveau erreicht ist, beendet die Zustandsmaschine den positiven P-Zyklus und wartet auf die negative N-Auffrischzeit von P (Druck gleich null) und N (Zug gleich null). Wenn eine negative N-Auffrischung fertig ist, dann beginnt der negative Zyklus und der Ausgang ist P (Druck gleich null) und N (Zug gleich eins). Die Schaltung wartet wieder auf einen Analogeingang, der besagt, dass der Strom geringer ist als der Befehl für eine Auffrischung danach. Nebenbei bemerkt, die Zustandsmaschine erzeugt auch einen Ausblendimpuls für die analoge Schaltung, der eine zu starke Störung verhütet und versucht, zu Beginn jedes positiven oder negativen Zyklus einen sauberen Start zu gewährleisten.
Wenn man einmal spezieller die Zustandsmaschine von 15 mit Bezug auf den abgeglichenen Absetzantrieb wie den von 14 betrachtet, dann lässt sich der Ablauf zum Steuern der Eingabe in die Spulen ersehen. Die Eingänge der Zustandsmaschine sind die analogen Komparatoren, die die Größe des Zugs oder der positiven Impulse zu den Spulen (MAG-P) und die Größe des Zugs oder der negativen Impulse zu den Spulen (MAG-N) bilden. Ebenso sind die Timing-Signale R (Reset), RP (positiv auffrischen) und RN (negativ auffrischen) wie gezeigt. Die Ausgänge sind die P- und N- Signale, die die Ausgabebrücke steuern, wie in den späteren Figuren ersichtlich wird.
Das normale Fortschreiten durch die Zustände der Maschine ist A, B, D, E, F und H. Timing-Impulse RP und RN sowie Eingänge MAG-P und MAG-N bestimmen die Durchlaufgeschwindigkeit durch die Zustände mit Bezug auf die Stromreferenzwerte für die Spulen. Die MAG-P und MAG-N Komparatoren sind blind, es sei denn, dass die Brücke positiv (Zustand B) oder negativ (Zustand F) ansteuert.
Der Controller sendet einen Ausblendimpuls, bevor ein positiver oder negativer Zyklus beginnt (Zustand ACEG). Der Ausblendimpuls gewährleistet, dass sich der Strom-Feedback-Verstärker unterhalb des Komparatorreferenzwertes befindet.
Zwei Auffrischsignale RP und RN werden von einem Systemtakt um 180° phasenverschoben erzeugt: RP für positive Zeit und RN für negative Zeit. Eine Auffrischung wird für den oberen Bootstrap-Ansteuerungskondensator wie z. B. die in 18 gezeigten Kondensatoren benötigt, d. h. den Kondensatoren 730, 742 und 750. Wenn MAG-P oder MAG-N nicht vor RP oder RN enden, dann tritt die Maschine in C oder G ein, um die Ansteuerungsbrückenkondensatoren 740, 742 und 750 aufzufrischen. Nach dem Auffrischen fährt die Maschine mit der Ansteuerung fort, bis MAG-P oder MAG-N in Bezug auf die entsprechenden Bezugsniveaus erfüllt sind. Ein globaler Reset R ist die Summierung von RP und RN. Die Zustandsmaschine wartet dann auf einen Reset und beginnt mit einem positiven P- oder negativen N-Zyklus.
Zur weiteren Erläuterung betrachten wir einmal die Zustandsmaschine, wobei ein Strich über einer bestimmten Nomenklatur sich auf die Tatsache bezieht, dass sie nicht existiert oder sich nicht in diesem Zustand befindet. Wenn wir den Reset A mit Bezug auf Reset R betrachten, der als Punkt 760 bezeichnet wird, dann wird ersichtlich, dass der Zyklus beginnt und dass es bei 762 keinen Reset gibt. Während des Reset-Zustands 760 werden die Kondensatoren aufgefrischt. An Punkt 764 beginnt der positive Zyklus, bei dem es sich um das anfängliche Bezugsniveau handelt. Dies ist dann, wenn die Spulen positiv angesteuert werden, so wie wenn man von Punkt 708 ausgeht, um die Spule wie in 14 gezeigt positiv anzusteuern. Wenn das MAG-P Signal zu dem Zeitpunkt, an dem eine Auffrischperiode erforderlich ist, nicht erfüllt ist, dann erfolgt das Auffrischen der Kondensatoren wie diese Kondensatoren 730, 742 und 750 bei 768, durch das RP-Signal 766 befohlen.
In Zustand B, in dem der Ausgang gleich oder größer ist als der positive P Ausgang, geht die Größe der positiven Auffrischung MRG-P weiter in Zustand D, der in dem Zyklus als Punkt 770 dargestellt ist. In Zustand D wird ein Abklingen des Stroms mit der Gegen-EMK gelassen. Dies ist äquivalent mit Punkt 710 von 14, wo das Abklingen des Stroms in der Spule auftritt. An dieser Stelle kann aufgrund der asynchronen Natur des MAG-P Signals keine volle Auffrischung garantiert werden, aber es erfolgt ein Reset R in der Richtung und durch den Zyklus 772, bis ein Reset an Punkt 774 erzielt ist. An Punkt 774 wartet der Zyklus, bis das Reset-Signal bei 776 abbricht, und gewährleistet eine volle Auffrischung.
An Punkt 778 beginnt der negative Zyklus, so dass die Zustandsmaschine den Strom in negativer Richtung ansteuert. An diesem Punkt sieht man, dass sie ihn in dem grafischen Beispiel von 14 in der Richtung von Punkt 712 zu 714 ansteuert. Wenn das MAG-N Signal nicht erfüllt ist, wenn eine Auffrischungsperiode erforderlich ist, dann erfolgt eine Auffrischung bei Zustand 780 durch RN 782 gesteuert.
Die negative Ansteuerung wird fortgesetzt, bis das MAG-N Signal 784 erfüllt ist. Wenn MAG-N erfüllt ist, dann rezirkuliert der Strom und klingt mit einer auf der Gegen-EMK basierenden langsamen Rate ab. Aufgrund der asynchronen Natur von MAG-N wird eine zusätzliche garantierte Auffrischperiode zwischen 786 und 780 auf der Basis von Reset 788 erzeugt. Dies ergibt ein Abklingen des Stroms von Punkt 714 zu 708 der grafischen Darstellung des Spulenstroms in 14. Reset beginnt dann an Punkt 788, so dass der Zyklus dann wieder an Punkt 760 beginnen kann, um den positiven Impuls zu erzeugen, der dann wieder von Punkt 708 zu Punkt 710 der Implementation des Erregens der Spule wie in 14 gezeigt gehen muss.
Die in 16 gezeigte lineare Schaltung leitet die Zustandsmaschine, wenn der Strombedarf gedeckt ist. Der Strom aus den Motoransteuerungsbrücken wie den in 18 gezeigten Brücken oder die Implementation der verallgemeinerten Brücke in 17 wird durch einen einzelnen Abfühlwiderstand geleitet. Das Signal von dem Abfühlwiderstand wird pegelverschoben und verstärkt.
Ein schnelles Impulsbreitenmodulationssignal (PWM) auf Leitung 800. wird als Befehlssignal verwendet. Dies ist das Signal, das die Größe MAG-P des positiven Impulses (Druck) oder die Größe MAG-N des negativen Impulses (Zug) bereitstellen soll. Das Impulsbreitenmodulations-(PWM)-Signal 800 wird von einem D/A-Wandler (DAC) 802 empfangen, der ein Signal auf Leitung 804 oder 806 erzeugt, um die jeweilige Größe des positiven P Signals (Druck) oder die Größe des negativen N Signals MAG-N (Zug) zu vergleichen.
Die Stromabfühlung erfolgt auf Leitung 810 und wird durch einen Verstärker verstärkt, der durch den Verstärker 812 einen Verstärkungsfaktor von vier erzeugt. Dieses Signal auf Leitung 814 wird dann von Komparatoren 816 und 818 mit Signalen auf den Leitungen 804 und 806 verglichen. Diese Komparatoren 816 und 818 lassen es dann zu, dass das verglichene Signal, bei dem es sich um das MAG-P oder MAG-N Signal handelt, in die Zustandsmaschine von 15 geleitet wird, was mit einem Taktgeber erfolgt. Der Ausgang der Zustandsmaschine ist dann der P- oder N-Ausgang in der Form des MAG-P oder MAG-N Ausgangs gemäß 15.
Zwischen dem Ausgang der Zustandsmaschine in Bezug auf die P- und N-Signale bewirken eine Ausgabebrücke und der Schaltkomplex, der zum Konvertieren der Logiksignale und der Gate-Ansteuerungssignale benötigt werden, dass die Brücken wie z. B. die in den 17 und 18 gezeigten Brücken die Leistung zum Steuern des Motors bereitstellen.
DC-Bürstenmotoren arbeiten mit einem Controller und zwei Halbbrücken. Die obere und die untere Halbbrücke ergänzen sieh und werden direkt von den P- und N-Ausgängen der Zustandsmaschine angesteuert.
Schrittschaltmotoren arbeiten mit zwei Controllern und zwei H-Brücken. Sie werden wie die DC-Bürstenmotoren konfiguriert und gesteuert. Die bürstenlosen DC-Motoren arbeiten mit einem Controller und drei Halbbrücken. Das Pund das N-Signal werden in eine Kommutatorschaltung gespeist und werden von einem Mikroprozessor oder von Hall-Sensoren gesteuert. Der Kommutator ergänzt jede obere und untere Halbbrücke. P und N werden während der Rotation des Motors zu zwei der drei Halbbrücken bewegt.
Ein Sonderfall zum Starten des bürstenlosen DC-Motors arbeitet mit allen drei Halbbrücken gleichzeitig. Zwei Halbbrücken wie die in 18 gezeigten arbeiten mit demselben Signal, so dass effektiv eine Wicklung des Motors kurzgeschlossen wird. Durch das Kurzschließen einer Wicklung werden anfängliche Positionierungsoszillationen beim Start des Motors mit den in 18 gezeigten Wicklungen gedämpft.
Wenn man 19 genauer betrachtet, dann sieht man, wo die Ausführung eines dreiphasigen bürstenlosen DC-Motors gezeigt wird (BDC-Motor); es sind eine Gleichstrom-Bürstenmotorimplementation (DC-Motor) und ein Gleichstrom-Schrittschaltmotor (DC-Schritt-Motor) zu sehen.
Beim Implementieren des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors wie im oberen Teil von 19 gezeigt wird ersichtlich, dass ein Befehl von einem Prozessor oder DAC 802 zur Zustandsmaschine gesendet wird. Das Signal vom DAC ist eines, das vom Komparator verglichen und dann angelegt wurde. Der Ausgang von der Zustandsmaschine, nämlich Ausgang P oder N für die Druck-P- oder jeweiligen Zug-N-Funktionen wird dann zu einem Drehstromkommutator gesendet. Der Kommutator legt die P- oder N-Signale an die korrekten Halbbrücken und die Spule des Motors gemäß den Positions- und Dämpfungseingängen an. Diese Eingänge können von einem Prozessor kommen oder können von Sensoren wie z. B. Hall-Effekt-Sensoren abgeleitet werden. Leistung wird dann zum bürstenlosen Gleichstrommotor zur jeweiligen Spule gespeist. Strom-Feedback wird in der oben angegebenen Weise zurück zur Zustandsmaschine gespeist.
Die DC-Bürstenmotorimplementation (DC-Motor) übernimmt auch die Ausgabe von Prozessor oder DAC. Dieser wird so an die Zustandsmaschine angelegt, dass ein Ausgang P oder N auf die jeweiligen Leitungen P und N gesetzt und dann umgekehrt wird, so dass die Umkehrung jeweils von oben nach unten an den oberen und unteren Brückeneingängen für die P-Leitung und den oberen unteren Eingängen für die N-Leitung oder das Gegenteil jeweils für jede wäre. Die Leistungs-H-Brücke ermöglicht dann ein Strom-Feedback zur Zustandsmaschine für die jeweilige Spule des DC-Motors. Der DC-Bürstenmotor arbeitet mit interner mechanischer Kommutation zum Wählen der richtigen Spule. In der Tat betrachtet der Gleichstrommotor bei jedem Zuführen von Leistung nur eine Spule, der Zustandsmaschinenausgang braucht nicht wie in der B-Gleichstrommotorimplementation kommutiert zu werden.
Der DC-Schrittschaltmotor erfordert eine individuelle Steuerung jeder Spulenschaltung für einen ordnungsgemäßen Betrieb. Die DC-Schrittschaltmotorimplementation erfordert, da zwei Spulen vorhanden sind, zwei Zustandsmaschinen. Die beiden jeweiligen Zustandsmaschinen fungieren in derselben Weise wie die DC-Motorimplementation für jede jeweilige. Spule. In der Tat erfordert eine Spule P- und N-Signale mit den jeweiligen oberen und unteren Teilen für das P- (Druck) Signal und das N- (Zug) Signal zur Leistungs-H-Brücke. Die Leistung zur jeweiligen Spule wird dann zum Gleichstrom-Schrittschaltmotor gespeist. Zu welcher Spule, weil jeweils zwei Zustandsmaschinen, zwei Leistungs-H-Brücken und zwei Eingänge notwendig sind, ist eine Frage der Steuerung von dem Prozessor und einem DAC, die jeweils für jede Spule des DC-Schrittschaltmotors mit der Zustandsmaschine verbunden sind.
Aus der obigen Spezifikation wird ersichtlich, dass die vorliegende Erfindung zum Steuern des Antriebs von Motoren für alle Druckertypen sowie den Zeilendrucker der vorliegenden Erfindung anwendbar ist. Sie ist ferner in Bezug auf verschiedene Motoren anwendbar, einschließlich dreiphasiger bürstenloser DC-Motoren, DC-Bürstenmotoren und DC-Schrittschaltmotoren. Man ist demzufolge der Ansicht, dass die vorliegende Erfindung in Bezug auf die nachfolgenden Ansprüche in einem breit gefächerten Sinne zu verstehen ist.

Claims

Rasterdrucker, umfassend: eine Mehrzahl von Hämmern (24, die teilweise eine Hammerbank (22) bilden, Motor mit Spulen (606, 608, 610, 612, 614 und 616) zum Antreiben der genannten Hammerbank (22), Mittel zum Freigeben der genannten Hämmer (24) zum Bedrucken eines Druckmediums, ein mechanisch mit der genannten Hammerbank verbundenes Gegengewicht (130), und Mittel zum Verbinden der Position des genannten Motors mit der Position der genannten Hammerbank (22), dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Antreiben die Aufgabe hat, die genannten Spulen (606, 608, 610, 612, 614 und 616) positiv von einem Anfangsbezugspunkt aus und dann negativ anzusteuern, nachdem der Strom in den Spulen teilweise abgeklungen ist, und um den Strom in den Spulen weiter abklingen zu lassen, nachdem die genannten Spulen negativ zum genannten Anfangsbezugspunkt angesteuert wurden (606, 608, 610, 612, 614 und 616).
Drucker nach Anspruch 1, ferner umfassend: Mittel zum Treiben von Strom durch eine der genannten Spulen (606, 608, 610, 612, 614 und 616) des Motors, während die restlichen Spulen für eine anfängliche Ansteuerung des Motors im Steuermodus kurzgeschaltet werden.
Drucker nach Anspruch 2, ferner umfassend: Mittel zum Ansteuern des Motors im Regelmodus nach dem Ansteuern des Motors im Steuermodus.
Drucker nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem das genannte Mittel zum Ansteuern der genannten Spulen (606, 608, 610, 612, 614 und 616) eine Zustandsmaschine umfasst, um den Strom zu den genannten Spulen von einem Anfangsbezugspunkt aus positiv zu steuern, dann den genannten Strom auf einen Zwischenbezugspunkt abklingen zu lassen, dann einen negativen Strom zu den genannten Spulen bis zu einem zweiten Zwischenbezugspunkt zu speisen und dann den Strom in den genannten Spulen auf den Anfangsbezugspunkt abklingen zu lassen.
Drucker nach Anspruch 4, ferner umfassend: eine H-Brücke mit einer Mehrzahl von Transistoren, die mit den genannten Spulen verbunden sind, und Kondensatoren, die zwischen dem Gate des genannten Transistors und den genannten Spulen geschaltet sind.
Drucker nach Anspruch 5, ferner umfassend: von einem D/A-Wandler abgeleitete Signalmittel und Komparatoren, um die genannte Zustandsmaschine mit einer Größe der positiven bzw. negativen Ströme zum Ansteuern der genannten Motor zu versorgen.
Drucker nach Anspruch 5, ferner umfassend: Vorrichtung zum Erhalten einer Ladung auf zwischen einem Gate des genannten Transistors und den genannten Spulen geschalteten Kondensatoren durch die genannte Zustandsmaschine.
Verfahren zum Antreiben. eines Rasterdruckers, umfassend: Bereitstellen von Mitteln zum Freigeben der genannten Hämmer zum Bedrucken eines Druckmediums, Kompensieren der genannten Hammerbank durch ein Gegengewicht, das mechanisch mit der genannten Hammerbank verbunden ist, und Bereitstellen eines Motors mit Spulen zum Antreiben der genannten Hammerbank, wobei das Verfahren gekennzeichnet ist durch Betreiben der Mittel zum Ansteuern der genannten Spulen positiv ab einem Anfangsbezugspegel und dann negativ, nachdem der Strom in den Spulen teilweise abgeklungen ist, und durch weiteres Abklingenlassen des Stroms in den Spulen nach negativem Ansteuern der genannten Spulen auf den Anfangsbezugspegel.
Verfahren nach Anspruch 8, umfassend Erregen der genannten Spulen auf einem Anfangsbezugspegel mit Strom auf einen oberen Bezugspegel, Abklingenlassen des Stroms in den genannten Spulen von dem genannten oberen Bezugspegel auf einen Zwischenbezugspegel, Negativtreiben des Stroms in den genannten Spulen ab dem genannten Zwischenbezugspegel auf einen zweiten Zwischenbezugspegel und Abklingenlassen des Stroms in den genannten Spulen auf den genannten Anfangsbezugswert.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, ferner umfassend: anfängliches Ansteuern des genannten Motors in einem Steuermodus und danach in einem Regelmodus.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend: Bereitstellen einer Zustandsmaschine zum Steuern des Stroms zu den genannten Spulen in Bezug auf vorgegebene Bezugspegel.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner umfassend: Senden von Signalen bezüglich des Wertes des Stroms in den Spulen, Vergleichen der Signale des Stroms in den genannten Spulen, Anlegen des genannten Vergleichs an die genannte Zustandsmaschine und Ansteuern der genannten Spulen mit Bezug auf positiven und negativen Strom durch die Zustandsmaschine.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend: Bereitstellen einer H-Brücke mit Transistoren, die mit den genannten Motorspulen verbunden sind, Bereitstellen eines Kondensators zwischen den Gates von wenigstens einem der genannten Transistoren in jedem Schenkel der genannten H-Brücke zu den genannten Spulen und Bereitstellen von Mitteln zum Erhalten einer Ladung auf den genannten Kondensatoren.