DD228432A3

DD228432A3 - METHOD FOR OPERATING A TWO-PHASE PERMANENT MAGNETIC STEPPER MOTOR WITH UNIPOLAR CONTROL

Info

Publication number: DD228432A3
Application number: DD24751883A
Authority: DD
Inventors: Manfred Kuchenbecker
Original assignee: Robotron Bueromasch
Priority date: 1983-01-27
Filing date: 1983-01-27
Publication date: 1985-10-09
Also published as: DE3335315A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors mit Unipolaransteuerung, deren Ziel es ist, den Ein- und Zweiphasenbetrieb derart miteinander zu verbinden, dass bei Erreichen hoher Positioniergenauigkeiten ein grosses Halte- und Drehmoment sowie eine wirksame elektrische Daempfung erzielt wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors zu entwickeln, bei dem dieser unter Gewaehrleistung einer maximalen Spannungsinduzierung im Haltebereich in Abhaengigkeit von seinem statischen bzw. dynamischen Zustand zeitweilig im Ein- oder Zweiphasenbetrieb gesteuert wird. Erfindungsgemaess wird dazu der Schrittmotor in seiner Halteposition, in der jeweils drei der vier Wicklungshaelften der beiden Phasenwicklungen gleichzeitig bestromt werden, im Einphasenbetrieb und bei einer Bewegung um n-Schritte nach einem ersten Halbschritt fuer weitere (n1)-Schritte im bekannten Zweiphasenbetrieb betrieben, bevor dieser nach einem zweiten Halbschritt erneut in eine Halteposition gelangt. Die Anwendung der Erfindung ist insbesondere zur Typenscheibeneinstellung in Druck- oder Schreibwerken zweckmaessig, darueber hinaus aber auch bei vielphasigen Permanentmagnet-Schrittmotoren moeglich, mit denen hohe Positioniergenauigkeiten erreicht werden sollen. Fig. 3The invention relates to a method for operating a two-phase permanent magnet stepper motor with unipolar drive, the aim of which is to combine the one- and two-phase operation with one another such that a high holding and torque as well as an effective electrical damping is achieved when high positioning accuracies are achieved. The invention has for its object to develop a method for operating a two-phase permanent magnet stepping motor in which it is controlled under Gewaehrleistung a maximum voltage induction in the holding region as a function of its static or dynamic state temporarily in single or two-phase operation. According to the invention, the stepping motor in its holding position, in which three of the four winding halves of the two phase windings are simultaneously energized, is operated in single-phase operation and in a movement by n-steps after a first half-step for further (n1) steps in the known two-phase operation this passes again after a second half step in a holding position. The application of the invention is particularly useful for setting the type of disc in printing or writing, but also in multi-phase permanent magnet stepper motors possible with which high positioning accuracy to be achieved. Fig. 3

Description

VEB Robotron-Optima ES l-0e-623VEB Robotron-Optima ES l-0e-623

Dr. Kuchenbecker'Dr. Kuchenbecker '

Titel der ErfindungTitle of the invention

Verfahren zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors mit UnipolaransteuerungMethod for operating a two-phase permanent magnet stepper motor with unipolar drive

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein. Verfahren zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors mit Unipolaransteuerung, der in einer Druck-, Schreib- oder ähnlichen Büromaschine, insbesondere zum Einstellen einer Typenscheibe in einem Schreib- oder Druckwerk Anwendung findet. Darüber hinaus ist die Anwendung der Erfindung aber auch bei vielphasigen Permanentmagnet-Schrittmotoren mit Unipolaransteuerung möglich und in Abhängigkeit von der Motordimensionierung überall dort sinnvoll, wo hohe Positioniergenauigkeiten mit Permanentmagnet-Schrittmotoren erreicht werden sollen.The invention relates to a. Method for operating a two-phase permanent magnet stepper motor with unipolar drive, which is used in a printing, writing or similar office machine, in particular for setting a type plate in a writing or printing application. In addition, the application of the invention but also in multi-phase permanent magnet stepper motors with unipolar drive possible and depending on the engine sizing everywhere useful where high positioning accuracies are to be achieved with permanent magnet stepper motors.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Für den Betrieb zwei- oder mehrphasiger Permanentmagnet-Schrittmotoren sind bereits eine Reihe von Verfahren ent-For the operation of two- or more-phase permanent magnet stepper motors, a number of methods have already been

wickelt worden, die den Schrittmotor in ganzen (Vollschrittbetrieb), halben (Halbschrittbetrieb) oder sogenannten "Minischritten" steuern, bei denen ein Normalschritt des Motors in mehrere Einzelschritte unterteilt werden kann (Untervielfachen des Schrittes).been wound, the stepper motor in whole (full-step operation), half (half-step operation) or so-called "mini-steps" control, in which a normal step of the motor can be divided into several steps (sub-multiples of the step).

So ist es bereits bekannt, Permanentmagnet-Schrittmotoren zur Nutzung des maximalen Motormomentes sowohl in der Halteposition als auch während der Einstellbewegung im Zweiphasenbetrieb (two-phase drive) - auch Zwei-Strang-Ansteuerung genannt - zu betreiben, wobei jeweils zwei Phasen gleichzeitig bestromt werden. Dabei kann die Bestromung der Phasen sowohl im Unipolarbetrieb (Eintakt-Ansteuerung) aus einer oder mehreren Strom- oder Spannungsquellen, vorzugsweise in Bi-Level-Betriebsweise (bi-leveldrive), wie auch im Bipolarbetrieb (Gegentakt-Ansteuerung) erfolgen. Eine detailliertere Abhandlung findet sich dazu beispielsweise in "Das Schrittmotoren-Handbuch", herausgegeben von der Firma Sigma Instruments auf den Seiten 41/42 bzw. 50 bis 55.Thus, it is already known to operate permanent magnet stepper motors for use of the maximum motor torque both in the holding position and during the adjustment movement in two-phase operation (two-phase drive) - also called two-strand drive -, in each case two phases are energized simultaneously , In this case, the energization of the phases both in unipolar mode (single-ended control) from one or more current or voltage sources, preferably in bi-level operation (bi-leveldrive), as well as in bipolar (push-pull control) done. A more detailed essay can be found for example in "The stepper motor manual", published by the company Sigma Instruments on pages 41/42 and 50 to 55.

Diesen im Zweiphasenbetrieb gesteuerten Permanentmagnet-Schrittmotoren liegt jedoch der wesentliche Nachteil zugrunde, daß außer den Teilungsfehlern der gezahnten Statorpole und des Rotors vor allem Unregelmäßigkeiten der durch die verschiedenen Phasenwicklungen des Schrittmotors erzeugten Form- und Größenabweichungen der Drehmoment-Drehwinkelkennlinien einen wesentlichen Einfluß auf den statischen Schrittwinkelfehler des Schrittmotors haben. Dieser führt, sofern der Schrittmotor zur Typenscheibeneinstellung vorgesehen ist, zu einer erheblichen Beeinträchtigung der Genauigkeit, mit der die Typenscheibe in die Abdruckposition eingestellt wird. Eine Erhöhung der Genauigkeit ist jedoch nur durch eine hohe Fertigungspräzision des Schrittmotors zu erreichen, was andererseitsHowever, these permanent magnet stepper motors controlled in two-phase operation are subject to the significant disadvantage that apart from the pitch errors of the toothed stator poles and the rotor, in particular irregularities in the shape and size deviations of the torque / rotation angle characteristics produced by the various phase windings of the stepping motor have a significant influence on the static step angle error of the stepper motor. If the stepping motor is provided for the type-disc adjustment, this leads to a considerable impairment of the accuracy with which the type-disc is set in the impression position. An increase in accuracy, however, can only be achieved by high manufacturing precision of the stepping motor, which, on the other hand

jedoch einen erhöhten Fertigungs- und Kostenaufwand verursacht. Desweiteren wäre es zur Erzielung einer hohen Positioniergenauigkeit der Typenscheibe wünschenswert, wenn in der Gleichgewichtsstellung des im Zweiphasenbetrieb angesteuerten Schrittmotors dessen Mcp-Kennlinie eine möglichst große Steilheit annehmen würde. Dem stehen beim Zweiphasenbetrieb des Schrittmotors jedoch die Forderungen nach einem möglichst hohem effektiven Motormoment sowie nach einer möglichst geringen notwendigen Wicklungsdurchflutung entgegen.However, an increased production and cost caused. Furthermore, it would be desirable to achieve a high positioning accuracy of the type disk, if in the equilibrium position of the driven in two-phase step motor whose Mcp characteristic would assume the greatest possible slope. The stand in the two-phase operation of the stepping motor, however, the requirements for the highest possible effective engine torque and for the lowest possible winding flux counter.

Neben dem Zweiphasenbetrieb ist auch die Ansteuerung eines Permanentmagnet-Schrittmotors im Einphasenbetrieb (wawe drive) - auch Ein-Strang-Ansteuerung genannt - wo zu jedem Zeitpunkt jeweils nur eine Phase bestromt wird und der Motor einen durch den Schrittwinkel definierten ganzen Schritt ausführt, bereits seit längerem bekannt. Eine ins Detail gehende Abhandlung findet sich hierzu im bereits erwähnten "Schrittmotoren-Handbuch" der Firma Sigma Instruments auf der Seite 40.In addition to the two-phase operation, the activation of a permanent magnet stepper motor in single-phase operation (also referred to as single-strand activation) is always energized at one time, and the motor carries out an entire step defined by the step angle longer known. A detailed essay can be found in the already mentioned "stepper motor manual" of Sigma Instruments on page 40.

Wenngleich die für den Einphasenbetrieb ausgelegten, jedoch weiterhin mit dem durch die Rotor- und Statorverzahnung, bedingten geometrischen (statischen) Fehlern behafteten Permanentmagnet-Schrittmotoren'einerseits den Vorteil haben, daß sie die durch die im Zweiphasenbetrieb erfolgende gleichzeitige Bestromung zweier Phasen bedingte Einflußgröße (Unsymmetrie der Μφ-Kennlinie) auf den Schrittwinkelfehler ausschalten, so haftet ihnen jedoch andererseits der wesentliche Nachteil an, daß hierbei nur eine sehr geringe elektrische Bedämpfung des Einschwingvorgangs erfolgt, da in der Halteposition des Schrittmotors in der bestromten Wicklung keine Spannung induziert wird. Die fehlende oder nur sehr geringe elektrische Dämpfung des Schrittmotors im Einphasenbetrieb bedingt ein längeresAlthough designed for single-phase operation, but still with the by the rotor and Statorverzahnung, conditioned geometric (static) faults permanent magnet Schrittmotoren'einerseits have the advantage that they are caused by the two-phase simultaneous simultaneous energization of two phases influencing variable (unbalance the Μφ characteristic) turn off the step angle error, but on the other hand, they adhere to the main disadvantage that in this case only a very small electrical damping of the transient occurs, since no voltage is induced in the holding position of the stepping motor in the energized winding. The missing or only very small electrical damping of the stepping motor in single-phase operation requires a longer

Ausschwingen und infolgedessen zugleich eine Vergrößerung des dynamischen Fehlers, was sich insbesondere für das Einstellen einer Typenscheibe in einer Druck- oder Schreibmaschine als äußerst nachteilig erweist.Decay and, as a result, at the same time an increase in the dynamic error, which proves to be extremely disadvantageous in particular for setting a type plate in a printing or typewriter.

Desweiteren ist auch der Betrieb eines Permanentmagnet-Schrittmotors im gemischten Ein- und Zweiphasenbetrieb bekannt, wo im Ergebnis einer wechselseitigen Ein- und Zwei- ₎ phasenansteuerung des Schrittmotors dessen Schrittlänge gegenüber der Vollschrittansteuerung halbiert wird (HaIbschrittbetrieb). Ausführlich ist dies im bereits zitierten "Schrittmotoren-Handbuch" der Firma Sigma Instruments auf den Seiten 42 bis 45 beschrieben.Furthermore, the operation of a permanent magnet stepper motor in mixed one- and two-phase operation is known, where as a result of a mutual one- and two- ₎ phase control of the stepping motor whose stride is halved compared to the full-step control (HaIbschrittbetrieb). This is described in detail in the already cited "Stepper Motor Manual" from Sigma Instruments on pages 42 to 45.

In Verbindung mit einer Konstantstromregelung für den Phasenwicklungsstrom liegt dem gemischten Ein- und Zweiphasenbetrieb (Halbschrittbetrieb) eines Permanentmagnet-Schrittmotors zunächst der allgemeine Nachteil zugrunde, daß aufgrund der gleichzeitigen Bestromung von einer Wicklungshälfte oder von zwei Wicklungshälften oder aber von zwei Phasenwicklungen im Bipolarbetrieb'sogenannte "harte" und "weiche" Schritte auftreten können, die sich jedoch für den Einstellvorgang des Schrittmotors als ungünstig erweisen. Darüber hinaus haften diesem Verfahren auch weiterhin die spezifischen Nachteile des Ein- bzw. Zweiphasenbetriebes dahingehend an, als daß die einphasige Ansteuerung nur eine unzureichende elektrische Bedämpfung des Einschwingvorgangs gewährleistet und andererseits die Zweiphasen-Ansteuerung die Positioniergenauigkeit des Schrittmotors negativ beeinträchtigt.In conjunction with a constant current control for the phase winding current, the mixed one- and two-phase operation (half-step operation) of a permanent magnet stepping motor initially has the general disadvantage that due to the simultaneous energization of one half of the winding or of two winding halves or of two phase windings in bipolar mode it is " hard "and" soft "steps may occur, however, prove to be unfavorable for the adjustment of the stepping motor. In addition, this method continue to adhere to the specific disadvantages of single or two-phase operation to the effect that the single-phase control ensures only insufficient electrical damping of the transient and on the other hand, the two-phase control adversely affects the positioning accuracy of the stepping motor.

In der DE-OS 1 613 172 wird schließlich ein Verfahren zum Betrieb von Schrittmotoren beschrieben, deren Erregerwicklungen wählbar, entweder paarweise oder einzeln, erregt werden können, wobei während der Beschleunigung je-DE-OS 1 613 172 finally describes a method for operating stepper motors whose excitation windings can be selected, either in pairs or individually, excited, wherein during acceleration

weils zwei benachbarte Erregerwicklungen bestromt werden, hingegen während der Bremsung jedoch nur eine Erregerwicklung erregt wird. Dies geschieht, indem während der Beschleunigung die erste und zweite Statorwicklung in Drehrichtung vor der jeweiligen Rotorstellung erregt werden und nach Erreichen einer vorbestimmten Geschwindigkeit die Erregung auf die zweite und dritte Statorwicklung in Drehrichtung vor der jeweiligen Rotorstellung verlegt wird und während der Bremsung anfänglich die erste Statorwicklung in Drehrichtung vor der jeweiligen Rotorstellung mit Erregerstrom belegt wird und nach Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit die der Rotorstellung entsprechende Statorwicklung erregt wirdbecause two adjacent field windings are energized, whereas during braking, however, only one field winding is energized. This is done by the first and second stator winding are energized in the direction of rotation before the respective rotor position during acceleration and after reaching a predetermined speed, the excitation of the second and third stator winding in the direction of rotation is moved in front of the respective rotor position and during braking initially the first stator winding In the direction of rotation before the respective rotor position is energized with excitation current and after reaching a certain speed, the rotor position corresponding stator winding is energized

Dem Betriebsverfahren, das sowohl einen Einphasenbetrieb während der Bremsung und Festlegung der ⁿStop"-Stellung des Rotors· wie auch einen zweiphasigen Betrieb des Schrittmotors vorsieht, liegt jedoch auch weiterhin der wesentliche Nachteil zugrunde, daß sich die nur einphasige Beströmirng der Erregerwicklung in der Halteposition des Schrittmotors äußerst ungünstig auf die Eigendämpfung auswirkt, so daß keine wirksame Bedämpfung des Einschwingvorgangs möglich ist.However, the operating method, which provides both a single-phase operation during braking and determination of the ⁿ stop position of the rotor as well as a two-phase operation of the stepping motor, is still based on the significant disadvantage that the only single-phase excitation of the excitation winding in the holding position the stepping motor extremely unfavorable effect on the internal damping, so that no effective damping of the transient is possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, unter Vermeidung der den bekannten technischen Verfahren zum Betrieb eines zwei- oder mehrphasigen Permanentmagnet-Schrittmotors anhaftenden wesentlichsten Nachteile, den Ein- und Zweiphasenbetrieb zur Realisierung einer Vollschrittschaltung des Schrittmotors derart miteinander zu verbinden, daß bei Erreichen großer Positioniergenauigkeiten durch nur geringe Schrittwinkelfehler sowohl ein gleichermaßen großes Halte- wie Dreh-The aim of the invention is, while avoiding the known technical process for operating a two- or multi-phase permanent magnet stepper motor adhering major disadvantages, the one and two-phase operation for the realization of a full-stepping circuit of the stepping motor to interconnect such that upon reaching large positioning accuracies by only small step angle errors both an equally large holding and turning

moment als auch eine wirksame elektrische Bedämpfung des Einschwingvorgangs erzielt wird.moment as well as an effective electrical damping of the transient process is achieved.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors mit Unipolaransteuerung zu entwickeln, bei dem der Schrittmotor unter Gewährleistung einer maximalen Spannungsinduzierung im Haltebereich in Abhängigkeit von seinem statischen bzw. dynamischen Zustand zeitweilig im Ein- oder Zweiphasenbetrieb gesteuert wird.The invention has for its object to develop a method for operating a two-phase permanent magnet stepper motor with unipolar drive, in which the stepper motor is temporarily controlled in single or two-phase operation while ensuring a maximum voltage induction in the holding region as a function of its static or dynamic state ,

Erfindungsgemäß ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß in der Halteposition des Schrittmotors jeweils drei der vier Wicklungshälften der beiden Phasenwicklungen gleichzeitig bestromt und durch die gegensinnige Durchflutung der beiden Wicklungshälften der nicht für die Halteposition bestimmenden Phasenwicklung die in ihnen induzierten Spannungen kurzgeschlossen werden, wodurch eine wirksame elektrische Bedämpfung gegeben ist. Demgegenüber wird der Schrittmotor während der Bewegung unter Ausnutzung des mit der Zweiphasenerregung erzielbaren höheren Drehmoments im Zweiphasenbetrieb betrieben. Bei einer Bewegung des Schrittmotors um η-Schritte wird dazu zunächst der in Bewegungsrichtung des Schrittmotors letzte Schalttransistor abgeschaltet, woraufhin dieser einen ersten Halbschritt ausführt. Weitere n-1 (VoIl)-Schritte führt der Schrittmotor aus, indem wie im üblichen Zweiphasenbetrieb daraufhin jeweils der in Bewegungsrichtung nächste Schalttransistor ein- und gleichzeitig der in Bewegungsrichtung letzte Schalttransistor abgeschaltet wird. Zuletzt wird der in Bewegungsrichtung nächste Schalttransistor eingeschaltet, ohne daß der in Bewe-According to the invention, the method is characterized in that energized in the holding position of the stepping motor in each case three of the four winding halves of the two phase windings and are short-circuited by the opposite direction flooding of the two winding halves of not determining the holding position phase winding, the voltages induced in them, creating an effective electrical Damping is given. In contrast, the stepping motor is operated during the movement by utilizing the achievable with the two-phase excitation higher torque in two-phase operation. When the stepping motor is moved by η-steps, the last switching transistor in the direction of movement of the stepping motor is first switched off, whereupon the latter executes a first half-step. The stepping motor carries out further n-1 (VoIl) steps by switching on, as in the usual two-phase operation, the switching transistor next in the direction of movement and at the same time switching off the last switching transistor in the direction of movement. Finally, the next switching transistor in the direction of movement is switched on, without that in the movement direction

gungsrichtung letzte Schalttransistor abgeschaltet wird, wodurch der Schrittmotor einen weiteren, zweiten Halbschritt ausführt und erneut in eine Halteposition gelangt, in der wiederum drei der vier Wicklungshälften der beiden Phasenwicklungen bestromt sind. Die Dauer sowohl der HaIbwie auch der (n-D-VoI Ischritte kann dabei dem dynamischen Verhalten des Motors so angepaßt werden, daß optimale Bewegungsabläufe erzielt werden können.tion direction last switching transistor is turned off, whereby the stepper motor executes another, second half-step and again enters a holding position in which in turn three of the four winding halves of the two phase windings are energized. The duration of both the half-tone and the (n-D voI Ischritte can be adapted to the dynamic behavior of the engine so that optimal motion can be achieved.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zei gen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1 eine auf die wesentlichsten Teile beschränkte Schaltungsanordnung der Ansteuerung eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors mit Konstantstromquelle;Fig. 1 is a limited to the essential parts of the circuit arrangement of the control of a two-phase permanent magnet stepping motor with a constant current source;

Fig. 2 eine analoge Darstellung der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1, wobei anstelle der Konstantstromquelle ein Vorwiderstand vorgesehen ist; Fig. 3 ein Impulsdiagramm zu dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in Unipolaransteuerung betriebenen Zweiρhasen-Permanentmag ηet-Schrittmotor.Fig. 2 is an analog representation of the circuit arrangement according to Figure 1, wherein instead of the constant current source, a series resistor is provided; Fig. 3 is a timing diagram of the operated according to the inventive method in unipolar drive Zweiρhasen- Permanentmag ηet stepper motor.

Entsprechend den Darstellungen nach den Figuren 1 und 2 der dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zugrunde liegenden Zeichnung/ weist der zweiphasig ausgebildete Permanentmagnet-Schrittmotor 1 zwei Phasenwicklungen A und B auf, die in je zwei Wicklungshälften Al und A2 sowie Bl und B2 mit einem gemeinsamen Mittelpunkt unterteilt sind. Beide Wicklungsmittelpunkte werden entsprechend der Dar-According to the illustrations according to Figures 1 and 2 of the embodiment of the invention underlying drawing / has the two-phase permanent magnet stepper motor 1 two phase windings A and B, each divided into two winding halves Al and A2 and Bl and B2 with a common center are. Both winding centers are selected according to the

Stellung in Figur 1 der Zeichnung von einer Konstantstromquelle 2 gespeist, an deren Stelle aber ebenso ein Vorwiderstand R vorgesehen werden kann, wie die Darstellung in der Figur 2 der Zeichnung zeigt. In beiden Fällen liegt an der Konstantstromquelle 2 bzw. am Vorwiderstand R.. die Betriebsspannung IL an. Die Wicklungsenden der Wicklungshälften Al, A2, Bl und B2 des Schrittmotors 1 werden in bekannter Weise durch entsprechende Schalttransistoren 3, 4, 5 und 6 geschaltet. Um eine größtmögliche elektrisehe Dämpfung zu erreichen, können, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, zur Optimierung der Wicklungszeitkonstanten zwischen den Wicklungsenden der Wicklungshälften Al, A2, Bl und B2 und den Kollektoren der zugeordneten Schalttransistoren 3 bis 6 entsprechende Widerstände R vorgesehen werden.Position in Figure 1 of the drawing fed by a constant current source 2, in its place but also a series resistor R can be provided, as the illustration in Figure 2 of the drawing shows. In both cases, the operating voltage IL is present at the constant current source 2 or at the series resistor R. The winding ends of the winding halves Al, A2, Bl and B2 of the stepping motor 1 are connected in a known manner by corresponding switching transistors 3, 4, 5 and 6. In order to achieve the greatest possible electrical damping, as shown in FIGS. 1 and 2, corresponding resistors R may be provided for optimizing the winding time constants between the winding ends of the winding halves A1, A2, B1 and B2 and the collectors of the associated switching transistors.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors, wie er in der Beschreibung der Erfindung beispielhaft zum Einstellen einer Typenscheibe in einem Schreib- oder Druckwerk zur Anwendung gelangt, ist folgende:The mode of operation of the method according to the invention for operating a two-phase permanent magnet stepping motor, as used in the description of the invention by way of example for setting a type plate in a writing or printing unit, is the following:

In Schreib- und Druckwerken von Schreib-, Druck- oder ähnlichen Büromaschinen, in denen zur Erzeugung der Schriftzeichen eine alle Typen tragende Typenscheibe vorgesehen ist, ist es erforderlich, diese für den Druckvorgang positionsgenau in die jeweilige Abdruckposition einzustellen. Bei den hierzu eingesetzten Schrittmotorantrieben muß daher der Schrittmotor aus seiner Halteposition in die durch die jeweilige Abdruckposition der Typenscheibe bedingte Zielposition (erneute Halteposition) eingestellt werden.In writing and printing of writing, printing or similar office machines in which is provided for generating the characters a type all supporting type disc, it is necessary to set them for the printing accurately positioned in the respective impression position. In the case of the stepper motor drives used for this purpose, therefore, the stepping motor must be set from its holding position into the target position (renewed holding position) determined by the respective printing position of the type plate.

Zum Erreichen einer derart hohen Positioniergenauigkeit der Typenscheibeneinstellung nutzt das erfindungsgemäße Verfahren die hohe Positioniergenauigkeit des Einphasen-In order to achieve such a high positioning accuracy of the type-disc adjustment, the method according to the invention uses the high positioning accuracy of the single-phase

betriebes von Schrittmotoren aus, wobei die dazu notwendige elektrische Bedämpfung dadurch erzielt wird, indem in der Halteposition außer der Wicklungshälfte derjenigen Phasenwicklung des Schrittmotors, welche für die Halteposition bestimmend ist₇ auch die beiden gegensinnig gepolten Wicklungshälften der jeweils anderen Phasenwicklung eingeschaltet werden. Nach dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in der Halteposition des Schrittmotors 1 die Schalttransistoren 3, 4 und 5 eingeschaltet und somit die Wicklungshälften Al, A2 und Bl bestromt. Aufgrund der gegensinnigen Durchflutung der beiden Wicklungshälften Al und A2 der Phasenwicklung A tritt keine Veränderung in der Halteposition des Schrittmotors 1 ein. Dagegen werden die in ihnen durch Einschwingvorgänge induzierten Spannungen kurzgeschlossen, so daß eine wirksame elektrische Bedämpfung in der Halteposition des Schrittmotors 1 gegeben ist. Sofern der Schrittmotor 1 in eine genau definierte Zielposition, zum Beispiel in die Abdruckstellung der Typenscheibe, eingestellt werden soll, muß dieser um eine entsprechende Anzahl von (n)Sctiritten bewegt werden. Erfindungsgemäß wird dazu im ersten Schritt des Verfahrens zu-· nächst der in Bewegungsrichtung letzte Schalttransistor 3 des Schrittmotors 1 abgeschaltet, woraufhin die Wicklungshälfte Al stromlos wird und der Schrittmotor 1 einen er- sten Halbschritt in Drehrichtung ausführt. Weitere (n-1)-Schritte führt der Schrittmotor 1 aus, indem in weiteren Verfahrensschritten der jeweils in Bewegungsrichtung nächste Schalttransistor (6, 3, 4, 5 usw.) ein- und gleichzeitig der in Bewegungsrichtung letzte Schalttransistör (4, 5, 6, 3 usw.) abgeschaltet wird. In dieser Zeit arbeitet der Schrittmotor 1 im bekannten Zweiphasenbetrieb und behält diese Arbeitsweise bis einen halben Schritt vor Erreichen der Zielposition bei . Gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zu dieser Zeit dieoperation of stepper motors, wherein the necessary electrical damping is achieved by the other in the holding position except the winding half of that phase winding of the stepping motor, which is determinative for the holding position ₇ , the two oppositely poled winding halves of the other phase winding are turned on. According to the embodiment of the invention, in the holding position of the stepping motor 1, the switching transistors 3, 4 and 5 are turned on and thus the winding halves Al, A2 and Bl energized. Due to the opposing flow through the two winding halves Al and A2 of the phase winding A, no change in the holding position of the stepping motor 1 occurs. In contrast, the induced in them by transient voltages are short-circuited in them, so that an effective electrical damping in the holding position of the stepping motor 1 is given. If the stepper motor 1 is to be set in a precisely defined target position, for example in the impression position of the type plate, it must be moved by a corresponding number of (n) steps. According to the invention, in the first step of the method, the last switching transistor 3 of the stepping motor 1 is first switched off, whereupon the winding half Al is de-energized and the stepping motor 1 performs a first half-step in the direction of rotation. Further (n-1) steps are performed by the stepping motor 1, in which the switching transistor (6, 3, 4, 5, etc.) closest to the direction of movement enters in further process steps and at the same time the last switching transistor (4, 5, 6 , 3, etc.) is switched off. During this time, the stepper motor 1 operates in the known two-phase operation and maintains this mode of operation until half a step before reaching the target position. According to the embodiment of the invention are at this time the

Schalttransistoren 3 und 4 eingeschaltet und folglich die Wicklungshälften Al und A2 bestromt. Im letzten Verfahrensschritt wird nun der in Bewegungsrichtung des Schrittmotors 1 nächste Schalttransistor 5 eingeschaltet, ohne daß der in Bewegungsrichtung letzte Schalttransistor 3 abgeschaltet wird. Der Schrittmotor 1 führt daraufhin einen zweiten Halbschritt aus, womit dieser in die Zielposition gelangt, die einer erneuten Halteposition entspricht, in der wiederum drei der vier Schalttransistoren (3/ 4, 5) eingeschaltet sind. Die* daraus resultierende Bestromung dreier Wicklungshälften (Al, A2, Bl) gewährleistet eine wirksame elektrische Bedämpfung des Schrittmotors 1 in der Halteposition, wobei durch das Kurzschließen einer der beiden Phasenwicklungen A oder B des Schrittmotors 1 eine maximale Spannung induziert wird, aus der letztendlich eine maximal dämpfende Wirkung resultiert. Darüber hinaus erweist sich die Bestromung von drei Wicklungshälften in der Halteposition des Schrittmotors 1 dahingehend als vorteilhaft, als daß sowohl durch die zwischen den Kollektoren der Schalttransistoren 3 bis 6 und den bestromten Wicklungshälften Al, A2, Bl und B2 vorgesehenen Widerstände R als auch die Wicklungshälften selbst nur eine geringe Motorerwärmung und Leistungsaufnahme verursacht wird. Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt die durch den Einphasenbetrieb erreichbaren hohen Positioniergenauigkeiten zum Betrieb eines Zweiphasen-Permanentmagnet-Schrittmotors aus, indem dieser in der Halteposition bei gleichzeitiger Erhöhung der wirksamen elektrischen Bedämpfung im Einphasenbetrieb und während der Bewegung über mehrere (n > 1) Schritte im Zweiphasenbetrieb betrieben wird. Dabei bleiben die Möglichkeiten der Anwendung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren betriebenen Schrittmotoren jedoch nicht allein auf den im Ausführungsbeispiel der Erfindung beschriebenen Fall beschränkt, sondern sind vielmehr auch überall dort gegeben, wo mit zwei- oder mehrphasigen Schrittmotorantrieben hohe Positioniergenauigkeiten erzielt werden sollen.Switching transistors 3 and 4 are turned on and consequently the winding halves Al and A2 energized. In the last method step, the switching transistor 5 next in the direction of movement of the stepping motor 1 is then switched on, without the last switching transistor 3 being switched off in the direction of movement. The stepping motor 1 then executes a second half-step, whereby it reaches the target position, which corresponds to a renewed holding position in which in turn three of the four switching transistors (3/4, 5) are turned on. The resulting energization of three winding halves (Al, A2, Bl) ensures effective electrical damping of the stepping motor 1 in the holding position, wherein by short-circuiting one of the two phase windings A or B of the stepping motor 1, a maximum voltage is induced, from the eventual one maximum damping effect results. In addition, the energization of three winding halves in the holding position of the stepping motor 1 proves to be advantageous in that both provided by the between the collectors of the switching transistors 3 to 6 and the current winding halves Al, A2, Bl and B2 resistors R and the winding halves Even only a slight engine warming and power consumption is caused. The method according to the invention exploits the high positioning accuracies achievable by single-phase operation for operating a two-phase permanent magnet stepper motor by operating it in the holding position while simultaneously increasing the effective electrical damping in single-phase operation and during movement over several (n> 1) steps in two-phase operation becomes. However, the possibilities of using the stepper motors operated by the method according to the invention are not limited to the case described in the exemplary embodiment of the invention, but rather are also everywhere where high positioning accuracies are to be achieved with two-phase or multi-phase stepping motor drives.

Claims

- Ί

invention claim

A method for operating a two-phase permanent magnet stepper motor with unipolar drive and a common power supply in both phase windings, which are divided into two winding halves with a common center and merged in center circuit, wherein during the movement in each case two adjacent winding halves are energized, the winding ends by means of a Switching transistors are switched on and off, characterized in that the stepping motor (l) from its holding position in which three of the four switching transistors (3; 4; 5; 6) are turned on by switching off in the direction of movement last switching transistor (3; 4, 5, 6, etc.) initially moved by a first stop, then by the simultaneous Einbzw. Switching off in the direction of movement in each case the next or last switching transistor (3; 4; 5; 6, etc.) in the known two-phase operation by (h) steps indexed and finally by switching the next in the direction of movement switching transistor (3; 4; 5; ) by a second half step in a new holding position, in turn, each of three of the four switching transistors (3; 4; 5; 6) are turned on, is set.