DE2332284A1

DE2332284A1 - Vorrichtung zum punktweisen einstellen einer beweglichen anordnung, insbesondere fuer verdrahtungsmaschinen

Info

Publication number: DE2332284A1
Application number: DE2332284A
Authority: DE
Inventors: Michel Champenois; Jean Lacorre
Original assignee: RECH ET CONSTRUCTION ELECTRONI
Current assignee: RECH ET CONSTRUCTION ELECTRONI
Priority date: 1972-08-17
Filing date: 1973-06-25
Publication date: 1974-03-14
Also published as: JPS4951478A; FR2196727A5; NL7308818A; US3944902A; IT994557B; CA994852A; DE2332284B2; SE395324B; GB1427073A; AU5837673A

Description

DH. ING. E. HOFFMANN · DIPL·. ING. W. EITLE · I)R ft* R. * AT. II. HOFFMANN FATBIiTAITWALTR D-SOOO MÖNCHEN 11 · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811) 911087

Societe d'Etudes, Recherches et Constructions Electroniques (SERCEL) Carquefou / Prankreich

Vorrichtung zum punktweisen Einstellen einer beweglichen Anordnung, insbesondere für Verdrahtungsmaschinen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum punktweisen Einstellen einer beweglichen Anordnung, und betrifft insbesondere Maschinen, die dazu vorgesehen sind, eine oder mehrere bestimmte Operationen an einer Reihenfolge von Punkten vorzunehmen, die in einem zwei- oder dreidimensionalen Raum liegen.

Ein besonderes Beispiel für Maschinen dieser Art sind Maschinen zum Verdrahten elektronischer Schaltkreise. Diese Maschinen umfassen ein Tragteil für das Verdrahtungswerk-

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zeug, das in einer Ebene mittels zweier beweglicher Anordnungen, die jeweils von einem Antriebssystem gesteuert werden, nach zwei senkrecht zueinander stehenden Koordinatenachsen fortbewegt wird. Jedes der Antriebssysteme muß steuerbar sein, damit das Tragteil nacheinander an verschiedenen Punkten eines zweidimensionalen Punktegitters, das nach jeder der Koordinatenachsen durch einen normalisierten Elementarschritt ausgerichtet ist, in Stellung gebracht werden kann.

In der französischen Patentschrift Nr. 70.19112 hat der Anmelder eine Steuervorrichtung beschrieben, die für jede bewegliche Anordnung einen Lineardetektor aufweist, der aus einer bandförmigen Abtasteinrichtung aus Isoliermaterial besteht, die mit transversalen, leitenden Lamellen ausgestattet ist, welche zu je zweien und benachbart zueinander angeordnet sind. Jede der bandförmigen Abtasteinrichtungen ist im wesentlichen nach der entsprechenden Koordinatenachse der betreffenden beweglichen Anornjdimg zugeordnet. Jede bewegliche Anordnung trägt ein Teil, das einen Kurz·?- Schluß zwischen zwei beliebigen, benachbarten Lamellen der zugehörigen Abtasteinrichtung auslösen kann. Eine elektronische Logikschaltung erfaßt den Anfang des Kurzschlusses zwischen zwei gegebenen, benachbarten Lamellen in Zusammenhang mit einer festgelegten Arbeitsstellung, und diese Information wird zur Steuerung des Antriebssystems verwendet.

Im angegebenen Patent wird die bewegliche Anordnung nach einer schnell kleiner werdenden Einschwenkbewegung um die gewünschte Stellung, die von den beiden benachbarten Lamellen der Abtasteinrichtung festgelegt ist, zum Halt gebracht .

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Die in dieser Patentschrift beschriebenen Maßnahmen liefern eine absolute Pos it ions !codierung. Sie sind vollauf zufriedenstellend, wenn die zu verdrahtende Fläche nicht zu groß ist, und wenn der Grundschritt, der die Arbeltsstellungen voneinander trennt, nicht allzu gering 1st; dieser Grundschritt stellt bei der Abtasteinrichtung das Intervall zwischen den Lamellen dar, während die Abmessungen cfer zu verdrahtenden Fläche von der maximalen Ausladung jeder der beweglichen Anordnungen abhäi&g 1st.

Wenn das Verhältnis zwischen der maximalen Ausladung einer beweglichen Anordung und dem-Intervallschritt der Abtasteinrichtung merklich zunimmt, 1st es nicht möglich, auf dieselbe Weise die Geschwindigkeit der Richtungsänderung der beweglichen Anordnung zu erhöhen, d.h. die Merkmale des beschriebenen Antriebssytems zu verändern und gleichzeitig dieselbe Genauigkeit beim Anhalten der Anordnung beizubehalten.

Da bei der Verdrahtung sehr häufig Hin- und Herbewegungen jeder beweglichen Anordnung über einen großen Teil ihrer maximalen Ausladung nötig sind, dauert die Verdrahtungsarbeit durchschnittlich umso länger, je größer die zu verdrahtende Fläche und je kleiner der Grundschritt beim Verdrahten ist.

Diese Schwierigkeit tritt ganz allgemein bei Maschinen auf, die Arbeiten punktweise zu verrichten haben und numerisch gesteuert sind, wie Bohr-, Fräsmaschinen etc. Bei letzteren ist der Grundschritt der numerischen Steuerung sehr klein, während die Abmessungen der bearbeiteten Stücke oft sehr groß sind.

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Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Punktweisen Einstellen nach einer Koordinatenachse zu schaffen, welche eine leichte Lösung für das oben dargestellte Problem bietet.

Dieses Ziel wird durch eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Antriebssystem einen allgemeinen Steuermotor aufweist, welcher mechanisch mit einem Schrittschaltmotor verbunden ist, und daß die Logikschaltung den allgemeinen Steuermotor bis zu einem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung und schließlich den Schrittschaltmotor für einen zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung betätigt.

Unter allgemeinem Steuermotor versteht man einen Motor beliebiger Art, der elektrisch gesteuert werden kann, so daß er stehenbleibt oder in der einen oder anderen Richtung funktioniert; es kann ein Zusammenhang bestehen zwischen den elektrischen Steuersignalen und den Punktionsvariablen des Motors,

Nach einem Merkmal der Erfindung wird die Polarität der Steuerung des allgemeinen Steuerraotors nach dem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung umgekehrt, und zwar so, daß die bewegliche Anordnung praktisch stehenbleibt; danach wird der Schrittschaltmotor in der gewünschten Richtung betätigt bis zu einem zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung wird das Anhalten der beweglichen Anordnung nach dem ersten Durchlauf durch eine Umkehr des Drehsinns des Schrittschalt-

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motors erfaßt, der als Mehrphasen-Wechselstromgenerator funktioniert, wenn er nicht gespeist wird. Diese Umkehr des Drehsinns wird erfasst in Form einer Änderung des Vorzeitens der Phasenverschiebung zwischen zwei Spannungen auf benachbarten Wicklungen des nicht gespeisten Schrittschal tmotors.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Speisung des allgemeinen Steuermotors während einer Mindestdauer aufrechterhalten, ohne Berücksichtigung des ersten Durchlaufs in die vorgegebene Stellung; wenn der erste Durchlauf in die vorgegebene Stellung stattgefunden hat wird die Umkehr der Polarität·des Speisestroms sofort vorgenommen. Im gegenteiligen Fall spielt sich der Vorgang normal ab. Dadurch verfügt man über ein genügend großes Zeitintervall, um die Umkehr der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung vor dem zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung zu erfassen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird der Schrittschaltmotor entsprechend einer bestimmten Anzahl von Schritten nach dem zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung betätigt ; dadurch ist eine Positionierung möglich, die praktisch die Präzision und Zuverlässigkeit einer absoluten Kodierung aufweist und gleichzeitig eine Feineinstellung ermöglicht, die im wesentlichen dem Schrittschaltmotor gleichkommt.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben und näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein teilweise detailliertes Grundschema einer erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung.

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Fig. 2 ein detailliertes Schema der Steuerschaltungen des allgemeinen Steuermotors.

Fig. 3 ein detailliertes Schema eines ersten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltungen des Schrittschaltmotors.

Fig. 4- eine graphische Darstellung der Verschiebung der beweglichen Anordnung als Zeitfunktion, wobei der Schrittschaltmotor von der in Fig. 3 dargestellten Schaltung gesteuert wird.

Fig. 5 eine Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Steuerschaltung des Schrittschaltmotors.

Die Fig. 1 zeigt einen Gl**!^hstrommotor 1 und einen Schrittschaltmotor 2, die mechanisch auf einer gemeinsamen Achse 3 gekoppelt sind und über eine schematisch dargestellte mechanische Verbindung 4, die keinen Schlupf aufweisen soll, eine geradlinige Verschiebung einer beweglichen Anordnung 5 steuern. Die bewegliche Anordnung 5 ist fest mit einem Teil 6 verbunden, das aus einer Rolle besteht, welche sich auf einer mit transversalen Lamellen ausgestatteten, bandförmigen Abtasteinrichtung bewegt. Die Rolle bewegt sich senkrecht zur transversalen Ausrichtung der Lamellen,

Rolle und Lamellen sind nach einer der in Patentschrift Nr. 7o 19 112, insbesondere in Fig. 1,2,3 und 4 beschriebenenKonfigurationen angeordnet. Die Lamellen sind eventuell untereinander verbunden, notwendigerweise aber mit einer Detektorschaltung 8, die zur selektiven Erfassung eines durch die Rolle 6 zwischen zwei vorher festgelegten Lamellen erzeugten Kurzschlusses vorgesehen ist· Diese zwei Lamellen bewerkstelligen also die absolute Kodierung einer Stellung,

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die In der vorliegenden Beschreibung und In den Ansprüchen "vorgegebene" oder "erwünschte Stellung" genannt wird, außer im Fall der Fig. 5, und zwar aus Gründen, die nachstehend noch erklärt werden·

In der Patentschrift Nr. Jo 19 112 sind verschiedene Verbindungsmöglichkeiten zwischen der Detektorschaltung 8 und den Lamellen beschrieben. In der vorliegenden Patentanmeldung wird es dem Fachmann überlassen, wie er die Umkodierung durchführt, die darin besteht, von einer in numerischer Form kodierten vorgegebenen Stellung aus die Selektion der zwei mit den beiden Lamellen verbundenen Leiter vorzunehmen, womit diese vorgegebene Stellung absolut definiert wird.

Besonders vorteilhaft 1st die Anwendung von Lamellen, die nach der Darstellung in Fig. 4 der französischen Patentschrift Nr. 7o 19 112 angeordnet sind, was eine numerische Kodierung der Stellung gemäß Fig. 5 derselben Patentschrift In binär kodierten Dezimalen ermöglicht.

In diesem Fall empfängt für jede In numerischer Form kodierbare Stellung eine der benachbarten und jeweils einer Dekade zugeordneten Lamelle einen Spannungsstoß der Größe "lⁿ, während die andere Lamelle die Größe ?1° annimmt, wenn der Kurzschluß zustande kommt.

In einem Ausführungsbeispiel umfaßt die Detektorschaltung 8 die. Schaltkreise der Flg. 5 des französischen Patents 7o 19 112, und zwar eine Dekadenschaltung, um je nach der durch den numerischen Code gegebenen Dekade die logische Größe "1" an all« untereinander verbundenen Lamellen der betreffenden Dekade zu übermitteln, sowie eine Selektorschaltung, um diejenige Lamelle auszuwählen, die durch -°· die logische Größe "1" empfängt, und die den

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Einheiten des numerisehen Codes entspricht.

Auf diese Weise wird bei jedem Wert des numerischen Codes für die jeweilige Stellung der Kurzschluß dann erfaßt, wenn die logische Größe "1" am Ausgang der Selektorschaltung erscheint. Der Ausgang der Selektorschaltung ist mit einem ersten monostabilen Multivibrator (in der Detektorschaltung 8 nicht dargestellt) verbunden, der eine genügend große Impulsdauer hat, um zu verhindern, daß zwei aufeinander- · folgende Kurzschlüsse, die durch den Rückprall der Rolle verursacht werden, während die Verschieberichtung der beweglichen Anordnung 5 dieselbe bleibt, getrennt voneinander erfaßt werden.

In der Schaltung 9 zum Formen der Signale erzeugt ein zweiter monostabiler Multivibrator einen Impuls festgelegter Dauer nach dem Anfang des ersten Kurzschlusses, und zwar nach der Vorderflanke des Ausgangssignals des ersten monostabilen Multivibrators.

Jedesmal, wenn die mit der beweglichen Anordnung 5 fest verbundene Rolle die der vorgegebenen Stellung durch die numerische Kodierung zugeordneten, benachbarten Lamellen kurzschließt, liefert die Schaltung zum Formen der Signale einen Impuls festgelegter Dauer, der ITER genannt wird.

In Fig. 1 empfängt ein Steuerblock lo, z.B. über einen Lochbandleser, eine Information über die neue, vorgegebene Stellung. Sofort nach dem Lesen dieser kodierten Information wird vom Steuerblock ein Signal MT geliefert. Außerdem beeinflußt der Steuerblock Io die Detektorschaltung 8, um dort die zwei benachbarten Lamellen auszuwählen, welche der neuen vorgegebenen Stellung entsprechen, z.B. in der oben dargestellten Weise.

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DarUberhinaus überträgt der Steuerblock die Information über die neue vorgegebene Stellung an eine Vergleichsschaltung 11, welche diese Information mit der vorher gegebenen Stellung vergleicht und ein kontinuierliches Signal auf der Leitung DIR, INV oder EGA liefert, Je nachdem, ob die neue Stellung im Verhältnis zu einer willkürlich auf den Koordinatenachsen definierten Referenzorientierung eine Verschiebung in dieser oder Jener Richtung, oder überhaupt keine Verschiebung erfordert.

Wenn die Leitung EQA aktiviert Ist, wird eine Operation z.B. die Verdrahtung, ohne Änderung der Stellung ausgeführt.

Wenn eine der beiden anderen Leitungen DIR und INV aktiviert ist, muß die Stellung der beweglichen Anordnung 5 abgeändert werden. Im folgenden wird die erfindungsgemäße Stellungsänderung beschrieben.

Der Gleichstrommotor in Flg. 1 wird durch die Signale MT, DIR, INV und ITER über einen Schaltkreis 2o gesteuert, der sclfmatisch im Deatail in Flg. 2 dargestellt ist. Der Schaltkreis 2o empfängt außerdem ein für die Richtungsänderung der beweglichen Anordnung 5 repräsentatives Signal ART nach dem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung. Er liefert darüberhinaus zwei Signale Gl und G2, welche logische Größen zur Steuerung des Betriebs des Gleichstrommotors In der einen bzw. anderen Richtung darstellen. Der Gleichstrommotor 1 spielt, wie schon erwähnt, die Rolle des allgemeinen Steuermotors.

Der Schrittschaltmotor 2 wird durch einen Schaltkreis 3o gesteuert, und zwar Je nach dem Zustand der vom Schaltkreis 2o gelieferten Signale Gl und G2. Der Schrittschaltmotor 2 wird vorteilhafterweise auch zur Erzeugung des die

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Richtungsänderung der beweglichen Anordnung 5 darstellenden Signals ART verwendet.

In Fig. 3 und 5 ist jeweils ein Ausführungsbeispiel der Steuerschaltung 3o dargestellt, sowie eine vervollkommnete Variante, die eine feinere Einstellung als durch die schrittweise Einstellung der Abtasteinrichtung ermöglicht.

In Fig. 2 zeigt das Signal MT, welches das Ende des Lesevorgangs zur Information über die neue Stellung darstellt, die Bereitschaft der Logikschaltungen Io und an, die Information für die neue Stellung zu erhalten, und außerdem, daß die Detektorschaltung 8 bereit ist, einen Kurzschluß zwischen den zwei Lamellen zu erfassen, welche die durch die numerische Kodierung vorgegebene Stellung bestimmen. Der Anfang dieses Kurzschlusses ruft Ja bekanntlich das Auftreten des Signals ITER hervor.

Das Signal MT wird zwei NICHT-UND-Schaltungen 211 und zugeführt, deren andere Eingänge das Signal DIR bzw. INV empfangen. Die Ausgänge der NICHT-UND-Schaltungen und 212 werden jeweils an den Eingang R zur Nullrückstellung der zwei bistabilen J-K-Multivibratoren 221 und 222 geführt. Die Eingänge S zur Voreinstellung der Multivibratoren 221 und 222 sind jeweils mit UND-Schaltungen 213 und 214 verbunden, welche beide das für die Richtungsänderung der beweglichen Anordnung nach dem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung repräsentative Signal ART empfangen. Dieses Signal ART, dessen Erzeugung bei Beschreibung der Fig. 3 näher erläutert wird, geht im Augenblick der Richtungsänderung der beweglichen Anordnung nach dem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung vom Zustand "1" in den Zustand "O" über. Die ITWD- Schaltungen

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213 und 2l4 empfangen die Ausgangssignale der Schaltung 212 bzw. 211.

Die Eingänge J und K der bistabilen Multivibratoren 221 und 222 sind permanent im Zustand "1" während ihre Taktsignal-Eingänge C das Signal ITER empfangen.

Das Signal MT wird andererseits auch einem monostabilen Multivibrator 2Jo zugeführt, dessen Ausgang Q mit zwei UND-Schaltungen 231 und 232 verbunden ist, die das Signal DIR bzw. INV empfangen. Die Ausgänge "Q. der bistabilen MuItivibratoren 221 und 222 sind mit den UND-Schaltungen 24l und 242 verbunden, die beide das Ausgangssignal "Q des monostabilen Multivibrators 23o empfangen.

Die Ausgänge der Schaltungen 231 und 241 sind in einer ODER-Schaltung 251 vereinigt, um so die logische Größe Gl zu liefern, welche über eine Leistungsschaltung 261 den Betrieb des Gleichstrommotors 1 in direktem Drehsinn steuert. Die Ausgänge der UND-Schaltüngen 232 und 242 sind in einer ODER-Schaltung 252 vereinigt, um die logische Größe G2 zu liefern, welche über eine Leistungsschaltung 262 den Betrieb des Gleichstrommotors 1 in entgegengesetztem Sinn steuert. Die Signale Gl und G2 werden außerdem der Steuerschaltung des Schrittschaltmotors von Fig. 3 oder 5 zugeführt.

Die Vorderflanke des Signals MT bewirkt, daß das Ausgangssignal Q einer der bistabilen Multivibratoren 221 und in den Zustand "1" gezwungen wird, je nachdem, ob das Signal DIR oder INV vorhanden ist.

Das Signal ART befindet sich im Zustand "l", solange der erste Impuls ITER noch nicht angekommen ist und die Verschieberichtung der beweglichen Anordnung 5 noch nicht

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umgekehrt wurde; in diesem Zustand erhalten die Eingänge der bistabilen Multivibratoren 221 und 222 jeweils den Eingangsimpuls R des anderen Multivibrators. Polglich befinden sich die zwei Multivibratoren in komplementärem Zustand, während das Signal ART die Größe "1" aufweist.

Außerdem erzeugt das Ausgangssignal Q des monostabilen Multivibrators 23o während einer festgelegten Zeitspanne einen Zustand "1" am Ausgang einer der UND-Schaltungen 231 und 232, je nachdem ob das Signal DIR oder das Signal INV im Zustand "1" ist.

Angenommen, das Signal DIR sei im Zustand "1". Während der durch den monostabilen Multivibrator 230 festgelegten Zeitspanne liefert die UND-Schaltung 2,31 über die ODER-Schaltung 251 das Signal Gl für die Steuerung des Gleichstrommotors 1 in direktem Sinn. Danach ist die Ausgangsgröße Q gleich "1", und liefert kombiniert mit der Ausgangsgröße Q des speichernden Multivibrators 221 in der UND-Schaltung 24l weiterhin das Signal Gl zur Steuerung des Motors 1 in direktem Sinn.

Dies dauert solange, bis der erste Impuls ITER an den Eingängen C der bistabilen Multivibratoren 231 und 232 ankommt. In diesem Augenblick kehren sich die Zustände der zwei Multivibratoren 221 und 222 um.

Infolgedessen antwortet die Steuerschaltung 2o in Fig. auf den Impuls MT, indem sie während einer Mindestzeit den Gleichstrommotor 1 steuert. Diese Zeitspanne, die durch den monostabilen Multivibrator 230 festgelegt ist, ist ausreichend lang, damit der Motor Zeit zur Geschwindigkeit saufnahme hat und die bewegliche Anordnung die vorgegebene Stellung genügend weit überschreitet, wodurch die E-rfassung der Richtungsänderung unter günstigen

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Bedingungen stattfindet.

Nach der durch den monostabilen Multivibrator 23o bereitgestellten Zeitspanne wird die Betätigung des Gleichstrommotors 1 von den bistabilen MuItivibratoren 221 und abhängig. Anfänglich werden die MuItivibratoren durch den Impuls MT in einen solchen Zustand versetzt, daß sie den Betrieb des Oleichstrommotors im selben Sinn steuern wie die UND-Schaltungen 231 und 232. Die Richtungsänderung wird durch das Erscheinen des Impulses ITER hervorgerufen.

Bei Ankunft des Impulses ITER während der Zeitspanne, in welcher die Steuerung über die UND-Schaltungen 231 und 232 bewerkstelligt wird (im Fall, daß die vorangegangene Stellung der gewünschten Stellung eng benachbart 1st), erfolgt unmittelbar auf das Ende des von dem monostabilen Multivibrator 230 gelieferten Impulses eine Umkehr der Laufrichtung des Gleichstrommotors, da die Multivibratoren 221 und 222 bereits Ihren Zustand geändert haben.

Wenn andererseits am Ende des von monostabilen Multivibrators 230 gelieferten Impulses das Signal ITER noch nicht erschienen ist* setzt sich der Betrieb des Gleichstrommotors 1 in derselben Laufrichtung fort, bis das Signal ITER erscheint.

Wenn schließlich die Umkehr der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung erfaßt ist, nimmt das Signal ART die Größe ^M0" an, wodurch die Ausgänge § der zwei Multivibratoren 221 und 222 ebenfalls auf "0" gesetzt werden, indem ihren Eingängen S die Größe "O" zugeführt wird. Der Gleichstrommotor 1 wird dann nicht mehr gespeist.

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß bei Erscheinen des Impulses MT der Betrieb des Gleichstrommotors 1

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immer in derselben Richtung verläuft, und zwar bis zum Durchlauf in die durch die numerische Kodierung vorgegebene Stellung. In diesem Augenblick wird der Gleichstrommotor in entgegengesetztem Sinn betrieben, damit die bewegliche Anordnung 5 gebremst wird, bis durch den übergang des Signals ART in den Zustand "0" angezeigt wird, daß die bewegliche Anordnung 5 ihre Richtung geändert hat. Die Speisung des Gleichstrommotors 1 wird jedoch durch den Steuerimpuls des monostabilen Multivibrators 23o während einer Mindestzeit aufrechterhalten. Dadurch kann die bewegliche Anordnung 5 Geschwindigkeit aufnehmen. Auf diese Weise wird verhindert, daß durch die Änderung im Betrieb des Gleichstrommotors 1 ein zweiter Durchlauf in die vorgegebene Stellung in umgekehrtem Sinn stattfindet, bevor die Umkehr der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung 5 sowie die Unterbrechung der Speisung des Gleichstrommotors 1 erfasst ist.

In Pig. 3 ist der Schrittschaltmotor 2 und ein erstes Ausführungsbeispiel seiner Steuerschaltung 3o dargestellt.

Angenommen, der Schrittschaltmotor sei mit vier Wicklungen ausgestattet. Er umfaßt somit also vier Zuführleitungen Bl bis B4 zu den Induktoren, die an eine Leistungsschaltung 39 angeschlossen sind, welche vom Fachmann in der herkömmlichen Weise hergestellt werden kann.

Wie bekannt, reagiert ein Schrittschaltmotor auf Impuls in mindestens einer seiner Wicklungen, indem er sich in Grundschritten in Drehrichtung fortbewegt, während die Zufuhr einer Dauerspannung zu den Feldspulen ein blockierendes Drehmoment des Schrittschaltmotors in der erreichten Stellung erzeugt,

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Außerdem hat der Anmelder die Beobachtung gemacht, daß bei Abwesenheit von Dauerspannungen und Impulsen an den Wicklungen der Schrittschaltmotor sich wie ein mehrphasiger Wechselstromgenerator verhält.

Nach einem besonders vorteilhaften erf^indungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden zwei benachbarte Wicklungen Bl und B2 des Schrittschaltmotors mit Schaltungen 38I bzw. zum Umformen der in den Wicklungen ohne Speisung erzeugten Wechselspannungen in synchrone, logische Signale dieser Spannungen verwendet. Die an den Ausgängen der Schaltungen 582 bzw. 381 gelieferten Signale werden einem bistabilen, zur Speicherung vorgesehenen Multivibrator 383 vom Typ D zugeführt, d.h. dem Eingang für das zu speichernde Signal D, und dem Taktsignaleingang bzw. Speichersteuerungseingang C. Der Zustand des Eingangs D wird bei der Vorderflanke des an den Eingang C geführten Signals berücksichtigt. Demzufolge bleibt der Ausgang Q des Multivibrators 383 im Zustand "0", wenn das von Bl kommende Signal vor dem von B2 kommenden Signal vom Zustand "0" in den Zustand "1" übergeht, was als Fhasenvorlauf betrachtet werden kann. Wenn anderenfalls das von B2 kommende Signal vor dem x>n Bl kommenden Signal vom Zustand ⁿ0ⁿ in den Zustand ^M1^M übergeht, verbleibt der Ausgang Q im Zustand "l": folglich repräsentiert der Ausgang Q des speichernden Multivibrators 383 die Phasenverschiebung zwischen den in den Wicklungen Bl und B2 des Schrittschaltmotors 2 erzeugten Spannungen, wenn letzterer als mehrphasiger Wechselstromgenerator ohne Speisung und mit Antrieb durch den Gleichstrommotor 2 funktioniert.

Diese Phasenverschiebung beträgt Im Fall eines vierphaslgen Motors + 90 Grad nach dem Drehsinn des Schrittschaltmotor, also nach der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung 5·

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Die Ausgangsgröße Q des speichernden Multivibrators 383 wird einer exklusiven ODER-Schaltung 384 zugeführt, welche außerdem das Signal Gl empfängt. Die Ausgangsgröße der exklusiven ODER-Schaltung 384 wird dem Eingang C eines bistabilen J-K-MultLvibrators 385 zugeführt, dessen Eingänge J und K dauernd im Zustand "1" sind. Wie aus dem folgenden noch hervorgeht, ist es Aufgabe des J-K-MuItivibrators 385, gleichzeitig das Anhalten des Gleichstrom-, motors 1 durch das Signal ART an seinem Ausgang Q und das Ingangsetzen des Schrittschaltmotors 2 an seinem Ausgang Q zu steuern. Der Ausgang Q steht mit mehreren UND-Schaltungen 39I bis 394 in.Verbindung und beeinflußt diese. Die UND-Schaltungen beeinflussen die Speisung des Schrittschaltmotors 2 mit Dauerspannungen oder mit Impulsen und zwar über die Leistungsschaltung 39.

Während der Schrittschaltmotor betätigt wird, muß man natürlich verhindern, daß sich der Zustand des Multivibrators 385 aufgrund der von den Wicklungen Bl und B2 kommenden Signale ändert. Dies kann durch die Schaltungen 38I und bewerkstelligt werden.

Die Steuerschaltung 30 in Fig. 3 umfaßt außerdem einen Zähler J>1 mit zwei Binärstufen 3II und 312. Der Ausgang Q der ersten Stufe 3II und der Ausgang Q der zweiten Stufe sind in Fig. 3 dargestellt. Der Zähler wird jedesmal bei Auftreten des Impulses MT auf Null gestellt. Demnach ist der Ausgang Q seiner ersten Stufe 3H im Zustand "O". Diese Ausgangsgröße wird dem Eingang zum zwangsläufigen Nullsetzen des bistabilen Multivibrators 385 zugeführt, was gleichzeitig das Erscheinen des Signals ART im Zustand "1" am Ausgang Q des bistabilen Multivibrators 385 hervorruft, wodurch der Gleichstrommotor 1 in der vorher erwähnten Weise

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in Punktion treten kann, während der Ausgang Q des bistabilen Multivibrators 385 im Zustand "0" ist, was verhindert, daß der Schrittschaltmotor 2 über die UND-Schaltungen 391 bis 39^· gespeist wird.

Mit dem Erscheinen des ersten Impulses ITER geht der Ausgang Q der ersten Stufe glides Zählers J>1 in den Zustand "1" über. Dadurch spricht der bistabile Multivibrator 385 an seinem Eingang C an.

Die Wicklungen Bl und B2 sind derart beschaffen, daß der Ausgang Q des speichernden Multivibrators 385 sich im Zustand "1" befindet, wenn der Schrittschaltmotor nicht gespeist und in direktem Sinn angetrieben wird, was einem Signal Gl der Größe "1" zur Steuerung des Gleichstrommotors 1 entspricht. Vor Auftreten des ersten Impulses ITER sind diese beiden Signale entweder beide im Zustand "1" oder beide im Zustand ^w0". Der Ausgang der exklusiven ODER-Schaltung 385 ist also im Zustand ⁿ0^w. Der Eingang C des bistabilen Multivibrators 385 empfängt eine Vorderflanke eines Impulses, wenn sich die Drehrichtung des Gleichstrommotors ändert (Änderung des Zustandes von Gl und Erscheinen des ersten Impulses ITER), und eine RUckflanke eines Impulses, wenn sich die Verschieberichtung der beweglichen Anordnung 5 ändert, d.h. wenn sich die Drehrichtung des Antriebssystems ändert (Änderung des ZuStandes des Ausgangs Q des speichernden Multivibrators 383)·

Demzufolge wird aufgrund der Zustandsänderung des Müfcivibrators 383 der Betrieb des Gleichstrommotors 1 durch das Signal ART unterbrochen, und der Schrittschaltmotor 2 wird gespeist. Dies tritt ein, sobald der Ausgang der exklusiven ODER-

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Schaltung J584 eine Änderung der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung 5 anzeigt, nachdem sich die Laufrichtung des Gleichstrommotors 1 geändert hat, und zwar unter der Bedingung, daß ein erster Durchlauf in die vorgegebene Stellung stattgefunden hat.

Solange noch kein zweiter Impuls ITER dem Zähler 31 zugeführt worden ist, d.h. solange noch kein zweiter Durchlauf in die vorgegebene Stellung stattgefunden hat, befindet sich der Ausgang Q der zweiten Stufe des Zählers 312 im Zustand "1". Diese Ausgangsgröße wird einer UND-Schaltung 321 zugeführt, welche auch die Impulse eines Taktimpulsgenerators 32 empfängt. Diese- Taktimpulse gelangen zu einer Schaltung 37* die außerdem die Ausgangssignale Q und Q eines bistabilen Multivibrators vom Typ RS empfängt.

Zum Signal Gl wird in einer Umkehrschaltung 372 das Komplement gebildet, damit es dem Eingang S so zugeführt werden kann, wie es dem wahren Zustand des Multivibrators 371 entspricht. Zum Signal G 2 wird in einer Umkehrschaltung 373 das Komplement gebildet, damit es dem Eingang R so zugeführt werden kann, wie es dem Jälschen Zustand des Multivibrators 371 entspricht.

Die Schaltung 37> deren Auslegung dem Fachmann überlassen bleibt, ermöglicht die Verteilung der von der UND-Schaltung 321 an die vier Wicklungen Bl bis Bk je nach erforderlichem Drehsinn gelieferten und im bistabilen Multivibrator gespeicherten Steuerimpulse. Der Schrittschaltmotor 2 funktioniert nur, wenn der Ausgang Q des bistabilen Multivibrators 385 sich im Zustand "1" befindet. Dabei muß die Drehrichtung des Schrittschaltmotors mit der des Gleich-

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strommotors übereinstimmen, welche im bistabilen Multivibrator 371 gespeichert ist.

Die graphische Darstellung der Fig. 4 erläutert die Punktionsweise des Antriebssystems, wie sie'in den Fig. 2 und 3 beschrieben wurde. Die Abszisse definiert hierbei die Zeit, während die Ordinate die Stellung der beweglichen Anordnung 5 darstellt: der Ursprung 0 der Ordinatenachse entspricht der durch die absolute numerische Kodierung vorgegebenen Stellung.

Teil I der graphischen Darstellung entspricht dem Betrieb des Gleichstrommotors 1, um in die gewünschte, vorgegebene Stellung zu gelangen, während der Schrittschaltmotor nicht gespeist wird. Zum Zeitpunkt tj^ (Ursprung der Zeitachse) erreicht die bewegliche Anordnung die gewünschte Stellung mit einer bestimmten Geschwindigkeit.

Der Gleichstrommotor wird dann in entgegengesetzter Drehrichtuni betrieben, während der Schrittschaltmotor immer noch nicht gespeist wird. Dadurch erfolgt im Teil II der graphischen Darstellung eine Bremsung der beweglichen Anordnung bis zum Zeitpunkt tp, an dem die Umkehr der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung erfaßt wird, und zwar vorteilhafterweise durch Umkehr der in den Wicklungen Bl und B2 des als Generator funktionierenden Schrittschaltmotors erzeugten Phasenverschiebung.

In diesem Augenblick wird der Gleichstrommotor 1 nicht mehr gespeist, während der Schrittschaltmotor derart betrieben wird, daß die bewegliche Anordnung zurückkehrt. Teil III der graphischen Darstellung entspricht der durdiden Schrittschalt-

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motor veranlaßten Rückwärtsbewegung der beweglichen Anordnung 5 in die vorgegebene Stellung. Die vorgegebene Stellung wird zum Zeitpunkt t, erreicht.

Zu diesem Zeitpunkt erfaßt die Detektorschaltung 8 der Fig. 1 den Durchlauf der beweglichen Anordnung, und die Schaltung 9 zum Formen der Impulse liefert einen zwei ten Impuls ITER, welcher im Zäier 31 der Fig. 3 den Ausgang Q . der zweitem Stufe in den Zustand "0" überführt und die an die Schaltung 37 gelieferten Impulse unterbricht, wodurch der Schrittschaltmotor zum Stillstand kommt.

Die Anhalteposition wird mit großer Genauigkeit bestimmt, da sie fast bis auf einen Schritt genau durchgeführt wird. Der Schrittschaltmotor 2 wird zu diesem Zeitpunkt von Gleichspannungen gespeist; das dadurch erhaltene Drehmoment zum Halten und Verharren in der gewünschten Stellung ist außerordentlich günstig.

Die Kombination eines Gleichstrommotors und eines Schrittschal tmotors mit einer absoluten Kodierung ermöglicht es, einerseits die große Geschwindigkeit des Gleichstrommotors zur Annäherung an die gewünschte Stellung auszunutzen, während man andererseits mit dem Schrittschaltmotor und dessen starkem Haltedrehmoment ein genaues Einhalten der durch die absolute Kodierung vorgegebenen Stellung erreicht.

In Fig. 5 ist eine interessante Variante der Steuerschaltung 30 des Schrittschaltmotors dargestellt, bei welcher nach Erreichen der durch die absolute Kodierung vorgegebenen Stellung der Schrittschaltmotor nochmals eine Anzahl bestimmter Impulse empfängt, womit eine gewünschte S-tellung erreicht wird, welche relativ im Verhältnis zu der durch die absolute Kodierung vorgegebenen Stellung kodiert ist.

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Im unteren Teil der Pig. 5 sind diejenigen Teile dargestellt, welche sich vom AusfUhrungsbeispiel der Pig. 3 unterscheiden.

Anstelle des Ausgangs Q der zweiten Stufe 312 des Zählers 31 wird der Ausgang Q derselben Stufe 312 verwendet. Sie wird als Punktionsbedingung auf den numerischen Zähler 331 angewandt, welcher an seinem Eingang die Ausgangssignale des Taktimpulsgenerators 32 empfängt. Die Ausgangsgröße Q der zweiten Stufe 312 wird außerdem noch dem Eingang einer NICHT-UND-Schaltung 323 sowie einer Umkehrschaltung 377 und einer UND-Schaltung 376 zugeführt.

Der Ausgang der Umkehrschaltung 377 ist mit einer UND-Schaltung 375 verbunden, welche außerdem das Signal Gl empfängt, das über eine Umkehrschaltung 378 aus dem von der Schaltung 20 in Fig. 2 kommenden Signal Gl gewonnen wird. Die UND-Schaltung 375 liefert also ein Signal Gl. Q 312 wird über eine ODER-Schaltung 374 einerseits direkt dem Eingang S des bistabilen Multivibrators 371 und andererseits nach Bildung des Komplements durch die Umkehrsehaltung 379 dem Eingang R dieses Multivibrators zugeführt.

Die Ausgänge der einzelnen Stufen des numerischen Zählers 331 sind mit einer numerischen Vergleichsschaltung 333 verbunden, die ihrerseits auch mit den Stufenausgängen eines Register 332 in Verbindung steht.

Das Register 332 und ein Vorzeichenspeicher 334 mit einem Bit empfangen vom Steuerblock 10 der Fig. 1 eine Anzahl von nach dem Erreichen der durch den absoluten numerischen Code durchzuführenden Schritten bzw. ein Vorzeichen, das

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die Richtung angibt, in welcher diese Schritte auszuführen sind. Djese zwei Informationen werden z. B. durch den Steuerblock 10 vom Lochband abgelesen und stimmen mit dem absoluten numerischen Code für die vorgegebene Stellung auf der Abtasteinrichtung überein.

Der Ausgang des Vorzeichenspeichers 33^ wird dem zweiten Eingang der UND-Schaltung 376 zugeführt. Die Ausgangsgröße der numerischen Vergleichsschaltung 333* welche den Zustand "1" annimmt, wenn die Anzahl der vom Zähler 33I erfaßten Taktsignale gleich der Anzahl der im Register 332 gespeicherten Schritte ist, wird, dem zwaten Eingang der NICHT-UND-Schaltung 323 zugeführt.

Wenn nun der Ausgang Q der zweiten Stufe 312 des Zählers 3I sich im Zustand "0" befindet, hat der Ausgang der NICHT-UND-Schaltung 323 die Größe "1", und der Ausgang der UND-Schaltung 322 übermittelt der Schaltung 37 Taktsignale. Gleichzeitig befindet sich der Ausgang der UND-Schaltung im Zustand "0", während die UND-Schaltung 375 das Signal Gl an den Eingang S des Multivibrators 371 übermittelt, und das Signal Gl an dessen Eingang R.

Bevor der Multivibrator 385 in den wahren Zustand übergeht (Q=Ij 5=0), ist der Gleichstrommotor in Funktion; Gl ist damit gleich G2", und der Multivibrator speichert die Drehrichtung des Gleichstrommotors 1.

Zum Zeitpunkt des Ubergehens des Multivibrators 3^5 in den wahren Zustand ist die Situation also dieselbe wir für das Ausführungsbeispiel der in Fig. 3 dargestellten Schaltung 30. Demzufolge werden dem Schrittschaltmotor Impulse ge-

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liefert, bis sich die bewegliche Anordnung in der durch den absoluten numerischen Code vorgegebenen Stellung befindet. Daraufhin wird ein zweiter Impuls ITER erzeugt, und der Ausgang Q der zweiten Stufe 312·des Zählers 31 geht in den Zustand "1" über.

Die NICHT-UND-Schaltung 323 liefert dann das Komplement zum Ausgangssignal der numerischen Vergleichsschaltung 333-Die ODER-Schaltung 374 reagiert auf die im 1-Bit-Speicher 33^ enthaltene Vorzeicheninformation, indem sie den Multivibrator 371 in den Zustand versetzt, welcher der dem Vorzeichen entsprechenden Betriebsrichtung des Schrittschaltmotors 2 entspricht (bei dem in Fig. 5 dargestellten Fall entspricht die durch S 371 im Zustand "O" gegebene Drehrichtung dem Nullwert des Vorzeichenbits).

Infolgedessen empfängt der Schrittschaltmotor 2 soyiele Impulse, wie die Anzahl der im Register 332 gespeicherten Schritte beträgt, wonach der Ausgang der numerischen Vergleichsschaltung 333 in den Zustand ^Ml" übergeht. Die Drehrichtung des Schrittschaltmotors 2 ist durch den Vorzeichenspeicher 33^ gegeben.

Das Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ermöglicht es also, die bewegliche Anordnung 5 zwischen zwei durch die Abtasteinrichtung 7 gegebene, absolute Stellungen mit der Genauigkeit des Schrittschaltmotors 2 zu positionieren. Es genügt dabei, die Schritte des Schrittschaltmotors 2 sehr klein zu halten, um eine außerordentlich-genaue Einstellung der Verschiebung der beweglichen Anordnung 5 zu erreichen.

Der bekannte Nachteil der Lösung mit einer durch den Schrittschaltmotor erzeugten Feineinstellung liegt darin, das

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Verschiebungen größeren Ausmaßes sehr langsam vor sich gehen, wenn der Antrieb auch in diesem Fall durch den Schrittschaltmotor bewerkstelligt wird.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, Verschiebungen größeren Ausmaßes ebenfalls mit großer Geschwindigkeit vorzunehmen, indem abwechselnd der allgemeine Steuermotor und der Schrittschaltmotor in bezug auf die absolute Kodierung der Stellung durch die Abtasteinrichtung 7 zur Anwendung kommt. Die Genauigkeit der durch die absolute Kodierung erreichten, vorgegebenen Stellung ist vergleichbar mit der Verschiebung, die einem Schritt des Schrittschal tmotors entspricht. Es ist demnach möglich, den Schrittschaltmotor daraufhin nur zur Impulssteuerung zu verwenden, um mit derselben Genauigkeit eine gewünschte Stellung zu erreichen, die im Relativ-Verhältnis zu d er durch die auf der Abtasteinrichtung in absoluter Kodierung erhaltenen,'vorgegebenen Stellung ist.

Außerdem kann, wenn nur ein Schrittschaltmotor zur Steuerung der beweglichen Anordnung verwendet wird, durch Störimpulse ein Sehrittfehler entstehen. Dieser Fehler bleibt aufgrund der relativen Kodierung der Stellung erhalten und kann sich auf mehrere aufeinanderfolgende Operationen auswirken. Es können sogar noch nehr Fehler hinzukommen, und zwar umso leichter, je größer die stattfindenden Verschiebungen sind.

Im Gegensatz hierzu erhält man bei der vorliegenden Erfindung jede neue Arbeitsstellung mittels absoluter Positionierung durch die Abtasteinrichtung. Der obengenannte Fehler fällt also praktisch nicht ins Gewicht.

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Es ist festzustellen, daß die Dauer der Impulse ITER eine Verzögerung beim Anhalten des Antriebssystems bewirkt (beim Gleichstrommotor 1 durch die Multivibratoren 221 und 222; beim Schrittschaltmotor 2 durch den Zähler 351)· Diese Impulsdauer muß möglichst gering gehalten werden, damit die Genauigkeit beim Anhalten der beweglichen Anordnung nicht beeinträchtigt wird.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele; insbesondere in bezug auf die Logikschaltungen in Fig. 2, j5 und 5 sind zahlreiche Varianten möglich.

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Claims

Patentansprüche

ί 1. ) Vorrichtung zum punktweisen Einstellen einer beweglichen Anordnung mittels eines Antriebssystems, welches zum Antreiben der beweglichen Anordnung in der einen oder der anderen Richtung entlang einer Koordinatenachse steuerbar ist, wobei ein Lineardetektor, beispielsweise eine bandförmige Abtasteinrichtung, die im wesentlichen entlang der Koordinatenachse ausgerichtet ist und eine Reihe von Stellen, entsprechend einer elektrischen absoluten Positionskodierung aufweist, mit der beweglichen Anordnung so zusammenwirkt, daß eine spezifische elektrische Information abgegeben wird, wenn sich die bewegliche Anordnung in einer bestimmten festgelegten Stellung in dieser Reihe befindet oder diese durchläuft, wobei eine Logikschaltung in der Reihe das Antriebssystem in Abhängigkeit von der elektrischen Information so steuert, daß die Einsteüang der beweglichen Anordnung durchführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebssystem einen allgemeinen Steuermotor (1) aufweist, welcher mechanisch mit einem Schrittschaltmotor (2) verbunden ist, und daß die Logikschaltung den allgemeinen Steuermotor (1) bis zu einem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung und schließlich den Schrittschaltmotor (2) für einen zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung betätigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung eine Polaritätsumkehr für die Betätigung des allgeneinen Steuermotors (1)

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in Abhängigkeit von einem ersten Durchlauf in die vorgegebene Stellung bis zur Umkehr der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung steuert, worauf sie den Schrittschaltmotor (2) bis zu einem zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung steuert.

j5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit der Logikschaltung verbundene Einrichtungen (8) zum Erfassen der Umkehr der Verschiebeeinrichtung der beweglichen Anordung in Form einer Änderung eines Phasenverschiebungssignals zwischen zwei Spannungswerten in den Wicklungen des nicht gespeisten Schrittschaltmotors (2) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung zum Aufrechterhalten der anfänglichen Betätigung des allgemeinen Steuermotors (1) während einer Mindestzeit erregt ist, ohne Berücksichtigung des ersten Durchlaufs in die vorgegebene Stellung, wodurch ein genaues Erfassen der Änderung der Verschieberichtung der beweglichen Anordnung möglich ist, während der allgemeine Steuermotor (1) eine Mindest-zeit für den Anlauf zur Verfügung hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung Einrichtungen (Jj zum Betätigen des Schrittschaltmotors (2) entsprechend einer festgelegten Anzahl von Schritten nach dem zweiten Durchlauf in die vorgegebene Stellung aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η ze lehnet, daß die Einrichtungen zum Betätigen des

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Schrittschaltmotors (2) entsprechend einer festgelegten Anzahl von Schritten zur Betätigung des Schrittschaltmotor (2) in einer gewählten Richtung geeignet sind.

7· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet , daß der allgemeine Steuermotor (1) ein Gleichstrommotor ist.

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