DE2614456C2

DE2614456C2 - Umsteuerbare Bandtransportvorrichtung

Info

Publication number: DE2614456C2
Application number: DE2614456A
Authority: DE
Inventors: James Gordon Rochester Mich. Hughes; Merlin Delos Spitzbergen
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-04-03
Publication date: 1983-11-10
Also published as: CH605152A5; FR2306920B1; JPS51125520A; JPS5913356B2; FR2306920A1; US4012674A; DE2614456A1; CA1075348A; GB1498367A

Description

2. Umsteuerbare Bandtransportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (14,12) Permanentmagnete aufweisen, die für die Motore eine geeignete Felderregung erzeugen, wobei die Wicklungen der Motore (14, 12) in Serie geschaltet sind.

3. Umsteuerbare Bandtransportvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (24 bzw. 26) mit jeweils einer in bezug zueinander entgegengesetzt gepolten Diode (40 bzw. 38) in Serie geschaltet sind, daß Schalter (30 bzw. 28) vorgesehen sind, mittels denen die Spannungsquelle ( + E) mit einer ersten Polarität an den ersten bzw. zweiten Motor (14 bzw. 12) oder mit einer zweiten Polarität in Abhängigkeit von der gewünschten Transportrichtung des Bandes (18) angelegt werden kann.

4. Umsteuerbare Bandtransportvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abtastvorrichtung vorgesehen ist, die ein Paar am Band (18) angeordneter Lokalisierungselemente abfühlt, wobei die Abtastvorrichtung mit einem Logikschaltkreis (32) verbunden ist, der in Reaktion auf ein festgestelltes Lokalisierungselement die Schalter (28 bzw. 30) umschaltet, so daß die Spannungsquelle (+E) über dem ersten und dem zweiten Motor (14, 12) polaritätsmäßig umgekehrt wird.

5. Umsteuerbare Bandtransportvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung aus zwei Kontaktelementen (41,39) besteht und an Führungen (36,34) befestigt ist, über die das Band 18 bewegt wird, und daß die Lokalisierungselemente aus leitenden Folien (35) bestehen, so daß beim Vorbeitransport des Bandes (18) an den Führungen (34,36) die Kontaktrlemente (39,41) überbrückt werden.

Die Erfindung betrifft eine umsteuerbare Bandtrans-■portvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In umsteuerbaren Bandtransportvorrichtungen der genannten Art entstehen bei der Steuerung der Motorgeschwindigkeiten Probleme, da sich die Bandgeschwindigkeit infolge der Veränderung der Radien durch Abwickeln eines Bandes von einer Roile und Aufwickeln auf die andere Rolle nicht konstant verhält. Damit ergeben sich in dem Band unterschiedliche Bandspannungen, die zu einem vorzeitigen Verschleiß des Bandes führen.

Aus der US-PS 35 12 733 ist eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Bandspannung in einem bestimmten Bereich bekannt, die zwei Gleichspannungsmotoren aufweist, die mechanisch mit Bandrollen gekoppelt sind und von einer Spannungsquelle erregt werden, so daß der erste Motor die erste Rolle in einer Richtung antreibt, bei der das Band von der ersten Rolle abgewickelt wird und der zweite Motor die zweite Rolle in einer Richtung antreibt, bei der das Band auf die zweite Rolle aufgewickelt wird. Zur Aufrechterhaltung einer relativ konstanten Bandspannung werden parallel zur Wicklung der Motoren angeordnete Schalter betätigt, die bei steigender Bandspannung öffnen bzw. schließen. Bei dieser Vorrichtung siiid jedoch keine Mittel vorgesehen, um die Bandgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Radien der Spulen konstant zu halten. Ein Konstanthalten dieser Geschwindigkeit ist insbesondere bei Farbbändern für Schnelldrucker erforderlich, da sonst eine unterschiedliche Abnutzung des Farbbandes eintritt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine umsteuerbare Bandtransportvorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Bandgeschwindigkeit im wesentlichen konstant gehalten wird, wobei ebenfalls eine relativ konstante Bandspannung aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der Erfindung wird in vorteilhafter Weise eine prozentuale Veränderung der Spannung des Bandes an den Motorendpunkten, an denen der Unterschied der Rollendurchmesser am größten ist, von nur 33% erreicht, was ein sehr günstiger, niedriger Wert ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Bandtransportvorrichtung mit zwei Motoren und

Fig.2A bis 2B verschiedene Motorkennlinien der in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendeten Motoren.

In Fig. 1 ist eine Bandtransportvorrichtung 10 dargestellt, die ein Rollenpaar 16,20 enthält, das durch zwei Motoren 12 und 14 angetrieben wird, so daß ein Farbband 18 zwischen dem genannten Rollenpaar an einem nicht gezeigten mechanischen Drucker vorbei ₅ transportiert wird. Es ist allgemein bekannt, daß beim Antrieb der Aufnahmerolle mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit die Lineargeschwindigkeit des Farbbandes, das auf die Aufnahmerolle aufgewickelt werdensoll, mitgioßer werdendem Farbbandradius auf _m der Aufnahmerolle ansteigt. In der gleichen Weise ist beim Transport eines Farbbandes oder eines anderen Bandes von einer Vorratsrolle zu einer Aufnahmerolle mit einer konstanten Lineargeschwindigkeit die Winkelgeschwindigkeit der Aufnahmerolle wie folgt: Zu Beginn größer als die der Vorratsrolle; gleich der Winkelgeschwindigkeit der Vorratsrolle wenn die Hälfte des zu transportierenden Materials sich auf der Aufnahmerolle befindet und niedriger als die Winkelgeschwindigkeit der Vorratsrolle wenn mehr als die Hälfte des zu transportierenden Materials sich auf der Auinahmeroiie befindel. Die Winkeigeschwindigkeitsdifferenz nimmt in Abhängigkeit von den Veränderungen der Radii der beiden Rollen zu bzw. ab·. Die Motoren 12 und 14 sind vorzugsweise Gleichspannungspermanentmagnetmotoren, die ein dreistufiges Planetenausgangsgetriebe aufweisen und deren Drehmomentenkennlinien in den F i g. 2A bis 2B dargestellt sind. Die Motoren 12 und 14 sind mit einer Gleichspannungsquelle + Fin Serie geschaltet. Die Schalter 28 und 30 steuern 3η die Polarität, mit der die Spannungsquelle + E an die Motoren 12 und 14 angelegt wird. Bei den in F i g. 1 gezeigten Schalterstellungen der Schalter 28 und 30 wird der Motor 12 so angetrieben, daß die Rolle 16 so rotiert, daß das Farbband auf die Rolle 16 aufgewickelt wird, wobei der Motor 14 die Rolle 20 so antreibt, daß das Farbband 18 von der Rolle 20 abgewickelt wird.

Ein Widerstand 24 und eine Diode 40 sind mit dem Motor 14 parallel geschaltet und ein Widerstand 26 und eine Diode 38 mit dem Motor 12. Die Dioden 38 und 40 sind in bezug auf die Spannungsquelle entgegengesetzt gepolt. Der Widerstand 24 ist bezüglich seines Widerstandswertes so gewählt, daß der Motor 12 eine größere Erregungsspannung als der Motor 14 erhält. Der Motor 12 wird somit mit einer Geschwindigkeit betrieben, durch die bewirkt wird, daß die Aufnahmeroi-Ie sich mit einer höheren Geschwindigkeit zu drehen versucht als es der Motor 14 infolge seiner niedrigeren Eigengeschwindigkeit zulassen möchte. Da das Moiorausgangsgetriebe so dimensioniert ist, daß ein hohes "><> Übersetzungsverhältnis (z. B. 150 : 1) erreicht wird und das Getriebegehäuse mit großen Übersetzungsverhältnissen bei unterschiedlichen Antriebsmomenten zwischen Vorwärts- und Rückwärtsrichtung sich nur schwer drehen lassen, bewirkt, daß von dem Motor 12 erzeugte Drehmoment über das Farbband 18 am Motor 14 bezüglich seiner Rotation in Vorwärtsrichtung keinen feststellbaren zusätzlichen Effekt. Da der Motor 14 keinen zusätzlichen Geschwindigkeitsschub erhält, wird seine Geschwindigkeit im wesentlichen durch die an ihn angelegte Spannung und nicht durch die Belastung definiert. Die Farbbandspannung steigt jedoch an. Somit ist ersichtlich, daß der Motor 14 die Geschwindigkeit des Farbbandtransportes bestimmt, während der Motor 12 die Größe der Farbbandspannung bestimmt. Wenn der Durchmesser des Farbbandes auf der Rolle 16 ansteigt, so wird die Geschwindigkeit des Motors 12 und die rück wirkende elektromotorische Kraft auf den Motor 12 geringer und das Drehmoment des Motors 12 steigt im umgekehrten Verhältnis zur Größe des Fprbbanddurchrnessers auf der Rolle 16. Die abnehmende rückwirkende elektromotorische Kraft des Motors 12 bewirkt eine Erhöhung der an den Motor 14 angelegten Erregungsspannung, so daß dadurch die Geschwindigkeit des Motors 14 ansteigt Somit versucht die Geschwindigkeitsabnahme des Motors 12 eine annähernd konstante Bandspannung aufrecht zu erhalten während der Anstieg der Spannung an dem Motor 14 eine annähernd konstante Bandgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten versucht Dies ist möglich durch eine geschickte Wahl der Motordrehmomentencharakteristiken, der Übersetzungsverhältnisse und der Dimensionierung der Parallelwiderstände. Unter diesen Aspekten eignen sich besonders Gleichspannungspermanentmagnetmotore, da sie lineare Kennlinien aufweisen.

Die Motoren 12 und i4 können bidirektional, d. h. in zwei Richtungen betrieben werden, um einen Farbbandtransport sowohl in Rechts- als auch ^:a Linksrichtung durch Umschauen der Schalter 28 -ind 30 zu ermöglichen. Wenn das Band 18 annähernd vollständig auf die Rolle 20 aufgewickelt ist, so schließen Lokalisierungselemente in Form von leitenden Folien 35 in der Nähe des Farbbandendes eine Abtasteinrichtung in Form von Kontaktelementen 39 an einer Führung 34, wodurch in bekannter Weise ein Logikkreis 32 wirksam gemacht wird. Bei einem Transport des Farbbandes 18 in entgegengesetzter Richtung kann eine nicht gezeigte leitende Folie Kontaktelemente 41 an einer Führung 36 schließen, wenn das Farbband fast vollständig auf die Rolle 16 aufgewickelt ist.

Wenn der Schalter 28 sich in Position B und der Schalter 30 sich in Position A befindet, so fließt von der Spannungsquelle ein Strom durch den Widerstand 22, den Motor 12 und den Motor 14 und durch den parallel liegenden Widerstand 24 und die Diode 40. Die Diode 38 blockiert den Strom, der durch den Parallelwidersiand 26 fließt. In ähnlicher Weise fließt ein Strom durch die beiden Motoren 13 und 14 und durch die Schleife, die den Pr^allelwiderstand und die Diode 38 enthält, wenn sich der Schalter 28 in der Position A und der Schalter 30 in der Position B befindet, wobei die DioCie 40 den Strom durch den Widerstand 24 blockiert. Somit kann durch gleichzeitige Betätigung der Schalter 28 und 30 in Art einer Verriegelung bewirkt werden, daß sich die Motoren 12 und 14 in zwei Richtungen drehen können.

Die Arbeitsweise der Motorsteuerschaltung, wie sie aus Fig. 1 hervorgeht, wird im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme der Motorkennlinien gemäß F i g. 2A und 2B beschrieben. Wenn sich der Schalter 28 in seiner Position B und der Schalter 30 in seiner Position .4 befindet, so ist der Motor durch den Parallelwiderstand 24 überbrückt, so daß an diesem eine niedrigere Erregungsspannung wirkt als an dem Motor 12, der infolge der Blockierungswirkung der Diode 38 nicht durch den Widerstand 26 überbrückt ist. In der gleichen Weise wird der Motor 12 versuchen mit einer höheren Geschwindigkeit zu laufen als der Motor 14, da er mit einer höheren Spannung erregt wird und der Motor 12 wird somit versuchen den Motor i.4 in Vorwärtsrichtung zu ziehen, da er mechanisc.i durch das Farbband mit diesem gekoppelt ist. Der Motor 14 bestimmt jedoch die Geschwindigkeit der beiden Motoren, denn das Getriebe verhindert eine wesentliche Geschwindigkeitsbeeinflussung eines Motors durch den anderen. Der eerineer erreete Motor 14 wird

infolge der mechanisch isolierend wirkenden ihm zugeordneten Getriebe ohne Beeinflussung arbeiten. Wie vorangehend erwähnt wurde, wirkt die zurückwirkende elektromotorische Kraft des Motors 12 reduzierend auf die tatsächliche wirkende Erregungsspannung am Motor 14. Die Geschwindigkeit des Motors 14 hängt somit nur von der Erregerspannung ab, da. während er betrieben wird, die Bandspannung, die von dem Antriebsmoment des Motors 12 her resultiert, nicht ausreicht um eine wesentliche Reduzierung der ■Geschwindigkeit des Motors 14 zu bewirken. Der Motor 14 arbeitet somit in seinem bclastungsfreien Teil f V'Achse). wie in F i g. 2A dargestellt ist.

Im folgenden wird angenommen, daß sich der Schalter 30 in seiner Position A und der Schalter 28 in seiner Position B befindet, so daß der Motor 14 durch den Widerstand 24 überbrückt ist. In einem praktischen Ausführungsbeispiel drehte sich der Motor 14 mit einer Geschwindigkeit von 16 Umdrehungen pro Minute, eine volle Rolle 20 besaß einen Durchmesser von 8,2 cm und eine leere Rolle 16 einen Durchmesser von 3.5 cm. Unter diesen Bedingungen ergeben sich 16 Umdrehungen pro Minute auf der belastungsfreien V-Achse am Punkt M_n. Der Startpunkt des Motors liegt bei etwa 9 Volt. Der Motor 12 dreht sich mit 38 Umdrehungen pro Minute, wenn über ihm 24 Volt anliegen, wie ι. B. am Punkt Μ.ί auf der 24 Volt Kennlinie dargestellt ist.

Wenn der Durchmesser des Farbbandes auf den Rollen sich verändert, so nimmt die Geschwindigkeit des Motors 12 ab und die Geschwindigkeit des Motors 14 steigt an, da die rückwirkende elektromotorische Kraft am Motor 12 ebenso ansteigt wie die Geschwindigkeit. Dadurch bleibt die Geschwindigkeit des Farbbandes 18 im wesentlichen gleich. Wenn das Farbband vollständig auf der Rolle 16 aufgewickelt ist. so erreicht der Motor 14 — Endpunkt M|> auf der belastungsfreien Achse nicht den Punkt 38 Umdrehungen pro Minute sondern 26 Umdrehungen pro Minute, da der Motor 14 mit einer verringerten Spannung + E erregt wurde, was durch die zurückwirkende elektromotorische Kraft des Motors 12 hervorgerufen wurde. In der gleichen Weise startet der Motor 12 mit einer Geschwindigkeit von 38 Umdrehungen pro Minute und verringert seine Geschwindigkeit auf 11 Umdrehungen pro Minute während das Drehmoment des Motors 12 sich von 28 Einheiten bei Mi \ auf 92 Einheiten am Punkt M22 ändert. (Zum leichteren Verständnis wird angenommen, daß das auf der Abszisse bzw. auf der A'-Achse

ίο aufgetragene Motordrehmoment in den F i g. 2A und 2B mit einem Maßstab von 100 Einheiten aufgetragen ist. die etwa O.b8 Newton-Meter darstellen.) Am Farbbandumkehrpunkt wird der Schalter 30 in seine Ö-Position und der Schalter 28 in seine 4-Position geschaltet.

ι". wodurch der Motor 12 und der Motor 14 die Rollen in umgekehrter Richtung antreiben, /um Beispiel wird der Punkt Mn der Startptinkt für den Motor 12 und der Punkt Mjι der Startpunkt für den Motor 14.

Die oben genannte Veränderung des Motordrehmo-

JiI menies ist sehr wünschenswert, da sie eine gleichmäßige Farbbandspannung aufrecht erhält. In einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde festgestellt, daß die prozentuale Veränderung der Spannung an den Motorendpunkten, wo der Unterschied der Rollen-

r> durchmesser am größten ist, nur 33% betrug, was ein sehr günstiger niedriger Wert ist.

Fig. ?B zeigt die Motorströme der Motoren 12 und 14 bei verschiedenen Erregungsspannungen und den resultierenden Motorgeschwindigkeiten und Motor-

iii drehmomentcn (in den vorangehend erwähnten Bauteilen). Diese Darstellung zeigt die Stromwerte, die mit ausgewählten Motoren möglich sind. Es ist für den Fachmann ersichtlich, daß andere Motoren andere Charakteristiken aufweisen und ein speziell uusgewählter Motor einen geeigneten Arbeitsbereich für den gewünschten Anwendungsfall besitzt. Speziell gewünschte Arbeitspunkte können durch Änderung des Eingangswidcrsiandes 22 erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Umsteuerbare Bandtransportvorrichtung zum Transportieren eines Bandes zwischen ersten und zweiten Rollen mit ersten und zweiten Gleichspannungsmotoren, die mechanisch mit den genannten ersten und zweiten Rollen gekoppelt sind und durch eine Spannungsquelle (+E) erregt werden, so daß der erste Motor die erste Rolle in einer Richtung antreibt, bei der das Band von der ersten Rolle abgewickelt wird und der zweite Motor die zweite Rolle in einer Richtung antreibt, bei der das Band auf die zweite Rolle aufgewickelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

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— die Motoren (14, 12) elektrisch in Serie geschaltet sind,

— ein Widerstand (24 bzw. 26) mit dem jeweils ersten Motor (14 bzw. 12) parallel geschaltet ist, so daß der jeweils zweite ziehende Motor (12 bzw. i4} eine höhere Erregerspannung als der jeweils erste Motor (14 bzw. 12) erhält,

— der jeweils erste Motor (14 bzw. 12) durch ein Übersetzungsgetriebe mit der jeweils ersten Rolle (20 bzw. 16) verbunden ist, wodurch ein Ansteigen der Spannung des Bandes (18) infolge der stärkeren Erregung des jeweils zweiten ziehenden Motors (12 bzw. 14) keine wesentliche Geschwindigkeitserhöhung des jeweils ersten Motors (14 bzw. 12) bewirken kann, und

— infolge der Verringerung der Geschwindigkeit des jewe'W zweiten ziehenden Motors (12 bzw. 14) bei größer werdendem Banddurchmesser der jeweils zweiten Rolle (16 bzw. 20) die zurückwirkende elektromotorische Kraft des jeweils zweiten ziehenden iviotors (12 bzw. 14) kleiner wird, so daß die über den jeweils ersten Motor (14 bzw. 12) wirksame Erregerspannung ansteigt, wodurch die Geschwindigkeit des jeweils ersten Motors (14 bzw. 12) größer wird.