CH620553A5

CH620553A5 -

Info

Publication number: CH620553A5
Application number: CH1078977A
Authority: CH
Inventors: Gerhard Turini; Wolfgang V Tluck
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1977-04-13
Filing date: 1977-09-05
Publication date: 1980-11-28
Also published as: NL7710041A; US4184107A; ATA529477A; IT1084531B; FR2387545A1; JPS6036718B2; JPS53127624A; BE858962A; CA1103754A; GB1572066A; AT348857B; DE2716411A1; DE2716411C3; DE2716411B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einem vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors.

Antriebsanordnungen zur Erzeugung von Drehbewegungn um einen bestimmten Winkel werden besonders dort angewendet, wo mechanische Baueinheiten von einer ersten Lage in eine zweite Lage geschwenkt werden müssen und umgekehrt. Zum Beispiel ist beim nichtmechanischen Druck erforderlich, die auf eine Papierbahn aufgebrachten Tonerbilder zu fixieren. Dazu werden sie in einer Fixierstation zwischen zwei Fixierwalzen hindurchgeführt, von denen die eine beheizt ist. Mit Hilfe der zweiten Walze wird die Papierbahn gegen die beheizte Walze angedrückt. Bei Druckunterbrechung ist es dann erforderlich, dass die zweite Walze von der ersten Walze abgeschwenkt werden kann. Die Schwenkbewegung der zweiten Walze kann mit Hilfe der oben angegebenen Anordnung durchgeführt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Antriebsanordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors anzugeben, die für Anwendungen mit mittleren Anforderungen an Geschwindigkeit und Genauigkeit eine wirtschaftliche Lösung darstellt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Stellungsmelder vorgesehen sind, von denen einer einer ersten Stellung der Anschwenkstellung des Gleichstrommotors und ein zweiter einer zweiten um den vorgebbaren Winkel versetzten Stellung der Abschwenkstellung des Gleichstrommotors zugeordnet ist, dass die Ausgänge der Stellungsmelder mit einer Steuerschaltung verbunden sind, der auch ein die Drehrichtung des Gleichstrommotors festlegendes Richtungssignal zugeführt wird, und die mit einer Motoransteuerung für den Gleichstrommotor verbunden ist, und dass die Steuerschaltung aus dem Richtungssignal und den Stellungssignalen von den Stellungsmeldern Steuersignale für die Motoransteuerung erzeugt, durch die dem Gleichstrommotor bei seiner Bewegung von der Abschwenkstellung zur Anschwenkstellung und umgekehrt zunächst ein Beschleunigungsstrom, dann ein Bremsstrom und, wenn der Gleichstrommotor in den Bereich des Stellungsmelders gelangt, ein Korrekturstrom für die eine oder andere Drehrich-

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tung und schliesslich nach Erreichen der Endstellung kein tentiaLDer Gleichstrommotor ist zwischen die Verbindungs-

Strom mehr zugeführt wird. punkte der hintereinander geschalteten Kollektoremitterstrek-

Die Steuerschaltung wird dazu zweckmässig so ausgebil- ken der Leistungstransistoren angeordnet. Es fliesst somit ein det, dass bei Eintreffen eines Richtungssignales zunächst der Strom in der einen Richtung durch den Gleichstrommotor,

Beschleunigungsstrom für den Motor eingeschaltet und nach 5 wenn die einen diagonal angeordneten Leistungstransistoren dem Durchlaufen eines bestimmten Winkels, der einen Teil des leitend gesteuert sind, und zwar durch Steuersignale von der vorbestimmten Drehwinkels darstellt, von Beschleunigungs- Steuerschaltung, dagegen fliesst ein Strom in entgegengesetz-

strom auf Bremsstrom umgeschaltet wird (Umkehr der Polari- ter Richtung durch den Gleichstrommotor, wenn die anderen tät). Bei Erreichen der Endstellung gibt der Stellungsmelder das beiden diagonal angeordneten Leistungstransistoren leitend

Stellungssignal ab. Dadurch wird von Bremsstrom auf Halte- io gesteuert sind.

ström umgeschaltet. Der Motor kommt in der Endstellung zum Der kleinere Wert des Korrekturstromes kann dadurch

Stillstand und behält sie bei, solange das Richtungssignal nicht erreicht werden, dass parallel zu der Kollektoremitterstrecke geändert wird. von jeweils einem der Leistungstransistoren, die zur Ermögli-

Damit der Motor in der Endstellung zum Stillstand chung eines Stromes durch den Motor zusammenwirken, ein gebracht werden kann, ist es erforderlich, den Zeitpunkt bezie- 15 Widerstand angeordnet ist, und der zugeordnete Leistungstran-

hungsweise Winkelwert für die Umschaltung von Beschleuni- sistor auch gesperrt bleibt, wenn der diagonal liegende Lei-

gungs- auf Bremsstrom mit einiger Genauigkeit festzulegen. stungstransistor leitend gesteuert ist.

Hierzu kann eine monostabile Kippstufe verwendet werden, Die Steuerschaltung kann aus den bereits genannten monodie mit dem Einschalten des Beschleunigungsstromes gestartet stabilen Kippschaltungen und einer Dekodierschaltung beste-wird und deren Kippvorgang zum Umschalten auf den Brems- 20 hen. Durch die monostabilen Kippschaltungen werden Ausstrom herangezogen wird. Die optimale Kippzeit wird zweck- gangssignale erzeugt, durch deren Dauer die Dauer des mässigerweise unter betriebsmässiger Motorbelastung empi- Beschleunigungsstromes und des Bremsstromes festgelegt risch ermittelt. Der Stellungsmelder interpretiert in der Entstel- wird. Der Decodierschaltung werden die Ausgangssignale von lung einen bestimmten kleinen Winkelbereich so, dass der den monostabilen Kippstufen, das Richtungssignal und die Stel-Motor stromlos geschaltet wird, seine Stellung also beibehält, 25 lungssignale zugeführt. Sie erzeugt aus diesen Signalen die solange ablenkende Kräfte nicht auftreten. Wird dieser Winkel- Steuersignale für die Motoransteuerung. Die Decodierschal-bereich nach der einen oder anderen Seite überschritten, so tung kann als programmierbarer Speicher ausgeführt sein.

wird vermittels des Stellungsmelders ein Korrekturstrom von In einer Weiterbildung der erfindungsgemässen Antriebs-

solcher Polarität eingeschaltet, dass der Motor wieder in die anordnung wird die Zeitdauer des Beschleunigungsstromes

Endstellung dreht. Der Korrekturstrom wird zweckmässiger- 30 und des Bremsstromes nicht zeitlich vorprogrammiert, sondern weise kleiner als die Beschleunigungs- oder Bremsstrom wegabhängig über einen zusätzlichen Weggeber gesteuert,

gewählt. Für das Abweichen von der Endstellung gibt es ver- Dazu kann eine dritte Lichtschranke im Bereich der Takt-

schiedene Gründe. Der Motor hat entweder beim Bremsen die Scheibe angeordnet werden. Zwischen der monostabilen Kipp-

Endstellung nicht ganz erreicht oder überlaufen oder er wurde, Schaltung und der Decodierschaltung wird dann ein Vorwärts-

nachdem er bereits in der Endstellung stand, durch äussere 35 Rückwärtszähler angeordnet, der, angesteuert von einem Takt-

Kraft abgedrängt. signal, nach Auftreten einer Flanke des Richtungssignales in

Trifft ein entgegengesetztes Richtungssignal ein, so arbei- Vorwärtsrichtung zählt, und zwar solange, bis die dritte Licht-

tet die Anordnung sinngemäss in der anderen Richtung. schranke ein Signal abgibt. Von diesem Zeitpunkt an zählt der

Bei Anwendungsfällen mit wenig konstanter Motorbela- Vorwärts-Rückwärtszähler wieder zurück, und bei Erreichen stung, das heisst, dass das dem Motor abverlangte Drehmo- 40 des Zählerstandes 0 wird das Ausgangssignal der ersten mono-

ment bei einer Betätigung kleiner und bei einer anderen Betäti- stabilen Kippstufe abgeschaltet. Damit ist der Zeitpunkt des gung grösser sein kann, ist es unter Umständen besser, wenn für Abschaltens des Ausgangssignales der ersten monostabilen die Umschaltung auf Bremsstrom nicht die Zeit, sondern der Kippschaltung abhängig von der mechanischen Belastung des

Drehwinkel definiert wird. Hierzu wird ein zusätzlicher Stel- Motors.

lungsmelder verwendet, dessen optimale Winkellage zweck- 45 Anhand von Ausführungsbeispielen, die in den Figuren dar-

mässigerweise bei einer mittleren Motorbelastung empirisch gestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

ermittelt wird. Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Gleichstrommotors

Die Stellungsmelder können mit Hilfe einer auf der Welle mit den Stellungsmeldern,

des Gleichstrommotors angeordneten Taktscheibe und zwei Fig. 2 und 3 zwei verschiedene Stellungen der Stellungsmel-

Lichtschranken aufgebaut sein. Dabei enthält die Taktscheibe 50 der,

ein Taktfenster, das von den Lichtschranken abgetastet wird. Fig. 4 eine Steuerschaltung mit der Motoransteuerung für

Die eine Stellung des Gleichstrommotors, die im folgenden den Gleichstrommotor,

Anschwenkstellung genannt werden soll, ist dann erreicht, Fig. 5 ein Impulsdiagramm mit den in der Steuerschaltung wenn die eine Flanke des Taktfensters zwischen den beiden auftretenden Signalen,

Lichtschranken liegt und die erste Lichtschranke nicht unter- 55 Fig. 6 und 7 eine Ausführung der Steuerschaltung,

brochen, dagegen die zweite Lichtschranke unterbrochen ist. Fig. 8 die Ausführung der Stellungsmelder für den Fall, dass

Die zweite Stellung, die im folgenden Abschwenkstellung die Beschleunigung des Gleichstrommotors wegabhängig genannt wird, ist dann erreicht, wenn die andere Flanke des gesteuert wird, und zwar in der Abschwenkstellung,

Taktfensters zwischen den beiden Lichtschranken liegt und die Fig. 9 die Anordnung der Stellungsmelder bei wegabhängig erste Lichtschranke unterbrochen, dagegen die zweite Licht- m gesteuerter Beschleunigung in Anschwenkstellung,

schranke nicht unterbrochen ist. Damit kann aus den von den Fig. 10,11 und 12 Schaltungsanordnungen, die für die Lichtschranken abgegebenen Stellungssignalen entnommen wegabhängig gesteuerte Beschleunigung notwendig sind, werden, welche Stellung der Gleichstrommotor eingenommen Figur 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung des Gleichstromhat. motors und der Stellungsmelder. Der Gleichstrommotor ist mit Die Motoransteuerung kann aus einer H-Schaltung mit vier « GM bezeichnet, die Stellungsmelder mit SM. Die Stellungsmel-Leistungstransistoren bestehen. Dabei liegen die Kollektor- der SM bestehen aus einer Taktscheibe TK und zwei Lichtemitterstrecken von jeweils 2 Leistungstransistoren hinterein- schranken LI und L2. Die Taktscheibe TK ist auf einer Welle ander zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebspo- WL des Gleichstrommotors GM angeordnet. Sie hat ein Takt-

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fenster TF mit zwei Flanken Fl und F2.

Es wird darauf hingewiesen, dass die Stellungsmelder aus den Lichtschranken LI und L2 und der Taktscheibe TK bestehen. Je nachdem, welche Flanke des Taktfensters TF zwischen den Lichtschranken LI und L2 liegt, und welche der beiden Lichtschranken LI und L2 unterbrochen ist beziehungsweise nicht unterbrochen ist, wird die Anschwenkstellung beziehungsweise die Abschwenkstellung festgestellt. Zum Beispiel kann die Anschwenkstellung so definiert werden, dass die Fensterflanke Fl zwischen den Lichtschranken LI und L2 liegt und dabei die Lichtschranke L2 unterbrochen ist, dagegen die Lichtschranke LI nicht unterbrochen ist (Figur 3). Dann ist die Abschwenkstellung so definiert, dass die Fensterflanke F2 zwischen den beiden Lichtschranken LI und L2 liegt und die Lichtschranke L2 nicht unterbrochen ist, während die Lichtschranke LI unterbrochen ist (Figur 2). Die Pfeile in den Figuren 2 und 3 geben an, in welche Richtung die Taktscheibe TK gedreht wird, wenn von der dargestellten Stellung in die andere Stellung übergegangen wird. Soll von der Anschwenkstellung (Figur 3) zur Abschwenkstellung gedreht werden, dann dreht sich die Taktscheibe TK im Gegenuhrzeigersinn. Soll sich dagegen die Taktscheibe TK aus der Abschwenkstellung (Figur 2) in die Anschwenkstellung bewegen, dann dreht sie sich im Uhrzeigersinn.

Figur 4 zeigt die Ausführung der Steuerschaltung und der Motoransteuerung für den Gleichstrommotor. Die Steuerschaltung ist mit ST bezeichnet, die Motoransteuerung mit MA.

Die Motoransteuerung MA ist als H-Schaltung mit 4 Leistungstransistoren TRI und TR4 aufgebaut. Den Basisanschlüssen dieser Leistungstransistoren TRI und TR4 werden Steuersignale a, b, c, d von der Steuerschaltung ST zugeführt. Die Kollektoremitterstrecke des Leistungstransistors TRI beziehungsweise TR3 ist in Serie geschaltet zu einer Parallelschaltung aus der Kollektoremitterstrecke des Leistungstransistors TR4 und eines Widerstandes R1 beziehungsweise zu einer Parallelschaltung aus der Kollektoremitterstrecke des Leistungstransistors TR2 und eines Widerstandes R2. Die Kollektoren der Leistungstransistoren TRI und TR3 sind an ein zweites Betriebspotential UA, die Emitter der Leistungstransistoren TR4 und TR2 sind an ein erstes Betriebspotential UB angeschlossen. Jeweils am Verbindungspunkt der hintereinander geschalteten Kollektoremitterstrecken zweier Leistungstransistoren ist der Gleichstrommotor GM angeschlossen. Der eine Verbindungspunkt ist mit VI, der andere Verbindungspunkt mit V2 bezeichnet. Der eine Kollektor des Gleichstromes GM ist mit VI, der zweite Kollektor mit V2 verbunden.

Die Stromrichtung durch den Gleichstrommotor GM, die durch die Motoransteuerung MA festgelegt wird, bestimmt die Drehrichtung des Gleichstrommotors. Ist zum Beispiel der Leistungstransistor TRI leitend gesteuert, so fliesst ein Strom vom Betriebspotential UB über den Leistungstransistor TRI zum Motor GM in der einen Richtung. Ist dagegen der Leistungstransistor TR3 leitend gesteuert, dann fliesst ein Strom vom Betriebspotential UB über den Leistungstransistor TR3 zum Gleichstrommotor GM in entgegengesetzter Richtung.

Die Grösse der Ströme, die über den Gleichstrommotor GM fliessen, hängt davon ab, ob zusätzlich die diagonal zu den Transistoren TRI und TR3 liegenden Transistoren TR2 beziehungsweise TR4 ebenfalls leitend gesteuert sind. Auf diese Weise können zwei verschieden grosse Ströme erzeugt werden, von denen jeder noch zwei verschiedene Richtungen haben kann. Sind zwei diagonal zueinander liegende, zusammenwirkende Leistungstransistoren leitend gesteuert, so fliesst ein grosser Strom, ist dagegen nur der eine Leistungstransistor leitend gesteuert, zu dem kein Widerstand R1 beziehungsweise R2 parallel geschaltet ist, dann ist der durch den Gleichstrommotor fliessende Strom kleiner. Die grossen Ströme durch den Gleichstrommotor GM werden je nachdem, ob sie zur

Beschleunigung des Motors beziehungsweise zum Bremsen des Motors verwendet, als Beschleunigungstrom beziehungsweise Bremsstrom bezeichnet Die kleinen durch den Gleichstrommotor GM fliessenden Ströme werden je nachdem, ob sie eine Bewegung des Gleichstrommotors in Schwenkrichtung beziehungsweise entgegengesetzt erzeugen, als Korrekturstrom «vorwärts» beziehungsweise Korrekturstrom «rückwärts» bezeichnet

Die Steuerschaltung ST besteht aus zwei monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 und einer Decodierschaltung DC. Den monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 wird ein Richtungssignal e zugeführt, das auch direkt an der Decodierschaltung DC anliegt. Die monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 geben Ausgangssignale ml und m2 ab, die mit der Flanke des Richtungssignales beginnen und mit einer durch die Kippzeiten der Kippschaltungen festlegbaren Zeit enden. Solange die Ausgangssignale ml und m2 der monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 vorliegen, wird durch den Gleichstrommotor GM ein Beschleunigungsstrom geschickt.

Nach Ablauf der Kippzeit ml gibt nur noch die monostabile Kippschaltung M2 ein Signal m2 ab, dessen Dauer durch die Kippzeit der monostabilen Kippschaltung M2 festlegbar ist. Während der Dauer, in der nur noch das Signal m2 vorliegt, wird dem Gleichstrommotor GM ein Bremsstrom zugeführt.

Der Decodierschaltung DC werden zusätzlich zu den Signalen e, ml, m2 die Stellungssignale von den Lichtschranken LI und L2 zugeführt Diese sind mit 11 und 12 bezeichnet Die Steuerschaltung ST ist so ausgeführt, dass die Stellungssignale 11 und 12 erst dann wirksam werden, wenn die Signale ml und m2 abgelaufen sind und deshalb durch Drehung des Gleichstrommotors GM die Taktscheibe TK in den Bereich der Anschwenkstellung beziehungsweise Abschwenkstellung gelangt ist. Vorher werden die Stellungssignale 11 und 12 unterdrückt

Somit wird der Beschleunigungsstrom durch den Gleichstrommotor GM in der Richtung durch das Richtungssignal e und in der Dauer durch das Signal ml festgelegt. Der Bremsstrom durch den Gleichstrommotor GM wird durch das Richtungssignal e und das Signal m2 festgelegt Der Korrekturstrom «vorwärts» beziehungsweise «rückwärts» wird dagegen in Abhängigkeit des Richtungssignales e, der Signale ml und m2 und der Stellungssignale 11 und 12 festgelegt

Die Funktion der Steuerschaltung ST und der Motoransteuerung MA wird mit Hilfe des Impulsdiagramms der Figur 5 erläutert. Dabei sind Spannungen beziehungsweise ein Drehwinkel <p in Abhängigkeit der Zeit t aufgezeichnet. Die einzelnen Kurvenzüge sind am Anfang mit den Signalen in Figur 3 angegeben. Hohes Potential bedeutet dabei, dass die Leistungstransistoren TRI bis TR4 leitend gesteuert sind. Hohes Potential kann gleich binär «1» gesetzt werden, während niederes Potential gleich binär «0» gesetzt werden kann.

In Figur 5 ist zunächst der Anschwenkvorgang dargestellt. In einem Bereich I befindet sich dabei die Taktscheibe TK in Abschwenkstellung. Folglich ist die Lichtschranke L2 beleuchtet, das Stellungssignal 12 ist «1», während die Lichtschranke LI unterbrochen ist, das Stellungssignal 11 ist «0». Es fliesst kein Strom durch den Gleichstrommotor GM.

Im Bereich II wird nun das Richtungssignal e von «0» auf «1» geschaltet Gleichzeitig gehen die Ausgangssignale ml und m2 der monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 ebenfalls von «0» auf «1». Die Decodierschaltung DC gibt daraufhin an ihren Ausgang die Steuersignale a und b ab. Durch diese werden die Leistungstransistoren TRI und TR2 leitend gesteuert und es kann ein Strom, der Beschleunigungsstrom, über den Leistungstransistor TRI, den Gleichstrommotor GM und den Leistungstransistor TR2 fliessen. Der Gleichstrommotor GM beginnt sich zu bewegen, dies ist durch den Kurvenzug für den Drehwinkel <p dargestellt. Nach einer durch die Kippzeit der

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monostabilen Kippschaltung Ml festlegbaren Zeit geht das Signal m 1 wieder auf «0». Damit ist der Beschleunigungsbereich II der Figur 5 beendet. Die Steuersignale a und b gehen wieder auf «0» zurück. Die Stellungssignale 11 und 12 spielen bisher keine Rolle.

Anschliessend an den Bereich II folgt der Bereich III, in dem nur noch die monostabile Kippschaltung M2 ein Signal m2 abgibt. Dieses Signal bewirkt, dass die Decodierschaltung DC Steuersignale c und d abgibt, durch die die Leistungstransistoren TR3 und TR4 leitend gesteuert werden. Damit fliesst in entgegengesetzter Richtung ein Strom durch den Gleichrichterstrommotor GM, und zwar der Bremsstrom. Die Dauer des Bremsstromes wird wieder durch die Kippzeit der monosabilen Kippschaltung M2 festgelegt. Wenn das Signal m2 wieder auf «0» zurückgeht, werden die Leistungstransistoren TR3 und TR4 gesperrt und es fliesst kein Bremsstrom mehr durch den Gleichstrommotor GM. Auch in diesem Bereich III werden die Stellungssignale 11 und 12 nicht ausgewertet.

Die Dauer des Beschleunigungsstromes und die des Bremsstromes werden so gewählt, dass die Flanke Fl der Taktscheibe in den Bereich der Lichtschranken LI und L2 gelangt ist. Es erscheint ein Stellungssignal 11, da die Lichtschranke LI nicht mehr unterbrochen ist. Damit hatte der Gleichstrommotor die richtige Stellung erreicht. Dreht sich jedoch der Gleichstrommotor noch weiter, wird auch die Lichtschranke L2 freigegeben, und es erscheint ein Stellungssignal 12. Der Bereich in Figur 5, in dem auch ein Stellungssignal 12 vorliegt, ist mit IV gekennzeichnet. Wenn das Stellungssignal 12 vorliegt, wird von der Decodierschaltung DC ein Steuersignal d erzeugt, das den Leistungstransistor TR3 leitend steuert. Damit kann ein Strom, der sogenannte Korrekturstrom (rückwärts), über den Leistungstransistor TR3, den Gleichstrommotor GM und den Widerstand R1 fliessen. Dieser Korrekturstrom ist kleiner als der Bremsstrom beziehungsweise Beschleunigungsstrom und wirkt der Drehung des Gleichstrommotors GM entgegen,

dreht diesen wieder zurück, bis die Lichtschranke L2 unterbrochen ist und das Stellungssignal 11 wieder «0» wird.

Sollte der Gleichstrommotor GM zu weit zurückdrehen oder bei der Ausführung der Bremsung (Bereich III) zu früh zum Stillstand gekommen sein, so würde auch die Lichtschranke LI unterbrochen sein und das Stellungssignal 11 «0» sein (Bereich V). In diesem Falle gibt die Decodierschaltung DC das Steuersignal a ab, das den Leistungstransistor TRI leitend steuert. Somit fliesst ein Strom über den Leistungstransistor TRI, den Gleichstrommotor GM und den Widerstand R2. Dieser Strom wird Korrekturstrom vorwärts genannt, er entspricht in seiner Grösse dem Korrekturstrom rückwärts. Aufgrund dieses Stromes wird der Gleichstrommotor GM langsam in Vorwärtsrichtung gedreht, und zwar so lange, bis die Fensterflanke Fl zwischen den Lichtschranken LI und L2 liegt. Damit ist der Anschwenkvorgang beendet, denn im Figur 5 gezeigten Fall werden im Bereich VI der Figur 5 keine Steuersignale von der Decodierschaltung DC erzeugt und somit fliesst auch kein Strom durch den Gleichstrommotor GM.

Anschliessend ist das Abschwenken dargestellt. Das Abschwenken beginnt (Bereich VII) dann, wenn das Richtungssignal e «0» wird. Die Rückflanke de Richtungssignales e löst wiederum bei den monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 Signale ml und m2 aus. Da Richtungssignal e und die Signale ml und m2 von den monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 veranlassen die Decodierschaltung DC die Steuersignale c und d abzugeben. Damit werden die Leistungstransistoren TR3 und TR4 leitend gesteuert, und es fliesst ein Strom über den Leistungstransistor TR3, den Gleichstrommotor GM und den Leistungstransistor TR4. Dieser Strom ist nun der Beschleunigungsstrom. Die Stellungssignale von den Lichtschranken LI und L2 werden nicht berücksichtigt.

Anschliessend an das Signal ml von der monostabilen

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Kippschaltung Ml wird nur noch das Signal m2 von der monostabilen Kippschaltung M2 erzeugt (Bereich VIII). Dieses zusammen mit dem Richtungssignal e veranlasst die Decodierschaltung DC die Steuersignale a und b abzugeben. Die Folge ist, dass die Leistungstransistoren TRI und TR2 leitend gesteuert werden. Somit fliesst ein Strom in entgegengesetzter Richtung zum vorigen Strom über den Leistungstransistor TRI, den Gleichstrommotor GM und den Leistungstransistor TR2. Dieser Strom ist jetzt der Bremsstrom.

Die Dauer des Beschleunigungsstromes und die des Bremsstromes ist so gewählt, dass nunmehr die Fensterflanke F2 zwischen die Lichtschranken LI und L2 zu liegen kommt. Wenn die Taktscheibe, und damit der Gleichstrommotor GM jetzt zum Stillstand kommen, ist der Abschwenkvorgang beendet. Sollte sich jedoch der Gleichstrommotor GM weiter bewegen, dann wird die richtige Stellung des Motors und der Taktscheibe mit Hilfe der von den Lichtschranken LI und L2 abgegebenen Stellungssignale 11 und 12 entsprechend den Ausführungen beim Abschwenkvorgang eingestellt. Diese Vorgänge sind in Figur 5 nicht mehr dargestellt.

Die Decodierschaltung DC kann als programmierbarer Speicher (PROM) ausgeführt sein. Dieser programmierbare Speicher hat dann Eingänge für das Richtungssignal e, die Signale ml und m2 und die Stellungssignale 11 und 12. Er hat jeweils Ausgänge für die Steuersignale a, b, c, d. Die Programmierung des Speichers erfolgt entsprechend der unten angegebenen Wahrheitstabelle.

e ml m2

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a b

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X

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In ihr sind Signale mit «1» angegeben, wenn entsprechend der Figur 5 das Signal hohes Potential hat. Die Signale sind mit «0» angegeben, wenn sie entsprechend der Figur 5 niedriges Potential haben. Wenn die Stellungssignale 11 und 12 nicht berücksichtigt werden, ist an den entsprechenden Stellen der Wahrheitstabelle ein X vorgesehen. Wenn der Speicher entsprechend der Wahrheitstabelle programmiert ist, ergeben sich die Abläufe, die bereits bei der Erläuterung der Figur 5 beschrieben worden sind.

Figur 6 und 7 zeigen eine mögliche Ausführungsform der Steuerschaltung ST. Dabei wird als Decodierschaltung DC ein programmierbarer Speicher (PROM) verwendet. Ausserdem sind die monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 dargestellt. Sie bestehen jeweils aus zwei Stufen, von denen die eine Stufe ein Signal erzeugt, wenn die Vorderflanke des Richtungssignales angelegt wird, während die andere Stufe ein Signal abgibt, wenn die Rückflanke des Richtungssignales e angelegt wird. Da es sich bei der Ausführung der Bausteine für die monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 um handelsübliche Bausteine handelt, wird die Anordnung der Figur 6 nicht weiter erläutert. Figur 7 ist eine Ergänzung zu den Stufen der monostabilen Kippschaltungen Ml und M2 an dem mit * angegebenen Stellen.

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Figur 8 und 9 zeigen die Ausführungsform der Taktscheibe TK, wenn die Beschleunigung des Gleichstrommotors GM wegabhängig gesteuert wird. Die Taktscheibe TK wird wiederum auf einer Welle des Gleichstrommotors GM angeordnet. Figur 8 zeigt die Stellung der Taktscheibe TK zu den Lichtschranken LI und L2, wenn der Gleichstrommotor GM in Abschwenkstellung ist, Figur 9 zeigt die Lage der Taktscheibe TK zu den Lichtschranken LI und L2, wenn der Gleichstrommotor GM in Anschwenkstellung ist.

Die Taktscheibe TK hat nun zusätzlich zu dem Taktfenster TF ein oberhalb des Taktfensters TF angeordnetes zweites grösseres Fenster TF1. Dieses Fenster TF1 hat Flanken F3 und F4. Zusätzlich zu den Lichtschranken LI und L2, die die gleiche Funktion haben wie bei dem oben angegebenen Ausführungsbeispiel, ist noch eine dritte Lichtschranke L3, Weggeber genannt, angeordnet. Die dritte Lichtschranke L3 liegt gegenüber den Lichtschranken LI und L2.

Die Lichtschranke L3 ist mit einem Vorwärts-Rückwärts-zähler verbunden, dem ein Zähltakt zugeführt wird. Die Vor-wärts-Rückwärtszähler sind zwischen der monostabilen Kippschaltung Ml und der Decodierschaltung DC angeordnet.

Zum Beginn des Beschleunigungsvorgangs beim An- beziehungsweise Abschwenken wird nach einer hier neu festgelegten Länge des Signales ml mit dessen Ablauf der Vorwärts-Rückwärtszähler gestartet. Sobald die Fensterflanke F3 beim Anschwenken bzw. F4 beim Abschwenken die Lichtschranke L3 passiert, wird der Zähler von Vorwärts- auf Rückwärtsbetrieb umgeschaltet. Das Signal ml ' wird dann auf «0» umgeschaltet, wenn der Zähler den Zählerstand Null durchläuft.

Die Ausführung der Figuren 8 und 9 hat den Vorteil, dass die Anordnung auch bei grösseren Lastschwankungen den Steuerbefehlen rasch zu folgen vermag. Wird die Bewegung des Gleichstrommotors zum Beispiel durch stärkere Reibung im Mechanikteil langsamer, so zählt der Vorwärts-Rückwärts-zähler weiter hoch, bis die Fensterflanke F3 beziehungsweise F4 an der Lichtschranke L3 vorbeiläuft. Der Vorwärts-Rück-wärtszähler muss also auch weiter herunterzählen, bis der Zählerstand Null erreicht ist. Das aber hat zur Folge, dass der Gleichstrommotor zeitlich länger beschleunigt wird. Bei gün-

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stiger Auslegung kann erreicht werden, dass die Schwenkbewegung um einen bestimmten Winkel in annähernd gleicher Zeit trotz unterschiedlicher mechanischer Belastung mit sauberem Anhalten in der gewünschten Endstellung ausgeführt wird. 5 Die Figuren 10 bis 12 zeigen die Schaltanordnung, die zwischen der monostabilen Kippschaltung Ml und der Decodierschaltung DC angeordnet werden muss, um die Beschleunigung des Gleichstrommotors wegabhängig steuern zu können.

Ein Oszillator J2 erzeugt einen Zähltakt von zum Beispiel io 1 kHz. Dieser Zähltakt wird einem Decodierer J1 zugeführt, dessen Ausführung sich aus Figur 10 ergibt. An den Decodierer J1 sind weiterhin die Signale ml von der monostabilen Kippschaltung Ml, m2 von der monostabilen Kippschaltung M2 und 13 von der Lichtschranke L3 angelegt. Dabei ist in der Leitung i s für das Signal 13 eine Schaltungsanordnung nach Figur 12 eingeführt. Durch diese Schaltung wird gewährleistet, dass die Lichtschranke L3 nur dann ausgewertet wird, wenn das Signal m2 anliegt. J8 ist eine bistabile Kippschaltung.

Die Ausgänge des Decodierers II sind mit dem Vorwärts-20 Rückwärtszähler, der aus zwei Stufen J6 und J7 besteht, verbunden. Der Ausgang des Zählers J6, J7 liegt an einer bistabilen Kippschaltung J3 an, an dessen Ausgang das Signal ml ' abgegeben wird, das der Decodierschatlung DC zugeführt wird. Das Signal ml ' wird «1», wenn das Signal ml «1» wird, es wird 25 jedoch wieder auf Null zurückgeschaltet, wenn der Vorwärts-Rückwärtszähler J6 und J7 wieder auf den Zählerstand Null zurückgezählt worden ist.

Die Zeit, in der der Zähler J6, J7 hochgezählt wird, hängt ab von der Zeit, die verstreicht, bis die Taktscheibe TK bei der 3o Schwenkbewegung aus einer Stellung zur Lichtschranke L3 gelangt ist. Anschliessend wird der Zähler J6, J7 wieder zurückgezählt. Die Schaltung (Fig. 10-12) wird bei Anwendung dieser Lösung in der Schaltung nach Figur 4 zwischen den symbolischen Kästen Ml und DC eingefügt Dadurch wird an DC statt 35 ml und m2 nunmehr ml ' und m2 geleitet.

Da die Realisierung der Schaltung nach Figur 9 bis 12 nicht Gegenstand der Erfindung ist, sondern nur eine Lösungsmöglichkeit angeben soll, wird auf die Schaltung nicht weiter eingegangen. Die in der Schaltung verwendeten Bausteine sind han-40 delsübliche und kaufbare Bausteine.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims

620553 PATENTANSPRÜCHE

1. Antriebsanordnung zur Erzeugung von Drehbewegungen um einen vorgebbaren Winkel mit Hilfe eines Gleichstrommotors, dadurch gekennzeichnet, dass Stellungsmelder (SM) vorgesehen sind, von denen einer einer ersten Stellung der Anschwenkstellung, des Gleichstrommotors (GM) und ein anderer einer zweiten, um den vorgebbaren Winkel versetzten Stellung, der Abschwenkstellung, des Gleichstrommotors (GM) zugeordnet ist, dass die Ausgänge der Stellungsmelder (SM) mit einer Steuerschaltung (ST) verbunden sind, der auch ein die Drehrichtung des Gleichstrommotors festlegendes Richtungssignal (e) zugeführt wird, und die mit einer Motoransteuerung (MA) verbunden ist, und dass die Steuerschaltung (ST) aus dem Richtungssignal (e) und den Stellungssignalen von den Stellungsmeldern Steuersignale (a, b, c, d) für die Motoransteuerung erzeugt, durch die dem Gleichstrommotor bei seiner Bewegung von der Abschwenkstellung zur Anschwenkstellung und umgekehrt zunächst ein Beschleunigungsstrom, dann ein Bremsstrom und, wenn der Gleichstrommotor in den Bereich des Stellungsmelders gelangt, ein Korrekturstrom für die eine oder andere Drehrichtung und schliesslich nach Erreichen der Endstellung kein Strom mehr zugeführt wird.

2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (ST) bei der Erzeugung der Steuersignale (a, b, c, d) die Stellungssignale im Bereich der Stellungsmelder (ST) berücksichtigt.

3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrekturströme kleiner sind als der Beschleunigungs- oder der Bremsstrom.

4. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellungsmelder (ST) aus einer auf einer Welle (WL) des Gleichstrommotors (GM) angeordneten Taktscheibe (TK) und zwei nebeneinanderliegenden Lichtschranke (LI, L2) besteht, dass die Taktscheibe an ihrem Rand ein Taktfenster (TF) hat, dass die eine Stellung des Gleichstrommotors erreicht ist, wenn eine Flanke (F2) des Taktfensters (TF) zwischen der ersten und der zweiten Lichtschranke (LI, L2) liegt und dabei die erste Lichtschranke (LI) unterbrochen, die zweite Lichtschranke (L2) nicht unterbrochen ist, und dass die zweite Stellung des Gleichstrommotors erreicht ist, wenn die andere Flanke (Fl) des Taktfensters (TF) zwischen der ersten und der zweiten Lichtschranke (11, L2) liegt und dabei die erste Lichtschranke (LI) nicht unterbrochen, die zweite Lichtschranke (L2) unterbrochen ist.

5. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Motoransteuerung (MA) aus einer H-Schaltung mit vier Leistungstransistoren (TRI bis TR4) besteht, dass der eine Kollektoranschluss des Gleichstrommotors (GM) einerseits über die Emitterkollektorstrecke des ersten Leistungstransistors (TRI) mit einem ersten Betriebspotential (UB), andererseits über die Kollektoremitterstrecke eines zweiten Leistungstransistors (TR4) mit einem zweiten Betriebspotential (UA) verbunden ist, dass der andere Kollektoranschluss des Gleichstrommotors einerseits über die Emitterkollektorstrecke des dritten Leistungstransistors (TR3) mit dem ersten Betriebspotential (UB), andererseits über die Kollektorremitterstrecke des vierten Leistungstransistors (TR2) mit dem zweiten Betriebspotential (UA) verbunden ist, und dass parallel zu den Kollektoremitterstrecken des zweiten und vierten Leistungstransistors (TR4, TR2) jeweils ein Widerstand (RI, R2) angeordnet ist.

6. Antriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (ST) aus zwei monostabilen Kippschaltungen (Ml, M2) und einer Decodierschaltung (DC) besteht, dass das Richtungssignal (e) der Decodierschaltung (DC) und der ersten und zweiten monostabilen Kippschaltung (Ml, M2) zugeführt wird,

wobei nach Auftreten einer Flanke des Richtungssignales beide monostabilen Kippschaltungen (Ml, M2) gesetzt sind, so lange der Gleichstrommotor (GM) beschleunigt wird und die zweite monostabile Kippschaltung (M2) nach Zurückkippen der ersten monostabilen Kippschaltung (Ml) so lange gesetzt bleibt, so lange der Gleichstrommotor gebremst wird, dass der Decodierschaltung (DC) zudem die Stellungssignale (11,12) der Lichtschranken (LI, L2) zugeführt wrden und diese die vier Steuersignale (a, b, c, d) abgibt, von denen da erste Steuersignal (a) immer auftritt, wenn in der einen Richtung beschleunigt beziehungsweise in der anderen Richtung gebremst wird, von denen das vierte Steuersignal (d) auftritt, wenn in der anderen Richtung beschleunigt beziehungsweise in der einen Richtung gebremst wird, von denen das zweite Steuersignal (b) auftritt, wenn in der einen Richtung der Beschleunigungsstrom beziehungsweise in der andern Richtung der Bremsstrom erzeugt wird und von denen das dritte Steuersignal (c) auftritt, wenn in der einen Richtung der Bremsstrom beziehungsweise in der andern Richtung der Beschleunigungsstrom erzeugt wird und dass zusätzlich das erste Steuersignal (a) oder das vierte Steuersignal (d) auftritt, wenn die Korrekturströme «vorwärts» und «rückwärts» erforderlich werden, wenn der Taktgeber nach Ablauf der Kippstufe (m2) nicht in der Endstellung ist.