DE2453073B2 - Elektromotorische antriebsanordnung fuer schrittartige drehbewegung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf e-ne elektromotorische Antriebsanordnung für schrittartige Drehbewegung insbesondere für Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem Schrittmotor, dessen Welle mechanisch mit einem Gleichstrommotor verbunden ist und einer dem Gleichstrommotor zugeordneten Steuereinrichtung, die ihr Eingangssignal aus einer mit dem Schrittmotor gemeinsamen Steuersignalquelle bezieht.

Eine derartige elektromotorische Anordnung ist bereits bekannt (DT-PS 11 50 749). Diese bekannte Anordnung zur Umsetzung von elektrischen Impulsen in eine schrittweise Drehbewegung mit Hilfe eines polarisierten Schrittmotors dient beispielsweise zum Antrieb eines Zählwerkes. Die Speisung des über eine starre Achse mit dem Schrittmotor als Hilfsmotor 5J gekoppelten Gleichstrommotors erfolgt über Widerstände, wobei parallel zum Gleichstrommotor ein Transistor liegt, der je nach Aussteuerung einen mehr oder weniger großen Nebenschluß über die Emitter-Kollektorstrecke vorgibt. Der Steuerstrom für den Transistor wird in Abhängigkeit von der Steuerung eines zweiten Transistors abgenommen, wobei die Steuerung dieses Transistors durch die eingespeisten Impulse erfolgt und jeweils bei Durchlässigkeit des Transistors infolge des abgezogenen Steuerstroms für den erstgenannten Transistor dieser undurchlässig ist, so daß der Gleichstrommotor während dieser Zeit jeweils sein volles Drehmoment entwickeln kann.

Obwohl hier eins Drehmoment des Gleichstrommotors oder wahlweise auch eines Asynchronhilfsmoiors durch diß Impulse des Schrittmotors gesteuert wird, lilßt sich ein solcher Antrieb allein noch nicht für die Steuerung von hochleistungsfähigen Werkzeugmaschinen verwenden, da die hier in Frage kommenden numerischen Steuerungen höhere Anforderungen an die Präzision der einzelnen Steuervorgänge stellen,

Tandemanordnungen, bestehend aus einem Schrittschaltmotor und einem Gleichstrommotor, wobei der Gleichstrommotor sich durch eine sehr geringe mechanische Zeitkonstante kennzeichnet, sind darüber hinaus aus der US-PS 29 31 929 bekannt.

Dar vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesen bekannten Anordnungen eine elektromotorische Antriebsanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwikkein, daß sie sich problemlos für die numerische Steuerung für Werkzeugmaschinen od, dgl, hochleistungsfähige Anlagen verwenden läßt, wobei das hohe Festhaltemoment nach jedem vom Schrittschaltmotor ausgeführten Schritt unter Umgehung des relativ geringen Anlaufdrehmomcnts des Motors auch bei hoher Schrittfolge ausgenützt werden sollen.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemüß dadurch erreicht, daß der mit dem Schrittmotor verbundene Gleichstrommotor eine kleine mechanische Zeitkonstante und eine hohe Ansprechgeschwindigkeit aufweist, daß ein mit der gemeinsamen WtIIe verbundener Signalgeber mit einem Zähler verbunden ist, der die Anzahl der ausgeführten Schritte mit der Anzahl der Schritte vergleicht, die von einem Steuergerät vorgegeben werden, dergestalt, daß die vorgegebene Anzahl von Schritten temporär im Zähler gespeichert und zugleich über die gemeinsame Steuersignalquelle, die aus einem Oszillator und einem Umsetzer besteht, als Steuersignal an eine zweite, dem Schrittmotor zugeordnete Steuereinrichtung sowie über einen Richtungssensor unter Zwischenschaltung eines Rampengenerators, eines Schrittzahlsensors und eines Flip-Flop der Steuereinrichtung für den Gleichstrommotor weitergeleitet werden.

Gleichstrommotoren mit geringem mechanischen Trägheitsmoment, insbesondere solche mit einwandfreier Laufcharakteristik besitzen ein ausgezeichnetes Anlaufdrehmoment und damit günstiges Startverhalten, so daß auch extrem hohe Impulsfolgen einwandfrei in die benötigten Schrittfunktionen umgesetzt werden können. In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, einen Gleichstrommotor mit eisenfreiem Läufer zu benutzen, wobei gleichzeitig auf ein hohes Stillstandsdrehmoment Wert gelegt ist. Die Tandemkonstruktion des Gleichstrommotors mit geringem mechanischen Trägheitsmoment, sehr gutem Anlaufdrehmomc-nt einerseits und einem Schrittmotor, der sich durch ein hohes Stillstands-Haltemoment auszeichnet, führt zu einer Anordnung extrem hoher SteügeviChwip.-digkeit selbst bei sehr großer Last, wie sie für moderne numerische Anlagen erforderlich ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen für die obige Aufgabenlösung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Zeichnung zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der elektromotorischen Antriebsanordnung in einem schematischen Blockschaltdiagramm. Danach gehört zu der Antriebsanordnung eine Einrichtung 12 zur Eingabe bzw. zum Übertragen der Kontrollinformation, die aus dem Steuergerät 14, beispielsweise einem Lesegerät, einem Zähler 16 und einer Steuersignalquelle

18 besteht, wobei sich letztere aus einem Oszillator und einem Umsetzer zusammensetzt, Ein Signnlgeber 48, der mit dem Zahler 16 über eine Leitung 50 verbunden ist, dient der Umsetzung der mechanischen Drehbewegung der gemeinsamen Welle 41 des Gleichstrommotors 34 und des Schrittmotors 40 in ein elektrisches Signal, welches über die genannte Leitung 50 dem Zahler 16 zugeführt wird, Der Zähler 16 vergleicht die Anzahl der ausgeführten mechanischen Schritte oder Umdrehungen mit der Anzahl und Richtung der Schritte, die von dem Steuergerät 14 jeweils gefordert werden.

Die Anzahl der Schritte wird im Zähler 16 zwischengpspeichcrt und entsprechend der Zahl der an den Oszillator und Übertrager weitergegebenen Steuerimpulse abgebaut. Von der Steuersignalquelle (8 werden gleichzeitig Impulse an die Steuereinrichtung 46 des Sehrittschaltmotors 40, den Richtungssensor 24 und den Rumpengenerator 26 abgegeben. Die der Steuer· einrichtung 46 zugeführlen Signale steuern die schrittweisen Drehbewegungen der gemeinsamen Welle 41. Die dem Richtungssensor 24 zugeführlen Signale steuern die Drehrichtung der Welle 41 und verhindern die Umkehrung der Drelirichtting durch Aufrechterhalten der entsprechenden Polarität der Steuereinrichtung 32 für den Gleichstrommotor 34. Die Signale, die dem Rampengenerator 26 zugeführt werden, werden gespei-

chert und zur Rampenspannung addiert. Die Rampenspannung wird vermittels eines Schrittzahlscnsors 28 gemessen, der seinerseits ein Flip-Flop 30 schaltet, sobald die Rainpenspannung einen bestimmten Wert erreicht hat, Das vom Flip-Flop 30 gelieferte Signal wird der Steuereinrichtung 32 für den Gleichstrommotor 34 zugeführt. Die Steuereinrichtung wird vorteilhafterweise derart ausgeführt, daß sie dem Gleichstrommotor Signal konstanter Stromstärke liefert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Γ.. 24 63 •χ Patentansprüche!

1. Elektromotorische Antricbsunordnung für schrittartige Drehbewegung insbesondere für Werk- ä zeugmaschinen, bestehend aus einem Schrittmotor,

* ^dessen Welle mechanisch mit einem Gleichstrom« ;jmotor verbunden ist und einer dem Gleichstrommotor zugeordneten Steuereinrichtung, die ihr Ein-

'; gangssignal aus einer mit dem Schrittmotor gemeinsamen Steuersignalquelle bezieht, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Schrittmotor (40) verbundene Gleichstrommotor (34) eine kleine mechanische Zeitkonstante und eine ihohe Ansprechgeschwindigkeit aufweist, daß ein mit :aer gemeinsamen Welle verbundener Signalgeber (48) mit einem Zähler (16) verbunden ist, der die Anzahl der ausgeführten Schritte mit der Anzahl der Schritte vergleicht, die von einem Steuergerät (14) vorgegeben werden, dergestalt, daß die vorgegebe- ;|ne Anzahl von Schritten temporär im Zähler (16)

gespeichert und zugleich über die gemeinsame Steuersignalquelle (18), die aus einem Oszillator und einem Umsetzer besteht, als Steuersignal an eine zweite, dem Schrittmotor (40) zugeordnete Steuereinrichtung (46) sowie über einen Richtungssensor (24) unter Zwischenschaltung eines Rampengenerators (26), eines Schrittzahlsensors (28) und eines Flip-Flop (30) der Steuereinrichtung (32) für den Gleichstrommotor (34) weitergeleitet werden.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (34) einen eisenlosen Anker besitzt.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (32) den Gleichstrommotor (34) Signale konstanter Stromstärke zuführt.