DE2219244A1 - Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors - Google Patents

Description

Dr.-Ing. Wilhelm Mchel
Dipl-Ing. Welding Rsichel

6 Frankfurt a. M. 1
Parksiraßel3

7030

GENERAL ELEOTRIG COMPANY, iMew York, VStA

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors

Die Erfindung bezieht sich auf die Steuerung von Motoren und betrifft insbesondere eine Schaltungsanordnung für die Steuerung eines Schrittmotors, vorzugsweise zum Antrieb eines Lochstreifens bzw» Lochbandes.

Gelochte Bänder sind weitgehend gebräuchlich für die Eingabe von Programmdaten in numerische Steuereinrichtungen. -Diese Bänder haben acht Stellen oder Reihen, in die der Verschlüsselung der Daten dienende Lochungen eingestanzt werden können, während eine neunte Stelle für eine Transport- oder Zahnlochung vorgesehen ist. Je nach den Eigenschaften der numerischen Steuereinrichtung werden die Daten entweder einem Zwischenspeicher für eine spätere Verwendung oder der numerischen Steuerung selbst zur unmittelbaren Beeinflussung der Stellung eines Organs zugeführt .

Die Bewegung des Bandes durch'eine Lese- oder Abtastvorrichtung ist nicht unbedingt kontinuierlich, sondern kann auch mit Unter-· brechungen erfolgen, entweder am Ende eines Programms oder während des Ablaufs eines Programms, und zwar aus einer Mehrzahl von Gründen. Beispielsweise kann ein Gedächtnisspeicher zeitweilig durch Dateneingabe während der Abwicklung eines Programms aufgefüllt werden. Um den Verlust von nachfol-

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genden Daten zu vermeiden, muß das Band angehalten werden, bis der Speicher Raum für diese Daten hat. Bei einem bekannten Bandantrieb wird eine Transportwalze auf einer Seite der Bewegungsbahn des Bandes durch einen Wechselstrommotor kontinuierlich gedreht. Das Band wird durch die Abtasteinrichtung hindurchbewegt, indem eine sich frei drehende Klemmrolle an der anderen Seite des Bandes gegen die Transportwalze gedrückt wird. Die Klemmrolle kann an einem Schwenkarm angebracht sein, dessen Stellung durch eine elektromagnetische Betätigungsvorrichtung gesteuert wird. Infolge der Reibung zwischen der Transportwalze und dem Band wird dieses durch die Abtasteinrichtung gezogen. Wenn das Band gestoppt werden soll, wird die elektromagnetische Betätigungsvorrichtung abgeschaltet und dadurch die Klemmrolle von der Transportwalze gelöst. Bei der Abschaltung des Elektromagneten der Klemmrolle wird gleichzeitig eine elektromagnetische Bremse erregt, die auf einer Seite des Bandes angeordnet ist. Wenn der Elektromagnet der Bremse erregt ist, zieht er einen auf der anderen Seite des Bandes befindlichen Bremsschuh an. Der angezogene Bremsschuh presst das Band gegen das Gehäuse des Bremsmagneten und stoppt dadurch das Band unverzüglich. Die vorbeschriebene mechanische Anordnung ist verwickelt und aufwendig sowie kostspielig in Herstellung und Unterhaltung.

Zur Vereinfachung eines Bandantriebs für eine Abtasteinrichtung kann ein Schrittmotor direkt mit einem Transportrad nach Art eines Kettenrades verbunden werden. Weil der Schrittmotor schnell in Gang gesetzt und gestoppt werden kann, sind Hilfsmittel wie Transportwalzen, Klemmrollen und Bremsen mit· elektromagnetischer Betätigung nicht erforderlich. Die Bandbewegung wird statt dessen mittels einer Steuerschaltung geregelt, die die Erregung der Statorwicklungen des Schrittmotors wechselt, um den Motor schrittweise zu drehen.

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Bei Verwendung eines Schrittmotors für den Antrieb eines Lochstreifens bzw. Lochbandes kann das Problem auftreten, daß der Motor unter gewissen Bedxngungen überlastet sein und den Synchronismus mit den Steuerkommandos verlieren kann. Der Verlust des Gleichlaufs infolge Motorüberlastung kann eintreten, wenn das Band verkringelt ist oder wenn einfach zu viel Band da ist, um den Motor mit stetiger Geschwindigkeit anzutreiben. Wenn ein momentanes Außertrittfallen erfolgt, ist es für den Schrittmotor möglich, das Band einen Schritt rückwärts zu bewegen und dann wieder vorwärts mitzunehmen, sofern das Band wieder frei ist. Der Grund für diese vorübergehende Umkehrung des Bandes läßt sich am besten an einem Beispiel veranschaulichen. Es sei angenommen, daß der Schrittmotor ein Dreiphasenmotor ist, dessen Statorwicklungen in der Reihenfolge 1, 2, 3» 1» 2, 3 usw. erregt werden, wenn der Schrittmotor das Band vorwärts, das heißt in Abtastrichtung antreiben soll. Es sei ferner angenommen, daß das Band sich verklemmt, wenn die erste Statorwicklung des Schrittmotors erregt ist. Bei bekannten Anordnungen wird die Motorsteuerung fortfahren, die Statorwicklungen des angehaltenen Schrittmotors fortlaufend zu erregen. Handelt es sich um die dritte Statorwicklung des Schrittmotors, die erregt wird, wenn das Band später freigegeben wird, kann der Schrittmotor eher einen Schritt rückwärts als zwei Schritte vorwärts ausführen, um den Rotor in Übereinstimmung mit der erregten dritten Wicklung zu bringen.

Als Folge dieser vorübergehenden Bandumkehr wiederholt die Abtastvorrichtung die Ablesung eines einzelnen bereits abgelesenen Zeichens. Die wiederholte Ablesung ein und desselben Zeichens kann die Wirkung haben, daß ein Eingabewert um eine Zehnerpotenz erhöht wird. Zur Erläuterung stelle man sich vor, daß die in das Band eingestanzte Anweisung normalerweise das Werkzeug oder das Werkstück zwei Zoll längs der X-Achse vorrücken läßt. Wenn in dem die Zweizoll-Angabe enthaltenden Datenabschnitt eine Null infolge einer vorübergehenden Bandumkehr zweimal abgelesen wird,

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kann die der Abtastvorrichtung zugeordnete numerische Steuerung den Wert als zwanzig Zoll anstelle von zwei Zoll auffassen. Es ist klar, daß wenn die Werkzeugmaschine versucht, eine Bewegung von zwanzig statt zwei Zoll längs der X-Achse auszuführen, das zu bearbeitende Werkstück und das bearbeitende Werkzeug zerstört werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Außertrittfallen zwischen einem Schrittmotor und der Steuerung für den Motor beim Festhalten des letzteren zu verhindern. Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung für die Steuerung eines Schrittmotors, die nach dem Grundgedanken der Erfindung eine Zähleinrichtung einschließt, die mit den Statorwicklungen des Schrittmotors verbunden ist, und diese fortlaufend erregt, um ein drehendes elektromagnetisches Feld zu erzeugen. Die Zähleinrichtung wird durch eine sich wiederholende Folge von durch einen Impulsgenerator erzeugten Zählimpulsen gespeist. Um einen Verlust des Gleichlaufs zu verhindern, ist der Impulsgenerator mit einer Rückführungs- bzw.' Rückmeldevorrichtung verbunden, die auf die Stellung des gesteuerten Organs, das durch den Schrittmotor angetrieben wird, anspricht. Sofern das gesteuerte Organ durch den Schrittmotor nicht in eine gewünschte Stellung entsprechend dem zuvor erzeugten und über die Zähleinrichtung einwirkenden Impuls fortbewegt wird, unterbindet die Rückmeldevorrichtung die Erzeugung des nächsten Impulses.

Weitere Merkmaie und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung nebst Ansprüchen und den anhängenden Zeichnungen, in denen die Erfindung beispielhaft erläutert und veranschaulicht ist. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein Blockschema eines Antriebs für eine Bandabtasteinrichtung nach der Erfindung;

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Fig. 2 in Aufsicht einen kurzen Abschnitt eines Lochbandes mit der Anordnung der Daten- und Transportlochungen;

Pig. 3 eine Schaltungsanordnung einer bevorzugten Ausführungsform eines Impulsgenerators für den Gegenstand der Erfindung;

Pig. 4 eine Schaltungsanordnung einer bevorzugten Ausführungsform eines Ringzählers für den Gegenstand der Erfindung.

Gemäß Pig. 1 enthält die Anordnung eine Abtastvorrichtung mit'einem Tastkopf 10, der die Lochmuster bzw. Lochkombinationen in einem Lochband 12 abtastet und entsprechende logische Pegelsignale erzeugt. Der Tastkopf 10· kann ein mechanisches Gerät sein, ist jedoch vorwiegend ein fotoelektrisches Gerät, das eine große Anzahl von Signalen je Sekunde zu verarbeiten vermag. Ein fotoelektrischer Tastkopf 10 umfaßt eine Lichtquelle 14 auf der einen Seite des Lochbandes 12 und einen Lichttasteroder Fotozellensatz 16 auf der entgegengesetzten Seite des Lochbandes 12. Die Anzahl der Fotozellen des Satzes 16 ist durch die Anzahl der Lochreihen bzw. Lochspuren in dem Lochband 12 bestimmt. Diese Begriffe sind an Hand von Fig. 2 erläutert, die eine Aufsicht des Lochbandes 12 darstellt. In dem wiedergegebenen Ausschnitt des Bandes sind drei Lochzeilen 18, 20, 22 zu erkennen. Jede Zeile hat acht Stellen, die ausgestanzt werden können, um ein einzelnes Digitalsignal oder Kommando in verschlüsselter Form wiederzugeben. Der Bandtaster enthält Linsenanordnungen (nicht dargestellt), um das von der Lichtquelle ausgesandte Licht zu einem schmalen Lichtstreifen zu bündeln, der auf den Fotozellensatz 16 gerichtet wird. Wenn das Band sich in einer Taststellung befindet, in der der Lichtstreifen auf eine einzige Lochzeile fällt, so bewirkt das

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durch die ausgestanzten Löcher tretende Licht, daß die zugeordneten Fotozellen eine gewisse Spannung erzeugen. Wenn das Licht blockiert wird, weil in einer bestimmten Spur ein Loch fehlt, so erzeugt die dieser Spur zugeordnete Fotozelle eine andere, gewöhnlich niedrigere Spannung. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Spannung, die bei Abtastung eines Loches erzeugt wird, als ein logisches 1-Signal bezeichnet, während die Spannung, die erzeugt wird, wenn kein Loch abgetastet wird, als logisches O-Signal bezeichnet wird.

Jede der Lochzeilen 18, 20, 22 schließt ein Transport- oder Schaltloch 24 ein, das hier zwischen der dritten und vierten Spur liegt. Das Schaltloch 24 nimmt einen Zahn eines Transportoder Kettenrades 26 (Pig. 1) auf, das das Band durch den Bandtaster zieht und dadurch aufeinanderfolgende Lochzeilen in die für die Abtastung geeignete Stellung im Tastkopf bringt. Das Transportrad 26 wird durch einen direkt geschalteten Dreiphasen-Schrittmotor 28 angetrieben, der einen Rotor 30 und einen Stator mit Wicklungen 32, 34, 36 aufweist. Während für jede Phase eine einzige Wicklung gezeigt ist, können die Wicklungen wahrscheinlich über den Umfang des Stators verteilt sein, um die Größe der Motorachritte zu begrenzen. Das eine Ende jeder der Statorwicklungen 32, 34, 36 ist an eine positive Spannungsschiene bzw. -klemme angeschlossen, während das andere Ende jeder Wicklung mit einem Ringzähler 38 verbunden ist. Pur den Dreiphasen-Schrittmotor 28 läuft im Ringzähler 38 eine sich wiederholende dreistufige Zählfolge ab unter dem Einfluß von Impulsen, die von einem impulsgenerator 40 abgegeben werden.

Die Hauptfunktion des Bandtasters besteht darin, Eingabedaten für eine Datenverarbeitungs- bzw. Datenverwendungsvorrichtung zu liefern, die in einem Anwendungafail der Erfindung eine numerische Steuerung 42 sein kann. Logische Pegelsignale zu jeder

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.der acht Lochspuren des Lochbandes 12 werden auf eine numerische Steuerung 42 über ein Kabel 44 übertragen. Die numerische Steuerung steuert ihrerseits das Arbeiten des.Impulsgenerator 40 über einen Anschluß 46. Eine andere Signaleingabe in den Impulsgenerator 40 geht von einem Lichttaster bzw. einer Fotozelle aus, die die Schaltlöcher 24 des Lochbandes 12 abtastet. Das von dieser Fotozelle erzeugte Signal ist ein logisches 1-Signal, jedesmal wenn ein Schaltloch sich in einer Abtaststellung befindet und ein logisches O-Signal, wenn sich kein Schaltloch in einer Abtaststellung befindet, also wenn das Band sich aus einer in die nächste Abtaststellung bewegt. Diese Pegelsignale werden dem Impulsgenerator 40 über einen zweiten Anschluß 48 zugeführt.

Bevor das Arbeitsprinzip des Schrittmotors für den Antrieb des Bandtasters beschrieben wird, ist darauf hinzuweisen, daß das Ausgangssignal der numerischen Steuerung 42 am Anschluß 46 einfach als ein Durchlaß-Sperr-Signal oder Ja-Nein-Signal oder Auf-ZuSignal angesehen werden kann, das angibt, ob die numerische. ' Steuerung 42 zur Aufnahme weiterer Eingabedaten bereit ist. Das Ausgangssignal ändert sich zum Beispiel nicht, wenn das Band festsitzt und bewirkt, daß der Schrittmotor 28 anhält. In der nachfolgenden Beschreibung ist angenommen, daß der Anschluß ein fortgesetztes Bestätigungssignal führt, das bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ein logisches O-Signal ist.

Wenn dem Schrittmotor Leistung zugeführt wird, wird der Ringzähler 38 in eine seiner drei Schaltzustände bzw. Stufen durch die unten beschriebene Auslöseschaltung eingestellt. Je nach der Stufe, in die der Ringzähler eingestellt ist, ist eine der drei Wicklungen 32, 34, 36 des Schrittmotors zwischen die positive Spannungsklemme in Pig. 1 und eine negative Spannungsklemme (nicht dargestellt) gelegt. Das sich ergebende Motordrehmoment wird durch den Rotor 30 auf das Schaltrad 26

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übertragen. Wenn das Band sich zwischen zwei Taststellungen befindet, bewegt das Motordrehmoment das Band in die Taststellung, die durch die erregte Wicklung bestimmt ist. Sobald das Band in die Taststellung bewegt ist, wird das Vorhandensein eines Schaltloches 24 durch die entsprechende Fotozelle abgetastet und ein logisches 1-Signal erzeugt. Dieses Signal wird dem Impulsgenerator 4-0 über den Anschluß 48 zugeführt, um den Impulsgenerator in die Lage zu versetzen, einen Zählwechselimpuls zu erzeugen. Der Zählwechselimpuls veranlaßt den Ringzähler 38, seinen Schaltzustand zu wechseln, was wiederum bewirkt, daß eine andere der Statorwicklungen 32, 34, 36 erregt wird. Infolgedessen dreht sich der Rotor 30 um einen weiteren Schritt um das Band 12t um einen entsprechenden Betrag durch den Bandtaster zu ziehen.

Nachdem auf diese Weise die nächste Lochzeile auf dem Band 12 in eine Taststellung gezogen ist, erscheint ein weiteres logisches 1-Signal am Anschluß 48, was dem Impulsgenerator 40 ermöglicht, einen weiteren Zählwechselimpuls zu erzeugen. Während der Ringzähler 38 seine sich wiederholende Zählfolge durchläuft, wird der Schrittmotor 28 schrittweise gedreht, wobei er das Lochband 12 Zeile auf Zeile durch den Bandtaster zieht. Wenn das Band sich zwischen zwei Taststellungen befindet, geht das Signal am Anschluß 48 in ein logisches O-Signal über. Das O-Signal bewirkt eine Grundstellung des Impulsgenerators 40, so daß dieser einen Impuls erzeugen kann, wenn das Band die nächste Taststellung erreicht. Wenn das Band klemmt, während eine Lochzeile sich in der Taststellung befindet, bleibt das Signal am Anschluß 48 auf einem logischen 1-Pegel und der Impulsgenerator 40 wird nicht in Grundstellung gebracht. Daher wird, solange das Band verklemmt bleibt, vom Impulsgenerator kein weiteres Signal erzeugt und der Ringzähler 38 verharrt in derselben Schaltstufe. Ebenso wird, wenn das Band klemmt, während keine Lochzeile sich in der Taststellung befindet, durch

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das logische O-Signal am Anschluß 48 die Erzeugung von Impulsen im Impulsgenerator 40 unterbunden. Da der Schrittmotor 28 und der Ringzähler 38 zusammenhängen, bleibt der Schrittmotor notwendigerweise in Synchronismus mit den vom Steuerkreis.gegebenen Kommandos. · ·

Zusammenfassend muß der Impulsgenerator 40 durch ein logisches O-Signal eines Schaltloches, das erzeugt wird, wenn eine Lochzeile eine erste Abtaststellung verläßt, in Grundstellung gebracht werden und durch ein logisches 1-Signal eines Schalt^ loches beim Eintritt der nächsten Lochzeile in eine zweite Taststellung ausgelöst werden, bevor der nächste Impuls erzeugt werden kann, der das Band aus der zweiten in eine dritte Taststellung vorantreiben soll. Sofern nicht der Impulsgenerator 40 sowohl in Grundstellung gebracht als auch wieder angefacht wird durch die Bewegung des Bandes, bleibt die Erregung des Schrittmotors 12 unverändert. Es ist ersichtlich, daß der Impulsgenerator 40, der Ringzähler 38 und der Schrittmotor 28 einen geschlossenen Steuerkreis bilden, der durch das Rückmeldesignal am Anschluß 48 vervollständigt wird. Ohne diese Rückmeldung wurden der Impulsgenerator 40 und der Ringzähler 38 ständig Kommandos erteilen, die die Erregung der Statorwicklungen 32, 34, 36 ändern, selbst wenn der Rotor 30 festgehalten würde.

Der schematisch in Pig. 3 dargestellte Impulsgenerator 40 verwendet einen programmierbaren Einansehluß-Transistor 50 (für das in Fig. 3 wiedergegebene Symbol eines "programmable unijunction transistor" und für dessen Beschreibung sei beispielsweise auf das "Semiconductor Handbook", herausgegeben von der General Electric Company, 1971, Seite 702 - 704 verwiesen). Der Transistor 50 hat eine Anodenklemme 52, eine Kathodenklemme 54 und eine Gatterklemme 56. Die Kathodenklemme 54 des Transistors-50 bildet den Ausgang des Impulsgenerators 40. Die Kathodenklemme 54 ist mit einer negativen Spannungsschiene über einen

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Widerstand 58 verbunden. Die Gatterklemme 56 ist über einen Kreis vorgespannt, der eine Reihenschaltung aus einem Y/iderstand 60, einer Kompensationsdiode 62 für Temperaturausgleich nach Belieben, und einen zweiten Widerstand 64 enthält. Die äußeren Enden der Widerstände 60 und 64 liegen an einer positiven bzw. negativen Spannungsklemme. Die Gatterklemme 56 ist an die Verbindung der Diode 62 und des Widerstandes 64 angeschlossen und würde eine Vorspannung erhalten, die durch die Impedanz des Widerstandes 64 relativ zur Gesamtimpedanz von Widerstand 60 und Diode 62 bestimmt ist, wenn keine anderen Eingänge in den Gattervorspannungskreis vorhanden wären. Ein zusätzlicher Eingang zum Gattervorspannungskreis ist jedoch dadurch gegeben, daß der von der numerischen Steuerung 42 ausgehende Anschluß 46 über in leihe geschaltete Dioden 66 an die Verbindung zwischen Widerstand 60 und Diode 62 angeschlossen ist.

Die Spannung zwischen der Anodenklemme 52 und der negativen Spannungsklemme wird durch einen RO-Kreis gesteuert, der einen Widerstand 68, eine Diode 70 und eine Ladung aufnehmenden Kondensator 72 enthält. Das Bandrückmeldesignal wird aus Anschluß 48 dem Anodenvorspannungskreis über eine Rückführung zugeleitet, die einen Kondensator 74 enthält, der zwischen der Anode der Diode 70 und dem Anschluß 48 liegt. Die Rückführung umfaßt ferner eine Diode 76, deren Kathode mit dem Anschluß 48 und deren Anode mit der Anode des Transistors 50 verbunden ist. Der Impulsgenerator 40 kann einen Sperranschluß 78 aufweisen, der mit der Anode des Transistors 50 über eine Diode 80 zu verbinden wäre. Gewöhnlich führt ein Sperranschluß 78 ein logisches 1-Signal, das keine Y/irkung auf das Arbeiten des Impulsgenerators 40 hat. Während des Anlaufs und unter gewissen Störbedingungen wird jedoch durch ein dem Anschluß 78 aufgedrücktes logisches O-Signal die Spannung an der Anodenklemme 52 de3 Transistors 50 auf einer Höhe gehalten, die unter derjenigen liegt, bei der der Transistor 50 leitend wird.

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Der Impulsgenerator 40 arbeitet wie folgt. Es sei angenommen, daß ein logisches 1-Signal am Anschluß 48 liegt und die Abtaststellung des Bandes anzeigt, ferner daß der Kondensator 72 geladen wird und daß der Transistor 50 nicht leitend ist. Es sei ferner angenommen, daß ein logisches O-Signal am Anschluß 46 liegt, während ein logisches 1-Signal am Sperranschluß 78 liegt. Das logische O-Signal am Anschluß 46 hält die Spannung an der Gatterklemme 56 des Transistors 50 auf einem Wert unter demjenigen Wert, der an der Anodenklemme 52 des Transistors 50 erreicht werden kann. Sofern die Spannung an der Gatterklemme nicht auf diesem Wert gehalten wird, kann der Transistor 40 nicht in den leitenden Zustand übergeführt werden. Während der Kondensator durch den Stromfluß über den Widerstand 68 und die Diode 70 geladen wird, erhöht sich das Potential an der Klemme 52, bis es das Potential an der Gatterklemme 56 übersteigt. Sobald dieser Zustand eintritt, wird der Transistor 50 leitend, so daß sich der Kondensator 72 über den Kathodenwiderstand 58 entlädt und einen positiv gerichteten Impuls der Kathoden- oder Ausgangsklemme zuführt.

Dieser Ausgangsimpuls verursacht einen Stufenwechsel des Ringzählers 38, was wiederum die Erregerspannungen an den Statorwicklungen des Schrittmotors 28 verändert. Infolgedessen zieht der Schrittmotor 28 eine Lochzeile des Bandes 12 durch die Abtastvorrichtung.

Bei der dargestellten Ausführungsform des Impulsgenerators 40 sind die Werte der Widerstände 68 und 60 so gewählt, daß die Leitfähigkeit des programmierbaren Transistors 50 nach der Entladung des Kondensators 72 bestehen bleibt. Wenn das Band sich aus einer Taststellung herausbewegt, fällt das Signal am Anschluß 48 auf ein logisches O-Signal. Die im Kondensator 74 gespeicherte Ladung bewirkt, daß die Diode 70 zeitweise eine Gegenvorspannung erhält, wodurch der Stromfluß durch den Wider-

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stand 68 unterbunden und damit der Transistor 50 umgeschaltet wird. Nachdem der Transistor umgeschaltet ist, wird von dem 'Strom, der durch den Widerstand 68 und die Diode 70 fließt, der Kondensator 72 geladen. Solange sich keine Lochzeile des Bandes in einer Taststellung befindet, ist die Höchstspannung, auf die der Kondensator aufgeladen werden kann, durch das logische O-Signal am Anschluß 48 festgelegt. Da die festgelegte Spannung niedriger als die Gitterspannung ist, kann der Transistor nicht leitend gemacht werden, bis das Band eine neue Taststellung einnimmt und ein logisches 1-Signal am Anschluß 48 erscheint. In diesem Augenblick beginnt der Kondensator 72 zusätzlich Ladung zu speichern, wodurch die Anodenspannung weiter erhöht wird und gegebenenfalls die Erzeugung eines weiteren Impulses am Transistor 50 bewirkt.

Um da3 Arbeiten des Impulsgenerators zusammenzufassen, so kann die Leitfähigkeit des programmierbaren Transistors 50 erst ausgelöst werden, wenn das Band 12 sich in eine Taststellung bewegt, in der eine abgetastete Schaltlochung ein logisches 1-Signal am Anschluß 48 ergibt. Ist jedoch die Leitfähigkeit des Transistors 50 einmal ausgelost, so bleibt sie bestehen, bis die Schaltlochung die Taststellung verläßt und dadurch ein logisches O-Signal am Anschluß 48 wiederhergestellt wird. Das logische O-Signal sperrt zeitweise den Stromfluß zur Anodenklemme 52 und schaltet den Transistor 50 um. Wenn das Band festklemmt, während es sich in einer Taststellung befindet, behält der Transistor seine Leitfähigkeit, während wenn das Band zwischen' den Taststellungen verharrt, der Transistor nichtleitend bleibt.

In Fig. 4 ist ein Schaltschema für eine Ausführungsform des Ringzählers gezeigt, der zur Verwendung in Verbindung mit der Anordnung der Erfindung dienen kann. Der Ringzähler 38 enthält drei siliziumgesteuerte Gleichrichter 82, 84, 86, von denen

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jeder mit einer der Statorwicklungen 32, 34, 36 in Reihe zwischen einer positiven und einer negativen Spannungsklemme' liegt. Der Gatterkreis für Gleichrichter 82 wird von der zwischen dem Ausgang des Impulsgenerators 40 und der negativen Spannungsklemme liegenden Reihenschaltung einer Diode 88, eines Kondensators 90 und eines Widerstandes 92 gebildet. Die Verbindung des Kondensators 90 und des Widerstandes 92 ist direkt an die Gatterklemme des Gleichrichters 82 angeschlossen. Der Gatterkreis für Gleichrichter 84 zeigt die gleiche Schaltung aus einer Diode 94, einem Kondensator 96 und einem Widerstand 98. Ebenso enthält der Steuerkreis für Gleichrichter 86 eine Diode 100, einen Kondensator 102 und einen Widerstand 104. Um zu gewährleisten, daß die Gleichrichter 82, 84, 86 in der richtigen Folge zünden, ist die Anode von Gleichrichter 82 mit dem Gatterkreis für Gleichrichter 84 über einen Steuerwiderstand 106 gekoppelt. In gleicher Weise ist die Anode von Gleichrichter 84 an den Steuerkreis für Gleichrichter 86 über einen zweiten Steuerwiderstand 108 angekoppelt. Die Anode von Gleichrichter ist zum Steuerkreis für Gleichrichter 82 über einen dritten Steuerwiderstand 110 rückgekoppelt.

Der Ringzähler 38 besitzt einen Umschaltkreis, der Kondensatoren 112, 114, 116 enthält, die zwischen die Anoden der Gleichrichter 82, 84, 86 und die Anode einer Diode 118 eingeschaltet sind, deren Kathode mit der negativen Spannungsklemme verbunden ist.

Der Ringzähler 38 enthält ferner einen Zünd- bzw. Auslösekreis zur Begrenzung de3 Stromdurchgangs auf nur einen der Gleichrichter 82, 84, 86, wenn erstmalig Spannung an den Ringzähler angelegt wird. Der Auslösekreis enthält einen ersten Widerstand 120, der an die positive Spannungsklemme und die gemeinsame Anodenverbindung von drei Dioden 122, 124, 126 angeschlossen ist, von denen jede mit ihrer Kathode zur Anode je eines der Gleichrichter 82, 84t 86 hin verbunden ist. Eine vierte Diode 128 ist

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mit ihrer Anode ebenfalls an das untere Ende des Widerstandes 120 angeschlossen. Die Diode 128 liegt in Reihe mit einem Widerstand 150, der andererseits unmittelbar an der Gatterklemme des Gleichrichters 82 liegt.

Schließlich umfaßt der Ringzähler 38 freilaufende Dioden 132, 134, 136, die zu den Statorwicklungen 32, 34, 36 parallel geschaltet sind. Diese Dioden haben die Aufgabe, die Induktionsspannung zu vernichten, die beim Abschalten des Stroms erzeugt wird, der der betreffenden Motorwicklung zugeführt worden war. Obwohl in Fig. 4 nicht dargestellt, kann ein Widerstand mit jeder der Freilaufdioden in Reihe geschaltet werden, um das Ausmaß der Energievernichtung zu steigern und dadurch höhere Schrittgeschwindigkeiten zu ermöglichen. Diese Maßnahme ist an sich in der Technik bekannt.

Der Ringzähler 38 arbeitet wie folgt. Wenn angenommen wird, daß keiner der Gleichrichter 82, 84, 86 zunächst durchlässig ist, wenn Spannung an den Ringzähler angelegt wird, fließt der durch den Widerstand 120 gehende Strom über die Reihenschaltung aus Diode 128, Widerstand 130 und Widerstand 92, anstatt durch eine der Dioden 122, 124, 126. Die zwischen dem Gatter und der Kathode des Gleichrichters 82 angelegte Spannung macht diesen Gleichrichter durchlässig und bewirkt, daß seine Anodenspannung sich dem Spannungspegel der negativen Spannungsklemme annähert. Zufolge dieser Durchlässigkeit wird eine Spannung in der Größenordnung von 24 Volt an die Statorwicklung 32 gelegt. Zugleich wird die negative Anodenspannung über den Steuerwiderstand 106 an die Kathode der Diode 94 im Gatterkreis für Gleichrichter angekoppelt. Diese negative Ankopplung entlädt den Kondensator 96 und gibt der Diode 94 eine solche Vorspannung, daß der nächste durch den Impulsgenerator erzeugte Impuls durchgelassen wird. Wenn der nächste Impuls erzeugt wird, wird er über die vorwärts vorgespannte Diode 94 und den Kondensator 96 auf die Gatter-

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klemme von Gleichrichter 84- übertragen. Die Gatterklemme ist damit gegenüber der Kathode positiv gemacht, so daß Gleichrichter 84 auf Leitfähigkeit umgesteuert wird. Damit wird eine Spannung von der Größenordnung von 24 Volt an der zweiten Statorwicklung ausgebildet.

Wenn Gleichrichter 84 zündet, wird durch die an seiner Anode herrschende negative Spannung die Spannung an der unteren Belegung des Kondensators 114 auf einen negativen Wert gebracht. Dieser Spannungsabfall wird durch den .Kondensator 112 hindurch weitergegeben und verursacht einen gleichen Spannungsabfall an der Anode des zuvor leitenden Gleichrichters 82, die umgekehrt vorgespannt wird und daher die Leitfähigkeit des Gleichrichters umschaltet. Die negative Spannung an dem nunmehr leitenden Gleichrichter 84 wird über einen Steuerwiderstand 108 auf Diode 100 als Vorwärtsspannung übertragen und ermöglicht, daß diese Diode den nächsten Impuls vom Impulsgenerator 40 aufnimmt. Pur Gleichrichter 86 wird die Durchlässigkeit ausgelöst, wenn der nächste Impuls aufgenommen wird, mit der Wirkung, daß die Statorwicklung 36 erregt wird, die Leitung durch Gleichrichter 84 über die Kondensatoren 116 und 114 umgeschaltet wird und eine Vorwärtsvorspannung an Diode 88 über den Steuerwiderstand 110 gelegt wird, um den Gatterkreis für Gleichrichter 82 für den folgenden Impuls vom Impulsgenerator 40 aufnahmefähig zu machen. Der Ringzähler zählt so über eine sich wiederholende Folge von drei Schaltstufen, wobei die Schalt- oder Zählstufe sich ändert, jedesmal wenn ein Impuls durch den Impulsgenerator erzeugt wird.

Nachdem vorstehend eine als bevorzugt angesehene Ausführungsform der Erfindung beschrieben ist, sind für den Fachmann, der sich mit der Erfindung vertraut gemacht hat, Änderungen und Abweichungen in der Ausführung der Erfindung ohne weiteres, d.h. ohne erfinderisches Zutun denkbar. Beispielsweise ist die Erfindung nicht auf die Verwendung mit Tastern für Lochbänder beschränkt.

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Jede Einrichtung, bei der ein Schrittmotor oder ein Schrittschaltwerk dazu dient, ein gesteuertes Organ zwischen aufeinander folgenden bevorzugten Stellungen anzutreiben, kann von der Erfindung Gebrauch machen, wenn Mittel zur Erzeugung eines Signals vorgesehen sind, das anzeigt, daß das gesteuerte Organ die bevorzugte Stellung tatsächlich erreicht hat. Als Beispiel kann ein Schrittmotor für den Antrieb eines Werkzeugmaschinenbettes relativ zu einem Werkzeug dienen. Durch Verwendung einer rotierenden oder linearen Verschlüsselung zum Erkennen jeder potentiellen Haltestellung, die vom Werkzeugmaschinenbett durchlaufen wird, und durch Vorbereitung weiterer Schritte des Motors aufgrund der Forderung, daß das Werkzeugmaschinenbett die letzte angesteuerte Stellung erreicht, ist gewährleistet, daß das Werkzeugmaschinenbett synchron mit den Kommandos bewegt wird, die dem Schrittmotor erteilt werden. Auch kann der Fachmann leicht den Ringzähler 38 abwandeln, um die Zählfolge so zu ändern, daß das Band in der entgegengesetzten oder umgekehrten Richtung angetrieben wird.

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Claims (7)

1. Patentansprüche

   Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Schrittmotors für den Transport eines hierfür mit Transport- bzw. Schaltlöchern versehenen Lochbandes durch eine Abtastvorrichtung, gekennzeichnet durch

   - eine Zähleinrichtung, deren Ausgänge mit den Statorwicklungen des Schrittmotors verbunden sind und die Erregung dieser Wicklungen unter Erzeugung eines drehenden elektromagnetischen Feldes fortlaufend wechseln;

   - in die Abtastvorrichtung für das Lochband einbezogene Mittel zum Abtasten der Schaltlöcher und Erzeugen eines das Vorhandensein oder Fehlen eines Schaltloches in der Abtastvorrichtung anzeigenden Signals;

   - eine Einrichtung zur Impulserzeugung, in Abhängigkeit von dem das Vorhandensein oder Fehlen eines Schaltloches anzeigenden Signals, zur Fortschaltung der Zähleinrichtung durch eine sich wiederholende Folge von Zählstufen;

   - sowie Mittel in Verbindung mit der Impulserzeugung, die eine Fortschaltung der Zähleinrichtung solange verhindern, bis ein entsprechendes Signal anzeigt, daß ein Schaltloch den Abtastbereich verlassen hat und das nächste Schaltloch im Abtastbereich angelangt ist.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Fortschaltung der Zähleinrichtung verhindernden Mittel in einen mit der Abtastvorrichtung und der impulserzeugenden Einrichtung verbundenen Rückmeldekreis einbezogen sind, der die Stellung des Lochbandes überwacht und die Erzeugung eines Impulses unterbindet, sofern das Band nicht in Abhängigkeit von dem zuvor erzeugten Impuls in eine vorgesehene Abtäststellung durch den

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   Schrittmotor fortbewegt worden ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähleinrichtung von einem Ringzähler mit einer der Anzahl der Statorwicklungen entsprechenden Anzahl von Zählstufen gebildet wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet , daß im Rahmen der Impulse erzeugende Einrichtung

   a) ein Einfachverbindungs-Transistor, der Anoden-, Kathoden- und Gatterklemme aufweist, mit der Kathodenklemme an die Ausgangsklemme der Einrichtung angeschlossen ist;

   b) Vorspannung erzeugende Mittel das Potential der Gatterkleimr auf einer im wesentlichen konstanten Höhe halten;

   c) ein Aufladungskreis einen Kondensator, der zwischen der Anodenklemme und einer ersten Spannungsklemme liegt, sowie eine Reihenschaltung aus einer ersten Diode und einem Widerstand, der zwischen der Anodenklemme und einer zweiten Spannungsklemme liegt, umfaßt.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß im Rahmen des Rückmeldekreises

   a) eine zweite Diode mit ihrer Anodenklemme an die Anodenklemme des Transistors angeschlossen ist;

   b) ein Kondensator einerseits mit der Anode der ersten Diode und andererseits mit der Kathode der zweiten Diode verbunden ist;

   c) Mittel vorgesehen sind, die an die Verbindung des Kondensators und der zweiten Diode eine erste Spannung anlegen, wenn 3ich das Band in der Abtaststellung befindet, und eine zweite Spannung anlegen, wenn das Band eine andere Stellung als die Abtaststellung einnimmt.

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6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Spannung anlegenden Mittel weitere Mittel einschließen, die das Vorliegen eines Schaltloches in der Abtaststellung festzustellen vermögen.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß ferner Mittel vorgesehen sind, die die Impulserzeugung unabhängig von der Stellung des Lochbandes verhindern und zu diesem Zweck eine Diode aufweisen, deren Anode mit der Anode des Transistors verbunden ist und deren Kathode mit der zweiten Spannung zwecks Wirksamwerdens der Verhinderung verbunden zu werden vermag.

   ReNeu/Pi.

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   W.

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