DE2047825C3 - Verfahren zur Steuerung eines ein Arbeitsteil bewegenden Schrittmotors - Google Patents

Description

Taktgeberzyklen verbrauchende Befehlsschleifen auf- gungsschema des zugeordneten Motors geändert

weist, die die Geschwindigkeit eier aufeinanderfol- wird, wenn der Motor in der entgegengesetzen Rich-

genden Ausgangsregisterzeid;engruppenänderungen tung drehen soll;

erniedrigen. F i g. 7 zeigt ein Diagramm über die Zeitdauer von

Damit wird die Notwendigkeit für einen äußeren 5 verschiedenen Taktgeberzyklen verbrauchenden BeSteuer- oder Pufferkreis, der auf den Betrieb des fehlsschleifen, die in dem Rechner nach Fig. 1 zur Rechners einwirkt und zwischen diesen und den Anwendung kommen können;

Schrittmotor geschaltet ist, beseitigt; vielmehr wird F i g. 8 zeigt ein Programm, nach welchem ein Moder Schrittmotor nunmehr unmittelbar an das Aus- tor langsam dreht;

gangsregister des Rechners angeschlossen und hat i° F i g. 9 zeigt ein anderes Programm, nach dem ein

selbst keinen Einfluß auf den Rechnerbetrieb. Die Motor mit einer höheren Geschwindigkeit dreht;

Schrittbefehle, die im Rechner-Ausgangsregister als Fig. 10 zeigt ein Programm, nach welchem eine

Zeichengruppenänderungen auftreten, werden jedoch Beschleunigung des zugeordneten Motors erhalten

mit einer Geschwindigkeit erzeugt, die mit der werden kann;

Schrittgeschwindigkeit des Schrittmotors vereinbar 15 Fig. 11 ist ein Blockschaltbild, das eine andere

ist. Dies geschieht, indem im Arbeltsprogramm Takt- Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigt, die bei

geberzyklen verbrauchende Befehlsschleifen von vor- der Vorrichtung nach Fig. 1 zur Anwendung kom-

bestimmter Zeitdauer angewendet werden, so daß der men kann.

Berechnung des nächsten Schrittbefehls eine Verzö- Bei dem Beispiel der F i g. 1 wird das Verfahren gerung vorausgeht. Hierdurch entfallen nicht nur die 20 gemäß der Erfindung in einem System angewendet, Notwendigkeit und die Ausgaben für den früher zwi- das hauptsächlich einen X-Y-Kurvenschreiber 20 sehen dem Rechner und dem Schrittmotor einge- und einen Digitalrechner 22 enthält. Der Kurvenschalteten äußeren Steuerkreis, sondern man erhält schreiber 20 ha* einen Tisch 24 mit einer ebenen auch dadurch, daß die Ausgabegeschwindigkeit der Fläche 26, die einen Papierbogen 28 oder ein sonsti-Schrittbefehle eine leicht zu programmierende Ange- 25 ges Arbeitsstück trägt, auf dem eine Reihe von Lilegenheit ist, die Möglichkeit, die Geschwindigkeit nien oder eine andere graphische Darstellung 32 mitder Schrittbefehle nach dem Willen des Pmgrammie- tels eines Arbeitsteils des Kurvenschreibers, z. B. rers zu verändern, um z.B. diese Geschwindigkeit einer Schreibfeder 30, gezeichnet werden soll. Die der Schrittbefehle an irgendeinen Schrittmotor aus Bewegung der Feder 30 in der X-Koordinatenricheiner größeren Anzahl von solchen, die in dem Sy- 3° tung wird durch einen sich in dieser Richtung bewestem zur Anwendung kommen, anzupassen oder um genden Schlitten 34 erhalten, der den Tisch 24 überdie Kurve der Geschwindigkeit gegenüber der Zeit spannt und an seinen beiden Enden in geeigneter der Schrittmotorbewegung zwischen zwei Hndpunk- Weise für eine solche Bewegung gelagert ist. Für die ten in irgendeiner gewünschten Form auszubilden. Bewegung der Feder 30 in der Y-Richtung ist ein Eine solche Geschwindigkeit/Zeitkurve kann bei- 35 Schlitten 36 vorgesehen, der seinerseits vom Schlitten spielsweise einen linearen oder nichtlinearen anstei- 34 relativ zu diesem in der Y-Richtung beweglich gegenden Abschnitt in der Anfangsphase der Bewegung tragen ist und an dem das Arbeitsteil (Feder 30) an- und einen linearen oder nichtlinearen abfallenden gebracht ist.

Abschnitt in der Endphase der Bewegung aufweisen, Zum Antrieb des X-Schlittens 34 in der X-Rich-

um vollständig die Leistungsfähigkeit des Motors 40 tung und zum Antrieb des Y-Schlittens 36 in der

auszunutzen, indem sein /erfügbares Drehmoment Y-Richtung sind entsprechende Schrittmotoren und

bei gegebenen Geschwindigkeiten eng an die auf ihn zugehörige Antriebsvorrichtungen, die in F i g. 1

wirkenden Beschleunigungs- und Verlangsamungsbe- nicht gezeigt sind, vorgesehen. In Abhängigkeit vom

lastungen bei diesen Geschwindigkeiten angepaßt wird. Betrieb dieser Motoren kann somit die Feder 30 zu

Weitere wesentliche Merkmale des Erfindungsge- 45 irgendeinem Punkt auf dem Kurvenschreibertisch gegenstandes werden aus der folgenden Beschreibung bracht und entlang irgendeiner gewünschten Linie von Ausführungsbeispielen für den Fachmann er- über dem Arbeitsstück 28 bewegt werden. Jeder diesichtlich. ser Motoren hat eine Mehrzahl von Wicklungen, de-

F i g. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Digi- ren Erregungsschema schrittweise geändert werden

talrechners und eines X-Y-Kurvenschreibers mit 50 kann, um eine Schritt-für-Schritt-Bewegung des je-

einem Arbeitsteil, dessen Bewegung durch das Ver- weiligen Arbeitsteils zu erhalten. Diese Schrittmoto-

fahren gemäß der Erfindung gesteuert wird; ren sind mit dem Ausgangsregister des Rechners 22

F i g. 2 ist ein Blockschaltbild des Systems gemäß verbunden, so daß sie unmittelbai auf Ausgangsregi-

F i g. 1; sterzeichengruppenänderungen ansprechen, ohne daß

F i g. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines 55 der Rechner zu einem fortwährenden Betrieb von

der Motoren von Fig. 2; Steuersignalen, die von den Motoren oder anderen

F i g. 4 bringt eine Darstellung der Art und Weise, Teilen des Kurvenschreibers zurückgeleitet oder

in der die Wicklungen des Motors nach F i g. 3 mit rückgekoppelt wurden, abhängig ist.

einer zugeordneten Entschlüsselungseinrichtung (De- Der Digitalrechner 22 kann von irgendeiner be-

coder) verbunden werden; 60 kannten Konstruktion sein und arbeitet in Abhängig-

Fig. 5 ist ein Diagramm, das das Erregungs- keit von Eingabeinformationen, um die Feder des schema für den X-Motor sowie die Art und Weise Schreibers entlang einer vorgegebenen Linie zu bezeigt, in der ein solches Erregungsschema in Abhän- wegen. Zum Beispiel können diese Eingabeinformagigkeit von Änderungen in der Ausgangsregisterzei- tionen aus Angaben bezüglich der Koordinaten der chengruppe des Rechners geändert wird, um den 65 Endpunkte von verschiedenen Linienabschnitten beMotor in der einen Richtung anzutreiben; stehen, zu denen die Feder geführt werden soll, um

F i g. 6 ist ein der F i g. 5 ähnliches Diagramm, aus diesen Abschnitten eine gegebene längere und

zeigt jedoch die Art und Weise, in der das Erre- durchlaufende Linie zusammenzustellen. Der Rech-

ner hat einen eingebauten Taktgeber zur Steuerung des zeitlichen Betriebsablaufs und eine Speichereinheit, in der neben anderem ein vorgegebenes Arbeitsprogramm gespeichert ist.

Die F i g. 2 zeigt das System nach F i g. 1 in einem Blockschaltbild. Zum Antrieb des X-Schlittens 34 dient der Motor 38, während der Y-Schlitten 36 vom Motor 40 bewegt wird. Mit dem Rechner 22 ist ein Eingabegerät 50 verbunden, das z. B. ein Magnetband- oder Lochstreifenleser oder ein Kartenabtaster sein kann. Der Rechner hat einen eingebauten Taktgeber 52 und einen Speicher 54. Ferner hat er ein Ausgangsregister 56 mit einer Anzahl von Stellen, an dem eine binäre Ausgangszeichengruppc, die vom Rechner erzeugt wurde, auftritt. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind für das in F i g. 2 gezeigte Beispiel vier Stellen im Ausgangsregister erforderlich und demzufolge muß das Register 56 mit vier oder mehr Stellen versehen sein. Bei dem in F i g. 2 dargestellten System sind die Leitungen 58, 60,62 und 64 jeweils mit einer der vier Stellen des Ausgangsregisters 56 verbunden. Jede dieser Leitungen ist unmittelbar mit der zugehörigen Registerstellc verbunden, so daß an ihr das gleiche Signal liegt, das in der entsprechenden Rcgisterstelle zur Darstellung einer Binärziffer erscheint. Zum Beispiel kann in irgendeiner der Stellen des Ausgangsregisters die Binärziffer Null durch eine Nullspannung und die Binärziffer Eins durch eine positive Spannung von vorbestimmtem Wert dargestellt sein. Wenn somit beispielsweise die mit der Leitung 58 verbundene Registerstelle eine binäre Null enthält, dann liegt an der Leitung 58 eine Nullspannung, und wenn diese Stelle eine binäre Eins enthält, so tritt an dieser Leitung eine positive Spannung auf. Wenn demzufolge die Binärziffer dieser Stelle wiederholt zwischen Null und Eins hin und her wechselt, so wird an der Leitung 58 eine Reihe von Spannungsimpulsen erzeugt.

Betrachtet man die der X-Achse im System der F i g. 2 zugeordneten Bauteile, so werden die beiden Leitungen 58 und 60 dazu verwendet, um den zugehörigen X-Achsenmotor 38 zu steuern. Dieser Motor ist ein Schrittmotor, was bedeutet, daß sein Ausgangsteil schrittweise betätigt wird, indem die Erregung seiner Statorwicklungen in einer entsprechenden Weise in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Folge gewechselt wird. Die Form und der Aufbau des in dem System verwendeten Motors können weitgehend wechseln, jedoch zeigen die F i g. 3 und 4 zur Erläuterung in vereinfachter Darstellung eine geeignete Bauweise für den Motor 38.

Der in F i g. 3 gezeigte Motor 38 hat einen Stator 66 mit vier Polen 68, von denen jeder eine von vier Wicklungen A, B, C und D trägt. Mit dem Stator 66 arbeitet ein Rotor 70 zusammen, der permanent magnetisiert ist, so daß er am einen Ende einen Nordpol N und am anderen Ende einen Südpol S hat Die Statorwicklungen sind auf ihren jeweiligen Polen 68 derart gewickelt, und der Erregerstrom fließt durch diese in einer solchen Richtung, daß, wenn jede Wicklung erregt wird, ein Magnetsüdpol an der Innenfläche des zugehörigen Statorpols auftritt. Somit ergibt sich aus F i g. 3, daß bei Erregung der Wicklungen in der Reihenfolge A, B, C, D der Rotor 70 im Uhrzeigersinn, bei Erregung der Wicklungen in der Reihenfolge A, D, C, B im Gegenuhrzeigersinn dreht.

Die Wicklungen A, B, C, D des Motors 38 werden durch eine Gruppe von jeweils zugeordneten Kral'tverstärkern 72 und durch eine zugeordnete X-Motor-Entschlüsselungseinrichtung (Decoder) 74 erregt. Der Decoder hat als Eingänge die an den Registerausgangslcitungen 58, 60 anliegenden Signale und arbeitet in Abhängigkeit von diesen Signalen, um das Erregungsschema der Wicklungen des Motors 38 vom einen Schritt zum nächsten in der gewünschten Reihenfolge, und zwar in Abhängigkeit von Änderungen des an der Leitung 58 auftretenden Signals und in einer durch das an der Leitung 60 auftretende Signal bestimmten Richtung zu ändern.

An Hand der F i g. 5 und 6 wird die Arbeitsweise des Decoders 74 erläutert. Die Form der Welle 76 stellt das an der Leitung 58 liegende Signal dar, das aus einer Reihe von Spannungsimpulsen 78 besteht. die als Ergebnis der Binärzifferdarstellung hervorgerufen werden, welche in der zugeordneten Stelle des Ausgangsregisters auftritt und zwischen dem Zustand

ao Null und Eins geschaltet wird. Der Einfachheit halber wurden in Fig. 5 die Spannungspegel in Übereinstimmung mit der dadurch dargestellten Binärziffer angegeben. Das heißt, der angegebene Pegel Ein? ist der Pegel, der dazu dient, eine Binärziffer Eins zu

as bezeichnen, und der angegebene Pegel Null ist derjenige, der dazu dient, die Binärziffer Null zu bezeichnen. Der Decoder 74 spricht auf die Impulse 78 ar und ändert das Erregungsschema der Motorwicklungen vom einen Schritt zum nächsten in Abhängigkeit

von jedem Impuls, wie er empfangen wird. Das an der Leitung 60 auftretende Signal 80 (Fig. 5) läßt den Decoder 74 in Abhängigkeit von diesem Signal bestimmen, welche der beiden möglichen Reihenfolgen dem Wechsel in der durch die Impulse 78 herbeigeführten Erregung folgen wird, wobei die eine Folge diejenige ist, die den Motor im Uhrzeigersinn, und die andere Folge diejenige ist, die den Motor im Gegenuhrzeigersinn drehen läßt. Das Signal 80 bleibt in Fig. 5 konstant auf dem Pegel Eins, und deshalb wird der Motor über den dargestellten Zeitabschnitt nur in der einen, durch diesen Pegel des Signals bestimmten Richtung gedreht.

Im Anfangs- oder Nullzeitpunkt der Fig. 5 wird die Wicklung A erregt. Beim Auftreten des ersten Impulses 78 wird danach die Wicklung A entregt und die Wicklung« wird erregt. Beim Auftreten des nächsten Impulses 78 wird die Wicklung B entregt, während die Wicklung C erregt wird, und beim Auftreten des nächsten Impulses 78 wird die Wicklung C

entregt und die WicklungD enegt. Die gleiche Reihenfolge bleibt bei den nächsten vier empfangenen Impulsen bestehen, und der Vorgang wird so lange wiederholt, wie das Signal 80 auf dem Eins-Pegel bleibt und Impulse 78 an der Leitung 58 auftreten.

Damit wird der Motor allein als Ergebnis der Änderungen in den Binärdarstellungen, die in der mit den Leitungen 58 und 60 verbundenen Stelle des Ausgangsregisters auftreten, betrieben. Es ist klar, daß die Arbeitsgeschwindigkeit des Motors von dem zwisehen den Impulsen 78, die zum X-Motor-Decodei 74 übertragen und von diesem zum aufeinanderfolgenden Wechsel der Erregung der Motorwicklungen benutzt wurden, bestehenden Zeitabschnitt bestimmt wird. Durch Erweiterung des Zeitabschnitts zwischen den Impulsen kann die Motorgeschwindigkeit verlangsamt und durch Verkleinerung des Zeitabschnitts zwischen den Impulsen erhöht werden.

Die Fig.6 ist der Fig.5 ähnlich mit der Aus-

nähme daß das an der Leitung 60 anliegende Signal neten Felder 94 solche Zeiträume, in denen Taktge-80 nun auf dem Null-Pegel ist. In Abhängigkeit von berzyklen verbraucht bzw. Schnttbefehle berechnet diesem Null-Pegel des Signals 80 arbeitet demgemäß und ausgeführt werden. Das heißt, daß während jeder Decoder 74 so, daß die Motorwicklungen in der des Zyklus 94 ein Impuls, wie z. B. einer der Impulse umgekehrten Reihenfolge erregt werden, um eine 5 78 in Fig. 5, berechnet und an der zugeordneten Drehung des Motors in entgegengesetzter Richtung Ausgangsleitung 58 erzeugt wird. Jedem dieser Taktzu erhalten. Aus F i g. 6 ergibt sich somit, daß die geberzyklen folgt eine Befehlsschleife 86 von relativ Reihenfolge der Wicklungserregungen A, D, C, B und hoher Zeitdauer, so daß die Schrittbefehle um eine

nicht wie im Fall der F i g. 5 — A, B, C, D ist. beträchtliche Zeitspanne voneinander getrennt sind,

Die der Y-Achse des .Systems nach Fig. 2 zu- io um den Motor langsam drehen zu lassen,
geordneten Bauteile sind denen der X-Achse gleich- Andererseits zeigt die F i g. 9 eine Programmfolge,

artig Tm einzelnen ist ein Decoder 82 vorhanden, der die dazu dient, den Motor mit einer gegenüber dem gleich dem Decoder 74 ist, jedoch ist er mit zwei an- Beispiel der Fig. 8 höheren Geschwindigkeit zu bederen Stellen des Ausgangsregisters durch die Lei- treiben. Auch hier sind die Felder 94 wiederum tuneen 62 und 64 verbunden. Der Ausgang des De- 15 Taktgeberzyklen, in denen Schnttbefehle erzeugt und coders 82 ist an den Y-Motor 40 angeschlossen, um ausgeführt werden. Zwischen jedem dieser Zyklen so dessen Erregung durch die Kraftverstärker 84 zu liegt eine Befehlsschleife 92, die gegenüber der steuern wobei der Decoder 82 in Abhängigkeit von Schleife 86 in Fig. 8 relativ kürzer ist. Demzufolge an der Leitung 62 auftretenden Signaländerungen ar- liegen die Taktgeberzyklen 94 in Fi g. 9 näher zuembeitet. um die Erregung der Wicklungen des Motors ao ander und der Motor wird mit einer höheren Ge-40 schrittweise zu ändern, wobei er auch von dem an schwindigkeit angetrieben.

der Leitung 64 liegenden Signal abhängig ist, um die Aus den F i g. 7, 8 und 9 ist zu ersehen, daß durch

Richtung einer solchen Änderung zu steuern. geeignete Auswahl der Befehlsschleifen zwischen

Der Taktgeber 52 des Rechners 22 steuert dessen zwei Taktgeberzyklen die Motorgeschwindigkeit in Betriebsgeschwindigkeit. Da eine vorbestimmte An- »5 engen Grenzen gesteuert werden kann. Tatsächlich zahl von Taktgeberzyklen zur Durchführung einer kann durch geeignete Wahl der Befehlsschleifen irbestimmten Berechnung notwendig ist, erfordert in- gendeine gewünschte Kurve der Geschwindigkeit gesofern e^:ne solche Berechnung auch einen vorbe- genüber der Zeit gebildet werden, wenn der Motor stimmten Zeitraum Tatsächlich schließt das Auftre- zwischen zwei Endpunkten betrieben wird, und es ten jedes Auseangsimpulses 78, wie z. B. des Impul- 30 können verschiedene unterschiedliche lineare oder ses 78 in Fig 5 der den Motor zur Vorbewegung nichtlineare, aufsteigende oder abfallende Strecken in um einen Schritt bringt, eine Reihe von vom Rechner der Kurve Geschwindigkeit/Zeit erzeugt und wähdurchzuführenden Berechnungen ein und diese Be- rend der anfänglichen Anlaufphase sowie wahrend rechnuneen verbrauchen eine bestimmte Anzahl von der Auslaufphase am Ende des Motorbetnebs zwi-Taktgeberzyklen d h eine bestimmte Rechnerbe- 35 sehen zwei Endpunkten dazu verwendet werden, die triebszeit Die Geschwindigkeit des Taktgebers 52 ist Beschleunigungs- und Verlangsamungsbelastungen üblicherweise so groß daß nichtsdestoweniger der der Kurve des Motordrehmoments gegenüber der Rechner in der Lage ist, Schrittbefehle, wie die Im- Geschwindigkeit anzupassen, um damit eine optimale pulse 78 mit einer viel größeren Geschwindigkeit zu Leistung vom Motor zu erhalten. In Fig. 10 ist beigeben als die Schrittmotoren 38 oder 40 aufnehmen 40 spielsweise ein Schema angegeben, das dazu dienen können Gemäß der Erfindung wird deshalb vorgese- kann, die Geschwindigkeit des Motors allmählich hen die Geschwindigkeit bei der Erregung von von »gering« auf »hoch« anwachsen zu lassen. Dem-Schrittbefehlen zu verlangsamen, wozu eine Reihe entsprechend sind die ersten Taktgeberzyklen durch von Befehlsschleiien im Speicher 54 gespeichert sind, lange Befehlsschleifen voneinander getrennt, so daß von denen wenigstens eine vom Rechner ausgeführt 45 der Motor zuerst mit geringer Geschwindigkeit dreht, wird und zwar unter Befehlen von dem ebenfalls im Hierauf folgen den Taktgeberzyklen etwas kürzere Speicher 54 enthaltenen Arbeitsprogramm als Folge Befehlsschleifen 88, die bewirken, daß der Motor mil jedes Vorrückbefehls um das Auftreten des nächsten einer etwas höheren Geschwindigkeit dreht. Nach Schriubefehls zu verzögern. Das heißt, jede Befehls- einem Betrieb über einige Zeit bei dieser Geschwinschleife die vom Rechner durchzuführen ist, ver- 50 digkeit folgen den Taktgeberzyklen noch kürzere Bebraucht eine Anzahl von Taktgeberzyklen. Irgend- feinschleifen 90 und schließlich folgen nach euugei eine Anzahl von Befehlsschleifen mit unterschiedh- Betnebszeit mit dieser Geschwindigkeit den Taktgeeher Zeitdauer kann nach Wunsch zur Anwendung berzyklen nochmals kürzere Befehlsschleifen 92. Ir kommen In Fig 7 sind als Beispiel vier unter- der Fig. 10 bezeichnet jede Klammer96 eine Reihe schiedliche Befehlsschleifen 86, 88, 90 und 92 ge- 55 yon Taktgeberzyklen und Befehlsschleifen, die der zeigt von denen jede eine unterschiedliche Anzahl links davon hegenden gleich sind und die erst ausge von Taktgeberzvklen zur Ausführung bei dem Rech- führt werden, bevor der nächste Taktgeberzyklus unc ne?erforSiSacht ^fie unmittelbar darauf rechts anschließende BefeMs

Die Anwendung von Befehlsschleifen beim Pro- schleife durchlaufen werden. Aus Fig. 10 ergibt siel grammieren des Rechners erlaubt es nicht nur die 60 somit, daß durch geeignete Auswahl der Zyklen ein, Schrittbefehle mit einer Geschwindigkeit zu geben, gegebene Befehlsschleife vor dem Weitergehen zu die mit der Schrittgeschwindigkeit des Schrittmotors nächstkürzeren Befehlsschleife durchlaufen wird, be iSJSÄSKSTn«* einen geeigneten Weg vor zur nächsthöheren Motorgeschwindigkeit fib» zur Steuerung der Geschwindigkeit dieser Motoren. gangen wird, und durch Durchlaufen einer größere Die Fig 8 zeigt beispielsweise eine Zeitskala für den 65 Anzahl von Befehlsschleifen mit gegenüber der ii Betrieb des Rechners, wenn er arbeitet, um einen der F i g. 7 gezeigten unterschiedlichen Zeitdauer kam Motoren mit einer relativ geringen Geschwindigkeit irgendein gewünschter Geschwmdigkertsanstieg Ii zu betreiben In dieser Figur sind die mit A bezeich- nearer oder mchtlinearer Art während des anfäneli

9 10

chen Abschnitts des Motorbetriebs zwischen zwei Der X-Achsen-Schrittmotor 38 in Fig. 11 hat, wie Endpunkten erzeugt werden. Damit kann die Ge- in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, vier Wicklungen A, B, C schwindigkeit des Motors derart gesteuert werden, und D, die jeweils mit einem der vier Kraftverstärker daß man die auf den Motor wirkenden Beschleuni- 72 verbunden sind. Durch je eine Leitung 98 ist jeder gungsbeanspruchungen so einhalten kann, daß man 5 Kraftverstärker 72 an eine entsprechend zugeordnete dicht an der nutzbaren Kennlinie Drehmoment zu Stelle des Ausgangsregisters 56 angeschlossen. Das Geschwindigkeit des Motors liegt, um eine optimale heißt, daß das Ausgangsregister 56 vier Stellen hat, Ausgangsleistung zu erhalten, was üblicherweise die ausschließlich für die vier Wicklungen des einen nichtlinearen Anstieg der Geschwindigkeit er- X-Achsen-Motors 38 bestimmt sind. Damit wird eine fordert, d. h. eine nichtlineare Kurve von Geschwin- io ganz bestimmte 'Vicklung des Motors 38 erregt oder digkeit zu Zeit, wenn der Motor von Null oder gerin- entregt, was von der Art der Binär-Darstellung in ihger Geschwindigkeit beschleunigt wird. Aus Fig. 10 rer zugehörigen Stelle des Ausgangsregisters 56 abwird gleicherweise klar, daß der umgekehrte Vor- hängt. Ist das an der jeweiligen Stelle auftretende gang während der Stopphase des Motors, wenn er Spannungssignal Null, dann wird die zugehörige zwischen zwei Endpunkten betrieben wird, angewen- 15 Wicklung entregt; ist die Spannung auf einem die Bidet werden kann, um einen Geschwindigkeitsabfall närziffer Eins darstellenden Pegel, dann wird die zuhervorzurufen. Das bedeutet, daß während eines sol- gehörige Wicklung erregt. Aus Fig. 11 ergibt sich chen Abfalls die benutzten Befehlsschleifen zu im- somit, daß der X-Motor 38, indem die am Ausgangsmer längerer Zeitdauer hin verändert werden, so daß register auftretenden und den vier Leitungen 98 zudie Geschwindigkeit des Motors verringert wird, ao geordneten vier Zeichengruppen zu einem Wechsel Wiederum kann die Form der Abfallkurve linear in geeigneter Reihenfolge gebracht werden, so ge- oder nichtlinear sein; ein direktes Anliegen an der steuert werden kann, daß die Motorwicklungen in Kennlinie Drehmoment zu Geschwindigkeit des Mo- der Folge A, B, C, D oder A, D, C, B ertors ergibt üblicherweise einen nichtlinearen Abfall. regt werden, was von der gewünschten Drehrich-

Die Erfindung wurde in F i g. 1 und 2 als auf ein 15 tung abhängt, und diese Zeichengruppenänderung

Zwei-Achsen-System angewendet dargestellt, von de- wird unmittelbar durch den Betrieb des Rechners

nen jedes durch einen Rechner gesteuert ist. Es ist je- hervorgerufen.

doch klar, daß die Erfindung hierauf nicht be- In gleicher Weise sind die vier Wicklungen des schränkt ist. Sie kann ebensogut beim Betrieb eines Y-Achsen-Motors 40 von F i g. 11 an die vier Krafteinzelnen Motors angewendet werden, wie ein sol- 30 verstärker 84 angeschlossen, von denen jeder über je eher z.B. dazu dient, ein Ventil in einem automati- eine Leitung 100 mit einer zugeordneten der vier ansehen Prozeßsteuersystem, das vom Rechner über- deren Stellen des Ausgangsregisters 56 verbunden ist. wacht wird, einzustellen. Selbstverständlich können Durch Verändern dieser vier Zeichengruppen in geauch mehr als zwei Motoren vom selben Rechner ge- eigneter Weise wird der Motor 40 nach Wunsch zum steuert werden, wenn es erwünscht ist. Beispielsweise 35 Drehen in der einen oder der anderen Richtung gekann derselbe Rechner drei Motoren in einem bracht. Vergleicht man das System nach F i g. 11 mit Drei-Achsen-System steuern, wobei ein angetriebe- dem nach F i g. 2, so wird klar, daß bei F i g. 2 ein nes Teil unter Rechnersteuerung nicht nur in der X- Schrittbefehl für den X-Motor aus einem einzigen und Y-Koordir.atenrichtung bewegt wird, sondern Impuls, der an der Ausgangsleitung 58 auftritt, beauch in einer Z- oder Θ-Koordinatenrichtung. In 40 steht und jedesmal, wenn ein solcher Impuls vorliegt, dem dargestellten System, in welchem zwei Motoren wird der Motor dann um eine Stufe verschoben, wo-38 und 40 die Bewegung eines einzelnen Arbeitsteils bei die Drehrichtung durch das Signal an der Leitung — hier der Feder 30 — in zwei unterschiedlichen 60 bestimmt wird. Bei dem System nach F i g. 11 be-Koordinatenrichtungen steuern, um die Feder ent- steht andererseits ein Schrittbefehl für den X-Motor lang einer gewünschten, vorgegebenen Linie zu be- 45 aus einer Änderung in der Vier-Binärziffern-Gruppe, wegen, die in der Ebene dieser Achse liegt, müssen die den vier Leitungen 98 zugeordnet ist, wobei jede die für die eine Achse erzeugten Schrittbefehle Stufe der Bewegung eine Zeichengruppenänderung selbstverständlich mit denjenigen koordiniert werden, erfordert und die Drehrichtung durch die Art der die für die andere Achse erzeugt werden, so daß die Zeichengruppenänderung anstatt durch ein unabhän-Feder bei ihrer Bewegung im erforderlichen Nei- 50 giges Richtungssignal bestimmt ist. Bei dem System gungswinkel läuft. Diese Gleichschaltungsfunktion nach Fig. 11 werden die Zeichengruppenänderunwird vom Rechner 22 übernommen. gen, die notwendig sind, um die Motoren in den ge-

Die Fig. 11 zeigt ein Blockschaltbild eines ande- wünschten Richtungen und mit der gewünschten Geren Systems gemäß der Erfindung, das dem im Zu- schwindigkeit zu drehen, selbstverständlich durch sammenhang mit Fig. 2 beschriebenen System im 55 den Rechner berechnet, und es wird anschließend an wesentlichen gleichartig ist, jedoch wurden die Deco- jeden Zeichengruppenwechsel eine Befehlsschleife der (74 und 82 in Fig. 2) für den X- und Y-Motor durchlaufen, um die Geschwindigkeit solcher Zeiweggelassen. Teile der Fig. 11, die mit solchen der chengruppenänderungen zu vermindern und die Mo-F i g. 2 übereinstimmen, tragen die gleichen Bezugs- torgeschwindigkeit in der gleichen Weise zu steuern, zahlen wie in F i g. 2 und werden nicht nochmals be- 60 wie das oben im Zusammenhang mit dem System schrieben. nach F i g. 2 erläutert worden ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Es ist auch bekannt, in solchen Systemen Schritt-Patentansprüche: motoren zu verwendea Die maximale Schrittgeschwindigkeit solcher Motoren ist jedoch sehr viel

1. Verfahren zur Steuerung wenigstens eines kleiner als die Geschwindigkeit, mit der Digitalrechein Arbeitsteil bewegenden Schrittmotors, der mit 5 ner Schrittbefehle erzeugen können. Hieraus rührt einem Ausgangsregister eines von einem Taktge- somit ein Problem in derartigen Systemen, und ber gesteuerten Digitalrechners verbunden ist, der zwar das des Angleichens der Arbeitsgeschwindigkeit nach einer Eingabeinformation entsprechend des Motors an diejenige des Rechners. Dieses Proeinem Arbeitsprogramm die Berechnung einer blem wurde bisher so gelöst, daß man einen äußeren Reihe von Ausgangsregisterzeichengruppenände- io Steuer- oder Pufferkreis zwischen dem Rechner und rungen durchführt, mit denen der Schrittmotor dem Schrittmotor zur Steuerung des Betriebs des schrittweise bewegt wird, dadurch gekenn- Rechners zur Anwendung brachte, so daß dieser die zeichnet, daß das Arbeitsprogramm Taktge- Schrittbefehle lediglich mit einer für den Motor anberzyklen verbrauchende Befehlsschleifen auf- nehmbaren Geschwindigkeit lieferte (USA.-Patentweist, die die Geschwindigkeit der aufeinander- 15 schrift 3 393 300). Wenn beispielsweise ein Schrittbefolgenden Ausgangsregisterzeichengruppenände- fehl vom Rechner erzeugt und zum Schrittmotor rungen erniedrigen. übertragen wird, so liefert der Rechner keinen neuen

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Schrittbefehl, bis er von dem äußeren Steuerkreis einen kennzeichnet, daß die einzelnen Befehlsschleifen Rückkopplungsbefehl dazu erhält. Dieses die Erzeueine unterschiedliche Anzahl von Taktgeberzy- 20 gung eines neuen Schrittbefehls durch den Rechner klen aufweisen. billigende Signal kann seinerseits nur in Abhängig-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- keit von dem Erkennen einer Quantität durch den kennzeichnet, daß die Anzahl der Taktgeberzy- äußeren Steuerkreis erzeugt werden, die angibt, daß klen in aufeinanderfolgenden Befehlsschleifen der Schrittmotor vollständig dem vorhergehenden mit der Zeit abnimmt. as Schrittbefehl gefolgt ist. Das Rückkopplungssignal

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch ge- kann auch durch einen eigenen Taktgeber im kennzeichnet, daß die Anzahl der Taktgeberzy- äußeren Steuerkreis erzeugt werden, wobei es klen in aufeinanderfolgenden Befehlsschleifen vom Taktgeber zu einer solchen Zeit nach dem mit der Zeit zunimmt. ersten Schrittbefehl gegeben wird, daß dem Schritt-

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch 30 motor genügend Zeit zur Ausführung des Befehls gekennzeichnet, daß die Anzahl der Taktgeberzy- bleibt.

klen in aufeinanderfolgenden Befehlsschleifen Es ist ferner eine Vorrichtung zur numerischen

sich nicht linear mit der Zeit ändert. Steuerung von Zeichenmaschinen bekanntgeworden

(Zeitschrift »Elektronik«, Oktober 1969, 16. Jahr-35 gang. Heft 10, S. 293 bis 298), wobei der Rechner

sechs Binärziffern an ein Eingangsregister, das Teil

einer HilfsSteuerung oder eines Puffers für die Schrittmotoren ist, liefert, und dieser sechsstellige Wert wird durch einen Decoder in Impulse umge-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur 40 wandelt, die den beiden Schrittmotoren zugeführt

Steuerung wenigstens eines ein Arbeitsteil bewegen- werden, so daß diese das Arbeitsteil in irgendeine

den Schrittmotors, der mit einem Ausgangsregister von acht unterschiedlichen Vektorrichtungen bewe-

eines von einem Taktgeber gesteuerten Digitalrech- gen. Das heißt, das Arbeitsteil kann sich lediglich in

ners verbunden ist, der nach einer Eingabeinforma- Vektorinkrementen bewegen, die aus einer Gesamt-

tion entsprechend einem Arbeitsprogramm die Be- 45 heit von acht möglichen Inkrementen ausgewählt sind,

rechnung einer Reihe von Ausgangsregisterzeichen- Jedesmal, wenn eine neue inkrementelle Bewegung

gruppenänderungen durchführt, mit denen der erfolgen soll, empfängt das Eingangsregister die

Schrittmotor schrittweise bewegt wird. Gruppe oder Zahl, die im Ausgangsregister des zuge-

Es ist bekannt, Digitalrechner zur Steuerung eines hörigen Rechners vorliegt, und führt den durch diese

zugeordneten Motors zu verwenden, und zwar 50 Zahl dargestellten Vektorbefehl aus. Um eine Bewe-

gleichlaufend mit dem Betrieb des Rechners und in gung des Arbeitsteils zu erhalten, sind keinerlei Än-

Abhängigkeit von dessen Berechnungen, um ein dem derungen in der am Ausgangsregister auftretenden

Motor zugeordnetes Arbeitsteil zu bewegen und zu Zahl notwendig, was bedeutet, daß die Zahl unverän-

bestimmten Stellungen zu bringen. Beispielsweise dert bleiben kann, und als Ergebnis dessen wird das

kann das vom Motor bewegte Arbeitsteil ein Ventil 55 Arbeitsteil in einer geraden Linie angetrieben, indem

sein, mit dem die Strömung einer bestimmten Flüs- es wiederholt durch dieselbe Vektorverschiebung, die

sigkeit bei einem chemischen Prozeß geregelt wird, durch die unveränderte Zahl dargestellt ist, bewegt

wobei der Rechner möglicherweise als Eingänge An- wird.

gaben bezüglich anderer Parameter des Prozesses Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hat. Wie nachfolgend als Beispiel gezeigt wird, kann 60 Verfahren anzugeben, mit dem die Geschwindigkeit das bewegte Arbeitsteil auch das Antriebsteil auf des Rechners an diejenige des Schrittmotors angeeiner der beiden Achsen eines X-Y-Ku rven sch reibe rs paßt wird und nach dem Puffer oder ähnliche Einsein, während das Antriebsteil auf der anderen Achse richtungen, wie sie beim bekannten Stand der Techebenfalls von einem gleichartigen, vom Rechner ge- nik üblicherweise benötigt werden, in Fortfall komsteuerten Motor angetrieben wird, so daß z.B. die 6_;; men.

Feder des Kurvenschreibers entlang einer gegebenen Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß

Linie oder Bahn bewegt wird, die durch die vom bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung

Rechner ausgeführten Berechnungen bestimmt ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsprogramm