DE2164715C3 - 30.03.71 Japan 18899-71 Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Mehrphasenschrittmotors und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur

14; POR, NOR) eingefügt ist, bestehend aus einem 35 Steuerung eines elektrischen Mehrphasenschrittdie vom Steuergerät abgebenden Befehlsimpulse motors, dessen Rotor in Teilschritten durch aufein- (CW, CCW) zählenden M-Zahlensystemzähler (3), anderfolgende gleichzeitige Einschaltung von gleichen der bei jedem /i-ten Befehlsimpuls (CW, CCW) oder unterschiedlicl en Erregerzuständen in mehreren einen Impuls (PP, NP) erzeugt, einem an den Wicklungen des Stators bewegt wird, wobei die Teil-Zähler angeschlossenen Impulsgenerator (12) zur 40 schritte zwischen den durch die Anzahl der Phasen Erzeugung von befehlsimpulsmodulierten Signalen und Zähne pro Phase bestimmten Schrittstellungen mit konstanter Periode und verschiedenen Impuls- ~

breiten und zur Erzeugung von Vorwärts- und Rückwärts-Impulsen (VPP, VNP) durch Verwendung der befehlsimpulsmodulierten Signale, ferner einer an den Zähler und an den Impulsliegen, und auf eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens. Ein derartiges Verfahren ist aus der US-PS 34 45 741 bekannt.

Aus der Zeitschrift Maschinenmarkt, Würzburg, 70. Jg., (1964) Nr. 75, Seiten 96—98 und 119—122 ist ein Verfahren bekannt zur Steuerung eines ein mechanisches System antreibenden elektrischen Mehrphasenschrittmotors, dessen Läufer durch aufein-

generator angeschlossenen Gatterschaltung (POR, NOR), die der Erregersteuerschaltung (4) die Impulse (PP, NP) sowie die Vorwärts- und Rück-

wärts-Impulse (VPP, VNP) zuführt (Fig. 1 50 anderfolgende Einschaltung der Erregerzustände, die A-(I). den durch die Anzahl der Phasen und die Anzahl der

3. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem mehrere gleichzeitig zu erregende Wicklungen des Schritt-Seite 13 bis 18, beschrieben.

Will man sehr kleine Schrittgrößen ermöglichen, kann man beispielsweise durch herabsetzende Getriebe die Schrittzahl des Schrittmotors erhöhen und

Zähne pro Phase bestimmten Schrittstellungen entsprechen, schrittweise bewegt wird. Ein Schrittmotor, der sich für dieses Verfahren eignet, ist in der Zeitmotors ansteuernden Schrittmotor-Ansteuerkreis, 55 schrift Steuerungstechnik, 1. Jahrgang (1968), Nr. 1, wobei die Ansteuerung abhängig von Befehlsimpulsen erfolgt, die von einem numerischen
Steuergerät zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das numerische Steuergerät (1)
und den Schrittmotor-Ansteuerkreis (PDA) eine 60 seine Schrittlänge verringern. Aufgrund des Spiels Schrittgebereinheit (18, 20, 21, 22) eingefügt ist, der Zahnräder im Getriebe ergeben sich jedoch Unbestehend aus einem die vom Steuergerät abge- genauigkeiten. und bei hoher Geschwindigkeit wird gebenen Befehlsimpulse (CIf, CCW) zählenden die Ansprechempfindlichkeit aufgrund der Verlang-Zähler (18), einem Impulsgenerator (22) zur Er- samurig und dieses Spiels der Zahnräder schlecht, zeugung von befehlsimpulsmodulierten Signalen 65 Weiterhin läßt sich die Schrittzahl durch Erhöhen der (Pl, P2, ... PlO) mit konstanter Periode und Phasenzahl des Schrittmotors vergrößern. Eine solche verschiedenen Impulsbreiten, einem an den Zähler Vergrößerung der Phasenzahl des Schrittmotors ist (18) angeschlossenen Dekodierer (20) zum Deko- edoch mit großen Schwierigkeiten verbunden, da die

Polzahl unter Beibehaltung der mechanischen Genauigkeit vergrößert werden muß. Außerdem ist hierdurch eine wesentliche Verteuerung bedingt, da mit wachsender Phasenzahl auch die Anzahl der Erregersteuerschaltungen zunimmt

Eine dritte Möglichkeit besteht darin, durch Steuerung des Stroms der benachbarten Erregerphasen des Schrittmotors eine höhere Schrittzahl zu erreichen. Ein solches Verfahren ist durch die US-PS 34 45 741 bekanntgeworden. Zwischenschritte gegenüber den durch die Phasenzahl und die Anzahl der Zähne vorgegebenen Schrittstellungen lassen sich dadurch erreichen, daß einmal während derselben Erregerphase benachbarte Statorwicklungen erregt werden, um einen resultierenden magnetischen Feldvektor zu erzeugen, und daß zum anderen die Erregung der Wicklungen verschieden stark gemacht werden kann. Durch die verschieden starken Erregungen lassen sich weitere Zwischenpositionen des magnetischen Feldvektors und damit des Schrittmotors erreichen. Durch Erregung der benachbarten Statorwicklungen bei gleich starker Erregung aller gleichzeitig erregten Wicklungen lassen sich weitere Zwischenpositionen einstellen. Die unterschiedlichen Erregerstrcme werden durch Einschalten unterschiedlicher Widerstände erzielt, die in Reihe zu den Erregerwicklungen geschaltet sind. Oder es werden gar zwei Wicklungen verwendet, die einzeln oder gemeinsam eingeschaltet sind. Die in beiden Fällen vorgesehenen Reihenwide; stände bringen jedoch beträchtliche Verlustleistungen mit sich, so daß der Wirkungsgrad des Schrittmotors verringert und die Temperatur aufgrund der Hitzeentwicklung erhöht wird. Außerdem läßt sich bei vertretbarem Aufwand nur eine relativ kleine Anzahl von Zwischenschritten zwischen den durch die Phasenzahl und die Anzahl der Zähne vorgegebenen Hauptschritten erreichen.

Aus der US-PS 33 34 547 und der GB-PS 11 83 830 ist es bekannt, einen Schrittmotor mit hoher Geschwindigkeit und verminderter Schwingung dadurch in eine neue Position zu bringen, daß mit Hilfe von Verzögerungsschaltungen beim Auftreten eines Befehlsimpulses ein aus einer Vorwärts-, einer Rückwäris- und nochmals einer Vorwärtsdreherregung bestehender Zyklus durchlaufen wird. Die Rückwärtsdreherregung dient jedoch lediglich einer Abbremsung des durch die Vorwärtsdreherregung in Drehrichtung beschleunigten Rotors, während die zweite Vorwärtsdreherregung ein Rückschwingen des der starken Bremsung der Rückwärtsdreherregung ausgesetzteil Rotors vermeiden soll. Die Rückwärtsdreherregung bewirkt keine echte Rückdrehung des Schrittmotors, sondern nur dessen Abbremsen, und somit lassen sich mit dieser bekannten Methode keine Zwischeupositionen des Schrittmotors einstellen, die zwischen den durch die Phasenzahl und die Anzahl der Zahne vorgegebenen Hauptschritten liegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art verfügbar zu machen, bei dem auf einfache Weise Zwischenschritte zwischen den durch Phasenzahl und Anzahl der Zähne gegebenen Hauptschritten eines Schrittmotors eingenommen werden können, wobei eine Verlustleistungserhöhung und damit eine Wirkungsgradverringerung \ermieden werden soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zur Sieuerung eines elektrischen Mehrphasenschrittmotors der eingangs genannten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß durch die Erregerzustände eine Folge von abwechselnden Vorwärts- und Rückwärtsschritten jeweils während des ganzen zwischen zwei Befehlsimpulsen liegenden Zeitintervalls erzeugt wird, wobei die Einschaltzeiten der die Vorwärts- und die Rückwärtsschritte bestimmenden Erregerzustände während eines Zeitintervalls in einem festen Verhältnis zueinander stehen, das nach jedem weiteren Fortschaltimpuls schrittweise durch Veränderung dessen

ίο Zählers und Nenners jeweils um den gleichen Betrag mit umgekehrten Vorzeichen verändert wird.

Es ist also mit dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, die durch die Konstruktion des Schrittmotors vorgegebenen Hauptschritte in Zwischenschritte zu unterteilen und damit eine genauere Positionierung beispielsweise eines vom Schrittmotor angetriebenen Bearbeitungswerkzeuges zu erreichen. Dabei können die Zwischenschritte ohne Schwierigkeiten fast beliebig klein gemacht werden. Da keinerlei Vorschaltwiderstände erforderlich sind, um für verschiedene Phasen verschieden starke Erregungen zu erzielen, werden durch das erfindungsgemäße Verfahren keine zusätzlichen Leistungsverluste bewirkt, so daß ein hoher Wirkungsgrad beibehalten wird, was bei gleichem Drehmoment einen kleineren und damit billigeren Schrittmotor bedeutet.

Eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer mehrere gleichzeitig zu erregende Wicklungen des Schrittmotors auswählenden Erregersteuerschaltung, wobei die Auswahl abhängig von Befehlsimpulsen erfolgt, die von einem numerischen Steuergerät zugeführt sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das numerische Steuergerät und die Erregersteuerschaltung für die Wicklungen eine Schrittgebereinheit eingefügt ist, bestehend aus einem die vom Steuergerät abgebenden Befehlsimpulse zählenden «-Zahlensystemzähler, der bei jedem /i-ten Befehlsimpuls einen Impuls erzeugt, einem an den Zähler angeschlossenen Impulsgenerator zur Erzeugung von befehlsimpulsmodulierten Signalen mit konstanter Periode und verschiedenen Impulsbreiten und zur Erregung von Vorwärts- und Rückwärts-] mpulsen durch Verwendung der befehlsimpulsmodulierten Signale, ferner einer an den Zähler und an den Impulsgenerator angeschlossenen Gatterschaltung, die der Erregersteuerschaltung die Impulse sowie die Vorwärts- und Rückwärts-Impulse zuführt. Eine weitere Schaltungsanordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen V-erfahrens mit einem mehrere gleichzeitig zu erregende Wicklungen des Schrittmotors ansteuernden Schrittmotor-Ansteuerkreis, wobei die Ansteuerung abhängig von Befehlsimpulsen erfolgt, die von einem numerischen Steuergerät zugeführt sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das numerische Steuergerät und den Schrittmotor-Ansteuerkreis eine Schrittgebereinheit eingefügt ist, bestehend aus einem die vom Steuergerät abgegebenen Befehlsimpulse zählenden Zähler, einem Impulsgenerator zur Erzeugung von befehlsimpulsmodulierten Signalen mit konstanter Periode und verschiedenen Impulsbreiten, einem an den Zähler angeschlossenen Dekociierer zum Dekodieren des Zählinhaltes und einet an den Dekodierer und den Impulsgenerator angeschlossenen Gatterschaltung, die mehrcrc der gleichzeitig zu erregenden Wicklungen des Schrittmotors auswählt und die befehlsimpulsmodulierten Signale den ausgewählten Wicklungen abhängig vom Inhalt des Zählers zuführt.

5 6

Eine Weiterbildung der genannten Schaltungs- Vorgang des Rotors einer bekannten Schaltung zur anordnungen zur Durchführung des erfindungsge- Steuerung des Schrittmotors im wechselweisen Zweimäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß phasen/Dreiphasen-Erregersystem erläutert, der Impulsgenerator einen Oszillator enthält, der Fig. 5 eine Darstellung, die die Schrittarbeitsimpulse erzeugt, einen Zähler, der diese Impulse 5 weise des Rotors des erfindungsgemäßen Schritt-7ählt, sowie einen an den Zähler angeschlossenen motors erläutert,

Dekodiei'er, der befehlsimpulsmodulierte Signale mit Fig. 6 ein detailliertes Schaltbild der Erregerkonstanter Periode und verschiedenen Impulsbreiten schaltung bei Anwendung der Pulsmodulation gemäß erzeugt, und daß eine Rückstellung des Inhalts des Fig. IA,

Zählers jeweils bei Erzeugung eines Befehlsimpulses io F i g. 7 ein Impulsplan, der die Impulswellenform in

erfolgt. der Schaltung nach F i g. 6 erläutert,

Zum leichteren Verständnis wird der Beschreibung Fig. 8A—8D Blockschemen, die einige Aus- ■

der Ausführungsbeispiele eine prinzipielle Funktions- führungsarten nach dem im Fig. IA gezeigten \

beschreibung vorausgeschickt. System erläutern,

Normalerweise sind die Schrittstellungen eines 15 Fig. 9A—9C Schaltbild einer weiteren Aus- 1

elektrischen Mehrphasenschrittmotors bestimmt durch führungsart der Erfindung, ;

die Anzahl der Phasen und die Anzahl der Zähne pro Fig. 10 ein Impulsplan, der die Wellenform in

Phase. Durch das vorliegende Verfahren werden einigen Teilen des in Fig. 9B dargestellten Dia-

zwischen diesen konstruktiv vorgegebenen Schritt- gramms zeigt, ; >

Stellungen weitere Zwischenschritte ermöglicht, um ao F i g. 11A und 11B Schemen, die zwei Ausführungs- i '

zum Beispiel eine von dem Schrittmotor angetriebene formen gemäß dem in Fig. 9A gezeigten System ' '

Werkzeugmaschine in noch kleineren Schritten steuern erläutern,

zu können, was beispielsweise bei der Oberflächen- Fig. 12 ein Blockschema, bei welchem die Steuerbearbeitung von Werkstücken vorteilhaft ist. impulse für den Schrittmotor unter Verwendung einer

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können as Speicherschaltung erzeugt werden, ■ '

solche Zwischenschritte dadurch erreicht werden, Fig. 13 bis 15 Diagramme, die das erfindungs- '

daß der Schrittmotor zwischen zwei stabilen, durch die gemäße System mit dem bekannten System vergleichen,

Anzahl der Phasen und die Anzahl der Zähne pro Fig. 16 ein Impulsplan, der die Impulswellenform

Phase vorgegebenen Schrittstellungen derart schnell der Schaltung nach Fig. 6 erläutert, wenn der

hin- und zurückgeschaltet wird, daß er infolge seiner 30 Dezimalzähler zurückgestellt worden ist,

Trägheit diesen Vorwärts-und Rückwärtsdrehungen Fig. 17 ein Diagramm, das die Drehmoment-

nicht mehr folgen kann. Der Rotor schwingt demzu- kennlinie darstellt,

folge nicht zwischen den beiden stabilen Lagen, in Fig. 18A und 18B Diagramme, die die Rück-

die er durch die abwechselnden Vorwärts- und Rück- Stellbedingungen bei hoher Geschwindigkeit in dem

wärtsschritte eigentlich zu gelangen sucht, sondern 35 erfindungsgemäßen System erläutern,

er nimmt infolge dieser Trägheit eine Zwischenstellung Fig. IA stellt ein Blockschema einer nach dem

zwischen diesen beiden stabilen Lagen ein. erfindungsgemäßen Prinzip numerisch gesteuerten

Durch Befehlsimpulse kann nun das Verhältnis Maschine dar. Die Schaltung umfaßt einen bekannten >

derjenigen Zeiten, in welchen der Motor in Vorwärts- Teil, nämlich ein numerisches Steuergerät 1, eine

und dann wieder in Rückwärtsrichtung erregt wird, 40 Erregersteuerschaltung 4, ein Ansteuergerät 6 füreinen

wahlweise variiert werden. Dadurch ist es möglich, Schrittmotor, einen elektro-hydraulischen Schritt- c

den quasi stabilen Zwischenschritt zu verändern, motor 7 und eine Werkzeugmaschine 11. Bei der (

in welchem sich der Rotor zwischen den konstruktiv bekannten Schaltung werden die vom numerischen j

vorgegebenen stabilen Schrittstellungen infolge seiner Steuergerät 1 gelieferten Befehlsimpulse CW bzw. ν

Trägheit einpendelt. Da das Verhältnis zwischen 45 CCW unmittelbar der Erregersteuerschaltung 4 zu-

Vorwärts- und Rückwärtserregungszeiten nicht be- geführt und es ist die Befehlseinheit des mechanischen : 1

liebig, sondern nur in diskreten Schritten geändert Systems gleich dem Befehlsimpuls. Dies bedeutet, <

werden kann (beispielsweise in 10 Stufen), bleibt dk daß z. B. bei Schritten der mechanischen Einrichtung

charakterisierende Eigenschaft des Motors erhalten, von jeweils 0,01 mm Befehlsimpulse ausgegeben

ein Schrittmotor zu sein. 50 werden, von denen jeder 0,01 mm entspricht Die 1

Die sich rasch ändernden und den Motor in einem erfindungsgemäße Schaltung unterscheidet sich hiervon i

quasi stabilen Zustand haltenden Vorwärts- und Rück- durch einen n-Zahlensystemzähler 3, einen Oszilla- I ί

wärtserregungen wiederholen sich in dem durch den tor 13, einen Impulsgenerator 12 und ODER-Gattem % 1

Befehlsimpuls vorgegebenen Verhältnis so lange, bis POR, NOR etc. <

ein neuer Eingangsimpuls auftritt. 55 Das numerische Steuergerät 1 gibt an das Servo- i

Im folgenden werden die Erfindung und ihre Vor- system ei:.en »Vorwärts«-Befehlsimpuls CW und einen ; 1

teile durch Ausführungsbeispiele näher erläutert. »Rückwärtse-Befehlsimpuls CCW ab, Bei der er- ί ¹

In der Zeichnung zeigen findungsgemäßen Vorrichtung entspricht die Befehls- 1

Fig. IA bis IB Blockschemen einer nach dem einheit des mechanischen Systems nicht einem Be- ί

erfindungsgemäßen Prinzip numerisch gesteuerten 60 fehlsimpuls Das heißt, wenn z. B. die Position der <

Maschine, mechanischen Vorrichtung um jeweils 0,01 mm ver-

F i g. 2 eine Schnittansicht eines in der erfindungs- stellt wird, dann werden Befehlsimpulse gegeben, von s

gemäßen Schaltung verwendeten bekannten elektri- denen ein Impuls einem Mikron entspricht. Dabei I ]

sehen Schrittmotors, wird ein Dezimalzähler als n-Zahlensystemzähler 3 1

Fig. 3 ein Beispiel einer bekannten Antriebs- 65 verwendet. Die Erregersteuerschaltung4 und der :

schaltung für den in Fig. IA dargestellten elektri- Schrittmotor schreiten um einen Impuls voran, und s

sehen Schrittmotor, die mechanische Vorrichtung verstellt sich um 0,01 mm <

F i g. 4 eine Darstellung, das den üblichen Schritt- bei je 10 Befehlsimpulsen. Der n-Zahlensystemzähler

in F i g. IA stellt einen Dezimalzähler dar, der einen Vorwärts-Impuls PP aus je 10 Vorwärts-Befehlsimpulsen C W erzeugt und einen Rückwärts-lmpulsA'P aus je 10 Rückwärts-Befehlsimpulsen CCW. Eine Impulsserie PP wird über das ODER-Gatter (POR) an die Erregersteuerschaltung 4 gegeben, entsprechend einem Vorwärts-Befehlsimpuls CWl, und eine Impulsserie NP über das ODER-Gatter {NOR) an die Erregersteuerschaltung 4, entsprechend einem Rückwärts-Befehlsimpuls CCWl. Die Erregersteuerschaltung 4, das Ansteuergerät 6 für den Schrittmotor und der elektro-hydraulische Schrittmotor 7 sind in der bekannten Technik angeordnet, wobei die Erregersteuerschaltung 4 fünf Ausgangsklemmen Π bis T5 entsprechend der jeweiligen Erregerspule des 5-phasigen elektrischen Schrittmotors 8 hat. Die Erregersteuerschaltung 4 liefert zuerst die Erregersteuersignale ESA, ESB und ESC an die Ausgänge Π, Tl und Γ3 und gibt nachher Erregersteuersignale in der Reihenfolge nach Tabelle I für jeden Befehlsimpuls CW\, der einen direkten Eingang PT erreicht.

Tabelle	I	ESA	ESB	ESC	ESD	ESE
Schritt
impuls	1	1 .L	1	0	0
0	0	1	1	0	0
1	0	1	1	1	0
2	0	0	1	1	0
3	0	0	1	1	1
4	0	0	0	1	1
5	1	0	0	1	1
6	1	0	0	0	1
7	1	1	0	0	1
8	1	1	0	0	0
9	1	1	1	0	0
10

35

Das heißt, Tabelle I ist eine Funktionstabelle für die Erregung, wenn der 5phasige Motor zum Beispiel durch die wechselweise Zweiphasen/Dreiphasen-Erregung erregt wird. Wie die Tabelle I zeigt, werden bei Eingabe des ersten Befehlsimpulses CWl in die Erregersteuerschaltung 4 nur die Erregersignale ESB und ESC ausgegeben, und dann wechseln jedesmal bei den folgenden Impulsen CWl die Steuersignale, wie in der obigen Funktionstabelle angegeben.

In Tabelle I entspricht »1« dem Zustand »erregt« und »0« dem Zustand »nicht erregt«, Andererseits ändern sich die Steuerbefehle in umgekehrter Reihenfolge der Tabelle I, wenn ein CCWl-Impuls in den Eingang NT gelangt. Wie oben beschrieben, werden die Erregersteuersignale ESA—ESE den Ansteuerkreisen des Ansteuergerätes 6 des Schrittmotors zugeführt, die für jede Erregerspule des Schrittmotors vorhanden sind, und wenn das Erregersteuersignal »1« lautet, wird durch dieses Signal die entsprechende Spule unter den Spulen Wa—We des Schrittmotors erregt.

Bei dem soeben beschriebenen Beispiel handelt es sich um ein bekanntes Antriebssystem für einen Fünfphasen-Schrittmotor. Jedesmal, wenn von dem numerischen Steuergerät ein »Vorwärts«-Befehlsimpuls CW an die Erregersteuerschaltung 4 geliefert wird, ändert sich das Erregersigna! in der aus der obigen Funk^onstabelle ersichtlichen Weise.

Tn F i ι». 2 ist der Aufbau eines bekannten Schrittmotors (Steuerungstechnik 1968, H. 1, S. 13 bis 18) dargestellt, der in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verwendet werden kann. Der Schrittmotor besteht aus Rotorelementen R, Ständerelementen S und Erregerspulen W für fünf Phasen. Sowohl der äußere Ring eines Rotorelementes als auch die Seitenfläche eines Ständerelementes sind mit 24 Zähnen versehen. Die Zähne der Rotorelemente sind in Achsrichtung gleichphasig angeordnet, die Zähne der Ständerelemente sind in jeder Phase jeweils um ein Fünftel der Zahnteilung in Umfangsrichtung gegeneinander versetzt. Der durch die Erregung einer Ringwicklung W erzeugte magnetische Fluß durchfließt den in Fig. 2 mit MC bezeichneten Querschnitt. Die Ansteuerung der Erregerwicklungen wird durch das Ansteuergerät 6 vorgenommen, das wie in Fig. 3 gezeigt, aus Transistorschaltkreisen β 1—β 3 bestehen kann. Derartige Ansteuergeräte sind bereits bekannt.

Bei der bisher beschriebenen bekannten Steuerschaltung für den Antrieb eines Fünfphasen-Schrittmotors bewegt sich der Rotor des Schrittmotors abhängig von »Vorwärts «-Befehlsimpulsen; C W gemäß der in F i g. 4 dargestellten Schrittfolge.

F i g. 4 stellt den Fall dar, bei welchem, die Anzahl der Zähne des Rotors und des Stators 24 pro Phase beträgt. Die Zahlen 1, 2. ... 24 stellen die Numerierung der Zähne dar. Beim Schrittimpuls 0 sind die Phasen A—C erregt, wie Tabelle I zeigt, und die Rotorzähne R24 befinden sich in der Mitte des Bereiches der Ständerzähne A24—C24. Beim nächsten Schritt bewegen sich infolge der Erregung der Phasen B und C die Rotorzähne J? 24 zur Mitte des Bereiches der Ständerzähne 524 und C24, und auf diesen Schritt folgen die nächsten Schritte in gleicher Weise, bis eine ganze Umdrehung in 240 Schritten erreicht ist. Diese Zahl (240) ist gleich dem Zweifachen des Produktes aus der Anzahl der Zähne und der Anzahl der Phasen. So dreht sich der Schrittmotor in »Vorwärts «-Richtung um 1,5° pro »Vorwärts «-Befehlsimpuls CW.

Die Drehung der Abtriebswelle des Schrittmotors 8 kann auf die Werkzeugmaschine übertragen werden. Bei dem in Fig. IA dargestellten Beispiel wird ein elektro-hydraulischer Schrittmotor 7 benutzt. Innerhalb dieses elektro-hydraulischen Schrittmotors 7 steuert in bekannter Weise der elektrische Schrittmotor 8 das Vierweg-Steuerventil 9, und über dieses wird der Hydraulikmotor 10 gedreht. Der elektrohydraulische Schrittmotoi 7 arbeitet über Untersetzungsgetriebe RGl und RGl auf eine Treibspindel FS der Werkzeugmaschinell. Fig. IB entspricht Fig. IA mit der Abweichung, daß hier anstelle eines elektro-hydraulischen Schrittmotors nur ein elektrischer Schrittmotor, also ohne hydraulischen Teil, eingesetzt ist. In Fig. IB sind das numerische Steuergerät 1 und die stabilisierte Errei;erschaltung 2 nicht dargestellt.

Es wird nun nach dieser Beschreibung des Standes der Technik die vorliegende Erfindung erläutert. Bei der vorliegenden Erfindung wird der Impulsgenerator 12 parallel mit Befehlsimpulsen beliefert. Ein »Vorwärts«-Signal VPP und ein »Rückwärts«-Signal VNP werden im Impulsgenerator 12 erzeugt und mit einer vorgegebenen Periode und Phasendifferenz der Erregersteuerschaltung 4 über die ODER-Gatter (POJ"? und NOR) zugeführt. Bei dem Beispiel gemäß F i g. 1A ist die Schwingungsperiode des Oszillators 13 kleiner

-me ei 1 /1 on

als die Periode der Befehlsimpulse CW bzw. CCW. Die Anzahl der Schritte der Erregersteuerschaltung 4 wird bestimmt durch den Schritteinsteller 14. Wenn ein Schritt durch den Schritteinsteller 14 vorgegeben ist, erzeugt der Impulsgenerator 12 einen »Vorwärts«- Impuls VPP und nach einer vorgegebenen Zeit rl einen »Rückwärts«-Impuls VNP und nach einer weiteren vorgegebenen Zeit ti wieder einen »Vorwärtsc-Impuls VPP. Wie nachfolgend erläutert werden wird, werden die Zeiten t\ und ti abhängig vom Zählerstand des «-Zahlensystemzählers 3 bestimmt. Mit /1 ist der Zeitabschnitt von der Erzeugung des Vorwärtsimpulses VPP bis zur Erzeugung des Rückwärtsimpulses VNP und mit ti der Zeitabschnitt vom Rückwärts-Impuls bis zum Vorwärts-Impuls bezeichnet. Ist bei der in Fig. IA dargestellten Schaltung der /^Zahlensystemzähler 3 ein Dezimalzähler, dann weist das Verhältnis zwischen t\ und ti zehn verschiedene Werte auf, und der w-Zahlensystemzähler 3, d. h. der Dezimalzähler, erzeugt jeweils einen Vorwärtsimpuls PP oder einen Rückwärtsimpuls NP, wenn der n-Zahlensystemzähler 3 zehn Befehlsimpulse CW bzw. CCW erhalten hat. Nehmen wir an, daß dem Schrittmotor-Ansteuergerät 6 die Erregersteuersignale ESA—ESC zugeführt werden, und der Inhalt des /z-Zahlensystemzählers 3 den Wert 9 aufweist. Wenn von dem numerischen Steuergerät 1 der Befehlsimpuls CWgeliefert wird, wird der Inhalt des n-Zahlensystemzählers 3 Null. Gleichzeitig erzeugt der n-Zahlensystemzähler einen Überlaufimpuls, nämlich einen Vorwärts-Impuls PP, der über das ODER-Gatter (POR) der Erregersteuerschaltung 4 zugeführt wird. Diese unterbricht als Folge hiervon die Erregung der Phase A und gibt nur noch Erregersteuersignale ESB und ESC an das Schrittmotor-Ansteuergerät 6 weiter. Wenn nun der Inhalt des w-Zahlensystemzählers 3 Null ist, wird weder ein Vorwärts-Impuls VPP noch ein Rückwärts-Impuls VNP erzeugt. Die Erregung der Phasen B und C des Schrittmotors hält deshalb so lange an, bis der nächste Befehlsimpuls CW eintrifft. Wenn bei diesem Zustand der zweite Befehlsimpuls erzeugt wird, wird der Inahlt des n-Zahlensystemzählers 3 zu 1. Die Folge hiervon ist. daß der Impulsgenerator 12 abwechselnd Vorwärts-Impulse FPP und Rückwärts-Impulse VNP im Verhältnis /l/i2 = 1/9 erzeugt. Die Erregersteuerschaltung 4 erzeugt dann abwechselnd einerseits Erregersteuersignale ESB—ESD und andererseits Erregersteuersignale ESB, ESC. Die Dreiphasenerregung, d. h. die Erregung der Phasen B, C und D und die Zweiphasenerregung, d. h. die Erregung der Phasen C, D wird im Zeitverhältnis 1:9 so lange wiederholt, bis der dritte Befehlsimpuls CW erzeugt wird. Theoretisch schwingt der Rotor des Schrittmotors zwischen einer durch die Dreiphasenerregung der Phasen B, C und D bestimmten stabilen Position und einer durch die Zweiphasenerreguns C, D bestimmten stabilen Position. Tatsächlich ist die Periode der Vorwärts-Impulse VPP, die eine Vorwärtsdrehung bewirken, und der Rückwärts-Impulse VNP, die eine Rückwärtsdrehung bewirken, so klein, daß der Schrittmotor infolge seiner Trägheit nicht folgen kann. Der Rotor schwingt also nicht zwischen den stabilen Lagen der Dreiphasenerregung B, C, D und der Zweiphasenerregung C, D. Er schwingt lediglich in einem kleinen Bereich der einem Zehntel des Abstandes zwischen den beiden stabilen Lagen entspricht.
Jedesmal, wenn danach ein Befehlsimpuls C Wdurch das numerische Steuergerät 1 abgegeben wird, nimmt der Inhalt des «-Zahlensystemzählers 3 zu und damit auch das Verhältnis der Zeiten /1 und ti. Der Rotor schreitet von der stabilen Lage der Dreiphasenerregung B, C, D zur stabilen Lage der Zweiphasenerregung C, D um Schritte weiter, die jeweils einem Zehntel des Abstandes zwischen den beiden stabilen Lagen entsprechen. Die Schritte des Schrittmotors entsprechen somit einem Zehntel der Schritte mit der bekannten

ίο Ansteuerung des Schrittmotors.

Das Verhalten des Rotors bei Einspeisung der Impulse VPP und VNP in die Erregersteuerschaltung4 ist in Fig. 5 dargestellt. Wie F i g. 5 zeigt, können beim vorliegenden Beispiel der wechselweisen Drei- und Zweiphasenerregung zehn (allgemein n) stabile Positionen während des Schrittimpulses O, bei welchem die Phasen A—C erregt sind, erhalten werden, das heißt, jede beliebige Anzahl von Schritten mehr ah die Schrittzahl, die mit einem konventionellen Schrittmotor erreicht werden kann. Dieser Punkt wird nun im einzelnem unter Hinweis auf die Fig. 5, 6 und 7 beschrieben.

Nach F i g. 6 erzeugt der Oszillator 13 eine Impulsfolge mit vorbestimmter Frequenz, und ein Binärzähler 15 zählt diese Impulse kontinuierlich. Der Inhalt des Binärzählers 15 wird von einem Dekodierer 16 in Impulsfolgen Cl-Cn umgesetzt. Diese Impulsfolgen Cl-Cn haben alle die gleiche Periode, aber die Impulslänge nimmt in gleichmäßiger Folge

zu. 1st η gleich 10, dann weisen die Impulse Cl-ClO die in F i g. 16 dargestellte Form auf. Der Oszillator 13 erzeugt Impulse To einer vorgegebenen Periode, und ein Binärzähler 15, der aus vier Flip-Flops aufgebaut ist und einen Dezimalzähler bildet, zählt die Impulse To.

Nehmen wir an, daß die logischen Ausgänge auf der Setzseite des jeweiligen Flip-Flops des Dezimalzählers 15 die Werte 2°, 2\ V-, 2³ bedeuten, dann entsprechen die Wellenformen dieser logischen Ausgänge der Darstellung gemäß Fig. 16. Die logischen Signale 2°, 2¹, 2^%, 2⁸ werden dem Dekodierer 16 zugeführt, und dieser erzeugt zehn Impulse Cl-ClO. Jeder der Impulse Cl-ClO hat eine Periode, die dem Zehnfachen der Periode der Impulse To entspricht, die von dem Oszillator 13 erzeugt werden. Die Impulsbreite ist abhängig vom Inhalt des Dezimalzählers 15 moduliert. Die Impulse Cl-ClO können durch Verwendung der logischen Signale 2°, 2¹, 2², 2³ mit einer Logikschaltung gewonnen werden, die die folgenden Gleichungen erfüllt.

Cl = 2°-2¹-2²-'5^s_ C2 = Cl +1° · 2¹ · 2²

C3 = C2 + 2°

C6 = C5 + T⁰ Cl = C6 + 2° C8 = C7 + 2° C9 = CS + 2¹ ·

2^l
2¹
2¹
2¹
2¹
2³
2³

■2»
•2^a

•2*
■2*
•2^a

Andererseits zählt der n-Zahlensystemzähler 3 die Befehlsimpulse CW bzw. CCW und erzeugt für je η Befehlsimpulse Ausgangsimpuke PP bzw. AfP. Der Zählinhalt wird durch einen in der Figur nicht dargestellten Dekodierer umgesetzt, und es wird an einer der Ausgangsleitungen 1—η eine logische »1« erzeugt, die dem Zählinhalt entspricht. Diese logische »1«

wird so lange gehalten, bis dem /i-Zahlensystcmzähler3 der nächste Befehlsimpulsen' bzw. CCW zugeführt wird. Die logischen Signale der Ausgänge 1—η des Dekodierers werden den Eingängen der UND-Gattergruppe AND3 zugeführt, und die vorerwähnten Impulsfolgen Cl—Cn werdLMi den anderen Eingängen der besagten /l/VZ)3-Gruppe zugeführt, während die Ausgangssignale der /1A'£>3-Gruppc in die ODER-Schaltung OR3 gelangen. Das Ergebnis ist, daß jedes der Ausgangssignale Cl—Cn des Dekodierers 16 selektiv im Ausgang der ODER-Schaltung OR3 erscheint, sntsprechend dem Inhalt des /i-Zahlensystemzählers 3. Der Ausgang der ODER-Schaltung OR3 ist mit einer Differenzierschaltung 17 verbunden, die aus Flip-Flops FF3 und FF 4 sowie aus einem NAND-Gatter NANDl und einem UND-Gatter ANDl und ANDl aufgebaut ist. Durch Differenzierung des ansteigenden Anteils des Ausgangssignals der ODER-Schaltung OR3 bildet die Differenzierschaltung 17 dann das »Vorwärts«-Signal VPP, sowie durch Differenzierung des abfallenden Anteils des Ausgangssignals der ODER-Schaltung OR3das »Rückwärts«-Signal VNP. Diese Signale FPP und VNP werden den ODER-Gattern POR bzw. NOR zugeführt, die sich in den Ausgangsleitungen des «-Zahlensystemzählers 3 befinden. Durch die Wahl irgendeines Ausgangssignals Cl—Cn des Dekodierers 16 wird es möglich, das Zeitverhältnis Il zu r 2 zu ändern. Hierbei bedeuten ti die Periode von der Entstehung des »Vorwärts«-Signals bis zur Entstehung des »Rück- \värts«-Signals und ti die Periode von der Entstehung des »Rückwärtso-Signals bis zur Entstehung des »Vorwärts«-Signals. Der Schrittimpuls »1« in F ig. 5 entspricht dem Fall, bei dem die Zeit /1 gleich »9« und die Zeit ti gleich »1« ist, der Schriuimpuls »2« entspricht dem Fall, bei dem die Zeit/1 gleich »8« und die Zeit ti gleich »2« ist. Die restlichen Fälle werden in gleicher Weise gebildet. Bei Erregung mit dem »Vorwärts« oder »Rückwärtse-lmpuls neigt der Rotor Rl des Schrittmotors dazu, zwischen der stabilen Lage, die durch die Erregung der Phasen A, B und C bestimmt ist und der stabilen Lage, die durch die Erregung der Phasen B und C bestimmt ist, zu schwingen. Er kann, wie bereits erwähnt, den Vorwärts- und Rückwärts-Impulsen VPP bzw. VNP jedoch nicht folgen und nimmt eine Position ein, die um ein Zehntel eines Schrittes auf dem Weg von der stabilen Lage der Dreiphasenerregung (/i, B, C) zur Zweiphasenerregung (B, C) liegt. Es darf in diesem Zusammenhang auf F i g. 5 hingewiesen werden. Der soeben beschriebene Fall entspricht dem Schrittimpuls 1 der linken Spalte. Um die eingenommene Lage schwingt der Rotor des Schrittmotors um einen sehr kleinen Betrag. Bei den folgenden Schrittimpulsen 2—9 (siehe linke Spalte der F i g. 5) nimmt der Rotor Rl jeweils Positionen ein, die um zwei Zehntel bis neur. Zehntel eines ganzen Schrittes weiter in Richtung der stabilen Lage der Zweiphasenerregung liegen und schwingt geringfügig um die jeweils eingenommene Position. Die Anzahl der Schritte, um die der Erreger- i>o steuerkreis 4 weiterschreitet, wird durch eine Wählscheibe SW des Schrittcinstellers 14 eingestellt. Ein Takt wird durch eine Impulsserie, wie in (1) der F ig. 7 gezeigt, gebildet und mittels eines Binärzähiers aus den Flip-Flops FFi und FFl (F i g. 6) gezählt. Wenn ein Schritt vorgegeben wird, wird das Galter ANDA über die Gatter AND6 und OR4 geöffnet, und die Differenzierschaltung 17 einschließlich der Hip-Flops FF3 und FF4 sprechen an, sooft der Taktgeber einen Impuls abgibt. Wenn zwei Schritte vorgegeben werden, wirH das Gatter AND4 über die Gatter AND! und OR4 geöffnet, und die Differenzierschaltung 17 spricht bei jedem zweiten Taktimpuls an. Als Ergebnis hiervon werden die Impulsbreiten der Vorwärts-lmpulse VPP und der Rückwärts-]mpulse KA'P, die durch die Differenzierschaltung 17 erzeugt werden, gleich dem Zweifachen der Periode der Taktimpulse. Die Erregersteuerschaltung 4 enthält einen Ringzähler. Dieser ist aus Flip-Flop-Schaltungen aufgebaut, die mit den Taktimpulsen synchronisiert sind und gesetzt und rückgestellt werden. Wenn deshalb der Erregersteuerschaltung 4 über die ODER-Gatter (POR, NOR) Impulse VPP und VNP einer Impulsbreite, die dem Zweifachen der Periode der Taktimpulse entspricht, zugeführt werden, erhöht sich der Inhalt des Ringzählers um zwei Schritte. Sind somit, wenn ein Rückwärts-]mpuls VNP erzeugt wird, die Phasen B, C und D erregt, und die Erregung wechselt durch den Rückwärts-Impuls auf die Phasen A, B und C und dann durch den nächsten Vorwärtsimpuls VPP wieder auf die Phasen B, C und £>. dann führt die Erregersteuerschaltung 4 jeweils bei Auftreten eines Vonvärts-Impulses VPP bzw. eines Rückwärts-lmpulses KiVP eine Operation um zwei Schritte vorwärts bzw. um zwei Schritte rückwärts aus, und die Schwingamplitude des Rotors nimmt gegenüber dem vorhergehenden Fall zu. In diesem Fall wird das Verhältnis der Zeiten ti und ti nicht geändert. Nachdem drei Schritte ausgeiührt sind, wird der gleiche Arbeitsgang ausgeführt. Wie in F i g. 6 dargestellt, sind die ODER-Schaltung ORS und die NAND-Schaltung NANDl für die Impulse PP und NP vorgesehen, und die Signale VPP und VNP werden nicht gleichzeitig erzeugt.

Die vorstehende Erklärung ist für den rotierenden elektrischen Schrittmotor gedacht. Die gleiche Erklärung kann jedoch auch auf einen linearen elektrischen Schrittmotor angewandt werden.

F i g. 8 A zeigt eine Schaltung, bei der eine Erregersteuerschaltung 4 mit einer Dreiphasen/Zweiphasen-Erreg".ng und ein Dezimalzähler als Zähler 3 verwendet werden und ein Fünfphasen-Schrittmotor mit 100 Schritten betrieben wird. Die Funktionswerte für den Fall nach Fig. SA zeigt Tabelle II. In dieser Tabelle bedeuten »10« volle Erregung. »0« keine Erregung und »9«, »8«, ... »1« Erregungszustände, bei denen eine abwechselnde Zweiphasen/Dreiphasen-Erregung vorliegt, wobei das Zeitverhältnis der jeweiligen Einschaltdauer vom Tastverhältnis der Impulse 10, 09, ...01 abhängig ist, die in F ig. SB dargestellt sind.

Fig. 8 C zeigt eine Schaltung, bei der durch Anwendung einer wcchselwcisen Einphasen/Zweiphasen· Erregung mit einem Dezimalzähler ein dreiphasigei Schrittmotor mit 60 Schritten betrieben wild.

Die Erregung ändert sich gemäß der Funktions tabelle III.

Fig.8D zeigt eine Schaltung mit einem fünf phasigen Schrittmotor, der durch Anwendung eine wechselweisen Zweiphasen/Dreiphasen-Erregung um eines Binärzählcrs mit 100 Schritten arbeitet. Al Funkiionstabelle dient in diesem Fall die Tabelle IV In dieser Tabelle bedeuten »20« volle Erregung, »0 keine Erregung und »1«, »2«, .. . die Erregung bein Schritt 1/20, 2/20, ... etc. Bei dem in tabelle P dargestellten Funktionsablauf wird deshalb von eine

13

14

Zweiphasen/Zweiphasen-Erregung gesprochen, weil aber nicht gleichzeitig, sondern abwechselnd im Zeit-

immer nur zwei Phasen erregt sind. Betrachtet man den verhältnis von 19:1 erregt. Es liegt also immer nur

Fall für den Schrittimpuls 1, dann ist hier zwar die entweder eine Erregung der beiden Phasen A und B

Phase B dauernd erregt, die Phasen A und C werden oder der beiden Phasen B und C vor.

Tabelle II

Schrittimpuls

ESA

ESB

ESC

ESD

ESE

Schrittimpuls

ESA

ESB

ESC ESD

ESE

0	10	10	10	0	0	41	0	0	9	10	10
1	9	10	10	0	0	42	0	0	8	10	10
2	8	10	10	0	0	43	0	0	7	10	10
3	7	10	10	0	0	44	0	0	6	10	10
4	6	10	10	0	0	45	0	0	5	10	10
5	5	10	10	0	0	46	0	0	4	10	10
6	4	10	10	0	0	47	0	ö	3	10	10
7	3	10	10	0	0	48	0	0	2	10	10
8	2	10	10	0	0	49	0	0	1	10	10
9	1	10	10	0	0	50	0	0	0	10	10
10	0	10	10	0	0	51	1	0	0	10	10
11	0	10	10	1	0	52	2	0	0	10	10
12	0	10	10	2	0	53	3	0	0	10	10
13	0	10	10	3	0	54	4	0	0	10	10
14	0	10	10	4	0	55	5	0	0	10	10
15	0	10	10	5	0	56	6	0	0	10	10
16	0	10	10	6	0	57	7	0	0	10	10
17	0	10	10	7	0	58	8	0	0	10	10
18	0	10	10	8	0	59	9	0	0	10	10
19	0	10	10	9	0	60	10	0	0	10	10
20	0	10	10	10	0	61	10	0	0	9	10
21	0	9	10	10	0	62	10	0	0	8	10
22	0	8	10	10	0	63	10	0	0	7	10
23	0	7	10	10	0	64	10	0	0	D	10
24	0	6	10	10	0	65	10	0	0	5	10
25	0	5	10	10	0	66	10	0	0	4	10
26	0	4	10	10	0	67	10	0	0	3	10
27	0	3	10	10	0	68	10	0	0	2	10
28	0	2	10	10	0	69	10	0	0	1	10
29	0	1	10	10	0	70	10	0	0	0	10
30	0	0	10	10	0	71	10	1	0	0	10
31	0	0	10	10	1	72	10	2	0	0	10
32	0	0	10	10	2	73	10	3	0	0	10
33	0	0	10	10	3	74	10	4	0	0	10
34	0	0	10	10	4	75	10	5	0	0	10
35	0	0	10	10	5	76	10	6	0	0	10
36	0	0	10	10	6	77	10	7	0	0	10
37	0	0	10	10	7	78	10	8	0	0	10
38	0	0	10	10	8	79	10	9	0	0	10
39	0	0	10	10	9	80	10	10	0	0	10
10	0	0	10	10	10	81	10	10	0	0	9

Schritt- impuls	ESA	ESB	ESC	ESD	ESE	Schritt impuls	ESA	ESB	ESC	ESD	ES£
82	10	10	0	0	8	92	10	10	2	0	0
83	10	10	0	0	7	93	10	10	3	0	0
84	10	10	0	0	6	94	10	10	4	0	0
85	10	10	0	0	5	95	10	10	5	0	0
86	10	10	0	0	4	96	10	10	6	0	0
87	10	10	0	0	3	97	10	10	7	0	0
88	10	10	0	0	2	98	10	10	8	0	0
89	10	10	0	0	1	99	10	10	9	0	0
90	10	10	0	0	0	100	10	10	10	0	0
91	10	10	1	0	0

Tabelle III

Schrittimpuls	ESA	ESB	ESC	Schrittimpuls	ESA	ESB	ESC
0	10	10	0	31	1	O	10
1	9	10	0	32	2	O	10
2	8	10	0	33	3	O	10
3	7	10	0	34	4	O	10
4	6	10	0	35	5	O	10
5	5	10	0	36	6	O	10
6	4	10	0	37	7	O	10
7	3	10	0	38	8	O	10
8	2	10	0	39	9	O	10
9	1	10	0	40	10	O	10
10	0	10	0	41	10	O	9
11	0	10	1	42	10	O	8
12	0	10	2	43	10	O	7
13	0	10	3	44	10	O	6
14	0	10	4	45	10	O	5
15	0	10	5	46	10	O	4
16	0	10	6	47	10	O	3
17	0	10	7	48	10	O	2
18	0	10	8	49	10	O	1
19	0	10	9	50	10	O	O
20	0	10	10	51	10	1	O
21	0	9	10	52	10	2	O
22	0	8	10	53	10	3	O
23	0	7	10	54	10	4	O
24	0	6	10	55	10	5	O
25	0	5	10	56	10	6	O
26	0	4	10	57	10	7	O
27	0	3	10	58	10	8	O
28	0	2	10	59	10	9	O
29	0	1	10	60	10	10	O
30	0	0	iO				70!l 01 7/1

i 64 715 ((

18

Tabelle	IV	ESA	ESB	ESC	ESD	ESE	Schritt	ESA	ESB	ESC	ESD	ESE
Schritt						impuls
impuls	20	20	O	O	O	51	O	O	9	20	11
O	19	20	1	O	O	52	O	O	8	20	12
1	18	20	2	O	O	53	O	O	7	20	13
2	17	20	3	O	O	54	O	O	6	20	14
3	16	20	4	O	O	55	O	O	5	20	15
4	15	20	5	O	O	56	O	O	4	20	16
5	14	20	6	O	O	57	O	O	3	20	17
6	13	20	7	O	O	58	O	O	2	20	18
7	12	20	8	O	O	59	O	O	1	20	19
8	11	20	9	O	O	60	O	O	O	20	20
9	10	20	10	O	O	61	1	O	O	19	20
ΊΟ	9	20	11	O	O	62	2	O	O	18	20
11	8	20	12	O	O	63	3	O	O	17	20
12	7	20	13	O	O	64	4	O	O	16	20
13	6	">.O	14	O	O	65	5	O	O	15	20
14	5	20	15	O	O	66	6	O	O	14	20
15	4	20	16	O	O	67	7	O	O	13	20
16	3	20	17	O	O	68	8	O	O	12	20
17	2	20	18	O	O	69	9	O	O	11	20
18	1	20	19	O	O	70	10	O	O	10	20
19	O	20	20	O	O	71	11	O	O	9	20
20	O	19	20	1	O	72	12	O	O	8	20
21	O	18	20	2	O	73	13	O	O	7	20
22	O	17	20	3	O	74	14	O	O	6	20
23	O	16	20	4	O	75	15	O	O	5	20
24	O	15	20	5	O	76	16	O	O	4	20
25	O	14	20	6	O	77	17	O	O	3	20
26	O	13	20	7	O	78	18	O	O	2	20
27	O	12	20	8	O	19	19	O	O	1	20
28	O	11	20	9	O	80	20	O	O	O	20
29	O	10	10	10	O	81	20	O	O	O	19
30	O	9	20	11	O	82	20	2	O	O	18
31	O	8	20	12	O	83	20	3	O	O	17
32	O	7	20	13	O	84	20	4	O	O	16
33	O	6	20	14	O	85	20	5	O	O	15
34	O	5	20	15	O	86	20	6	C	O	14
35	O	4	20	16	O	87	20	7	O	O	13
36	O	3	20	17	O	88	20	8	O	O	12
37	O	2	20	18	O	89	20	9	O	O	11
38	O	1	20	19	O	90	20	10	O	O	10
39	O	O	20	20	O	91	20	11	O	O	9
40	O	O	19	20	1	92	20	12	O	O	8
41	O	O	18	20	2	93	20	13	O	O	7
42	O	O	17	20	3	94	20	14	O	O
43	O	O	16	20	4	95	20	15	O	O	5
44	O	O	15	20	5	96	20	16	O	O	4
45	O	O	14	20	6	97	20	17	O	O	3
46	O	O	13	20	7	98	20	18	O	O	2
47	O	O	12	20	S	99	20	19	O	O	1
48	O	O	11	20	9	100	20	20	O	O	O
49	O	O	10	20	10
50

ν d g P C d ti

br mi Di wc we

Fi Im· des

Wie aus der bisherigen Beschreibung havorgeht, JVGl bis M79 und eine Gruppe von ODER-Gattern kann bei der Erfindung durch die Verwendung eines OG. Der Dekodierer 20 setzt den Inhalt des Zählers 18 n-Zbihlensystemzählers die w-fache Schrittzahl erhalten um, und wenn der besagte Inhalt z. B. »56« ist_xwerden werden. Zum Beispiel erhält man bei einer wechsel- dieJLeitungen 50_ und 6 aus den Leitungen 0, T, ... weisen Dreiphasen/Zweiphasen-Erregung eines fünf- 5 9, ÖÖ, 10, ... 90 erregt. Der logische Schaltkreis in phasigen Schrittmotors 5 mal 2 gleich 10 Schritte pro F i g. 9C erzeugt die in Tabelle V aufgeführten Im-Zyklus und lOmal η Schritte sind möglich durch die pulse mit Hilfe der Eingangssignal Pl bis PlO und Verwendung eines n-Zahlensystemzählers nach dieser 0 bis 9ff. Diese (in der Tabelle V aufgeführten) Im-Erfindung. Bei den beschriebenen Ausführungsfonnen pulse werden dem Antriebsstromicreis als Steuerist eine Erregersteuerschaltung 4 vorgesehen, die einen io signale für die Phasen A bis E zugeführt.
Vorwärts-Befehlsimpuls CWl und einen Rückwärts- Fig. HA stellt eine auf F i g. 9A basierende Befehlsimpuls CCWl empfängt, Erregersteuersignale Schaltung dar, bei der unter Verwendung eines Zente- ESA bis ESE erzeugt und die zu erregenden Wick- simalzählers als umkehrbarer Zähler 18 und einer hingen auswählt. F ig. 9A zeigt eine weitere er- wechselweisen Dreiphasen/Zweiphasen-Erregung der findungsgemäße Ausführungsform, bei der die Er- 15 Fünfphasen-Schrittmotor 100 Schritte pro Zyklus ausregersteuerschaltung 4 entfernt ist. Fig.9B zeigt ein führt. Die durch die Schaltung nach HA bewirkten Beispiel eines Impulsgenerators, wie er bei der An- Erregerzustände entsprechen denen der Funktionsordnung nach F ig. 9 A verwendet werden kann. tabelle II.

Fig. 10 zeigt die Wellenform am Schaltungsausgang F ig. HB stellt eine Schaltung dar, bei der mit

der Schaltung nach Fi g. 9B. 20 Hilfe eines Zentesimalzählers und einer wechsei-

Gemäß F i g. 9A zählt ein umkehrbarer Zähler 18 weisen Einphasen/Zweiphasen-Erregungbei dem Fünf-

die Befehlsimpulse CW bzw. CCW. Diese Zählung phasen-Schrittmotor 100 Schritte erzielt werden. Die

wird von einem Dekodierer 20, der in einem Impuls- Erregungszustände sind in Tabelle V angegeben,

modulator 19 enthalten ist, umgesetzt. Jeder der Aus- Tabelle VI stellt die Erregerzustände für einen

gänge 0, 1, 2, ... 9, 00, 10, ... 80, 90 kann erregt 25 Fünfphasen-Schrittmotor mit 100 Schritten dar, bei

werden. Die Signale dieser Ausgänge und die Reihe dem ein Zentesimalzähler verwendet ist und eine

der Ausgangsimpulse Pl, P2, ... PlO des Impuls- maximale 1,1-Phasenerregung vorliegt. Unter einer

generators 22 werden einer Gatterschaltung 21 zu- maximalen 1,1-Phasenerregung wird folgendes ver-

gefihrt. Der Impulsgenerator 22 besteht aus dem standen.

Oszillator 13, dem Binärzähler 15 und dem Deko- 30 Beim Schrittimpuls »0« ist gemäß Tabelle VI nur dlerer 16 der Schaltung nach F ig. 6. Der Oszilla- die Phase A erregt, d.h., es liegt eine vollständige tor 13 erzeugt Impulse PT einer vorgegebenen Periode Einphasen-Erregung vor. Beim Schrittimpuls 1 ist die (c'ie Impulse PT entsprechen den Impulsen To der Phase A voll erregt und die Phase i? abwechselnd Schalung nach F ig. 6), der Binärzähler 15 ist als erregt und nicht erregt. Das Verhältnis der Erregungsaus vier Flip-Flops bestehender Dezimalzähler aus- 35 zeit zur Nichterregungszeit ist 1: 9, so daß die Phasen rehildet und zählt die Impulse PT. Wenn wir den A und B gleichzeitig nur während 1/10 der Gesamtzeit 'o^ischen Ausgängen der Setzseiten der jeweiligen erregt sind.

Fiip-Flops des Dezimalzählers 15 die Werte 2°, 2\ Beim Schrittimpuls 2 wird im Zeitverhältnis 9: 1

2², 2³ zuordnen, dann entsprechen die Wellenformen wiederholt eine alternierende Erregung zwischen der

dieser Ausgänge den in F i g. 10 durch 2°, 2\ 2* und 40 Phasen A und B durchgeführt, d. h., es liegt eine Ein-

2³ dargestellten. Die logischen Ausgangssignale 2°, 2\ phasen/Einphasen-Wechselerregung vor. Ähnlich wer-

2², 2³ werden dem Dekodierer 16 zugeführt, der zehn den beim Schrittimpuls 3 die Phase A und die Phase i

Impulse Pl bis PlO erzeugt, deren Periode dem Zehn- wiederholt abwechselnd erregt, wobei in diesem FaI

fachen der Periode der Impulse PT entspricht, die vom das Zeitverhältnis 9 : 2 beträgt. Dies bedeutet jedoch

Oszillator 13 geliefert werden und deren Impuls- 45 daß während V10 der Zeit die Phase A und die Phase 1

breite abhängig vom Inhalt des Dezimalzählers 15 gleichzeitig erregt sind. Danach wiederholt sich ein«

moduliert ist. Die Impulse Pl bis PlO können im ähnliche Erregung. Es läßt sich deshalb das Ver

Dekodierer 16 durch eine logische Schaltung erhalten hältnis der Zweiphasen-Erregungsperioden als λ- : j

werden, die die logischen Signale 2°, 2¹, 2², 2³ ver- bezeichnen, wobei χ und y ganze Zahlen sind, wem

wendet und die folgenden Gleichungen erfüllt: 50 diese Erregung definiert wird als (x 4- j)/10-Phasen

erregung. Die in Tabelle VI dargestellte Erregunj

Pl — 2° -1^l ·1² ·1³ kann dann bestimmt werden als maximale 1,1-Phasen

P2 = 2¹ -I² erregung.

P3 = 2° · 2¹ Ό¹ -T³ 4- 2¹ -"2^s Tabelle VII stellt die Erregung eines Fünfphasen

P4 _ 2« ' ' ' ⁵⁵ Schrittmotors mit 100 Schritten unter Verwendunj

P5 == 2² 4- 2~° · 2^{3 emes} Zentesimalzählers dar. Es liegt eine maximal·

pg_-j_a 2,1-Phasenerregung vor. Drücken wir nämlich da

ρη H 2² 4- 2³ 4-T⁰ · 2"¹ ·Τ² -"Σ³ Verhältnis der Erregerzeiten der drei Phasen durc!

P8 = I¹ 4- 2² · · · x:y:z aus, wobei x, y und ζ ganze Zahlen bedeuten

pg Z-yo 1 2¹ 1 2² 4- 2^{3 6o} dann ^la^^{1 s}'^ch d'^e Erregung definieren als maximal

P10~= 0 (stets logische »0«) ^(x + ^y + z)/10-Phasenerregung. Es handelt sich als,

^v a / bei der in Tabelle VII angegebener. Erregungsart uii

üne maximale 2,1-Phasenerregung.

Die Gatterschaltung 21 erzeugt mittels des in Die Funktionstabelle VIII veranschaulicht die Er

Fig.9C dargestellten logischen Schaltkreises eine 65 regungszustände eines Fünfphasen-Sclirittmotors mi

Impulsfolge für die Ansteuerung der Phasen A bis E 100 Schritten für einen anderen Fall, vobei Zentesi

des Schrittmotors. Der logische Schaltkreis nach malzähler verwendet ist. Es liegt hier eine maximal·

Fiß.9C enthält eine Gruppe von NAND-Gattern 2,5-Phasenerregung vor.

21 ^J 22

Tabelle V

Schritt- ESA ESB ESC ESD ESE Schritt- ESA ESB ESC ESD ESE

impuls ^imP^uls

O	10	10	0	0	0	51	0	0	0	10	1
1	9	10	0	0	0	52	0	0	0	10	2
2	8	10	0	0	0	53	0	0	0	10	3
3	7	10	0	0	0	54	0	0	0	10	4
4	6	10	0	0	0	55	0	0	0	10	5
5	5	10	0	0	0	56	0	0	0	10	6
6	4	10	0	0	0	57	0	0	0	10	7
7	3	10	0	0	0	58	0	0	0	10	8
8	2	10	0	0	0	59	0	0	0	10	9
9	1	10	0	0	0	60	0	0	0	10	10
10	0	10	0	0	0	61	0	0	0	9	10
11	0	10	1	0	0	62	0	0	0	8	10
12	0	10	2	0	0	63	0	0	0	7	10
13	0	10	3	0	0	64	0	0	0	6	10
14	0	10	4	0	0	65	0	0	0	5	10
15	0	10	5	0	0	66	0	0	0	4	10
16	0	10	6	0	0	67	0	0	0	3	10
17	0	10	7	0	0	68	0	0	0	2	10
18	0	10	8	0	0	69	0	0	0	1	10
19	0	10	9	0	0	70	0	0	0	0	10
20	0	10	10	0	0	71	1	0	0	0	10
21	0	9	10	0	0	72	2	0	0	0	10
22	0	8	10	0	0	73	3	0	0	0	10
23	0	7	10	0	0	74	4	0	0	0	10
24	0	6	10	0	0	75	5	0	0	0	10
25	0	5	10	0	0	76	6	0	0	0	10
26	0	4	10	0	0	77	7	0	0	0	10
27	0	3	10	0	0	78	8	0	0	0	10
28	0	2	10	0	0	79	9	0	0	0	10
29	0	1	10	0	0	80	10	0	0	0	10
30	0	0	10	0	0	81	10	0	0	0	9
31	0	0	10	1	0	82	10	0	0	0	8
32	0	0	10	2	0	83	10	0	0	0	7
33	0	0	10	3	0	84	10	0	0	0	6
34	0	0	10	4	0	85	10	0	0	0	5
35	O	0	10	5	0	86	10	0	0	0	4
36	0	0	10	6	0	87	10	0	0	0	3
37	0	0	10	7	0	88	10	0	0	0	2
38	0	0	10	8	0	89	10	0	0	0	1
39	0	0	10	9	0	90	10	0	0	0	0
40	0	0	10	10	0	91	10	1	0	0	0
41	0	0	9	10	0	92	10	2	0	0	0
42	0	0	8	10	0	93	10	3	0	0	0
43	0	0	7	10	0	94	10	4	0	0	0
44	0	0	6	10	0	95	10	5	0	0	0
45	0	0	5	10	0	96	10	6	0	0	0
46	0	0	4	10	0	97	10	7	0	0	0
47	0	O	3	10	0	98	10	8	0	0	0
48	0	0	2	10	0	99	10	9	0	0	0
49	0	0	1	10	0	100	10	10	0	0	0
50	0	0	O	10	0

Tabelle VI

23

24

Schrittimpuls

ESA

ESB

ESC

ESD

ESE

Schrittimpuls.

ESB

ESC

ESD

O	10	0	0	0	0	51	0	0	5	6	0	I
1	10	1	0	0	0	52	0	0	4	6	0
2	9	1	0	0	0	53	0	0	4	7	0
3	9	2	0	0	0	54	0	0	3	7	0
4	8	2	0	0	0	55	0	0	3	8	0
5	8	3	0	0	0	56	0	0	2	8	0
; 6	7	3	0	0	0	57	0	0	2	9	0
' 7	7	4	0	0	0	58	0	0	1	9	0
\ 8	6	4	0	0	0	59	0	0	1	10	0
f 9	6	5	0	0	0	60	0	0	0	10	0
I 10	5	5	0	0	0	61	0	0	0	10	1
! li	5	6	0	0	0	62	0	0	0	9	1
ί 12	4	6	0	0	0	63	0	0	0	9	2
i i3	4	7	0	0	0	64	0	0	0	8	2
! 14	3	7	0	0	0	65	0	0	0	8	3
; 15	3	8	ΰ	0	0	66	0	0	0	7	3
i 16	2	8	0	0	0	67	0	0	0	7	4
: 17	2	9	0	0	0	68	0	0	0	6	4
i 18	1	9	0	0	0	69	0	0	0	6	5
19	1	10	0	0	0	70	0	0	0	5	5
20	0	10	0	0	0	71	0	0	0	5	6
ί 21	0	10	1	0	0	72	0	0	0	4	6
I 22	0	9	1	0	0	73	0	0	0	4	7
S 23	0	9	2	0	0	74	0	0	0	3	7
I 24	0	8	2	0	0	75	0	0	0	3	8
, 25	0	8	3	0	0	76	O	0	O	2	8
I 26	0	7	3	0	0	77	0	O	0	2	9
I 27	0	7	4	0	0	78	0	0	0	1	9
I 28	0	6	4	0	0	79	0	0	0	1	10
I 29	0	6	5	0	0	80	0	0	0	0	IC
! 30	0	5	5	0	0	81	1	0	0	0	IC
\ 31	0	5	6	0	0	82	1	0	0	0	S
I 32	0	4	6	0	0	83	2	0	0	0	S
1 33	0	4	7	0	0	84	2	0	0	0	ί
] 34	O	3	7	0	Cl	85	3	0	0	0	ι
ϊ 35	O	3	8	0	0	86	3	0	0	0	•
I 36	0	2	8	0	0	87	4	0	0	0	•
1 37	O	2	9	0	0	88	4	0	0	0	(
I 38	O	1	9	0	0	89	5	0	0	0	(
j 39	0	1	10	O	0	90	5	0	0	0
f 40	0	0	10	0	0	91	6	0	0	0
1 41	0	0	10	1	0	°2	6	0	0	0
ί 42	O	0	9	1	0	93	7	0	0	0
I 43	0	0	9	2	0	94	7	0	0	0
I 44	0	0	8	2	0	95	8	0	0	0
1 45	0	0	8	3	0	96	8	0	O	0
3 46	0	0	7	3	0	97	9	0	0	0
ϊ 47	O	0	7	4	0	98	9	0	0	0
I 48	O	0	6	4	0	99	10	O	0	0
ΐ 49	0	0	6	5	i.	100	10	0	0	0
i 50	0	0	5	5	0

709

Tabelle VII

Schritt- ESA ESB ESC ESD ESE Schritt- ESA ES3 ESC ESD ESE

^lmP^uls impuls

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

10	10	0	0	0	51	0	0	5	10	6
10	10	1	0	0	52	0	0	5	10	7
9	10	1	0	0	53	0	0	5	10	8
9	10	2	0	0	54	0	0	5	10	9
8	10	2	0	0	55	0	0	5	10	10
8	10	3	0	0	56	0	0	4	10	10
7	10	3	0	0	57	0	0	3	10	10
7	10	4	0	0	58	0	0	2	10	10
6	10	4	0	0	59	0	0	1	10	10
6	10	5	0	0	60	0	0	0	10	10
5	10	5	0	0	61	1	0	0	10	10
5	10	6	0	0	62	2	0	0	10	10
4	10	6	0	0	63	3	0	0	10	10
4	10	7	0	0	64	4	0	0	10	10
3	10	7	0	0	65	5	0	0	10	10
3	10	8	0	0	66	5	0	0	9	10
2	10	8	0	0	67	5	0	0	8	10
2	10	9	0	0	68	5	0	0	7	10
1	10	9	0	0	69	5	0	0	6	10
1	10	10	0	0	70	5	0	0	5	10
0	10	10	0	0	71	6	0	0	5	10
0	10	10	1	0	72	7	0	0	5	10
0	9	10	1	0	73	8	0	0	5	10
0	9	10	2	0	74	9	0	0	5	10
0	8	10		0	75	10	0	O	5	10
0	8	10	3	0	76	10	0	0	4	10
0	7	10	3	0	77	10	0	0	3	10
0	7	10	4	0	78	10	0	0	2	10
0	6	10	4	0	79	10	0	0	1	10
0	6	10	5	0	80	10	0	0	0	10
0	5	10	5	0	81	10	1	0	0	10
0	5	10	6	0	82	10	2	0	0	10
0	4	10	6	0	83	10	3	0	0	10
0	4	10	7	0	84	10	4	0	0	10
0	3	10	7	0	85	10	5	0	0	10
0	3	10	8	0	86	10	5	0	0	9
0	2	10	8	0	87	10	5	0	0	8
0	2	10	9	0	88	10	5	0	0	7
0	1	10	9	0	89	10	5	0	0	6
0	1	10	10	0	90	10	5	0	0	5
0	O	10	10	0	91	10	6	0	0	5
0	0	10	10	1	92	10	7	0	0	5
0	0	9	10	1	93	10	8	0	0	5
0	0	9	10	2	94	10	9	0	0	5
0	0	8	10	2	95	10	10	0	0	S
0	0	8	10	3	96	10	10	0	0	4
0	0	7	10	3	97	10	10	0	0	3
0	0	7	10	4	98	10	10	0	0	2
0	0	6	10	4	99	10	10	0	0	1
0	0	6	10	5	100	10	10	0	0	0
0	0	5	10	5

27 28

Tabelle	VIII	ESB	ESC	ESD	ESE	Schritt	ESA	ESB	ESC	ESD	ESE
Schritt	ESA					impuls
impuls		10	0	0	0	51	0	0	5	10	6
O	10	10	1	0	0	52	0	0	4	10	6
1	10	10	2	0	0	53	0	0	4	10	7
2	10	10	3	0	0	54	0	0	3	10	7
3	10	10	4	0	0	55	0	0	3	10	8
4	10	10	5	0	0	56	0	0	2	10	8
5	10	10	5	0	0	57	0	0	2	10	9
6	9	10	5	0	0	58	0	0	1	10	9
7	8	10	5	0	0	59	0	0	1	10	10
8	7	10	5	0	0	60	0	0	0	10	10
9	6	10	5	0	0	61	1	0	0	10	10
10	5	10	6	0	0	62	1	0	0	9	10
11	5	10	7	0	0	63	2	0	0	9	10
12	5	10	8	0	0	64	2	0	0	8	10
13	5	10	9	0	0	65	3	0	0	8	10
14	5	10	10	0	0	66	3	0	0	7	10
15	5	10	10	0	0	67	4	0	0	7	10
16	4	10	10	0	0	68	4	0	0	6	10
17	3	10	10	0	0	69	5	0	0	6	10
18	2	10	10	0	0	70	5	0	0	5	10
19	1	10	10	0	0	71	6	0	0	5	10
20	0	10	10	1	0	72	6	0	0	4	10
21	0	10	10	2	0	73	7	0	0	4	10
22	0	10	10	3	0	74	7	0	0	3	10
23	0	10	10	4	0	75	8	0	0	3	10
24	0	10	10	5	0	76	8	0	0	2	10
25	0	9	10	5	0	77	9	0	0	2	10
26	0	8	10	5	0	78	9	0	0	t-H	10
27	0	7	10	5	0	79	10	O	0	1	10
28	0	6	10	5	0	80	10	0	0	0	10
29	O	5	10	5	0	81	10	1	0	0	10
30	0	5	10	6	0	82	10	1	0	0	9
31	0	5	10	7	0	83	10	2	0	0	9
32	0	5	10	8	0	84	10	2	0	0	8
33	0	5	10	9	O	85	10	3	O	0	8
I 34	O	5	10	10	0	86	10	3	0	0	7
; 35	O	4	10	10	0	87	10	4	0	0	7
I 36	0	3	10	10	0	88	10	4	0	0	6
I 37	0	2	10	10	0	89	10	5	0	0	6
\ 38	0	1	10	10	0	90	10	5	0	0	5
I 39	O	0	10	10	0	91	10	6	0	0	5
I 40	0	0	10	10	1	92	10	6	0	0	4
1 41	0	0	10	10	2	93	10	7	0	0	4
j 42	0	0	10	10	3	94	10	7	0	0	3
I 43	0	O	10	10	4	95	10	8	0	0	3
* 44	0	0	10	10	5	96	10	8	0	0	2
! 45	0	O	9	10	5	97	10	9	0	0	L,
ί 46	0	0	8	10	5	98	10	9	0	0	1
j 47	O	.0	7	10	5	99	10	10	0	0	1
I 48	0	0	6	10	5	100	10	10	0	0	0
1 49	O	0	5	10	5
	η

Die Tabellen VI bis VIII entsprechen Schaltungen, wobei die gestrichelte Kurve den Fall des konven-

die den gleichen Aufbau wie die Schaltung nach tionellen Systems und die ausgezogene Kurve den

Fig. 11B besitzen. Bei einem fünfphasigen Schritt- Fall vorliegender Erfindung darstellt. F·ι g. 13 zeigt

motor wird hierbei das maximale Diehmoment bei deutlich, daß die Schnttbewegung nach dem erfin-

der2,5fachen Phasenerregung erreicht. 5 dungsgemäßen System aus einer Folge sehr kleiner

In dem Beispiel nach F i g. 9A besitzt das Schritt- Schritte besteht und der Bewegung eines Gleichstrom-

motor-Ansteuergerät eine multistabile Erregerschal- motors sehr ähnlich ist. Hierdurch wird ein ruhiger

tung26, um einen vorbestimmten Steuerimpuls zu Gang und ein genaues Arbeiten erreicht,

erzeugen. Diese multistabil Erregerschaltung 26 hat Fig. 14 stellt die Ansprechcharakteristik des

jedoch einen sehr komplexen Aufbau. Die Kosten io Schrittmotors dar, wobei auf der Abszisse die Zeit

sind sehr hoch. In diesem Fall ist es bequem und üb- und auf der Ordinate der Winkelschntt abgetragen

lieh, eine Speicherschaltung für den Antrieb des ist. Wie die gestrichelte Linie zeigt, entsteht beim

Schrittmotors zu benutzen. Die Speicherschaltung konventionellen System eine Schwingung großer

kann eine Folge von Erregungszuständen des Schritt- Amplitude, bevor ein stabiler Zustand eintritt, und es

motors speichern. Fig. 12 zeigt ein Ausführungs- 15 vergeht eine verhältnismäßig lange Zeit, bis die

beispiel hierfür. Schwingung ausreichend gedämpft ist. Wie die aus-

Gemäß F ig. 12 zählt ein Befehlszähler 27 einen gezogene Linie zeigt, ist bei der vorliegenden Er-

Eingangstaktimpuls CL, und der Ausgang des Be- findung jeder Schritt sehr klein und wird nicht von

fehlszählers27 ist mit einem Befehlszeichengenerator 28 einer Schwingung begleitet. Die Schrittwinkeländerung

verbunden. Das Befehlszeichcn T₁, des Befehlszeichen·· ao verlauf· stetig.

generators 28 wird einer Rechenschaltung 29, einer In F i g. 15 ist die Drehmomentcharakteristik dar-

Scbreibsteuerschaltung 30, einer Gedächtnisschaltung gestellt. Auf der Abszisse ist die Pulsfolgefrequenz

31 und einem Reihen-Parallel-Umsetzer 32 zugeführt. und auf der Ordinate das Drehmoment aufge-

Das Gedächtnis 31 speichert weitere Befehlsinfor- tragen.

mationen, und durch das Befehlszeichen T_n des Be- »5 Die ausgezogene Kurve zeigt den Fall der vorliegenden fehlszeichengenerators 28 werden alle Adressen des Erfindung. Die gestrichelte Kurve die konventionelle Gedächtnisses abgefragt, und der Inhalt des Gedächt- Lösung. Dabei gilt die obere Zeile der Abszissennisses wird der Reihenfolge nach abgerufen. Die beschriftung für die Pulszahl nach der konventionellen abgerufene Information A_n wird dem Reihen-Parallel- Methode, die untere Zeile für die vorliegende ErUmsetzer 32, der Reihenschaltung 29 und der Schreib- 30 findung. Bei dem erfindungsgemäßen Beispiel entsteuerschaltung 30 zugeführt. Die Informationen A_n, spricht die Schrittweite pro 10 Impulsen der Schrittdie der Reihe nach gelesen werden, werden durch den weite pro einem Impuls bei der konventionellen Reihen-Parallel-Umsetzer in Parallel befehle umge- Methode. Wie das Schaubild deutlich erkennen läßt, wandelt, und diere Parallelbefehle über einen mit erfährt das abgegebene Drehmoment bei der voreiner elektrostatischen Abschirmung versehenen Trans- 35 liegenden Erfindung gegenüber der konventionellen formator 33 auf die Ansteuerelemente A1PD ~DSPD Methode keine Veränderung.

des Schrittmotors PM_a~PMd gegeben. Jedem Schritt- Nach F i g. 6 werden der Befel lsimnuls CW od motor ist die jeweilige Erregerspule AIL~ASL, CC<V und der Ausgangsimpuls des Dekodierers B\L~BSL, C1L~D5L zugeordnet. Die Steuer- Cl ~C10im AND3-GatUr logisch verarbeitet. Werden information für die Vorwärtsbewegung +A ~-\-D 4° der Befehlsimpuls und der Ausgangsimpuls der und für die Rückwärtsbewegung — A ~—£) jedes Gatterschaltung nicht synchronisiert, so wird der Schrittmotors, ferner die Ergebnisse der Rechen- Erregerstrom des Schrittmotors manchmal groß und schaltung 29 werden in eine Schreibsteuerschaltung 30 manchmal klein. Wird der Schrittmotor im hohen eingegeben und durch ein Schreibsignal WP in die Drehzahlbereich gefahren, so wird diese Erscheinung vorbestimmte Position des Gedächtnisses 31 ein- 45 bedeutsam, denn das Drehmoment nimmt ab, und geschrieben. Bei der Verwendung von fünf Impulsen im hohen Drehzahlbereich werden Schwingungen besteht das Gedächtnis 31 aus fünf Schieberegistern, erzeugt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden die und die verschobenen Signale gelangen über den Befehlsimpulse CW bzw. CCW aus der ODER-Reihen-Parallel-Umsetzer 32 und den Transformator Schaltung OR6 eliminiert, und der Binärzähler 15 33 zu den Ansteuerelementen A\PD~D5PD. Ferner 50 wird in die Ausgangslage zurückgestellt. Das Resultat werden die Signale, die auf jedem Schieberegister ist, wie F i g. 16 zeigt, eine Ausrichtung der Vorderabgerufen verden, über die Rechenschaltung 29 und flanken der Ausgangsimpulse der Dekodierer Cl bis die Schreibsteuerschaltung 30 in ein weiteres Schiebe- Cn in einer Linie und eine Synchronisation mit den register geschrieben, um damit die obenerwähnte Befehlsimpulsen C W bzw. CCW. Das in F ig. 16 wechselweise Zweiphasen/Dreiphasen-Erregung aus- 55 dargestellte Impulsdiagramm wird durch eine Schalzuführen. Demzufolge wird zurr Beispiel die Erregung tung erhalten, bei der der Dezimalzähler als Binärdes Schrittmotors entsprechend der in Tabelle 1 zähler 15 entsprechend F i g. 6 verwendet wird, und angegebenen Folge gesteuert. Das Gedächtnis 31 der Zähler jeweils dann zurückgestellt wird, wenn er arbeitet als Gemeinschaftsschaltung für eine Vielzahl zehn der Eingangsimpulse To gezählt hat. Andererseits von Schrittmotoren PM„ ~PMa; es kann aus ein- 60 ist auch der /i-Zahlensystemzähler 3 als Dezimalfachen Elementen, wie Schieberegistern aufgebaut sein zähler ausgebildet. Durch Anwendung der beschrie- und ist so vorteilhaft bei vielen Schrittmotoren an- benen Synchronisation werden die in den Ausgangszuwenden, leitungen 1 bis η des n-Zahlensystemzählers 3 auf-

Im folgenden wird das Ergebnis eines Versuchs dar- tretenden logischen Ausgangssignale und die Impulsgestellt, bei dem ein Schrittmotor entsprechend der 65 folgen Cl bis C// synchronisiert, und es wird hiervor'iegenden Erfindung angesteuert wird. F ig. 13 durch ein Schwingen des Erregerstroms vermieden, stellt ein Diagramm dar, das die Beziehung zwischen Wenn der Binärzähler 15 nicht durch die Befehlsder Anzahl der Schritte und dem Drehwinkel zeigt, impulse CW bzw. CCW zurückgestellt wird, tritt

31

Il

iämlich das folgende Phänomen auf. Nehmen wir an, gleich der Zeitdauer bis zum Schnittpunkt zwischen laß der Inhalt des H-Zahlensystemzählers dem der Geraden Il und der Linie C5 ist, und in ähnlicher Wert »1« entspricht, und der Schrittmotor in der Weise zeigt die Gerade /3, daß die Periode des Be-Weise angetrieben wird, daß wiederholt die drei fehlsimpulses gleich der Zeitdauer bis zum Schnitt-Phasen A, B, C und die zwei Phasen B, C in einem 5 punkt zwischen der Geraden /3 und der Linie Cl ist. ZeitveiMltnis erregt werden, das dem Tastveihältnis Im unteren Geschwindigkeitsbereich wird die Gerade, der Wellenform Cl der Fig. 16 entspricht, dann z.B. /1, also von keiner der die Impulse Cl bis C9 nimmt der Schrittmotor eine Lage ein, die um ein darstellenden Linien geschnitten, und es kann und Zehntel von der stabilen Lage der Dreiphasen-Erre- soll die Impulsrückstellung wie oben beschrieben ergung A, B, C in Richtung der stabilen Lage der Zwei- io folgen, und die Erregung des Schrittmotors z. B. phasen-Erregung B, C verschoben ist. Wenn bei u:eser gemäß Tabelle II ablaufen. Im höheren Geschwindig-Annahme ein Befehlsimpuls CW in dem mittleren keitsbereich wird jedoch die Gerade, z. B. die Ge-Bereich zwischen zwei Impulsen der Impulsfolge Cl rade Il oder /3, von dem Abschnitt CS, der eine erzeugt wird, also z. B. an der Stelle, wo der Inhalt mittlere Impulsbreite darstellt, bzw. von dem Abdes Binärzählers 15 den Wert 3 aufweist, dann wird 15 schnitt Cl geschnitten, und es erfolgt in diesem Zeitder Inhalt des «-Zahlensystemzählers 3 sofort zu »2« punkt die Rückstellung. Die Folge ist, daß für größere und der Schrittmotor wiederholt die Dreiphasen- Impulsbreiten, als sie den angegebenen Impulsen Erregung A, B, C und die Zweiphasen-Erregung B, C entsprechen, eine volle Erregung auftritt, und die in einem Zeitverhältnis, das dem Tastverhältnis der wechselweise Zweiphasen/Dreiphasen-Erregung in eine Impulsfolge Cl entspricht, bis der nächste Befehls- 10 Dreiphasen-Erregung übergeht. Zur Vermeidung dieser impuls CW erzeugt wird. Im Hinblick auf den Über- Erscheinung wird, wie F i g. 18 B z. B. für den Imgang von der Impulsfolge Cl zur Impulsfolge Cl puls C5 zeigt, die Rückstellung für einen Impuls mit erscheint jedoch, da der Inhalt des Binärzählers 15 größerer Breite als C5 vorgenommen und für alle den Wert »3« aufweist, die Impulsfolge Cl tatsächlich, anderen Impulse, deren Impulsbreite nicht größer vienn sieben Impulse im Oszillator 13 erzeugt worden 25 ist, erfolgt eine Voreinstellung auf den numerischen sind, nachdem der Befehlsimpuls CW eingetroffen ist. Wert 5. Das heißt, wenn die Folgefrequenz der Be-Ls tritt demzufolge im Übergang von der Impuls- Befehlsimpulse CW bzw. CCW groß ist und der folge Cl auf die Impulsfolge Cl eine Zeitverzögerung Inhalt des /i-Zahlensystemzählers 3 nach F ig. 6 auf, und der Erregerstrom sowie das Drehmoment kleiner als »5« ist, wird der Inhalt des Binärzählers 15 des Schrittmotors nehmen zufolge dieser Zeitver- 30 jedesmal, wenn ein Befehlsimpuls CW bzw. CCW einzögerung ab. Da die Perioden der Impulsfolgen Cl trifft, auf »5« voreingestellt. Ist der Inhalt des n-Zahlenbis Cn konstant sind, ruft die Zeitverzögerung des Systemzählers 15 größer als »5«, wird der Inhalt des Schrittmotors eine unerwünschte Schwingung hervor, Binärzählers 15 jedesmal zurückgestellt, wenn ein wenn die Folgefrequenz der Befehlsimpulse CW, CCW Eingangsimpuls CW bzw. CCW eintrifft. Wenn der größer ist. 35 Inhalt des M-Zahlensystemzählers 3 kleiner als »5« ist,

In F i g. 17 ist der Unterschied in der Charakteristik wird eine der Impulsfolgen im UND-Gatter AND3 für den Fall der Synchronisation und den Fall der ausgewählt. Da der Inhalt des Binärzählers 15 auf Nicht-Synchronisation der Schaltung nach F ig. 6 »5« voreingestellt ist, wird jedesmal, wenn ein Bedargestellt. Auf der Ordinate ist das Abtriebsdreh- fehlsimpuls CW bzw. CCW eintrifft, die vom Oszillamoment und auf der Abszisse die Impulsfrequenz 40 tor 13 gelieferte Impulsfolge To von »5« an aufwärts aufgetragen. Wie das Schaubild zeigt, wird das größere gezählt. Als Folge hiervon sind die durch das Gatter Abtriebsdrehmoment bei Anwendung der Synchroni- AND3 ausgewählten Impulse Cl bis C5 stets »AUS«, sation erreicht. und es wird demzufolge kein Signal VPP bzw. VNP

Wenn jedoch die erwähnte Rückstellung jedesmal erzeugt. Die Folge davon ist, daß sich der Schrittbei Anliegen des Eingangsschrittimpulses erfolgt, so 45 motor in einer exakten Dreiphasen-Erregung A, B, C wird klar, daß im hohen Drehzahlbereich die wechsel- befindet. Wird jedoch der Inhalt des n-Zi hlensystemweise Zweiphasen/Dreiphasen-Erregung z. B. in eine zählers 3 größer als »5«, dann wird durch das UND-Dreiphasen-Erregung übergeht und dabei der Wir- Gatter AND3 einer der Impulse C6 bis ClO auskungsgrad und das Ansprechverhalten leiden. Diese gewählt, und der Inhalt des Binärzählers 15 wird bei Erscheinung kann wie folgt erklärt werden. 50 jedem eintreffenden Befehlsimpuls Cif bzw. CCW

F i g. 18 A stellt die Beziehung zwischen der Impuls- zurückgestellt. Der Binärzähler 15 zählt die vom breite der Impulsfolge Cl bis ClO des Dekodierers Oszillator 13 gelieferten Impulse To von »0« an auf- und der Periode der Befehlsimpulse CW bzw. CCW wärts, und deshalb wird der Ausgang des Gatters dar. Die Periode der Befehlsimpulse wird hierbei AND3 stets zu »1«. Es wird der Impuls VPP erzeugt, dargestellt durch den Schnittpunkt der Geraden /1 55 und der Erregungszustand wird zu einer exakten bis /3 mit einer der Linien, die die Impulsbreite der Zweiphasen-Erregung B, C. In ähnlicher Weise wiederImpulse Cl bis ClO veranschaulichen. Da die Ge- holt sich der Erregungszustand. Wie oben erwähnt, rade /1 keine der Linien schneidet, die die Impuls- wird die Funktionstabelle II für die Erregung in breite der Impulse Cl bis ClO veranschaulichen, Tabelle VIII geändert. Damit kann die wechselweise bedeutet dies, daß die Periode der Befehlsimpulse 60 Dreiphasen/Zweiphasen-Erregung aufrechterhalten länger ist als die der Impulse Cl bis ClO. Die Ge- werden. Tabelle VIII enthält nur Ausschnitte aus rade/2 zeigt, daß die Periode der Befehlsimpulse Tabelle U. Die übrigen Teile sind ähnlich.

Hierzu 22 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Mehrphasenschrittmotors, dessen Rotor in Teilschritten durch aufeinanderfolgende gleichzeitige Einschaltung von gleichen oder unterschiedlichen Erregerzuständen in mehreren Wicklungen des Stators bewegt wird, wobei die Teilschritte zwischen den durch die Anzahl der Phasen und Zähne pro Phase bestimmten Schrittstellungen Hegen, d adurch gekennzeichnet, daß durch die Erregerzustände eine Folge von abwechselnden Vorwärts- und Rückwärtsschritten jeweils während des ganzen zwischen zwei Befehlsimpulsen liegenden Zeitintervalls erzeugt wird, wobei die Einschaltzeiten der die Vorwärts- und die Rückwärtsschritte bestimmenden Erregerzustände während eines Zeitintervalls in einem festen Verhältnis zueinander stehen, das nach jedem weiteren Fortschaltimpuls schrittweise durch Veränderung dessen Zählers und Nenners jeweils um den gleichen Betrag mit umgekehrten Vorzeichen verändert wird.

   2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer mehrere gleichzeitig zu erregende Wicklungen des Schrittmotors auswählenden Erregersteuerschaltung, wobei die Auswahl abhängig von Befehlsimpulsen erfolgt, die von einem numerischen Steuergerät zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen das numerische Steuergerät (1) und die Erregersteuerschaltung (4) für die Wicklungen (WA bis WE) eine Schrittgebereinheit (3, 12, 13, dieren des Zählinhaltes und einer an den Dekodierer (20) und den Impulsgenerator (22) angeschlossenen Gatterschaltung (21), die mehrere der gleichzeitig zu erregenden Wicklungen {WA bis WE) des Schrittmotors auswählt und die befehlsimpulsmodulierten Signale (P 1, Pl, ... P 10) den ausgewählten Wicklungen abhängig vom Inhalt des Zählers (18) zuführt (F i g. 9A).

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (12, 22) einen Oszillator (13, 23) enthält, der Impulse (To, PT) erzeugt, einen Zähler (15, 24), der diese Impulse zahlt, sowie einen an den Zähler (15, 24) angeschlossenen Dekodierer (16, 25), der befehlsimpulsmodulierte Signale (C 1, C 2, ... Cn; Pl, P2, ...PlO) mit konstanter Periode und verschiedenen Impulsbreiten erzeugt, und daß eine Rückstellung des Inhaltes des Zählers (15, 24) jeweils bei Erzeugung eines Befehlsimpulses (CW, CCW) erfolgt (F i g. 6-(I); 9B).