DE1449694A1 - Magnetbandtransportvorrichtung - Google Patents
MagnetbandtransportvorrichtungInfo
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- G11B15/18—Driving; Starting; Stopping; Arrangements for control or regulation thereof
- G11B15/26—Driving record carriers by members acting directly or indirectly thereon
- G11B15/28—Driving record carriers by members acting directly or indirectly thereon through rollers driving by frictional contact with the record carrier, e.g. capstan; Multiple arrangements of capstans or drums coupled to means for controlling the speed of the drive; Multiple capstan systems alternately engageable with record carrier to provide reversal
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Description
Patentanwälte
Dtpl. ing.F.Wßick^v.r-, D-. toi- A. V'elckraann
Dipt.i!vs.H.W,.GK«rant:,: -.^Ph-s. Or.K.Fincltf 1449694
Dipt.i!vs.H.W,.GK«rant:,: -.^Ph-s. Or.K.Fincltf 1449694
r. Expl.
AMPBX GOHPOBATIOiT 40t Broadway, Redwood City, California, IJ0SoA,
Magne tband transp ortvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Transportvorrichtung
für Bandmaterial, insbesondere auf eine Vorrichtung, die eine intermittierende Bewegung eines Magnetbandes
in zwei Eichtungen vorsieht.
Magnetbandtransportvorrichtungen stellen lediglich
einen Teil der vielen modernen Anwendungegebiete, bei denen ein Band gesteuert, mit hoher Geschwindigkeit
bewegt werden muß. Doch ist bei Magne tbancLsysteaen
eine wesentlich bessere mechanische Steuerung nötig
als bei den meisten anderen Systemen wegen der Auf-
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zeichnungsdichte der Daten auf dem Band und wegen der
Geschwindigkeit des Bandes. Da für die meisten digitalen Aufzeichnungen hohe Bit-Dichten benötigt werden
und außerdem häufig sehr große Bandbreiten bei Analog-
-Aufzeichnungen verwendet werden, können geringe Verschiebungen
des Bandes von seiner eigentlichen Bahn zu Verlusten oder Verzerrungen der wiedergegebenen Signale
führen. Ähnliche Betrachtungen gelten auch bei vergleichbaren Aufzeichnungsarten, beispielsweise
solchen, bei denen elektrostatische oder thermoplastische Bänder verwendet werden. Magnetbandsysteme sind jedoch
gebräuchlicher als die übrigen Aufzeichnungssysteme, deshalb soll die Erfindung im wesentlichen im Zusammenhang
mit einem Magnetbandsystem beschrieben werden, obwohl sie sich auch allgemein auf andere Systeme mit
sich bewegenden Bändern anwenden läßt.
Die im allgemeinen verfügbaren Hochleistungs-Band-Transportvorrichtungen
haben einen relativ komplexen mechanischen und elektrischen Aufbau, um gleichzeitig den verschiedensten
Aufgaben gerecht zu werden· Das Band muß "bei extrem hohen Geschwindigkeiten, bewegt werden, beispielsweise
bei 190,5 bis 266,5 cm/sec. Es muß dabei jedoch vorsichtig behandelt werden, um einen Bruch,
eine Dehnung des Bandes oder eine' Abnützung der magnetischen
Oxydoberfläche zu vermeiden. Gleichzeitig
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muß das Band aber auch in einer genauen Bahn an der magnetischen Kopfanordnung vorbei bewegt werden. Das
Problem sowohl eine hohe Geschwindigkeit und gleichzeitig eine sanfte Behandlung und genaue Führung
des Bandes zu erreichen, wird bei einer Bandtransport-Vorrichtung für digitale Verwendung sehr schwierig,
weil hier das Band intermittierend und in zwei Eichtungen bewegt werden muß. Bei solchen Systemen muß das
Band im allgemeinen in sehr kurzen Zeitabschnitten auf sehr kurzem Weg gestartet und gestoppt werden, um eine
Datenübertragung zu erhalten, die den Erfordernissen der datenverarbeitenden Systeme entspricht.
Moderne Magnetbandtransportvorrichtungen verwenden daher im allgemeinen einen Puffermechanismus geringer Trägheit,
der mit einem Servosystem für die Haspeln und mit einander entgegengesetzt drehenden Antriebskapstans
zusammenarbeitet. AndruckBrollenmechanismen werden dazu gebracht, das Band bei hohen Geschwindigkeiten
mit den Kapstans in Eingriff zu bringen oder es von diesen zu lösen entsprechend der gewünschten Start-
und Stopfolge. Die Bandpuffermechanismen geringer Trägheit
sind sehr häufig als Vakuumkammern ausgebildet, in denen die zwischen einem Kapstan und der angrenzenden
Haspel liegende Bandlänge zu einer Schleife geformt ist. Wird das Band sehr schnell gestartet und
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gestopt, dann kann die relativ langsame Aktion des Haspel-Motors und der Haspeln hoher Trägheit durch
' entsprechende Änderungen der Schleifenlänge innerhalb
der angrenzenden Vakuumkammer kompensiert werden. Der Bandpuffermechanismus zwischen der Haspel und dem
Kapstanmechanismus hat den Vorteil, daß nur ein relativ
kurzer Bandabschnitt von geringem Gewicht durch den Kapstanantriebsmechanismus beschleunigt und verzögert
werden muß. Auf diese Weise werden die Start- und Stop— Zeiten auf die Größenordnung von msec, vermindert
und eine beliebig programmierte Arbeitsweise in zwei
Richtungen wird möglich.
Dem !Fachmann ist bekannt, daß die Bandabnützung, die Bandführung und die Bandfehlstellen zu kritischen Problemen
bei solchen Vorrichtungen werden können. Andruckrollen-
und Kapstanmechanismen liefern keine weiche Behandlung des Bandes, da diese notwendig eine
hohe Reibung und hohe Stoßkräfte auf das Band ausübend
Die magnetische Oberfläche wird daher abgenützt. Geringe
Unstimmigkeiten in der Kapstan-Andrucksrollenanordnung
führen unerwünschte Eichtungsabweichungen indie Bandbewegung
ein. Ferner tritt dann, falls die Andruckrollen versehentlich gleichzeitig betätigt werden,
unweigerlich ein Bruch des Bandes ein. Verfängt sich das Band in einem der Führungselemente oder einemF&eren
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Bauteil oder die Bandsteuerung setzt aus, dann tritt
ebenfalls ein Bandausfall ein. Im allgemeinen werden während der Start- und Stopzeiträume des Bandes keine
Impulse übertragen. Im Anschluß an diese Verzugszeit wird
Jedoch der auf das Band ausgeübte Impuls stärker als es nötig wäre, wenn die gesamten Start- und Stop-Zeiträume
hierfür ausgenützt werden könnten.
Bs sind bereits eine Vielzahl τοη Verfahren erprobt
worden, um eine Verringerung der auf das Band wirkenden
Kräfte bei einem Bandtransport mit hoher Geschwindigkeit und mit schnellen Start-Stop-Oharakteristiken zu
erhalten. Diese Techniken verwenden im allgemeinen Vakuum- oder pneumatische Führungs- und Kapstanelemente
und einen Bandverlauf mit geringer Reibung· Auf dies· Weise erhält man zwar eine sanftere Bandbehandlung,
aber dies geschieht jedoch auf Kosten der Steuerung der Start-Stop-Charakteristiken oder es bringt eine
beträohtliche Vergrößerung der Kosten und des Aufbaue der Vorrichtungen mit sich.Zur Erleichterung der Programmierung
und der Datenübertragung sind bereits standardisierte Aufzeichnungelüoken eingeführt worden,
denen der Bandtransport angepaßt werden muß. Die umständlichen bekannten Vorrichtungen liefern aber yersohiedene
Start-Stop-Längen auf Grund der Abnutzung des Systems, der Programmbedingungen, der Umgebung und
der Bandzustände.
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U49694
Ziel der -vorliegenden Erfindung ist eine Magnetbandtransportvorrichtung
einfacher und wirtschaftlicher Art mit hoher Geschwindigkeit und einer genauen Steuerung, vorzugsweise für digitale Verwendung. Diese
Magnetbandtransportvorrichtung soll für einen intermittierenden steuerbaren Betrieb in zwei Eichtungen
geeignet sein und im wesentlichen frei sein von hohen Kräften, die auf daß Band wirken, aber eine genaue
Steuerung der Start-Stop-Charakteristiken und Abstände enthalten.
Dies wird gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch erreicht, daß Vorrichtungen, die einen Bandverlauf mit
geringer Eeibung liefern, mit einem einzigen in zwei Sichtungen bewegbaren Kapstan verwendet werden, der
gestartet und gestopt wird. Das Band verläuft in einem
großen Umschlingungswinkel um den Kapstan, so daß eine
hohe Anlaufreibung vorliegt und das Band auch dann nicht relativ zu dem Kapstan gleitet, wenn es unter
einer geringen Spannung gehalten wird» Das Band bewegt sich auf einer Bahn geringer Eeibung zwischen den damit
verbundenen Pedermechanismen geringer Trägheit und wird lediglich von dem Kapstan gesteuert. Bei dieser
Anordnung bewegt sich das Band zusammen mit dem Kapstan und kann mit gesteuerter Charakteristik gestartet, in
jeder Eichtung angetrieben und angehalten werden lediglich
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durch, die elektrische Steuerung des Kapstanantriebe.
Sie Bahn des Bandes, die geringe Reibung und geringe
Spannung liefern eine besondere Stabilität der Bewegung, obwohl eine geringe Abnützung des Bandes und des
Mechanismussee auftritt und nur eine geringe Wahrecheinlichtkeit
für einen Bandausfall vorliegt.
Eine erfindungsgemäße Anordnung liefert eine besonders
einfache Vorrichtung für den Bandtransport für digitale Verwendung. Diese enthält zwei Vakuumkammern mit konstanten
Querschnitt, die auf den beiden Seiten des einzigen Antriebskapstane angeordnet sind, den das
Band in einer Schleife mit großem Winkel umschlingt« Der Kapstan hat eine etwas federnde Oberfläche hoher
Reibung, die mit dem Band in Eingriff steht. Es werden nur Führungselemente mit geringer Reibung bei diesem
Aufbau Verwendet. Die Bandspannung in der Nähe des Kapstana liegt etwa über dem Wert, bei dem das Band ' j
auf dem Kapstan während der Start- und Stopbewegung
gleitet, jedoch unter dem Wert, der eine wesentliche Belastung des Kapstans darstellen würde. Der Kapstan
wird direkt von einem Motor mit einem Anker geringer Trägheit und einem hohen Verhältnis des Drehmoments
zur Trägheit angetrieben und elektris-ch gesteuert, so
daß er bestimmbare Start- und Stopcharakteristiken aufweist. Da das mechanische System nur eine geringe
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5rägheit und geringe Kräfteaufweist, kann die Bandbeschleunigung
und Verzögerung allein durch die Signale, die an den Motor gelangen, gesteuert werden. Da
diese Signale exakt und gleichförmig sind und für spezielle Eigenschaften leicht modifiziert sind, sind
die Start- und Stop-Längen im wesentlichen unveränderlich,
so daß die Bandtransportvorrichtung mit den Standard-Aufzeichnungslücken betrieben werden kann.
Bei solchen Vorrichtungen kann der Verlauf des Bandes so gewählt werden, daß die Oxydoberfläche des Bandes
nur mit der Magnetkopfanordnung in Gleitkontakt kommt, so daß die Abnutzung des Bandes auf einen minimalen
Wert gebracht wird. Auch das Fehlen einer hohen Reibung und von Druckkräften führt zu einer Verminderung der
Bandabnützung. Ferner wird noch ein weiterer Vorteil erreicht, das Band kann nämlich ohne Bruchgefahr geführt
werden» Trotzdem ist die Bandbewegung weitgehend stabilisiert, da das Band eine Reihe von Schleifen
bildet, durch die seitliche Kräfte im wesentlichen ausgeschaltet werden. Hohe Spannungspitzen innerhalb
des Bandes können nun vollständig vermieden werden, da eine elektrische Signalsteuerung des Motors angewendet
wird. Gleichzeitig wird durch die unmittelbare Signalsteuerung der Bandbewegung die Verzugszeit der Auslöseelemente
vermieden.
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Sinselk·!ten der Erfindung ergeben »loh aus der maohfolgenden Beschreibung an Hand der figurem.
erfindungsgeaale BandtraneportTorrioatumg
ausitten ait einem Blookdiagraam, daa die in j
dieser framsportTorrioatuag rerwemdetem lau« ·
elemente, wiedergibt. ί
Fig. 2 seigt in jerapektirieoaer Darstellumg eimern ,
feil der Anordnung nach KLg. 1» und swax eimern
layatam, eiaen Sapetanmoter umi damit Tf>l«m*»
dene 7&mnngeelememte.
Jig. 3 seigt eine grafische Darstellung rersemiedemer
■otorstrom- und Bandgeschwindigkeitβoharaiteristiken im Abhängigkeit Tem te* leit, wie sie
der Anordnung maom 4er Irfimdumg emtsp^eemem.
Pig. 4 xeigt eine rereinfaohte Torderansieat eimer
anderen Ausbildung einer erf1idnagSfemiiem
Magnetbandtransportrorrioatung.
?ig. 5 seigt einen rereinfachten Aufril eimer weiteren
Ausbildung der Erfindung
- tO -
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- to ~
ftf· C »«igt »is·» Aufril einer weit«r»n Auabildungator» ·1*·γ lanitraaspertrorrichtung g ea&S
tO ftslf &·* Irfiniung darftslfty «iolttif· Bauteil· »int »ur Yerein-4·γ Iarf1»lXa»t w«f§tla«»a wort·»·
wteemtliolitÄ lauttil· itir den landtrssisport sind
auf «iatr Torierflatt» 12 aageordnet. Sa« land 15 wird
i» t«it«s lieli-iuJiftm lla«· eimer geeteuerten Balui
«Titea·» ti*·* lufttarumfiaeipel 15 mti einer Aufnahmeaa*|«X ti aa ti*·* l%m#tke»fanordnung 18 rorbeigefüiirt,
it· »it tea Amfaaaae- uad Wiedergabβechaltungen 19
··*·!!·!* t*t· (Jetrenate Antriebeeotore 22 und 23 für
ii· lafUarttaf·- aai Aufmaleenaeieln 15 uai 16 sind un-
■it^fliar Uli den latvtla Minter 4er Torderplatt· 12
Vtfimmiaa. Im i*r Salokaung alnd sie jedoch dan«benlie~
fftai fetvieluiet, u« ii· Dar»teilung übersichtlicher zu
ffitalt·*.
d«n ¥*id«n Haepeln 15 und 16 let di· Bahn des
iarek sw«i Differentialdruckanordnungen geringer
»aatint, "bei»piel«w*i·· durch Yakuumkammern
29» 26 iiai ·1η·η ·1ηι1(·η «entriech gelagerten Antriebs-
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80 981 3/0A42 bad original
kapstan 30· Pur die Arbeitsweise in zwei Richtungen
sind die Kammern 25 und 26 und der Kapstan 30 Symmetrie ch zu den Haspeln 15 und 16 angeordnet. Sie Bahn
dee Bandes verläuft somit in einer Folge von aneinanderliegenden eng miteinander verbundenen Schleifen.
Jede der ·YafcuuairaTaraern 25» 26 hat einen etwa konstanten
Querschnitt und weilt eine Yakuumeuführung 32, die
mit einer Yakuumquelle 33 verbunden ist, auf und hat '
außerdem zwei Meßstellen 35 und 36 zur Bestimmung der verschiedenen Bandlängen innerhalb der Kammer. Eine
an eich bekannt« Mfferentialdruckmeßvorrichtung 38,
kann mit den Herstellen 35» 36 verbunden sein, um Druckändertingen festzustellen, die durch das Band 13
bedingt siaä und um damit die Lage der Bandschleife
in der Vakuumkammer 25 oder 26 anzuzeigen. Es können
hierfür auch photoelektrische oder andere Meßinstrumente verwendet werden. Ausgangesignale aus den Meßvorrich
tungen 38, 39 werden den Haspelservos 40» 41 zugeführt
und steuern die getrennten Easpelmotore 22 und 23. Gemäß den üblichen Servoverfahren für den magnetischen
Bandtransport können die Servovorrichtungen eine proportionale oder eine nichtkontinuierliche Steuerung
aueüben, Eier wird die letztgenannte ,angewendet. Die
Servovorrichtungen können außerdem selektiv betätigbare Bremsvorrichtungen (nicht dargestellt) für ein schnelles
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Stoppen der Haspeln enthalten, um so eine positive .
Steuerung sicherzustellen. Verschiedene andere Vor-
wi θ
richtungen, sie dem Fachmann "bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.
richtungen, sie dem Fachmann "bekannt sind, können ebenfalls verwendet werden.
Vorzugsweise wird ein Kapstan 30 verwendet, der eine Oberfläche mit hoher Reibung hat, die schwach federnd
ausgebildet ist, beispielsweise aus Gummi oder einem mit Gummi überzogenen Grundkörper<>
Der Kapstan soll bei den hier verwendeten Bandspannungen von dem Band nicht deformiert werden. An den Eingängen der Kammern
25 und 26, die hier die dem Kapstan am nächsten liegenden Seiten sind, läuft das Band 13 über Führungsrollen
43, 44 mit geringer Reibung (am besten aus Figo 2 zu entnehmen). Wie aus dem ausgeschnittenen Teil der
Führungsrolle 44 zu sehen ist, enthält jede Führung einen zentrischen Stift 46, der in einem Kugellager
drehbar ist, das in dem Lager-Käefig 48 befestigt ist.
Der zentrale Stift 46 hat ringförmige voneinander getrennte Flansche 49» 50, um eine seitliche Bewegung
des Bandes 13 zu verhindern. An der Ausgangsseite jeder Vakuumkammer 25» 26 verläuft das Band 13 über ähnliche
Führungen 52, 53 mit geringer Reibung, wie sie am Kammereingang verwendet werden. Es können jedoch hierzu
auch feststehende weiche Führungen verwendet werden. Der Kapstan 30 ist auf einer Motorwelle 55 angebracht
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und wird unmittelbar durch einen in zwei Richtungen
drehbaren Motor 57 angetrieben.
Ie können noch verschiedene weitere Vorrichtungen verwendet werden, doch ist dies bei billigen Vorrichtungpn,
wie sie in den Pig. 1 und 2 dargestellt sind, nioht erforderlich. Der Kapstan kann beispielsweise aus Stahl
sein und das Band kann mit Hilfe von Leerlaufrollen
unter geringemDruok gegen den Kapatan gepreßt werden*
Eskann auch ein pneumatischer oder Vakuumkapstan verwendet werden. Eine schwach federnde Gummi- oder gummiartige Oberfläohe wird bevorzugt, da hierdurch eine
Eeibungsoberfläohe geliefert wird, die eine mehr als
proportional an»h»ende Anlaufreibung liefert, wenn
die Bandspannung vergrößert wird. Andere Pührungean--Ordnungen werden nachstehend im Zusammenhang mit den
anderen Darstellungen besprochen. !
Die soweit beschriebene Vorrichtung bildet den meohanisehen Teil der Transportvorrichtung für eine gesteuerte intermittierende Hagnetbandbewegung in sswei Hichtungen mit
bestimmbarer Steuerung der Start-Stop-Charakteriitiken.
Diese einfache Vorrichtung stellt jedoch «int große Veränderung gegenüber den bekannten Vorrichtligen dar.
Die Vakuumkammern 25, 26 und die iührunßerollen 43 und
44 bilden ein System geringer Reibung, bei dem das Band
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13 unter gleichmäßiger Spannung in der Nähe des einzigen Antriebskapstans 30 gehalten wird. Eine
gleichmäßige Spannung bedeutet,dass die Differenz
der .Spannungswerte zwischen den beiden Vakuumkammern
ausreichend klein ist. Diese gleichförmige Spannung wird bei der vorliegenden Vorrichtung dadurch erreicht,
daß Sammern mit gleichbleibendem Querschnitt, die eng miteinander gekoppelt sinij, verwendet werden·
lime enge pneumatische Kupplung kann dadurch erreicht werden, daß man eine relativ große Vakuumquelle und
geringe pneumatische Impedanzkupplungen mit den Vakuumzufükrungen
verwendet. Entsprechend sind die Bandspannungen, die durch die Sruokunterschiede in den
beiden Kammern erzeugt werden, anfänglich gleich und bleiben auch im wesentlichen während des Arbeitsvorganges
gleich·
Bei einer solchen Anordnung kommt das Band 13 am weajfften mit festen Bauteilen in Berührung, so daß
überhaupt kein Gleiten zwischen dem Band 13 und den Rollenfüfarungen 43, 44 oder 52 und 53 an den Rändern
der Vakuumkammern 25, 26 und dem einen Antriebskapstan 30 auftreten kann.
Der Kapstan 30 hat relativ große Abmessungen, beispielsweise
eiksn Durchmesser von 5 »27 cm für eine Sandge-
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schwindigkeit τοη 91»5 cm/sec. Ein großer, jedoch
leichter Kapstan vermindert die Belastung ohne eine hohe Trägheit in das System einzuführen. Das Band
umschlingt den Kapstan 30 in einem relativ großen Winkel, vorzugsweise von 180°, so daß der große Oberflächenbereich
des Kapstans und der große Umschlingungswinkel
einen großen Oberflächenkontakt zwischen dem Band 13 und dem Kapstan 30 liefern und damit der .
Kapstan eine gleichförmige Antriebskraft auf das Band bei allen Arbeitsbedingungen ausübt, ohne daß einstellbare
Komponenten erforderlich wären. Mit einem solchen Kapstan 30 mit hcter Reibung wird nur eine geringe Spannung
(ca· 85 g) des Bandes 13 benötigt, um ein Gleiten des Bandes 13 relativ zu dem Kapstan 30 zu vermeiden.
Sie Spannung ist hoch genug, verglichen mit der Anlaufreibung,
um eine Gleitbewegung zu vermeiden, jedoch ist sie nicht so hoch, um eine wesentliche Belastung
in das System einzubringen.
Der ümschlingungswinkel des Bandes auf dem Kapstan und die Belbungeeigenschaften des Bandes und des Kapstans
bestimmen die gesamte Anlaufkraft, die benötigt wird, uu das Band zum Gleiten relativ zum Kapstan zu bringen,
liegt nur eine geringe Spannungsdifferenz zwischen den beiden Kammern vor, wie hier, dann tritt auch kein
Gleiten des Bandes Relativ zu dem Kapstan auf und nur
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sehr geringe Antriebskräfte sind für den Kapstan
erforderlich. Die Antriebskraft muß lediglich die
Trägheit des Bandes und der Pührungsteile mit geringer
Reibung und die Reibung über der Kopfanordnung (luftgelagerteköpfe
können eberuSLls verwendet werden) überwinden.
Die Bandspannungen können daher relativ hoch sein, solange ihre Differenz klein bleibt, jedoch wird
bevorzugt auch relativ geringe Spannungen zu verwenden, die gerade das Band in eine Kammer während des Anlaufvorganges
ziehen. Es konnte festgestellt werden, daß die Trägheit des Kapstans und des Motors im allgemeinen
um eine Größenordnung größer ist ale die Summe der Trägheit des Bandes und seiner lührungselemente der
verschiedenen Reibungen und der geringen Spannungsdifferenzen, die überwunden werden müssen. Auf diese
Weise wird das Band zwar durch den Kapstan angetrieben, bringt aber keine Belastung für den Kapstan oder den
Motor.
Dies stellt einen beachtlichen Unterschied von allen bekannten Torrichtungen dar. Bei bekannten Vorrichtungen
wurden im allgemeinen hohe Druck- und Stoßkräfte benötigt, die beispielsweise durch die Andruckrollen
und pneumatischen Systeme ausgeübt wurden, um das Band gegen den Kapstan zu drücken. Bei einem Andruckrollenmechanismus
werden die Änderungen der Bandbewegung
ORIGINAL INSPECTED
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(beispielsweise Richtungsänderungen) weitgehend
durch Schwankungen der Abmessungen der Andrucksrollen und Kapatans und Schwankungen der Breite und Dickt
des Bandes und durch ungleichmäßige Drucke, die bei leichten Abnutzungen der Andrucksrollen oder Pehljustierungen
auftreten, verursacht.
Bei dem vorliegenden System werden diese Schwierigkeiten Tollständig vermieden durch die Verwendung
eines einzigen Kapstans in Kombination mit einem Bandverlauf
mit geringer Reibung und gleichförmigen Spannungen. Es Boll darauf hingewiesen werden, daß die
Bahn des Bandes zwischen den beiden Haspeln im wesentlichen in einer Reihe von Schleifen verläuft. Da keine
hohen Druck-, Spannungs- und Stoßkräfte auf das Band ausgeübt werden und durch den Gebrauch von Schleifen
mit geringer Spannung auch keine Richtungsabweichungen
auftreten, bewegt sich das Band längs des gewünschten Wegs mit großer Stabilität, die im wesentlichen durch
die Toleranz der Bandbreite und den Soleranzen der Eingangsführungen in die Kammern gegeben iat. Ab wichtigsten
ist jedoch der Bereich unmittelbar in 4er
Nähe der Magnetkopfanordnung 18. Hier wird die Bewegung des Bandes im wesentlichen unabhängig nur von dem Kapstan
30 und den beiden Führungsrollen 43 und 44 Mit
flanschartig ausgebildeten Oberflächen 49» 50 am lingang
- it -
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der Vakuumkammer*! 25* 26 gesteuert. Sind diese Bauteile
einmal genau dimensioniert und eingestellt, so kann man feststellen, daß die Schwankungen der Bandabmessungen
den wesentlichen Beitrag für eine Eichtungsschwankung
liefern.
Die oxydische Oberfläche des Bandes 13 ist so in den Schleifen geführt, daß sie nur mit der Magnetkopfanordnung
18 in Eingriff kommt. Eine Berührung mit den Seiten der Kammern 25 und 26 führt somit nicht
zu einer Ausbildung eines Oxydüberzugs oder einer Abnützung des Bandes. Das Band kann jedoch auch umgekehrt
werden, so daß die oxydische Oberfläche längs der Kammer verläuft oder es kann eine leitende Überzugsschicht
auf die nichtoxydische Oberfläche gebracht
werden, wenn man beispielsweise eine statische Ausladung vermeiden will.
Der Betrieb dieeer Vorrichtung mit geringer Reibung und konstanter Spannung ist vorteilhaft für eine
Zusammenarbeit mit dem Antriebssystem, das die elektrischen Vorrichtungen zur Steuerung des Motors 57
enthält. Vorzugsweise wird ein Motor 57 mit geringer Ankerträgheit verwendet, wie sie beispielsweise erhlltlioh
sind mit einem flachen oder scheibenartigen Rotor und Leitungen nach Art der gedruckten Schaltungen.
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Ein solcher Motor hat ein hohes Drehmoment pro
Stroaeinheit, eine relativ geringe Ankerträgheit und eine Drehmomentkonetante, die bis zu hohen Strömen konstant bleibt. So hat der Motor 57 eine hohe
Beschleunigung bei realtiv geringen Motorströmen und braucht nur eine relativ geringe Spannung.
Andere Motoren, bei denen das Verhältnis dee Drehmoments zur Trägheit ebenfalls hoch ist, können in
ihrem gesamten Arbeitsbereich mit einer linearen Drehmomentkonstanten verwendet werden.
Die Motorantriebsverstärkereohaltungen 59 und eine
Geschwindigkeitsservovorrichtung 60, die mit einem Tachometer 61t der mit dem Kapstan 50 eusammenarbeitet,
sind nicht im einstinen dargestellt, soweit sie bekannt sind. Der Motor kann auf jedes von zwei verschiedenen
Signalen oder auf beide ansprechen. Das eine Signal wird aus dem öesohwindigkeitsservo 60 erhalten, wenn
das Band bei etwa konstanter Geschwindigkeit läuft. Das andere Signal kommt aus den Impuls- und Wellenform
bildenden Schaltungen 63, die die Signale erzeugen, um den Zustand des Systems in Abhängigkeit von Kommandos
aus externen Vorrichtungen zu ändern. Die Impulsschaltungen 63 werden von Steuerschaltungen 64 betätigt,
die die Kommandos in Erregerimpulse umformen mit entsprechender Polarität. Bei jeder gewählten Band-
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geschwindigkeit steuert die Greschwindigkeitsservoschaltung
60 in Abhängigkeit von dem Tachometerai^s-"
gangswert 61 den Motor 57 und damit die Bandgeschwindigkeit
über die Steuerung des Motorantriebsverstärkers 59· Die Schaltungen 65 sprechen auf ein
Eingangskommando an und liefern eine entsprechende Signalform für die momentane Erregung des Motors 57·
Durch diese gesteuerten Start- und Stop-Stromschwingungen
an demMotor 57 wird dem System jede gewünschte
Beschleunigungs^und Verzögerungscharakteristik gegeben.
Diese Charakteristiken sind somit elektrisch steuerbar,
vollständig einstellbar und bestimmbar.
Eine genauere Beschreibung der Schaltungen zur Steuerung
einer Vorrichtung mit einem einzigen Antriebskapstan
gemäß der Erfindung ist in einer Anmeldung des Erfinders
Robert A. Kleist mit dem Titel "Antriebsvorrichtung für Bandtransportsysteme" beschrieben.
Im einfachsten Pail wird eine konstante Beschleunigung
und Verzögerung des Bandes gewählt, so daß die Bandgeschwindigkeit
linear auf ein Startkommando hin anwächst und die gewünschte Hominalgesehwindigkeit in
einem festgelegten Zeitraum erreicht. Am Ende dieses
Zeitraumes setzt die Steuerung der Geschwindigkeitsservovorrichtung
60 ein* Da die Bandbeschleunigung
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konstant ist und über die gesamte . Anlaufzeit verteilt ist und da das Band auf seinsfniit geringer
Reibung bewegt wird, scheint das Band wie ein starrer Körper,der sich unter der Steuerung des Kapetana
bewegt» Bandstreckungen und plötzliche Geschwindigkeit sübergänge sind zuständig ausgeschaltet. Das
System zeigt somit keine Geschwindigkeitsüberschreitungen und erreicht somit schnell die Bandgeeohwindig-
keit mit gesteuerten gerL ngen momentanen Bandgeechwin- ^
digkeit8Schwankungen. Eine gleichförmige Verzögerung
wird entsprechend erreicht, indem der Motor mit Impulsen geeigneter Energie, Polarität und Wellenform erregt wird.
Das Verfahren zur Steuerung der Bandbewegung mit Hilfe elektrischer Vorrichtungen hat viele Vorteile, die
aus dem Zusammenwirken der Antriebesehaltungen mit
dem Bandtransport bei geringer Reibung und Spannung i
herrühren. Sind Auslösevorrichtungen für die Betätigung der Andruckrollen oder der pneumatischen Antrieb· notwendig, so entsteht beispielsweise «ine Veraugsieit
zwischen der Zeit des Eintreffens «ines Eingangskomaandos und der Zeit, in der das Band mit dem Kapstan in
Eingriff kommt. Während dieser Verzugszeit kann kein·
Steuerung der Bandbewegung vorgenommen werden· In dem vorliegenden System erregt das Eingangskoaaan&o unmittelbmr
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den Motor und die Beschleunigung oder Verzögerung des Bandes tritt unmittelbar ein. Im unterschied
zu einer Vorrichtung mit Andruckrollen, hei der
eine aehr plöt^zliche Beschleunigung des Bandes eintritt, wenn die Andruckrollen gegen den Kapstan auftreffen, bleibt die Beschleunigung (im vorliegenden
Beispiel) konstant und führt zu einer sanften und weichen Bandbewegung, obwohl die letztlich erreichte
Bandgeschwindigkeit relativ hoch sein kann. Eine elektrisch· Steuerung der Start- und Stop-Charakteristiken
steht Bit dem mechanischen Verhalten des Bandtransportsystems in enger Beziehung, da beide zusammenwirken
müssen, um das Auftreten von Kräften zu vermeiden, die Unregelmäßigkeiten in die Start-Stop-Zeiten und
Abstände einbringen. Sie gesteuerte Beschleunigung und Verzögerung vermöglicht somit eine hohe Zuverlässigkeit gleichförmiger Start- und Stop-Abstände und
stellt sicher, daß die Bandtransportvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so arbeitet, daß sie mit
den Aufzeichnungslüoken, die bei Standarddatenformaten
von magnetischen Bändern vorliegen, verträglich 1st. Es eil darauf hingewiesen werden,.daß die Steuerschaltungen 64 die Geschwindigkeitsservoeokml*vorrieh.tung,
sobald das Beschleunigungsintervall beendet ist, einschalten- und sie ausehalten, wenn die Verzögerung beginnt.
^ " ■ ■ - 23 -
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aus einer Anzahl von Bandgeschwindigkeiten, einschließlich
einer hohen Suchgeschwindigkeit, gewählt werden. Die Start-Stop-Sehaltungen können veränderlich sein,
um die Beschleunigung und Verzögerung zwischen den verschiedenen Geschwindigkeiten zu steuern oder es
können zusätzliche Impulsschaltungen verwendet werden.
Die Anordnung der Vakuumkammern telativ zu dem einzigen
Eapatan und den Haspeln, wie sie in der Pig. 1 dargestellt ist, let sehr dicht, so daß die Gesamtkonstruktion
auf einem Standardrahmen von 48,2 cm befestigt sein kann. Dies ermöglicht es wiederum, den BandtransportaeehanisBtta
in verschiedenen Yielfach-Konfigurationen aufzubauen, beispielsweise 2:2 oder 1 t 4·
Systeme für andere Verwendungszwecke sind wiüeter
unten beschrieben und zeigen verschiedene Kombinationen in QrSSe, Aufwand und Arbeitsweise.
Pig. 3 zeigt in grafischer Darstellung, wie die gewjiählten
Stromwellen für das Starten und Stoppen dee Motors 57 alt einer Steuerung der Bandbeechleunigung
und -verzögerung angewendet werden. In Fig. sind die Anlaufmotorströme und die Bandgeschwindigkeit
über der Zeit für swei Anlauf-Stromcharakteristiken
aufgezeichnet, und zwar im ausgezogenen und gestrichelten
Kurven. Der Startstrom wirkt dahingehend, die
-. 24 -
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!Trägheit des Motors und das Bandsystems zu überwinden, während das Geschwindig]© it sstetö? signal
lediglich die Bürsten- oder andere Reibung überwinden müssen« Dieses ist nicht dargestellt, da es im Verhältnis
10 : 1 zu den Spitzenwerten der Startströme liegt. Wie durch die ausgezogene Kurve in dem oberen
Teil der Fig. 3 dargestellt ist, kann eine Sinushalbschwingung als Anlaufmotorstrom verwendet werden.
Bei einem Motor mit einer Beschleunigungscharakteristik,
die dem Eingangsstrom proportional ist, erreicht die Bandbeschleunigung einen Spitzenwert, der mit dem
Spitzenwert des Sinusimpulses übereinstimmt. Die Bandgeschwindigkeit wächst daraufhin mit abnehmender
Beschleunigung solange an, bis der Sinusimpuls beendet ist. Zu diesem Zeitpunkt setzt die Steuerung der
Geschwindigkeitsperrvorrichtung ein. Diese Anordnung
hat besondere Vorteile. Es ist einfach, Sinusimpulse als Anlaufschwingung und einen entsprechenden Impuls
von entgegengesetzter Polarität als Stop-Impuls zu
erzeugen. So wird das Band sanft auf die Geschwindigkeit gebracht oder sanft gestopt.
Es ist auch üblich und wirtschaftlich, einen konstanten Stromimpuls (gestrichelte Linie) von gewählter Dauer
zu erzeugen, um eine konstante Beschleunigung zu liefern, auch wenn die gesamte Startzeit dieselbe ist,
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um die gewünschte Nenngeschwindigkeit zu erreichen. Hier wird wieder das gesamte Start- oder Stop-Intervall
verwendet und die Start- und Stopzeiten und Längen sind wiederholbar und gesteuert.
Andere Konfigurationen eines Bandverlaufs mit geringer Reibung und geringer Spannung unter Verwendung eines
einzelnen Antriebskapstans können bei Vorrichtungen gemäß der Erfindung erreicht werden, die in den Pig.
4, 5 und 6 dargestellt sind. Der Hochleistungsbandtransportmechanismus ist nur in allgemeiner Form in
Fig. 4 dargestellt. Die Reibungs- und !Drägheitskräfte sind bei dieser Anordnung auf ein Minimum verringert,
um schnellere Start- und Stofizeiten und hctere Bandgeschwindigkeiten
zu ermöglichen. Beispielsweise besteht der Antriebskapstan 70 aus einer dünnen Schale, so daß
er schneller beschleunigt und verzögert werden kann. Die Winkel, mit denen das Band 13 in die Vakuumkammern
71, 72 eintritt und sie verläßt, sind verringert durch eine parallele Anordnung der Eingänge der Kammern relativ
zu dem Kapstan 70 und dadurch daß die Vakuumzuführungen nahe aneinander gebracht sind, um eine engere
Kupplung der Kammern zu ermöglichen. Das Band durchläuft jedoch trotzdem drei aneinandergrenzende Schleifen·
Bei einem Hochlei8tungebandtransport soll die Länge
der Vakuumkammern 71, 72 größer sein und eine proportionale
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Servosteuerung kann erreicht werden, wenn man Schlitze
75» 76 in der Kammerwand 71, 72 zur Messung der
Schleife und zur Steuerung der Haspelservos (nicht dargestellt) verwendet. Die Reibung kann weiterhin dadurch
vermindert werden, daß luftgelagerte Führungen an den Ausgängen und Eingängen jeder Vakuumkammer 71»
72 verwendet werden. Die oxydische Seite des Bandes 13 kommt weder mit den Wänden der Yakuumkammern 71» 72
noch mit der Oberfläche des Kapstans 70 oder irgendeinem anderen Bauelement in Berührung außer mit der Kopfanordnung
Anordnungen mit geringer Reibung und entsprechend geringer Spannung können gemäß der Erfindung auch
durch Verwendung eines Puffermechanismus, wie er in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, erhalten werden. In
Fig. 5 ist ein Federmechanismus dargestellt mit einer Spannungsanordnung, die eine Yielfachschleife aufweist*
Hier ist das Band 13 nacheinander über feste Rollenftihrungen
80 und bewegliche Rollen 81 in Schleifen geführt« Die beweglichen Rollen 81 sind auf einem beweglichen
Arm 83 angebracht, der durch eine schwache Feder 85 gesinnt ist und bildet den gewünschten Pufferungs-
■ mechanismus. Bei dieser Anordnung wird auch ein
' anderer Führungsmechanismus mit geringer Reibung verwendet*
Er befindet sich unmittelbar in der Nähe des ein-
.. »igen Antriebskapstans 86 und enthält eine Rollenführung
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und eine feste Führung 88 mit einem Flansch zur
Steuerung der Querlage des Bandes.
Der in Fig. 6 dargestellte Mechanismus ist besonders gedrängt aufgebaut und ist sehr wirtschaftlich. Hler
wird eine Schleife des Bandes 13 mit veränderlicher Länge und geringer Reibung durch einen zentrisch gelaerten
Hebel 80 mit Rollenführungen 81 und 82 an jedem seiner Enden hergestellt. Das Band 13 umschlingt
die Führungen 91» 92 in entgegengesetzter Richtung
und verläuft über eine Rollenführung 94 an dem Kapstan 95. Eine entsprechende Bewegung des Pufferarms 90
kompensiert die Schwankungen der Geschwindigkeit zwischen dem Kapstan der Bandhaspel 97, die in üblicherweise
über einen Servo gesteuert wird (nicht dargestellt).
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Claims (14)
- Patentansprücheί 1J Bandtransportvorrichtung für einen programmierten Betrieb hoher Geschwindigkeit in zwei Richtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Puffervorrichtungen (25, 26), vorzugsweise zur Ausbildung einer Bandschleife geeignet, räumlich voneinander getrennt innerhalb der Bahn eines Bandes (13) zwischen einer Zuführungshaspel (15) und einer Aufnahmehaspel (16) angeordnet sind, daß jede dieser Puffervorrichtungen (25, 26) dem Band (13) eine etwa gleiche Spannung erteilt, daß ferner eine Antriebsvorrichtung (30), •vorzugsweise für einen Betrieb in zwei Richtungen, zwischen den beiden genannten Puffervorrichtungen (25, 26), vorzugsweise symmetrisch zu diesen, angeordnet ist, daß das Band (13) in einer Schleife um diese Antriebsvorrichtung (30) geführt ist und daß weitere Antriebsvorrichtungen (57) mit der mit dem Band in Berührung stehenden Antriebsvorrichtung (30) verbunden sind, die eine Bewegung des Kapstans in zwei Richtung vorsehen.• - 29 -809813/0442U49694
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (30), die mit dem Band(13) in Eingriff steht, als Kapstan (30) ausgebildet ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- '< zeichnet, daß zwischen den Puffervorrichtungen (25, 26) zur Ausbildung einer Bandschleife und der Antriebsvorrichtung (30) Führungsglieder (43, 44, 52, 53) vorgesehen sind, die vorzugsweise als Führungen mit geringer Reibung ausgebildet sind.
- 4· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, j dadurch gekennzeichnet, daß das Band (13) die vorzugsweise als Kapstan ausgebildete Antriebsvorrichtung (30) in einem Winkel von mindestens 180° umschlingt.
- 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffervorrichtungen (25, 26) eine geringe Trägheit aufweisen»
- 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, j dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Bandschleife j innerhalb der Puffervorrichtungen (25, 26) zur Steuerung von Antriebsvorrichtungen (40, 41) für die Zuführungs- und Aufnahmehaspel ( 15, 16) dient«- 30 -809813/0442
- 7« Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetischer WancQerXi8) am Band (13) zwischen einer Puffervorrichtung (25, 26) und der Antriebsvorrichtung (30) angeordnet ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder (43, 44, 52, 53) und die Puffervorrichtungen (25, 26) einen Trägheitswert aufweisen, der etwa um eine Größenordnung kleiner ist als die Trägheit der Antriebsvorrichtungen (30, 57)«
- 9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder-ψ (43, 44, 52, 53) jeweils zwei voneinander in einen Abstand befindlichen Anschlagränder (49, 50) aufweisen, um eine seitliche Verschiebung des Bandes (13) aus seiner Bahn zu verhindern..
- 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffervorrichtungen (25, 26) zur Ausbildung einer Bandschleife als Vakuumkämmern (25, 26), vorzugsweise mit konstantem Querschnitt und/oder übereinstimmender Gestalt, ausgebildet und mit. einer Vakuumquelle verbunden sind zur !rreiohung einer konstanten Bandspannung und daß ferner Meßvorrichtungen (38, 39) angeschlossen sind809813/0442zur Messung der Stellung der Bandschleife innerhalb Jeder Vakuumkammer (25» 26), die dazu geeignet sind, Steuervorrichtungen (40, 41) der Zuführungs- und Aufnahmehaspeln (15» 16) zu regeln.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die.·äußere Oberfläche des Bandes (13) relativ zu den Vakuumkammern nach innen gerichtet fet und das Band die Antriebsvorrichtungen (30) in diesem Sinn umschlingt.
- 12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumkammern (71, 72) mit zueinander parallel verlaufenden Achsen angeordnet sind und daß vorzugsweise die an den Eingängen und Ausgängen der Kammern verwendeten Bandführii ngen (78) als luftgelagerte Führungsglieder ausgebildetsind· I
- 13· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Anepriiche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (30) als Antriebskapatan (70) in Form eines dünnen hohlen Gehäuses ausgebildet ist.
- 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Puffervorrichtung (25, 26)- 32 -809813/0442als Federvorrichtung (80, 81, 85) ausgebildet ist, in der das Band (13) in einer Vielzahl von Schleifen, vorzugsweise über bewegliche und feststehende Führungsglieder geführt ist.15· Vorrichtung nach einem der .Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Puffervorrichtung (25, 26) einen drehbaren Arm (90) aufweist mit je einer Rollenführung (91» 92) an seinen Enden und daß das Band (13) die Rollenführungen (91 > 92) in entgegengesetzten Richtungen umschlingt*809813/CU42
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