|
(11) | EP 0 379 129 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
|
|
| (54) |
Abtastvorrichtung für Taktscheiben zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung in Schreib- oder Büromaschinen ähnlicher Bauart Scanning device for timing discs to send signals to a control circuit in a typewriter or similar office machine Dispositif de balayage pour disque générateur de cadence destiné à envoyer des signaux à un circuit de commande pour machine à écrire ou autre machine de bureau |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung für Taktscheiben zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
[0002] Abtastvorrichtungen werden beispielsweise bei inkrementalen und oder absoluten digitalen Längen- oder Winkelmeßsystemen verwendet, bei denen Fotoelemente einen durch die Teilungen eines Maßstabes und einer Abtastplatte modulierten Lichtstrom in elektrische Signale umwandeln, die der Ermittlung und digitalen Anzeige von Weginformationen dienen.
[0003] So ist es bekannt, die Position des Schreibwerks relativ zur Schreibwalze bzw. dem Aufzeichnungsträger durch optische Abtastung der Schlitze einer Abtastscheibe zu bestimmen, die auf der Motorwelle des antreibenden Gleichstrommotors befestigt ist. Zur eindeutigen Erfassung der Position sind normalerweise zwei inkrementale Abtaster notwendig, die bei Drehung der Welle zwei elektrisch um 90° phasenverschobene Impulssignale abgeben. Zur Bestimmung der Position des Schreibwerkes werden die von den optischen Abtastern vorgegebenen Impulse aufsummiert, und zwar in der einen Bewegungsrichtung des Schreibwerkes mit positivem und in der anderen mit negativem Vorzeichen. Das positive oder das negative Vorzeichen wird hierbei aus der Phasenlage der beiden Impulssignale gefunden. Die bei dieser Anordnung verwendeten Abtaster werden elektrisch justiert, was relativ aufwendig ist.
[0004] Weiterhin zeigt die US-PS 42 70 868 eine digitale Steuerungseinrichtung für einen Gleichstrommotor in Druckern, wobei keine auf der Welle des Gleichstrommotors befestigte Abtastscheibe in Verbindung mit einem Detektor eine Serie von Impulsen erzeugt, deren Zeitfolge umgekehrt proportional der Drehzahl des Gleichstrommotors ist. Die Zeit zwischen diskreten Positionen der Motorwelle wird mit einer Soll-Zeit verglichen und die Differenz in einem Register gespeichert. Diese Differenz wird in ein pulsweites moduliertes Signal umgewandelt, das direkt die Drehzahl des Motors steuert.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abtastvorrichtung für Taktscheiben mit über den Umfang gleichmäßig verteilten lichtdurchlässigen Schlitzen zur Abgabe von Signalen eine Auswerteschaltung zu schaffen, die ein einfaches Abgleichen der Maximalwerte der Ausgangsspannungen in Lichtempfängern einer die Schlitze abfühlenden Lichtschrankenanordnung auf eine vorgegebene Spannung mit einfachsten Mitteln ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung vorteilhaft gelöst.
[0006] Die an den Ausgangskanälen anstehenden Signale sind auf einfachste Weise auf einen vorgegebenen Wert abgleichbar. Zu diesem Zweck sind Blenden verschwenkbar angeordnet, die mittels eines einfachen Werkzeuges, z. B. eines Schraubendrehers, in den Querschnitt des von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahlenbündels mehr oder weniger einschwenkbar sind, derart, daß der Maximalwert der Pegelspannung auf einen vorgegebenen Spannungswert schnell und bequem einstellbar ist.
[0007] Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- einen Antriebsmotor mit der Abtastvorrichtung,
- Figur 2
- ein Blockschaltbild der Regelschaltung,
- Figur 3
- Einzelheiten aus Figur 2,
- Figur 4
- Darstellung der Encodersignale vor der Abgleichung und
- Figur 5
- Darstellung der Encodersignale nach der Abgleichung.
[0008] Die Figur 1 zeigt einen Gleichstrommotor 1, auf dessen Antriebswelle 2 eine Taktscheibe 3 mit über den Umfang gleichmäßig verteilten lichtdurchlässigen Schlitzen 4 befestigt ist. Diese Schlitze 4 werden von einer als Stellungsfühler ausgebildeten Lichtschrankenanordnung 5 mit einer Lichtquelle 6 und zwei Lichtempfängern 7, 8 abgetastet, die bei einer Drehbewegung der Taktscheibe 3 Impulse für einen Zähler 9 zur Zählung in positiver oder negativer Richtung liefert. Dieser Zähler 9 steht mit einer Steuerschaltung 10 in bekannter Weise in Wechselverbindung, die diese Signale zur Auswertung, insbesondere zur Lagesteuerung des von dem Gleichstrommotor 1 getriebenen, nicht dargestellten Abtriebsteiles, z. B. einer drehbar gelagerten Typenscheibe oder eines längsverschiebbaren Schlittens. Der Gleichstrommotor 2 wird übrigens über eine Brückenschaltung 11 von der Steuerschaltung 10 angesteuert. Wird der Gleichstrommotor 1 aus dem Stillstand durch Bestromung von der Brückenschaltung 11 durch die Steuerschaltung 10 in Drehbewegung versetzt, so wird die Drehrichtung durch die Steuerschaltung 10 bestimmt. Bei generatorischer Abbremsung des Gleichstrommotors 1 bis zum Stillstand, d. h. wenn die Steuerschaltung 10 den Gleichstrommotor 1 nicht mehr bestromt, wird die positive oder negative Drehrichtung von einem Drehrichtungsdiskriminator 12 bestimmt. Das von dem Drehrichtungskriminator 12 abgegebene Signal 17 wird im Zähler 9 als Steuerkriterium für den Zählvorgang der von der Lichtschrankenanordnung 5 erhaltenen Impulse in positiver oder negativer Richtung bewertet, so daß durch die im Zähler 9 stehende Zahl die Position für die von dem Gleichstrommotor 1 bewegte Typenscheibe oder der von dem Gleichstrommotor bewegte Schritten eindeutig bestimmt ist.
[0009] Die als Stellungsfühler bzw. Encoder dienende Doppellichtschrankenanordnung 5 ist in einem U-förmig ausgebildeten Lagerbock 14 angeordnet, wobei die Lichtquelle 6 ineinem Arm 15 und die beiden Lichtempfänger 7, 8 in dem anderen Arm des Lagerbockes 14 angeordnet sind. Der Lagerbock 14 ist mit einer Steuerplatine 13 fest verbunden, auf der auch die Steuerschaltung 10 für den Gleichstrommotor 1 angeordnet ist. Die Taktscheibe 3 ist in einer Ausnehmung zwischen den beiden Armen 15, 16 drehbar angeordnet.
[0010] Um eine exakte Steuerung des Gleichstrommotors 1 und damit der mit diesem verbundenen Antriebsteile, wie Typenscheibe oder Typenträgerschlitten zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die an den Ausgangskanälen der Lichtempfänger 7, 8 erzeugten sinusförmigen Signale einen bestimmten Maximalwert nicht über-oder unterschreiten. Zu diesem Zweck ist es erforderlich, daß nur bestimmte Mengen von Lichtstrahlen der Lichtquelle 6 auf die Eintrittsflächen der Lichtempfänger auftreffen. Das Abgleichen der Pegelspannung auf einen vorgegebenen Maximalwert erfolgt erfindungsgemäß dadurch, daß der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels der von der Lichtquelle 6 kommenden Lichtstrahlen durch in deren Strahlengang von Hand einschwenk- und justierbare Blenden 18, 19, derart veränderbar ist, daß die Maximalwerte der Ausgangsspannungen in den Lichtempfängern 7, 8 auf eine vorgegebene Spannung auf einfachste Weise abgeglichen werden. Da zwei Lichtempfänger 7, 8 von der gleichen Lichtquelle 6 beleuchtet werden, sind zwei Blenden 18, 19 vorgesehen, durch die die Querschnitte der auf die Lichtempfänger 7, 8 auftreffenden Lichtstrahlen einzeln veränderbar sind. Die Austrittsfläche 20 der Lichtquelle 6, die aus einer Fotodiode besteht, ist kreisfömrig ausgebildet. Die beiden Blenden 18, 19 weisen eine gleiche halbkreisförmige Abdeckfläche 21, 22 auf und sind diametral zu der Austrittsfläche 20 der Lichtquelle 6 derart angeordnet, daß die äußersten Umfangsflächen 23, 24 der beiden Abdeckflächen 21, 22 sich bei maximaler Abdeckung der Lichtstrahlen in der Mitte der Austrittsfläche 20 der Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 10 gerade nicht berühren. Die halbkreisförmigen Abdeckflächen 21, 22 sind an freien Enden von Schwenkarmen 25, 26 angeordnet, deren andere Enden rechtwinkelig an Stirnflächen von Einstellbolzen 27, 28 befestigt sind. Die Einstellbolzen 27, 28 sind in Klemmlagerungen 29, von denen in der Figur 1 nur eine dargestellt ist, durch Reibschluß arretier- und mittels eines handelsüblichen Werkzeuges verstellbar. Die freien Stirnflächen der Einstellbolzen 27, 28 weisen vergrößerte Köpfe 30 mit Schlitzen 31 für normale Schraubendreher auf. Das Abgleichen der Pegelspannungen der Lichtempfänger 7, 8 kann also durch einfaches Verschwenken der Blenden 21, 22 mittels eines normalen Schraubendrehers derart erfolgen, daß die in der Figur 3 dargestellten, noch nicht abgeglichenen Spannungen A, B auf die gewünschten Spannungen A′, B′ gemäß Figur 5 gebracht werden.
1. Abtastvorrichtung für Taktscheiben (3) mit über den Umfang gleichmäßig verteilten
lichtdurchlässigen Schlitzen (4) zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung,
insbesondere zur Lagesteuerung eines durch einen Gleichstrommotor (1) betriebenen
Abtriebsteiles, z. B. einer drehbar gelagerten Typenscheibe in einer Schreib- oder
Büromaschine ähnlicher Bauart, wobei die Taktscheibe (3) mit einer Antriebswelle (2)
des Motors (1) fest verbunden ist und die Schlitze durch eine als Stellungsfühler
ausgebildete Lichtschrankenanordnung (5) mit einer Lichtquelle (6) und einem Lichtempfänger
(7,8) abtastbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels der von der Lichtquelle (6) kommenden
Lichtstrahlen in durch deren Strahlengang von Hand einschwenk- und justierbare Blenden
derart veränderbar ist, daß die Maximalwerte der Ausgangsspannungen in den Lichtempfängern
(7, 8) auf eine vorgegebene Spannung abgeglichen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Lichtempfänger (7, 8) von der gleichen Lichtquelle (6) beleuchtet werden
und daß die Querschnitte der auf die Lichtempfänger (7, 8) auftreffenden Lichtstrahlen
durch je eine zugeordnete einschwenkbare Blende (18, 19) einzeln veränderbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsfläche (20) der Lichtquelle (6) kreisförmig ausgebildet ist und
daß die beiden Blenden (18, 19) eine gleiche, halbkreisförmige Abdeckfläche (21, 22)
aufweisen und diametral zu der Austrittsfläche (20) der Lichtquelle (6) derart angeordnet
sind, daß die äußersten Umfangsflächen (23, 24) der beiden Abdeckflächen (21, 22)
sich bei maximaler Abdeckung der Lichtstrahlen in der Mitte der Austrittsfläche (20)
der Lichtstrahlen aus der Lichtquelle (10) gerade nicht berühren.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die halbkreisförmigen Abdeckflächen (21, 22) an freien Enden von Schwenkarmen
(25, 26) angeordnet sind, deren andere Enden rechtwinkelig an Stirnflächen von Einstellbolzen
(27, 28) befestigt sind und daß die Einstellbolzen (27,28) in Klemmlagerungen (29)
durch Reibschluß arretier- und mittels eines handelsüblichen Werkzeuges verstellbar
sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Stirnflächen der Einstellbolzen (27, 28) vergrößerte Köpfe (30) mit
Schlitzen (31) für Schraubendreher aufweisen.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (6) aus einer Fotodiode und die Lichtempfänger (7, 8) aus Fototransistoren
bestehen.
1. Scanning device for timing disks (3) having transparent slots (4) evenly distributed
over the periphery for emitting signals to an evaluating circuit, in particular for
controlling the position of a driven member, e.g. a rotatably mounted type disk in
a typing or office machine of similar construction, that is driven by a direct current
motor (1), wherein the timing disk (3) is rigidly connected to a drive shaft (2) of
the motor (1) and the slots can be scanned by a photo electric arrangement (5) having
a light source (6) and a light receiver (7, 8) that is formed as a position sensor,
characterised in that, the cross-section of the light beam of the light rays coming
from the light source (6) can be manually altered by means of pivotable and adjustable
stops in their light path in such a way that the maximum values of the output voltages
in the light receivers (7, 8) are adjusted to a predetermined voltage.
2. Device in accordance with Claim 1, characterised in that, two light receivers (7,
8) are illuminated by the same light source (6) and that the cross-sections of the
light beams falling on the light receivers (7, 8) are individually adjustable by means
of a respectively associated, pivotable stop (18, 19).
3. Device in accordance with Claim 1 or 2, characterised in that, the emitting surface
(20) of the light source (6) is circular in shape and that the two stops (18, 19)
have a similar, semi-circular masking surface (21, 22) and are diametrically arranged
relative to the emitting surface (20) of the light source (6) in such a way that the
outermost peripheral surfaces (23, 24) of the two masking surfaces (21, 22) do not
quite touch at the point of maximum masking of the light beams in the centre of the
emitting surface (20) of the light beams from the light source (10).
4. Device in accordance with Claim 3, characterised in that, the semi-circular masking
surfaces (21, 22) are arranged at the free ends of pivotal arms (25, 26) whose other
ends are attached at right angles to the end-faces of adjusting bolts (27, 28) and
that the adjusting bolts (27, 28) are retainable in compression mountings (29) by
friction and are adjustable by means of a conventional tool.
5. Device in accordance with Claim 4, characterised in that, the free end-faces of the
adjusting bolts (27, 28) have enlarged heads (30) with slots (31) for screwdrivers.
6. Device in accordance with any of the preceding Claims, characterised in that, the
light emitter (6) consists of a photo diode and the light receiver (7, 8) of photo
transistors.
1. Dispositif d'exploration pour disques de cadencement (3) comportant sur la périphérie
des fentes (4) laissant passer la lumière et réparties de façon égale, destiné à délivrer
des signaux à un circuit d'exploitation, en particulier à commander la position d'une
pièce d'entraînement mue par un moteur (1) à courant continu, appartenant par exemple
à un disque de caractères monté de façon rotative dans une machine à écrire ou dans
une machine de bureau d'un type de construction analogue, le disque de cadencement
(3) étant calé sur un arbre menant (2) du moteur (1) et les fentes pouvant être détectées
au moyen d'un dispositif (5) photo-électrique, conformé en capteur de position, comportant
une source lumineuse (6) et un récepteur (7,8) de lumière, dispositif caractérisé
en ce que la section transversale du faisceau de rayons lumineux provenant de la source
lumineuse (6) peut être modifiée dans des diaphragmes susceptibles d'être amenés et
réglés manuellement, par pivotement, dans le parcours desdits rayons, de façon telle
que les valeurs maximales des tensions de sortie des récepteurs (7,8) de lumière sont
ramenées à une tension fixée à l'avance.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que deux récepteurs (7,8) de
lumière sont éclairés par la même source lumineuse (6) et que les sections transversales
des rayons lumineux atteignant les récepteurs (7,8) de lumière peuvent être modifiées
individuellement au moyen d'un diaphragme (18,19) affecté à chacun d'eux et susceptible
d'être amené par pivotement.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de sortie
(20) de la source lumineuse (6) a une forme de cercle et en ce que les deux diaphragmes
(18,19) présentent une surface de recouvrement (21,22) identique, en forme de demi-cercle,
et sont disposés de façon diamétralement opposée par rapport à la surface de sortie
(20) de la source lumineuse (6), de façon telle que les surfaces périphériques (23,24)
situées le plus à l'extérieur des deux surfaces de recouvrement (21,22) ne se touchent
pas exactement, lorsque les rayons lumineux sont interceptés au maximum, au milieu
de la surface de sortie (20) des rayons lumineux provenant de la source lumineuse.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les surfaces de recouvrement
(21,22) en forme de demi-cercles sont disposées aux extrémités libres de bras pivotants
(25,26), dont les autres extrémités sont fixées à angle droit sur les surfaces frontales
de boulons de réglage (27,28), et en ce que les boulons de réglage (27,28) peuvent
être bloqués par friction dans des supports de serrage (29) et être réglés au moyen
d'un outil du commerce.
5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que les surfaces frontales d'extrémité
des boulons de réglage (27,28) présentent des têtes (30) agrandies comportant des
fentes (31) pour des tournevis.
6. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'émetteur
(6) de lumière est constitué par une diode électroluminescente et en ce que le récepteur
(7,8) de lumière est constitué par des photo-transistors.