DE1556326A1 - Betriebsverfahren fuer Stellmotoren und Anordnung zu dessen Anwendung - Google Patents

Description

IBM DeiltSGhland Internationale Büro-Mmsthinen Gtielltchafi mbH

Böblingen, 27. Dezember 1967 at-sch

Anmelderin:

Amtl. Aktenzeichen:

Aktenz. der Anmelderin:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. 10 504

Neuanmeldung

Docket SA 9-66-025

Betriebsverfahren für Stellmotoren und Anordnung zu dessen Anwendung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für den Betrieb von Stellmotoren zur Beförderung einer Last in eine vorbestimmte Lage.

Verfahren dieser Art mit elektrischem Antrieb sind für vielerlei Anwendungen denkbar. Je nachdem, ob die Betriebsbedingungen

SA 9-66-025

konstant oder veränderlich sind, werden an das Verfahren hohe oder auch geringe Anforderungen gestellt. Beispielsweise kann die beförderte Last immer wieder eine andere sein. Ausserdem sind Friktionsverluste in der Anlage längst nicht immer konstant. Auch ist es von Wichtigkeit, ob ein Stellmotor in seiner Umlaufgeschwindigkeit nach oben begrenzt ist oder nicht. Um all diesen widrigen Bedingungen Rechnung zu tragen, sind daher Verfahren entwickelt worden, welche den sog. "Schlimmsten Fall'¹ berücksichtigen. In so einem Fall wird zu einer bestimmten Zeit die Bremsung des Antriebs eingeleitet, so dass die Last mit einer Geschwindigkeit Null möglichst nahe an die vorbestimmte Lage gelangt.

Aber diese Methode zeigt wesentliche Nachteile. Bei geringerer Last neigt eine so ausgelegte Anlage dazu das 'Ziel zu unterschreiten. Daselbe gilt falls grössere Friktion auftritt. Aber am schlimmsten wird die Auswirkung, wenn die Anlage nicht ihre normale Betriebsgeschwindigkeit erreichen kann. Jedes Verfahren, durch welches eine vor be stimmte Lage nicht entlang der dem .Antrieb eigenen idealen Bremekennlinie erreicht wird, erfordert bei Beendigung einer Operation Korrekturbewegungen. Endlagekorrekturen können aber nur bei kleinster Geschwindigkeit erfolgen. Das bedeutet, dass die Zeitausnutzung des gesamten'

9000847144-1

SA 9-66-025

Betriebs durch langsame, seitraubende Lagekorrekturen verschlechtert wird.

Das hier vorgeschlagene Verfahren vermeidet-die genannten Nachteile durch Messung der Umlaufgeschwindigkeit des Motors sowie des Abstandes seiner Last von der vorbestimmten Lage, ferner durch Steuerung der Motorerregung in Abhängigkeit von den gemessenen Werten, so dass der Motor mit grösstmöglicher Geschwindigkeit die ihm eigene ideale Bremskennlinie und, dieser angenähert folgend, die vorbestimmte Endlage erreicht.

Im Folgenden wird das vorgeschlagene Verfahren anhand einer bevorzugten Schaltungsanordnung zu dessen Anwendung eingehend beschrieben. Zur besseren Erläuterung dienen dabei die nachstehend aufgeführten Zeichnungsfiguren. Diese stellen dar:

Fig. 1 ein allgemeines Blockdiagramrh eines Aueführungsbeispiels zur Anwendung des beschriebenen Verfahrens,

Fig. 2 eine Blockechaitung der Drehsinn- und Ueberschuss-Steuerung (H),

Fig. 3 ein Blockschema zur Durchführung der Brems me β sung und -steuerung (10),

90 988 W U 4.1

SA 9-66-025.

Fig. 4 eine Blockdaretellung des Prioritäts- und Feinregiere (16),

Fig. 5 eine Schaltung des Schrittgeechwindigkeitprtifere (9),

Fig. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeiteweise nach dem vorgeschlagenen Verfahren, und

Fig. 7 eine Darstellung des Schrittfolgeprüfers (12).

Wie erwähnt zeigt die Fig. 1 eine Blockdarstellung der zur Anwendung des Verfahrens bevorzugten Schaltungsanordnung. Darin ist ein Rechner 1 mit einem 9-Bit-Binär.zähler 3, der im Uhrzeigersinn zählt, verbunden. Der Zähler seinerseits steht über die Leitung 4 mit einer Vergleichslogik 5 in Verbindung. Eine weitere Leitung 6 verbindet sie mit einem anderen 9-Bit-Binärzähler 7 für den Gegenuhrzeigersinn, den die Leitung 8 mit dem Rechner verbindet.

lieber die Verbindung 20 und 21 erhält der genannte Zähler 3 Signale einee Schrittfolgeprtifers 12, sowie weitere Rechner« ηifrnaIf über die Verbindung 40 und 43. 40 ist die Rückßtelleitung den H«M Ju-(Ti, während 20 und 21 die Impulse dv.a Schrittfolgepitife i ι \i\i 'u'dvi, \·ι.··.,- Motot im Uhrzeigersinn getanen Schritt

9 ü 9 8 8 CI U 41

übermitteln. Dieselben Impulse gelangen über die Verbindung zur Drehsinn- und Ueberschuse-Steuerung 11. Letztere erhält auch Impulse des Schrittfolgeprüfers, die dem Gegenuhrzeigersinn entsprechen, über die Leitungen 23 und 25. Ausserdem erhält die genannte Steueranordnung 11 von der Vergleichsschaltung 5 über die Verbindungen 36 und 37 Angaben über hohen bzw. niedrigen Zählstand. Die Impulse der Gegenuhrzeigersinn-Drehung aus dem Schrittfolgeprüfer gelangen über die Leitung 24 ebenfalls an den Zähler 7, Desgleichen gegchl§ht mit dem Rechner-Rückstellsignal auf 40 das über die Verbindung 42 an den Zähler 7 gelangen und ihn zurückstellen kann.

Ausgangssignale der Vergleichslogik werden ausserdem auch noch über die Leitungen 31 ■- 34 an die Vorrichtung 10 sur Bremsmessung und -steuerung abgegeben. Wie später genauer beschrieben wird, stellen die Signale auf den genannten Leitungen 31 - 34 Fehlerangaben zur Weiterverwendung durch die besagte Vorrichtung dar. Auf Leitung 31 erscheint ein Signal, wenn der Abstand der zu befördernden Last zur vorbestimmten Lage weniger als 2 Motorschritte beträgt. Bei Leitung 34 ist es daselbe, wenn der Abstand kleiner als 8 Schritte, bei Leitung 33 kleiner als 24 und bei Leitung 32 kleiner als 40 Schritte ist.

90 98 8 47 U

SA 9-66-025

Zusätzlich empfängt die Bremsmess- und -steuervorrichtung 10 über die Verbindungen 26 - 29 Signale des Schrittgeechwindigkeitprüfers 9. Dieser ist seinerseits über 30 mit dem Schrittfolgeprüfer IE verbunden, der ihn mit 100 us -Impulsen beliefert. Die Vorrichtung 10 erhält auch ein "Ueberschus8"-Sigrial auf der Leitung 47 von der "Drehsinn- und Ueberschuss-Steuerung 11. Die Ausgangssignale der Brernsmessung und -steuerung 10 erscheinen auf den Leitungen 44 und 45, welche sie an den Feinbzw. Prioritätsregler 16 weiterleiten. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind dies die Signale Ul bzw. U6. Die Drehsinn- und Ueberschuss-Steuerung ihrerseits gibt über 50 und 51 die Signale U2 bzw. U3, die Vergleichelogik 5 über 35 das Signal U5 ab.

Ferner ist der Fig. 1 zu entnehmen, dass der Schrittgeschwindigkeitsprüfer 9 über die Leitungen 29 und 46 mit dem einen Eingang eines UND-Gatters 14 verbunden ist, dessen zweiter Eingang über 41 vom Rechner belegt wird. Dieses Rechnersignal auf 41 ist der "SCHNELL"-Defehl, wie später noch verständlicher wird. Der Ausgang des genannten UND-Schalters wird über die Verbindung 52 als Signal U4 an den Prioritäts- und Feinregler 16 abgegeben.

Der Schrittfolgeprüfer 12 erhält über die Leitungen 60 - 63 Signale des in geschlossener RUckkopplungaschleife arbeitenden

909 8847 U 4.1

SA 9-66-0?. 5

Schrittmotors 13. Diese zeigen an, in welcher von vier Schrittstellungen der Rotor sich befindet, wobei sich die Stellungsanzeigen mehrfach wiederholen. Zusätzlich erzeugt der in geschlossener Schleife arbeitende Motor auf 59 ein eog. Dunkel-Signal DS,. das an den Schrittfolgeprüfer geht, wenn der Motor von Schritt zu Schritt sich dreht. Eine detailliertere Beschreibung des Schrittmotors 13 ist in der Spanischen Patentschrift Nr. 327. 676 gegeben. Die Anordnung des Motors umfasst auch Mittel zur internen Rückkopplung der Stellungsanzeige wie auch zur Erzeugung des genannten Dunkel-Signale DS.

Nach der erwähnten Patentschrift wird eine Diskriminatorscheibe verwendet, welche auf der Motorwelle sitzt. Für einen Motor mit 200 Schrittstellungen sind auf der Scheibe 50 Oeffnungen vorgesehen, welche je vier benachbarten Schritten entsprechen. Vier Lichtquellen beleuchten durch diese Oeffnungen in der Scheibe vier entsprechende Photozellen. Die Verteilung der Kombinationen Lichtquelle-Photozelle is.t auf dem Kreisumfang so vorgenommen, dass in jeder Schrittateliung des Motors nur eine Photozelle beleuchtet wird. Ferner empfangt keine det Photozellen Licht swiachen den Sehrittstellungen d.h. dann it.;t es dunkel. In der Patentschrift Lot crkla'il, daoe mit iiO I-,Si hritt Intervallen "insgesamt 200 Schrittstellungen verfügbar f n-d. Pci

9 0 9U847U/i

SA 9-66-025

in geschlossener Schleife arbeitende Motor kann im Uhrzeigersinn, im Gegenuhrzeigereinn, aber auch'im Schnellgang betrieben werden. Auseerdem befolgt er auch STOP-Befehle.

Der Prioritäts- und Feinregler 16 liefert über die Leitungen 54 - 57 Steuersignale, welche den Motor 13 dazu bringen, im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn, oder im Schnellgang zu drehen, oder auch anzuhalten. In geschlossener rückgekoppelter Schleife wird nur gearbeitet, wenn auf der Verbindung 58 ein Signal erscheint. Bleibt dieses aus» so wird in herkömmlicher Art d.h. beispielsweise in schrittweisem Betrieb gearbeitet.

Um das Betriebsverfahren zu erläutern sei angenommen, dass eine Bewegung von 100 Schritten im Uhrzeigersinn zu machen ist. Da der Stand in den Zählern 3 und 7 anfänglich gleich ist, was später noch beschrieben wird, erzeugt die Vergleichslogik 5 über Leitung 35 ein "Gleich"-Signal U5, welches an den Feinregler 16 gelangt. Der Prioritäts- und Feinregler 16 wird · nun dieses Eingangssignal in einen STOP-Befehl umwandeln, der über 57 an das Antriebssystem 13 gelangt. Das Wie wird anhand der Fig. 4 noch zu erläutern sein.

90988A/1U1

SA 9-66-025 . ·

Bevor der Rechner 1 einen neuen Befehl ausgeben kann, hat er zuerst durch ein Signal auf der Leitung 40 die beiden Zähler 3 und 7 zurückzustellen. Danach stellt der Rechner den Zähler 7 ■ durch Signale über Verbindung 8 auf die Ziffer 100 ein. Nachdem dies gesehenen ist, gibt Zähler 7 über die Verbindung 6 eine Anzeige seines Standes an die Vergleichslogik 5 ab. Da auch der Zähler 3 über 4 eine Standanseige liefert und die beiden Anzeigen ungleich sind, wird die Vergleichslogik die Leitung 37 auf hohes oder positives Potential bringen und damit den Eingang der Drehsinn- und Ueberachuss-Steuerung 11 belegen.

Diese Steuerung 11, später anhand dsr Fig, Z im E ins einen erläutert, prägt der Leitung 50 und damit auch dem Prioritätsund Feinregler 16 ©in Signal UZ auf. Dieser Regier seinerseits erregt die Leitung 54 mil dem Signal für Drehung im Uhrzeiger« sinn. Damit „wird die Motorweile 64 in der genannten Richtung zu drehen beginnen. Wenn das Antriebssystem 13 Schritt für Schritt aurücklegt, dann gelaregess wie bereits beschriebeft Anzeigesignale der Rotors teilung über die Verbindungen 60-63 an den Schrittlolgeprüier 12. Dunkelsignale'DS gehen über"59 an ihn. Aufgrund des* ihm gelieferten Eingangsimpulee und da der Motor im Uhrzeigersinn dreht, e'rzeugt nan eier Schrittfolge·* prüfer selber Signale, dS® dem Olirsergslms entsprechen* .

' " 8088847U41- ·

Entlang der Verbindung 20 und 21 liefert er dem Binärzähler 3 einen Impuls für jeden vom Motor zurückgelegten Schritt. Bei insgesamt 200 Schritten sind diese 1,8 von einander entfernt. Der Zähler 3 zählt nun aufwärts, so dass nach 100 vom Motor zurückgelegten Schritten sein Stand dem des Zählers 7 gleich ist, Die Vergleichslogik 5 wird in diesem Zeitpunkt ein GLEICH-Signal abgeben, das über 35 an den Prioritäts- und Feinregler geht. Als Folge davon erteilt darauf letzterer dem Antrieb 13 einen STOP-Befehl.'

Bei der eben beschriebenen Operation ging es um das Zurücklegen von 100 Schritten von einer Anfange stellung aus im Uhrzeigersinn und mit kleiner Geschwindigkeit. Der Zweck dee vorgeschlagenen Reiriebtsverfahrens^ist es aber, solche Operationen mit hoher Geschwindigkeit und mit möglichst wenig Rechnereingriffen aufzuführen. Dieselbe Ausgangslage sei nochmals betrachtet: der Rechner lädt den Zähler 7 auf 100 und der Prioritäts- und Feinregier 16 erregt das Antriebssystem 13 mit einem Signal Uhrzeigersinn US.'

E* «ei nun angenommen, dass der Rechner über die Leitung 41 der. Befehl SCHNELL an das UND-Gatter 14 abgibt. Die Impulse ήvi Schrittfolgeprüfers 12 gelangen wie bisher über 20, 21 an

90988W1U1

SA 9-66-025 ' ■

den Zahler 3, der bis 100 zählt. Zusätzlich aber erzeugt der Schrittfolgeprüfer für jeden dieser Impulse ein weiteres Signal vom 100 ils, das über die Leitung 30 an den Schrittgeschwindigkeitsprüfer 9 gelangt. Dieser tiberwacht die Frequenz der Signale auf der Leitung 30 und erzeugt seinerseits Ausgangssignale auf den Leitungen 26 - 29, die der Umdrehungege- · schwindigkeit des Motors entsprechen. Dreht dieser mit 'Höchstgeschwindigkeit, so sind alle Verbindungen 26 - 29 erregt, ist die Geschwindigkeit Null, dann ist keine von ihnen erregt. Die Arbeitsweise des Schrittgeschwindigkeitprüfers wird später anhand der Fig. 5 noch ausführlich beschrieben.

Seine Ausgangssignale gehen an die Bremsmessung und -steuerung 10, wobei sie zusammen mit den Fehlersignalen der Vergleichs logik 5 auf den Leitungen 31-34 verarbeitet· werden. Die Ausgangsbefehle der Bremsmessung und -steuerung gehen Über 44 und 45 an den Prioritä'ts- und Feinregler 16 mit dem Zweck, das Antriebssystem auf die ideale Bremskennlinie zu führen, die vorher schon ermittelt worden ist. Der Antrieb soll dieser Kennlinie ohne weiteren Eingriff seitens des Rechners folgen können. Die Bremsmessung - und steuerung 1Ö wie auch der Prioritäte- und Feinregler werden anhand der Fig. 3 bzw. Fig. 4 in allen Einzelheiten

. .·"· 909 88 47 UAI

SA 9-66-025 ' -

beschrieben werden. Die Ausgänge der Vorrichtung 10 werden als Befehle U6 für STOP und Ul für EINZELSCHRITT entlang den Leitungen 45 bzw. 44 an den Prioritäts- und Feinregler abgegeben. *

Beim Beschreiben des letzten Vorganges war angenommen worden, dass der Motor wegen Erregung der Leitung 41 in den SCHNELL-Gang übergehen würde. Dies ist jedoch nicht genau zutreffend. Der Fig. 1 kann entnommen werden, dass dje Leitung 29 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer 9 nicht nur mit der Bremsme&sung und -steuerung 10 verbunden ist, sondern dass sie über die Verbindung 46 auch an den zweiten Eingang des UND-Schalters 14 führt. Wenn also beide Leitungen 41 und 46 positiven Pegel aufweisen, dann erzeugt der UND-Schalter über seinen Ausgang' 52 ein Signal U4 zur Abgabe an den Prioritäts- und Feinregler 16. U4 ist der Befehl für SCHNELL-Gang. Das Signal auf der Leitung 41 allein ist also nicht genügend, sondern zusätzlich muss der Motor mit einer Geschwindigkeit S > S min. drehen.

Die Bedeutung dieser minimalen Geschwindigkeit geht aus der mehrfach erwähnten Spanischen Patentschrift hervor. In wenig Worten: beim Schnellgang läuft die Statorerregung dem Rotor

90988A/U41

SA 9-66-025 ·

nicht wie üblich einen Schritt voraus sondern stets zwei Schritte. Der Motor kann aber nicht so aus seiner Ruhelage anlaufen, weil er bei dieser Erregung unstabil wäre, d.h. es würden dann bei einem vierpoligen Stator gleiche Kräfte in beiden Richtungen wirken und die kleinste zufällige Störung würde bewirken, dass er dann in irgend einer Richtung anliefe. Der Motor wird deshalb zuerst mit einer Erregung von einem Schritt Vorlauf bis zur Geschwindigkeit S min. gebracht, worauf die Erregung mit 2 Schritten Vorlauf ihn auf Höchstgeschwindigkeit bringen kann, S min. ist motorabhängig und beträgt für die meisten käuflichen Schrittmotoren etwa 200 Schritte pro Sekunde.

Obwohl in der bisherigen Beschreibung immer nur von Drehung im Uhrzeigersinn'die Rede war, verläuft die Operation für umgekehrte Drehrichtung völlig gleich, mit der Ausnahme, dass bei Beginn der andere Binärzähler eingestellt wird. Der Rechner würde also zuerst den Zähler 3 einstellen, so dass in der Folge die Verg&eichslogik 5 über die Leitung 36 eine Anzjeige "Niedriger" an die Drehsinn- und Uebersehuss-Steuerung abgeben würde. Dies wiederum ergäbe ein Signal am Ausgang 51 ssuhanden des Prioritätsund Feinreglers. Das Endresultat wäre Erregung der Leitung mit einem'Signal "Gegenuhrzeigersinn" (GUS)₁ das dem Schrittmotor 13 zugeführt würde. Auch vom Schrittfolgeprüfer 12 hätte

8 09 8 8 47144.1

SA 9-66-025 ' .

Ί556326

das eine Serie von Qegenuhrzeigereinn-Signalen zur Folge, welche über die Verbindung 23, 24 den Binärzähler auf einen mit dem Zähler 3 vergleichbaren Stand brächte.

Im Vorangegangenen war bisher noch nicht die Rede von der Ueberschuss-Steuerung in der Vorrichtung 11. Es sei angenommen, daes die Bremsmessung und -steuerung 10 es wegen Friktions- oder Laständerungen nicht erreicht hat, den ganzen Antriebsmechanismus in der vorbestimmten Stellung anzuhalten. Wenn die Bewegung im Uhrzeigersinn erfolgt und ein Ueberschiessen der Sollage auftritt, dann hat der Zähler 3 einen Stand, der gegenüber der anfänglichen Einstellung des Zählers Ueberschuss aufweist. In diesem Moment erregt die Vergleichslogik 5 die Leitung 36 mit dem Signal "Niedriger¹¹, das an die Drehsinn- und Ueberschuss-Steuerung geht, und lässt gleichzeitig das Signal auf Leitung 37 fallen. Letzteres war während der ersten, auf die Sollage gerichteten Bewegung aufgetreten.

Während der Ueberschuss besteht, empfängt die Vorrichtung weiterhin die "Uhrzeigersinne-Impulse für jeden Schritt, der über das Ziel hinausgeht. Diese Ueberschussimpulse zusammen mit dem Signal auf Eingangsleitung 36 veranlassen die Vorrichtung 11 den Ausgang 47 mit positivem Pegel zu belegen. Dies löst in

9098847 U 4.1

SA 9-66-025 ·

der Bremsmessung und -steuerung 10 einen STOP-Befehl aus, der über 45 an den Prioritäts- und Feinregler 16 geht. Sobald der Motor die Geschwindigkeit S min. unterschreitet, zwingt die Bremsmessung und -Bteuerung den Motor in schrittweise Bewegung überzugehen. Anschliessend wird zur Korrektur des Fehlern die

X 1

Drehung in umgekehrter Richtung veranlasst.

Durch die neue Drehrichtung des Motors wird nun der Fehler abgebaut d. h. der Inhalt des Zählers mit dem kleineren Stand wird Schritt für Schritt erhöht, bis der Motor die vorbö'stimmte oder Sollage erreicht hat. In diesem Moment erscheint auf der Leitung 35 das Signal GLEICH, erzeugt von der "Vergleichslogik 5, was im Frioritäts- und Feinregler 16 einen STOP-Befehl auslöst, der das Antriebssystem 13 über die Verbindung 57 erreicht.

Zur Erläuterung der Drehsinn- und Ueberschuss-Steuerung 11 sei nun auf Fig. 2 verwiesen. Die beiden Leitungen 22 und 25 sind mit dem Schrittfolgeprüfer verbunden, während 36 und 37, die Signale "Niedriger" und "Höher", von der Vergleichslogik 5 herkommen. Die Ueberschussanzeige wird auf Leitung 47, der Befehl "im Uhrzeigersinn" US auf 50 und der Befehl "im Gegenuhrzeigereinn" GUS auf 51 abgegeben. Von den zwei Leitungen 50 und 51 kann veretändlicherweise jeweils nur eine ein Signal aufweisen d.h. hohes oder positives Potential zeigen.

9Q9884/1U1

SA 9-66-025 ' ·

In der Fig. 2 gelangen die Impulse der Leitung 22 über 70 und 71 an die UND-Schalter 65 bzw. 67. Diejenigen auf der Leitung 25, dem Gegenuhrzeigersinn der Bewegung entsprechend, gehen über 80 und 81 an die UND-Gatter 66 bzw. 68. Dass die beiden Eingänge 36 und 37 nicht gleichzeitig ein Signal apfweisen, wurde bereite gesagt. Die "Höher"-Anzeige der Vergleichslogik 5 auf 37 ist über 72 mit UND-Schalter 65 und über 73, 74 mit UND-Schalter verbunden, Dieselbe Anzeige ist über 73, 75 auch an den Inverter 76 angeschlossen. Das invertierte Signal entlang der Verbindung 87 ist befähigt, die bistabile Kippschaltung bzw. das Flipflop 69 einzustellen, so dass an dessen Ausgang 50 ein positiver Pegel d.h. Signal US erscheint, wenn die "Höher^M-Anzeige auf 37 von der Vergleichslogik 5 her eintrifft.

Zeigt das auf Leitung 36 erscheinende Signal an,' dass eine Drehung im Gegenuhrzeigersirin zu erfolgen hat, so geht diese Anzeige über 82, 84 an den UND-Schalter 66 und über 82, 83 an den UND-Schalter 67. Zusätzlich wird sie über 85 dem Inverter 77 übermittelt und geht dann invertiert an den "Rückstellⁿ-Eingang .des Flipflop (FF) 69. Die beiden eingefügten Inverter 76 und 77 dienen dabei, wie Fachleute sofort erkennen können, lediglich der Wandlung der Signalpegel in Potentiale, die sich zur Ein- und Rückstellung des Flipflop 69 eignen. Das über 86 hereinkommende Signal stellt FF69

909884/1U1

SA 9-66-025 .

zurück, wenn eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn zu machen ist. Daher erscheint am Ausgang 51 ein positiver Pegel (GUS).

Das Vorangegangene hat gezeigt, dass die Schaltung nach Fig. 2 über 50, 51 Steuersignale für den Drehsinn abgibt, die gemäss Fig. 1 dem Prioritäts- und Feinregler 16 zugeführt werden. Letzterer verarbeitet diese zu Steuerbefehlen für das Antriebssystem. Zusätzlich prüft die Vorrichtung nach Fig. 2 anhand der Signale des Schrittfolgeprüferp, welche dje wirkliehe Drehrichtung melden, und jenen der Vergleichslogik, welche die gewünschte Drehrichtung angeben, deren Uebereinstimmung. Liegt beispielsweise auf 37 das "Höher"-Signal vor, so geht es je an einen Eingang der UND-Schalter 65 und 68. Wenn der Schrittfolgeprüfer nun richtig die Leitung 22 mit seinen Impulsen belegt, so erzeugt der UND-ScHalter 65 ein Ausgangssignal und stellt damit über 88 das Flipflop 78 ein.. Liegt in Shnlicherweiee über 36 das "Niedriger"-Signal vor und werden gleichzeitig auf 25 Impulse aufgenommen, dann liefert UND-Schalter 66 einen Einstellimpuls an FF78. Treffen jedoch Signale auf den Leitungen und 25 gleichzeitig ein, dann erzeugt das UND-Gatter 68 über ein Rückstellsi'gnal für FF78 und bewirkt dadurch eine Ueberechuseanzeige auf der Leitung 47. In gleicher Weise, wenn Signale der Leitungen 36 und 22 zusammentreffen, gibt UND-Schalter 67

' ' 909B84·/14-41- ^?:

SA 9-66-025 ' ·

Ί556326

ein Rückstellsignal auf die Leitung 90 ab, wodurch wiederum die Ueberschussanzeige auf 47 erscheint.

Als nächstes zeigt die Fig. 3 Einzelheiten der Bremsmessung und -steuerung. 'Darin kommen UND-Gatter 94 - 97 vor, welche über die Verbindungen 100 - 103 die ODER-Schaltung 106 mit Signalen belegen. Ausserdem sind noch die UND-Schalter 98 und 99 vorhanden, deren Auegänge über 104 und 105 mit dem ODER-Kreis 107 verbunden sind, UND-Schalter 94 erhält das §ine Eingangssignal entlang der Leitung 47 und 110 vom Ueberechues- Flipflop in der Drehsinn- und Ueberschuss-Steuerung und das andere über 28, 92 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit S grosser ale S min, ist. Mit S ist und bleibt
immer die momentane Umlaufgeschwindigkeit gemeint. S min.
hingegeen betrifft stets eine vorbeetimmte spezifische Geschwindigkeit in Schritten pro Sekunde.

Die Eingänge zum UND-Schalter 95 in Fig. 3 stammen vom
Schrittgeschwindigkeitprüfer über 26 und von der Vergleichslogik über 32, Aehnlich steht es mit den Eingängen zum UND-Schalter 96 über 27 bzw. 33, wie auch mit jenen zum UND-Gatter 97,
welche über 28, 109 bzw. 34 erreicht werden. Auf ähnliche Art wird auch UND-Schalter 98 über 48, 93 bzw. 31 beliefert. Der

909 88 A-/14 4 1

SA 9-66-025 · .

UND-Schalter 99 hingegen bezieht seine Eingangssignale über 48, 108 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer sowie über 47, 111 vom bereits genannten Ueberschuss-Flipflop.

Zum besseren Verständnis des Funktionsablaufs in der Vorrichtung für Bremsmessung und -steuerung sei nun auf Fig. 6 verwiesen, welche eine Geschwindigkeitskurve bzw. eine Bremskennlinie ^darstellt. Die Betrachtung dieser Kurve wird von groeeetn Nutzen eein, um die Vorgänge in der Vorrichtung 10 zu erfassen, nachdem diese den Zweck verfolgt, das Antriebssystem dieser Kurve nachlaufen zu lassen. Der mit 220 bezeichnete Teil entspricht der Höchstgeschwindigkeit, die ein Antrieb erreichen kann. Die nachfolgenden Teile von 221 bis 229 hinunter entsprechen immer der gröesten Bremswirkung, die der Antrieb ausüben kann. Die Bremsmessung dient zur Ermittlung des Punktes, an welchem die Bremssteuerung zur Bremsung des Motors einzusetzen hat. Die genannte Kurve wird durch eine treppenartige Linie angenähert, deren Vertikalen Fehlern (Abstände vom Ziel) von 40, 24, 8 und Schritten entsprechen. Die Horizontalen sind Geschwindigkeitsstufen mit den Bezeichnungen Klein, Mittel und Gross.

Nähert sich der Antrieb mit Höchstgeschwindigkeit dem Fehlerabstand 40 Schritte entlang 220, so wird er, vorausgesetzt dass

SA 9-66-025 ■ 909884/1441

beim Punkt 221 volle Bremsung eingeschaltet wird, entlang der Kurve genau bei 229 in die Ruhe- und Sollage gelangen. Wenn aber die Annäherung entlang der Linie 230 erfolgt, so setzt-die Bremsung bei Punkt 231 ein. Deshalb bewegt eich der Antrieb entlang 232, erreicht die Geschwindigkeitestufe "Gross" in und läuft jetzt mit ungefähr konstanter Geschwindigkeit bis zu 223. Bei Erreichen der idealen Bremskennlinie wird der Antrieb wie bereits erwähnt weiter gebremst und so Punkt 229 erreichen.

Aehnlich verläuft die Bewegung bei Annäherung entlang der Linie 234. Die Bremsung setzt erst bei Punkt 235 ein. Der Motor dreht jetzt mit konstanter Geschwindigkeit bis zum Punkt 225, worauf wiederum der Idealkennlinie bis 229 gefolgt wird. Der Zweck einer angenäherten Treppeniinie liegt im Vermeiden grossen materiellen Aufwandes und Erreichen einer zeitlich nahezu idealen Bremsung. Es ist ersichtlich, dass bei Einführung von sekundären Korrekturen entlang horizontaler Treppenabsätze die ideale Bremekennlime rasch erreicht ist. Wenn beispielsweise nur ein Messpunkt bei 40 Schritten Abstand gewählt würde, dann wäre die gesamte Korrektur bei kleiner Geschwindigkeit und daher eehr zeitraubend durchzuführen.

Das anhand der Fig. 6 erklärte Betriebeverfahren dient also im wesentlichen dazu, der idealen Kurve 221 - 22*9 auch dann zu folgen,

90 988 47 UA 1

wenn die Annäherung der Kurve von unten geschieht, wie z. B. entlang den Linien 230 oder 234, oder aber die Idealkurve über die Linie der Höchstgeschwindigkeit zu erreichen. Wichtig und für jeden Fachmann erkannbar ist der Umstand, dass Korrekturen bei grosser geschwindigkeit angebracht werden. Dies bedeutet Zeitgewinn, im Gegensatz zu Zeitverlust, der auftritt wenn dieselben Korrekturen bei kleiner Geschwindigkeit gemacht werden.

Die in Fig. 3 gezeigt Schaltung dient der Anwendung des soeben erläuterten Verfahrens, In diesem hat der STOP-Befehl Vorrang. Wird derselbe ausgegeben, dann eteilt sich der Betrieb entsprechend ein und kehrt erst in den SCHNELL-Gang zurück, wenn der STOP-Befehl aufgehoben ist. Es sei angenommen, dass der Motor sich dem Ziel nähert und der Abstandfehler grosser als 40 Schritte ist. In dieser Lage ist die UND-Bedingung keines der Schalter 94 - 99 erfüllt, weshalb auch keine der Leitungen 44 oder 45 ein Signal führt. Dreht der Motor mit Höchstgeschwindigkeit bei Erreichen des Punktes 221, dann liefert UND-Gatter· 95 ein Signal am Ausgang 101, weil 26 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer mit positivem Pegel belegt ist und ausserdem die Geschwindigkeitsstufe "Gross" überschritten ist. Damit liefert auch der ODER-Kreis 106"einen STOP-Befehl über die Verbindung 45.

.. . 909884/U41

SA 9-66-025' ' · '

Damit setzt die Bremsung der Motore bis zum Punkt 223 ein. Zu diesem Zeitpunkt entfällt das Signal des UND-Gatters 95, da die Umdrehungsgeschwindigkeit unter die entsprechende Stufe gefallen und das Signal auf 26 aufgehoben worden ist. Doch setzt an dessen Stelle je ein Signal auf 27 und 33 den UND-Schalter in Betrieb, der seinerseits den ODER-Kreis 106 belegt. Der STOP-Befehl also bleibt, denn der Abstandfehler ist kleiner als 24 Schritte und die Geschwindigkeit noch grosser als "Mittel". Damit läuft der Motor entlang 224 zum Punkt 225. UND-Gatter 96 gibt kein Signal mehr ab, wird jedoch durch Schalter 97 ersetzt, der über den ODER-Schalter 106 weiterhin den STOP-Befehl auf 45 aufrecht erhält. Dies kommt, weil S grosser ist als die Geschwidigkeitsstufe "Klein" und der Abstandfehler kleiner als 8 Schritte, weshalb die Leitungen 109 bzw. mit Signalen belegt sind. Wieder erreicht der Motor längs der Kuive 226 den Punkt 227. Hier ist der Fehler kleiner als 2 Schritte und die. Geschwindigkeit unter der Stufe "Klein". UND-Schalter 97 verliert seine Funktion, wird aber durch den Schalter 98 ersetzt, der über 31 und 48, 93 belegt ist. Ebenso tritt der ODER-Kreis 106 ab. Der Ausgang des Schalters 98 bringt nun den ODER-Schalter 107 ins Spiel.

Sein Ausgang belegt Leitung 44 mit einem Signal für Betrieb in Einzelschritten« Die Impulse des Schrittgeschwindigkeitprüfers

9 0 9 8 8A-/ U 4 1

SA 9-66-025 " ·

veranlassen den Motor im Normalfall, wenn kein Ueberschuss auftritt, schrittweise und beinahe in Idealzeit die letzten zwei Schritte zurückzulegen, ohne um das Ziel zu pendeln. Wenn in Fig. 3 wegen Ueberschues ein Signal die Leitung 47 belegt und gleichzeitig bei einer Geschwindigkeit unter der Stufe "Klein" ein Signal auf 48 auftritt, so geht der Motor wegen des Signals aus dem UND-Gatter 99 in schrittweisen Betrieb über. Wie früher kommt also der Motor auch beim Auftreten von Ueberechuss in Einzelschritten ins Ziel,

Die bisherige Beschreibung betraf die Funktionen der Vorrichtung 10 in Fig. 3, wenn der Motor mit Höchstgeschwindigkeit sich dem Fehlerabstand von 40 Schritten näherte d.h. den Idealfall. Die Annäherung erfolge jetzt längs der Linie 230 d. h, der Motor hat wegen der Nähe des Ziels oder wegen seine Belastung die Höchstgeschwindigkeit nicht erreicht. Wie vorher dreht er aber im Schnellgang. Ueberschreitet er den Punkt 231, Abstand zum Ziel 40 Schritte, dann wird die Leitung 32 belegt. Da die Geschwindigkeit über der Stufe "Gross" liegt, führt auch 26 ein Signai, weshalb der UND-Schalter 95 über den ODER-Kreis 106 einen STOP-Befehi auf Leitung 45 abgibt.

Damit der Motor der Idealkurve folgt und den Punkt.233 in Fig. erreicht, muss das Signal auf 45 solang vorhalten. Der Punkt

909884/1441

SA 9-66-025 . .

in der Horizontalen wird nun folgendermassen erreicht. Bei Ausgabe des STOP-Befehls folgt der Motor der Linie 232. Hat er nun Punkt 233 erreicht, so entfällt das Signal des UND-Schalters 95 wie des ODER-Kreises 106, weil-die Geschwindigkeit unter die Stufe "Gross" gesunken ist." Es wird nun versucht, erneut in den Schnellgang zu kommen und der Motor beschleunigt während eines Schrittes, bis er die Stufe "Gross" erreicht oder überschreitet. Wenn dies geschieht.erteilt UND-Schalter 95 wieder den STQP-Befehl, so dags der Motor ungefähr der Horizontalen bis zum Erreichen des Punktes 223 folgt. Von da an folgt er, wie weiter oben beschrieben, der Kurve bis ins Ziel. Aehnlich erfolgt die Steuerung, wenn der Motor entlang der Linie 234 sich der idealen Bremskennlinie nähert.

Im Vorangegangenen'ist, beim Auftreten eines Ueberschuss und Uebergang des Motors in schrittweisen Betrieb zur Rückkehr ins Ziel, nichts von der ungünstigsten Bedingung gesagt worden. Diese liegt vor, wenn der Motor weit über das Ziel hinausschieeet und dabei mit einer höheren Geschwindigkeit als Stufe "Klein" dreht. In der Vorrichtung nach Fig. 3 wird der UND-Schalter 94 ansprechen und über den ODER-Kreis 106 die STOP-Leitung 45 belegen. Wegen des Ueberschuss liegt nämlich ein Signal auf 47 vor, das über 110 an den UND-Schalter gelangt, und das zweite

909884/-1UI

SA 9-66-025

Eingangssignal wird vom Schrittgeschwindigkeitprüfer über 28, 92 geliefert. Der STOP-Befehl bleibt also, wie erwähnt, bis die Geschwindigkeit unter die Stufe "Klein" gefallen ist. Dieses Vorgehen sichert also die Steuerung nach der Idealkurve sowohl, wenn'der Motor genau ine Ziel strebt, wie auch wenn er über das Ziel hinausschiesst.

Es sei nun von Fig. 4 die Rede, welche eine Schaltung des mit Block 16 bezeichneten Prioritäts- und Feinregiere darstellt. Seine Aufgabe ist es, dafür zu sorgen, dass die im Betriebsverfahren aufgestellten Prioritäten eingehalten werden. Wie bereits erwähnt, geht beispielsweise der STOP-Befehl allen anderen Eingangsbefehlen vor. Dadurch erst ist die Verwirklichung verschiedener Betriebsvorgänge wie z. B. des Prinzips der Bremsmessung und -steuerung gegeben. Im zweiten Rang der Priorität steht der Befehl SCHNELL-Gang, der damit noch vor den Signalen US und GUS für Drehung im Uhrzeigersinn bzw. Gegenuhrzeigersinn Wirkungskraft erreicht.

Die Ausgänge des Prioritäts- und Feinreglers gehen über die Verbindungen 54 - 58 an das Antriebssystem. Wie aus der mehrfach erwähnten Spanischen Patentschrift hervorgeht, müssen die Steuersignale an den Antrieb eindeutig sein. Der Anlauf erfolgt

90988W.1U1

SA 9-66-025 ' . .

auf ein Signal hin, das die Drehrichtung befiehlt. Nach Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit wird dann in den SCHNELL-Gang umgeschaltet.

Das STOP-Signal gelangt in Fig. 4 über die Leitung 45 an den Inverter 115. Sein Auegang führt über 144, 145 zum ODER-Kreie 125, der sein STOP-Signal auf Leitung 57 abgibt. Leitung 52 (SCHNELL-Gang) geht an den UND-Schalter 124, der über 144, 146, 147 ebenfalls das invertierte STOP-Signal entgegennimmt. Sein Ausgang belegt über 162, 163 den Inverter 126, dessen Ausgangesignal auf der Leitung 56 erscheint. Vom Schalter 124 geht aber auch über 150, 151 ein Signal an einen Eingang des UND-Schalters 123 und weiter über 152 an einen Eingang dee UND-Gatters 122. Schalter 123 empfängt auch das invertierte STOP-Signal über 144, 146, 148 und i49 sowie als dritten Eingang das Signal US längs der Verbindung 50. Das Auegangssignal des Schalters 123 geht über 164 an den Inverter 127, der seinerseits die Leitung 54 belegt. Das UND-Gatter 122 erhält an seinem Eingang ausser dem invertierten STOP-Signal noch über die Verbindung 51 das Signal GUS und den bereits genannten Ausgang des Schalters .124. Der Schalter 122 speist sodann dem Inverter 128 und belegt durch dessen Ausgang die Leitung 55.

90 9 88 4·/ IU 1

SA 9-66-025

Signale liegen auf den Leitungen 35, 44, 45 und 50 - 52 vor, wenn deren Potentialpegel positiv ist. Die UND-Schalter 122 - 124 werden durch positive Potentiale betätigt und geben am Ausgang ein negatives Signal ab. Die Inverter 115 und 126 - 12Θ wandeln offensichtlich positives in negatives Potential um und umgekehrt. Die ODER-Schaltung 125 hingegen übernimmt negative Signale am Eingang, um sie zu positiven Ausgangspegeln zu verarbeiten.

Auf Leitung 45 liege nun ein STOP-Befehl vor. Nach Inversion und Betätigung der ODER-Schaltung 125 erscheint deshalb ein STOP-Signal auf Leitung 57. Der negative Pegel nach der Inversion geht aber auch an alle UND-Gatter 122 - 124 und verhindert dadurch deren Betätigung. Die Verbindungen 163 165 zu den Invertern 126 - 128 sind daher positiv, so dass deren Ausgänge 56, 54 bzw; 55 negativ erscheinen.

Wird nun ein Befehl SCHNELL-Gang ausgegeben, so ist die Leitung 52 positiv belegt d.h. der Eingang zum UND-Gatter ebenso. Ist der Pegel auf 45 negativ, weil kein STOP-Befehl vorliegt, so liefert der Inverter 115 den nötigen positiven Pegel für den zweiten Eingang des Schalters 124.. Dessen Ausgangesignal belegt über den Inverter 126 die Leitung 56 mit einem positiven Pegel.

9098847U41

SA 9-66-025

Wie schon früher bemerkt, wenn eine der zwei Verbindungen oder 51 mit einem Signal für die Drehrichtung belegt ist, dann hat der Befehl SCHNELL-Gang vor diesem den Vorrang. Beispielsweise sei für Drehung im Gegenuhrzeigersinn die Leitung positiv. Der UND-Schalter 122 erhält also einen positiven Eingang von 51 her und einen zweiten vom Inverter 115, vorausgesetzt, dass nicht gleichzeitig der STOP-Befehl vorliegt. Der UND-SchaJter 124 jedoch liefert über 150, 152 ein negatives Potential an den Eingang des Schalters 122, so dass er nicht betätigt wird. Sein Ausgangspeg'el bleibt positiv und erscheint daher nach der Inversion als negativer Pegel auf der Leitung 55. Daselbe gilt natürlich, falls die Leitung 50 ein Signal führt. Dann wird der Schalter 124 die Betätigung des UND-Gattere 123 verhindern.

Beim verbliebenen Block in Fig. 4 handelt es sich um den Feinregler. Er steuert die Bewegung des Antriebesystems längs der Idealkurve während der zwei letzten Schritte bis zum Ziel. Zu diesem Zweck wird die üblicherweise zweiphasige Erregung des verwendeten Schrittmotors zur einphasigen Erregung umgeschaltet. Diee ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindungebeschreibung, sontier wurde unter dem Titel "Betriebeverfahren für Schrittmotoren und Anordnung zu dessen Anwendung" separat zum Patent angemeldet. Das amerikanische Original trägt die

909884/U41 .

SA 9-66-025 ■ ■ .

Anmeldenummer 606. 174 "mit demselben Prioritätsdatum, wie die hier vorgeschlagene Erfindung, und stammt von derselben Anmelderin.

Γη Fig, 5 ist eine Schaltung des Schrittgeschwindigkeitprüfers 9 gezeigt. Die'100 jus - Impulse laufen längs der Leitung 30,

zu einem Verzögerungselement 170. Dieselben Impulse gelangen auch über 178, 179 zu einem anderen Verzögerungselement 171 sowie über 178, 180 zum Verzögerungselement 172, Der Ausgang von 170 geht über 181 zu einem weiteren Verzögerungselement 173,° dessen Ausgang über die Verbindung 184, 185 und den Inverter 176 an die Leitung 28 angeschlossen ist. Gleichzeitig geht der Auegang von Element 173 auch direkt auf die Leitung 29. Der Ausgang von Element 17Γ speist über 182 ein weiteres Verzögerungselement 174, dessen Ausgang direkt auf die Leitung 27 führt. Endlich ist auch der Ausgang des Elemente 172 über 183 an den Eingang eines weiteren Verzögerungsgliedee 175 angeschlossen. Den Ausgang des Letzteren'bildet .die Leitung 26.

In den Verzöge rungs gliedern 170 - 172 beträgt die Zeitverzögerung jeATI, £vT2 und £νΤ3, Für einen üblichen Schrittmotor mit Schritten, würde ΔΤ1 5 Millisekunden ausmachen, ΔΤ2

SA 9-66-OgS

"³⁰" Ί556326

1 Millisekunde und ΔΤ3 O. 5 Millisekunden, Die Verzögerung durch das Element 173 wäre gleich ΔΤ1 + 200 us, diejenige von Element 174 ΛΤ2 -f 200 XiB und jene des Elementes 175 ΔΤ3 + 200 üb.

Im Betrieb gehen nun die lOO us—Impulse an den Eingang des Elementes 170. Sein Ausgang auf 181 ist positiv bis die Front des ersten 100 us-Impulses eintrifft. In diesem Moment wird der Pegel auf 181 negativ. Am Impulsende beginnt jetzt die Verzögerung, aufgrund welcher der negative Pegel für die Zeit •-ΔΤ1 auf 181 erhalten bleibt. Nach Ablauf dieser Zeit steigt der Pegel wieder auf einen positiven Wert an. Es lässt sich feststellen, dass die 100 us-Impulse immer näher zusammenrücken, bis zu einer bestimmten Zeit wegen ihrer Nähe die Leitung 181 nicht mehr positiv und Element 173 gar nicht mehr zurückgestellt wird. 100 us nach dem letzten positiven Impuls aus dem Verzögerungsglied 170 tritt deshalb das Element 173 in Aktion, so dass nach dessen Verzögerungszeit sein Ausgang 184 einen positiven Pegel annimmt. Die Verzögerungsglieder 171 und 172 wirken genau gleich, jedes entsprechend seiner eigen Verzögerungszeit ΔΤ2 bzw.

In der Fig. 7 ist die Schaltung des Schrittfolgeprüfe rs dargestellt. Die Verbindungen 6θ ~ 63 führen jeweils positives Potential, wenn

90988471441

SA 9-66-025 · -

der Motor die Schritte 1-4 durchlauft. Zwischen den Schritten erscheint, wie bereits erwähnt, auf der".Leitung 59 das Dunkelsignal DS. Dieses gelangt an den 100 us-Verzögerungskreis 252, der in der folgenden Weise arbeitet. Wechselt sein Eingangspotential von Positiv zu Negativ, dann geschieht genau das Gegenteil auf der Leitung 309, jedoch 100 us später. Wenn aber der Pegel auf 59 von einem negativen zu einem positiven Wert

übergeht, dann schaltet sein Ausgang sofort von positivem zu negativem Pegel.

Der Ausgang des Ver-zögerungskreiees 252 ist über 311 mit je einem Eingang der UND-Schalter 256 - 259 verbunden. Die zweiten UND-Eingänge sind je mit einer der Leitungen 60 - 63 zum Empfang der Signale eines Schrittdiskriminators verbunden. Letzterer ist ein Bestandteil des Antriebssystems 13. Die Ausgänge der UND-Schalter sind wie folgt verbunden:

Schalter 256 über Verbindung 263 zu ODER-Kreis 268 und 269, Schalter 257 über Verbindung 264 zu ODER-Kreis .267 und 269, Schalter 258 über Verbindung 265 zu ODER-Kreis 267 und 270, Schalter 259 über Verbindung 266 zu ODER-Kreis 268 und 270.

Für die ODER-Kreiee gilt, dass ihr Ausgang po'sitiven Pegel aufweist, wenn irgend ein Eingang negativ belegt ist. Für* ein negatives

J V

909B84/U41

SA 9-66-025 ' ·

1555326

Ausgangssignal müssen also alle Eingänge positiv sein. Der Ausgang des ODER-Gatters 267 geht über Z75 an einen Eingang der ODER-Schaltung 268 zurück, während der Ausgang des Gatters 268 über 276 einen Eingang des Schalters 267 speist. Aehnlich ist der Ausgang des Kreises 269 über 277 an einen Eingang zum Gatter 270 angeschlossen, während dessen Ausgang über 278 wieder an einen Eingang des ODER-Schalters 269 geht. Die ODER-Schaltungen 267 - 270 bilden daher dank den gegenseitigen Rückführungen Haltokreige, welche die auf 60 - 63 ericheinenden Schrittimpulse in binärer Darstellung anzeigen. Beispielsweise wird ein Impuls für einen Schritt 1 die Leitung 63 positiv belegen und dadurch die Ausgänge der ODER-Kreise 270 und 268 auf positives Potential bringen. Infolge der Rückkopplungsverbindungen erscheint deshalb am Ausgang der ODER-Kreise'269 und 267 je ein -negatives Potential. Ein Schritt 2-Signal bringt die Ausgänge der ODER-Schalter 270 und 267 auf positive Werte. Ein Schritt 3 prägt die Ausgänge der ODER-Gatter 267 und 269 positiv und ein Schritt 4 belegt die Ausgänge der ODER-Kreise 268 und 269 mit positivem Pegel.

Wenn der Rotor einen Schritt weiterdreht, erscheint die neue Schrittanzeige auf den Leitungen 60 - 63. Nur eine derselben kann jeweils ein Signal bringen. Die Schrittinformation trifft

90988W1U1

SA 9-66-025

immer gleichzeitig mit dem Wechsel des Dundeleignals auf 59 von Positiv zu Negativ ein. Während des Dunkelsignals DS sind die UND-Gatter 256 his 259 gesperrt, da der Ausgang des Verzögerungsgliedes 252 die Leitung 311 mit negativem Potential belegt. Fällt das Signal DS, so erscheint die neue Schrittinformation auf 60 - 63, aber der Ausgang des Gliedes 252 ändert eich erst 100 us später.

Während der ersten 100 us des neuen abgetasteten Schrittes zeigen also die Haltekreise 267 - 270 immer noch die alte Schrittinformatioh an, da sie erst nach Freigabe der UND-Schalter 256 - 259 auf den neuen Stand gebracht werden können. Die neue Schrittinformation ist jedoch während dieser 100 us auf den Leitungen *6Q - 63 bereits verfügbar. Die Schritt 1-Anzeige geht über 315 an die Eingänge der UND-Schalter 283 und 279. Die Schritt 2-Anzeige wird über 314 zu den UND-Gattern 284 und 280 geführt. Das Schritt 3-Signal gelangt über 313 an die Eingänge der UND-Schaltungen 285 und 281., und das Schritt 4-Signal speist über 312 die UND-Schalter 286 und 282.

t *

Die Eingangs signale an den übrigen Eingängen der UND-Schaltungen - 286 stammen von den ODER-Haltekreisen 267 - 170. Der Ausgangspegel des ODER-Kreiees 267 wird, wie gezeigt, an

909884/U41

SA 9-66-025 ' . . ·

Eingänge der UND-Gatter 281, 282, 283 und 284 weitergeleitet. Derjenige des ODER-Schalters 268 geht an Eingänge der UND-Schaltungen 279, 280, 285 und 286. Ae.hnlich gelangt das Ausgange« signal des ODER-Schalter 269 an die Eingänge der UND-Kreiee 279, 282, 284 und 285, während jenes des ODER-Gatters 270 an Eingänge der UND-Schalter 280, 281, 283 und 286 geführt ist. ■Die Logik der UND-Schaltungen 279 - 286 besteht darin, dass jeweils ein UND-Schalter ein positives Signal abgibt, wenn bei Vorliegen eines Befehls für den Drehsinn der Rotor tatsächlich in der verlangten Richtung dreht.

Beispielsweise liege der Uebergang von Schritt 4 zu 3 in Gegenuhrzeigersinn. Leitung 61 zeigt also den neuen Schritt 3 durch positiven Pegel an. Ueber 313 geht dieser an den Eingang von UND-Gatter 285. Gleichzeitig zeigen aber die Haltekreise

267 - 270 noch den alten Schritt 4 an, d.h. die ODER-Schalter

268 und 269 zeigen positiven Ausgang. Ueber Verbindung 272 wird somit ein zweites Signal an den UND-Schalter 285 geliefert. Das dritte und letzte folgt über die Verbindung 273. In ähnlicher Weise wird jeweils ein UND-Gatter für.Schritte in der korrekten Richtung, ob im einen oder anderen Drehsinn, ein positives Signal abgeben. ' UND-Schalter 279 zeigt positiven Ausgang bei Drehung im Uhrzeigersinn von Schritt 4 zu 1. Desgleichen gilt

909884/U41

SA 9-66-025

für UNp-Gatter 282 für Schritte von 3 zu 4. UND-Kreis 281 seinerseits gibt ein positives Ausgangssjgnal, wenn der Wechsel von Schritt 2 zu 3 erfolgt. UND-Schaltung 280 schliesslich erzeugt einen positiven Ausgang beim Uebergang von Schritt 1 zu 2. -

Dreht sich der Motor im Gegenuhrzeigersinn, so'zeigt der UND-Schalter 284 einen positiven Ausgang für die gleichsinnige Bewegung von Schritt 3 zu 2, Die UND-Schaltung 285 tut desgleichen für den Wechsel von Schritt 4 zu 3. 'UND-Gatter 286 seinerseits zeigt den Uebergang von Schritt 1 zu 4 an. Das letzte positive Signal liefert UND-Schalter 283 für den Schrittwechsel 2 zu 1. ■

Die Ausgänge aller UND-Schalter 283 - 286 für Anzeigen bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn liegen an Eingängen zur ODER-Schaltung 296; welche für jeden richtigen Schritt dieser Drehrichtung auf 298 einen positiven Impuls abgibt. In gleicher Weise entstehen die.Impulse für die andere Drehrichtung im ODER-Kreis 295., Die GUS anzeigenden Impulse gelangen auf die Leitung 23, jene für US auf Leitung 20. Unabhängig davon liefert die Leitung 30, gespeist vom Ausgang eines UND-Schalters 255 über einen Inverter 303, eine Serie 100 us-Impulse. Diese werden, wie schon erwähnt, an den Schrittgeschwindigkeitprüfer weitergeleitet.

9-09 8 8U UAT

SA 9-66-025 ■ .

Dae vorgeschlagene Betriebeverfahren für Stellmotoren iet unter folgender Annahme beschrieben wordenl Der Antrieb bzw. der Motor erreicht die ideale Bremskcnnlinie, erhält den STOP·- Befehl und folgt annähernd der genannten Kennlinie ins Ziel. Fachleute wissen, dass dies nur teilweise stimmt. Die abgebildete und erwähnte Bremskennlinie gilt für den schlimmsten Fall, d.h. für die Bremsung mit voller Last, Mit kleinerer Last wäre die Bremsung wirksamer, die Kurve steiler. Trotzdem wird das Ziel nicht unterschritten, weil auf jeder Geschwindigkeitskorrektur-Stufe der Antrieb bei ungefähr konstanter Drehzahl wieder auf die Kurve zustrebt, dort wieder gebremst wird, um sofern nötig bei der nächsten Geschwindigkeitestufe den Vorgang zu wiederholen. Das optimale Verhalten wird also bei voller Belastung erreicht. Mit kleinerer Belastung wird jedoch das Optimum gut angenähert, denn die Abweichungen werden bei relativ grosser Geschwindigkeit korrigiert und nicht erst am Ende einer. Bewegung schrittweise oder bei kleiner Geschwindigkeit.

• " 90 9-884/HA 1

SA 9-66-025 '

Claims (17)

1. Patentansprüche

   eines
   1. Verfahren für den Betrieb Stellmotors zur Beförderung einer Last in

   eine vorbestimmte Lage, gekennzeichnet durch Messung der Umlaufgeschwindigkeit des Motors sowie des Abstandes seiner Last von der vorbestimmten Lage, ferner durch Steuerung der Motorerregung in Abhängigkeit von den gemessenen Werten, so da/3 der Motor mit größtmöglicher Geschwindigkeit die ihm eigene ideale Bremskennlinie und, dieser angenähert folgend, die vorbestimmte Endlage erreicht,
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Annäherung an die ideale Bremskennlinie Laufkorrekturen des Motors in wenigstens einem vorbestimmten Abstand der Last· vor der Endlage und auf mindestens einer vorbestimmten Stufe der Umdrehungsgeschwindigkeit durchgeführt werden. ■
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufkorrekturen vorzugsweise bei großem Abstand der Last von der Endlageund/oder bei großer Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors durchgeführt werden. .
4. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Laufkorrekturen derart durchgeführt werden, daß der Motor abwechselnd gebremst und beschleunigt wird, daß sein Lauf die ideale Bremskennlinie auf

   SA 9-66--025

   - JO -

   vorbestimmten Stufen der Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht und ferner, daß die genannten vorbestimmten Stufen sowohl von der Umdrehungsgeschwindigkeit als auch vom Abstand der Last zur Endlage abhängig gemacht werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motor bei Lauf mit höchster Geschwindigkeit in einem vorbestimmten Abstand der Last von der Endlage durch die Steuerung der Halte-Befehl erteilt wird, wobei der vorbestimmte Abstand, dem größten Abstand entspricht, der benötigt wird, um die größte vorgesehene Last genau in die Endlage zu befördern.
6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor jeweils auf der höchsten der vorbestimmten Stufen der Umdrehungsgeschwindigkeit so gesteuert wird, daß er die ideale Bremskennlinie ohne Uberschwingen erreicht.
7. 7. Schaltungsanordnung zur Anwendung des Betriebsverfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (12 + 9) zur Ermittlung der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors, durch eine zweite Vorrichtung (12 + 3 +7 + 5) zur Messung des Abstandes der Last von der Endlage, und ferner durch eine Steuerlogik (10 + 11), welche sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten Vorrichtung verbunden ist und Signale zur Steuerung des motorischen Antriebs abgibt.

   SA 9-66-025 9 0 9 88 4/1441
8. 8. Anordnung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen Regler (16), der zur Entgegennahme der Steuersignale mindestens mit der Steuerlogik verbunden ist und der zur Abgabe der nach Priorität verarbeiteten Steuersignale an Ausgangsleitungen (54 - 57) angeschlossen ist, welche die Signale als Befehle an den motorischen Antrieb abgeben.
9. 9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der motorische Antrieb einen Schrittmotor mit Regelschleife (13) umfaßt, daß der Antrieb über Ausgangsleitungen (60 - 63) mit der Geschwindigkeitsmessvorrichtung verbunden ist und daß die genannten Leitungen' mit digitalen Anzeigesignalen für die vom Motor zurückgelegten Schritte belegt sind.
10. 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsmessvorrichtung aus einem Schrittfolgeprüfer (12), der die Digital-Anzeige der zurückgelegten Schritte empfängt, sowie einem Schrittgeschwindigkeitsprüfer (9) besteht, daß letzterer über eine Leitung (30) mit dem Schrittfolgeprüfer verbunden ist, welcher ihm über jene eine der Umlaufgeschwindigkeit entsprechende Impulsfolge abgibt, ferner daß der Schrittgeschwindigkeitsprüfer über Ausgangsleitungen (26 - 29) mindestens mit der Steuerlogik verbunden ist und dieser mittels Signalen das Unter- bzw. Überschreiten vorbestimmter Geschwindigkeitsstufen anzeigt.
11. 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 7 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die Messung des Abstandes zwischen Last und Endlage zwei

    9Q9884/1U1

    SA 9-66-025 '

    Binärzähler (3, 7) und eine Vergleichslogik (5) vorgesehen sind.
12. 12» Anordnung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Binärzähler mit einem Rechner (1) verbunden ist, der je nach gewünschter Drehrichtung den einen oder anderen Binärzähler (3, 7), entsprechend der Zahl der verlangten Schritte auflädt, oder der beide in die Ausgangslage zurückstellt, daß ferner jeder Zähler mit einer Eingangsleitung (21 bzw. 24) verbunden ist, welche ihm die einer Drehrichtung zugehörigen Schrittimpulse zuführt.
13. 13. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichslogik (5) je über eine Leitung (4 bzw. 6) mit den Binärzählern verbunden ist, welche ihr den Zählerstand melden und daß sie gleichzeitig über,Ausgangsleitungen (31 - 37) mindestens an die Steuerlogik angeschlossen ist, der sie-relative und absolute Anzeigen des Zählervergleichs liefert.
14. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 7, 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerlogik aus einer Vorrichtung für Bremsmessung und -steuerung (10) und einer anderen Vorrichtung für Drehsinn- und Überschuß-Steuerung (H) besteht.
15. 15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 6 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für Bremsmessung und -steuerung (10) mit Eingangsleitungen (26 - 28, 48) verbunden ist, welche Geschwindigkeitsanzeigen

    909884/UA1

    SA 9-66-025

    . liefern, daß sie gleichzeitig mit Eingangsleitungen (31 - 34) verbunden ist, welchen Anzeigen über das Erreichen vorbestimmter Abstände zwischen

    - Last und Endlage aufgeprägt sind, und daß sie ferner an eine weitere Eingangsleitung (47) angeschlossen ist, deren Signal das Überschreiten der vorbestimmten Abstände in jeder Drehrichtung anzeigt, ·
16. 16. Anordnung nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für Drehsinn- und Überschuß-Steuerung mit Eingangsleitungen; (36, 37), welche Anzeigen über den relativen Zählerstand führen, und solchen (22, 25) verbunden ist, welche Anzeigen der Drehrichtung führen, und daß sie ferner über mindestens einen Ausgang (47), der eine Überschuß-Anzeige liefert, an die Vorrichtung für Bremsmessung- und -steuerung angeschlossen ist.
17. 17. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die logischen Elemente des Reglers (16) derart angeordnet sind, daß bei Verarbeitung der ankommenden Signale der STÖP-Befehl Vorrang vor allen anderen genies st, der Befehl SCHNELL-Gang an zweiter und solche für die Drehrichtung US bzw. GUS an dritter Stelle kommen.

    SA 9-66*025". - ■ §§tSSi/ti·