DE2908182A1

DE2908182A1 - Schrittschaltmotoranordnung

Info

Publication number: DE2908182A1
Application number: DE19792908182
Authority: DE
Inventors: Shigeyuki Araki
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1979-03-02
Publication date: 1979-09-06
Also published as: US4262240A; JPS54116618A; GB2016225B; JPS6124920B2; GB2016225A; DE2908182C2

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Postfach860245-8000München86

5 9 ^ Q 1 β 2

Anwaltsakte: 29

ΜΠ

Ricoh Company Ltd. Tokyo / Japan

Schrittschaltmotoranordnung

VII/XX/Ktz

f (019) 988272 9i 1273 988274 913310

Tdtfnmme:

BEROSTAPFPATENT MOodieo

TELEX:

0524SiOBERGd Qn9

Buücfcontea: Hypo-Bank München 4410122850 (BLZ 70020011) Switt Code: HYPO DE MM 8*yec Veretastank München 453100(BLZ 70020270)

™°¹⁰⁰⁸⁰)

Anwaltsakte: 29 923 ^

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Schrittschaltmotoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Schrittmotorsysteme mit Mehrphasenmotoren sind bekannt. Eine übliche Anwendung eines derartigen Systems besteht darin, eine Walze in einem Drucker, einem Faksimile-Empfänger u.a. anzutreiben und zu drehen. Hierbei ist eine photoelektrischer Wandler mit der Motorwelle verbunden und erzeugt einen Zeitsteuerimpuls jedesmal dann, wenn die Welle um einen Schritt gedreht wird. Um die Welle aus einer Ist- in eine neue ausgewählte Schrittstellung elektrisch zu drehen, werden die Phasen des Motors einzeln in der Weise erregt, daß die Welle in Richtung auf die neue Schrittstellung gedreht wird. Die Impulse werden gezählt und der Motor wird angehalten, wenn die neue Schrittstellung erreicht ist. Eine oder mehrere Phasen des Motors werden dabei erregt,um die Welle elektrisch in der neuen Schrittstellung zu halten. Obwohl ein derartiges Schrittschaltmotor-Antriebssystem im allgemeinen vorteilhaft und annehmbar ist, hat es dennoch den Nachteil, daß keine entsprechenden Einrichtungen vorgeschlagen worden sind, um die Welle von Hand zu drehen. Obwohl es möglich ist, die Welle gegen die Erregung der Motorphasen in eine neue Gleichgewichtsstellung zu drehen, stellt dies nicht zufrieden, da es für jede Verbindung von erregten Phasen nur wenige Gleichgewichtsstellungen gibt. Der

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Winkel zwischen den Gleichgewichtsstellungen ist gleich der Anzahl der Motorphasen mal dem Winkel zwischen den Schrittstellungen. Für einen Dreiphasenmotor, in welchem der Winkel zwischen benachbarten Schritten 15° ist, gibt es eine Gleichgewichtsstellung für jeweils 45° der Wellendrehung. Mit anderen Worten, obwohl 24 Schritt pro Umdrehung der Welle vorgesehen sind, gibt es nur 4 Gleichgewichtsstellungen pro Umdrehung für jede Verbindung von erregten Motorphasen. Obwohl die Welle elektrisch um einen Schritt gedreht und in irgendeiner Schrittstellung eingestellt werden kann, kann aus diesem Grund die Welle von Hand nur in Intervallen von 3 Schritt gedreht und in eine entsprechende Stellung gebracht werden. Eine mit der Welle verbundene Walze kann infolge der geringen Anzahl von elektrischen Gleichgewichts- oder Arretierstellungen von Hand nur grob gedreht werden.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, wird üblicherweise eine Kupplung zwischen der Welle und der Walze vorgesehen, welche ausgekuppelt werden kann, um nur die Walze zu drehen. Eine weitere Möglichkeit, den Motor abzuschalten, besteht darin, einen mechanischen Arretier-oder Verriegelungsmechanismus zum Eingriff zu bringen, wenn die ausgewählte Schrittstellung erreicht ist. Noch eine andere Möglichkeit besteht darin, einen mechanischen Feineinstellmechanismus zum Drehen der Walze vorzusehen, wenn der Motor zeitweilig abgeschaltet ist. Obwohl die bisherigen Vorschläge zum Teil annehmbare Vorschläge darstellen, müssen dorch jeweils zusätzliche mechanische Bauteile vor-

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gesehen werden, welche die Kosten und den komplizierten Aufbau der Einrichtung erhöhen, und welche keine Arretier- oder Verriegelungseinrichtung darstellen, welche es erlaubt, daß die Welle von Hand genau in jede Schrittschaltstellung gedreht werden kann.

Die Erfindung soll daher einen Schrittschaltmotor mit einer verbesserten elektrischen Arretier- oder Feststelleinrichtung schaffen, welche eine Drehung einer Motorwelle von Hand erlaubt und bei welcher eine Motorwelle in irgendeiner Schrittschaltstellung festgehalten werden kann. Ferner soll gemäß der Erfindung ein Schrittmotor mit mehreren Arretierstellungen und mit einer im Vergleich zu den herkömmlichen Ausführungen, mechanisch vereinfachten Anordnung geschaffen werden.

Gemäß der Erfindung weist ein Schrittschaltmotor einen Mehrphasenmotor mit einer Welle und einer Ansteuereinrichtung auf, um die Motorphasen einzeln zu erregen, um dadurch die Welle um eine ausgewählte, vorbestimmte Anzahl von in gleichem Winkelabstand voneinander angeordneten Schritten zu drehen. Von der Motorwelle gesteuerte Fühleinrichtungen geben eine Vielzahl von Stellungssignalen ab, deren Anzahl gleich einer Anzahl der Motorphasen ist, wobei die Stellungssignale um einen Winkel zwischen zwei benachbarten Schaltschritten der Welle in der Phase verschoben sind. Dekodierhalteeinrichtungen dekodieren die Stellungssignale und steuern die Ansteuereinrichtung, um zumindest eine der Motorphasen in entsprechender Weise zu er-

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regen, um die Welle in einer augenblicklichen Schrittstellung zu halten. Gemäß der Erfindung werden die Phasen eines mehrphasigen Schrittschaltmotors einzeln erregt, um die Motorwelle in eine geforderte Schrittschaltstellung zu drehen. Ein von der Welle angesteuerter Fühler ist entsprechend ausgelegt, um eine Anzahl von StellungsSignalen zu erzeugen, deren Anzahl gleich der der Motorphasen ist. Die Stellungssignale sind symmetrisch und sind um den Winkel zwischen benachbarten Wellenschritten in der Phase zueinander verschoben. Diese Signale werden dekodiert, um die Motorphasen in einer Weise zu erregen, daß die Welle während ihrer Drehung in eine nächste Schrittstellung gedreht wird.

Ein Haltedekodierer dekodiert die Stellungssignale, um die Motorphasen in der Weise zu erregen, daß die Welle in einer gewünschten Schrittstellung gehalten wird, wenn die Drehbewegung der Welle angehalten wird. Wenn die Welle von Hand in eine andere Stellung gedreht wird, erregt der Haltekodierer die Motorphasen auf andere Weise, um so die Welle in der neuen Schrittstellung zu halten. Auf diese Weise kann die Motorwelle von Hand gedreht und elektrisch in irgendeiner Schrittstellung gehalten werden, so daß dadurch ein insgesamt verbesserter Schrittschaltmotor geschaffen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

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Pig. 1 eine Darstellung eines einen photoelektrischen Wandler bildenden Teils einer Fühleinrichtung gemäß der Erfindung ;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schrittschaltmotoranordnung gemäß der Erfindung mit einem Dreiphasen-Schrittschaltmotor ;

Fig. 3 ein ins einzelne gehendes schematisches, elektrisches Schaltbild der Einrichtung der Fig. 2;

Fig. 4 ein Zeitsteuerdiagramm der Drehung einer Motorwelle entgegen dem Uhrzeigersinn der Anordnung der Fig. 2 und 3;

Fig. 5 eine der Fig. 4 ähnliche Darstellung^ jedoch für eine Drehung im Uhrzeigersinn;

Fig. 6 ein Zeitsteuerdiagramm, in welchem die Erzeugung von Zeitsteuerimpulsen während einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn dargestellt ist;

Fig. 7 eine der Fig. 6 ähnliche Darstellung für eine Drehung im Uhrzeigersinn;

Fig. 8 eine Zeitsteuerdiagramm, in welchem eine Zweiphasenerregung eines Vierphasen-Schrittschaltmotors für eine

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Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn dargestellt ist;

Fig. 9 eine der Fig. 8 ähnliche Darstellung für eine Drehung im Uhrzeigersinn; und

Fig. 10 ein Zeitsteuerdiagramm für eine Einphasenerregung eines Vierphasen-Schrittschaltmotors bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn.

In Fig. 1 weist eine in ihrer Gesamtheit mit 11 bezeichnete Schrittschaltmotoranordnung gemäß der Erfindung einen photoelektrischen Wandler 12 auf, welcher auch in Fig. 2 dargestellt ist. Der Wandler 12 weist eine Scheibe 13 auf, welche von einer Welle 14 eines Mehrphasen-Schrittschaltmotors 16 angetrieben und gedreht wird. Die Scheibe 13 ist in acht Segmente von jeweils 45° unterteilt. Während der Hauptteil der Scheibe 13 opak bzw. undurchsichtig ist, ist sie mit transparenten, durchsichtigen Schlitzen 15 versehen. Ein Schlitz ist jeweils in einem 45°-Segment vorgesehen, wobei der Schlitz 15 eine Winkelbreite von 22,5° hat und der undurchsichtige Bereich den Rest des Segmentes darstellt, der ebenfalls eine Winkelbreite von 22,5° hat.

Der Wandler 12 weist einen Teil 17 auf, welcher in einer vorgegebenen Stellung bezüglich der Scheibe 13 befestigt ist. Drei Photosensoren 18, 19 und 21 sind an dem Teil 17 angebracht, ura Stellungssignale L1, L2 bzw. L3 zu erzeugen. Die Photosensoren

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18, 19 und21 sind relativ zueinander unter Winkeln von 15° in der dargestellten Weise angebracht und geben hohe und niedrige Ausgänge ab, wenn die Schlitz 15 und die lichtundurchlässigen Bereiche benachbart sind und aneinander angrenzen.

Die Anordnung 11 weist eine Schrittsteuereinheit 22 auf, welche ein Richtungssignal einem Steuerungsdekodierer 23 zuführt. Die Schrittsteuereinheit 22 erzeugt ferner ein Änsteuerungssignal, welches einem Hochleitstungsschalter 24 und einem Haltedekodierer 26 zugeführt wird. Der Wandler 12 erzeugt bei einer Drehung der Welle die Stellungssignale L1 bis L3 und gibt sie an einen Sensorverstärker 27 ab. Der Verstärker 27 verstärkt die Stellungssignale und gibt sie an den Ansteuerungsdekodierer 23 und den Haltedekodierer 26 ab. Die Ausgänge des Ansteuerungsdekodierers 23 werden einem Zeitsteuerimpulsgenerator 28 zugeführt, welcher Zeitsteuerimpulse erzeugt und an die Schrittsteuereinheit 22 abgibt. Die Ausgänge des Hochleistungsschalters 24 werden einer Hochleistungs-Ansteuereinheit 29 zugeführt, welche Signale erzeugt, um den Motor 16 anzusteuern. Die Ausgänge des Haltedekodierers 26 werden einer Halteansteuereinheit 31 zugeführt, welche Signale an den Motor 16 anlegt, um die Welle 14 in einer bestimmten Schrittstellung zu halten.

In Fig. 3 weist der Photosensor 18 eine lichtemittierende Diode (LED) 32 auf, deren Kathode geerdet ist, und deren Anode über einen Widerstand 33 mit einer Spannungsquelle von +5V verbunden ist. Der Kollektor eines NPN-Phototran-

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sistors 34 ist mit der Spannungsquelle von +5V verbunden, während sein Emitter mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 36 des Verstärkers 27 verbunden ist. EinWiderstand 37 und ein Kondensator 38 sind zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 36 und Erde parallelgeschaltet.

An den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 36 ist mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen 39 und 41, die zwischen die Spannungsquelle von +5V und Erde geschaltet sind, eine feste Vorspannung angelegt. Die Verbindung der Widerstände.39 und 41 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 36 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 42 ist zwischen den Ausgang und den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 36 geschaltet. Ein Widerstand 43 ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 36 und die Spannungsquelle von +5V geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 36 ist über einen Inverter 44 mit einem Eingang eines exklusiven ODER-Glieds 46 des Dekodierers 23 verbunden. Das Riehtungssignal wird von der Einheit 22 an den anderen Eingang eines exklusiven ODER-Glieds 46 angelegt. Ein Signal a liegt am Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 46 an, welches mit einem Eingang eines NAND-Glieds 47 des Schalters 24 verbunden ist. Das Ansteuersignal von der Einheit 22 wird an einen anderen Eingang des NAND-Glieds 47 angelegt, dessen Ausgang über einen Widerstand

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48 mit der Basis eines PNP-Transistors 49 der Ansteuereinheit 29 verbunden ist.

Der Emitter des Transistors 49 ist mit der +.5V-Spannungsquelle verbunden. Ein Vorwiderstand 51 ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 49 geschaltet. Der Kollektor des Transistors 49 ist über einen Eingangswiderstand 52 mit der Basis eines NPN-Transistors 53 verbunden. Der Emitter des Transistors 53 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 54 verbunden, dessen Emitter wiederum mit einer -ISV-Spannungsquelle verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 53 und 54 sind miteinander verbunden, und bilden einen Darlington-Verstärker. Der Kollektor des Transistors 54 ist über eine Wicklung 56 der Phase 1 (01) des Motors 16 mit einer +ISV-Spannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 54 ist auch mit der Anode einer Diode 57 verbunden, derenKathode über einen Widerstand 58 mit der +15V-Spannungsquelle verbunden ist.

Das Ansteuersignal von der Einheit 22 wird über einen Inverter 59 an einen Eingang eines NAND-Glieds 61 des Dekodierers 26 angelegt. Der Ausgang des NAND-Glieds 61 wird über ein NOR-Glied 62 der Einheit 31 an die Kathode einer Diode 63 angelegt, deren Anode über einen Widerstand 64 mit dem Kollektor des Transistors 54 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Glieds 61 ist mit zwei invertierenden Eingängen des NOR-Glieds 62 verbunden, das als Treiberstufe arbeitet.

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Der Photosensor 19 weist eine lichtemittierende Diode (LED) 66 auf, deren Kathode geerdet und deren Anode über einen Widerstand 67 mit der +5V-Spannungsquelle verbunden ist. Der Kollektor eines NPN-Phototransistors 68 ist mit der +SV-Spannungsquelle verbunden, während sein Emitter mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 69 des Verstärkers 27 verbunden ist. Ein Widerstand 71 und ein Kondensator 72 sind zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 69 und Erde parallelgeschaltet.

An den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 69 ist mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen 73 und 74, die zwischen die +5V-Spannungsquelle und Erde geschaltet sind, eine fest Vorspannung angelegt. Die Verbindung der Widerstände 73 und 74 sind mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 69 verbunden, zwischen dessen Ausgang und dessen nichtinvertierenden Eingang ein Rückkopplungswiderstand 76 geschaltet ist. EinWiderstand 77 ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 69 und die +SV-Spannungsquelle geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 69 ist über einen Inverter 78 mit einem Eingang eines exklusiven ODER-Glieds 79 des Dekodierers 23 verbunden. Das Riehtungssignal von der Einheit 22 wird an den anderen Eingang des exklusiven ODER-Glieds 79 angelegt. Ein Signal b liegt am Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 79 an, welches mit einem Eingang eines NAND-

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Glieds 81 des Schalters 24 verbunden ist. Das Ansteuersignal von der Einheit 22 wird an den anderen Eingang des NAND-Glieds 81 angelegt, dessen Ausgang über einen Widerstand 82 mit der Basis eines NPN-Transistors 83 der Einheit 29 verbunden ist.

Der Emitter des Transistors 83 ist mit der +5V-Spannungsquelle verbunden. Ein Vorwiderstand 84 ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 83 geschaltet. Der Kollektor des Transistros 83 ist über einen Eingangswiderstand 86 mit der Basis eines NPN-Transistors 87 verbunden; dessen Emitter ist mit der Basis eines NPN-Transistors 88 verbunden, dessen Emitter wiederum mit der -15V-Spannungsquelle verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 87 und 88 sind miteinander verbunden und bilden einen Darlington-Verstärker. Der Kollektor des Transistors 88 ist über eine Wicklung 89 der Phase 2 (02) des Motors 16 mit der +15V-Spannungsquelle verbunden. Der Kollektor des Transistors 88 ist auch mit der Anode einer Diode 91 verbunden, deren Kathode über den Widerstand 58 mit der +15V-Spannungsquelle verbunden ist.

Das Ansteuersignal von der Einheit 22 wird über den Inverter 59 an einen Eingang eines NAND-Glieds 92 des Dekodierers 26 angelegt. Der Ausgang des NAND-Glieds 92 wird über ein NOR-Glied 93 der Einheit 31 an die Kathode einer Diode 94 angelegt, deren Anode über einen Widerstand 96 mit dem Kollektor des Transistors 88 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Glieds 92 ist mit zwei invertierenden Eingängen des NOR-

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Glieds 93 verbunden, welches als Treiberstufe arbeitet.

Der Photosensor 21 weist eine lichtemittierende Diode (LED) auf, deren Kathode geerdet und deren Anode über einen Widerstand 98 mit der +5V-Spannungsquelle verbunden ist. Der Kollektor eines NPN-Phototransistors 99 ist mit der +SV-Spannungsquelle verbunden, und sein Emitter ist mit einem invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 101 des Verstärkers 27 verr bunden. Ein Widerstand 102 und ein Kondensator 103 sind zwischen dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 101 und Erde parallelgeschaltet.

An den nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 101 ist mittels eines Spannungsteilers aus Widerständen 104 und 106, die zwischen die +5V-Spannungsquelle und Erde geschaltet sind, eine feste Vorspannung angelegt. Die Verbindung der Widerstände 104 und 106 ist mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 101 verbunden, zwischen dessen Ausgang und dessen nichtinvertierenden Eingang ein Rückkopplungswiderstand 107 geschaltet ist. Ein Widerstand 108 ist zwischen den Ausgang des Operationsverstärkers 101 und die +5V-Spannungsquelle geschaltet.

Der Ausgang des Operationsverstärkers 101 ist über einen Inverter 109 mit einem Eingang eines exklusiven ODER-Glieds 111 des Dekodierers 23 verbunden. Das Richtungssignal wird von der Einheit 22 an den anderen Eingang des exklusiven ODER-

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Glieds 111 angelegt. Ein Signal c liegt an dem Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 111 an, welches mit dem Eingang eines NAND-Glieds 112verbunden ist, dessen Ausgang wiederum über einen Widerstand 113 mit der Basis eines PNP-Transistors 114 der Einheit 29 verbunden ist.

Der Emitter des Transistors 114 ist mit der +5V-Spannungsquelle verbunden. Ein Vorwiderstand 115 ist zwischen den Emitter und die Basis des Transistors 114 geschaltet, dessen Kollektor über einen Eingangswiderstand 116 mit der Basis eines NPN-Transistors 117 verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors 117 ist mit der Basis eines Transistors 118 verbunden, dessen Emitterwiederum mit der -15V-Spannungsquelle verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren 117 und 118 sind miteinander verbunden und bilden einen Darlington-Verstärker. Der Kollektor des Transistors 118 ist über eine Wicklung 119 der Phase 3 (03) des Motors 16 mit der +1 SV-Speisespannung verbunden. Der Kollektor des Transistors 118 ist auch mit der Anode einer Diode 121 verbunden, deren Kathode über den Widerstand 58 mit der +15V-Speisespannung verbunden ist.

Das Ansteuersignal von der Einheit 22 wird über den Inverter 59 an einen Eingang eines NAND-Glieds 122 desDekodierers 26 angelegt. Der Ausgang des NAND-Glieds 122 ist über einen NOR-Glied 123 der Einheit 31 mit der Kathode einer Diode 724 verbunden, deren Anode über einen Widerstand 126 mit dem Kollek-

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tor desTransistors 118 verbunden ist. Der Ausgang des NAND-Glieds 122 ist mit zwei invertierenden Eingängen des NOR-Glieds 121 verbunden, welches als Treiberstufe arbeitet.

Der Ausgang des Inverters 44 ist unmittelbar mit einem Eingang des NAND-Glieds 122 und ist ferner über einen Inverter 127 mit einem Eingang des NAND-Glieds 92 verbunden. Der Ausgang des Inverters 78 ist unmittelbar mit einem Eingang des NAND-Glieds 61 und über einen Inverter 128 mit einem Eingang des NAND-Glieds 122 verbunden. Der Ausgang des Inverters 109 ist unmittelbar mit einem Eingang des NAND-Glieds 92 und über einen Inverter 129 mit einem Eingang des NAND-Glieds 61 verbunden.

DieSignale a und b, welche an den Ausgängen der exklusiven ODER-Glieder 46 und 79 anliegen, sind mit entsprechenden Eingängen eines exklusiven ODER-Glieds 131 des Generators 28 verbunden. Der Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 131, der ein Signal d darstellt, ist mit einem Eingang eines weiteren exklusiven ODER-Glieds 132 verbunden.Das Signal c, welches am Ausgang des exklusivenODER-Glieds 111 anliegt, ist an den anderen Eingang des exklusiven ODER-Glieds 132 angelegt. Die Zeitsteuerimpulse, welche am Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 132 erzeugt werden, werden der Schrittsteuereinheit 22 zugeführt.

Der Wandler 12 ist in der japanischen Patentanmeldung

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No. 49-65183 (der Offenlegung No. 51-4518) beschrieben, in welcher der Anteil der transparenten Schlitzflächen der Scheibe 13 angegeben ist als 3: £{3 χ Anzahl der Motorphasen) -3J . Die Winkelbreite jedes Segments ist gleich der Anzahl Phasen des Motors mal der Winkelbreite zwischen benachbarten Schritten. In der vorliegenden Ausführungsform soll der Motor 16 ein Dreiphasenmotor sein und der Winkel zwischen aneinandergrenzenden Schritte ist gleich 15°. Die Breite jedes Segments beträgt 45° und der Anteil der transparenten Bereiche ist 1:2. Infolgedessen hat jeder transparente Schlitz 15 der Scheibe 13 eine Breite von 22,5°, und jede opake Fläche zwischen transparenten Schlitzen 15 hat eine Breite von 22,5°. Infolgedessen sind die Stellungssignale L1 bis L3 symmetrisch. Ihre logisch hohen Teile haben dieselbe Dauer wie ihre logisch niedrigen Teile.

Da die transparenten Schlitze 15 in Abständen von 22,5° und die Photosensoren 18, 19 und 21 in Abständen von 15° angeordnet sind, sind die Stellungssignale IiI bis L3 relativ zueinander um 15° phasenverschoben, welches der Winkel zwischen den am Umfang in gleichen Abständen voneinander angeordneten Motorwellen-Schrittstellungen ist.

Die Photosensoren 18, 19 und 21 sind identisch und arbeiten auf die gleiche Weise. Die Scheibe 13 wird zwischen den LED¹ en 32,66 und 97 und den Phototransistoren 34, 68 und 99 gedreht, so daß diese abwechselnd von den transparenten Schlitzen

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nichtabgedeckt und durch die lichtundurchlässigen Bereiche zwischen den transparenten Schlitzen 15 abgedeckt sind. Wenn beispielsweise der Phototransistor 34 durch einen transparenten Schlitz 15 nicht abgedeckt ist, macht das Licht von der LED 32 den Phototransistor 34 leitend. Auf diese Weise wird der Phototransistor 34 angeschaltet und verbindet die +5V-Spannungsquelle mit dem Eingang des Operationsverstärkers 36, der als ein invertierender Verstärker angeschlossen ist und entsprechend dem hohen Eingang einen niedrigen Ausgang abgibt. Dieser Ausgang wird durch den Inverter 44 invertiert, und dadurch ein hohes Signal L1' erzeugt.

Wenn der Phototransistor 34 durch einen lichtundurchlässigen Bereich der Scheibe 13 abgedeckt ist, wird er abgeschaltet. Der invertierende Eingang des Operationsverstärkers 36 wird niedrig infolge der Verbindung mit Erdpotential über den Widerstand 37, und der Ausgang des Operationsverstärkers 36 wird hoch. Dieser hohe Ausgang wird durch den Inverter 44 invertiert, und ein niedriges Signal L1* erzeugt, das dieselbe logische Bedeutung wie das Signal L, jedoch eine andere Amplitude hat. Die Arbeitsweise ist bei den Photosensoren 19 und 21 und den ihnen zugeordneten Bauelementen dieselbe.

Die Stellungssignale L1 bis L3 werden dazu verwendet, um die Welle 14 durch elektrische Erregung des Motors 16 aus einer augenblicklichen Ist- in eine neue gewählte Schrittstellung zu drehen. Die Stellungssignale L1 bis L3 werden auch dazu

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verwendet, die Welle 14 durch Anschalten oder Erregen des Motors 14 in anderer Weise in der augenblicklichen Schrittschaltstellung zu halten. Wenn die Bedienungsperson der Anordnung 11 eine nicht dargestellte, mit der Welle 14 verbundene Walze von Hand drehen will, schafft die Anordnung 11 eine elektrische Halte- oder Arretierstellung bei jeder Wellenschrittstellung und hält die Welle 14 in der Schrittstellung, in welche sie von der Bedienungsperson gedreht wird. Dies wird durch Dekodieren der Stellungssignale L1 bis L3 erreicht, um die augenblickliche Wellenschrittschaltstellung festzulegen, und durch Erregen der entsprechenden Wicklungen 56, 89 und 119, um die Welle in der augenblicklichen Stellung zu halten. Selbstverständlich ist die Welle 14 von Hand entgegen der Kraft des Motors 16 drehbar.

In Fig. 4 ist die Arbeitsweise der Anordnung 11 für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn dargestellt. Das Richtungssignal ist niedrig und wird an die exklusiv-ODER-Glieder 46, 79 und 11 angelegt, welche als nichtinvertierende Puffer arbeiten und die Ausgänge der Inverter 44, 78 und unverändert durchlassen. Das Steuersignal wird hoch, um die Welle 14 zu drehen. Das hohe Ansteuersignal gibt die UND-Glieder 47, 81 und 112 und dadurch auch die Hochleistungs-Änsteuereinheit 23 über den Schalter 24 frei. Das invertierte Ansteuersignal sperrt die NAND-Glieder 61, 92 und 122 und dadurch den Haltedekodierer 26.

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Obwohl die Schrittsteuereinheit 22 nicht im einzelnen dargestellt ist, weist sei einen Zähler auf, welcher durch die Schrittanzahl gesetzt wird, über welche die Welle 14 gedreht werden soll. Jedesmal wenn die Welle 14 um einen Schritt gedreht wird, gibt der Generator 28 einen Zeitsteuerimpuls ab, welcher der Einheit 22 zugeführt wird, um den Zähler zu dekrementieren. Wenn die Welle 14 die gewünschte Schrittstellung erreicht und der Zähler auf null dekrementiert ist, macht die Einheit 22 das Ansteuereignal niedrig, um die Drehbewegung der Welle 14 anzuhalten und um den Haltedekodierer 26 freizugeben, wie aus der weiteren Beschreibung verständlich wird.

In Fig. 4, in welcher eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn dargestellt ist, wird zu dem Zeitpunkt, zu welchem das Ansteuersignal hoch gemacht ist, die Motorwelle 14 durch Erregen der Wicklung 26 (der Phase 1) des Motors 16 in einer bestimmten Stellung gehalten. Bevor das Ansteuersignal hoch wird, gibt das niedrige Änsteuersignal die UND-Glieder 61, 92 und 122 frei. Da die Signale L1· bis L3¹ dieselbe logische Bedeutung haben, bezieht sich die folgende Beschreibung nur auf die Signale L1 bis L3. Das Signal L2 ist hoch und das Signal L3 ist niedrig ( die Inversion L3~ des Signals L3 ist hoch). Infolgedessen gibt das NAND-Glied 61 einen niedrigen Ausgang ab, welcher die Wicklung 56 über das ODER-Glied 62, die Diode 63 und den Widerstand 64 erregt. Eine Drehung der Welle 14 aus der Gleichgewichtsstellung führt

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zu der Erzeugung eines Vorwärts- oder Rückwärtsdrehmoment* in dem Motor 16, wodurch die Welle 14 zurück in die Gleichgewichtsstellung gezwungen wird. Die Ausgänge der UND-Glieder 92 und 122 sind hoch, so daß die Wicklungen 89 und 119 nicht erregt werden.

Wenn das Änsteuersignal hoch wird, wird das UND-Glied 61 gesperrt und gibt einen hohen Ausgang ab, was keine Wirkung auf die Wicklung 56 hat. Das Stellungssignal L2 ist hoch und dadurch gibt das NAND-Glied 81 einen niedrigen Ausgang ab. Die Ausgänge der NAND-Glieder 47 und 112 werden hoch und haben keine Wirkung auf den Motor 16. Der niedrige Ausgang des NAND-Glieds 81 schaltet den Transistor 83 an, wodurch die Transistoren 87 und 88 angeschaltet werden. Hierdurch wird dann die Wicklung 89 (die Phase 2) des Motors 16 über den Transistor 88 erregt. Die Wicklung 89 ist bei dieser Arbeitsweise zwischen die -15V- und die +15V-Spannungsquellen geschaltet und wird mit höherer Energie erregt, als wenn sie über das NOR-Glied 93 geerdet ist, was während eines Haltevorgangs der Fall ist. Infolgedessen wird der Motor 16 mit einer höheren Energie zum Drehen der Welle 14 als zum Halten der Welle 14 in einer vorgegebenen Stellung erregt, nachdem die Drehbewegung angehalten ist.

Durch eine Erregung der Phase 2 des Motors 16 wird die Welle 14 zu der nächsten Schrittstellung hin entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Nachdem sich die Welle 14 um 7,5° ge-

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dreht hat, wird außer dem Signal L2 das Stellungssignal L3 hoch. Hierdurch wird der Ausgang des NAND-Glieds 112 hoch und erregt die Wicklung 119 (Phase 3) des Motors 19. Zu diesem Zeitpunkt sind dann beide Wicklungen 89 und 119 erregt. Hierdurch wird die Welle 14 gezwungen, sich nocht weiter entgegen dem Uhrzeigersinn zu drehen.

Nachdem sich die Welle 14 um weitere 7,5° (insgesamt um einen Schritt) gedreht hat, wird das Signal L2 niedrig und nur das Signal L3 ist hoch. Hierdurch wird der Ausgang des NAND-Glieds 81 hoch und die Wicklung 89 entregt. Folglich ist nur die Wicklung 119 (Phase 3) erregt.

Bei einer Drehung der Welle 14 um weitere 7,5° wird das Signal L1 hoch. Der Ausgang des NAND-Glieds 47 wird niedrig, um die Wicklung 56 (Phase 1) außer der Wicklung 119 (Phase 3) zu erregen. Durch diese Vorgänge wird die Welle 14 fortlaufend mehr entgegen dem Uhrzeigersinn in Richtung auf eine Gleichgewichts s te1lung gedreht.

Bei einer weiteren Drehung der Welle 14 um 7,5° wird das Signal L3 niedrig und sperrt das NAND-Glied 112, wodurch die Wicklung 119 (Phase 3) entregt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist dann nur die Wicklung 56 (Phase 1} erregt und die Welle 14 bewegt sich in Richtung auf eine ausgewählte Schrittschaltstellung A, in welcher die Welle 14 gehalten wird, wobei die Wicklung 56 (Phase 1) erregt is't. Wenn die Welle 14 eine

909836/0820 " ^21/22 "

Stellung E erreicht, welche im Ohrzeigersinn 7,5° von der Stellung A entfernt ist, wird durch die Einheit 22 das Ansteuersignal hoch. Dieses sperrt die Hochleistungs-Ansteuereinheit 39, in dem die NAND-Glieder 47, 81 und 112 gesperrt werden. Der hohe Ausgang des Inverters 59 gibt die NAND-Glieder 61, 92 und 122 frei.

In der Stellung A, in welcher das Ansteuersignal niedrig gemacht wird, sind die Signale L1 und L2 hoch und das Signal L3 ist niedrig. Infolgedessen wird der Ausgang des NAND-Glieds 61 niedrig, um die Wicklung (Phase 1) des Motors 16 zu erregen und die Welle 14 in der Stellung A zu halten. Selbstverständlich hat sich im vorliegenden Fall die Welle 14 um 45° (3 Schritte) aus einer Gleichgewichtsstellung der Welle 14, wobei die Wicklung 56 erregt worden ist, entgegen dem Uhrzeigersinn in die benachbarte Gleichgewichtsstellung gedreht.

Wenn die Bedienungsperson die Welle 14 etwas entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Stellung A dreht, übt der Motor 16 ein umgekehrtes Rückführdrehmoment auf die Welle 14, wodurch diese im Uhrzeigersinn zurück in die Stellung A gezwungen wird. Wenn dagegen die Welle 14 von Hand im Uhrzeigersinn gedreht wird, übt der Motor 16 ein Vorwärtsdrehmoment auf die Welle 14 aus, wodurch diese entgegen dem Uhrzeigersinn zurück in die Stellung A gezwungen wurd= Infolgedessen ist die Welle 14 elektrisch in einer Arretierstellung gehalten.

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Wenn jedoch die Bedienungsperson die Welle 14 entgegen dem Uhrzeigersinn von Hand in die nächste mitC bezeichnete Stellung dreht, wird das Signal L3 in einer Stellung B hoch, welche entgegen dem Uhrzeigersinn 7,5° von der Stellung A entfernt ist. Da dasSignal L1 niedrig und das Signal L3 hoch ist, wird der Ausgang des NAND-Glieds 61 hoch und der Ausgang des NAND-Glieds 92 wird niedrig, um dadurch die Wicklung 56 (Phase 1) zu entregen und die Wicklung 89 (Phase 2} zu erregen. Hierdurch wird die Welle 14 in der Stellung C gehalten, welche eine Gleichgewichtsstellung ist, wenn die Wicklung 89 (Phase2) erregt ist.

Wenn dagegen die Bedienungsperson die Welle 14 im Uhrzeigersinn ³^ der Stellung E .vorbeidreht, wird das Signal L2 niedrig. Hierdurch wird der Ausgang des NAND-Glieds 61 hoch, und die Wicklung 56 (Phase 1) entregt. Der Ausgang des NAND-Glieds 122 wird niedrig, wodurch die Wicklung 119 (Phase 3} erregt wird. Auf diese Weise wird dann die Welle 14 in einer Stellung F gehalten, welche im Uhrzeigersinn 15° (einen Schritt) von der Stellung A entfernt ist.

Wenn das Riehtungssignal niedrig ist, arbeiten die exklusiven ODER-Glieder 46, 79 und111als nichtinvertierende Puffer und lassen die Signale von den Invertern 44, 78 und 119 unverändert zu den NAND-Gliedern 47, 81 und 112 durch. Wie einzelnen unten noch beschrieben wird, arbeiten jedoch die exklusiven ODER-Glieder 46, 79 und 111 als Inverter, wenn das Richtungs-

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signal bei einer Drehung im ührzeigersinn hoch ist. Wie bei einer Prüfung der Eingänge der NAND-Glieder 61, 92 und 122 festgestellt werden kann, sind die Haltebdingungen der Motorphasen der Anordnung 11 folgende:

L2.L3" = Haltephase 1

LT.L3 = Haltephase 2

L1-L2 = Haltephase 3

Diese Bedingungen sind eindeutig und werden nicht davon beeinflußt , ob die Welle im oder entgegen dem Uhrzeigersinn in eine bestimmte Schrittstellung gedreht wurde. Das heißt, das Steuersignal hat keine Wirkung, wenn die Hochleistungs-Ansteuereinheit 29 gesperrt ist und die Halteansteuereinheit 31 freigegeben ist. Die oben wiedergegebenen logischen Vereinbarungen sind beispielsweise für die Stellung C in Fig. 4 getroffen worden, in welcher das Signal L1 niedrig 1St₇ das Signal L2 sich bei dem Übergang zwischen hoch und niedrig befindet und das Signal L3 niedrig ist. Die Signale L1 und L3 ändern sich nicht in dem Bereich zwischen den Stellung B und D. Da das Signal L1 niedrig ist, ist das Signal lT hoch. Durch diese Bedingung in Verbindung mit dem hohen Signal L3 wird der Ausgang des NAND-Glieds 92 niedrig und die Wicklung 89 (Phase 2) erregt, um die Motorwelle 14 in der stabilen durch die Phase 2 erregten Stellung C zu halten.

Die Arbeitsweise für eine Drehung im Uhrzeigersinn ist in Fig. 5 dargestellt. Die Ausgangsschrittschaltstellung soll dieselbe sein, wie in Fig. 4. Das Richtungssignal ist hoch,

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so daß die exklusiven ODER-Glieder 46,79 und 111 die Signale L1' bis L3 invertieren. Das invertierte Stellungssignal L3~ ist hoch und dadurch gibt das NAND-Glied 112 einen niedrigen Ausgang ab. Die Ausgänge der NAND-Glieder 47 und 81 sind hoch und haben keine Wirkung auf den Motor 16. Der niedrige Ausgang des NAND-Glieds 112 schaltet den Transistor 114 an, wodurch die Transistoren 117 und 118 angeschaltet werden. Hierdurch wird die Wicklung 119 (Phase 3} des Motors 16 über den Transistor 118 erregt.

Bei Erregen der Phase 3 des Motors 16 wird die Welle 14 im Uhrzeigersinn zu dem nächsten Schritt hin gedreht. Nachdem sich die Welle 14 um 7,5° gedreht hat, wird das invertierte Stellungssignal L2~ außer dem Signal L3~ hoch. Hierdurch wird der Ausgang des NAND-Glieds 92 niedrig und die Wicklung 89 (Phase 2) des Motors 16 erregt. Zu diesem Zeitpunkt sind dann beide Wicklungen 89 und 119 erregt. Hierdurch wird der Motor 14 gezwungen, sich noch weiter im Uhrzeigersinn zu drehen.

Nachdem sich die Welle 14 um weitere 7,5° (insgesamt um einen Schritt) gedreht hat, wird das Signal L3 niedrig und nur das Signal L2 ist hoch. Hierdurch wird der Ausgang des NAND-Glieds 112 hoch und entregt die Wicklung 119. Folglich ist nur die Wicklung 89 (Phase 2) erregt. Bei einer Drehung der Welle um weitere 7,5° wird das Signal L1 hoch. Der Ausgang des NAND-Glieds 47 wird hoch, um die Wicklung 56 (Phase 1) außer der Wicklung 89 (Phase 2) zu erregen. Durch diese Vorgänge

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wird die Welle 14 fortlaufend mehr im Uhrzeigersinn in eine Gleichgewichtsstellung gedreht. Bei einerweiteren Drehung der Welle 14 um 7,5° wird das Signal L2~ niedrig und sperrt das NAND-Glied 92, wodurch die Wicklung 89 (Phase 2) entregt wird. Zu diesem Zeitpunkt ist dann nur die Wicklung 56 (Phase 1) erregt, und die Welle 14 bewegt sich in eine neue ausgewählte Schrittstellung G, in welcher die Welle 14 gehalten wird, wobei die Wicklung 56 (Phase 1} erregt ist.

Wenn dieWelle 14 eine Stellung I erreicht, welche 7,5° entgegen dem Uhrzeigersinn von der Stellung G entfernt ist, wird durch die Einheit 22 das Ansteuersignal niedrig. Durch Sperren der NAND-Glieder 47, 81 und 112 wird die Hochleistungsansteuereinheit gesperrt. Der hohe Ausgang des Inverters 59 gibt die NAND-Glieder 61, 92 und 122 frei. In der Stellung I,in welcher das Ansteuersignal niedrig gemacht wird, werden die Signale L1 und L3 hoch und dasSignal L2 wird niedrig. Infolgedessen wird der Ausgang des NAND-Gliedes 61 niedrig, um die Wicklung 56 (Phase 1) des Motors 16 zu erregen und die Welle 14 in der Stellung G zu halten. Selbstverständlich hat sich in dem vorliegenden Fall dieWelle 14 um 45° (drei Schritte) aus einer Gleichgewichtslage der Welle 14, wobei die Wicklung 56 erregt ist, im Uhrzeigersinn in die benachbarte Gleichgewichtslage gedreht.

Wenn die Bedienungsperson die Welle 14 etwas entgegen dem Uhrzeigersinn aus der Stellung G dreht, übt der Motor 16 ein

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Rückführdrehmoment auf die Welle 14 aus, wodurch diese im Uhrzeigersinn zurück in die Stellung G gezwungen wird. Wenn dagegen die Welle 14 von Hand im Uhrzeigersinn gedreht wird, übt der Motor 16 ein Vorwärtsdrehmoment auf die Welle 14 aus, wodurch diese entgegen dem Uhrzeigersinn zurück in die Stellung G gedreht wird. Somit ist die Welle 14 elektrischin einer Art Arretierstellung gehalten.

Wenn die Bedienungsperson von Hand die Welle 14 entgegen dem Uhrzeigersinn in die nächste Stellung J dreht, wird das Signal L3 in der Stellung I hoch, welche 7,5° entgegen dem Uhrzeigersinn von der Stellung G entfernt ist. Da das Signal L1 niedrig und das Signal L3 hoch ist, wird der Ausgang des NAND-Glieds 61 hoch, und der Ausgang des NAND-Glieds 92 wird niedrig, wodurch die Wicklung 56 (Phase 1) entregt und die Wicklung 89 (Phase 2) erregt wird. Hierdurch wird die Welle 14 in der Stellung J gehalten, welche bei erregter Wicklung 89 (Phase 2) eine Gleichgewichtsstellung ist.

Wenn dagegen die Bedienungsperson dieWelle 14 im Uhrzeigersinn an einer Stellung K vorbeidreht, wird das Signal L2 niedrig. Hierdurch wird der Ausgang des NAND-Glieds 61 hoch und die Wicklung 56(Phase 1} entregt. Der Ausgang des NAND-Glieds 122 wird niedrig, wodurch die Wicklung 119 (Phase 3) erregt wird. Folglich wird die Welle 14 in einer Stellung H gehalten, welche im Uhrzeigersinn 15° (einen Schritt) von der Stellung G entfernt ist.

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In Fig. 6 ist dargestellt, wie die ZeitSteuerimpulse von dem Generator 28 erzeugt werden. Der Zähler in der Einheit 22 wird durch die (abfallenden) Rückflanken der ZeitSteuerimpulse dekrementiert. Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, wird das Ansteuersignal entsprechend der abfallenden Flanke des Zeitsteuerimpulses niedrig gemacht, welche 7,5° vor der neuen Schrittstellung auftritt.

Für eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn sind die Signale a, b und c identisch mit den Signalen L1* bis L3¹ und sind logisch äquivalent mit denSignalen L1 bis L3, da das Richtungssignal niedrig ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Ansteuersignal hoch ist, ist das Signal a niedrig, das Signal b hoch und das Signal c niedrig. Da die Signale a und b verschieden sind, ist der Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 131, welches das Signal d bildet_fhoch. Da die Signale c und d verschieden sind, ist der Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 132, das den ZeitSteuerimpuls bildet, hoch.

Nachdem sich die Welle 14 um 7,5° gedreht hat, wird das Signal c hoch. Wenn die zwei Eingänge an dem exklusiven ODER-Glied 132 nunmehr gleichzeitig hoch sind, wird dessen Ausgang, der den Zeitsteuerimpuls darstellt, niedrig. Nach einerweiteren Drehung von 7,5° wird das Signal b niedrig. Da die Eingänge des exklusiven ODER-Glieds 131 nunmehr dieselben sind, wird dessen Ausgang, welcher das Signal d darstellt, niedrig. Da die Signale σ und d nunmehr verschie-

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den sind, wird der ZeitSteuerimpuls hoch. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal a hoch, wodurch das Signal d hoch wird. Da die Signale cund d nunmehr dieselben sind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig.

Nach einer weiterenDrehung von 7,5° wird das Signal c niedrig. Da die Signale c und d nunmehr verschieden sind, wird der Zeitsteuerimpuls hoch. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal b hoch, wodurch das Signal d niedrig wird, da die Signale a und b nunmehr dieselben sind. Da die beidenSignale c und d niedrig sind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal a niedrig. Da die Signale aund b nunmehr verschieden sind, wird das Signal d hoch. Da dieSignale c und d verschieden sind, wird der Zeitsteuerimpuls hoch. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal c hoch. Da die Signale c und d nunmehr dieselben sind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig.

Nach einer weiteren Drehung um 7,5° wird das Signal b niedrig. Da die Signale a und b dieselben sind, wird das Signal d niedrig. Da die Signale c und d verschieden sind, wird das Zeitsteuersignal hoch. Nach noch einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal a hoch. Da die Signale a und b nunmehr verschieden sind, wird das Signal d hoch. Da die Signale c und d dieselben sind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig. Obwohl es nicht dargestellt ist, dauert diese Arbeitsweise auf die gleiche Weise an, so daß ein Zeitsteuerimpuls für jeden

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Schritt von 15° der Welle 14 entgegen dem Uhrzeigersinn erzeugt wird.

In Fig. 7 ist die Schaffung der Zeitsteuerimpulse bei einer Drehung im Uhrzeigersinn dargestellt. Bei einer Drehung im Uhrzeigersinn sind die Signale a, b und c Inversionen der Signale L1' bis L3¹ und sind logische Inversionen derSignale L1 bis L3, da das Richtungssignal· hoch ist. Wenn zu diesem Zeitpunkt das Ansteuersignal hoch gemacht wird, ist das Signal a niedrig, das Signal b niedrig und das Signal c hoch. Da die Signale a und b dieselben sind, wird der Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 131, welcher das Signal d darstellt, niedrig. Da die Signale c und d verschieden sind, wird der Ausgang des exklusiven ODER-Glieds 132, welcher den Zeitsteuerimpuls darstellt,hoch.

Nachdem sich die Welle 14 um 7,5° gedreht hat, wird das Signal b hoch. Da die zwei Ausgänge an dem exklusiven ODER-Glied 132 nunmehr dieselben sind, wird dessen Ausgang, welcher den Zeitsteuerimpuls darstellt, niedrig.

Nach einer weiteren Drehung von 7_f5° wird das Signal c niedrig. Da die Eingänge des exklusiven ODER-Glieds 131 noch verschieden sind_t bleibt dessen Ausgang, welcher das Signal d darstellt, hoch. Da die Signale c und d nunmehr verschieden sind, wird der Zeitsteuerimpuls hoch* Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal a hoch, wodurch das Signal d

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niedrig wird. Da die Signale c und d nunmehr dieselben sind/ wird der Zeitsteuerimpuls niedrig. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal b niedrig. Da die Signale c und d nunmehr dieselben sind, wird der Zeitsteuerimpuls hoch. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal c hoch, wodurch das Signal d hoch bleibt, da die Signale a und b noch verschieden sind. Da beide Signale c und d hoch sind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal a niedrig. Da die Signale a und b nunmehr dieselben sind, wird das Signal d niedrig. Da die Signale c und d nunmehr verschieden sind, wird der Zeitsteuerimpuls hoch.

Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal b hoch. Da die Signale c und d nunmehr dieselben sind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig. Nach einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal c niedrig. Da die Signale a und b noch verschieden sind, bleibt das Signal d hoch. Da die Signale c und d verschieden sind, wird der Zeitsteuerimpuls hoch. Nach noch einer weiteren Drehung von 7,5° wird das Signal a hoch. Da die Signale a und b nunmehr dieselben sind, wird das Signal d niedrig. Da die Signale c und d dieselbensind, wird der Zeitsteuerimpuls niedrig. Obwohl es nicht dargestellt ist, wird diese Arbeitsweise in derselben Form fortgesetzt, so daß ein Zeitsteuerimpuls für jeden Schritt von 15° der Welle 14 im Uhrzeigersinn erzeugt wird.

In Fig. 8 ist ein Beispiel eines Systems dargestellt, in wel-

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chem ein Vierphasenmotor in der Weise erregt wird, daß gleichzeitig zwei Phasen erregt werden. Obwohl die Sensoranordnung zum Erzeugen der Stellungssignale nicht dargestellt ist, weist sie vier Photosensoren auf, und zwar einen für jede Motorphase, welche in einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, welcher gleich dem Winkel zwischen benachbarten Motorwellenschritten ist. Die Stellungssignale sind mit L1 bis L4 bezeichnet. Wie in der vorbeschriebenen Ausführungsform entsprechend die Phasen, die zum Drehen der Welle 14 erregt werden, den Signalen L1 bis L4, welche logisch hoch sind. Die Welle 14 soll sich in einer Gleichgewichtsstellung befinden, in welcher die Phasen 2 und 3 zum Halten der Welle 14 erregt sind. Die Haltebedingungen sind die folgenden:

L2.L3 = Haltephasen 1 und 2 L3.L4 = Haltephasen 2 und 3 L4.L1 = Haltephasen 3 und 4 L1.L2 = Haltephasen 4 und 1.

Beim Drehen der Welle 14 werden die Phasen 3 und 4 anfangs erregt, da die Signale L3 und L4 hoch sind. Nach einer Drehung um einen halben Schritt wird das Signal L3 niedrig und das Signal L1 wird hoch, um die Phasen 4 und 1 zu erregen. Nach einer Drehung um einen weiterenSchritt wird das Signal L2 hoch und das Signal L4 wird niedrig, um die Phasen 1 und zu erregen. Nach einer Drehung um einen weiteren Schritt wird das Signal L1 niedrig und das Signal L3 wird hoch, um die Phasen 2 und 3 zu erregen. Zu diesem Zeitpunkt wird jedoch,

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wie bei L angezeigt ist, das Ansteuersignal niedrig gemacht, um die Welle 14 anzuhalten und die Arbeitsweise von Ansteuern auf Halten zu schalten. DieSignale L2 und L3 sind hoch, so daß die Phasen 2 und 3 durch die Ansteuereinrichtung nicht erregt werden, welche entsprechend dem niedrigen Ansteuersignal gesperrt ist; die Phasen 1 und 2 werden mittels der Halteeinrichtung erregt gehalten. Dies stimmt mit den oben angeführten Haltebedingungen überein. Infolgedessen wird die Welle 14 in eine Stellung M gedreht und in dieser Stellung bei erregten Phasen 1 und 2 gehalten.

Wenn die Welle 14 von Hand entgegen dem Uhrzeigersinn um mehr als einen halben Schritt an einer Stellung N vorbei gedreht wird, werden Sie Signale L3 und L4 hoch, um die Phasen 2 und zu erregen und die Welle 14 in einer Stellung O zu halten, welche entgegen dem Uhrzeigersinn einen Schritt von der Stellung M entfernt ist. Wenn umgekehrt die Welle 14 von Hand im Uhrzeigersinn um mehr als einen halben Schritt an einer Stellung L vorbeigedreht wird, werden die Signale L1 und L2 hoch, um die Phasen 4 und 1 zu erregen und die Welle 14 in einer Stellung P zu halten, welche im Uhrzeigersinn einen Schritt von der Stellung M entfernt ist. Das Ergebnis der in Fig. 8 dargestellten Arbeitsweise besteht darin, die Welle 14 entgegen dem Uhrzeigersinn um drei Schritte zu drehen und sie in der neuen Stellung zu halten.

In Fig. 9 ist eine Drehung im Uhrzeigersinn aus einer Stel-

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lung dargestellt, in welcher die Phasen 4 und 3 zum Halten erregt sind. Da das Ansteuereignal hoch ist, werden die Signale L1 bis L4 durch exklusive ODER-Glieder invertiert, die in ihrer Arbeitsweise den nicht dargestellten exklusiven ODER-Gliedern entsprechen. Die Phasen, welche zum Drehen der Welle 14 erregt werden, entsprechen den Signalen L1 bis L4, welche logisch niedrig sind. Die Welle soll sich in einer Gleichgewichtsstellung befinden, wobei die Phasen 3 und 4 zum Halten derWelle 14 erregt sind. Die Haltebedingungen können folgendermaßen beschrieben werden:

L4*lT = Haltephasen 1 und 2

LT.L2 = Haltephasen 2 und 3

L2.L3 = Haltephasen 3 und 4

L3"*l¥ = Haltephasen 4 und 1

Zum Drehen der Welle 14 werden die Phasen 2 und 3 anfangs erregt, da die Signale L1 und L4 hoch sind. Nach einer Drehung um einen halben Schritt wird das Signal LT niedrig und das Signal L3 hoch, um Phasen 1 und 2 zu erregen. Nach einer Drehung um einen weiteren Schritt wird das Signal L2 hoch, und das Signal L4 wird niedrig, um Phasen 1 und 4 zu erregen. Nach einer Drehung um einen weiteren Schritt wird das Signal L3 niedrig und das Signal L1 wird hoch, um Phasen 3 und 4 zu erregen. Zu diesem Zeitpunkt wird jedoch, wie bei Q dargestellt ist, das Ansteuersignal niedrig gemacht, um die Welle 14 anzuhalten und die Arbeitsweise von Ansteuern auf Halten zu schalten. Die Signale L1 und L2 werden hoch, so daß die

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Phasen 3 und 4 nicht durch die Ansteuereinrichtung erregt werden, welche entsprechend dem niedrigen Ansteuersignal gesperrt ist, jedoch werden die Phasen 1 und 2 durch die Halteeinrichtung erregt gehalten. Dies stimmt mit den oben wiedergegebenen Bedingungen überein. Infolgedessen wird die Welle 14 in eine Stellung R gedreht und in dieser gehalten, wobei die Phasen 1 und 4 erregt sind.

Wenn die Welle 14 von Hand entgegen dem Uhrzeigersinn um mehr als einen halben Schritt an der Stellung Q vorbeigedreht wird, werden die Signale L2 und L3 hoch, um Phasen 1 und 2 zu erregen und die Welle 14 in einer Stellung S zu halten, welche einen Schritt entgegen dem Uhrzeigersinn von der Stellung R entfernt ist. Wenn dagegen die Welle 14 im Uhrzeigersinn um mehr als einen halben Schritt an einer Stellung T vorbei gedreht wird, werden die Signale L1 und L4 hoch, um die Phasen 4 und 3 zu erregen und die Welle 14 in einer Stellung U zu halten, welche im Uhrzeigersinn einen Schritt von der Stellung R entfernt ist. Das Ergebnis der in Fig. 8 dargestellten Arbeitsweise besteht darin, daß die .Welle 14 um drei Schritte im Uhrzeigersinn gedreht und in der neuen Stellung gehalten wird.

In Fig. 10 ist eine weitere Anordnung gemäß der Erfindung dargestellt, bei welcher an einem Vierphasenmotor eine Phase zu einer bestimmten Zeit erregt wird. Die Sensoreinrichtung weist vier Photosensoren auf, welche in einem Winkelabstand voneinander angeordnet sind, welcher gleich dem Winkelab-

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stand zwischen den Wellenschritten ist und erzeugen Stellungssignale L1 bis L4. Infolge der vereinfachten Anordnung ist nur eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn dargestellt.

Die Motorphasen, welche erregt werden, entsprechen den logisch hohen Stellungssignalen. Die Haltebedingungen sind folgende:

L4 = Haltephase 3

L1 = Haltephase 4

L2 = Haltephase 1

L3 = Haltephase 2

Anfangs ist das Signal L1 hoch und die Phase 4 wird zum Halten der Welle 14 erregt. Wenn das Ansteuersignal hoch gemacht ist, wird die Ansteuereinrichtung freigegeben und die Phase 1 zum Antreiben der Welle 14 erregt. Nachdem sich die Welle 14 um einen halben Schritt gedreht hat, wird das Signal L1 niedrig und das Signal L2 wird hoch. Auf diese Weise wird die Phase 2 erregt. Nacheiner Drehung um einen Schritt mehr wird das Signal 2 niedrig und das Signal L3 wird hoch, um die Phase 3 zu erregen. Nach einer Drehung um einen weiteren Schritt wird das SignalL3 niedrig und das Signal L4 wird hoch. Da jedoch das Ansteuersignal zu diesem Zeitpunkt niedrig gemacht ist, erregt die Ansteuereinrichtung die Phase 4 , aber statt dessen erregt die Halteeinrichtung die Phase 3, um die Welle 14 in einer Stellung V2 zu halten. Wenn die Welle 14 entgegen dem Uhrzeigersinn um einen Schritt aus der Stellung V in eine Stellung W gedreht wird, wird das Signal L1 hoch, um die Phase 4 zu erregen und die Welle in der Stel-

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lung W zu halten. Wenn die Welle 14 im Uhrzeigersinn aus der Stellung V um einen Schritt in eine Stellung X gedreht wird, wird das Signal L 3 hoch, um die Phase 2 zu erregen, und die Welle 14 der Stellung X zu halten.

Durch die Erfindung ist somit eine verbesserte Schrittschaltmotoranordnung mit einer elektrischen Verriegelungseinrichtung geschaffen, bei welcher die Bedienungsperson die Motorwelle
und eine damit verbundene Last in eine größere Anzahl von
stabilen Arretierstellungen drehen kann, als dies bisher möglich war. Bei der Erfindung sind auch noch verschiedene Abwandlungen möglich. Beispielsweise kann der Zeitsteuerimpulsgenerator 38 durch eine Sensoranordnung ersetzt werden, welche gesonderte Zeitsteuerimpulse erzeugt, so daß die Zeitsteuerimpulse nicht aus den Stellungsimpulsen abgeleitet werden.

Ende der Beschreibung

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Leerseite

Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. CR. SANDMaIR

PATENTANWÄLTE 5908182

Postfach 860245 · 8000 Mönchen 86 * ? w W 1 W *

Anwaltsakte; 29 923

Patentansprüche

ί 1.J Schrittschaltmotoranordnung mit einem Mehrphasenmotor mit einer Welle und einer Ansteuereinrichtung, um einzeln die Motorphasen zu erregen, um die Welle um einen ausgewählten Schritt einer vorbestimmten Anzahl von in gleichem Winkelabstand angeordnetert Schritte zu drehen, gekenn ze ichne t durch eine von der Motorwelle (14) angetriebene Sensoranordnung zum Erzeugen einer Anzahl Stellungssignale, deren Anzahl gleich derAnzahl der Motorphasen ( a bis 3) ist, wobei die Stellungssignale durcheinenWinkel zwischen zwei benachbarten Schritten der Welle zueinander phasenverschoben sind, und durch einen Haltedekodierer (26) zum Dekodieren derStellungssignale und zum Steuern der Ansteuereinrichtung (31) , um zumindest eine der Motorphasen (1 bis 3) in entsprechenderweise zu erregen, um die Welle (14) in einer augenblicklichen Schrittstellung zu halten.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennze ichnet durch einen Änsteuerungskedodierer (23) zum Dekodieren der Stellungssignale und zum Steuern der Ansteuereinrichtung(31 )_f um zumindest eine der Motorphasen (1 bis 3) in der Weise zu erregen, daß die Welle (14) um einen weiterenSchritt gedreht wird, und durch eine Schalteinrichtung (24), um wahlweise den Ansteuerdekodierer (23) und den Haltedekodierer (26) mit

K089) 938272 Telsiraniiue: 909836/0820 Bss&konten: Hypb-Bink München 4410122850

988273 BERGSTAPFPATENT München (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE StM

988274 TELEX: Bayer Vereinsbank München 453100 (BLZ 70020270) 983310 0524560 BERG d Postscheck München 65343-808 (BLZ 70010080)

~²~ 2808182

der Ansteuer einrichtung zu verbinden.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerungsdekodierer (23) und der Haltedekodierer (26) erknüpfungsglieder (46,79,111; 61,92,122) aufweisen.
4. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Befehlssignalgenerator, um ein Ansteuersignal zu erzeugen und es der Schalteinrichtung (24) zuzuführen.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerungsdekodierer (23) und die Ansteuereinrichtung (29,31) entsprechend ausgelegt sind, um die Welle

(14) wahlweise in einer der beiden Richtungen zu drehen, und daß der Befehlssignalgenerator ferner so ausgelegt ist, um ein Richtungssignal zu erzeugen und es dem Ansteuerdekodierer

(23) zu zuführen.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansteuerungsdekodierer (23) eine Anzahl exklusiver ODER-Glieder (46,79,11) aufweist, von denen jeweils ein Eingang zur Aufnahme des Richtungssignals und ein anderer Eingang zur Aufnahme eines entsprechenden Stellungssignals geschaltet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Impulsgenerator (28), der die Stellungssignale

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von der Sensoranordnung (18, 19, 21) aufnimmt und dementsprechend Impulse abgibt, wobei jeder Impulse der Drehung der
Welle (14) um einen Schritt entspricht.
8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellungssignale symmetrisch sind.
9. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung einen photoelektrischen Wandler (18, 19, 21) aufweist.

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