DE2716411B2 - Anordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Anordnungen zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen bestimmten Winkel werden besonders dort angewendet, wo mechanische Baueinheiten von einer ersten Lage in eine zweite Lage geschwenkt werden müssen und umgekehrt Zum Beispiel ist beim nichtmechanischen Druck erforderlich, die auf eine Papierbahn aufgebrachten Tonerbilder zu fixieren. Dazu werden sie in einer Fixierstation zwischen zwei Fixierwalzen hindurchgeführt, von denen die eine beheizt ist. Mit Hilfe der zweiten Walze wird die Papierbahn gegen die beheizte Walze angedrückt. Bei Druckunterbrechung ist es dann erforderlich, daß die zweite Walze von der ersten Walze abgeschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegung der zweiten Walze kann mit Hilfe der oben angegebenen Anordnung durchgeführt werden.

Aus der GB-PS 11 75 469 ist eine Anordnung bekannt, mit der die Stellung eines Gleichstrommotors festgelegt werden kann. Dazu wird auf der Motorwelle eine Schlitzscheibe angeordnet, die im Weg zweier Lichtschranken liegt. Der Motor hat die richtige Stellung, wenn von den beiden Lichtschranken nur eine unterbrochen ist. Sind jedoch beide Lichtschranken unterbrochen oder beide Lichtschranken nicht unterbrochen, dann ist die Stellung des Motors fehlerhaft. Von den Lichtschranken werden Signale abgeleitet, durch die die Motoransteuerung veranlaßt wird, den Gleichstrommotor in die gewünschte Stellung zu drehen. Der Motoransteuerung ist eine Steuerschaltung vorgeschaltet, die aus den Signalen von den Lichtschranken Steuersignale für die Motoransteuerung erzeugt Diese gibt Steuersignale für einen Beschleunigungsstrom und Steuersignale für einen Bremsstrom ab. Zur Dämpfung der Bewegung des Gleichstrommotors nach der Erzeugung des Beschleunigungs- bzw. Bremsstromes wird jedesmal nach Auftreten des Beschleunigungs- bzw. Bremsstromes ein Strom in entgegengesetzter Richtung durch den Gleichstrommotor geschickt, dessen Dauer von der Dauer des Beschleunigungs- bzw. Bremsstromes abhängt. Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daß hier nur

der Motor in einer bestimmten Stellung festgelegt werden kann. Die Bewegung des Motors um einen vorgebbaren Winkel ist nicht Gegenstand dieser Anordnung.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht dagegen darin, eine Anordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors anzugeben, die für Anwendungen mit mittleren Anforderungen an Geschwindigkeit und Genauigkeit eine wirtschaftliche Lösung darstellt Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs geschilderten Art gemäß den Merkmalen des Kennzeichens des Patentanspruches 1 gelöst

Die Steuerschaltung wird zweckmäßig so ausgebildet, daß bei Eintreffen eines Richtungssignales zunächst der Beschleunigungsstrom für den Gleichstrommotor eingeschaltet und nach Durchlaufen eines bestimmten Winkels, der einen Teil des vorbestimmten Drehwinkels darstellt, vom Beschleunigungsstrom auf Bremsstrom umgeschaltet wird. Bei Erreichen der Endstellung gibt der Stellungsmelder das Stellungssignal ab. Dadurch wird vom Bremsstrom auf Haltestrom umgeschaltet. Der Motor kommt in der Endstellung zum Stillstand und behält sie bei, solange das Richtungssignal nicht geändert wird.

Damit der Gleichstrommotor in der Endstellung zum Stillstand gebracht werden kann, ist es erforderlich, den Zeitpunkt bzw. Winkelwert für die Umschaltung von Beschleunigungs- auf Bremsstrom festzulegen. Hierzu kann eine monostabile Kippstufe verwendet werden, die mit dem Einschalten des Beschleunigungsstromes gestartet wird und deren Kippvorgang zum Umschalten auf den Bremsstrom herangezogen wird. Die optimale Kippzeit wird zweckmäßigerweise unter betriebsmäßiger Motorbelastung empirisch ermittelt

Der Stellungsmelder interpretiert in der Endstellung einen bestimmten kleinen Winkelbereich so, daß der Motor stromlos geschaltet wird, seine Stellung also beibehält, solange ablenkende Kräfte nicht auftreten. Wird dieser Winkelbereich nach der einen oder anderen Seite überschritten, so wird vermittels des Stellungsmelders ein Korrekturstrom von solcher Polarität eingeschaltet, daß der Motor wieder in die Endstellung dreht. Der Korrekturstrom wird zweckmäßigerweise kleiner als der Beschleunigungs- oder Bremsstrom gewählt. Für das Abweichen von der Endstellung gibt es verschiedene Gründe. Der Motor hat entweder beim Bremsen die Endstellung nicht ganz erreicht oder überlaufen oder er wurde, nachdem er bereits in der Endstellung stand, durch äußere Kraft abgedrängt.

Trifft ein entgegengesetztes Richtungscignal ein, so arbeitet die Anordnung sinngemäß in der anderen Richtung.

Bei Anwendungsfällen mit wenig konstanter Motorbelastung, d. h., daß das dem Motor abverlangte Drehmoment bei einer Betätigung kleiner und bei einer anderen Betätigung größer sein kann, ist es unter Umständen besser, wenn für die Umschaltung auf Bremsstrom nicht die Zeit, sondern der Drehwinkel definiert wird. Hierzu wird ein zusätzlicher Stellungsmelder verwendet, dessen optimale Winkellage zweckmäßigerweise bei einer mittleren Motorbelastung empirisch ermittelt wird.

Die Stellungsmelder können mit Hilfe einer auf der Welle des Gleichstrommotors angeordneten Taktscheibe und zwei Lichtschranken aufgebaut sein. Dabei tnthält die Taktscheibe ein Taktfenster, das von den Lichtschranken abgetastet wird Die eine Stellung des Gleichstrommotors, die im folgenden Anschwenkstellung genannt werden soll, ist dann erreicht, wenn die eine Flanke des Taktfensters zwischen den beiden Lichtschranken liegt und die erste Lichtschranke nicht unterbrochen, dagegen die zweite Lichtschranke unterbrochen ist Die zweite Stellung, die im folgenden Abschwenkstellung genannt wird, ist dann erreicht, wenn die andere Flanke des Taktfensters zwischen den beiden Lichtschranken liegt und die erste Lichtschranke unterbrochen, dagegen die zweite Lichtschranke nicht unterbrochen ist Damit kann aus den von den Lichtschranken abgegebenen Stellungssignalen entnommen werden, welche Stellung der Gleichstrommotor eingenommen hat

Die Motoransteuerung kann aus einer H-Schaltung mit vier Leistungstransistoren bestehen. Dabei liegen die Kollektoremitterstrecken von jeweils 2 Leistungstransistoren hintereinander zwischen einem ersten und einem zweiten BetriebspotentiaL Der Gleichstrommotor ist zwischen die Verbindungspunkte der hintereinander geschalteten Kollektoremitterstrecken der Leistungstransistoren angeordnet Es fließt somit ein Strom in der einen Richtung durch den Gleichstrommotor, wenn die einen diagonal angeordneten Leistungstransistoren leitend gesteuert sind, und zwar durch Steuersignale von der Steuerschaltung, dagegen fließt ein Strom in entgegengesetzter Richtung durch den Gleichstrommotor, wenn die anderen beiden diagonal angeordneten Leistungstransistoren leitend gesteuert sind.

Der kleinere Wert des Korrekturstromes kann dadurch erreicht werden, daß parallel zu der Kollektoremitterstrecke von jeweils einem der Leistungstransistoren, die zur Ermöglichung eines Stromes durch den Motor zusammenwirken, ein Widerstand angeordnet ist, und der zugeordnete Leistungstransistor auch gesperrt bleibt wenn der diagonal liegende Leistungstransistor leitend gesteuert ist.
Die Steuerschaltung kann aus den bereits genannten monostabilen Kippschaltungen und einer Dekodierschlaltung bestehen. Durch die monostabilen Kippschaltungen werden Ausgangssignale erzeugt, durch deren Dauer die Dauer des Beschleunigungsstromes und des Bremsstromes festgelegt wird. Der Decodierschaltung werden die Ausgangssignale von den monostabilen Kippstufen, das Richtungssignal und die Stellungssignale zugeführt. Sie erzeugt aus diesen Signalen die Steuersignale für die Motoransteuerung. Die Decodierschaltung kann ais programmierbarer Speicher ausgeführt sein.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Zeitdauer des Beschleunigungsstromes und des Bremsstromes nicht zeitlich vorprogrammiert, sondern wegabhängig über einen zusätzlichen Weggeber gesteuert. Dazu kann eine dritte Lichtschranke im Bereich der Taktscheibe angeordnet werden. Zwischen der monostabilen Kippschaltung und der Decodierschaltung wird dann ein Vorwärts-Rückwärtszähler angeordnet, der, angesteuert von einem Taktsignal, nach Auftreten einer Flanke des Richtungssignals in Vorwärtsrichtung zählt, und zwar so lange, bis die dritte Lichtschranke ein Signal abgibt. Von diesem Zeitpunkt an zählt der Vorwärts-Rückwärtszähler wieder zurück, und bei Erreichen des Zählerstandes 0 wird das Ausgangssignal der ersten monostabilen Kippstufe abgeschaltet. Damit ist der Zeitpunkt des Abschaltens des Ausgangssignals der ersten monostabilen Kippschaltung abhängig von der mechanischen

Belastung des Motors.

Anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Gleichstrommotors mit den Stellungsmeldern,

F i g. 2 und 3 zwei verschiedene Stellungen der Stellungsmelder,

Fig.4 eine Steuerschaltung mit der Motoransteuerung für den Gleichstrommotor, ι ο

Fig.5 ein Impulsdiagramm mit den in der Steuerschaltung auftretenden Signalen,

F i g. 6 und 7 eine Ausführung der Steuerschaltung,

F i g. 8 die Ausführung der Stellungsmelder für den Fall, daß die Beschleunigung des Gleichstrommotors wegabhängig gesteuert wird, und zwar in der Abschwenkstellung,

Fig.9 die Anordnung der Stellungsmelder bei wegabhängig gesteuerter Beschleunigung in Anschwenkstellung,

F i g. 10,11 und 12 Schaltungsanordnungen, die für die wegabhängig gesteuerte Beschleunigung notwendig sind.

F i g. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung des Gleichstrommotors und der Stellungsmelder. Der Gleichstrommotor ist mit GMbezeichnet die Stellungsmelder mit SM. Die Stellungsmelder SM bestehen aus einer Taktscheibe TK und zwei Lichtschranken L 1 und L 2. Die Taktscheibe TK ist auf einer Welle WL des Gleichstrommotors GM angeordnet. Sie hat ein jo Taktfenster TFmit zwei Flanken Fl und F2.

Es wird darauf hingewiesen, daß die Stellungsmelder aus den Lichtschranken L 1 und L 2 und der Taktscheibe TK bestehen. Je nachdem, welche Flanke des Taktfensters TF zwischen den Lichtschranken L 1 und L 2 liegt, und welche der beiden Lichtschranken L1 und L 2 unterbrochen ist bzw. nicht unterbrochen ist, wird die Anschwenkstellung bzw. die Abschwenkstellung festgestellt. Zum Beispiel kann die Anschwenkstellung so definiert werden, daß die Fensterflanke Fl zwischen den Lichtschranken L1 und L 2 liegt und dabei die Lichtschranke L 2 unterbrochen ist, dagegen die Lichtschranke L 1 nicht unterbrochen ist (F i g. 3). Dann ist die Abschwenkstellung so definiert, daß die Fensterflanke F2 zwischen den beiden Lichtschranken L 1 und L 2 liegt und die Lichtschranke L 2 nicht unterbrochen ist, während die Lichtschranke L1 unterbrochen ist (F i g. 2). Die Pfeile in den F i g. 2 und 3 geben an, in welche Richtung die Taktscheibe TK gedreht wird, wenn von der dargestellten Stellung in die andere Stellung übergegangen wird. Soll von der Anschwenkstellung (F i g. 3) zur Abschwenkstellung gedreht werden, dann dreht sich die Taktscheibe TK im Gegenuhrzeigersinn. Soll sich dagegen die Taktscheibe TK aus der Abschwenkstellung (Fig.2) in die Anschwenkstellung bewegen, dann dreht sie sich im Uhrzeigersinn.

F i g. 4 zeigt die Ausführung der Steuerschaltung und der Motoransteuerung für den Gleichstrommotor. Die Steuerschaltung ist mit ST bezeichnet, die Motoransteuerung mit MA.

Die Motoransteuerung MA ist als Η-Schaltung mit 4 Leistungstransistoren 77? 1 bis 77? 4 aufgebaut Den Basisanschlüssen dieser Leistungstransistoren 77? 1 bis 77? 4 werden Steuersignale a, b, c, d von der Steuerschaltung ST zugeführt Die Kollektoremitterstrecken von jeweils 2 Leistungstransistoren sind in Serie geschaltet und liegen zwischen einem ersten Betriebspotential UB und einem zweiten Betriebspotential UA. Zum Beispiel sind die Kollektoremitterstrecken der Leistungstransistoren TR1 und TR 4 in Serie geschaltet, ebenso die Kollektoremitterstrecken der Leistungstransistoren 77? 3 und TR 2. Jeweils am Verbindungspunkt der hintereinander geschalteten Kollektoremitterstrecken zweier Leistungstransistoren ist der Gleichstrommotor GM angeschlossen. Der eine Verbindungspunki: ist mit Kl, der zweite Verbindungspunkt mit K2 bezeichnet Der eine Kollektor des Gleichstrommotors GM ist mit Kl, der zweite Kollektor mit K2 verbunden. Weiterhin liegt parallel zu der Kollektoremitterstrecke des Leistungstransistors TR 4 bzw. parallel zu der Kollektoremitterstrecke des Leistungstransistors 77? 2 ein Widerstand R 1 bzw. R 2.

Die Stromrichtung durch den Gleichstrommotor GM, die durch die Motoransteuerung MA festgelegt wird, bestimmt die Drehrichtung des Gleichstrommotors. Ist z. B. der Leistungstransistor TR 1 leitend gesteuert, so fließt ein Strom vom Betriebspotential UB über den Leistungstransistor TR 1 zum Motor GM in der einen Richtung. Ist dagegen der Leistungstransistor TR 3 leitend gesteuert, dann fließt ein Strom vom Betriebspotential UB über den Leistungstransistor TR 3 zum Gleichstrommotor GMin entgegengesetzter Richtung.

Die Größe der Ströme, die über den Gleichstrommotor GM fließen, hängt davon ab, ob zusätzlich die diagonal zu den Transistoren TR1 und TR 3 liegenden Transistoren TR 2 bzw. TR 4 ebenfalls leitend gesteuert sind. Auf diese Weise können zwei verschieden große Ströme erzeugt werden, von denen jeder noch zwei verschiedene Richtungen haben kann. Sind zwei diagonal zueinander liegende, zusammenwirkende Leistungstransistoren leitend gesteuert, so fließ· ein großer Strom, ist dagegen nur der eine Leistungstransistor leitend gesteuert, zu dem kein Widerstand R 1 bzw. R 2 parallel geschaltet ist, dann ist der durch den Gleichstrommotor fließende Strom kleiner. Die großen Ströme durch den Gleichstrommotor GM werden je nachdem, ob sie zur Beschleunigung des Motors bzw. zum Bremsen des Motors verwendet als Beschleunigungsstrom bzw. Bremsstrom bezeichnet. Die kleinen durch den Gleichstrommotor GM fließenden Ströme werden je nachdem, ob sie eine Bewegung des Gleichstrommotors in Schwenkrichtung bzw. entgegengesetzt erzeugen, als Korrekturstrom (vorwärts) bzw. Korrekturstrom (rückwärts) bezeichnet

Die Steuerschaltung STbesteht aus zwei monostabilen Kippschaltungen Ml und M 2 und einer Decodierschaltung DC. Den monostabilen Kippschaltungen M1 und M2 wird ein Richtungssignal e zugeführt das auch direkt an der Decodierschaltung DC anliegt Die monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 geben Ausgangssignale m 1 und m 2 ab, die mit der Flanke des Richtungssignals beginnen und mit einer durch die Kippzeiten der Kippschaltungen festlegbaren Zeit enden. Solange die Ausgangssignale m 1 und m 2 der monostabilen Kippschaltungen Ml und M 2 vorliegen, wird durch den Gleichstrommotor GM ein Beschleunigungsstrom geschickt

Nach Ablauf der Kippzeit m 1 gibt nur noch die monostabile Kippschaltung M2 ein Signal m2 ab, dessen Dauer durch die Kippzeit der monostabilen Kippschaltung M2 festlegbar ist Während der Dauer, in der nur noch das Signal m2 vorliegt, wird dem Gleichstrommotor GM ein Bremsstrom zugeführt

Der Decodierschaltung DCwerden zusätzlich zu den Signalen e, ml, m2 die Stellungssignale von den

Lichtschranken L 1 und L 2 zugeführt. Diese sind mit /1 und /2 bezeichnet. Die Steuerschaltung ST ist so ausgeführt, daß die Stellungssignale /1 und /2 erst dann wirksam werden, wenn die Signale m 1 und m 2 abgelaufen sind und deshalb durch Drehung des Gleichstrommotors GM die Taktscheibe TK in den Bereich der Anschwenkstellung bi.w. Abschwenkstellung gelangt ist. Vorher werden die Stellungssignale /1 und 72 unterdrückt.

Somit wird der Beschleunigungsstrom durch den Gleichstrommotor GM in der Richtung durch das Richtutigssignal eund in der Dauer durch das Signal m 1 festgelegt. Der Bremsstrom durch den Gleichstrommotor GMwird durch das Richtungssignal eund das Signal m2 festgelegt. Der Korrekturstrom (vorwärts bzw. rückwärts) wird dagegen in Abhängigkeit des Richtungssignals e, der Signale m 1 und m 2 und der Stellungssignale /1 und /2 festgelegt.

Die Funktion der Steuerschaltung ST und der Motoransteuerung MA wird mit Hilfe des Impulsdiagramr>s der F i g. 5 erläutert. Dabei sind Spannungen bzw. ein Drehwinkel φ in Abhängigkeit der Zeit t aufgezeichnet. Die einzelnen Kurvenzüge sind am Anfang mit den Signalen in F i g. 3 angegeben. Hohes Potential bedeutet dabei, daß die Leistungstransistoren TRX bis 77? 4 leitend gesteuert sind. Hohes Potential kann gleich binär »1« gesetzt werden, während niederes Potential gleich binär »0« gesetzt werden kann.

In F i g. 5 ist zunächst der Anschwenkvorgang dargestellt. In einem Bereich I befindet sich dabei die Taktscheibe TK in Abschwenkstellung. Folglich ist die Lichtschranke L 2 beleuchtet, das Stellungssignal /2 ist »1«, während die Lichtschranke Li unterbrochen ist, das Stellungssignal /1 ist »0«. Es fließt kein Strom durch den Gleichstrommotor GM.

Im Bereich II wird nun das Richtungssignal e von »0« auf »1« geschaltet Gleichzeitig gehen die Ausgangssignale w 1 und m 2 der monostabilen Kippschaltungen Mi und M 2 ebenfalls von »0« auf »1«. Die Decodierschaltung DC gibt daraufhin an ihren Ausgang die Steuersignale a und b ab. Durch diese werden die Leistungstransistoren 77? 1 und 77? 2 leitend gesteuert und es kann ein Strom, der Beschleunigungsstrom, über den Leistungstransistor TR1, den Gleichstrommotor GM und den Leistungstransistor TR 2 fließen. Der Gleichstrommotor GMbeginnt sich zu bewegen, dies ist durch den Kurvenzug für den Drehwinkel φ dargestellt Nach einer durch die Kippzeit der monostabilen Kippschaltung M\ festlegbaren Zeit geht das Signal m 1 wieder auf »0«. Damit ist der Beschleunigungsbereich II der F i g. 5 beendet. Die Steuersignale a und b gehen wieder auf »0« zurück. Die Stellungssignale /1 und /2 spielen bisher keine Rolle.

Anschließend an den Bereich II folgt der Bereich III, in dem nur noch die monostabile Kippschaltung Af 2 ein Signal m2 abgibt Dieses Signal bewirkt daß die Decodierschaltung DC Steuersignale c und d abgibt, durch die die Leistungstransistoren 77? 3 und 77? 4 leitend gesteuert werden. Damit fließt in entgegengesetzter Richtung ein Strom durch den Gleichstrommotor GM, und zwar der Bremsstrom. Die Dauer des Bremsstromes wird wieder durch die Kippzeit der monostabilen Kippschaltung M2 festgelegt Wenn das Signal m2 wieder auf »0« zurückgeht werden die Leistungstransistoren 77? 3 und TR 4 gesperrt und es fließt kein Bremsstrom mehr durch den Gleichstrommotor GM. Auch in diesem Bereich ΠΙ werden die Stellungssignale /1 und /2 nicht ausgewertet

Die Dauer des Beschleunigungsstromes und die des Bremsstromes werden so gewählt, daß die Flanke Fl der Taktscheibe in den Bereich der Lichtschranken L1 und L 2 gelangt ist. Es erscheint ein Stellungssignal /1, da die Lichtschranke L 1 nicht mehr unterbrochen ist. Damit hätte der Gleichstrommotor die richtige Stellung erreicht. Dreht sich jedoch der Gleichstrommotor noch weiter, wird auch die Lichtschranke L 2 freigegeben und es erscheint ein Stellungssignal 12. Der Bereich in Fig.5, in dem auch ein Stellungssignal /2 vorliegt, ist mit IV gekennzeichnet. Wenn das Stellungssignal /2 vorliegt, wird von der Decodierschaltung DC ein Steuersignal d erzeugt, das den Leistungstransistor TR 3 leitend steuert. Damit kann ein Strom, der sogenannte Korrekturstrom (rückwärts), über den Leistungstransistor 77? 3, den Gleichstrommotor GM und den Widerstand Ri fließen. Dieser Korrekturstrom ist kleiner als der Bremsstrom bzw. Beschleunigungsstrom und wirkt der Drehung des Gleichstrommotors GM entgegen, dreht diesen wieder zurück, bis die Lichtschranke L 2 unterbrochen ist und das Stellungssignal /2 wieder »0« wird.

Sollte der Gleichstrommotor GM zu weit zurückdrehen oder bei der Ausführung der Bremsung (Bereich III) zu früh zum Stillstand gekommen sein, so würde auch die Lichtschranke Li unterbrochen sein und das Stellungssignal /1 »0« sein (Bereich V). In diesem Falle gibt die Decodierschaltung DC das Steuersignal a ab, das den Leistungstransistor 77? 1 leitend steuert. Somit fließt ein Strom über den Leistungstransistor TR1, den Gleichstrommotor GMund den Widerstand R 2. Dieser Strom wird Korrekturstrom (vorwärts) genannt, er entspricht in seiner Größe dem Korrekturstrom (rückwärts). Aufgrund dieses Stromes wird der Gleichstrommotor GM langsam in Vorwärtsrichtung gedreht, und zwar so lange, bis die Fensterflanke F1 zwischen den Lichtschranken L1 und L 2 liegt Damit ist der Anschwenkvorgang beendet, denn in F i g. 5 gezeigten Fall werden im Bereich VI der F i g. 5 keine Steuersignale von der Decodierschaltung DC erzeugt und somit fließt auch kein Strom durch den Gleichstrommotor GM.

Anschließend ist das Abschwenken dargestellt. Das Abschwenken beginnt (Bereich VII) dann, wenn das Richtungssignal e »0« wird. Die Rückflanke des Richtungssignals e löst wiederum bei den monostabilen Kippschaltungen Mi und M2 Signale m 1 und ml aus. Das Richtungssignal e und die Signale m 1 und m 2 von den monostabilen Kippschaltungen Mi und M 2 veranlassen die Decodierschaltung DC die Steuersignale eund dabzugeben. Damit werden die Leistungstransistoren TR 3 und TR 4 leitend gesteuert und es fließt ein Strom über den Leistungstransistor TR 3, den Gleichstrommotor GM und den Leistungstransistor 77? 4. Dieser Strom ist nun der Beschleunigungsstrom. Die Stellungssignale von den Lichtschranken L1 und L 2 werden nicht berücksichtigt

Anschließend an das Signal m 1 von der monostabilen Kippschaltung Mi wird nur noch das Signal m2 von der monostabilen Kippschaltung M 2 erzeugt (Bereich VIII). Dieses zusammen mit dem Richtungssignal e veranlaßt die Decodierschaltung DCdie Steuersignale 2 und b abzugeben. Die Folge ist, daß die Leistungstransistoren 77? 1 und TR 2 leitend gesteuert werden. Somit fließt ein Strom in entgegengesetzter Richtung zum vorigen Strom über den Leistungstransistor 77? 1, den Gleichstrommotor GM und den Leistungstransistor TR 2. Dieser Strom ist jetzt der Bremsstrom.

Die Dauer des Beschleunigungsstromes und die des Bremsstromes ist so gewählt, daß nunmehr die Fensterflanke F2 zwischen die Lichtschranken L 1 und L 2 zu liegen kommt. Wenn die Taktscheibe, und damit der Gleichstrommotor GM jetzt zum Stillstand kommen, ist der Abschwenkvorgang beendet. Sollte sich jedoch der Gleichstrommotor GM weiter bewegen, dann wird die richtige Stellung des Motors und der Taktscheibe mit Hilfe der von den Lichtschranken L1 und L 2 abgegebenen Stellungssignale /1 und /2 entsprechend den Ausführungen beim Anschwenkvorgang eingestellt. Diese Vorgänge sind in Fig.5 nicht mehr dargestellt.

Die Decodierschaltung DC kann als programmierbarer Speicher (PROM) ausgeführt sein. Dieser programmierbare Speicher hat dann Eingänge für das Richtungssignal e, die Signale mi und m2 und die Stellungssignale /1 und 12. Er hat jeweils Ausgänge für die Steuersignale a, b, c, d. Die Programmierung des Speichers erfolgt entsprechend der unten angegebenen Wahrheitstabelle.

e	ml	ml	/1	α	α	b	d	C
1	1	1	X	X	1	1	0	0
1	0	1	X	X	0	0	1	1
1	0	0	0	0	1	0	0	0
1	0	0	0	1	1	0	0	0
1	0	0	1	0	0	0	0	0
1	0	0	1	1	0	0	1	0
0	1	1	X	X	0	0	1	1
0	0	1	X	X	1	1	0	0
0	0	0	0	0	0	0	1	0
0	0	0	0	1	0	0	0	0
0	0	0	1	0	0	0	1	0
0	0	0	1	1	1	0	0	0

IO

15

20

25

30

35

In ihr sind Signale mit »1« angegeben, wenn entsprechend der F i g. 5 das Signal hohes Potential hat. die Signale sind mit »0« angegeben, wenn sie entsprechend der Fig.5 niedriges Potential haben. Wenn die Stellungssignale /1 und /2 nicht berücksichtigt werden, ist an den entsprechenden Stellen der Wahrheitstabelle ein χ vorgesehen. Wenn der Speicher entsprechend der Wahrheitstabelle programmiert ist, ergeben sich die Abläufe, die bereits bei der Erläuterung der F i g. 5 beschrieben worden sind.

Fi g. 6 und 7 zeigen eine mögliche Ausführungsform der Steuerschaltung 57! Dabei wird als Decodierschaltung DC ein programmierbarer Speicher (PROM) verwendet Außerdem sind die monostabilen Kippschaltungen M1 und Λ/2-dargestellt Sie bestehen jeweils aus zwei Stufen, von denen die eine Stufe ein Signal erzeugt, wenn die Vorderflanke des Richtungssignals e angelegt wird, während die andere Stufe ein Signal abgibt, wenn die Rückflanke des Richtungssignals e angelegt wird. Da es sich bei der Ausführung der Bausteine für die monostabilen Kippschaltungen Mt und M2 um handelsübliche Bausteine handelt, wird die Anordnung der Fig.6 nicht weiter erläutert Fig.7 ist eine Ergänzung zu den Stufen der monostabilen Kippschaltungen MX und M2 an dem mit * angegebenen Stellen.

Fig.8 und 9 zeigen die Ausführungsform der Taktscheibe TK, wenn die Beschleunigung des Gleich-Strommotors GM wegabhängig gesteuert wird. Die Taktscheibe TK wird wiederum auf einer Welle des Gleichstrommotors GM angeordnet Fig.8 zeigt die Stellung der Taktscheibe TK zu den Lichtschranken L 1 und L 2, wenn der Gleichstrommotor GM in Abschwenkstellung ist, F i g. 9 zeigt die Lage der Taktscheibe TK zu den Lichtschranken L1 und L 2, wenn der Gleichstrommotor GM in Anschwenkstellung ist.

Die Taktscheibe TK hat nun zusätzlich zu dem Taktfenster TF ein oberhalb des Taktfensters TF angeordnetes zweites größeres Fenster TFl. Dieses Fenster TFl hat Flanken F3 und F4. Zusätzlich zu den Lichtschranken L 1 und L 2, die die gleiche Funktion haben wie bei dem oben angegebenen Ausführungsbeispiel, ist noch eine dritte Lichtschranke L 3, Weggeber genannt, angeordnet. Die dritte Lichtschranke L 3 liegt gegenüber den Lichtschranken L 1 und L 2.

Die Lichtschranke L 3 ist mit einem Vorwärts-Rückwärtszähler verbunden, dem ein Zähltakt zugeführt wird. Die Vorwärts-Rückwärtszähler sind zwischen der monostabilen Kippschaltung Ml und der Decodierschaltung DCangeordnet.

Zum Beginn des Beschleunigungsvorgangs beim An- bzw. Abschwenken wird nach einer hier neu festgelegten Länge des Signals m 1 mit dessen Ablauf der Vorwärts-Rückwärtszähler gestartet. Sobald die Fensterflanke F3 beim Anschwenken bzw. F4 beim Abschwenken die Lichtschranke L 3 passiert, wird der Zähler von Vorwärts- auf Rückwärtsbetrieb umgeschaltet Das Signal m Γ wird dann auf »0« umgeschaltet, wenn der Zähler den Zählerstand Null durchläuft

Die Ausführung der F i g. 8 und 9 hat den Vorteil, daß die Anordnung auch bei größeren Lastschwankungen den Steuerbefehlen rasch zu folgen vermag. Wird die Bewegung des Gleichstrommotors z. B. durch stärkere Reibung im Mechanikteil langsamer, so zählt der Vorwärts-Rückwärtszähler weiter hoch, bis die Fensterflanke F3 bzw. FA an der Lichtschranke L 3 vorbeiläuft. Der Vorwärts-Rückwärtszähler muß also auch weiter herunterzählen, bis der Zählerstand Null erreicht ist. Das aber hat zur Folge, daß der Gleichstrommotor zeitlich länger beschleunigt wird. Bei günstiger Auslegung kann erreicht werden, daß die Schwenkbewegung um einen bestimmten Winkel in annähernd gleicher Zeit trotz unterschiedlicher mechanischer Belastung mit sauberem Anhalten in der gewünschten Endstellung ausgeführt wird.

Die Fig. 10 bis 12 zeigen die Schaltungsanordnung, die zwischen der monostabilen Kippschaltung M1 und der Decodierschaltung DC angeordnet werden muß, um die Beschleunigung des Gleichstrommotors wegabhängig steuern zu können.

Ein Oszillator /2 erzeugt einen Zähltakt von z. B. 1 kHz. Dieser Zähltakt wird einem Decodierer /1 zugeführt dessen Ausführung sich i»us Fig. 10 ergibt. An den Decodierer /1 sind weiterhin die Signale /r 1 von der monostabilen Kippschaltung Ml, m 2 von der monostabilen Kippschaltung M2 und /3 von der Lichtschranke L 3 angelegt Dabei ist in der Leitung für das Signal /3 eine Schaltungsanordnung nach Fig. 12 eingeführt Durch diese Schaltung wird gewährleistet daß die Lichtschranke L 3 nur dann ausgewertet wird, wenn das Signal m2 anliegt /8 ist eine bistabile Kippschaltung.

Die Ausgänge des Decodieren /1 sind mit dem Vorwärts-Rückwärtszähler, der aus zwei Stufen /6 und /7 besteht, verbunden. Der Ausgang des Zählers /6, /7 liegt an einer bistabilen Kippschaltung /3 an, an dessen Ausgang das Signal m V abgegeben wird, das der Decodierschaltung DC zugeführt wird. Das Signal m 1'

wird »1«, wenn das Signal m 1 »1« wird, es wird jedoch wieder auf Null zurückgeschaltet, wenn der Vorwärts-Rückwärtszähler J 6 und /7 wieder auf den Zählerstand Null zurückgezählt worden ist.

Die Zeit, in der der Zähler /6, /7 hochgezählt wird, hängt ab von der Zeit, die verstreicht, bis die Taktscheibe TK bei der Schwenkbewegung aus einer Stellung zur Lichtschranke L 3 gelangt ist. Anschließend wird der Zähler /6, /7 wieder zurückgezahlt, die Schaltung (Fig. 10—12) wird bei Anwendung dieser

Lösung in der Schaltung nach Fig.4 zwischen den symbolischen Kästen M1 und DC eingefügt. Dadurch wird an DCstatt m 1 und m2 nunmehr m V und m2 geleitet.

Da die Realisierung der Schaltung nach Fig.9 bis 12 nicht Gegenstand der Erfindung ist, sondern nur eine Lösungsmöglichkeit angeben soll, wird auf die Schaltung nicht weiter eingegangen. Die in der Schaltung verwendeten Bausteine sind handelsübliche und kaufbare Bausteine.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Anordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors, bei der die Lage des Motors mit Hilfe von aus mindestens zwei Lichtschranken und einer Taktscheibe bestehenden Stellungsmeldern festgestellt wird, bei der die Ausgänge der Stellungsmelder an eine mit einer Mctoransteuerung verbundenen Steuerschaltung angeschlossen sind, die in Abhängigkeit der von den Steilungsmeidern abgegebenen Stellungssignale Steuersignale für die Motoransteuerung erzeugt, aufgrund deren der Gleichstrommotor durch einen Beschleunigungsstrom zuerst beschleunigt und dann durch einen Bremsstrom gebremst wird, dadurch gekenn ζ-ΰ ichnet, daß die Taktscheibe (TK)a\s Taktfenster (TF) einen einzigen lichtdurchlässigen Abschnitt von größerer Breite als dem Abstand der Lichtschranken (L 1, L 2) entsprechend voneinander aufweist, daß der Gleichstrommotor (GM) die erste Stellung erreicht hat, wenn die eine Flanke (Fi) des Taktfensters (TF) zwischen den Lichtschranken (L 1, L 2) steht, daß er die zweite Stellung erreicht hat, wenn die andere Flanke (F2) des Taktfensters (TF) zwischen den Lichtschranken (L 1, L 2) steht, daß der Steuerschaltung (ST) neben den Stellungssignalen der Stellungsmelder (SM) ein die Drehrichtung des Gleichstrommotors (GM) festlegendes Richtungssignal (e) zugeführt wird, aus denen sie zusätzlich zu den Steuersignalen für den Beschleunigungsstrom und den Bremsstrom für die Bewegung des Gleichstrommotors aus der einen in die andere Stellung gegebenenfalls Steuersignale für einen Korrekturstrom für die eine oder andere Drehrichtung erzeugt, wenn der Gleichstrommotor in den Bereich eines der Stellungsmelder gelangt und daß die in bekannter Weise aus einer Η-Schaltung aus Leistungstransistoren bestehende Motoransteuerung aufgrund der Steuersignale dem Gleichstrommotor (GM) einen Beschleunigungs- und Bremsstrom jeweils über zwei sich diagonal gegenüberliegende Leistungstransistoren (TR X, TR 2 bzw. TR 3, 77? 4) und gegebenenfalls einen Korrekturstrom über einen Leistungstransistor (TR 1 bzw. TR 3) und einen nachgeschalteten Widerstand (R 2 bzw. Ri) zuführt.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungsmelder (SM) aus einer auf einer Welle (WL) des Gleichstrommotors (GM) angeordneten Taktscheibe (TK) und, zwei nebeneinander liegenden Lichtschranken (H, L 2) bestehen.

   3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (ST) aus zwei monostabilen Kippstufen (Mi, M2) und einer Dekodierschaltung (DC) besteht, daß das Richtungssignal fender Dekodierschaltung (DQund der ersten und zweiten monostabilen Kippschaltung (Mi, M2) zugeführt wird, wobei nach Auftreten einer Flanke des Richtungssignals beide monostabile Kippschaltungen (Ail, M2) gesetzt sind, solange der Gleichstrommotor (GM) beschleunigt wird und die zweite monostabile Kippschaltung (M2) nach Zurückkippen der ersten monostabilen Kippschaltung (Mi) so lange gesetzt bleibt, wie der Gleichstrommotor gebremst wird, daß der Decodierschaltung (DC) zudem die Stellungssignale (Ii,

   12) der Lichtschranken (L i, L 2) zugeführt werden und dieser vier Steuersignale (a,b,c,d) abgibt, von denen das erste Steuersignal (a)immer auftritt, wenn in der einen Richtung beschleunigt bzw. in der anderen Richtung gebremst wird, von denen das vierte Steuersignal (d) auftritt, wenn in der anderen Richtung beschleunigt bzw. in der einen Richtung gebremst wird, von denen das zweite Steuersignal (b) auftritt, wenn in der einen Richtung der Beschleunigungsstrom bzw. in der anderen Richtung der Bremsstrom erzeugt wird und von denen das dritte Steuersignal (c) auftritt, wenn in der einen Richtung der Bremsstrom bzw. in der anderen Richtung der Beschleunigungsstrom erzeugt wird und daß zusätzlich das erste Steuersignal (a)odzr das vierte Steuersignal (d) auftritt, wenn die Korrekturströme (vorwärts und rückwärts) erforderlich werden, wenn der Taktgeber (TK) nach Ablauf der Kippstufe (M2) nicht in der Endstellung ist