DE1488679A1 - Schrittschaltmotor - Google Patents

Description

15. Juni 1965 w.gö 50 348

SIEIiAG Feinmechanische Werke GmbH, Eiserfeld/Sieg

Schrittschaltmotor

In der Nachrichtentechnik und in datenverarbeitenden Einrichtungen werden vielfach Geräte verwendet, die im sogenannten Start-Stop-Betrieb arbeiten. So werden bspw. Lochstreifen oder Lochkarten bei Loch- und Leseeinrichtungen zur Steuerung von Fernschreibmaschinen oder Buchungsmaschimen benutzt. Der Aufzeichnungsträger värd dabei zwischen zwei im Stillstand stattfindenden Auswertungen der Daten um einen Schritt weiter transportiert.

Ein solcher Start-Stop-Betrieb findet auch bei der schrittweisen Fortbewegung des Papierwagens oder des Typenkorbes von Seriendruckwerken für Schreibmaschinen, Buchungsmaschinen und Fernschreibma^chinen Anwendung. Zur Einleitung des Schrittes wird die Transporteinrichtung, z.B. das ϊ/alzenrau. bei Lochstreifeneinrichtungen oder der Papierwagen bei Schreib- oder Buchungsmaschinen, entweder freigegeben, so daß sie einer ständig auf sie einwirkenden Federkraft folgen kaiin, bspw. bei dem sogenannten Scnaltschloß einer Schreibmaschine, oder über eine elektromagnetische Kupplung mit einem ständig umlaufenden Antriebsmotor für kurze Zeit gekuppelt. Die Transporteinrichtung wird dabei stetig beschleunigt, bis sie durch die Wirkung des Schaltschlosses oder der Magnetkupplung plötzlich gestoppt wird. Die während der Uewegunj ständig steigende kinetische Energie muß somit plötzlich vernichtet weraen.. Es entstehen.durch diese Geschwindigkeit ssprünge hohe Bescnleunigungs- und Verzögerungskrüfte, die einen erhöhten Verschleiß der Bauteile_/ stoßföiii!i_oe beouspruchungeri (insbesondere bei kleinen und schnell

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aufeinanderfolgenden Schritten) und Geräusche verursachen.

Diese Nachteile können teilweise dadurch vermieden werden, daß Elektromagnetkupplungen verwendet werden, durch die die Beschleunigung der Transporteinrichtung während eines Schrittes sinusförmig verläuft. Ein Schritt entspricht dabei einer Periode, wobei in der ersten Halbperiode beschleunigt und in der zweiten Halbperiode verzögert wird. Bei einer bekannten Magnetkupplung wird ein derartiger Verlauf der Beschleunigung durcü ein nachgeordnetes Getriebe iiiit periodisch ungleichförmiger Übersetzung erreicht. Zwar werden durch diese Anordnung die stoLförmigen Beanspruchungen gemildert, jedoch ist der hierdurch erzielte Schrittschal tfrequenz durch aas nachjeordnete Getriebe eine Grenze gesetzt.

Es sind weiterhin elektromagnetische Schrittsch&ltmotoren bekannt, bei denen ein mit permanenten ka_eneten versehener Rotor durch Feldumpolun_ü des Stators schrittweise geareht wird. Auch bei diesen Motoren, aie an sich gerauscham. arbeiten, wird der Rotor zu einea Zeitpunkt plötzlich abgebremst, in welchem er seine Maximalgeschwindigkeit und damit seine größte kinetische Energie besitzt. Da diese Verzögerung allein durch magnetische Kräfte erzielt werden kann, treten zwangsläufig Pendelerscheinungen ein, so daß der Rotor jeweils in die einzelnen Schilttsteilungen einpendelt. Um diese Erscheinungen zu veruieiaen, sind Schritt-Schaltmotoren bekannt, auf deren Rotorwelle Dämpfungseinrichtungen angeordnet sind, z.B. eine Flüssigkeitsbremse, eine Wirbelstrom- oder Reibungsbremse. Diese Dämpfungseinrichtun-en wirken auf die Rotorwelle nicht nur während der Periode der Verzögerung sondern auch während der Periode· der Beschleunigung. Der Schrittschaltgeschwindigkeit wird auch hierdurch eine relativ-niedrige Grenze gesetzt.

Bei Einrichtungen der Nachrichtentechnik unu aer datenverarbeitenden Technik'sind diese bisher bekannten Schritt-

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Schaltwerke infolge ihrer Trägheit nicht zu verwenden. Insbesondere let bei elektrischen oder elektronischen Buchungsmaschinen und Schreibmaschinen eine große Schrittschaltgeschwindigkeit des Papierwagens oder des Typenkorbes erwünscht. Andererseits aber besitzen die Schrittsohalteotoren gegenüber den mechanischen und elektromechanischen SchrittSchaltwerken den besonderen Vorteil, daß sie geräuscharm und verschleißarm sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Schrittschaltaotor zu schaffen, der eine relativ hohe Sehrittschal !geschwindigkeit besitzt und einen harmonischen Bewegungsablauf gewährleistet, so daß er mit Vorteil zur schrittweisen Steuerung einer Einrichtung im Start-Stop-Betrieb Terwendet werden kann. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß jedem Rotorpol des Schrittschaltmotors zwei Statorpole zugeordnet sinu, die mit zv/ei 'Wicklungen versehen sind, deren Felder sich so überlagern, daß sie ein magnetisches Bastfeld und ein magnetisches Startfeld bilden und in der »/eise in Abhängigkeit der Rotordrehung kommutierber sind, daß, nachdem das eine Wicklun_ossystem umgepolt wurde, der Rotorpol vom zugeordneten ersten Statorpol angesogen r/ird, über diesen hinausschwingt und nach nunmehriger Umpolun_b des anderen Tficklun^ssysteias in einet. vorbustiüULten Dreh winkel zwischen dew zugeordneten ersten und zweiten Statorpol von diesem letzteren angezogen wird, so daß aie Drehbesciileunigung ues no tors während einer Schrittbewegung annähernd sinusförmig verläuft. Lie KoiLinutierung der Statorwicklui^en kann durch eine Koinmut&torscheibe erfolgen, die auf uer notorwelle fest angeordnet ist. Die Stroiüabnaliiue geschient asbei durch Scnleifer. Eine Umpolung der Feluer ist auch durcn eine Nockenscheibe mö_blich, die Kontektfedersätze steuert. Eine berührungslose Kommutieru.^3 aer Statorwicklunjen ergibt si cn, wenn elektronische Schaltmittel verwendet werae::, die synchron zur Dreh-

der Rotorwelle geachiiltet werter..

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Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung erfolgt bei einer Schrittsohaltung über mehrere Schritte oder bei einer Dauerschrittschaltung, wie dies bspw· bei Druckwerken von Buchungs- und Schreibmaschinen beim Tabulieren der Fall ist, selbstätig über die Kommutatorscheibe eine Umpolung der Statorwicklungen kurz bevor der Eotorpol den zugeordneten zweiten Statorpol erreicht. Der wesentliche Erfindungsgedanke ist somit darin zu sehen, daß nach Beginn der Schrittbewegung des Rotors dieser durch die auf ihn wirkende magnetische Kraft eine stetig wachsende Beschleunigung erfährt. Die dadurch erzeugte kinetische Energie erreicht ihren Maximalwert in dem Zeitpunkt, in welchem der Rotorpol dem zugeordneten ersten Statorpol genau gegenüber steht. Diese kinetische Energie bewirkt aber auch ein überschwingen des Rotorpols über diesen zugeordneten ersten Statorpol· Die Größe des Überschwingens hängt überwiegend von der durch den zugeordneten ersten Statorpol erzeugten Magnetkraft und zu einem geringeren Teil von der Reibung des Stators ab. Sie kann genau berechnet werden. Während des Überschwingens wird daher die kinetische Energie des Rotors abgebaut. Kurz bevor nun diese kinetische Energie vernichtet ist, wird die zweite Statorwicklung (Rastfeld) umgepolt, so daß nunmehr der Rotorpol nicht mehr von dem zugeordneten ersten Statorpol zurückgeholt wird, sondern von dem zugeordnet zweiten Statorpol angezogen v/ird. Da der Rotorpol -jetzt sich näher an dem zugeordneten zweiten Statorpol befindet als zu Beginn des Schaltsehrittes zum ersten Statorpol, wird die ihm erteilte kinetische Energie nicht mehr so groß sein. Dementsprechend sind die Pendelerscheinungen wesentlich geringer. Versuche haben gezeigt, daß diese Einpendelung in die Schaltschrittr stellung proportional von der Große der kinetischen Energie zum Zeitpunkt der erneuten Feldumschaltung ist. Dieser^ Zeitpunkt wird daher zweckmäßig in den Drehwinkelbereich des Rotors gelegt, in welchem die kinetische Energie des Rotors annähernd vernichtet ist, d.h., wenn der Rotorpol erneut, also rückwärts, vom zugeordneten ersten Statorpol angezogen

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wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die Feldumpolung durchzuführen. Es entstehen dadurch zwar in der zweiten Schaltschrittstellung geringfügige Schwingerscheinungen, die aber ohne weiteres durch eine schnell wirkende elektromagnetische Bremse, die auf die Rotorwelle einwirkt, ohne Zeitverlust vermieden werden können.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann dadurch mit besonderem Vorteil bei Lochstreifenstanzern und -lesern als Ein- und Ausgabeeinrichtung und bei Seriendruckwerken für Buchungsmaschinen verwendet werden. Auch bei normalen elektrischen Schreibmaschinen können derart schnelle Schreibgeschwindigkeiten erzielt werden, daß der Papierwagen bei Verwendung bisher bekannter Hemmwerke während des Druckvorganges kaum zum Stillstand kommt. Der Abdruck der einzelnen Zeichen erfolgt daher nicht mehr mit gleichem Abstand, so daß sich ein schlechtes Schriftbild ergibt. Durch Verwendung eines Schrittschaltmotors gemäß der Erfindung wird trotz großer Schrittschaltgeschwindigkeit ein einwandfreies Schriftbild erzielt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfiihrungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1- den konstruktiven Aufbau eines Schrittschaltmotors nach der Erfindung,

Fig. 2 den elektromagnetischen Vorgang zwischen Rotor und Stator des Schrittschaltmotors gemäß der Erfindung in einzelnen Stellungen und

Fig. 3 die elektrische Steuerung der Feldwicklungen des Schrittschaltmotors gemäß Fig. 2 in Abhängigkeit von der Drehung des Rotors.

Der eriindun^sgemäße Schrittschaltmotor besteht aus den üeiuen feststehenden Teilen 1 und 2, in denen die Rotorwelle 5a, 5b gelagert ist. Der Abstand zwischen den beiden feststehenden Teilen 1 uad 2 v/ird durch die Stärke des Blech-

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paketes bestimmt, das den Stator 3 bildet. Dieser Stator besitzt acht Statorpole, die auf den Statorumfang gleichmäßig verteilt sind. Der Rotor 4 ist^Tmit vier Botorpolen, die in Fig. 2 mit R I bis R IV bezeichnet sind, versehen. Die Rotorpole sind in bekannter ifeise als- permanente Magnete oder als Elektromagnete ausgebildet und wechseln in ihrer Polarität untereinander ab. Auf dem freien Zeilenende 5a ist eine Kommutatorscheibe 6 fest angeordnet. Sie enthält mehrere kreisförmig angeordnete elektrisch leitende Bahnen, deren Anordnung aus der Fig. 3 ersieh tuch ist. Auf diesen elektrischen Bahnen schleifen Bürsten 8, deren Anordnung und Abstand zueinander ebenfalls aus Fig. 3 hervorgehen. Diese Bürsten ßjjfjLftd in Bürstenhaltern 7 federnd angeordnet, die ihrerseit sticken Bing 12 sowie Abstandshülsen 9a und 9b mit dem festen Teil 2 verbunden sind. Die Bürstenhalter 7 sind auf dem Ring 12 um die ..itorwelle 5 geringfügig verschiebbar, so daii der Zeitpunkt, in denen die Feldumschalturigeii des Schrittschaltiaotors erfolgen, variiert werden kann, über dem Zeilenende 5b ist mit dem festen Teil 1 ein an sich bekannter ülektro^agnet 10 angeordnet, dessen zugehörige Ankerscheibe 11 dreiifest iait der Rotorwelle 5 verbunden ist.

Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schrittschaltiüotors wird zweckmäßig anhand der Verwendung für die Fortschaltbewegung des Papierwagens einer Schreibmaschine erläutert. Die Anwendung des Schrittschaltaotors ist jedoch auf dieses Beispiel nicht beschränkt, sondern kann ganz allgemein dort verwendet werden, wo Schrittbewegungen ausgeführt werden. Dabei können die Bewegungen auch über mehrere Schritte hinweg erfolgen. Für den als Beispiel angeführten Verwendungszweck des Schrittschaltmotors ist auf aeu Hotorwelienende 5b ein nicht aargestelltes Zahnrad befestigt, durch welches der Abtrieb auf den Papierwagen erfolgt.

Die Wirkungsweise des erfinduu^agejiiiajieri ^chrittschaltiiiotors sei anhand der Figuren 2 uuu 3 besckriebea. Die Statorpole

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S 1 bis S 8 sind jeweils mit zwei Wicklungen w 1 und w 2 versehen, die untereinander zu einem Startfeld I und einem Rastfel4 II verbunden sind. Die einzelnen Wicklungen w 1 bzw. w 2 sind in ihrem Wicklungssinn elektrisch so in Reihe geschaltet, daß die magnetischen Feldlinien (Pfeile), die nach außen gerichtet sind, einen magnetischen Südpol und die Feldlinien, die zum Rotor 4 gerichtet sind, einen magnetischen Mordpol bilden. Biese Anordnung ist willkürlich gewählt. Wichtig ist, daß die magnetischen Felder jedes zweiten Statorpoles sich addieren während die der dazwischenliegenden Statorpole sich aufheben.

Der Schrittschaltmotor ist so ausgelegt, daß er während einer Uedrehung des Rotors 4 vier SchrittschaltStellungen einnehmen kann. Fig. 2a zeigt die Ausgangslage ues Motors, Fig. 2b die Startbedingaingen, Fig. 2c der Schaltzustand kurz vor der erneuten Umpolung der Statorwicklung II und" Fig. 2d die zweite Schrittschaltstellung.

Die Figuren 2a, b und 2e bis 2h stellen einzelne Phasen des Motors bei einem Antrieb über mehrere (hier zwei) SchrittechaltStellungen dar, wie dies bspw. beim Kolonnensprung des Papierwagens einer Schreibmaschine der Fall ist.

In Fig. 3 ist die Komiiiutetorseheibe 6 in Draufsicht und die elektrische Schaltung zur Steuerung des Motors aargesteilt. Die Anschlufckleiuiuen a und b des Startfelues I und des Rastfeines 11 sinu .ii.it uenen der FiJ₃. 2a bis 2h identisch. Die Koaiinutatorseheibe 6, die aus elektrisch nicht leitendem Material besteht (gestrichelt gezeichnet), enthält zwei elektrisch leitende Kreisbahnen 61 und o2, die ebeneo wie die übrigen elektrisch leitenden Bannen als gedruckte Schaltungen ausgebildet sind und der Spannungszuführung für die Statorwicklung dienen, fcuit diesen Bahnen wirken die-Schleifer 81 und 82 zusammen. Die mit der Bahn 61 verbundene äuüere Bahn 63 bewirkt über den Schleifer 83 die Anscnsltun_o der Wicklun^ des creasinagneten 10 innerhalb der Haststellungen. Die Eaimeii 64 bis 67 sind inein-

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ander in vorbestimmter Weise verschachtelt und wirken mit den Schleifern 84 bis 87 zusammen. Durch sie wird in Abhängigkeit des Drehwinkels der Rotorwelle 5 die Kommutierung der Statorwicklungen w 1 und w 2 erreicht.

Die in Fig. 3 gezeigte Stellung üer Kommutatorscheibe 6 entspricht der in Fig. 2a gezeigten Rotorstellung. Für die Statorwicklung w 1 (Rastfeld,II) besteht.folgender Stromkreis: · *

+, Schleifer 81, Kreisbahn 61; Kreisbahn 66, Schleifer 86, Kontakt r 23, Ha, Wicklungen w 1, Hb, Kontakt r 22, Schleifer 87, Kreisbahn 67, Kreisbahn 62, Schleifer 82, -

Für die Statorwicklung w 2 (Startfeld, I) besteht der Stromkreis:

+, Schleifer 81, Kreisbahn 61, Kreisbahn 64, Schleifer 84, Kontakt r 13, Ia, Wicklungen w 2, Ib, Kontakt r 12, Schleifer 85, Kreisbahn 65, Kreisbahn 62, Schleifer 82, - .

Durch diese Stromkreise werden in den Statorwicklungen w 1 und w 2 Magnetfelder aufgebaut, deren Richtung durch die Pfeile ir. Fig. 2a gekennzeichnet ist. Dadurch bilden eich an den Statorpolen S 2 und S 6 Südpdle und an den Statorpolen S 4 und S 8 Hordpole, während die Statorpole S 1, S 3, S 5 und S 7 magnetisch neutral sind. Sind die Magnetpole dea Rotors so gewählt, daß die Rotorpole E I und R III als Südpole und die Rotorpole B II und It IV als Hordpole ausgebildet sind, so besteht ein stabiler Zustand zwischen Rotor und Stator.

Erfolgt nun ein Schrittschaltbefehl, bapw. nach dem Lesen eines in einem Lochstreifen gespeicherten Zeichens oder nach Abdruck eines Zeichens, so werden in bekannter ,'/eise die Kontakte r 11, r 12, r 13, öle miteinander in V/irkverbindung stelmen, geschc-ltet. An Stelle dieser als Äelais-

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kontakte dargestellten Kontakte können aach Handschalter oder elektronische Schalter Verwendung finden. Durch öffnen des Kontaktes r 11 wird der Stromkreis des Bremsmagneten unterbrochen. Die Ankerscheibe 11 und damit die Rotorwelle 5 wird freigegeben. Durch Umschalten der Kontakte r 12 und r 13 auf die Kontaktseite 1 wird nunmehr die Klemme Ib über den Schleifer 85 mit der Kreisbahn 65 verbunden. Diese Kreisbahn 65 ist nun mit der Kreisbahn 61 verbunden. Die Klemme Ia ist dagegen über den Schleifer 84 mit der Kreisbahn 64 verbunden, die ihrerseits mit der Kreisbahn 62 in Verbindung steht. Dadurch erfolgt eine Umkehrung der Stromrichtung in den Wicklungen w 2 des Stators 3. Die sich jetzt ergebenden magnetischen Felder sind in Fig. 2b gezeichnet. Damit sind die Statorpole S 1 und S 5 Nordpole und die Statorpole S 3 und S 7 Südpole, während die vorher als Nordpol und Südpol wirkenden Statorpole magnetisch neutral sind. Der Statorpol S 1 wirkt nun auf den Südpol R I des Rotors 4 und der Stator 3 5 auf den Südpol R III des Stators 4 usw. Diese Rotorpole werden in bekannter Weise von den Statorpolen angezogen und dadurch die Rotorwelle in eine Drehbewegung versetzt. Die Kraft, die dabei auf die Hotorwelle einwirkt, kann berechnet werden und verläuft sinusförmig (positive Halbwelle). Der Rotor erhält dabeieine steigende kinetische Energie, die in dem Zeitpunkt am größten ist, in welchem der Rotorpol R I bzw. R III dem Statorpol S 1 bzw. S 5 genau gegenüber steht. Infolge dieser kinetischen Energie wird die Rotorwelle weitergedreht, 30 daii von den Statorpolen nunmehr- eine verzögernde Kraft auf die Rotorpole ausgeübt wird. Diese verzögernde Kraft verläuft ebenfalls sinusförmig (negative Halbwelle).

Kurz nachdem der Rotor 4 seine Ausgangsstellung verlassen hc't, ü.h. sobald die Kommutatorscheibe 6 sich um einen vorbestimmten Betrag gedreht hat, werden die Schleifer 84' und 85' auf den Lamellen der Kreisbahnen 64 und 65 auflaufen, auf denen zu Beginn des Startes die Schleifer 84 und 85 ge-

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v/esen sind. Zu diesem Zeitpunkt kann die Rückstellung der Kontakte r 11, r12"und r13 in die gezeichnete Ausgangslage erfolgen, ohne daß dadurch an den magnetischen Bedingungen der Statorwicklun_ben etwas geändert wird.

Kurz bevor nun das auf den Rotor wirkende Bremsmoment die kinetische Energie des Rotors vernichtet hat, ist euren die Drehung der Kommutatorseheibe 6 das Schleiferpaar 86' und 87' um mehr als 45° verschoben worden, so daß nunmehr der Schleifer 86' nicht mehr nit der Kreisbahn 61, sondern iuit aer Kreisbahn 62 und aer Schleifer 87' nicht mehr mit der Kreisbahn 62 sondern mit der Kreisbahn 61 verbunden ist. Dadurch erfolgt eine Umpolung in uen Wicklungen w 1 des Rastx'eldes II und dauit uer Statorpole S 1 bis S 8, so daß nunmehr die η Fig. 2d gezeigten Magnetfeldbedingungen bestehen. Der Rotorpol R I v/ird von dem nunmehr als Nordpol ausgebildeten Statorpol S 2 angezogen. In dieser Stellung wird über die Schleifer 81 und 83 der Stromkreis für c.en Bremsmagneten 1o geschlossen. Die Ankerscheibe 11 wird angezogen und. uadurch aie Rotorwelle festgehalten. Dsmit ist eine Scnrittscüaltung des motors durchgeführt.

Kann durch Synchronisierungsmaßnahwen sichergestellt v;erden, aaß eine erneute Umpolung der Statorwicklungen w 1 ste-ts zu dem Zeitpunkt erfolgt, in welchem uie während der ersten Halbperiode erzeugte kinetische Energie der Rotorwelle 5 nur noch einen vorbestimmten geringen Betrag aufweist, so v/ird der Rotorpol auf den zweiten zugeordneten Statorpol kaum einschwingen. In solchen Fällen kann der Bremsmagnet 1o entfallen.

Mit dem erfindungsgemäßen Schrittschaltmotor läßt sich auch ein Vorschub über mehrere Schritte mit konstanter erhöhter Geschwindigkeit erreichen, so daß bspw. ein Tabulatorsprung des Papierwagens oder Typenkorbes durchgeführt werden kann. Hierzu wird zunächst der Motor wie beim vorher beschriebenen

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Sohrittbetrieb gestartet (Fig. 2a und 2b). Auch die Umpolung dir Feldwicklungen erfolgt zu einem Zeitpunkt, wenn sich der Hotorpol zwischen dem ersten und zweiten zugeordneten Statorpol befindet, d.h., in seiner Phase des Übersohwingens. In Gegensatz zum Sohrittbetrieb erfolgt jedoch die Umpolung der Feldwicklung etwas froher, wie dies aus der Zeichnung 2e hervorgeht, in welcher bei gleicher Rotorstellung gegenüberder Figur 2c bereits das Statorfeld umgepolt ist.

Würde eine Uapolung zum Zeitpunkt der größten kinetisohen Energie bzw. der größten Geschwindigkeit, also wenn sich Rotorpol und erster zugeordneter Statorpol genau gegenüberstehen, erfolgen, so würde die Geschwindigkeit des Rotors SD weit steigen, bis die Beschleunigungskräfte den Reibungskräften entsprechen· Ein solcher Vorgang ist bei Gleichstrommotoren bekannt. Durch die spätere Umpolung wird stets eine miniaale Abbremeung des Rotors erreicht, so daß bei richtiger Y/ahl des Zeitpunktes der Umpolung die Beschelunigung 0 bleibt: b (wt = «) = 0. Der Rotor behält dann seine maximale Geschwindigkeit bei, die ihm durch die positive Halbwelle, der Beschleunigung, gegeben wurde. Dabei ist diese maximale Geschwindigkeit gleich der doppelten mittleren Geschwindigkeit.

Um dies zu erreichen, werden vor dem Start die Kontakte r 21, r 22 und r 23, die ebenfalls stets gleichzeitig betätigt werden, geschaltet. Auch diese in Fig. 3 als Relaiskontakte dargestellten Kontakte können Handschalter oder elektronische Schalter sein, die von einem oynchron- bzw. Befehlsimpuls gesteuert werden. Ein solcher Impuls kann bspw. dadurch erreicht werden, daß eine Lochscheibe auf der Rotorwelle befestigt ist, deren Löcher durch Fotozellen abgetastet werden. Durch öffnen des Kontaktes r 21 wird verhindert, aaß in jeder möglichen Schrittstellung der Bremsmagnet Io wirksam vtird. Durch die "Jmscr.sltung der Kontakte r 22 und r 23 auf die Kontaktseiten 1 wird erreicht, ua£ nunmehr die vorlaufenden

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Schleifer 86 und 87 wirksam sind. .Der Winkel, den die Schleifer untereinander zur Drehachse bilden, entspricht dem Winkel, um den die Polumschaltung der Feldwicklungen früher als beim Schrittbetrieb erfolgt. Der Unterschied dieser beiden Winkel bestimmt die erhöhte Durchlaufgeschwindigkeit des Rotos gegenüber dem Schrittbetrieb. Je größer er ist, desto größer ist die Durchlaufgeschvindigkeit, weil die Rotorwelle durch geringeren Überhub nicht so stark gebremst wird. Der Zeitpunkt der Polumschaltung sowohl beim Durchlauf als auch beim Schrittbetrieb läßt sich durch Justieren der Bürstenhalter 7 auf dem Ring 12 (Figur 1) einsteilen, so daß auch hierdurch Jfeine geringfügige Änderung der Geschwindigkeit vorgenommen werden kann.

Sollen n-Schaltschrittstellungen durchlaufen werden, so ist die Kommutierung des Statorfeldej wiederjauf Schrittbetrieb umzuschalten kurz bevor η - 1/2 Schrittschaltstellungen zurückgelegt sind. Die Kontakte r 21, r 22 und r 23 sind wieder in ihre Schaltstellungen 2 zurückzuführen. Dadurch v/ird die erneute umschaltung des Rastfeldes II wieder zu dem später liege nc. en Zeitpunkt, d.h., wenn die vorhandene kinetische Energie in größeren Maßen vernichtet ist, erfolgen. Dies wird durch die Figur 2 g gegenüberder Figur 2 e deutlich, in welcher bei gleicher Rotorstellung die Umschaltung der Statorwicklung· noch nicht erfolgt ist. Die Figur 2 h zeigt die darauffolgende Raststellung- des Schrittschaltmotors. Sie ist bis auf die Schrittposition mit Figur 2 d identisch. Der Bremsmagnet 1o ist über die Kontaktbahn 63 und den Schleifer 83 erregt.

Versuche haben ergeben, daß mit einem Schrittschaltmotor gemäß der Erfindung eine Schaltfrequenz von 15oo Schritten/ L'inute mit Leichtigkeit erreicht wird,ahne daß dabei die Genauigkeit der ocnaltscürittstellungen beeinträchtigt ist. Der erfindungsgemäße Gegenstand ist dther auch bei Schreibmaschinen anzuwenden, bei denen es auf ein exaktes Schriftbild ankommt.

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übersteigt die Schaltschrittfrequenz den vorher angegebenen Betrag wesentlich, bspw. um das doppelte, so besteht die Gefahr, daß die Remmanenzerscheinungen des Bremsmagneten sich hindernd auswirken. Dies kann dadurch gemildert werden, daß auf die Ankerscheibe T1 des Bremsmagneten 1o eine
geringe Federkraft einwirkt, die den Anzugskräften des
Bremsmagneten entgegenwirkt. Die Größe dieser Gegenkraft richtet sich dabei nach der Größe der Remmanenz·

Im vorliegenden Beispiel wurde eine Drehrichtung des Schrittschal tmo tors im Uhrzeigersinn gewählt. Eine Drehrichtung entgegen dem Uhrzeiger kann dadurch erreicht werden, daß anstelle der Kontaktseiten 2 der Kontakte r 12, r 13 und r 22, r 23 die Kontaktseiten 1 als Ruhestellungen benutzt werden.

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Claims (1)

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SIEMAG Feinmechanische Werke GmbH, Eiaerfeld/Sieg

Patentansprüche

iJ Schrittschaltmotor für Geräte der'Nachrichtentechnik -^ und der datenverarbeitenden Technik, die im Start-Stop-Betrieb arbeiten,

dadurch gekennzeichnet, daß jedem Rotorpol (R) zwei Statorpole (S) zugeordnet sind,, die mit zwei Wicklungen (w 1 undw2) versehen sind, deren Felder sich so überlagern, daL sie ein magnetisches RasJJeId (II) und ein magnetisches Startfeld (I) bilden und der Weise in Abhängigkeit der Rotordrehung kommutierbar sind, daß, nachdem das ,Vicklungssyatem I (w 2) umgepolt ist, der Rotorpol (z.B. R I) vom zugeordneten ersten Statorpol (z.B. S I) angezogen wird, über diesen hinausschwingt und nach nunmehriger Umpolung des ϊ/icklungssystems II (w 1) in einem vorbestimmten Drehwinkel zwischen dem zugeordneten ι ersten und zweiten Statorpol (z.B. 3 1, S 2) von diesem j letzteren angezogen wird, so daß die Drehbeschleunigung

des Rotors (4) während einer Schrittbewegung annähernd ; sinusförmig verläuft.

⁽ 2. Schrittschaltmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem Umpolen zum Start der zugeordnete erste Statorpol (z.B. S 1) magnetisch wirksam und der zugeordnete zweite Statorpol (z.B. 3 2) magnetisch unwirksam sind und daß nach der erneuten Umpolung der zweite Statorpol (z.B. S 2) magnetisch wirksam und der erste (z.B. 3 1) magnetisch unwirksam sind.

3. Schrittschaltmotor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommutierung der Statorwicklungen (w 1, w 2) durch eine Steueracheibe (6) erfolgt, die auf der Rotorweile (5)

fest angeordnet ist.

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4. Schrittschaltmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe als Kommutatorscheibe mit Steuerbahnen ausgebildet ist, auf denen Schleifer (81Ϊ bis 87) gleiten.

5. Schrittschaltmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe als Lochscheibe ausgebildet ist, die ihrerseits durch Fotozellen abtastbar b*«4, und daß die dadurch erzeugten Impulse elektronische Schaltmittel zur Kommutierung der Statorwicklungen steuern.

6. Schrittschaltmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerscheibe als Nockenscheibe zur Steuerung ▼on Kontaktfedersätzen ausgebildet ist.

7. Schrittschaltmotor nach den Ansprächen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Schrittschaltung über mehrere Scnritte oder bei einer Dauerschrittschaltung die Umpolung der Statorwicklungen (v; 1, w 2) selbständig durch die Steuerscheibe (6) erfolgt, sobald der Hotorpol (s.B. R I) den zugeordneten ersten St&torpol (z.B. b 1) erreicht und Überschwüngen hat.

8. Schrittschaltmotor n&ch den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeic line t , daß auf der Rotorwelle (b) ein elektrischer Bremsmagnet (1o, 11) angeordnetist, der iber die Steuerscheibe (6) erregbar ist, sobald der Rotorpol (z.B. R I) dem augeordneten zweiten Statorpol (z.3. S 2) gegenübersteht.

9. Schrittschaltmotor nach den Ansprächen 1 bib 7, dadurch gekennzeic h net, da£ eine Flüasigkeits- oder Luftdruckbremse auf uer Rotorwe le (*) angeordnet ist, die iber eine von der Steuerscheibe (6) stpuerbare Kui.Iung wirken ist.

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