DE2428350C3

DE2428350C3 -

Info

Publication number: DE2428350C3
Application number: DE2428350A
Authority: DE
Inventors: Kenneth Menlo Park Louth; Reginald William Santa Clara Oldershaw
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1973-06-21
Filing date: 1974-06-12
Publication date: 1979-07-12
Also published as: JPS5516328B2; US3938041A; BE816040A; GB1475701A; DE2428350A1; DE2428350B2; IT1013401B; JPS5037407A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Bandwickels auf einer durch einen Spulenservomotor angetriebenen Bandspule sowie eine Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Insbesondere soll durch dieses Verfahren bzw. durch diese Anordnung der Durchmesser eines Bandwickels auf einer in einer geschlossenen Kassette befindlichen Spule bestimmt werden.

Zur Messung der auf einer Spule aufgespulten Bandmenge sind verschiedene mechanische und optische Einrichtungen bekanntgeworden. Diese Einrichtungen eignen sich zwar zur Messung des Banddurchmessers auf offenen Spulen; sie erweisen sich jedoch als unpraktisch, wenn es sich um geschlossene Kassetten, wie beispielsweise Stereokassetten handelt Beispielsweise ist es nicht möglich, einen mechanischen MitUuferarm zur Bestimmung des Durchmessers eines Bandwickels in Kassetten einzubringen. Optische Einrichtungen sind ebenfalls nicht verwendbar, da das Kassettengehäuse undurchsichtig ist Optische Anzeigeeinrichtungen, beispielsweise eine Anzeigeeinrichtung nach der US-PS 36 30170, welche für durchsichtige Kassetten verwendbar sind, eignen sich nicht zur

elektronischen oder automatischen Bestimmung des Durchmessers des Bandwickels, Diese US-PS beschreibt nämlich eine durchsichtige Magnetbandkassette, bei der ein an einem Bandwickel anliegender Zeiger einseitig unter Federvorspannung gehaltert ist und mit seinem freien Ende über einer Skala liegt Mit sich änderndem Durchmesser des Bandwickels wird das freie Ende des Zeigers entsprechend über die Skala geführt Die Skala kann dabei in Durchmessereinheiten geeicht werden.

Elektronische Anordnungen führen dagegen einen Vergleich zwischen der Bandlängsgeschwindigkeit und der Winkelgeschwindigkeit der Bandspule durch, um die Annäherung an einen minimalen Durchmesser des Bandwickels festzustellen. Dabei sind weiterhin Schaltkreise zur Erzeugung zweier Impulsfolgen vorgesehen, welche auf Zeitmarken auf einer Tachometerscheibe ansprechen, wobei zur Bestimmung der Winkelbeschleunigung und der Geschwindigkeit ein Vergleich der Phasendifferenz der Impulsfolgen durchgeführt wird. Damit ist die Annäherung an eine Winkelgeschwindigkeit feststellbar, welche dei* minimalen Durchmesser des Bandwickels zugeordnet fet Derartige komplexe elektronische Anordnungen werden prinzipiell zur Feststellung des Bandendes eingesetzt

Kassetten, wie beispielsweise Stereokassetten werden manuell in ein Wiedergabegerät eingesetzt, das das Band automatisch in einen einen Wiedergabekopf enthaltenden Bandweg einfädelt Es sinri zahlreiche selbstfädelnde Geräte bekanntgeworden, bei denen in den meisten Fällen zeitliche Kriterien für den Fädelvorgang keine Rolle spielen. Für Wiedergabegeräte mit Sende- oder Studioqualität muß jedoch gefordert werden, daß der Selbstfädelvorgang in vorgegebenen Zeitgrenzen abläuft Beispielsweise die US-Patentschrift 37 20 794 beschreibt eine automatische Bandtransportvorrichtung für Kassetten, bei der eine selbstfädelnde Vakuumeinrichtung vorgesehen ist, die das Band von einer Spule in einer Kassette abspult und es in eint aktive Aufzeichnungs- und Wiedergabeschleife einfädelt Damit bei einem derartigen Gerät ein schneller Zugriff zu der auf dem Band in der Kassette aufgezeichneten Videoinformation erfolgen kann, ist es notwendig, daß das Band mit einer Geschwindigkeit gefädelt wird, welche nahe bei der maximalen Sicherheits-lJneargeschwindigkeit liegt Wird das Band zu langsam gefädelt, so ist ein schneller Zugriff zur Information nicht mehr möglich. Wird das Band hingegen zu schnell gefädelt, so kann es zerstört werden. Da die Lineargeschwindigkeit des Bandes sowohl auf die Winkelgeschwindigkeit der Spule und auf den Durchmesser des Bandwickels bezogen ist, muß dieser Durchmesser bestimmbar sein, um die Band-Lineargeschwindigkeit zu steuern, wenn sie nicht direkt durch äußere Einrichtungen außerhalb der Kassette gemessen wird.

In der Praxis sind bei Kassetten mit Sendeinformationen Bandwickeldurchmesser zu erwarten, welche sich in einem Bereich von eins bis drei Durchmessereinheiten ändern. Da die Fädelzeit einen kritischen Parameter darstellt erweisen sich Meßeinrichtungen außerhalb der Kassette als unzweckmäßig, da Rückkoppelinformationen aufgrund der Zeiten, die bis zum Ankommen des Bandes an der Meßstelle verstreichen, nicht schnell genug gewonnen werden können. Aus diesem Grund muß zweckmäßigerweise eine direkte Messung des Durchmessers des Btndwickels durchgeführt werden, bei der die Spulengeschwindigkeit derart steuerbar ist daß das Band mit einer gleichförmigen Lineargeschwindigkeit transportiert werden kann, wtkhe nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegt Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe

<i zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung des Durchmessers eines Bandwickels auf einer in einer Kassette befindlichen Bandspule anzugeben, wobei die Messung ohne mechanische Mitläuferarme oder optische Einrichtungen innerhalb der Kassette

ίο erfolgen kann.

Dabei soll insbesondere auch die Steuerung der Winkelgeschwindigkeit der Bandspule als Funktion des Bandwickeldurchmessers möglich sein, damit der Fädelvorgang in einem selbstfädelnden Gerät mit einer

is Bandlineargeschwindigkeit erfolgen kann, welche nahe bei einer maximalen Bandlineargeschwindigkeit liegt

Diese Aufgabe wird bei eLnem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Trägheit eines ersten Bandwickel gemessen wird und daß diesr Trägheitswert zur

Bestimmung des Durchmessers deö ersten Bandwickel

mit dem Trägheitswert eines zweiten Bandwickels bekannten Durchmessers verglichen wird.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine Anordnung

zur Durchführung des vorgenannten Verfahrens durch eine Meßeinrichtung zur Messung der Trägheit des ersten Bandwickels und durch eine Vergleichsschaltung, welche den Trägheitswert mit dem Trägheitswert eines Bandwickels bekannten Durchmessers vergleicht ge-

jo kennzeichnet

Bei der Anordnung nach der Erfindung ist insbesondere ein Spulendrehzahl-Normtachometer auf der Welle des Spulenservomotors vorgesehen. Die Ausgangsspannung dieses Tachometers wird in einen Tast-

J5 und Haltekreis eingespeist so daß eine elektrische Größe, welche ein Maß für die Winkelbeschleunigung des Spulenservomotors in einem Zeitpunkt nach dem Anlaufen des Motors ist getastet und gespeichert wird. Diese Größe wird sodann in eine Spannung transfor miert und in einem Differenzverstärker mit einer Bezugsspannung verglichen. Diese Bezugsspannung ist diejenige Spannung, weiche gemessen wird, wenn der maximale Bandwickeldurchmesser vorhanden ist und wenn die Winkelbeschleunigung der Spule einen Wert erreicht hat bei dem Band mit einer Lineargeschwindigkeit transportiert wird, die nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegt Ist der Durchmesser des auf der Spule befindlichen Bandwickels maximal, so sind die vom Tachometer in dem

so vorgegebenen Zeitpunkt abgegebene Spannung und die Bezugsspannung identisch, so daß der Differenzverstärker kein Ausgangssignal liefert Ist die vom Tachometer abrcrjebene Spannung jedoch größer als die Bezugsspannung, so ist die Spule aufgrund der geringeren Trägheit die durch einen Bandwickel mit einem gegenüber dem maximalen Durchmesser kleineren Durchmesser hervorgerufen wird, schneller beschleunigt worden. Der Differenzverstärker vergrößert in diesem Fall die üem Motor zugeführte Spannung, so daß dessen Winkelgeschwindigkeit um einen solchen Betrag vergrößert wird, daß vom Bandwickel mit einem unterhalb des maximalen Durchmessers liegenden Durchmesser Band mit einer Geschwindigkeit abgespult wird, welche eine gleichförmige, nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegende Geschwindigkeit ist

Das erfindungsgemäße Verfahren beruht dabei auf der Messung der Übergangsverhaltensfunktion des

Spulenservomotors in Abhängigkeit einer ihm aufgeprägten Spannung sowie einem Vergleich dieser Übergangsverhaltensfunktion mit einer Bezugs-Übergangsverhaltensfunktion für einen Bandwickel mit bekanntem Durchmesser. Aufgrund der kleineren Trägheit ist einem Bandwickel mit kleinerem Durchmesser eine größere Beschleunigung zugeordnet Da der Durchmesser des Bandwickels der Bandlineargeichwindigkeit direkt proportional ist, wird die Augenblickslineargeschwindigkeit aufgrund des Vergleichs der beiden Übergangsverhaltensfunktionen auf eine lineare Bandgeschwindigkeit bezogen. Das daraus resultierende Vergleichsergebnis kann beispielsweise in Fädelvorgänge einbezogen werden, um eine zusätzliche Spannung festzulegen, die zur Vergrößerung der Drehzahl des .Spulenservomotors erforderlich ist, wobei der Fädelvorgang mit einer gleichförmigen, nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkcit liegenden Geschwindigkeit durchgeführt werden kann.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, welche sich zur Steuerung eines Selbstfädelvorgangs eignet,

Fig.2 eine perspektivische Teildarstellung eines Selbstfädel-Bandtransportgerätes, in dem Hie Anordnung nach F i g. 1 verwendbar ist,

F i g. 3A ein Zeitdiagramm des Erregersignals für den Motor in der Anordnung nach F i g. 1,

F i g. 3B ein Zeitdiagramm der Funktion des Tast- und Haltekreises in der Anordnung nach F i g. 1,

Fig.3C ein Zeitdiagramm der Winkelgeschwindigkeitsfunktion des Spulenservomotors für einen maximalen Durchmesser des Bandwickels und einen kleineren Durchmesser des Bandwickels,

Fig.3D ein Zeitdiagramm korrigierter Winkelgeschwindigkeitskurven für den Spulenservomotor bei sich ändernden Bandwickeldurchmessern,

F i g. 3E ein Zeitdiagramm der in den Spulenservomotor der Anordnung nach F i g. 1 eingespeisten Spannung für den Fall einer korrigierten Winkelgeschwindigkeit bei kleinem Banddurchmesser und für den Fall eines nichtkorrigierten maximalen Bandwickeldurchmessers und

F i g. 3F ein Zeitdiagramm der Bandlineargeschwindigkeit für den Fall einer korrigierten Winkelgeschwindigkeit bei kleinem Bandwickeldurchmesser und für den Fall eines unkorrigierten maximalen Bandwickeldurchmessers.

Die Feststellung des Bandwickeldurchmessers erfolgt gemäß der Erfindung durch Messung des Trägheitsmomentes des Systems und durch einen Vergleich, welcher feste, durch die MotorweHe, das Spulenantriebsband und die Spule hervorgerufene Einflußgrößen eliminiert Das effektive Trägheitsmoment des Bandwickels ist eine Funktion der Masse und des Durchmessers des Bandwickels, wobei mit Durchmesser im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Außen-Durchmesser des Bandwickels gemeint ist Durch Vergleich von Trägheitswerten ist daher ein Vergleich von Bandwickeldurchmessern möglich. Da die Winkelbeschleunigung der Trägheit umgekehrt proportional ist, erfolgt zweckmäßigerweise ein Vergleich der Winkelbeschleunigung eines Bandwickels mit unbekanntem Durchmesser und der Wmkelbeschleunigung eines Bandwickels mit bekanntem Durchmesser, wodurch ein Wert für den unbekannten Durchmesser gewonnen wird. Bekanntlich ist das Trägheitsmoment eines Zylinders in bezug auf seine Achse durch

π R* ma

gegeben, worin

R den Radius,

a die Länge der Achse und

m die Zylindermasse

bedeuten.

Da der Innendurchmesser des Bandwickels für eine vorgegebene Bandspule festliegt, ist das Trägheitsmoment des Bandwickels der 4. Potenz des Bandwickel- durchmessen proportional. Die dem System eigene Trägheit, welche durch die MotorweHe, das Spulenantriebsband und die Spule gegeben ist, ist jedoch sehr -/ii.1 größer als die Trägheit des Bandwickeis. Der Zusammenhang zwischen dem Bandwickeldurchmesser und dem Trägheitsmoment über die 4. Potenz des Bandwikkeldurchmessers stellt sich daher als ein näherungsweise linearer Zusammenhang dar, wenn die Bandwickelträgheit der dem System eigenen festen Trägheit hinzuaddiert wird Für die Ausführungsform nach F i g. I wird daher die Trägheit des Bandwickels als näherungsweise linearproportional zum Bandwickeldurchmes?cr angesehen. La die Winkelbeschleunigung dem Trägheitsmoment umgekehrt proportional ist ist folglich die Winkelbeschleunigung des Bandwickels näherungswei-

jo se umgekehrt proportional zum ösrdwickeldurchmesser. Diese für die AusfQhrungsform nach F i g. 1 zugrunde gelegte Annäherung stellt lediglich eine zweckmäßige Möglichkeit für den Vergleich der Trägheit eines Bandwickels mit unbekanntem Durch messer und der Trägheit eines Bandwickels mit bekanntem Durchmesser dar. Es können auch andere

Möglichkeiten, beispielsweise eine direkte Messung des Trägheitsmomentes in Betracht gezogen werden. Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 wird eine

elektrische Größe, beispielsweise eine Spannung, welche ein Maß für die Augenblickswinkelgeschwindigkeit eines Spulenservomotors 10 ist, vom Start bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt gemessen und sodann gespeichert Diese ein Maß für die Winkelbeschleuni gung darstellende gespeicherte Größe wird sodann mit einer weiteren elektrischen Größe verglichen, welche ein Maß für die erwartete Winkelbeschleunigung eines Bandwickels mit bekanntem maximalem Durchmesser ist Zur Durchführung der Messung, der Speicherung und des Vergleichs wird ein einziges Befehlssignal, beispielsweise ein in F i g. 3A dargestelltes »Abwickel«- Signal gleichzeitig mit dem an Klemmen 8 und 9 eingespeisten Anfangserregungssignal für den Spulenservomotor 10 an einer Klemme 7 eingespeist Dieses Befehlssignal steuert einen monostabilen Impulsgenerator 30 an, welcher einen in F i g. 3B dargestellten, bis zu einem Zeitpunkt U andauernden Impuls erzeugt Für die Dauer dieses Impulses ist ein Feldeffekttransistor 17 durchgeschaltet so daß die Ausgangsspannung eines Differenzverstärkers 12, weiche ein Maß für die Augenblickswinkelgeschwindigkeit des Servomotors 10 ist, kontinuierlich in einer Kapazität 18 gespeichert wird. Die gespeicherte Gesamtladung ist ein Maß für die Winkelbeschleunigung des Spulenservomotors. Wäh rend des bis zum Zeitpunkt t\ andauernden Impulses wird ein Schalter 21, der in seiner Ruhestellung zwischen Klemmen 23 und 24 liegt, auf Klemmen 22 und 24 umgeschaltet.

Ein dem an der Klemme 7 eingespeisten Befehissignai entsprechendes Signal wird auch an einer Klemme 6 eingespeist, um einen Schalter 33 auf Klemmen 36 und 34 zu schalten. Ein »Anfwickel«-Befehlssignal, das im folgenden noch genauer erläutert wird, schaltet den ■-, Schalte·· 23 auf Klemmen 36 und 35 um. Während die elektrische Größe, beispielsweise in Form ?iner Spannung, welche ein MaD für die Augenblickswinkelgeschwindigkeit des Spulenservomotors 10 ist, gemessen und in der Kapazität 18 gespeichert wird, wird der in Spulenservomotor durch eine Bezugsspannung — Vr angesteuert. Der Wert dieser Bezugsspannung - Vr ist so gewählt, daß der Spulenservomotor 10 mit einer stationären Winkelgeschwindigkeit betrieben wird, bei der ein Bandwickel mit maximalem Durchmesser Band r, mit einer gleichförmigen Lineargeschwindigkeit liefert, die nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegt.

Die im Zeitpunkt ii in der Kapazität 18 gespeicherte Ladung iii ■. ii, Maß für die Winkelbeschleunigung des >n Spulenservomotors 10 zwischen den Zeitpunkten fo und fi. Liegt der Zeitpunkt /ι vor demjenigen Zeitpunkt, in dem das System seinen stationären Betriebszustand annimmt, so ist die Winkelbeschleunigung durch den Quotienten aus Winkelgeschwindigkeit und Zeit ft >■-, gegeben. Liegt der Zeitpunkt <i hinter demjenigen Zeitpunkt, in dem das System seinen stationären Betriebszustand annimmt, so kann eine genaue Messung der Winkelbeschleunigung nicht durchgeführt werden, da nicht feststellbar ist, wie lange das System schon im jo stationären Betriebszustand arbeitet. Es ist daher zweckmäßig, den Zeitpunkt fi, so zu wählen, daß er nahe bei demjenigen Zeitpunkt liegt, in dem der stationäre Betriebszustand erreicht wird, wodurch ein maximaler Regelgewinn, d. h. die genaueste Messung der Winkel- j5 beschleunigung gewährleistet ist. Wie oben ausgeführt, ist diese Winkelbeschleunigung dem Bandwickeldurchmesser umgekehrt proportional. Es ist daher möglich, die Winkelbeschleunigung in diesem Zeitpunkt durch entsprechende Schaltkreise mit der zu erwartenden -to Winkelbeschleunigung für einen Bandwickel mit bekanntem Durchmesser zu vergleichen, um eine direkte Auslesung des Bandwickeldurchmessers möglich zu machen. Für den speziellen Fädelvorgang in Verbindung mit der Ausführungsform nach F i g. 1 ist lediglich eine relative Festlegung des Bandwickeldurchmessers mit einem maximalen Bandwickeldurchmesser als Bezug erforderlich. Wenn das Ausgangssignal des monostabilen Impulsgenerators 30 im Zeitpunkt t\ wieder den Wert 0 annimmt und der Schalter 21 in seine normale Schaltstellung zwischen den Klemmen 23 und 24 zurückschaltet, so wird die an der Kapazität 18 stehende Spannung für den Fall, daß ihr Wert Ober dem Wert der Bezugsspannung liegt, durch einen Differenzverstärker 19 verstärkt und über den Schalter 21 sowie eine Klemme 25 in die Servomotor-Schleife zur Ansteuerung des Spulenservomotors 10 eingespeist Die Verstärkung des Verstärkers 19 und der Wert eines Vorspannungswiderstandes 20 sind in Abhängigkeit der oben erläuterten Zusammenhänge zwischen Winkelbeschleunigung und Bandwickeldurchmesser gewählt Der Sprung in der Beschleunigung des Servomotors 10 im Zeitpunkt fi sowie die Gewährleistung einer ausreichend großen Winkelgeschwindigkeit sind in Fig.3D, die im folgenden noch genauer erläutert wird, durch eine Kurvenschar 47,48 und 49 der Winkelgeschwindigkeit als Funktion der Zeit dargestellt

Das Ende des Fädelzyklus ist in den Fig.3A-3F durch einen Zeitpunkt h gegeben, in dem der Spulenservomotor 10 enterregt und gebremst wird. Andererseits kann der Spulenservomotor 10 auch durch einen Fühler getriggert werden, welcher die Bandstellung feststellt und ein Signal in die Spulenservorschleife einspeist, das anzeigt, daß die Bandtransportvorrichtung den Fädelvorgang durchgeführt hat. In jedem Fall ist durch die Abschaltung des »Abspulw-Befehlssignals an der Klemme 7 gewährleistet, daß ein Inverterverstärker 31 keine negative Haltespannung mehr erhält, wobei dieser Verstärker einen Feldeffekttransistor 32 in der Anlaufphase des Spulenservomotors gesperrt gehalten hat. Wird dieser Feldeffekttransistor 32 leitend, so wird die in der Kapazität 18 gespeicherte Ladung nach ErHe abgeleitet.

Danach kann die Ausführungsform nach Fig.! einen erneuten Meßvorgang durchführen. Dieser neue Meßvorgang erfolgt vorzugsweise dann, wenn die Bandtransportvorrichtung kein Band mehr abspult. In diesem Fall wird an der Klemme 7 ein Befehlssignal eingespeist, das das Ende des Abspulvorgangs anzeigt. Die Anordnung nach F i g. 1 arbeitet dann in der oben beschriebenen Weise, wobei die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers 12 und die in der Kapazität 18 gespeicherte Ladung ein Maß für die Augenblickswinkelgeschwindigkeit des in entgegengesetzter Richtung laufenden Servomotors 12 sind. Das genannte Befehlssignal wird weiterhin auch an der Klemme 6 eingespeist, so daß der Schalter 33 auf die Klemmen 35 und 36 umschaltet. Damit ist nun eine Bezugsspannung + Vr wirksam, deren Wert so gewählt ist, daß für einen maximalen Bandwickeldurchmesser Band mit einer nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegenden Lineargeschwindigkeit geführt wird. Die Umkehr der Polarität der Spannung in bezug auf den Anlaufzyklus bewirkt daß der Spulenservomotor 10 in bezug auf die Fädelrichtung in entgegengesetzter Richtung läuft Im Zeitpunkt t\ erfolgt der Vergleich bei möglicherweise zusätzlicher Sprungspannung in dem für den obengenannten Fädelvorgang beschriebenen Sinn.

F i g. 2 zeigt eine selbstfädelnde Bandtransportvorrichtung derart, wie sie in der US-Patentschrift 37 20 794 beschrieben ist. Für eine derartige Bandtransportvorrichtung ist eine erfindungsgemäße Anordnung gemäß F i g. 1 geeignet. Für professionelle Sende- und Studionormen ist es erforderlich, kurze Abschnitte von Video- und Tonmaterial in genauer Zeitfolge miteinander zu verschachteln. Bei der in Fig.2 dargestellten Vorrichtung wird eine Kassette 77 in eine Fädelstellung eingebracht in der eine Abwickel-Spulennabe 74 und eine Aufwickel-Spulennabe 73 mit Antriebsspindeln, beispielsweise einer dargestellten Spindel 75 für die Aufwickelspule in Eingriff treten. Eine eine Anordnung gemäß der Erfindung enthaltende Regelschaltung 61 sendet ein »Abspuk-Befehlssignal aus, das eine Vakuumquelle 62 und einen Abwickelspulen-Servomotor 70 ansteuert Dabei wird Band unter der Wirkung einer durch das Vakuum hervorgerufenen Kraft in eine vertikale Kammer 68 und eine horizontale Kammer 69 der Bandtransportvorrichtung 60 hineingezogen, bis das Band vollständig in die Transportvorrichtung 60 eingefädelt ist Die Fädelsequenz wird beendet wenn entweder der Servomotor 70 für eine vorgegebene Zeit gearbeitet hat oder wenn das Band einen Photofühler am oberen Ende der Kammer 68 überläuft Da die Fädelzeit für die genaue Verschachtelung von Videomaterial einen kritischen Parameter darstellt muß der

Fädelvorgang mit einer Bandlineargeschwindigkeit erfolgen, welche nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegt. Der Wert dieser maximalen Sicherheitsgeschwindigkeit liegt gering unter dem Wert derjenigen Geschwindigkeit, bei der das Band zerstört oder in der Transportvorrichtung verknäuelt wird. Ein gleichförmiger Fädelvorgang wird dadurch erreicht, daß der Servomotor anfänglich mit einer Winkelgeschwindigkeit läuft, welche für den maximalen Bandwikkeldurchmesser die maximale Bandsicherheitsgeschwindigkeit ergibt. Stellen ein Tachometer 71 und die Regelschaltung 61 aufgrund der durch einen kleineren Bandwickeldurchmesser gegebenen kleineren Trägheit eine größere Winkelbeschleunigung fest, so wird die Winkelgeschwindigkeit des Servomotors so weit erhöht, daß die Bandlineargeschwindigkeit nahe bei der Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegt.

Bei einer in den Zeichnungen nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird der Bandwickeldurchmesser im kontinuierlichen Betrieb nahezu äugenblicklich festgestellt. In die Servomotor-Schleife wird dabei eine stufenförmig zunehmende Spannung eingespeist. Während der Beschleunigung des Servomotors wird seine Übergangsverhaltensfunktion getastet, gespeichert und im oben beschriebenen Sinne mit einer Bezugsspannung verglichen. Der Bandwickeldurchmesser wird auf einer visuellen Anzeigeanordnung angezeigt und bei weiteren Ausführungsformen zur Grobregelung der Bandgeschwindigketi sowie als doppelte Prüfgröße für voraufgezeichnete Taktimpulse ausgenutzt.

Die Ansprechcharakteristik des Servomotors 10 nach F i g. 1 während des Bandfädelvorgangs ist in den Fig.3C —3F dargestellt. Bei einer eingeprägten Spannung — Vr ist die Winkelgeschwindigkeit des Servornotors für die Bandaufwickelspule als Funktion der Zeit für den maximalen Bandwickeldurchmesser durch eine gestrichelte Kurve 51 in Fig.3C dargestellt Für dieselbe Spannung ist die Winkelgeschwindigkeit für den minimalen Bandwickeldurchmesser durch eine Kurve 50 gegeben. Die Übergangsverhaltensfunktion in diesem Bereich von Bandwickeldurchmessern liegt zwischen den genannten Kurven, vorausgesetzt, daß dem Motor eine Spannung — Vr zugeführt wird.

Die Kurvenschar nach der F i g. 3D stellen Winkelgeschwindigkeitskurven als Funktion der Zeit dar, welche zur Erzielung einer nahe bei der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit liegenden Geschwindigkeit korrigiert sind. Dabei ändern sich die Bandwickeldurchmesser von einem durch eine Kurve 49 gegebenen maximalen Bandwickeldurchmesser bis zu einem durch eine Kurve 47 gegebenen minimalen Bandwickeldurchmesser. Im Zeitpunkt t_x wird die Steigung der Winkelgeschwindigkeits-Kurven, d.h. die Winkelbeschleunigung im erflndungsgemäßen Sinne festgestellt Diese festgestellte Winkelbeschleunigung wird mit der erwarteten Winkelbeschleunigung für den maximalen Bandwickeldurchmesser verglichen. Ist die Winkelbeschleunigung größer als die erwartete Winkelbeschleunigung, so wird die dem Servomotor zugeführte Spannung umgekehrt proportional zum Durchmesser eines dünneren Bandwickels vergrößert Die Zunahme der Spannung erhöht die Winkelgeschwindigkeit weiter im Sinne der stufenförmigen Änderung der Steigungen der Kurven 48 und 47 nach dem Zeitpunkt t„ so daS sich die Bandlineargeschwindigkeit der maximaicn Sicherheits-Lineargeschwindigkeit annähert

Die Winkelgeschwindigkeit ändert sich in einem Bereich von d: °i zu eins (Verhältnis der Kurve 47 zur Kurve 49), da sich der Bandwickeldurchmesser in einem Bereich von eins zu drei ändert, wobei die Kurve 47 den minimalen Durchmesser und die Kurve 49 den ·) maximalen Durchmesser angibt.

Für den Fall des maximalen Bandwickeldurchmessers ist die dem Servomotor zugeführte Spannung durch eine Kurve 55 nach F i g. 3E gegeben, während für den Fall einer Winkelgeschwindigkeit nach der Kurve 48

i" eine Kurve 54 gilt, wobei eine Korrektur zwecks Erzielung einer richtigen Bandlineargeschwindigkeit durchgeführt ist. In F i g. 3F ist die Bandlineargeschwindigkeit für den Fall maximalen Durchmessers durch eine Kurve 56 gegeben. Die Bandlineargeschwindigkeit

ι") nimmt zu, bis sie den Wert der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit erreicht, und bleibt dann konstant, bis das Band eingefädelt ist. Für den Fall des maximalen Bandwickeldurchmessers ist es nicht erforderlich, dem Servomotor eine weitere Sprungspannung

.¹O einzuprägen. Die Bandlineargeschwindigkeit für einen unterhalb dem Maximaldurchmesser des Bandwickels liegenden Durchmesser ist durch eine Kurve 57 gegen. Das Band wird dabei bis zum Zeitpunkt t\ beschleunigt. Ist die Winkelgeschwindigkeit größer als die dem

2") maximalen Bandwickeldurchmesser zugeordnete Winkelgeschwindigkeit, wodurch eine geringere Trägheit und damit ein kleinerer Bandwickeldurchmesser festgestellt wird, so wird dem Servomotor eine Sprungspannung zugeführt, um die Winkelgeschwindigkeit um

tu einen derartigen Betrag zu erhöhen, daß die Bandlineargeschwindigkeit der maximalen Sicherheits-Lineargeschwindigkeit angenähert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann unter Ausnutzung der oben erläuterten Anordnung auf verschiedene

r> Weise ausgeführt werden. Generell erfolgt beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Bestimmung des Bandwickeldurchmessers durch Erfassung der Übergangsverhaltensfunktion des Servomotors bei Beschleunigung. Diese Übergangsverhaltensfunktion des Servomotors ist ihrerseits abhängig von der effektiven Trägheit des Bandwickels, welche im oben beschriebenen Sinne mit dem Bandwickeldurchmesser in Beziehung steht. Ist die Spulennabe auf die Spindel des Servomotors aufgesetzt, so wird dem Servomotor

4> zunächst eine Sprungspannung zugeführt. Sodann wird die Übergangsverhaltensfunktion des Servomotors in Abhängigkeit von der Sprungspannung, d. h. die Winkelbeschleunigung bzw. die Winkelgeschwindigkeits-Abhängigkeit des Servomotors von der Zeit

festgestellt Weiterhin wird diese Übergangsverhaltensfunktion mit einer Bezugs-Übergangsverhaltensfunktion für einen Bandwickel bekannten Durchmessers verglichen, um den Bandwickeldurchmesser gemäß den obengenannten Zusammenhängen zu bestimmen. Der Wert des auf diese Weise bestimmten Bandwickeldurchmessers kann in einer Rückkopplungsschleife zu verschiedenen Zwecken ausgenutzt werden. Wird das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in Verbindung mit einem schnellen Selbstfädelvorgang verwendet, so werden die folgenden weiteren Schritte durchgeführt: Die dem Servomotor zugeführte Spannung wird umgekehrt proportional zum Bandwickeldurchmesser vergrößert um das Band mit einer Lineargeschwindigkeit zu führen, welche nahe bei der

ο y maximalen Sicherheits-LiRcargeschwindägkeit liegt

Da das erfindungsgemäße Verfahren auch umkehrbar ist können zur Abbremsung folgende Schritte durchgeführt werden. Zunächst wird eine Sprungspannung vom

11 12

Servomotor abgeschaltet. Sodann wird die Übergangs- Beschleunigung als auch bei Abbremsung kann eine verhaltepsfunktion des Servomotors nach Abschaltung direkte visuelle Anzeige des Bandwickeldurchmessers der Sprungspannung, d. h. die Winkelbeschleunigung, erfolgen. Weiterhin kann auch eine der Bandlinearge- bzw, die Winkelgeschwindigkeit als Funktion der Zeit schwindigkeit entsprechende Größe, welche als Funkfestgestellt. Schließlich wird die Übergangsverhaltens- > tion des Bandwickeldurchmessers und d„r Winkeigefunktion mit einer Bezugs-Übergangsverhaltensfunk- schwindigkeit des Servomotors festgelegt wird, zur tion für einen Bandwickel bekannten Durchmessers Grobprüfung eines voraufgezeichneten Taktimpulses festgestellt, um den Bandwickeldurchmesser im oben ausgenutzt werden,
beschriebenen Sinne zu bestimmen. Sowohl bei

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Bandwickels auf einer durch einen Spiulenservomotor angetriebenen Bandspule, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheit eines ersten Bandwickels gemessen wird und daß dieser Trägheitswert zur Bestimmung des Durchmessers des ersten Bandwickels mit dem Trägheitswert eines to zweiten Bandwickels bekannten Durchmessers verglichen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Spulenservomotor eine Sprungspannung zugeführt wird, daß die sich in Abhängig- ,5 keit von der Sprungspannung ergebende Übergangsverhaltensfunktion des Spulenservomotors festgestellt wird und daß diese Übergangüverhaltensfunktion mit einer Bezugs-Obergangsrverhaltensfunfction für einen Bandwickel bettannten Durchmessers zur Bestimmung des unbefiannien Bandwickeldurchmessers verglichen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feststellung der Übergangsverhaltensfunktion des Spulenservcmotors durch Erzeugung einer ersten elektrischen Größe erfolgt, die ein Maß für die Winkelbeschleiinigung des Spulenservomotors in einem vorgegebenen, auf die Zuführung der Sprungspannung folgenden, jedoch vor dem Eintritt in den stationären Betrieb liegendet: Zeitpunkt ist, und daß der Vergleich der Übergangsvernaltensfunkt'in des Spulenservomotors mit der Bezugs-Übergangsverhaltensfiunktion durch Vergleich der ersten ^!ektrischen Große mit einer zweiten elektrischen Größe erfolgt, die ein « Maß für die durch einen Bandwickel bekannten Durchmessers in dem vorgegebenen Zeitpunkt hervorgerufene Winkelbeschleunigung ist

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als bekannte! Bandwickeldurchmesser ein maximal zu erwartender Bandwickeldurchmesser gewählt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der auf die Zuführung der Spruiiigspannung folgende, jedoch vor dem Eintritt in den 4 j stationären Betrieb liegende vorgegebene Zeitpunkt so gewählt ist, daß er kurz vor dem Zeitpunkt !liegt, in dem ein Bandwickel mit minimalem Durchmesser stationären Betrieb herbeiführt

6. Verfahren nach einem der Ansprüche Il bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Spulenservomotor zugeführte Spningspannung in dem vorgegebenen Zeitpunkt vergrößert wird, wenn eitn unter dem maximalen Bandwickeldurchmesser liegender Durchmesser festgestellt wird, um das Band mit gleichförmiger, linearer Maximalgeschwindigkeit angenäherter Geschwindigkeit von der Bandspule abzuspulen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprungspunnung bo im Betrieb des Spulenservomotors von diesem abgeschaltet wird

8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine Meßeinrichtung (8, 9, U) zur Messung der Trägheit des ersten Bandwickels und durch eine Vergleichsschaltung (12, 17, 18, 30, 31, 32, 19), welche den Trägheitswert mit dem Trägheiitswert eines Bandwickels bekannten Durchmessers vergleicht

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung (8, 9, 11) einen Eingang (8,9) zur Einspeisung der Sprungspannung in den Spulenservomotor (10) und einen Tachometer (11) umfaßt, der eine erste elektrische Größe liefert, welche ein Maß für die Winkelbeschlet-nigung des Spulenservomotors (10) in dem vorgegebenen Zeitpunkt ist, und daß die Vergleichsschaltung die erste elektrische Größe mit einer zweiten elektrischen Größe vergleicht, die ein Maß für die erwartete Winkelbeschleunigung des zweiten Bandwickels mit bekanntem Durchmesser ist

10. Anordnung nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Größen Spannungen sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (12, 17, 18, 30, 31, 32, 19) einen Tast- und Haitekreis (12,17, iS, 39,31,32) enthält, weicher die erste Spannung bis zu einem vorgegebenen Zeitpunkt tastet und in diesem Zeitpunkt eine der ersten Spannung entsprechende kapazitive Ladung hält, daß die Vergleichsschaltung weiterhin einen, mit seinem Eingang an die kapazitive Ladung angekoppelten Differenzverstärker (19, 20) enthält, dessen Ausgangssignal den Spulenservomotor (10) vom vorgegebenen Zeitpunkt an bis zu dessen Abschaltung erregt und daß die Verstärkung des Differenzverstärkers (19, 20) so gewählt ist, daß der Spulenservomotor (10) das Band mit einer gleichförmigen Lineargeschwindigkeit antreibt, die nahe bei der maximalen Sicherheits-Iineargeschwindigkeit liegt

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch eine visuelle Anzeigeanordnung, auf welcher der Durchmesser des ersten Bandwickels im vorgegebener Zeitpunkt ablesbar ist