Für Tonbandmaschinen ist ein Transportmechanismus erforderlich, der das Tonband mit möglichst konstanter Geschwindigkeit an den Magnetköpfen vorbeibewegt. Für hochwertige Tonbandgeräte werden durchwegs Antriebe mit drei Motoren verwendet, zwei Wickelmotoren für Auf- bzw. Abwicklung in den beiden Laufrichtungen und ein Capstanmotor, der die Konstanthaltung der Bandgeschwindigkeit gewährleistet. Die Grundprinzipien derartiger Anordnungen sind seit langer Zeit bekannt und existieren in vielfältigen Ausführungsformen.
Höchste Präzision wird vor allem von Tonbandmaschinen verlangt, die für professionelle Zwecke verwendet werden. Es ist dabei zu beachten, dass nicht nur besonders hohen Anforderungen an die Laufkonstanz der Bandbewegung gestellt werden, sondern zusätzlich noch höchste Betriebssicherheit und erleichterte und weitgehend automatische Bedienung verlangt wird, die vor allem eine möglichst rasche und bandschonende Arbeitsweise ermöglicht. Dabei muss in Betracht gezogen werden, dass professionelle Tonbandmaschinen für Rundfunk und insbesondere Schallplattenindustrie meist Mehrkanalgeräte sind, d. h. es werden für 16- und 24-Kanal Aufnahmen Bandbreiten von 2" 50,5 mm und mehr verwendet.
Unter diesen Voraussetzungen ergeben sich neue Aufgabenstellungen, da die Masse der Bandwickel beispielsweise in der Grössenordnung von 10... 15 kg liegen kann. Dies bedeutet die Beherrschung von Anlauf- und Bremsproblemen bei allen betriebsmässig erforderlichen Bandbewegungen, einerseits in Hinsicht auf möglichst schonende Behandlung der Bänder, während andererseits gleichzeitig alle Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge in möglichst kurzer Zeit ablaufen sollen. In diesem Sinne ist schon vielfach vorgeschlagen worden, für die Wickelantriebe massenarme Motortypen zu verwenden, dies bedeutet jedoch keine Abhilfe für Probleme, die durch die schweren
Bänder selbst hervorgerufen werden.
Die Lösung aller dieser Aufgaben erfordert das Beschreiten neuer Wege bei der Konstruktion der Tonbandmaschinen, um die Steuerung des Bandtransportes unter Einhaltung einer konstanten Bandzugspannung bei Anlauf, Normallauf und
Bremsvorgang, sowie besonders bei raschem Vor- und Rücklauf in der betriebsmässig erforderlichen Zeit zu gewährleisten.
Bei den üblichen für schmale Bänder gebauten Bandgeräten ist die Beschleunigung eines vollen Bandwickels ohne übermässige Bandbeanspruchung in einer Zeit möglich, die üblichen Be triebsbedingungen ohne weiters genügt. Der Anlaufvorgang erfolgt durch das Einschalten der Wickelmotoren und gleichzeitige Ankopplung des Bandes an den Capstanantrieb mittels der Andruckrolle. Ein derartiger Anlaufvorgang mit einem Bandwickel grosser Masse würde eine unzulässige Bandbeanspruchung oder auch Bandriss verursachen. Bei Bandwickeln grosser Masse sind besondere Vorkehrungen erforderlich, die eine schonende Kopplung des Bandes mit dem Capstanantrieb bewirken.
Zur einwandfreien Steuerung der Übergangszustände, vor allem der Startvorgänge, ist als ein wichtiger Parameter die Kenntnis des jeweiligen Verhältnisses der Geschwindigkeit des Bandes zur Geschwindigkeit des Capstanantriebes nötig.
Diese Steuergrösse in Verbindung mit Messwerten der Bandzugspannung an der Aufwickel- und Abwickelseite gestattet einen einwandfreien Betrieb von Tonbandmaschinen, die allen
Anforderungen, unabhängig von der zu verarbeitenden Band dimension entsprechen.
Das erfindungsgemässe Bandtransportsteuerungsverfahren kennzeichnet sich dadurch, dass bei Normal- und Schnellauf, sowie bei Übergangszuständen während des Beschleunigungs und Bremsvorgangs, die Bandzugspannung jeweils durch
Steuerung des Drehmoments und des Drehsinns der Wickel motoren in, bzw. gegen die Bandlaufrichtung unterhalb eines gegebenen Wertes gehalten wird, wobei die Steuerung in
Abhängigkeit von der Stellung von Bandzugsensoren und dem Verhältnis einer, von der Drehzahl des Capstanmotors abgeleiteten Impulsfrequenz zu der von einem mit dem Band bewegten Geber erzeugten, der Bandgeschwindigkeit proportionalen Impulsfrequenz erfolgt.
Es wurde bereits auf die Notwendigkeit hingewiesen, dass in der Praxis alle mit der Bedienung der Tonbandmaschinen zusammenhängenden Vorgänge möglichst rasch ablaufen sollen. Diese Forderung steht im Gegensatz zu der Tatsache, dass grosse Massen, sofern gegebene Antriebskräfte zur Verfügung stehen, nicht beliebig rasch beschleunigt werden können. Beim Anlauf einer Tonbandmaschine bis zur Normal-Aufnahme bzw. Wiedergabe-Geschwindigkeit, ist ein meist voller Bandwickel soweit zu beschleunigen, dass das abwickelnde Band übereinstimmend mit der Umfangsgeschwindigkeit der Capstanachse läuft. Ein Bandwickel grosser Masse wird zu diesem Zweck mittels Wickelmotoren grosser Leistung möglichst rasch hochgefahren und wird, im Gegensatz zur üblichen Arbeitsweise, erst dann mit dem ständig mit konstanter Drehzahl rotierenden Capstanantrieb gekoppelt.
Es ist bekannt, die Bandzugspannung auch während solcher Anlaufvorgänge durch Regelung der beiden Wickelmotoren über Bandzugsensoren zu steuern und die Zugspannung unterhalb eines vorgegebenen Maximalwertes zu halten. Die Kopplung mit der Capstanachse erfordert eine Messung der Bandgeschwindigkeit, um die Übereinstimmung mit dem Capstanantrieb festzustellen. Üblicherweise wird für diesen Zweck eine praktisch schlupffrei vom Band mitgenommene Umlenkrolle verwendet, die mit einem Impulsgeber verbunden ist, der bei Rotation der Rolle, z. B.
durch Zerhacken eines Lichtstrahls mittels Lochscheiben, Impulse variabler Frequenz erzeugt. Ein ähnlicher Geber wird vom Capstanmotor angetrieben und bei einem bestimmten Verhältnis dieser beiden Frequenzen wird mittels der dann eingeschalteten Andruckrolle Band und Capstan gekoppelt. Es ist bekannt, als Capstanmotor einen elektronisch geregelten Motor zu verwenden und es wird daher die in diesem Fall vorhandene Regelfrequenz vorteilhafterweise als Vergleichsfrequenz benützt.
Unter Berücksichtigung dieser Massnahmen für den Anlaufvorgang ist ein Kennzeichen einer Ausführungsform der Erfindung, dass während des Anlaufvorgangs die Beschleunigung des Bandes bis zur Sollgeschwindigkeit, unabhängig vom Capstanantrieb, durch Regelung des Drehmoments der Wickelmotoren in Abhängigkeit vom Bandzug erfolgt und die Kopplung des Bandes mit der Capstanachse durch die Andruckrolle bei Übereinstimmung der Bandgeschwindigkeit mit der Umfangsgeschwindigkeit der Capstanachse vorgenommen wird, wobei die Auslösung dieses Vorgangs beim Erreichen eines festgelegten Verhältnisses der vom Capstanmotor und einer von einem mit der Bandbewegung gekoppelten Geber abgeleiteten Impulsfrequenz erfolgt.
Eine weitere Aufgabenstellung ergibt sich bei raschem Voroder Rückwickeln von umfangreichen Bandspulen. Die Zeit, die zum Umwickeln benötigt wird, soll möglichst kurz sein, jedoch müssen Bandbeschädigungen unbedingt vermieden werden. Das bedeutet, dass ein zwar rascher aber sicherer Beschleunigungs- und vor allem Verzögerungsvorgang gewährleistet sein muss. Diese letztere Forderung kann nur eingehalten werden, wenn die auftretende maximale Wickelgeschwindigkeit nicht so gross wird, dass das Abbremsen des schweren Bandwickels einerseits zu lange dauert, andererseits keine Beschädi gungen des durchgelaufenen Bandendes durch Herumschleu dern und Schlagen gegen Metallteile der Maschine verursacht werden.
Eine einwandfreie Funktion lässt sich erzielen, wenn die aus den früher erwähnten Gründen sehr leistungsstarken
Wickelmotoren nicht die höchste Bandgeschwindigkeit errei chen, sondern auf eine optimale Geschwindigkeit eingeregelt werden. Eine weitere Einzelheit einer Ausführungsform des
Bandtransportsteuerungsverfahrens kennzeichnet sich daher dadurch, dass beim schnellen Vor- bzw. Rückwickeln die Bandgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stellung der Bandzug- sensoren und von der vom Bandbewegungssensor abgeleiteten Impulsfrequenz auf einen vorgegebenen Wert begrenzt wird.
Weitere zusätzliche Massnahmen werden für das Abbremsen des Bandwickels nötig, falls das Bandende durch die Maschine hindurchgelaufen ist. Die bekannte, bei jedem Tonband- gerät vorhandene Lichtschranke schaltet in diesem Fall das Laufwerk ab, die Bandzugsensoren können keinen Messwert abgeben, da sie ohne Band infolge der vorhandenen Federwirkung in ihre Ausgangsstellung zurückkehren, aber der Bandwickel grosser Masse und dementsprechender Trägheit läuft zunächst weiter und muss auf geeignete Weise abgebremst werden, um innerhalb einer brauchbaren Zeitspanne zum Stillstand gebracht zu werden. Die Beherrschung dieses Auslaufvorgangs erfordert eine Regelgrösse die von der Drehzahl des einzigen sich noch bewegenden Teils, dem Bandwickel, abhängt.
Da der direkt mit der Wickelvorrichtung verbundene Motor jetzt angetrieben wird, treten an den Anschlüssen drehzahlabhängige Spannungen auf. Diese Tatsache kann man ausnützen um eine Regelgrösse zu gewinnen ohne einen besonderen Geber auf den Wickelachsen anbringen zu müssen. Ein weiteres Kennzeichen einerAusführungsform der Erfindung ist, dass nach Durchlauf desBandendes, bei in dieAusgangsstellung gehenden Bandzugsensoren, die Steuerung des Bremsvorgangs bis zum Stillstand in Abhängigkeit von der induzierten Spannung erfolgt, die an den Anschlüssen des infolge Massenträgheit des Bandwickels weiterdrehenden Wickelmotors auftritt.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel zeigt, ist die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Tonbandlaufwerks und Fig. 2 und 3 zeigen den Ablauf der Vorgänge am Beispiel eines Anlaufs bis zur Normalgeschwindigkeit, bzw. bei Start- und Stopvorgängen im Falle der Schnellwicklung.
In Fig. 1 sind die beiden Bandwickel 1 und 2 durch die beiden Wickelmotoren 3 und 4 angetrieben, bzw. sie werden je nach Betriebszustand durch diese Motoren gebremst. Der Weg des Bandes verläuft von einem Wickel, z. B. 1, über den ersten Bandzugsensor 5, der aus zwei Umlenkrollen besteht, die diametral auf dem Durchmesser einer drehbaren Scheibe angeordnet sind und, wie leicht ersichtlich, im Fall einer Erhöhung des Bandzugs gegen eine Federkraft eine Drehung im Uhrzeigersinn erfährt. Wie schematisch als Wirkverbindung angedeutet, hat jede Stellungsänderung der Bandzugwaage eine Änderung des variablen Widerstandes 6 zur Folge. Über eine Umlenkrolle 7 wird das Band den Magnetköpfen 8 zugeführt, die wie üblich meist einen Lösch-, einen Aufnahme- und einen Wiedergabekopf umfassen. Von dort aus läuft das Band über den Capstanantrieb mit der Capstanachse 9 und dem Capstanmotor 10.
Im Falle des Bandtransports mit normaler Geschwin- digkeit wird das Band durch die Andruckrolle 11 mit der Capstanachse 9 gekoppelt. Die Bewegung der Druckrolle gegen die Capstanachse erfolgt mit einem Andruckmagnet 12, der über die angedeutete Wirkverbindung die Andruckrolle betätigt.
Das Band wird weiter über die Umlenkrolle 13 einem zweiten Bandzugsensor 14 zugeführt. Die Umlenkrolle 13 wird praktisch schlupffrei vom Band mitgenommen und der auf der Achse der Rolle sitzende Impulsgeber 15 liefert Signale, die in einer genauen Abhängigkeit von der Bandgeschwindigkeit stehen. Der Impulsgeber 15 ist hier beispielsweise als rotierende Lochscheibe dargestellt, die einen Lichtstrahl zwischen einer Lichtquelle und einer Photodiode zerhackt. Der Bandzugsensor 14 überträgt wieder seine Stellung auf einen variablen Widerstand 16. Die Bandzugspannung kann auch auf andere Weise, z. B. durch Beeinflussung eines Hallelements oder dergleichen von der mechanischen Bewegung in eine elektrische Messgrösse umgeformt werden. Von der Bandzugwaage 14 geht das Band zum Wickel 2, der vom Motor 4 angetrieben ist.
Die Messung der Drehzahl des Capstanmotors 10 erfolgt als Impulsfrequenz, die z. B. optisch durch Abtastung einer Teilung an einem rotierenden Teil des Antriebs gewonnen werden kann. Hier ist eine induktive Abnahme dargestellt, die beispielsweise eingefräste Zähne am Umfang eines Aussenläufermotors 10 mittels des Magnetkopfes 17 abtastet und eine der Antriebsdrehzahl proportionale Impulsfrequenz liefert. Dieses Beispiel bildet eine vorteilhafte Lösung, da die Capstanmotore meist elektronisch geregelt sind und die Regelfrequenz für die Festlegung des Verhältnisses Bandgeschwindigkeit zu Capstangeschwindigkeit vorteilhaft ausgenützt werden kann.
In Zusammenfassung zur Fig. 1 sei festgehalten, dass die für die Bandtransportsteuerung nötigen Geber die beiden Bandspannungssensoren 5 und 14 sind, die an der Abwickel- bzw.
Aufwickelseite an der Stelle A bzw. B die Zugspannung messen, sowie die beiden Impulsgeber 15 und 17, die eine der Bandgeschwindigkeit bzw. der Umfangsgeschwindigkeit der Capstanachse proportionale Impulsfrequenz als Messgrösse abgeben.
In Fig. 2 ist schematisch der elektronisch gesteuerte Programmablauf vom Einschalten der Tonbandmaschine bis zum Übergang in Aufnahme oder Wiedergabe mit Normalgeschwindigkeit dargestellt. Zunächst wird durch einen manuellen Einschaltvorgang der Beginn des Anlaufs ausgelöst. Die zur Steuerung nötigen Daten sind die Zugspannungen des Bandes an der Abwickelseite A und der Aufwickelseite B. Als Folge wird das Drehmoment der Wickelmotoren in Funktion dieser Messgrössen auf den zuverlässigen vorgegebenen Wert eingeregelt, wobei dieses Drehmoment positiv oder negativ sein, d. h. in Abwickelrichtung unterstützend oder in der Gegenrichtung als geregelte Bremsung der Abwicklung wirksam sein kann.
Die Art der Schaltmassnahmen zur Motorenregelung bedarf keiner näheren Beschreibung, da die heute zur Verfügung stehenden, elektronischen Mittel zahlreiche Lösungen gestatten, die keinen spezifischen Einfluss auf das Prinzip der Steuerung haben und zum Stand der Technik gehören. Als Vorbereitung für den nächsten Schritt wird die Frequenz der Capstanregelimpulse mit der von der Bandgeschwindigkeit abhängigen Impulsfrequenz verglichen. Die Zahl n im Diagramm hängt von der Ausführung der Tonbandmaschine und der Geber ab, liegt aber z. B. bei einem aus der Praxis entnommenen Fall in der Grössenordnung von 10. Aus den vorgegebenen und gemessenen Daten ergeben sich als Endresultat des Regelvorgangs die Werte die einer identischen Geschwindigkeit des Bandes und der Umfangsgeschwindigkeit der Captanachse entsprechen.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Kopplung zwischen Band und Capstanantrieb durchgeführt werden, indem der Andruckmagnet die Gummiandruckrolle betätigt. Damit ist der Zustand des Normallaufs erreicht. Der weitere Betrieb der Tonbandmaschine wird in üblicher Weise unter konstanter Regelung der Zugspannung auf einen vorgegebenen Wert, unabhängig vom Wickeldurchmesser oder anderen Einflüssen, durchgeführt. Der geschilderte Anlaufvorgang bewirkt, dass der schwere Bandwickel nicht wie üblich durch den Bandzug in Bewegung gesetzt wird, sondern der Antrieb der ganzen Masse in Abwickelrichtung durch den Motor erfolgt, daher viel schneller vorgenommen werden kann, worauf das bis zur Nenngeschwindigkeit vorbeschleunigte Band beanspruchungslos mit dem Capstanantrieb gekoppelt wird.
Als weiteres Beispiel ist in Fig. 3 der Ablauf beim Schnellwickeln schematisch dargestellt, wobei angenommen wird, dass bis zum Durchlauf des Bandendes gewickelt werden soll. Nach dem Einschalten wird der Vorgang des Schnellwickelns begonnen, als steuernde Daten dienen wieder die an den Bandstellen A und B gemessenen Zugspannungen. Die Leistung der Wikkelmotoren würde auch bei geregeltem Bandzug das Erreichen einer unzulässig hohen Bandgeschwindigkeit gestatten. Die Geschwindigkeit des Bandes an sich ist nicht gefährlich, vielmehr darf ein bestimmter Wert wegen des nachfolgenden Ver zögerungsvorgangs nicht überschritten werden. Es ist daher beim Schnellwickeln erforderlich, eine weitere Grösse zur Steuerung heranzuziehen, das ist die im Schema über den Verzweigungspunkt in den Programmablauf eingeführte Impulsfrequenz, die der Bandgeschwindigkeit proportional ist.
Mit den gesteuerten Drehmomenten der Wickelmotoren werden die Bandspulen beschleunigt, bis die Bandgeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert erreicht. Dieser wird dann beibehalten bis zum Ende. d. h. dem Durchlauf des Bandes. Es ist praktisch bei allen Tonbandlaufwerken üblich, einen Endschalter einzubauen, der meist als Lichtschranke ausgebildet ist und nach Bandende (oder Riss) das Gerät abschaltet. Nach Durchlauf des Bandendes rotieren schwere Bandwickel mit relativ hoher Drehzahl weiter und werden dann durch die Wickelmotoren abgebremst. Es ist zu beachten, dass nach Durchlauf des Bandendes die beiden Bandzugsensoren in ihre, nur durch die Rückzugfeder bedingte Endstellung gehen und auch die von der Bandbewegung abgeleiteten Impulse nicht mehr vorhanden sind.
Zur Steuerung des Bremsvorgangs kann vorteilhafterweise der, infolge der Trägheitskräfte noch laufende Wickelmotor herangezogen werden, z. B. über irgendeinen mit der Wickelachse verbundenen Tachogenerator. Als einfache und einwandfreie Lösung ist die Steuerung der Bremswirkung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Wickelvorrichtung durch Ausnützung der an den Klemmen des Motors auftretenden, zur Regelung dienenden Spannung möglich.
Insbesondere die infolge der geförderten hohen Leistung meist verwendeten Gleichstrommotoren sind für diese Zwecke geeignet. Das Kompromiss zwischen einer hohen, jedoch begrenzten Maximalgeschwindigkeit des Bandes und einer wünschenswert kurzen Bremszeit bis zum Stillstand des Wikkels, ergibt gleichzeitig eine schonende Behandlung des Bandes.
In der vorstehenden Beschreibung wurde nur auf die prinzipiell für die Bandtransportsteuerung notwendigen Vorgänge und Vorrichtungen eingegangen, um die grundlegenden Funktionen übersichtlich darzustellen. Als ein Beispiel für die Vereinfachungen sei erwähnt, dass die Bewegung der Andruckrolle
11 zwecks Kopplung des Bandes mit dem Capstanantrieb nicht in einem einzigen Vorgang erfolgt, sondern zunächst eine vorbereitende Annäherung der Druckrolle an die Achse erfolgt, um dann eine raschere, endgültigeDurchführung des Vorgangs im richtigen Zeitpunkt zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist das Solenoid 12 in Wirklichkeit in zwei Magnete unterteilt, einer bewirkt den Übergang in die Vorbereitungsstellung, der zweite erzeugt bei Erregung den Andruck der Gummirolle.
Auch die Ausführungen der Sensoren und Geber für die Impulse sind nur als Beispiele erwähnt, ebenso ist die Elektronik, welche für die Steuerung benützt wird, nicht in Einzelheiten beschrieben, da mit den heute zur Verfügung stehenden Mitteln zahlreiche Lösungsmöglichkeiten gegeben sind.
Tape recorders require a transport mechanism that moves the tape past the magnetic heads at as constant a speed as possible. For high-quality tape recorders, drives with three motors are used throughout, two winding motors for winding and unwinding in both directions and a capstan motor that ensures that the tape speed is kept constant. The basic principles of such arrangements have been known for a long time and exist in various embodiments.
Highest precision is required above all from tape recorders that are used for professional purposes. It should be noted that not only are particularly high demands placed on the consistency of the belt movement, but also the highest level of operational reliability and simplified and largely automatic operation, which above all enables the fastest possible and belt-friendly operation. It must be taken into account that professional tape recorders for radio and especially the record industry are mostly multi-channel devices, i. H. bandwidths of 2 "50.5 mm and more are used for 16 and 24-channel recordings.
Under these prerequisites, new tasks arise, since the mass of the tape lap can, for example, be in the order of 10 ... 15 kg. This means the control of start-up and braking problems with all operationally required belt movements, on the one hand with regard to the gentle handling of the belts, while on the other hand all acceleration and deceleration processes should take place in the shortest possible time. In this sense, it has already been proposed many times to use low-mass motor types for the winding drives, but this does not mean a remedy for problems caused by the heavy
Ligaments themselves are evoked.
The solution to all of these tasks requires treading new paths in the construction of the tape machines in order to control the tape transport while maintaining a constant tape tension during start-up, normal operation and
Braking process, as well as especially with fast forward and backward movement in the operationally required time.
With the usual tape devices built for narrow tapes, a full roll of tape can be accelerated without excessive tape stress in a time that satisfies the usual operating conditions without further ado. The start-up process takes place by switching on the winding motors and simultaneously coupling the tape to the capstan drive by means of the pressure roller. Such a start-up process with a large mass of tape lap would cause inadmissible tape stress or tear. When winding large amounts of tape, special precautions are necessary to ensure that the tape is gently coupled to the capstan drive.
For proper control of the transition states, especially the starting processes, an important parameter is the knowledge of the respective ratio of the speed of the tape to the speed of the capstan drive.
This control variable in connection with measured values of the tape tension on the winding and unwinding side allows a perfect operation of tape machines, all of them
Requirements, regardless of the tape dimension to be processed.
The tape transport control method according to the invention is characterized in that in normal and high-speed operation, as well as in transitional states during the acceleration and braking process, the tape tension is applied
Control of the torque and direction of rotation of the winding motors in or against the direction of tape travel is kept below a given value, the control in
Dependent on the position of tape tension sensors and the ratio of a pulse frequency derived from the speed of the capstan motor to the pulse frequency generated by a sensor moved with the tape and proportional to the tape speed.
The need has already been pointed out that, in practice, all processes associated with the operation of the tape recorder should take place as quickly as possible. This requirement is in contrast to the fact that large masses, provided that the given driving forces are available, cannot be accelerated at will. When starting a tape machine up to normal recording or playback speed, a usually full roll of tape has to be accelerated so that the unwinding tape runs at the same speed as the peripheral speed of the capstan axis. For this purpose, a roll of tape with a large mass is started up as quickly as possible by means of high-power winding motors and, in contrast to the usual method of operation, is only then coupled to the capstan drive, which is constantly rotating at a constant speed.
It is known to control the tape tension even during such start-up processes by regulating the two winding motors via tape tension sensors and to keep the tension below a predetermined maximum value. The coupling with the capstan axis requires a measurement of the tape speed in order to determine the correspondence with the capstan drive. Usually for this purpose a practically non-slip deflection pulley is used which is carried along by the tape and which is connected to a pulse generator which, when the roller rotates, e.g. B.
by chopping up a light beam using perforated disks, pulses of variable frequency are generated. A similar encoder is driven by the capstan motor and at a certain ratio of these two frequencies, the tape and capstan are coupled by means of the then switched on pressure roller. It is known to use an electronically controlled motor as a capstan motor, and the control frequency present in this case is therefore advantageously used as a comparison frequency.
Taking into account these measures for the start-up process, a characteristic of an embodiment of the invention is that during the start-up process the tape is accelerated to the set speed, independently of the capstan drive, by regulating the torque of the winding motors as a function of the tape tension, and the tape is coupled to the capstan axis is carried out by the pressure roller when the belt speed corresponds to the circumferential speed of the capstan axis, this process being triggered when a fixed ratio of the pulse frequency derived from the capstan motor and an encoder coupled with the belt movement is reached.
Another task arises from rapid forward or backward winding of large tape reels. The time required for wrapping should be as short as possible, but tape damage must be avoided. This means that a quick but safe acceleration and, above all, deceleration process must be guaranteed. This latter requirement can only be met if the maximum winding speed that occurs is not so high that the braking of the heavy tape roll takes too long on the one hand, and on the other hand no damage to the run-through tape end is caused by slinging around and hitting metal parts of the machine.
Flawless functioning can be achieved if, for the reasons mentioned earlier, they are very powerful
Winding motors do not reach the highest belt speed, but are regulated to an optimal speed. Another detail of an embodiment of the
The tape transport control method is therefore characterized by the fact that during fast forward or backward winding the tape speed is limited to a predetermined value depending on the position of the tape tension sensors and the pulse frequency derived from the tape movement sensor.
Further additional measures are necessary to brake the tape roll if the tape end has run through the machine. In this case, the known light barrier that is present in every tape recorder switches off the drive, the tape tension sensors cannot deliver a measured value because they return to their original position without the tape due to the existing spring action, but the tape reel of large mass and corresponding inertia initially continues to run must be braked in a suitable manner in order to be brought to a standstill within a usable period of time. The control of this run-out process requires a controlled variable that depends on the speed of the only moving part, the tape roll.
Since the motor, which is directly connected to the winding device, is now driven, voltages that are dependent on the speed occur at the connections. This fact can be used to obtain a controlled variable without having to attach a special encoder to the winding axes. Another characteristic of an embodiment of the invention is that after the end of the tape has passed through, with tape tension sensors going into the starting position, the braking process is controlled until the standstill as a function of the induced voltage that occurs at the connections of the winding motor, which continues to rotate due to the inertia of the tape reel.
The invention is explained in more detail using the drawing, which shows an exemplary embodiment. 1 is a schematic representation of a tape drive and FIGS. 2 and 3 show the sequence of the processes using the example of a start-up up to normal speed, or for start and stop processes in the case of high-speed winding.
In Fig. 1, the two tape laps 1 and 2 are driven by the two winding motors 3 and 4, or they are braked by these motors depending on the operating state. The path of the tape runs from a roll, e.g. B. 1, via the first tape tension sensor 5, which consists of two pulleys, which are arranged diametrically on the diameter of a rotatable disk and, as can be easily seen, in the event of an increase in the tape tension against a spring force experiences a clockwise rotation. As indicated schematically as an operative connection, every change in position of the belt tension balance results in a change in the variable resistor 6. The tape is fed via a pulley 7 to the magnetic heads 8, which, as usual, usually include an erase head, a recording head and a playback head. From there, the tape runs over the capstan drive with the capstan axis 9 and the capstan motor 10.
In the case of tape transport at normal speed, the tape is coupled to the capstan axis 9 by the pressure roller 11. The movement of the pressure roller against the capstan axis takes place with a pressure magnet 12, which actuates the pressure roller via the indicated operative connection.
The tape is then fed to a second tape tension sensor 14 via the deflection roller 13. The deflection roller 13 is carried along by the belt practically without slipping and the pulse generator 15 located on the axis of the roller supplies signals which are precisely dependent on the belt speed. The pulse generator 15 is shown here, for example, as a rotating perforated disk which chops a light beam between a light source and a photodiode. The tape tension sensor 14 again transmits its position to a variable resistor 16. The tape tension can also be changed in other ways, e.g. B. can be converted into an electrical measured variable by influencing a Hall element or the like of the mechanical movement. The tape goes from the tape tension balance 14 to the reel 2, which is driven by the motor 4.
The measurement of the speed of the capstan motor 10 is carried out as a pulse frequency, the z. B. can be obtained optically by scanning a division on a rotating part of the drive. An inductive pickup is shown here, which, for example, scans milled teeth on the circumference of an external rotor motor 10 by means of the magnetic head 17 and delivers a pulse frequency proportional to the drive speed. This example forms an advantageous solution, since the capstan motors are usually electronically controlled and the control frequency can be used to advantage to determine the ratio of tape speed to capstan speed.
In summary of FIG. 1, it should be noted that the sensors required for the tape transport control are the two tape tension sensors 5 and 14, which are located on the unwinding or unwinding.
Measure the tension on the winding side at point A or B, as well as the two pulse generators 15 and 17, which emit a pulse frequency proportional to the belt speed or the peripheral speed of the capstan axis as a measured variable.
In Fig. 2, the electronically controlled program sequence is shown schematically from switching on the tape machine to the transition to recording or playback at normal speed. Initially, the start of startup is triggered by a manual switch-on process. The data required for control are the tension of the tape on the unwinding side A and the winding side B. As a result, the torque of the winding motors is regulated to the reliable specified value as a function of these measured variables, with this torque being positive or negative, i.e. H. can be effective in the unwinding direction or as a controlled braking of the unwinding in the opposite direction.
The type of switching measures for motor control does not require any further description, since the electronic means available today allow numerous solutions that have no specific influence on the control principle and are state of the art. In preparation for the next step, the frequency of the capstan control pulses is compared with the pulse frequency, which is dependent on the belt speed. The number n in the diagram depends on the design of the tape machine and the encoder, but is e.g. B. in a case taken from practice in the order of magnitude of 10. From the specified and measured data, the end result of the control process results in the values that correspond to an identical speed of the tape and the circumferential speed of the captan axis.
At this point in time, the coupling between the tape and the capstan drive can be carried out in that the pressure magnet actuates the rubber pressure roller. The normal running condition is thus achieved. The further operation of the tape machine is carried out in the usual way with constant regulation of the tensile stress to a predetermined value, regardless of the roll diameter or other influences. The start-up process described has the effect that the heavy tape lap is not set in motion by the tape tension as usual, but the entire mass is driven in the unwinding direction by the motor, which means that it can be carried out much faster, whereupon the tape, which has been pre-accelerated up to the nominal speed with the Capstan drive is coupled.
As a further example, the sequence during high-speed winding is shown schematically in FIG. 3, it being assumed that winding is to be carried out until the end of the tape has passed through. After switching on, the process of high-speed winding is started; the tensile stresses measured at tape points A and B are again used as controlling data. The performance of the winding motors would allow an impermissibly high belt speed to be reached even with a regulated belt tension. The speed of the belt itself is not dangerous, rather a certain value must not be exceeded because of the subsequent delay process. With high-speed winding it is therefore necessary to use a further variable for the control, that is, the pulse frequency introduced into the program sequence via the branch point in the diagram, which is proportional to the belt speed.
With the controlled torques of the winding motors, the tape reels are accelerated until the tape speed reaches a predetermined maximum value. This is then kept until the end. d. H. the passage of the belt. It is common practice with all tape drives to install a limit switch, which is usually designed as a light barrier and switches off the device after the end of the tape (or tear). After the end of the tape has passed through, heavy tape laps continue to rotate at a relatively high speed and are then slowed down by the winding motors. It should be noted that after the end of the tape has passed through, the two tape tension sensors move to their end position, which is only caused by the return spring, and that the pulses derived from the tape movement are no longer present.
To control the braking process, the winding motor, which is still running due to the inertia forces, can advantageously be used, e.g. B. via any tachometer generator connected to the winding axis. As a simple and flawless solution, it is possible to control the braking effect as a function of the speed of the winding device by utilizing the voltage that occurs at the terminals of the motor and is used for regulation.
In particular, the DC motors, which are mostly used due to the high power being promoted, are suitable for these purposes. The compromise between a high, but limited maximum speed of the belt and a desirably short braking time until the winding comes to a standstill, results at the same time in a gentle treatment of the belt.
In the above description, only the processes and devices necessary in principle for the tape transport control were discussed in order to clearly show the basic functions. As an example of the simplifications, it should be mentioned that the movement of the pressure roller
11 does not take place in a single process for the purpose of coupling the belt with the capstan drive, but first a preparatory approach of the pressure roller to the axle takes place in order to then enable a more rapid, final implementation of the process at the right time. For this purpose, the solenoid 12 is actually divided into two magnets, one causes the transition to the preparation position, the second generates the pressure of the rubber roller when energized.
The designs of the sensors and transmitters for the pulses are only mentioned as examples, and the electronics that are used for the control are not described in detail, since numerous possible solutions are given with the means available today.