DE3634662C2

DE3634662C2 -

Info

Publication number: DE3634662C2
Application number: DE3634662A
Authority: DE
Inventors: Fujio Tajima; Atsushi Ibaraki Jp Ichikawa; Hiroshi Kanagawa Jp Maejima; Munetake Odawara Jp Kanna
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1985-10-11
Filing date: 1986-10-10
Publication date: 1989-09-21
Also published as: KR900009172B1; DE3634662A1; KR870004431A; US4786992A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandtransporteinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Bandtransporteinrichtung ist aus der US-PS 44 48 368 bekannt.

Eine konventionelle Bandtransporteinrichtung ist z. B. in der US-PS 41 25 881 angegeben. Dabei werden die Antriebsströme der jeweiligen Motoren zum Antrieb einer Ab- und einer Aufwickelspule auf der Grundlage des auf jede Spule gewickelten Bandradius berechnet und den jeweiligen Motoren zugeführt, so daß Geschwindigkeit und mechanische Spannung des Bandes in einem Magnetkopfabschnitt konstantgehalten werden können. Um einen stabilen Betrieb der Einrichtung realisieren zu können, muß das eigentliche Spulenantriebssystem das dem Entwurf entsprechende Grundsystem sein, denn beim Berechnen der Antriebsströme, die den Motoren zum Antrieb von zwei Spulen zuzuführen sind, werden verschiedene Arten von festen Konstanten zur Verwendung in den Berechnungen sowie die übrigen festen Werte u. dgl. auf der Grundlage der festen Konstanten u. dgl. in bezug auf das Entwurfs-Spulenantriebssystem unter der Annahme festgelegt, daß das eigentliche Antriebssystem gebaut wurde und entsprechend der Grundkonstruktion arbeiten kann. Im allgemeinen unterscheidet sich jedoch das gebaute Spulenantriebssystem von dem Entwurfssystem aufgrund von Änderungen hinsichtlich der Abmessungen, Charakteristiken und Funktion jeweiliger Teile oder aufgrund von verschiedenen Fehlern bei der Montage u. dgl. Insbesondere weist die Bandtransporteinrichtung zwei Spulenantriebssysteme zum Antrieb von zwei Spulen auf, so daß die Schwankungen hinsichtlich Funktion, Charakteristiken u. dgl. von zwei Spulenantriebssystemen ein erhebliches Hindernis für einen stabilen Bandtransport zwischen zwei Spulen darstellen. Denn diese Änderungen führen zu einer Schwankung der Bandspannung, mit der das Band beim Transport beaufschlagt wird, oder sie erschweren einen gleichmäßigen Bandtransport mit hoher Geschwindigkeit etc. Selbst bei strenger Güteüberwachung werden diese Änderungen hinsichtlich Funktion und Charakteristiken sicherlich auftreten. Im allgemeinen wird zur Einstellung der Bandspannung auf einen vorbestimmten Wert die Bandspannung erfaßt und mit einer Soll-Bandspannung verglichen unter Bildung des Bandspannungsfehlers, und die den Spulenantriebsmotoren zuzuführenden Antriebsströme werden so korrigiert, daß der Bandspannungsfehler im Wege der Rückkopplung beseitigt wird. Die Bandtransporteinrichtung nach der US-PS 41 25 881 regelt die Bandspannung ebenfalls in der erwähnten Weise durch Rückkopplung. Es ist aber schwierig, mittels einer solchen Rückführungsregelung die Bandspannung auf einem vorbestimmten Wert zu halten. Insbesondere während der Periode (Beschleunigungsperiode), in der die Spule aus dem Stoppzustand bis zu einer vorbestimmten Geschwindigkeit beschleunigt wird, oder während der Periode (Bremsperiode), in der die Spule von einer vorbestimmten Geschwindigkeit heruntergebremst und angehalten wird, tritt durch die Schwankungen der Funktion und Charakteristiken der beiden Spulenantriebssysteme eine große Änderung der Bandspannung auf. So kann wegen der im Betrieb auftretenden zeitlichen Verzögerung des Steuersystems durch die vorgenannte Rückkopplung keine zufriedenstellende Bandspannungsregelung erreicht werden.

Aus der US-PS 44 48 368 ist eine Steuerung für einen Bandantrieb bekannt, bei der zwei Spulen zum Transport eines Bandes zwischen diesem und zwei Motoren zum Antreiben der Spulen, Elemente, die eine Zugspannung messen, mit der das Band beim Transport zwischen den Spulen beaufschlagt wird und zur Erfassung einer Spannungsabweichung von einer Soll-Bandspannung, Elemente zur Berechnung von Steuerwerten der Motorantriebsströme, die zum Antrieb der jeweiligen Motoren verwendet werden und auf vorbestimmten Operationsfaktoren basieren, Elemente zum Korrigieren der Steuerwerte der Motorantriebsströme, dahingehend, daß die Spannungsabweichung reduziert wird und Elemente zum Antreiben der Motoren mit den zu den korrigierten Steuerwerten zugehörigen Antriebsströmen vorgesehen sind.

Gemäß dieser Bandantriebssteuerung wird die Stromsteuerung der Bandabgabespule korrigiert, um Änderungen der Trägheit der Bandausgabespule aufgrund von Änderungen des Anteils des auf der Spule aufgewickelten Bandes zu kompensieren, indem das Ausgangssignal des an den Spulen befestigten Codierers verarbeitet wird. Nachdem diese Verarbeitung dort nur richtige Ergebnisse liefert, wenn das Band mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird, ist es erforderlich, die tatsächliche Geschwindigkeit während einer Beschleunigungsphase zu kompensieren. Dies erfolgt dadurch, daß eine nicht näher erläuterte Vorspannung auf ein Steuerspannungssignal aufgeschlagen wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bandtransporteinrichtung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß die Motorantriebsströme auf der Grundlage aktueller Betriebsparameter des Spulenantriebsmechanismus automatisch korrigiert werden können, so daß eine hohe Genauigkeit in der Spannungssteuerung erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird anspruchsgemäß gelöst.

In den Unteransprüchen sind Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung gekennzeichnet.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm der Operationen eines digitalen Steuerteils von Fig. 1;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm von detaillierten Operationen durch den digitalen Steuerteil von Fig. 1;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Operation eines mittleren Abweichungswerts der auf ein Band wirkenden Bandspannung erläutert;

Fig. 5a ein Ablaufdiagramm von detaillierten Operationen in Schritt F 100 von Fig. 3;

Fig. 5b ein Ablaufdiagramm von detaillierten Operationen in Schritt F 100 in Fig. 3 bei einem anderen Ausführungsbeispiel;

Fig. 6 ein Operations-Ablaufdiagramm eines digitalen Steuerteils bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 8 ein Operations-Ablaufdiagramm eines digitalen Steuerteils von Fig. 7.

Gemäß Fig. 1 hat die Bandtransporteinrichtung keinen Bandzwischenspeicher wie etwa eine Unterdrucksäure od. dgl., sondern ein digitaler Steuerteil 54 treibt Spulenmotoren 8 und 9 über Motoransteuersignale, die in noch zu erläuternder Weise bestimmt werden, so daß die Spulen 6 und 7 umlaufen. Ein Magnetband 1 läuft von der einen Spule ab, läuft mit vorgegebener Geschwindigkeit durch einen Magnetkopf 2 und wird auf eine weitere Spule aufgewickelt.

Die Spulenmotoren 8 und 9 werden von Antriebsströmen 65 und 66 angetrieben, die von Leistungsverstärkern 59 und 60 abgegeben werden, die Konstantstromverstärker sind. Eingangssignale 56 und 58 zu den Leistungsverstärkern 59 und 60 entsprechen den Ausgangssignalen von Digital-Analog-Umsetzern bzw. DAU′s 55 bzw. 57. Die Dau′s 55 und 57 empfangen in Form von Digitalsignalen 67 und 68 Führungswerte der Antriebsströme, die den Motoren zuzuführen sind, von dem digitalen Steuerteil 54 über Ausgangsports 52 und 53 und setzen die Führungswerte in Analogsignale um und geben sie aus.

Der digitale Steuerteil 54 steuert die Motoren 8 und 9 sowie auch die Lese- und Schreiboperationen der Information vom bzw. auf das Magnetband 1 über den Magnetkopf 2.

Ein Normaltachometer 17 ist am Motor 8 befestigt. Der Tachometer 17 erzeugt bei jeder Umdrehung der Aufwickelspule 6, die mit dem Motor 8 direkt gekoppelt ist, einen Impuls C (18) und überträgt diesen zu einem Impulszähler 19. Ein Feintachometer 21 ist am Motor 9 befestigt. Der Tachometer 21 erfaßt in gleicher Weise einen Rotationsbetrag der Abwickelspule 7 und erzeugt Feinimpulse A (23) mit einer Rate von N Impulsen bei jeder Umdrehung der Abwickelspule 7 und überträgt diese Impulse zu einem richtungsbestimmenden Periodenzähler 25 und zum Impulszähler 19. Der Feintachometer 21 erzeugt ferner gleichzeitig Feinimpulse B (22) mit der gleichen Rate wie die Feinimpulse A, jedoch je nach der Drehrichtung der Spule 7 mit Phasenvoreilung bzw. Phasenverzögerung um einen elektrischen Winkel von 90° in bezug auf die Feinimpulse A (23) und führt sie dem Zähler 25 zu. Der Zähler 25 kann somit die Drehrichtung der Abwickelspule 7 durch Prüfen der Phasenbeziehung zwischen den Feinimpulsen A und B feststellen. Der Zähler 25 erfaßt die Bewegungsrichtung des Magnetbands 1 auf der Grundlage der Phasenbeziehung zwischen den Feinimpulsen A und B und leitet ein Drehrichtungssignal 27 zu einem Eingangsport 32 des digitalen Steuerteils 54. Andererseits zählt der Zähler 25 die Periode der Feinimpulse A (23) unter Anwendung von Taktsignalen 24, die vom digitalen Steuerteil 54 an einem Ausgangsport 63 abgegeben werden. Dann überträgt der Zähler 25 einen Zählwert n ₁ (26) zu einem Eingangsport 33 des digitalen Steuerteils 54.

Der Impulszähler 19 gibt einen Zählwert n _n (20) aus, der der Anzahl Feinimpulse A (23) je Umdrehung der Aufwickelspule 6, d. h. dem Betrag der Drehung der Abwickelspule, entspricht, und sendet den Zählwert n ₂ (20) zu einem Eingangsport 30 des digitalen Steuerteils 54.

Ein Bandspannungsfühler 10 erfaßt den Druck, mit dem eine Bandführung 5 infolge der mechanischen Spannung des Magnetbands 1 beaufschlagt wird, und leitet sein Ausgangssignal zu einem Detektor 11, der ein Ausgangssignal entsprechend der Bandspannung f (12) auf der Grundlage des Ausgangs vom Fühler 10 erzeugt und dieses einem Korrekturfilter 14 und einem ADU 28 zuführt. Das Korrekturfilter 14 empfängt einen Soll-Bandspannungswert 13 und führt zum Leistungsverstärker 59 auf der Aufwickelspulenseite ein Korrektursignal i _c1 (15) zurück, so daß das Band unter Aufrechterhaltung einer vorbestimmten Bandspannung bewegt wird. Das Korrekturfilter 14 führt ferner ein Korrektursignal i _c2 (16) zum Leistungsverstärker 60 auf der Abwickelspulenseite zurück. Der ADU 28 tastet den Meßwert f (12) der Bandspannung ab und setzt ihn in das Digitalsignal unter Anwendung des Taktsignals (24) um, das vom digitalen Steuerteil 54 über den Ausgangsport 63 geliefert wird. Der ADU 28 gibt dann einen Bandspannungs- Istwert f _d (29) aus und leitet diesen zu einem Eingangsport 31 des digitalen Steuerteils 54.

Die Eingangsports 30-33 sind im digitalen Steuerteil 54 vorgesehen. Sie empfangen die Signale n ₂ (20), f _d (29), F/B (27) und n ₁ (26), die von außen übertragen werden, und leiten sie an eine einen Speicher enthaltende Betriebseinheit 34 weiter. Die Betriebseinheit 34 hat die Aufgabe, den gesamten digitalen Steuerteil 54 zu steuern, und treibt die Spulenmotoren 8 und 9 an, so daß diese die Spulen 6 und 7 drehen. Die Betriebseinheit 34 bestimmt den Spulenmotoren zuzuführende Antriebsströme zur Steuerung der Geschwindigkeit und der mechanischen Spannung des Magnetbands 1, wenn dieses den Magnetkopf 2 durchläuft, mit vorbestimmten Sollwerten. Die Betriebseinheit 34 errechnet Steuerkonstanten, die zur Bestimmung der den Spulenmotoren zuzuführenden Antriebsströme erforderlich sind, durch Nutzung der Eingangsinformation von den Eingangsports 30-33 und der bereits vorher im Speicher gespeicherten, für die Vorrichtung charakteristischen Information. Die entsprechenden Steuerkonstanten werden als Ausgangssignale der Betriebseinheit 34 Registern 35, 36, 37, 38, 40, 42, 43 zu geeigneten Zeitpunkten zugeführt, wodurch die Steuerkonstanten jeweils aktualisiert werden. Das dem Eingangsport 33 zugeführte Datensignal (26) wird der Betriebseinheit 34 und einem Addierer 44 zugeführt. Der Addierer 44 addiert das Ausgangssignal (-n _ref) vom Register 43 mit dem Ausgangssignal vom Eingangsport 33 und liefert die resultierende Information (n ₁ - n _ref) an einen Begrenzer 45, der ein Ausgangssignal erzeugt, das gleich (n ₁ - n _ref) ist, wenn (n ₁ - n _ref) einen vorbestimmten oberen Wert n ₁ nicht übersteigt, und das gleich n ₁ ist, wenn (n ₁ - n _ref) n ₁ übersteigt. Der Begrenzer 45 leitet das Ausgangssignal (46) an Multiplizierer 48 und 49 weiter. Der Multiplizierer empfängt die Ausgangssignale des Begrenzers 45 und der Register 35-37 und multipliziert diese und überträgt dann das Multiplikationsergebnis zu einem Addierer 50. Dieser empfängt die Ausgangssignale vom Multiplizierer 48 und vom Register 38 und addiert diese Ausgangssignale und liefert die Führungsgröße des Antriebsstroms als multipliziertes Ausgangssignal, das dem Motor 8 und dem Ausgangsport 52 zugeführt wird. Der Multiplizierer 49 empfängt die Ausgangssignale des Begrenzers 45 und der Register 37 und 42 und multipliziert diese und leitet das multiplizierte Ausgangssignal zu einem Addierer 51. Dieser empfängt die Ausgangssignale vom Multiplizierer 49 und vom Register 40 und addiert sie und leitet die Führungsgröße des Antriebsstroms in Form des multiplizierten Ausgangssignals zum Motor 9 und zum Ausgangsport 53.

In der Betriebseinheit 34 ist ein Arbeitsregister 64 vorgesehen. Die Periode beim Bandtransport zwischen dem Stoppzustand des Bandes und dem Erreichen einer Bezugsgeschwindigkeit sowie der Grenzwert zur Feststellung, ob eine Abweichung von der Bandspannung während dieser Periode in einen zulässigen Bereich fällt, sind in das Arbeitsregister 64 gesetzt.

In Fig. 1 sind Bandführungen mit 3-5 bezeichnet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nunmehr die Arbeitsweise der Einrichtung von Fig. 1 erläutert. Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das die Operation im digitalen Steuerteil 54 zeigt.

Zuerst wird der Prozeß von Schritt F 1 in Fig. 2 ausgeführt. Dabei werden in die Register Steuerkonstanten zur Verwendung bei der Berechnung der den jeweiligen Motoren zuzuführenden Antriebsströme gesetzt. Der Inhalt von Schritt F 1 wird in Verbindung mit den Schritten F 10-F 30 in Fig. 3 noch im einzelnen erläutert.

Im folgenden Schritt F 2 wird das Band einmal transportiert, damit Werte von erforderlichen Parametern erhalten werden. D. h., während des Bandtransports werden die Beschleunigungsperiode, die das Band zur Beschleunigung aus dem Stoppzustand auf eine vorbestimmte Bezugsgeschwindigkeit benötigt, und eine Abweichung der Bandspannung von ihrem Sollwert während der Beschleunigungsperiode gemessen. Bandspannungs- Istwerte werden zu vorbestimmten Zeitintervallen abgetastet und im Speicher zusammen mit dem Wert der gemessenen Beschleunigungsperiode gespeichert. Insbesondere wird unbedingt die Bandspannungsabweichung gemessen, da diese in Verbindung mit einer Beschädigung des Bandes sehr wichtig ist. Der Inhalt von Schritt F 2 wird im einzelnen unter Bezugnahme auf die Schritte F 30-F 40 von Fig. 3 erläutert.

Nach Beendigung des Prozesses von Schritt F 2 folgt Schritt F 3. Dabei wird geprüft und entschieden, ob die Bandspannung einen vorbestimmten zulässigen Grenzwert, der auf den gespeicherten Bandspannungswerten von Schritt F 2 basiert, überschreitet. Wenn die Bandspannung innerhalb des zulässigen Werts liegt, wird die anschließende Korrekturoperation nicht ausgeführt. Wenn die Bandspannung den zulässigen Wert überschreitet, folgt Schritt F 4. Der Inhalt von Schritt F 3 wird in Verbindung mit den Schritten F 80 und F 90 in Fig. 3 im einzelnen erläutert.

In Schritt F 4 werden Beschleunigungsfehler der jeweiligen Spulenantriebssysteme und ihre Korrekturwerte unter Anwendung der in Schritt F 2 erhaltenen Meßwerte errechnet. Wenn das Band dann transportiert wird, werden diese Korrekturwerte aktualisiert, so daß die Antriebsströme, die den jeweiligen Motoren zuzuführen sind, auf der Basis der Korrekturwerte korrigiert werden können. Der Inhalt von Schritt F 4 wird in Verbindung mit den Schritten F 95-F 120 in Fig. 3 im einzelnen erläutert.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 wird nun der Operationsablauf im digitalen Steuerteil 54 von Fig. 1 erläutert.

Zuerst wird der Prozeß von Schritt F 10 in Fig. 3 ausgeführt. In Schritt F 10 setzt die Betriebseinheit 34 C _a = 1,0 in das Register 36 und C _b = 1,0 in das Register 37. Im nächsten Schritt F 20 errechnet die Betriebseinheit 34 Radien R ₁ und R ₂ der Spulen 6 und 7 und speichert diese. Diese Radien können zwar mit irgendeinem Algorithmus erhalten werden, sie werden jedoch bei diesem Beispiel wie folgt errechnet. Da die Länge des Bandes, die von der Aufwickelspule 6 je Umdrehung aufgewickelt wird, gleich der von der Abwickelspule 7 abgegebenen Bandlänge ist, wird die folgende Gleichung (1) erfüllt. Da sich ferner die Bandlänge nicht ändert, ist die Summe der auf die Auf- und die Abwickelspule gewickelten Bandlängen konstant, so daß die Gleichung (2) erfüllt wird.

π (R₁² - R₀²) + π (R₂² - R₀²) = LT (2)

mit

R ₁: Radius der Spule 6,
R ₂: Radius der Spule 7,
n ₂: Zählwert (20) des Impulszählers 19,
N: Anzahl Impulse je Umdrehung des Feintachometers 21,
R ₀: Radius jeder Spule ohne Bandbewicklung,
L: Bandlänge,
T: Banddicke.

Durch Auflösen der beiden Gleichungen (1) und (2) kann der Radius jeder Spule entsprechend der Gleichung (3) bestimmt werden, wobei der Zählwert n ₂ (20) als eine Variable verwendet wird.

Die Betriebseinheit 34 errechnet den Radius jeder Spule durch Berechnen der Gleichung (3). Dieser Rechenvorgang wird jedesmal durchgeführt, wenn der neue Zählwert n ₂ durch den Eingangsport 30 eingegeben wird. Die Konstanten R ₀, L, T und N, die für diese Rechnung erforderlich sind (und zwar als Teil der Daten im mechanischen Vorrichtungsabschnitt), wurden bereits vorher in dem internen Speicher gespeichert.

Im anschließenden Schritt F 30 werden unter Anwendung der durch den Rechenvorgang erhaltenen Radien R ₁ und R ₂ Geschwindigkeitssteuerungs- Verstärkungswerte G ₁ und G ₂ zur Anwendung bei der Berechnung der den jeweiligen Motoren zuzuführenden Antriebsströme, Bandspannungs-Stromführungsgrößen i _t1 und i _t2 sowie ein Sollzählwert n _ref entsprechend der Winkelgeschwindigkeit, die zum Einstellen der Bandgeschwindigkeit auf eine Sollgeschwindigkeit V ₀ notwendig ist, errechnet. Dann werden die resultierenden Werte in die Register gesetzt, und zwar wird G ₁ in das Register 35, G ₂ in das Register 42, i _t1 in das Register 38, i _t2 in das Register 40 und -n _ref in das Register 43 gesetzt. Die jeweiligen Parameter dieses Ausführungsbeispiels werden wie folgt erhalten.

Zuerst werden die Steuerungsverstärkungswerte, die in die Register 35 und 42 gesetzt werden, aus den Gleichungen (4) und (5) abgeleitet:

mit

G ₁: Geschwindigkeitssteuerungs-Korrekturverstärkung des Motors 8,
G ₂: Geschwindigkeitssteuerungs-Korrekturverstärkung des Motors 9,
C ₀: eine Konstante, die in Abhängigkeit von den Charakteristiken des Steuerverhaltens des Systems bestimmt ist,
K _T: Motordrehmoment-Konstante,
J ₁: Trägheit der unbewickelten Aufwickelspule,
J ₂: Trägheit der unbewickelten Abwickelspule,
α: Konstante des Magnetbands.

Die Betriebseinheit 34 berechnet G ₁ und G ₂ aus den Gleichungen (4) und (5) unter Anwendung von C ₀, K _T, J ₁, J ₂, α und R ₀ aus den Vorrichtungsteil-Daten, die vorher im Speicher gespeichert wurden, und unter Anwendung der Daten der im Speicher gespeicherten Spulenradien R ₁ und R ₂. Die Betriebseinheit 34 überträgt die Resultate dann in die Register 35 und 42. Diese Werte werden jedesmal aktualisiert, wenn die Spulenradien R ₁ und R ₂ in die Betriebseinheit neu eingeschrieben werden.

Die in die Register 38 und 40 gesetzten Steuerkonstanten werden dann aus den Gleichungen (6) und (7) erhalten:

mit

i _t1: Stromführungsgröße zum Motor 8 zur Erzeugung von f _ref,
i _t2: Stromführungsgröße zum Motor 9 zur Erzeugung von f _ref,
f _ref: Soll-Bandspannung,
F: Reibungskraft (das Vorzeichen ändert sich je nach der Laufrichtung).

Die einen Speicher enthaltende Betriebseinheit 34 berechnet i _t1 und i _t2 aus den Gleichungen (6) und (7) unter Anwendung von K _T, f _ref und F der Vorrichtungsteil-Daten, die vorher im Speicher gespeichert wurden, und der im Speicher gespeicherten Daten hinsichtlich der Spulenradien R ₁ und R ₂ und überträgt die Resultate in die Register 38 bzw. 40. Diese Werte werden jedesmal aktualisiert, wenn die Spulenradien R ₁ und R ₂ im Speicher der Betriebseinheit neu geschrieben werden.

Der in das Register 43 zu setzende Wert von -n _ref wird aus der folgenden Gleichung (8) abgeleitet:

mit

n _ref: Anzahl Taktimpulse innerhalb der Impulsperiode des Tachometers 21 im Fall des Radius R ₂ (der Wert entspricht der Winkelgeschwindigkeit, die zum Einstellen der Bandgeschwindigkeit auf einen Sollwert V ₀ erforderlich ist),
V ₀: Soll-Bandgeschwindigkeit,
t _d: Periode des Taktimpulses.

Die Betriebseinheit 34 errechnet n _ref aus der Gleichung (8) und addiert das negative Vorzeichen zu dem Resultat und setzt dieses in das Register 43. Dieser Rechenvorgang wird jedesmal durchgeführt, wenn der Radius R ₂ aktualisiert wird.

Im folgenden Schritt F 40 folgt bei Erzeugung eines Bandtransport- Startbefehls der Schritt F 50.

In Schritt F 50 werden Führungsgrößen i ₁ und i ₂ der den jeweiligen Motoren zuzuführenden Antriebsströme errechnet und durch die entsprechenden Ausgangsports 52 und 53 ausgegeben. Der Rechenvorgang wird wie folgt durchgeführt:

i ₁ = G ₁ · C _a(n ₁ - n _ref) + i _t1 (9)

i ₂ = G ₂ · C _b(n ₁ - n _ref) + i _t2 (10)

Da C _a = C _b = 1,0 (vgl. Schritt F 10), werden jedoch in diesem Stadium C _a und C _b nicht korrigiert.

Durch Erzeugung der Führungsgrößen i ₁ und i ₂ der den Motoren zuzuführenden Antriebsströme werden die entsprechenden Spulen angetrieben. In diesem Stadium mißt der digitale Steuerteil 54 eine Periode t _a vom Stoppzustand des Bands bis zum Erreichen einer vorbestimmten Bezugsgeschwindigkeit V _s (≦ V ₀) und eine mittlere Bandspannungsabweichung f _av des Bandes innerhalb dieser Periode. D. h., t _a und f _av werden mit der folgenden Methode bestimmt. Zuerst wird das Verfahren zum Erhalt der Periode t _a von der Betätigung des Bandes bis zum Erreichen der Bezugsgeschwindigkeit V _s erläutert. Da der die Bandgeschwindigkeit bezeichnende Zählwert n ₁ in die Betriebseinheit 34 eingegeben ist, wird der Zählwert n ₁ mit einem Zählwert n _s verglichen, der der vorher gespeicherten Bezugsgeschwindigkeit V _s entspricht, und der Zeitraum, bis der Wert von n ₁ kleiner oder gleich dem Wert von n _s (also n ₁ ≦ n _s) wird, wird durch Anwendung des internen Taktgebers bestimmt. Die resultierende gemessene Periode ist t _a. Die mittlere Bandspannungsabweichung f _av kann erhalten werden unter Anwendung eines Ist-Bandspannungswerts f _d, der in die Betriebseinheit 34 eingegeben wird. Fig. 4 zeigt einen Erfassungszustand in diesem Fall. Da die Soll-Bandspannung f _ref vorher bekannt ist (im Speicher gespeichert ist), wird der Wert von f _ref von dem Ist- Spannungswert f _di, der zu jedem Abtastzeitpunkt eingegeben wird, subtrahiert, und die resultierenden Werte werden addiert. Dann wird durch Division des Additionswerts durch die Anzahl k von Abtastwerten die mittlere Bandspannungsabweichung f _av erhalten. Nachdem der digitale Steuerteil 54 die Meßwerte t _a und f _av im Speicher gespeichert und den Prozeß von Schritt F 60 ausgeführt hat, geht er zu Schritt 70 weiter und unterbricht den Bandtransport.

Auf der Grundlage der folgenden theoretischen Überlegung können ein relativer Beschleunigungsfehler der jeweiligen Spulenantriebssysteme aus f _av und ein Beschleunigungsfehler des Abwickelspulen-Antriebssystems aus t _a abgeleitet werden.

Ist-Beschleunigungen ₁ und ₂, die im Aufwickel- und im Abwickelspulensystem auftreten, können wie folgt ausgedrückt werden:

mit

K ₀: Soll-Beschleunigung,
β ₁: Beschleunigungsfehler-Koeffizient des Aufwickelspulen-Antriebssystems,
β ₂: Beschleunigungsfehler-Koeffizient des Abwickelspulen-Antriebssystems.

Die Bandspannungsabweichung f _s, die erzeugt wird, wenn die Spulen 6 und 7 mit den Beschleunigungen ₁ und ₂ umlaufen, wird aus der nachstehenden Gleichung (13) abgeleitet:

mit
t: Zeitraum nach dem Start der Beschleunigung,
K _s: Federkonstanten des Bandes.

Die Koeffizienten β ₁ und β ₂ in Gleichung (12) sind die Werte, die durch Summieren der charakteristischen Fehler der jeweiligen Spulenantriebssysteme und lineare Approximierung derselben als Beschleunigungsfehler erhalten werden. Die Gleichung (14) wird aus den Gleichungen (12) und (13) erhalten:

Aus der Gleichung (14) kann der relative Beschleunigungsfehler β ₁ - β ₂ der jeweiligen Spulenantriebssysteme durch Messen der Bandspannungsabweichung f _s erhalten werden. Da jedoch die Bandspannungsabweichung f _s Störungen wie etwa Meßfehler und Schwingungen des Vorrichtungsteils u. dgl. enthält, ist die Zuverlässigkeit der Information gering. Daher wird der Mittelwert f _av der Bandspannungsabweichung f _s verwendet.

Als nächstes folgt die Gleichung (15) als die Beziehung zwischen der Zeit t _s (= V ₀/K ₀), bis die Bandgeschwindigkeit die Bezugsgeschwindigkeit V _s durch Beschleunigung des Bandes mit der Soll-Beschleunigung K ₀ erreicht, und der Zeit t _a, zu der die Bandgeschwindigkeit tatsächlich den Wert V _s erreicht.

K ₀ β ₂ t _a = V _s = K ₀ t _s (15)

Aus der Gleichung (15) ergibt sich β ₂ als

Durch Messen der Periode t _a kann aus der Gleichung (16) der Beschleunigungsfehler des Abwickelspulen-Antriebssystems abgeleitet werden.

In Schritt F 80 entscheidet der digitale Steuerteil 54, ob die mittlere Bandspannungsabweichung f _av den Grenzwert (zulässigen Wert) übersteigt. Wenn sie den zulässigen Wert übersteigt, folgt Schritt F 95. In Schritt F 95 korrigiert die Betriebseinheit 34 den relativen Beschleunigungsfehler zwischen den Spulenantriebssystemen, wie nachstehend erläutert wird. Wenn f _av im zulässigen Bereich liegt, folgt Schritt F 80, und es wird geprüft, ob die Periode t _a den zulässigen Wert übersteigt. Wenn t _a den zulässigen Wert übersteigt, folgt Schritt F 120, und die Korrektur wird durchgeführt, so daß die Beschleunigung jedes Spulenantriebssystems mit der Sollbeschleunigung koinzident gemacht wird, wie noch erläutert wird. Wenn t _a im zulässigen Bereich liegt, wird der Korrekturvorgang nicht mehr ausgeführt. Wenn die Abarbeitungsroutine durch die Einmalbetätigung des Bandes zu Schritt F 95 weitergeht, wird der relative Beschleunigungsfehler zwischen den Spulenantriebssystemen unter Anwendung von f _av, das bereits abgeleitet wurde, errechnet. Dieser Rechenvorgang wird auf der Basis von Gleichung (14) durchgeführt.

Im folgenden Schritt F 100 wird der relative Beschleunigungsfehler β ₁ - β ₂ zwischen den Spulenantriebssystemen auf die Beschleunigungsfehler β ₁ und β ₂ der jeweiligen Spulenantriebssysteme eingestellt. Dabei gibt es zwei Formate, und der Inhalt des einen Formats wird in Verbindung mit den Schritten F 101-F 105 von Fig. 5a im einzelnen erläutert. Der Inhalt des anderen Formats wird im einzelnen in Verbindung mit den Schritten F 101-F 109 von Fig. 5b erläutert.

In Schritt F 101 von Fig. 5a wird auf die Bandvorschubrichtung, die vorher eingestellt wurde, Bezug genommen, und zwar, weil das Vorzeichen des Werts f _av in Abhängigkeit von der Bandvorschubrichtung umgekehrt wird. In den Schritten F 101-F 103 wird die Beziehung zwischen dem relativen Beschleunigungsfehler β ₁ - β ₂ der Gleichung (14) und f _av korrigiert. Wenn das Band von der Spule 7 auf die Spule 6 läuft, ist die Bandvorschubrichtung F, so daß Schritt F 102 folgt und das Vorzeichen der Gleichung (14) sich nicht ändert. Wenn das Band in Gegenrichtung läuft, folgt Schritt F 103, und das Vorzeichen der Gleichung (14) wird umgekehrt. In den Schritten F 104 und F 105 werden die Rechenvorgänge ausgeführt durch Setzen von β ₂ = 1, und der relative Beschleunigungsfehler β ₁ - β ₂ wird insgesamt auf β ₁ eingestellt. Andererseits werden in den Schritten F 101-F 103 von Fig. 5b die gleichen Vorgänge wie in Fig. 5a ausgeführt. In den Schritten F 106 und F 107 wird auf das Vorzeichen von f _av Bezug genommen, und bei f _av ≦λτ 0 bei Bandlaufrichtung F und f _av ≦ωτ 0 bei Bandlaufrichtung B, so ist β ₁ ≦λτ β ₂. Daher werden die Rechenvorgänge ausgeführt durch Setzen von β ₂ = 1, und der relative Beschleunigungsfehler β ₁ - β ₂ wird auf β ₁ gesetzt, das einen größeren Beschleunigungsfehler hat.

In den übrigen Fällen gilt β ₂ ≦λτ β ₁, und die Rechenvorgänge werden durchgeführt durch Setzen von β ₁ = 1, und der relative Beschleunigungsfehler β ₁ - β ₂ wird auf β ₂ gesetzt, das einen größeren Beschleunigungsfehler hat.

Nach Beendigung des Prozesses von Schritt F 100 folgt Schritt F 110. Dabei werden die Korrekturwerte der jeweiligen Spulenantriebssysteme abgeleitet unter Anwendung des Beschleunigungsfehlers, und die Korrekturwerte werden gespeichert. Bei dieser Ausführungsform werden in die Register 36 bzw. 37 die reziproken Zahlen C _a (= 1/β ₁) bzw. C _b (= 1/β ₂) von β ₁ und b ₂ gesetzt. In Schritt F 40 werden die Führungsgrößen i ₁ und i ₂ der Antriebsströme der jeweiligen Spulenmotoren nach der Korrektur unter Anwendung dieser gesetzten Parameter errechnet. Das Band wird tatsächlich auf der Basis der resultierenden Führungsgrößen i ₁ und i ₂ betätigt. Die auf diese Weise erhaltenen Führungsgrößen der Antriebsströme dienen dazu, diese Antriebsströme auf der Grundlage von Änderungen der Charakteristiken der tatsächlichen Spulenantriebssysteme zu korrigieren, und dabei wird eine nahezu optimale Korrektur erreicht. Daher wird in diesem Stadium die Bandspannung auf einen Wert nahe einem Sollwert geregelt.

Dann führt der digitale Steuerteil 54 die zweite Betätigung des Bands mittels der neuen Korrekturwerte aus. Bei der zweiten Bandbetätigung wird die Bandspannungsabweichung von dem Korrekturwert C _a auf einen kleinen Wert geregelt. Somit folgt Schritt F 90 auf Schritt F 80. Wenn die Periode t _a den zulässigen Wert übersteigt, wird Schritt F 120 ausgeführt. In Schritt F 120 wird der Beschleunigungsfehler β ₂ des Abwickelspulen- Antriebssystems aus der Periode t _a auf der Grundlage der Gleichung (16) berechnet. Der Korrekturwert C _b wird aus dem Beschleunigungsfehler β ₂ abgeleitet und gespeichert. Bei dieser Ausführungsform, bei der Schritt F 100 von Fig. 3 in Fig. 5a ausgeführt wird, wird in das Register 37 die reziproke Zahl von β ₂ entsprechend C _b (= 1/β ₂) gesetzt. Bei der Ausführungsform von Fig. 5b dagegen wird das Produkt des im Register 37 gespeicherten Werts und der reziproken Zahl von β ₂ auf C _b gesetzt. Im nächsten Schritt F 40 wird das Band mit dem neuen Korrekturwert betätigt. In dieser Phase wird die Beschleunigungscharakteristik auf einen Wert nahe einem Sollwert geregelt.

Das Resultat der tatsächlichen Betätigung nach der Korrektur wird in Schritten F 80 und F 90 überwacht. Wenn die Korrektur unzureichend ist, werden auch in diesem Stadium die Prozesse der Schritte F 95-F 120 und der Schritte F 40 und F 50 auf der Grundlage der Resultate weiter durchgeführt.

Das Ausführungsbeispiel weist das Merkmal auf, daß bei dem Prozeß zwei Parameter t _a und f _a in zwei Schritten erfaßt werden, um die charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme zu extrahieren. Da die Bandgeschwindigkeit und die Bandspannung die zueinander in Beziehung stehenden Charakteristiken sind, werden sie insbesondere dann, wenn ihre Fehler groß sind, gegenseitig nachteilig beeinflußt, so daß sich die Erfassungsgenauigkeit von t _a und f _a verschlechtert. Bei der Ausführungsform wird daher versucht, eine solche Verschlechterung zu vermeiden. Diese Ausführungsform bietet die Vorteile, daß, da die charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme in zwei Schritten extrahiert werden, die Erfassungsgenauigkeit dieser Fehler verbessert wird und die Fehler besser korrigiert werden können.

Wenn bei der vorstehenden Ausführungsform die Prozesse von Fig. 5b in Schritt F 100 in Fig. 3 durchgeführt werden, wird der größere Beschleunigungsfehler gewählt, und der Korrekturwert wird in jedem der Spulenantriebssysteme berechnet. Somit werden beide den Motoren zuzuführenden Antriebsströme in Richtung auf eine Verringerung korrigiert. Bei dem Vorgang der Korrektur der infolge von Änderungen der Charakteristiken auftretenden Fehler bietet sich somit der Vorteil, daß es möglich ist, Erscheinungen wie die Zuführung eines Überstroms zu nur einem der Motoren u. dgl. zu unterbinden.

Das Ablaufdiagramm von Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform. Da das Blockschaltbild hierfür ähnlich Fig. 1 ist, wird es weder gezeigt noch erläutert. Da in Fig. 6 die Operationen der Schritte F 10-F 80 ähnlich denen von Fig. 3 sind, entfällt eine Beschreibung. Wenn in Schritt F 80 die mittlere Bandspannungsabweichung f _av den zulässigen Wert übersteigt, folgt Schritt F 90. Dann werden die Prozesse der Schritte F 90 und F 100 ausgeführt. Nach Beendigung dieser Prozesse werden beim nächsten Bandtransport die Führungsgrößen i ₁ und i ₂ der Antriebsströme, die in Schritt F 50 korrigiert wurden, unter Anwendung der durch diese Prozesse abgeleiteten Korrekturwerte C _a und C _b errechnet, wodurch die Motoren zum Antreiben der Spulen angesteuert werden. Somit kann die an das Band anzulegende Spannungsabweichung innerhalb eines zulässigen Werts geregelt werden. Bei der Ausführungsform von Fig. 6 werden die Korrekturwerte C _a und C _b sämtlich aus f _av und t _a errechnet. Nur in diesem Punkt liegt die Abweichung gegenüber Fig. 3.

Fig. 7 ist ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform. Fig. 8 ist das Ablaufdiagramm hierfür; Fig. 7 ist nahezu gleich wie Fig. 1.

Fig. 7 unterscheidet sich von der Einrichtung nach Fig. 1 in folgenden Punkten: Der Tachometer 17 ist so modifiziert, daß er sowohl Feinimpulse 69 als auch die Impulse C (18) erfassen kann. Die Feinimpulse des Tachometers 17 werden einem Periodenzähler 70 zugeführt. Dieser empfängt die Taktsignale (24) und zählt die Periode der Feinimpulse 69 und liefert einen Zählwert n ₃ (71) an einen Eingangsport 72 des digitalen Steuerteils 54. Die Betriebseinheit 34 mit dem Speicher empfängt den Zählwert n ₃, der vom Eingangsport 72 übertragen wird. Im übrigen entspricht diese Einrichtung derjenigen von Fig. 1.

Fig. 7 unterscheidet sich von Fig. 1 ferner dadurch, daß zur Extraktion der charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme Parameter t _a1 und t _a verwendet werden. Das Ablaufdiagramm von Fig. 8 zeigt die Vorgänge zur Bestimmung der Korrekturwerte bei dieser Ausführungsform. Dabei sind die Vorgänge bis zur Betätigung des Bandes die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform (Fig. 3), und ihre Beschreibung entfällt somit.

Nach der Betätigung des Bandes erfaßt der digitale Steuerteil 54 zwei Parameter t _a1 und t _a in Schritt F 91und bestimmt die Verstärkungswerte C _a und C _b zur Korrektur des Ansprechverhaltens im Übergangszustand der charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme. Da der Parameter t _a bei dieser Ausführungsform dem Parameter t _a der Ausführungsform von Fig. 1 entspricht, entfällt seine Beschreibung. Der neue Parameter t _a1 entspricht der Periode, die erforderlich ist, bis die aufwickelspulenseitige Bandgeschwindigkeit die Bezugsgeschwindigkeit V _s erreicht. Der Parameter t _a1 erfüllt die Bedingung der folgenden Gleichung (17), und der Fehlerkoeffizient β ₁ des Aufwickelspulen- Antriebssystems kann erfaßt werden.

K ₀ β ₁ t _a1 = V _s (= K ₀ t _s)

Daher gilt:

mit

β ₁: Fehlerkoeffizient auf der Seite der Aufwickelspule,
K ₀: vorgegebene Beschleunigung,
t _a1: gemessene Beschleunigungsperiode.

Andererseits kann der Fehlerkoeffizient β ₂ des Abwickelspulen- Antriebssystems aus der Gleichung (16) bestimmt werden. Daher können t _a1 und t _a als Parameter zur Extraktion der charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme gewählt werden. Eine in der Praxis anwendbare Methode zur Erfassung der beiden Parameter t _a1 und t _a wird nachstehend im einzelnen erläutert. Dabei entspricht jedoch die Methode zur Erfassung von t _a derjenigen des ersten Ausführungsbeispiels, sie wird daher nicht erläutert. Der die Bandgeschwindigkeit auf der Aufwickelspulenseite bezeichnende Zählwert n ₃ wird der den Speicher enthaltenden Betriebseinheit 34 über den Eingangsport 72 zugeführt. Die Betriebseinheit 34 vergleicht einen Zählwert n _s1, der bereits vorher in den Speicher gesetzt wurde, mit n ₃ und bestimmt die Zeit, zu der n ₃ ≦n _s1 erhalten wird, als Anzahl Takte unter Anwendung der Taktimpulse (24). n _s1 wird durch die folgende Gleichung berechnet und in den Speicher eingegeben:

Die Betriebseinheit 34 berechnet und bestimmt die Verstärkungswerte C _a und C _b zur Korrektur des Ansprechverhaltens im Übergangszustand der charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme unter Verwendung der erfaßten Parameter t _a1 und t _a2. Die festgelegten Korrekturwerte C _a und C _b werden in die Register 36 bzw. 37 gesetzt. Ein Korrekturwert i _tc zur Korrektur des Ansprechverhaltens im stationären Zustand in den charakteristischen Fehlern der Spulenantriebssysteme wird ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform bestimmt und daher nicht erläutert. Auf diese Weise werden zwei Arten von Korrekturwerten zur Korrektur der charakteristischen Werte der Spulenantriebssysteme festgelegt. Die Betriebseinheit 34 betätigt das Band wiederum mit den neuen Korrekturwerten und prüft dabei, ob die Anpassungskorrektur richtig ausgeführt wurde. Die anschließenden Prozesse sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform (Fig. 1) und werden daher nicht erläutert.

Bei dieser Ausführungsform werden die charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme aus dem Tachometer der Motorwelle erfaßt und abgeleitet, so daß die Wahrscheinlichkeit der Beeinflussung dieses Verfahrens durch die Schwingungen des Vorrichtungsteils u. dgl. geringer und die Erfassungsgenauigkeit hoch ist. Die richtigen Korrekturwerte können also festgelegt werden, und ferner kann die Korrektur durch eine Einmalbetätigung des Bandes durchgeführt werden.

Bei der Erfindung werden also richtige Antriebs-Führungsgrößen zur Korrektur der charakteristischen Fehler der Spulenantriebssysteme abgeleitet und damit das Band angetrieben. Somit kann ein stabiler Bandtransport innerhalb kurzer Zeit erreicht werden.

Claims

1. Bandtransporteinrichtung, bei der zwei Spulen (6 und 7) zum Transport eines Bandes zwischen diesen und zwei Motoren (8, 9) zum Antreiben der Spulen, Elemente (10, 11), die eine Zugspannung messen, mit der das Band (1) beim Transport zwischen den Spulen beaufschlagt wird und zur Erfassung einer Spannungsabweichung (f _S) von einer Soll- Bandspannung, Elemente zur Berechnung von Steuerwerte der Motorantriebsströmen, die zum Antrieb der jeweiligen Motoren verwendet werden und auf vorbestimmten Operationsfaktoren basieren, Elemente zum Korrigieren der Steuerwerte der Motorantriebsströme, dahingehend, daß die Spannungsabweichung reduziert wird und Elemente zum Antreiben der Motoren mit den zu den korrigierten Steuerwerten zugehörigen Antriebsströmen vorgesehen sind, gekennzeichnet durch

- Organe (34; F 4) zur Korrektur mindestens einer der vorbestimmten Operationsfaktoren (C _a, C _b) auf der Grundlage der Werte der Spannungsabweichung (f _S), die während dem vorausgehenden Transport des Bandes (1) zwischen den Spulen (6, 7) erhalten werden.

2. Bandtransporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte der Spannungsabweichung (f _S) während Beschleunigungs- oder Verzögerungsphasen des Transportes des Bandes zwischen den Spulen (6, 7) erhalten werden.

3. Bandtransporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Operationsfaktoren auf der Grundlage eines Mittels der Werte der Spannungsabweichung, die während der Beschleunigung des Bandtransportes erhalten werden, korrigiert ist.

4. Bandtransporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch

- Elemente (F 60) zur Berechnung eines Beschleunigungsintervalls (t _a), das benötigt wird, um das Band ausgehend vom Ruhezustand auf eine vorbestimmte Bezugsgeschwindigkeit (V _S) zu bringen, und
- Elemente zur Berechnung einer mittleren Spannungsabweichung (f _av), die ein Mittel der Spannungsabweichungen darstellt, die während des Beschleunigungsintervalls (t _a) erhalten werden.

5. Bandtransporteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektur mindestens eines Operationsfaktors ausgeführt wird, wenn die mittlere Spannungsabweichung einen vorbestimmten zulässigen Grenzwert überschreitet.