DE4230064A1 - Inkremental winkelmessender Positionierantrieb und Verfahren zur Winkelpositionierung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen inkremental winkelmessenden Positionierantrieb und ein Verfahren zur Winkelpositionie­ rung nach Patent Nr. DE 41 09 970. In dem genannten Patent wurde die Aufgabe gelöst, eine Anordnung zu schaffen und ein Verfah­ ren anzugeben, bei der ein selbstanlaufender Synchronmotor eine Strahlungssender-Empfänger-Kombination auf eine Zielmarke zu bewegt. Während des Laufes des Synchronmotors wurden als Win­ kelinkremente hochfrequente Rechteckimpulse eines Quarzgenera­ tors in den Winkelzähler eingezählt. Aus den hochfrequenten Rechteckimpulsen wurden durch Frequenzteilung niederfrequente Rechteckimpulse gewonnen, aus diesen mit einem Tiefpaß die Sinusgrundwelle herausgefiltert und mit der genannten Sinus­ spannung, entsprechend verstärkt und transformiert, der Syn­ chronmotor gespeist. Motorlauf und Winkelzählung wurden zeit­ versetzt um einen Hochfrequenzimpuls gestartet und synchron gestoppt. Für den Betrieb des Synchronmotors unter wechselnden Lasten wurden Anordnung und Verfahren zur Korrektur des auf­ tretenden Polradwinkels angegeben. Diese beruhen darauf, den polradwinkelproportionalen Zählerstand eines Korrekturzählers vom Zählerstand des Winkelzählers zu subtrahieren und die Dif­ ferenz als Winkelwert auszugeben. Die Korrekturzählung erfolgt für jede postive Halbwelle der Motorspannung und bleibt während der Dauer der negativen Halbwelle gespeichert.

Anordnung und Verfahren des Hauptpatentes haben den Nachteil, daß sie nicht zum Führen einer Baugruppe auf einen vorgegebenen Zielpunkt im Raum ohne Zielmarke geeignet sind. Insbesondere im Maschinenbau und Schwermaschinenbau besteht die Aufgabe, Bau­ gruppen mittels Positionierantrieben auf gegebene Punkte zu bewegen und Bewegungen nach elektronisch gespeicherten Program­ men ausführen zu lassen. Auch in der Industrierobotertechnik wird gefordert, elektronisch gespeicherte Koordinaten in zeit­ lich ablaufende Bewegungsvorgänge umzusetzen. Die erfindungsge­ mäße Anordnung und das erfindungsgemäße Verfahren vermeiden den Nachteil des Hauptpatentes. Sie sind grundsätzlich geeignet für Werkstück- und /oder Werkzeugzustellantriebe bei numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen, für Positionierantriebe der Textil- und Papierverarbeitungstechnik, für elektronisch ge­ steuerte Positionierantriebe an Maschinen und Anlagen zu Her­ stellung elektronischer Bauelemente, für Positionierantriebe von Industrierobotern und Manipulatoren und ähnliche Positio­ nieraufgaben.

Es ist bekannt, zur Positionierung Anordnungen anzuwenden, bei denen mit dem Antrieb gekuppelte Stellungsmelder angewendet werden. Als Stellungsmelder finden Inkrementalgeber, Absolutgeber Drehmelder und ähnliche Anordnungen Anwendung, die sämtlich materielle Winkelskalen sind. Als stetig positionierende An­ triebe werden auf dem Stande der Technik insbesondere Wechsel­ strom-Asynchronmotore und Gleichstrommotore mit oder ohne leistungselektronischen Stellmitteln für Drehzahl und/oder Drehmoment eingesetzt. Unstetig positionierende Antriebe werden mit verschiedenen Arten von Schrittmotoren realisiert.

Allen bekannten Anordnungen gemeinsam ist der Nachteil, daß die Stellungsmelder materielle Winkelskalen darstellen, die mechanische Fehler aufweisen und daß Antrieb und Stellungsmel­ der gesonderte Baugruppen darstellen, die in geeigneter Weise erst miteinander gekuppelt werden müssen, wodurch kupplungsspe­ zifische Fehler auftreten. So wurde bereits vorgeschlagen, mit Hilfe eines Signalprozessors die momentane Lage × a des zu positionierenden Gliedes mit der Ziellage × n zu vergleichen, hieraus eine Sollwertkurve zu berechnen und mit dieser Soll­ wertkurve den Strom für den Antrieb zu steuern, vgl. DE-OS 40 21 800 A1, Int. Kl. G 05 D 3/12. Dieses Verfahren und seine zugehörige Einrichtung hat neben den bereits genannten Nachteilen die zusätzlichen Nachteile der Anfälligkeit gegen Regelschwingungen und externe Störimpulse, die mit zusätzlichem Aufwand eliminiert werden müssen. Die Anordnung der DE-OS 29 38 040 A1, Int. Kl. G 05 D 3/20 verwendet die Elemente: 8-bit Mikroprozessor, Dreipunktregler mit PLL und einen spannungsge­ steuerter Oszillator mit nachgeschaltetem Komparator. Sie weist als Merkmal eine Rückkopplungsschleife zwischen Komparator und Steuereingang des Oszillators auf und verwendet als Antrieb einen Kupplungsmotor. In der Zusatzanmeldung DE-OS 30 11 587 A1 wird im Anspruch 1 ein Programmträgerleser erwähnt und als Antrieb ein GS-Motor genannt. Auch die DE-OS 41 03 666 A1, Int. Kl. G 05 D 3/20 verwendet als Stellungsmelder ein inkremen­ tales Wegemeßsystem und zur Auswertung einen Rechner.

In der DE-OS 36 20 472 A1, Int. Kl. G 05 D 3/20, wird als An­ trieb ein Schraubengewindereluktanzmotor angewendet, der als Schrittmotor wirkt. Schrittmotore als Antriebe werden auch in der DE-OS 33 09 433 und der DE-OS 32 37 499 gleicher Klasse angewendet. Schrittmotore haben den Nachteil, daß die Positio­ nierauflösung auf einen Schritt oder den durch Teilschrittbe­ trieb und/oder Getriebeübersetzung vorgegebenen Teil eines Schrittes begrenzt ist. Als Positionierantriebe ohne angekup­ pelte Stellungsmelder sind sie nur im unbelasteten Zustand oder bei vernachlässigbar geringer Belastung anwendbar. Bei belasteten Schrittmotoren stellt sich ein lastveränderlicher Nachlaufwinkel zwischen Drehfeld und Rotorstellung ein (Polrad­ winkel oder Lastwinkel), so daß die tatsächlich erreichte Posi­ tion noch mit einem herkömmlichen Stellungsmelder überprüft werden muß. Zum Polradwinkel von Schrittmotoren vgl.: "Funk- Technik 41 (1986), Heft 6, Seite 257, Bild 9.7".

Es ist das Ziel der Erfindung, bei Anordnungen und Verfahren zur Winkelpositionierung eine Kosten- und Gewichtseinsparung durch Senkung des Aufwandes im feinmechanischen und optischen Bereich und bei anordnungseigener Rechentechnik zu erzielen. Gleichzeitig wird eine Erhöhung von Zuverlässigkeit, Meßgenau­ igkeit und Auflösungsvermögen angestrebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen inkremental winkelmessenden Positionierantrieb zu schaffen und ein Verfahren zur Winkelpositionierung anzugeben, bei dem ein Elektromotor stetige vorgegebene reproduzierbare Winkelbewegun­ gen ausführt. Diese Bewegungen sollen durch voreingestellte elektronische Zähler vorgegeben sein und durch Ruckwärtsein­ zählen von Impulsen in diese Zähler bis zur Nullstellung ausge­ führt werden, ohne daß einer der bekannten Stellungsmelder mit der Drehachse des Motors gekuppelt sein muß. Eine Anwendung von einem oder mehreren Mikrorechnern ausschließlich zur Auswertung der Signale von Stellungsmeldern und zur Umsetzung dieser Sig­ nale in Nachführungsgrößen ist zur Anwendung dieser Erfindung nicht erforderlich, hingegen ist die Gesamtanordnung für Rechner- und Rechnernetzbetrieb vorzugsweise geeignet. Erfin­ dungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Elektro­ motor als Synchronmotor ausgebildet ist, der von einer Wechsel­ spannung konstanter Frequenz gespeist wird. Diese Wechselspan­ nung wird als Hochfrequenzspannung in einem Quarzgenerator erzeugt, in eine Folge von Rechteckimpulsen umgewandelt und mit einem Frequenzteiler auf die Motorfrequenz heruntergeteilt. Aus der Rechteckspannung auf Motorfrequenz am Ausgang des Frequenz­ teilers wird mit einem Tiefpaß die Sinusgrundwelle herausge­ filtert. Diese Sinusspannung auf Motorfrequenz wird in einem schmalbandigen NF-Verstärker verstärkt und über den Ausgangs­ transformator des Verstärkers dem Synchronmotor zugeführt. Da bei Stellmotoren häufig eine veränderliche Drehzahl gefordert wird, kann diese bei Bedarf vorteilhaft durch Nachschaltung eines PLL-Frequenzsynthesizers nach der Quarzstufe erreicht werden. Es ist dann der Tiefpaß für den einstellbaren Frequenz­ bereich auszulegen. Die hochfrequenten Rechteckimpulse werden als Winkelinkremente dem Winkelzähler zugeführt. Der Winkelzäh­ ler ist als Rückwärtszähler mit Voreinstelleingängen für den Winkelsollwert ausgestaltet. Alle Stufenausgänge des Winkelzäh­ lers sind mit den Eingängen eines Und-Gatters (Sammelgatter) verbunden, das die UND-Bedingung: "Alle Stufenausgänge auf Tief- Signal" realisiert. In den Stromkreisen der hochfrequenten und der niederfrequenten Rechteckimpulse sind synchron schaltende Torschaltungen angeordnet, die als UND-Gatter ausgebildet sind. Das im NF-Stromkreis angeordnete Motorgatter startet und stoppt den Motor. Das im HF-Stromkreis angeordnete Zählergatter startet die Einzählung der als Winkelinkremente verwendeten HF- Rechteckimpulse zu dem Zeitpunkt: "Ein Hochfrequenz-Rechteck­ impuls nach dem Start des Motors" und stoppt die Einzählung dann, wenn die geforderte Position erreicht ist (Ausgang Sammelgatter Tief-Signal). Eine dritte Torschaltung, die eben­ falls als UND-Gatter ausgebildet ist, das Startgatter, wirkt sowohl auf das Motorgatter als auch auf das Zählergatter. Die Schaltzustände der Anordnung werden in 4 Speichern festgehal­ ten, dem Startspeicher, dem Motorlaufspeicher, dem Zählervor­ speicher und dem Zählerhauptspeicher. Der Startspeicher ist als RS-Flipflop, die anderen Speicher sind als D-Flipflops ausge­ bildet. Da bei belasteten Synchronmotoren der Nachlaufwinkel zwischen Drehfeld und Rotorstellung sich mit der Belastung ändert (Polradwinkel), war eine Anordnung zu schaffen und ein Verfahren anzugeben, das die erreichte Position bei nicht ver­ nachlässigbaren Polradwinkel belastungsabhängig korrigiert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß vom Synchronmotor ein auf der gleichen Achse angeordneter Syn­ chrongenerator angetrieben wird. Motor- und Generatorspannung werden in Form von Rechteckimpulsfolgen einem Phasenvergleicher zugeführt, der als 4fach-UND-Gatter ausgebildet ist (Korrek­ turgatter). Die Motor- und Generator-Rechteckimpulsfolgen werden, zueinander negiert, zwei Gattereingängen zugeführt, am dritten Eingang liegt die Hochfrequenzrechteckimpulsfolge vom Quarzgenerator. Der vierte Gattereingang ist mit dem Ausgang eines D-Flipflops (Stopspeicher) verbunden, der das Gatter je­ weils während der positiven Halbwelle der Motorfrequenz-Recht­ eckimpulsspannung öffnet und während der negativen Halbwelle sperrt. Am Ausgang des Korrekturgatters ist der Korrekturzähler angeordnet. Hat der Polradwinkel den Wert 0, dann ist das Kor­ rekturgatter gesperrt, es erfolgt keine Einzählung in den Kor­ rekturzähler. Bei Auftreten eines Polradwinkels sind Motor und Generatorspannung zueinander phasenverschoben, dann werden in den Korrekturzähler HF-Rechteckimpulse eingezählt, die ein Maß für den Polradwinkel sind. Der Zählerstand des Korrekturzählers wird in einem Korrekturspeicher gespeichert. Der Korrektur­ speicher ist ebenfalls als voreinstellbarer Rückwärtszähler ausgebildet. Die Einspeicherung erfolgt am Ende jeder Periode der Motorwechselspannung. Die Stufenausgänge des Korrekturspei­ chers sind wie die Stufenausgänge des Winkelzählers über ein Dekodiergatter an das Sammelgatter angeschlossen, das Dekodier­ gatter Stufe (n+1). Im Korrekturspeicher ist die Anzahl Winkel­ inkremente gespeichert, die das Positionierobjekt noch von der Sollposition entfernt ist. Da der Korrekturspeicher am Ende jeder positiven Halbwelle der Motorwechselspannung neu geladen wird, steht damit zu jedem möglichen Abschaltzeitpunkt ein auswertbarer Polradwinkelmeßwert zur Verfügung.

Das erfindungsgemäße Positionierungsverfahren besteht aus fol­ genden Verfahrensschritten:

• 1. Reset und Resetaufhebung der Gesamtanordnung.
• 2. Einlesen der Sollposition in die Stufen des Winkelzählers.
• 3. Kippen des Startspeichers, damit Vorbereiten des Startgat­ ters, des Motorgatters und des Zählergatters.
• 4. Öffnen des Startgatters mit dem ersten NF- und dem ersten HF-Impuls nach Kippen des Startspeichers, hiermit Kippen des Motorlaufspeichers.
• 5. Öffnen des mit den Ausgangssignalen von Startspeicher und Motorlaufspeicher vorbereiteten Motorgatters mit dem ersten nach Kippen des Motorlaufspeichers eintreffendem NF-Rechteckim­ puls - Motor beginnt zu laufen - Zählervorspeicher wird gekippt.
• 6. Der gekippte Zählervorspeicher bereitet mit seinem nicht negierten Ausgang den Zählerhauptspeicher zum Kippen vor. Dieser kippt einen HF-Rechteckimpuls nach Motorlaufbeginn und startet die Einzählung in den vorher voreingestellten Winkelzähler.
• 7. Bei Auftreten eines Polradwinkels wird das Korrekturgatter durch den Phasenwinkel zwischen Motor- und Generatorspannung geöffnet und damit HF-Rechteckimpulse in den Korrekturzähler eingezählt. Am Ende einer jeden Periode der Motorwechselspan­ nung wird der Zählerstand des Korrekturzählers in den Korrek­ turspeicher übernommen.
• 8. Der Winkelzähler zählt rückwärts bis zum Zustand: "Alle Stufenausgänge Tief-Signal". Es wird die Sollposition abzüglich des Polradwinkels erreicht.
• 9. Der Korrekturspeicher wird so lange rückwärts gezählt, bis alle seine Stufen Tief-Signal erreicht haben. Nun ist die Soll­ position erreicht. Mit dem Tief-Signal am Ausgang des Sammel­ gatters wird der Startspeicher rückgesetzt und damit Motorlauf und Einzählung in den Winkelzähler synchron gestoppt.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel nä­ her erläutert werden. Beschrieben wird die Maximalausführung. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Gesamtanordnung

Fig. 2 das Blockschaltbild der erfinderischen Anordnung zur Drehzahländerung des Antriebs

Fig. 3 die erfindungsgemäße Anordnung der Digitalschaltkreise D1 . . . D4 und D7 . . . D9 zum Starten und Stoppen außer Teilschaltung D4/2

Fig. 4 den erfindungsgemäßen Winkelzähler 7

Fig. 5 die erfindungsgemäße Anordnung der Digitalschaltkreise D5, D6, D10 . . . D13 und des Teilschaltkreises D4/2 zur Korrektur variabeler Polradwinkel

Fig. 6 die erfindungsgemäße Anordnung zur Korrektur konstanter Polradwinkel

Fig. 7 die erfindungsgemäße Anordnung von Tiefpaß 4 und Ver­ stärker 5

Fig. 8 die erfindungsgemäßen Ausgangsanordnungen der Tiefpaß- Verstärker-Anordnung.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der erfinderischen Gesamt­ anordnung. Der Quarzgenerator 1 gibt eine Hochfrequenz-Recht­ eckimpulsspannung der Frequenz f_q ab, die im Frequenzteiler 2 auf eine Motorfrequenz-Rechteckimpulsspannung der Frequenz f_m heruntergeteilt wird. Die Quarzfrequenz ist ein ganzzahliges Vielfaches der Motorfrequenz. Beide Spannungen werden der Bau­ gruppe der Schaltkreise D1 . . . D4, D7 . . . D9, zugeführt. Die für die Gesamtanordnung angewandte Schaltkreisfamilie überträgt die Rechteckimpulse der Quarzfrequenz steilflankig, Anstiegs- und Abfallzeiten sind vernachlässigbar klein. Am Motorfrequenzaus­ gang dieser Baugruppe ist der Tiefpaß 4 angeordnet, dessen obere Grenzfrequenz zwischen der Motorfrequenz f_m und ihrer ersten Oberwelle liegt. Der Tiefpaß 4 wandelt die Motorfre­ quenz-Rechteckimpulsspannung in eine Motorfrequenz-Sinusspan­ nung um, die im NF-Leistungsverstärker 5 verstärkt wird. Am Ausgang des NF-Leistungsverstärkers 5 ist (gegebenenfalls unter Zwischenschaltung weiterer Baugruppen) der selbstanlaufende Synchronmotor 6 angeordnet. Mit der Abtriebswelle des Synchron­ motors 6 ist der Synchrongenerator 10 mechanisch starr gekup­ pelt. Der Synchrongenerator 10 liefert eine Ausgangsspannung der Frequenz f_m, die, falls erforderlich, auf den Eingangspegel der verwendeten Schaltkreisfamilie herabgesetzt wird. An Stel­ le eines separaten Synchrongenerators 10 ist auch eine Genera­ torwicklung gleicher Polpaarzahl wie der Synchronmotor 6 geeig­ net, die mit im Gehäuse des Synchronmotors angeordnet sein kann. Eine weitere vorteilhafte Lösung, falls der Generator 10 nicht zur Abbremsung der Anordnung benötigt wird, ist die Ab­ tastung von außen sichtbarer Durchbrüche des Motorankers des Synchronmotors 6 mit einer Gabellichtschranke. Am Ausgang des Synchrongenerators 10 ist der Eingang des Schmitt-Triggers 9 angeordnet, der die sinusförmige Ausgangsspannung in eine Rechteckimpulsspannung umwandelt. Gegebenenfalls ist ein Trans­ formator zur Herabsetzung der Generatorspannung und zu ihrer galvanischen Trennung vom Logiksystem vorzusehen. Als Schmitt- Trigger wird die erste Elementarschaltung eines 6fach-Schmitt- Trigger-Inverter-Schaltkreises D9/1, Pin 1 Eingang, Pin 2 Aus­ gang, angewendet. Mit dem Gleichrichter 8 gleichgerichtet wird diese Spannung einem Eingang der Anordnung der Digitalschalt­ kreise D1 . . . D4, D7 . . . D9 zur Stoppung der Winkeleinzählung bei Motorstillstand zugeführt. Diese Baugruppe besteht aus den erfindungsgemäßen synchron wirkenden Torschaltungen und den Speichern zu ihrer Steuerung. Am Hochfrequenzausgang dieser Schaltung ist der Winkelzähler 7 angeordnet. Der Winkelzähler 7 ist als Rückwärtszähler mit Voreinstelleingängen an jeder Zählerstufe ausgebildet und mit einem Vor-Rückwärtszähler rea­ lisiert. Die niederfrequenten Rechteckimpulsspannungen von Motor und Generator und die hochfrequente Rechteckimpulsspan­ nung des Quarzgenerators werden der Anordnung der Digital­ schaltkreise D5, D6, D10 . . . D13 zur Korrektur des Polradwinkels zugeführt. In dieser Anordnung wird im Korrekturspeicher am Ende jeder positiven Halbwelle der Motorwechselspannung dieje­ nige Anzahl Winkelinkremente gespeichert, die durch die Wirkung des Polradwinkels an der Sollposition noch fehlen. Die Korrek­ tur erfolgt durch Rückwärtszählen des Korrekturspeichers nach 0. Die erfindungsgemäße Gesamtanordnung wird durch die Gleich­ spannungsquelle 11 mit einer einheitlichen Versorgungsgleich­ spannung für alle Baugruppen versorgt. Die Gleichspannungsquel­ le kann je nach Einsatzzweck der Anordnung sowohl als Batterie als auch als Netzanschlußgerät realisiert werden.

In Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Anordnung zur Drehzahlände­ rung des Antriebs als Blockschaltbild dargestellt. Diese Anord­ nung ist eine zusätzliche Option für Anwendungsfälle, bei denen eine konstante Antriebsdrehzahl unzweckmäßig ist. Zusätzliches Bauteil ist ein PLL-Frequenzsynthesizer, wie er aus der Nachrichtentechnik und Unterhaltungselektronik bekannt ist. Eine solche Schaltung ermöglicht es, eine vorliegende konstante Quarzfrequenz in eine einstellbare andere Frequenz umzusetzen, die (innerhalb des Einstellbereiches) die gleiche Frequenz­ konstanz aufweist. Die PLL-Schaltung wird zwischen Quarzgenera­ tor 1 und Frequenzteiler 2 angeordnet. Da eine geänderte Inkrementenfrequenz zur Realisierung eines bestimmten Winkels auch eines geänderten Voreinstellwertes am Winkelzähler bedarf, muß mit einer geeigneten Schaltung sichergestellt werden, daß beide Änderungen voneinander abhängig automatisch ausgeführt werden. Im Ausführungsbeispiel wird vorteilhaft hierzu der (meist vorhandene) externe Rechner eingesetzt, bei Fehlen eines externen Rechners sind entsprechende Zählschaltungen vorzu­ sehen. Die erfinderische Anordnung der Digitalschaltkreise D1 . . . . D4 und D7 . . . D8 ist unverändert nutzbar. Tiefpaß 4 und Ver­ stärker 5 müssen im sich ergebenden Niederfrequenzbereich für die Umwandlung der Rechteckimpulsspannung in eine Sinusspannung und eine lineare Verstärkung geeignet sein, gegebenenfalls ist der Tiefpaß durch einen Bandpaß zu ersetzen.

In Fig. 3 ist die erfinderische Anordnung der Digitalschaltkreise D1 . . . D4, D7 . . . D9 zum Starten und Stoppen außer der Teilschal­ tung D4/2 dargestellt. Dieser Anordnungsteil umfaßt die Gatterschaltungen Startgatter D1/3 und Motorgatter D1/1, die als 3fach-UND-Gatter und Zählergatter D4/1, das als 4fach- UND-Gatter ausgebildet ist. Weiterhin sind die Speicherschal­ tungen Startspeicher D3/1, der als RS-Flipflop und Motorlauf­ speicher D3/2, Zählervorspeicher D2/1, Zählerhauptspeicher D2/2, die als D-Flipflops ausgebildet sind, Bestandteil dieser Anordnung. Am Set-Eingang Pin 4 des Startspeichers D3/1 wird das Startsignal der erfindungsgemäßen Anordnung angelegt. Am Q- Ausgang Pin 5 des Startspeichers D3/1 sind die Reseteingänge Pins 13 bzw. 1 von Motorlaufspeicher D3/2, Zählervorspeicher D2/1 und Zählerhauptspeicher D2/2 angeordnet, ferner die Gat­ tereingänge Motorgatter D1/1 Pin 13, Startgatter D1/3 Pin 10, Zählergatter D4/1 Pin 4. Der Hochfrequenz-Rechteckimpulsaus­ gang des Quarzgenerators 1 ist an den Gattereingängen Startgat­ ter D1/3 Pin 11 und Zählergatter D4/1 Pin 2 und am Takteingang des Zählerhauptspeichers D2/2 Pin 11 angeordnet. Der Ausgang des Frequenzteilers 2 ist mit dem Startgatter D1/3 Pin 9 und dem Motorgatter D1/1 Pin 1 verbunden. Im Ruhezustand sind alle Speicher rückgesetzt und alle Gatter gesperrt. Durch Kippen des Startspeichers D3/1 wird das Reset von Motorlaufspeicher D3/2, Zählervorspeicher D2/1 und Zählerhauptspeicher D2/2 aufgehoben, Startgatter D1/3 und Zählergatter D4/1 vorbereitet. Motorlauf­ speicher D3/2 und Zählervorspeicher D2/1 sind durch Fest­ signale an ihren Vorbereitungseingängen Pin 12 und Pin 2 zum Kippen in Richtung Hochsignale an den Q-Ausgängen Pins 9 und 5 vorbereitet. Mit dem nächsten hierauf folgenden Zusammentreffen der Hochsignale von Quarzfrequenz f_q und Motorfrequenz f_m öff­ net das Startgatter D1/3 und der Motorlaufspeicher D3/2 kippt in Richtung Hochsignal am Q-Ausgang Pin 9. Mit der nächsten hierauf folgenden Hoch-Flanke der Motorfrequenz f_m öffnet das Motorgatter und der Motor beginnt zu laufen. Gleichzeitig wird der Zählervorspeicher D2/1 in Richtung Hochsignal am Q-Ausgang Pin 5 gekippt und Zählerhauptspeicher D2/2 am Vorbereitungsein­ gang Pin 12 zum Kippen in Richtung Hochsignal am Q-Ausgang Pin 9 vorbereitet. Kippt der Zählerhauptspeicher D2/2, wird der Eingang Zählergatter D4/1 Pin 1 hoch, weitere Hochsignale lie­ gen an Pin 4 vom Startspeicher D3/1 und an Pin 5 vom Gleich­ richter 8 (Motorlaufkontrolle). Für den Fall, daß zum Zeit­ punkt: "Ein HF-Rechteckimpuls nach Motorlaufbeginn" durch Tole­ ranzen ein sicheres Hochsignal am Zählergatter D4/1 Pin 5 nicht erwartet werden kann, wird das Signal vom Gleichrichter 8 dem Eingang des Motorlauf-Kontrollgatters D1/2, Pins 3+4 zugeführt. Am anderen Eingang Pin 6 ist der Monoflop D8 ange­ ordnet. Da das Motorlauf-Kontrollgatter als UND-Gatter mit Tiefsignalen realisiert ist, wird ihm als Negator eine Elemen­ tarschaltung des Schmitt-Trigger-Inverters D9 an seinen Ausgang Pin 6 nachgeschaltet (Elementarschaltung D9/2 mit Eingang Pin 3). Am Ausgang Pin 4 des Schmitt-Trigger-Inverters D9/2 ist dann der Eingang Pin 5 des Zählergatters D4/1 angeordnet. Mono­ flop D8 kippt, wenn Zählerhauptspeicher D2/2 kippt und läuft für etwa 1 ms. Nun kann mit der nächsten eintreffenden Hoch- Flanke vom Quarzgenerator 1 am Zählergatter D4/1, Pin 2, die Einzählung der Winkelinkremente in den Winkelzähler 7 beginnen.

Nach Ablauf der 1 ms oder einer anderen geeigneten Zeit liegt dann ein sicheres Hochsignal vom Gleichrichter 8 am Schmitt- Trigger-Ausgang D9 Pin 2 bis zum irregulären Motorstop, z. B. durch Blockieren des Antriebes. Motorlauf und Einzählung werden regulär synchron gestoppt durch Reset des Startspeichers D3/1 über das ODER-Gatter D7/1, Pin 2. Bei Erreichung der Sollposi­ tion wird der Ausgang Pin 3 des Sammelgatters tief, damit ist gleichzeitig die Anordnung für die nächste Messung vorbereitet. Der andere Eingang des Odergatters D7/1, Pin 1 ist mit dem Reset-Eingang der erfinderischen Anordnung verbunden. Hiermit ist ein Reset vor Laufbeginn oder ein Laufabbruch mit gleich­ zeitigem Reset möglich.

In Fig. 4 ist der erfindungsgemäße Winkelzähler dargestellt. Da seine Stufenzahl von der Vorgabe des jeweiligen Anwenders abhängt, ist nur Stufe 1 und Stufe n mit ihren Dekodiergattern dargestellt. Die dazwischenliegenden Stufen wirken gleich. Die Winkelzählerstufen sind als 4-bit Binär-Vor-Rückwärtszähler ausgestaltet, die durch Beschalten von Rückwärts-Zähleingang Pin 4 und Rückwärts-Übertragsausgang Pin 13 und Neutralbeschal­ tung der Vorwärts-Ein- und Ausgänge zum Rückwärtszähler umgestaltet wurden. Alle Stufen sind in Kette geschaltet. An Pin 4 der Stufe 1 ist der Ausgang des Zählergatters D4/1 Pin 6 von Fig. 2 angeordnet. Set- und Reset-Eingänge aller Stufen sind auf Sammelleitungen geschaltet und mit dem Load- und dem Reset-Eingang der erfinderischen Anordnung verbunden. Der Übertragsausgang Pin 13 der Stufe n ist mit dem Eingang des Korrekturspeichers D10 Pin 4 von Fig. 4 verbunden. Die Voreinstelleingänge aller Winkelzählerstufen sind Eingänge der erfinderischen Anordnung. An allen Stufenausgängen des Winkel­ zählers sind Dekodiergatter angeordnet, dergestalt daß die Dekodiergatter als 8fach-Odergatter ausgebildet sind. Die Dekodiergatter sind jeweils an zwei Zählerstufen angeschaltet. Die Ausgänge aller Dekodiergatter des Winkelzählers und der Ausgang des Dekodiergatters des Korrekturspeichers D10 von Fig. 4 sind an das (nicht dargestellte) Sammelgatter angeschal­ tet. Das Sammelgatter ist ebenfalls als Oder-Gatter ausgebildet und durch Zusammenschaltung expandierbarer 8fach-Multifunk­ tionsgatter realisiert. Die Winkelzählung beginnt nach voraus­ gegangenen Reset und Voreinstellung und endet mit erfolgter Rückwärtszählung aller Stufen und des Korrekturspeichers durch das Tief-Signal am Ausgang des Sammelgatters.

In Fig. 5 wird die erfindungsgemäße Anordnung der integrierten Digitalschaltkreise D5, D6, D10 . . . D13 und des Teilschaltkreises D4/2 zur Korrektur des veränderlichen Polradwinkels gezeigt.

An einem als Phasendiskriminator ausgebildeten 4fach-UND- Gatter D4/2 (Korrekturgatter) sind eingangsseitig angeordnet:
An Pin 9 der Ausgang des Schmitt-Triggers 9, D9/1 Pin 2.
An Pin 10 der Ausgang des UND-Gatters D1/1, Pin 12, in Fig. 2.
An Pin 12 der Ausgang des Quarzgenerators 1.
An Pin 13 der Ausgang des Stopspeichers D11.

Am Ausgang Pin 8 des UND-Gatters D4/2 ist der Eingang des Korrekturzählers D6 über einen Negator D5/1 angeordnet. Der Korrekturzähler ist als Beispiel 4-stufig gewählt worden. Bei der Anwendung der Erfindung ist die Stufenzahl entsprechend der höchsten zu erwartenden Polradwinkeländerung während einer Halbperiode der Motorspannung zu bemessen. An den Stufenausgän­ gen des Korrekturzählers ist der Korrekturspeicher D10 angeord­ net. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur des Polrad­ winkels beruht auf der Öffnung eines UND-Gatters für hochfre­ quente Rechteckimpulse durch gegenphasige niederfrequente Rechteckimpulse. Ist der Polradwinkel Null, sind Motor- und Generatorspannung gleichphasig und das Korrekturgatter D4/2 ist durch die gleichlagig entgegengerichteten Rechteckimpulse gesperrt. Tritt durch einen Polradwinkel größer Null eine Pha­ senverschiebung zwischen Motor- und Generatorspannung auf, überdecken die Hoch-Dächer der niederfrequenten Rechteckimpulse sich teilweise, während dieses Zeitraumes werden Hochfrequenz­ impulse in den Korrekturzähler eingezählt. Der Stopspeicher D11 öffnet das Korrekturgatter D4/2 für jeweils eine positive Halb­ periode der Rechteckimpuls-Motorspannung und schließt es wäh­ rend der negativen Halbperiode. Die am Takteingang Pin 3 von D11 angeordnete Doppelimpulsverkürzung D13 wandelt Anstiegs­ flanke und Abstiegsflanke des niederfrequenten Rechteckimpulses in zwei Nadelimpulse an Beginn und Ende um, mit denen D11 ge­ kippt wird. Der zurückkippende Stopspeicher D11 gibt am Ausgang Pin 6 über den Load-Negator D5/3 ein unmittelbar wirkendes Taktsignal zum Seteingang Pin 11 des Korrekturspeichers D10, damit wird der Zählerstand des Korrekturzählers D6 in den Kor­ rekturspeicher D10 übernommen. Dann wird über die Impulsverzö­ gerungsschaltung D12 der Korrekturzähler D6 an den Pins 2 und 3 rückgesetzt. Der Zählerstand im Korrekturspeicher D10 wird erst mit der H/L-Abstiegsflanke der darauffolgenden Halbperiode der Motorfrequenz-Rechteckimpulsspannung geändert. Damit wird si­ chergestellt, daß zu jedem Zeitpunkt der Messung ein auswert­ barer Korrekturzählerstand im Korrekturspeicher D10 ansteht. Die Stufenausgänge des Korrekturspeichers D10 sind an die Eingänge des Dekodiergatters der Stufe (n+1) geführt, das wie die Dekodiergatter der Stufen 1 . . . n an das Sammelgatter "Alle Stufen Tief-Signal" angeschlossen ist. Sind alle Stufen des Winkelzählers auf Null gezählt, wird der Korrekturspeicher D10 ebenfalls auf Null gezählt, erst dann ist die vorgegebene Position einschließlich der aktuellen Polradwinkelkorrektur er­ reicht.

In Fig. 6 ist die Polradwinkel-Korrekturanordnung für den Fall eines nicht vernachlässigbaren, konstanten Polradwinkels dargestellt. Die Anordnung besteht aus den Baugruppen Korrektur­ speicher D10 und Festwiderstandsnetzwerk D14. Das Festwider­ standsnetzwerk D14 ist mit beiden Polen der Versorgungsspannung fest verbunden und bildet an seinen Ausgängen die Binärzahl der Anzahl Winkelinkremente des konstanten Polradwinkels. Diese Ausgänge sind mit den Voreinstelleingängen des Korrekturspei­ chers D10 verbunden. Ausgangsseitige Beschaltung und Wirkung des Korrekturspeichers D10 entsprechen der in Fig. 4 darge­ stellten Anordnung und dem dort beschriebenen Verfahren. Wird der konstante Polradwinkel außerhalb der erfinderischen Anord­ nung, z. B. durch einen Programmschritt in einer nachgesetzten Rechneranordnung korrigiert, kann die Anordnung gemäß Fig. 6 vollständig entfallen.

In Fig. 7 ist die erfindungsgemäße Anordnung von Tiefpaß 4 und NF-Leistungsverstärker 5 dargestellt. Eingang der Anordnung ist der Eingang des Tiefpasses 4, der direkt am Ausgang des Motorgatters D1/1 Pin 12 in Fig. 2 angeordnet ist. An den Tief­ paß wird nur die Anforderung gestellt, daß seine obere Grenz­ frequenz zwischen der Motorfrequenz f_m und ihrer ersten Oberwelle liegt, eine Forderung, die mit einfachsten Mitteln realisierbar ist (Ausnahme: Betrieb mit P11-Schaltung zur Drehzahländerung). Im Ausführungsbeispiel wurde ein 4glied­ riger LC-Tiefpaß in T-Form mit den Elementen L1, L2, C1 und Abschlußwiderstand R1 gewählt. Am Ausgang des Tiefpasses sind bereits Motoranordnungen mit geringem Leistungsbedarf anschalt­ bar. Maßgeblich hierfür ist die Gatterbelastbarkeit von D1/1. Dem Tiefpaß 4 ist der NF-Leistungsverstärker 5 nachgeschaltet.

Der Eingangsspannungsteiler R2 setzt die Spannung am Tiefpaß­ ausgang auf den üblichen Eingangspegel eines integrierten NF- Leistungsverstärkers herab. Der Verstärkerschaltkreis N1 wird nach der geforderten Motorleistung oder nach der notwendigen Eingangsleistung der nachgeschalteten Motoranordnung ausgewählt. Seine Rückgängigkeitsglieder für die obere Grenz­ frequenz sind so gewählt, daß diese Grenzfrequenz zwischen der Motorfrequenz f_m und ihrer ersten Oberwelle liegt. Die Außenbe­ schaltung des Verstärkerschaltkreises N1 wurde so gewählt, daß der gleiche Spannungswert der Versorgungsgleichspannung wie bei den verwendeten Digitalschaltkreisen genutzt werden kann. Am Ausgang des Verstärkerschaltkreises N1 sind weitere Motoran­ ordnungen anschaltbar.

In Fig. 8 sind die erfindungsgemäßen Ausgangsanordnungen der Tiefpaß-Verstärker-Anordnung dargestellt. Anordnung 1 umfaßt An­ ordnungen für Synchronmotore im kW-Bereich bis zu den größten bekannten Maschinen. Wesentliches technisches Mittel ist ein am Starkstromnetz angeschlossener Frequenzumrichter, der von der erfindungsgemäßen Motorwechselspannung gesteuert wird. Vor­ richtungen zur Hochfahrt der Maschine in den synchronen Laufzu­ stand und zum Einkuppeln bzw. zum Auskuppeln und Abbremsen bei Erreichen der Sollposition sind nicht Gegenstand der erfinderischen Anordnung. Es existieren zu diesem Zweck genügend bekannte Mittel. Anordnung 2 umfaßt Anordnungen für Nieder­ spannungssynchronmotoren im W-Bereich, die aus bekannten NF- Leistungsverstärkerschaltkreisen oder Zusammenschaltungen sol­ cher Schaltkreise gespeist werden können. Am Ausgang des Ver­ stärkers ist stets ein Ausgangstransformator Tr1 angeordnet, an dessen Sekundärwicklung der Synchronmotor 6 angeordnet ist. Der Ausgangstransformator Tr1 transformiert die Ausgangsspan­ nung des Verstärkerschaltkreises N1 auf den Wert einer übli­ chen Netzniederspannung, da gegenwärtig nur Synchronmotoren für Netzniederspannung hergestellt werden. Weiterhin wird der Aus­ gangstransformator Tr1 zur Abbremsung des Synchronmotors 6 bei Erreichen des Zieles angewendet. Bekanntlich wird ein Synchron­ motor an einem vorgegebenen Punkt abgebremst durch gleichzeiti­ ges Stromlosmachen und Kurzschließen der das Drehfeld erzeugen­ den Spulen. Da bei Sperrung des Motorgatters D1/1 auch die Ausgangsspannung des Verstärkerschaltkreises N1 praktisch nach Null geht, liegt dann über dem Motor nur noch die Impedanz der Sekundärwicklung von Tr1 als Kurzschluß. Für den bisher noch nicht nachgewiesenen Fall, daß diese Anordnung zur Abbremsung nicht ausreicht, kann vorteilhaft eine bekannte Anordnung ein­ gesetzt werden, bei der eine schnell geöffnete Halbleiterstrec­ ke (Transistor, Thyristor o. ä.) die Kurzschließung des Syn­ chronmotors bewirkt. Dies wäre die Bremseinrichtung in der Ausgangsanordnung 3. Eine solche Strecke stellt im nicht geöff­ neten Zustand einen vernachlässigbaren Nebenschluß dar. Für den Fall, daß zu Verstärkerschaltkreisen passende Kleinspannungs­ synchronmotoren zur Verfügung stehen, können Anordnungen mit zeitweilig kurzschließenden Halbleiterstrecken den Ausgangs­ transformator vollständig ersetzen. Zur Abbremsung der erfin­ dungsgemäßen Anordnung ist weiterhin die Kurzschließung des Generators 10 durch eine im Abschaltfall öffnende Halbleiter­ strecke möglich. Anordnung 3 ist die Ausgangsanordnung für Kleinspannungssynchronmotoren im W-, mW- oder Mikrowatt-Bereich, die (falls die Gatterbelastung von D1/1 dies zuläßt) auch am Tiefpaßausgang anschaltbar ist.

Eine vorteilhafte Minimalausführung ergibt sich für den Fall, daß die Positionierachsen nicht gleichzeitig bewegt werden müssen. Dann müssen nur der Synchronmotor 6, der Winkelzähler 7 und gegebenenfalls der Synchrongenerator 10 für jede Achse einmal angeordnet werden. Diese Baugruppen werden über einen mehrpoligen Umschalter an die übrigen Baugruppen angeschlossen. Umzuschalten sind: Der Ausgang von 5, der Eingang von 9 und der Ausgang des Zählergatters D4/1 Pin 6.

Die bei Nichtvorliegen bestimmter Prämissen vorteilhaften weiteren Minimalausführungen werden in Tabelle 1 dargestellt.

Tabelle 1

Minimalausführungen

Claims (14)

1. Inkremental winkelmessender Positionierantrieb für eine bewegte Achse mit an der Erzeugungsstelle der Winkelinkremente angeordnetem elektronischen Winkelzähler, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb als Synchronmotor (6) mit einer sinusförmigen Betriebsspannung der Frequenz f_m ausgebildet ist, daß der Synchronmotor (6) selbstanlaufend ist, daß ein Quarzgenerator (1) mit einem am Ausgang angeordneten Frequenzteiler (2) für mehrere Drehachsen einmal angeordnet ist, während die nachfol­ gend beschriebenen Baugruppen für jede bewegte Achse angeordnet sind, daß im Stromkreis eines jeden Synchronmotors (6) eine der Eingangsleistung des Synchronmotors (6) entsprechende Ausgangs­ anordnung angeordnet ist, daß vor dem Eingang jedes NF-Leis­ tungsverstärkers (5) ein Tiefpaß (4) angeordnet ist, daß der Tiefpaß (4) so dimensioniert ist, daß seine obere Grenzfrequenz zwischen der Motorfrequenz f_m und ihrer ersten Oberwelle liegt, daß am Eingang des Tiefpasses (4) der Ausgang (Pin 12) eines Motorgatters (D1/1) angeordnet ist, welches als 3fach-UND- Gatter ausgebildet ist, daß an den Eingängen des Motorgatters (D1/1) (Pin 1) und des Startgatters (D1/3) (Pin 9), welches ebenfalls als 3fach-UND-Gatter ausgebildet ist, der Ausgang des Frequenzteilers (2) angeordnet ist, daß am Eingang des Frequenzteilers (2) der Ausgang des Quarzgenerators (1) ange­ ordnet ist und daß Quarzfrequenz und Teilerverhältnis so ge­ wählt sind, daß die Quarzfrequenz f_q ein ganzzahliges Vielfach­ es der Motorfrequenz f_m ist und als rechteckförmige Spannung am Ausgang des Quarzgenerators (1) ansteht, daß der Eingang (Pin 13) des Motorgatters (D1/1) mit dem Q-Ausgang (Pin 5) des Startspeichers (D3/1) verbunden ist und daß an dieser Leitung auch die Gattereingänge des Startgatters (D1/3) (Pin 13) und des Zählergatters (D4/1) (Pin 4) und die Reseteingänge der Speicher Motorlaufspeicher (D3/2) (Pin 13), Zählervorspei­ cher (D2/1) (Pin 1), Zählerhauptspeicher (D2/2) (Pin 13) und Stopspeicher (D11) (Pin 1) angeordnet sind, daß die Speicher Motorlaufspeicher (D3/2), Zählervorspeicher (D2/1), Zähler­ hauptspeicher (D2/2) und Stopspeicher (D11) als D-Flipflops ausgebildet sind, daß der Startspeicher (D3/1) als RS-Flipflop ausgebildet ist, daß am Set-Eingang des Startspeichers (D3/1) (Pin 4) der Starteingang der erfinderischen Anordnung angeordnet ist und am Reset-Eingang der Ausgang (Pin 3) des Odergatters (D7/1), daß am Eingang (Pin 1) des Odergatters (D7/1) der Reseteingang der erfinderischen Anordnung angeordnet ist und am Eingang (Pin 2) des selben Gatters der Ausgang des Sammelgat­ ters des Winkelzählers (7) für die Bedingung "Alle Stufen Tief- Signal", daß der Ausgang des Quarzgenerators (1) am Eingang des Startgatters (D1/3) (Pin 11), am Eingang des Zählergatters (D4/1) (Pin 2) und am Takteingang des Zählerhauptspeichers (D2/2) (Pin 11) angeordnet ist, daß die Voreinstelleingänge von Motorlaufspeicher und Zählervorspeicher (D3/2) (Pin 12) und (D2/1) (Pin 2) durch feste Verbindung mit einem Pol der Versor­ gungsspannung zum Kippen in Richtung Ausgangssignal "Hoch" an den Q-Ausgängen (D3/2) (Pin 9) und (D2/1) (Pin 5) vorbereitet sind, daß am Ausgang des Startgatters (D1/3) (Pin 8) der Takt­ eingang des Notorlaufspeichers (D3/2) (Pin 11) angeordnet ist, daß der Q-Ausgang des Motorlaufspeichers (D3/2) (Pin 9) mit dem Eingang (Pin 2) des Motorgatters (D1/1) verbunden ist, daß am Ausgang (Pin 12) des Motorgatters (D1/1) der Takteingang (Pin 3) des Zählervorspeichers (D2/1) angeordnet ist, daß der Q- Ausgang des Zählervorspeichers (D2/1) (Pin 5) mit dem Vorberei­ tungseingang des Zählerhauptspeichers (D2/2) (Pin 12) verbunden ist, daß der Q-Ausgang des Zählerhauptspeichers (D2/2) (Pin 9) mit dem Eingang (Pin 1) des Zählergatters (D4/1) verbunden ist, daß der Ausgang des Zählergatters (D4/1) (Pin 6) mit dem Winkel­ zähler (7) verbunden ist, daß der Winkelzähler (7) als vorein­ stellbarer Rückwärtszähler binärer Zählweise ausgebildet ist, daß an seinen Stufenausgängen jeweils 4 Eingänge eines Deko­ diergatters mit 8 Eingängen angeordnet sind, daß die Dekodier­ gatter als Odergatter ausgebildet sind, daß die Ausgänge aller Dekodiergatter aller Winkelzählerstufen und der Ausgang des Dekodiergatters des Korrekturspeichers (D10) an den Eingängen eines Sammelgatters angeordnet ist, das ebenfalls als Odergat­ ter so ausgebildet ist, daß es an seinem Ausgang ein Tief- Signal abgibt, wenn die logische Bedingung: "Alle angeschlosse­ nen Stufen auf Tief-Signal" erfüllt ist, daß der Eingang des Korrekturzählers (D6) (Pin 14) mit dem Ausgang des Negators (D5/1) (Pin 2) verbunden ist, daß die Stufenausgänge (Pins 12; 9; 8 und 11) des Korrekturzählers (D6) mit den Voreinstellein­ gängen des Korrekturspeichers (D 10) (Pins 3; 2; 6 und 7) ver­ bunden sind, daß der Eingang des Negators (D5/1)(Pin 1) mit dem Ausgang des Korrekturgatters (D4/2) (Pin 8) verbunden ist, das als 4fach-UND-Gatter ausgebildet ist, daß der Eingang des Korrekturgatters (D4/2) (Pin 12) mit dem Quarzgenerator (1) verbunden ist, daß der Eingang des Korrekturgatters (D4/2) (Pin 10) mit dem Ausgang des Motorgatters (D1/1) (Pin 12) verbunden ist, daß der Eingang (Pin 9) des Korrekturgatters (D4/2) mit dem Ausgang des Schmitt-Trigger-Inverters (9) (D9/1) (Pin 2) verbunden ist, daß der Eingang dieses Schmitt-Trigger-Inverters (D9/1) (Pin 1) mit dem Synchrongenerator (10) direkt oder indi­ rekt verbunden ist, daß der Eingang des Korrekturgatters (D4/2) (Pin 13) mit dem Q-Ausgang (Pin 5) des Stopspeichers (D11) (Pin 5) verbunden ist, daß der -Ausgang (Pin 6) des Stop­ speichers (D11) mit dem Eingang (Pin 5) des Loadnegators (D5/3) direkt und mit den Reseteingängen (Pins 2 und 3) des Korrekturzählers (D6) über die Impulsverzögerung (D12) verbun­ den ist, daß der Ausgang des Loadnegators (D5/3) (Pin 6) mit dem Load-Eingang (Pin 11) des Korrekturspeichers (D10) verbun­ den ist, daß der Reseteingang des Korrekturspeichers (D 10) (Pin 14) mit dem Ausgang (Pin 4) des Resetnegators (D5/2) verbunden ist, daß der Eingang (Pin 3) des Resetnegators (D5/2) mit dem Reset-Eingang der erfinderischen Anordnung verbunden ist, daß der Vorbereitungseingang (Pin 2) auf den -Ausgang (Pin 6) des Stopspeichers (D11) zurückgeführt ist, daß der Reseteingang des Stopspeichers (D11) (Pin 1) mit dem Q-Ausgang des Startspei­ chers (D3/1) (Pin 5) verbunden ist, daß der Takteingang (Pin 3) des Stopspeichers (D1/1) auf den ODER-Gatter-Ausgang der Doppel­ impulsverkürzungsschaltung (D13) geführt ist, deren Eingang mit dem Ausgang des Motorgatters (D1/1) (Pin 12) verbunden ist, daß am Ausgang des Schmitt-Triggers (9), (D9/1) (Pin 2) der Eingang des Gleichrichters (8) angeordnet ist, daß am Ausgang des Gleichrichters (8) der Eingang des Motorlauf-Kontrollgat­ ters (D1/2) (Pins 3 und 4) angeordnet ist, dessen Eingang (Pin 5) mit dem negierten Ausgang des monostabilen Multivibrators (D8) (Pin 4) verbunden ist, dessen B-Eingang (Pin 2) mit dem Q- Ausgang (Pin 9) des Zählerhauptspeichers verbunden ist, daß das Motorlauf-Kontrollgatter (D1/2) durch ein UND-Gatter mit Tief­ signalen am Eingang realisiert ist, daß am Ausgang deswegen ein Schmitt-Trigger-Inverter (D9/2) mit Eingang (Pin 3) und Aus­ gang (Pin 4) angeordnet werden muß, dessen Ausgang (Pin 4) mit dem Eingang (Pin 5) des Zählergatters (D4/1) verbunden ist und daß der Synchrongenerator (10) mit der Abtriebswelle (3) mecha­ nisch gekuppelt ist.

2. Verfahren zur Winkelpositionierung mit der Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sinusförmige Betriebsspannung des Synchronmotors (6) mit der Frequenz f_m in einem NF-Leistungsverstärker (5) ver­ stärkt wird, daß die rechteckförmige Ausgangsspannung des Motorgatters (D1/1) (Pin 12) durch den Tiefpaß (4) in eine sinusförmige Spannung umgewandelt wird, daß die Spannung am Eingang (Pin 1) des Motorgatters (D1/1) mit der Frequenz f_m durch Frequenzteilung mit dem Frequenzteiler (2) aus der Rechteck-Ausgangsspannung des Quarzgenerators (1) mit der Frequenz f_q erzeugt wird, daß die Eingänge der UND-Gatter (D1/1) (Pin 13), (D1/3) (Pin 10) und (D4/1) (Pin 4) Tief-Signale führen, wenn der Startspeicher (D3/1) über seinen R-Eingang (Pin 1) rückgesetzt ist und daß dann auch Motorlaufspeicher (D3/2), Zählervorspeicher (D2/1), Zählerhauptspeicher (D2/2) und Stopspeicher (D11) rückgesetzt sind, daß die Eingänge des Motorgatters (D1/1) (Pin 13), Startgatters (D1/3) (Pin 10) und Zählergatters (D4/1) (Pin 4) mit Hochsignalen vorbereitet sind, wenn der Startspeicher (D3/1) über (Pin 4) gesetzt ist, daß das Startgatter (D1/3) am Ausgang (Pin 8) Hochsignal führt, wenn bei gesetztem Startspeicher (D3/1) die Hochzustände der Recht­ eckspannungen von Eingang und Ausgang des Frequenzteilers (2) zusammentreffen, daß dann der mit Festsignal am Vorbereitungs­ eingang (Pin 12) zum Kippen in Richtung Hochsignal am Q-Ausgang (Pin 9) vorbereitete Motorlaufspeicher (D3/2) kippt und das Motorgatter (D1/1) mit Hochsignal an (Pin 2) auf das Öffnen mit der nächsten hierauf folgenden Tief-Hoch-Flanke der Motorfre­ quenz-Rechteckspannung an (Pin 1) vorbereitet, daß nach erfolg­ ter Öffnung des Motorgatters (D1/1) der Motor zu laufen beginnt und gleichzeitig der Zählervorspeicher (D2/1) in Richtung Hoch­ signal am Q-Ausgang (Pin 5) kippt, daß der gekippte Zählervor­ speicher (D2/1) mit dem Hochsignal am Q-Ausgang (Pin 5) den Zählerhauptspeicher (D2/2) am Vorbereitungseingang (Pin 12) auf das Kippen in Richtung Hochsignal am Q-Ausgang (Pin 9) vorbe­ reitet, daß der Zählerhauptspeicher (D2/2) mit der nächsten hierauf folgenden Tief-Hoch-Flanke der Rechteckimpuls-Ausgangs­ spannung des Quarzgenerators (1) an seinem Takteingang (Pin 11) kippt, daß das Zählergatter (D4/1) mit den Hoch-Ausgangssigna­ len vom Startspeicher (D3/1) am Eingang (Pin 4) und vom Zähler­ hauptspeicher (D2/2) am Eingang (Pin 1) und mit dem Ausgangssi­ gnal des Schmitt-Trigger-Inverters (D9/2) (Pin 4) am Eingang (Pin 5) vorbereitet ist, das daß Eingangssignal dieses Schmitt- Trigger-Inverters durch ODER-Verknüpfung der negierten Ausgangssignale des monostabilen Multivibrators (D8) (Pin 4) und des Gleichrichters (8) gebildet wird, daß der monostabile Mul­ tivibrator (D8) am Eingang (Pin 2) durch das Hoch-Signal vom Q- Ausgang (Pin 9) des Zählerhauptspeichers (D2/2) gekippt wird und so lange läuft, bis vom Gleichrichter (8) ein zuverlässiges Hochsignal zur Öffnung des Zählergatters geliefert wird und mit der ersten hierauf folgenden Tief-Hoch-Flanke des Rechteckim­ puls-Ausgangssignals des Quarzgenerators (1) an (Pin 2) öffnet, daß für die Dauer der Öffnung des Zählergatters (D4/1) die an seinem Ausgang (Pin 6) auftretenden Rechteckimpulse der Fre­ quenz f_q als Winkelinkremente in den Winkelzähler (7) einge­ zählt werden, daß der Winkelzähler (7) vor Beginn der Einzählung rückgesetzt und voreingestellt ist, daß der Winkelzähler bis zum Erreichen des Zustandes "Alle Stufen Tief-Signal" rückwärtsgezählt wird, daß in den Korrekturzähler ebenfalls Rechteckimpulse der Frequenz f_q dann eingezählt werden, wenn zwischen Rechteckimpulsspannungen der Frequenz f_m vom Ausgang des Motorgatters (D1/1) (Pin 12) und vom Ausgang des Schmitt- Trigger-Inverters (9), Elementarschaltung (D9/1) (Pin 2), an dessen Eingang die Ausgangsspannung des Synchrongenerators (10) liegt, eine durch den Polradwinkel des Synchronmotors (6) her­ vorgerufene Phasenverschiebung auftritt, daß die Einzählung der Rechteckimpulse in den Korrekturzähler (D6) jeweils für die Dauer der positiven Halbperiode der Motorfrequenz-Rechteckim­ pulsspannung vorgenommen wird durch Öffnung des Korrekturgat­ ters (D4/2) an (Pin 13) mit dem Q-Ausgangssignal des Stopspei­ chers (D11) (Pin 5), daß die letzte vollständige Einzählung, zwischengespeichert im Korrekturspeicher (D10), zur Auswertung verwendet wird und daß der Korrekturspeicher (D10) dann ebenfalls bis zum Erreichen des Zustandes "Alle Stufen Tief-Signal" rück­ wärts gezählt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Quarzgenerator (1) und Frequenz­ teiler (2) eine PLL-Frequenzsynthesizerschaltung angeordnet ist, daß am Ausgang der PLL-Frequenzsynthesizerschaltung der HF-Eingang der Digitalanordnung zum Starten und Stoppen mit den Schaltkreisen (D1 . . . D4 und D7 . . . D8) angeordnet ist, daß zwischen den Voreinstelleingängen des Winkelzählers (7) und der Quelle des voreinzustellenden Winkelwertes eine Anordnung, zum Bei­ spiel ein externer Rechner, angeordnet ist, die bei Änderung der Hochfrequenz die dem vorgegebenen Winkelwert entsprechende Anzahl Hochfrequenzimpulse automatisch abändert und daß der Tiefpaß (4) den der Hochfrequenzänderung entsprechenden Fre­ quenzbereich der Niederfrequenz-Rechteckimpulse in entsprechen­ de Sinusspannungen umwandelt, die von der nachgeschalteten Aus­ gangsanordnung formgetreu auf den Synchronmotor (6) übertragen werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 mit der Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der PLL- Frequenzsynthesizerschaltung von einem externen Rechner oder einer anderen geeigneten Anordnung ein Frequenzänderungssignal zugeführt wird, das die Drehzahl des Synchronmotors (6) ändert, daß vor Beginn des Laufes des Synchronmotors mit der geänderten Frequenz Motorlauf und Einzählung gestoppt werden, die geänder­ te Anzahl Winkelinkremente der geforderten Position in die Voreinstelleingänge des Winkelzählers eingelesen werden und dann Motorlauf und Einzählung fortgesetzt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4 mit der Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Änderung von Motorfrequenz- und Drehzahl und hiervon abhängig Winkelinkre­ mentenanzahl stetig während des Motorlaufes erfolgt.

6. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an den Voreinstelleingängen des Korrekturspeichers (D10) ein Festwiderstandsnetzwerk (D14) angeordnet ist, das mit beiden Polen der Versorgungsgleichspan­ nung ständig verbunden ist und das an den Voreinstelleingängen des Korrekturspeichers (D10) eine feststehende Binärzahl bildet.

7. Verfahren nach Anspruch 2 mit der Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein konstanter nicht vernachlässigbarer Polradwinkel durch ein Festwider­ standsnetzwerk (D14) nachgebildet ist, welches eine Binärzahl darstellt, daß diese Binärzahl im Korrekturspeicher (D10) gespeichert wird und daß der Korrekturspeicher am Ende der Messung rückwärts auf Null gezählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante, nicht vernachlässigbare Polradwinkel außerhalb der erfindungsgemäßen Anordnung zum zu erreichenden Sollwinkelwert addiert wird.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 3, 6, dadurch gekennzeichnet, daß ausschließlich die Baugruppen (6) Synchronmotor, (7) Winkelzähler mit Sammel- und Dekodier­ gattern und gegebenenfalls die Baugruppe (10) Synchrongenerator für jede Achse einmal angeordnet sind und über einen mehrpoli­ gen Umschalter mit den Ein- bzw. Ausgängen der Baugruppen Verstärker (5), Schmitt-Trigger-Inverter (9) und mit dem Inkre­ mentenausgang von (D4/1) (Pin 6) wahlweise verbunden werden kön­ nen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 4, 5, 7, 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Winkelwert einer Achse positioniert wird, danach der mehrpolige Umschalter betätigt und anschließend der Winkelwert der anderen Achse positioniert wird.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 6, 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Tiefpaßausgang oder am Verstärkerausgang der erfinderischen Anordnung ein Frequenzum­ richter angeordnet ist, der mit dem Drehstrom-Starkstromnetz verbunden ist und daß am Ausgang des Frequenzumrichters als Synchronmotor (6) ein Drehstromsynchronmotor im Kilowatt- Leistungsbereich mit zugehöriger Anwurfmaschine, Kupplung und Bremseinrichtung angeordnet ist.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 6, 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Verstärkerausgang der erfinderischen Anordnung ein Ausgangstransformator (Tr1) ange­ ordnet ist, der die Ausgangsspannung des auf Logikspannungsebe­ ne arbeitenden NF-Verstärkers (N1), eine Kleinspannung, auf die Eingangsspannung handelsüblicher, auf Netzniederspannung ausgelegter Synchronmotore hochtransformiert und daß am Ausgang von (Tr1) ein einphasiger Niederspannungs-Synchronmotor im Watt-Leistungsbereich als Synchronmotor (6) angeordnet ist.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 6, 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Verstärkerausgang oder am Tiefpaßausgang ein Kleinspannungssynchronmotor im Watt-, Milliwatt- oder Mikrowattleistungsbereich als Synchronmotor (6) angeordnet ist und daß dem Ausgang eine an sich bekannte Brems­ anordnung parallel geschaltet ist, bei der im Bremsfall eine Halbleiterstrecke den leistungslosen Ausgang kurzschließt und daß der Steuereingang der Bremseinrichtung mit dem Ausgang des Startspeichers (D3/1) (Pin 5) verbunden ist.

14. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Ausgangstransformators (Tr1) eine Bremsanordnung nach Anspruch 13 angeordnet ist.