Die allgemeine Anforderung, einen Antrieb zu realisieren, der bei Lastschwankungen eine extrem geringe Positionsabweichung aufweist und sich somit starr verhält, kann bei unterschied¬ lichen Einsatzfällen von Bedeutung sein. Ein wichtiges Bei¬ spiel ist bei elektrografischen Druck- oder Kopiereinrichtun¬ gen gegeben, bei denen mehrere Antriebselemente mit hoher Gleichförmigkeit laufen müssen, weil Schwankungen im Antrieb zu einem Positionsfehler im Druckgut, insbesondere im Farb¬ druck, führen. Ein Beispiel ergibt sich aus WO 98/39691 Al, die in die Offenbarung einbezogen wird; dort ist eine Druck¬ oder Kopiereinrichtung beschrieben, mit der Farbdruck möglich ist. Hier werden im Farbsammelmodus die einzelnen Farbauszüge auf einem Transferband gesammelt. Wenn alle Farbauszüge zum D£uckbild aufges_ämmjjy:__sj^d/_jd.rd_de_r_ Aufzeichnungs.txag.ex-,. z.B. ein Papier, an das Transferband angeschwenkt und das Druckbild umgedruckt. Gleichzeitig wird damit begonnen, die nächsten Farbauszüge auf dem Transferband zu sammeln. Da der Aufzeichnungsträger und das Transferband nicht die gleiche Oberflächengeschwindigkeit aufweisen, baut sich nach dem An¬ schwenken des Transferbandes zwischen Aufzeichnungsträger und Transferband eine Kraft auf, die zu einer Änderung des An¬ triebsmomentes des Transferbandes führt. Die Kraft und damit die Momentänderung wird durch die Anpresskraft des Transfer¬ bandes an den Aufzeichnungsträger und den Reibwert zwischen ihnen bestimmt und begrenzt.

Durch die Änderung des Lastmomentes während der Aufzeich- nungsträger an das Transferband angeschwenkt ist, ändert sich auch der Lastwinkel des Antriebsmotors für das Transferband, wodurch dieses seiner Sollposition hinterherläuft (Sollposi¬ tion: Position, an der das Transferband wäre, wenn der Auf¬ zeichnungsträger nicht an das Transferband angeschwenkt wor- den wäre) . Dadurch ergibt sich ein Versatz der Farbauszüge, die vom Zwischenbildträger, z.B. einem Fotoleiterband, auf das Transferband übertragen werden, während das Transferband an den Aufzeichnungsträger angeschwenkt ist, zu den Farbaus¬ zügen, die vom Zwischenbildträger auf das Transferband umge¬ druckt werden, während das Transferband vom Aufzeichnungsträ¬ ger abgeschwenkt ist. Der Versatz kann ca. 100 μm betragen, das Antriebsmoment kann sich dabei von 1 Nm auf 5 Nm ändern.

Beim Abschwenken des Transferbandes vom Aufzeichnungsträger wird die zwischen Aufzeichnungsträger und Transferband über¬ tragene Kraft schlagartig abgebaut. Dadurch ändert sich auch das Antriebsmoment für das Transferband plötzlich, wodurch das Transferband zum einen wieder mit dem ursprüngliche Last¬ winkel läuft und zum anderen das Transferband in Schwingungen versetzt wird. Beide Effekte verursachen eine Verschiebung der Farbauszüge. Die Amplitude der Schwingung kann ca. +/- 100 μm betragen.

Das von der Erfindung zu lösende Problem besteht darin, eine Anordnung anzugeben, bei der der Lastwinkel des Antriebsmo¬ tors trotz Änderung der angetriebenen Last konstant gehalten wird.

Dieses Problem wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 ge¬ löst.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, - den Lastwinkel konstant zu halten, - die Schwingung des Lastelementes zu minimieren, - Ursachen für Störungen auf den Lauf des Lastelementes mög¬ lichst früh entgegenzuwirken, - gängige Antriebskomponenten zu verwenden.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Messeinrichtung kann ein Drehmomentsensor sein, der als Messwerte die auf der Antriebswelle durch das Lastelement verursachten Lastmomente misst. Aus dem gemessenen Lastmoment ohne Laständerung (Sollwert) und dem Lastmoment bei Lastände¬ rung (Momentabweichung) kann die Lastwinkeländerung ermittelt werden.

Da sich im Betrieb der Sollwert nicht ändert, genügt eine einmalige Feststellung des Lastmomentsollwertes.

Mit dem Mittel kann bei Vorliegen einer Laständerung ein Zu¬ satzmoment erzeugt werden, das dem vom Antriebsmotor erzeug- ten Moment hinzu gefügt wird. Dann ist der Lastwinkel des An¬ triebsmotors von der Laständerung unbeeinflusst .

Als Drehmoment beeinflussendes Mittel kann ein Zusatzmotor verwendet werden, der das Zusatzmoment erzeugt, durch das die durch die Änderung der Last bedingte Momentabweichung kompen- siert wird. _A1s Zus_atzmotor kann ein bürstenloser Gleich-, strommotor oder ein Servomotor vorgesehen werden. Der Zusatz¬ motor erzeugt ein konstantes Grundmoment und ein variables Moment, das sich durch die Laständerung am Lastelement er- gibt. Der Antriebsmotor muss nur noch die Antriebsdrehzahl und ein kleines konstantes Restmoment aufbringen.

Die Größe des vom Zusatzmotor aufzubringenden Zusatzmoments wird über den Drehmomentsensor festgelegt. Je nach Einbauort des Drehmomentsensors wird der Zusatzmotor geregelt oder ge¬ steuert.

Die Vorteile der Anordnung mit Zusatzmotor sind im folgenden zu sehen: - Der Antriebsmotor bestimmt die Drehzahl des Lastelementes und trägt zum Antriebsmoment nur noch einen kleinen Teil bei, der konstant ist. Dadurch werden die Drehzahlschwan¬ kungen extrem klein gehalten, da der Antriebsmotor durch einen Lastwechsel nicht beeinflusst wird. - Da nicht gewartet wird, bis sich eine Drehmomentänderung zu einer messbaren Positionsänderung des Lastelementes aufin¬ tegriert, arbeitet die Erfindung mit einer kürzeren Reakti- onszeit als eine Regelung, die als Messgröße ein Positions- abweichungssignal verwendet. - Da der Antriebsmotor mit der gleichen Last betrieben wird, bleibt auch der Lastwinkel konstant. Da keine Laständerun- gen auf den Antriebsmotor einwirken, werden auch keine Schwingungen angeregt. - Der Antriebsmotor, z.B. ein Schrittmotor, kann für kleinere Leistung ausgelegt werden, da der Zusatzmotor den größten Teil des Antriebsmomentes aufbringt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann derart realisiert sein, - dass auf der Antriebswelle neben dem Antriebsmotor der Zu¬ satzmotor angeordnet ist, - dass der Drehmomentsensor zwischen Antriebsmotor und Zu- satzmotor angeordnet ist, - dass ein mit dem Drehmomentsensor verbundener Regler y_o_rge.r sehen ist, der in Abhängigkeit der Momentabweichung den Zu¬ satzmotor derart regelt, dass die auf den Antriebsmotor wirkende Last konstant bleibt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch derart aufgebaut sein, - dass der Zusatzmotor auf der Antriebswelle benachbart dem Antriebsmotor angeordnet ist, - dass zwischen Zusatzmotor und Lastelement der Drehmoment¬ sensor angeordnet ist, - dass eine Steuerung vorgesehen ist, der das Momentsignal zugeführt wird und die in Abhängigkeit der Momentabweichung den Zusatzmotor derart steuert, dass die auf den Antriebs- motor wirkende Last konstant bleibt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann weiterhin derart aufge¬ baut sein, - dass der Zusatzmotor auf einer weiteren Welle, um die das Lastelement umgelenkt wird, angeordnet ist, - dass auf der Antriebswelle der Drehmomentsensor und der An¬ triebsmotor angeordnet ist, - dass das Momentsignal einem Regler zugeführt wird, der in Anhängigkeit die Momentabweichung den Zusatzmotor so re¬ gelt, dass die auf den Antriebsmotor wirkende Last konstant bleibt.

Das Moment beeinflussende Mittel kann eine Bremse sein, die in Abhängigkeit der Momentabweichung ein Bremsmoment auf die Antriebswelle ausübt, durch die die Momentabweichung kompen¬ siert wird. Die Bremse kann z.B. eine Wirbelstrombremse sein. Auch hier bestimmt der Antriebsmotor die Drehzahl des Last¬ elementes und bringt eine konstantes Drehmoment auf. Dadurch werden die Drehzahlschwankungen extrem klein gehalten, da der Antriebsmotor keinen Lastwechsel spürt.

Weitere Vorteile sind: l_D§_nich_t_.gewartet wird, bis sich eine Drehmomejit.änd≤xiing ..z.u_ einer messbaren Positionsänderung des Lastelementes aufin¬ tegriert, arbeitet die Erfindung auch hier mit einer kürze¬ ren Reaktionszeit als eine Regelung, die als Messgröße ein Positionsabweichungssignal verwendet. - Da der Antriebsmotor immer mit gleicher Last betrieben wird, bleibt auch der Lastwinkel konstant. - Da keine Laständerungen auf den Antriebsmotor einwirken, werden auch keine Schwingungen angeregt . - Zudem ist eine Bremse billiger als ein Motor, z.B. ein Gleichstrommotor.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann bei Verwendung einer Bremse derart aufgebaut sein, - dass auf der Antriebswelle neben dem Antriebsmotor die Bremse angeordnet ist, - dass der Drehmomentsensor zwischen Antriebsmotor und Bremse angeordnet ist, - dass ein mit dem Drehmomentsensor verbundener Regler vorge- sehen ist, der in Abhängigkeit der Momentabweichung die Bremse derart regelt, dass die auf den Antriebsmotor wir- kende Last konstant bleibt.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch derart realisiert sein, - dass die Bremse auf der Antriebswelle benachbart dem An¬ triebsmotor angeordnet ist, - dass zwischen Bremse und Lastelement der Drehmomentsensor angeordnet ist, - dass eine Steuerung vorgesehen ist, der das Momentsignal zugeführt wird und die in Abhängigkeit der Momentabweichung die Bremse derart steuert, dass die auf den Antriebsmotor wirkende Last konstant bleibt

Schließlich kann die Bremse auch auf einer weiteren Welle an- geordnet werden, die das Lastelement umlenkt.

Das Lastelement kann z.B. ein Band sein, das von dem An¬ triebsmotor angetrieben wird und von einer weiteren Welle um¬ gelenkt wird.

Wenn der Antriebsmotor ein Schrittmotor ist, kann die Phasen¬ lage des antreibenden Magnetfelds für die Motorwelle des Schrittmotors zur Lage der Motorwelle so beeinflusst werden, dass die gemessene Lage der Motorwelle zur Solllage der Mo- torwelle (Lage ohne Laständerung) konstant bleibt, auch wenn die Last für den Motor sich ändert.

In einer ersten Realisierung dieses Prinzips kann die Charak¬ teristik der Moment-Phasenwinkel-Kennlinie zur Steuerung der Phasenlage des Magnetfelds des Schrittmotors verwendet wer¬ den.

In einer zweiten Realisierung kann die tatsächliche Abwei¬ chung von der Solllage als Eingangsgröße für einen Regler verwendet werden, mit dem die Phasenlage des Magnetfelds zur Motorwelle geregelt werden kann. In beiden Realisierungen wird der Schrittmotor nicht mit ei¬ ner festen Ansteuerfrequenz für die Motorströme betrieben, sondern die Ansteuerfrequenz wird lastabhängig angepasst.

Bei der ersten Realisierung kann die Messeinrichtung ein Drehmomentsensor sein, der das Lastmoment misst und die Mess¬ werte dem Mittel zuführt, das die durch die Laständerung ver¬ ursachte Änderung des Lastmomentes bestimmt und aus der Mo¬ ment-Phasenwinkel-Kennlinie die der Änderung des Lastmomentes zugeordnete Phasenwinkeländerung ermittelt und davon abhängig die Steuerung der Ansteuerfrequenz des Schrittmotors veran¬ laßt. Dabei kann der Drehmomentsensor auf der Antriebswelle für das Lastelement zwischen Schrittmotor und Lastelement an¬ geordnet werden.

Bei der zweiten Realisierung kann die Messeinrichtung ein Drehgeber sein, der in Abhängigkeit der Drehbewegung der An¬ triebswelle Drehgeberimpulse als Messwerte erzeugt und dem Mittel zuführt, das die Zeit zwischen den Drehgeberimpulsen ermittelt und diese Zeit mit der Zeit ohne Laständerung ver¬ gleicht und mit dem Vergleichsergebnis die Ansteuerfrequenz des Schrittmotors regelt. Dabei kann der Drehgeber auf der Antriebswelle angeordnet sein und der Schrittmotor zwischen Drehgeber und Lastelement liegen.

Das Mittel kann eine Mikroprozessor sein, der so programmiert ist, dass er als PID- Regler arbeitet. Aus den Messwerten er¬ zeugt dieser Taktsignale für die Motorsteuerung, die ais die¬ sen die Ansteuerimpulse für die dem Schrittmotor zuzuführen- den Motorströme ableitet.

Vorteilhafterweise kann die erfindungsgemäße Anordnung bei einer elektrografischen Druck- oder Kopiereinrichtung verwen¬ det werden, bei der auf einem Zwischenbildträger Ladungsbil- der von zu druckenden Bildern erzeugt werden, die nach Ent¬ wicklung auf ein Transferband übertragen werden und dann auf einen Aufzeichnungsträger umgedruckt werden. Hier kann das Lastelement das Transferband sein, das durch eine Anordnung nach der Erfindung angetrieben wird. Der Zusatzmotor oder die Bremse kann dann auf der Antriebswelle für das Transferband oder auf einer Welle, die an der Umdrucksteile von Aufzeich- nungsträger und Transferband liegt, angeordnet sein.

An Hand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren darge¬ stellt sind, wird die Erfindung weiter erläutert. Dabei wird als Beispiel eines Lastelementes ein Transferband einer e- lektrografischen Druck- oder Kopiereinrichtung gemäß WO 98/39691 Al herangezogen, ohne dass die Erfindung auf diesen Anwendungsfall beschränkt wird.

Es zeigen:

Fig.. 1... ein, eχs_te^„AusjE_üJ^rjin5Äb&lsp-LeJ der_.Anoxjdrmng-,—bei¬ der das Mittel ein Zusatzmotor ist, der geregelt wird; Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei der das Mittel ein Zusatzmotor ist, der gesteuert wird; Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei der das Lastelement ein Band ist und das Mittel ei¬ ne Bremse ist, die geregelt wird; Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei der das Lastelement ein Band ist und das Mittel ei¬ ne Bremse ist, die gesteuert wird; Fig. 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei der das Mittel ein Zusatzmotor oder eine Bremse ist, der/ die an einer Umlenkwelle für das Band an¬ geordnet ist und geregelt wird; Fig. β eine Moment-Phasenwinkel-Kennlinie eines Schrittmo¬ tors; Fig. 7 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei dem ein Momentsensor als Messeinrichtung verwendet wird und bei dem der Phasenwinkel des Schrittmotors gesteuert wird; Fig. 8 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Anordnung, bei dem ein Drehgeber als Messeinrichtung verwendet wird und bei der der Phasenwinkel des Schrittmotors geregelt wird; Fig. 9 die Motorstromkennlinie für einen Schrittmotor; Fig. 10 Ansteuerimpulse für den Schrittmotor und zugeordne¬ te Drehgeberimpulse bei ungeregeltem Schrittmotor; Fig. 11 den Verlauf der zeitlichen Abweichung der Ansteuer¬ impulse von den Drehgeberimpulsen bei ungeregeltem Schrittmotor nach Fig. 10'; Fig. 12 ein Blockschaltbild der Anordnung.

Nach Fig. 1 weist ein erstes Ausführungsbeispiel der Anord¬ nung einen Antriebsmotor 1, einen Drehmomentsensor 2, einen Regler 3 und einen Zusatzmotor 4 auf. Der Antriebsmotor 1 kann ein Schrittmotor ..sein,. der_Jιr_eJiiiiαme,nJis_eiiS-αr.,2_j£.on iib.1.1- chen Aufbau sein und der Regler 3 ein PID- Regler. Der An¬ triebsmotor 1 ist an einer Antriebswelle 5 angeordnet, durch die ein Lastelement 6 angetrieben wird. Im Ausführungsbei- spiel der Fig. 1 ist als Beispiel für das Lastelement 6 ein Transferband 7 einer elektrografischen Druck- oder Kopierein¬ richtung verwendet worden. Der Zusatzmotor 4, z.B. ein Gleichstrommotor oder ein Servomotor, liegt an der Antriebs¬ welle 5, zwischen Antriebsmotor 1 und Zusatzmotor 4 ist der Drehmomentsensor 2 angeordnet. Der Drehmomentsensor 2 gibt ein dem Drehmoment auf der Antriebswelle 5 proportionales Mo¬ mentsignal ab, das dem Regler 3 zugeführt wird und von diesem mit einem Sollsignal verglichen wird, das dem Drehmoment ohne Laständerung zugeordnet ist. Mit dem Vergleichssignal wird der Zusatzmotor 4 derart angesteuert, dass er die Lastände¬ rung ausgleicht, mit dem Ergebnis, dass die Last, die vom An¬ triebsmotor 1 aufgebracht werden muss und damit der Lastwin¬ kel des Antriebsmotors 1 sich nicht ändert.

Ziel des Aufbaus ist es, das Drehmoment, das der Antriebsmo¬ tor 1 zum Antreiben des Transferbandes 7 aufbringen muss, konstant zu halten. Ist dies der Fall, dann ändert sich der Lastwinkel des Antriebsmotors 1 nicht. Der größte Teil des Antriebsmomentes und Antriebsmomentschwankungen werden darum von dem Zusatzmotor 4 erbracht. Der Antriebsmotor 1 bestimmt somit nur noch die Drehzahl des Transferbandes 7 und trägt zum Antriebsmoment nur noch eine kleinen Teil bei, der aber konstant ist. Um dies zu erreichen, misst der Drehmomentsen¬ sor 2 das Drehmoment, das vom Antriebsmotor 1 aufgebracht werden muss. Der Regler 3 regelt die Betriebsspannung des Zu¬ satzmotors 4 so nach, dass das gemessene Drehmoment auf einem vorher eingestellten Drehmoment (Sollmoment) gehalten wird.

Da nicht erst gewartet wird bis sich eine Drehmomentänderung zu einer messbaren Positionsänderung des Transferbandes 7 aufintegriert, arbeitet die Anordnung mit einer kürzeren Re- aktionszeit als eine Regelung, die als Messgröße ein Positi- ansjsjLg-Qa1.verwende.t.«.—Da weiterhin der Antriebsmotpr 1 immRr_ mit der gleichen Last betrieben wird, bleibt auch der Last¬ winkel konstant und da keine Laständerungen auf den Antriebs¬ motor 1 einwirken, werden auch keine Schwingungen des Trans- ferbandes 7 angeregt.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei der statt einer Regelung eine Steuerung 8 verwendet wird, die sonstigen Einheiten werden entsprechend Fig. 1 einge- setzt. Somit sieht die Anordnung nach Fig. 2 eine Drehmoment¬ sensor 2, einen Zusatzmotor 4, einen Antriebsmotor 1 und eine Steuerung 8 vor. Der Antriebsmotor 1 ist wiederum auf der An¬ triebswelle 5 angeordnet, von der auch das Transferband 7 an¬ getrieben wird. Der Drehmomentsensor 2 liegt zwischen Zusatz- motor 4 und Transferband 7. Das vom Drehmomentsensor 2 abge¬ gebene Momentsignal wird der Steuerung 8 zugeführt, die die¬ ses Signal mit einem Sollsignal vergleicht und in Abhängig¬ keit des Vergleichs den Zusatzmotor 4 so ansteuert, dass der Lastwinkel des Antriebsmotors 1 konstant bleibt.

Im Vergleich zu Fig. 1 arbeitet die Anordnung nach Fig. 2 nach dem Steuerungsprinzip. Die Steuerung 8 stellt die Be- triebsspannung des Zusatzmotors 4 so ein, dass der Antriebs¬ motor 1 nur noch das vorher eingestellte konstante Drehmoment aufbringen muss, das der Antriebsmotor 1 zum Antrieb beitra¬ gen soll. Den Rest des Antriebsmoments erbringt der Zusatzmo- tor 4. Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei Fig. 1, nur statt einer Regelung kommt eine Steuerung zum Einsatz. Es muss zwar die Spannung- Drehmoment- Charakteristik des Zu- satzmotors 4 bekannt sein, um das Drehmoment für den An¬ triebsmotor 1 konstant zu halten, dafür werden Schwingungs- probleme, die durch einen ungünstig eingestellten Regler 3 verursacht werden könnten, vermieden.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird als Drehmoment beeinflussendes Mittel eine Bremse 9 eingesetzt, z.B. eine Wirbelstrombremse. Die Bremse 9 ist auf der An- _t_riebswelle 5 für das.,.Tr.ajiaf_arb.axLd__2---arLg-eorrinat., wjs-itexhIn. sind wiederum der Antriebsmotor 1, der Drehmomentsensor 2 und ein Regler 3 vorgesehen. Die Bremse 9 liegt zwischen Drehmo¬ mentsensor 2 und Transferband 7 und wird vom Regler 3 ange- steuert, der das Momentsignal vom zwischen Antriebsmotor 1 und Bremse 9 angeordneten Drehmomentsensor 2 erhält. Der Reg¬ ler vergleicht das Momentsignal mit einem Sollwert und regelt die Bremse 9 derart, dass der Lastwinkel des Antriebsmotors 1 sich nicht ändert. Dazu regelt der Regler 3 die Steuerspan- nung der Bremse 9 so nach, dass das gemessene Drehmoment auf dem Sollwert gehalten wird. Der Sollwert ist hier das maxima¬ le Drehmoment, das im Betrieb des Transferbandes 7 auftritt. Wenn eine Momentänderung eintritt, wird die Bremse 9 akti¬ viert und ein Bremsmoment an die Antriebswelle 5 angelegt. Somit muss hier der Antriebsmotor 1 im Vergleich zu Fig. 1 oder 2 ein größeres Drehmoment aufbringen, das auf das An¬ triebsmoment (entspricht Sollwert) des Transferbandes 7 her¬ unter gebremst wird.

Es ergeben sich die gleichen Vorteile wie bei Fig. 1, nur muss der Antriebsmotor 1 ein höheres Drehmoment aufbringen, da bei einer Momentabweichung die Antriebswelle 5 gebremst wird, also die Drehzahl der Antriebswelle 5 auf die dem Soll¬ wert entsprechende Drehzahl heruntergebremst wird. Vorteil¬ haft gegenüber Fig. 1 ist, dass eine Bremse billiger ist als ein Motor und dass eine Wirbelstrombremse ein sehr gleichmä- ßiges Bremsmoment erzeugt. Außerdem wird durch die Bremse ei¬ ne Dämpfung des schwingungsfähigen Systems Antriebsmotor- Transferband erreicht, wodurch Schwingungen eine kleinere Am¬ plitude aufweisen und schneller abklingen.

Fig. 4 (viertes Ausführungsbeispiel) unterscheidet sich von Fig. 3 nur dadurch, dass der Regler 3 durch eine Steuerung 8 ersetzt worden ist, also die Bremse 9 zwischen Antriebsmotor 1 und Drehmomentsensor 2 angeordnet ist.

Ziel des Aufbaus nach Fig. 4 ist wiederum, das Drehmoment, das der Antriebsmotor 1 zum Antreiben des._Ira.n^f.≤xb_andg^s_JL trotz Laständerung aufbringen muss, konstant zu halten. Um dies zu erreichen, misst der Drehmomentsensor 2 das Drehmo¬ ment, das für den Antrieb des Transferbandes 7 aufgebracht werden muss. Die Steuerung stellt die Steuerspannung der Bremse 9 so nach, dass das gemessene Drehmoment zusammen mit dem Bremsmoment der Bremse 9 auf einem vorher eingestellten Wert gehalten wird. Dies ist das maximale Drehmoment (Soll¬ wert) , das im Betrieb des Transferbandes 7 auftritt. Die Vor- teile entsprechen denen, die bei Fig. 3 erwähnt wurden, außer dass die durch einen ungünstig eingestellten Regler verur¬ sachten Schwingungen vermieden werden.

Aus Fig. 5 ergibt sich ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier wird der Zusatzmotor 4 oder die Bremse 9 an einer Umlenkwelle 10 des Transferbandes 7 angeordnet, am zweckmäßigsten an der Umlenkwelle, an der die größten Moment¬ änderungen auftreten. Bei einem Drucker ist dies die Welle des Transferbandes 7, an der zum Aufzeichnungsträger umge- druckt wird. Der Antriebsmotor 1 und der Drehmomentsensor 2 bleiben auf der Antriebswelle 5, weiterhin ist ein Regler 3 vorgesehen. Durch die Anordnung nach Fig. 5 wird verhindert, dass die Mo- mentänderung durch einen angeschwenkten Aufzeichnungsträger zu einer Spannungsänderung im .Transferband 7 führt, d.h. die Dehnung des Transferbandes 7 ändert sich durch das Anschwen¬ ken des Aufzeichnungsträgers nicht.

In einem sechsten und siebten Ausführungsbeispiel wird bei einem Schrittmotor zur Kompensation der Laständerung und der dadurch bedingten Lastwinkeländerung die Phasenlage des die Motorwelle des Schrittmotors antreibenden Magnetfeldes zur Lage der Motorwelle beeinflusst.

Ändert sich bei einem Schrittmotor die Last, so ändert sich die Phasenlage des Magnetfelds des Motors zur Lage der Motor- welle. Dadurch werden Geschwindigkeitsschwankungen verur- sacht. Ziel der Erfindung ist es, auf Änderungen des Lastmo¬ ments so zu reagieren, dass es zu keiner Änderung der Phasen¬ lage der Motorwelle des Schrittmotors zu dessen Solllage (Phasenlage ohne Laständerung) kommt.

Sechstes Ausführungsbeispiel: Bei einem im Stillstand bestromten Schrittmotor ist das Mo¬ ment, das zur Auslenkung der Motorwelle aus der Nulllage not- wendig ist, näherungsweise durch eine sinusähnliche Funktion zu beschreiben (siehe Fig. 6) .

In der Ruhelage ist das Moment Null. Das maximale Moment (Haltemoment des Motors) tritt auf, wenn die Motorwelle etwa um einen Vollschritt aus der Ruhelage ausgelenkt wird, nach zwei Vollschritten wird das Moment wieder, wie in der Ruhela¬ ge, zu Null. Erst nach 4 Vollschritten wiederholt sich der Momentenverlauf. Bei einem stabilen Betrieb des Schrittmotors kann also die Abweichung der Lage der Motorwelle von der Sollposition maximal +/- 1 Vollschritte betragen. Aus Sicher¬ heitsgründen ist der tatsächlich nutzbare Bereich deutlich kleiner. In Abhängigkeit von der Last stellt sich ein fester Phasenwinkel Φ ein, der sich für jeden Motor bestimmen lässt. Der Phasenwinkel Φ ist dabei der Winkel zwischen der Lage der Motorwelle und der Lage des Magnetfelds des Schritt¬ motors .

Für einen sich drehenden Schrittmotor gelten die selben Über¬ legungen, nur mit dem Unterschied, dass die Höhe des maxima¬ len abgebbaren Moments mit zunehmender Drehzahl des Schritt¬ motors abnimmt, da zum einen die Reibung im Schrittmotor grö- ßer wird, zum anderen kann bei steigender Drehzahl wegen der Induktivität der Strom, der das treibende Magnetfeld bewirkt, nicht mehr in die Motorwicklungen eingeprägt werden.

Trotzdem kann für jeden Motor die Kennlinie „Moment M über Auslenkung Φλλ für jeden Motorstrom und jede Drehzahl experi- .itie.nt.ell bestimmt werden.

Wird nun mit einem Drehmomentsensor 14 das Lastmoment be¬ stimmt (siehe Fig. 7), kann aus dem Kennlinienfeld entnommen werden, um welchen Phasenwinkelbereich ΔΦ die Lage der Mo¬ torwelle von der Solllage abweicht, wenn sich das Moment um den Betrag ΔM ändert. Ist dieser Wert bekannt, kann die Lage des Magnetfelds des Schrittmotors durch die Motoransteuerung um diesem Winkel ΔΦ korrigiert werden. Ohne Korrektur des Phasenwinkels würde sich bei einer Lastmomentänderung ΔM die •Ist-Lage der Motorwelle zur Soll-Lage verändern. Durch die Phasenwinkelkorrektur stellt sich ein neuer Gleichgewichtszu¬ stand ein, ohne dass die Motorwelle kurzfristig langsamer o- der schneller wird. Da sich das Magnetfeld des Schrittmotors verzögerungsfrei verstellen lässt, kann eine Regelung des Phasenwinkels Φ des Magnetfelds verzögerungsfrei auf Lastmo- mentenänderungen ΔM reagieren.

Ein so angesteuerter Schrittmotor behält den Phasenwinkel, der bei Soll-Lage der Motorwelle besteht, auch bei deren Ist- Lage bei, auch wenn sich das Lastmoment ändert, da der Pha- senwinkel zwischen Solllage der Motorwelle und Lage des Mag¬ netfelds lastabhängig gesteuert wird. "

Eine Anordnung zur Korrektur der Phasenlage zeigt Fig. 7. Ein Schrittmotor 11 ist mit seiner Motorwelle auf einer Antriebs¬ welle 12 angeordnet. Zwischen dem Schrittmotor 11 und einem Lastelement 13 ist ein Drehmomentsensor 14 vorgesehen. Der Drehmomentsensor 14 arbeitet als Messeinrichtung, die als Messwerte die Lastmomente abgibt, die das Lastelement 13 auf die Antriebswelle 12 ausübt. Diese werden dem Mittel, einer Steuerung 15, zugeführt, die aus der Moment- Phasenwinkel- Kennlinie mit der Lastmomentänderung ΔM die Phasenwinkelände- rung ΔΦ ermittelt, um die die Lage des die Motorwelle an¬ treibenden Magnetfeldes des Schrittmotors 11 korrigiert wer- den muss, um dessen Solllage beizubehalten.

Siebtes Ausführungsbeispiel: Bei dieser Variante wird ein Drehgeber 16 zur Bestimmung der Position der Motorwelle eingesetzt (siehe Fig. 8) . Das Signal des Drehgebers 16 wird dann für eine Regelung der Phasenlage des Magnetsfeldes zur Lage der Schrittmotorwelle eingesetzt.

Bei der Realisierung nach dem siebten Ausführungsbeispiel werden nicht die Impulse des Drehgebers 16 gezählt, sondern die Zeit zwischen den Drehgeberimpulsen gemessen und aufsum¬ miert. Man erhält deshalb nicht in bestimmten Zeitabständen die Position der Motorwelle, sondern in festen Winkelabstän¬ den die Zeit, in der die Motorwelle die gewünschte Position erreicht hat.

Das Verfahren ist wegen der Zeitmessung zwischen zwei Winkel¬ lagen nur für einen drehenden Motor einsetzbar, eine Lagere¬ gelung bei Stillstand ist nicht möglich. Die Regelung erfolgt folgendermaßen: Von der Motorsteuerung ist bekannt, wie lange das jeweilige Zeitintervall zwischen zwei Drehgeberimpulsen idealer Weise sein müsste. Wird von diesem Sollintervall das tatsächlich gemessene Zeitintervall abgezogen, weiß man, um welches Δt das jeweilige Zeitintervall von der Sollintervall abgewichen ist. Summiert man die Abweichungen bis zum aktuellen Zeit¬ punkt auf, bekommt man die Zeit, die die Motorwelle zu früh oder zu spät an dem Ort gewesen ist, an dem die letzte Mes¬ sung durchgeführt wurde. Da nun die zeitliche Abweichung der Motorwellenposition von der Sollposition bekannt ist, kann über eine Regelung die Motoransteuerung des Schrittmotors so beeinflusst werden, dass die Abweichung gegen Null geht.

Die zeitliche Auflösung der Messung hängt nur von der Genau¬ igkeit des Drehgebers 16 und der Genauigkeit der Zeitmessung ab, nicht aber von der Auflösung des Drehgebers 16. Da sich Drehgeber 16 mit einfachen Mitteln sehr genau fertigen lassen und Zeitmessungen mit Mikroprozessoren Auflösungen von weit weniger als 1 μs realisieren lassen, ist so eine sehr genaue Bestimmung der Abweichung der Ist-Motorwellenlage von deren Solllage möglich.

Auch durch dieses Verfahren wird der Phasenwinkel auf den Wert geregelt, der beim Einschalten der Regelung vorhanden war.

Im Folgenden wird die Regelung bei konstanter Drehzahl in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben: Die Motorsteuerung (s. Fig. 12) liefert die Ansteuerimpulse für den Schrittmotor 11 zunächst ohne Lageregelung. Dazu wer¬ den in festen Zeitabständen die Ströme II, 12 der Motorwick¬ lungen des Schrittmotors 11 sinusförmig variiert, wobei die Ströme einen Phasenversatz von 90° aufweisen (siehe Fig. 9) . In Fig. 9 sind die Motorströme Il und 12 für vier Vollschrit¬ te dargestellt.

Das Muster des Stromverlaufs wiederholt sich alle 4 VoIl- schritte. Wird nun die Lageregelung zugeschaltet, misst ein Mikroprozessor zusätzlich das Zeitintervall zwischen zwei Drehgeberimpulsen (ΔTDrehgeber) r das in diesem Fall idealerweise gleich dem Zeitintervall von einem Halbschritt (ΔT) sein sollte (siehe Fig. 10) . Wird z.B. ein Drehgeber verwendet, der 400 Impulse/ Umdrehung liefert, dann entspricht dies bei einem Schrittmotor mit 1,8° Schrittwinkel einem Impuls/ HaIb- schritt.

Fig. 10 zeigt für den ungeregelten Betrieb in der ersten Rei¬ he die Ansteuerimpulse IMM, die die Motorsteuerung für das Schalten der Motorströme I des Schrittmotors 11 verwendet. Die Ansteuerimpulse IMM haben einen Zeitabstand ΔTMotor. In der zweiten Reihe werden die vom Drehgeber 16 abgegebenen Drehge¬ berimpulse IM0 dargestellt. Diese weisen sich ändernde Zeit¬ intervalle ΔTDrehgeber auf. Es ist zu erkennen, dass die Drehge¬ berimpulse IMn nicht synchron mit den Ansteuerimpulsen IMM laufen, sondern in Abhängigkeit der Änderung der Last den An- steuerimpulsen IMM hinter herlaufen.

Es wird nun die Differenz aus Solldauer für eine Halbschritt und dem Messwert gebildet und das Ergebnis aufsummiert. Die Summe beginnt beim Einschalten der Regelung mit dem Wert 0. Der Summand gibt an, um welches Δt die Motorwelle zu früh o- der zu spät an der Sollposition ist (siehe Fig. 11) . In Fig. 11 ist die Abweichung der Ist-Position von der Sollposition in μs bei Betrieb ohne Regelung dargestellt. Die Impulse IM folgen in Halbschritten aufeinander.

Mit diesem Wert kann die Schrittdauer der nächsten Schritte des Schrittmotors 11 verkürzt oder verlängert werden, so dass die zeitliche Abweichung der Ist-Position von der Sollpositi- on möglichst gering wird.

Alternativ zur Veränderung der Schrittdauer kann der Zugriff auf die Motorstromtabelle (Fig. 9) eingestellt werden, bei der der Kurvenverlauf der Motorströme I tabellarisch enthal- ten ist: Die Motorsteuerung liest aus dieser Tabelle aus, welcher Mo¬ torstrom I für den nächsten Schritt verwendet werden soll. Dazu wird ein Zeiger auf den Tabellenwert in festen Timerin- tervallen je nach Laufrichtung des Motors inkrementiert bzw. dekrementiert. Bei einer festen Motordrehzahl kann der Ab¬ stand zweier Tabellenwerte einem festen Zeitintervall zuge- ordnet werden. Für die Regelung kann also der Wert für die Zeitkorrektur dem Zeiger der Motorstromtabelle zugeschlagen werden, so dass die Frequenz der Ansteuerimpulse AM einge¬ stellt werden kann.

Fig. 8 ist eine Anordnung für das siebte Ausführungsbeispiel zu entnehmen. Auf der Antriebswelle des Lastelementes 13 ist der Drehgeber 16 angeordnet. Zwischen Drehgeber und Lastele¬ ment 13 liegt der Schrittmotor 11 mit seiner Motorwelle. Der Drehgeber 16 misst die Bewegung der Antriebswelle 12 und gibt die Messwerte an das Mittel weiter, das in Fig. 8 als Regler 17 realisiert ist. Abhängig von den Messwerten erzeugt der Regler 17 Taktsignale für die Motorsteuerung des Schrittmo¬ tors 11, die die Ansteuerimpulse für die Motorströme I des Schrittmotors entsprechend den obigen Verfahren einstellt.

Für die Regelung kann unter anderem ein normaler PID-Regler oder auch ein Regler mit Fuzzy-Logik eingesetzt werden. Zu¬ sätzlich ist es möglich, bestimmte Frequenzen aus dem Regler¬ eingangssignal (Messwerten) herauszufiltern, um Resonanzen zu vermeiden.

Bei Verwendung eines PID-Reglers ergeben sich folgende Eigen¬ schaften: - Durch den P-Anteil der Regelung wird die Abweichung der Ist-Lage der Motorwelle zu deren Soll-Lage geregelt. - Durch den I-Anteil der Regelung kann die bleibende Regel¬ differenz auf Null geregelt werden. - Durch den D-Anteil der Regelung werden Eigenfrequenzen des Systems gedämpft (die Zustellgröße ist proportional zur Ortsänderung pro Zeit, d. h. ist gleich φ in der Bewe¬ gungsgleichung für ein gedämpftes schwingungsfähiges Sys¬ temJφ+ßφ+Dφ~ 0 mit ß als Dämpfungskonstante) Das beschriebene Verfahren weist folgende Eigenschaften auf: - Es kann auch auf nicht konstante Drehzahlen übertragen wer¬ den. - Wenn die Zeitmessung der Drehgeberintervalle vom gleichen Mikroprozessor durchgeführt wird wie die Ansteuerung des Motors, können sich keine Fehler durch unterschiedliche Quarzfrequenzen (Fertigungstoleranzen) aufsummieren. - Für die Motorsteuerung ist es einfacher, eine Lageregelung auf Basis von zeitlichen Abweichungen als örtlichen Abwei¬ chungen zu realisieren, da die Ansteuerung der Motorwick¬ lungen ebenfalls zeitlich gesteuert ist. - Bei Auswertung aller Flanken der Drehgebersignale kann mit dem gleichen Drehgeber eine 4 mal schnellere Regelung rea- lisiert werden. Es liegt dann bei jedem Achtelschritt ein Messwert füχ^i_e_Ab[We_ij3iiim-g_-i^Ji-iiex--jSx)l 1 pnsi "H nn vnr-^ - Es kann aber auch mit anderen Drehgeberauflösungen gearbei¬ tet werden, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Auflösung des Drehgebers ein ganzzahliges Vielfaches der Schrit- te/ümdrehung des Schrittmotors ist oder umgekehrt. - Der Drehgeber muss nicht auf der Motorwelle montiert sein. Wird der Geber auf einer anderen Welle des Lastelements montiert, so wird die Lage dieser Welle geregelt. Wenn die¬ se Welle nicht mit der selben Drehzahl läuft wie die Motor- welle ist allerdings ein Übersetzungsfaktor zu berücksich¬ tigen.

Fig. 12 zeigt ein Blockschaltbild der Anordnung, das für alle Ausführungsbeispiele einsetzbar ist. Von der Motorwelle eines Motors 20 können mit der Messeinrichtung 21 die Messwerte, z.B. Lastmomentsignale, abgeleitet werden, die einem Mikro¬ prozessor 18 als Mittel zugeführt werden. Der Mikroprozessor 18 erzeugt in Abhängigkeit der Messwerte nach den oben zu den Ausführungsbeispielen beschriebenen Verfahren die Signale, die einer Motorsteuerung üblichen Aufbaus und evtl . einem Zu¬ satzmotor oder Bremse zugeführt werden und dort dazu verwen¬ det werden, um die Motorsteuerung 19 entsprechend einzustel- len. Wenn z.B. das siebte Ausführungsbeispiel verwendet wird, werden der Motorsteuerung 19 Taktsignale, ein Richtungssignal und ein enable -Signal zugeführt. In Abhängigkeit der Takt¬ signale erzeugt die Motorsteuerung 19 die Ansteuerimpulse für die Motorströme I für den Schrittmotor 20 derart, dass die Phasenlage des Schrittmotors trotz Änderung der Last erhalten bleibt. Der Mikroprozessor 18 kann so programmiert sein, dass er als Regler oder als Steuerung arbeitet. ■ Bezugszeichenliste

1 Antriebsmotor 2 Drehmomentsensor 3 Regler 4 Zusatzmotor 5 Antriebswelle 6 Lastelement 7 Transferband 8 Steuerung 9 Bremse 10 Umlenkwelle 11 Schrittmotor 12 Antriebswelle- Motorwelle 13 Lastelement 14 Drehmomentsensor 15 Steuerung 16 Drehgeber 17 Regler 18 Mikroprozessor 19 MotorSteuerung 20 Motor 21 Messeinrichtung 11, 12 Motorstrom