DE2814913A1 - Vorrichtung zur bandgeschwindigkeits- steuerung - Google Patents

Description

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH d - ao34 unterpfaffenhofen 6. April 1978

PATENTANWALT . S/Ei

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TELEX: B2I730

Meine Akte: M-4428

Anmelder; MFE Corporation, Keew.aydin Drive, Salem, New Hampshire 03079, USA

Vorrichtung zur Bandgeschwindigkeits-Steuerung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bandbeschwindigkeits-Steuerung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei Magnetband-Transporteinrichtungen, die ein Band

. von einer Spule zu einer anderen Spule in einer Kassette bewegen, sollte sich das Band mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit zwischen der abspulenden Spule und der aufspulenden Spule bewegen. Bislang war es üblich, die Bandgeschwindigkeit durch Steuerung des an die Spulen-Antriebsmotoren angelegten Stromes entsprechend den Taktsignalen zu steuern, die auf einer Band-Taktspur vorher aufgezeichnet wurden. Da das Magnetband relativ schmal ist, bedeutet das Vorliegen einer Taktspur, daß eine kleinere Spur zur Datenaufzeichnung verfügbar ist.

Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, das Band breiter zu gestalten, so daß es die Zeittaktspur und eine oder mehrere getrennte Datenspuren beinhalten oder aufnehmen kann. Diese Lösung erfordert jedoch zusätzlich breitere Spulen, nicht standarisierte Kassetten und Lese/Schreibköpfe, die auf die

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breitere Bandform abgestimmt sind; diese Maßnahmen führen dazu, daß die Gesamtgröße vergrößert und die Kosten der Bandtransporteinrichtung sowie der Aufwand erhöht werden.

Es wurde auch vorgeschlagen. Signale von einem bandangetriebenen Tachometer oder Codierer anstelle der Zeittaktsignale zu verwenden, um die Spulenantriebsmotoren bei verschiedenen Einrichtungen zu steuern, die Materialbahnen behandeln bzw. transportieren, einschl. bei solchen Einheiten, die Bänder zwischen großen Spulen transportieren. Bei solchen Vorrichtungen steht das Band oder die Materialbahn, die sich von einer Spule zur anderen bewegt, um eine drehfähige Antriebswelle oder ein Rad mit der Antriebswelle bzw. dem Rad in Kontakt , welche bzw. welches mit einem Rotor in einem Codierer in Verbindung steht. Die Drehung des Rotors führt dazu, daß der Codierer Ausgangssignale abgibt, welche die Geschwindigkeit des Bands anzeigen. Damit die Geschwindigkeitsanzeige exakt ist, darf jedoch kein Schlupf zwischen der Codierer-Antriebswelle und dem sich bewegenden Band oder Bandmaterial bestehen. Aus diesem Grund wurde es bisher praktiziert, daß das Antriebsrad einen relativ großen Durchmesser hat und daß das Band relativ weit um das Rad herum verläuft (Kontaktfläche zwischen dem Band und dem Rad ist relativ groß). Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen dem Band und dem Rad auf ein Maximum gebracht und der Schlupf zwischen letzteren auf ein Minimum reduziert. Eine derartige Anordnung ist jedoch nicht bei Kassetten-Bandtransportvorrichtungen ausführbar. Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß das Band, welches mit dem Codierer-Antriebsrad in Kontakt stehen muß, vollständig innerhalb des Kassettengehäuses enthalten ist. Daher muß das Antriebsrad durch eine öffnung am Rand der Kassette mit dem Band in Eingriff oder Kontakt stehen, wobei die Kassette wegen verschiedener Anforderungen begrenzte Größe haben muß. Außerdem kann sich das Rad nur über einen Bruchteil eines inch bzw. cm in die Kassette hinein erstrecken, so daß der Wert, mit welchem das Band um das Antriebsrad gewickelt bzw. gelegt ist, sehr begrenzt ist. Demzufolge besteht ein Schlupf zwischen dem Rad und dem Band, so daß das Ausgangssignal des Codierers nicht exakt

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die Geschwindigkeit des Bandes wiedergibt.

Aus diesen Gründen bestand in der Praxis die Tendenz, die Band-Zeittaktspur beizubehalten, um die Bandgeschwindigkeit bei Kassetten-Transporteinrichtungen zu steuern und damit die vorher erwähnte Fähigkeit, mehr Daten auf einer gegebenen Bandbreite zu speichern, beizubehalten.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung zur Bandgeschwindigkeits-Steuerung für Bandkassettentransporteinheiten zu schaffen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine exakte Wiedergabe der Bandgeschwindigkeit ermöglicht und es besteht ferner die Möglichkeit, daß mehr Daten in einer Kassette gespeichert werden können, die durch diese Transporteinheit gesteuert wird.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Antriebsrad oder die Antriebswelle eines Taktsignalgenerators durch ein Band erfaßt und in Drehung versetzt wird, wobei sich das Band mit relativ hoher Geschwindigkeit bewegt, wird Luft in den Raum zwischen dem Band und der peripheren Fläche des Antriebsrades eingeführt, welches mit dem Band in Kontakt steht. Die Luft bewirkt somit eine Erhöhung des Lagerschlupfes zwischen dem Rad und dem Band. Dieses Phänomen stellt kein so großes Problem dar, wenn das Band in angemessener Weise um das Rad gelegt ist. Jedoch wird dieses Problem dann kritisch, wenn· bei einem Kassettentransport es nur möglich ist, das Band über einen kleinen Winkelbetrag um das Rad herumzuführen. Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß durch Verhinderung der Bildung eines derartigen Luftlagers das Antriebsrad des Taktsignalgenerators genau dem sich bewegenden Band nachfolgt, auch wenn das Antriebsrad relativ klein ist, d.h. einen kleinen Durchmesser hat, und das Band nur um einen minimalen Betrag um das Rad herumgeführt ist. Demzufolge kann ein derartiger Signalgenerator in Form eines

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Codierers oder Tachometers verwendet werden, um die Bandgeschwindigkeit bei einem Kassetten-Bandtransport anstelle durch eine Taktspur auf dem Band selbst anzuzeigen, wodurch

eine größere Datenmenge auf dem Band gespeichert werden kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann wegen ihrer Kompaktheit in jede standarisierte Bandkassetten-Transporteinheit kleiner Größe eingesetzt werden. Die Vorrichtung weist einen Taktsignalgenerator mit einem Gehäuse auf, in dem eine Welle drehfähig angeordnet ist, die eine kreisförmige, mit Öffnungen versehene Scheibe trägt. Auf gegenüberliegenden Seiten der Scheibe sind eine Lampe und ein Paar von Photodetektoren angeordnet. Alle äußeren Verbindungen zu dem Generator, der Lampe und den Detektoren sind in üblicher Weise durch Anschlüsse einer gedruckten Schaltungsplatte gebildet, die aus dem Gehäuse herausragt.

Ein Ende der Welle, die sich aus dem Gehäuse heraus erstreckt, ist mit einem speziellen Rad versehen, welches normalerweise einem gespannten Abschnitt des Bandes in der Bandtransporteinheit gegenüberliegend angeordnet ist. Das Rad ist sehr klein und hat einen relativ elastischen Umfang, der mit einer oder mehreren. Abstand zueinander einhaltenden Rillen versehen ist. Wenn das Band mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, verhindern diese Rillen die Bildung eines Luftlagers oder Luftpolsters zwischen dem Band und dem Rad, so daß ein minimaler oder gar kein Schlupf zwischen diesen Elementen auftritt. Demzufolge werden die Generatorwelle und die Scheibe mit einer Geschwindigkeit gedreht, die der Bandgeschwindigkeit direkt proportional ist.

Wenn die Scheibe gedreht wird, werden die Öffnungen in der Scheibe nacheinander in Ausrichtung mit der Lampe und den Detektoren gebracht, so daß die Detektoren durch kurze Lichtimpulse beleuchtet werden, deren Intervall durch die Bandgeschwindigkeit bestimmt ist. Die Detektoren erzeugen daraufhin entsprechende elektrische Impulse, die an den Anschlüssen am freiliegenden Ende der gedruckten Schaltungsplatte abgegeben werden. Die-

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se impulse werden einer Steuer- oder Regelschaltung zugeführt, welche die Geschwindigkeit der Antriebsmotoren für den Bandtransport steuert oder regelt.

,Somit hat die erfindungsgemäße Vorrichtung im wesentlichen nur ein einziges, sich bewegendes Teil. Daher hat diese Vorrichtung äußerst niedriges Gewicht und ein minimales Trägheitsmoment. Dies in Verbindung mit der Tatsache, daß eine ausgezeichnete Verbindung oder Kopplung zwischen dem sich bewegenden Band und dem Generator-Antriebsrad vorliegt, gewährleistet, daß die Vorrichtung äußerst empfindlich auf Änderungen der Bandgeschwindigkeit anspricht und diese Änderungen exakt wiedergibt.

Die gesamte Vorrichtung ist sehr klein und die Kosten bzw. der Aufwand sind sehr gering, so daß der Einsatz dieser Vorrichtung bei Bandtransporteinheiten hoher Ge«■■· iwindigkeit anstelle Bandbewegungssteuerungen, die auf dem Band aufgezeichnete Taktsignale verwenden, sehr vorteilhaft ist.

Die Erfindung schafft insbesondere einen Signalgenerator, der ohne weiteres in einer Band-Transporteinheit verwendet werden kann, um Ausgangssignale zu liefern, welche die tatsächliche Bandgeschwindigkeit angeben und somit zur Steuerung oder Regelung von Band-Antriebsmotoren verwendet werden können.

Der Signalgenerator gibt Signale ab, welche für die Geschwindigkeit des Bandes repräsentativ sind, welches von, einer Spule zu einer anderen Spule in einer Band-Kassettentransporteinheit bewegt wird· die vom Signalgenerator abgegebenen Signale werden anstelle von Taktsignalen bei üblichen Steuereinheiten verwendet, wobei bei diesen Steuereinheiten die Taktsignale direkt auf dem Band aufgezeichnet sind und zur Steuerung der Spulen-Antriebsmotoren dienen, welche den Antrieb der Kassette bilden. Das mit dem Band in Eingriff bzw. Berührung stehende Antriebsrad ist so ausgelegt, daß ein minimaler Schlupf zwischen dem sich bewegenden Band und dem Antriebsrad besteht, infolgedessen der Generatorausgang exakt die Bandgeschwindigkeit wiedergibt.

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Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung weiterer Merkmale anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Bandtransporteinheit mit der erfindungsgemäßen Steuervorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines Teils der Vorrichtung in vergrößertem Maßstab gegenüber Fig. 1; und

Fig. 3 eine schematische Darstellung verschiedener Verbindungen zwischen den elektrischen Bauteilen der Vorrichtung.

In Fig. 1 ist die Bandtransporteinheit mit 10 bezeichnet und weist eine Basis 12 mit einer flachen Oberfläche 12a auf, welche eine übliche bzw. standarisierte Magnetbandkassette lagert, die gestrichelt eingezeichnet und mit C bezeichnet ist. Stifte 14, die zur Ausrichtung dienen, verlaufen von der Oberfläche 12a nach oben und positionieren die vordere Kante der Kassette derart, daß der Lese/Schreibkopf 16 der Transporteinheit in die übliche Zugangsöffnung hineinreicht, die sich in der betreffenden Kante oder Schmalseite der Kassette befindet. Die hintere Kante oder Schmalseite der Kassette wird gemäß Fig. 1 durch einen geeigneten Clip 18 beweglich gehalten, der mit der Basis 12 gelenkig verbunden ist.

Die Transporteinheit 10 weist die üblichen Antriebswellen 22, 24 auf, die von der Fläche 12a nach oben stehen. Die Antriebswellen treiben die aufspulende und abspulende Spule in der Kassette C an, wenn die Kassette in geeigneter Weise in die Transporteinheit eingesetzt ist. Die Antriebswellen 22 und 24 werden durch geeignete Antriebsmotoren 26 bzw. 28 angetrieben. Diese Motoren 26, 28 stehen mit einer geeigneten Steuerschaltung 32 in Verbindung, welche die Richtung und Geschwindigkeit der Motoren 26 und 28 in Übereinstimmung mit Signalen steuert, die sie von einem Taktsignalgenerator in Form eines inkremental-codierers 34 empfängt, so daß die Geschwindigkeit des Bandes T in der Kassette C konstant gehalten wird.

Nach den Fig. 1 und 2 enthält der Codierer 34 ein im we-

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sentlichen zylindrisches Gehäuse 36, von dessen einem Ende eine drehfähige Welle 38 herausragt. Ein speziell konzipiertes Rad 40 ist am äußeren Ende der Welle 38 befestigt. Der Codierer 34 wird durch einen Gehäuseflansch 36a an der Basis 12 befestigt, wobei die Welle 38 von der Basisfläche 12a nach oben wegsteht und der Rand des Rads 40 geringfügig, beispielsweise um 2,5 ram (0,1 inch) in die wirksame Schmalseite der Kassette, d.h. in die Schmalseite mit dem Zugang zum Band, hineinreicht, so daß das Rad 40 das Band T in üblicher Weise berührt, wie in Fig. 1 angedeutet ist. Vorzugsweise besteht zwischen dem Rad 40 und dem Band eine gegenseitige Überlagerung oder Interferenz in der Größenordnung von 0,10 bis 0,12 cm (0,04 bis 0,05 inch).

Das Rad 40 hat einen relativ kleinen Durchmesser, der typischerweise bei 1,25 cm (0,5 inch) liegt. Die Außenfläche 40a des Rads 40 ist elastisch, so daß der Reibungseingriff mit dem Band verbessert ist. Aus Fig. 2 ergibt sich, daß das Rad 40 wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Rillen 41 an seiner Umfangsflache aufweist. Die Rillen können diagonal oder gewellt verlaufen, vorzugsweise sind sie jedoch kreisförmig, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Rillen haben vorzugsweise eine Breite in der Größenordnung von 0,05 cm und eine Tiefe in dar Größenordnung von 0,5 cm. Diese Rillen ermöglichen es, daß die normalerweise sich zwischen dem sich schnell bewegenden Band und detn Rad eingefangene Luft austreten kann, so daß kein Lufteinschluß auftritt, der einen Schlupf zwischen dem Band und dem Rad hervorrufen könnte. Somit folgt das Rad genau dem Band.

Wenn das Band T bewegt wird, werden die Welle 38 des Codiere rs und das Rad 40 mit einer Geschwindigkeit gedreht, die proportional der Bandgeschwindigkeit ist. Der Codierer erzeugt daraufhin elektrische Ausgangssignale, welche die Geschwindigkeit anzeigen und an die Steuerschaltung 32 angelegt werden.· Die Schaltung 32 vergleicht diese Signale mit einem Bezugssignal und steuert die Motoren 26, 28 in der erforderlichen Weise, um die Bandgeschwindigkeit im wesentlichen konstant zu halten.

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Die Schaltung 32 kann irgendeine übliche negative Rückkopplungsregelanordniung aufweisen. Einzelheiten dieser Schaltung werden nicht näher beschrieben.

Aus Fig. 2 ergibt sich, daß am Ende der Welle 38, die sich im'Inneren des Gehäuses 36 befindet, eine dünne, kreisförmige und lichtundurchlässige Scheibe"56 befestigt ist, die eine oder mehrere, in Umfangsrichtung unter Einhaltung eines Abstands verteilte Öffnungen 58 in' der Nähe des Scheibenumfangs aufweist. Eine Lampe 62 ist in dem Gehäuse auf einer Seite der Scheibe angeordnet und ein Paar von Detektoren 64a, 64b, vorzugsweise in Form von Photodioden, sind auf der gegenüber liegenden Seite der Scheibe 56 direkt gegenüber der Lampe angeordnet. Diese Detektoren 64a, 64b sind in üblicher Weise auf einer gedruckten Schalungsplatte 66 angeordnet, die ein sich nach außen gegenüber dem Gehäuse 36 erstreckendes Ende 66a aufweist. Die Außenanschlüsse zu dem Codierer können an den Anschlüssen 1 bis 5 hergestellt werden, die auf dem freiliegenden Ende der gedruckten Schaltungsplatte 66 vorgesehen sind.

Die Schaltungsplatte trägt außerdem gedruckte Leitungen, welche den Emitter der Photodiode 64a mit dem Anschluß 2 und den Emitter der Diode 64b mit dem Anschluß 4 verbinden. Die Kollektoren der beiden Dioden sind jeweils mit einem gemeinsamen Anschluß 3 verbunden. Auch die elektrischen Leitungen von der Lampe 62 sind mit gedruckten Leitungen der Schaltungsplatte 66 verbunden, wobei eine dieser Leitungen mit dem Anschluß und die andere Leitung mit dem Anschluß 1 in Verbindung steht. Fig. 3 zeigt all diese Verbindungen schematisch. Gemäß Fig. 3 wird zwischen die Anschlüsse 1 und 3 ein Begrenzungs- oder Teilerwiderstand R geschaltet. Die Ausgänge der beiden Photodioden sind mit dem Steuerabschnitt 32 (Fig. i) verbunden, um die Motoren 26 und 28 derart zu steuern, daß die Geschwindigkeit des Bandes T

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konstant bleibt. Die Ausgänge der beiden Photodioden sind in Quadratur, d.h. phasenverschoben, geschaltet, so daß auch eine Anzeige Über die Richtung der Bandbewegung erfolgt.

Bei dieser Anordnung steuert der Codierer 34 die Bewegung des Bandes äußerst genau. Auf Grund des Vorliegens des speziell konzipierten Rades 40 besteht kein Luftlager zwischen dem sich bewegenden Band und dem Rad, das einen Schlupf hervorrufen könnte. Der Ausgang des Codierers liefert damit eine genaue Anzeige der Bandgeschwindigkeit. Auch der Codierer selbst ist sehr klein und weist ein minimales Trägheitsmoment auf, so daß er sehr schnell auf Bandgeschwindigkeitsänderungen anspricht. Wenn somit der Ausgang des Codierers Über den Steuerabschnitt 32 zur Steuerung der Abspul- und Aufspulmotoren 26 28 angelegt wird, wird die Bandgeschwindigkeit innerhalb sehr kleiner Toleranzen gesteuert oder geregelt. Demzufolge ist diese Vorrichtung sehr vorteilhaft gegenüber den früheren Systemen, bei denen Taktsignale zur Steuerung der Bandbewegung verwendet werden, wobei die Taktsignale auf einer Taktspur des Bandes selbst gespeichert sind; insbesondere läßt sich bei Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine größere Datenmenge auf einer vorgegebenen Bandbreite speichern.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bandgeschwindigkeitssteuerung läßt sich somit bei allen Kassettengeräten einsetzen, in denen Daten oder dergleichen auf Bändern, beispielsweise Magnetbändern, gespeichert werden oder gespeichert sind.

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Claims (6)

DIPL.-PHYS. F. ENDLICH α- et»* unterpfaffenhofen 6. April 1978 S/kn PATENTANWALT TELEFON PHONE MÜNCHEN 64 36 38 f. CNOLICHi POSTFACH D · Θ034 U NT S R PF AFFEN H O FE N TELEGRAMMADRESSE 1 CABLE AOORES8 . PATENDL1CH MÜNCHEN TELEXl S2I73O Meine Akte: M-4428 MFE Corporation, Keewaydin Drive, Salem New Hampshire 03079, USA Patentansprüche

1.J Vorrichtung zur Bandgeschwindigkeits-Steuerung in einer Transport-Einheit, in der das Band mit hoher Geschwindigkeit transportiert wird und die eine Fläche zur Lagerung einer Bandkassette aufweist, mit einer Einrichtung zur Ausrichtung der Kassette auf der Fläche, einem Paar von Abspul- und Aufspul-Antriebswellen, die von der Fläche zum Eingriff in die Kassette nach oben wegstehen und motorbetrieben sind_/ und mit einem Lese/Schreibkopf, der von der Oberfläche neben den Spindeln nach oben vorsteht,

dadurch gekennzeichnet, daß ein Taktsignalgenerator (34) vorgesehen ist, der ein Gehäuse (36) und eine in dem Gehäuse drehfähig gelagerte Welle (38) aufweist, welche sich mit einem Ende aus dem Gehäuse heraus erstreckt, daß eine Einrichtung (36a) zur Befestigung des Gehäuses (36) in der Transporteinheit (lO) derart vorgesehen ist, daß sich die Welle (38) des Signalgenerators an einer Stelle Über die Fläche (12a) nach oben hinaus erstreckt,

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welche gegenüber dem Lese/Schreibkopf ausgerichtet ist, daß die Welle (38) ein Rad (40) trägt, das in eine Kassette (C) hineinreicht, die in die Transporteinheit (10) eingesetzt ist, so daß das Rad (40) mit dem Band (T) der Kassette in Berührung steht, daß eine Steuereinheit (32) zur Steuerung der Abspul- und Aufspul-Wellen angeordnet •ist und daß eine Einrichtung (66) vorgesehen ist, welche die Ausgangssignale des Signalgenerators der Steuerschaltung (32) zuführt, so daß die Wellen derart angetrieben werden, daß die Geschwindigkeit des an dem Lese/Schreibkopf vorbeigeführten Bandes im wesentlichen konstant gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rad (40) eine elastische Umfangsfläche aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangsfläche des Rades (40) eine oder mehrere Rillen (41) zur Vermeidung der Bildung eines Luftlagers zwischen dem Rad und dem Band (T) ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Rillen (41) in der Umfangsfläche des Rades (40) ausgebildet sind, die umfangsmäßig und in axialem Abstand zueinander um das Rad verlaufen.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Umfangsfläche des Rades (40) wenigstens eine Rille (41) ausgebildet ist und daß die Rillen derart um die Umfangsfläche des Rades verlaufen, daß ein Eintritt von Luft zwischen das Rad (40) und das Band (T) verhindert wird.

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