DE2929556A1 - Inkremental-antrieb - Google Patents

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PATENTANWÄLTE BERLIN · MÜNCHEN

Patentanwälte Kurfilrstendamm 170, D 1000 Berlin 15

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Me/St J Pfenning. Dipl.-lng. - Berlin Dr I. Maas, Dip! -Chem München K. H Meinig, Dipl.-Phys. Berlin Dr G. Spott, Dipl.-Chem. München

Zugelassene Vertreter beim Europäischen Patentamt

BÜRO BERLIN:

I Kurfürstendamm 170 D 1000 Berlin 15

Telefon:
030/8812008/8812009

Telegramme:
Seilwehrpatent Telex: 5215880

Berlin
Date

18. Juli 1979

KOLLMORGEN TECHNOLOGIES CORPORATION

Republic National Bank Building Dallas, Texas 75201, V.St.A.

Inkremental-Antrieb

909886/0920 ORIGINAL INSPECTED

Inkremental-Antrieb.

Die Erfindung betrifft ein Inkremental-Antrieb, bestehend aus einem Schrittschaltmotor mit variabler Reluktanz und Abtastorganen für die Spannung, welche die Bewegung der angetriebenen Wicklungen kennzeichnet und dieser Spannung die Information entnimmt, daß die Wicklungen in Bewegung sind, und diese Spannung mit einer synthetisierten Spannung vergleicht, welche den Stillstand der Wicklungen kennzeichnet, und der zu gegebener Zeit entsprechende Veränderungen des Wicklungsantriebs bewirkt; und einen Schrittschaltmotor mit variabler Reluktanz,versehen mit festen und beweglichen Bauteilen, die in gleichmäßigen Abständen mit Zähnen besetzt sind, wobei, gemessen in der Bewegungsrichtung, die festen und die beweglichen Zahngruppen von verschiedener Länge sind. Die kleineren Zähne sind in Gruppen unterteilt, die gegeneinander versetzt sind, und zwar um Bruchteile der Zwischenräume zwischen ihnen, um hierdurch beide Drehrichtungen zu ermöglichen, und eine Schrittschaltung, die die Drehung von einer Position zur nächsten bewirkt und gleichzeitig die Drehrichtung steuert, indem die Zähne, welche eine Drehung in der gewünschten Richtung bewirken, praktisch vom gesamten Strom durchflossen werden, während die Zähne, die eine Drehung in entgegengesetzten Richtung bewirken wurden, praktisch ohne Strom sind.

Des weiteren werden Verfahren zur Steuerung der Bewegung und Techniken zur Herstellung der Zähne beschrieben.

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Das vorliegende Inkremental-Antriebssystem besteht aus einem Schrittmotor mit variabler Reluktanz und einer neuartigen Steuereinrichtung für einen solchen Motor.

Es ist allgemein bekannt, daß Schrittmotoren jeder Art bei bestimmten Kombinationen von Antrieb, Last, Trägheit und Frequenz Unstetigkeiten oder Instabilitäten aufweisen. Diese Instabilitäten werden durch die Kfcaftverlagerung in jeder Grundposition des Schrittmotors verursacht. ,In dieser Position verhält sich der Motor so, als ob eine Federkraft an den beweglichen Teilen seiner tragen Masse angreift, wodurch eine hohe, ungedämpfte Resonanz entsteht. Wird der Schrittmotor in seiner Resonanzfrequenz oder in einer harmonischen Frequenz dieser Resonanzfrequenz angetrieben, so kann dies zu einem völlig regellosen Motorlauf führen. Es sind bereits Verfahren entwickelt worden, um den Motor ohne Unregelmäßigkeiten durch seine Resonanzfrequenz zu steuern und ihn so völlig gleichmäßig zu beschleunigen oder zu verzögern. Die bisher entwickelten Verfahren setzen allerdings alle voraus, daß die Motorlast annähernd unverändert ist. Ein gut ausgeglichenes Schrittmotor-Antriebssystem, das gleichmäßig beschleunigt und verzögert, reagiert in der Regel sehr schlecht auf Halbierung oder Verdoppelung der Last.

Hersteller und Benutzer von Schrittmotoren haben verschiedene Verfahren entwickelt, um die Schrittmotoren nach Art eines geschlossenen Schaltkreises zu steuern. Die Rück-

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kopplungs-Schrittmotoren können in zwei Gruppen eingeteilt werden: 1) Geschwindigkeits-Rückkopplung, wobei entsprechend der mechanischen Schrittgeschwindigkeit des Motors ein Signal entwickelt wird, welches die Antriebsfrequenz regelt; und 2) ein Impuls-Positi ons- oder Zeitrückkopplungssystem, bei welchem eine Ausgangsinformation entweder direkt vom Motor oder über einen Umwandler kommt und direkt zur Steuerung des Motors verwendet wird. Beide Verfahren schließen implizit eine Geschwindigkeits-Rückkopplung ein, was zur Folge hat, daß der Motor sehr heftig auf Lastveränderungen reagiert. Die erfolgreichste Rückkopplungssteuerungs-Methode, die bisher bekannt geworden ist, bedient sich einer außerhalb des Antriebssystems gelegenen Meßeinrichtung, beispielsweise eines elektro-optischen Umwandlers. Die vom Umwandler ausgehenden Signale werden zur Bestätigung und zum Zählen der Schritte verwendet; in manchen Systemen werden diese auch direkt zur Steuerung der Antriebsimpulse für den Motor verwendet.

Es sind auch Versuche gemacht worden, die RUckkopplungssignale direkt den Wicklungen des Schrittmotors zu entnehmen; der bedeutendste Vorteil einer solchen Lösung wären die wesentlich geringeren Herstellungskosten. Ein weiterer Vorteil einer solchen Anordnung besteht in der geringeren Trägheit, da die zusätzliche Last des Umwandlers entfällt, die einen beträchtlichen Teil der Gesamtlast darstellen kann. Die bei der zuletzt vorgeschlagenen Lösung der Rückkopplung direkt von den Wicklungen auftretende Schwierigkeit besteht darin, daß das von diesen ausgehende Signal meist sehr schwach ist im Vergleich zur Antriebsspannung des Motors. In den üblichen Schritt·

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motoren verändert sich die Antriebsspannung mit der Geschwindigkeit des Motors. Das bisher erfolgreichste Verfahren besteht darin, daß der Motorstrom, der äquivalent seiner Geschwindigkeit ist, gemessen wird, weil die Rück-EMF den Motorstrom vermindert. Im Handel ist mindestens ein solches Rückkopplungssystem erhältlich. Jedoch ist die Reaktion dieser bekannten Systeme bei Lastschwankungen aufgrund der großen Zeitkonstante völlig ungenügend.

Es konnte festgestellt werden, daß Schrittmotoren mit variabler Reluktanz, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, charakterisiert sind durch ein bewegungsabhängiges elektrisches Signal, welches auf die Inkremental-Bewegungssteuerung gegeben werden kann. Wie später noch beschrieben wird, stellt dies auch einen Teil der vorliegenden Erfindung dar, nämlich die Antriebsimpulse zeitlich so zu steuern, daß während Beschleunigung und Verzögerung und unter in einem weiten Bereich variierender Last stets ein zuverlässiger Schrittablauf erzielt wird.

Ein Reluktanz-Motor macht von dem Effekt Gebrauch, daß, abhängig von der Energieverteilung im magnetischen Schaltkreis, die mechanische Kraft immer in Richtung der geringsten Reluktanz wirkt.

Ein bekannt gewordener Reluktanz-Motor benutzt eine mit Zähnen versehene Rotor/Stator-Kombination mit Rotor- und Statorzähnen und einem Spalt zwischen diesen, bei welcher die Rotation des Rotors eine zyklische Variation der Reluktanz des magnetischen Stromes bewirkt. Die Spaltabmessung ändert sich, wenn Rotor und Stator sich relativ zueinander bewegen. Ein

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Motor mit ununterbrochener Schrittbewegung hat mindestens zwei oder mehr Sätze von Zähnen auf Stator und Rotor sowie getrennte magnetische Stromkreise, die sich durch diese erstrecken und die getrennt voneinander mit Strom versorgt werden können. Die verschiedenen Rotor-/Statorzähne sind versetzt und im Winkel zueinander angeordnet. Bei selektiver Stromversorgung der Magnetkreise wird der Rotor veranlaßt, sich jeweils in die Richtung der geringsten Reluktanz für den entsprechenden Magnetstromkreis zu bewegen, und zwar entsprechend seiner magnetischen und mechanischen Konstruktion und dem verwendeten Steuerungssystem. Bei den üblichen Schrittmotoren mit variabler Reluktanz weisen Stator- und Rotorzä'hne die gleiche oder annähernd die gleiche Breite auf; diese Anordnung bewirkt die größte mögliche Differenz zwischen geringster und größter Reluktanz.

Das Inkremental-Antriebssystem nach der vorliegenden Erfindung Gesteht aus einem Schrittmotor mit variabler Reluktanz und einer Kontrolleinrichtung für diesen Motor, welcher mindestens zwei Bewicklungen aufweist, die Still Standssignale mit ungestörter und Bewegungssignale mit gestörter Wellenform liefern; und eine Kontrolleinrichtung, die mit einem Wellenform-Generator versehen ist, welcher die Wellenformen synthetisiert, die den vom Motor gelieferten Stillstandssignalen entsprechen; eine Komparator-Einrichtung zum Vergleichen der vom Wellenform-Generator gelieferten Wellenform mit der vom Motor gelieferten Wellenform der bewegungsanhangigen Signale sowie eine Einrichtung zur Kontrolle der Stromversorgung als Funktion des Signal Vergleichs.

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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf einen Schrittmotor als Teil des Inkremental-Antriebssystems, welcher unerwünschte Rückstellkräfte auf ein Minimum reduziert, einen besseren Wirkungsgrad gewährleistet und eine größere Empfindlichkeit aufweist.

Dieser Schrittmotor mit variabler Reluktanz und gekennzeichnet durch das beschriebene bewegungsabhängige Signal, ist in der Regel mit einem beweglichen und mit einem festen Bauteil ausgerüstet, die zusammenwirken und mit zwei Sätzen von Zähnen versehen sind, einem beweglichen und einem festen. Dabei sind die Abstände zwischen den Zähnen gleich, ihre Länge, gemessen in der Bewegungsrichtung, jedoch unterschiedlich. Die kleineren Zähne sind in verschiedene Gruppen unterteilt, die gegeneinander versetzt sind, und zwar um einen Bruchteil des Abstandes zwischen den einzelnen Zähnen. Dies ermöglicht die Motorbewegung in beiden Richtungen und schrittweise von einer Position zur nächsten, indem die Zähne, deren Kraft in der gewünschten Richtung wirkt, mit dem Strom versorgt werden, während die Zähne, deren Kraft entgegengesetzt wirkt, praktisch stromlos bleiben.

In einer Ausgestaltungsform des linearen Schrittmotors mit variabler Reluktanz und bewegungsabhängigem Signal weist dieser einen zylindrischen Schleifer und einen stabförmigen Stator auf. Der Schleifer besitzt zwei Pole, getrennt durch einen Permanentmagneten. Jeder Pol besitzt zwei Sätze von einem oder mehrenen Spiral zähnen, die durch eine Wicklung getrennt sind. Jede Wicklung wird konstant von Gleichstrom durch-

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flössen, dessen Richtung gesteuert werden kann. Der Stator ist mit einem Bauteil ausgerüstet, das mit Spiralzähnen in gleichmäßigen Abständen versehen ist. Der Zwischenraum beträgt P, die Breite der Zähne P/2. Der spiralförmige Schleifer weist Zahnzwischenräume von P und Zahnbreiten von p/4 auf. Die Schleiferzähne sind an jedem Pol gegeneinander um (n + 1/2)P versetzt, wobei η eine ganze Zahl ist. Die Pole des Schleifers sind gegeneinander um (m + 1/4)P versetzt, wobei m eine ganze Zahl ist.

Eine weitere Ausgestaltungsform des in die Erfindung eingeschlossenen Motors ist mit einem Rotor und einem Stator mit zwei Polem ausgerüstet. Zwischen den Statorpolen befindet sich der scheibenförmige Rotor mit Zähnen in gleichmäßigen Abständen, welcher im Bogenmaß P beträgt; die Breite der einzelnen Zähne beträgt P/2. Jeder Statorpol weist zwei Sätze von Zähnen auf, wobei jeder einzelne Satz einen Kreis mit unterschiedlichem Radius beschreibt. Der Abstand zwischen den Statorzähnen beträgt P und ihre Breite P/4, beides im Bogenmaß. Jeder Statorpol ist mit einem permanenten Ringmagneten und mit einer Wicklung ausgerüstet. Die Zähne eines jeden Statorpols sind um (n + 1/2)P gegeneinander versetzt, wobei η eine ganze Zahl ist. Die Statorpole sind gegeneinander um (m + 1/4)P versetzt, wobei m eine ganze Zahl ist. Jede Wicklung wird fortlaufend mit Gleichstrom, dessen Richtung steuerbar ist, versorgt.

Eine weitere Ausgestaltungsform des in die Erfindung eingeschlossenen Motors besteht aus einem zylindrischen Rotor mit in Längsrichtung sich erstreckenden Zähnen mit dazwischen-

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liegenden Einkerbungen. Der Rotorzahnabstand beträgt P, die Zahnbreite P/2, beides im Bogenmaß gemessen. Der Stator ist zylindrisch und umgibt den Rotor und weist zwei ringförmige Pole zu beiden Seiten eines ringförmigen Magneten auf. Jeder Statorpol hat zwei Sätze gleichmäßig voneinander entfernter, sich in Längsrichtung erstreckender Zähne, deren Zwischenräume P und deren Breite P/4 (im Bogenmaß) beträgt. Die einzelnen Zahngruppen sind gegeneinander um (n + 1/2)P versetzt, wobei η eine ganze Zahl ist. Die beiden Statorpole sind gegeneinander um (m + 1/4)P versetzt, wobei m eine ganze Zahl ist. Die einzelnen Zahngruppen der STatorpole sind durch eine ringförmige Wicklung getrennt, welche kontinuierlich von einem Gleichstrom durchflossen wird, dessen Richtung steuerbar ist.

Weiterhin ist das erfindungsgemäße Inkremental-Antriebssystem.das die bisher beschriebenen Ausführungen des Schrittmotors einschließt, mit einer Inkremental-Antriebs-Kontrolleinrichtung ausgestattet, welche ein Paar kontinuierlich mit Gleichstrom beaufschlagte Wicklungen aufweist; die Richtung des Gleichstroms ist steuerbar. Das bewegungsabhängige Signal, das in der Antriebskontrolleinrichtung verwendet wird, wird jeweils von dem Ende der Wicklung erhalten, die zuletzt auf eine niedrigere Spannung geschaltet hat (beispielsweise Erde). Bei völligem Stillstand wird die Spannung eine völlig ungestörte Wellenform aufweisen, welche, im Fall des in die Erfindung eingeschlossenen Schrittmotors, vom Typ V = a(1 - e ) sein kann, wobei a und b Konstante sind. Wenn sich der Schritt-

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motor bewegt, bewirkt die Veränderung der Reluktanz eine vorübergehende Spannungsspitze in der Wicklung, welche sich der ungestörten Wellenform überlagert und eine gestörte Wellenform bewirkt. Dies kann sich bei einem Motor mit linearer Reluktanz so auswirken, daß "b" in der Gleichung V = (1 - e"^) nicht mehr als Konstante erscheint, sondern für einige Zeit t >°, b = b(t) erst zu- und dann im Wert abnimmt. Vergl. hierzu beispielsweise die unteren Kurven in den Fig. 8A und 8B. Wie später noch ausführlich beschrieben wird, vergleicht die hier verwendete Kontrolleinrichtung das(gestörte) Antriebssignal mit einem synthetisierten Signal, welches der ungestörten Wellenform entspricht und das gegenüber dem ungestörten Signal in Richtung der Störung verschoben ist, so, als ob der zeitliche Antriebsimpuls so gesteuert werden sollte, daß eine zuverlässige Schrittfolge bei Beschleunigung, Verzögerung und Drehung unter sich stark verändernden Lasten erzielt werden sollte.

Nach einem vorzugsweisen Verfahren werden Stator und Lager eines Schrittmotors mit linearer variabler Reluktanz folgendermaßen hergestellt:

In einen Eisenstab wird ein Gewinde geschnitten, um abwechselnd Bezirke hoher und geringer Reluktanz herzustellen. Der mit dem Gewinde versehene Eisenstab wird dann verzinnt und anschließend wird in das Gewinde ein Streifen eines verzinnten, elektrisch leitenden, nicht magnetischen Materials eingefügt. Der Stab wird dann verlötet und auf einen Durchmesser abgeschliffen, der etwas geringer ist als der endgültige Durchmesser. Anschließend wird der Stab mit Kupfer beschichtet und dann verchromt, wodurch dieser seinen endgültigen Durchmesser

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und eine sehr harte Oberfläche erhält. Ein Lager aus weicherem Material, welches einen Teil des Schleifers darstellt, gleitet auf der harten Statoroberfläche.

Fig. 1 ist eine vereinfachte Darstellung eines Schrittmotors mit linearer, variabler Reluktanz, wie er im Zusammenwirken mit der Motorkontrolleinrichtung im inkrementalen Antriebssystem nach der Erfindung verwendet wird.

Fig. 2 ist eine vereinfachte Darstellung eines Teilausschnittes eines zylindrischen Rotations-Schrittmotors mit variabler Reluktanz, wie er erfindungsgemäß verwendet wird.

Fig. 3A ist eine vereinfachte Darstellung eines Teilausschnittes der Scheibe eines Rotations-Schrittmotors, wie er nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird.

Fig. 3B ist eine vereinfachte Darstellung der Zahnanordnung, wie sie bei dem Motor nach Fig. 3A verwendet wird.

Fig. 4A ist eine vereinfachte Darstellung eines Teilausschnittes des Schleifers im Motor nach Fig. 1.

Fig. 4B ist eine vereinfachte Teilansicht eines Stators, wie er in Kombination mit einem Spiral-Schi eifere!ement entsprechend Fig. 4A verwendet wird.

Fig. 5 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Ausgestaltungsform der Inkremental-Antriebskontroi!einrichtung des erfindungsgemäßen Inkremental-Antriebssystems.

Fig. 6 ist eine schematische Schaltskizze einer Ausgestaltungsform der Antriebsschaltung nach Fig. 5.

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Fig. 7 ist eine schematische Schaltskizze einer Ausgestaltungsform des Funktionsgenerators und des Komparators.

Fig. 8A, 8B und 8C sind Darstellungen der typischen Wellenformen nach einer Ausgestaltung des Komparators entsprechend Fig. 5.

Fig. 9A, 9B und 9C sind Verlaufdiagramme eines Programms der Kontrolleinrichtung.

Eine Ausgestaltungsform eines Motors mit linearer, variabler Reluktanz mit einer Inkremental-Motorkontrol!einrichtung entsprechend dem erfindungsgemäßen Inkremental-Antriebssystem zeigt Fig. 1. Der Motor mit linearer, variabler Reluktanz 10 ist mit einem zylindrischen Stator 11 und einem ringförmigen Schleifer 14 ausgerüstet. Der Stator 11 hat Zähne 12 und zwischen diesen Einkerbungen 13. Die Zähne haben einen Abstand P und eine Breite P/2. Der Stator wird vorzugsweise aus Eisen mit einer Beimischung von 2,5 % Silizium hergestellt. Der ringförmige Schleifer 14 gleitet auf dem Stator 11 auf den Lagern 15. Der Schleifer 14 weist die Pole 16 und 17 auf, zwischen denen der ringförmige Permanentmagnet 18 angeordnet ist; vorzugsweise wird ein Sammarium-Kobalt-Magnet verwendet. Der Pol 16 hat zwei ringförmige Schleiferelemente 19 und 20* während Pol 17 die beiden ringförmigen Schleiferelemente 21 und 22 aufweist, die durch die Wicklungen 23 bzw. 24 voneinander getrennt sind. Zwischen dem Permanentmagneten 18 und den Polen 16 und 17 sind die Kraftf1uß-"Regler" 25 und 26 angeordnet. Schleiferelemente sowie Kraftflußregler sind ebenfalls aus 2,5 % Silizium-haltigem Eisen hergestellt. Die Ringe 27

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und 28, ebenfalls aus 2,5 % Silizium enthaltendem Eisen, ermöglichen den Kraftfluß zwischen den Schleiferelementen 19-20 und 21-22.

Während die Zwischenräume zwischen den Statorzähnen 12 gleich P sind und ihre Breite P/2, sind die Abstände zwischen den Schleiferzähnen 29 gleich P, ihre Breite aber P/4. Zusätzlich sind die Zähne in den Schleiferelementen 19 und 20 sowie in 21 und 22 zueinander um (n + 1/2)P versetzt angeordnet, wobei η eine ganze Zahl ist. Die Zähne der Pole 16 und 17 sind um (m + 1/4 > P gegeneinander versetzt, wobei m eine ganze Zahl ist. Der Motor 10 wird von einer linearen Position zu nächsten geschaltet, indem die Stromrichtung in einer der beiden Kontroll· wicklungen 23 und 24 umgekehrt wird, wobei beide Wicklungen ständig unter Spannung stehen.

Es besteht keinerlei Gefahr, daß der Schleifer sich in die falsche Richtung bewegen könnte. Die Bewegungsrichtung ist eindeutig durch die Wicklung bestimmt, in welcher die Stromrichtung geändert wird. Von den inaktiven Zähnen geht keinerlei entgegengerichtete Kraft aus, die die durch die magnetische Aktivierung der aktiven Zähne bewirkte Bewegung in der gewünschten Richtung behindern könnte. So kann der in Fig. 1 gezeigte Motor in jeder Richtung bewegt werden.

Eine weitere Ausgestaltungsform eines für die erfindungsgemäßen Antriebssysteme brauchbaren Motors zeigt Fig. 2. Der Motor 40 ist mit einem zylindrischen Rotor 41 ausgerüstet, dessen Zähne 42 sich zwischen den Einkerbungen 43 in Längsrichtung erstrecken. Die Zähne 42 haben eine Breite von P/2 und Zwischenräume von P im Bogenmaß. Die Einkerbungen 43 können

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mit einem nicht magnetischen Material ausgefüllt werden, um dem Rotor 41 eine gleichmäßige Oberfläche zu verleihen. Der Stator 44 ist mit zwei Polen 44a und 44b versehen. Jeder der beiden Statorpole 44a und 44b ist mit zwei Sätzen sich in Längsrichtung erstreckender Zähne 45-46 und 47-48 ausgerüstet. Zwischen diesen Zahngruppen befinden sich die Kontrollwicklungen 49a und 49b. Die Statorzähne 45, 46, 47 und 48 haben untereinander einen Abstand P (Bogenmaß) und eine Breite P/4. Die Statorpole 44a und 44b sind durch einen Ringmagneten 49 getrennt. Die Statorzähne 45 und 46 (ebenso wie die Statorzähne 47 und 48) sind gegeneinander um (n + 1/2) P versetzt, wobei η eine ganze Zahl ist. Die Statorpole 44a und 44b sind um (m + 1/4) P gegeneinander versetzt, wobei m eine ganze Zahl i st.

Die Kontrol1 wick!ungen 49a und 49b sind ständig mit Gleichstrom versorgt, dessen Stärke ausreichend ist, um eine MMF zu erzeugen, die derjenigen von Permanentmagnet 49 entspricht, wobei die Richtung des Stromflusses in der Spule so gewählt wird, daß der magnetische Fluß sich entweder zu dem von Permanentmagnet 49 addiert oder diesem entgegenwirkt. Die vier möglichen Kombinationen von Stromrichtungen bewirken Kaftlinienwege durch die Rotor und Statorzähne, welche denen im Schrittmotor von Fig. 1 entsprechen. Die Schrittschaltung im Motor erfolgt durch den Wechsel der Stromrichturvg in den Kontrol Iwickl ungen 49a und 49b.

Eine_ Ausgestaltungsform eines Scheibenmotors, wie er in der erfindungsgemäßen Inkremental-Antriebsvorrichtung verwendet werden kann, zeigen die Figuren 3A und 3B. Der Motor 50 weist

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einen Rotor 51 auf, der vermittels einer Manschette 51b, die aus Epoxidharz bestehen kann und mit einem Weicheisenring 51c verbunden ist, auf einer nicht magnetischen, vorzugsweise aus rostfreiem Stahl hergestellten Achse 51a sitzt. Zwei Statorpole 52 und 53 befinden sich auf den gegenüberliegenden Seiten des Rotors 51. Der Statorpol 52 ist mit zwei Sätzen radial angeordneter, keilförmiger Zähne 54 und 55 versehen, wobei die Durchmesser der durch die Anordnung gebildeten Kreise unterschiedlich sind. Der Statorpol 53 besitzt zwei Gruppen von Zähnen 56 und 57, die entsprechend angeordnet sind. Mit den Statorpolen 52 und 53 sind ringförmige Permanentmagnete 58a und 58, vorzugsweise Sammarium-Kobaltmagnete, verbunden. Die Ringmagnete 58a und 58 sind von den Spulen 59 und 60 umgeben, die Leiter 59a, 59b und 60a, 60b haben, welche mit Stromquellen verbunden sind, deren Richtung steuerbar ist.

Der Rotor 51 ist mit radial in gleichmäßigen Abständen angeordneten keilförmigen Zähnen 61 versehen. Die Rotorzähne 61 werden vorzugsweise aus Vanadium "permendur" hergestellt. Der Abstand zwischen den einzelnen Zähnen beträgt P (im Bogenmaß), die Breite der Zähne P/4 (im Bogenmaß). Die Statorzähne 54,55 und 56,57 sind gegeneinander um (n + 1/2)P versetzt, wobei η eine ganze Zahl ist. Die Statorpole 52 und 53 sind gegeneinander um (m + 1/4)P (im Bogenmaß) versetzt, wobei m eine ganze Zahl ist. Die Fig. 3B zeigt die räumliche Lage der Rotorzähne 61 und der Statorzähne 54 und 55; sowohl Rotor- als auch Statorzähne sind vorzugsweise in Epoxidharzringe eingebettet.

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Der Gleichstrom, der die Kontrollwicklungen 59 und 60 durchfließt, ist so bemessen, daß er der MMF der ringförmigen Permanentmagnete 58a und 58 entspricht und dieser entweder entgegengerichtet ist oder sich zu ihr addiert. Die Schrittschaltung des Scheiben-Schrittmotors wird gesteuert durch die Schaltung der Stromrichtung, wie hier schon zuvor beschrieben. In den Figuren ist das aus nicht magnetischem Materiel bestehende Gehäuse der Statorhälften 52 und 53 der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht gezeigt.

Die Figuren 4A und 4B zeigen ein SpiralSchleiferelement und einen Stator, wie bei dem Schrittmotor mit variabler, linearer Reluktanz gem. Fig. 1 verwendet. Das Spiralschleiferelement 19 besteht aus einer hohlen, zylindrischen Schale 19a mit einem nach außen gerichteten Flansch 19b für Montagezwecke. Das Innere der Schale ist mit einer Zahngruppe 29 versehen; die Zähne sind ein einer regelmäßigen Spiralform angeordnet. Der Abstand zwischen den Zähnen beträgt P und die Zahnbreite P/4. Die Einkerbungen 30 sind 3 mal so breit wie die Zähne Je vier spiralförmige Schleiferelemente werden im Motor gem. Fig. 1 verwendet (Elemente 19, 20, 21, und 22). Fig. 4B zeigt den Stator 11 mit Zähnen 12 in gleichmäßigen Abständen und Einkerbungen 13. Der Abstand zwischen den Zähnen beträgt P und die Zahnbreite P/2. Die Zähne 12 bilden eine fortlaufende Spirale.

Der Stator 11 wird vorzugsweise nach folgendem Verfahren hergestellt: Es wird vorzugsweise Eisen mit einem Gehalt von 2,5 % Silizium verwendet. Der Stab wird auf einer Drehbank gefertigt und mit einem schneckenartigen Gewinde

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gewünschter Tiefe versehen. Der so mit dem Gewinde versehene Eisenstab erhält dann galvanisch eine sehr dünne Zinnschicht, so daß die Oberfläche lötbar ist. Als nächstes füllt man in die Einkerbungen 13 einen verzinnten Streifen elektrisch lei tenden, nicht magentischen Materials, das sich über die Gesamtlänge des Stabes hinaus erstreckt. Das Material kann entweder Kupfer oder Aluminium sein. Der Streifen wird mit der Schraube 11a am Stab befestigt. Vermittels eines normalen Lötvorganges wird 6er Zwischenraum zwischen dem verzinnten Streifen und dem Gewinde im Stab mit Lötzinn gefüllt. Als nächstes wird der Stab auf einen Durchmesser abgeschliffen» der etwas geringer ist (beispielsweise um 0,05 mm) als der gewünschte Durchmesser. Nun wird der Stab mit einer sehr dünnen Kupferschicht (unter 2/1000 mm) und anschließend mit einem dünnen, galvanisch hergestellten überzug aus einem harten, nicht magnetischem Metall, wie beispialsweise Chrom, versehen. Bei der Verwendung von Nickel anstatt Chrom ist die Zwischenverkupferung nicht erforderlich.

In der fertigen Vorrichtung gleiten die tragenden Lager 15 auf dem Stator 11. Die Lager 15 sind im Vergleich zur Statoroberfläche aus weicherem Material (Fig. 1). Wird für den Stator ein weicheres Material gewählt, so sind die tragenden Lager umgekehrt aus einem härteren Material. Ist, wie im vorliegenden Fall, die Statoroberfläche verchromt, so wird für das Lager vorzugsweise ein gesintertes, bronzeartiges Metall verwendet. Es ist ebenfalls möglich, auf die tragenden Lager 15 völlig zu verzichten und statt dessen die Vertiefungen 13 zwischen den Zähnen des Schleifers mit einem Teflon- oder Nylon-

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artigen Material zu füllen. Wird der Stator 1t statt mit Chrom mit einem weicheren Metall wie beispielsweise Nickel überzogen, so können die tragenden Lager 15 beispielsweise aus Aluminium sein, das oberflächlich oxidiert wird und so eine besonders harte Oberfläche mit einem kleinen Reibungskoeffizienten aufweist.

Es ist selbstverständlich, daß die hier angegebenen Anordnungen der Zahngruppen nur beispielhaft sind und die Anordnungen der beweglichen Teile auch für die feststehenden Teile verwendet werden können und umgekehrt. Ebenfalls ist das Permanentmagnet-Material nur als Beispiel zu verstehen; jedes andere permanentmagnetische Material kann verwendet werden. Der Weg des Magnetflusses kann entweder auflaminiert werden oder ausschließlich aus Metall bestehen; die Spulen können wie gezeigt angeordnet werden oder direkt um die Zähne gewickelt werden. In der linearen Ausgestaltungform kann der Querschnitt des inneres Teiles rund sein; er kann aber auch jede andere Form, z.B. quadratisch oder sechseckig, haben. Die runde Form wird allgemein wegen der einfacheren Herstellung bevorzugt.

Die Zahl der Zähne und damit der Antriebsschritte ist unbegrenzt; ebenfalls unterliegt die Zahl der Schlitze und Pole keiner Beschränkung. Wenn die erwünschte Anzahl der Rotationsschritte durch 4 teilbar ist, kann der Motor so gestaltet werden, daß eine Feineinstellung gewährleistet wird. Ist die Zahl durch 2 teilbar, dann muß der Motor zwei elektrische Schritte für einen Konstruktionsschritt aufweisen. Für den Fall, daß die Zahl der Schritte pro Umdrehung ungerade ist, müslsen vier elektrische Schritte einem Konstruktionsschritt entsprechen.

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Weiterhin können lineare Motoren beliebige Zahnzwischenräume haben, die innerhalb von praktischen Begrenzungen und Spaltbreitetoleranzen liegen. Obgleich die Toleranzen für die Spaltbreiten ziemlich eng sind, fallen sie doch in den Bereich praktischer Anwendbarkeit.

Fig. 5 zeigt ein Funktionsblockdiagramm einer Ausgestaltungsform der Steuereinrichtung, wie sie in dem Inkremental Antriebssystem nach der Erfindung verwendet wird. Sie besteht aus einer Datenverarbeitungseinrichtung 70, den Motorantriebsschaltungen 71 und 72, den Wellenformgeneratoren 73, 74, 75, 76, und den Komparatoren 77, 78, 79, 80. Die Motorantriebssysteme versorgen die Motorwicklungen ununterbrochen mit Gleichstrom, beispielsweise die Wicklungen 23 und 24 des in Fig. 1 gezeigten Motors. Die Datenverarbeitungseinrichtung 70 kann beispielsweise ein Rockwell Mikroprozessor 6502 sein. Die Motorantriebsschaltung 71 kann beispielsweise so gestaltet werden,wie in Fig. 6 dargestellt. WeIlenformgenerator 74 und Komparator 80 können beispielsweise so gestaltet werden, wie in Fig. 7 gezeigt.

Jede Motorantriebsschaltung besitzt eine H-Brlicke, welche ihre Wicklungen mit annähernd konstantem Strom in eine der beiden Richtungen antreibt. Das Rückkopplungssignal wird von der Wicklung erhalten, die zuletzt auf Erde geschaltet wurde. Im Augenblick der Schaltung wird in der Wicklung eine EMF erzeugt, welche die zum niedrigeren Schalttransformator parallel geschaltete Diode erregt; die Spannung erreicht etwa -1 V. In dem Maß, wie sich die Energie in der Induktion der Wicklung verbraucht, steigt die Spannung über Null und erreicht einen

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positiven Wert, der dem ohmschen Spannungsabfall des Wicklungsstromes durch den Vorwärts-Widerstand des Antriebstransistors und dem Widerstand des 1,5 Ohm Strombegrenzungswiderstandes entspricht. Bei völligem Stillstand zeigt die Spannung eine völlig ungestörte Wellenform; im Fall des Motors gemäß Fig. 1 kann die Wellenform mit folgender Formel beschrieben werden: V = a(1 - e" ), wobei a und b Konstante sind. Derartige Wellenformen sind beispielsweise in den Figuren 8A und 8B dargestellt.

Ist hingegen der Motor in Bewegung, wird die Reluktanzänderung in der vom Motor gesteuerten Wicklung eine momentane EMF erzeugen, die sich der ungestörten Wellenform überlagert. Im Falle des Motors gemäß Fig. 1 kann die Störung der Wellenform durch die Formel V = a(1 - e" ) beschrieben werden, wenn b nicht konstant ist, sondern für t>° = b(t) zunächst ab- und dann im Wert wieder zunimmt. Solche gestörten Wellenformen sind beispielsweise in den unteren Kurven der Figuren 8A und 8B dargestellt, wobei 8A unter geringer Last und 8B unter größerer Last ist. Die Bewegungsspannung setzt im letzteren Fall, bedingt durch eine verlangsamte mechanische Reaktion bei größerer Last, später ein.

Entsprechend der Motorkontrolleinrichtung des erfindungsgemäßen Inkremental-Antriebssystems wird ein Signal in den WeIlenformgeneratoren 73-76, welche die ungestörte Wellenform nachahmen, synthetisiert und ist in Richtung gegen die Störung der Wellenform verschoben. Das Signal der gestörten Wellenform wird mittel Komparatoren 77-80 mit dem synthetisierten Signal verglichen. Für den in Fig. 1 gezeigten Motor werden die syn-

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thetisierte und die gestörte Wellenform zusammen mit dem Ergebnis des !Comparators in Fig. 8C gezeigt. Der erste Schnittpunkt entspricht dem Zeitpunkt, in welchem die Beschleunigungschaltung fast ihr Optimum erreicht hat, während der zweite Schnittpunkt dem Optimum der Verzögerungsschaltung entspricht. Abhängig vom gewünschten Antriebsprogramm kann einer dieser Kreuzungspunkte als Zeitpunkt benutzt werden, um die Stromrichtung des Wicklungsstromes umzukehren. Die Wicklung wird ihrerseits wiederum eine Bewegungskontrollspannung produzieren, welche wiederum fur die nächste Umkehr der Stromrichtung des ersten Wicklungsstromes benutzt werden kann und so fort.

Dem Fachmann ist ohne weiteres klar, daß die Wellenform des Stillstands·^· und des Bewegungssignals weitgehend von der Motorkonstruktion abhängt. Die Wellenformen können exponentiellen oder nicht exponentiellen Charakter haben. Sie können beispielsweise parabolisch oder hyperbolisch sein. Sie können auch eine Form haben, die nicht ohne weiteres mathematisch ausgedrückt werden kann. Dennoch können sie in Wellenformgeneratoren synthetisiert werden, wenn beispielsweise stückweise lineare Annäherungen oder reine "memory" Mikroprozessoren verwendet werden oder eine Kombination aus beiden.

Ebenfalls wird es dem Fachmann ohne weiteres klar sein, daß für den Fall eines plötzlichen Anhaltens oder einer überlast des Motors das nächste Signal ausfallen und der nächste Wicklungszustand nicht produziert werden wird. Dieser Zustand zeigt eine Oberlast rechtzeitig an und ist gleichzeitig ein Vorteil des Schrittmotors, denn nur durch die schrittweise Rückkopplungstechnik wird eine sofortige Reaktion gewährleistet,

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Bei einer mittleren Geschwindigkeit der Rückkopplungstechnik ist eine so schnelle Reaktion nicht erzielbar.

Wie in den Figuren 8A und 8B gezeigt, wird bei großer Last, die aber keine überlast ist, der erste Kreuzungspunkt verzögert, was ebenfalls eine Verzögerung des Schaltvorganges zur Folge hat. Der Schrittmotor reduziert deshalb bei größerer Last automatisch seine Geschwindigkeit und erhöht diese bei Abnahme der Last oder bei deren völligem Fortfall.

Eine Inkremental-Antriebsmotor-Kontrol1 einrichtung kann direkt zur Kontrolle des Schrittantriebes ohne Zwischenschaltung eines Schrittzählers verwendet werden, indem die Ausgangssignale des Komparators direkt die Wicklungen steuern. Die meisten Kontrol1 einrichtungen machen die Zwischenschaltung eines Schrittzählers erforderlich und besondere Maßnahmen, um den Motor entsprechend einer unveränderlichen oder regelbaren Aufeinanderfolge in eine bestimmten Position zu bringen. Eine geeignete, anpassungsfähige Kontrolleinrichtung wird durch einen "Mik oprozessor" gewährleistet, der entsprechende Steuerprogramme enthält, welche die geeigneten Wicklungszustände und Rückmeldesignale bewirken und so eine genaue Einstellung des Motors gewährleisten. Derartige AbI aufdiagramme sind in den Figuren 9A, 9B und 9C dargestellt; 9B und 9C zeigen die "STEPS" und ¹¹DELCSN" Subroutines.

Der Wert POSNOW ist die aktuelle Position des Motors, aufwärts und abwärts gezählt entsprechend der Bewegung des Motors. POSCOM ist die Position, in die der Motor sich bewegen soll und die festgesetzt wird, bevor das Programm vom Monitor beginnt. Das Programm beginnt mit der Bestimmung der Differenz

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.wir ■■ ir J¹ V-' & *™H " > Γ

I₁ "Λ, /, V i. ^- w υ l<

zwischen POSNOVi und pqsCOM; diese Differenz :si Gis DIRFLt ("Direction Flag"). Die absolute Differenz ist Ο~73ΞΤ,. eine Größe, von der rückwärts gezählt w!rc₃ b i r; dir Po?" t ;:>!'. Π'ill erreicht ist. Wenn OFFSIT vcn Beginn an Null "sz, din?' üecir.r.t der Motor sofort zu "!aufer. . 1st 0-!⁷SuT nicht r;ls';^j.:r 'Ju!" -. beginnt der Motor mit der. SuDrou ti ne-3chri tter.; oanscr bestimmt das Programm die weiteren Schritt·::» Wenn nienr als zwei Schritte verbleiben, prü*t die DELSCN Subroutine das Rücküiel oesignal bis zum Eintritt eines Bewegungssignales; wenn dies gegeben wird, kann der nächste Schritt erfolgen.

Die Verzögerung des Umlaufs wird auch durch DELSCN be stimmt. Wenn aber der Komparator auf Null geht, wird die Rou tine so lange fortgesetzt, bis der Komparator wieder auf 1 geht. Wenn das geschieht, wird der nächste Schritt eingeleitet und diese Routine so oft wiederholt, bis OFFSET = 0.

Die STEPS Subroutine korrigiert den Wert von POSNOW, indem hierzu DIRFLG addiert wird, welches entweder +1 oder -1 ist. Die niedrigste Reihe 2 bits von POSNOW werden nun maskiert und benutzt, um das Ausgangssignal der Wicklungen auszuwählen, welches den Antrieb in die Position POSNOW bewirkt. Dies geschieht, indem die bits niedrigerer Ordnung als Teile des Index benutzt werden. Nach einer gewissen Verzögerung werden die gleichen bits benutzt, um einen anderen Index zu konstruieren, welcher den Generator für den "comparison transient" auswählt. Schließlich wird OFFSET dekrementiert und die Subroutine beendet.

Die DELSCN Subroutine verzögert anfänglich die Aktion, damit der Wicklungsstrom gegen Null gehen kann.Dann wird ein

Index bestimmt, der das richtige Rückmeldesignal bewirkt. Das

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Eingangssignal wird mehrfach überprüft.

Wird zum Zeitpunkt, da der Ausgangswert von LOOPCT 0 auf Null gegangen ist, kein Rückme Idesignal erhalten, geht das Programm aus dem Monitor, denn der Motor hat zu lange gebraucht, um sich in Bewegung zu setzen. Um dies zu tun, muß der "stack pointer" (SP) korrigiert werden, weil er aus der Subroutine springt. Wenn das Komparatorsignal Null ist, ist die Subroutine normalerweise beendet.

Das hier beschriebene Programm ist nur ein Teil eines allgemeinen Kontrol1 programmes, welches an die Quelle, die die gewünschten Positionen steuert, die tatsächlich erreichten Positionen zurückmeldet. Die beschriebenen Routinen sollten allerdings ausreichen, um die Positionierung durch ein Digitalsignal zu bewirken.

Untersuchungen an dem in Fig. 1 dargestellten Motor haben gezeigt, daß in einem geschlossenen Kontroll kreis Schrittgeschwindigkeiten von 400/Sek ohne weiteres erzielt werden können; bei einem nicht geschlossenen Kreis wird der Motor bei mehr als 150 Sritten/Sek. unzuverlässig. Bei geschlossenem Kontrolle kreis hat sich der Motor als weitgehend lastunabhängig erwiesen; er kann dann seine Geschwindigkeit unter ansteigender Last von 400 Schritten/Sek. auf 50 Schritte/Sek. reduzieren und zeigt bei jedem abrupten Anhalten die Zahl der bereits ausgeführten Schritte an.

Während in der vorliegenden Beschreibung die Steuerung des Inkremental-Antriebssystems an einem Schrittmotor mit linearer variabler Reluktanz beschrieben wurde, wird es dem Fachr mann keine Schwierigkeiten bereiten, das beschriebene erfindungsgemäße System auch ^auJ_üP^]ff^^r^^9toren zu übertragen, bei-

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spielsweise auf solche mit einen¹ scheibenförmiger; oder einem zylindrischen Rotor. In dem in den ^:"i>yjren 9A - ?C sowie im Anhang .beschriebenen Steuerungsprograr;.r wird positiensabhängig geschaltet. Für den Fachmann wird es aber keine Sc!'-wierigkeiten machen, stattdessen die Schaltung geschwindigkeitsabhängig vorzunehmen. Noch größere Geschwindigkeiten können erzielt werden, wenn die verlangte Position mehr als einen Schritt von der dynamischen Position entfernt ist. Diese- Technik wird verzugsweise dann angewendet, wenn die Verzögerung, bedingt durch die Stromversorgung der Spule, zum die Geschwindigkeit limitierenden Faktor' wird. Unter diesen Bedigungen muß das Rückmeldesignal an der anderen Spule genessen werden, und es kann eine Verzögerungskorrektur erforderlich werden, um· entgegenwirkende Kräfte sowie Drehkräfte zu vermeiden,

Obgleich in Fig, 5 für jede Wicklung zwei Wellenform« Generatoren gezeigt sind, ist tatsächlich nur ein Wellenform« Generator pro Wicklung erforderlich, da die WeIlenformen, die an beiden Wicklungsenden bei Schaltung auf das niedrigere Potential oder Null auftreten, an sich gleich sind. Entsprechend¹ ist auch nur ein Komparator erforderlich. Bei Verwendung von integrierten Schaltungen kann es allerdings einfacher sein, zwei WeI1enform-Generatorem und zwei Komparatoren zu verwenden; die zusätzlichen Kosten sind geringfügig.

Obgleich dies für den Fachmann nicht erforderlich ist, ist - - ■ "Appendix" ein vollständiges Computerprogramm für geschlossene und offene Kreise beigefügt*.

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-■afc-

Leerseite

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. ) Inkremental-Antrieb , bestehend aus einem Schrittst--/

   Schaltmotor mit variabler Reluktanz und einer Kontrolleinrichtung für den Motor, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor zumindest zwei Bewicklungen aufweist, die Still stands-Signal e mit ungestörter Wellenform und bewegungsabhängige Signale mit gestörter Wellenform liefern; und daß die Kontrolleinrichtung einen WeIlenform-Generator zum Synthetisieren von Wellenformen, die den vom Motor gelieferten Stillstands-Signalen entsprechen, enthält; sowie eine Komparator-Einrichtung zum Vergleich der vom Wellenform-Generator gelieferten Wellenform mit den vom Motor gelieferten bewegungsabhängigen Signalen; und eine Einrichtung zur Kontrolle der Stromversorgung des Motors als Funktion des Signal-Vergleichs.

   2. Die Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrolleinrichtung mindestens die folgenden Elemente enthält:

   a) erste und zweite Antriebsschaltkreise, die mit der ersten bzw. zweiten Motorwicklung verbunden sind; und

   b) eine erste WeI 1 enfornigenerator-Ei nrichtung zum Synthetisieren eines Signals, dessen Wellenform dem von der ersten

   Motorwicklung gelieferten Stillstandssignal entspricht; sowie einer zweiten WeIlenformgenerator-Einrichtung zum Synthetisieren eines Signals, dessen Wellenform dem von der zweiten Motorbewicklung gelieferten Stillstandssignal entspricht; und

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   1

   c) eine Komparatoreinrichtung, die mit der ersten
   Motorbewicklung sowie mit dem Ausgang der ersten Wellenformgenerator-Einrichtung derart verbunden ist, daß ein Vergleich
   zwischen der synthetisierten Wellenform und dem von der ersten Motorbewicklung gelieferten bewegungsabhängigen Signal vorgenommen wird; sowie

   d) eine zweite WeIlenformgenerator-Einrichtung, welche mit der zweiten Motorbewicklung sowie mit dem Ausgang der zweiten WeIlenformgenerator-Einrichtung zwecks Vergleichs der synthetisierten Wellenform mit dem von der zweiten Motorbewicklung gelieferten, bewegungsabhä'ngigen Signal verbunden ist; und eine Datenverarbeitungs-Einrichtung, die sowohl mit der ersten und
   zweiten Motorbewicklung als auch mit den ersten und zweiten

   WeI1enformgenerator-Einrichtungen und den ersten und zweiten

   Komparatoreinrichtungen verbunden ist und die Stromversorgung

   der ersten und zweiten Bewicklung als Funktion jenes Signalvergleichs steuert bzw. bewirkt.

   3. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorwärts- und Rückwärts-Schaltschrittmotor ein erstes Bauteil enthält, das eine Mehrzahl von Zähnen aufweist, deren Abstand P und deren Breite P/2 beträgt, sowie ein zweites Bauteil, das gegenüber dem ersten beweglich angeordnet ist und mindestens zwei Pole aufweist, wobei jeder Pol zwei
   Sätze von Zähnen besitzt, deren Abstand P beträgt und deren
   Breite P/4 ist; und daß die Zahngruppen in jedem Pol gegeneinander versetzt sind um einen Betrag, der (n + 1/2)P ist, wobei

   9 0 9 8 8 5²/~0 9 2 0

   ORIGINAL INSPECTED

   η ganzzahlig ist, und weiterhin jene Pole gegeneinander um einen Betrag versetzt sind, der (m + 1/4}P beträgt, wobei m gleichfalls ganzzahlig ist, und jeder der Pole mit einer Bewicklung versehen ist, die zur Beschickung mit Gleichstrom dient und gleichzeitig eine der in den vorangehenden Ansprüchen aufgeführten Motorbewicklung darstellt, und schließlich, daß das zweite Bauteil mindestens mit einem Magneten ausgestattet ist.

   4. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil des Motors stationär ist und das zweite gegenüber dem ersten beweglich angeordnet ist.

   5. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Bauteil des Motors stationär ist und das erste ihm gegenüber beweglich angeordnet ist.

   6. Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet, vorzugsweise ein seltene Erden enthaltender Magnet, ist.

   7. Antriebseinrichtung nach einem oder mehrern der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Feststellen der Differenz zwischen der gewünschten Motorposition und der tatsächlichen Motorposition enthält,und weiterhin eine Einrichtung zum Bestimmen der Schrittrichtung des Schrittmotors sowie eine Ein-

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   richtung, um den Motor schrittweise bis zu einer Verringerung jener Differenz zwischen tatsächlicher und gewünschter Motorposition auf Null fortzuschalten.

   8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverarbeitungs- und Steuereinrichtung weiterhin eine Einrichtung zur Verringerung der Schaltgeschwindigkeit beim Erreichen einer vorbestimmten Differenz zwischen vorgegebener, gewünschter und tatsächlicher Motorposition enthalt,

   9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn-

   zeichnet, daß die ersten und zweiten Stromversorgungsantriebskreise jeweils eine 4-Transistor Η-Brücke über der betreffenden Wicklung enthalten, wobei die^Transistoren paarweise selektiv in Abhängigkeit vom Prozessor betrieben werden, um derart Stromumkehr durch die Bewicklung und Schrittfortschaltung des Motor zu bewirken.

   ΙΟ* Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Wellenform· generator-Einrichtung jeweils zwei Generatoren aufweist, und die ersten und zweiten Komparatoreinrichtungn jeweils zwei Komparatoren.

   11. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Stil Istandssignal exponentiell Wellenform besitzt.

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   12. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die synthetisierten WeIlenformen in Richtung der Störung versetzt sind.

   13. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die exponentielIe Wellenform allgemein V = a(1 - e ) entspricht, wobei a und b Konstante sind.

   14. Antriebseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bauteil des Motors zylindrische Form aufweist und mit eimer Mehrzahl von regelmäßigen, schraubenförmig angeordneten Zähnen mit Nuten zwischen denselben ausgestattet ist; und das zweite Bauteil eine schraubenförmige Zahnanordnung aufweist und mindestens einen Teil des ersten Bauteiles umgibt; und daß das zweite Bauteil zwei ringförmige Pole aufweist, die von einem ringförmigen Magnet getrennt sind, wobei jeder Pol zwei ringförmige Elemente enthält, die von einer Ringwicklung getrennt sind, und wobei jedes Element einen Satz schraubenförmig angeordneter Zähne mit Nuten dazwischen besitzt; und weiterhin, daß der Zahnabstand P und die Zahnbreite P/4 beträgt; und daß die Zahnsätze eines jeden Pols in Längsrichtung um einen Betrag (n +_ 1 /2)P versetzt sind, wobei die Pole voneinander in Längsrichtung um einen Betrag von (m + 1/4)P versetzt angeordnet sind und m und η ganze Zahlen sind.

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   15. Antriebseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Motorbauteil ringförmige "flux-Regulatoren" aufweist, die an beiden Seiten des Magnets und zwischen diesem und jeden Pol angeordnet sind, und daß der Querschnitt dieser "flux-Regulatoren" sich in Richtung vom Magnet zu den Polen hin verjüngt.

   16. Antriebseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet ist, vorzugsweise ein solcher, der seltene Erden enthält.

   17. Antriebseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnten Nuten mit einem Teflon- bzw. Nylonartigen Material ausgefüllt sind.

   18. Antriebseinrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen scheibenförmigen Rotor enthält, der mit einer Achse verbunden ist und eine Mehrzahl keilförmiger, sich radial ausdehnender, in gleichen Abständen voneinander angeordneter Zähne besitzt, und daß der Stator zwei Pole aufweist, die auf der einen bzw. anderen Seite des Rotor angeordnet sind, und jeder Statorpol zwei Sätze keilförmiger, sich radial erstreckender, in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordneter Zähne aufweist, wobei jeder Zahnsatz einen Kreis beschreibt und beide Kreise verschiedene Radien haben, und die Zahnsätze in jedem Pol um einen Winkelbetrag von (n + 1/2)P gegeneinander versetzt sind, und die Statorpole gegeneinander um einen Winkelbetrag, der (m + 1/4)P entspricht, versetzt sind,

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   und daß jeder Statorpol einen ringförmigen Magneten und eine Ringwicklung besitzt, wobei letztere eine der gesagten Wicklungen darstellt.

   19. Antriebseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor weiterhin einen ringförmigen Eisenring aufweist, der zwischen dem Schaft und jenen Rotorzähnen angeordnet ist und dazu dient, den magnetischen Fluß zwischen den Statorpolen zu leiten.

   20. Antriebseinrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Permanentmagnet ist, und vorzugsweise ein solcher, der seltene Erden enthält.

   21, Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein bidirektionaler Schrittmotor ist, der die folgenden Bestandteile enthält:

   einen zylindrischen Rotor mit einer Mehrzahl in Längsrichtung sich ausdehnender Zähne mit Nuten dazwischen, wobei die Zähne in einem Winkelabstand P und einer Winkelbreite P/2 angeordnet sind;

   und einen zylindrischen Stator, der den Rotor umgibt und der mit zwei ringförmigen Polen ausgestattet ist, die durch einen ringförmigen Magneten getrennt sind, wobei jeder Statorpol in Längsrichtung und in gleichmäßigem Abstand angeordnete Zähne aufweist mit einem Winkelabstand von P und einer Winkel-

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   breite von P/4, und die beiden Zahnsätze gegeneinander ver-

   t setzt sind im Winkelmaß entsprechend (n + 1/2) P, wobei η eine ganze Zahl ist, und die Statorpole um den Betrag (m + 1/4)P gegeneinander versetzt sind, wobei m eine ganze Zahl ist, und die Zahnsätze injeiem Statorpol durch eine Ringbewicklung voneinander getrennt sind, welche eine der besagten Bewicklungen darstel1t.

   22. Verfahren zum Herstellen eines Bauteiles des bidirektional-! inear-variablen Reluktanz-Schrittschaltmotors nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß

   a) schraubenförmige Windungen in die Außenfläche eines Eisenstabes geschnitten werden;

   b) der Eisenstab verzinnt wird;

   c) ein elektrisch leitender, nicht-magnetischer verzinnter Material streifen in die schraubenförmige Nut dos Hi sens ta lies gelegt wird;

   d) darin verlötet wird;

   e) der so ausgerüstete Stab auf einen Durchmesser abgeschliffen wird, der in etwa dem gewünschten Enddurchmesser entspricht; und

   f) die Oberfläche des Stabes anschließend galvanisch mit einem harten Oberzug versehen wird.

   23. Ve rfη Hrcη nach Anspruch ?2, dadurch gekennzeichnet, daß

   n,K, Ii de¹!' Al·«: < h 1 »> H en und vor dem Oberziehen mit der harten Metallschicht rim· I ii|)f e rsch i ch t aufgebracht wird.

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   24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Kupferschicht eine Chromschicht au fgtbiM'-h t wir!.

   25. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nickelsch icht aufgebracht wird.

   26. Verfahren zur Steuerung der Inkremeta 1-Bewegung eines Schrittschaltmotors mit variabler Reluktanz, welcher erste und zweite Bewicklungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, ύά'.Ί das von den Bewicklungen gelieferte Stillstandssignal eine unyerzerrte Wellenform aufweist, während das bewegungsabhäiig i ge Signa! eine verzerrte Wellenform aufweist, und dafl eine dem Stillstandssignal entsprechende Wellenform synthetisiert v/ird, und diese synthetisierte Wellenform mit der Wellenform des beweyungsabhäng i gen Signals verglichen wird; und daß die Energieversorgung der [iewicklung des Motors eine Funktion ue-> Vergleichs der synthetisierten Wellenform mit der des bewegungs- a b h ä π t j igen Signals ist.

   27. Verfahren ο ich Anspruch 26, dadurch gekeiin^e! hritft, daß die synthetisierte Wellenform in Richtung der S t'>rui.\ /ersetzt w i ru.

   28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gel >μιπ_^τ ·:>, ί rhü--1 , iaü die synthetisierte Wellenform exponen U e i ! :n m.mjM-· ίΐ < r ,

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   29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die exponentiell Wellenform der allgemeinen Formel

   -b t
   V = a(1 - e ) entspricht, wobei a und b Konstante sind.

   30. Verfahren nach einem der Ansprüche 26 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der gewünschten Motor position und der aktuellen Motorposition sowie die Schrittschal trichtung bestimmt werden; und WeI1 en formen entsprechend dem Stillstandssignal synthetisiert werden; und die synthetisierten Wellenformen mit denen des bewegungsabhängigen Signals verglichen werden; und die Stromversorgung der MotorbewickluiHjen eine Funktion des genannten Vergleichs ist; und der Motor schrittweise bis zur Differenz Null zwischen tatsäch-1 icher und gewünschter Position geschaltet wird.

   31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrittschaltgeschwindigkeit beim Erreichen einer vorgegebenen Differenz zwischen Soll- und Ist-Position des Motors verringert wird.

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