DE2629096A1

DE2629096A1 - Steuerungssystem fuer einen schrittmotor

Info

Publication number: DE2629096A1
Application number: DE19762629096
Authority: DE
Inventors: Johann Hans Meier; Jerry Wesley Raider
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-06-30
Filing date: 1976-06-29
Publication date: 1977-01-13
Also published as: FR2316781B1; GB1549019A; US4025837A; JPS525419A; FR2316781A1; CA1055564A; JPS5341328B2; DE2629096B2; IT1064184B; DE2629096C3

Description

Böblingen, den 24. Juni 1976

ar-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

/iratliches Aktenzeichen. Neuanmeldung 2629096 Aktenzeichen der Annielderin: EH 974 031

steuerungssystem für_ ejLnen Schrittinotor

Diese Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf ein Steuerungssystem für einen elektrischen Schrittmotor,- um diesen bzv/. das von ihm angetriebene Element von einer beliebigen Ausgangsstellung bei kürzest möglicher Laufzeit, zielgenau und ohne Pendelbewegung in eine neue Zielstellung zu führen, wobei diese eine beliebige Distanz zur Ausgangsstellung aufweisen kann.

Das erfindungsgemäße Steuerungssystem bezweckt eine Verbesserung der bekannten Steuereinrichtungen für Schrittiaotoren, derart,- daß Schwankungen in den Betriebszuständen durch eine selbsttätige An passung des Steuerungssystems ausgeglichen werden, um möglichst kurze Bewegungszeiten zu erhalten.

Ein derartiges neues Steuerungssystem für Schrittmotoren ist besonders vorteilhaft bei Serial-Druckern mit Typenscheiben oder Typenrädern verwendbar.

Derartige Steuerungssysteme mit einem Schrittmotor verwendet man häufig, um in kürzester Zeit eine Last, die eine bestimmte Masse und damit eine gewisse Trägheit aufweist _F von einer Ausgangsstellung genau in eine Zielstellung zu bewegen. Die Last kann beispielsweise eine mit Schriftzeichen bestückte Typenscheibe sein_r wie sie neuerdings in Schnelldruckern von Datenverarbeitungsanla-

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gen, in Fernschreibern oder in Schreibmaschinen verwendet werden. Bei solchen Hochgeschwindigkeitsbewegungen ist für den Antrieb ein Geschwindigkeitsverlauf zweckmäßig, der einen möglichst großen Beschleunigungsanteil enthält, welcher so angepaßt ist,- daß für die Abbremsung der Last und deren Einlauf in die Zielstellung bei niedriger Geschwindigkeit eine ausreichend kurze Zeitspanne zur Verfügung steht und daß in der Sielstellung der Last diese keine Pedelbewegungen ausführt, so daß die Stillstandszeit der Last ausreichend ist, um eine gewünschte Funktion auszuführen,, bevor der nächste Bewegungsschritt beginnt.

Bei manchen Druckgeräten, welche mit einer Typenscheibe bestückt sind, rotiert letztere während des Druckvorgangs. Andere, insbesondere Hochgeschwindigkeitsdruckgeräte sind mit einer Typenscheibe versehen, die sich im. schnellen Start-Stop-Betrieb in die jeweils zu druckende Zeichenstellung bewegt, dabei erfolgt der Druckvorgang während der sehr kurzen Stillstandszeit der Typenscheibe, wobei ein Hammer auf die Zunge der Typenscheibe schlägt, welche das zu druckende Zeichen trägt. Damit bei dem Kochgeschwin-digkeitsdruckvorgang jeweils das richtige Zeichen zur Stillstandszeit der Typenscheibe an der Druckstelle ist, werden die verschieden großen Bewegungsstrecken von einem Zeichen zum nächsten zu druckenden Zeichen, welche aus einer verschieden großen Zahl H von aufeinanderfolgenden Motorschritten bestehen, beispielsweise im Steuerungssystem berechnet. Diese berechnete Anzahl der erforderlichen Bewegungsschritte für den Motor, um die Typenscheibe von einer Druckstellung zur nächsten zu bewegen, bestimmt auch die Anzahl der Erregersignale, um den Motor zu beschleunigen. Diese Steuerdaten für die verschiedenen großen Bewegungsschritte der Typenscheibe sind in einem Speicher enthalten, von dem sie während des Druckvorganges abgerufen werden. Diese vom Speicher bezogenen Steuerdaten zur Beschleunigung des Motors stellen jedoch kein Optimum für alle Motoren bzw. Antriebssysteme dar, weil in der Praxis die einzelnen Antriebssysteme einschließlich des Motors verschiedene bzw. voneinander abweichende Charakteristiken aufweisen, die beispielsweise durch ungleiche Reibungsverhältnis-

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se, Spannungsabweichungen oder Temperaturänderungen begründet j sind. Beispielsweise kann während des Betriebsablaufs sich die j j Versorgungsspannungr die Reibung, die Umgebungstemperatur von j !Maschine zu Haschine verschieden stark ändern. Werden bei solchen | ^;realistischen Betriebsverhältnissen, fixierte Steuerdaten zur Be- j schleunigung, zur Bremsung oder zum Anhalten des Motors verwendet,! dann ergibt sich dadurch beispielsweise bei einem Drucker, ein unbefriedigendes Druckergebnis bzw. Schriftbild. Erfolgt die ! I Motor- oder Antriebssteuerung mit solchen fixierten Steuerungsidaten, wie sie der Speicher liefert, dann entstehen durch die vorstehend erwähnten Einwirkungen unzulässige Abweichungen im Druckbild, die durch eine zeitraubende Neueinstellung der Steuerdaten oder des Antriebssystemes zu beheben sind. Derartige ;Korrektureinstellungen sind nicht leicht auszuführen, deshalb sind sie teuer, und verzögern den Betriebsablauf. Außerdem sind sie nicht für alle während der Betriebszeit auftretenden Einflüsse beständig und es ist deshalb mit weiteren erforderlichen Einstellungen zu rechnen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein neues verbessertes Steuerungssystem zum Antrieb von Schrittmotoren zu schaffen, das die Nachteile der vorstehend erwähnten bekannten Steuerungssysteme nicht aufweist. Das neue Steuerungssystem soll so ausgelegt sein, I daß in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebszuständen eines !Antriebes eine selbsttätige Anpassung der Steuerdaten an diese Betriebszustände erfolgt und sich beispielsweise die Zahl der Beschleunigungsimpulse, die Bremszeit und die Einlaufzeit des Motors bei niedriger Geschwindigkeit in die Zielstellung entsprechend ändert und an diese Betriebszustände anpaßt. Auch bei abweichenden Betriebszuständen soll sich der Motor so schnell wie möglich von seiner Ausgangsstellung in seine Zielstellung bewegen. Dabei besteht die Forderung, daß sich insbesondere der Anteil M der den Motor beschleunigenden Schrittsignale zur Gesamtzahl N der Schrittsignale, welche für diese Bewegungsstrecke erforderlich sind, entsprechend den vorliegenden Betriebszuständen ändert und anpaßt. Eine andere Forderung besteht darin, daß das neue Steuerungssystem am Ende eines Bewegungsvorganges aus der Länge der Einlaufstrecke

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des Motors bis zur Zielstellung die Anzahl M der Beschleunigungssignale bestimmt, durch welche der Motor bei der nächsten folgenden Bewegungsstrekce erregt wird. Bei dem neuen Steuerungssystem sollen für die verschieden großen Bewegungsstrecken, welche einer Anzahl aufeinanderfolgender Motorsehritten entsprechen, die Beschleunigungssignale für den Motor von einem Speicher geliefert werden. Die Anzahl der Beschleunigungssignale soll dann in einer Korrektureinrichtung, soweit dies erforderlich ist, je nach den vorliegenden Betriebsverhältnissen entsprechend an diese angepaßt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 beanspruchten Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Steuerungssystem ist ein Speicher vorgesehen, der für jede mögliche Bewegungsstrecke, die der Motor von einer beliebigen Ausgangsstellung zu einer beliebigen Zielstellung in Form einer Schrittfolge ausführen kann, die entsprechenden Steuerdaten für den Schrittmotor liefert. Diese Steuerdaten repräsentieren eine spezielle Anzahl M von Beschleunigungsschritten, die in einem bestimmten Verhältnis zur Gesamtzahl N der Motorschritte steht, welche der Motor für die gewählte Bewegungsstrecke benötigt. Dieses neue Steuerungssystem enthält eine Korrektureinrichtung, welche in Abhängigkeit von den vorliegenden Betriebszuständen, basierend auf dem vorausgehenden Bewegungsvorgang, die Anzahl M der vom Speicher gelieferten spezifischen Beschleunigungs signale entsprechend modifiziert (ΜΦΜο), falls dies erforderlich ist. Damit der Schrittmotor in kürzester Zeit die Bewegungsstrecke zurücklegt, wird er vom Start an mit aufeinanderfolgenden Beschleunigungssignalen erregt, deren Gesamtzahl der korrigierten Anzahl (M+Mc) von BeschleunigungsSignalen entspricht. Unmittelbar nach dem letzten Beschleunigungssignal wird der Motor dann auf eine vorbestimmte niedere Geschwindigkeit abgebremst und es wird

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der Abstand zur Zielstellung ermittelt. Wenn dieser Abstand zum Ziel zu groß oder zu klein ist, im Vergleich zu einem vorgegebenen Wert, wird die Anzahl der Korrekturbeschleunigungssignale Mc modifiziert, welche vorausgehend den spezifischen Beschleuni- ! gungssignalen M hinzugefügt wurden.

Sobald ein Kommandosignal vorliegt, daß der Motor sich über eine bestimmte Strecke bewegen soll, werden vom Speicher die Steuerdaten bezogen, welche die Basis bzw. die Anzahl M der speziellen Beschleunxgungssignale darstellen, die dieser Bewegungsstrecke zugeordnet sind. Außerdem wird die Korrektureinrichtung aktiviert welche die Anzahl der spezifischen Beschleunxgungssignale entsprechend den vorliegenden Betriebszuständen modifiziert.

Die Bremsung des Motors auf eine niedrige Geschwindigkeit erfolgt nachdem der Motor von sämtlichen gespeicherten Beschleunigungs-

, Signalen erregt wurde. Während dieser Laufzeit des gebremsten Motors in einer Bewegungsstrecke wird die Vorwärtsbewegung des Motors und dessen Laufzeit durch Rückkopplungssignale überwacht, welche von einer Gebereinrichtung geliefert werden. Die aus den Rückkopplungssignalen ermittelte Laufzeit des Motors in dieser Brems-Bewegungsstrecke wird mit einem vorbestimmten Grenz-Zeitwert verglichen. Wird bei diesem Vergleich festgestellt, daß die Laufzeit des Motors in der Bremsphase den vorbestimmten Grenz-Zeitwert überschreitet, dann wird die Bremsung des Motors beendet Der Motor bewegt sich daraufhin mit einer niedrigen, konstanten

j Geschwindigkeit vorwärts in seine Zielstellung, wobei er einer

• Stopp-Betriebsart ausgesetzt ist, durch deren Einwirkung er ge-

• nau ohne Pendelbewegung in der Zielstellung ankommt und in der _er während einer kurzen Rastzeitspanne bis zum nächsten Bewegungsvorgang verharrt. Bei der Betriebsart, in der der Motor mit niedriger, konstanter Geschwindigkeit sich zur Zielstellung bewegt, erfolgt eine Zählung der Rückkopplungssignale vom Vorwärtslauf , des Motors und ein Vergleich dieser Rückkopplungssignale mit einem vorbestimmten Grenzwert. Weicht der während der Motoreinlauf-

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phase ermittelte Zählwert von dem vorgegebenen Grenz- oder Normwert ab, dann ändert sich entsprechend dieser Änderung der Korrek turfaktor Mc für die Zahl M der von dem Speicher gelieferten spezifischen Beschleunigungssignale.

Dieses erfindungsgemäße Steuerungssystem hat den Vorzug, daß für jede der verschieden großen Bewegungsstrecken, die der Motor in kürzester Zeit zurücklegen muß, auf den Motor die jeweils maximale Zahl von Beschleunigungssignalen einwirkt, wobei noch ein gutes Verhältnis zur Bremszeit und Einlaufzeit des Motors in die Zielstellung gegeben ist. Durch die Korrektur in der Anzahl der aufeinanderfolgenden Beschleunigungssignale für den Motor, wird das Steuerungssystem flexibel und paßt sich selbsttätig und momentan an die jeweiligen Betriebszustände der Antriebseinrichtung an, wobei gewährleistet ist, daß der Motor in seiner kürzesten Zeit sich von seiner Ausgangsstellung in die Zielstellung bewegt, ohne daß Pendelbewegungen auftreten. Änderungen im Betriebserhalten der Motoren sind gewöhnlich gradual, d.h., sie treten vorwiegend allmählich in Erscheinung. Dementsprechend ist auch die Änderung bzw. Modifikation in der Anzahl Mc der Beschleunigungssignale auf kleine Korrekturen begrenzt, wodurch verhindert wird, daß plötzliche oder ruckartige Geschwindigkeitsänderungen auftreten. Es wird darauf hingewiesen, daß das neue Steuerungssystem den Schrittmotor nicht in ein vorgegebenes starres Schema zwängt, das beispielsweise auf der Geschwindigkeit in Abhängigkeit von einem Zeitmuster basiert. Das neue erfindungsgemäße Steuerungssystem hingegen paßt sich dem momentanen Betriebsverhältnissen eines jeden Antriebssystemes an.

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Ein Ausftihrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Steuerungssystems wird nachstehend an einer Deckeinrichtung, welche eine Typenscheibe enthält, im Detail anhand von Zeichnungen, Fign. 1 bis 6, beschrieben. Von den Zeichnungen stellen dar:

Fig. 1 die schematische Ansicht einer Apparatur zum

Drucken von Schriftzeichen mit Hilfe einer Typenscheibe, deren Bewegung vom erfindungsgemäßen Steuerungssystem gesteuert wird.

Fig. 2 zeigt ein GeschwindigkeitsZ-Zeitdiagramm des

Motors für eine Bewegungsstrecke der Typenscheibe,

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Bewegüngsstrecke im Einlaufbereich, in welcher der Motor noch wenige Schritte bei niedriger Geschwindigkeit ausführt, um in die Zielstellung zu gelangen. Diese Schritte im Einlaufbereich sind dargestellt in Abhängigkeit von der Länge der gesamten Bewegungsstrecke, welche der Motor bzw. die Typenscheibe ausführt, um von einer Ausgangsstellung zur nächsten Zielstellung zu gelangen,

Fig. 4 das schematische und logische Schaltbild des

flexiblen Steuerungssystemes, welches sich an die jeweiligen Betriebszustände der Druckapparatur anpassen kann,

Fig. 5 zeigt ein Beispiel einer logischen Schaltungsanordnung, mit der anhand von Eingangsdaten die Bewegungsrichtung und die Länge der Bewegungsstrecke für ein Antriebssystem mit einem Schrittmotor bestimmt und gesteuert wird,

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Fig. 6 zeigt schematisch ein logisches Schaltbild einer

; Steuerungseinrichtung mit einem Speicher und ei- ■

nem Addierer,- welche in dem erfindungsgemäßen flexiblen Steuerungssystem verwendet v/erden, um eine Anpassung an die jeweiligen Betriebszustände der Antriebseinrichtung zu erhalten.

ί In der Fig. 1 ist die Vorderansicht einer Apparatur zum Drucken

! von Schriftzeichen mittels einer bewegbaren Typenscheibe dargestellt. Bei einer derartigen Einrichtung ist das erfindungsgemäße flexible und anpassungsfähige Steuerungssystem für einen Schritt-

' motor zum Antrieb der Typenscheibe besonders zweckmäßig anwendbar.

! Ein in Zeilenrichtung auf zwei Führungsstangen 2 gleitender verschiebbarer Trägerblock 1 trägt einen Schrittmotor 3, auf dessen freiem Wellenende die Typenscheibe 4 und außerdem eine Geber-scheibe 5 befestigt ist. Die Geberscheibe 5 ist ein Bestandteil

■ eines Stellungsgebers 39, der die Rückkopplungsimpulse erzeugt und diese an die Steuerschaltung liefert. Der in Zeilenrichtung hin- und herbewegliche Tr'-.(j erblock 1 wird über einen Zahnriemen, der auf zv/ei Rollen 8a und 8b läuft,- von einem anderen Schrittmotor 7 angetrieben. Die Typenscheibe 4 ist in etwa sternförmig gestaltet und sie weint eine Anzahl sich in radialer Richtung erstreckende flexible Finger 9a -- ζ oder Zungen auf, die in ihrem freien Endbereich jeweils als Type ein Schriftzeichen tragen. Der Druckvorgang erfolgt derart, daß die Typenscheibe 4 so gedreht wird, daß der Finger 9, welcher mit dem zu druckenden Schriftzeichen bestückt ist, in der Druckposition steht. Der Anschlag der Type erfolgt mit einem Hammer 10, welcher von einem Solenoiden 11 betätigt, wird. Der Hammer 10 und der Solenoid 11 sind auf dem Trägerblock 1 befestigt. Bein Druck schlagt der Hammer 10 auf den flexiblen Typenfinger 9 und drückt diesen kurzzeitig auf die Papierbahn 12, welche? auf einer Walze 13 aufliegt. Zur Feststellung der jeweiligen Motorstellung bzw. der zurückgelegten Bewegungsstrecke und der Motorgeschwindigkeit

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ist der Gaber 39 vorgesehen, dessen kreisrunde Emitterscheibe 5 aujf der Welle des liotors 3 befestigt ist. Als Emitterscheibe 5 wird ^: zweckmäßigerweise eine Zahnscheibe verwendet, die entweder auf
einen optischen oder einen magnetischen Geber 30 einwirkt. Im
Ausführungsbeispiel ist, wie aus der Fig. 1 ersichtlich, ein
magnetischer Geber 39, der einen Dauermagneten und eine Induktionsspule ' enthält, auf dem Trägerblock 1 montiert. Bewegt sich
die Emitterscheibe 5 an der Spitze des Dauermagneten vorbei,
dann bewirkt jeder Zahn dieser Emitterscheibe 5, daß in der Spule
des Gebers 30 ein Spannungsimpuls induziert wird, v/elcher als
Fdickkopplungssignal für die Steuerungsschaltung zur Verfügung
steht.

In der in Fig. 1 abgebildeten Druckeinrichtung dreht der Schritt- j motor 3 die Typenscheibe 4. jeweils gesteuert von dem flexiblen : Steuerungssystem^ in der kürzest möglichen Zeit in die gewünschte '■ Druck s te llung,- in welcher die Typenscheibe 4 eine kurze Zeit stillsteht. Während dieser Zeit erfolgt der Hammerschlag für den
Druckvorgang des in der Druckposition eingestellten Schriftzeichens. Nach dem Druck dieses Zeichens dreht der Schrittmotor
3 die Typenscheibe 4 um einen bestimmten Winkel, dessen Größe von
dem nächsten zu druckenden Schriftzeichen abhängig ist. Die SteueH rungsschaltung für den Motor 3 ist so ausgelegt- daß das nächste
zu druckende Zeichen in der kürzest Tauglichen Bewegungsstrecke i in die Druckstellung gedreht wird. Auch in ungünstigsten Betriebs-; fall wird der Drehwinkel der Typenscheibe 4 deshalb niemals mehr ] als 180 betragen. Während der jeweiligen Einstellung der Typen- ^;

scheibe 4 auf die jeweilige Druckposition und während des Druck- j Vorganges bewegt der zweite Schrittmotor 7 den Trägerblock 1 ; gleichmäßig weiter in Zeilenrichtung in einer solchen Geschwindigkeit, die es dem ersten Schrittmotor 3 erlaubt, auch im ungünstigsten Betriebsfall bei der größten Bewegungsstrecke das
jeweils benötigte Schriftzeichen der Typenscheibe 4 auf die
Druckposition einzustellen.

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Zur Erzielung einer großen Druckleistung mit vielen Anschlägen je Zeiteinheit wird gefordert, daß der die Typenscheibe 4 in die Druckstellung drehende Schrittmotor 3 die jeweilige Zeicheneinstellung in der kürzest möglichen Zeit ausführt. Während einer solchen Bewegungsstrecke, die verschieden groß sein kann, wird der Motor 3 von seiner Ausgangsstellung bis zu seiner neuen Zielstellung zuerst von einer maximal möglichen Anzahl von aufeinanderfolgenden Beschleunigungssignalen gesteuert. Daran schließt sich eine Folge von Verzögerungsimpulsen an, um eine maximale Bremsung des Motors auf eine vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit zu erzielen. Anschließend erfolgt mit dieser niedrigen Geschwindigkeit ein kurzer Lauf des Motors in der sogenannten Einlaufphase und an deren Ende findet der Stopp-Vorgang statt. Da die Bewegungsstrecken zur Einstellung der Typenscheibe 4 auf das jeweilige zu druckende Schriftzeichen verschieden groß sind, ist auch die Anzahl der Beschleunigungsimpulse _f welche auf den Motor einwirken,- dementsprechend verschieden groß. Weil jedoch Änderungen in der Speisespannung des Motors, der Temperatur, der Reibung im Motor 3 oder der Typenscheibe 4 oder andere Einflüsse die Betriebszustünde' beeinflussen,- ist die vorbestirnmte Anzahl M von Beschleunigungsirapulsen vielfach nicht korrekt und es besteht ein Mangel oder ein Überschuß an derartigen Beschleunigungsimpulsen.

Das Diagramm Fig. 2 illustriert die Steuerungs- und Geschwindigkeitschar akter istijc eines Schrittmotors 3, welcher zum Antrieb einer Typenscheibe 4 dient. In diesem Diagramm;- das den Geschwindigkeitsverlauf des Schrittmotors 3 in Verbindung mit dem Antriebssystem in Abhängigkeit von der Zeit für eine wahlweise gewählte Bewegungsstrecke zeigt, sind in durchgehend gezeichneten Kurven zwei verschiedene Betriebszustände (f und s) dargestellt.

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j r- 11 -

Die mit dem f bezeichnete KuW zeigt ein Betriebsverhalten des
Motors 3, bei dem der Motor sehr schnell auf eine relativ große
j Geschwindigkeit beschleunigt wird; anschließend wird der Motor
; relativ langsam auf eine vorbestiinmte niedere Geschwindigkeit
abgebremst bzw. verzögert. Diese mit f bezeichnete Geschwindig-

" I

keitskurve entspricht einem Betriebsfall, bei dem beispielsweise !

die Reibung im Antriebssystem offensichtlich gering ist. Die

! andere, mit einem s bezeichnete Geschwindigkeitskurve zeigt

■ eine langsame Beschleunigung des Motors, wobei sich eine kleinere
Geschwindigkeit ergibt als beim erst erwähnten Ausführungsbeispiel] Bei der mit einem s bezeichneten Geschwindigkeitskurve erfolgt im
Anschluß an die Beschleunigung des Motors eine starke Bremsung
des Motors, welche darauf zurückzuführen ist, daß dieses Antriebssystem mit einer relativ großen Reibung beansprucht wird.
Nimmt man an, daß der Motor 3 N-Schritte ausführt, damit sich

die Typenscheibe 4 um eine bestimmte Bewegungsstrecke dreht=- wel-- , ehe am Anfang und Ende durch zwei verschiedene Schriftzeichen be-j grenzt wird, dann unterteilt sich diese Bewegungsstrecke in ver- j schiedene Antriebsphasen. Die erste Phase der Rotation der Typen- ; scheibe 4 besteht aus einem Maximum der möglichen Beschleunigung j des Antriebes. Die Antriebssteuerung erfolgt in einem geschlosse-^; nen Schleifenbetrieb. Der Motor wird im Anlauf gesteuert von M- ; Beschleunigungsschritten«· wobei M eine Funktion von N ist und ge- I nerell etwas größer ist als N/2. Diese Beschleunigungsphase des ί Motors 3 bzw. der Typenscheibe 4 ist in der Fig. 2 durch die mit \ ¹ OA bezeichneten Kurvenstücke repräsentiert. i

■ Die zweite Phase in einer Bewegungsstrecke des Hotors 3 zur Dre- j

. hung der Typenscheibe 4 ist der maximal möglichen Bremsung des j Motors zugeordnet, welche ebenfalls in einem geschlossenen Schlei-⁴

: fenbetrieb erfolgt. In dieser Bremsphase, welche durch die mit AB^: bezeichnete Kurvenstücke der Fig. 2 dargestellt ist, wird der
Motor 3 auf eine vorgegebene niedrige Geschwindigkeit verzögert. ■

' Während der Motorbremsung werden die Zeitintervalle zwischen den
einzelnen Motorschritten überwacht und mit Taktsignalen, welche

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- f 2 ·=- ■

Bezugswerte;. da^sfe#liep^.y^egÖClten. Wenn ein solches 'E : des-. Motors eine" vorgegebene Länge aufweist, weiche der zeit'liche-n Länge eines Taktimpaisös" entspricht, endet 'die Bremsung⁷ des Motors 3, Sn den Bremsvorgang schließt sieh "unmittelbar die" dritte Bewegungsphas*?, des Motors bzw. des Antriebs in der Deweguncrs strecke an, in welcher der Schrittmotor 3 sich mit einer konstanten niedrigen, Geschwindigkeit v, gesteuert bei offenem Schleifenbetrieb so-, lange .bewegt, bis ,die Schrittzahl N-2 oder wenn möglich^:K-i^: erreicht ist. Diese dritte Bewegungsphase ist in der fig. 2 aus den Kurvenstücken ersichtlich _T welche mit Bd"bezeichnet- sind; ^:- Am..Ende der dritten, Bewegungsphase steht der Motor'in der Eähe -^: der, Zielstellung und kann im folgenden Stopp Vorgang, v/ei eher- '-· der.vierten^.Bewegungsphase entspricht, ohne Penaelböwegungoh · in-die. Zielstellung ,einlaufen. In der vierten Bewegürigspticrse_f ^W: ' die,.dem Stopp .des Motors zugeordnet ist, wird der Motor'gesteuert im_: .offenen Schleifenbe.trieb, von seiner niedrigen Geschwindigkeit V bj,s. nach O gebremst, wobei er zv/ei, oder "sogar hur" "noch einen* gedämpften Vorvjärtsschritt macht, so daß Pendelschwingungen" Ver '■' mieden v/erden. Diese vierte Bev/egungsphase ist" in'derFig. 2' durch die .mit CD bezeichneten Kuryenstücke dargestellt.

Die dritte Bewegungsphase, welche dem Lauf des iiötors init konstant niedriger Geschwindigkeit zugeordnet ist und die den Kur-" .venstücken BC entspricht, kann sehr zeitraubend' sein _r wenn die .in der ersten Bewegungsphase erreichte Motorgeschwindigkeit A j niedrig^ ist und die zweite Bewegungsphase, welche der Bremsung des Motors entspricht, eine große Verzögerung aufweist, wie dies j j aus_: der Kurve s der Fig. 2 zu ersehen ist. Die dritte Bewegungsphase Bs-Cs ist ziemlich lang, weil die zweite Bewegungsphase, die der Bremsung des Motors entspricht und die durch die Fläche ■ As. Bs Bs¹As¹ repräsentiert wird, relativ schmal ist. Die zeitli- !ehe Länge, in der die Bremsung im Zeitbereich As¹ bis Bs¹ erfolgt, ist kurz. Demzufolge muß sich in der dritten Bewegungs-

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phase die Typenscheibe 4 mit niedriger Geschwindigkeit um eine

entsprechend längere Strecke Bs¹Cs in Vorwärtsrichtung bewegen, J

um in die Zielstellung zu gelangen. Oder in anderen Worten aus- ' gedrückt: Die Fläche Bs-Cs, Cs'--Bs¹ der dritten Bewegungsphase muß!

den Ausgleich für die Bremsfläche As-Bs Bs¹-As' der zweiten Be- ;

wegungsphase bringen. Bei -diesen Zuständen ist es vorteilhaft- j

ter, daß die Anzahl der Beschleunigungssignale M erhöht wird j

und daß die Umschaltung von der Beschleunigungsphase zur Brems- j phase bei der höheren Geschwindigkeit erfolgt, welche in der Kurve durch ein X bezeichnet ist. Dadurch ergibt sich eine kürzere

dritte Bewegungsphase.- in welcher der Motor mit niederer Ge- \ schwindigkeit läuft. Diese kürzere Strecke ist durch die beiden

Endpunkte Y und Z in der Fig. 2 dargestellt. Durch die längere ^:

Beschleunigung des Motors bis zum Punkt X wird die von der Ge- '

schwindigkeitskurve s begrenzte Fläche OXYZZ¹ etwa gleich groß

wie die Fläche OAfBfCfCf der Kurve f. Die Laufzeit für die Be-- : wegungsstrecke bzw. die Drehung der Typenscheibe 4 wurde dadurch
verkürzt, weil der größte Teil der Bewegungsstrecke bei hoher \

Geschwindigkeit durchlaufen wurde. j

Die Bewegung der Typenscheibe 4 wird gesteuert, indem auf den \ Schrittmotor 3 eine bestimmte Anzahl M Beschleunigungssignale
einwirkt, die zu der gesamten Anzahl der Motorschritte, die der
Motor benötigt, um in die Zielposition zu gelangen, ein bestimmtes Verhältnis auf v/eisen. Da der Antrieb, wie bereits vorstehend
erwähnt wurde, infolge der verschiedenen Einflüsse z.B. Reibung,
Temperatur usw. in seinen Betriebszuständen schwanken kann, ist
die genannten Anzahl M Beschleunigungssignalen in den meisten
Betriebsfällen nicht korrekt. Um diese Schwankungen zu berücksichtigen, wird die Anzahl der im Kormalfall gebräuchlichen
Beschleunigungssignale M durch einen Korrektionsfaktor Mc modifiziert oder es wird eine Anzahl von Mc Beschleunigungssignalen
den normalen Beschleunigungssignalen M hinzugefügt. Diese zusätzlichen Beschleunigungsimpulse Mc werden von einem separaten Speicher bei Bedarf geliefert, so daß für jede Bewegungsstrecke den

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jeweiligen Betriebszuständen entsprechend/ die richtige maximale ■ Anzahl von Beschleunigungsimpulsen für den Motor zur Verfügung '· steht. Für jede der möglichen Bewegungsstrecken wird die Basis- ' Anzahl M der Beschleunigungssignale immer kleiner gewählt als die maximale Anzahl, so daß sich ein breiter Spielraum für die Korrek-' tür bzw. Anpassung an die Betriebszustände ergibt, der von den zu-' sätzlichen Beschleunigungssignalen Mc ausgefüllt wird.

'In der Praxis ist es zweckmäßig, die Vielfalt der möglichen Bewegungsstrecken in Gruppen zu unterteilen, wobei jeder Gruppe ¹ eine bestimmte Anzahl von Zeichenabständen zugeordnet ist. So ;kann beispielsweise die Typenscheibe 4, wenn diese 120 Zeichen I aufweist, in sieben Abstands- bzw. Bewegungsgruppen unterteilt I sein. Von der jeweiligen Ausgangsposition ausgehend, sind der Gruppe 1 beispielsweise die Zeichenabstände zwischen O bis 6 zugeordnet; die Gruppe 2 umfaßt die Zeichenabstände bzw. Bewegungsstrecken 7 bis 12, die Gruppe 3 die Abstände 13 bis 20, die Gruppe 4 ist für die Zeichenabstände 21 bis 30 zuständig. Bei den folgenden Gruppen erweitert sich der Abstandsbereich jeweils um 10 Zeichen. Der Gruppe 1, welche die kurzen Bewegungsstrecken .oder die Abstände 0 bis 6 zwischen den Zeichen für jede Bewe-.gungsrichtung vorwärts oder rückwärts zugeordnet sind und die sich auf die jeweilige Ausgangsposition beziehen, benötigen keine Korrektur der Beschleunigungssignale M, v/eil bei diesen kurzen Bewegungsstrecken die Typenscheibe schneller auf die Zielposition eingestellt ist als sich der Typenblock 1 in Zeilenrichtung zur nächsten Druckstelle bewegt. Obwohl die Korrektur der Basis-Anzahl M der Beschleunigungssignale errechnet werden .kann unter Zugrundlegung des wirklichen Wertes vom Abstand Bs-Cs gemäß Fig. 2, ergibt sich eine vereinfachte Steuermöglichkeit durch eine Spezifizierung der kalkulierten Korrektur, die für einen Betriebszyklus, entweder 0, plus 1 oder minus 1 ist.

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Fi-gV ί, is4 der vieafteni Beweg^M§öpiaö& des
und zeigt die Anzahl· de·* e*£ör'ä£iid£il£n

welche man. benötigt,« um den Motor" in^: die "Zielstellung zu"
nachdem der Motor am Ende dör- dritten BetMebsraKa^e angela
■.ist, in. Weicher er * eine niedrige!Geschwindigkeit auf weist.-
^r> Fig.-, 3 zeigt in der Ordinate die Anzahl der eriarderliehen
: te _r um den Motor in die Zielstellung zu drehen irf Abhängigkeit
: von der Gruppen-Unterteilung der vorstehend erläuterten'Belegungs-

', strecken, die den Zeichenabständen zwischen zwei Drückpositionen
j entsprechen. Die untere durchgezogene treppenförmige Kurve' ä
! ist eine Grenze, die den verschiedenen Gruppen 1 bis 7 zugeord-
! net ist und sie gibt an, wieviel Schritte in der Stopp-Phase'der . ¹ Motor ausführen muß, um ins Ziel zu gelangen/ ausgehend' von d^er
niedrigen-. Geschwindigkeit am Ende der dritten Beweguhgsbhase 'des ! Antriebes. Die gestrichelt gezeichnete Kurve b definiert den Ver- > stärkungseffkt und den Streubereich der niedrigen Geschwindxg- ι keit am !Ende der BewegungsDhase. Der vorstehend erwähnte Ver-, Stärkungseffekt ergibt sich in gewissen Betriebsfallen\ wenn ι ; auf ein addiertes korrektur-Beschleunigungssiijnäl Mc hin, das " i ; etwas zu stark ist, eine Ergänzung durch ein entsprechendes Brems-i

signal zweckmäßig wäre, um die gewünschte"mittlere niedrige Ge-, schv7indigkeit in der dritten Betriebsphase zu bekommen. Die rieh- ] tige Korrektur durch die Beschleunigungssignale Mc ist durch"" die
folgend erwähnten Zustände definierbar: Wenn bei der niedrii gen Geschwindigkeit V die Zahl der erforderlichen Schritte klei-
! ner ist als die Zahl, welche durch die Kurve a für jede Gruppe
^! der'Bewegungsstrecken definiert ist, dann sollte eine Korrektur
I der Beschleunigungssignale erfolgen, die deren Anzahl entsprechend I verringert. In anderen Worten erläutert, die Korrektur sollte

minus ein Beschleunigungsimpuls betragen. Wenn die Zahl der
I Motorschritte bei der niedrigen Geschwindigkeit größer ist als
, die Werte, die der Grenzkurve C der Fig. 3 zugeordnet sind, dann
sollte die Korrektur plus ein Beschleunigungssignal betragen. Für

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Motorschritte, welche im niedrigen Geschwindigkeitsbereich zwischen den Kurven a und c der Fig. 3 liegen, ist keine Änderung bzw. Korrektur der Anzahl von Beschleunigungssignalen erforderlich.

Das schematische Schaltbild, Fig. 4, zeigt ein Beispiel einer Schaltungsanordnung für ein flexibles Steuerungssystem eines Schrittmotors, um diesen an die jeweiligen Betriebszustände anzupassen und um die möglichst kürzeste Laufzeit für die verschiedenen Bewegungsstrecken sowie eine präzise Positionierung des Motors in der Zielstellung zu erhalten. In diesem Schaltbild, Fig. 4, ist der Schaltungsteil, welcher oberhalb der kräftigen und gestrichelt gezeichneten Trennlinie liegt, der Erzeugung von fixierten bzw. festen Steuerdaten zugeordnet, während der untere Schaltungsteil für die Korrektur der fixen Steuerungsdaten zuständig ist und die veränderbaren Steuerungsdaten liefert, welche die Betriebszustände des Antriebssystemes berücksichtigen. Diese flexiblen Steuerungsdaten werden den fixen Steuerungsdaten als Korrektur hinzugefügt, um letztlich ein flexibles Steuerungssystem für den Antrieb zu erhalten, welches sich den jeweiligen Betriebszuständen anpaßt und gewährleistet, daß die einzelnen Bewegungsstrecken in kürzest möglicher Zeit durchlaufen werden und der Motor genau ohne Pendelschwingungen in die Zielstellung einläuft. Wenn sich die Typenscheibe 4 von einer beliebigen Ausgangsstellung in eine der vielen möglichen Zielstellungen bewegen soll, denen jeweils, eine binäre Kennzahl zur Identifizierung zugeordnet ist, wird die jeweilige Länge der Bewegungsstrecke bzw. deren Winkel und die kürzeste Bewegungsrichtung in einer Recheneinheit 20 aus den Identifizierungsdaten berechnet. Diese Recheneinheit 20 bestimmt 'für jede der gewählten Bewegungsecken erstens die Zahl der erforderlichen Motorschritte und zweitens die Drehrichtung, welche zweckmäßig ist, um die neue Zielstellung in kürzester Zeit zu erreichen.

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Solche Recheneinheiten 20 sind bekannt. Ein Beispiel ist in der Fig. 5 dargestellt und wird nachstehend kurz erläutert. Die beiden Kennzahlen der Ausgangsstellung Pp und der nächsten Zielstellung Pn werden in einem Addierer 21 kombiniert, wobei das Vorzeichen der Ausgangsstellung Pp vor der Addierung geändert wurde. Das Vorzeichen gibt die Richtung der neuen Zielstellung an. Die Änderung des Vorzeichens erlaubt, daß in der Recheneinheit 20 einfache Addier-Schaltkreise zur Durchführung der Subtraktion verwendet werden können. Bei der Annahme, daß beispielsweise die Typenscheibe 120 Schriftzeichen aufweist,- ist es zweckmäßig, daß der Motor die Typenscheibe auf der kürzest möglichen Bewegungs™ ! strecke in die Druckstellung für das nächste zu druckende Schrift- ! zeichen dreht. Nach der Addition von Pp und Pn wird das erhaltene • Ergebnis zu einem Dekodierer 22 übertragen, der aus diesem Er- ^: gebnis Steuerdaten für die Größe der Bewegungsstrecke und die Drehrichtung des Motors bildet. Wenn zwischen Pp und Pn eine Differenz besteht, die im Bereich zwischen -60 Schritten und ι +60 Schritten liegt, dann wird das Steuersignal und das Vorzeichen für die folgende Motorbewegung direkt durch ein mehradriges Kabel zur ODER-Schaltung 23 übertragen. Ist jedoch die Differenz kleiner als -60, dann werden zu dieser Differenz 120 Einheiten hinzu addiert, so daß letzlich der Motor ein Steuersignal empfängt, das diesen in Gegenrichtung dreht, wobei er eine Bewegung ausführt, die kleiner ist als eine halbe Umdrehung der Typenscheibe 4. Das Ausgangssignal vom Addierer 24a gelangt ebenfalls zu einem Eingang der ODER-Schaltung 23. Erkennt der Dekodierer 22, daß die Differenz größer ist als +60, dann wird diese Differenz in einer Subtraktionsschaltung 24b von einem Wert 120 Einheiten abgezogen und ein Steuersignal gebildet, das auf ähaliclie Weis® wie bereits vorstehend erwähnt, die zweckmäßigst Bewegungsrichtung für den Motor bsw. die Typenscheibe bestimmt, um die kürse~ ste Bewegungsstrecke sts erhalten. Auch dieses Steuersignal gelasgt

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auf einen Eingang der ODER-Schaltung 23, welche mit einem zweiten Detektor 25 verbunden ist, der aus diesem von der ODER-Schaltung 23 gelieferten Steuersignalen ausgangsseitig jeweils ein Kommandosignal für die Drehrichtung des Motors und ein Erregersignal liefert, das proportional zur Größe der Bewegungsstrecke des Motors bzw. der Typenscheibe ist.

Bei der folgenden Beschreibung, welche unter Bezugnahme auf das Schaltbild Fig. 4 fortgesetzt wird, ist angenommen, daß für eine Drehrichtung des Motors is Rechtsdrehsinn ein positives Vorzeichen zuständig ist und daß ein negatives Vorzeichen einem Links-Drehsinn des Motors entspricht. Die bekannte Recheneinheit 20 liefert somit an ihrem Ausgang Steuersignale, welche den Drehsinn des Motors und die Anzahl der auszuführenden Motorschritte für

eine bestimmte Bewegungsstrecke bestimmen. Das die Drehrichtung j des Motors bestimmende Steuerungssignal gelangt direkt zum Motor- ! treiber 26, welche beispielsweise in seiner Ausführung durch die Fig. 8 in der amerikanischen Patentschrift 3 636 429 bekannt ist. Die errechnete Anzahl N der erforderlichen Motorschritte, für eine Bewegungsstrecke wird zu einer Subtraktions-Schaltung 27 geliefert, in welcher N um zwei Schritte reduziert wird. Das Ergebnis der erforderlichen Motorschritte N-2 wird in einem Stopp-Zähler 28 gespeichert, welcher folgend als 1. Zähler bezeichnet wird. Die Gesamt-Anzahl N der erforderlichen Motorsehrit te für eine Bewegungsstrecke wird auch in eine Beschleunigungsschaltung 29 eingegeben, die in Abhängigkeit von N die Basis-Anzahl der Beschleunigungssignale M festlegte aus der Schaltung 9 V7is"d die Anzahl voa M-Bessfoleunigungssignalen snfcnommen_ff die MotGusofesitteia angeordnet siad_ff woleh® <ä©a Motor aus gessjGEüsliUBig in die neue li©lstellwng In

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Schaltblock 29 adressiert wird, liefert er die Beschleunigungssignale M, die wiederum auf einen Korrektur-Speicher 30 einwirken, der in Abhängigkeit vom Betriebszustand des Antriebes die erforderliche Anzahl von Korrektur-Beschleunigungssignalen Mc zu M addiert. Zu diesem Zeitpunkt wird angenommen, daß der Korrekturspeicher 30 einen Korrekturwert Mc enthält, welcher zum Wert M addiert wird. Wird der Wert M zuerst im Beschleunigungs-Block 29 gespeichert, dann ist es zweckmäßig, daß dieser Wert von M kleiner gewählt wird als die erforderliche Anzahl von Beschleunigungsschritten für eine bestimmte Bewegungsstrecke. Dadurch sind im Korrekturspeicher 30 einfachere Schaltkreise verwendbar und es wird sichergestellt, daß alle Werte Mc in diesem Speicher 30 positiv sind. Die Gesamtzahl der modifizierten Beschleunigungssignale, welche Motorschritten entsprechen und welche aus den Werten von M und Mc durch Addition gebildet wurden, werden in den Beschleunigungszähler 31 eingegeben, welcher auch als zweiter Zähler bezeichnet ist.

Der Schrittmotor 3 wird durch ein nichtdargestelltes Kommandosignal gestartet, das zu der Zeit erscheint, wenn die nächste Druckposition als neue Zielstellung, dargestellt durch die binäre Kennziffer auf die Recheneinheit 20, eingegeben wird. Wenn die Steuerdaten für das nächste zu druckende Zeichen auf die Recheneinheit 20 einwirken, bestimmt dieser Schaltungsblock die Drehrichtung des Motors und die Größe der Bewegungsstrecke, d.h. die Anzahl der erforderlichen Motorschritte. Diese Information über die Größe der Bewegungsstrecke bzw. die Größe des Abstandes werden als Signal auch auf einen Schaltungsblock eingegeben, welcher als Gruppen-Decodierer 50 bezeichnet ist. Dieser Gruppen-Decodierer 50 enthält ausgangsseitig eine ODER-Schaltung, die ein Startsignal liefert, wenn der Wert N für die bedingten Motorschritte im Bereich der Gruppen 2 bis 7 liegt. Dieses Startsignal erscheint auf der Leitung 33 und aktiviert zwei parallel geschattete monostabile Kippschalter 34 und 35. Das Ausgangssignal vom M.K. 34 gelangt über eine ODER-Schaltung 36 und eine ODER-Schal-

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tung 32a zur Treiberschaltung 26 des Motors, der daraufhin den Motor in Vorwärtsrichtung bewegt. Der II.K. 35 erzeugt über einen Inverter 37 ein Signal, das einen M.K. 38 aktiviert.- dessen Ausgangssignal als Einschubsignal über die beiden ODER-Schaltungen 36 und 32a ebenfalls zum Motortreiber 26 gelangt. Durch diese Schaltungsanordnung werden aus dem Startsignal zwei Errec;erimpulse für die Treiberschaltung 26 abgeleitet, von denen der erste als Startimpuls und der zweite als Beschleunigungsimpuls dient.

Wenn N einem Wert entspricht der zur Gruppe 1 gehört, dann ist es nicht erforderlich, die Korrekturschaltung für die flexible und anpassungsfähige Steuereinrichtung zu aktivieren. Bei Bewe·- gungsstrecken, die zur Gruppe 1 zählen, kann auf gewöhnliche Weise wie bisher üblich, die Motorsteuerung für kurz'e Strecken erfolgen. Bei kurzen Bewegungsstrecken, welche zur Gruppe 1 gehören, wird der zugeordnete Schaltungsblock 32 aktiviert, wenn vom Detektor 50 ein der Gruppe 1 entsprechendes Signal und gleichzeitig ein Abstandssignal N von der Recheneinheit 20 auf den Schaltungsblock 32 einwirken, dann liefert dieser über die ODER-Schaltung 32a direkt ein Startsignal zum Motortreiber 26.

Wie bereits erwähnt wurde, ist auf der Welle des Schrittmotors 3 außer dem Typenrad 4 auch eine Emitterscheibe 5 vom Geber 39 be·· festigt, welche die Rückkopplungssignale an die Steuerschaltung liefert. Die EYitterscheibe 5 ist so ausgelegt und angeordnet_f daß der Geber 39 während der Motorbewegung bei jedem Motorschritt ■ ein Rückkopplungssignal erzeugt. Wenn sich der Motor bewegt, werden die vom Geber 39 erzeugten Rückkopplungssignale auf je- I

weils einen Eingang des Stopp-Zählers 28 (1. Zähler) und des Be- J schleunigungs-Zählers 31 (2. Zähler) gegeben und sie veranlassen , in diesen beiden Zählern 28 und 31 eine Rückwärts-Zählung in ' Richtung zum Nullwert hin, solange sich der Motor dreht. Diese Rückkopplungssignale bewirken außerdem auch, daß die Steuereinrichtung an den Motortreiber 26 zum Lauf des Motors über eine ι

bestimmte Bewegungsstrecke für jeden Motorschritt die aufeinan™ ι

i derfolgenden, den Motor in Vorwärtsrichtung treibenden Erreger-

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impulse liefert. Zu diesem Zweck liegen die Rückkopplungsimpulse an dein einen Eingang einer UND-Schaltung 40 an. Am zweiten Eingang dieser UND-Schaltung 40 liegt ein Signal vom Inverter 60 an, das vorhanden ist, solange der Stopp-Zähler 28 (1. Zähler) nicht auf seiner Null-Stellung steht. Dies bedeutet,- die UND-Schaltung 40 ist, solange kein Stopp· Signal vorhanden ist, leitend und sie überträgt die Rückkopplungssignale auf einen Eingang einer UKD-Schaltung 41, die leitend ist, wenn an dem anderen Eingang dieser UIiD -Schaltung 41 kein Brems -Signal anliegt, welches vom Beschleunigungs-Zähler 31 (2. Zähler) geliefert wird. Ein derartiges Breras-Signal wird vom Beschleunigungs-Zähler 31 nur in dessen Hull- Stellung erzeugt, d.h. erst nachdem das letzte Beschlaunigungssignal von der Gesamtzahl der an diesen Zähler 31 eingestellten Beschleunigungssignale M+2-Ic den Motor in der ersten Bewegungsphase beschleunigte. Liegt dieses Brems Signal nicht am monostabilen Kippschalter 42 an, dann erzeucjt der mit diesem verbundene Inverter 43 ein Ausgangssignal, das die UND-Schaltung in den Leitzustand schaltet, wodurch die Rückkopplungssignale durch die UTTD-SchaltuiKj 41 , die ODER-Schaltungen 36 und 32a zum „lotortreiber 26 gelangen, nachdem in der ersten Bewegungsphase des Motors die für diese Bewegungsstrecke spezifizierte Gesamtzahl der Beschleunigungssignale M+Hc auf den Motor einwirkte, steht am Ende dieses Beschleunigungsvorgangs der Beschleunigungs--Zähler 31 (2. Zähler) auf Null und er erzeugt ein Brems--Signal, das am 11.K. 42 anliegt. Das Breiassignal aktiviert kurzzeitig den ' ¹LK. 42, dar daraufhin ein Ausgangssignal erzeuc;t, dessen seit- ; liehe Länge so gewählt ist, daß der Inverter 43 über eine Zeitspanne,- die zwei RückkopplungsSignalen entspricht ,· die UWD-Schaltung 41 sperrt. Durch die Blockierung von zwei Rückkopplungssignalen v/ird erreicht, daß sich der Phasenwinkel von den folgend < angelegten Schrittimpulsen des Motors ändert. ITach dem Ende des Ausgangsiippulses vorn Ii.K. 42 wird die UITD-Schaltung 41 wieder leitend und die RückkonOlimgssignale, welche über diese UND--Schal tung 41 zum Treiber 26 gelangen, wirken in einer anderen Phasenlage auf den iioter ein. Dieser Phasenwinkel ist so gewählt, daß der Ilotor gebremst wird und langsamer läuft.

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Vorstehend wurde kurz erläutert, daß zur Änderung der Phasenlage eine kurzzeitige Blockierung in der Lieferung von Rückkopplungs-Signalen vorgenommen wurde und diese Blockierung durch die Aktivierung des M.K. 42 erreicht wurde. Diese kurzzeitige Blockierung der den Motor erregenden Signale kann außer mit dem M.K. 42 auch durch andere Schaltungseinrichtungen,- z.B. durch Trigger schaltungen, erfolgen. Die nach der Blockierung auf dem Treiber 26 bzw. dem Motor 3 einwirkenden Schrittimpulse bewirken aufgrund der geänderten Phasenlage, eine weitere Bremsung der Motorgeschwindigkeit auf einen vorbestimmten Wert. Gleichzeitig vermindern diese bremsenden Rückkopplungssignale auch den Zählwert im Stopp-Zähler 28 (1. Zähler).

Wenn der Beschleunigungs· Zähler 31 (2. Zähler), am Ende der ersten Bewegungsphase das Bremssignal liefert, dann gelangt dieses auch zu einem Detektor 44,. welcher für die niedrige Geschwindigkeit des Motors am Ende der zweiten Bewegungsphase des Motors _r die der Brems zeit des Motors entspricht,- zuständig ist. Dieser Geschwindigkeitsdetektor 44 überwacht die Motorgeschwindigkeit während der Bremsphase und er fühlt die Zeitdauer ab, welcher der Motor benötigt, um die vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit zu erreichen. Dieser Geschwindigkeits-Detektor 44 dient zur überwachung der niedrigen Geschwindigkeit und zur Bestimmung der Bremszeit und er wirkt als Torschalter für zeitgenaue Taktsignale, welche an einem Eingang des Geschwindigkeitsdetektors 44 anliegen. Sobald am Ende der Beschleunigungsphase des Motors das dem Beginn der Bremsphase entspricht, das vom Beschleunigungs-Zähler 31 erzeugte Bremssignal am Geschwindigkeitsdetektor 44 anliegt, ist dieser für die Taktsignale durchlässig.Diese Taktsignale gelangen zu einem internen Additionszähler, der von der Ausgangsstellung O beginnend, die Taktsignale addiert. Dieser Additionszähler wird von jedem Rückkopplungssignal, das vom Geber 39 geliefert wird, auf Null zurückgestellt. Durch diese Zählweise wird die Zeitdauer der Lücke zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rück-.kopplungssignalen gemessen. Durch die Fixierung des Additions-Zählers auf einen vorgegebenen Grenzwert, welcher der niedrigen

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Soll-Geschwindigkeit entspricht, ist auf der Leitung 45 ein Signal erhältlich, wenn die Rückkopplungssignale selten erscheinen. Das vom Geschwindigkeitsdetektor 44 erzeugte Signal aktiviert einen monostabilen Kippschalter 46, welcher dazu dient, einen zusätzlichen Impuls für den Motortreiber 26 zu injizieren, wenn die vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit am Ende der Bremsphase erreicht ist. Dieser zusätzlich injizierte Impuls dient dazu, die Phasenlage der Rückkopplungssignale in Bezug zur Motorerregung zu ändern, so daß sich der Motor mit einer konstanten niedrigen Geschwindigkeit weiter bewegt. Der Motor führt mit dieser niedrigen Geschwindigkeit noch so lange Vorwärtsschritte aus, bis der Stopp- ! Zähler 28 den Zählwert O aufweist und daraufhin das Stopp-Signal

I ι

! erzeugt. Der Geschwindigkeitsdetektor 44 kann auf eine gewünschte niedrige Geschwindigkeit so eingestellt werden, daß kurz nach diesem Grenzwert der Stopp-Zähler 28 das Stopp-Signal liefert. ;

Das auf der Leitung 45 erscheinende Steuersignal, welches dem ; Soll-Wert der niedrigen Motorgeschwindigkeit zugeordnet ist und ¹ das vom Detektor 44 geliefert wird, dient zur Steuerung des zu-■ sätzlichen Schaltungsteiles im Schaltbild der Fig. 4, welcher unterhalb des Trennstriches dargestellt ist und zur flexiblen j Anpassung des Steuerungssystems an die jeweiligen Betriebszuj stände vorgesehen ist. Dieses auf der Leitung 45 erscheinende, i der niedrigen Geschwindigkeit zugeordnete Steuersignal, liegt auch an einem Eingang einer UND-Schaltung 47 und bereitet dadurch diese vor. Am zweiten Eingang dieser UND-Schaltung 47 liegt ein zweites Steuersignal an, das von einem Inverter 48 geliefert wird, wenn kein Stopp-Signal vom Stopp-Zähler 28 vorhanden ist. Am dritten Eingang dieser UND-Schaltung 47 liegen die vom Geber 39 erzeugten Rückkopplungssignale an und diese gelangen durch die UND-Schaltung 47 zu einem Zähler 49, wenn die beiden anderen die UND-Schaltung 47 vorbereitenden Signale vom Detektor 44 und Inverter 48 vorhanden sind, welche in der dritten Bewegungs phase des Motors erscheinen. Die in dieser dritten Bewegungsphase des Motors erscheinenden Rückkopplungssignale gelangen zum Zähler

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49, der diese Rückkopplungssignale so lange addiert, bis der Stopp-Zähler 28 (4.Zähler), das Stopp-Signal erzeugt, worauf der Inverter 48 die UND-Schaltung 47 sperrt. Der im Zähler 49 angesammelte Zählbetrag entspricht einem der Schrittwerte, welche im Diagramm Fig. 3 den einzelnen Gruppen der Bewegungsstrecken zuerkannt ist. Das vom Stopp-Zähler 28 erzeugte Stopp-Signal liegt auch an einer UND-Schaltung 54 an, die leitend wird und den Durchtritt von anliegenden zeitgenauen Taktsignalen ermöglicht, welche zum Zähler 49 gelangen und dessen Zählwert taktweise vermindern. Der Zählwert im Zähler 49 wird durch die Einwirkung der Taktsignale ausgelesen, wobei durch Übertragung die Zählsignale über eine aktivierte UND-Schaltung 55 jeweils auf eine von verschiedenen Vergleichs-Zählschaltung 53-2 bis 53-7 gelangen. Die Öffnungszeit für das Tor 55 zu den Vergleichs-Zählschaltkreisen 53-2 entspricht dem Gruppensignal des Decodierers 50, der zur gleichen Zeit aktiviert ist.

Wie bereits bei der Kurzbeschreibung der Recheneinheit 20 im Schaltbild der Fig. 4 erklärt wurde, welcher die Gesamtschritt- j zahl N der erforderlichen Motorschritte für eine Bewegungsstrecke ι bestimmt, wird dieser Schrittwert N auch zum Gruppen-Decodierer 50 übertragen, zwecks Bestimmung durch diesen zu welcher der Gruppen dieser Schrittwert N gehört. Nach der Decodierung bzw. Zuordnung des Schrittwertes N ist einer der Gruppen-Einstellschaltkreise 51-2 bis 51-7 aktiviert. Diese Gruppen-Einstellschaltkreise 51-2 bis 51-7, welche zur Einstellung des Korrekturfaktors für die Gesamtzahl der Beschleunigungssignale des Motors dienen, sind im unteren Teil des Schaltbildes Fig. 4 dargestellt und durch eine gestrichelte Begrenzungslinie zusammengefaßt.Die Einstellung einer der Gruppen-Einstellschaltungen 51-2 bis 51-7 bewirkt, daß in einer solchen Schaltungsanordnung je ein Schaltkreis 52a für einen oberen Grenzwert und ein zweiter Schaltkreis 52b für einen unteren Grenzwert aktiviert werden. Jeder dieser Grenzwertschaltkreise 52a, 52b gibt die Grenze für die Anzahl der Beschleunigungs signale an, bei deren Überschreitung eine Korrektur in der Anzahl der Beschleunigungssignale erforderlich ist. Im Bereich zwischen

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dem oberen und dem unteren Grenzwert ist es nicht notwendig, eine Korrektur in der Anzahl der berechneten Beschleunigungssignale vorzunehmen. Nachdem der Zähler 49 schrittweise durch Rückwärtszählung seinen Null-Wert erreicht hat,- wobei die Zählwerte in die Vergleichs-Zählschaltkreise 53-2 übertragen wurden, erzeugt der Zähler 49 in seiner Null-Stellung ein Ausgangssignal, das jeweils an einem Eingang der beiden UND-Schaltungen 56 und 57 in den Einstell-Schaltkreisen 51-2 bis 52-7 anliegt. Durch dieses Null-Signal vom Zähler 49 werden die beiden UND-Schaltungen 56 und 57 leitend, wodurch die Ausgangssignale von der Schaltungsanordnung 52a für den oberen Grenzwert und der Schaltungsanordnung 52b vom unteren Grenzwert durch diese beiden UND-Schaltungen 56, 57 in den Vergleichszähler 53-2 gelangen zwecks Vergleich, in Übereinstimmung mit den Grenzen, wie sie in dem Diagramm der Fig. 3 dargestellt sind. Aufgrund dieses Vergleiches erfolgt im Speicher 30 eine Korrektur in der Anzahl der Beschleunigungssignale für den Motor entweder um plus ein Beschleunigungssignal oder um minus ein Beschleunigungssignal. Dieser Korrekturvorgang wird anhand des speziellen Prinzipschaltbildes Fig. 6 noch ausführlicher beschrieben. Dieser neue Wert für die Gesamtzahl der Beschleunigungssignale wird beim nächsten folgenden Kommandosignale für den Schrittmotor verwendet, wenn die errechnete Gesamtschrittzahl N des Motors wieder in die gleiche Gruppe der Bewegungsstrecke fällt, welche soeben korrigiert wurde.

Die Modifizierung für die Gesamtzahl der Beschleunigungsschritte erfolgt im Speicher 30 nacheinander in Einzelschritten, um zu vermeiden, daß eine Überkorrektur bei den von der Normalcha·- ■rakteristik abweichenden Betriebszustände auftritt. Außerdem ermöglicht diese Art der Korrektur die Verwendung von relativ einfachen Schaltkreisen.

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j
Wenn während der Drehung des Motors vom Geber 39 eine entsprechend^ Anzahl von Rück-kopplungssignalen auf den Stopp -Zähler 28 einwirken; und dieser in seiner Null-Stellung das Stopp-Signal erzeugt, be- > wirkt dieses über den Inverter 48 eine kurzzeitige Blockierung ' der UND-Schaltung 47 sowie eine Sperrung der UND-Schaltung 40 j durch den Inverter 60 wie dies bereits vorstehend erwähnt wurde. ', '■ Das Stopp-Signal bewirkt außerdem, daß die monostabile Kippschal- ; tung 61 einen Impuls erzeugt, der eine erste zeitliche Verzöge- j irung verursacht, um den Phasenwinkel für die Motorsteuerimpulse .

izu ändern. Wenn der vom M.K. 61 erzeugte Impuls endet, erzeugt , er an dem in Reihe liegenden Inverter 62 ein Signal, das eine ^; monostabile Kippschaltung 63 anstößt, welche daraufhin einen : ersten Stopp-Impuls erzeugt. Dieser Stopp-Impuls gelangt über \ die beiden ODER-Schaltungen 36 und 32a zum Treiber 26. Dieser im ι M.K. 63 erzeugte Impuls liegt auch an einem Inverter 64 an. dessenj Ausgangssignal eine monostabile Kippschaltung 65 anstößt, die ein zweites verzögertes Stopp-Signal abgibt, nach dessen Ende durch iein Signal eines Inverters 66 eine andere monostabile Kippschaltung 67 aktiviert wird. Diese raonostabile Kippschaltung 67 er- ;zeugt den letzten Erregungsimpuls für den Motor, um diesen in !seiner Zielstellung festzuhalten.

Das Prinzipschaltbild Fig. 6 zeigt die Schaltungsanordnung des :Speichers 30, der dazu dient _r die Korrekturwerte Mc für die Be-

ιschleunigungssignale festzuhalten, welche zu der Basiszahl M der Beschleunigungssignale addiert werden. Der Korrekturspeicher 30 enthält eine Anzahl reversibler Zähler 30-2 bis 30-7, wobei jeweils ein solcher Zähler einer Gruppe von Motorschritten bzw. Bewegungsstrecken zugeordnet ist. Durch eine Aktivierung entweder der Plus- oder Minus-Eingangsleitungen zu diesen Zählern erhöht oder vermindert sich der Zählwert des zugeordneten Zählers 30-2 bis 30-7 in Übereinstimmung mit dem Vergleichssignal, welches von den Vergleichswählschaltkreisen 53 (FIg₅₁ 4) für diese Gruppe geliefert wird . Wenn auf ein Koinmandosignal hin der Schrittmotor von j einer beliebigen Ausgangsstellung zu einer neuen Zielposition sich

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bewegen soll, aktiviert die Zahl N, die der Gesamtzahl der Motorschritte für die Bewegungsstrecke entspricht, eine der Ausgangsleitungen vom Gruppen-Decodierer 50 (Fig. 4). Dieses Signal auf der Ausgangsleitung bereitet von den UND-Schaltungen 70-2 bis 70-7, die zu dieser Gruppe zugeordnete UND-Schaltung vor, so daß, sobald auf der Leitung 71 zur bestimmten Zeit das Torsignal erscheint, die angesteuerte UND-Schaltung voll in den Leitzustand schaltet. Sobald diese UND-Schaltung leitet, wird der Korrektur Mc für die Beschleunigungssignale vom zugeordneten Gruppenzähler 30-2 bis 30-7 durch die aktivierte UND-Schaltung (70-2 bis 70-7) und die ODER-Schaltung 72 in den Abnahmezähler 73 übertragen. Der Basiswert M für die Beschleunigungssignale gelangt durch die aktivierte UND-Schaltung 74 zum Zuwachszähler 75. Bei einer UND-Schaltung 76 liegen an einem Eingang die in stetiger Folge erschei nenden Taktsignale an, während am anderen Eingang dieser UND-Schaltung 76 das invertierte Ausgangssignal vom Abnahmezähler 73 anliegt. Solange der Abnahmezähler nicht auf den Zählwert 0 eingestellt ist, leitet die UND-Schaltung 76 die Taktimpulse zu beiden Zählern 73 und 75. Sobald der Abnahmezähler 73 den Null-Wert erreicht, bewirkt sein Ausgangssignal eine Sperrung der UND-Schaltun 76 durch ein Signal des Inverters 77. Andererseits bewirkt das Null-Ausgangssignal vom Abnahmezähler 73, daß die UND-Schaltung 78 zur Leitung vorbereitet wird. Zur Basiszahl M der Beschleunigungssignale für den Motor, welche in den Zuwachszähler 75 eingegeben wurden, wird nun durch die Übertragung des Korrekturwertes Mc vom Abnahmezähler 73 in der UND-Schaltung 78 die resultierende Summe der Beschleunigungssignale M+Mc gebildet, welche vom Ausgang dieser UND-Schaltung 78 in den Beschleunigungszähler 31 (2. Zähler) eingegeben wird.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

Steuerungssystem für einen Schrittmotor zum Antrieb einer Last von einer beliebigen Ausgangsstellung in eine Zielstellung, enthaltend:

eine Recheneinheit/ die in Abhängigkeit von der Größe der Bewegungsstrecke erstens das Steuersignal für die Drehrichtung des Motors liefert, zweitens die Gesamtanzahl N der erforderlichen Motorschritte für diese Betriebsstrecke angibt und den Wert N an einem ersten Zähler einstellt und die drittens in Abhängigkeit von der Gesamtschrittzahl N die erforderliche Anzahl M der Beschleunigungssi-gnale für den Motor bestimmt und diese in einen zweiten Zähler speichert _f

einen mit dem Antrieb gekoppelten Ste1lungsgeber, der bei jedem Motorschritt wenigstens ein Rückkopplungssignal an die beiden Zähler, die Steuerschaltung und in gesteuerter Folge an den Motortreiber liefert, eine beim Start aktivierte Beschleunigungsschaltung, die gesteuert von den gespeicherten Beschleunigungssignalen aus den Rückkopplungssignalen eine Folge von den Motor beschleunigender Impulse bildet,

eine am Ende der Beschleunigungsphase aktivierte Bremsschaltung, die zur Verzögerung des Motors auf eine vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit die Phasenlage der auf den Motor einwirkenden Rückkopplungssignale entsprechend ändert,

eine vom ersten Zähler bei den letzten auszuführenden Motorschritten aktivierte Stopp-Schaltung, welche wenigstens einen Stopp- und einen Halte-Impuls liefert,

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dadurch gekennzeichnet, daß eine Korrektureinrichtung vor- [ gesehen ist, die in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand des Antriebes die Anzahl der Beschleunigungsi signale (M) an diesen anpaßt,

daß die Korrektureinrichtung eine von Takt- und Rückkopp- ■. lungssignalen gesteuerte Zählschaltung (44, 47, 43) enthält, die die Laufzeit des Motors bei niedriger Geschwindigkeit vom Ende der Bremsphase bis zum Erscheinen des Stopp-Signals ermittelt,,

daß wenigstens eine den Korrektionsfaktor erzeugende Vergleichsschaltung (51-2 bis 51--7) vorhanden ist, die das derf gemessenen Motorlaufzeit entsprechende Signal mit vorbestimmten oberen und unteren Grenzwerten (52a, 52b) vergleicht und die bei einer Überschreitung dieser Grenzwerte ein entsprechendes Korrektursignal in einen Korrekturspeicher (30) liefert,- der aus diesem die Korrektur-•Beschleunigungssignale (Mc) bildet und mit diesen die Basis-Beschleunigungssignale (M) modifiziert und daß der zweite Zähler (31) die modifizierte Anzahl (M+Mc) dieser Beschleunigungssignale speichert.

2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsschaltung aus der Reihenschaltung einer ersten UND-Schaltung (40), die mit einem Eingang einer zweiten UND-Schaltung (41) verbunden ist, einer ODER-Schaltung (36) und dem Motor-Treiber (26) besteht, daß der eine Eingang der ersten UND-Schaltung (40), mit dem die Rückkopplungssignale liefernden Geber (39) verbunden ist und der zweite Eingang über einen ersten Inverter (60) mit dem Ausgang des ersten Zählers (28) in Reihe liegt, daß der eine Ausgang des zweiten UND-Schalters (41) in Reihe über einen zweiten Inverter (43) und einem ersten monostabilen Kippschalter (42) mit dem Ausgang des zweiten Zählers (31) verbunden ist,

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daß der erste und zweite Zähler (28, 31) durch die auf sie ; einwirkenden Rückkopplungssignale rückwärts zählen und ! daß diese beiden Zähler (28, 31) in ihrer Null-Stellung ein Ausgangssignal liefern.

3. Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das vom zweiten Zähler (31) gelieferte Null-Signal den ersten monostabilen Kippschalter (42) aktiviert,' daß dieser einen Impuls zur kurzzeitigen Sperrung des zweiten UND-Schalters (41) erzeugt, so daß am Ende dieses Impulses die zum Motortreiber (26) und Motor gelangenden Rückkopplungssignale in Bezug auf die Motorstellung eine , den Motor lauf bremsende Phasenlage aufweisen. '.

4. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1_? 2 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Null-Ausgangsignal des zweiten Zählers (31) aktivierter Geschwindigkeitsdetektor (44) vorgesehen ist, auf dem die Rückkopplungssignale und Taktsignale einwirken,- daß dieser Detek- | tor (44) bei der der vorgegebenen niedrigen Soll-Geschwin- ' digkeit entsprechenden Motorgeschwindigkeit ein Anstoßsi- > gnal für einen zweiten monostabilen Kippschalter (46) j erzeugt,- dessen Ausgangs signal so gewählt ist, daß dieses j die Phasenlage der Rückkopplungssignale, die zum Motortreiber (26) gelangen, in Bezug zum Motor so ändert, daß die Bremswirkung aufhört.

5. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den jeweiligen Zustand der Antriebseinrichtung abfühlende Zähleinrichtung einen Zähler (49) enthält, dessen Eingang mit dem Ausgang einer UND-Schaltung (47) verbunden ist, deren drei Eingänge mit dem Ausgang des Detektors (44), über einen Inverter (48) mit dem Ausgang des ersten Zählers (28) und mit dem die Rückkopplungssignale. liefernden Geber (39) verbunden sind.

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"Jl —

6. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ι daß ein Dekodierer (50) vorgesehen ist, der die in der \ Recheneinheit (20) bestimmte Gesamtanzahl (N) der für

eine Bewegungsstrecke erforderlichen Motorschritte in bestimmte Schrittgruppen (1 bis 7) unterteilt und daß j jeder Schrittgruppe eine Vergleichsschaltung (51-2 bis 51 -7) 2:ugeordnet ist, die den Korrekturfaktor für die Beschleunigungssignale einstellt.

•7. Steuerungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, j daß jeder Schrittgruppe (1 bis 7) jeweils eine größere

Anzahl von Motorschritten zugeordnet ist. ι
8. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1, 5 oder 6,

dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichsschaltung einen ! Vergleichszähler (53--2) enthält, auf die die Ausgangs-j signale des Zählers (49) und die festen Spannungspegel der unteren Grenzwertschaltung (52b) sowie der oberen j Grenzwertschaltung (52a) einwirken. I

9. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (30) einen von den Basis-Beschleunigungssignalen (M) beeinflussten Zuwachszähler (75) und einen von der Korrektureinrichtung gesteuerten Abnahmezähler (73) enthält, daß die Ausgänge beider Zähler (73, 75) mit den Eingängen einer die modifizierte Anzahl (M+Mc) der Beschleunigungssignale liefernden UND-Schaltung (78) verbunden sind, daß der Ausgang des AbnahmeZählers (73) über einen Inverter (77) mit dem einen Eingang einer UND-Schaltung (76) verbunden ist, an deren anderen Eingang Taktsignale anliegen und daß der Ausgang dieser UND-Schaltung (76) mit dem Abnahmezähler (73) und dem Zuwachszähler (75) verbunden ist.

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