DE3712002C2 - Anordnung zur Regelung der Bewegung eines Bandführungselementes einer Bandtransportmaschine auf einer vorgegebenen Bahn - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Regelung der Bewegung eines Bandführungselementes einer Bandtransportmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Magnetbandkassetten mit zwei in der gleichen Ebene und auf parallelen Achsen liegenden Bandspulen wie sie z. B. aus DE 33 39 307-A bekannt sind, sind für die Verpackung, Versendung und Aufbewahrung von Band zweckmäßig. Die Kassette kann gewöhnlich in eine Hebe-/Senkeinrichtung einer Betriebsvorrichtung, beispielsweise eines Bandtransportgerätes eingebracht werden, welche die Kassette absenkt, um das darin befindliche Band in der Transportvorrichtung automatisch für ein Spielen zu "fädeln". Nach dem Spielen muß das Band "entfädelt" werden, um es für die Entnahme der Kassette aus der Bandtransportvorrichtung in die Kassette zurückzuführen.

Bei Bewegung von Bandtransportelementen, beispielsweise der Hebe-/Senkeinrichtung sowie Bandführungen und Bandantriebe, welche das Band führen, ist es sehr zweckmäßig, die Bewegungszeit des Elementes so klein wie möglich zu halten, damit das Band so schnell wie möglich eingebracht und entnommen werden kann. Konventionelle Einrichtungen bewegen in einfacher Weise die Elemente, bis sie mit einem mechanischen Anschlag in Kontakt kommen. Eine abgeschlossene Bewegung wird durch Betätigung von Grenzschaltern erfaßt. Werden derartige Elemente mit hoher Geschwindigkeit bewegt, so entsteht eine beträchtliche Aufschlagkraft, wenn der Endanschlag erreicht wird. Dies wird insbesondere beim Fädelvorgang bedeutungsvoll, bei dem eine Bandführung das Band für das Spielen bewegt. Bandtransportvorrichtungen enthalten weiterhin einen Bandspann-Fühlerarm, welcher in einem die Bandspannung anzeigenden Bewegungsbereich schwingen kann. Eine Zuführungsspule wird idealerweise so gesteuert, daß sie das Band mit einer die Bandspannung auf einem gewünschten Wert haltenden Geschwindigkeit liefert. Wird das Band zu hoch beschleunigt, bevor die Zuführungsspule ausreichend Band abgeben kann, so schwingt der Spannarm in eine Grenzstellung, wodurch das Band gedehnt wird und sogar reissen kann. Erreicht die Bandführung eine hohe Geschwindigkeit, so erreicht die Zuführungsspule eine Betriebsgeschwindigkeit, welche während der Bewegung des Elementes die gewünschte Bandspannung realisiert. Derartige Systeme besitzen jedoch keine unbegrenzte Ansprechbandbreite und können auch Geschwindigkeitsänderungen nicht sofort justieren. Wird der Endanschlag plötzlich erreicht, so gibt die Zuführungsspule überschüssiges Band ab, wodurch eine plötzliche Abnahme des Bandspannungsbetrages entsteht. Im Band ergibt sich daher ein Durchgang, wobei der Spannarm eine Maximalstellung einnimmt, über die hinaus er überschüssiges Band nicht justieren kann. Das sich daraus ergebende unkontrollierte Verheddern des Bandes innerhalb der Bandtransportvorrichtung kann zu einer beträchtlichen Bandzerstörung führen. Anordnungen zur Regelung der Bewegung von Bandtransportelementen unterliegen sich konstant ändernden Betriebsbedingungen. Beispielsweise kann bei einer Regelschaltung Rauschen und eine Drift der Bauelementewerte auftreten. Weiterhin können Änderungen der mechanischen Funktion der Einrichtungen, beispielsweise Änderungen der Reibung zwischen sich bewegenden Teilen auftreten. Diese Änderungen führen zu fehlerhaften Ablesungen und sich ändernden Betriebseigenschaften, wodurch sich die detektierte Information von der tatsächlichen Information unterscheidet.

Aus JP 60-167156-A ist es für eine Bandtransporteinrichtung bekannt, die Geschwindigkeit des beim Fädeln das Band aus der Kassette ziehenden Spannarms in einem festgelegten Abstand zu der gewünschten Stillstandsposition zu verringern. In dem festgelegten Abstand spricht ein Schalter auf den sich vor­ beibewegenden Spannarm an und schaltet den Geschwindigkeits­ steuerkreis auf die niedrigere Geschwindigkeit um.

Aus JP 60-26-3364-A ist es bei einer Bandtransporteinrichtung bekannt, ein Bandführungselement auf eine vergleichsweise hohe Geschwindigkeit zu beschleunigen und dann die Geschwindigkeit zum Ende der Bewegung hin wieder zu reduzieren. Am Anfang und am Ende der Bewegung wird die Geschwindigkeit entsprechend vorbestimmten Geschwindigkeitsrampen gesteuert. Bei den vorstehend erläuterten Bandantriebsanordnungen können Betriebs­ parameterschwankungen die tatsächliche Anhaltestellung beein­ flussen.

Aus "AEG-Mitteilungen" 57 (1967) 5, Seiten 260 bis 264 ist ein Fahrkurvenrechner für einen Aufzug bekannt. Der Fahrkurven­ rechner soll für die Insassen des Aufzugs möglichst ruckfreie Beschleunigung und ruckfreies Abbremsen sicherstellen. Hierzu wird die Fahrgeschwindigkeit bei Annäherung an das Ziel bis auf eine Restgeschwindigkeit verringert. Maßnahmen, die es erlauben würden, bezogen auf einen mechanischen Endanschlag die Ab­ bremsphase der Bewegung selbsttätig zu korrigieren, sind nicht vorgesehen.

Aus "Technische Rundschau", Nr. 25, 7.6.1963, Seiten 11 und 13 ist es bei der automatischen Koordinatensteuerung einer Werkzeugmaschine bekannt, mit gestuften Geschwindigkeiten in eine Endstellung einzufahren. Auch hier wird jedoch nicht gegen einen mechanischen Endanschlag gefahren.

Schließlich ist aus DE 32 26 362-C2 ein Verfahren zum Abbremsen einer Reibschweißmaschine in einer vorbestimmten Winkelposition nach dem Schweißen bekannt. Hierbei wird anhand mehrerer Versuche eine Sollwertkurve des Bremswegs beim Reibschweißvor­ gang ermittelt, und abhängig von der ermittelten Sollwertkurve werden nachfolgend während des Schweißbetriebs Vorlaufwinkel berücksichtigt, um die Reibschweißung in einer gewünschten Winkellage der verschweißten Komponenten zueinander zu beenden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung anzugeben, die es ermöglicht, ein Bandführungselement einer Bandtransportmaschine mit geregelter Bandspannung in vergleichsweise kurzer Zeit längs einer begrenzten Bahn zu bewegen, ohne daß unerwünscht große Bandspannungsänderungen auftreten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Anordnung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß werden Bandführungselemente geregelt auf definierten Wegen geführt, um eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit auf dem größten Teil des Weges sowie eine geregelte Beschleunigung und Abbremsung in den Endbereichen des Weges realisiert. Das Bandführungselemente wird längs eines definierten Weges mit einer hohen ersten vorgewählten Geschwindigkeit auf eine End- bzw. Anhaltestellung hin bewegt. Die Geschwindigkeit des Elementes wird sodann zur Endstellung hin reduziert, bis eine kleinere zweite Geschwindigkeit (Kontaktgeschwindigkeit) erreicht ist, bevor das Element die Endstellung erreicht. Die Stellung des Elementes wird während der Bewegung erfaßt und eine Feststellung dahingehend durchgeführt, ob das Element einen ersten vorgegebenen Abstand (Kontaktabstand) von der erwarteten Endstellung besitzt. Nachdem es den ersten vorgegebenen Abstand erreicht hat, wird die Geschwindigkeit auf die kleinere Geschwindigkeit reduziert. Ist die Endstellung erreicht, so wird das Element gestoppt.

Die erfindungsgemäße Anordnung erlaubt eine Anpassung an sich ändernde Betriebsbedingungen. Speziell wird das sich bewegende Element so betätigt, daß es sich nicht für eine zu lange Zeitperiode mit der höheren Geschwindigkeit bewegt und auch nicht zu schnell auf die kleinere Geschwindigkeit abgebremst wird. In diesem Zusammenhang wird die Geschwindigkeit des Elementes von der höheren Geschwindigkeit nach Erreichen eines zweiten vorgegebenen Abstandes (Profilabstand) von der Endstellung, welcher größer als der erste vorgegebene Abstand ist, von der höheren Geschwindigkeit aus reduziert. Die Geschwindigkeit wird dann vorzugsweise mit einer festen Rate auf die zweite Geschwindigkeit reduziert. Die Geschwindigkeit wird auf der kleineren Geschwindigkeit gehalten, nachdem diese erreicht ist, oder wenn dies nicht zeitrichtig der Fall ist, wenn der erste vorgegebene Abstand von der Endstellung erreicht ist. Es werden dabei Differenzen, welche zwischen der Stellung, bei der die kleinere Geschwindigkeit erreicht wird, und der Stellung des Beginns des ersten vorgegebenen Abstandes von der Endstellung vorhanden sind, festgestellt. Der zweite vorgegebene Abstand wird dann so geändert, daß die Differenz reduziert wird. Die Änderung der Differenz wird dabei vorzugsweise so klein gemacht, daß das System nicht in einem ungebräuchlichen Bewegungsbetrieb überreagiert.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfaßt die Anordnung eine Einrichtung, die das Element längs des definierten Weges zur Endstellung hin als Funktion eines Regelsignals bewegt. Weiterhin ist eine Schaltung zur Erzeugung eines eine gewünschte Bewegungsgeschwindigkeit anzeigenden Referenzsignals vorgesehen, das sich als Funktion der Bewegung des Elementes längs des Weges mit der Stellung des Elementes auf dem Weg ändert. Sowohl von der Bewegung des Elementes längs des Weges als auch vom Referenzsignal wird eine Schaltung zur Erzeugung des Regelsignals für die Bewegung des Elementes mit gewünschten Geschwindigkeiten angesteuert.

Die Anordnung umfaßt zweckmäßigerweise eine Bandspanneinrichtung zur Aufrechterhaltung der Bandspannung in einem vorgegebenen Spannungsbereich. Die für die Bewegung der Bandführung gewählten Geschwindigkeiten und Beschleunigungen sind für die Aufrechterhaltung der Bandspannung im Bandspannungsbereich geeignet.

Erfindungsgemäß wird eine Reihe von Nachteilen bekannter Anordnungen zur Bewegung von Bandtransportelementen vermieden. Speziell bei kommerziellen Anwendungen mit der öfteren Wiederholung des Einbringens, Fädelns, Entfädelns und Entnehmens von Kassetten ist es wichtig, schnell arbeitende Systeme zu realisieren, wobei dennoch die mögliche Zerstörung aufgrund von unkontrollierten Beschleunigungen und Abbremsungen auf ein Minimum reduziert wird. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Anordnung an sich ändernde Betriebsbedingungen angepaßt.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

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

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Bandtransportmechanismus mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Anfangs-Einführungs- und Entnahmestellung;

Fig. 2 eine schematische ebene Ansicht des Mechanismus nach Fig. 1 in einer Zwischenstellung, in der eine vollständige Fädelung stattgefunden hat;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 4 ein der Fig. 3 entsprechendes Blockschaltbild einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung;

Fig. 5 ein Diagramm der Abhängigkeit der Geschwindigkeit von der Stellung eines sich bewegenden Bandtransportelementes gemäß der Erfindung; und

Fig. 6A bis 6B jeweils ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Regelungen zur Realisierung des Geschwindigkeits-Stellungs-Diagramms nach Fig. 5.

Die Fig. 1 und 2, aus denen die Betriebsweise der erfindungsgemäßen Anordnung strukturell ersichtlich ist, zeigen eine Magnetband-Transportmaschine 10 und speziell eine Banddeck-Plattenvorrichtung 12 mit einer eine Anfangseinsetzebene definierten ebenen Platte. Auf dieser Platte ist eine Magnetbandkassette 14 mit einer offenen Seite 16 und einem Paar von Spulen 18 und 20 vorgesehen, auf die die beiden Enden eines Magnetbandes aufgewickelt sind. Ein Bandstück 22a wird mittels Führungen bzw. Halterungszapfen 24, 26 zwischen den Spulen und an der offenen Seite 16 der Kassette gespannt.

Die Kassette 14 wird durch eine nicht dargestellte Einsetzeinrichtung bzw. eine Hub-/Senkeinrichtung in die Plattenvorrichtung 12 eingebracht und gelangt auf einem Weg auf die Platte, der senkrecht zur Plattenvorrichtung 12 und parallel zu den Spulenachsen 28, 30 verläuft. Nach Absenkung der Kassette 14 ragen innere Führungen 32, 34, 36 und 38, welche generell senkrecht auf der ebene der Plattenvorrichtung 12 stehen, in eine durch Seiten 14a einer unteren Seitenwand 14b der Kassette definierte ausgeschnittene Zone. Eine obere Seitenwand 14c der Kassette ist abgesehen von den unteren Ecken weggebrochen dargestellt. Eine Kassette wird durch eine nicht dargestellte Einrichtung in der gezeigten Stellung gehalten, wobei die Spulen 18, 20 an ebenfalls nicht dargestellte Bandspann- und Antriebsmotoren angekoppelt sind.

Die inneren Führungen 32 bis 38 ragen in die Räume zwischen den Spulen 18 und 20 sowie das Bandstück 22a hinein. Weiterhin ragt in diesen Raum ein Bandantrieb 40 großen Durchmessers, welcher axial ebenfalls senkrecht auf der Plattenvorrichtung 12 steht. Weiterhin stehen senkrecht auf der Ebene der Plattenvorrichtung "äußere" Elemente 42, 44, 46, 47, 48, 50, 52, 53 und 54 sowie ein Paar von Längs-Magnetband-Wandler-Lese/Schreibköpfen 56, 58. Der Bandantrieb 40, die Köpfe 56, 58, die Führungen 24, 26 sowie die Elemente 42, 44, 46, 47, 50 und 54 sind schraffiert dargestellt, wodurch angezeigt werden soll, daß sie während des Betriebs der Bandtransportvorrichtung in ihrer Stellung auf der Plattenvorrichtung 12 feststehen, obwohl sie mit Ausnahme der Köpfe auch um ihre eigenen Achsen rotieren können. Die anderen Führungen und Elemente sind beweglich, was im folgenden noch genauer beschrieben wird.

Gemäß den Fig. 1 und 2 besteht der erste für die Bereitstellung des Bandes für den Betrieb durchzuführende Schritt darin, das Band mit dem Bandantrieb und den Wandlerköpfen in Eingriff zu bringen und das Bandspannsystem für den sog. "Längs"-Betrieb in die Ebene der Plattenvorrichtung 12 zu bringen, wobei das Band jedoch noch nicht mit einer Trommel 60 für schraubenförmigen Abtastbetrieb in Eingriff steht. Dieser Schritt erfolgt automatisch mittels eines Reglers 62, welcher als Funktion von durch eine Bedienungsperson eingegebenen Befehlen sowie als Funktion von durch die Elemente der Maschine 10 erzeugten, generell mit 66 bezeichneten Status- und Zustandssignalen generell mit 64 bezeichnete Regelsignale erzeugt, von denen einige speziell für die Erfindung wesentlich sind, wie dies im folgenden noch genauer erläutert wird. Der Regler 62 sowie die Anordnungen zur Erzeugung der Signale 64, 66 können mit Ausnahme der für die Erfindung- wesentlichen Teile an sich bekannter Natur sein und werden daher nicht weiter erläutert.

Bei der ersten Stufe des Fädelvorgangs treten zunächst die beiden Führungen 32, 38, welche auf den Enden von servogeregelten, um Achsen 72, 74 schwingenden Bandspannarmen 68, 70 montiert sind, mit der Innenseite des Bandstücks 22a in Eingriff, um das Band teilweise aus der Kassette heraus und es in einen Weg in Kontakt mit den Elementen 44, 32, 52, 38, 54 zu bringen. Sobald dieser Zustand erreicht ist, macht es der Regler 62 möglich, das weiteres Band aus der Kassette herausgezogen wird, wobei die Bandspannung als Funktion von Signalen von den Armen 68, 70 im gesamten nachfolgenden Fädel- und Spielbetrieb der Maschine geregelt wird. Die Führungen 52, 53, welche auf einer um eine Achse 78 schwingenden Platte 76 montiert sind, schwenken (auf Wegen, die durch von ihnen weg weisende Pfeile angedeutet sind) in eine Innenstellung, wobei sie mit dem Bandstück 22a in Eingriff gelangen und den Bandantrieb 40 umfassen, so daß das Band um einen beträchtlichen Teil von dessen Umfang geführt wird und das gespannte Band in gutem Reibungskontakt mit dem Bandantrieb steht.

Gleichzeitig tritt die auf einem um eine Achse 82 schwingenden Arm 80 montierte Führung 36 mit der Innenseite des Bandstücks 22a in Eingriff und zieht es nach außen um die Führung 50 sowie die Köpfe 56, 58. Das Band kann damit in Längsrichtung betrieben werden, um es so eng wie möglich in einem schraubenförmigen Weg um die Abtasttrommel 60 zu führen, wobei es in beiden Richtungen schnell gespult oder mit normaler oder großer Geschwindigkeit in beiden Richtungen an den Köpfen 56, 58 vorbei geführt werden kann. Dabei erfolgt eine sorgfältige Geschwindigkeitsregelung des Bandantriebs 40 und eine sorgfältige Spannungsregelung durch die Servospannarme 68, 70 über den Regler 62. Wie im folgenden noch genauer beschrieben wird, wird die Fädelplatte 76 erfindungsgemäß betätigt.

Wie Fig. 2 zeigt, kann die schraubenförmige Umschlingungsphase des Fädelvorgangs ohne Unterbrechung durchgeführt werden, selbst wenn das Band schnell gespult oder in Längsrichtung transportiert wird. Um die schraubenförmige Umschlingung des Bandes durchzuführen, ist es lediglich notwendig, die Führungen 34 und 48 längs den Wegen 84, 86 in die dargestellten Endstellungen zu bewegen. Während die Führung 48 ihren Kreis um die Trommel 60 und die Führung 47 beschreibt, bewegt sich die Führung 34 längs ihres Weges 84 von einer Stelle innerhalb der Kassette und auf einem generell geraden Weg für ein in Eingriff treten mit der Innenseite des Bandstücks 22b und sodann in eine Endstellung 88. Die Führung 32 wird von einem Schlitten 90 getragen, welcher sich auf einer in der Plattenvorrichtung 12 vorgesehenen Schiene 12a bewegt. Die Bewegung des Schlittens 90 wird durch eine Seillitze 92 gesteuert, welche um eine Folge von Rollen auf den Schlitten geführt ist und durch eine Antriebsrolle 94 angetrieben wird. Die Führung 48 wird durch ein nicht dargestelltes mechanisches Hebelsystem angetrieben. Die Einrichtung zum Antrieb dieser Führungen auf den verschiedenen Wegen wird durch den Regler 62 über Verbindungen geregelt, deren mechanischer Aufbau an sich bekannt ist und daher im einzelnen nicht beschrieben wird. Das erfindungsgemäße Regelschema zur Bewegung der Führungen auf den definierten Wegen in beiden Richtungen erfolgt so, daß während des Ein- und Entfädelns zum Vermeiden einer Zerstörung eine geeignete Bandspannung im oben beschriebenen Sinne aufrechterhalten werden kann.

Gemäß Fig. 3 enthält eine erfindungsgemäße Bewegungsregelanordnung einen Motor 96, welcher die Antriebsrolle 94 antreibt, mit der ein konventionell aufgebauter optischer Tachometer verbunden ist. Dieser Tachometer 98 bildet einen Sensor zur direkten Korrelation der Drehung der Welle des Motors 96 mit der Stellung der Führung 34 auf deren Weg. Der Tachometer 98 enthält eine in eine geeignete Schaltung eingeschaltete lichtemittierende Diode 100 zur Durchstrahlung von Licht durch eine Platte 102, welche mit der Welle des Motors 96 gekoppelt ist und sich mit dieser dreht. In der Platte 102 sind mehrere gleichförmig beabstandete Öffnungen 102a vorgesehen, durch die Licht auf einen Fototransistor 104 gestrahlt wird. Die durch den Fototransistor 104 erzeugten Impulse werden als Teil der Signale 66 über eine Leitung 106 als Positions- bzw. Stellungsdaten in einen im Regler 62 enthaltenen Geschwindigkeitsprofilgenerator 108 eingespeist. Das Stellungssignal auf der Leitung 106 wird weiterhin über eine Leitung 114 über einen digitalen Differentiator 110 in eine Geschwindigkeitsservoschaltung 112 eingespeist. Diese Servoschaltung 112 ist ebenfalls im Regler 62 vorgesehen und konventioneller Natur, wie dies beispielsweise in der US-PS 4 513 229 beschrieben ist. Das Signal auf der Leitung 114 bildet eine Anzeige der tatsächlichen Geschwindigkeit der Führung 34 durch Differentiation der Stellungsinformation auf der Leitung 106.

Der Profilgenerator 108 erzeugt ein einer gewünschten bzw. geforderten Geschwindigkeit entsprechendes Signal auf einer Leitung 116, das ein Referenzeingangssignal für die Servoschaltung 112 darstellt. Die Servoschaltung 112 vergleicht die durch das Signal auf der Leitung 114 festgelegte tatsächliche Geschwindigkeit mit der durch das Signal auf der Leitung 116 definierten geforderten Geschwindigkeit zur Erzeugung eines Fehlersignals als Teil der Signale 64 auf einer Leitung 118, das als Steuersignal zur Ansteuerung des Motors 96 über einen Motortreiberverstärker 120 dient. Die Verwendung des Profilgenerators 108 zur geregelten Bewegung der Führung 34 wird im folgenden anhand der Fig. 5, 6A, 6B beschrieben.

Eine weitere Ausführungsform zur geregelten Bewegung der Platte 76 wird im folgenden anhand von Fig. 4 beschrieben. In diesem Falle ist ein direkt mit der Platte 76 gekoppelter Motor 122 mit einem Potentiometer 124 verbunden, das ein Signal als Teil der Signale 66 auf einer Leitung 126 erzeugt, das ein Maß für die Stellung der Platte 76 ist. Die Leitung 126 liefert ein Eingangssignal für den Geschwindigkeitsprofilgenerator 108. Das Positions- bzw. Stellungssignal auf der Leitung 126 wird über einen Wechselstrom-Kopplungskondensator 128 und einen Differentiator 130 geführt und liefert Geschwindigkeitsdaten auf einer Leitung 132 als Eingangssignal für die Geschwindigkeitsservoschaltung 112. Der Profilgenerator 108 sowie die Geschwindigkeitsservoschaltung 112 sind Teil eines konventionellen Mikroprozessors, welcher neben den verschiedenen anderen Bewegungsregelfunktionen die Bewegung der verschiedenen Bandführungen und anderen Transportelemente regelt. Zur Betätigung der verschiedenen Mechanismen können daher im Effekt der gleiche Profilgenerator und die gleiche Servoschaltung verwendet werden. Bei der hier in Rede stehenden Ausführungsform liefert die Servoschaltung 112 ein Motorsteuersignal als Teil der Signale 64 auf einer Leitung 134 für einen Motorantriebsverstärker 136 zum Antrieb des Motors 122.

Im folgenden wird die Wirkungsweise des Geschwindigkeitsprofilgenerators 108 anhand der Fig. 5, 6A und 6B beschrieben. Fig. 5 zeigt ein repräsentatives Geschwindigkeitsprofil eines Bandantriebselementes, das längs eines definierten Weges von einer Anfangs- in eine Endstellung bewegt wird. Dieses Profil eignet sich selbstverständlich für die Bewegung eines derartigen Elementes längs eines Weges in beiden Richtungen. Generell ist es wünschenswert, die Bewegung des Elementes von einer Anfangsstartstellung mit einer in einem Punkt 138 auftretenden Anfangsgeschwindigkeit zu beginnen. Ist der das Element bewegende Motor ausreichend stark, um das Band schneller zu bewegen, als sich die Spannungsjustiervorrichtung anpassen kann, so wird die Geschwindigkeit in einem Bereich 140 mit einer durch ein Inkrement 139 gegebenen geregelten Rate erhöht. Ist das Drehmoment des Antriebsmotors ausreichend klein, so kann ein durch eine gestrichelte Linie 142 dargestellter hoher Anfangsgeschwindigkeitsbefehl gegeben werden. Der Zweck ist, die Bewegung des Armes so schnell wie möglich auf eine in einem Bereich 144 liegende Geschwindigkeit zu bringen, um das Element unter Aufrechterhaltung der Bandspannung auf eine große Geschwindigkeit zu bringen.

In diesem Zusammenhang besitzt beispielsweise der Bandspannungsarm 68 gemäß Fig. 2 einen durch einen Winkel A gegebenen Bewegungsbereich, über den er sich nicht hinaus bewegen kann. Solange die Bandspannvorrichtung den Arm in diesem Stellungsbereich halten kann, ist daher die Bandspannung regelbar. Tritt das Band jedoch zu schnell aus oder kann nicht schnell genug aufgenommen werden, so bewirkt ein Durchhang, daß der Arm auf seine äußere Grenze fällt. Wird das Band andererseits schneller gezogen, als es zugeführt wird, so kann der Arm auf seine innere Grenze gezogen werden, wodurch eine zusätzliche Kraft auf das Band wirkt.

Die gemäß dem Geschwindigkeitsprofil nach Fig. 5 gewählten Geschwindigkeiten sind für den speziellen Anwendungsfall geeignet, d. h., die Geschwindigkeit- und Abstandswerte des Profils sind für die Führung 34 und die Platte 76 unterschiedlich. Weiterhin hat es sich gezeigt, daß diese Geschwindigkeit zur Verwendung in einer Hub-/Senkeinrichtung zum Einbringen und Entnehmen einer Kassette 14 in die bzw. aus der Stellung gemäß den Fig. 1, 2 geeignet ist. Die Geschwindigkeiten sind dabei wiederum so gewählt, daß sie an die Möglichkeiten und Grenzen des angetriebenen Elementes und der zu dessen Antrieb vorgesehenen Einrichtungen angepaßt sind.

Gemäß Fig. 5 ist es wünschenswert, das Bandtransportelement solange als möglich mit der größtmöglichen Geschwindigkeit anzutreiben. Um jedoch das Abbremsen des Elementes regeln zu können, wenn dieses die Endstellung erreicht, ist es wichtig, die Geschwindigkeit des Elementes auf einen Wert zu reduzieren, welcher ausreichend klein ist, um bei Erreichen der Endstellung die Bandspannung regeln zu können. Diese kleine Geschwindigkeit ist als in einem Bereich 146 exisitierende Kontaktgeschwindigkeit dargestellt. Diese Geschwindigkeit wird vorzugsweise für einen Zustand aufrechterhalten, der als Kontaktabstand bezeichnet ist. An einem bestimmten Punkt vor dem Beginn des Kontaktabstandes wird die Geschwindigkeit von der größeren Geschwindigkeit so reduziert, daß sie in einem Idealzustand auf die Kontaktgeschwindigkeit am Beginn des Kontaktabstandes reduziert wird. Somit wird ein als Profilabstand bezeichneter längerer Abstand für den Beginn der Reduzierung der Geschwindigkeit gewählt. Dieser Reduzierungsbereich ist durch eine abfallende Flanke 148 dargestellt. Zweckmäßigerweise erfolgt die Reduzierung mit einer ausgewählten Rate bzw. Steigung, wie dies durch ein Abwärtsinkrement 147 dargestellt ist.

In einem konventionellen System besitzt die Schiene 12a gemäß Fig. 2 eine körperliche Endgrenze. Ein durch das Ende der Schiene 12a definierter mechanischer Endanschlag beendet die Bewegung der Führung 34. Die Führung wird angetrieben, bis sie den Endpunkt erreicht, wo sie dann in ihrer Stellung festgehalten und der Motor 96 abgeschaltet wird. Die Bewegung der Platte 76 wird in entsprechender Weise beendet.

Die Maßnahmen zur Realisierung des Geschwindigkeitsprofils eines Bandtransportelementes, beispielsweise der Führung 34 oder der Platte 76, werden im einzelnen anhand der Flußdiagramme nach den Fig. 6A, 6B beschrieben. Wenn der Bewegungsvorgang des Elementes von einem Ende zum anderen Ende des Weges begonnen wird, so wird in einem Block 150 ein Befehl für die Anfangsgeschwindigkeit gegeben. Wie bereits ausgeführt, kann dies eine reduzierte Geschwindigkeit, beispielsweise die Anfangsgeschwindigkeit 138 oder die durch die gestrichelte Linie 142 gemäß Fig. 5 dargestellte volle Geschwindigkeit sein. Damit wird die Bewegung des Elementes begonnen. Im Ablauf des Flußdiagramms werden bei der Bewegung des Elementes längs des Weges durch periodisches Abtasten dauernd Stellungsdaten in den Profilgenerator eingegeben, wie dies anhand der Fig. 3 und 4 erläutert wurde. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es wünschenswert, die Stellung in gleichmäßigen Zeitintervallen, beispielsweise nach jeweils einer sechzehntel Sekunde abzutasten. Ein Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß die Geschwindigkeit in einfacher Weise durch zwei aufeinanderfolgend benachbarte Stellungstastwerte festgestellt werden kann. Da die Zeit zwischen den Abtastungen konstant ist, ist die Geschwindigkeit in einfacher Weise ohne Messung des Zeitintervalls feststellbar. Wenn das Element sich zu bewegen begonnen hat, so wird seine Stellung daher in einem Block 152 abgetastet. Sodann wird in einem Block 154 ermittelt, ob die geforderte Geschwindigkeit, welche gleich der Anfangsgeschwindigkeit bei der ersten Tastung plus einem Inkrement gemäß dem Inkrement 139 nach Fig. 5 ist, kleiner als die Maximalgeschwindigkeit ist. Wird angenommen, daß die Anfangsgeschwindigkeit zunächst kleiner als die maximale Geschwindigkeit ist, so ist die geforderte Geschwindigkeit plus einem Inkrement kleiner als das Maximum, so daß die geforderte Geschwindigkeit in einem Block 156 inkrementiert wird. Ist jedoch die geforderte Geschwindigkeit beim Inkrementieren größer als das Maximum, so wird die geforderte Geschwindigkeit in einem Block 158 auf das Maximum gesetzt.

Sodann erfolgt in einem Block 160 eine Bestimmung, ob das Element in den Profilabstand gelangt ist. Dies ist ein wichtiger Schritt, speziell bei der anfänglichen Bewegung des Elementes, da es sich-in einer Zwischenstellung befinden kann. Durch Feststellung, ob es sich im Profilabstand befindet oder nicht, wird eine unmittelbare Anzeige realisiert, ob es wünschenswert ist, auf die maximale Geschwindigkeit zu gehen oder die Kontaktgeschwindigkeit zu verwenden. Während einer typischen Bewegung entsprechend den Bereichen 140, 144 wird der Abstand des Elementes von der Endstellung sicher nicht kleiner als der Profilabstand. In einem geeigneten Zeitpunkt wird die Stellung in einem Block 152 erneut getastet.

-Nachdem die Maximalgeschwindigkeit erreicht ist und das Element sich über den Beginn des Profilabstandes hinaus bewegt hat, wird dieser Zustand in einem Block 160 erkannt. In einem Block 162 wird eine Zählung begonnen und gleich Null gesetzt. In einem Block 164 wird die Taststellung erneut in einem entsprechenden Zeitintervall geprüft. Da bekannt ist, daß der Profilabstand erreicht wurde, aber nicht bekannt ist, ob der Kontaktabstand erreicht ist, wird dies in einem Block 166 ermittelt. Ist der Kontaktabstand noch nicht erreicht, so ist der Abstand von der Endstellung zur Elementstellung noch größer als der Kontaktabstand, so daß der Prozeß zu einem Entscheidungsblock 168 fortschreitet. Es wird eine zu der im Block 154 ausgeführten Analyse umgekehrter Analyse durchgeführt. In dieser Analyse wird bestimmt, ob die durch das Abwärtsinkrement 147 reduzierte geforderte Geschwindigkeit über der Kontaktgeschwindigkeit liegt. Ist dies der Fall, so wird die geforderte Geschwindigkeit in einem Block 170 dekrementiert. Ist dies nicht der Fall, so wird die geforderte Geschwindigkeit in einem Block 172 auf die Kontaktgeschwindigkeit gesetzt. In einem Block 174 wird sodann die tatsächliche Geschwindigkeit festgestellt. Wie oben ausgeführt, erfolgt dies lediglich durch einen Vergleich der vorhandenen Stellung mit der Stellung der vorhergehenden Tastung, weil die Differenz eine direkte Darstellung der mit dem Zeitfaktor normierten tatsächlichen Geschwindigkeit ist.

In einem Block 176 wird eine Entscheidung herbeigeführt, ob die Geschwindigkeit in dem definierten Geschwindigkeitsbereich 149 gemäß Fig. 5 liegt. Im Normalbetrieb der Reduzierung der Geschwindigkeit von der Maximalgeschwindigkeit auf die Kontaktgeschwindigkeit über die Flanke 148 ist die erwartete aufzuwendende Zeit bzw. der Abstand, der überlaufen wird, wenn die Geschwindigkeit zunächst von oben in den Geschwindigkeitsbereich eintritt und sodann die Kontaktgeschwindigkeit erreicht, bekannt. Für das Abwärtsinkrement 147 und den Geschwindigkeitsbereich 149 sind im Idealfall etwa zwei Zeitperioden erforderlich.

In Abhängigkeit von den Eigenschaften des Motors und der verwendeten Komponenten kann diese Zeitperiode durch Änderung des Geschwindigkeitsbereiches geändert werden. In bestimmten Fällen kann während der Abbremsung des Elementes ein relativ langer Abstand abgedeckt werden, so daß sich das Element für eine längere Zeitperiode im Geschwindigkeitsfenster bewegt. Geschwindigkeiten oberhalb und unterhalb der Kontaktgeschwindigkeit werden verwendet, damit ein Hinausschießen der tatsächlichen Geschwindigkeit über die Kontaktgeschwindigkeit außerhalb des Bereiches in Abhängigkeit von der Stabilität des verwendeten Systems in Rechnung gestellt werden können. Gemäß Fig. 5 bezieht sich ein Zählintervall auf die Anzahl von Zählungen, während der die Geschwindigkeit im Geschwindigkeitsbereich liegt, was im folgenden noch genauer erläutert wird. Liegt die tatsächliche Geschwindigkeit im Geschwindigkeitsbereich, so wird die Zählung in einem Block 178 inkrementiert. Ist der Geschwindigkeitsbereich noch nicht erreicht, so wird die Zählung in einem Block 180 auf Null rückgesetzt, wonach in einem entsprechenden Zeitpunkt wieder eine Stellungstastung gemäß dem Block 164 durchgeführt und der Zyklus wiederholt wird.

Der Profilgenerator 108 erzeugt ein der geforderten Geschwindigkeit entsprechendes Signal auf der Leitung 116. Die tatsächliche Geschwindigkeit, welche im Motor erzeugt wird, ist generell gegen die geforderte Geschwindigkeit verzögert und ändert sich in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Systems. Das bedeutet, daß sich das Element mit einer von der Motortemperatur und der im System vorhandenen Reibung abhängigen Geschwindigkeit als Funktion der Temperatur des Schmiermittels und der Lager bewegen kann. In Abhängigkeit von Temperaturänderungen des Potentiometers 124 kann auch eine Signaldrift vorhanden sein. Weiterhin ist es möglich, daß in den die Stellungs- und Geschwindigkeitsdaten liefernden Signalen Rauschen erzeugt wird, so daß richtige Auslesungen nicht immer zur Verfügung stehen. Im Effekt ist der Kontaktabstand ein Maß für die Ungenauigkeit des Systems. Das bedeutet, daß die Genauigkeit der verschiedenen Signale wegen der vorstehend diskutierten Variablen nicht bekannt ist. Durch Realisierung eines Kontaktabstandes zur Erreichung der Kontaktgeschwindigkeit wird sichergestellt, daß die Kontaktgeschwindigkeit im schlechtesten Fall vor dem Erreichen der Endstellung erreicht wird.

Die fallende Flanke setzt sich somit fort, bis der Kontaktabstand im Block 166 erreicht ist. Wenn die Kontaktabstandstellung erfaßt wird, so ist somit bekannt, daß sich die Geschwindigkeit auf der Kontaktgeschwindigkeit befinden muß, da die Endstellung im Effekt in jedem Zeitpunkt erreicht werden kann. Wenn der Kontaktabstand erreicht ist, wird eine Überprüfung der Zählung durchgeführt, um festzustellen, wie nah die auf die Kontaktgeschwindigkeit abfallende Flanke mit der Stellung des Elementes am Beginn des Kontaktabstandes zusammenfiel. Diese Entscheidung erfolgt in einem Block 184, in dem die Zählung mit einem Zählzielwert, in diesem Falle gewöhnlich 2, verglichen wird. Ist die Zählung kleiner als der Zielwert, so bedeutet dies, daß der Kontaktabstand erreicht wurde, bevor die Kontaktgeschwindigkeit erreicht wurde. Daher wird der Profilabstand in einem Block 186 im Sinne einer Verlängerung inkrementiert, so daß er dem tatsächlichen Kontaktabstand besser angepaßt ist, wenn beim nächsten Mal unter den gleichen Bedingungen gearbeitet wird.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Inkrementierungswert ein kleiner Prozentsatz, beispielsweise unter 20%, und in manchen Fällen sogar unterhalb 5% der Differenz zwischen dem Profilabstand und dem Kontaktabstand. Dieser Abstand kann auf einem bestimmten Anteil des Abstandes zwischen dem Kontakt- und dem Profilabstand unter Festlegung durch den Fehlerbetrag gesetzt werden. Es hat sich jedoch als wirksam erwiesen, ihn auf einen festen Wert zu setzen, welcher klein im Vergleich zur Differenz der Abstände ist, so daß ein zusätzlicher Zeitaufwand zur Durchführung der notwendigen Berechnungen vermieden wird. Darüber hinaus ist der Justierbetrag in jedem gegebenen Zeitpunkt begrenzt, so daß alle ungewöhnlichen Auslesungen auf Grund von Rauschen im System oder einer Fehlfunktion nicht dazu führen können, daß das System Werte annimmt, welche zu einem fehlerhaften Betrieb führen können, wenn der Prozeß für das gleiche Element in der gleichen Richtung wiederholt wird.

Ist der Zählwert nicht kleiner als der Zielzählwert, so erfolgt in einem Block 188 eine zusammengesetzte Entscheidung, um festzustellen, ob der Zählwert größer als der Zielwert ist, und falls dies der Fall ist, ob der Profilabstand größer als der Kontaktabstand ist. Sind beide Bedingungen vorhanden, so wird der Profilabstand in einem Block 190 entsprechend der Inkrementierung im Block 186 dekrementiert. Die zweite Entscheidung der zusammengesetzten Entscheidung im Block 188 stellt sicher, daß der Profilabstand niemals unter den Kontaktabstand reduziert wird.

Was vorstehend hinsichtlich der Bestimmung der Zählintervalle im Geschwindigkeitsbereich 149 und der daraus resultierenden Neujustierung des Profilabstandes beschrieben wurde, kann als durch den Profilgenerator 108 durchgeführter Lernprozeß angesehen werden. Das bedeutet, daß dieser Generator auf der Basis der tatsächlichen Eigenschaften der die Bewegung des Bandtransportelementes regelnden Anordnung seinen Betrieb ändern kann.

Nachdem der Profilabstand modifiziert ist, wird, falls erforderlich, in einem Block 192 erneut eine Tastung der Elementstellung vorgenommen. Das Element bewegt sich im Idealfall nun mit der Kontaktgeschwindigkeit über den Kontaktabstand, wie dies gemäß dem Kurvenabschnitt 146 nach Fig. 5 dargestellt ist. Die wesentliche Frage an dieser Stelle ist, ob die Endstellung erreicht ist oder nicht. Dies wird in einem Block 194 bestimmt, in dem eine Ermittlung durchgeführt wird, ob die vorhandene Stellung des Elementes größer als die vorherige Stellung ist. Ist dies der Fall, so bewegt sich das Element weiter in Vorwärtsrichtung. In geeigneten Zeitpunkten wird die Stellung im Block 192 getastet.

Wenn das Element oder zugehörige Teile mit dem Endanschlag in Kontakt treten, so kann es in der gleichen Stellung stehenbleiben oder etwas zurückschwingen, wenn ein federndes Teil vorhanden ist, auf das es auftrifft. Bleibt die Stellung des Elementes gleich oder ist sie geringfügig zurückorientiert, so wird die Endstellung als erreicht betrachtet (Block 196). Die Stellung wird sodann auf die vorherige Stellung gesetzt, wobei es sich um den weitesten überlaufenen Abstand handelt.

In einem Block 198 erfolgt sodann eine Ermittlung, ob die vorhandene Stellung innerhalb des Kontaktabstandes von der erwarteten Endstellung liegt. Ist dies nicht der Fall, so kann das Element beispielsweise durch manuelle Unterbrechung falsch gestoppt worden sein, wobei es wünschenswert ist, die Bewegung des Elementes mit der Kontaktgeschwindigkeit fortzusetzen. Daher kehrt das System in nächsten geeigneten Zeitpunkt zur Tastung der Stellung im Block 192 zurück. Liegt die Stellung innerhalb des Kontaktabstandes, so ist die erwartete Endstellung für die Verwendung während der nächsten Wiederholung der gleichen Operation auf die vorhandene Stellung gesetzt, da dies die Stellung ist, wo das Element als gestoppt vorgefunden wurde. Dies erfolgt in einem Block 200.

Somit werden die Kontaktabstände und die Profilabstände alle auf die neu gelernte Endstellung bezogen, wenn die gleiche Bewegung des Bandtransportelementes wiederholt wird, wobei der Profilabstand so einjustiert ist, daß die Differenz zwischen der Zeit oder der Stellung, bei der die Kontaktgeschwindigkeit erreicht wird, enger mit dem Beginn des Kontaktabstandes zusammenfällt, was auf der Basis des vorhergehenden Betriebszustandes des Systems erfolgt.

Erfindungsgemäß sind also ein Verfahren und eine Anordnung zur Bewegung eines Bandtransportelementens längs eines definierten Weges mit einer Geschwindigkeit vorgesehen, welche so groß wie möglich ist und dennoch eine geregelte oder reduzierte Geschwindigkeit beim Erreichen einer Endstellung gewährleistet. Darüber hinaus können sich das Verfahren und die Anordnung in vorteilhafter Weise an sich ändernde Betriebsbedingungen anpassen, wodurch ein kontinuierlicher effektiver Betrieb sichergestellt ist. In Verbindung mit dem bei allen Ausführungsbeispielen beschriebenen Geschwindigkeitsprofilgenerator sind das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anordnung für alle Elemente verwendbar, bei denen ein Betrieb mit hoher Geschwindigkeit und gleichzeitig eine geregelte begrenztere Geschwindigkeit bei Erreichen einer Endstellung erforderlich ist.

Claims (5)

1. Anordnung zur Regelung der Bewegung eines Bandführungs­ elementes (34; 52, 53) einer Bandtransportmaschine auf einer vorgegebenen Bahn in eine durch einen Anschlag be­ stimmte Stillstandsstellung,
mit einer das Bandführungselement (34; 52, 53) längs der Bahn bewegenden Antriebseinrichtung (96, 122) und einer Steuerschaltung (98, 108, 112; 108, 112, 124) , die eine die momentane Stellung des Bandführungselements (34; 52, 53) längs der Bahn erfassende Stellungserfassungseinrich­ tung (98; 124) und einen auf die Stellungserfassungsein­ richtung (98; 124) ansprechenden Geschwindigkeitsprofil­ generator (108) aufweist, der ein abhängig von der erfaß­ ten momentanen Stellung des Bandführungselements (34; 52, 53) sich änderndes Referenzsignal (116) erzeugt, welches die Antriebseinrichtung (96; 122) derart steuert, daß das Bandführungselement (34; 52, 53) mit der durch das Refe­ renzsignal (116) festgelegten Geschwindigkeit bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Referenzsignal (116) eine von einer ersten Geschwin­ digkeit ausgehend sich verringernde Geschwindigkeit re­ präsentiert, wenn die Stellungserfassungseinrichtung (98; 124) eine momentane Stellung erfaßt, die innerhalb eines Profilabstands von einer durch einen gespeicherten Wert festgelegten Anhaltestellung, in der das Anhalten erwartet wird, liegt, und eine vorbestimmte Kontaktgeschwindigkeit kleiner als die erste Geschwindigkeit repräsentiert, wenn die Stellungserfassungseinrichtung (98; 124) eine momen­ tane Stellung erfaßt, die innerhalb eines vorbestimmten Kontaktabstands von der durch den gespeicherten Wert fest­ gelegten erwarteten Anhaltestellung liegt, wobei der Kon­ taktabstand kleiner als der Profilabstand ist,
daß die Steuerschaltung (98, 108, 112; 108, 112, 124) den gespeicherten Wert der erwarteten Anhaltestellung für die Festlegung des vorbestimmten Profil- und Kontaktabstands bei einer späteren Wiederholung der Bewegung des Bandfüh­ rungselementes (34; 52, 53) durch einen in der Still­ standsstellung von der Stellungserfassungseinrichtung (98; 124) erfaßten Wert ersetzt, wenn der erfaßte Wert inner­ halb des Kontaktabstands liegt, und
daß der Geschwindigkeitsprofilgenerator (108), gesteuert von der Differenz zwischen der Stellung, bei der die Kon­ taktgeschwindigkeit erreicht wird, und der Stellung, die durch den Kontaktabstand zur erwarteten Anhaltestellung bestimmt ist, den Profilabstand um einen Betrag ändert, welcher die Differenz bei der späteren Wiederholung der Bewegung des Bandführungselements (34; 52, 53) verringert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsprofilgenerator (108) nach Erreichen des Profilabstands ein die Geschwindigkeit mit vorbestimmter Rate verringerndes Referenzsignal (116) erzeugt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Geschwindigkeitsprofilgenerator (108) den Profil­ abstand um einen festen Betrag ändert.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Steuerschaltung (98, 108, 112; 108, 112, 124) eine Schaltung (110) umfaßt, die abhängig von einem die Stellung des Bandführungselements (34; 52, 53) repräsentierenden Stellungssignal der Stellungserfassungs­ einrichtung (98; 124) ein der Ist-Geschwindigkeit des Bandführungselements (34; 52, 53) entsprechendes Ist-Ge­ schwindigkeitssignal erzeugt und die Antriebseinrichtung (96; 122) abhängig von dem Ist-Geschwindigkeitssignal) und dem Referenzsignal (116) steuert.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Bandführungselement (34; 52, 53) bei seiner Bewegung längs der vorbestimmten Bahn einen Band­ abschnitt bewegt und die Bandtransportmaschine eine Band­ spannungs-Einstelleinrichtung (68, 70) aufweist, die eine eingestellte Bandspannung während der Bewegung lediglich innerhalb vorgegebener Bandspannungsgrenzen aufrechterhal­ ten kann, und daß der Geschwindigkeitsprofilgenerator (108) das Referenzsignal (116) lediglich mit einer Rate ändert, die eine innerhalb der vorgegebenen Bandspannungs­ grenzen sich ändernde Bandspannung erzeugt.