DE2845786A1

DE2845786A1 - Anordnung mit einem servomotor

Info

Publication number: DE2845786A1
Application number: DE19782845786
Authority: DE
Inventors: Ryuichi Kawa
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1977-10-21
Filing date: 1978-10-20
Publication date: 1979-04-26
Also published as: US4262239A; JPS5460671A; DE2845786C2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF - TIiA KWm dl

DIPL.-ING. SCHWAEE DR. DR. SANDMAIR />ß{_r Ze/cCx*.

PATSfITANWÄLTE q\£_t sfy, -ff.

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 29 559 20. Oktober 1978

Ricoh Company, Ltd. Tokyo / Japan

Anordnung mit einem Servomotor

VII/XX/Ktz

909817/0926

«(019)911272 Tetafnmme: Binkkonten: Hypo-B»nk München 4410122150

WI273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

«1274 ' TELEX: Btyet VenHnsbank München 4S3100 (BLZ 70020270)

9*3310 0524560BERGd Poiticheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

Anwaltsakte: 26 559 5 28A5786

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einem Servomotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 für einen Drucker, einen Jaksimile-Sende-Empfanger u.a.

In einer derartigen Anordnung wird eine theoretisch optimale Umlaufgeschwindigkeit oder Drehzahl einer Motorwelle als Funktion des Winke lab stands der Motorwelle von der augenblicklichen Stellung zu der neuen geforderten Befehlsstellung berechnet. Ein mit der Motorwelle verbundener Drehzahl— fühler gibt Impulse ab, deren Dauer oder Breite der tatsächlichen Motorwellendrehzahl entspricht. Die theoretischen und tatsächlichen bzw. Istdrehzahlen werden verglichen, um ein Drehzahldifferenz signal zu erzeugen, das seinerseits dazu verwendet wird, eine Treiber- bzw. Steuerimpuls-Zeitdauer oder eine Impulsbreite zum Erregen des Motors für eine Bewegung von der augenblicklichen in die nächste Stellung zu berechnen. Die theoretische Drehzahl wird fortlaufend verringert, wenn sich die Motorwelle der Befehlsstellung nähert. Der Motor kann in Vorwärts- oder Umkehrrichtung in Abhängigkeit davon erregt werden, ob die tatsächliche oder Istdrehzahl niedriger oder höher als die theoretische Drehzahl ist.

Eine derartige, bisher geschaffene Anordnung arbeitet jedoch fehlerhaft infolge der Trägheit bzw. infolge des Beharrungsvermögens der Motorwelle und der Last, welche sie antreibt, — 90-981?/0ä26" · ■ . _.. - "" ² "...

insbesondere wenn die Last veränderlich ist, und zwar deswegen, da die Motorwelle nicht unmittelbar auf Änderungen in der Antriebsenergie anspricht und die augenblickliche Motorwellendrehzahl nicht die während des vorhergehenden Motorschrittes angelegte Antriebsenergie wiedergibt. Diese Erscheinung hat daher ein überschwingen, Unterschwingen und überhaupt eine Schwingung zur Folge, was nachteilig für das genaue Einstellen der Motorwelle ist. Beispielsweise wird bei Anlegen einer großen Antriebsenergie die Motorwelle infolge der mechanischen Trägheit nicht unmittelbar beschleunigt. Während des nächsten Schrittes ist dann der Unterschied zwischen der theoretischen Drehzahl und der tatsächlichen bzw. Istdrehzahl noch sehr groß und es wird eine übermäßig große Energiemenge an den Motor angelegt. Hierdurch wird dann der Motor auf eine übermäßig hohe Drehzahl beschleunigt und schwingt über die theoretische Drehzahl hinaus. Zu derselben Erscheinung kommt es, wenn die Drehzahl nach einem Überschwingen in Richtung auf die theoretische Drehzahl abnimmt und es zu einem sogenannten Unterschwingen kommt. Aus diesem Grund kommt es dann durch die Bewegung der Motorwelle zu einer großen Schwingung.

Die Erfindung soll daher eine Anordnung mit einem und für einen Servomotor schaffen, welche unabhängig von der mechanischen Trägheit der Welle und der Last, welche angetrieben wird, eine Motorwelle genau in eine vorgesehene Stellung bringt, wobei ein überschwingen, Unterschwingen oder überhaupt ein Schwingen während des Betriebs beseitigt ist.

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Hierbei weist eine erfindungsgemäße Anordnung folgende Einrichtungen auf: einen Servomotor, eine Eingabeeinrichtung, um eine Anzahl Schritte von einer augenblicklichen Motor wellenstellung in eine befohlene Motorwellenstellung anzuzeigen, eine erste Recheneinheit zum Berechnen einer berechneten Antriebs- bzw. Ansteuerzeitdauer zum Erregen des Motors für eine Bewegung aus der augenblicklichen Motorwellenstellung in eine nächste Motorwellenstellung als eine erste vorbestimmte Funktion der Anzahl Schritte, und eine Treiber- und Steuereinrichtung zum Erregen des Motors für eine augenblickliche Antriebszeitperiode. Eine zweite Recheneinheit berechnet eine Ausgleichszeitdauer als zweite vorbestimmte Funktion einer vorherigen Antriebszeitdauer. In einer dritten Recheneinheit wird die berechnete Antriebszeitdauer mit der Ausgleichszeitdauer entsprechend einer dritten vorbestimmten Funktion zusammengefaßt, um die gegenwärtige bzw. augenblickliche Antriebszeitdauer zu schaffen.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit einem Servomotor kann somit wirksam und wirtschaftlich auf einer kommerziellen Produktionsbasis hergestellt werden, so daß dadurch insgesamt eine verbesserte Servomotoranordnung geschaffen ist.

Gemäß der Erfindung wird eine theoretisch optimale Motorantriebszeitdauer oder eine Treiberimpulsbreite als Funktion der Anzahl Schritte von einer augenblicklichen Motorwellen-Stellung in die geforderte Befehlsstellung berechnet. Eine Ausgleichszeitdauer wird als Funktion einer vorherigen Motor-

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antriebszeitdauer berechnet und mit der berechneten Antriebszeitdauer zusammengefaßt, um eine gegenwärtigebzw. augenblickliche Antriebszeitdauer zum Erregen des Motors zu erzeugen, um die Motorwelle von der augenblicklichen Stellung in die nächste Stellung zu bewegen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung mit einem Servomotor gemäß der Erfindung}

Pig. 2 ein ZeitSteuerdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer ersten Recheneinheit der Anordnung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Drehzahlumsetzers der Anordnung';

Fig. 5 ein Blockschaltbild eines Impulsgenerators der Anordnung ;

Fig. 6 ein schematisches elektrisches Schaltbild eines Servomotors und einer Treiber- und Ansteuerungseinheit der Anordnung;

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Pig. 7 ein weiteres Zeitsteuerungsdxagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Einrichtung;

Fig. 8 noch ein weiteres Zeitsteuerungsdxagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Anordnung;

Fig. 9 ein Zeitsteuerungsdxagramm zur Erläuterung der fehlerhaften Arbeitsweise der bisherigen Einrichtungen;

Pig. 10 ein Blockschaltbild einer zweiten und dritten Recheneinheit einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung; und

Pig. 11 ein Zeitsteuerungsdxagramm zur Erläuterung der verbesserten Arbeitsweise gemäß der Erfindung.

In Pig. 1 hat eine in ihrer Gesamtheit mit 11 bezeichnete Anordnung, die ein Servomotorregelsystem mit einem geschlossenen Regelkreis darstellt, einen Servomotor 12. Ein elektrisches, vorzugsweise binäres Eingangssignal wird einer Recheneinheit 13 zugeführt, die die Anzahl Schritte sowie die Drehrichtung von einer augenblicklichen Motörwellenstellung in eine geforderte Befehlsstellung anzeigt. Beispielsweise kann das Eingangssignal eine Drehbewegung einer Welle 14 des Motors 12 im Uhrzeigersinn über 12 Schritte anzeigen.

Die Recheneinheit 13 berechnet eine theoretisch optimale Befehlsdrehzahl, mit welcher die Motorwelle 14 gedreht werden sollte.

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Ein Fühler 16, der mit der Motorwelle 12 verbunden ist, gibt ein Signal ab, das die tatsächliche oder Istdrehzahl der Motorwelle 14- anzeigt, und welches über einen Verstärker 17 sowie eine eine Rechteckwelle erzeugende Anordnung 18 zu der Recheneinheit 13 gelangt. Die Recheneinheit 13 subtrahiert die tatsächliche oder Ist-Drehzahl von der Befehlsdrehzahl, um ein Drehzahldifferenzsignal zu erzeugen, welches an einen Impulsgenerator 19 angelegt wird. Der Impulsgenerator 19 gibt für jeden Schritt einen Motoransteuerungsimpuls mit einer Zeitdauer ab, die der Größe des Differenzsignals entspricht. Da sich das Differenzsignal ständig ändert, ändern sich die Zeitspannen oder Impulsbreiten der Ansteuerimpulse ebenfalls ständig. Von der Recheneinheit 13 wird auch ein Richtungssignal erzeugt, welches zusammen mit den Ansteuerurigsimpulsen einer Motoransteuerungs- und Treibereinheit 21 zugeführt wird. Das Richtungssignal zeigt an, ob der Motor 21 für eine Drehbewegung in der Vorwärtsrichtung (im Uhrzeigersinn) oder in umgekehrter Richtung (entgegen dem Uhrzeigersinn) zu erregen ist. Das Richtungssignal ist ein Binärsignal mit einem logisch hohen oder niedrigen V/ert für eine Erregung in Vorwärtsrichtung bzw. in Umkehrrichtung.

Wenn die Motorwellendrehzahl niedriger als die Befehlsdrehzahl ist, wird durch das Richtungssignal der Motor 12 entsprechend erregt, so daß die Motorwelle 14 sich fortlaufend in derselben Richtung dreht. Je größer der Unterschied zwischen der tatsächlichen oder Ist-Drehzahl und der Befehlsdrehzahl ist, umso

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größer wird die Treiberimpulsbreite und umso länger-wird die Zeitdauer, während welcher der Motor 12 erregt wird.

Wenn die Motorwellendrehzahl höher als die Befehlsdrehzahl ist, wird der Motor 12 durch das Richtungssignal entsprechend erregt, so daß die Motorwelle 14 in der entgegengesetzten Richtung gedreht wird. Mit anderen Worten, es wird eine in umgekehrter Richtung wirkende Erregung an den Motor 12 angelegt, um dadurch die Motorwelle 14 abzubremsen oder zu verzögern.

Bei der Anordnung 11 der Fig. 1 ergeben sich ohne die erfindungsgemäße Verbesserung Schwierigkeiten im Hinblick auf ein Überschwingen, Unterschwingen, Schwingen überhaupt und ein ungenaues Einstellen, wie oben bereits ausgeführt ist, und zwar infolge der Trägheit der Motorwelle 14 und einer (nicht dargestelltenJLast, welche mittels der Motorwelle 14 angetrieben wird und welche sich ständig ändert ·

Der Fühler 16 kann ein Tachometer, ein photoelektronischer Generator oder irgendeine andere Ausführungsform eines bekannten Drehzahlfühlers sein, welcher durch die Motorwelle angetrieben wird, und einen sinusförmigen Ausgang mit einer Frequenz erzeugt, die der Motorwellendrehzahl proportional ist. Die Ausgänge des Fühlers 1'6 und der eine Rechteckwelle erzeugenden Anordnung 18 sind in Fig. 2 dargestellt.

Wie am besten aus Fig. 3 zu ersehen ist, weist die Rechenein-

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Λ%

heit 13 einen Zähler 22 auf, welcher anfangs durch das Eingangssignal eingestellt wird und welcher durch die Ausgangssignale der die Rechtecksignale erzeugenden Einrichtung 18 . schrittweise verringert wird. Vorzugsweise geben der Drehzahlfühler 16 und infolgedessen die Rechteckimpulse erzeugende Anordnung 18 jeweils einen Impuls für jeden Motorwellenschritt ab. Wenn beispielsweise das Eingangssignal anzeigt, daß die Motorwelle 14 aus der augenblicklichen Stellung um zwölf Schritte im Uhrzeigersinn in eine geforderte Befehlsstellung gedreht werden sollte, dann wird der Zähler 22 anfangs auf eine binäre Zwölf (1100) eingestellt.

Der Ausgang des Zählers 22 wird als ein Adresseneingang an einen Festwertspeicher (ROM) 23 angelegt. Der Ausgang des Fest-. Wertspeichers 23 wird durch den Inhalt der adressierten Speicherstelle gebildet. Die in dem Festwertspeicher 23 gespeicherten Daten entsprechen der theoretisch optimalen Drehzahl der Motorwelle 14 in der augenblicklichen Stellung, wobei angenommen wird, daß sich die Motorwelle 14 über die in dem Zähler 22 gespeicherte Anzahl Schritte drehen muß. Der Ausgang des Festwertspeichers 23 wird an den Eingang eines Subtrahiergliedes 24 angelegt.

Der Ausgang der Rechteckimpulse erzeugenden Anordnung 18 wird auch an einen Eingang eines Drehzahlumsetzers 26 angelegt, welcher ein Signal bei demselben Maßstab- oder Komierungsfaktor erzeugt, wenn der Festwertspeicher 23 die tatsächliche Motorwellendrehzahl anzeigt. Selbstverständlich zeigt der Ausgang

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des Festwertspeichers- 23 die Befehlsdrehzahl an. Das Subtrahierglied 24· subtrahiert die tatsächliche oder Istdrehzahl von der Befehlsdrehzahl und gibt ein Signal ab, das an den Impulsgenerator 19 angelegt wird, der den Absolutwert oder die Größe des Drehzahlunterschieds anzeigt. Das Richtungssignal entspricht dem Vorzeichen des Differenzsignals und wird an die Treiber- bzw. Ansteuerungseinheit 21 angelegt. Der Impulsgenerator 19 gibt einen Impuls ab, der in der Dauer der Größe des Differenzsignals entspricht, welches über die Treibereinheit 21 an dem Motor angelegt wird, wodurch dann die Motorwelle Λ 4 um den nächsten Schcitt gedreht wird.

Der Drehzahlumsetzer 26 ist in Fig. ¹I- dargestellt und weist einen Zähler 28 auf, welcher anfangs auf null zurückgesetzt wird. Die Impulse von der Rechteckimpulse erzeugenden Anordnung 18 werden an den eine Zählung freigebenden Eingang des Zählers 28, Taktimpulse von einem Oszillator 29 werden an den Zähleingang des Zählers 28 angelegt und dieser (28) wird dadurch schrittweise weitergeschaltet„ Der Zähler 28 wird für die Dauer des positiven Teils jedes Ausgangsimpulses der Rechteckimpulse erzeugenden Anordnung 18 freigegeben, welcher einer Halbperiode des entsprechenden Ausgangssignals des Drehzahlfühlers 16 entspricht. Wenn beispielsweise der Drehzahlfühler •16 sinusförmige Signale mit einer Wiederholungsperiode von 2ms erzeugt, wird der Zähler 28 für 1ms pro Signal freigegeben.

Der in dem Zähler 28 pro Halbperiode einer Ausgangsperiode des

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Fühlers 16 addierte und gespeicherte Zählerstand ist proportional der Dauer oder der Zeitspanne der Halbperiode und umgekehrt proportional der Frequenz der sinusförmigen Signale. Infolgedessen ist das Zählergebnis in dem Zähler 28 umgekehrt proportional zu der Umdrehungsgeschwindigkeit bzw. der Drehzahl der Motorwelle 14. Dies Zählergebnis wird dann an eine Reziprokschaltung 31 angelegt, welche den reziproken oder umgekehrten Wert des Zählergebnisses abgibt. Dieses Reziproksignal stellt das der tatsächlichen oder Istdrehzahl entsprechende Signal dar.

Der Impulsgenerator 19 ist in Fig. 5 dargestellt und weist einen Zähler 32 auf, welcher anfangs auf einen Zählstand eingestellt wird/ der gleich dem Differenzsignal von dem Subtrahierglied 24 ist. Taktimpulse von einem Oszillator 33 werden an den Zähleingang des Zählers 32 angelegt, wodurch dieser (32) schrittweise zurückzählt. Ein Nulldetektor 34 ist mit dem Ausgang des Zählers 32 verbunden und gibt einen einen Motortreiberimpuls darstellenden, hohen Ausgang ab, solange der Zählstand in dem Zähler 32 nicht null ist. Infolgedessen ist die Zeitdauer, während welcher der Ausgang des Nulldetektors 34 hoch bleibt, proportional der Größe des Differenzsignals.

Die Motorsteuerungs- oder Treibereinheit 21 ist in Fig. 6 dargestellt und weist einen PNP-Ieistungsschalttransistor 36 auf. Der Ausgang des Impulsgenerators 19 wird über einen Inverter

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an die Basis des Transistors 36 angelegt. Der Emitter des Transistors 36 ist mit dem positiven Pol +V einer Gleichspannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 36 ist mit dem Emitter von PNF-Treibertransistoren 38 und 39 verbunden, deren Kollektoren jeweils mit einem der beiden Anschlüsse des Motors 12 verbunden sind.

Die Emitter von NPN-Treibertransistoren 41 und 42 sind geerdet und ihre Kollektoren sind mit den Kollektoren der Transistoren 38 bzw. 39 verbunden. Das Richtungssignal von der Recheneinheit 13 wird über Verstärker 43 und 44 an die Basen der Transistoren 38 und 4-1 und über invertierende Verstärker 46 und 47 an die Basen der Transistoren 39 bzw. 42 angelegt.

Der Transistor 36 wird angeschaltet, um die Spannung +V der Spannungsquelle an die Transistoren 38 und 39 anzulegen, wenn der Ausgang des Impulsgenerators 19 infolge der Wirkung des Inverters 37 hoch ist. Wenn das Richtungssignal von dem Ausgang der Recheneinheit 13 hoch ist, werden die Transistoren 39 und 41 angeschaltet, um Strom über den Motor 12, wie durch einen Pfeil 48 angezeigt ist, in einer Richtung durchzulassen. Wenn das Richtungssignal niedrig ist, werden die Transistoren 38 und 42 angeschaltet, um Strom über den Motor 12 in der entgegengesetzten Richtung durchzulassen. Die Transistoren 38 bis 42 sind somit in einer Brückenschaltung angeordnet.

Anhand von Pig. 7 wird nunmehr die grundsätzliche Arbeitsweise der Anordnung 11 beschrieben. Die Befehlsdrehzahl ist durch eine

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ausgezogene Kurve in dem oberen Teil der Fig. 7 wiedergegeben. Die tatsächliche Motorwellendrehzahl ist durch eine gestrichelte Kurve dargestellt. Ferner sind unter dem die Drehzahlkurve wiedergegebenen Teil der Zeichnung die entsprechenden Treiberbzw. Steuerungsimpulse dargestellt, die an den Motor 12 von der Treibereinheit 21 aus angelegt werden\ die Treiberimpulse liegen am Ausgang des Impulsgenerators 19 an und das entsprechende Richtungssignal erscheint am Ausgang der Recheneinheit 13«

Die die Istdrehzahl wiedergebende Kurve besteht aus drei Abschnitten. In dem ersten Abschnitt wird die Motorwelle 14 auf die befohlene Drehzahl beschleunigt. In dem zweiten Abschnitt wird die Motorwellendrehzahl auf der befohlenen Drehzahl konstant gehalten. In dem dritten Abschnitt wird die Motorwellendrehzahl auf null verzögert. Ein umgekehrter (in diesem Fall negativer)Treiberimpuls 49 wird an den Motor 12 bei einem Schritt 51» einen Schritt vor dem End- oder Befehlsschritt angelegt, um die Welle bei einem Stop bei dem Befehlsschritt abzubremsen.

In Fig. 8 ist die Arbeitsweise der Anordnung 11 für eine Bewegung in drei Schritten dargestellt. Der Anfangszählstand von drei wird in den Zähler 22 eingegeben, welcher dann durch die Rückflanken der Ausgangsimpulse der Rechteckimpulse abgebenden Anordnung 18 schrittweise verringert wird. Die Treiberimpulse werden von dem Impulsgenerator 18 entsprechend den Vorderflanken der Impulse von der Anordnung 18 erzeugt. Eine Yerzögerungs-

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zeit t ist zur Berechnung des Drehzahlunterschieds und zum Einstellen des Ausgangs des Subtrahiergeräts 24 in dem Zähler 32 des Impulsgenerators 19 erforderlich. Infolgedessen werden die Treiberimpulse nach einer Zeitverzögerung t erzeugt, welche auf die Vorderflanken der jeweiligen Impulse von der Rechteckimpulse erzeugenden Anordnung 18 folgt.

In Pig. 9 ist dargestellt, wie die Einrichtung 11 ohne die erfindungsgemäße Verbesserung fehlerhaft arbeitet. Am Anfang des ersten Schrittes, wenn der Drehzahlunterschied berechnet wird, ist die Motorwellen-Istdrehzahl null. Infolgedessen ist der Drehzahlunterschied gleich der Befehlsdrehzahl und die Antriebsimpulsdauer ist groß. Infolgedessen wird die Motorwelle 14 auf einen sehr hohen Wert beschleunigt. Während der zweiten und dritten Schritte ist infolge der mechanischen Trägheit der Welle 14 und der Last die Wellendrehzahl noch ziemlich niedrig und es wird eine große Antriebsenergie an den Motor 12 angelegt. Die sich ergebende hohe Beschleunigungsrate hat zur Folge, daß die Wellenistdrehzahl gleich der Befehls- oder Steuerdrehzahl am Ende des dritten Schrittes ist. Während des vierten Schrittes schwingt die Wellenistdrehzahl über die Befehls- oder Steuerdrehzahl hinaus, selbst wenn keine Antriebsenergie angelegt wird. Eine Erregung in umgekehrterRichtung wird dann während des fünften Schrittes an den Motor 12 angelegt, wodurch dann die Wellenbeschleunigung auf null verringert wird. !Ferner wird eine Erregung in umgekehrter Richtung an den Motor 12 während der sechsten und siebten Schritte angelegt, wodurch die Welle 14 verzögert wird, und es

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dadurch zu einem Unterschwingen der Befehlsdrehzahl während des achten Schrittes kommt. Das Schwingen um die Befehlsdrehzahl dauert dann für eine Anzahl weiterer Schritte an, obwohl die Amplitude der Schwingung fortlaufend abnimmt. Dies Überschwingen, Unterschwingen und überhaupt das Schwingen hat eine fehlerhafte Einstellung der Motorwelle 14 zur Folge und führt zn einem ungenauen Servosteuerungssystem.

Diese Schwierigkeiten sind gemäß der Erfindung mittels einer Ausgleichseinrichtung 52 überwunden, welche zwischen dem Subtrahierglied 24 der Recheneinheit 13 und dem Impulsgenerator 19 und der Treiber- -oder Steuereinheit 21 angeordnet ist. Die Größe :md Richtung des berechneten Drehzahldifferenzsignals von dem Subtrahierglied 24- werden an einen Eingang eines algebraischen Addierers 53 angelegt, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Der die Größe wiedergebende Ausgang des Addierers 53 ist mit Eingängen des Impulsgenerators 19 und einer Speichereinheit 54 verbunden. Der Ausgang der Speichereinheit 54 ist mit einem Adresseneingang eines Festwertspeichers (R0M)56 verbunden, dessen Datenausgang mit einem weiteren Eingang des Addierers 53 verbunden ist. Der Addierer 53» die Speichereinheit 54 und der Festwertspeicher 56 sind jeweils in der Lage, das Vorzeichen (positiv oder negativ) der darin gespeicherten Zahlen anzuzeigen.

Die Speichereinheit 54 kann ein Register sein, eine Verzögerungseinheit oder irgendeine andere bekannte Einrichtung, um zeit-

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weilig das Drehzahldifferenzsignal für einen vorherigen Schritt oder eine Anzahl Schritte zu speichern. Der vorherige Schritt kann mehrere Schritte vor dem augenblicklichen Schritt liegen, es wird aber in dem vorliegenden Beispiel angenommen, daß es der unmittelbar vorhergehende Schritt ist. Weiter wird angenommen, daß die Speichereinheit 54- ein Register zum Speichern des vorherigen Drehzahldifferenzsignals aufweist. Da die Zeitdauer gedes an den Motor 12 angelegten Treiberimpulses proportional der Größe des Drehzahldifferenzsignals ist, ist selbstverständlich eine Änderung des Drehzahldifferenzsignals äquivalent einer Änderung der Zeitdauer des entsprechenden Motortreiberimpulses.

Die Größe und das Vorzeichen (welche die Richtung der Hotorerregung anzeigen) des Drehzahldifferenzsignals für den vorherigen Schritt sind in der Speichereinheit 54- 9⁶I³P⁶A-chert und werden an den Festwertspeicher 56 als ein Adresseneingang während des gegenwärtigen Schrittes angelegt. Der Festwertspeicher 56 gibt an seinem Ausgang ein Ausgleichsdifferenzsignal· ab, das an der adressierten Speicherstelle in dem Festwertspeicher 56 gespeichert wird. Dieses Ausgleichs-Drehzahldiff erenzsignal wird algebraisch mit dem augenblicklichen, berechneten Drehzahldifferenzsignal von dem Subtrahierglied 24 zusammengefaßt oder zu diesem addiert, um ein augenblickliches Drehzahldifferenzsignal zu schaffen. Das momentane Dr ehzahl-Diff er enz signal, das die algebraische Summe des Ausgleichs-Drehzahldifferenzsignals und des berech-

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2ο

neten Drehzahldifferenzsignals von dem Subtrahierglied 24 ist, wird dem Impulsgenerator 19 als das augenblickliche Drehzahldifferenzsignal zugeführt, welches verwendet wird, um die momentane Treiberimpulsdauer oder die entsprechende Impulsbreite zu erzeugen.

Um das Über- oder Unterschwingen infolge der Trägheit der Motorwelle 14 und der Last zu verringern, sollte das Ausgleichs-Drehzahldifferenzsignal kleiner sein als das vorherige Drehzahldifferenzsignal und die entgegengesetzte Richtung haben. Infolgedessen werden die Daten in dem Festwertspeicher 56 vorzugsweise so ausgewählt, daß sie bezüglich des von der Speichereinheit 54 angelegten Signals das entgegengesetzte Vorzeichen haben.

Anhand von Pig. 11 wird die Arbeitsweise der Ausgleichseinrichtung 52 beschrieben, wobei der Pestwertspeicher 56 zum Multiplizieren des Ausgangs der Speichereinheit 54 dient. Diese Arbeitsweise kann in zwei getrennte Vorgänge, nämlich Multiplizieren bzw. Vorzeichen ändern aufgeteilt werden. Gemäß der Erfindung wird die Motorwelle 14 in nur vier Schritten fortlaufend auf die Befehlsdrehzahl beschleunigt, ohne daß es zu einem Über- oder Unterschwingen kommt.

Die ausgezogene Kurve in dem dem Drehzahlunterschied entsprechenden Abschnitt der Pig. H gibt den Ausgang des Addierers 53 wieder. Zum Vergleich ist der Ausgang des Subtrahierglieds 24, welches das Drehzahldifferenzsignal ohne die Ver-

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besserung gemäß der Erfindung darstellt,durch eine gestrichelte Linie wiedergegeben. Die Ausgleichseinheit 52 dient dazu, den Drehzahlunterscbied während des zweiten, dritten und vierten Schrittes wesentlich zu verringern, um ein überschwingen zu verhindern. Eine Erregung in umgekehrter Richtung wird bei dem vierten Schritt angelegt, während bei den herkömmlichen Einrichtungen keine Erregung angelegt wird. Der Drehzahlunterschied wird während des ersten Schrittes nicht geändert, da der Inhalt der Speichereinheit 5^· null ist.

Der Ausgang des Impulsgenerators 19 äst ebenfalls in Pig. 11 dargestellt, Die ausgezogene Kurve gibt die Motortreiberimpuls-Zeitperioden oder die entsprechende Impulsdauer gemäß der Erfindung wieder. Die nicht ausgeglichenen Zeitperioden der herkömmlichen Einrichtungen sind zum Vergleich durch gestrichelte Linien dargestellt. Hieraus ist zu ersehen, daß die Zeitperioden gemäß der Erfindung wesentlich verkürzt sind.

Der Pestwertspeicher (ROM) 56 kann eine vorbestimmte Punktion, beispielsweise eine lichtlineare Punktion, des vorherigen Drehzahlunterschieds schaffen. In einem Pail, wo der vorherige Drehzahlunterschied mit einer Konstanten zu multiplizie-_ ren ist, kann der Pestwertspeicher 56 durch eine Multipliziereinheit ersetzt werden. Die spezielle Punktion, welche ausgewählt wird, wird vorzugsweise empirisch anhand der jeweiligen Trägheit und anderer Parameter der Anordnung 11 sowie der Last festgelegt. Auch der Addierer 55 kann durch eine andere Rechen-

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einheit ersetzt werden, mittels welcher der berechnete Drehzahlunterschied mit dem Ausgleichsdrehzahlunterschied entsprechend einer Funktion, die keine algebraische Addition ist,, zusammengefaßt v/erden.

Hierbei soll nochmal betont werden, daß eine Änderung des Drehzahldifferenzsignals äquivalent einer Änderung der Treiberimpulszeitdauer ist, da der Drehzahlunterschied in den Zähler 32 des Impulsgenerators 19 eingegeben .wird, um diesen schrittweise zurückzuzählen, und daß die Zeitdauer des Treiberimpulses proportional dem Anfangszählerstand in dem Zähler 32 ist. Gemäß der Erfindung ist infolgedessen eine Ausgleichseinrichtung zwischen dem Impulsgenerator 19 und der Treibereinheit 21 vorgesehen, welche dieselben Ergebnisse erzeugen wie die Ausgleichseinheit 52, indem-» die Treiberimpulszeitperioden unmittelbar ausgeglichen werden. Äquivalente Ergebnisse können auch durch Anpassen des Impulsgenerators 19 erhalten werden, der eine Ausgleichseinrichtung zum Ändern des anfänglichen Zählerstands in dem Zähler 32 gemäß einem Ausgleichswert aufweist oder um dem Zählerstand in dem Zähler 32 mit einem Ausgleichswert zu vergleichen und den Treiberimpuls zu beenden, wenn der Zähler 32 auf den Ausgleichswert zurückgezählt ist.

Gemäß der Erfindung ist somit eine Anordnung für und mit einem Servomotor geschaffen, bei welcher ein überschwingen, ein Unterschwingen und ein Schwingen überhaupt beseitigt ist und welche viel stabiler und genauer arbeitet, als vergleich-

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bare bekannte Anordnungen für Servomotoren. Selbstverständlich sind im Rahmen der Erfindung auch verschiedene Abwandlungen möglich. ■

Ende der Beschreibung

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Leerseife

Claims

Patentansprüche

/1. Unordnung mit einem Servomotor, einer Eingabeeinrichtung, um eine Anzahl Schritte von einer augenblicklichen Motorwellenstellung bis zu einer befohlenen Motorwellenstellung anzuzeigen, mit einer ersten Recheneinheit zum Berechnen einer berechneten Treiberimpuls-Zeitdauer zum Erregen des Motors, um ihn von der augenblicklichen Motorwellenstellung in eine nächste Motorwellenstellung als erste vorbestimmte Punktion der Anzahl Schritte zu bewegen und mit einer Treiber- und Steuereinrichtung zum Erregen des Motors für eine augenblickliche Treiberimpuls-Zeitdauer, gekennzeichnet durch eine zweite Recheneinheit (56) zum Berechnen einer Ausgleichszeitdauer als einer zweiten vorbestimmten Funktion einer vorherigen Treiberimpulszeitdauer, und durch eine dritte Recheneinheit (53) zum Zusammenfassen der berechneten Treiberimpulszeitdauer mit der Ausgleichszeitdauer entsprechend einer dritten vorbestimmten Funktion, um die augenblickliche Treiberimpulszeitdauer zu schaffen.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorbestimmte Funktion eine Multiplikation aufweist.

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5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-

Bankkonten: Hypo-Bank Manchen 4410122850 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) Pottscheck München 65343-808 (BLZ 700100SO)

ORIGINAL INSPECTED

(089)98(272 Telegramme: 988273 BERGSTAPFPATENT Manchen 988274 TELEX: 983310 0524560 BERG d

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net, daß die dritte vorbestimmte Funktion eine algebraische Addition aufweist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorbestimmte Funktion eine Vorzeichen-

änderung aufweist.

5· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Recheneinheit einen Festwertspeicher (ROM 56) aufweist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherige Ireiberimpuls-Zeitdauer einer Bewegung von einer vorherigen Motorwellenstellung in die augenblickliche Motorwellenstellung entspricht.

7· Anordnung nach Anspruch 1, dadurch g ekennzeic hn e t, daß mittels der Treibereinrichtung (21) der Motor für eine Wellendrehbewegung in einer der beiden Richtungen erregt wird, wobei die erste, zweite und dritte Recheneinheit entsprechend ausgelegt ist, um die jeweilige Drehrichtung anzuzeigen.

8. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Speichereinrichtung (54) zum Speichern der vorherigen Treiberimpuls-Zeitdauer.

9· Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Speichereinrichtung ein Register aufweist.

10.Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung eine Verzögerungseinrichtung aufweist» uin^orherige Treiberimpuls-Zeitdauer während des Durchlaufs zeitweilig zu speichern.

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