DE1297920B

DE1297920B - Tachometer generator for measuring the feed speed of a belt moving in its longitudinal direction

Info

Publication number: DE1297920B
Application number: DE1965S0097260
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Klaus; Winkler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1965-05-24
Filing date: 1965-05-24
Publication date: 1969-06-19
Also published as: GB1122097A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Messen der Vorschubgeschwindigkeit eines in seiner Längsrichtung bewegten Bandes, die eine der Geschwindigkeit proportionale eIektrische Spannung abgibt. Solche Anordnungen sind in der Form von Tachogeneratoren bekannt, die als Dynamomaschinen ausgebildet sind. Diese Dynamomaschinen besitzen ein Blechpaket mit einer Nutenteilung. Auch bei Verwendung von Kommutatoren kann daher nicht vermieden werden, daß die erzeugte elektrische Spannung von einer gewissen Welligkeit überlagert ist, die keine Funktion der Geschwindigkeit ist. Bei handelsüblichen Tachogeneratoren beträgt die Welligkeit beispielsweise etwa 10 0/o der Größe des Ausgangssignals. Dies allein wirkt sich in vielen Fällen sehr nachteilig aus, beispielsweise dann, wenn die Tachogeneratoren Teil eines Regelkreises sind. Die bekannten Tachogeneratoren besitzen ferner aber auch ein relativ großes Trägheitsmoment. Diese beiden Eigenschaften machen ihre Verwendung als Tachometer, beispielsweise in Magnetbandspeichergeräten zur Steuerung des Bandantriebssystems, problematisch. Insbesondere werden davon sogenannte » Single-Capstan«-Geräte betroffen, bei welchen die einzige, ständig mit dem Band in Eingriff stehende Antriebsrolle in kürzesten Zeiten beschleunigt bzw. abgebremst werden muß. The invention relates to an arrangement for measuring the feed rate a belt moving in its longitudinal direction, the one proportional to the speed emits electrical voltage. Such arrangements are in the form of tacho generators known, which are designed as dynamo machines. Own these dynamo machines a laminated core with one slot pitch. Even when using commutators therefore cannot be avoided that the generated electrical voltage of a certain Is superimposed on ripple which is not a function of speed. With commercially available Tachogenerators, the ripple is, for example, about 10 0 / o the size of the Output signal. This alone has a very disadvantageous effect in many cases, for example when the tacho generators are part of a control loop. The well-known tachometer generators but also have a relatively large moment of inertia. These two properties make their use as tachometers, for example in magnetic tape storage devices for controlling the tape drive system, problematic. In particular, be of it so-called "single capstan" devices are affected, in which the only one constantly with the belt engaged drive roller accelerated in the shortest possible time or must be braked.

Es ist auch bekannt, auf der Welle einer mit dem Band im Eingriff stehenden Rolle eine metallische Scheibe anzuordnen, in der mit Hilfe von Permanent-oder Elektromagneten mit konstanter Erregung Wirbelströme induziert werden, wenn sich die Scheibe dreht. Das von den Wirbelströmen erzeugte magnetische Feld, dessen Stärke. der Drehzahl proportional ist, wird durch Sonden abgetastet. Besonders geeignet sind hierzu Hallsonden wegen ihrer Kleinheit, Einfachheit und Unempfindlichkeit, vor allem aber auch wegen ihrer von Natur aus weitgehend linearen Charakteristik. It is also known to have one engaged with the belt on the shaft standing role to arrange a metallic disc, in the with the help of permanent or Electromagnets with constant excitation induce eddy currents when moving the disc rotates. The magnetic field generated by the eddy currents, its strength. the speed is proportional, is scanned by probes. Particularly suitable are Hall probes because of their small size, simplicity and insensitivity, but above all because of their largely linear characteristics by nature.

Die bekannten Tachometer haben nicht nur, wie schon erwähnt, den Nachteil, daß die Trägheit der Antriebsvorrichtungen durch die hinzukommenden -Massen vergrößert wird, sondern sie beanspruchen auch noch einen verhältnismäßig großen Einbauplatz. Insbesondere wenn sich erst nachträglich ein Einbau solcher Meßanordnungen als notwendig erweist, können sich daraus erhebliche Schwierigkeiten ergeben. The well-known speedometers not only have, as already mentioned, the Disadvantage that the inertia of the drive devices by the additional masses is enlarged, but they also claim a relatively large one Installation space. In particular if such measuring arrangements are only subsequently installed proves necessary, considerable difficulties can arise.

Bei der indirekten Messung der Vorschubgeschwindigkeit eines Bandes durch Messung einer Drehzahl oder Umfangsgeschwindigkeit in der Antriebsvorrichtung wird ein möglicherweise auftretender Schlupf nicht berücksichtigt. Es kann daher besser sein, die gewünschte Meßgröße aus der Drehzahl bzw der Umfangsgeschwindigkeit einer der Umlenk-oder Führungsrollen abzuleiten, die in praktisch allen Bandgeräten ohnehin vorhanden sind. Um brauchbare Meßergebnisse, insbesondere beim raschen Beschleunigen und Bremsen zu erhalten, besteht hierbei in erhöhtem Maße die Bedingung, daß durch die Meßanordnung die mechanische Trägheit der Umlenkrolle nicht oder nicht wesentlich erhöht werden darf. When measuring the feed speed of a tape indirectly by measuring a rotational speed or peripheral speed in the drive device a possibly occurring slip is not taken into account. It can therefore be better, the desired measured variable from the speed or the peripheral speed Derive one of the idler or idler pulleys that are found in virtually all tape devices exist anyway. About useful measurement results, especially when accelerating quickly and to obtain braking, there is an increased condition that by the measuring arrangement does not affect the mechanical inertia of the deflection roller or does not significantly affect it may be increased.

Es ist auch bekannt, die Translationsgeschwindigkeit von Bändern aus elektrisch leitfähigem Material durch Induktion von Wirbelströmen und Messung des dadurch erzeugten (sekundären) magnetischen Feldes direkt zu messen. Ein solche Methode hat den Vorteil, daß die Trägheit der bewegten Teile nicht vergrößert wird. Sie versagt allerdings bei Bändern aus nichtleitendem Material. It is also known the speed of translation of tapes Made of electrically conductive material by induction of eddy currents and measurement of the (secondary) magnetic field generated thereby. One such Method has that Advantage that the inertia of the moving parts is not increased. However, it fails with tapes made of non-conductive material.

Die Erfindung geht deshalb von der Aufgabe aus, unter Verwendung einer mit dem Band ständig im Eingriff stehenden Rolle einen billigen und trägheitslosen Tachogenerator zu schaffen, der ein Ausgangssignal ohne überlagerte Welligkeit liefert. Der Tachogenerator soll so ausgebildet sein, daß auch ein nachträglicher Einbau in Geräte ohne oder ohne wesentliche Veränderung bereits vorhandener Teile möglich ist. The invention is therefore based on the object of using a roller that is constantly engaged with the belt is an inexpensive and inertia-free one To create a tachometer generator that delivers an output signal without superimposed ripple. The tachometer generator should be designed so that it can also be retrofitted in devices without or without significant changes to existing parts is.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Tachogenerator mit einem Magneten, der gegenüber einer mit dem Band im ständigen Eingriff stehenden Rolle aus elektrisch leitendem Material mit einem Bereich gleichmäßiger Dicke so angeordnet ist, daß bei Drehung der Rolle in diesem Bereich Wirbelströme hervorgerufen werden, und mit einer mit Polschuhen versehenen Hallsonde zum Abtasten des durch die Wirbelströme hervorgerufenen Magnetfeldes, die in Abhängigkeit von diesem Magnetfeld eine elektrische Spannung liefert. Gemäß der Erfindung ist der Tachogenerator dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle im wesentlichen topfförmige Gestalt besitzt und mit geringem Luftspalt konzentrisch um einen rohrartigen Träger aus weichmagnetischem Material drehbar angeordnet ist, der auf der Innenseite der Grölle den magnetischen Kraftfluß zwischen den Polen eines an der Außenseite der Rolle angeordneten, im wesentlichen U-förmigen Magneten leitet und gleichzeitig einen Polschuh der Hallsonde darstellt. This task is solved by a tachometer generator with a magnet, compared to a role that is in constant engagement with the belt conductive material is arranged with an area of uniform thickness so that eddy currents are generated when the roller rotates in this area, and with a Hall probe provided with pole pieces for scanning the through the eddy currents induced magnetic field, which depending on this magnetic field an electric Voltage supplies. According to the invention, the tachometer generator is characterized in that the role is essentially pot-shaped and with a small air gap Can be rotated concentrically around a tubular support made of magnetically soft material is arranged, which is on the inside of the Grölle the magnetic flux between the poles of a substantially U-shaped one arranged on the outside of the roller Magnet conducts and at the same time represents a pole piece of the Hall probe.

In der Figur ist eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt, bei der eine Bandumlenk- oder -Führungsrolle, wie sie beispielsweise am Eintritt von Pufferkassetten von Magnetbangeräten auftritt, als elektrischer Leiter Verwendung findet. Diese Rolle 21 für ein Band 17 ist topfförmig gestaltet und mittels der Welle 22 und der Kugellager 23 und 24 im Inneren eines rohrförmigen Trägers 25 aus weichmagnetischem Material um diesen herum drehbar gelagert. Dle Anordnung ist so gewählt, daß die Rolle 21 den Träger 25 mit nur geringem Luftspalt umgibt. Der Träger 25 ist an die Grundplatte 26 angeflanscht. Gleichfalls an der Grundplatte 26 ist über einen Winkel 27 ein hufeisenförmiger Permanentmagnet 28 befestigt, dessen Schenkel in unmittelbarer Nähe der zylindrischen Außenfläche der Rolle 21, und zwar etwa in der Mitte zwischen den beiden Kugellagern 23 und 24, endigen. In the figure is an embodiment of the arrangement according to the invention shown, in which a belt deflection or guide roller, as for example occurs at the entry of buffer cartridges of magnetic devices than electrical Head is used. This roller 21 for a belt 17 is designed in the shape of a pot and by means of the shaft 22 and the ball bearings 23 and 24 inside a tubular Carrier 25 made of soft magnetic material rotatably mounted around this. Dle The arrangement is chosen so that the roller 21 supports the carrier 25 with only a small air gap surrounds. The carrier 25 is flanged to the base plate 26. Likewise at the Base plate 26 is a horseshoe-shaped permanent magnet 28 at an angle 27 attached, the legs in close proximity to the cylindrical outer surface of the Roller 21, approximately in the middle between the two ball bearings 23 and 24, to end.

Auf dem Träger 25 ist ferner, ähnlich wie eine Rohrschelle, ein Teil 29 aus weichmagnetischem Material befestigt, welches auf der der Verschraubung 30 gegenüberliegenden Seite die Sonde 3 trägt, an deren gegenüberliegenden Fläche der ebenfalls aus weichmagnetischem Material bestehende Polschuh 31 befestigt ist, so daß sein freies Ende der Außenseite der Rolle 21 in der Mitte zwischen den Schenkeln des Magneten 28 in geringem Abstand gegenübersteht.On the carrier 25 is further, similar to a pipe clamp, a part 29 made of soft magnetic material, which is attached to the screw connection 30 opposite side carries the probe 3, on the opposite surface of the also made of magnetically soft material pole piece 31 is attached, so that its free end is the outside of the roller 21 in the middle between the legs of the magnet 28 faces at a small distance.

Das System 29, 30, 31 kann auch durch Verkleben zu einer festen Einheit verbunden sein. Der rohrförmige Träger 25 dient, außer zur Lagerung der Rolle 21, als magnetischer Leiter für das Feld Hm des Magneten 28 und das Feld Hi, das die Sonde 3 durchsetzen soll.The system 29, 30, 31 can also be glued to form a fixed unit be connected. The tubular carrier 25 is used, in addition to supporting the roll 21, as a magnetic conductor for the field Hm of the magnet 28 and the field Hi that the Probe 3 should prevail.

Bei dieser Ausführungsform ist bemerkenswert, daß zu der Rolle 21 keinerlei mitzubewegende Teile hinzutreten. In this embodiment, it is noteworthy that in addition to the roller 21 no moving parts must be stepped on.

Die Hallsonde 3 benötigt zu ihrer Funktion einen Steuerstrom Ist Da sie gewissermaßen als Brücke aufgefaßt werden kann, muß entweder der Steuerstrom lSt massefrei angeboten werden, oder die Signalspannung UH muß massefrei und symmetrisch abgenommen werden, da selbstverständlich nicht zwei Klemmen einer Brückenschaltung mit demselben Potential verbunden sein können. Letzteres erscheint zweckmäßiger, da dann eine ohnehin vorhandene Stromquelle, deren Minuspol an Masse liegt, sowohl als Steuerstromquelle für die Hallsonde als auch zur Speisung des Verstärkers verwendet werden kann. The Hall probe 3 requires an actual control current to function Since it can be viewed as a bridge, either the control current Is offered free of ground, or the signal voltage UH must be free of ground and symmetrical be removed, since of course not two terminals of a bridge circuit can be connected to the same potential. The latter seems more appropriate, because then an already existing power source, the negative pole of which is connected to ground, both used as a control current source for the Hall probe as well as to feed the amplifier can be.

Bei Speisung der Hallsonde mit Wechselstrom kann auch ein Wechselspannungsverstärker Verwendung finden. Um auch in diesem Fall nicht auf eine Lauf-bzw. Drehrichtungsindikation verzichten zu müssen, ist am Ausgang des Wechselspannungsverstärkers ein phasengetreu arbeitender Gleichrichter vorzusehen.If the Hall probe is supplied with alternating current, an alternating voltage amplifier can also be used Find use. In order not to run or run in this case either. Direction of rotation indication Having to do without is a phase-true at the output of the AC amplifier working rectifier to be provided.

Claims

Claims: 1. Tachometer generator for measuring the feed rate one moved in its longitudinal direction and in constant engagement with a roller Tape with a magnet opposite the roll of electrically conductive material with an area of uniform thickness is arranged so that upon rotation of the roller in eddy currents (left) are caused in this area, and with one with pole pieces equipped Hall probe for scanning the magnetic field caused by the eddy currents (hut), which supplies an electrical voltage depending on this magnetic field, characterized in that the roller (21) is essentially pot-shaped and with a small air gap concentrically around a tubular support (25) made of soft magnetic material Material is rotatably arranged on the inside of the roller (21) the magnetic Flux of force between the poles of one arranged on the outside of the roller (21), in the essentially U-shaped magnet (28) conducts and at the same time a pole piece of the Hall probe (3) represents.

2. tachometer generator according to claim 1, characterized in that the Roller (21) is the drive roller of a magnetic tape storage device.

3. tachometer generator according to claim 1, characterized in that the Roller (21) is a deflection or guide roller of a magnetic tape storage device.