DE1638077A1 - Antriebsverfahren fuer eine Motoranordnung mit einer Mehrzahl von Schrittmachern - Google Patents

Description

PATENTANWALT.

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PATENTANWALTDlPL-ING₁R₁MDLLER-BaRNER PATENTANWALTDIPL-ING-HANS-H-WEy BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE «8 8 MONGHEN 22 - Wl D EN MAYERSTRASS E TEL. 0311 .762907 · TELEGR. PROPINDUS · TELEX 0184057 TEL. 0811 .225585 · TElEGR. PROPJNDUS ■ TELEX 0524244,

.20 273 Berlin, den 4« März 1968

The Gerber Scientific Instrument; Company 83 Gerber Eoad, South Windsor, Connecticut

Antriebsverfahren für eine Mo tor anordnung-■ mit einer Mehrzahl von Schrittmotoren :

Die Erfindung betrifft ein Antrieb sv.erf ahr en für eine Motoranordnung mit einer Mehrzahl von Schrittmotoren, die über einen weitest ausgedehnten Bereich die präzise Einstellung eines zu bewegenden Teiles ermöglichen.

I)Le Ei>f ladung "bezieht sich dabei auf Kurvenscirreibex*, Werkzeug— n'^ir5chiuen oder andere Geräte, bei denen eine präzise Bewegung awisch-e.'·· ver-schiedenen Stellungen in_ bezug auf einen vorgegebe- iieu Wert ausgeführt werden soll. Insbesondere ist das Antriebs^rerfphreii bei speziellen Eins teilgerät en für Teile --"anzuwenden, die eine Hotorkombination fib?, den Antrieb einer einzigen Abtx-iebr-.v.relle enthalten.

■/ο (jor"-r!;t3tyj_>i;n,- die di^rn Sriindu'g ^eziell .aüspreehön will, ^: ■""■-" '■ - " "- 'Ί' '"■-■·!:··:' ;5t..ii-v!:^J ii3;-;:'Mf,r: b37,:rdcti.--'.;n -·[■*■-

BAD Ä

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und "bei denen längs einer Linie als relative Bezugsgrö'ße Teile zu bewegen sind, beispielsweise eine Kurvenlinie auf einem Stück , Papier im Fall eines Kurvensehreibers. Die Linie,längs der das Teil zu bewegen ist, kann sich, aus einer Anzahl von kurzen geraden Linienabschnitten zusammensetzen, wobei das Teil nacheinander von einem Endpunkt des Linienabschnittes zum nächsten Endpunkt bewegt wird usw., aber dennoch ein hoher Genauigkeitsgrad über die gesamte Bewegung erforderlich ist, so daß das 'Teil nicht nur präzise in den örtlichen Linienabschnitten bewegt werden muß, sondern über die gesamte zu durchfahrende Linie» Formalerweise wird das Teil an jedem Endpunkt angehalten oder zumindest verlangsamt, so daß beim Durchfahren eines Linieriabschnittes das Teil am Anfang beschleunigt und am Ende verzögert werden muß. Diese Beschleunigungen und Terzögerunger. ,erfordern ein relativ hohes Arrbriebsmoment bei geringen Geschwindigkeiten, und im Hinblick auf die benötigte Präzision im.Antriebssystem == würde dieses ein Moment abgeben, das, wie leicht einzusehen ist. in bezug auf die Eingabe mit kleinen Fehlern,. Abflachungen, Überschwingungen oder Vibrationen versehen sei"c wird. Einerseits sind' diese Antriebssjrsterne geeignet, das Teil mit einer relativ hohen Geschwindigkeit, somit unter Herabsetzung der benötigter. Zeit zur Durchführung einer Eingabe, au bewegen.,.Andererseits ist ein Kompromiß zwischen der Präzision und der maximalen Geschwindigkeit zu schließen, zumindest bei Antrieben mit Schrittmotoren, weil die verfügbaren Schrittmotoren ein Drehzahl verhallten gegenüber den Drehmomeiiteigei.rchafte·': haben, bei .dem cl-;.s·. Drehmoment mit steigender Drehzahl abfällt. Dpdurek■'Ssrdeii Gafcriabe erforderlich., c'io zwar ei:: op ti mal er. Brelmioyer'.t ur\d el· s

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rvusr eichende Genauigkeit gewährleisten, aber im allgemeinen keinen Arbeitsablauf bei befriedigenden -ho-iieaa ■ Geschwindigkeiten erlauben.

Demgegenüber besteht die Erfindung darin, daß· mindestens zwei Schrittmotoren eingesetzt werden, deren Schrittschaltung bei oiroem feststehenden Drehzahlverhältnis zueinander für den'Antrieb eines im allgemeinen rotierenden Teiles erfolgt, das mit den Iiotoreii über· unbedingt treibende Mittel verbunden ist, so ■ ; daß das Drehzahlverhältnis beim Antrieb erhalten bleibt, wodurch sowohl der eine als auch der andere Motor das Teil mit derselben Drehzahl antreibt, daß weiterhin, die-Motoren bei verschiedenen Geschwindigkeiten des anzutreibenden Teiles verschiedene Steifigkeitei: im Drehmömentenverlauf aufweisen und so angeordnet sind, daß das zur Verfügung stehende Drehmoment mit der größeren Steifigkeit das Teil erst bewegt, wenn" "bei steigender Geschwindigkeit des anzutreibenden Teiles das Drehmoment absinkt, so daß bei niedriger Mot ordrehz aiii die größere Steif ig- ( keit eine hemmende Wirkung auf die Bewegung des Teiles ausübt, und daß bei hoher Motordrehzahl mit niedriger Steifigkeit der Hauptbetrag des Drehmoments für' die Bewegung des anzutreibenden Teiles ausgenutzt wird.

Bei Anwendung der Erfindung in einem Einstellgerät für ein Teil enthält das Antriebssystem somit zwei Schrittmotoren, die mit, einer einzigen Abtriebs- mder Antriebswelle über Getriebe- öder andere direkte Antriebe verbunden sind, so daß-die Motoren ■'"" gleichsinnig mit einer definitiven Getriebeübersetzung drehen,

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^ BAO

was auch, für jeden einzelnen Motor und die Antriebswelle gilt. Die Motoren werden ihrerseits durch, elektrische Antriebεsignale betätigt, welche eine Drehung der Motoren mit ihren entsprechenden. Getriebeübertragungen auslösen, so daß jeder Motor die Abtriebswelle mit derselben Drehzahl betreibt. Die Motoren h?xben verschiedene Drehmomente gegenüber ihren Schrittschaltbeträgen, so daß ein Motor mit einem geringen maximalen Schritt- -

_ schaltbetrag über ein Getriebe mit der einzigen Antriebswelle so verbunden und betrieben, wird, daß er seinen maximalen Schrittschal tbetrag erreicht, bevorder andere Motor mit einem, höheren maximalen Schrittschaltbetrag wirksam wird. Der Hotor weist für" die Bewegung_der. Antriebswelle bei der Abgabe des Drehmoments und der Präzision eine höhere Steifigkeit auf und bewegt das? Teil mit niedrigen Geschwindigkeiten, während der Motor mit geringerer Steifigkeit, aber höherer maximaler Drehzahl ein Drehmoment erzeugt, das die Antriebswelle und damit das Teil bei höheren Geschwindigkeiten bewegt. Obwohl nur zwei Motoren gerankt ur.-.d be-

ψ schrieben werden, ist die Erfindung nicht nur auf zwei Motoren begrenzt, weil nach Wunsch drei oder mehr Motoren oder auch Hoto-. rengruppen verschiedener Abmessungen und Eigenschaften antriebsmäßig verbunden und mit hoher Genauigkeit betrieben werden. l-:ö-:."e::..

,,- ■ In den Zeichnungen zeigt die wig. 1 eine -schema tie ehe ϊ.ΐ'λ.τ teilung eines Einstellgerätes für ein Teil gemäß der ErTi-Kb* g.

B'ig. 2 gibt eine Kurveudarstellung wieder, bei der Λτε mert über dem Schritt schal tbetrag der sv/oi Motoren -, ^ch.-Jj^vi χ.

aufgetragen ist. ■ ^f- ^: '

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3 zeigt ebenfalls in einer Kurvendarstellung den Drehmome^tenverlauf in Abhängigkeit von der Stellung;, der Antriebswelle für die beiden Motoren"-" nach Fig. 1 bei niedrigen Drehzahlen, während die Fig, 4 die gleichen Abhängigkei ten _t bei ..hohen Drehzahlen wiedergibt» ........

In Fig,. 5 3-sfc ein anderes Hinstellsystem nach der Erfindung schematise]! wiedergegeben,. . . ? .

Sobald Iv. der Statorwicklung eines Schrittmotors ein Magnetfeld erzeugt wird., wird dieses den Rotor in eine vorgegebene neutrale Stellung relativ -zum Stator bringen,. Das durch den Rotor abgegebene Drehmoment ist dabei auf den Fehler im Unterschied zwischen der neutralen und der tatsächlichen Stellung des Rotors bezogen* Der Hotor kann dabei so .angesehen Werdens als wäre eine .magnetische Feder zwischen seinem Stator und seinem Rotor wirksam, die den Rotor_ in Richtung der neutralen Stellung bewegt, wobei das erzeugte Drehmoment auf die .durch diese Feder hervorgeru-fene if er«- Schiebung bezogen ist* Bei Jedem·Schritt des flotorantriebs durch

v:

die Statorwicklung erfolgt eine Vinke!verschiebung des Magnet-' feldes. Bei Beginn eines jeden Schritt/es dehnt sich die magnetic ' sehe Feder aus, so daß sich der Rotor unter dem Einfluß der durch die magnetische Feder hervorgerufenen Kraft bewegt, wobei die potentielle Energie dee Feder in eine kineMsche. Energie für die Rotorbewegung umgesetzt wird. !ieBewegung ist tatsächlich im wesentlichen dieselbe, als wenn bei einem klassiso&en Massenfederungssystem mit Dämpfung der Rotor bei Annäherung .an seine neue Stellung entsprechend der Verschiebung des Magnetfeldes

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einer Schwingungsfolge ausgesetzt ist* Daraus folgt, daß der Eotor bei Bewegung in seine neue Stellung diese zunächst überschreitet und dabei üb er schwingt, bis die Bewegung durch die innere Dämpfung im System abgeklungen ist.

Die Beilegung des Rotors wird direkt auf das zu "beilegende Heil übertragen, und im Hinblick auf den Übersehwingfehler bei der Einstellung des angetriebenen Seiles ist es wichtig, daß die effekt, tive Federkocstante oder Steifheit des Motors,, nicht, zuletzt am zu bewegenden feil zu beobachten, relativ hoch sein muß; Diese Steifigkeit kann in Verbindung mit einem .Sehrittmotor fur einen Teileantrieb durch Getriebe oder andere geeignete Antriebsmittel erreicht werden, so daß eine gegebene Rotorbewegung eine re-duzierte Bewegung des feiles ergibt, und zwar mit vergrößerter -Steifigkeit,, die sich auf das. anzutreibende {Deil auswirkt, Hatürlieh, sind die Geschwindigkeiten begrenzt,- mit denen die Seile an~ ■getrieiben werden, wobei höhere Sehrittsehaltbetrage benötigt -werden, um die !Seile mit vorgegebenen= Geschwindigkeiten zu bexiregen., mit der !folge, daß bei steigenden Schrittschaltbeträgen sehr bald das verfügbare Motordrehmoment unterhalb noch befriedigender Hohen fällt;, ; ;;- ., " ' - -

lig. 1;zeigt ein Einstellgerät für. Teile mit einem Schrittmotorantrieb, der befriedigende Arbeitsergebnisse sowohl bei großen als aueil kleinen= Bewegungen der angetriebenen Teile liefert. Bei dem in lig, 1. dargestellten Gerät wird ein Eurvenschreiber mit einem Schreibhalt ei? 10 verwendet, der in einyr Ri-Sr-Uing oöcr Achse relativ zu einem Stück Papier IS oder dergl.« mittels einer

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BAt)ORlGlNAL

Gewinde spindel 14 bewegt wird. Verbunden mit der Gewindespindel 14 ist ein Encoder 16, der über die leitung 18 zu einem angeschlossenen Hegler 20 ein Signal leitet, das die tatsächliche' Stellung des Halters 10 in der der Stellung der Gewindespindel entsprecheziden Lage anzeigt. ; ■

Das Kotorantriebssystem für den Schreibhalter 10 enthält zwei Schrittmotoren 22 und 24-, Der Motor 22 ist mit seiner .Antriebswelle 26 über ein geeignetes Getriebe mit der Gewindespindel verbunden, wozu die Getrieberäder 28 und 30 vorgesehen sind. Die Getrieberäder 28 und 30 haben die gleichen Abmessungen, so daß eine' gegebene Winkelbewegung der Antriebswelle 26 denselben Betrag der Winkelbewegung an der Gewindespindel 14 auslöst. Der zweite Schrittmotor 24 weist die Abtriebswelle J2.auf, die mit _; der Abtriebswelle 26 des ersten Motors über,zwei Getrieberäder 34 und 36 verbunden ist, wobei das Getrieberad 3^ fest auf der Abtriebswelle 32 und das Getrieberad J6 fest auf ,der Abtriebswelle 26 angeordnet ist.

Die Schrittmotoren 22 und-24 werden durch zwei zugeordnete Antriebe 38 und 40 angetrieben. Jeder dieser Antriebe hat eine Eingangsleitung 42 oder 44, über die elektrische Impulse geleitet werden, wobei die Wirkungsweise der Antriebe für die mit ihnen verbundenen Motoren in Abhängigkeit von den "empfangenen Impulsen ist, nämlich für die Schaltung der Motoren von Schritt zu Schritt. Jeder Antrieb hat dazu einen von der Leitung 46 abgeleiteten Eingang, über den die Sichtung gesteuert wird, in der ' die Reihenfolge der Inbetriebsetzung der .angeschlossenen Motoren

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wechselt, nämlich für die Steuerung, der Richtung, in der sich die Motoren bewegen. Die in der Leitung 46 erscheirieaderi Signale sind somit Richtungssignale und führen die Richtungssteuerung der angeschlossenen Antriebe 38 und 40 durch, in der die Motoren 22 und 24 schrittweise bewegt if erden. Die in den Leitungen 42 und 44 erscheinenden elektrischen Impulse zu den Eingängen dex> Antriebe werden durch den Regler 20 erzeugt und haben irgendeine

£ geeignete Form. Eine der möglicher. Formen' ist in der Fig. "T angedeutet. Beispielsweise kann der Regler eine numerisch gesteuerte Einrichtung sein, die über Lochstreifen oder Magnetbändern eingegebene Informationen die Endpunkte und Liniena.bschnitte regelt, über die der Schreibhalter 10 bewegt wird. Bei Beginn ei./es jeden Abschnitts vergleicht der Regler die tatsächliche Stellung des Schreibhalters 10 über das vom Encoder 16 gelieferte Signal" mit der Stellung, die am Eingang des Einstellgerates eingegeben wird, und erzetigt danach die erforderliche Anzahl .von Impxil^en in den Leitungen 42. Lind 44, die für die Bewegung des Sehrb±bho-1-ters zum eingegebenen Endpunkt notwendig sind. In irgendeinem Augenblick, in dem. der in der Leitung 42 erscheinende Impuls gleichzeitig mit dem in der Leitung 44 erscheinenden Impuls auftritt und für irgendeine vorgegebene Bewegung die Gespmtanzahl • -der Impulse in den^Leitungen 42 und 44 gleich ist, ergibt sich,

; ■ daß die Motoren 22 und 24 dieselbe Anzahl von Schritten ausführen.

Die Motoren 22 und 24 weisen ungleichartige Eigenschaften auf Erstens der Motor 22, der als Langsamläufer bezeichnet werden kann,"benötigt· eine große Anzahl von Schritten, um eine Umdrehung seiner Abtriebsvrelle durchzuführen. Zweitens benötigt der liotor 24,

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der als Schnelläufer ausgebildet 1st, nur eine kleine Anzahl von Schritten, mn eine Umdrehung /seiner Abtriebswelle 32 aus— zuführen. Wie aus der Anordnung nach Iig». lau sehen ist, nämlich durch die gewählt en-.Abmessungen der Getrieberäder J4 und 36, macht der Motor 24 beispielsweise■% Schritte: pro.Umdrehung,

22
während der Hotor HX Schnitte machen muß-, wobei I eine Zahl ■ .

großer als 1 ist. Die die beiden Motoren verbindenden- Getrieberäder 34- iKid 36 sind dabei so zueinander ausgelegt, daß das Drehzahlverhältnis zwischen. ,Jedem Motor allein zair -Abtriebs:-- welle 26 gleich demjenigen Verhältnis der Schrl-tte pro Omdre— hung bei beiden Motoren ist,; so daS jeder Motor die ÄtriebS'-welle 26 mit derselben -Drehzahl antreibt?«- in dem besprochenen Fall ist das BrehzahiLverhaltnls zwischen Motor 22 und der Antriebswelle. 26 gleich i und das Irehzahlverhältnis .zwischen Motor .24- und der iLbtriebswelle: 26 gleich S, so daß das Terhälibnis der beiden vorgenannten gleich 3f isii» Im !fall nach der ffig* Ί ist ϊί gleich 2» ..-""■■ " " ^: -.-'.-.

ITor zugsxi ei se führt der Eo tor des Schnelläufer-Motors /2Ά- bei 4®-' " der Erregung seiner Statorwicklung einen vollen Schritfe äus_T wahrend der Rotor des Larigsamläufer-Motors bei jeder ■ Irregung seiner, Statorwicklung nur einen Teil des vollen Schrittes ausführt«

Ein voller Schritt in diesem Beispiel kann als Grad .der Eötorbewegung definiert sein, der durcii i.ufachalten, der Erregung auf die ~ Statorwicklung erreicht .werden kann derart, daß zwei elektrisch >· V; beiiachbarte, Statorwicklungen von einem;, ersten Zusifand, nä

ÖÄfc

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- ίο -

erste Wicklung voll eingeschaltet und. zweite⁷ Wicklung abge- -.■ ■; ' schaltet·,- zu einem zweiten Zustand, nämlich erste -Wicklung abgeschaltet und zweite Wicklung: voll eingeschaltet, umgeschal— tet werden. Seile des vollen Schrittes können beispielsweise dadurch erreicht werden,- daß die Erregung der Statorwicklüng" in einer solchen Reihenfolge wechselt., wie die Anzahl der Wechsel bei jedem vollen Schritt wechselt.. · ' ' .

Das maximal verfügbare Drehmoment gegenüber den Schrittschslt—^! betragen der Motoren 22 und 24 ist somit voneinander verschie—· den, wie in -E¹Ig* 2 gezeigt wird, In J?i.g.. 2 ist das maximale _ Drehmoment Hd ' gegenüber dem Schrittschaitbetrag s für den Hotor ■ 22 durch die Kurve 22a wiedergegeben und entsprechend durch die "Kurve 24a für den Motor 24. Aus dieser ligur geht deutlich, hervor, daß der Motor 22 fähig ist, ein wesentlich größeres Dreh— moment; bei viel größeren Schrittschaltbeträgen abzugeben als der Motor 24. Bei dem dargestellten Motor 24 ist bei niedrigen Drehzahlen oder Sehrittschaltbeträgen angenähert nur' das halbe maximale'' Drehmoment vorhanden gegenüber dem des Ho tors 22, well das Verhältnis .der (Je triebe räder zwischen dem Motor 24 und der AbtrieTsswelie 26 um den faktor 2 vergrößert ist, so daß, wie auch dargelegt wurde, die Antriebswelle 26 von jedem Motor aii— genähert mit demselben Drehmoment beaufschlagt wird. Diese Anpassung der Drehmomente ist- nicht notwendig, und die Motoren könnten auch so ausgewählt sein, daß bei niedrigen Br-ehzehlen fter* "eine öder der andere ein größeres Drehmoment star 'Verfügung'"'"' stefitrimd'diesesV ^wi-^e gezeigt wird, an die Abtriebsv/eile bringt. ^l!'-']iichts-destoweniger wird in Fig. 2 gezeigt, daß das maximal v%r--

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fügbare Drehmoment des Motors 24 geringer als dasjenige des Motors 22 ist, woraus folgt, daß der Motor 24 im■allgemeinen kleinere Abemessungen aufweist als der Motor 22. .

Die Wirkungsweise des in Fig. 1 wiedergegebeneii Gerätes ist besser au verstellen, wenn bei der Betrachtung die Fig. 3 und die
Fig. 4 hinzugezogen werden. Fig. 3 zeigt den "Verlauf des Drehmoments gegenüber den Verschiebungsfeliler der beiden .Motoren und
gegenüber dem zusammengefaßten Antriebssystern bei niedrigen Drehzahlen, während Fig. 4 das gleiche bei hohen Drehzahlen zeigt.
In den Fig·. 3 und 4 repräsentiert die gestrichelte Linie 22b das Drehmoment gegenüber dem Verschiebungsfehler bei dem Langsamläufer-Motor 22," die strichpunktierte Linie 24b zeigt die gleichen Eigenschaften für den Motor 24, und die durchgezogene Linie 48
zeigt ebenso die gleichen Eigenschaften für die Motorkombination. Die aufgezeichneten Werte längs der horizontalen Achse zeigen
die Verschiebungen dea? Antriebsrolle 26, von der neutralen Stellung ausgehend, die bei der Erregung der beiden Motoren zu beachten
sind. Die vertikale Gradeinteilung bezeichnet elektrische Grade im Gegensatz zu mechanischen Graden und ist auf den Mcrfcor 22 bezogen. Die aufgezeichneten Werte längs der vertikalen Achsen repräsentieren an der Abtriebswelle 26 gemessene Werte des Drehmo-'ments. ■ .

•Aus der Fig. 3 geht hervor, daß bei Antrieb ,der Motoren Mt niedrigen Drehzahlen die Kurve 24b steil ansteigt bei relativ klei- * iien Winkelvers chi ebungen, so daß die Verschiebung zwischen den ■■ ·. beiden jeweils mit 5° bezeichneten gestrichelten vertikalen Linien

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liegt. Die resultierende Linie 48 wird durch die Addition der beiden Kurven 22b und 24b gebildet, v;obei im Abschnitt, der kleineren Winkelver Schiebungen, die Kurve 48 steil ansteigt, was an- ■ zeigt, daß die Steifigkeit oder innere magnetische !'ederkoiistP/--te des kombinierten Antriebssystems, von der Abtriebcwelle 26 aufgenommen,, sehr groß ist. Den hauptsächlichen Beitrag für die Steifigkeit der Kombination liefert der Motor 24« Daraus ergibt sich, daß während_der Arbeitsweise des"Schnelläufer-Motors 24 ^ bei niedrigen Drehzahlen ein hoher Grad von Steifigkeit erreicht vrird, wodurch das³ "Antriebssystem den..anzutreibeaden Teil relativgenau mit nur kleine:¹. Überschwirigungea oder "Vibration; zu lofe·.-■lisieren vermag;trotz der; Tatsache, daß ein relativ großes Drehmoment für die Bewegung des Teiles erforderlich ist, Tjerm bei diesen Drehzahlen beschleunigt oder verzögert -.-iird.

Aus der Fig. 4 geht.hervor - -die übrigens, die I'lotoreigenrchs-ftop bei hohen Drehzahlen zeigt —, daß das maximal verfügbr-re Dr ehuio-

b . . ment des Schnellaufer-Motorε 24, dargestellt durch die ."Kurve 24b, auf ein Viertel seines Originalwertes abfällt. Hi ger hält der Langsamläufer-Motor 22 im -wesentlichem cei^· maximales Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen, dargestellt' durch die Kurve 22b, so daß bei Kombination der beiden Kurven 22b und 24b .zur. Kurve 48 festgestellt werden kann, daß im Abschnitt der kleinen Verschiebungen letzterer einen relativ steilen Anstieg zwischen den Linien 50 aufweist' und ein maximales Drehmoment zur Verfügung steht, das wesentlich größer als dasjenige des Motors 24 ist. Insbesondere ist zu erkennen, daß das maximal verfügbare Drehmoment des Motors 24 bei T^ liegt, während dasjenige der

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botorkombination bei Tp angezeigt ist, welches wesentlich höher :L°u als das Drehmoment ±V, Den Hauptamt eil ar·, dem höheren Dreh- ■} Tp liefert der Kotor 22, und es ist ersichtlich, daß der" 22 zur Sicherung des notwendigen JLitriebsmomentes bei hoh-.-■ "Drehaablon client.

P" ο or Wirkungsweise der- kombiniertes. Antriebs sy stems nach Fig. 1 i.rt -:i gleite-.ider Übergang der Steuerung vom Schnelläufer-Motor 24 zum Lar:geam],äufer-Motor 22 vorgesehen, wobei die Schritt- . echnltbeträge ansteigen vuid.das Drehmoment des Schaellatifer-Motor-c 24 r-.bfällt. Daraus eingibt sich, daß bei ansteigenden Sciirittpchaltbeträgen verschiedene subharmonische Schwingungen, de*:·:' G-j'u:--dfrequeri2 des gesamten Bewegungssystems übertragen werde· , :?o ds.R beim System ein sehr breites Band von Eigenerregun- / gen bei der Grundfrequenz wirksam ist. Die hohe Steifigkeit oder Foderkonstante des kombinierten Motorensystems begrenzt natürlich die Fehler oder das Überschwingen bei diesen Frequenzen. Ifur einmal durchläuft die Schrittschaltung die Grundfrequenz des Systems, wobei die Eigenerregung bei der Grundfrequenz. des Systems keine wesentliche Energie enthält,und entsprechend wirkt bei hohen Schrittschaltbeträgen die Trägheit und die Federkonstante des Syr_::tems wie ein Tiefpaßfilter zur Reduzierung der-Überschwingungen. %Jerm geringe Schrittschaltbeträge während des langsam zurückgeherrden Systems erzeugt werden,; dann list das Drehmoment des 'Schnellaufer*-Motors 24 vorherrsehenefv utitt die G-enauigkeit des Systems wird iiurch die hohe FederkonGfante und die durch den Motor erzeugte Sp:crrwirkung aufrechterhalten» ; .

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Es ist offensichtlich, daß verschiedene Anordnungen- von Motoren in der Praxis nach dieser Erfindung reÖglich si-id. I7ach Wunsch · ." 'comen mehr als zwei Motoren oder Motororgruppen eingesetzt v/erden, um die Technik über einen weiten Bereich toi· Schrittschaltbeträgen auszudehnen . Beinpieisweise zeigt die I¹Ig. 5 eine Alternativlösung nach der "Erfindung, ."bei der sv/ei Motoren 52 und 54· mit der Antriebswelle 56 in einen w"eller.-.2ug mit rler Abtri'ebswelle 58 des Motors 54- angeordnet sind', so daß sie dienelbe Drehzahl: und -richtung haben. Die Abtriebsv^relle 56 des Kotors 52 ist weiterhin-mit den anzutreibende-! leil verbünde ί, 'dem Schreibhalter 10, mittels der gleichen Ei-:richtu::ge:. wie i:.\ Fig. 1. Teile, die identisch mit denjenigen nach Fig. 1 s±^r:ö. werden mit denselben Bezugs ziffern bezeichnet und iiicht noch einmal beschrieben. Dor Motor 52 ist ein Schrittmotor, der ei.· e bestimmte Anzahl von' Schritten für eine ümdrehurjg benötigt, während der Schrittmotor 54· ei -e große Anzahl von Schritten pro Umdrehung benötigt, die ein integrale.=: Vielfacher i^r für den l-'otor benötigten Schritte sxpd. Daraus folgt, daß, weruy ö.or Motor 52 X Schritte pro Umdrehung ber-.ötifjt, dcina der Motor ^^LV JiX Schritte bex'.Ötigtj wobei .1T eine gauze Zahl ist. Tr. deic i.r- Fig. 5 dargestellten Fall benötigte der Motor 54 die doppelte Zahl der Schritte pro Umdrehung gegenüber der Schrittzahl des Motors 52. ■ . ·

Der Regler 20 iat in Fig. 5 mit den Motoren 52 und 54 verbunden und liefert''.über die Antriebe 60 und 62 Antriebsimpuloe entsprechend au Beträgen, die auf das "Verhältnis If von einem¹ zum ar der en "beaogen sind,, so daß die Motoren bei derselben Drehzahl wirksam

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ORJGfNAU

vrerden. Daraus "folgt, daß der Antrieb -60 des Motors 62 durch die in der Leitivg 66 erscheinende Impulsfolge 64 erregt wird, die -mr die halb.ο Ircpulesahl derImpulsfolge 68 hat, die in der LsitU'ig 70 "^rorha^de:i ist iv-d den Antrieb 62 erregt, wodurch der Hotor 52 V-'-jy de¹' halber Schrittschaltbetrag■.. gegenüber dem des Motor:- 5^ hat. I:, dieser- Kombination wirkt der Motor 54 ähnlich ." " T,^rie der Langsamlä'äfer-Motor 2,2 in-Fig. 1 und der Motor 52 ähnlich v±e der Schnellaufer-Hotor 2^{>· in ?ig. 1. Bei niedrigen Ht?ehaohleu der AbtriebDwelle ^6__ erzeugt der Motor 54- ein "großes Dreh- momert mit einer höh sr. Steifigkeit beil? Antrieb des Schreibhalters 10 mit hoher. Genauigkeit und nuv geringen iiberschwingungjen. ¥enn dieser Motor mit einem hohen Schrittsehaltbetrag-betrieben \-:ird. fällt sein zur Verfügung stehendes Drehmoment auf einen unbefriedigenden riedrigen Punkt, wenn der hohe Schrittschaltbetrag erreicht ist. aber in diesem Punkt sorgt der Motor 52 für ein ausreichendes Drehmoment, das bei Schrittschaltbeträgen für hohe Drehzahlen erforderlich ist.

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Claims (1)

1. J Antriebsverfahren für ei^e Motoranordnung mit einer Eelirznhl von Schrittmotoren, die über einen weitest ausgedehnten Bereich die präzise Einstellung einec zu bewegender. Teile·" '-·.'"·- möglichen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens z-.:ei Schrittmotoren eingesetzt werden, deren Schritt&chaltu: g bei einem feststehenden Drehzahlverhältnis zueinander für de?. Antrieb eines im allgemeinen rotierenden Teiles erfolgt, dar-· mit den Motoren über unbedingt treibende Mittel v&rbu- der, ist, so daß das Drehzahl verhältnis beim Arxtrieb erhalten bleibt, wodurch sowohl der eine als auch der andere Motor dar Teil mit derselben Drehzahl antreibt, daß weiterhin die Kotoro¹. bei verschiedenen Geschwindigkeiten des anzutreibenden Tei-

   , les verschiedene Steifigkeiten im Drehmomentenverlauf auf'-.^isen und so angeordnet sind, daß dan zur Verfügung stehende Drehmoment mit der größeren Steifigkeit das Teil errt bevept, v/enn bei steigender Geschv/indigkeit dec anzutreibender: Toilf;-das Drehmoment absiih&S ^«"dfeB nj?r niedriger

   BAD ORiGlNAL

   die größere Steifigkeit eine hemmende Wirkung auf die Bewegung den Teiles ausübt, und daß bei hoher Motordrehzahl mit niedriger Steifigkeit der Hauptbetrag des Drehmoments für die des anzutreibenden !Teiles ausgenutzt wird.

   2. Artriebsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ■ ein Motor (24 oder 52) der beiden Schrittmotoren (22, 24- oder 52, 5^z0 für eine volle Umdrehung X Schritte benötigt, während der andere Motor (22 oder 5¹O HX Schritte benötigt, wobei N eine Zahl größer als 1 ist, daß die Schrittschaltung der Motoren bei gleichen Beträgen erfolgt, so daß das Drehzahlverhältnis der Motoren gleich H ist und die Drehzahlverhältnisse der unbedingt treibenden Mittel (34, 36, 30? 28) zwischen den Motoren und dem anzutreibenden Teil ebenfalls gleich H ist.

   3- Aiitriebsverfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unbedingt treibenden Mittel (34, 36, 30* 28) für die Drehung im Einklang mit derselben Drehzahl zurückhaltende Einrichtungen enthalten, die bei Inbetriebsetzung des ersten Motors (24 oder 52) bei einem Betrag für X Schritte pro Zeiteinheit die Inbetriebsetzung des zweiten Motors (22 oder 54) bei einem Betrag für HX Schritte in derselben. Zeiteinheit ermöglichen.

   i ■

   4. Antriebsverfahren nach den Ansprachen 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet, daß die unbedingt treibenden Mittel (34, 36, 30, 28) gezwungen sind, mit derselben Motordrehzahl bei Inbetriebsetzung der Motoren zu rotieren, se daß bei Betrieb des ersten

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   BAD ORIGINAL

   Motors (24 oder 52) der Schaltbetrag um X Schritte pro Zeiteinheit sich ändert und bei Betrieb des zweiten Motors (22 oder 54) der Schaltbetrag um NX Schritte in derselben Zeiteinheit sich ändert.

   5» Antriebsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,. daß die Inbetriebsetzung der Motoren ir. der Weise erfolgt, daß beide Motoren Schrittschaltungen bei demselben Betrag ausführen.

   6. Antriebeverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5₅ dadurch gekennzeichnet, daß im Hinblick auf das anzutreibende Teil der eine Motor (24 oder 52) gegenüber dem anderen Motor (22 oder 54) ein unterschiedliches Drehzahlverhalten aufweist, wobei die Inbetriebsetzung der Motoren bei solchen Schrittschaltbeträgen erfolgt, daß stets dieselbe Drehzahl am anzutreibenden Teil vorliegt.

   ?♦ Antriebsverfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (22, 24 oder 54, 52) mit dem anzutreibenden Seil derart kombiniert sind, daß die Bewegung des Teils in Abhängigkeit von einer Bezugsgröße über eine entsprechende Drehung der Motoren erfolgt.

   8» Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens bei Einstellgeräten für Teile nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb des Teiles eine Gewindespindel (14)

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   vorgesehen ist, die mit der drehenden Antriebsanordnung verbunden ist und dan Teil entsprechend der Drehung der Antriebsanordnung bewegt.

   9· Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellgerät einen Kurverischreiber enthält und daß dem anzutreibende?:! Teil ein Schreibhalter (10) y.ugwordnet ist, der :i:ie- Vorrichtung sur Harkiermig der bezogenen Größe trägt.

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