DE2414601B2

DE2414601B2 - ARRANGEMENT FOR POSITIONING MOVING MACHINE PARTS

Info

Publication number: DE2414601B2
Application number: DE19742414601
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Schaff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-03-26
Filing date: 1974-03-26
Publication date: 1976-05-13
Also published as: JPS50133391A; DE2414601A1

Description

Wird einer digitalen Frequenzglättung der im angegebenen Aufsatz umrissenen Art an ihrem Eingang eine Impulsserie mit m Impulsen konstanter Frequenz eingegeben, so tritt an ihrem Ausgang eine Impulsserie von ebenfalls m Impulsen auf, welche aber in ihrer Frequenz variieren. Von einem bestimmten Anfangswert aus steigt die Ausgangsfrequenz nach einer e-Funktion an, erreicht - bei genügend hoher Impulsmenge m - im Gleichgewichtszustand den Wert der Eingangsfrequenz und sinkt nach Ausbleiben der Eingangsimpulse exponentiell wieder ab. If a pulse series with m pulses of constant frequency is entered at its input of a digital frequency smoothing of the type outlined in the article , a pulse series of likewise m pulses occurs at its output, but which vary in frequency. From a certain initial value, the output frequency increases according to an exponential function, reaches the value of the input frequency in the equilibrium state - given a sufficiently high pulse quantity m - and decreases exponentially again when the input pulses fail.

Eine digitale Frequenzglättung hat somit die Eigenschaft, daß die Ausgangsimpulse gegenüber den Eingangsimpulsen zum Teil erheblich verzögert sind. Schon der erste Ausgangsimpuls eilt dem ersten Eingangsimpuls nach. Des weiteren tritt auf Grund des exponentiellen Abklingens der Frequenz zwischen dem vorletzten und dem letzten Ausgangsimpuls eine Verzögerungszeit auf, welche im Verhältnis zum zeitlichen Gesamtablauf der Impulsfolge verhältnismäßig lang ist.A digital frequency smoothing thus has the property that the output pulses compared to the Input pulses are sometimes considerably delayed. The first output pulse already precedes the first input pulse after. Furthermore, due to the exponential decay of the frequency, between occurs the penultimate and the last output pulse have a delay time, which is in relation to the temporal Overall sequence of the pulse train is relatively long.

Diese beiden Eigenschaften spielen bei vielen Anwendungen, z.B. bei Werkzeugmaschinensteuerungen, keine wesentliche Rolle. Es gibt aber Anwendungsfälle, bei denen neben den Forderungen nach einer Frequenzglättung und einer Impulserhaltung zum genauen Positionieren noch besondere zeitliche Forderungen an die mit einem Schrittmotor ausgestattete Antriebseinheit gestellt werden. Wenn z.B. eine Schreibmaschine zum Positionieren des den Schreibkopf tragenden Schlittens oder des Schreibkopfes selbst mit einem Schrittmotor als Antriebsaggregat ausgerüstet werden soll, dann müssen innerhalb einer außerordentlich kurzen Zeit, etwa innerhalb 30 ms, vom Drücken einer Buchstaben-, Zahlen- oder Zeichentaste an gerechnet, Für den Schrittmotor ein Hochlaufprogramm, ein Schrittfolgeprogramm und ein Bremsprogramm realisiert werden, welche sich bei einer angestrebten Typenanschlagfrequenz von 20 Hz gegebenenfalls 20ma! pro Sekunde wiederholen, wobei der Motor jeweils gestartet wird, einige Schritte vollzieht, deren Anzahl typenbreitenbedingt ist, und dann gestoppt wird. Andere, günstigere Arbeitsverhältnisse liegen vor, wenn die Rücklauf-, Vorlaufoder die Tabulatortasten betätigt werden, nach deren Drücken auf den Startvorgang eine Vielzahl von Schritten folgt, die mit dem Bremsvorgang und dem Anhalten des Motors beendet werden. NachThese two properties play a role in many applications, e.g. in machine tool controls, no essential role. However, there are applications in which, in addition to the requirements, a frequency smoothing and a pulse conservation for precise positioning even more temporally Requirements are placed on the drive unit equipped with a stepper motor. If e.g. a typewriter for positioning the carriage carrying the writing head or the writing head even to be equipped with a stepper motor as a drive unit, then have to be within an extremely short time, approximately within 30 ms, from pressing a letter, number or Character key counted, for the stepper motor a run-up program, a step sequence program and a braking program can be implemented, which is at a desired type stop frequency of 20 Hz possibly 20ma! repeat a few steps per second, starting the engine each time takes place, the number of which depends on the type width, and is then stopped. Other, more favorable employment relationships are available when the rewind, fast forward or tab keys are pressed, after their Pressing on the start process follows a multitude of steps, with the braking process and the Stopping the engine. To

Drücken der Vorlauf-, Rücklauf- oder einer Tabulatortaste durch die Bedienungsperson könnte nun zufällig oder vorsätzlich durch Drücken einer anderen Taste in das zuvor gewählte Programm eingegriffen werden. Da stets das zuletzt, wenn auch zufällig durch Niederdrücken einer Taste vorgewählte Steuerprogramm vorrangig zum Ablauf gebracht werden soll, muß zusätzlich die Möglichkeit einer Laufunterbrechung für den Schrittmotor bestehen und der motorische Antrieb stillgesetzt werden. Wird ein solches, eine Laufunterbrechung des Motors nach sich ziehendes sogenanntes »Interrupt«-Signal in die Steuerung gegeben, was zwangläufig oder durch äußeren Eingriff geschehen kann, dann muß sofort das Bremsprogramm für den Motor eingeleitet werden, dieser muß möglichst schnell zum Stillstand kommen und in dieser Stillstandsposition verharren. Die Stillstandsposition darf aber nicht irgendeine beliebige Position sein, sondern darf nur in einer ganz bestimmten Position eintreten, weil ein einziger Schritt des Schrittmotors keineswegs einer Schlittenbewegung um eine Zeichenbreite entspricht. Der Versatz des Schlittens um eine Zeichenbreite erfordert vielmehr eine Mehrzahl von Einzelschritten des Schrittmotors, deren Anzahl pro Schrittgruppe den verschiedenen handelsüblichen Buchstabenbreiten entsprechen muß. Eine solche Teilung, d.h. Motorschrittanzahl pro Zeichenbreitc, kann daher außerordentlich verschieden sein; in der Regel liegt sie zwischen 3 bis 6 Schritten pro Zeichen. Um zu vermeiden, daß Schriftzeichen einandei ganz oder teilweise auf dem Papier überdecken, oder daß !wischen diesen ein außerplanmäßiger Zwischenraum tuftritt, ist es notwendig, beim Verarbeiten des »ln-Ierrupt«-Signals den Motor in einer Position zum Stillstand zu bringen, welche in einem ganzzahligen Vielfachen der vorwählbaren Teilung zu ejner Bezugsposition gelegen sein muß. Die nach dem Auftreten des »Interrupt«-Signals somit erforderliche Berechnung derjenigen Anzahl von Antriebsimpulsen, die ftuf den Motor gegeben werden müssen, um diesen in die geforderte Stellung zu positionieren, erfordert einen erheblichen Aufwand an Rechenwerken.Pressing the forward, rewind or a tab key by the operator could now be accidental or deliberately intervened in the previously selected program by pressing another button will. Since it is always the last control program that was preselected, albeit randomly by pressing a key If priority is to be given to the expiry, there must also be the option of interrupting the run exist for the stepper motor and the motor drive is stopped. Will such a an interruption of the motor running resulting in what is known as an "interrupt" signal in the controller given what is inevitable or through external intervention can happen, then the braking program for the motor must be initiated immediately, this must come to a standstill as quickly as possible and remain in this standstill position. The standstill position but may not be any position, but may only occur in a very specific position, because a single step of the stepper motor is by no means corresponds to a carriage movement by one character width. The offset of the carriage by one Rather, character width requires a plurality of individual steps of the stepper motor, the number of which per Step group must correspond to the various standard letter widths. Such Division, i.e. number of motor steps per character width, can therefore be extremely different; in the Usually it is between 3 to 6 steps per character. In order to avoid that the characters become one another or partially cover it on the paper, or that! wipe these an unscheduled gap When the event occurs, it is necessary when processing the "interrupt" signal to bring the motor to a standstill in one position, which in an integer Multiples of the preselectable division must be located at a reference position. The after the occurrence of the »interrupt« signal is therefore required for the calculation the number of drive pulses that must be given to the motor in order to activate it To position in the required position requires a considerable amount of arithmetic units.

Aus der DT-AS 1922998 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors bekannt, der über eine digitale Frequenzglättung gesteuert ist.A circuit arrangement is from DT-AS 1922998 known for controlling a stepper motor which is controlled via digital frequency smoothing.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer aus der DT-AS 1922998 bekannten Anordnung ium Positionieren von bewegbaren Maschinenteilen durch einen über eine digitale Frequenzglättung steuerbaren elektrischen Schrittmotor, insbesondere für die Schlitten- oder Schreibkopfsteu^rung von Schreibmaschinen, eine Stillstandssteuerung anzugeben, die nur einen geringen Aufwand an kontaktlosen Steuergliedern benötigt.The invention is based on the object of an arrangement known from DT-AS 1922998 for positioning movable machine parts by an electric stepper motor controllable via digital frequency smoothing, in particular for the carriage or print head control of typewriters to specify a standstill control, which only requires a small amount of contactless control elements.

Diese Aufgabe wird bei der vorgenannten Anordnung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Positionssteuerwerk zur Stillstandsteuerung des Motors, dem eingangsseitig ein durch einen Steuerbefehl auslösbares zur Unterbrechung der Schrittfolge des Motors dienendes »Interrupt«-Signal zugeführt ist, dem Motor derartige Antriebsimpulse zuführt, daß der Motor jeweils in eine Stillstandsposition gelangt, deren Abstand zu der vorprogrammierten Zielposition ein stets ganzzahliges Vielfaches von hinsichtlich ihrer Schrittanzahl wählbaren Schrittgruppeneinheiten beträgt. This object is achieved in the aforementioned arrangement according to the invention in that a position control unit for the standstill control of the motor, the input side is triggered by a control command to interrupt the sequence of steps of the motor, the »interrupt« signal is fed to the Motor supplies such drive pulses that the motor reaches a standstill position, the Distance to the preprogrammed target position is always an integer multiple of with regard to their Number of steps is selectable step group units.

Beim erfindungsgemäßen Positionssteuerwerk wird bei einem »Interrupt«-Signal eine fortlaufende Subtraktion eines Speicherinhaites durch eine stefi gleiche, ganze Zahl durchgeführt. Für diese einfache Rechenoperation werden nur wenige, einfache digi tale Steuerglieder benötigt.In the case of the position control unit according to the invention, a continuous subtraction is carried out in the event of an "interrupt" signal of a memory content by a stefi same, whole number carried out. Only a few simple digi tale control elements are required.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das Positionsstcuerwerk aus einem einem Eingaberegister zugeordneten Informationsspeicher und einem zwei Impulsfolgen abgebenden Taktgenerator bestehi. derAn advantageous embodiment of the invention The arrangement consists in the fact that the position control unit consists of an input register associated with it Information memory and a clock generator that emits two pulse trains. the

ίο den Inhalt des Informationsspeichers abfragt und als erste Impulsfolge in eine digitale Frequenzglättung eingibt, von deren Ausgang die Antriebsimpulse für den Schrittmotor ableitbar sind, und daß ein Stellenwertwähler zur Festlegung der Schrittanzahl proίο queries the content of the information store and as enters the first pulse train into a digital frequency smoothing, from the output of which the drive pulses for the stepper motor can be derived, and that a place value selector to determine the number of steps per

Schrittgruppeneinheit (Teilungsanwahl) sowie ein diesem zugeordneter, als Umlaufspeicher ausgebildeter Rasterspeicher vorgesehen sind, die bei Auslösen eines von dem »lnterrupt«-Signal beaufschlagten Interrupt-Steuersignalgebers über jeweils eine dem Taktgenerator zugeordnete Frequenzweiche und Impulsweiche, die nacheinander angeordnet sind, den Eingang zur digitalen Frequenzglättung sperren und vermittels der zweiten Impulsfolge des Taktge nerators den Restzahlenwert des Informationsspeichers bei gleichzeitigem zyklischen Durchzählen des Rasterspeichers abfragen und bei Nullstand des Informationsspeichers den dann im Rasterspeicher anstehenden Resiwen in die digitale Frequenzglättung eingeben.Step group unit (division selection) as well as one assigned to it and designed as a circulating memory Raster memories are provided, which when triggered by the "interrupt" signal acted upon by the interrupt control signal generator Via a frequency and pulse separator assigned to the clock generator, which are arranged one after the other, block the input for digital frequency smoothing and by means of the second pulse train of the clock generator, the remaining number value of the information memory at query the simultaneous cyclical counting of the raster memory and when the information memory is zero the resiwen then pending in the raster memory into the digital frequency smoothing input.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an Hand von drei Figuren näher erläutert.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to three figures.

Das in Fig. 1 dargestellte Positionssteuerwerk enthält ein Eingangsregister ER, in welches eine Eingangsinformation über eine Leitung E z.B. als dreistellige Zahl - also drei Dekaden umfassend eingegeben wird. Die Eingabe geschieht zweckmäßig dekadisch seriell. Das Eingaberegister ER gibt die Eingangsinformation in einen Informationsspeicher ISp. Mit dem Ende der Dateneingabe in den lnformationsspcicher ISp wird aus dem Positionssteuerwerk oder aus einer übergeordneten Steuerung ein Startimpuls ausgelöst, welcher einen Taktgenerator G zur Ausgabe einer maximalen Impulsfolge Fl veranlaßt, welche über eine Frequenzweiche FW und eine Impulsweiche IW den Informationsspeicher /5p leerzählt und bei Erreichen des Zählerstandes Null im Informationsspeicher ISp wieder abgeschaltet wird. Die Anzahl der abgegebenen Zählimpulse entspricht der im Informationsspeicher ISp anfangs gespeichert Information. Diese Zählimpulse gelangen auch von der Impulsweiche IW in den Eingang einer digitalen Frequenzglättung DFG und werden - entsprechend Aufbau und Funktion dieses Bausteins - an dessen Ausgang mit variabler Frequenz wieder abgegeben und einem Schrittmotor M zugefühlt. Hat der letzte Ausgangsimpuls die digitale Frequenzglättung DFG verlassen, so wird eine Zeitstufe Z angestoßen, deren Verzögerungszeit die Zeitspanne überbrückt, welche der Motor M vom letzten Antriebsimpuls bis zum tatsächlichen Stillstand benötigt. Das Ausgangssignal der Zeitstufe Z dient einer nicht näher veranschaulichten, übergeordneten Steuerung als Signal für die Auslösung weiterer Befehle, z.B. für das Anschlagen des Typenkörpers auf die Papierwalze.The position control unit shown in FIG. 1 contains an input register ER, into which input information is entered via a line E, for example as a three-digit number - that is to say encompassing three decades. The input is expediently done in decade series. The input register ER puts the input information into an information memory ISp. With the end of data input into the lnformationsspcicher ISp a start pulse is obtained from the position control unit or from a higher-level control triggered which causes a clock generator G to output a maximum pulse sequence Fl, which blank counts via a crossover FW and a pulse switch IW the information storage / 5p and When the counter reaches zero in the information memory ISp , it is switched off again. The number of counting pulses emitted corresponds to the information initially stored in the information memory ISp. These counting pulses also get from the pulse separator IW into the input of a digital frequency smoothing DFG and - depending on the structure and function of this module - are emitted again at its output with a variable frequency and fed to a stepper motor M. If the last output pulse has left the digital frequency smoothing DFG , a time stage Z is triggered, the delay time of which bridges the time that the motor M needs from the last drive pulse to the actual standstill. The output signal of the time stage Z is used by a higher-level controller, which is not illustrated in more detail, as a signal for triggering further commands, for example for striking the type body against the paper roller.

Das Positionssteuerwerk soll die Möglichkeit bieten, den Lauf des Schlittens bzw. des Schreibkopfes vor Erreichen einer vorprogrammierten Zielposition, z.B. beim Tabulieren, zu unterbrechen. Das hierzuThe position control unit should offer the possibility to control the run of the slide or the write head interrupt before reaching a preprogrammed target position, e.g. when tabulating. That about this

erforderliche »Interrupt«-Signal kann entweder durch eine hierfür besonders vorgesehene Taste, also von Hand, ausgelöst werden oder bei Betätigung bestimmter Tasten der Schreibmaschine zwangläufig ausgelöst werden. Nach Eintreffen dieses »Intcrrupt«-Signals soll der Schlitten oder der Schreibkopf, der vom Motor angetrieben wird, möglichst schnell zum Stillstand kommen; das bedeutet, daß mit Eingabe des »Interrupte-Signals sofort ein Bremsprogramm eingeleitet werden muß. Dies geschieht durch Sperren der Eingangsimpulse zur digitalen Frequenzglättung DFG. Den Forderungen der Schreibmaschinentechnik entsprechend, darf der Schlitten bzw. der Schreibkopf jedoch nicht an einer beliebigen Stelle stehenbleiben, sondern er soll in einer Position zum Stillstand kommen, deren Abstand zur vorprogrammierten Zielposition ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung ist. Hierbei legt die Teilung fest, um wie viele Schritte des Schrittmotors bei Normalschrift ein alphanumerisches Zeichen gegebener Breite von benachbarten Zeichen entfernt sein muß. Je nach Typengröße kann die Teilung bzw. die Schrittanzahl ST pro Schrittgruppeneinheit mittels eines Stellenwertzählers STW voreingestellt werden, wobei Schrittanzahlen von 3, 4, 5 oder 6 Schritten üblich sind.The required "interrupt" signal can either be triggered by a key specially provided for this purpose, i.e. by hand, or it can be triggered automatically when certain keys on the typewriter are pressed. After this "interrupt" signal arrives, the carriage or the write head, which is driven by the motor, should come to a standstill as quickly as possible; this means that when the »interrupt signal is entered, a braking program must be initiated immediately. This is done by blocking the input pulses for digital frequency smoothing DFG. According to the requirements of typewriter technology, the carriage or the writing head must not stop at any point, but rather it should come to a standstill in a position whose distance from the preprogrammed target position is an integral multiple of the division. The division determines how many steps of the stepper motor an alphanumeric character of a given width must be removed from neighboring characters in normal script. Depending on the type size, the division or the number of steps ST per step group unit can be preset by means of a place value counter STW , with numbers of steps of 3, 4, 5 or 6 steps being common.

Sobald das »lnterrupt«-Signal / am Interrupt-Steuersignalgeber ISt ansteht, wird das Auszählen des Informationsspeichers ISp vermittels der vom Taktgenerator G abgegebenen Impulsfolge Fl durch Sperren der Frequenzweiche FW sowie der Impulsweiche IW und des Taktgenerators G unterbrochen. Im Informationsspeicher /5p steht nun nur noch ein Restwert an, welcher angibt, wie weit der durch den Schrittmotor M angetriebene Schlitten bzw. Schreibkopf noch von seiner Zielposition (Bezugspunkt) bei Motorstillstand entfernt sein würde. Da mit dem Sperren der Impulsfolge Fl des Taktgenerators G keine Impulse mehr in die digitale Frequenzglättung DFG einlaufen, wird sofort das Bremsprogramm für den Schrittmotor M wirksam und dieser wird nach Empfang des letzten Antriebsimpulses aus der digitalen Frequenzglättung DFG stillgesetzt. Diese Stillsetzung würde aber in einem Abstand *.jr Zielposition eintreten, der durchaus nicht einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung zu entsprechen braucht.As soon as the "interrupt" signal / is present at the interrupt control signal generator ISt , the counting of the information memory ISp is interrupted by means of the pulse sequence F1 emitted by the clock generator G by blocking the frequency separator FW and the pulse separator IW and the clock generator G. There is now only a residual value in the information memory / 5p, which indicates how far the carriage or write head driven by the stepping motor M would still be from its target position (reference point) when the motor was at a standstill. Since no more pulses enter the digital frequency smoothing DFG when the pulse sequence Fl of the clock generator G is blocked, the braking program for the stepper motor M takes effect immediately and this is stopped after the last drive pulse from the digital frequency smoothing DFG has been received. This shutdown would, however, occur at a distance * .jr the target position that does not need to correspond to an integral multiple of the division.

Um sicherzustellen, daß die Stillsetzung des Schrittmotors nach eingegangenem »Interrupt«-Signal nur in bestimmten, die Teilung berücksichtigenden Positionen gegenüber der Zielposition erfolgt, sei an Hand der Fig. 2 zunächst ein theoretischer Lösungsweg erläutert. To ensure that the stoppage of the stepping motor according lodged "interrupt" signal only in particular, the division takes place considered positions with respect to the target position, a theoretical approach is with reference to FIG. 2 explained first.

Die Fig. 2 veranschaulicht auf einer waagerechten Geraden Schritte und Schrittgruppeneinheiten längs einer Strecke, die der Schlitten oder Schreibkopf der Schreibmaschine zwischen der Startposition und der Zielposition zurücklegen soll. Dem gezeichneten Maßstab entsprechend muß der Schrittmotor zur Verschiebung des Schlittens zwischen Startposition und Zielposition 74 Schritte vollziehen. Da im vorliegenden Beispiel die Teilung i = 5 ist, gliedert sich die Strecke zwischen Startposition und Zielposition in 14 Schrittgruppeneinheiten zu je 5 Schritten und in weitere 4 Schritte. Allgemein ausgedrückt ist die erhaltene Eingangsinformation, die durchaus nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung t sein muß, * · f + 4 Schritte. Hierbei ist mit t die Teilung bezeichnet, welche aus 3,4,5 oder 6 Schritten bestehen kann. Die Größen fe, JkI und kl sind jeweils ganze Zahlen. Sobald das »lnterrupt«-Signal, welche;; durch einen Pfeil angedeutet ist, eintrifft, sind AlM-I Impulse aus dem Informationsspeicher ISp herausgezahlt worden und in die digitale Frequenzglättung DFG eingelaufen. Zu diesem Zeitpunkt steht im Informationsspeicher ISp ein Wert von kl t + 3, denn k\ ■ ι + \ + k2 ■ ι + 3ergibt k · t + 4; JtI + ic2 = k. Die zunächst unbekannte Impulsanzahl kl ι + 3 muß nun noch durch die Teilung ι dividiert werden, also -1-'- ⁺ *. Das Ergebnis ist: i:2. Rest 3. Damit der FIG. 2 illustrates, on a horizontal straight line, steps and step group units along a distance which the carriage or writing head of the typewriter is supposed to cover between the starting position and the target position. According to the drawn scale, the stepper motor must perform 74 steps to move the slide between the starting position and the target position. Since the division i = 5 in the present example, the distance between the starting position and the target position is divided into 14 step group units of 5 steps each and a further 4 steps. In general terms, the input information received, which does not have to be an integral multiple of the division t , is * · f + 4 steps. Here, t denotes the division, which can consist of 3, 4, 5 or 6 steps. The quantities fe, JkI and kl are each whole numbers. As soon as the "interrupt" signal, which ;; is indicated by an arrow arrives, AlM-I pulses have been paid out from the information memory ISp and entered the digital frequency smoothing DFG . At this point in time there is a value of kl t + 3 in the information memory ISp , because k · ι + \ + k2 · ι + 3 results in k · t + 4; JtI + ic2 = k. The initially unknown number of pulses kl ι + 3 must now be divided by the division ι , so -1 -'- ⁺ *. The result is: i: 2. Remainder 3. So that the

Schlitten in einem ganzzahligen Vielfachen von / voider Zielposition zum Stillstand kommt, muß der sich aus der Division ergebende Rest 3 noch in die digitaleThe slide comes to a standstill in an integer multiple of / from the target position The remainder 3 resulting from the division is still in the digital

¹S Frequenzglättung DFG (Fig. 1) eingegeben werden. Der Schlitten bleibt dann k2 t Schritte vor der Zielposition stehen. ¹ S frequency smoothing DFG (Fig. 1) can be entered. The carriage then stops for t steps in front of the target position.

Die Umsetzung einer solchen formalen Lösung in eine Schaltung würde einen erheblichen Aufwand an Rechenelementen, Speichern u. dgl. erfordern. Die nachstehend erläuterte erfindungsgemäße Lösung ist dagegen unter Verwendung weniger Verknüpfungsglieder in Verbindung mit einem programmierbaren Umlaufspeicher wesentlich leichter realisierbar.The implementation of such a formal solution in a circuit would involve considerable effort Require computing elements, memories and the like. The inventive solution explained below is however, using fewer logic gates in conjunction with a programmable one Circulating storage can be realized much more easily.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist ein als Umlaufspeicher arbeitender Rasterspeicher RSp vorgesehen, der vermittels des Stellenwertwählers STW auf einen bestimmten, variierbaren Stellenwert ST (Teilung r) einstellbar ist. Der Rasterspeicher RSp ist demgemäß zweckmäßig als sechsstufiges Schieberegister ausgebildet, dessen Eingang je nach angewählter Teilung (Stellenwert ST) mit dem Ausgang der dritten, vierten, fünften oder sechsten Stufe des Stellenwertwählers STW verbunden ist. Wird der Rasterspeicher RSp z.B. zu Beginn eines Motorlaufs in eine bestimmte Ausgangsstellung (Rasterstellung) gesetzt und über die von der Impulsweiche IW zum Rasterspeicher RSp führende Leitung mit der Impulsfolge Fl des Taktgenerators G als Taktfrequenz betrieben, so steht der Rasterspeicher RSp wahlweise nach jedem dritten, vierten, fünften oder sechsten, in die digitale Frequenzglättung DFG einlaufenden Impuls wieder in seiner Ausgangsstellung.As can be seen from FIG. 1, a raster memory RSp operating as a circulating memory is provided, which can be set to a specific, variable value ST (division r) by means of the position value selector STW. The raster memory RSp is accordingly expediently designed as a six-stage shift register, the input of which is connected to the output of the third, fourth, fifth or sixth stage of the place value selector STW , depending on the division selected (place value ST). If, for example, the raster memory RSp is set to a certain starting position (raster position) at the beginning of an engine run and is operated via the line leading from the pulse switch IW to the raster memory RSp with the pulse sequence Fl of the clock generator G as a clock frequency, the raster memory RSp is optionally after every third, fourth, fifth or sixth pulse entering the digital frequency smoothing DFG back in its starting position.

Der weitere Ablauf der praktisch durchgeführten Lösung soll an Hand der Fig. 3, deren Aufbau der Fig. 2 entspricht, erläutert werden:The further course of the practically carried out solution should be based on FIG. 3, the structure of which Fig. 2, the following are explained:

Das »Interrupte-Signal (Pfeil) möge erscheinen, wenn k 1 ■ / + 1 Zählimpulse aus dem Informationsspeicher ISp ausgezählt und in die digitale Frequenz-The »interrupt signal (arrow) may appear when k 1 ■ / + 1 counting pulses are counted from the information memory ISp and transferred to the digital frequency

glättung DFG eingelaufen sind. Da diese Impulsan zahl auch in den Rasterspeicher RSp einläuft und da der Rasterspeicher erst in eine Ausgangsstellung gebracht werden muß, die einem Vielfachen der Teilung entspricht, ist abzuwarten, bis sich der Rasterspeichei smoothing DFG have arrived. Since this number of Impulsan also enters the raster memory RSp and since the raster memory must first be brought into an initial position that corresponds to a multiple of the division, it is necessary to wait until the raster memory is

RSp in einer Raststellung befindet. Bei einer Teilung f = 5 müssen also noch vier Impulse abgegeben werden. Damit ist eine gerasterte Impulsmenge, d.h. eir ganzzahliges Vielfaches der Teilung ί = 5, aus den Informationsspeicher ISp abgezogen worden und ii die digitale Frequenzglättung DFG eingelaufen. Da ergibt k3 ■ t + 4, wenn die Gesamtinformatioi k ■ t + 4 war (fc3 + fc4 = Jt). Der Restwert 4 muß er mittelt werden. RSp is in a detent position. With a division f = 5, four more pulses have to be emitted. A rasterized quantity of pulses, ie an integer multiple of the division ί = 5, has thus been subtracted from the information memory ISp and the digital frequency smoothing DFG has been run in . This gives k3 · t + 4 if the total information was k · t + 4 (fc3 + fc4 = Jt). The residual value 4 must be averaged.

Hat der Rasterspeicher RSp seine AusgangsstelHas the raster memory RSp its starting point

lung erreicht, so wird die Impulsfolge Fl mit der ma ximaien Schrittfrequenz über die Frequenzweiche FT abgeschaltet. Gleichzeitig wird die wesentlich (etw lOOmal) Iiöherfrequente Impulsfolge F2des TaktgtThe pulse sequence Fl is reached with the maximum step frequency via the crossover FT switched off. At the same time, the substantially (approximately 100 times) higher-frequency pulse sequence F2 of the clock is generated

•erators G auf den Informationsspeicher ISp und auf den Rasterspeicher RSp geschaltet, während der Ein-• erators G switched to the information memory ISp and to the raster memory RSp , while the

Cng der digitalen Frequenzglättung DFG vermittels r Impulsweiche IW gesperrt bleibt. Die Impulsfolge fl des Taktgenerators G zählt nun dt η Informations-Iieicher ISp sehr schnell leer. Gleichzeitig läuft der asterspeicher RSp mit um. Ist beim Iuformationsfjpeicher ISp der Zählerstand Null erreicht, so wird eie schnelle Impulsfolge Fl über die Impulsweiche tS abgeblockt. Der Rasterspeicher ist mit dem Restinhalt des Informationsspeichers {kA · i-t-4)· fc4mal umgelaufen und steht nun 4 Schritte von seiner Ausfangsstellung entfernt. Der Restwert 4 ist also ermittelt. Um die Stillstandsbedingung zu erfüllen, muß diese Impulsmenge nun noch der digitalen Frequenzglättung DFG zugeführt werden. Dazu wird der Ratterspeicher RSp nach Vorzeichenwechsel rückwärts mit vier Impulsen der Impulsfolge Fl des Taktgeneralors G in seine Ausgangsstellung gebracht. Diese vier Impulse laufen gleichzeitig in die digitale Frequenzglättung DFG ein, jedoch bleibt der Takteingang des Informationsspeichers /Sp gesperrt, der bereits seinen Nullstand erreicht hat. Kommt der Schlitten zum Stillstand, dann sind £3 · t + 4 Antriebs impulse für den Schrittmotor M ausgegeben worden. Damit befindet »ich der Schlitten in einer Position Ac4 - t Schritte, also in einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung t vor der Zielposition. Die kurze Pause zwischen dem Einlaufen des ersten. Impulspaketes Λ3 ■ t und der Restimpulsmenge 4 in die digitale Frequenzglättung DFG, welche der Zeit für das Leerzihlen des Informationsspeichers ISp entspricht, ist auf Grund der Eigenschaften der digitalen Frequeraiglättung DFG praktisch so klein, daß kein Knick in der Frequenzkurve der Antriebsimpulse (Bremskurve) entsteht. Die an Hand von Fig. 3 erläuterte; praktische Lösung ist somit auf eine Subtraktion einer Anzahl von Impulsen (Schrittgruppen) zurückgeführt, welche der angewählten Teilung entspricht. Diese Subtraktion wird so lange durchgeführt, bis der Informationsspeicher /Sp leer ist. Die Stellung des Rasterspeichers RSp zu diesem Zeitpunkt gibt dann die Restimpulsmenge an, welche in der digitalen Frequenzglättung DFG noch zu Antriebsimpulsen für den Schrittmotor M verarbeitet werden muß. Diese Rechenoperation ziell nur darauf ab, die Restmenge zu ermitteln. Die Anzahl der ganzzahligen Vielfachen der Teilung, also die Anzahl der Schrittgruppeneinheiten, welche subtrahiert werden, geht verloren; sie wird aber auch niehl benötigt.Cng of the digital frequency smoothing DFG remains blocked by means of r pulse filter IW. The pulse sequence fl of the clock generator G now counts dt η information-Iieicher ISp very quickly empty. At the same time the asterpeicher RSp also circulates . Is reached when Iuformationsfjpeicher ISp the count of zero, eie fast pulse sequence Fl is blocked on the pulse switch TS. The raster memory has circulated 4 times with the remaining content of the information memory {kA · it-4) · fc and is now 4 steps away from its starting position. The residual value 4 is thus determined. In order to meet the standstill condition, this amount of pulses must now be fed to the digital frequency smoothing DFG. For this purpose, the chatter memory RSp is brought backwards after a change of sign with four pulses of the pulse sequence Fl of the clock general G in its starting position. These four pulses enter the digital frequency smoothing DFG at the same time, but the clock input of the information memory / Sp, which has already reached its zero level, remains blocked. If the slide comes to a standstill, £ 3 · t + 4 drive pulses for the stepper motor M have been output. This means that the slide is in a position Ac4 - t steps, that is, in an integral multiple of the division t in front of the target position. The short pause between the arrival of the first. The pulse package Λ3 ■ t and the remaining pulse amount 4 in the digital frequency smoothing DFG, which corresponds to the time for emptying the information memory ISp , is practically so small due to the properties of the digital frequency smoothing DFG that there is no kink in the frequency curve of the drive pulses (braking curve) . The explained with reference to Fig. 3; The practical solution is therefore based on a subtraction of a number of pulses (step groups) which corresponds to the selected division. This subtraction is carried out until the information store / Sp is empty. The position of the raster memory RSp at this point in time then indicates the remaining amount of pulses which must still be processed into drive pulses for the stepper motor M in the digital frequency smoothing DFG. This arithmetic operation aims only at determining the remaining quantity. The number of integer multiples of the division, i.e. the number of step group units that are subtracted, is lost; but it is never needed.

ίο Bei der an Hand von Fig. 3 erläuterten praktischen Lösung ergibt sich gegenüber der in Fig. 2 dargestellten theoretisch möglichen Lösung eine größere Wegstrecke von dem Eintreffen des »Interrupt«-Signali bis zum Stillstand. Dies ist jedoch vertretbar und wird dadurch mehr als aufgewogen, daß das in Fig. 1 dargestellte und im Patentanspruch 2 näher gekennzeichnete erfindungsgemäße Positionssteuerwerk wesentlich einfacher aufgebaut ist, als es ein mögliches Positionswerk für den in Fig. 2 dargestellten Lösungsweg sein könnte.ίο In the practical explained with reference to Fig. 3 Solution, compared to the theoretically possible solution shown in FIG. 2, a greater distance results from the arrival of the »interrupt« signal to a standstill. However, this is and will be defensible more than outweighed by the fact that that shown in FIG. 1 and characterized in more detail in claim 2 Position control unit according to the invention is constructed much simpler than a possible one Position work for the approach shown in Fig. 2 could be.

Unter der Voraussetzung, daß das Positionierer ohne Schrittverluste erfolgt, ist bei einen Normalzyklus der Steuerung nach jedem Motorlauf bekannt wo sich der Schlitten bzw. der Schreibkopf gerade befindet, denn die Antriebseinheit für den Schrittmotoi hat die von der Steuerung übermittelte Eingangsinformation schrittgetreu umgesetzt. Dies gilt jedoch nicht mehr, wenn der Lauf des Schrittmotors durch einen äußeren Eingriff, d.h. bei Auftreten des »Interrupt«-Signals, unterbrochen wird, da die übergeordnete Steuerung hiervon nichts erfährt und da dei Schlitten in einer unbekannten Stellung zum Stillstand kommt. Demgemäß kann es von Bedeutung sein, jeweils den aktuellen Stand des Schlittens abzufragen Hierzu kann dem Positionssteuerwerk ein Schrittzähler zugeordnet werden, der von einer Ausgangsstellung beginnend alle Antriebsimpulse vorzeichenrichtig mitzählt. Der Inhalt eines solchen Schrittzählen kann im Bedarfsfall auf Anforderung ausgegeber werden, wobei diese Ausgabe zweckmäßig ebenfalls dekadisch seriell erfolgen sollte.Assuming that the positioner takes place without step losses, is a normal cycle the control unit knows where the carriage or the write head is currently located after every motor run, because the drive unit for the stepping moto has the input information transmitted by the control implemented step-by-step. However, this no longer applies when the stepper motor is running through an external intervention, i.e. when the »interrupt« signal occurs, is interrupted, since the higher-level control does not know anything about this and there dei Slide comes to a standstill in an unknown position. Accordingly, it can be important to each To query the current status of the slide, the position control unit can use a step counter are assigned to which, starting from an initial position, all drive pulses have the correct sign counts. If necessary, the content of such a step count can be output on request This output should also be done in a decade serial format.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

«09 520/31 <!«09 520/31 <!

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Claims

Patent claims:

1. Arrangement for positioning movable machine parts by an electric stepper motor controllable via digital frequency smoothing, in particular for the slide or write head control of typewriters, characterized in that a position control unit for the standstill control of the motor, * ° (learn on the input side a by a control command An "interrupt" signal which can be triggered to interrupt the sequence of steps in the motor is fed to _{the motor. ISt 1} sends such drive pulses that the motor comes to a standstill position whose distance from the preprogrammed target position is always an integral multiple of step group units that can be selected with regard to the number of steps amounts to.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the position control unit consists of an information memory (/ 5p) assigned to an input register (ER) and a clock generator (G) which emits two pulse trains and which queries the content of the information memory (ISp) and as the first pulse train (Fl) enters a digital frequency smoothing ( DFG) , from the output of which the drive pulses for the stepping motor (M) can be derived, and that a place value counter (STW) for determining the number of steps per step group unit (division selection) as well as one assigned to this and designed as a circulating memory Raster memories (RSp) are provided which, when an interrupt control signal generator (ISt) is triggered, via a frequency separator (FW) and pulse separator IW) assigned to the clock generator (G) and arranged one after the other, the input for digital frequency smoothing (DFG) and by means of the second pulse train (FZ) of the clock generator s (G) query the remaining value of the information memory (ISp) with simultaneous cyclical counting of the raster memory (RSp) and when the information memory is zero (/ 5p) enter the remaining value in the raster memory (RSp) into the digital frequency smoothing (DFG) .

For positioning movable machine parts are used as drive units to an increasing extent Stepper motors are used, for example in plant machine tool controls. Stepper motors serve as drive units for feedback-free positioning. It must therefore be guaranteed that the stepper motor can handle the drive pulses offered to it translated correctly into an equal number of steps, one step being a certain angle of rotation is equivalent to. Since the permissible start-stop frequency of stepper motors is usually far below their maximum permissible step frequency is, the acceleration and the braking process must be frequency-controlled will. A run-up and a braking program are required for this because the control pulses required emitted by the associated control systems mostly with erratic or irregular frequency and stepping motors become such impulsive ones can only process within specified limits. It is therefore necessary to any occurring Smooth frequency hops. The information to be entered contains the number of items to be executed Steps and the direction signal. From this, a run-up and a braking program must be developed and thus variable-frequency pulses are emitted, the sum of which must be equal to the information. One Such a task - without the aid of analog elements - is performed by so-called digital frequency smoothing solved, whose working principle and mode of action, for example, in the essay by Gose "Digital solutions to control problems in numerical path control", printed in "Control engineering practice and process computing technology", 1973, issue 7, pages 167ff., In the sections 4 and 5 on pages 169/170