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DE2539436A1 - Totgangfreies Antriebssystem fuer eine numerisch gesteuerte Einrichtung - Google Patents

Totgangfreies Antriebssystem fuer eine numerisch gesteuerte Einrichtung

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Publication number
DE2539436A1
DE2539436A1 DE19752539436 DE2539436A DE2539436A1 DE 2539436 A1 DE2539436 A1 DE 2539436A1 DE 19752539436 DE19752539436 DE 19752539436 DE 2539436 A DE2539436 A DE 2539436A DE 2539436 A1 DE2539436 A1 DE 2539436A1
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DE
Germany
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gear
main
drive
torque
pinion
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Application number
DE19752539436
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English (en)
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DE2539436B1 (de
DE2539436C3 (de
Inventor
Kojiro Saito
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yutaka Seimitsu Kogyo Ltd
Original Assignee
Yutaka Seimitsu Kogyo Ltd
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Publication date
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Publication of DE2539436A1 publication Critical patent/DE2539436A1/de
Publication of DE2539436B1 publication Critical patent/DE2539436B1/de
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H57/00General details of gearing
    • F16H57/12Arrangements for adjusting or for taking-up backlash not provided for elsewhere
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/18Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/19Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by positioning or contouring control systems, e.g. to control position from one programmed point to another or to control movement along a programmed continuous path
    • G05B19/40Open loop systems, e.g. using stepping motor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
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Description

  • Totgangfreies Antriebssystem für eine numerisch gesteuerte Einrichtung Die Erfindung betrifft ein totgangfreies Antriebssystem fRr eine numerisch gR3teuerte Einrichtung, bei der der tote Gang oder der Leergang in allen Antriebssituationen ausgeschaltet sein soll, nämlich im Stillstand, beim Vorwärts- und beim Rückwärtslauf, wodurch außerdem die Genauigkeit der Ruhelage verbessert wird, so daß der durch die Winkelabweichung des Systems hervorgerufene Fehler vermindert wird.
  • Eine numerisch gesteuerte Einrichtung wird im allgemeinen durch Ausgangsimpulse gesteuert, die von einer Steuereinrichtung abgegeben werden, wobei diese Pulae beispielsweise Servo-Notoren zugeführt werden wie etwa einem in X-Richtung wirkendem Servo-Motor und einem in Y-Richtung wirkendem Servo-Motor, entsprechend einem vorgegebenen Programm, und irgendein Maschinenkopf wird dann nach einem vorgegebenen Muster, das durch das Programm bestimmt ist, angetrieben. In üblichen Antriebssystemen ist ein gewißes mechanisches Spiel durch den Mechanismus beim Umschalten zwischen Vorwärtslauf und Rückwärtslauf vorhanden. Wenn beispielsweise zehn Schritte RUckwärtslauf und nachfolgend zehn Schritte Vorwärtslauf aus einer Ausgangsstellung durchgeführt werden, kehrt der Maschinenkopf nicht exakt in seine Ausgangslage zurück, mit anderen Worten, die Ruhestellung hat eine bestimmte Abweichung erfahren. Diese Abweichung nennt man Totgang oder Leergang, und es sind bereits zahlreiche Versuche unternommen worden, den Totgang auszugleichen. Die bekannten Totgang-Kompensationseinrichtungen von numerisch gesteuerten Einrichtungen sind im allgemeinen sehr kompliziert und haben dennoch bezüglich der Kompensationsgenauigkeit gewiße Schwierigkeiten, ganz abgesehen von ihren hohen Kosten.
  • Die bei den bekannten numerisch gesteuerten Einrichtungen auftretenden Schwierigkeiten werden nachstehend aufgeführt: (1) Der Betrag des Totgang ist eine analogie Größe, wohingegen die automatische Kompensation des totgang allgemein durch eine Digitalgröße erfolgt, so daß eine genaue Kompensation schwierig ist.
  • (2) Die automatische Totgang-Kompensation wird nur in dem Augenblick wirksam, wo die Antriebsrichtung umgeschaltet wird, so daß der während des Laufes in nur einer Richtung auftretende Totgang oder der Totgang im Stfllstand nicht beseitigt werden kann.
  • (3) Wenn die Drehbewegung eines Schrittmotors angehalten wird, dann konnen die bewegten Teile der Einrichtung in einer Stellung zum Stillstand kommen, die eine gewiße Abweichung innerhalb des Totgangbereiches im Zahnradgetriebesystem haben, was durch das Trägheitsmoment der bewegten Teile bedingt ist, oder in einem Bereich, der um einen Fehler einer Winkelabweichung vergrößert ist, eo daß die Genauigkeit der Ruhelage entsprechend verschlechtert wird.
  • (4) Wenn ein Drehbewegungsbefehl an den Scnrittmotor gegeben wird, kann ein Winkelabweichungsfehler entstehen infolge der dem Schrittmotor selbst eigenen statischen und dynamischen Charakteristiken und durch Reibung, Drehmoment und Trägheitsmoment des mechanischen Systems. Es kann deshalb der Fall auftreten, daß Schrittbefehle unter einer bestimmten Anzahl nicht ausreichen, das Antriebssystem richtig in Gang zu bringen.
  • (5) Eine automatische Totgang-Kompensation ist im allgemeinen kompLiziert unl wird deshalb teuer und sie kann während des Betriebes zu erheblichen Schwierigkeiten Anlaß geben.
  • Die vorstehend aufgezählten Probleme, Schwierigkeiten und Umstände werden gemäß der Erfindung durch Einfahren einer sehr einfachen Konstruktion beseitigt. Mit der Brfindung wird ein neues System numerisch gesteuerter Einrichtungen geschaffen, daß die nachstehend aufgeführten hervorragenden Eigenschaften hat.
  • (a) Der totgang kann in allen Betriebsformen praktisch ausgeschaltet werden, d.h. im Stillstand, bei Vorwärtslauf und bei Rückwärtslauf.
  • (b) Die Auswirkung des Trägheitsmomentes kann auch f;ir den Fall des plötzlichen Stillsetzens unterdrückt werden, womit die Genauigkeit der Ruhestellung wesentlich verbessert wird.
  • (c) Die Einrichtung reagiert ausreichend auf wiederholte Einzelimpulsbefehle in Vorwärtrichtung und Rückwärtsrichtung.
  • (d) Ein arithmetisch arbeitendes automatisches Gerät für den Totgang kann vollständig entfallen.
  • (e) Die Einrichtung kann einfach und billig zusammengesetzt werden.
  • Die wesentlichen Eigenschaften der Erfindung bestehen darin, daß das Haupt-Ausgangszahnrad mit zwei Antriebszahnrädern kämmt, die dieselbe Zähnezahl haben, wobei beide mit einem Schrittmotor eines Paares von Schrittmotoren gekuppelt ist, die dieselben Eigenschaften haben und die von derselben Steuereinrichtung gesteuert werden, wobei die beiden Antriebs zahnräder mit dem Haupt- Ausgangszahnrad in Eingriff gebracht sind, nachdem sie in entgegengesetzter Richtung um die gleiche Anzahl von Zähnen innerhalb Anziehungszone der entsprechenden Phase der Schrittmotoren verdreht wurden, und beide Zahnräder wirken auf das Haupt-Ausgangszahnrad ein und zwar in Abhängigkeit von der Drehrichtung, die das Haupt-Ausgangszahnrad gemäß der Steuereinrichtung haben soll, wodurch der Totgang völlig ausgeschalttet ist.
  • Das Grundprinzip der Erfindung wird nun in Verbindung mit der Zeichnung nochmals dargelegt. Es zeigen: Figur 1 ein Diagramm, dan Gleichgewicht zwischen einem Läuferpol und der jeweiligen Ständerphase eines Schrittmotors zeigt; Figuren 2 bis 4 Diagrame, dit die Beziehung zwischen Drehmoment und Winkelabweichung eines Schrittmotors darstellen; Figuren 5 und 6 Diagramme zur Darstellung der Beziehung zwischen Drehmoment und Winkelabweichungen zweier Schrittmotoren für die Erläuterung der Erfindung; Figur 7 ein Erläuterungsdiagramm eines wesentlichen Ausschnitts eines Schrittmotors; Figuren 8 und 9 Diagramme, die die Hauptkomponenten der Erfindung darstellen; Figuren 10 und 11 Erläuterungsdarstehungen der Haupt komponenten zweier abweichender Ausführungsbeispiele der Erfindung und Figur 12 eine Abbildung deu Gesamtaufbaus des erfindungsgemäßen Systems.
  • Vor der Erläuterung der Einzelmerkmale der Erfindung soll ein gewöhnlicher Schrittmotor kurz erklärt werden.
  • Figur 1 zeigt sehr schematisch die Beziehung zwischen Ständerpolen, die jeweils als ein Phase bezzilmet sind, d einem Läuferpol. Die Abschnitte, die in der Figur t mit I, II, III, IV bezeichnet sind, bezeichnen Ständeroole oder Phasen, die durch Stromspeisung erregt werden.
  • Wenn angenommen wird, daß die Pole II und III erregt sind, wird der Lauferpol Z durch die Magnetschlüsse der beiden Pole II und III angezogen und kommt in der Neutralstellung zur Ruhe, die mit 90 bezeichnet ist, die beiden Anziehungskräfte ausgeglichen sind. Aus diesem Zustand bewegt sich der Rotorpol Z um eine Winkelabweichung #, ist in Figur 7, heraus, wenn an der Welle 10 des Schrittmotors ein äußeres Drehmoment T angreift.
  • Die Beziehung zwischen Winkelabweichung # und Drehmoment T ist z.3. in Figur 2 dargestellt. Die in der Figur 2 gezeigte Charakteristik wird allgemein als statische Charakteristik eines Schrittmotors bezeichnet.
  • wie aus Figur 2 ersichtlich, sollte das Drehmoment ni ansteigen, wenn die Winkelabweichung 9 ausgehend von 0 zunimmt. Das Drehmoment T nimmt seinen Maximalwert Tm in dem Zustand an, in welchem der Läuferpol Z in der au stärksten unausgeglichenen Lage gegenüber dem gegenüberstehenden Ständerpol steht, woraufhin das Drehmoment dann sehr plötzlich abfällt. Das Maximaldrehmoment Tm wird als maximales stationäres Drehmoment bezeichnet.
  • Aus der Figur 2 kann weiterer ersehen werden daß die Ruhelage #0 Eine Stellung ist, in der die beiden Anziehungskräfte der Pole II und III miteinander im Gleichgewicht sind, so daß das nach außen wirkende Drehmoment in diesem Punkt 0 wird.
  • Wird nur ein Reibungsdrehmoment T1, das einem Lastmoment entspricht,im mechanischen System angenommen, so kommt der Läufer an einem Punkt mit einer Winkelabweichung #1 gegenüber dem Punkt #0 zum Stillstand, welche dort das Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors durch das Reibungsmoment T1 bereits ausgeglichen ist. Das bedeutet, daß die ruhelage gegenüber dem Punkt #0 eine bestimmte Abweichung haben kann, die innerhalbe des Bereiches t #1 liegt. Dies ist aus der #-T-Kurve der Figur 2 zu erkennen.
  • Diese Abweichung steigt mit Größerwerden des Reibungedrehmomentes T1 relativ zum Ausgangsdrehmoment des Schrittmotors, was eine erhebliche Beeinträchtigung der Genauigkeit der Ruhelage des Schrittmotors sein kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebssystem für eine numerlisch gesteuerte Einrichtung zu schaffen, bei der vorstehend beschriebene Totgang nahezu vollständig beseitigt ist und dadurch die Genauigkeit der Ruhelage wesentlich verbessert bzw. der Winkelabweichungsfehler minimal gemacht ist.
  • Das Antriebssystem gemäß der Erfindung ist in seiner Gesamtheit in Figur 12 dargestellt, während die wesentlichen Einzelheiten aus den Figuren 8 und 9 hervorgehen.
  • Es soll zunächst die Figur 12 betrachtet werden, worin PM die Antriebsteuereinrichtung bedeutet, welche zwei Schrittmotoren A' und B' mit denselben Eigenschaften zu steuern vermag, die an sie angeschlossen sind. Als ein einfaches Beispiel ist bei C ein Haupt- Ausgangszahnrad gezeigt, mit dem zwei Antriebszahnräder A und B mit gleicher Zähnezahl im Eingriff sind. Das erste Zahnrad oder Ritzel A sitzt unmittelbar auf der Ausgangswelle des ersten Schrittmotoren A', während das zweite Ritze B unmittelbar auf der Ausgangswelle des zweiten Schrittmotors B' sitzt. Die Ritze A und B können mit den zugehörigen Schrittmotoren A' und B' über Zahnradgetriebe verbunden sein. Die Figuren 8 und 12 lassen erkennen, daß das Hauptzahnrad C von zwei Zahnrädern A und B angetrieben wird, die mit zugehörigen Schrittmotoren A' und B' verbunden sind, die ihrerseits von einer einzigen Schrittsteuereinrichtung PM gesteuert werden. Zunächst soll die Beseitigung des Totganges erläutert werden. Wenn die Einrichtung zusammengebaut wird, sind die beiden Zahnräder A und B so ausgerichtet, das sie nicht mit dem Haupt-Ausgangszahnrad Cim Eingriff sind, und die beiden Schrittmotoren A' und B' sind erregt. Die Schrittmotoren A' und B' werden mit der einzigen Schrittsteuereinrichtung PM verbunden und synchron angetrieben. Es sei nun angenommen, daß beide Schrittmotoren A' und B' in einer Stellung angehalten sahen, die den Gleichgewichtsbedingungen in Figur 1 entspricht; dann haben sie die etatische Charakteristik gemäß Figur 2. Anschließend werden beide Schrittmotoren entregt, und das mit dem Schrittmotor A' verbundene Ritzel A wird z.B. in Gegenuhrzeigerrichtung um eine geeignete Anzahl von Zähnen des Ritzels verdreht jedoch innerhalb des Anziehungsbereichs der beiden Pole II und III in Figur 1, während das Zahnrad C in der angehaltenen Stellung festgehalten wird, und anschließend wird das Ritzel wieder mit dem Hauptzahnrad C ohne Spiel in Eingriff gebracht. In diesem Fall ändert sich die statische Charakteristik des Schrittmotors A', wie dies in Figur 3 dargestellt ist. Die Charakteristik wird parallel in eine Stellung geschoben, die um den Winkel #2 von dem neutralen Gleichgewichtswinkeln #0 verschoben ist. Danach wird das Ritzel B, das mit dem Schrittmotor B' verbunden ist, in Uhrzeigerrichutng um dieselbe Anzahl von Zähnen verdreht, wie dies mit dem Ritzel A vorgenommen wurde, und mit dem Hauptzahnrad c ohne Spiel wieder in Eingriff gebracht. Wenn angenommen wird, daß das Ritzel A im Gegenuhrzeigersind verschoben wurde, so ist die statistische Charakteristik des Schrittmotors 3' nun wie in Figur 4 dargestellt.
  • Nachdem die Ritzel A und B in der beschriebenen Weise mit dem Hauptzahnrad C wieder im Eingriff sind, werden Schrittmotor A' und B' erneut erregt. Der Schrittmotor A' erzeugt dann ein Drehmoment in Richtung zur neutralen Stellung des Gleichgewichts aus den Anziehungskräften, die durch die Pole II und III erzeugt werden, wie dies Figur 3 zeigt, und entwickelt ein Drehmoment im Uhrzeigersinn am Ritzel A, wie dies mit Pfeil in der Figur 8 angedeutet ist.
  • Anderseits erzeugt der Schrittmotor B' ein Drehmoment in Richtung gegen seine neutrale Gleichgewichtslage aus den Anziehungskräften der Pole II und III gemäß Figur 4.
  • Dadurch entwickelt Ritzel 3 ein Drehmoment in Gegenuhrzeigersinn, mit dem es auf das Hauptzahnrad C einwirkt, wie in Figur 8 gezeigt.
  • Das Hauptzahnrad X ist mit den Ritzeln A und 3 in Eingriffsverbindung. Folglich gleichen die beiden durch die Winkelverschiebung der Schrittmotoren A' und B' hervorgerufenen Drehmomente sich gegenseitig am Hauptzahnrad C aus, so daß das Hauptzahnrad C nicht im Drehung versetzt wird jedoch fest in seiner Inge gehalten ist. Dieses Ergebnis wurde also erzielt, indem die beiden Ritzel A und B um dieselbe Zähnezahl im engegengesetzter Richtung verdreht wurden sind. Die Drehmomente, die dabei hervorgerufen werden und die in den Figuren 3 und 4 gezeigt sind, haben denselben Absolutwert, sind jedoch entgegengesetzt zueinander gerichtet. Diese Zatachse wird noch dentlicher, wenn die Figuren 5 bis 8 betrachtet werden.
  • Es wird angenommen, daß die Schrittsteuereinrichtung PM Befehle für den Verwärtslauf abgibt. Da die Schrittmotoren A' und B' von derselben Schrittsteuereinrichtung gesteuert werden, drehen sich die Schrittmotore A' und B' beide in Vorwärtsrichtung, so daß die Ritzel A und B beide im Uhrzeigersinn mit derselben Schrittgeschwindigkeit umlaufen, wie dies Figur 9 zeigt, und damit dreht sich das Hauptzahnrad C im Gegenuhrzeigersinn. Das Ritzel A wird in diesem Fall das Hauptantriebsritzel.
  • Ritzel B gibt ebenfalls ein Drehmoment in derselben Richtung wie das Ritzel A ab, jedoch bleibt Ritzel B stehts in einer solchen Relativlage, daß es Hauptzahnrad B hält und jegliches Spiel des Hauptzahnrades C kompensiert, wie in Figur 5 und 8 gezeigt. Das Ritzel 3 läuft also mit, um den Totgang des Hauptzahnrades C zu kompensieren, so daß dieser sowohl im Lauf als aueh im Stillstand nahezu vollständig null ist. Andererseits verhindert Ritzel B niemals die gewünschte Drehung des Hauptzahnrades C. Werden die Schrittmotore A' und B' entregt, nachdem sie die gewünschte Anzahl von Schritten durchgeführt haben, hält das Zahnradsystem in einem Zustand an, wie ihn die Figuren 5 und 8 zeigen. Als nächstes wird betrachtet, wenn von der Schritts teuereinrichtung PM Rückwärtslauf vorgegeben wird. In diesem Fall drehen sich die Schrittmotoren A' und 3' in Rückwärtsrichtung. Die Ritzel A und B geben Drehmomente im Gegenuhrzeigersinn ab und drehen damit das Haupt zahnrad C im Uhrzeigersinn, wobei sie die in Figuren 5 und 8 gezeigten Verhältnisse aufrecht. erhalten. Für diesen Ball wird das Ritzel 3 das treibende Ritzel, während Ritzel A dazu dient, den Totgang zu null zu machen.
  • Mit anderen Worten, drehen sich die Schrittmotoren in Vorwärtsrichtung, dann wirkt Ritzel A als treibendes Element auf das Hauptzahnrad , während bei Motordrehung in Rückwärtsrichtung Ritzel B das Hauptzahnrad C antreibt.
  • Für beide Fälle dient das jeweils andere Ritzel dazu, den Totgang zu beseitigen. Durch das Zusammenwirken der beiden Ritzel wird das Spiel oder der Totgang des Hauptzahnrades a praktisch vollständig unterdrückt, und zwar in Ruhestellung und im Lauf.
  • Die Erfindung kann in verschiedenen Systemen angewendet werden, wie dies auch die Figuren 10 und 11 zeigen.
  • Figur 10 zeigt den Fall des Antriebs einer Zahnleiste oder Zahnstange durch zwei Ritzel A und B. Figur 11 zeigt, wie ein Haupt-Ausgangszahnrad c durch einen Getriebe zug A-D-E und einen weiteren Getriebe zug B-F-G, die in der Zeichnung nicht vollständig dargestellt sind, aber dasselbe Übersetzungsverhältnis haben wie A-1-E, angetrieben wird. Das Antriebsprinzip der Ausführungsbeispiele der Figuren 10 und 11 ist genau dem oben beschriebenen gleich, so daß ins einzelne gehende Erläuterungen hierfür nicht erforderlich sind.
  • Neben der beschriebenen Beseitigung des Totganges dient das erfindungsgemäße Antriebssystem dazu, die Genauigkeit der stillstandslage in numerlich gesteuerten Systemen stark zu verbessern. Das den Totgang beseitigende Antriebssystem hat nämlich die Wirkung, ebenfalls die Genauigkeit der Ruhelage des gesamten Systems wesentlich zu verbessern. Dies soll nun erläutert werden.
  • Es wird erneuet auf Figur 2 Bezug genommen, welche eine Charakteristik eines gewöhnlichen Schrittmotors zeigt, wobei auf der Abszisse die WinKelabweichung e und auf der Ordinate das erzeugte Drehmoment T aufgetragen sind, Es wird angenommen, daß ein Reibungsdrehnloment "t1 vorhanden ist, das einen Lastdrehmoment im mechanischen System entspricht. Dieses Reibungsdrehmoment T1 ist kleiner als das maximal erzeugte Drehmoment Tm des Schrittmotors, d.h. Tm > T1, so daß der Schrittmotor immer danach trachtet, in Richtung auf den neutralen Punkt #0 zu drehen, er jedoch bereits bei einem Punkt O1 zum Stillstahl kommt, wo das vom Motor erzeugte Drehmoment sich mit dem Reibungsmoment T1 aufhebt. Wenn der Schrittmotor vorwärts oder rückwärts angetrieben wird, kann die Winkelabweichung der Ruhelage # #1 sein. In Figur 2 zeigen die Schnittpunkte zwischen der #-T-Kurve und bei u.as Reibungsmoment T1 zeigenden Linie, daß die Winkelabweichung im Stillstand bei gewöhnlichen Schrittmotoren innerhalb des Bereiches # #1 liegt. Durch diese Winkelabweichung wird die Exaktheit der Ruhelage gestört.
  • Wenn außerdem ein plötzliches Anhalten während der Drehung des Schrittmotors befahlen wird, reagiert zwar der Schrittmotor unmittelbar damit, daß er anhält, aber die mechanischen Teine versuchen wegen des innewohnenden Schwungmomentes, die Bewegung noch fortzusetzen, so daß ein bestimmter Betrag von Abweichung von der Ruhestellung innerhalb des Leergangbereichs oder innerhalb des Bereichs des Gleichgewichten zwischen Gegendrehmoment und Reibungsmoment auftritt, was zu einen @@genauen Ruhelage führt.
  • Wie bereits ohne in beim; auf die Beseltigung des Tortganges erläutert werde, kann eine statische Gesamtcharakteristik erhalten werden, wie sie in der Figur 5 gezeigt ist, nachden die mit den Hauptzahnrad C kömmenen Ritzel A und B gegeneinander vordreht sind, an zwar Ritzel A im Gegenuhrzeigersinn und Ritzel B im Fernelgersinn um dieselbe Zähnezahl. Bei Betrachtung der Figur 5 kann man verstehen, daß ein den Wert T1 nachdes Kolbungsmoment zwar dasselbe ist wie auch bei herkömmlichen Anordnungen, jedoch die durch die Schnittpunkte zwischen der Linie T1 und den #-T-Kurven der Ritzel A und B bestimmte Winkelabweichung # #1, ist erheblichen kleiner als in Fache der Figur 2. Dies läßt sich dadurch erklären, das das resultierende Drehmoment, was durch die Winkelabweichung des Schrittmotors und aus der G-T-Kurve erhalten wird, unverändert ist, doch weil die Ritzen A und B mit dem Hauptzahnrad im Eingriff sind, nachdem sie eine bestimmte Verscheibung erhalten haben, ist die Winkelabweichung kleiner und das erzeugt Drehmoment wird viel größer. Obgleich also das Reibungsmoment T1 gegenüber dem Fall in Figur 2 unverändert ist, wird die Winkelabweichung # #1' wesentlich kleiner aus im Fall der Figur 2, so daß die Genauigkeit der Ruhelage erheblich verbessert ist.
  • Durch weiteres gegeneinander Verschieben der Ritzel A und B in eine Stellung gemäß Figur 6 kann der Auslenkwinkel #1 vollständig zu null gemacht werden. Das Diagramm der Figur 6 zeigt, daß der Verschiebungswinkel #1 theoretisch völlig null sein kann, so daß die Exaktheit der Ruhestellung wesentlich verbessert ist.
  • Es soll nach die Verbesserung der Winkelabweichung erläutert werden. Man kann verstehen, das das erzeugte Drehmoment größer wird mit Ansteigen der Auslenkung. Dies wird deutisch aus Figur 2. Wenn das Reibungsmoment des mechanischen Systems größer wird als das erzeugte Ausgangsmoment, dann dreht sich der Motor nicht mehr, wenn er auch Drehbefehle erhält. Durch Ansteigen der zugeführten Impulse wie etwa Impulse, drei Impulse oder dergl. wird das erzeugte Drehmoment größer, und der Motor beginst dann zu laufen, indem er daß Reibungsmoment Aberwindet. Bei herkömmlich numerisch gesteuerten Einrichutngen kann es vor, daß der Motor nicht anzief, bevor ihm eine gewiße Anzahl von Impulsen zugeführt werden waren. Im Gegensatz dazu kann die resultierende Charakteristik als Idealfall die im Figur 6 gezeigt Gestalt annehmen, wobei bei Zuführen nur eines einzigen Impulses ein großes Drehmoment erzeugt wird und der Motor sehr wohl sogar auf wiederholte Befehle von (+) und (-) -Impulsen, so daß der Winkelabweichung hervorgerufene Fehler weitestgehend beseitigt ist.
  • Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, basiert die Erfindung auf dem sehr einfachen Gedanken, zwei Ritzel a und B mit derselben Zähnezahl zu verwenden, wobei diese Ritzel mit zwei identischen Motoren A' und B' verbunden werden, die ihrerseits an derselben Schrittsteuereinrichtung hängen, wobei die Ritzel dann direkt oder über zwischengeschaltete Getriebezüge mit einem Hauptzahnrad C in Eingriff gebracht werden, nachdem sie um jeweils dieselbe Anzahl von Zähnen in entgegengesetzter Richtungen gegeneinander verdreht wurden, wodurch der Totgang praktisch vollständig beseitigt werden kann in numerisch gesteuerten Einrichtungen und wodurch außerdem die Genauigkeit der Ruhestellung und die Winkelabweichung erheblich verbessert bzw. vermindert werden kann, ohne daß eine automatisch arbeitende, arithmetische Kompensationseinrichtung benötigt wird.

Claims (6)

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Antriebssystem für eine numerisch gesteuerte Einrichtung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , @aß zwei Antriebsritzel (A und B) mit @ers@@@en anzahl von Zähnen mit jeweils einen von @@@ gleichen Schritt-Motoren (A' und B') verbunden sind, @@e @@ @ieselbe Schrittsteuereinrichtung angeschlossene sind, und daß die R@tzel A und B in gegen ihre jeweilige Neutralstellung in zueinander entgegengesetzter Richtung @@ dieselbe Zähnenzahl verdreht, mit einen Haupt-Ausgangszahnrad (C) in Eingriff gebracht sind, wobei die Verdrehung der Schrittmotoren innerhalb des Anzienungsbereiche zwischen einer Rotorpol und seiner gegenüberliegenden Statorphase zu bleiben hat.
2. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Antriebsritzen (A, B) unmittelbar mit @ Schrittmotoren (A', B') gekuppelt sind.
3. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Antriebsritzel mit den Schrittmotoren durch zusätzliche Getriebezüge verbunden sind.
4. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das eine Ritzen (A) als Hauptantriebsritzel in der einen Drehrichtung des Hauptzahnrades (C) und das andere Ritzel (B) zur Verhinderung des Totgangs wirkt, während es in derselben Richtung umläuft, ohne die Drehung des Hauptzahnrades (C) zu verhindern, und daß das andere Ritzel (B) als Hauptantriebsmantel bei Drehung in der entgegengesetzten Dichtung des Hauptzahnrades (C) und @@@ erste Litze (A) zur Verhinderung des Totgangs wirkt, während @@ in derselben Rchtung umläuft, ohne die Drehung des Haupt-Zahnrades (C) zu verhindern.
5. antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Hauptzahnrad als Zahnstange ausgebildet ist.
6. Antriebssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens eines der Antriebsritzel mit dem Haupt-Ausgangszahnrad (C) durch Zwischensschaltung eines weiteren Zahnstänges verbunden ist.
L e e r s e i t e
DE19752539436 1975-09-04 1975-09-04 Antriebssystem zur Ausschaltung von Leerspiel Expired DE2539436C3 (de)

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