DE1556326C - Elektronisches Steuerungssystem für Stellmotoren - Google Patents
Elektronisches Steuerungssystem für StellmotorenInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft ein elektronisches Steuerungssystem für den Betrieb eines Stellmotors, insbesondere
Schrittmotor in Prozeßsteuerungsanlagen, Datenverarbeitungsmaschinen, Hebezeugen u. dgl.,
zur Beförderung einer Last in optimaler Zeit in ein vorbestimmtes Ziel, enthaltend eine Einrichtung zur
wahlweisen Einstellung des Zielabstandes, eine die ideale Bremskurve des Antriebes annähernd darstellende
Einrichtung, Meßeinrichtungen für den momentanen Zielabstand, den Motordrehsinn und die Transportgeschwindigkeit,
deren Signale mit den Sollwerten der Bremskurve verglichen werden, und einen Regler
als Nachführeinrichtung zum Angleich der Ist-Meßwerte an die Sollwerte der Bremskurve.
Die Anwendung derartiger Steuerungssysteme ist für viele Fälle denkbar, wo Lasten, z. B. magnetische
oder optische Leseköpfe, Werkstücke oder auch Aufzüge mit der schnellsten, günstigsten Geschwindigkeit
in genau die Zielposition befördert werden müssen, ohne daß ein übermäßiges Überschwingen an der
Zielposition auftritt oder daß die beförderte Last in mehreren Korrekturschritten in die Zielposition einschleicht.
Je nachdem, ob die Betriebsbedingungen konstant oder veränderlich sind, werden an das Steuerungssystem
geringe oder auch sehr hohe Anforderungen gestellt. Beispielsweise kann die zu befördernde
Last immer eine andere Masse aufweisen. Außerdem sind Reibungsverluste in der Anlage längst nicht immer
konstant.
Auch ist es von Wichtigkeit, ob ein Stellmotor in seiner Umlaufgeschwindigkeit nach oben begrenzt ist
oder nicht. Um all diesen widrigen Bedingungen Rechnung zu tragen, sind daher Verfahren entwickelt
worden, welche den sogenannten »Schlimmsten Fall« berücksichtigen. In so einem Fall wird zu einer bestimmten
Zeit die Bremsung des Antriebes eingeleitet, so daß die Last mit einer Geschwindigkeit Null möglichst
nahe an die vorbestimmte Lage gelangt.
Aber diese Methode zeigt wesentliche Nachteile. Bei einer geringeren Last oder größerer Reibung ergibt
sich bei solch einer ausgelegten Anlage, daß die Lastgeschwindigkeit Null schon vor dem Ziel erreicht
wird, so daß die Last nur mittels Korrekturbewegungen zum Zielpunkt befördert werden kann. Am
Schlimmsten wird der Zielfehler jedoch dann, wenn das Antriebssystem nicht seine normale Betriebsgeschwindigkeit
erreichen kann. Als Beispiel sei angenommen, daß der zum Antrieb verwendete Stellmotor
ein sogenannter Schrittmotor ist, der jeweils verzögert wird, wenn die zu befördernde Last zum Zielpunkt
noch einen Abstand aufweist, der vierzig Motorschritten entspricht. Nimmt man noch an, daß die Ausgangsposition
ein mal einundvierzig Schritte vor der neuen Zielposition liegt, dann ergibt sich in diesem Fall, daß
der Motor nur während eines Schrittes beschleunigt würde, bevor er ab dem vierzigsten Schritt wieder verzögert
wird, d. h. abgeschaltet wird. Die Last würde in diesem Fall somit neununddreißig Schritte vor dem
Zielpunkt ihre Geschwindigkeit Null aufweisen, was zur Folge hat, daß zur Beseitigung dieses Zielfehlers
eine zeitaufwendige Korrektur erforderlich ist. Endlagekorrekturen können aber nur bei kleinster Geschwindigkeit
erfolgen. Das bedeutet, daß die Zeitausnutzung des gesamten Betriebes durch langsame, zeitraubende
Lagekorrekturen verschlechtert wird.
Zur Führung einer Last in eine bestimmte Zielposition gibt es eine ganze Anzahl von Betriebsverfahren
und Steuerimgssystemen, von denen folgend einige bekannte Verzögerungssteuerungen oder Servo-Systeme
aus den verschiedensten Anwendungsgebieten zur Abgrenzung des Standes der Technik kurz erläutert
werden. In der deutschen Patentschrift 1100 898 ist eine Verzögerungssteuerung für einen Schnellaufzug
beschrieben, die im Prinzip derart wirkt, daß bei der Vorbeifahrt der Kabine an einem Festpunkt, der
vor dem Ziel liegt, eine der Fahrgeschwindigkeit äquivalente Spannungsdifferenz an einen Generatorstromkreis
geschaltet wird, wodurch eine geschwindigkeitsabhängige Verschiebung des Einschaltzeitpunktes
eines Verzögerungswiderstandes erfolgt. Diese Steuerungseinrichtung benötigt somit für jede Zielstellung
zwei Festpunkte, um die Senk- und Hubbewegung zu steuern, und dürfte nur dort zweckmäßig anwendbar
sein, wo eine bestimmte Anzahl von Stockwerken zu bedienen sind, aber nicht zur Steuerung von Stellmotoren,
die verschiedene Lasten unter ungleichen Betriebsverhältnissen in eine große Zahl verschiedener
Zielstellung befördern müssen.
In der deutschen Patentschrift 1110 837 wurde eine Einrichtung zur lastabhängigen Einstellung des
Verzögerungseinsatzpunktes bei durch Drehstrom-Asynchronmotoren angetriebenen Schachtfördermaschinen
bekannt, bei der eine drehzahlabhängige Spannung und eine von der Wegstrecke abhängige
Spannung auf einen Magnetverstärker einwirken, der letztlich das Verzögerungssignal liefert. Die drehzahlabhängige
Spannung wird von einem Tachogenerator und die wegabhängige Spannung von einem angetriebenen
Verstelltransformator gewonnen.
Durch die deutsche Patentschrift 1139 255 wurde eine vom Weg- und der Antriebsdrehzahl abhängige
Steuereinrichtung für einen Aufzugsmotor bekannt, bei der ein hydraulisch ausgelenkter Kontaktfinger,
dessen eines Ende auf einer in Abhängigkeit vom Fahrkorbweg bewegten Steuerscheibe schleift, drehzahlabhängig
um einen Drehpunkt verschwenkt wird, wobei die Steuerscheibe Kontaktflächen trägt, deren
Ablaufkanten nach Maßgabe des für jede Geschwindigkeit erforderlichen Verzögerungsweges ausgebildet
ist. Eine derartige Steuereinrichtung kann z.B. im Fahrstuhlbetrieb oder ähnliche Anwendungen, wo
eine bestimmte Anzahl von Haltepositionen bekannt sind, sehr zweckmäßig sein, jedoch wird sie zu aufwendig,
wo eine große Anzahl von Zielpunkten, ungleiche Lasten und stark streuende Reibungskräfte
vorliegen, da in diesen Fällen auf der Steuerscheibe für alle möglichen Verhältniskombinationen entspre-
chende Ablaufkanten angeordnet sein müssen, um die erforderlichen Verzögerungswege zu erhalten.
Ein anderes elektronisches Steuerungssystem für einen Aufzug, bei dem eine von der Fahrgeschwindigkeit
abhängige Frequenz zur Steuerung benutzt wird, wurde durch die USA.-Patentschrift 2 994 025 bekannt.
In der USA.-Patentschrift 2 907 937 ist ein elektronisches digitales Servo-System zur Positionierung
einer Last an einen vorbestimmten Ort beschrieben. Dieses Servo-System enthält einen reversiblen Zähler
als Speicher für die digitalen Schrittsignale. Ein anderes, in der Prozeßsteuerung anwendbares Positions-Servo-System
mit einer nunmerischen Steuerung, die einen Zähler und Register für die Positionssignale enthält,
wurde durch die USA.-Patentschrift 3 139 570 bekannt. In einem anderen Servo-Control-System zur
präzisen Positionierung eines einen Schreib/Lesekopf tragenden Wagens für einen magnetischen Trommelspeicher
ist in der USA.-Patentschrift 3 122 687 beschrieben. Bei diesem Steuerungsverfahren wird der
Motor mit einer kombinierten Fehlerspannung betrieben, die sich aus einzelnen, von der Geschwindigkeit
und dem Abstandsfehler abhängigen Spannungen zusammensetzt. Ein anderes, von einem Rechner gesteuertes
Regelsystem mit einer inneren stabilisierten Rückkopplung zur Führung eines Schrittmotors in
eine bestimmte Zielposition ist in der USA.-Patentschrift 3 245 073 beschrieben.
Durch einen Fachaufsatz »Bremsautomatik für Züge mit hohen Geschwindigkeiten« in den BBC-Nachrichten,
Mai 1964, S. 251 bis 255, wurde eine Nachführeinrichtung zur Bremsregelung von Zügen
bekannt, um diese möglichst mit einer konstanten Bremsverzögerung, im wesentlichen angenähert einer
idealen Bremskurve folgend, in das Ziel zu führen. Das für diese Bremsautomatik vorgesehene Steuerungssystem
enthält Meßeinrichtungen für die Ist-Geschwindigkeit des Zuges und dessen Abstand vom
Ziel, von dem ab bei der festgelegten Reisegeschwindigkeit die Bremsung erfolgen soll. Durch Subtraktion
der zurückgelegten Fahrstrecke von diesem Abstandspunkt wird der jeweilige Zielabstand ermittelt. Die
durch die festgelegte Reisegeschwindigkeit und den Bremsweg bestimmte ideale parabelförmige Bremskurve
wird durch einen Funktionsgenerator annähernd nachgebildet. Dieser Funktionsgenerator liefert
die zu dem jeweiligen Zielabstand zugeordneten Soll-Geschwindigkeitswerte, welche in einem Nachführgerät
neben dem Ist-Geschwindigkeitswert und dem Zielabstand angezeigt werden. Geschwindigkeitsabweichungen
des Istwertes vom Sollwert sind manuell oder automatisch ausgleichbar durch eine Änderung der
Bremskräfte bei den verschiedenen Bremssystemen.
Diese bekannte Bremsautomatik hat, obwohl sie eine Anzahl von Vorzügen aufweist, noch Nachteile,
durch die die eingangs erwähnten Anwendungen, z. B. für Lese- oder Schreibkopfeinstellungen oder andere
Transportaufgaben, nicht zufriedenstellend den Erfordernissen entsprechend ausführbar sind. So ist beispielsweise
nachteilig, daß die Bremsautomatik für eine festgelegte Anfangsgeschwindigkeit und eine bestimmte
Bremsstrecke ausgelegt ist und daß bei der Bremsung den Erfordernissen entsprechend unterschiedlich
starke Bremskräfte auf die Bremsen wirken. Bei der Einstellung der Schreib- oder Leseköpfe
für magnetische Plattenspeicher hingegen als Beispiel sind diese willkürlicher Folge sehr schnell über kurze
oder längere Strecken bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten in ihre jeweilige Zielstellung zu bewegen.
Oder für die Bremsung der Last, die durch einen Schrittmotor angetrieben wird, stehen keine Bremsen,
die durch unterschiedliche Bremskräfte betätigt werden, zur Verfügung.
Unter Hinweis auf die bereits eingangs erwähnten Probleme der schnellen und genauen Beförderung von
ungleichen Lasten bei nicht konstanten Betriebsverhältnissen über kürzeste oder lange Transportwege,
wo die normalen Antriebsgeschwindigkeiten nicht erreichbar sind, ergibt sich die Aufgabe, ein neues verbessertes
Steuerungssystem für Stellmotoren zu schaffen, da die bekannten Betriebsverfahren oder Steuerungssysteme
die gestellten Forderungen nur zum Teil erfüllen und andererseits auch zu aufwendig sind.
Es ist deshalb die Aufgabe der Erfindung, ein neues elektronisches Steuerungssystem zu schaffen, bei dem
unter Benutzung eines festgelegten Anschaltpunktes
so der Antriebsverzögerung es möglich ist, in optimaler
Zeit gleiche und ungleiche Lasten bei unterschiedlichen Betriebsverhältnissen und ungleichen Zielabständen
genau ins Ziel zu führen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine aus Schaltungskreisen bestehende Steuerungslogig vorgesehen ist, in der einige den Anfang und den charakteristischen Verlauf der Bremskurve kennzeichnende Punkte als Pegel, die den diesen Punkten entsprechenden Zielabstands- und Geschwindigkeitssignalen entsprechen, in logischen Schaltungskreisen dargestellt werden, von denen jeweils ein Eingang mit der Zielabstand-Zähleinrichtung und ein anderer Eingang mit dem Geschwindigkeitsprüfer verbunden sind, desgleichen deren Ausgänge mit dem den Motor in seiner Geschwindigkeit und Drehsinn steuernden Regler, daß in dem Geschwindigkeitsprüfer die Signale der Geschwindigkeiten, die jeweils zwischen zwei Punkten der Bremskurve liegen, in Geschwindigkeitsstufen (beispielsweise »Groß, Mittel, Klein«) klassifiziert und in Pegel gewandelt werden, daß die Pegel der Geschwindigkeitsstufe »Groß« jeweils an allen Eingängen, die der Geschwindigkeitsstufe »Mittel« nur an einem Teil der Eingänge der logischen Schaltungskreise anliegen, daß die Meßeinrichtung Zeilabstandssignale an die Zähleinrichtung liefert, daß diese bei einem Zielabstand, der einem Kurvenpunkt entspricht, einen Pegel an den Eingang des diesem Kurvenpunkt zugeordneten logischen Schaltungskreises schaltet, daß die logisehen Schaltungskreise, wenn die Last einen zugeordneten Zielabstand erreicht und eine Geschwindigkeit aufweist, die der zugeordneten Geschwindigkeitsstufe entspricht, jeweils ein den Motor abschaltendes Signal erzeugen und daß bei einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die zugeordnete Geschwindigkeitsstufe, Signale erzeugt werden, die den Motor in den Schnellgang beschleunigen, so daß sich die Last mit größtmöglicher Geschwindigkeit dem nächsten Kurvenpunkt nähert und ab diesem der Bremskurve wenigstens annähernd folgend das Ziel erreicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine aus Schaltungskreisen bestehende Steuerungslogig vorgesehen ist, in der einige den Anfang und den charakteristischen Verlauf der Bremskurve kennzeichnende Punkte als Pegel, die den diesen Punkten entsprechenden Zielabstands- und Geschwindigkeitssignalen entsprechen, in logischen Schaltungskreisen dargestellt werden, von denen jeweils ein Eingang mit der Zielabstand-Zähleinrichtung und ein anderer Eingang mit dem Geschwindigkeitsprüfer verbunden sind, desgleichen deren Ausgänge mit dem den Motor in seiner Geschwindigkeit und Drehsinn steuernden Regler, daß in dem Geschwindigkeitsprüfer die Signale der Geschwindigkeiten, die jeweils zwischen zwei Punkten der Bremskurve liegen, in Geschwindigkeitsstufen (beispielsweise »Groß, Mittel, Klein«) klassifiziert und in Pegel gewandelt werden, daß die Pegel der Geschwindigkeitsstufe »Groß« jeweils an allen Eingängen, die der Geschwindigkeitsstufe »Mittel« nur an einem Teil der Eingänge der logischen Schaltungskreise anliegen, daß die Meßeinrichtung Zeilabstandssignale an die Zähleinrichtung liefert, daß diese bei einem Zielabstand, der einem Kurvenpunkt entspricht, einen Pegel an den Eingang des diesem Kurvenpunkt zugeordneten logischen Schaltungskreises schaltet, daß die logisehen Schaltungskreise, wenn die Last einen zugeordneten Zielabstand erreicht und eine Geschwindigkeit aufweist, die der zugeordneten Geschwindigkeitsstufe entspricht, jeweils ein den Motor abschaltendes Signal erzeugen und daß bei einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die zugeordnete Geschwindigkeitsstufe, Signale erzeugt werden, die den Motor in den Schnellgang beschleunigen, so daß sich die Last mit größtmöglicher Geschwindigkeit dem nächsten Kurvenpunkt nähert und ab diesem der Bremskurve wenigstens annähernd folgend das Ziel erreicht.
Dieses erfindungsgemäße Steuerungssystem vermeidet die eingangs erwähnten Mängel und Nachteile und
erfüllt die gestellten Forderungen, ungleiche Lasten auch bei den ungünstigsten Bedingungen in optimaler
Zeit ins Ziel zu führen, indem im Prinzip im Steuerungssystem in einer Steuerlogik die Bremskennlinie
des Antriebssystems in Form von elektrischen Pegelwerten enthalten ist, charakterisiert durch einige auf
dieser Bremskennlinie liegende Punkte. Diese Punkte, denen bestimmte Abstände bzw. Abstandsschritte
vom Zielpunkt zugeordnet sind, und bestimmte Drehgeschwindigkeiten des Stellmotors dienen bei der Einleitung
und auch während des Bremsvorganges als Anschalt- und Kontrollpunkte für den Lastantrieb zur
Abschaltung, zur Verzögerung und auch zur Beschleunigung und zur Drehsinnänderung. Durch Messung
der Drehgeschwindigkeit des Stellmotors sowie des Abstandes seiner Last von dem vorbestimmten
Ziel, ferner durch Regelung der Motorerregung in Abhängigkeit von den gemessenen Werten wird erreicht,
daß der Motor mit größtmöglicher Geschwindigkeit der ihm eigenen idealen Bremskennlinie annähernd
folgend, die zu befördernde Last in optimaler Zeit genau in die Zielstellung bringt.
Im folgenden wird das erfindungsgemäße Steuerungssystem für einen Stellmotor an Hand einer bevorzugten
Schaltungsanordnung ausführlich unter Zuhilfenahme von Prinzip-Schaltbildern und Kennlinien
beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar
F i g. 1 ein allgemeines Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles
der Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen Steuerungssystems,
F i g. 2 eine Blockschaltung einer Drehsinn- und Überschußsteuerung (11),
F i g. 3 ein Blockschema zur Durchführung der Bremsmessung und -Steuerung (10),
Fig.4 eine Blockdarstellung des Prioritäts- und
Feinreglers (16),
Fig. 5 eine Schaltung des Schrittgeschwindigkeitsprüfers (9),
F i g. 6 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise nach dem vorgeschlagenen Steuerungssystem
und
F i g. 7 eine Darstellung des Schrittfolgeprüfers (12).
Wie erwähnt zeigt die F i g. 1 eine Blockdarstellung der bevorzugten Schaltungsanordnung. Darin ist ein
Rechner 1 mit einem 9-Bit-Binärzähler 3, der im Uhrzeigersinn zählt, verbunden. Der Zähler seinerseits
steht über die Leitung 4 mit einer Vergleichslogik 5 in Verbindung. Eine weitere Leitung 6 verbindet sie mit
einem anderen 9-Bit-Binärzähler 7 für den Gegenuhrzeigersinn, den die Leitung 8 mit dem Rechner verbindet.
Über die Verbindung 20 und 21 erhält der genannte Zähler 3 Signale eines Schrittfolgeprüfers 12 sowie
weitere Rechnersignale über die Verbindung 40 und 43. 40 ist die Rückstellung des Rechners, während 20
und 21 die Impulse des Schrittfolgeprüfers für jeden vom Motor im Uhrzeigersinn getanen Schritt übermitteln.
Dieselben Impulse gelangen über die Verbindung 22 zur Drehsinn- und Überschuß-Steuerung 11.
Letztere erhält auch Impulse des Schrittfolgeprüfers, die dem Gegenuhrzeigersinn entsprechen, über die
Leitungen 23 und 25. Außerdem erhält die genannte Steueranordnung 11 von der Vergleichsschaltung 5
über die Verbindungen 36 und 37 Angaben über hohen bzw. niedrigen Zählstand. Die Impulse der Gegenuhrzeigersinn-Drehung
aus dem Schrittfolgeprüfer gelangen über die Leitung 24 ebenfalls an den Zähler?.
Desgleichen geschieht mit dem Rechner-Rückstellsignal auf 40, das über die Verbindung 42 an den
Zähler 7 gelangen und ihn zurückstellen kann.
Ausgangssignale der Vergleichslogik werden außerdem auch noch über die Leitungen 31 bis 34 an
die Vorrichtung 10 zur Bremsmessung und -steuerung abgegeben. Wie später genauer beschrieben wird, stellen
die Signale auf den genannten Leitungen 31 bis 34 Fehlerangaben zur Weiterverwendung durch die besagte Vorrichtung dar. Auf Leitung 31 erscheint ein
Signal, wenn der Abstand der zu befördernden Last zur vorbestimmten Lage weniger als 2 Motorschritte
beträgt. Bei Leitung 34 ist es dasselbe, wenn der Abstand kleiner als 8 Schritte, bei Leitung 33 kleiner als
24 und bei Leitung 32 kleiner als 40 Schritte ist. Zusätzlich empfängt die Bremsmeß- und -Steuervorrichtung
10 über die Verbindungen 26 bis 29 Signale des Schrittgeschwindigkeitsprüfers 9. Dieser ist seinerseits
über 30 mit dem Schrittfolgeprüfer 12 verbunden, der ihn mit 100-^is-Impulsen beliefert. Die Vorrichtung
10 erhält auch ein »Überschuß«-Signal auf der Leitung 47 von der »Drehsinn- und Überschuß-Steuerung
11«. Die Ausgangssignale der Bremsmessung und -steuerung 10 erscheinen auf den Leitungen 44 und
45, welche sie an den Fein- bzw. Prioritätsregler 16 weiterleiten'. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, sind dies die
Signale U1 bzw. U 6. Die Drehsinn- und Überschuß-Steuerung
ihrerseits gibt über 50 und 51 die Signale U 2 bzw. U 3, die Vergleichslogik 5 über 35 das Signal
U 5 ab.
Ferner ist der F i g. 1 zu entnehmen, daß der Schrittgeschwindigkeitsprüfer 9 über die Leitungen 29
und 46 mit dem einen Eingang eines UND-Gatters 14 verbunden ist, dessen zweiter Eingang über 41 vom
Rechner belegt wird. Dieses Rechnersignal auf 41 ist der »SCHNELL«-Befehl, wie später noch verständlicher
wird. Der Ausgang des genannten UND-Schalters wird über die Verbindung 52 als Signal U 4 an den
Prioritäts- und Feinregler 16 abgegeben.
Der Schrittfolgeprüfer 12 erhält über die Leitungen 60 bis 63 Signale des in geschlossener Rückkopplungsschleife
arbeitenden Schrittmotors 13. Diese zeigen an, in welcher von vier Schrittstellungen der Rotor
sich befindet, wobei sich die Stellungsanzeigen mehrfach wiederholen. Zusätzlich erzeugt der in geschlossener
Schleife arbeitende Motor auf 59 ein sogenanntes Dunkel-Signal DS, das an den Schrittfolgeprüfer
geht, wenn der Motor von Schritt zu Schritt sich dreht. Eine detailliertere Beschreibung des
Schrittmotors 13 ist in der spanischen Patentschrift 327 676 gegeben. Die Anordnung des Motors umfaßt
auch Mittel zur internen Rückkopplung der Stellungsanzeige wie auch zur Erzeugung des genannten Dunkel-Signals
DS.
Nach der erwähnten Patentschrift wird eine Diskriminatorscheibe verwendet, welche auf der Motorwelle
sitzt. Für einen Motor mit 200 Schrittstellungen sind auf der Scheibe 50 Öffnungen vorgesehen, welche je
vier benachbarten Schritten entsprechen. Vier Lichtquellen beleuchten durch diese Öffnungen in der
Scheibe vier entsprechende Photozellen. Die Verteilung der Kombination Lichtquelle-Photozelle ist
auf dem Kreisumfang so vorgenommen, daß in jeder Schrittstellung des Motors nur eine Photozelle beleuchtet
wird. Ferner empfängt keine der Photozellen Licht zwischen den Schrittstellungen, d. h., dann ist es
dunkel. In der Patentschrift ist erklärt, daß mit 50 4-Schritt-Intervallen insgesamt 200 Schrittstellungen
verfügbar sind. Der in geschlossener Schleife arbeitende Motor kann im Uhrzeigersinn, im Gegenuhrzeigersinn
aber auch im Schnellgang betrieben werden. Außerdem befolgt er auch STOP-Befehle.
Der Prioritäts- und Feinregler 16 liefert über die Leitungen 54 bis 57 Steuersignale, welche den Motor
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13 dazu bringen, im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn oder im Schnellgang zu drehen oder auch
anzuhalten. In geschlossener rückgekoppelter Schleife wird nur gearbeitet, wenn auf der Verbindung 58 ein
Signal erscheint. Bleibt dieses aus, so wird in herkömmlicher Art, d. h. beispielsweise in schrittweisem
Betrieb, gearbeitet.
Um das Betriebsverfahren zu erläutern, sei angenommen, daß eine Bewegung von 100 Schritten im
Uhrzeigersinn zu machen ist. Da der Stand in den Zählern 3 und 7 anfänglich gleich ist, was später noch
beschrieben wird, erzeugt die Vergleichslogik S über Leitung 35 ein »Gleich«-Signal U 5, welches an den
Feinregler 16 gelangt. Der Prioritäts- und Feinregler 16 wird nun dieses Eingangssignal in einen STOP-Befehl
umwandeln, der über 57 an das Antriebssystem 13 gelangt. Das Wie wird an Hand der F i g. 4
noch zu erläutern sein.
Bevor der Rechner 1 einen neuen Befehl ausgeben
kann, hat er zuerst durch ein Signal auf der Leitung 40 die beiden Zähler 3 und 7 zurückzustellen. Danach
stellt der Rechner den Zähler 7 durch Signale über Verbindung 8 auf die Ziffer 100 ein. Nachdem dies geschehen
ist, gibt Zähler 7 über die Verbindung 6 eine Anzeige seines Standes an die Vergleichslogik 5 ab.
Da auch der Zähler 3 über 4 eine Standanzeige liefert und die beiden Anzeigen ungleich sind, wird die Vergleichslogik
die Leitung 37 auf hohes oder positives Potential bringen und damit den Eingang der Drehsinn-
und Überschuß-Steuerung 11 belegen.
Diese Steuerung 11, später an Hand der Fig. 2 im
einzelnen erläutert, prägt der Leitung 50 und damit auch dem Prioritäts- und Feinregler 16 ein Signal U 2
auf. Dieser Regler seinerseits erregt die Leitung 54 mit dem Signal für Drehung im Uhrzeigersinn. Damit wird
die Motorwelle 64 in der genannten Richtung zu drehen beginnen. Wenn das Antriebssystem 13 Schritt für
Schritt zurücklegt, dann gelangen, wie bereits beschrieben, Anzeigesignale der Rotorstellung über die
Verbindungen 60 bis 63 an den Schrittfolgeprüfer 12. Dunkelsignale DS gehen über 59 an ihn. Auf Grund
der ihm gelieferten Eingangsimpulse und da der Motor im Uhrzeigersinn dreht, erzeugt nun der Schrittfolgeprüfer
selber Signale, die dem Uhrzeigersinn entsprechen.
Entlang der Verbindung 20 und 21 liefert er dem Binärzähler 3 einen Impuls für jeden vom Motor zurückgelegten
Schritt. Bei insgesamt 200 Schritten sind diese 1,8° voneinander entfernt. Der Zähler 3 zählt
nun aufwärts, so daß nach 100 vom Motor zurückgelegten Schritten sein Stand dem des Zählers 7 gleich
ist. Die Vergleichslogik 5 wird in diesem Zeitpunkt ein GLEICH-Signal abgeben, das über 35 an den Prioritäts-
und Feinregler 16 geht. Als Folge davon erteilt darauf letzterer dem Antrieb 13 einen STOP-Befehl.
Bei der eben beschriebenen Operation ging es um das Zurücklegen von 100 Schritten von einer Anfangsstellung
aus im Uhrzeigersinn und mit kleiner Geschwindigkeit. Der Zweck des vorgeschlagenen Betriebsverfahrens
ist es aber, solche Operationen mit hoher Geschwindigkeit und mit möglichst wenig
Rechnereingriffen auszuführen. Dieselbe Ausgangslage sei nochmals betrachtet: der Rechner lädt den
Zähler 7 auf 100 und der Prioritäts- und Feinregler 16 erregt das Antriebssystem 13 mit einem Signal Uhrzeigersinn
US.
Es sei angenommen, daß der Rechner über die Leitung 41 den Befehl SCHNELL an das UND-Gatter 14
abgibt. Die Impulse des Schrittfolgeprüfers 12 gelangen wie bisher über 20, 21 an den Zähler 3, der bis 100
zählt. Zusätzlich aber erzeugt der Schrittfolgeprüfer für jeden dieser Impulse ein weiteres Signal von
100 μβ, das über die Leitung 30 an den Schrittgeschwindigkeitsprüfer
9 gelangt. Dieser überwacht die Frequenz der Signale auf der Leitung 30 und erzeugt
seinerseits Ausgangssignale auf den Leitungen 26 bis 29, die der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors
ίο entsprechen. Dreht dieser mit Höchstgeschwindigkeit,
so sind alle Verbindungen 26 bis 29 erregt, ist die Geschwindigkeit Null, dann ist keine von ihnen erregt.
Die Arbeitsweise des Schrittgeschwindigkeitsprüfers wird später an Hand der F i g. 5 noch ausführlich beschrieben.
Seine Ausgangssignale gehen an die Bremsmessung und -steuerung 10, wobei sie zusammen mit den Fehlersignalen
der Vergleichslogik 5 auf den Leitungen 31 bis 34 verarbeitet werden. Die Ausgangsbefehle
der Bremsmessung und -steuerung gehen über 44 und 45 an den Prioritäts- und Feinregler 16 mit dem
Zweck, das Antriebssystem auf die ideale Bremskennlinie zu führen, die vorher schon ermittelt worden ist.
Der Antrieb soll dieser Kennlinie ohne weiteren Eingriff seitens des Rechnes folgen können. Die Bremsmessung
und -steuerung 10 wie auch der Prioritätsund Feinregler 16 werden an Hand der F i g. 3 bzw. 4
in allen Einzelheiten beschrieben werden. Die Ausgänge der Vorrichtung 10 werden als Befehle U 6 für
STOP und Vl für EINZELSCHRITT entlang den Leitungen 45 bzw. 44 an den Prioritäts- und Feinregler
abgegeben.
Beim Beschreiben des letzten Vorganges war angenommen worden, daß der Motor wegen Erregung der
Leitung 41 in den SCHNELL-Gang übergehen würde. Dies ist jedoch nicht genau zutreffend. Der F i g. 1
kann entnommen werden, daß die Leitung 29 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer 9 nicht nur mit der
Bremsmessung und -steuerung 10 verbunden ist, sondem daß sie über die Verbindung 46 auch an den
zweiten Eingang des UND-Schalters 14 führt. Wenn also beide Leitungen 41 und 46 positiven Pegel aufweisen,
dann erzeugt der UND-Schalter über seinen Ausgang 52 ein Signal U 4 zur Abgabe an den Prioritäts-
und Feinregler 16. £/4 ist der Befehl für SCHNELL-Gang. Das Signal auf der Leitung 41 allein
ist also nicht genügend, sondern zusätzlich muß der Motor mit einer Geschwindigkeit 5
> S Minuten drehen.
Die Bedeutung dieser minimalen Geschwindigkeit geht aus der mehrfach erwähnten spanischen Patentschrift
hervor. In wenigen Worten: Beim Schnellgang läuft die Statorerregung dem Rotor nicht wie üblich
einen Schritt voraus, sondern zwei Schritte. Der Motor kann aber nicht so aus seiner Ruhelage anlaufen,
weil er bei dieser Erregung unstabil wäre, d. h., es würden dann bei einem vierpoligen Stator gleiche
Kräfte in beiden Richtungen wirken, und die kleinste zufällige Störung würde bewirken, daß er dann in irgendeiner
Richtung anliefe. Der Motor wird deshalb zuerst mit einer Erregung von einem Schritt Vorlauf
bis zur Geschwindigkeit S Minuten gebracht, worauf die Erregung mit 2 Schritten Vorlauf ihn auf Höchstgeschwindigkeit
bringen kann. S Minuten ist motorabhängig und beträgt für die meisten käuflichen Schrittmotoren
etwa 200 Schritte pro Sekunde.
Obwohl in der bisherigen Beschreibung immer nur von Drehung im Uhrzeigersinn die Rede war, verläuft
die Opteration für umgekehrte Drehrichtung völlig gleich, mit der Ausnahme, daß bei Beginn der andere
Binärzähler eingestellt wird. Der Rechner würde also zuerst den Zähler 3 einstellen, so daß in der Folge die
Vergleichslogik 5 über die Leitung 36 eine Anzeige »Niedriger« an die Drehsinn- und Überschuß-Steuerung
abgeben würde. Dies wiederum ergäbe ein Signal am Ausgang 51 zu Händen des Prioritäts- und Feinreglers.
Das Endresultat wäre Erregung der Leitung 55 mit einem Signal »Gegenuhrzeigersinn« (GUS), das
dem Schrittmotor 13 zugeführt würde. Auch vom Schrittfolgeprüfer 12 hätte das eine Serie von Gegenuhrzeigersinn-Signalen
zur Folge, welche über die Verbindung 23, 24 den Binärzähler auf einen mit dem Zähler 3 vergleichbaren Stand brächte.
Im vorangegangenen war bisher noch nicht die Rede von der Überschuß-Steuerung in der Vorrichtung
11. Es sei angenommen, daß die Bremsmessung und -steuerung 10 es wegen Friktions- oder Laständerungen
nicht erreicht hat, den ganzen Antriebsmechanismus in der vorbestimmten Stellung anzuhalten.
Wenn die Bewegung im Uhrzeigersinn erfolgt und ein Überschießen der Sollage auftritt, dann hat der Zähler
3 einen Stand, der gegenüber der anfänglichen Einstellung des Zählers 7 Überschuß aufweist. In diesem
Moment erregt die Vergleichslogik 5 die Leitung 36 mit dem Signal »Niedriger«, das an die Drehsinn- und
Überschuß-Steuerung geht, und läßt gleichzeitig das Signal auf Leitung 37 fallen. Letzteres war während
der ersten, auf die Sollage gerichteten Bewegung aufgetreten.
Während der Überschuß besteht, empfängt die Vorrichtung 11 weiterhin die »Uhrzeigersinn«-Impulse
für jeden Schritt, der über das Ziel hinausgeht. Diese Überschußimpulse zusammen mit dem Signal auf Eingangsleitung
36 veranlassen die Vorrichtung 11, den Ausgang 47 mit positivem Pegel zu belegen. Dies löst
in der Bremsmessung und -steuerung 10 einen STOP-Befehl aus, der über 45 an den Prioritäts- und Feinregler
16 geht. Sobald der Motor die Geschwindigkeit S Minuten unterschreitet, zwingt die Bremsmessung
und -steuerung den Motor, in schrittweise Bewegung überzugehen. Anschließend wird zur Korrektur des
Fehlers die Drehung in umgekehrter Richtung veranlaßt.
Durch die neue Drehrichtung des Motors wird nun der Fehler abgebaut, d. h., der Inhalt des Zählers mit
dem kleineren Stand wird Schritt für Schritt erhöht, bis der Motor die vorbestimmte oder Sollage erreicht
hat. In diesem Moment erscheint auf der Leitung 35 das Signal GLEICH, erzeugt von der Vergleichslogik
5, was im Prioritäts- und Feinregler 16 einen STOP-Befehl auslöst, der das Antriebssystem 13 über
die Verbindung 57 erreicht.
Zur Erläuterung der Drehsinn und Überschuß-Steuerung 11 sei nun auf F i g. 2 verwiesen. Die beiden
Leitungen 22 und 25 sind mit dem Schrittfolgeprüfer verbunden, während 36 und 37, die Signale »Niedriger«
und »Höher«, von der Vergleichslogik 5 herkommen. Die Überschußanzeige wird auf Leitung 47, der
Befehl »im Uhrzeigersinn« US auf 50 und der Befehl »im Gegenuhrzeigersinn« GUS auf 51 abgegeben.
Von den zwei Leitungen 50 und 51 kann verständlicherweise jeweils nur eine ein Signal aufweisen, d. h.
hohes oder positives Potential zeigen.
In der F i g. 2 gelangen die Impulse der Leitung 22 über 70 und 71 an die UND-Schalter 65 bzw. 67. Diejenigen
auf der Leitung 25, dem Gegenuhrzeigersinn der Bewegung entsprechend, gehen über 80 und 81 an
die UND-Gatter 66 bzw. 68. Daß die beiden Eingänge 36 und 37 nicht gleichzeitig ein Signal aufweisen,
wurde bereits gesagt. Die »Höher«-Anzeige der Vergleichslogik 5 auf 37 ist über 72 mit UND-Schalter 65
und über 73, 74 mit UND-Schalter 68 verbunden. Dieselbe Anzeige ist über 73, 75 auch an den Inverter
76 angeschlossen. Das invertierte Signal entlang der Verbindung 87 ist befähigt, die bistabile Kippschaltung
bzw. das Flipflop 69 einzustellen, so daß an dessen Ausgang 50 ein positiver Pegel, d. h. Signal US
erscheint, wenn die »Höher«-Anzeige auf 37 von der Vergleichslogik 5 her eintrifft.
Zeigt das auf Leitung 36 erscheinende Signal an, daß eine Drehung im Gegenuhrzeigersinn zu erfolgen
hat, so geht diese Anzeige über 82, 84 an den UND-Schalter 66 und über 82, 83 an den UND-Schalter 67.
Zusätzlich wird sie über 85 dem Inverter 77 übermittelt und geht dann invertiert an den »Rückstell«-Eingang
des Flipflops (FF) 69. Die beiden eingefügten Inverter 76 und 77 dienen dabei, wie Fachleute sofort
erkennen können, lediglich der Wandlung der Signalpegel in Potentiale, die sich zur Ein- und Rückstellung
des Flipflops 69 eignen. Das über 86 hereinkommende Signal stellt FF 69 zurück, wenn eine Drehung
im Gegenuhrzeigersinn zu machen ist. Daher erscheint am Ausgang 51 ein positiver Pegel (GUS).
Das Vorangegangene hat gezeigt, daß die Schaltung nach F i g. 2 über 50, 51 Steuersignale für den Drehsinn
abgibt, die gemäß F i g. 1 dem Prioritäts- und Feinregler 16 zugeführt werden. Letzterer verarbeitet
diese zu Steuerbefehlen für das Antriebssystem. Zusätzlich prüft die Vorrichtung nach F i g. 2 an Hand
der Signale des Schrittfolgeprüfers, welche die wirkliche Drehrichtung melden, und jenen der Vergleichslogik, welche die gewünschte Drehrichtung angeben,
deren Übereinstimmung. Liegt beispielsweise auf 37 das »Höher«-Signal vor, so geht es je an einen Eingang
der UND-Schalter 65 und 68. Wenn der Schrittfolgeprüfer nun richtig die Leitung 22 mit seinen Impulsen belegt, so erzeugt der UND-Schalter 65 ein
Ausgangssignal und stellt damit über 88 das Flipflop 78 ein. Liegt in ähnlicher Weise über 36 das »Niedriger«-Signal
vor und werden gleichzeitig auf 25 Impulse aufgenommen, dann liefert UND-Schalter 66
einen Einstellimpuls an FF 78. Treffen jedoch Signale auf den Leitungen37 und 25 gleichzeitig ein, dann erzeugt
das UND-Gatter 68 über 91 ein Rückstellsignal für FF 78 und bewirkt dadurch eine Überschußanzeige
auf der Leitung 47. In gleicher Weise, wenn Signale der Leitungen 36 und 22 zusammentreffen, gibt
UND-Schalter 67 ein Rückstellsignal auf die Leitung 90 ab, wodurch wiederum die Überschußanzeige auf
47 erscheint.
Als nächstes zeigt die F i g. 3 Einzelheiten der Bremsmessung und -steuerung. Darin kommen UND-Gatter
94 bis 97 vor, welche über die Verbindungen 100 bis 103 die ODER-Schaltung 106 mit Signalen
belegen. Außerdem sind noch die UND-Schalter 98 und 99 vorhanden, deren Ausgänge über 104 und 105
mit dem ODER-Kreis 107 verbunden sind. UND-Schalter 94 erhält das eine Eingangssignal entlang der
Leitung 47 und 110 vom Überschuß-Flipflop in der Drehsinn- und Überschuß-Steuerung und das andere
über 28, 92 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer, wenn die tatsächliche Geschwindigkeit S größer als S Minuten
ist. Mit S ist und bleibt immer die momentane Umlaufgeschwindigkeit gemeint. 5 Minuten hingegen be-
trifft stets eine vorbestimmte spezifische Geschwindigkeit in Schritten pro Sekunde.
Die Eingänge zum UND-Schalter 95 in F i g. 3 stammen vom Schrittgeschwindigkeitprüfer über 26
und von der Vergleichslogik über 32. Ähnlich steht es mit den Eingängen zum UND-Schalter 96 über 27
bzw. 33, wie auch mit jenen zum UND-Gatter 97, welche über 28, 109 bzw. 34 errreicht werden. Auf
ähnliche Art wird auch UND-Schalter 98 über 48, 93 bzw. 31 beliefert. Der UND-Schalter 99 hingegen bezieht
seine Eingangssignale über 48,108 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer
sowie über 47,111 vom bereits genannten Überschuß-Flipflop.
Zum besseren Verständnis des Funktionsablaufs in der Vorrichtung für Bremsmessung und -steuerung sei
nun auf F i g. 6 verwiesen, welche eine Geschwindigkeitskurve bzw. eine Bremskennlinie darstellt. Die Betrachtung
dieser Kurve wird von großem Nutzen sein, um die Vorgänge in der Vorrichtung 10 zu erfassen,
nachdem diese den Zweck verfolgt, das Antriebssystem dieser Kurve nachlaufen zu lassen. Der mit 220
bezeichnete Teil entspricht der Höchstgeschwindigkeit, die ein Antrieb erreichen kann. Die nachfolgenden
Teile von 221 bis 229 hinunter entsprechen immer der größten Bremswirkung, die der Antrieb ausüben
kann. Die Bremsmessung dient zur Ermittlung des Punktes, an welchem die Bremssteuerung zur Bremsung
des Motors einzusetzen hat. Die genannte Kurve wird durch eine treppenartige Linie angenähert, deren
Vertikalen Fehlern (Abstände vom Ziel) von 40,24, 8 und 2 Schritten entsprechen. Die Horizontalen sind
Geschwindigkeitsstufen mit den Bezeichnungen Klein, Mittel und Groß.
Nähert sich der Antrieb mit Höchstgeschwindigkeit dem Fehlerabstand 40 Schritte entlang 220, so wird
er, vorausgesetzt daß beim Punkt 221 volle Bremsung eingeschaltet wird, entlang der Kurve genau bei 229 in
die Ruhe- und Sollage gelangen. Wenn aber die Annäherung entlang der Linie 230 erfolgt, so setzt die
Bremsung bei Punkt 231 ein. Deshalb bewegt sich der Antrieb entlang 232, erreicht die Geschwindigkeitsstufe »Groß« in 233 und läuft jetzt mit ungefähr konstanter
Geschwindigkeit bis zu 223. Bei Erreichen der idealen Bremskennlinie wird der Antrieb, wie bereits
erwähnt, weiter gebremst und so Punkt 229 erreicht. Ähnlich verläuft die Bewegung bei Annäherung
entlang der Linie 234. Die Bremsung setzt erst bei Punkt 235 ein. Der Motor dreht jetzt mit konstanter
Geschwindigkeit bis zum Punkt 225, worauf wiederum der Idealkennlinie bis 229 gefolgt wird. Der
Zweck einer angenäherten Treppenlinie liegt im Vermeiden großen materiellen Aufwandes und Erreichen
einer zeitlich nahezu idealen Bremsung. Es ist ersichtlich, daß bei Einführung von sekundären Korrekturen
entlang horizontaler Treppenabsätze die ideale Bremskennlinie rasch erreicht ist. Wenn beispielsweise
nur ein Meßpunkt bei 40 Schritten Abstand gewählt würde, dann wäre die gesamte Korrektur bei
kleiner Geschwindigkeit und daher sehr zeitraubend durchzuführen.
Die an Hand der F i g. 6 erklärte Arbeitsweise des Steurungssystems dient also im wesentlichen dazu,
der idealen Kurve 221 bis 229 auch dann zu folgen, wenn die Annäherung der Kurve von unten geschieht,
wie z. B. entlang den Linien 230 oder 234, oder aber die Idealkurve über die Linie der Höchstgeschwindigkeit
zu erreichen. Wichtig und für jeden Fachmann erkennbar
ist der Umstand, daß Korrekturen bei großer Geschwindigkeit angebracht werden. Dies bedeutet
Zeitgewinn, im Gegensatz zu Zeitverlust, der auftritt, wenn dieselben Korrekturen bei kleiner Geschwindigkeit
gemacht werden.
Die in F i g. 3 gezeigte Schaltung dient der Durchführung der soeben erläuterten Arbeitsweise. In diesem
hat der STOP-Befehl Vorrang. Wird derselbe ausgegeben, dann stellt sich der Betrieb entsprechend
ein und kehrt erst in den SCHNELL-Gang zurück, ίο wenn der STOP-Befehl aufgehoben ist. Es sei angenommen,
daß der Motor sich dem Ziel nähert und der Abstandfehler größer als 40 Schritte ist. In dieser
Lage ist die UND-Bedingung keines der Schalter 94 bis 99 erfüllt, weshalb auch keine der Leitungen 44
oder 45 ein Signal führt. Dreht der Motor mit Höchstgeschwindigkeit bei Erreichen des Punktes 221, dann
liefert UND-Gatter 95 ein Signal am Ausgang 101, weil 26 vom Schrittgeschwindigkeitprüfer mit positivem
Pegel ^belegt ist und außerdem die Geschwindigkeitsstufe »Groß« überschritten ist. Damit liefert auch
der ODER-Kreis 106 einen STOP-Befehl über die Verbindung 45.
Damit setzt die Bremsung des Motors bis zum Punkt 223 ein. Zu diesem Zeitpunkt entfällt das Signal
des UND-Gatters 95, da die Umdrehungsgeschwindigkeit unter die entsprechende Stufe gefallen
und das Signal auf 26 aufgehoben worden ist. Doch setzt an dessen Stelle je ein Signal auf 27 und 33 den
UND-Schalter in Betrieb, der seinerseits den ODER-Kreis 106 belegt. Der STOP-Befehl also bleibt, denn
der Abstandfehler ist kleiner als 24 Schritte und die Geschwindigkeit noch größer als »Mittel«. Damit
läuft der Motor entlang 224 zum Punkt 225. UND-Gatter 96 gibt kein Signal mehr ab, wird jedoch durch
Schalter 97 ersetzt, der über den ODER-Schalter 106 weiterhin den STOP-Befehl auf 45 aufrechterhält.
Dies kommt, weil S größer ist als die Geschwindigkeitsstufe
»Klein« und der Abstandfehler kleiner als 8 Schritte, weshalb die Leitungen 109 bzw. 34 mit Signalen
belegt sind. Wieder erreicht der Motor längs der Kurve 226 den Punkt 227. Hier ist der Fehler kleiner
als 2 Schritte und die Geschwindigkeit unter der Stufe »Klein«. UND-Schalter 97 verliert seine Funktion,
wird aber durch den Schalter 98 ersetzt, der über 31 und 48, 93 belegt ist. Ebenso tritt der ODER-Kreis
106 ab. Der Ausgang des Schalters 98 bringt nun den ODER-Schalter 107 ins Spiel.
Sein Ausgang belegt Leitung 44 mit einem Signal für Betrieb in Einzelschritten. Die Impulse des
Schrittgeschwindigkeitprüfers veranlassen den Motor im Normalfall, wenn kein Überschuß auftritt, schrittweise
und beinahe in Idealzeit die letzten zwei Schritte zurückzulegen, ohne um das Ziel zu pendeln. Wenn in
F i g. 3 wegen Überschuß ein Signal die Leitung 47 belegt und gleichzeitig bei einer Geschwindigkeit unter
der Stufe »Klein« ein Signal auf 48 auftritt, so geht der Motor wegen des Signals aus dem UND-Gatter 99 in
schrittweisen Betrieb über. Wie früher kommt also der
Motor auch beim Auftreten von Überschuß in Einzelschritten ins Ziel.
Die bisherige Beschreibung betraf die Funktionen der Vorrichtung 10 in F i g. 3, wenn der Motor mit
Höchstgeschwindigkeit sich dem Fehlerabstand von 40 Schritten näherte, d. h. den Idealfall. Die Annäherung
erfolge jetzt längs der Linie 230, d. h., der Motor hat wegen der Nähe des Ziels oder wegen seiner Belastung
die Höchstgeschwindigkeit nicht erreicht. Wie vorher dreht er aber im Schnellgang. Überschreitet er
den Punkt 231, Abstand zum Ziel 40 Schritte, dann wird die Leitung 32 belegt. Da die Geschwindigkeit
über der Stufe »Groß« liegt, führt auch 26 ein Signal, weshalb der UND-Schalter 95 über den ODER-Kreis
106 einen STOP-Bef ehl auf Leitung 45 abgibt.
Damit der Motor der Idealkurve folgt und den Punkt 233 in F i g. 6 erreicht, muß das Signal auf 45
solange vorhalten. Der Punkt 223 in der Horizontalen wird nun folgendermaßen erreicht. Bei Ausgabe des
STOP-Befehls folgt der Motor der Linie 232. Hat er nun Punkt 233 erreicht, so entfällt das Signal des
UND-Schalters 95 wie des ODER-Kreises 106, weil die Geschwindigkeit unter die Stufe »Groß« gesunken
ist. Es wird nun versucht, erneut in den Schnellgang zu kommen, und der Motor beschleunigt während eines
Schrittes, bis er die Stufe »Groß« erreicht oder überschreitet. Wenn dies geschieht, erteilt UND-Schalter
95 wieder den STOP-Befehl, so daß der Motor ungefähr
der Horizontalen bis zum Erreichen des Punktes 223 folgt. Von da an folgt er, wie weiter oben beschrieben,
der Kurve bis ins Ziel. Ähnlich erfolgt die Steuerung, wenn der Motor entlang der Linie 234 sich
der idealen Bremskennlinie nähert.
Im vorangegangenen ist, beim Auftreten eines Überschuß und Übergang des Motors in schrittweisen
Betrieb zur Rückkehr ins Ziel, nichts von der ungünstigsten Bedingung gesagt worden. Diese liegt vor,
wenn der Motor weit über das Ziel hinausschießt und dabei mit einer höheren Geschwindigkeit als Stufe
»Klein« dreht. In der Vorrichtung nach F i g. 3 wird der UND-Schalter 94 ansprechen und über den
ODER-Kreis 106 die STOP-Leitung 45 belegen. Wegen des Überschuß liegt nämlich ein Signal auf 47 vor,
das über 110 an den UND-Schalter gelangt, und das zweite Eingangssignal wird vom Schrittgeschwindigkeitprüfer
über 28, 92 geliefert. Der STOP-Befehl bleibt also, wie erwähnt, bis die Geschwindigkeit unter
die Stufe »Klein« gefallen ist. Dieses Vorgehen sichert also die Steuerung nach der Idealkurve sowohl,
wenn der Motor genau ins Ziel strebt, wie auch, wenn er über das Ziel hinausschießt.
Es sei nun von F i g. 4 die Rede, welche eine Schaltung des mit Block 16 bezeichneten Prioritäts- und
Feinreglers darstellt. Seine Aufgabe ist es, dafür zu sorgen, daß die im Betriebsverfahren aufgestellten
Prioritäten eingehalten werden. Wie bereits erwähnt, geht beispielsweise der STOP-Befehl allen anderen
Eingangsbefehlen vor. Dadurch erst ist die Verwirklichung verschiedener Betriebsvorgänge, wie z. B. des
Prinzips der Bremsmessung und -steuerung, gegeben. Im zweiten Rang der Priorität steht der Befehl
SCHNELL-Gang, der damit noch vor den Signalen US und GUS für Drehung im Uhrzeigersinn bzw. Gegenuhrzeigersinn
Wirkungskraft erreicht.
Die Ausgänge des Prioritäts- und Feinreglers gehen über die Verbindungen 54 bis 58 an das Antriebssystem.
Wie aus der mehrfach erwähnten spanischen Patentschrift hervorgeht, müssen die Steuersignale an
dem Antrieb eindeutig sein. Der Anlauf erfolgt auf ein Signal bin, das die Drehrichtung befiehlt. Nach Erreichen
einer vorbestimmten Geschwindigkeit wird dann in den SCHNELL-Gang umgeschaltet.
Das STOP-Signal gelangt in Fig.4 über die Leitung
45 an den Inverter 115. Sein Ausgang führt über 144,145 zum ODER-Kreis 125, der sein STOP-Signal
auf Leitung 57 abgibt. Leitung 52 (SCHNELL-Gang) geht an den UND-Schalter 124, der über 144, 146,
147 ebenfalls das invertierte STOP-Signal entgegennimmt. Sein Ausgang belegt über 162, 163 den Inverter
126, dessen Ausgangssignal auf der Leitung 56 erscheint. Vom Schalter 124 geht aber auch über 150,
151 ein Signal an einen Eingang des UND-Schalters 123 und weiter über 152 an einen Eingang des UND-Gatters
122. Schalter 123 empfängt auch das invertierte STOP-Signal über 144,146,148 und 149 sowie
als dritten Eingang das Signal US längs der Verbindung 50. Das Ausgangssignal des Schalters 123 geht
ίο über 164 an den Inverter 127, der seinerseits die Leitung
54 belegt. Das UND-Gatter 122 erhält an seinem Eingang außer dem invertierten STOP-Signal noch
über die Verbindung 51 das Signal GUS und den bereits genannten Ausgang des Schalters 124. Der Schalter
122 speist sodann den Inverter 128 und belegt durch dessen Ausgang die Leitung 55.
Signale liegen auf den Leitungen 35, 44, 45 und 50 bis 52 vor, wenn deren Potentialpegel positiv ist. Die
UND-Schalter 122 bis 124 werden durch positive Potentiale betätigt und geben am Ausgang ein negatives
Signal ab. Die Inverter 115 und 126 bis 128 wandeln offensichtlich positives in negatives Potential um, und
umgekehrt. Die ODER-Schaltung 125 hingegen übernimmt negative Signale am Eingang, um sie zu positiven
Ausgangspegeln zu verarbeiten.
Auf Leitung 45 liege nun ein STOP-Befehl vor. Nach Inversion und Betätigung der ODER-Schaltung
125 erscheint deshalb ein STOP-Signal auf Leitung 57. Der negative Pegel nach der Inversion geht aber
auch an alle UND-Gatter 122 bis 124 und verhindert dadurch deren Betätigung. Die Verbindungen 163 bis
165 zu den Invertern 126 bis 128 sind daher positiv, so daß deren Ausgänge 56,54 bzw. 55 negativ erscheinen.
Wird nun ein Befehl SCHNELL-Gang ausgegeben, so ist die Leitung 52 positiv belegt, d. h. der Eingang
zum UND-Gatter 124 ebenso. Ist der Pegel auf 45 negativ, weil kein STOP-Befehl vorliegt, so liefert der
Inverter 115 den nötigen postiven Pegel für den zweiten Eingang des Schalters 124. Dessen Ausgangssignal
belegt über den Inverter 126 die Leitung 56 mit einem positiven Pegel.
Wie schon früher bemerkt, wenn eine der zwei Verbindungen
50 oder 51 mit einem Signal für die Drehrichtung belegt ist, dann hat der Befehl SCHNELL-Gang
vor diesem den Vorrang. Beispielsweise sei für Drehung im Gegenuhrzeigersinn die Leitung 51 positiv.
Der UND-Schalter 122 erhält also einen positiven Eingang von 51 her und einen zweiten vom Inverter
115, vorausgesetzt, daß nicht gleichzeitig der STOP-Befehl vorliegt. Der UND-Schalter 124 jedoch liefert
über 150, 152 ein negatives Potential an den Eingang des Schalters 122, so daß er nicht betätigt wird. Sein
Ausgangspegel bleibt positiv und erscheint daher nach der Inversion als negativer Pegel auf der Leitung 55.
Dasselbe gilt natürlich, falls die Leitung 50 ein Signal führt. Dann wird der Schalter 124 die Betätigung des
UND-Gatters 123 verhindern.
Beim verbliebenen Block in F i g. 4 handelt es sich um den Feinregler. Er steuert die Bewegung des Antriebssystems
längs der Idealkurve während der zwei letzten Schritte bis zum Ziel. Zu diesem Zweck wird
die üblicherweise zweiphasige Erregung des verwendeten Schrittmotors zur einphasigen Erregung umgeschaltet.
Dies ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindungsbeschreibung, sondern wurde unter dem
Titel »Betriebsverfahren für Schrittmotoren und Anordnung zu dessen Anwendung« separat zum Patent
209 537/351
angemeldet. Das amerikanische Original trägt die Anmeldenummer 606174 mit demselben Prioritätsdatum,
wie die hier vorgeschlagene Erfindung, und stammt von derselben Anmelderin.
In F i g. 5 ist eine Schaltung des Schrittgeschwindigkeitsprüfers
9 gezeigt. Die lOO^is-Impulse laufen längs der Leitung 30, 170 zu einem Verzögerungselement
170. Dieselben Impulse gelangen auch über 178, 179 zu einem anderen Verzögerungselement 171 sowie
über 178, 180 zum Verzögerungselement 172. Der Ausgang von 170 geht über 181 zu einem weiteren
Verzögerungselement 173, dessen Ausgang über die Verbindung 184, 185 und den Inverter 176 an die Leitung
28 angeschlossen ist. Gleichzeitig geht der Ausgang von Element 173 auch direkt auf die Leitung 29.
Der Ausgang von Element 171 speist über 182 ein weiteres Verzögerungselement 174, dessen Ausgang
direkt auf die Leitung 27 führt. Endlich ist auch der Ausgang des Elements 172 über 183 an den Eingang
eines weiteren Verzögerungsgliedes 175 angeschlossen. Den Ausgang des letzteren bildet die Leitung
26.
In den Verzögerungsgliedern 170 bis 172 beträgt die Zeitverzögerung je ATl, ΔΤ2 und ATTs. Für
einen üblichen Schrittmotor mit 200 Schritten würde A Tl 5 Millisekunden ausmachen. ATI I Millisekunde
und A Tb 0,5 Millisekunden. Die Verzögerung durch das Element 173 wäre gleich ATl
+ 200 μβ, diejenige von Element 174 A Tl + 200 μβ
und jene des Elementes 175 A Γ 3 + 200 με.
Im Betrieb gehen nun die lOO^is-Impulse an den
Eingang des Elements 170. Sein Ausgang auf 181 ist positiv, bis die Front des ersten lOO^s-Impulses eintrifft.
In diesem Moment wird der Pegel auf 181 negativ. Am Impulsende beginnt jetzt die Verzögerung,
auf Grund welcher der negative Pegel für die Zeit ATl auf 181 erhalten bleibt. Nach Ablauf
dieser Zeit steigt der Pegel wieder auf einen positiven Wert an. Es läßt sich feststellen, daß die ΙΟΟ-μβ-Impulse
immer näher zusammenrücken, bis zu einer bestimmten Zeit wegen ihrer Nähe die Leitung 181
nicht mehr positiv und Element 173 gar nicht mehr zurückgestellt wird. 100 μβ nach dem letzten positiven
Impuls aus dem Verzögerungsglied 170 tritt deshalb das Element 173 in Aktion, so daß nach
dessen Verzögerungszeit sein Ausgang 184 einen positiven Pegel annimmt. Die Verzögerungsglieder
171 und 172 wirken genau gleich, jedes entsprechend seiner eigenen Verzögerungszeit A Tl bzw. A T 3.
In der F i g. 7 ist die Schaltung des Schrittfolgeprüfers dargestellt. Die Verbindungen 60 bis 63 führen jeweils
positives Potential, wenn der Motor die Schritte 1 bis 4 durchläuft. Zwischen den Schritten erscheint,
wie bereits erwähnt, auf der Leitung 59 das Dunkelsignal DS. Dieses gelangt an den 100^s-Verzögerungskreis
252, der in der folgenden Weise arbeitet: Wechselt sein Eingangspotential von Positiv zu
Negativ, dann geschieht genau das Gegenteil auf der Leitung 309, jedoch 100 μβ später. Wenn aber der Pegel
auf 59 von einem negativen zu einem positiven Wert übergeht, dann schaltet sein Ausgang sofort von
positivem zu negativem Pegel.
Der Ausgang des Verzögerungskreises 252 ist über 311 mit je einem Eingang der UND-Schalter 256 bis
259 verbunden. Die zweiten UND-Eingänge sind je mit einer der Leitungen 60 bis 63 zum Empfang der
Signale eines Schrittdiskriminators verbunden. Letzterer ist ein Bestandteil des Antriebssystems 13. Die
Ausgänge der UND-Schalter sind wie folgt verbunden:
Schalter 256 über Verbindung 263
zu ODER-Kreis 268 und 269,
Schalter 257 über Verbindung 264
Schalter 257 über Verbindung 264
zu ODER-Kreis 267 und 269,
Schalter 258 über Verbindung 265
Schalter 258 über Verbindung 265
zu ODER-Kreis 267 und 270,
Schalter 259 über Verbindung 266
Schalter 259 über Verbindung 266
ίο zu ODER-Kreis 268 und 270.
Für die ODER-Kreise gilt, daß ihr Ausgang positiven Pegel aufweist, wenn irgendein Eingang negativ
belegt ist. Für ein negatives Ausgangssignal müssen also alle Eingänge positiv sein. Der Ausgang des
ODER-Gatters 267 geht über 275 an einen Eingang der ODER-Schaltung 268 zurück, während der Ausgang
des Gatters 268 über 276 einen Eingang des Schalters 267 speist. Ähnlich ist der Ausgang des
Kreises 269 über 277 an einen Eingang zum Gatter 270 angeschlossen, während dessen Ausgang über 278
wieder an einen Eingang des ODER-Schalters 269 geht. Die ODER-Schaltungen 267 bis 270 bilden daher
dank der gegenseitigen Rückführungen Haltekreise, welche die auf 60 bis 63 erscheinenden Schrittimpulse
in binärer Darstellung anzeigen. Beispielsweise wird ein Impuls für einen Schritt 1 die Leitung
63 positiv belegen und dadurch die Ausgänge der ODER-Kreise 270 und 268 auf positives Potential
bringen. Infolge der Rückkopplungsverbindungen erscheint deshalb am Ausgang der ODER-Kreise 269
und 267 je ein negatives Potential. Ein Schritt-2-Signal bringt die Ausgänge der ODER-Schalter 270
und 267 auf positive Werte. Ein Schritt 3 prägt die Ausgänge der ODER-Gatter 267 und 269 positiv und
ein Schritt 4 belegt die Ausgänge der ODER-Kreise 268 und 269 mit positivem Pegel.
Wenn der Rotor einen Schritt weiterdreht, erscheint die neue Schrittanzeige auf den Leitungen 60 bis 63.
Nur eine derselben kann jeweils ein Signal bringen.
Die Schrittinformation trifft immer gleichzeitig mit dem Wechsel des Dunkelsignals auf 59 von Positiv zu
Negativ ein. Während des Dunkelsignals DS sind die UND-Gatter 256 bis 259 gesperrt, da der Ausgang des
Verzögerungsgliedes 252 die Leitung 311 mit negativem
Potential belegt. Fällt das Signal DS, so erscheint die neue Schrittinformation auf 60 bis 63, aber der
Ausgang des Gliedes 252 ändert sich erst 100 μ5 später.
Während der ersten 100 μ5 des neuen abgetasteten Schrittes zeigen also die Haltekreise 267 bis 270 immer noch die alte Schrittinformation an, da sie erst nach Freigabe der UND-Schalter 256 bis 259 auf den neuen Stand gebracht werden können. Die neue Schrittinformation ist jedoch während dieser 100 p.s auf den Leitungen 60 bis 63 bereits verfügbar. Die Schritt-1-Anzeige geht über 315 an die Eingänge der UND-Schalter 283 und 279. Die Schritt-2-Anzeige wird über 314 zu den UND-Gattern 284 und 280 geführt. Das Schritt-3-Signal gelangt über 313 an die Eingänge der UND-Schaltungen 285 und 281, und das Schritt-4-Signal speist über 312 und UND-Schalter 286 und 282.
Während der ersten 100 μ5 des neuen abgetasteten Schrittes zeigen also die Haltekreise 267 bis 270 immer noch die alte Schrittinformation an, da sie erst nach Freigabe der UND-Schalter 256 bis 259 auf den neuen Stand gebracht werden können. Die neue Schrittinformation ist jedoch während dieser 100 p.s auf den Leitungen 60 bis 63 bereits verfügbar. Die Schritt-1-Anzeige geht über 315 an die Eingänge der UND-Schalter 283 und 279. Die Schritt-2-Anzeige wird über 314 zu den UND-Gattern 284 und 280 geführt. Das Schritt-3-Signal gelangt über 313 an die Eingänge der UND-Schaltungen 285 und 281, und das Schritt-4-Signal speist über 312 und UND-Schalter 286 und 282.
Die Eingangssignale an den übrigen Eingängen der UND-Schaltungen 279 bis 286 stammen von den
ODER-Haltekreisen 267 bis 270. Der Ausgangspegel des ODER-Kreises 267 wird, wie gezeigt, an Eingänge
der UND-Gatter 281, 282,283 und 284 weitergeleitet. Derjenige des ODER-Schalters 268 geht an Eingänge
der UND-Schaltungen 279, 280, 285 und 286. Ähnlich gelangt das Ausgangssignal des ODER-Schalters
269 an die Eingänge der UND-Kreise 279, 282, 284 und 285, während jenes des ODER-Gatters 270 an
Eingänge der UND-Schalter 280, 281, 283 und 286 geführt ist. Die Logik der UND-Schaltungen 279 bis
286 besteht darin, daß jeweils ein UND-Schalter ein positives Signal abgibt, wenn bei Vorliegen eines Befehls
für den Drehsinn der Rotor tatsächlich in der verlangten Richtung dreht.
Beispielsweise liege der Übergang von Schritt 4 zu 3 in Gegenuhrzeigersinn. Leitung 61 zeigt also den
neuen Schritt 3 durch positiven Pegel an. Über 313 geht dieser an den Eingang von UND-Gatter 285.
Gleichzeitig zeigen aber die Haltekreise 267 bis 270 noch den alten Schritt 4 an, d. h., die ODER-Schalter
268 und 269 zeigen postiven Ausgang. Über Verbindung 272 wird somit ein zweites Signal an den UND-Schalter
285 geliefert. Das dritte und letzte folgt über die Verbindung 273. In ähnlicher Weise wird jeweils
ein UND-Gatter für Schritte in der korrekten Richtung, ob im einen oder anderen Drehsinn, ein positives
Signal abgeben. UND-Schalter 279 zeigt positiven Ausgang bei Drehung im Uhrzeigersinn von Schritt 4
zu 1. Desgleichen gilt für UND-Gatter 282 für Schritte von 3 zu 4. UND-Kreis 281 seinerseits gibt ein positives
Ausgangssignal, wenn der Wechsel von Schritt 2 zu 3 erfolgt. UND-Schaltung 280 schließlich erzeugt
einen positiven Ausgang beim Übergang von Schritt 1 zu 2.
Dreht sich der Motor im Gegenuhrzeigersinn, so zeigt der UND-Schalter 284 einen positiven Ausgang
für die gleichsinnige Bewegung von Schritt 3 zu 2. Die UND-Schaltung 285 tut desgleichen für den Wechsel
von Schritt 4 zu 3. UND-Gatter 286 seinerseits zeigt den Übergang von Schritt 1 zu 4 an. Das letzte positive
Signal liefert UND-Schalter 283 für den Schrittwechsel zul.
Die Ausgänge aller UND-Schalter 283 bis 286 für
Anzeigen bei Drehung im Gegenuhrzeigersinn liegen an Eingängen zur ODER-Schaltung 296, welche für
jeden richtigen Schritt dieser Drehrichtung auf 298 einen positiven Impuls abgibt. In gleicher Weise entstehen
die Impulse für die andere Drehrichtung im ODER-Kreis 295. Die GUS anzeigenden Impulse gelangen
auf die Leitung 23, jene für US auf Leitung 20. Unabhängig davon liefert die Leitung 30, gespeist
vom Ausgang eines UND-Schalters 255 über einen Inverter 303, eine Serie 100-,us-Impulse. Diese werden,
wie schon erwähnt, an den Schrittgeschwindigkeitprü-
} 5 fer weitergeleitet.
Das vorgeschlagene elektronische Steuerungssystem für Stellmotoren ist unter folgender Annahme
beschrieben worden: Der Antrieb bzw. der Motor erreicht die ideale Bremskennlinie, erhält den STOP-Befehl
und folgt annähernd der genannten Kennlinie ins Ziel. Fachleute wissen, daß dies nur teilweise
stimmt. Die abgebildete und erwähnte Bremskennlinie gilt für den schlimmsten Fall, d. h. für die Bremsung
mit voller Last. Mit kleinerer Last wäre die Bremsung wirksamer, die Kurve steiler. Trotzdem wird das Ziel
nicht unterschritten, weil auf jeder Geschwindigkeitskorrektur-Stufe der Antrieb bei ungefähr konstanter
Drehzahl wieder auf die Kurve zustrebt, dort wieder gebremst wird, um, sofern nötig, bei der nächsten Geschwindigkeitsstufe
den Vorgang zu wiederholen. Das optimale Verhalten wird also bei voller Belastung erreicht.
Mit kleinerer Belastung wird jedoch das Optimum gut angenähert, denn die Abweichungen werden
bei relativ großer Geschwindigkeit korrigiert und nicht erst am Ende einer Bewegung schrittweise oder
bei kleiner Geschwindigkeit.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Elektronisches Steuerungssystem für den Betrieb eines Stellmotors, insbesondere Schrittmotor
in Prozeßsteuerungsanlagen, Datenverarbeitungsmaschinen, Hebezeugen u. dgl., zur Beförderung
einer Last in optimaler Zeit in ein vorbestimmtes Ziel, enthaltend eine Einrichtung zur wahlweisen
Einstellung des Zielabstandes, eine die ideale Bremskurve des Antriebes annähernd darstellende
Einrichtung, Meßeinrichtungen für den momentanen Zielabstand, den Motordrehsinn und
die Transportgeschwindigkeit, deren Signale mit den Sollwerten der Bremskurve verglichen werden,
und einen Regler als Nachführeinrichtung zum Angleich der Ist-Meßwerte an die Sollwerte
der Bremskurye, dadurch gekennzeichnet,
daß eine aus Schaltungskreisen bestehende Steuerungslogik (3,5,7,9, 10, 11, 14) vorgesehen ac
ist, in der einige den Anfang und den charakteristischen Verlauf der Bremskurve (222, 224, 226,
228) kennzeichnende Punkte (222, 223, 225, 227) als Pegel, die den diesen Punkten entsprechenden
Zielabstands- und Geschwindigkeitssignalen ent- »5 sprechen, in logischen Schaltungskreisen
(94... 98) dargestellt werden, von denen jeweils ein Eingang (31... 34) mit der Zielabstand-Zähleinrichtung
(3,5 7) und ein anderer Eingang (26 ... 29) mit dem Geschwindigkeitsprüfer (9) verbunden sind, desgleichen deren Ausgänge (44,
45) mit dem den Motor (13) in seiner Geschwindigkeit und Drehsinn steuernden Regler (16), daß
in dem Geschwindigkeitsprüfer die Signale der Geschwindigkeiten, die jeweils zwischen zwei
Punkten der Bremskurve liegen, in Geschwindigkeitsstufen (beispielsweise »Groß, Mittel, Klein«)
klassifiziert und in Pegel gewandelt werden, daß die Pegel der Geschwindigkeitsstufe »Groß« jeweils
an allen Eingängen, die der Geschwindigkeitsstufe »Mittel« nur an einem Teil der Eingänge der logischen Schaltungskreise anliegen, daß
die Meßeinrichtung (12, 13) Zielabstandssignale an die Zähleinrichtung liefert, daß diese bei
einem Zielabstand, der einem Kurvenpunkt entspricht, einen Pegel an den Eingang des diesem
Kurvenpunkt zugeordneten logischen Schaltungskreises schaltet, daß die logischen Schaltungs-.
kreise, wenn die Last einen zugeordneten Zielabstand erreicht und eine Geschwindigkeit aufweist,
die der zugeordneten Geschwindigkeitsstufe entspricht, jeweils ein den Motor abschaltendes Signal
erzeugen und daß bei einer Geschwindigkeit, die kleiner ist als die zugeordnete Geschwindigkeitsstufe,
Signale erzeugt werden, die den Motor in den Schnellgang beschleunigen, so daß sich die
Last mit größtmöglicher Geschwindigkeit dem nächsten Kurvenpunkt nähert und ab diesem der
Bremskurve wenigstens annähernd folgend das Ziel (229) erreicht.
2. Steuerungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerungslogik
(3,5,7.9, 10, 11, 14) Schaltkreise zugeordnet sind, die die Anlaufgeschwindigkeit, die größtmöglichste
Betriebsgeschwindigkeit und die Korrekturgeschwindigkeit beim Bremsvorgang einstellen
und die eine Überschreitung der durch die Punkte (221, 223. 225, 227) vorgegebenen Geschwindigkeit
und Abstände sowie des Zieles (229) durch Korrektursignale verhindern.
3. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Laufkorrekturen bei den zwischen dem ersten Punkt (221) und dem Ziel (229) liegenden Punkten
(223, 225, 227) durch ein abwechselndes Beschleunigen des Motors in den Schnellgang und
Bremsen erfolgt, so daß sein Lauf die ideale Bremskurve auf vorbestimmten Stufen erreicht.
4. Steuerungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Regler (16), der zur Entgegennahme
der'Motor-Steuersignale (Schnell, Einzelschritt, US, GS, Stopp) mit der Steuerungslogik
(3,5,7,9, 10, 11, 14) verbunden ist und der die nach Vorrang verarbeiteten Steuersignale als Befehlssignale
für den motorischen Antrieb (13) erzeugt.
5. Steuerungssystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der
motorische Antrieb (13) einen Schrittmotor mit Regelschleife enthält, daß der Antrieb über Ausgangsleitungen
(60 bis 63) mit der Geschwindigkeitsmeßvorrichtung (12 4- 9) verbunden ist, daß diese Leitungen mit digitalen Anzeigesignalen für
die vom Motor zurückgelegten Schritte belegt sind und daß die Motorschritte als Maß für den Zielabstand
dienen.
6. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuerungslogik (3,5,7,9, 10, 11, 14) aus einer die logischen Schaltungskreise (94...98)
enthaltenden Schaltungsanordnung, »Bremsmessung und Steuerung« (10), dem Schrittgeschwindigkeitsprüfer
(9), der Zähleinrichtung (3,5,7), einer Schaltungsanordnung »Drehsinn- und Überschußsteuerung«
(11) und einem Geschwindigkeitsschaltkreis (14), der ein den Motor in den Schnellgang beschleunigendes Signal an den Regler
(16) liefert, gebildet wird.
7. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Zähleinrichtung (3,5,7) zwei reversible Binärzähler (3,7) enthält, von denen der eine zur Einstellung
des Zieles (229) und der andere zur Zählung der zurückgelegten Motorschritte dient, daß die
Ausgangssignale der Zähler zu einer Vergleichsschaltung (5) gelangen, die die Pegel für die Zielabstände
der Punkte (221,223,225,227) erzeugt,
und die Signale über den vom Ziel (229) abweichenden Abstand an die Schaltungsanordnung
»Drehsinn- und Überschußsteuerung« (11) und bei Gleichheit ein Motor-Stopp-Signal an den Regler
(16) liefert.
8. Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schaltungsanordnung »Drehsinn- und Überschußsteuerung« (11) von der.Meßeinrichtung (12, 13)
den Motor-Drehsinn kennzeichnende Signale (US, GS) und von der Vergleichsschaltung (5) die Zielüberschreitung
kennzeichnende Signale erhält, daß sie an die Schaltungsanordnung »Bremsmessung
und -steuerung« (10) Ausgangssignale liefert, die erstens das Überschreiten des Zieles (229)
in jeder Drehrichtung anzeigen und durch die über logische Schaltungskreise (99, 100) und den Regler
(16) der Motor auf »Einzelschritt-Betrieb« gesteuert wird, die zweitens anzeigen, daß die Last
sich im Ziel befindet und die eine Abschaltung des Motors bewirken, und daß die Schaltungsanordnung
(11) außerdem an den Regler den Motordrehsinn bestimmende Signale liefert.
9. Steuerungssystem nach einem der An-Sprüche 1 und 4,7 und 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Regler (16) eine logische Steuerungs-Schaltung enthält, die die von der Steuerungslogik
ankommenden Motor-Steuersignale so verarbeitet, daß der STOP-Befehl den Vorrang vor allen
anderen hat, und daß der Befehl SCHNELL-Gang an zweiter und Befehle für die Drehrichtung
US bzw. GS an dritter Stelle kommen.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US60636266A | 1966-12-30 | 1966-12-30 | |
US60636266 | 1966-12-30 | ||
DEJ0035359 | 1967-12-28 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1556326A1 DE1556326A1 (de) | 1970-01-22 |
DE1556326B2 DE1556326B2 (de) | 1972-09-07 |
DE1556326C true DE1556326C (de) | 1973-03-29 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2845787A1 (de) * | 1977-10-21 | 1979-04-26 | Ricoh Kk | Anordnung mit einem servomotor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2845787A1 (de) * | 1977-10-21 | 1979-04-26 | Ricoh Kk | Anordnung mit einem servomotor |
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