DE1449707A1 - Bandantriebssystem - Google Patents

Description

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Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Patentanwälte

8 MÜNCHEN 27, mohlstrasse 22, rufnummer 483921/22

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München, den 21. August 1964'

AMPEX CORPORAiDION, 401 Broadway, Redwood City, Californien 94063» U.S.A.

Bandantriebssystem

Die Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Antrieb bandförmigen Materials und insbesondere auf Systeme, die intermittierende Bewegung von Magnetband in zwei Richtungen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten ermöglichen.

Moderne datenverarbeitende Systeme für hohe Geschwindigkeit erfordern dementsprechend Hochleistungsantriebssysteme für das Aufzeichnungsband, die mit hoher Geschwindigkeit arbeiten, um Daten mit genügend hohen Übertragungsgeschwindigkeiten zu liefern, um sicherzustellen, daß das Datenverarbeitungssystem nicht während der Übertragungsintervalle mit ge-

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ringer Leistung arbeiten muß. Daher werden Im Hinblick auf Geschwindigkeit und Vielseitigkeit immer größere Anforderungen an die äußeren Eingabe- und Ausgabegerät® gestellt. Während man früher ein Bandantriebssystem, das mit Bandgeschwindigkeiten von 150 Zoll pro Sekunde arbeiten konnte, als Hochleistungssystem betrachtete, gehen die gegenwärtigen Anforderungen zu ständig höheren Geschwindigkeiten für die Datenübertragung und zu noch größerer Leistungsfähigkeit der Aufsuch- und Rückspulverfahren. Zusammen mit den gewachsenen Anforderungen bezüglich der Geschwindigkeit sind Anforderungen bezüglich extrem genauer mechanischer Steuerung des Bandverlaufes aufgetreten wegen der sehr hohen Bit-Dichte der auf dem Band aufgezeichneten Daten und wegen der Gefahr des Verlustes oder der Verzerrung wiedergegebener Signale, die aus winzigen Verlagerungen des Bandes von seinem richtigen Verlauf durch die Wiedergabevorrichtung entstehen können« Während das Band in beiden Richtungen und mit extrem hohen Geschwindigkeiten und auf genau festgelegten Wegen an der Lese— und Schreibanordnung vorbeibewegt werden muß, muß es gleichzeitig sanft behandelt werden, um Bruch, Banddehnung und übermäßige Abnutzung an seiner magnetischen oxydbeschichteten Oberfläche zu vermeiden. Auf diese Weise werden die Probleme, die gelöst werden müssen, will man allen Anforderungen hinsichtlich der Bandbehandlung gerecht werden, recht verwickelt, ganz besonders bei einem Bandsystem, von dem man intermittierende Arbeitsweise in zwei Richtungen und bei verschiedenen Geschwindigkeiten verlangt. Das auf diese Weise bereite verwickelte Problem wird weiter kompliziert durch die Tatsache, daß das

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Band gewöhnlich in sehr kurzen Zeitintervallen und über einen sehr kurzen Bandlaufweg angefahren oder angehalten werden muß, um die Totzeiten einzuschränken und die Bereitschaft des Systems zu vergrößern.

Die meisten Magnetbandantriebssysteme verwenden daher Bandpuffervorrichtungen mit geringer Trägheit, wie z.B. Vakuumkammern, die in Verbindung mit Spulen-Servosystemen und einem Paar gegenläufig rotierender Bandantriebsrollen arbeiten. Andruokrollen werden betätigt, um das Band in Übereinstimmung mit Steuersignalen aus dem Datenverarbeitungsgerät mit hoher Geschwindigkeit mit der einen oder der anderen Antriebsrolle in Verbindung zu bringen. Da das Band an den Antriebsrollen

der rasch in Bewegung gesetzt und angehalten wird, können/relativ langsamer reagierende Spulenmotor, der hohe Trägheit besitzt, und die Spule in Fahrt kommen, indem sich die Schlaufenlänge innerhalb der Vakuumkammern ändert.

Die Schlaufenlängen oder -Stellungen werden durch geeignete Vorrichtungen abgefünlt, die dazu dienen, die Spulen-Servoantriebe zu steuern.

Eine andere Art von digitalen Bandantrieben verwendet eine einzige Antriebsrolle in Verbindung mit zugeordneten Pufferanordnungen, die das Band in schlupflosem Eingriff mit der Bandantrieberolle unter geringer Spannung halten. Das Band wird angefahren, angehalten und in beiden Richtungen mit

verschiedenen Geschwindigkeiten einfach dadurch angetrieben, daß die Geschwindigkeit der Antriebsrolle verändert wird»

Beide Arten von Systemen müssen eine unter extremen Bedingungen arbeitende geeignete Schlaufensteuerung besitzen. Beim Umkehren unter hohen Bandgeschwindigkeiten wird das Band nämlich eine hohe Geschwindigkeit in der umgekehrten Richtung erreichen, bevor die Spulen-Servoantriebe reagieren können, so daß es erwünscht ist, die Bandschlaufenlängen in bestimmten Grenzen zu halten, um für diese Möglichkeit vorzusorgen. Andernfalls ist es erforderlich, die länge der Speicheranordnung zu vergrößern«

Eine allgemeine Forderung besteht darin, daß der Bandantrieb mit verschiedenen Geschwindigkeiten arbeiten kann, um verschiedene Datenübertragungsgeschwindigkeiten vorzusehen· Bei früheren Systemen mußten jedoch besondere Schaltkreise für jede weitere Geschwindigkeit an den Servo systemen zusätzlich vorgesehen werden. Weitere und komplizierte Schaltkreise sind erforderlich, wenn gewünscht wird, gleichzeitig einen unter hoher Geschwindigkeit arbeitenden Suchvorgang und einen unter hoher Geschwindigkeit arbeitenden Eückspulvorgang zu verwirkliehen, bei denen die Bandschlaufen in den Vakuumkammern aufrechterhalten werden. Das System muß gleichbleibende Spannung am Band aufrechterhalten und es weiterhin sanft behandeln bei den hohen Geschwindigkeiten," die bei diesen Vorgängen auftreten, so daß das zusätzliche Problem, die Servoantriebe exakt auf eine gewünschte Ge-

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sehwindigkeit abzustimmen, viel ernster wird»

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Bandantrieb zu schaffen·

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist» einen Bandantrieb zu schaffen, der eine Anzahl unterschiedlicher Arbeitsgeschwindigkeiten in besonders wirtschaftlicher Weise vorsieht.

Eine weitere Aufgabe besteht darin, einen digitalen Bandtransport zu schaffen, bei dem eine exakte Steuerung des Bandes über einen weiten Bereich von Geschwindigkeiten und Antriebsarten aufrechterhalten wird.

Die vorliegende Erfindung begegnet den bisherigen Nachteilen und sieht größtmögliche Kontrolle der Bandspulen-Servoantriebssysteme vor und führt zu maximaler Ausnutzung verfügbarer Speichermöglichkeiten. Die Spulen-Servoantriebe werden an die tatsächliche Bandbewegung angepaßt, welche Geschwindigkeit auch gewählt werden mag. Das System bietet außerdem verbesserte und präzise Regelung der Bandschlaufenlänge in der Pufferanordnung und hält die optimale Länge für jeden Bandbetrieb aufrecht.

Kurz gesagt, beruht die vorliegende Erfindung auf der !Datsache, daS optimale Kontrolle des Bandpuffersystems erzielt werden kann, indem man geschwindigkeitsabhängige Signale zur

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Steuerung der Spulen-Servoantriebe verwendet, die von Geschwindigkeit und Sichtung erfassenden Organen stammen, welche mit dem Bandantriebsmittel verbunden sind. Aus diesem gründe verwendet eine besondere Ausführungsform der Erfindung einen oder mehrere !Tachometer, die von der Bandantriebsrolle "bzw. den Bandantriebsrollen oder sonstwie von der Bandgeschwindigkeit und -richtung am Rollenantrieb abhängigen Organen angetrieben werden, zusammen mit anderen Tachometern, welche die Bandgeschwindigkeit und -richtung an den Spulen erfassen, und mit Abfühlorganen für die Lage der Bandschlaufen, um geschwindigkeitsabhängige und sonstige Eingangs signale zum Steuern der Bandspulenantriebsmotoren zu liefern. Die Spulen-Servoantriebe folgen der Geschwindigkeit und Richtung des Banöantriebssystems unmittelbar mit Hilfe des Bezugssignals bei jeder willkürlich ausgewählten Geschwindigkeit, so daß eine sichere Steuerung der Bandspulenmotoren zu allen Zeiten ohne Rücksicht auf Bandgeschwindigkeit, Laufrichtung oder rasehe Start-Stop-Gegebenheiten erreicht wird. Die Bandsehlaufen in den Vakuumkammern werden für jede Bewegungsrichtung in bestimmten Längen gehalten und übermäßige Beanspruchungen des Bandes werden vermieden. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, bei der das System eine Bandführung geringer Reibung aufweist, und eine einzige Antriebsrolle für beide Richtungen verwendet wird, die selbst angefahren, bzw. angehalten wird, kann ein einziger tachometer direkt an die Antriebsrolle angekuppelt sein, um ein geschwindigkeitsabhängiges Signal für beide Spulen-Servoantriebe zu liefern. 9098 18/0828

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Zum besseren Verständnis der Erfindung im Zusammenhang alt weiteren Vorteilen und Merkmalen soll die folgende Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Figuren beitragen.

Pig. 1 ist ein Blockschaltbild eines bevorzugten Systems nach der Erfindung.

Pig· 2 ist eine kombinierte Block- und Ansichtsdarstellung, welche das System nach Fig. 1 mit größerer Ausführlichkeit zeigt.

Pig. 3 ist ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

Pig. 1 zeigt in Porm eines Blockschaltbildes die notwendigen Elemente eines Bandantriebssystems nach der vorliegenden Erfindung. Der Einfachheit und des leichteren Verständnisses wegen sind zugehörige Elemente, die für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind, weggelassen, können aber vom Fachmann leicht verstanden und ergänzt werden.

Der Einfachheit der Beschreibung wegen werden bestimmte Einrichtungen, die hier beschrieben werden, als "[Tachometer" bezeichnet. Es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß der Ausdruck "Tachometer" jede Einrichtung umfaßt, die ein Ausgangssignal liefert, von dem sich ein Merkmal mit der Umdrehungsgeschwindigkeit eines rotierenden Gegenstandes, mit

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dem das Tachometer verbunden ist, und ein anderes Merkmal mit der Umdrehungsrichtung des rotierenden Gegenstandes ändert. Typisch ist "beispielsweise, daß sich die Amplitude eines Gleichstrom-Ausgangssignales eines Tachometers proportional mit der Umdrehungsgeschwindigkeit eines mit dem Tachometer verbundenen Gegenstandes ändert und daß die Polarität des Ausgangssignals durch die Umdrehungsrichtung des Gegenstandes bestimmt wird.

Wie in Fig. 1 zu sehen ist, wird ein Band 11 durch einen Rollen-Antriebsmotor 12 zwischen der linken und der rechten Bandspule 13 bzw» 14 angetrieben. Die linke und die rechte Bandspule 13 bzw. 14 werden getrennt angetrieben durch einen linken und einen rechten Spulenantriebsmotor -15 bzw. 16, der durch Ausgangs signale aus dem kombinierten Servo-Verstärker und Treiber 17 für Linkslauf und 18 für Rechtslauf entsprechend erregt wird. Die Links- und Rechtslauf-Servoverstärker und -treiber 17 bzw. 18 empfang gen kombinierte Eingangssignale von den rechten und linken Bandgeschwindigkeits- und Bandpositionsfühlgliedern und von einem Bandrichtungs- und -geschwindigkeitsfühlglied 20, das von dem Rollenantriebsmotor 12 angetrieben wird. Das linke und das rechte Bandgeschwindigkeitsfühlglied ist mit 21 bzw. 22 bezeichnet und das linke und das rechte Positionsfühlglied ist mit 23 bzw. 24 bezeichnet.

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Die Bandgeschwindigkeitsfühler 21 und 22 und die SohlaufenpoBitionsfühler 23 und 24 sind mit Vakuumkammern oder anderen entsprechenden Mitteln geringer Trägheit verbunden, in die das Band in Schlaufenform eingegeben wird (in Pig. 1 nicht dargestellt), um Bandpuffervorrichtungen geringer Trägheit zwischen den Bandspulen 13 und 14 und der Bandantriebsrolle zu haben. Die Bandgeschwindigkeitsfühler 21 und 22 liefern die Servo-Signale, deren Amplitude sich proportional mit der Bandgeschwindigkeit an den Bandspulen benachbarten Punkten ändert und deren Polarität die Bandlaufrichtung angibt. Die Sohlaufenpositlonsfühler 23 und 24 können aus vakuum- oder lichtempfindlichen Schaltanordnungen bestehen, die betätigt werden, wenn die Bandschlaufen spezifische Längen erreichen. Die Schlaufenpositionsfühler 23, 24 steuern die Regelvorspannungsgeneratoren 25, 26, die den Servo-Eingangssignalen kleine aber bedeutungsvolle Gleichstromkomponenten überlagern.

Auf beiden Seiten der Vorrichtung, der linken wie der rechten, werden die negativen Rückkopplungssignale aus den Bandgesohwindigkeitefühlern 21, 22 in den Addierern 27 bzw. 28 algebraisch zu dem von dem Geschwindigkeitsfühler 20 stam-

^menden Signal Si wie auoh zu den Schlaufenlängen-Vorspano

££nungssignalen aus den Generatoren 25, 26 addiert. Die Summe oodieses Signals wird als Abweichungssignal von den Addierern ο27 und 28 entnommen, um dem linken bzw. rechten Servover-

££ stärker und -treiber 17 bzw. 18 zugeführt zu werden und die Erregungssignale an den linken und rechten Spulenantriebsmotor 15 bzw. 16 zu liefern.

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In diesem System dient das von dem Bandrichtungs- und Geschwindigkeitsfühler 20 stammende Signal als geschwindigkeitsabhängiges Signal für die geschwindigkeitsmaßgebenden Spulen-Servosteuerungen 27 und 28. Das Bezugssignal für volle Geschwindigkeit tritt sofort auf, wenn das Band in bestimmter Weise auf Geschwindigkeit gebracht worden ist und das Bezugssignal gibt zu jeder Zeit die augenblickliche Bandgeschwindigkeit und -richtung in Amplitude und Polarisation an. Die überwiegende Komponente des Eingangssignals für die Spulen-Servosteuerungen ist dieses geschwindigkeitsabhängige Signal, das von dem Bandrichtungs- und -geschwindigkeitsfühler 20 geliefert wird. Diese Komponente allein schon wirkt im Sinne der Geschwindigkeitsregelung der Spulenmotoren in der Weise, daß das Band von der Spule aufgenommen oder abgegeben wird mit etwas geringerer Geschwindigkeit im Vergleich zu der Geschwindigkeit, mit der das Band an der Antriebsrolle bewegt wird« Die Vorspannungssignale jedoch liefern eine zusätzliche Komponente, die, dem Beaugssignal überlagert, die Bandgeschwindigkeit an der Spule um ein geringes die Geschwindigkeit an der Antriebsrolle übersteigen läßt. Auf diese Weise wird die Schlaufe veranlaßt, sich zu vergrößern oder zu verkleinern, bis ein

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Abfühlpunkt erreicht wird. Dadurch verlängert oder verkürzt sich die Bandschlaufe bei einer gegebenen Bandlaufrichtung bis zu einem Schlaufenabfühlpunkt und bewegt sich anschließend infolge der wechselnden Zuschaltung und Abschaltung des Vorspannungssignals über diesen Punkt hin und her.

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Durch die Zuführung von Signalen von dem Bandrichtungs- und -gesehwindigkeitsfühler 20 an beide Servoantriebe dieses Systems erhält man absolute Kontrolle über das Band bei allen Arbeitsweisen. Ungeachtet dessen, welche Bandgeschwindigkeit oder -richtung während eines Programms verlangt wird, werden die Vorratsspule und die Aufwiokelspule so angetrieben, daß Band in solchem Maße zugeführt bzw. abgeführt wird, daß optimale Schlaufenlängen eingestellt und aufrechterhalten werden. Insbesondere soll eine Kammer, die Band von der Antriebsrolle erhält, eine große Sohlaufenlänge aufweisen, um dem Herausziehen der Schlaufe im Falle unvermittelter Umkehr vorzubeugen, während eine Kammer, die Band abgibt, eine kleine Schlaufenlänge besitzen soll. Bei Beachtung dieser Bedingungen wird die durch die Schlaufen bewirkte Speicherung den größten Gewinn aufweisen, indem sie Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit durch Sicherheit der Schlaufensteuerung und verringerte Anforderungen an Motordrehmoment verbessert«

Wie in Fig. 2 zu sehen, sind die mechanischen Elemente einer Ausführungsform auf einer Platte 30 angebracht, die nur als Bruchstück dargestellt ist. Das Band 11 kann in beiden Riohtungen entlang einem kontrollierten vorbestimmten Pfad zwischen der linken und der rechten Spule 13 bzw. 14 mittels einer einzigen Antriebsrolle 31 bewegt werden. Das Band bewegt sich an einem Magnetkopfsystem 32 vorbei, das benachbart zu der Rolle 31 angeordnet und in der üblichen Weise

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mit einer Aufnahme- und Wiedergäbeschaltung (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Bandspulen 13 und 14 sind entsprechend angetrieben durch die Motoren 15 bzw. 16, die in der Praxis hin-, ter der Platte 30 angeordnet wären und mit den Bandspulen in direkter Antriebsverbindung stünden»

Zwischen der Antriebsrolle 31 und der linken und der rechten Spule 13 bzw. 14 ist der Bandpfad durch ein Paar Puffereinrichtungen geringer Trägheit, wie Vakuumkammern 33 bzw. 34» festgelegt. Zur Erzielung optimalen Betriebes in beiden Richtungen sind die Bandspulen 13 und 14 und die Vakuumkammern 33 und 34 hinsichtlich der Antriebsrolle 31 symmetrisch angeordnet.

Die Vakuumkammern 33 und 34 besitzen vorzugsweise im wesentlichen gleiche, übereinstimmende Querschnitte und sind mit Vakuum-Einlaßöffnungen 35 bzw. 36 versehen, die mit einer Vakuumquelle 38 verbunden sind. Außerdem sind die Vakuumkammern 33 und 34 mit Positionsabtastöffnungen 39 bzw. 40 für kurze Schlaufen und mit Positionsabtastöffnungen 41 bzw. 42 für lange Schlaufen versehen. Jede der Positionsabtastöffnungen 39 - 42 kann mit irgendeinem einer Anzahl herkömmlicher Differenzdruckmesser 23a bzw. 24a bzw. 23b bzw. 24b verbunden sein, um Druckänderungen an den Öffnungen als lolge. der Anwesenheit bzw. Abwesenheit des Bandes unterhalb d.er öffnung festzustellen. Auf diese Weise zeigen die Druckmesser die Position der Bandschlaufen in den Vakuumkammern an. Es ist selbstverständlich, daß andere Arten von Schlaufen-

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positionsfühlern verwendet werden können, wie z.B. photoelektrische oder andere übliche Einrichtungenβ Die Erfindung ist nicht auf die Verwendung irgendeiner besonderen Art von IPühlern beschränkt·

Die Schlaufenpositionsfühler 23A, 24A, 23B, 24B dienen zur Lieferung von Sehaltsignalen zur Steuerung der Vorspannungsgeneratoren 25A bzw. 26A bzw. 25B bzw. 26B, die Vorspannungssignale mit einer von zwei möglichen Amplituden erzeugen in Abhängigkeit davon, ob die Bandschlaufen oberhalb oder unterhalb der betreffenden Sohlaufenpositionsabfühlöffnung liegen« Diese Vorspannungssignale werden/SummierungBwiderständen 43» 44, 45 und 46 als eine der Eingangsgrößen für die Servo-Verstärker und -treiber 17 und 18 erzeugt, wobei die Signale aus den Vorspannungsgeneratoren 25A und 25B dem Servo-Verstärker und -treiber 17 und die Signale aus den Vorspannungsgeneratoren 26A und 26B dem Servo-Verstärker und -Treiber 18 zugeführt werden.

Um das Band einwandfrei in die Vakuumkammern 33 und 34 und aus ihnen heraus zu geleiten, ist jede Kammer auf ihren beiden Seiten mit Eollenführungen ausgerüstet. Die Kammer 33 hat eine Führung 47 geringer Eeibung, wie z.B. eine Luftführung, an ihrer der Antriebsrolle 31 benachbarten Seite und eine Bollenführung 49 an ihrer der Bandspule 13 benachbarten Seite. Die Rollenführung 49 ist mechanisch mit einem Führungs-Taehometer 21a verbunden, das dazu dient, die Geschwindigkeit anzugeben, mit der das Band in die

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Kammer 33 hinein oder aus dieser herausläuft» In gleicher Weise ist die Vakuumkammer 34 mit einer Führung geringer Reibung 50 und einer Rollenführung 52 ausgerüstet, wobei die Rollenführung 52 mechanisch mit dem Tachometer 22A in AntriebsVerbindung steht. Die Tachometer 21A und 22A entsprechen zusammen mit den Rollenführungen 49 "bzw. 52 dem linken und dem rechten Bandgeschwindigkeitsfühler 21 bzw. 22 nach Pig. 1. Die Signale aus den lührungstaehometern 21A und 22A, deren Amplituden der Geschwindigkeit proportional sind, mit der das Band über die Rollenführungen 49 bzw. 52 läuft, und deren Polaritäten von der Richtung der Bandbewegung abhängen, werden durch Addierwiderstände 53 bzw. 54 dem Servo-Verstärker und -Treiber 17 bzw« 18 zugeführt .

Um ein in zwei Richtungen wirksames Hoeiileiatungs-Bandantriebssystem für hohe Geschwindigkeit zu erhalten, wird eine einzige Antriebsrolle 31 mit großem Umschlingungswinkel für das Band verwendet. Vorzugsweise hat die Antriebsrolle eine Reiboberfläche, die etwas elastisch ist, wie etwa die von Gummi» Die Spule soll indessen im wesentlichen durch das Band unter den Bandspannungen, wie sie in den VakuumkaiBffiern hervorgerufen werden, nicht verformt werden. Es ist offensichtlich, daß verschiedenartige Anordnungen, wie zuB· eine pneumatische oder auf Vakuumbasis arbeitende Antriebsrolle, wahlweise verwendet werden können. Auch kann eine stählerne Antriebsrolle zusammen mit leer mitlaufenden Rollen verwendet

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werden, um das Band mit leichtem Druck dagegen zu halten. Jedoch ist der etwas elastischen Gummioberfläche der Vorzug zu geben, da sie gute Reibung bei Starten, Stoppen und während des Laufes ebenso wie wirtschaftliche Konstruktion gewährleistet.

Die Antriebsrolle 31 wird von einem für zwei Drehrichtungen ausgelegten Motor 12 angetrieben, der von der Steuerschaltung 56 gesteuert wird, die ihrerseits Befehle von externen Quellen (wie z.B. von einem - nicht dargestellten - Datenverarbeitungsgerät) in geeignete Signale zum Betrieb des Motors 12 , die seine Geschwindigkeit und Drehrichtung steuern, umwandelt. Der Motor 12 soll von einem Typ mit hohem Drehmoment/Trägheits moment-Verhältnis sein wie z.B. die gegenwärtig als Gedruckte-Schal tungs -Mo tor en (printed circuit motors) bezeichneten·

Aus dem bisher Beschriebenen werden gewisse Unzulänglichkeiten deutlich. Während das Band über elektronische Steuerung der Antriebsrolle 31 mit jeder gewünschten Geschwindigkeit angetrieben werden kann, wurden Servo-Antriebe nach dem Stand der Technik keine angemessene Empfindlichkeit oder Stabilität bei allen möglichen Geschwindigkeiten besitzen· So neigen die meieten Systeme dazu, den Schlaufen Schwingungen in ihrer Länge in mehr oder weniger großem Maß.e je nach der Geschwindigkeit zu gestatten. Wenn aber eine Schlaufe augenblicklich kurz ist, kann eine plötzliche Umkehr, bei der Band aus der Kammer gezogen wird, den Verlust der Schlaufe verursachen.

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Andererseits kann die plötzliche Zuführung von Band zu einer bereits langen Schlaufe die Sohlaufe dazu bringen, sich über die Einlaßöffnung hinwegzubewegen. Dieses Problem ist besonders akut während des Such- und des Rückspulbetriebes unter hohen Geschwindigkeiten, bei dem Elemente nahe der Grenzgeschwindigkeit arbeiten und bei dem plötzlich die Kontrolle verloren gehen kann» Bisher war es in wirtschaftlicher Weise nicht möglich, die Servo-Antriebe unter allen gewünschten Betriebsarten auf die tatsächliche Bandgeschwindigkeit abzustimmen.

Deshalb ist den oben genannten Problemen erfindungsgemäß begegnet worden, indem ein Rollentachometer 20a vorgesehen wurde, der dem Bandrichtungs- und -geschwindigkeitsfühler 2Ό nach Fig. 1 entspricht.· Der Rollentachometer 2OA wird unmittelbar durch den Rollenantriebsmotor 12 angetrieben und liefert geschwindigkeitsabhängige Signale durch die Widerstände 57 und 58 an die Servo-Verstärker und -Treiber 17 bzw. 18. Diese geschwindigkeitsabhängigen Signale besitzen Amplituden proportional der Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebsrolle 31 und Polaritäten, die vom Drehsinn der Antriebsrollen abhängen. So werden die geschwindigkeitsabhängigen Signale von dem Bandantriebsmechanismus direkt an die Spulenmotoren für die Bandabgabe und die.Bandaufnahme geliefert. Wenn die Rollengeschwindigkeit verändert wird, ändert

sich das geschwindigkeitsabhängige Signal aus dem Tachometer ■ -i

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2OA entsprechend und in Übereinstimmung mit der Änderung der Bandgeschwindigkeit an der Antriebsrolle. Dieses geschwindigkeit sabhängige Signal ist nicht nur ein unmittelbares und exaktes Bezugssignal, sondern es gibt auch keine Verzögerung zwischen der Umkehrung der Bandlaufrichtung und dem Auftreten des Signals. Die Schaffung eines solchen Systems leistet einen bedeutenden Beitrag für die betreffende Technik und löst sehr schwierige Probleme bei der Aufrechterhaltung wirklicher Sohlaufenüberwachung.

Zum Zweck der Erklärung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Systems und in Bezug auf Fig. 2 wird zunächst angenommen daß das Band 11 mit hoher Geschwindigkeit von der als Vorratsspule arbeitenden Spule 13, um die Antriebsrolle 31 und vorbei an der Magnetkopfanordnung 32 zu der Spule 14 läuft, die als Aufwiokelspule arbeitet. Bei dieser Arbeitsweise liefert der Pührungstachometer 21A, angetrieben von der Rollenfiihrung 49f ein negatives Rückkopplungssignal, das algebraisch mit dem gesohwindigkeitsabhängigen Signal und dem Vorspannungssignal summiert wird. Der Servo-Verstärker und -Treiber 17 spricht auf jedes daraus resultierende Fehlersignal an, um den Antriebsmotor 15 zu veranlassen, die Vorratsspule 13 im Gegenuhrzeigersinn mit einer Geschwindigkeit anzutreiben, die entweder geringfügig über oder unter der Bandgeschwindigkeit an der Antrieberolle 31 liegt in Abhängigkeit von der lage der Sohlaufβ relativ zu der Abfühlöffnung 39· Ia. der Kammer 33 wird eine kurze Schlaufe und in der Kammer 34 eine lange

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Sclilaufe "benötigt, um maximale Bandschiauf enspeicherung innerhalb der Kammern gegen eine möglicherweise programmierte Umkehrung der Bandlaufrichtung an der Antriebsrolle 31 vorzusehen,, So liefern, wenn die Schlaufe in der Kammer 33 unter der Abfühlöffnung 30 für kurze Schlaufen ist_? die Vorspannungsgeneratoren 25A und 25B keine Vorspannungssignale oder aber solche mit geringer Amplitude für die Addition zu dem geschwindigkeitsabhängigen Signal. Die Bandgeschwindigkeit an der Spule liegt auf diese Weise geringfügig unter der Bandgeschwindigkeit an der Antriebsrolle, was zur Verkürzung der Schlaufenlänge führt, bis die Öffnung 39 erreicht wird. Danach liefert der Vorspannungsgenerator 25a ein Vorspannungssignal, das zu dem geschwindigkeitsabhängigen addiert wird und ein sofortiges Anwachsen des Abweichungssignals für den Servo-Verstärker und -Treiber 17 verursachte Der Antriebsmotor 15 wird dann beschleunigt, bis die Bandgeschwindigkeit an der Spule geringfügig über der Bandgeschwindigkeit an der Antriebsrolle liegt, was die Schlaufe veranlaßt, sich zu verlängern und über die Abfühlöffnung 39 zurückzukehren. In gleicher Weise wird in der Kammer 34 die Schlaufe verlängert, bis die Abfühlöffnung für lange Sehlaufen erreicht wird, an welchem Punkt die Schlaufe im wesentlichen konstant gehalten wird.

Es wird nun angenommen, daß über die Kontrollschaltung 56 ein Befehl zur sofortigen Umkehrung der Bandlaufrichtung erhalten wird, während das Band noch mit hoher Geschwindigkeit laufen

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soll. Bei bisher bekannten Systemen, die nicht von einem mit der Antriebsrolle verbundenen Bandgeschwindigkeits-Tachometer Gebrauoh machen, bedeutet eine solche Situation ein ernstes Problem. Zu ein und derselben Zeit verlängert sich die Bandschlaufe in der Vakuumkammer 33, während die Bandschlaufe in der Vakuumkammer 34 sich verkürzt. Dies wird bewerkstelligt durch die rasche Arbeiteweise der Antriebsrolle 31 gegenüber den Antriebsmotoren 15 und 16. Wenn es auch stimmt, daß viele frühere Systeme desselben Fachgebietes ein die Bandlaufrichtung angebendee Signal verwenden, arbeiten sie jedoch entweder mit Grenzabfühl-Steuerungen und machen nur den Versuch, die Bandschlaufe zwischen bestimmten Grenzen zu halten oder sie arbeiten mit komplizierten Analogfühlern und -schaltungen.

Gemäß der Erfindung werden geschwindigkeitsabhängige Signale den Servo-Verstärkern und -Treibern 17 und 18 zugeleitet, die von dem Bollentachometer 20a, der direkt von dem Bollenantriebsmotor 12 angetrieben ist, stammen* !Daher wird, wenn der Bollenantriebsmotor auf einen externen Befehl hin seine Drehrichtung umkehrt, die Polarität des geschwindigkeitsabhängigen Signale, das den Servo-Verstärkern und -Treibern zugeleitet wird, in gleicher Weise umgekehrt< > Wie auch der Eollenantriebsmotor verzögert wird und sich dann in der umgekehrten Sichtung beschleunigt, das Bezugssignal für den Servo-Antrieb folgt automatisch» Daher wird ein Abweichungssignal für den Servo-Antrieb von Anfang an und sofort erzeugt,

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um Drehmomente hervorzurufen, welche die Bandspulen 13 und verzögern und beschleunigen, um Geschwindigkeitsänderungen der Antriebsrolle 31 auf der Stelle zu entsprechen.

Es sei hervorgehoben, daß die Erfindung besonders auf größten Nutzen in einem Transportsystem zugeschnitten ist, in dem das Band in beiden Richtungen durch eine einzige Antriebsrolle angetrieben wird. Das ergibt sich daraus, daß Signale sowohl für die Zuführungs- als auch für die Aufwickelseite des Systems von einem einzigen Tachometer geliefert werden, das von dem Rollenantriebsmotor angetrieben ist. Es ist jedoch auch denkbar, daß die Erfindung bei einem System mit zwei Antriebsrollen Verwendung findet, in dem eine Antriebsrolle das Band in der einen Richtung und die andere Antriebsrolle das Band in der entgegengesetzten Richtung antreibt. Mit jeder Antriebsrolle arbeitet dann eine Andruckrolle zusammen, um das Band mit dieser Antriebsrolle in Reibkontakt zu bringen. Bei der zuletzt betrachteten Art eines Systems sind zwei Antriebsrollen-Tachometer erforderlich, wobei jede Antriebsrolle mit ihrem eigenen Tachometer ausgerüstet ist und wobei die beiden Tachometer Steuersignale entgegengesetzter Polarität liefern und jedes Tachometer Signale an beide Seiten des Systems gibt. Eine to solche Anordnung würde ebenfalls die Vorteile des hier dar-

^ gestellten und beschriebenen Systems aufweisen, soweit es oo sich um die Regelung der Bandspulengesohwindigkeit handelt,

ο wäre jedoch verschwenderisch hinsichtlich der Bauelemente cn

^ und würde den Nachteil der herkömmlichen Technik, der darin besteht,· das Band sehr stark* abzunutzen, beibehalten*

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Zur Erläuterung ist ein System mit zwei Antriebsrollen in Form eines Blockdiagramms in Pig. 3 gezeigt, bei dem Bauelemente, die denen des in Pig. 1 und 2 dargestellten Systems gleich sind, dabei mit denselben Bezugszahlen bezeichnet sind. Das in Pig. 3 dargestellte System unterscheidet sich von dem vorher beschriebenen dadurch, daß zwei Rollenantriebe, 61 und 62, anstelle eines solchen vorgesehen sind. Es versteht sich, daß jeder Rollenantrieb einen Antriebsmotor und eine Antriebsrolle aufweist, wobei eine Kombination zum Antrieb des Bandes in der einen Richtung und die andere zum Antrieb des Bandes in der entgegengesetzten Richtung dient. Wie bereits erwähnt, sind Andruckrollen (nicht dargestellt) vorgesehen, um das Band mit den Antriebsrollen in Verbindung zu bringen bzw. freizugeben, und zwar gesteuert durch die Schaltung 56, die durch das Datenverarbeitungsgerät ausgelöst wird, mit dem das Bandsystem in Verbindung steht.

Beide, der linke wie der rechte Rollenantrieb 61 und 62, stehen mit je einem Tachometer, 63 und 64, in Antriebsverbindung, die dazu dienen, Signale zur Steuerung der Bandzufuhr- und -aufwickelspule zu liefern sehr ähnlich wie in der vorher beschriebenen Weise. Der hauptsächliche Unterschied zwischen dem in Fig. 3 dargestellten System und dem in Pig. 1 und 2 gezeigten besteht darin, daß in dem in Pig· 3 gezeigten System die Bandantrieberollen (und die Andruokrollen) individuell betätigt werden, um das Band in Vorwärts-

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oder Rückwärtsriohtung anzutreiben. Das heißt, wenn das Sand in Vorwärtsrichtung angetrieben wird, steht nur eine der Antriebsrollen mit dem Band in Kontakt, während beim Antrieb des Bandes in der umgekehrten Richtung die andere Antriebsrolle mit dem Band in Kontakt tritt· Daher müssen Steuersignale von beiden Rollentachometern an beide Bandspulenmotoren gegeben wordene

Sofern die beiden Bandspulenmotoren in derselben Richtung umlaufen, der eine, um Band zuzuführen, der andere, um Band aufzunehmen, müssen bei Bandbewegung in jeder der beiden Richtungen Signale gleicher Polarität an die beiden Antriebemotoren geliefert werden· Wenn der linke Rollenantrieb, 61, erregt ist, liefert das zugehörige {Tachometer, 63, Signale der einen Polarität, um die linke Bandspule, 13, in der richtigen Richtung und mit der richtigen Geschwindigkeit rotieren zu lassen, während es Signale derselben Amplitude und Polarität an die andere Seite des Systems liefert, um die Bandspule 14 anzutreiben. Wenn der rechte Rollenantrieb 62 erregt ist, werden Signale an die rechte Seite und an die linke Seite des Systems unmittelbar von dem Tachometer 64 abgegeben. Natürlich sind diese Signale von entgegengesetzter Polarität wie die von dem Tachometer 63 gelieferten, um die Spulen in der umgekehrten Richtung rotieren zu lassen. Da die Antriebsrollen kontinuierlich umlaufen, sind zur Auswahl der Signale von den Tachometern Schalter 65 » 66 und 68, 69 vorgesehen, die mit dem linken und

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dem rechten Rollentachometer 63 bzw. 64 verbunden sind und duroh die Steuerschaltung 56 betätigt werden. Ein solches System hat in Anbetracht der Einfachheit des Systems mit einer einzigen Antriebsrolle keinen Vorzug. Dessen ungeachtet ist ein solches System mit zwei Antriebsrollen im Rahmen der Erfindung denkbar.

Als weitere Modifikation kann ein einziges Tachometer verwendet werden, mit. dem jeder Rollenantrieb so verbunden ist, daß, wenn eine von beiden Rollen in funktion tritt, sie das Tachometer in der richtigen Richtung antreibt, um ein Ausgangssignal mit entsprechender Polarität und Amplitude zu erzeugen. Oder das Tachometer kann einfach durch eine Führungsrolle angetrieben sein, die in dem Bandpfad zwischen den Kammern angeordnet ist.

Beide beschriebenen Systeme arbeiten notwendigerweise auf die gleiche Art. Wenn, wie in Fig. 3 zu sehen, die Bandspulen 13 und H als Zufuhr- bzw. als Aufwickelspulen dienen, eind die von den Schlaufenpositionsfühlern, den Führungs-Taohometern und dem Rollentachometer gelieferten Signale von solcher Polarität, daß sie beide Spulen 13 und H veranlassen, sich in gleicher Richtung zu drehen. Für diese Richtung liefert das entsprechende Tachometer 63 oder 64 ein geeohwindigkeitsabhängiges Signal für die Bandgeschwindigkeit efühler 21, 22. Sie Bandsohlaufen jedoch neigen dazu, sieh in entgegengesetzten Richtungen zu verändern, so daß

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eine Schlaufe kurz und die andere lang wird, um die Kammerlänge in optimaler Weise auszunutzen. Die Gleichstrom-Vorspannungssignale von den Vorspannungsgeneratoren 25, 26 werden dazu benutzt, um die Schlaufen dazu zu "bringen, um die ausgewählten Schiaufenabfühlpositionen für diese Laufrichtung zu schwingen· Veränderungen von Geschwindigkeit und Richtung haben daher geringen Einfluß auf dieses System, das Umstellungen zwischen niedriger Geschwindigkeit und hoher Geschwindigkeit in weitem Spielraum gestattet.

Es liegt somit auf der Hand, daß das erfindungsgemäße System ein verbessertes Bandtransportsystem darstellt, worin weiterreichende Kontrolle über das Band erreicht wird, als bisher möglich war«, Es ist ebenso klar, daß viele Veränderungen und AWandlungen des Systems durchgeführt werden können, ohne den in den Ansprüchen ausgedrückten Erfindungsgedanken zu verlassen.

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Claims (1)

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Patentansprüche :

/ 1.)Steuersystem für ein Bandantriebsystem mit Bandpuffermitteln geringer Trägheit, die auf einem Weg zwischen einer Bandvorratsspule und einem Bandantriebsmechanismus angeordnet sind, gekennzeichnet durch Mittel (23, 24) zum Abtasten der Lage dieses Bandes (11) in den Bandpuffermitteln (33» 34) geringer Trägheit und zum Erzeugen eines die Lage kennzeichnenden Positionssignals, Mittel (20) zum Erfassen der Geschwindigkeit und Antriebsrichtung des Bandantriebsmechanismus (12, 31 bzw. 61, 62) und zum Erzeugen eines diese kennzeichnenden Steuersignals, Mittel (21, 22) zum Erfassen der Geschwindigkeit und Laufrichtung des Bandes (11) auf der anderen Seite der Bandpuffermittel geringer Trägheit (33 bzw» 34) und zum Erzeugen eines diese kennzeichnenden Rückkoppelsignale und Mittel (27, 28) zum Addieren des Positionssignals, des Antriebssignals und des Rückkoppelsignals zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals, um die Bandvorratsspule (13 bzw. 14) so anzutreiben, daß sie eine gewünschte Bandlage in den Puffermitteln (33 bzw, 34) geringer Trägheit bei einer Vielfalt von Antriebsgeschwindigkeiten aufrecht erhält.

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2_β Steuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erfassen der Geschwindigkeit und der Antriebsrichtung des Bandantriebsmechanismus ein mit diesem Bandantriebsmechanismus verbundenes Tachometer (20A) aufweisen·

3. Steuersystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Bandantriebsmechanismus (12, 31 bzw. 61, 62) zum Antrieb in beiden Richtungen mit veränderlichen Geschwindigkeiten.

4. Steuersystem nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch Puffermittel (33 bzw. 34) geringer Trägheit in Form einer Vakuumkammer und durch Abtastmittel (23 bzw. 24) zum Abtasten der Lage in Form von druckempfindlichen Schaltmitteln.

5. Steuersystem nach Anspruch 3 oder 4, gekennzeichnet durch Tachometer (2OA bzw. 63, 64$ 21A, 22A) als Mittel zum Erfassen der Geschwindigkeit und der Antriebsrichtung des Bandantriebsmechanismus und als Mittel zum Erfassen der Bandgeschwindigkeit an einer Seite der Puffermittel (33 bzw. 34)«

6. Steuersystem nach Anspruch 3? gekennzeichnet durch ein bipolares Antriebssignal und ein bipolares Geschwindigkeitssignal, deren Polarität einander entgegengesetzt ist und von der Antriebsrichtung des Bandes abhängt«

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7· Steuersystem nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch algebraisch addierende Addiermittel (27, 28) zum Addieren des Positionssignals, des Antriebssignals und des Rückkopplungssignals .

8. Steuersystem nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine Bandvorratsspule in Form einer Spule für die Bandzufuhr (13) und einer solchen zum Aufwickeln des Bandes und durch Steuermittel (17, 15 bzw. 18, 16), welche die Bandzufuhr- und die Aufwiokelspule mit einem Steuersignal proportionaler .Geschwindigkeit antreiben.

9. Steuersystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Bandantriebsmechanismus mit mindestens einer auf dem Weg

. zwischen Aufwiokelspule (H) und Bandzufuhrspule (13) angeordneten Antriebsrolle (31) zum Antrieb des Bandes und durch mit dieser verbundene Mittel (20 bzw. 63, 64) zum Erzeugen von Steuersignalen für Geschwindigkeit und Drehriohtung der Aufwickel- und der Bandzufuhrspule (14 bzw. 13) in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit und der Drehrichtung der Antriebsrolle 31).

10. Steuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen der Steuersignale aus mindestens einem Tachometer (2OA bzw. 63, 64) bestehen, das mit der Antriebsrolle (31) verbunden ist·

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11. Steuersystem nach Anspruch 8 oder 9j dadurch gekennzeichnet, daß Steuersignale der einen Polarität den Bandlauf in der einen Richtung und Steuersignale der entgegengesetzten Polarität &en Bandlauf in der anderen Sichtung kennzeichnen und daß die Amplitude dieser Signale kennzeichnend für die Bandgeschwindigkeit ist.

12«, Steuersystem nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine einzige, wahlweise in einer von zwei Eichtungen und mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetriebene Antriebsrolle (31).

13« Steuersystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Antriebsrolle (31) verbundene Mittel zum Erzeugen der Steuersignale aus einem Tachometer (20A) besteht.

14o Steuersystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale bipolarer sind und daß ihre Polarität von der Bandlaufrichtung abhängt.

15. Steuersystem nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine erste Antriebsrolle, um das Band in der einen Sichtung anzutreiben, und eine zweite Antriebsrolle, um das Band in der entgegengesetzten Richtung anzutreiben, welche Antriebsrollen zwischen den Spulen (13, 14) angeordnet sind, und durch mit diesen Antriebsrollen verbundene

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Tachometer (63 bzw. 64) zum Liefern von Signalen zur Steuerung von Geschwindigkeit und Drehrichtung der Spulen (13, 14) in Übereinstimmung mit der Geschwindigkeit und Drehrichtung der Antriebsrollen.

16. Steuersystem nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß je ein Tachometer (63 "bzw. 64) mit jeder Antriebsrolle verbunden ist«,

17. Steuersystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kriterien der Tachometer-Signale sich proportional mit der Geschwindigkeit ändert»

18. Steuersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Tachometer (63 bzw. 64) am Ausgang ein Antriebssignal der einen Polarität und das andere Tachometer am Ausgang ein Rückkoppelsignal der entgegengesetzten Polarität liefert.

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