Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Wellenformen einer Schwingung des Schrittmotors, der in herkömmlicher Weise angesteuert wird,

Fig. 2 schematisch einen Antriebsmechanismus für den Schreibkopf eines Punktmatrixdruckers als einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm für die Antriebssteuerung des Antriebsmechanismus von Fig. 2 und

Fig. 4 und 5 Zeitdiagramme zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Antrieb des Schrittmotors zur Bewegung des Schreibkopfs um eine geringe Anzahl von Schritten, wobei Fig. 4 den Fall einer Bewegung des Schreibkopfes um eine geradzahlige Anzahl von Schritten und Fig. 5 den Fall einer entsprechenden Bewegung um eine ungeradzahlige Anzahl von Schritten zeigen.

In Fig. 2 ist der Antriebsmechanismus für einen Schreibkopf eines Punktschreibers als eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

In dieser Figur bezeichnet 1 einen Schrittmotor, 2 eine Schlitzscheibe, die Schlitze oder Löcher aufweist, deren Anzahl der Anzahl von Schritten entspricht, die der Schrittmotor 1 zur Ausführung einer Umdrehung benötigt. Die Schlitzteilung bzw. der Abstand zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen ergibt sich durch Einteilung der Schlitzscheibe in gleiche Teile entsprechend der Anzahl von Schritten, die für eine Umdrehung des Schrittmotors 1 benötigt werden. 3 ist ein optischer Detektor, der in Verbindung mit der Schlitzscheibe 2 pro Schritt des Schrittmotors einen Rückmeldeimpuls abgibt. 4 ist eine Haltevorrichtung für den Detektor, die in Richtung des Pfeiles A verschoben werden kann, um einjustiert werden zu können. 5 ist ein Untersetzungsgetriebe, 6 ein Zeitsteuerungs- oder Antriebsriemen und 7 ein Schreibkopfträger, der am Antriebsriemen 6 angebracht ist. 8 ist der Schreibkopf.

Fig. 3 zeigt ein Zeitdiagramm der Ansteuerung des gezeigten Antriebsmechanismus für den Schreibkopfträger. Fig. 3 (a) zeigt die vom Detektor 3 im Zusammenwirken mit der Schlitzscheibe 2 erzeugten Rückmeldeimpulse. Fig. 3 (b) kennzeichnet die Zeitpunkte, zu denen die Phase der dem Schrittmotor 1 zugeführten Antriebsimpulse geändert wird. 10 kennzeichnet den Startzeitpunkt des Antriebs, zu dem die Phase der Antriebsimpulse zum Schrittmotor das erste Mal geändert wird. Während des Hochlaufs 11 unterliegt der Schrittmotor 1 einer Beschleunigungssteuerung. 12 kennzeichnet den stationären Betrieb, das heißt die Zeitspanne, während welcher der Schrittmotor 1 auf konstante Drehgeschwindigkeit geregelt wird. In der Abbremsphase 13 schließlich unterliegt der Schrittmotor 1 einer Abbremssteuerung.

Das Verfahren zum Antrieb des Antriebsmechanismus für den Schreibkopfträger des Punktdruckers soll nun unter bezug auf das Zeitdiagramm von Fig. 3 erläutert werden. Während des Stillstandsabschnitts 9 wird der Schrittmotor 1 mit einer bestimmten Phase erregt, das heißt er erhält Antriebsimpulse, deren Phase sich nicht ändert, so daß auf den Rotor des Schrittmotors kein Drehmoment ausgeübt wird und er daher stillsteht. Wenn zum Startzeitpunkt 10 die Phase der Antriebsimpulse für den Schrittmotor 1 geändert wird, wie das durch einen entsprechenden Pfeil in Fig. 3 (b) angedeutet ist, dann beginnt sich der Schrittmotor 1 oder genauer sein Rotor zu drehen. Zur gleichen Zeit, wie die Phase geändert wird, wird ein Zeitgeber eingestellt, um für die Dauer eines Bezugsintervalles tc, das im Hinblick auf die konstante Drehgeschwindigkeit während des stationären Betriebs 12 des Schrittmotors gewählt wird, angeschaltet zu bleiben. Falls der Zeitsteuerungsimpuls T&sub1; vom Detektor 3 nicht ausgegeben wird, solange der Zeitgeber angeschaltet ist (also innerhalb des Bezugsintervalles tc nach dem Startzeitpunkt), wird die Phase der Antriebsimpulse zum Schrittmotor mit Ausgabe des Rückmeldeimpulses T&sub1; geändert. Zur gleichen Zeit wird der Zeitgeber erneut eingestellt, um wiederum für das Bezugsintervall tc angeschaltet zu bleiben. Falls wiederum der Rückmeldeimpuls T&sub2; nicht während des Bezugsintervalles tc ausgegeben wird, wird die Phase mit der Ausgabe von T&sub2; geändert. Gleichzeitig wird der Zeitgeber erneut auf den gleichen Wert tc eingestellt. Diese Vorgänge wiederholen sich, bis der Motor in den Zustand gelangt, bei dem der Rückmeldeimpuls T_n während des vorgegebenen Bezugsintervalles tc ausgegeben wird. In diesem Fall wird die Phase am Ende dieses Intervalles tc, nicht aber mit der Ausgabe des Rückmeldeimpulses geändert.

Wenn der Rückmeldeimpuls während des Bezugsintervalles tc ausgegeben wird, dann befindet sich der Schrittmotor 1 außerhalb des Hochlaufs 11 und tritt in den Abschnitt 12 mit Drehgeschwindigkeitskonstantregelung ein.

Während der Hochlaufphase wird das Zeitintervall tm (t1, t2, ... tn-1, tn) zwischen der Ausgabe der Rückmeldeimpulse T&sub1; bis T_n der Reihe nach für m = 1 bis m=n-1 in einem Speicher gespeichert. Für m=1 bedeutet t_m = t&sub1; das Zeitintervall zwischen dem Startzeitpunkt 10 und dem Zeitpunkt der Ausgabe des Rückmeldeimpulses T&sub1;. Entsprechend bedeutet tm = t&sub2; das Zeitintervall zwischen der Ausgabe der Rückmeldeimpulse T&sub1; und T&sub2;, etc.

Während des stationären Betriebs 12, währenddessen der Schrittmotor auf konstante Drehgeschwindigkeit gesteuert wird, werden die Rückmeldeimpulse Tn normalerweise während des Bezugsintervalles tc ausgegeben werden und die Phase der Motorerregung jeweils am Ende eines solchen Intervalles tc bei gleichzeitigem erneuten Einstellen des Zeitgebers geändert werden. Es kann jedoch vorkommen, daß ein Rückmeldeimpuls nicht während der Zeit ausgegeben wird, während derer der Zeitgeber angeschaltet ist. Dies kann etwa auftreten, weil die Motordrehgeschwindigkeit infolge eines raschen Anstiegs der Motorlast abfällt. In diesem Fall wird die Phasenänderung synchron mit der Ausgabe des Rückmeldeimpulses ausgeführt, wobei gleichzeitig der Zeitgeber zurückgesetzt wird, wie dies auch beim Hochlauf der Fall ist. Während der Arbeitsphase mit Konstantgeschwindigkeitsregelung werden die Zeitintervalle tm zwischen den Rückmeldeimpulsen nicht in einen Speicher eingespeichert. Die Regelung auf konstante Drehgeschwindigkeit wird für den Schrittmotor 1 durch Wiederholung der erwähnten Abläufe durchgeführt.

Wenn die Anzahl der Schritte ausgehend vom Startzeitpunkt 10 den Betrag von 1 - (n - 1) erreicht, dann tritt der Schrittmotor 1 in die Abbremsphase ein und wird der Abbremssteuerung unterzogen (1 ist die vorgegebene Gesamtanzahl der Schritte, um die der Schrittmotor angesteuert werden soll). Gleichzeitig mit der letzten Phasenänderung im stationären Betrieb wird der Zeitgeber so eingestellt, daß er für das Zeitintervall tn - 1 angeschaltet bleibt. Hierbei handelt es sich um das letzte beim Hochlauf erfaßte und gespeicherte Zeitintervall. Am Ende des Zeitintervalls tn - 1 wird die Phase geändert und der Zeitgeber so eingestellt, daß er für das Zeitintervall tn - 2 angeschaltet bleibt, das ebenfalls im Speicher gespeichert ist. Das bedeutet, daß beim Abbremsen die Erregungsphase des Schrittmotors jeweils am Ende der vom Zeitgeber bestimmten Zeitintervalle geändert wird, wobei der Zeitgeber entsprechend den während des Hochlaufs gespeicherten Zeitintervallen, die jetzt rückwärtn ausgelesen werden, eingestellt wird. Dies wiederholt sich, bis die letzte Phasenänderung am Ende des Zeitintervalles t1 ausgeführt wird. Schließlich kommt die Abbremsphase zu einem Ende.

Entsprechend der oben beschriebenen Arbeitsweise vom Hochlauf zum Abbremsen kann der Schreibkopfträger 7ohne Beeinflussung durch Speisespannungsschwankungen oder Lastschwankungen stetig angetrieben werden. Darüberhinaus kann eine äußerst gute Druckqualität erreicht werden, da der Druckzeitpunkt des Punkt- oder Schreibkopfs mit dem Anstieg der Zeitsteuerungsimpulse und mit der Zeitsteuerung synchronisiert ist, die sich dadurch ergibt, daß das Zeitintervall des Zeitsteuerungsimpulses in gleiche Längen unterteilt ist.

Soll sich der Schreibkopfträger 7 nicht so weit bewegen, dann muß der Schrittmotor entsprechend den Zeitdiagrammen in den Fig. 4 bzw. 5 angesteuert werden. Dies ist deswegen der Fall, weil sich der Schreibkopfträger 7 zu weit bewegt, falls der Schrittmotor erst nach Erreichen des stationären Zustands abgebremst wird.

Fig. 4 zeigt das Verfahren zur Ansteuerung des Schrittmotors um eine geradzahlige Anzahl von Schritten (6 Schritte). Fig. 4 (c) zeigt die vom Detektor 3 erzeugten Rückmeldeimpulse. Fig. 4 (d) kennzeichnet die Zeitpunkte der Phasenänderung durch einen Pfeil. Wenn die Phase an dem durch 14 gekennzeichneten Startzeitpunkt geändert wird, beginnt der Motor hochzulaufen. Das Zeitintervall tc1 zwischen dem Startzeitpunkt und dem Zeitpunkt der ersten Ausgabe eines Rückmeldeimpulses wird ermittelt und in einem Speicher gespeichert. Die Phase wird mit der Ausgabe des ersten Rückmeldeimpulses geändert und das Zeitintervall tc2 zwischen der Ausgabe des ersten und des zweiten Rückmeldeimpulses erfaßt und in den Speicher eingespeichert. Die nächste Phasenänderung erfolgt dann mit der Ausgabe des zweiten Rückmeldeimpulses. Dies wiederholt sich, bis die Anzahl der Phasenänderungen den Wert von (Gesamtanzahl dcr Schritte/2) + 1 (4-Phasenwechsel im Beispiel von Fig. 4) erreicht. Dann kommt der Schrittmotor in die Abbremsphase. Während dieser Abbremsphase 16 werden (Gesamtanzahl von Schritten/2) - 1 Phasenwechsel ausgeführt. Der Zeitgeber wird auf die Phasenänderungszeitpunkte eingestellt, so daß er während der in dem Speicher gespeicherten Zeitintervalle angeschaltet bleibt. Diese Zeitintervalle werden dadurch erhalten, daß die während der Hochlaufphase 15 eingespeicherten Zeitintervalle rückwärts ausgelesen werden, mit Ausnahme des letzten Zeitintervalles tc3, also beginnend mit dem Zeitintervall tc2. Jeweils am Ende des Zeitintervalles, auf das der Zeitgeber eingestellt wurde, wird die Erregungsphase des Schrittmotors qeändert und der Zeitgeber erneut eingestellt. Dies wiederholt sich, bis am Ende des Zeitintervalles tc1 die letzte Phasenänderung ausgeführt wird. Schließlich stoppt der Schrittmotor.

Fig. 5 zeigt das Verfahren zur Ansteuerung des Schrittmotors um eine ungeradzahlige Anzahl von Schritten, wobei die Länge der Hochlaufphase 18 und die der Abbremsphase 19 einander gleich sind. Die erste Phasenänderung folgt beim Startzeitpunkt 17 und führt dazu, daß der Motor zu rotieren beginnt. Während des Hochlaufs werden die Zeitintervalle zwischen den Rückmeldeimpulsen ermittelt und in den Speicher eingespeichert. Während der Abbremsphase werden diese während des Hochlaufs eingespeicherten Zeitintervalle zwischen den Rückmeldeimpulsen rückwärts ausgelesen und auf ihrer Grundlage die Zeitspanne eingestellt, während derer der Zeitgeber jeweils angeschaltet ist. Dies wiederholt sich bis die letzte Phasenänderung am Ende des Zeitintervalles td1 ausgeführt wird und der Motor stoppt. In Fig. 5 sind unter e die Rückmeldeimpulse vom Detektor 3 und unter f mit Pfeilen die Zeitpunkte der Phasenänderungen des Schrittmotors 1 dargestellt.

Mit dem beschriebenen Ansteuerungsverfahren kann der Schrittmotor bei hoher Geschwindigkeit und ohne jedes Schwingen selbst um eine geringe Anzahl von Schritten angetrieben werden. Daher kann eine sehr gute Druckqualität des Punktdruckers erreicht werden, etwa ein Schritt-bei-Schritt-Druck, wobei der Schreibkopf zum Druck eines Zeichens mit der Ausgabe eines Rückmeldeimpulses, während der Schrittmotor stoppt oder während sich der Schrittmotor um mehrere Schritte bewegt und dann erneut stoppt, angetrieben wird.

Wie oben angegeben, kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung des Schrittmotors eine Schwingung des Motors, die bisher manchmal während des Hochlaufens oder des Abbremsens auftrat, vermieden werden. Selbst wenn infolge einer zu starken Belastung des Motors dieser während der Antriebsperiode stoppt, wird er nach Entfernen der Belastung erneut umlaufen. Der Grund dafür ist, daß die Phase niemals geändert wird, bis der Rückmeldeimpuls ausgegeben wird. Auf diese Weise wird der Nachteil des Standes der Technik, daß die Motordrehgeschwindigkeit nicht auf einen Impuls bestimmter Zeitspanne infolge einer zu starken Last ansprechen kann, beseitigt. Daher ist das erfindungsgemäße Ansteuerungsverfahren sehr vorteilhaft.

Das beschriebene Verfahren gemäß der Erfindung eignet sich nicht nur zur Anwendung auf den Antriebsmechanismus eines Schreibkopfträgers eines Druckers, sondern auch auf andere Vorrichtungen mit einem Schrittmotor, bei denen es erwünscht ist, den Motor mit hoher Geschwindigkeit und ohne Schwingungen um bestimmte Schritte anzutreiben, wie es beispielsweise bei der Antriebsvorrichtung für einen Magnetkopf der Fall ist.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also während des Hochlaufs, währenddessen der Motor aus dem Stillstand beschleunigt wird, das jeweilige Zeitintervall zwischen der Ausgabe zweier aufeinanderfolgender Rückmeldeimpulse mit Hilfe eines mit dem Motor verbundenen Detektors gemessen. Ist das jeweils gemessene Zeitintervall länger als ein bestimmtes Bezugszeitintervall oder Bezugsintervall, das ist das Zeitintervall zwischen zwei Phasenänderungen im stationären Betrieb mit konstanter Drehgeschwindigkeit, dann wird die Erregungsphase des Motors synchron mit der Ausgabe des Rückmeldeimpulses geändert. Ist ein Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rückmeldeimpulsen kürzer als das Bezugsintervall, hat also praktisch der Motor den stationären Betrieb erreicht, dann wird die Phasenänderung gleich nach Ablauf des Bezugsintervalls ausgeführt und der Zeitgeber erneut auf dieses eingestellt. Fällt die Drehgeschwindigkeit des Motors während des stationären Betriebs, etwa infolge stärkerer Belastung soweit ab, daß nach einer Phasenänderung der nächste Rückmeldeimpuls nach Ablauf des Bezugsintervalls seit der vorherigen Phasenänderung auftritt, dann erfolgt die Phasenänderung erst mit der Ausgabe des Rückmeldeimpulses, wodurch in einem geschlossenen Regelkreis eine Geschwindigkeitsregelung erreicht wird. Während des Hochlaufs werden die Zeitintervalle zwischen den Phasenänderungen gespeichert. Bei der Abbremsung werden diese Zeitintervalle rückwärts ausgelesen und die Phasenänderung entsprechend den ausgelesenen Zeitintervallen ausgeführt. Bei der Abbremsung übernehmen also die ausgelesenen Zeitintervalle die Funktion des Bezugsintervalls, bis der Motor stoppt.