Abtastvorrichtung für Taktscheiben zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung in Schreib- oder Büromaschinen ähnlicher Bauart

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung für von Gleich­strommotoren angetriebenen Taktscheiben mit lichtdurchlässigen Schlitzen zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung in Schreib- oder Büromaschinen ähnlicher Bauart, wobei die Schlitze (4) durch eine als Stellungsfühler ausgebildete Doppellicht­schrankenanordnung (5) mit einer Lichtquelle (6) und zwei Licht­empfängern (7, 8) abtastbar sind. Um eine exakte Steuerung des Gleichstrommotors (1) und der damit verbundenen Abtriebsteile, z. B. einer Typenscheibe oder eines Druckwerksschlittens zu gewähr­leisten, ist es erforderlich, daß die Signale an den beiden Aus­gangskanälen, die um ein Viertel der Taktperiode versetzt sind, einen bestimmten Maximalwert nicht unter- bzw. überschreiten. Für diesen notwendigen Abgleichvorgang sind bereits elektrische Steuervorrichtungen bekannt, die aber für billige Büromaschinen weniger geeignet sind. Das Abgleichen der beiden sinusförmig ausgebildeten Signale an den Ausgangskanälen der Lichtempfänger (7, 8) wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels der von der Lichtquelle (6) kommenden Lichtstrahlen durch in deren Strahlengang von Hand einschwenk­und justierbare Blenden (21, 22) auf einfachste Weise veränderbar ist. Hierdurch ist eine schnelle Abgleichung der Maximalwerte der Ausgangsspannungen in den Lichtempfängern (7, 8) auf eine vorge­gebene Spannung möglich.

Beschreibung

[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.

[0011] In der Figur 3 ist ein Blockschaltbild zur Steuerung des Gleich­strommotors 1 dargestellt, wobei die Lichtquelle 6 aus einer Fotodiode und die beiden Lichtempfänger 7, 8 aus Fototransistoren bestehen.

Ansprüche

1. Abtastvorrichtung für Taktscheiben mit über den Umfang gleichmäßig verteilten lichtdurchlässigen Schlitzen zur Abgabe von Signalen an eine Auswerteschaltung, insbesondere zur Lagesteuerung eines durch einen Gleichstrommotor betrie­benen Abtriebsteiles, z. B. einer drehbar gelagerten Typen­scheibe in einer Schreib- oder Büromaschine ähnlicher Bau­art, wobei die Taktscheibe mit einer Antriebswelle des Motors fest verbunden ist und die Schlitze durch eine als Stellungsfühler ausgebildete Lichtschrankenanordnung mit einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger 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.

Zeichnung