DE2414601C3

DE2414601C3 - Arrangement for positioning movable machine parts

Info

Publication number: DE2414601C3
Application number: DE19742414601
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Schaff
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1974-03-26
Publication date: 1976-12-23

Description

Zum Positionieren bewegbarer Maschinenteile werden als Antriebsaggregate in zunehmendem Maße Schrittmotore verwendet, beispielsweise bei Werkzeugmaschinensteuerungen. Schrittmotore dienen als Antriebsaggregate für ein rückmeldungsfreies Positionieren. Es muß deshalb gewährleistet sein, daß der Schrittmotor die ihm angebotenen Antriebsimpulse einwandfrei in eine gleiche Anzahl von Schritten übersetzt, wobei ein Schritt einem bestimmten Drehwinkel entspricht. Da die zulässige Start-Stop-Frequenz von Schrittmotoren meistens weit unter ihrer maximal zulässigen Schrittfrequenz liegt, müssen der Hochlauf und der Bremsvorgang frequenzgeführt g₅ werden. Dafür ist ein Hochlauf- und ein Bremsprogramm erforderlich, weil die benötigten Steuerimpulse von den zugehörigen Steueranlagen meist mit sprunghafter bzw. unregelmäßiger Frequenz abgegeben werden und Schrittmotore solche Impulssprünge nur innerhalb vorgegebener Grenzen verarbeiten können. Es ist daher erforderlich, etwa auftretende Frequenzsprünge zu glätten. Die einzugebende Information enthält jeweils die Anzahl der auszuführenden Schritte und das Richtungssignal. Hieraus müssen ein Hochiauf- und ein Bremsprogramm erarbeitet und somit frequenzvariable Impulse abgegeben werden, deren Summe der Information gleich sein muß. Eine solche Aufgabe wird - ohne Zuhilfenahme von analo-,gen Elementen - von der sogenannten digitalen Frequenzglättung gelöst, deren Arbeitsprinzip und Wirkungsweise beispielsweise im Aufsatz von G ο se »Digitale Lösungen regelungstechnischer Probleme bei numerischen Bahnsteuerungen«, abgedruckt in »Regelungstechnische Praxis und Prozeß-Rechentechnik«, 1973, Heft 7, Seiten 167ff., in den Abschnitten 4 und 5 der Seiten 169/170 beschriebenStepper motors are increasingly used as drive units for positioning movable machine parts, for example in machine tool controls. Stepper motors serve as drive units for feedback-free positioning. It must therefore be ensured that the stepper motor correctly translates the drive pulses offered to it into an equal number of steps, with one step corresponding to a certain angle of rotation. Since the permissible start-stop frequency of stepper motors is usually far below their maximum permissible step frequency, the start-up and the braking process must be frequency-controlled g ₅ . A start-up and a braking program are required for this, because the required control pulses are usually emitted by the associated control systems with erratic or irregular frequencies and stepper motors can only process such pulse jumps within specified limits. It is therefore necessary to smooth any frequency jumps that may occur. The information to be entered contains the number of steps to be carried out and the direction signal. From this, a start-up and a braking program must be worked out and thus variable-frequency pulses are output, the sum of the information must be the same. Such a task is solved - without the aid of analogue, elements - by the so-called digital frequency smoothing, the working principle and mode of operation, for example, in the article by G ο se "Digital solutions for control problems in numerical path control", printed in "Control engineering practice and process- Rechentechnik ", 1973, No. 7, pages 167ff., In sections 4 and 5 of pages 169/170

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 Eingangstrequenz und sinkt nach Ausbleiben der Eingangsimpulse exponentiell wieder ab.If a pulse series with m pulses of constant frequency is entered at its input to 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 rises 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 F.ingangsimpuls nach. Des weiteren tritt auf Grund des exponentiell 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 occurs due to the exponential decay of the frequency between 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 Schrittmoto/ 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 Hochlauf programm, ein Schrittfolgeprogramm und ein Bremsprogramm realisiert werden, welche sich bei einer angestrebten Typenanschlagf requenz von 20 Hz gegebenenfalls 20mal 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. Nach demThese 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 should 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 occurs at a desired type stop frequency of 20 Hz If necessary, repeat a few steps 20 times 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. After

Drücken der Vorlauf-, Rücklauf- oder einer Tabulatortaste durch die Bedienungsperson könnte nun zufällig oder vorsätzlich durch Drücken einer anderen T^te 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, inuß zusätzlich die Möglichkeit einer Laufunterbrechungfür den Schrittmotor bestehen und der motori- $che Antrieb stillgesetzt werden. Wird ein solches, eine Laufuntsrbrechung des Motors nach sich ziehendes sogenanetss »Interrupt« -Signal in die Steuerung gegeben, was zwangläufig oder durch äußeren Eingriff »eschenen kann, dann muß sofort das Bremsproeramm für den Mo'or eingeleitet werden, dieser muß möglichst schnell zum Stillstand kommen und in dieser Stillstandsposilion verharren. Die Stillstandsposition darf aber nicht irgendeine beliebige Position sein, sondere 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 Zeichenbreite, kann daher außerordentlich verschieden sein; in der Regel Hegt sie zwischen 3 bis 6 Schritten pro Zeichen. Um zu vermeiden, daß Schriftzeichen einander ganz oder teilweise auf dem Papier überdecken, oder daß zwischen diesen ein außerplanmäßiger Zwischenraum auftritt, ist es notwendig, beim Verarbeiten des »Interrupt«-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 auf den Motor gegeben werden müssen, um diesen in die geforderte Stellung zu positionieren, erfordert einen erheblichen Aufwand an Rechenwerken.Press the forward, rewind, or tab key by the operator could now accidentally or deliberately press another T ^ te intervened in the previously selected program will. Since it is always the last control program that was preselected, albeit randomly by pressing a key is to be brought to the process with priority, there must also be the possibility of a run interruption for pass the stepper motor and the motor drive will be stopped. Will such a an interruption in the running of the motor resulting in a so-called "interrupt" signal in the control system Given what can happen inevitably or through external intervention, the braking program must be initiated immediately be initiated for the Mo'or, this must come to a standstill as quickly as possible and in this Remain at a standstill. However, the standstill position must not be any arbitrary position, special 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 The division, i.e. the 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 characters are completely different from each other or partially cover it on the paper, or that there is an unplanned space between them 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, the calculation of the number of drive pulses that have to be given to the motor in order to position it in the required position a considerable amount of arithmetic units.

Aus der DT-AS 1922 998 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors bekannt, der über eine digitale Frequenzglättung gesteuert ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer aus der DT-AS 1922998 bekannten Anordnung zum Positionieren von bewegbaren Maschinenteilen durch einen über eine digitale Frequenzglättung steuerbaren elektrischen Schrittmotor, insbesondere für die Schlitten- oder Schreibkopfsteuerung von Schreibmaschinen, eine Stillstandssteuerung anzugeben, die nur einen geringen Aufwand an kontaktlosen Steuergliedern benötigt.A circuit arrangement for controlling a stepper motor is known from DT-AS 1922 998, which is controlled via digital frequency smoothing. The invention is based on the object at a from the DT-AS 1922998 known arrangement for positioning movable machine parts by means of a controllable via a digital frequency smoothing electric stepper motor, especially for the carriage or writing head control of Typewriters to indicate a standstill control that requires little contactless Control links required.

Diese Aufgabe wird bei der vorgenannten Anordnung nach der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Positionssteuerwerk zur Stillstandsteuerung des Motors, dem eingangsi^eitig 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, to which an input can be 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 Speicherinhaltes durch eine stets gleiche, ganze Zahl durchgeführt. Für diese einfache Rechenoperation werden nur wenige, einfache digitale 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 is always carried out by the same, whole number. For this simple Only a few simple digital control elements are required for arithmetic operations.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß das Positicnssteuerwerk aus einem einem Eingaberegister zugeordneten Informationsspeicher und einem zwei Impulsfolgen abgebenden Taktgenerator besteht, derAn advantageous embodiment of the arrangement according to the invention is that the positive control unit from an information memory assigned to an input register and a two Pulse trains emitting clock generator consists of

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 »Interrupt«-Signal beaufschlagten Interrupt-Steuersignalgebers über jeweils eine demStep group unit (division selection) as well as one assigned to it and designed as a circulating memory Raster memories are provided which are activated when an interrupt control signal generator is triggered by the "interrupt" signal about one dem

ao Taktgenerator zugeordnete Frequenzweiche und Impulsweiche, die nacheinander angeordnet sind, den Eingang zur digitalen Frequenzglättung sperren und vermittels der zweiten Impulsfolge des Taktgenerators den Restzahlenwert des Informationsspeichers beiao clock generator assigned frequency crossover and pulse crossover, which are arranged one after the other, block the input for digital frequency smoothing and by means of the second pulse sequence of the clock generator the remaining number value of the information memory

gleichzeitigem zyklischen Durchzählen des Rasterspeichers abfragen und bei Nullstand des Informationsspeichers den dann im Rasterspeicher anstehenden Restwert in die digitale Frequenzglättung eingeben.query the simultaneous cyclical counting of the raster memory and when the information memory is zero the remaining value in the raster memory into the digital frequency smoothing input.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei an HandAn embodiment of the invention is given

von drei Figuren näher erläutert.explained in more detail by three figures.

Das in Fig. 1 dargestellte Positionssteuerwerk enthält ein Eingangsregister ER, in welches eine Eingangsinformation über eine Leitung £ 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 /Sp. Mit dem Ende der Dateneingabe in den Informationsspeicher 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 ISp leerzählt und bei Erreichen des Zählerstandes Null im Informationsspeicher ISp wieder abgeschaltet wird. Die Anzahl der abgegebenen Zählimpulse entspricht der im Informationsspeicher ISp anfangs gespeicherten 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 zugeführt. 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 tat-_6o sächlichen 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. 6_S 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 shown in FIG. 1 contains an input register ER into which input information is entered via a line £, 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 gives the input information in an information memory / Sp. With the end of data input into the information storage ISp a start pulse is triggered from the position control unit or from a higher-level controller, 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 ISp and, on reaching the counter reading zero in the information memory ISp 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 reach the input of a digital frequency smoothing DFG from the pulse separator IW and - depending on the structure and function of this module - are emitted again at its output at 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 period of 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. 6 _S The position control unit should offer the possibility of interrupting the run of the slide or the writing head 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 »Interrupt«-Signals soll der Schlitten oder der Schreibkopf, der vom Motor angetrieben wird, möglichst schnell zum Stillstand kommen; das bedeutet, daß mit Eingabe des »Interrupt«-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 writing 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 »Interrupt«-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 ISp 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 spfort 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 zur 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 Fl emitted by the clock generator G by blocking the frequency separator FW and the pulse separator IW and the clock generator G. In the information memory ISp there is now only a residual value which indicates how far the carriage or write head driven by the stepping motor M would still be from its target position (reference point) if the motor was at a standstill. Since no more pulses enter the digital frequency smoothing DFG with the blocking of the pulse train Fl of the clock generator G, the braking program for the stepper motor M becomes effective and this is stopped after receiving the last drive pulse from the digital frequency smoothing DFG. This shutdown would, however, occur at a distance from the target position that does not at all 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. In order to ensure that the stopping of the stepping motor after an "interrupt" signal has been received only takes place in certain positions relative to the target position that take the division into account, a theoretical solution is first explained with reference to FIG.

Die Fig. 2 veranschaulicht auf einer waagerechten Geraden Schritte und Schrittpruppeneinheiten 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 f=5 ist, gliedert sich die Strecke zwischen Startposition und Zielposition in 14 Schrittgruppeneinheiten zu je S Schritten und in weitere 4 Schritte. Allgemein ausgedrückt ist die erhaltene Eingangsinfonnation, die durchaus nicht ein ganzzahliges Vielfaches der Teilung ί sein muß, k · t + 4 Schritte. Hierbei ist mit t die Teilung bezeichnet, welche aus 3,4,5 oder 6 Schritten bestehen kann. Die Größen k, Jfcl und kl sind jeweils ganze Zahlen. Sobald das »lnterrupt«-Signal, welches durch einen Pfeil angedeutet ist, eintrifft, sind /el · t + 1 Impulse aus dem Informationsspeicher ISp herausgezählt worden und in die digitale Frequenzglättung DFG eingelaufen. Zu diesem Zeitpunkt steht im Informationsspeicher ISp ein Wert von kl ■ t + 3, denn kl ■ t + 1 + kl ■ t + 3 ergibt k ■ t + 4\kl + kl = k. Die zunächst unbekannte Impulsanzahl kl· / + 3 muß nun noch durch die Teilung t dividiert werden, also ^k2' ' ^{+ 3} . Das Ergebnis ist: kl, Rest 3. Damit der FIG. 2 illustrates, on a horizontal straight line, steps and stepping 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 in the present example the division is f = 5, the distance between the starting position and the target position is divided into 14 step group units of S steps each and another 4 steps. In general terms, the input information obtained, which does not have to be an integral multiple of the division ί, is k · t + 4 steps. Here, t denotes the division, which can consist of 3, 4, 5 or 6 steps. The quantities k, Jfcl and kl are each whole numbers. As soon as the “interrupt” signal, which is indicated by an arrow, arrives, / el · t + 1 pulses have been counted out of 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 kl ■ t + 1 + kl ■ t + 3 results in k ■ t + 4 \ kl + kl = k. The initially unknown number of pulses kl / + 3 must now be divided by the division t , ^{i.e. k2} '' ^{+ 3} . The result is: kl, remainder 3. So that the

Schlitten in einem ganzzahligen Vielfachen von / vor der Zielposition zum Stillstand kommt, muß der sich aus der Division ergebende Rest 3 noch in die digitaleSlide in an integer multiple of / in front the target position comes to a standstill, the remainder 3 resulting from the division must still be converted to digital

•5 Frequenzglättung DFG (Fig. 1) eingegeben werden. Der Schlitten bleibt dann kl ■ t Schritte vor der Zieiposition stehen.• Enter 5 frequency smoothing DFG (Fig. 1). The carriage remains kl ■ t steps before Zieiposition stand.

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 t) 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 übet die von der Impulsweiche IW zum Rasterspeichei RSp führende Leitung mit der Impulsfolge Fl des Taktgenerators G als Taktfrequenz betrieben, se steht der Rasterspeicher RSp wahlweise nach jedem dritten, vierten, fünften oder sechsten, in die digitale Frequenzglättung DFG einlaufenden Impuls wiedei 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 t) 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 position 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 the line leading from the pulse switch IW to the raster memory RSp is operated 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 again in its starting position.

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

Das »Interrupt«-Signal (Pfeil) möge erscheinen wenn kl ■ t + 1 Zählimpulse aus dem Informations speicher ISp ausgezählt und in die digitale Frequenz glättung DFG eingelaufen sind. Da diese Impulsanzahl auch in den Rasterspeicher RSp einläuft und d; der Rasterspeicher erst in eine Ausgangsstellung gebracht werden muß, die einem Vielfachen der Teilunj entspricht, ist abzuwarten, bis sich der Rasterspeiche RSp in einer Raststellung befindet. Bei einer Teflun) t = 5 müssen also noch vier Impulse abgegeben wer den. Damit ist eine gerasterte Impulsmenge, d.h. eit ganzzahliges Vielfaches der Teilung r = 5, aus den Informationsspeicher ISp abgezogen worden und ii die digitale Frequenzglättung DFG eingelaufen. Da ergibt fc? · t + 4, wenn die Gesamtinformatioi k ■ t + 4 war (Jk3 + *4 = k). Der Restwert 4 muß er raittelt werden. The »interrupt« signal (arrow) should appear when kl ■ t + 1 counting pulses from the information memory ISp have been counted and entered the digital frequency smoothing DFG . Since this number of pulses also enters the raster memory RSp and d; the raster memory must first be brought into an initial position which corresponds to a multiple of the division, one has to wait until the raster memory RSp is in a locking position. With a Teflun) t = 5, four more impulses have to be emitted. A rasterized quantity of pulses , that is to say an integral multiple of the division r = 5, has thus been subtracted from the information memory ISp and the digital frequency smoothing DFG entered. That gives fc? · T + 4 if the total information was k ■ t + 4 (Jk3 + * 4 = k). The residual value 4 must be riddled.

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

lung erreicht, so wird die Impulsfolge Fl mit der ma ximalen Schrittfrequenz über die Frequenzweiche FV abgeschaltet Gleichzeitig wird die wesentlich (ctw; lOOmal) höherfrequente Impulsfolge Fl des Taktgelung reached, the Fl pulse train is turned off with the ma imum step frequency above the crossover FV At the same time much is (CTW; hundred times) higher-frequency pulse sequence of the Fl Taktge

nerators G auf den Informationsspeicher ISp und auf den Rastet speicher RSp geschaltet, während der Eingang der digitalen Frequenzglättung DFG vermittels der Impulsweiche IWgesperrt bleibt. Die Impulsfolge Fl des Taktgenerators G zählt nun den Informationsspeicher ISp sehr schnell leer. Gleichzeitig läuft der Rasterspeicher RSp mit um. Ist beim Informationsspeicher /Sp der Zählerstand Null erreicht, so wird die schnelle Impulsfolge Fl über die Impulsweiche /S abgeblockt. Der Rasterspeicher ist mit dem Restinhalt des Informationsspeichers (/c4 · / + 4) ■ &4mal umgelaufen und steht nun 4 Schritte von seiner Ausgangsstellung 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 Rasterspeicher RSp nach Vorzeichenwechsel rückwärts mit vier Impulsen der Impulsfolge Fl des Taktgenerators G in seine Ausgangsstellung gebracht. Diese vier Impulse laufen gleichzeitig in die digitale Frequenzglättung DFG ein, jedoch bleibt der Takteingang des Informationsspeichers ISp gesperrt, der bereits seinen Nullstand erreicht hat. Kommt der Schlitten zum Stillstand, dann sind Ic3 · f + 4 Antriebsimpulse für den Schrittmotor M ausgegeben worden. Damit befindet sich der Schlitten in einer Position kA ■ t Schritte, also in einem ganzzahligen Vielfachen der Teilung t vor der Zielposition. Die kurze Pause zwischen dem Einlaufen des ersten Impulspaketes ic3 · f und der Restimpulsrnenge 4 in die digitale Frequenzglättung DFG, welche der Zeit für das Leerzählen des Informationsspeichers /Sp entspricht, ist auf Grund der Eigenschaften der digitalen Frequenzglättung 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 ISp 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 zielt 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 nicht benötigt.nerators G switched to the information memory ISp and to the latching memory RSp , while the input of the digital frequency smoothing DFG remains blocked by means of the pulse filter IW. The pulse sequence Fl of the clock generator G now counts the information memory ISp empty very quickly. At the same time, the raster memory RSp also circulates. If the counter reading reaches zero in the information memory / Sp, the fast pulse train Fl is blocked by the pulse switch / S. The raster memory has circulated 4 times with the remaining content of the information memory (/ c4 · / + 4) ■ & 4 times 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 raster memory RSp is brought backwards with four pulses of the pulse sequence F1 of the clock generator G into its starting position after a change in sign. These four pulses enter the digital frequency smoothing DFG at the same time, but the clock input of the information memory ISp , which has already reached its zero level, remains blocked. If the slide comes to a standstill, then Ic3 · f + 4 drive pulses for the stepping motor M have been output. The slide is thus in a position kA · t steps, that is to say in an integral multiple of the division t in front of the target position. The short pause between the arrival of the first pulse packet ic3 · f and the remaining pulse quantity 4 in the digital frequency smoothing DFG, which corresponds to the time for the empty counting of the information memory / Sp, is practically so small that there is no kink due to the properties of the digital frequency smoothing DFG arises in the frequency curve of the drive pulses (braking curve). The practical solution explained with reference to FIG. 3 is thus 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 ISp 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 only aims to determine the remaining amount. The number of integer multiples of the division, i.e. the number of step group units that are subtracted, is lost; but it is also not 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«-Signals bis zum Stillstand. Dies ist jedoch vertretbar und wird dadurch mehr als aufgewogen, daß das in Fig, I 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 offset by the fact that that shown in FIG and position control unit according to the invention which is characterized in more detail in claim 2 is constructed more simply than a possible position mechanism for the approach shown in FIG. 2 could be.

Unter der Voraussetzung, daß das Positionieren 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 Schrittmotor 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 der Schlitten in einer unbekannten Stellung zum Stillstand kommt. Demgemäß kann es von Bedeutung sein, jeweils den aktuellen Stand des Schlittens abzufragen.Assuming that positioning takes place without step losses, is a normal cycle after every motor run, the control knows where the carriage or write head is currently located, because the drive unit for the stepper motor 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 because the higher-level controller does not know anything about this and the Slide comes to a standstill in an unknown position. Accordingly, it can be important to each query the current position of the slide.

Hierzu kann dem Positionssteuerwerk ein Schrittzähler zugeordnet werden, der von einer Ausgangsstellung beginnend alle Antriebsimpulse vorzeichenrichtig mitzählt. Der Inhalt eines solchen Schrittzählers kann im Bedarfsfall auf Anforderung ausgegeben werden, wobei diese Ausgabe zweckmäßig ebenfalls dekadisch seriell erfolgen sollte.For this purpose, the position control unit can be assigned a step counter that starts from an initial position beginning with all drive pulses counting with the correct sign. The content of such a pedometer can be issued on request if necessary, whereby this issue is also useful should be done decadically in series.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims

Patent claims:

1. Arrangement for positioning movable machine parts through a digital Frequency smoothing controllable electric stepper motor, especially for the slide or Writing head control of typewriters, characterized in that a position control unit for the standstill control of the motor, the one on the input side triggered by a control command to interrupt the sequence of steps The »Interrupt« signal serving for the motor is supplied, the motor is supplied with such drive pulses ensures that the motor goes into a standstill »5 position, whose distance from the preprogrammed target position is always an integer Multiples of step group units that can be selected with regard to their number of steps.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the position control unit consists of an information memory (ISp ) 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 first pulse sequence (Fl) enters a digital frequency smoothing ( DFG) , from the output of which the drive pulses for the stepper motor (M) can be derived, and that a place value counter (STW) to determine the number of steps per step group unit (division selection) as well as this assigned, as Circulating memories designed raster memories (RSp) are provided, which when triggered by the "interrupt" signal acted upon by the interrupt control signal generator (ISt) via a respective frequency switch (FW) and pulse switch IW) assigned to the clock generator (G), which are arranged one after the other, Block the input for the digital frequency smoothing (DFG) and pass the second pulse train (Fl) of the clocking erators (G) query the remaining value of the store (ISP) with simultaneous cyclical By counting the frame memory (RSP) and enter the forthcoming then the raster memory (RSP) residual value in the digital frequency smoothing (DFG) at zero level of information store (ISP).