DE3325302C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schrittmotor-Ansteuervorrich­ tung zum Ansteuern mehrerer Schrittmotoren gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruches 1.

Eine solche Schrittmotor- Ansteuervorrichtung ist aus der DE-AS 14 63 262 bekannt. Dort enthält die Schrittmotor-Ansteuervorrichtung eine der Zahl der Schrittmotoren entsprechende Anzahl von Zeit­ geber- bzw. Taktschaltungen, die jeweils mit Verriegelungs­ schaltungen verbunden sind, denen wiederum Erregungspha­ sen-Bezeichnungssignale von einer Steuerschaltung einge­ geben werden. Die Verriegelungsschaltungen verriegeln die Erregungsphasen-Bezeichnungssignale in Synchronismus mit Nachführimpulsen und Hochdrehzahl-Normalbetriebsimpulsen, die ihnen von den Taktschaltungen geliefert werden. Die Schrittmotoren werden dabei nach Maßgabe der jeweiligen, in den Verriegelungsschaltungen verriegelten Bezeichnungs­ signale angesteuert bzw. angetrieben.

Bei dieser bisherigen Ansteuervorrichtung ist als Steuer­ schaltung zur Lieferung der Phasenbezeichnungssignale zu den Verriegelungsschaltungen eine Schaltung vorgesehen, die einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb durchzuführen vermag, wenn sie drei Schrittmotoren ansteuert, die so angeordnet sind, daß sie durch die Gesamtzahl der für den Antrieb der Schrittmotoren erforderlichen Verriegelungsimpulse angesteuert werden sollen. Da bei dieser bisherigen Vor­ richtung weiterhin die Taktschaltungen jeweils den be­ treffenden Schrittmotoren zugeordnet sind, ist eine große Zahl solcher Taktschaltungen erforderlich, wodurch der Schaltungsaufbau kompliziert wird.

Weiterhin ist aus der US-PS 40 59 746 eine Schrittmotor- Ansteuervorrichtung zum Ansteuern von zwei Schrittmotoren bekannt. Bei dieser Ansteuervorrichtung speist ein Takt­ impulsgenerator jeweils über einen Zähler Taktimpulse zu einer Steuereinrichtung, die über jeweils eine Reihen­ schaltung eines Umsetzers und einer Ansteuereinheit mit jedem der beiden Schrittmotoren verbunden ist. Wie auch bei der Ansteuervorrichtung gemäß der DE-AS 14 63 262 ist auch der US-PS 40 59 746 allein zu entnehmen, daß jedem Schrittmotor bei einem Mehrschrittmotoren-Antrieb während des Betriebes immer ein- und dieselbe Zeitgeber- bzw. Taktschaltung zugeordnet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Mehr­ schrittmotoren-Antrieb mit weniger Taktschaltungen auszu­ kommen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 gelöst.

Wenn sich somit bei der erfindungsgemäßen Ansteuervorrichtung ein erster und ein zweiter Schrittmotor, die so angeordnet sind, daß sie sich mit derselben Drehzahl oder mit Dreh­ zahlen, von denen die eine ein ganzzahliges Vielfaches der anderen ist, drehen, in einem Zustand befinden, in welchem sie eben angelaufen sind, liefern erste und zweite Taktimpuls-Erzeugungseinheiten erste und zweite Nachführ­ taktimpulse zu einer ersten bzw. einer zweiten Ansteuer­ einheit, wobei die beiden Schrittmotoren durch die be­ treffenden Nachführtaktimpulse angetrieben werden. Wenn die Schrittmotoren einen Zustand erreicht haben in welchem sie sich normal drehen, liefert die erste Taktimpuls-Er­ zeugungseinheit einen Normalimpuls zu den beiden Ansteuer­ einheiten, um damit beide Schrittmotoren anzutreiben bzw. anzusteuern.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 und 3.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Er­ findung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Schrittmotor-Ansteuer­ vorrichtung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitsteuerdiagramm von Schrittmotor-Antriebs­ befehlssignalen und

Fig. 3 ein Zeitsteuerdiagramm der Ausgangssignale der Ansteuervorrichtung gemäß Fig. 1.

Gemäß Fig. 1 besteht eine Steuervorrichtung aus einer Zen­ traleinheit (CPU) 1, deren Datenausgangsabschnitt an den Eingangs­ abschnitt einer Eingabe/Ausgabeschnittstelle (I/O) 2 ange­ schlossen ist. Deren Ausgangsabschnitt ist mit Verriegelungs­ schaltungen 3, 4 und 5 verbunden, deren Ausgangsklemmen an die Eingangsklemmen von Ansteuereinheiten 6, 7 bzw. 8 angeschlossen sind, deren Ausgangs­ klemmen wiederum mit Motoren 9, 10 bzw. 11 verbunden sind. Die Motoren 9 und 10 sind Schrittmotoren, die zur Drehung in Abhängigkeit von z. B. 1500 Impulsen pro Sekun­ de ausgelegt sind, während der Motor 11 zur Drehung in Abhängigkeit von z. B. 200 Impulsen pro Sekunde ausge­ legt ist. Der Datenausgangsabschnitt und eine Taktausgangsklemme der Zentraleinheit 1 sind mit einem Vor­ gabedaten-Eingangsabschnitt bzw. einer Takteingangsklemme einer Zeitgeber- bzw. Taktschaltung 12 verbunden, die einen ersten und einen zweiten Zähler 12 ₁ bzw. 12 ₂ um­ faßt und deren eine Ausgangsklemme O ₀ mit den Eingangs­ klemmen A 1, A 2 und B 1 eines Schaltkreises 13 verbunden ist, während ihre andere Ausgangs­ klemme O 1 an die Eingangsklemme B 2 desselben Schalt­ kreises 13 sowie die Verriegelungseingangsklemme der Verriegelungsschaltung 5 angeschlossen ist. Der Schalt­ kreis 13 hat Ausgangsklemmen X 1 und X 2, die an die Verrie­ gelungseingangsklemmen der Verriegelungsschaltungen 3 bzw. 4 angeschlossen sind.

Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung arbeitet die Zentraleinheit (CPU) 1 nach Maßgabe eines in einem einge­ bauten Festwertspeicher (ROM) gespeicherten Steuerpro­ gramms. Beispielsweise führt die Zentraleinheit 1 in der Anfangsphase der Drehung der Schrittmotoren 9 bis 11 einen Nachführbetrieb bzw. einen Betrieb zur Erhöhung der Drehzahl der Schrittmotoren 9 bis 11 von einer niedrigen auf eine hohe Drehzahl aus. Wenn der Zentraleinheit 1 von einer externen Vorrichtung ein Antriebsbefehlssignal gemäß Fig. 2, z. B. ein Signal A zur Ansteuerung des Schrittmotors 9 eingegeben wird, liefert die Zentraleinheit 1 ein die Erregungsphase (z. B. eine A-Phase) bezeichnendes Signal bzw. A-Phasen-Bezeichnungssignal beispielsweise in 4-Bit-Konfiguration zur Eingabe/Ausgabestelle 2. Die Eingabe/Ausgabestelle 2 überträgt das A-Phasen-Bezeich­ nungssignal zur Verriegelungsschaltung 3. Weiterhin lie­ fert die Zentraleinheit 1 zu diesem Zeitpunkt eine Vor­ gabedateneinheit, d. h. eine Vorgabegröße zur Einleitung der Nachführoperation, zur Taktschaltung 12, um dabei den ersten Zähler 12 ₁ auf die Vorgabegröße zu setzen. Weiterhin liefert die Zentraleinheit 1 zum Schaltkreis 13 ein Schaltsignal, welches die Eingangs­ klemmen B 1 und B 2 aktiviert. Der erste Zähler 12 ₁ der Taktschaltung 12 zählt die ihm von der Zentraleinheit 1 eingegebenen Taktimpulse und liefert dann, wenn der Zählstand die vorgegebene Größe erreicht, einen Ver­ riegelungsimpuls über die Ausgangsklemme O ₀ zum Schalt­ kreis 13. Dieser Verriegelungsimpuls wird der Verriege­ lungsschaltung 3 über die Ausgangsklemme X 1 des Schalt­ kreises 13 eingespeist. Da andererseits die Verriege­ lungsschaltung 3 mit dem A-Phasen-Bezeichnungssignal von der Eingabe/Ausgabestelle 2 gespeist wird, verriegelt die Verriegelungsschaltung 3 dieses A-Phasen-Bezeichnungs­ signal nach Maßgabe des Verriegelungsimpulses. Wenn dieses verriegelte Bezeichnungssignal der Ansteuereinheit 6 eingegeben wird, liefert diese einen Erreger­ strom zur A-Phasen-Wicklung des Schrittmotors 9, um dadurch letzteren anzusteuern bzw. anzutreiben.

Wenn der erste Zähler 12 ₁ einen der Vorgabegröße ent­ sprechenden Zählstand erreicht hat, bewirkt die Zentral­ einheit 1 die Voreinstellung des ersten Zählers 12 ₁ auf die nächste Vorgabegröße und liefert gleichzeitig ein B-Phasen-Bezeichnungssignal zur Eingabe/Ausgabestelle 2. Letztere überträgt dieses Bezeichnungssignal zur Ver­ riegelungsschaltung 3. Wenn der Zählstand des ersten Zählers 12 ₁ die neue Vorgabegröße erreicht, liefert die Taktschaltung 12 wiederum einen Verriegelungsimpuls über die Ausgangsklemme O ₀ zum Schaltkreis 13. Der Schalt­ kreis 13 liefert den ihm eingespeicherten Verriegelungsim­ puls über seine Ausgangsklemme X 1 zur Verriegelungs­ schaltung 3. Letztere verriegelt das B-Phasen-Bezeich­ nungssignal und liefert dieses verriegelte Signal zur Ansteuereinheit 6. Infolgedessen wird eine Phasen­ wicklung des Schrittmotors 9 an Spannung gelegt, so daß sich dieser Schrittmotor 9 weiterdrehen kann.

Auf die beschriebene Weise wird ein in Fig. 3 gezeigter Signalimpuls, dessen Impulsintervall oder -breite sich allmählich von z. B. 50 ms auf 100 ms verkleinert, oder ein Nachführ-Signalimpuls B an der Ausgangsklemme X 1 des Schaltkreises 13 abgegeben. Nach Ablauf der Nachführ­ periode T 1 wird ein Signalimpuls einer bestimmten Impuls­ breite oder ein Normalbetrieb-Signalimpuls der Verriege­ lungsschaltung 3 über den Schaltkreis 13 als Verriegelungs­ impuls zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt werden A-, B-, C- und D-Phasen-Bezeichnungssignale wiederholt sequentiell über die Eingabe/Ausgabestelle 2 der Verriegelungsschal­ tung 3 eingespeist und in letzterer in Synchronismus mit dem Verriegelungsimpuls sequentiell verriegelt. Die An­ steuereinheit 6 liefert in fortlaufender Reihenfolge den Erregungsstrom zu den A-, B-, C- und D-Phasen-Wick­ lungen des Schrittmotors 9, so daß dieser mit hoher Nor­ maldrehzahl läuft.

Wenn während der Nachführperiode ein Antriebsbefehls­ signal B (Fig. 2) zur Ansteuerung des Schrittmotors 10 zur Zentraleinheit 1 geliefert wird, bewirkt diese die Voreinstellung des zweiten Zählers 12 ₂ der Taktschaltung 12 auf eine Vorgabegröße entsprechend dem Nachführim­ puls des Schrittmotors 10, und die Eingabe/Ausgabestelle 2 überträgt die Phasen-Bezeichnungssignale zu den Ver­ riegelungsschaltungen 3 und 4. Wenn der Zählstand des zweiten Zählers 12 ₂ beim Zählen der Taktimpulse die Vor­ gabegröße erreicht, liefert die Taktschaltung 12 über die Ausgangsklemme O ₁ den Verriegelungsimpuls zur Ein­ gangsklemme B 2 des Schaltkreises 13. Letzterer überträgt den Verriegelungsimpuls über die Klemme X 2 zur Verrie­ gelungsschaltung 4, wodurch diese für die Verriegelungs­ operation bereitgemacht wird. Die Verriegelungsschaltung 4 verriegelt daraufhin das ihr über die Eingabe/Ausgabe­ stelle 2 eingespeiste Phasen-Bezeichnungssignal. Wenn das verriegelte Signal der Ansteuereinheit 7 zugeführt wird, beginnt der Schrittmotor 10 mit der Nachführopera­ tion. Anschließend werden ähnliche Operationen ausgeführt, wobei ein Nachführsignalimpuls E gemäß Fig. 3 während der Periode T 2 an der Klemme X 2 des Schaltkreises 13 abgege­ ben wird. Sobald die Nachführoperation des Schrittmotors 10 beendet ist, aktiviert die Zentraleinheit 1 nur den auf die Vorgabegröße entsprechend dem Normalbetrieb vor­ eingestellten Zähler 12 ₁ und liefert gleichzeitig ein Schaltsignal zum Schaltkreis 13 in der Weise, daß dessen Klemmen A 1, A 2 aktiviert werden. Demzufolge wird der vom Zähler 12 ₁ der Taktschaltung 12 abgegebene Normal­ betriebsimpuls oder Verriegelungsimpuls über die Klemmen (A 1, A 2 und X 1, X 2) den Verriegelungsschaltungen 3 und 4 eingegeben. Die Verriegelungsschaltungen 3 und 4 werden dabei durch denselben Verriegelungsimpuls gesteuert, und sie verriegeln die ihnen eingespeisten Phasen-Be­ zeichnungssignale. Bei Zufuhr des verriegelten Signals zur Ansteuereinheit 6 werden die Schrittmotoren 9 und 10 zur Drehung mit demselben Taktsynchron angesteuert. Wenn danach die Phasen-Bezeichnungssignale bei wiederhol­ ter Erneuerung über die Eingabe/Ausgabestelle 2 den Ver­ riegelungsschaltungen 3 und 4 eingespeist werden und der Normalbetriebs-Verriegelungsimpuls sequentiell den Ver­ riegelungsschaltungen 3 und 4 eingegeben wird, laufen die Schrittmotoren 9 und 10 im Normalbetrieb mit gleicher Drehzahl.

Wenn während der Zeitspanne, in welcher die Schritt­ motoren 9 und 10 mit normaler Drehzahl laufen, das An­ triebsbefehlssignal C für den Schrittmotor 11 zur Zen­ traleinheit 1 geliefert wird, bewirkt diese die Vorein­ stellung des zweiten Zählers 12 ₂ der Taktschaltung 12 auf die Vorgabegröße entsprechend dem Nachführimpuls, während die Eingabe/Ausgabestelle 2 die Phasen-Bezeich­ nungssignale zur Verriegelungsschaltung 5 sowie zu den Verriegelungsschaltungen 3 und 4 überträgt. Wenn der Zählstand des Zählers 12 ₂ die Vorgabegröße erreicht, wird über die Ausgangsklemme O ₁ der Taktschaltung 12 ein Verriegelungsimpuls der Verriegelungsschaltung 5 einge­ geben. Letztere verriegelt daraufhin das ihr über die Eingabe/Ausgabestelle 2 eingespeiste Phasen-Bezeichnungs­ signal und liefert das verriegelte Signal zur Ansteuer­ einheit 8. Letzters veranlaßt sodann den Schrittmotor 11, seine Nachführoperation zu beginnen. Wie im Fall der Schrittmotoren 9 und 10 wird die Nachführoperation des Schrittmotors 11 durch Lieferung des Nachführimpulses, als Verriegelungsimpuls, zur Verriegelungsschaltung 5 ausgeführt. Nach Abschluß der Nachführoperation wird der Verriegelungsschaltung 5 ein Normalbetriebsimpuls zuge­ führt, woraufhin der Schrittmotor 11 auf seinen Normal­ betrieb übergeht.

Wenn mehrere Schrittmotoren angesteuert werden, werden diese, wie vorstehend beschrieben, während der Nachführ­ periode in Synchronismus mit ihren jeweiligen Nachführ­ impulsen von mehreren Taktimpuls-Erzeugungseinheiten ange­ steuert bzw. angetrieben. Wenn die Schrittmotoren einen Normalbetriebszustand erreichen, wird eine der verschie­ denen Taktimpuls-Erzeugungseinheiten für die normale An­ steuerung der verschiedenen Schrittmotore benutzt, die daraufhin synchron mit dem Taktimpuls von dieser Takt­ impuls-Erzeugungseinheit angetrieben werden, während die restlichen Taktimpuls-Erzeugungseinheiten für die Nachführ­ operationen der restlichen Schrittmotoren benutzt werden. Da die beschriebene Schrittmotor-Ansteuervorrichtung keine der Zahl der Schrittmotoren entsprechende Zahl von Taktimpuls-Erzeugungseinheiten benötigt, ist ihr Schaltungs­ aufbau beträchtlich vereinfacht.

Weiterhin kann die Steuerkapazität oder -leistung der die Taktimpuls-Erzeugungseinheiten steuernden Steuerschal­ tung in einem Ausmaß entsprechend der Verringerung der Zahl der zu steuernden Taktimpuls-Erzeugungseinheiten ver­ kleinert sein, so daß sie keine Hochgeschwindigkeits- Steuerfunktion benötigt.

Claims (3)

1. Schrittmotor-Ansteuervorrichtung zum Ansteuern mehrerer Schrittmotoren durch Überführung ihrer Betriebsart von einer Nachführoperation in einen Normalbetrieb, mit
mehreren Taktimpuls-Erzeugungseinheiten (12 ₁, 12 ₂) zur Erzeugung von Nachführtaktimpulsen und Normalbetriebs­ taktimpulsen, und
Ansteuereinheiten (6, 7, 8), die jeweils so mit den Schrittmotoren (9, 10 bzw. 11) verbunden sind, daß sie diese in Synchronismus mit den Nachführ- und Normalbe­ triebstaktimpulsen ansteuern,
gekennzeichnet durch eine Schaltkreiseinheit (13) zur Durchführung eines Schaltvorganges in der Weise, daß mindestens einem der Schrittmotoren (9, 10, 11) die von den Taktimpuls-Erzeu­ gungseinheiten gelieferten Taktimpulse entsprechend der jeweiligen Nachführoperation über die entsprechenden Ansteuereinheiten (6, 7, 8) zugeführt und im Normalbe­ trieb mindestens zweien der Schrittmotoren (9, 10, 11) die von der einen Taktimpuls-Erzeugungseinheit gelie­ ferten Normalbetriebstaktimpulse den Ansteuereinheiten (6, 7, 8) zugeliefert werden, so daß die anderen Takt­ impuls-Erzeugungseinheiten (12 ₁, 12 ₂) zum Ansteuern der übrigen Schrittmotoren (9, 10, 11) verbleiben.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Taktimpuls-Erzeugungseinheiten aus einer Daten­ ausgabeeinheit (1) zur Ausgabe von Taktschritten und von Vorgabedaten entsprechend der Nachführoperation und dem Normalbetrieb und aus mehreren Zählern (12 ₁, 12 ₂) bestehen, die durch die Vorgabedaten von der Datenausga­ beeinheit (1) voreinstellbar sind, um die Taktschritte zu zählen und den Zeitsteuer- oder Taktimpuls abzugeben, wenn ihr Zählstand die Vorgabegröße erreicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Ansteuereinheiten eine Einheit (1) zur Ab­ gabe eines Phasen-Bezeichnungssignals, mehrere Verriege­ lungseinheiten (3, 4, 5) zum Verriegeln des Phasen-Be­ zeichnungssignals in Synchronismus mit den Taktimpulsen von den Taktimpuls-Erzeugungseinheiten (12 ₁, 12 ₂) und mehrere Treiber- bzw. Ansteuerschaltungen (6, 7, 8) zur Ansteuerung der Schrittmotoren (9, 10, 11) nach Maßgabe der betreffenden, in den Verriegelungseinheiten (3, 4, 5) verriegelten Phasen-Bezeichnungssignale umfassen.