DE4041791C2 - Vorrichtung zur Steuerung der Zugspannung eines Magnetbandes in einem Magnetbandgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Zugspannung eines Magnetbandes in einem Magnetbandgerät mit mindestens einem Motor zum Antrieb einer Bandwickelspule des Magnetbandes, einer Einrichtung zur Abtastung der Drehzahl des Motors einem mit dem Magnetband in Eingriff stehenden Fühl­ hebel zur Messung der Zugspannung des Magnetbandes und einem Wickelservo zur Beeinflussung der Drehzahl des Motors in Abhängigkeit der gemessenen Zugspan­ nung des Magnetbandes zu einer vorgegebenen Soll-Bandzugspannung.

Aus der DE 30 32 506 C2 ist eine Servo-Steuerschaltung bekannt, die eine erste und zweite Rückkopplungsschleife aufweist, um in Abhängigkeit von Bandzugspannun­ gen, die mit zugeordneten Bandzugfühlhebeln gemessen werden, Wickelmotoren für eine Vorrats- und Aufwickelspule im Sinne einer konstanten Bandzugspannung zu regeln. Jede der beiden Rückkopplungsschleifen enthält mehrere Steuersignalgenera­ toren, die verschiedenen Betriebsmodi des Magnetbandgerätes zugeordnet sind. Die verschiedenen Betriebsmodi sind:

Vor- und Rückwärtslauf mit konstanter Bandvorschubgeschwindigkeit, schneller Vor- und Rücklauf und Bandlauf-Stop. In den Betriebsmodi "Vorwärtslauf mit kon­ stanter Bandvorschubgeschwindigkeit" und "Rückwärtslauf mit konstanter Bandvor­ schubgeschwindigkeit" wird die Bandvorschubgeschwindigkeit durch eine mit dem Magnetband in Eingriff stehende Capstan-Welle bestimmt, die üblicherweise in einen Capstan-Regelkreis eingebunden ist.

Diese bekannte Servo-Steuerschaltung erfaßt keine "irregulären" Betriebszustände. Ein "irregulärer" Betriebszustand liegt beispielsweise dann vor, wenn bei erhöhter Luftfeuchtigkeit das Magnetband an einem Bandführungselement festklebt. Bei diesen "irregulären" Betriebszuständen wird einer der Fühlhebel so weit ausgelenkt, daß er an einem oberen oder unteren Anschlag liegt. Ein zugeordneter Wickelmotor erhöht oder erniedrigt aufgrund der Fühlhebelauslenkung seine Drehzahl, um wieder die gewünschte Bandspannung zu erreichen. Während des Vorgangs baut sich jedoch über die Schwungmassen des Wickelmotors, des Bandwickels und des Wickeltellers eine kinetische Energie auf, die letztendlich den Arbeitsbereich des Wickelservos überschreitet, sobald die geforderte Bandspannung wieder vorliegt. Die Verkopplung des Wickelservos ist damit aufgehoben, so daß Bandlose entstehen können und/oder das Magnetband zerrissen wird.

Weiterhin ist aus DE 39 28 544 A1 eine Detektorvorrichtung für die Drehung einer Bandspule mit einer Impulsgeneratoreinrichtung bekannt, die auf die Drehung der Spule anspricht und einen Impuls erzeugt. Die bekannte Detektorvorrichtung weist eine Impulslängen-Festlegungseinrichtung zum Festlegen einer Impulslänge auf, die einer nicht normalen Drehung der Spule entspricht und eine Einrichtung, welche die Impulslänge eines Impulses von der Impulsgeneratoreinrichtung mit der Impulslänge vergleicht, die in der Impulslängen-Festlegungseinrichtung festgelegt ist, um eine nicht normale Drehung der Spule wahrzunehmen und ein entsprechendes Fehleran­ zeigesignal zu erzeugen. Eine Steuereinrichtung für den Bandmechanismus spricht dabei auf das Ergebnis der Beurteilung an, so daß beispielsweise das Band anhält, der Zustand angezeigt, das Band zurückgespult oder der Motor angehalten wird.

Ferner ist aus DE 37 19 160 A1 ein Videobandgerät bekannt, bei welchem das Videoband von einer Vorratsspule über Bandführungselemente um eine Kopftrommel und durch eine Bandantriebseinrichtung, welche aus einer Bandantriebswelle und einer Bandandruckrolle besteht, zu einer Aufwickelspule geführt wird. Dabei ist zum Erkennen einer Bandlose beim Rückwärtsspulen an einer Umlenkrolle, welche zwi­ schen der Kopftrommel und der Bandantriebseinrichtung angeordnet ist, ein Dreh­ zahlsensor vorgesehen, der mit einer Überwachungsschaltung verbunden ist, die im Havariefall die Umdrehungszahl des Capstans reduziert. Der Capstan dient nicht zum Wickeln des Bandes, sondern zur Festlegung der Vorschubgeschwindigkeit des Bandes. Der Drehzahlsensor befindet sich im Bandweg zwischen der Kopftrommel und dem Capstan. Die Fühlhebel sind durch die im Bandweg liegende Kopftrommel und den Capstan so weit mechanisch entkoppelt, daß die Bandzugspannung mit dem Drehzahlsensor weder erfaßt noch mittelbar beeinflußt werden kann. Damit können irreguläre Betriebszustande beim Wickelbetrieb nicht verhindert werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, um bei "irregulären" Betriebszuständen eine Be­ schädigung des Magnetbandes weitgehend zu vermeiden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß parallel zu dem Wickelservo ein Regelkreis angeordnet ist, welcher von der Einrichtung zur Abtastung der Drehzahl des Motors abgegebene Werte über Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Motors mit für verschiedene Betriebsmodi des Magnetbandgerätes entsprechenden Soll werten zur Ermittlung von Differenzwerten vergleicht, um bei einem Überschreiten und/oder Unterschreiten der ermittelten Differenzwerte um einen bestimmten Betrag den Wickelservo im Sinne einer Begrenzung der Drehzahl des Motors zu beeinflussen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß die Drehrichtung und die Drehgeschwindigkeit eines Wickelmotors auf Plausibilität mit den durch den jeweils angewählten Betriebsmodus vorgegebenen Werten hin geprüft wird. Bei einer Ab­ weichung um einen bestimmten Betrag wird eine aus dem Fühlhebel und dem Wickelmotor gebildete Regelschleife unterbrochen und die Drehzahl des Wickel­ motors begrenzt.

Durch die in den Unteransprüche aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die Prinzipdarstellung einer Bandführungseinrichtung für ein Kassettenmagnetbandgerät und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In der Fig. 1 ist mit 1 eine Magnetbandkassette bezeichnet. Nach dem Einschieben der Magnetbandkassette 1 in einen (nicht dargestellten) Kassettenschacht wird ein zwischen einer Vorratsspule 2 und einer Aufwickelspule 3 befindliches Magnetband 4 aus der Magnetbandkassette 1 herausgezogen. Dazu hintergreifen an Enden von schwenkbaren Fühlhebeln 5 und 6 befestigte Rollen 7 und 8 das im Kassettenmaul befindliche Magnetband 4 und legen es um Rollen 9 und 10 aus. Eine (ebenfalls nicht dargestellte) Bandladeeinrichtung schlingt sodann das Magnetband 4 wendelförmig um eine rotierende Abtasteinrichtung 11, wobei Stifte 12 und 13 über Anlaufscheiben das Magnetband 4 höhenmäßig fixieren. Der Vorschub des Magnetbandes 4 in Richtung eines Pfeiles 14 erfolgt durch eine Antriebswelle 15 (Capstanwelle) gegen die eine Rolle 16 drückt.

Das in der Fig. 2 dargestellte Blockschaltbild nimmt Bezug auf die in der Fig. 1 angegebene Prinzipdarstellung. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Blockschaltbild zeigt einen der beiden Wickelservos zum Konstanthalten der Bandspannung des Magnetbandes 4 zwischen der Vorratsspule 2 und der Aufwickelspule 3. Da die Blockschaltbildstruktur der beiden Wickelservos identisch ist, wird aus Gründen der Übersichtlichkeit in der Fig. 2 nur der Wickelservo für die Vorratsspule 2 betrachtet. Die Vorratsspule 2 ist drehfest mit der Achse eines Wickelmotors 17 verbunden. Der Wickelmotor 17 ist achsstarr mit einer Tachoscheibe 18 gekoppelt, die in einem Winkelabstand von 90° von zwei optischen Sensoren 19 und 20 abgetastet wird, um die jeweilige Achsposition des Wickelmotors 17 zu bestimmen.

Wie eingangs erwähnt, hintergreift eine am Ende eines schwenkbaren Fühlhebelarms 5 befestigte Rolle 7 das Magnetband 4. Das andere Ende dieses schwenkbaren Fühlhebelarms 5 lagert auf einer Achse 21, die in der Laufwerksplatte 22 des Kassettenmagnetbandgerätes eingespannt ist. Die Achse 21 trägt eine Tachoscheibe 23, welche durch einen optischen Sensor 24 ebenfalls optisch abgetastet wird. Je nach Auslenkung des schwenkbaren Fühlhebels 5 gibt der optische Sensor 24 ein entsprechendes Signal ab, das kennzeichnend für die jeweilige Auslenkung des Fühlhebels 5 ist. Anordnungen zum Messen der Zugspannung des Magnetbandes 4 sind an sich bekannt (EP 0 186 591 A2). Das von dem optischen Sensor 24 abgegebene Signal wird in einer Addierstufe 25 zu einem von einer Steuereinrichtung 26 des Kassettenmagnetbandgerätes abgegebenen Signal des Soll-Bandzugwertes addiert und anschließend zu einer Steuereinrichtung 27 weitergeleitet. Die Steuereinrichtung 26 übernimmt die elektrische Steuerung des Kassettenmagnetbandgerätes in Abhängigkeit des angewählten Betriebsmodus. Die Stufe 27, die weiter unten noch näher erläutert wird, steuert einen Verstärker 28, der den Wickelmotor 17 treibt.

Das bis dahin beschriebene Blockschaltbild eines Wickelservos stellt einen geschlossenen Regelkreis dar, welcher aus dem schwenkbaren Fühlhebel 5 als Sensor für die Zugspannung des Magnetbandes 4 und einem Stellelement besteht, welches aus der Stufe 27, dem Verstärker 28 und dem Wickelmotor 17 gebildet wird. Im Normalbetrieb, d. h. ohne einen "irregulären" Betriebszustand, ist das Regelverhalten eines derartigen Wickelservos zufriedenstellend. Im Fall, daß durch eine erhöhte Reibung des Magnetbandes 4 an Bandführungselementen der schwenkbare Fühlarm 5 in einer Endposition anschlägt, wird der zugeordnete Wickelmotor 17 veranlaßt, sein Drehmoment zu erhöhen. Bleibt dieser Zustand über einen längeren Zeitraum erhalten, erhöht der Wickelmotor 17 seine Drehzahl derart, daß letztendlich das Magnetband 4 zerrissen wird.

Zur Vermeidung derartiger "irregulärer" Betriebszustände wird anhand der von den Sensoren 19 und 20 abgegebenen Signalen in einer Stufe 29 sowohl die Drehrichtung als auch die Drehgeschwindigkeit des Wickelmotors 17 bestimmt und die ermittelten Werte in einer Addierstufe 30 mit entsprechenden Sollwerten für die Winkelgeschwindigkeit und Winkelrichtung, die von der Steuereinrichtung 26 abgegeben werden, zur Ableitung von Differenzwerten verglichen. In einer Stufe 31 werden die von dem Addierer 30 ermittelten Differenzwerte bewertet. Es wird ein Toleranzfenster eingerichtet, innerhalb dessen sich die ermittelten Differenzwerte bewegen dürfen. Bei einem Überschreiten und/oder Unterschreiten der Differenzwerte um einen bestimmten Betrag wird die Schleife des Wickelservos über die Stufe 27 auf getrennt. Im einfachsten Fall könnte beispielsweise die Aussteuerbarkeit eines als PID-Regler ausgeführten Operationsverstärkers in der Stufe 27 durch von der Stufe 31 abgegebene Signale begrenzt werden.

Der gestrichelt umrahmte Regelkreis gemäß der Erfindung liegt parallel zu dem Regelkreis des Wickelservos. Im Normalbetrieb, d. h. beim Vorliegen regulärer Betriebszustände, übt der Regelkreis 32 keinen Einfluß auf den Regelkreis des Wickelservos aus. Erst beim Vorliegen "irregulärer" Betriebszustände findet eine Unterbrechung der Regelschleife in dem Regelkreis des Wickelservos statt.

In der Fig. 2 ist die Erfindung blockschaltbildmäßig dargestellt, sie läßt sich jedoch auch in vorteilhafter Weise programmgesteuert in den Regelkreis des Wickelservos einbinden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Steuerung der Zugspannung eines Magnetbandes (4) in einem Magnetbandgerät mit
mindestens einem Motor (17) zum Antrieb einer Bandwickelspule (2, 3) des Magnetbandes (4),
einer Einrichtung (18 bis 20) zur Abtastung der Drehzahl des Motors (17),
einem mit dem Magnetband (4) in Eingriff stehenden Fühlhebel (5, 6) zur Messung der Zugspannung des Magnetbandes (4),
einem Wickelservo (23 bis 28) zur Beeinflussung der Drehzahl des Motors (17) in Abhängigkeit der gemessenen Zugspannung des Magnetbandes (4) zu einer vorgegebenen Soll-Bandzugspannung und
einem parallel zu dem Wickelservo (23 bis 28) angeordneten Regelkreis (29 bis 32), welcher von der Einrichtung (18 bis 20) zur Abtastung der Drehzahl des Motors (17) abgegebene Werte über Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit des Motors (17) mit für verschiedene Betriebsmoden des Magnetbandgerätes entsprechenden Sollwerten zur Ermittlung von Differenzwerten vergleicht, um bei einem Überschreiten und/oder Unterschreiten der ermittelten Differenzwerte um einen bestimmten Betrag den Wickelservo (23 bis 28) im Sinne einer Begrenzung der Drehzahl des Motors (17) zu beeinflussen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Begrenzung der Aussteuerbarkeit eines als PID-Reglers ausgeführten Operationsverstärkers (27), welcher einem Verstärker (28) zur Ansteuerung des Motors (17) vorgeschaltet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Überschreiten und/oder Unterschreiten der ermittelten Differenzwerte um einen bestimmten Betrag eine Regelschleife des Wickelservos (23 bis 28) aufgetrennt wird.