[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Regelung der Transportgeschwindigkeit
von bandförmigem Material gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Bekannte Wickeleinrichtungen, insbesondere solche von Magnetbandgeräten, arbeiten
hauptsächlich mit elektronischen Tachosystemen. Sie bieten sich wegen der meist elektrischen
Antriebe der Wickelkörper besonders an.
[0003] Bei einem häufig benutzten elektronischen Verfahren rotieren Kupferfähnchen, die
auf einem vom bewegten Band angetriebenen Rotationskörper befestigt sind, vor dem
Pol eines Magnetkerns, der eine Wicklung trägt. Die Wicklung ist der induktive Teil
eines Schwinkreises, der durch den Vorbeilauf der Kupferfähnchen am Pol bedämpft wird.
Die in der Folgefrequenz der Kupferfähnchen amplitutenmodulierte Wechselspannung des
Schwingkreises wird gleichgerichtet, verstärkt und einem sogenannten Schmitt-Trigger
zugeführt. In dieser Stufe wird eine Rechteckspannung mit'einer bestimmten Grundfrequenz
erzeugt. Die Breite der Rechteckimpulse hängt von der Amplitute der gleichgerichteten
Wechselspannung ab. Eine nachfolgende Differenzierung der Rechteckspaanung und weitere
Impulsformung der damit erhaltenen Impulse liefert eine Rechteckspannung mit der Frequenz
der am Magnetkern vorbeilaufenden Kupferfähnchen. Eine elektrische Integration dieser
Spannung bildet ein der Drehzahl des vom Band angetriebenen Rotationskörpers proportionales
Ausgangssignal, das einem Regelverstärker zugeführt wird. Dieser bildet aus einen
Soll-Ist-Vergleich mit Hilfe einer Komperatorschaltung ein Spannungssignal, das über
einen Verstärker auf den elektrischen Antrieb eines der Wickelkörper wirkt (Philips
Taschenbuch für die elektronische Meßtechnik, Franzis-Verlag, München, 1. Auflage
1960, Seite 69).
[0004] Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß eine derartige Geschwindigkeitsregelung kompliziert
und aufwendig ist. Die Wartung und Reparatur erfordern speziell ausgebildetes Fachpersonal
und kostspielige Meßgeräte. Für einfache Wikkelaufgaben, beispielsweise für das Umspulen
von Magnetbändern von einem Vorratswickel auf einen Wickelkern bei der Herstellung
von Magnetbandkassetten, ist diese Einrichtung zur Regelung des Bandlaufs daher wenig
geeignet. Bei der Verwendung von pneumatischen Antrieben, die für den vorstehend angedeuteten
Betriebsfall wegen der verhältnismäßig geringen zu beschleunigenden und zu bremsenden
Eigenmasse sowie wegen des damit entfallenden Ex-Schutzes vorteilhaft sein können,
ist zusätzlicher gerätetechnischer Aufwand für die Umformung der elektrischen Stellgröße
in eine pneumatische notwendig.
[0005] Es bestand daher die Aufgabe, eine Einrichtung zu entwickeln, mit der bei Wickeleinrichtung
die Regelung der Bandlaufgeschwindigkeit auf einen vorgegebenen Sollwert mit möglichst
geringem Aufwand auf pneumatischem Wege durchführbar ist.
[0006] rDie Aufgabe wurde durch eine Einrichtung gelöst, wie sie in den Patentansprüchen gekennzeichnet
ist.
[0007] Ein wesentlicher Vorteil der vorgeschlagenen Lösung liegt im einfachen Aufbau des
Regelkreises, wobei für sämtliche Funktionsglieder handelsübliche Bauteile eingesetzt
werden können. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß bei einem pneumatischen
Wickelantrieb die für die Energieversorgung vorhandene Druckluft für den Betrieb des
Regelkreises mitbenutzt werden kann. Ferner können sich elektrische oder magnetische
Störfelder nicht auf die Regelung auswirken.
[0008] Die Erfindung ist nachfolgend an einem in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispiel erläutert.
[0009] Eine Rolle 1 ist auf einer Achse drehbar gelagert. Über die Rolle 1 ist das von der
Abwickelseite zur Aufwickelseite zu transportierende bandförmige Material - im folgenden
kurz als Band B bezeichnet - geführt. Das Band B kann aus unterschiedlichen Materialien
sein, z.B. Papier, Kunststoffolie beschichtet und unbeschichtet, Metall, Textilgewebe
oder dergleichen. Auf einer der Stirnflächen der Rolle 1 ist eine Tachoscheibe 2 aus
Metall oder Kunststoff angebracht, deren Umfang gegenüber in geringem Abstand eine
pneumatische Gabelschranke 3 angeordnet ist. Die Gabelschranke 3 ist in Richtung zum
Scheibenumfang verschiebbar gelagert, so daß ein Abstand zwischen 1,0 mm und 20 mm
eingestellt werden kann. Strahl- und Fangdüse der Gabelschranke 3 sind an einen Niederdruckverstärker
4 angeschlossen, der über die Druckluftversorgung der Gabelschranke 3 den zwischen
Strahl- und Fangdüse sich einstellenden Staudruck erfaßt. Der Ausgang des Niederdruckverstärkers
4 steuert einen Hochdruckverstärker 5, der eine pneumatische Turbine 6 für den Antrieb
des Abwickelkörpars mit Druckluft versorgt. Für den Aufwickelkörper ist ebenfalls
eine pneumatische Turbine vorgesehen (in der Zeichnung nicht dargestellt), deren Drehmoment
so bemessen ist, daß das Aufwickeln des Bandes B mit dem Abwickeln ständig Schritt
halten kann, jedoch der durch den Bandzug hervorgerufene Einfluß auf die Abwickelgeschwindigkeit
vernachlässigbar klein ist, d.h., daß bei dem zwischen den Kräften bzw. Momenten sich
einstellenden Gleichgewichtszustand die Sollgeschwindigketit des Bandes B im vorgegebenen
Toleranzbereich bleibt. Es ist daher vorteilhaft, aufwickelseitig einen pneumatischen
Puffer vorzusehen, bei dem der für den Aufwickel gewünschte Bandzug mittels Unterdruck
in einem U-förmigen Schacht für eine Bandschleife erzeugt und über deren Stand am
Schacht geregelt wird. Derartige Bandzugsregelungen sind von Magnetbandgeräten für
die digitale batenaufzeichnung bekannt und daher nicht weiter beschrieben.
[0010] Die den Regelkreis bildenden Teile sind handelsübliche pneumatische Bauelemente;
für die Tachoscheibe 2 sollte zur Erzeugung der radialen Luftströmung eine profilierte
Scheibe oder eine Scheibe mit Erhebungen eingesetzt werden.
[0011] Die beschriebene Einrichtung arbeitet folgendermaßen:
[0012] Durch das bewegte Band B wird die Tachoscheibe 2 über die Rolle 1 in Rotation versetzt.
Die unter der Wirkung der Fliehkraft im Zentrum der Tachoscheibe 2 angesaugte und
radial nach außen strömende Luft trifft auf den Druckluftstrahl zwischen Strahl- und
Fangdüse der pneumatischen Gebelschranke 3, die vom Niederdruckverstärker 4 mit Druckluft
zwischen 1,0 mbar und 2,0 mb, vorzugsweise 1,6 mbar, beaufschlagt wird. Der Druckluftstrahl
wird dadurch je nach eingestelltem Abstand zwischen Umfang der Tachoscheibe 2 und
Gabelschranke 3 mehr oder weniger stark abgelenkt, so daß sich der von der Gabelschranke
3 auf den Niederdruckverstärker 4 übertragende Staudruck ändert. Diese Druckänderung
wirkt entsprechend dem Verstärkungsfaktor des Niederdruckverstärkers 4, der zweckmäßig
zwischen 400 und 600, vorzugsweise bei 500 liegt, auf den Steuereingang des Hochdruckverstärkers
5, der die geänderte Druckluft 1,5-fach bis 4-fach, vorzugsweise 3-fach, verstärkt
an die Abwickelturbine 6 liefert. Die Drehzahl der Turbine 6 wird auf diese Weise
in Abhängigkeit von der Tachoscheibendrehzahl herab- oder hinaufgesetzt.
[0013] Verringert sich beispielsweise die Bandgeschwindigkeit wahrend des Umspulvorganges,
z.B. infolge des stetig abnehmenden Wickeldurchmessers auf der Abwickelseite, so verlangsamt
sich auch die Rotation der Tachoscheibe 2 und mit ihr die radiale Strömung der Luft.
Der Druckluftstrahl zwischen Strahl- und Fangdüse wird weniger stark abgelenkt. Dadurch
wird der Druck am Eingang des Niederdruckverstärkers 4 höher, so daß mit Hilfe der
nachfolgenden Druckverstärkung die Antriebsturbine 6 beschleunigt wird. Durch diese
stetige Regelung wird das Band B auf der Sollgeschwindigkeit gehalten. Dabei kann
über die Verschiebung der Gabelschranke 3 die gewünschte Bandgeschwindigkeit stufenlos
eingestellt werden.
[0014] Es versteht sich, daß man je nach den Gegebenheiten der praktischen Anwendung der
Erfindung anstelle der Abwickelseite auch die Aufwickelseite auf die beschriebene
Art und Weise regeln kann. In einem solchen Falle kann es hinsichtlich eines möglichst
geringen technischen Aufwandes zweckmäßig sein, für die Abwickelseite keinen Antrieb
und keinen pneumatischen Puffern, sondern eine an der Welle des Abwickelkörpers angreifende
Bremsvorrichtung vorzusehen. Derartige Bremsvorrichtungen sind für Wickel- einrichtungen
in zahlreichen Ausführungsformen bekannt, scwohl fest einstellbare als auch regelbare,
so daß der Fachmann auf diesem Gebiet ohne weiteres in der Lage sein wird, nach geeigneter
Auswahl die entsprechende Anwendung zu treffen. Dabei ist es durchaus möglich, die
Bremsvorrichtung mit Hilfe der für die Antriebsregelung vorhandenen, erfindungsgemäßen
Einrichtung über weitere pneumatische Verstärker bzw. Umkehrglieder und gegebenenfalls
über Umformer für die Stellgröße mitzusteuern.
[0015] Es ist grundsätzlich auch möglich, mit Hilfe der vorgeschlagenen Einrichtung elektrische
Antriebe zu steuern. Der Ausgang des Niederdruckverstärkers 4 ist dann auf eine Umformerschaltung
zu führen. Geeignete Geräte für diesen Zweck sind bekannt; welche Ausführungsform
man wählen wird, hängt unter anderem auch von der Art des zum Einsatz kommenden elektrischen
Antriebes ab.
1. Einrichtung zur Regelung der Transportgeschwindigkeit von bandförmigem Material,
das von einem Abwickelkörper zu einem Aufwickelkörper umgespult wird, mit einer mit
dem Bandtransport verbundenen Tachoscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß eine als Geber
dienende, pneumatische Gabelschranke (3) im Abstand zum Umfang der Tachoscheibe (2)
verstellbar angeordnet ist, an der die Tachoscheibe (2) vorbeirotiert, und die Gabelschranke
(3) an eine Druckquelle und an den Steuereingang eines pneumatischen Druckverstärkers
(4, 5) angeschlossen ist, der als Regler mit dem Wickelantrieb (6) in Verbindung steht.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverstärker (4,
5) einen pneumatischen Wickelantrieb (6) steuert.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckverstärker
aus einem mit einem Druckluftausgang für die Gabelschranke (3) ausgestatteten Niederdruckverstärker
(4) und einem diesem nachgeschalteten Hochdruckverstärker (5) besteht.