DE1128200B - Verfahren und Vorrichtungen zur Umspulung bandfoermiger Informationstraeger - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtungen zur Umspulung bandförmiger Informationsträger Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Umspulung bandförmiger Informationsträger, vorzugsweise zur Umspulung von Filmen, unter Verwendung zweier mit veränderbarer Drehzahl angetriebener Spulen, einer das Band an der Informationsab-oder Informationsaufnahmestelle vorbeiziehenden Förderrolle und je einer den Spulen zugeordneten Bandschleifenspannvorrichtung.
• Es ist bereits bekannt, zur Umspulung einen Film von der Filmspule über eine vom Filmzug abhängige Rolle zu führen und damit den Antrieb der Filmspule dadurch auszuschalten, daß der Treibriemen der Filmspule abgehoben wird.
• Es ist ferner bekannt, eine derartige vom Filmzug abhängige Rolle mit einem Winkelhebel zu verbinden, der eine Bremsvorrichtung aufweist, welche die Filmspule gegebenenfalls, abbremst. Da ein Teil der Antriebskraft während des Aufwickelvorgangs durch die Bremswirkung vernichtet wird, arbeitet diese Vorrichtung unrationell und erzeugt zu große Filmzüge.
• Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, bei der die vom Filmzug abhängige Rolle einen Regelwiderstand beeinflußt, der im Stromkreis einer am Wickelmotor wirksam werdenden Magnetbremse angeordnet ist. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß ein Teil der Antriebskraft durch die Bremswirkung verlorengeht.
• Schließlich ist es auch bekannt, die vom Filmzug abhängige Rolle auf eine regelbare Friktionskupplung oder eine magnetisch beeinflußte Reibscheibenkupplung oder eine Magnetpulverkupplung einwirken zu lassen.
• Ferner wurde ein Verfahren zur Umspulung von bandförmigen Informationsträgern vorgeschlagen, nach dem beide Filmspulen mittels je eines Repulsionsmotors angetrieben und jede der beiden Umlenkrollen mit der Bürstenbrücke des zugeordneten Repulsionsmotors gekoppelt und derart verschiebbar angeordnet ist, daß sie den sich bildenden Schleifen folgen kann. Die Drehzahlen bzw. Drehrichtungen der Filmspulen werden dabei durch Verstellung der Bürstenbrücken des Repulsionsmotors in Abhängigkeit von der Größe der Schleifen gesteuert.
• Die Erfindung geht einen anderen Weg und bezweckt, ein Verfahren anzugeben, welches die Nachteile der bekannten Verfahren und Anordnungen vermeidet. Die Erfindung ist für Umspulsysteme von besonderer Bedeutung, bei denen die Fortschaltung des Filmes mit schnellem Anlauf (innerhalb etwa 1/1o Sekunde) vorgenommen werden soll, ohne das eine Rückwirkung auf das Filmtransportwerk auftritt.
• Erfindungsgemäß werden zur Nachregelung jedes Spulenantriebsmotors zwei sich addierende Stellgrößen verwendet, von denen die eine Stellgröße (Proportionalstellgröße) im wesentlichen am Anfang des Regelvorganges wirkt und proportional dem Geschwindigkeitsunterschied des Bandes an der Informationsab- oder Informationsaufnahmestelle und an den Spulen ist. Die andere der beiden sieh addierenden Stehgrößen (Integralstellgröße) ist proportional der Größe der Bandschleife und gleich dem Integralwert der Proportionalstellgröße. Diese Integralstellgröße ist im wesentlichen am Ende des Regelvorganges wirksam und ihrem Maximalbetrag nach wesentlich kleiner als die Proportionalstellgröße. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung war das Proportionalstellgrößenmoment am Anfang des Regelvorganges 25 000 g/cm, und das maximale Integralstellgrößenmoment war kleiner als 14 000 g/cm.
• Es ist zweckmäßig, daß der Bandzug im Stillstand und beim Anfahren zusätzlich durch ein treibendes Moment an der Aufwickelspule und durch ein hem-. mendes Moment an der Abwickelspule erzeugt wird und diese Momente durch den Integralregler derart überlagert werden, daß die Bandzüge durch den sich einstellenden Integralregler automatisch einander gleichgemacht werden oder sich nur unwesentlich voneinander unterscheiden.
• Im folgenden werden das Wesen der Erfindung und Ausführungsbeispiele derselben an Hand der Fig. 1 bis 3 näher erläutert, wobei in den Figuren dargestellte gleiche Bauteile mit gleichen Ziffern bezeichnet sind. Zwecks einfacherer Darstellung sind nur die zum Verständnis der Erfindung erforderlichen Bauteile schematisch eingezeichnet. Es zeigt Fig.1 eine schematische Darstellung einer Umspulvorrichtung, bei der zur Regelung ein Differentialgetriebe verwendet wird, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Umspulvorrichtung; bei der die-Regelung über einen Spannhebel bewirkt wird,.
• Fig.3 eine Vorrichtung zur Umspulung von Filmen.
• Nach den Fig. 1 und 2 ist im Bereich des Filmfensters 1 die Förderrolle 2 angeordnet, welche über das Filmwerk W und @ die Kupplung K angetrieben werden kann. Über die Förderrolle 2 kann der Film 3 momentan (innerhalb von etwa: 1/2o Sekunde) in oder entgegen der Pfeilrichtung von der Geschwindigkeit Null auf die Sollgeschwindigkeit und umgekehrt gebracht werden. Außerdem sind Einrichtungen vorgesehen, die den Film 3 sowohl vor als auch nach dem Passieren des Filmfensters 1 und der Förderrolle 2 führen, spulen und seine Bewegung einregem. Die in den Fig. 1 und 2 dazu erforderlichen Einrichtungen, die im Hinblick auf die Filmbewegung nach der Förderrolle 2 angeordnet sind, gleichen jenen Einrichtungen (in den Figuren nicht dargestellt), die vor dem Filmfenster 1 vorgesehen sind. Die dargestellten Einrichtungen werden im folgenden mit Ziffern gekennzeichnet. Die nicht dargestellten entsprechenden Einrichtungen werden gegebenenfalls mit gleichen Ziffern, die mit einem Strichindex versehen sind; gekennzeichnet.
• Im Einschaltmoment hat der Film im Bereich der Filmtrommel 4 die Geschwindigkeit Null. Um Filmriß zu vermeiden, ist nach Fig.1 zwischen der Förderrolle 2- und der Rolle 5 (welche über das Differentialgetriebe 9 angetrieben wird) eine verschiebbar gelagerte Umlenkrolle 6 angeordnet, über welche der Film in Form einer Filmschleife geführt ist. Durch den drehbar gelagerten Spannhebel 7, welcher die Rolle 6 trägt, und durch die Feder 8 wird die gebildete Filmschleife gespannt.
• Die Filmgeschwindigkeit in Nähe der Filmtrommel 4 wird unter Verwendung der Rolle 5, des Differentialgetriebes 9, der Flüssigkeitskupplung 11 und der Feder 12 gemessen und durch die Filmgeschwindigkeit an der Ausgangsstelle 19 ein Drehwinkel erzeugt, der auf die Stellung des Schleifers 1.3 vom Widerstandsregler 14 übertragen wird. Dieser Widerstandsregler 14 ist über den Stromwender 15 parallel zur Wicklung 16 eine Induktionsmotors 10 geschaltet. Die Wicklung 16 wird über den Phasenkondensator 17 aus dem Netz gespeist, wogegen die andere Wicklung 18 unmittelbar an das Netz angeschlossen ist. In der gezeichneten Stellung des Stromwenders 15 ist die Wicklung 16 durch den Widerstandsregler14 kurzgeschlossen. Der Induktionsmotor 10 erhält kein Drehmoment. Bei Anlauf der Förderrolle 2, welche vom Filmwerk W angetrieben wird, bewegt sich der Film im Bereich des Filmfensters 1 mit der vollen Filmgeschwindigkeit V2, wogegen der Film an der Ralle 5 im ersten Augenblick ruht, d. h. also eine Geschwindigkeit von v1 = 0 hat. An der Ausgangswelle 19 des Differentialgetriebes 9 entsteht die Geschwindigkeit Durch die Flüssigkeitskupplung 11 wird der Schleifer 13 des Widerstandsreglers 14 mitgenommen, bis ihn die der Drehbewegung entgegenwirkende Federkraft der Feder 12 bei einer bestimmten Winkeldrehung 4 des Schleifers 13 zur Ruhe bringt. Diese Winkeldrehung 4 ist proportional der Geschwindigkeit v. Der Widerstandsregler-14 gibt also proportional der Geschwindigkeit v mehr oder weniger die Motorwicklung 16 frei, so daß über das Getriebe 21 ein Drehmoment auf die Filmtrommel 4 übertragen wird. Dadurch wird die Drehzahl der Filmtrommel 4 und damit auch die Geschwindigkeit v1 und die Stellung des Schleifers 1.3 verändert. Es wird dann automatisch ein neuer Regelvorgang eingeleitet. Dieser in sich geschlossene Vorgang der Proportionalregelung setzt sich so lange fort, bis die Filmgeschwindigkeit v1 im Bereich der Filmtrommel 4 gleich der Filmgeschwindigkeit v2 im Bereich der Förderrolle 2 ist. Der Spannhebel 7 hätte zu diesem Zeitpunkt - unter der Wirkung der Proportionalregelung allein - seinen größten Ausschlag. Da außerdem auch eine bisher noch nicht beschriebene Integralregelung vorgenommen wird, wird der Spannhebel in seine Ausgangsstellung zurückgeholt, so daß er genügend Regelspiel hat. In geringem Maße besorgt dies bereits die Feder8, in verstärktem Maße aber jene Integralregelung, indem der Winkelausschlag des Spannhebels 7 über die Triebräder 22 und 23 auf die Winkellage des Widerstandsträgers derart übertragen wird, daß die Filmtrommel 4 im gleichen Sinne wie durch die Proportionalregelüng ein zusätzliches Drehmoment so lange erhält, bis der Spannhebel 7 und der Schleifer 13 relativ zum Widerstandsträger des Widerstandsreglers 14 ihre Ausgangsstellung einnehmen. Bei richtiger Wahl des Übersetzungsverhältnisses, welches durch die Triebräder 22, 23 und den Widerstandsregler 14 gegeben ist, ist der Regelvorgang ein aperiodischer.
• Außer der Rückholung des Spannhebels 7 in die Ausgangsstellung hat die Integralregelung auch noch eine andere Aufgabe. Um den Film 3 immer unter Spannung zu halten, wird an der Aufwickeltrommel, d. h. an der Filmtrommel 4 bzw. 4' (bei einer Filmbewegung in bzw. entgegengesetzt der Pfeilrichtung), zusätzlich ein treibendes und an der Abwickeltrommel, d. h. an der Filmtrommel 4' bzw. 4 (bei einer Filmbewegung in bzw. entgegengesetzt der Pfeilrichtung), zusätzlich ein hemmendes Drehmoment erzeugt. Dies geschieht durch Verlegung der Nullstellung des Schleifers 13 rechts oder links neben dem Abgriff 24 des Widerstandsreglers. Eine Stellung des Schleifers 13 rechts vom Abgriff 24 hat eine Motorbeschleunigung und eine Stellung links vom Abgriff 24 hat eine Motorbremsung bzw. eine Umschalturig der Drehrichtung, welches über die Stromwender erfolgt, zur Folge.
• In der Ruhelage der gezeichneten Regelvorrichtung muß der Schleifer 13 für die Abwickeltrommel rechts und für die Aufwickeltrommel links vom Abgriff 24 stehen. Diese Stellung muß sich jedoch in Abhängigkeit vom Durchmesser des auf der Filmtrommel 4 aufgebrachten Wickels verändern. Dies besorgt automatisch die Integralregelung derart, daß der Filmzug an der Auf- und Abwickeltrommel gleich groß und nahezu konstant ist. In Fig. 1 können die Umlenkrollen 23 und 28 auch entfallen, wenn die Drehrichtung des Antriebsmotors 10 durch Umpolung einer Wicklung umgekehrt wird.
• Die Vorrichtung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der nach Fig.1 dadurch, daß die Filmgeschwindigkeit v = v. - v1 nicht durch ein Differentialgetriebe, sondern durch die Winkelgeschwindigkeit des Spannhebels 7 gemessen und über das Getriebe unter Verwendung der Triebräder 25 und 26 auf die Welle 19 übertragen wird. Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient der Spannhebel? als Stellglied. Dabei wird die Proportionalregelung in Abhängigkeit von den Drehgeschwindigkeiten dieser Spannhebel und die Integralregelung in Abhängigkeit von den Drehwinkeln dieser Spannhebel bewirkt.
• Der Vorteil der Vorrichtung nach Fig. 2 gegenüber derjenigen nach -Fig. 1 besteht darin, daß die gesamte,Regelung über ' die eine Welle 27 erfolgt, wodurch die Triebräder 22, 23, 25, 26 und die von ihnen beeinflußten Regeleinrichtungen in beliebiger Entfernung von der Förderrolle 2 angeordnet, sein. können.
• Bei kleinen Regelgeschwindigkeiten oder bei kleinen Ausschlägen des Spannhebels 7 fälscht die Haftreibung des Schleifers 13 die Proportionalregelung, so daß die Integralregelung allein wirkt und zu schwachen Regelschwingungen führen kann. Um dies zu vermeiden, kann außer der Flüssigkeitskupplung 11 eine derart dimensionierte Reibungskupplung vorgesehen werden, daß das durch sie bewirkte Reibungsmoment gleich demjenigen Moment ist, welches durch den Schleifer 13 und dessen Lagerung erzeugt wird.
• Es kann aber auch die Zähigkeit der Flüssigkeit, d. h. also die Dämpfung der Flüssigkeitskupplung, so gewählt werden, daß sie für die Integralregelung eine hinreichende und vorzugsweise aperiodische Dämpfung darstellt, die der Pendelbewegung der Integralregelung entgegenwirkt.
• Es kann weiterhin durch eine zusätzliche Dämpfung im Übertragungsweg der Integralregelgröße, vorzugsweise in Form einer elastisch einstellbaren Filzbackenreibung, die langsame Regelbewegung bei Ansetzung der Proportionalregelung durch die Schleiferreibung unterdrückt werden.
• Als bandförmiger Informationsträger kann an Stelle des Filmes 3 beispielsweise auch ein Magnetband mit der an Hand der Fig.1 und 2 beschriebenen Vorrichtung umgespult werden. Als Informationsabnahmestellung wird dann an Stelle des Bildfensters 1 ein Magnetkopf zwecks Abtastung des Magnetbandes vorgesehen.
• Die Erfindung kann also beispielsweise bei Geräten zur Aufzeichnung von Videosignalen auf Film oder Magnetband und bei Fihnabtastern (Fig. 3) verwendet werden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Umspulung bandförmiger Informationsträger, vorzugsweise von Filmen, unter Verwendung zweier mit veränderbarer Drehzahl angetriebener Spulen, einer das Band an der Informationsab- oder Informationsaufnahmestelle vorbeiziehenden Förderrolle und je einer den Spulen zugeordneten Bandschleifenspannvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Nachregelung jedes Spulenantriebsmotors zwei sich addierende Stehgrößen verwendet werden, daß die eine Stellgröße (Proportionalstellgröße) im wesentlichen am Anfang des Regelvorganges wirkt und proportional dem Geschwindigkeitsunterschied des Bandes (3) im Bereich der Informationsab-oder Informationsaufnahmestelle (1) und der Spulen (4, 4') ist, daß die andere Stellgröße (Integralstellgröße) proportional der Größe der Bandschleife und dem Integralwert der Proportionalstellgröße ist und daß diese Integralstellgröße im wesentlichen am Ende des Regelvorganges wirksam und ihrem Maximalbetrag nach wesentlich kleiner als die Proportionalstellgröße ist.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bandzug durch ein treibendes Moment an der Aufwickelspule (4 oder 4') und durch ein hemmendes Moment an der Abwickelspuls (4' oder 4) erzeugt wird und diese Momente durch die Integralstellgröße derart beeinflußt werden, daß die Bandzüge im Bereich der Spulen (4 oder 4') einander gleich oder nur unwesentlich voneinander verschieden sind.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Integralstellgrößenregler ein Widerstandsregler (14 bzw. 14') verwendet wird, der die Änderung der Drehmomente in an sich bekannter Weise bewirkt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die- Bandschleifen in an sich bekannter Weise durch je einen um einen Punkt drehbar gelagerten Spannhebel (7 bzw. 7') gespannt werden und daß diese Spannhebel (7 bzw. 7') als Stellglieder dienen und die Proportionalregelung in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit dieser Spannhebel und die Integralregelung in Abhängigkeit von dem Drehwirxkel dieser Spannhebel bewirkt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Geschwindigkeitsunterschied im Bereich der Informationsab-oder Informationsaufnahmestelle und der Spule (4 bzw. 4') proportionale Regelung durch ein Differentialgetriebe (9 bzw. 9') und eine Wirbelstrom- oder Flüssigkeitskupplung (11 bzw. 11') oder Fettkupplung bewirkt wird und über den Schleifer (13 bzw. 13') des mitten angezapften Widerstandsreglers (14 bzw. 14') erfolgt und daß die Integralregelung durch die Winkeldrehung des Spannhebels (7 bzw. 7') durchgeführt wird und auf den drehbaren Widerstandskörper des Widerstandsreglers (14 bzw. 14') - der mit einer Stromumpolvorrichtung (15 bzw. 15') verkoppelt ist - einwirkt.
6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähigkeit des Fettes und dadurch die durch die Fettkupplung bewirkte Dämpfung so gewählt wird, daß sie für kleine Regelgeschwindigkeiten der Integralregelung eine dieser entgegenwirkende, vorzugsweise aperiodische Dämpfung erzeugt.
7. 7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Spulenantriebsmotore (10 bzw. 10') Wechselstrommotore mit zwei bzw. drei Phasenwicklungen verwendet werden, an denen beim Nulldurchgang der Regler eine bzw. zwei Phasen umgepolt werden. B. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Proportional- und Integralregelung gewonnenen. Stellgrößen vorzugsweise durch einen Widerstandsregler (14) addiert und zur Steuerung eines Repulsionsmotors mit verstellbaren Bürsten verwendet werden. 9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitskupplung (11 bzw. 11') zusätzlich eine Reibungskupplung enthält, die derart dimensioniert ist, daß durch sie die Reibung - welche durch den Schleifer (13) und dessen Lagerung bewirkt wird - kompensiert wird, so daß Fehler der Proportionalregelung bei kleineren Regelgeschwindigkeiten aufgehoben werden. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine zusätzliche Dämpfung im Übertragungsweg der Integralregelgröße, vorzugsweise in Form einer elastisch einstellbaren Filzbackenreibung, langsame Regelbewegungen bei Aussetzung der Proportionalregelung durch die Schleiferreibung unterdrückt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 481893; USA.-Patentschriften Nr. 1517 542, 1733 830.