DE2817209C2

DE2817209C2 - Verfahren zur Einstellung der Normierposition von Schrittantrieben

Info

Publication number: DE2817209C2
Application number: DE19782817209
Authority: DE
Inventors: Werner Dr.-Ing. 2940 Wilhelmshaven Pohl
Original assignee: Olympia Werke AG
Current assignee: Olympia AG
Priority date: 1978-04-20
Filing date: 1978-04-20
Publication date: 1986-04-17
Also published as: DE2817209B1

Description

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung nach einem Befehl zum Aufsuchen der Normierposition bei einer Ausgangsstellung der Antriebseinrichtung auf der dem Stellungssignal-Bereich zugewandten Seite der Normierposition, jedoch außerhalb des Stellungssignal-Bereiches, zunächst eine schrittweise Bewegung in dem einen Sinn in Richtung Stellungssignal-Bereich bis zur Abgabe und darüber hinaus bis zur Beendigung des Stellungssignals und darauffolgend in dem anderen Richtungssinn bis zur erneuten Abgabe des Stellungssignals veranlaßt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Art zur ^Einstellung einer schrittweise ansteuerbaren Antriebseinrichtung (DE-iÄS 24 42 688).

Schrittweise ansteuerbare Antriebseinrichtungen, insbesondere Schrittmotoren, werden häufig in der Weise betrieben, daß von einer Steuerschaltung erzeugte Signalkombinationen Bestromungsmuster für die Motorwicklungen bilden, deren Änderung jeweils einen Schritt bewirkt. Eine Gruppe verschiedener Jiignaikombinationen, deren aufeinanderfolgendes Anlegen an die Motorwicklungen mehrere Schritte hervorruft, ist zu einer Signalkombinations-Folge zusammengestellt, die von der Steuerschaltung mit fortschreitender Bewegung der Antriebseinrichtung ständig wiederholt wird. Auf einer längeren Bewegungsbahn ist daher eine bestimmte Signalkombination nicht eindeutig einer Position der Antriebseinrichtung zugeordnet, sie ist vielmehr wegen der ständig wiederholten Signalkombinations-Folge

ίο mehrdeutig.

In vielen Anwendungsfällen ist es erforderlich, für die Antriebseinrichtung eine Normierposition festzulegen, von der aus eine Schrittzählung beginnen und in die zurückgekehrt werden kann. Dabei ist einfache

Vorwärts- bzw. Rückwärtszählung der Schritte nicht geeignet, weil solche Schrittantriebe gelegentlich Schritte auslassen oder überspringen können. Auch machen mechanische Toleranzen je nach zurückgelegtem Weg und Anlaufrichtung der Normierposition

reproduzierbare Einstellungen unmöglich.

in bekannten Ausführungen sind deshalb Steüungsgeber vorgesehen, die beispielsweise von einer Lichtschranken einrichtung (DE-AS 20 26 004) oder einem Reedschalter (DE-OS 20 59 154) gebildet werden. Ein synchron mit der Antriebseinrichtung bewegter erster Teil des Steliungsgebers, also etwa eine optisch abtastbare Fläche ode." ein Permanentmagnet veranlassen bei Erreichen eines relativ dazu feststehenden zweiten Teiles des Stellungsgebers diesen zu der Abgabe eines Stellupgssignals, das die Normierposition bezeichnet

Aus »Elektrische Ausrüstung«, Nr. 4, August 1976, Seiten 18 bis 21, ist ein Schrittmotorantrieb für eine Werkzeugmaschine bekannt, bei dem der Schrittmotor

nach einem entsprechenden Steuerbefehl zu einem elektronisch gemessenen Referenzpunkt gedreht wird. Ein Näherungsinitiator in Präzisionsausführung gibt einen Befehl ab, der den Antrieb sehr genau stoppen läßt

Die bekannten Einrichtungen der oben genannten Art setzen voraus, daß das Stellungssignal immer exakt an der gleichen Stelle erzeugt wird. Das erfordert sehr präzise arbeitende Stellungsgeber, die in der Herstellung sehr teuer sind.

Aus der DE-AS 20 09 558 ist eine Anordnung bekannt, mit deren Hilfe ein mit einem foto-optischen Stellungsgeber versehener Schrittmotor in jeder seiner Schrittstellungen auf eine exakte Teilung eingeregelt werden kann. Dazu wird mit einem hochgenauen Stellungsgeber gemessen, ob der Motor seine jeweilige Position genau innehat Bei Abweichungen wird einer vcn zwei die Ruhestellung des Rotors bewirkenden Statorwicklungen ein Korrekturstrom zugeführt, dessen Größe unmittelbar von der Meßgenauigkeit des Stellungsgebers abhängig ist

Eine solche Anordnung ist zwar befähigt, die Antriebseinrichtung sehr genau zu positionieren, doch bietet sie trotz des Erfordernisses eines hochgenauen Stellungsgebers keine Möglichkeit, eine für die gesamte Bewegungsbahn der Antriebseinrichtung maßgebende /Normierposition sicher zu finden.
^?'^! Aus der DE-OS 2&03'449 ist eine Einzugsvorrichtung bekannt, deren Zeilenschaltung von einem Schrittmotor angetrieben wird und bei der jeder Zeilenabstand von mehreren Schritten des Motors gebildet wird. Durch Toleranzen und Walzenabnutzung hervorgerufene fehlerhafte Zeilenabstände sollen dadurch korrigiert werden, daß durch eine Einstellmöglichkeit die Schritt-

zahl pro Zeilenabstand veränderbar ist

Mit dieser bekannten Anordnung ist es zwar möglich, die für jede Teilstrecke eines aus mehreren gleichen Teilstrecken bestehenden Vorschubweges erforderliche Schrittzahl eines Schrittmotors durch feste Einstellung zu erhöhen oder zu erniedrigen, zum Erreichen oder gar genauen Einnehmen einer Normierposition bietet die Anordnung aber keine Lösung.

Aus der DE-/· C 24 42 683 ist ein Verfahren zur Einstellung eines scheibenförmigen, durch einen Schrittmotor angetriebenen Typenträgers auf eine Normierposition bekannt, das eine Lichtschrankcneinrichtung aufweist Die optisch abtastbare Fläche erstreckt sich dabei über einen größeren Bereich, wobei die Normierposition in der Mitte der Fläche angeordnet ist und dann ein Synchronisiersignal auslöst, wena sowohl die Lichtschrankeneinrichtung ein Signal abgibt, als auch das der Normierposition entsprechende Binärmuster am Schrittmotor anliegt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das eine exakte Einstellung auf die Normierposition zuverlässig erlaubt, obwohl Stellungsgeber mit breitem Streubereich verwendet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß einfache und damit billige Bauteile verwendet werden können. Es ist außerdem nicht mehr erforderlich, äußere Einflüsse auf den Stellungsgeber, wie z.B. Temperatureinflüsse oder Umgebungslicht bei Lichtschrankeneinrichtungen, fernzuhalten. Auch ist es für eine exakte Normiereinstellung nicht schädlich, wenn die Antriebseinrichtung wegen zu schnellen Anfahrens der Normierposition über diese hinaus schwingt

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung,

F i g. 2 eine Einzelheit eines Stellungsgebers,

F i g. 3 ein erstes Flußdiagramm,

F i g. 4 ein zweites Flußdiagramm ut.d

F i g. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel.

In F i g. 1 ist als Antriebssinrichtung ein Schrittmotor 3 vorgesehen, der über eine auf seiner Welle befestigte Riemenscheibe 4 einen Un₁ eine weitere Riemenscheibe 5 umgelenkten Riemen 6 schrittweise in entgegengesetzte Richtungen A und B anzutreiben vermag. Mit dem Riemen 6 mag ein nicht gezeichnetes Arbeitsteil, z. B. der Druckwerkschlitten einer Büromaschine oder der Magnetkopf einer magnetischen Aufzeichnungsund Wiedergabevorrichtung, verbunden sein, das von dem Schrittmotor 3 schrittweise zu positionieren ist.

Weiterhin ist mit dem Riemen 6 eine lichtundurchlässige Fahne 2 verbunden, die zusammen mit einer gestellfest angeordneten Lichtschranke 1 einen Stelilungsgeber bildet. Wird die Fahne 2 in Richtung des -Pfeiles A in den Wirkungsbereich der Lichtschranke 1 bewegt, so erfolgt innerhalb der Lichtschranke ein Wechsel von Hell nach Dunkel, und ein dementsprechendes Stellungssignal wird an die Steuereinrichtung 7 abgegeben, die daraufhin einen festgelegten und im folgenden näher beschriebenen Ablauf in der Bewegungssteuerung durch Anlegen der erforderlichen Ansteuersignale an den Schrittmotor 3 veranlaßt

Anhand des in Fig.2 vergrößert dargestellten Stellungsgebers aus F i g. 1 wird das Aufsuchen der Normierposition, d. h. einer Grundstellung der Fahne 2

und damit des Schrittmotors 3 erläutert Es ist ein Schrittmotor 3 mit vier Wicklungen (Strängen) in Vollschrittansteuerung zugrunde gelegt, zu dessen schrittweiser Bewegung von der Steuereinrichtung 7 wechselnde Signalkombinationen als Bestromungsmu-

ster an die Wicklungen angelegt werden, die eine feste Signalkombinations-Folge bilden und sich nach jeweils vier Schritten wiederholen. Die der Normierposition entsprechende Signalkombination tritt daher während der Bewegung des Schrittmotors 3 über eine größere

Strecke mehrfach auf und ist somit mehrdeutig.

Erhält die Steuereinrichtung 7 einen Befehl zum Aufsuchen der Normierposition, so wird die Fahne 2 in Richtung A bewegt und tritt in den Wirkungsbereich der Lichtschranke ein. Da es sich aber voraussetzungsgemaß um eine Lichtschrankenanordnung geringer Auflösung handelt die zudem noch Umgebungslicht- und Temperatureinflüssen ausgesetzt Lt kann der Wechsel von Hell nach Dunkel unvorherbestimmbar bereits in der mit 2a bezeichneten Schrittstellung, aber auch an anderen, bis zu drei Schritten entfernten Stellungen 2b, 2c, 2d eintreten. Wird nun angenommen, daß die in Fig.2 gezeigte Stellung der Fahne 2 der Normierposition entspricht, ist nach dem vorhergehend Gesagten klar, daß die Stellungen 2a, 2b und 2c jeweils

unterschiedlichen Signalkombinationen (Bestromungsmustern) entsprechen, während die Stellung 2d bereits wieder der Signalkombination der Normierstellung entspricht Da der Wechsel von Hell nach Dunkel irgendwo im Bereich (Stellungssignal-Bereich) zwischen

Normierposition und der Stellung 2d stattfindet, würde das Anlegen der der Normierposition entsprechenden Signalkombination nicht gewährleisten, daß der Schrittmotor 3 die Normierposition einnimmt and nicht etwa Stellung 2d

Der Ablauf beim Aufsuchen der Normierposition wird bei Betrachtung der Fig.3 deutlich. Nach dem Startbefehl 8 nimmt die Steuereinrichtung 7 eine Abfrage 9 vor, ob die Lichtschranke 1 hell oder bereits dunkel ist Befindet sich die Fahne 2 rechts außerhalb der Lichtschranke 1, so ist die Lichtschranke hell, es wird kein Stellungssignal abgegeben und die Steuereinrichtung 7 veranlaßt Linkslauf U des Schrittmotors 3. Dieser Vorgang wiederholt sich, bis ein Stellungssignal abgegeben wird, die Abfrage 12 »Lichtschranke dunkel« also mit »ja« beantwortet wird. Die Fahne 2 steht jetzt irgendwo zwischen der Normierposition und der Stellung 2d (F i g. 2). Nun veranlaßt die Steuereinrich tung 7 die Ausgabe der der Normierposition entsprechenden Signalkombination 13. Nimmt der Schrittmo· tor daraufhin die Normierposition ein, so wird die Lichtschranke hell, das Stellungssignal ist beendet und der Ablauf ist abgeschlossen (14 nach 16). Nimmt er dagegen die Stellung 2d (Fig.2) ein, so bleibt die Lichtschranke dun!"si und das Stellungssignal unverändert. Die Steuereinrichtung 7 veranlaßt Rechtslauf des Motors 3 um vier Schritte durch Anlegen der entsprechenden Signalkombinationen^;won.äeh wiederum die Lichtschranke hell, das Stellurigssignaj damit beendet und die Normierposition erreicht ist.

f,5 Steht die Fahne 2 bei einem Startbefehl 8 zum Aufsuchen der Normierposition dagegen innerhalb des Stellungssignal-Bereiches 2a bis 2d an einer Stelle, an der die Lichtschranke abgedunkelt ist, so veranlaßt die

Steuereinrichtung 7 nach der Abfrage 9 so lange einen Rechtslauf 10 des Schrittmotors 3, bis die Lichtschranke hell und somit das Stellungssignal beendet ist. Daran schließt sich der bereits beschriebene Ablauf (Positionen 11 bis 16 in Fig. 3) an.

Schließlich ist es auch möglich, daß sich die Fahne 2 auf der linken Seite außerhalb der Lichtschranke 1 befindet. In diesem Falle erfol,gt der Ablauf entsprechend dem Flußdiagramm der Fig.4. Nach dem ätartbefehl 17 und dem Ergebnis »nein« auf die Abfrage 18 »Lichtschranke dunkel?« findet eine interne Abfrage 20 in der Steuereinrichtung 7 statt, ob die Fahne 2 links der Lichtschranke 1 steht. Bejahendenfalls erfolgt Rechtslauf 19 des Schrittmotors 3, bis die Lichtschranke dunkel ist, also ein Stellungssignal abgegeben wird. Die Steuereinrichtung 7 veranlaßt darauf weiterhin Rechtslauf des Schrittmotors 3, bis die Lichtschranke wieder hell und das Stellungssignal beendet ist. Nun wird auch die Abfrage 20 »Fahne links der Lichtschranke?« verneint, und der weitere Ablauf erfolgt wie zu F i g. 3, Positionen 11 bis 16, beschrieben.

Zur Erläuterung soll noch erwähnt werden, daß als Steuereinrichtung 7 zweckmäßigerweise ein eine zentrale Steuereinheit und einen Programmspeicher aufweisender Mikrocomputer eingesetzt werden kann, der Abfragen upJ Ablaufsteuerung nach festgelegten Routinen vornimmt Auch eine Schritt- und Positionszählung, ausgehend von der Normierposition, kann dort erfolgen, aus der sich außerdem herleiten läßt, ob die Fahne 2 rechts oder links der Lichtschranke 1 steht.

Schließlich soll darauf hingewiesen werden, daß die Erfindung nicht auf einen Aufbau gemäß F i g. 1 beschränkt ist. Sie kann für verschiedenartigste Stellungsgeberarten und Anordnungen verwendet werden, von denen eine weitere als Beispiel in F i g. 5 dargestellt ist. Hier trägt ein Schrittmotor 22 auf seiner Weiie 2i eine iichtundurehiässige Scheibe 23, die einen Durchbruch 24 aufweist Dieser Durchbruch erfüllt, wie dem Fachmann klar ist bei Eintritt in die gestellfeste Lichtschranke 25 die gleiche Aufgabe wie vorhergehend beschrieben, und die Ablaufsteuerung ist in vergleichbarer Weise möglich. Natürlich können als Stellungsgeber auch magnetisch wirkende (z. B. Reedkontakt) oder andere bekannte Einrichtungen mit einem begrenzten Streubereich beim Ansprechen oder mit einem durch äußere Einflüsse ungenauen Schaltpunkt Verwendung Finden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Einstellung einer von einer Steuereinrichtung schrittweise durch eine sich ständig wiederholende Folge von Signalkombinationen unterschiedlicher Signale ansteuerbaren Antriebseinrichtung auf ehe Normierposition, mit einem Stellungsgeber, der in einem der Normierposition zugeordneten und mehrere Signalkombinationen umfassenden Bereich ein Stellungssignal abgibt, das die Einstellung der Antriebseinrichtung auf die Normierposition bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen der Norrrierposition und einer um die Schrittzahl einer Signalkombinations-Folge entfernten Position angeordnet ist und daß die Steuereinrichtung nach Empfang des Stellungssignals die Ansteuerung der Antriebseinrichtung mit der der Normierposition entsprechenden Signalkombination und — wenn das Stellungssignai unverändert bleibe — eine Bewegung der Antriebseinrichtung um die Schrittzahl einer Signalkombinationsfolge in dem einen Sinn in Richtung Normierposition veranlaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung nach einem Befehl zum Aufsuchen der Normierposition bei einer Ausgangsstellung der Antriebseinrichtung, in der keine Stellungssignal-Abgabe erfolgt, zunächst eine schrittweise Bewegung in dem anderen Sinn in Richtung Stell^ngssignal-Bereich bis zur Abgabe des Steliungssignals veranlaßt

3. Verfahren nach Ansoruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung nach einem Befehl zum Aufsuchen der Normierposition bei einer Ausgangsstellung der Antriebseinrichtung, in der eine Stellungssignal-Abgabe erfolgt, zunächst eine schrittweise Bewegung in dem einen Sinn in Richtung Normierposition bis zur Beendigung des Stellungssignals und darauffolgend in dem anderen Richtungssinn bis zur erneuten Abgabe des Stellungssignals veranlaßt.