DE2119147A1 - Bandantriebsmechanismus sowie dabei vorgesehenes Bandschleifeneinstellsystem - Google Patents

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Dipl.-!ng. Heinz Bardehle

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Anmelder: Honeywell Information Systems Ine,

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Waltham/Massachusetts, V. St. A.

20, April

Bandantriebsmechanismus sowie dabei vorgesehenes Bandschleifeneinstellsystem

Die Erfindung bezieht sich auf Bandantriebsmechanismen und insbesondere auf einen mit hoher Geschwindigkeit arbeitenden digitalen Bandtransport mit zwei Wickelspulen zum Transport eines Magnetbandes an einem magnetischen Wandler vorbei, der Lösch-, Lese- und Schreibköpfe für die Übertragung von Daten auf das Band bzw. für die Aufnahme von Daten von dem Band enthält.

In den meisten modernen digitalen Systemen werden ein oder mehrere Antriebswellen bzw. -rollen dazu benutzt, ein Magnetband um ein relativ kurzes Segment an dem jeweils vorgesehenen Wandler mit hoher Geschwindigkeit vorbeizubewegen. Da bei der digitalen Informationsverarbeitung eine hohe Bewegungsgeschwindigkeit an dem Wandler erforderlich ist, und zwar sowohl in Vorwärtsrichtung als auch in Rückwärtsrichtung, kann das jeweilige Magnetband bzw. Band nicht direkt von Spule zu Spule

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bewegt werden. Die Spulenträgheit, die insbesondere bei relativ großen derzeit benutzten Spulen vorhanden ist, würde nämlich eine Bewegung des Bandes mit hoher Geschwindigkeit verhindern, wie sie gerade für eine wirksame Datenverarbeitung erforderlich ist.

Zur Lösung dieses Problems verwenden die meisten neueren Systeme zwischen der Abwickelspule und dem Wandler einerseits und zwischen der Aufwickelspule und dem Wandler andererseits Bandschleifenkammern, die als Pufferkammern zwischen den Spulen und den ein geringes Trägheitsvermögen besitzenden und mit hoher Geschwindigkeit laufenden Bandantriebsrollen wirken.

Bei Verwendung von Schleifenkammern als Bandpuffer werden im allgemeinen Fühler verwendet, um die Lage der Bandschleife in der jeweiligen Schleifenkammer zu ermitteln. Wenn die Bandschleifenlänge zunimmt oder abnimmt, werden entsprechende Befehle den Spulenmotoren zugeführt, um diese Motoren/Vorwärtsoder Rückwärtsrichtung zu steuern, und zwar derart, daß die Bandschleife in einer mittleren Lage gehalten wird.

Zu diesem Zweck ist bereits eine Anzahl von Systemen entwickelt worden, zu denen Systeme gehören, die photoelektrisehe Fühler und Vakuumfühler für die Ermittelung der Bandschleifenposition verwenden. Viele der bisher vorgeschlagenen Systeme sind jedoch relativ kompliziert und aufwendig, und

ferner enthalten sie eine Vielzahl von Fühlern längs der jeweiligen Bandschleifenkammer. Die Betätigung bzw. Auslösung dieser Fühler führt dabei zu einer Vielzahl von Befehlen für unterschiedliche Situationen. Derartige sich ändernde Situationen können z.B» dann auftreten, wenn der größte Teil des jeweiligen Bandes zu der Aufwickelspule bereits übertragen worden ist und wenn nur ein geringer Bandteil auf der Abwickelspule vorhanden ist. In diesem Fall tritt bei

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den Systemen normalerweise eine längere Bandschleife in der Aufwickelkammer auf, um die erhöhte Trägheit der mehr Band enthaltenden Spule zu kompensieren. In Systemen, in denen der Spulen-Motor mit einer konstanten Geschwindigkeit angetrieben wird, kann eine längere Schleife in der der betreffenden Spule zugehörigen Kammer erforderlich sein, um eine schnelle Bewegung des Bandes an der Antriebsrolle vorbei zu bewirken, da nämlich je Umdrehung des Spulen-Motors fortschreitend weniger Band an die Pufferkammer abgegeben wird.

Bei einigen bisher bekannten Systemen wird eine sogenannte Bandleitlogik verwendet, um die Steuerung der Bewegung des Bandes vorwegzunehmen und die Bandschleifen einzustellen, die der vorweggenommenen Steuerung entsprechen. Diese Systeme sind jedoch relativ kompliziert und teuer, und ferner erfordern sie für ihre Realsisierung einen zusätzlichen Hardwareaufwand.

Eine bessere Lösung der Probleme, die mit der Steuerung der Bandbewegung, der variablen Bandspulen-Trägheitskräfte und der variablen Bandspulengröße verknüpft sind, ist die Anwendung einer Motorgeschwindigkeitssteuereinrichtung, die genauer arbeitet als bisher verwendete Steuereinrichtungen, sowie die Verwendung eines Bandpositions-Fühlers, der ein kontinuierliches lineares Antwortsignal liefert anstatt diskrete oder schrittweise Antwortsignale.

Wenn die Bandspulengeschwindigkeit und die Bandschleifenposition genauer als bisher gesteuert werden können, entfällt ferner die Forderung nach Bremsen für den jeweiligen Bandspulen-Motor bzw. Spulen-Motor.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zu Grunde, eine einfache, billige/zuverlässig arbeitende Bandschleifen-Positionsfeststelleinrichtung zu schaffen.

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Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe erfindungs- ^j gemäß durch ein Bandschleifen-Einstellsystem für eine Bandtrans port einrichtung erfindungsgemäß dadurch,

a) daß eine Bandschleifenkammer mit einer Vakuumquelle an einem Ende und einer atmosphärischen Druck führenden Quelle an dem anderen Ende vorgesehen ist,

b) daß eine Rohrleitungseinrichtung neben der Bandschleifenkammer vorgesehen und mit dieser in Verbindung ist,

c) daß Fühleinrichtungen vorgesehen sind, die den Druck in der Rohrleitungseinrichtung feststellen,

d) daß mit der Fühleinrichtung Einrichtungen verbunden sind, die ein erstes Signal zu erzeugen gestatten,

e) daß Steuereinrichtungen vorgesehen sind,

f) daß mit den Steuereinrichtungen eine Signalerzeugereinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Signals verbunden ist,

g) daß eine Summiereinrichtung zur Summierung des ersten Signals und des zweiten Signals vorgesehen ist,

h) daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf das Ausgangssignal der Summiereinrichtung hin ein drittes Signal abgeben, und

i) daß das dritte Signal der Steuereinrichtung zugeführt wird.

Durch die Erfindung ist ferner ein pneumatisch gesteuertes Servosystem geschaffen, das dadurch gekennzeichnet ist,

a) daß Steuereinrichtungen bzw. Antriebseinrichtungen vorgesehen sind, die ein Teil zu steuern gestatten und die einen Eingang aufweisen,

b) daß pneumatische Einrichtungen für die Feststellung der Lage dieses Teiles vorgesehen sind,

c) daß Einrichtungen vorgesehen sind, die von dieser Feststelleinrichtung gesteuert ein erstes Signal erzeugen,

d) daß Einrichtungen vorgesehen sind, die von der Steuereinrichtung gesteuert ein zweites Signal erzeugen,

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e) daß Einrichtungen vorgesehen sind, die auf die Zuführung des ersten und zweiten Signals hin ein drittes Signal erzeugen, und

f) daß Einrichtungen vorgesehen sind, die dieses dritte Signal dem Steuereinrichtungseingang zuführen.

Durch Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensweise kann ein einfacher proportional arbeitender Krümmer-Bandschleifenpositionsfühler mit einer Magnet-Widerstands-Einrichtung verwendet werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das differenzmäßig mit dem Ausgangssignal eines Gleichstrom-Tachometergenerators zusammengefaßt wird, der mit dem Bandspulen-Motor verbunden ist, um nämlich eine für die jeweilige Bandschleifenposition und Bandspulenmotorgeschwindigkeit proportionale Bandspulen-Steuerspannung zu erzeugen. Auf diese Weise ist die Forderung nach Abbremsung des Bandspulenmotors vermieden. Die betreffende Anordnung zeichnet sich im übrigen durch Flexibilität und Vielseitigkeit aus und vermeidet die Forderung nach einer Bandeinstellogik außerhalb des Bandschleifenpositionsfühlers.

An Hand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Fig. 1 zeigt den Aufbau eines digitalen Bandantriebs mit Bandspulen, Vakuumkammern und einer Bandschleifenpositionsfühleinrichtung.

Fig. 2 zeigt in einer vergrößerten Ansicht eine unter Ausnutzung des magnetischen Widerstands arbeitende Fühleinrichtung,

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan einer Steuerschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 4 zeigt eine Speiseschaltung für die Spannungsabgabe an einen Bandspulenmotor vom Compoundtyp auf Ansteuerung von der Steuerschaltung gemäß Fig. 3 her.

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Fig. 5 zeigt eine der Steuerschaltung gemäß Fig. 4 entsprechende Steuerschaltung für einen Reihenspaltmotor.

In Fig. 1 ist eine Bandantriebseinheit generell mit 10 bezeichnet. Diese Bandantriebseinheit 10 besteht aus den Bandspulen 12, die von Bandspulen- bzw. Spulen—Motoren 14 angetrieben werden. Ein Magnetband ist dabei generell mit 16 bezeichnet, und ein magnetischer Wandler 18 ist zwischen zwei Bandantriebsrollen 20 vorgesehen.

Um eine Pufferung zwischen den sich schnell bewegenden bzw. drehenden Bandantriebsrollen zu bewirken, durch die das Band bzw. Magnetband 16 an dem magnetischen Wandler 18 vorbeigeführt wird, sind zwei Bandschleifenkammern 22 und 24 vorgesehen. Dabei ist die Bandschleifenkammer 22 der Abwickelspule zugeordnet, während die Kammer 24 der Aufwickelspule zugeordnet ist.

Die Bandschleifenkammern 22 und 24 sind von gleichem Aufbau; sie bestehen jeweils aus einer Kammer von im wesentlichen rechteckigem Querschnitt mit einer Breite, die etwa gleich der Breite des Magnetbands ist. Wenn das Band 16 in die Kammer 22 eingeführt wird, bildet sich eine Schleife 26 aus. Das Band 16 dient damit dazu, die Schleifenkammer in zwei gesonderte Segmente aufzuteilen. Auf der Seite des oberen Segments, d.h. oberhalb der Bandschleife 26, herrscht atmosphärischer Druck, während in dem unterhalb derBandschleife 26 liegenden Teil ein Vakuum bzw. Unterdruck herrscht, der mittels einer Unterdruckgebläseeinrichtung 32 erzeugt wird.

Der Klarheit halber ist hier der Steuermechanismus lediglich für die rechte Hälfte des Bandantriebssystems gezeigt und unten erläutert, d.h. für den Abwickelspulen-Motor und

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die Bandschleifenkammer. Es dürfte jedoch einzusehen sein, daß sämtliche nachstehend erläuterten Elemente noch einmal vorgesehen/und für die Steuerung des auf der linken Seite vorgesehenen Aufvickelspulen-Motors und der auf der linken Seite vorgesehenen Schleifenkammer dienen.

Auf der Rückseite der Bandschleifenkammer ist eine Reihe von

Löchern 34 vorgesehen, die mit einer geschlossenen Rohrleitungskammer 36 verbunden sind, welche hermetisch abgeschlossen an der Rückseite der Schleifenkammerwand angebracht ist. Die betreffende Rohrleitung weist einen durchgehenden Schlitz auf, der nahezu über die gesamte Länge der Bandschleifenkammer verläuft, mit der die betreffenden Kammerlöcher 34 in Verbindung stehen.

In der Praxis können die Verbindungsöffnungen zwischen der Bandschleifenkammer und der Rohrleitung durch einen durchgehenden Schlitz oder Durchgang gebildet sein, der sich über die gesamte Länge der Kammer erstreckt. Zur Erzielung einer mechanischen Festigkeit bei der Anordnung wird jedoch eine Vielzahl von Verbindungslöchern gewählt.

Mit dem Rohrleitungsschlitz 38 ist ein Schlauch 40 verbunden, der dazu dient, den in der Rohrleitung herrschenden Druck auf eine Membran 42 wirken zu lassen. Die Unterseite der Membran ist zur Atmosphäre hin belüftet; an der betreffenden Unterseite herrscht somit atmosphärischer Druck. Damit bewirkt eine Änderung des Druckes in dem Rohr bzw. Schlauch eine Bewegung der Membran 42 nach oben oder unten. Die Bewegung der Membran 42 wird auf ein Verbindungsglied 46 übertragen, das sich durch eine Dichtung 48 hindurch erstreckt und zu einer Blattfedereinrichtung 50 aus magnetischem Material hin verläuft. Diese Blattfedereinrichtung 50 wird an einem Ende 52 festgehalten. Das andere Ende der betreffenden Blatt-

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feder bzw. Feder 50 vermag sich frei zu bewegen, und zwar entsprechend dem Druck innerhalb der Membran-Einrichtung. Die Bewegung erfolgt dabei nach oben oder unten, wie dies in der Zeichnung durch die Pfeile 56 und 58 angegeben ist„ Das betreffende andere Ende der Feder 50 bewegt sich dabei in der Nähe einer magnetoresistiven Einrichtung 54. Wenn während des

Betriebs die Bandschleifenposition 26 innerhalb der Kammer 22 geändert wird, wird in dem Rohrleitungsschlitz 38 ein anderer Unterdruck erzeugt. Der Anteil der Bandscheifenkammer oberhalb der Schleife 26 steht mit der Atmosphäre bzw. mit atmosphärischem Druck in Verbindung, und unterhalb der Schleife 26 herrscht ein Unterdruck, der in diesem Fall etwa 50 cm H-O beträgt. Es dürfte hierbei ersichtlich sein, daß dann, wenn sich die Bandschleife in der Kammer nach oben und unten bewegt, und zwar zufolge der Bewegung des Bandes um die Antriebsrolle 20 herum, eine Verlängerung und Verkürzung der Bandschleifengröße auftritt und daß ein Differentialdruck in der Rohrleitung erzeugt wird, der proportional der Bandschleifen^- position ist. Wenn die Bandschleife sich an einem relativ hohen Punkt 60 in der Schleifenkammer befindet, beträgt der Druck in der Rohrleitung etwa 50 cm H₂0« Wenn demgegenüber die Bandschleife sich in einer tieferen Lage bzw. Position 62 innerhalb der Kammer befindet, erreicht der Differentialdruck in dem Rohrleitungsschlitz 38 etwa atmosphärischen Druck. Dieser Druck wird, wie oben bereits erwähnt, durch den Schlauch 40 einer Membraneinrichtung zugeführt. Da der untere Teil der Membraneinrichtung mit der Atmosphäre in Verbindung steht, bewirkt das Auftreten eines Unterdrucks in der Bandkammer, daß die Membran 42 nach oben bewegt wird. Dies hat zur Folge, daß sich die Feder 50 in der durch den Pfeil 56 angedeuteten Richtung bewegt. Die Bewegung wird mit Hilfe der magnetoresistiven Einrichtung 54 in einer nachstehend noch näher erläuterten Weise ermittelt.

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Ih Fig. 2 ist die magnetoresistive Einrichtung in vergrößerter Ansicht dargestellt. Diese Einrichtung besteht aus einem Permanentmagnet 64, auf dem zwei Halbleitereinrichtungen 66 und 68 angebracht sind. Die Feder 50 besteht aus einem magnetischen Material, weshalb Kraftlinien zwischen der Feder 50 und dem Permanentmagnet 64 verlaufen. Wenn die Feder sich in der in Fig. 2 dargestellten Mittellage befindet, sind die Magnetfelder oberhalb und unterhalb der Feder gleichmäßig verteilt, wobei eine gleiche Anzahl von Magnetflußlinien durch die jeweilige Einrichtung 66, 68 hindurchtritt. Wenn jedoch die Feder 50 nach oben bewegt wird, wie dies durch den Pfeil 56 angedeutet ist, tritt eine proportional größere Anzahl von Flußlinien durch die Halbleiter bzw. Halbleiterteil 66 hindurch als durch den Halbleiterteil 68.. Dies bewirkt eine Zunahme des Widerstands in dem Halbleiter 66, der geeignete elektrische Anschlußkontakte (nicht dargestellt) aufweist. Außerdem führt die betreffende Bewegung zu einer proportionalen Abnahme des Widerstands des Halbleiters 68, der ebenfalls nicht näher dargestellte elektrische Anschlußkontakte aufweist.

In Fig. 1 ist ferner ein Gleichstrom-Tachometergenerator 70 dargestellt, der über eine Welle 72 mit dem Bandspulen-Mdtor verbunden ist. Der Tachometergenerator oder Drehzahlgenerator weist eine elektrische Ausgangsleitung auf, die mit 74 bezeichnet ist und die ein Signal führt, das proportional der Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Bandspulen-Motors 14 ist, wie dies an sich bekannt ist.

In Fig. 3 ist eine Steuerschaltung gemäß der Erfindung dargestellt, die einen generell mit 76 bezeichneten Differentialverstärker aufweist. Der Differentialverstärker enthält zwei Transistoren 78 und 80 und einen Einstellwiderstand 82, mit dessen Hilfe die beiden Transistoren so gesteuert bzw. eingestellt werden können, daß für gleiche Eingangssignale gleiche

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Ausgangssignale erhalten werden. Dieser Einstellwiderstand 82 wird bei Streuung der Transistorkennwerte entsprechend eingestellt. Die beiden Transistoren sind mit ihren Kollektoren 84 and 86 über geeignete Vors pannungswider stände 88 und 90 an eine positives Potential abgebende, nicht näher dargestellte Speisespannungsquelle angeschlossen. Die Emitter 92 und 94 sind über den Einstellwiderstand 82 miteinander verbunden und über den Abgriff dieses Einstellwiderstands 82 mit einem Widerstand 96 zur Verstärkungseinstellung verbunden, der über einen Vorspannungswiderstand 98 mit einer negatives Potential führenden, nicht näher dargestellten Speisespannungsquelle P verbunden ist.

Die Basis 100 des Transistors 80 ist geerdet, und die als Verstärkereingang dienende Basis 102 des Transistors 78 ist mit einem Summierpunkt 111 verbunden. Hierauf wird weiter unten noch näher eingegangen -werden.

Die magnetoresistive Einrichtung 54 gemäß Fig. 2 ist in Fig.4 dargestellt durch zwei variable Widerstände 104, 106, die über einen Symmetrierwiderstand 108 miteinander verbunden sind. Der Zweck dieses Widerstands 108 dient dazu, die magnetoresistive Einrichtung zum Zwecke des Ausgleichs von Herstellungenauigkeiten zwischen den beiden Halbleiterteilen der Einrichtung entsprechend einzustellen. Der magnetische Widerstand 104 ist dabei mit einer positives Potential führenden Speisespannungsklemme_verbunden, und der magnetische Widerstand 106 ist mit einer negatives Potential führenden Speisespannungsklemme verbunden. Das Potential an den beiden Speisespannungsklemmen kann jeweils etwa 5 Volt betragen. Wenn die Feder 50 gemäß Fig. 2 aus ihrer oberen stellung in ihre untere Stellung bewegt wird, kann sich der Widerstand der magnetischen Widerstände zwischen z.B. 500 0hm und 2500 0hm ändern.

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Die magnetischen Widerstände können in einer Brüc kens erhaltung angeordnet sein, um ein Differenz-Ausgangssignal zu erhalten, das sich in der Amplitude und Polarität in Abhängigkeit von der Federauslenkung ändert, die durch Druckänderungen in den Bandkammern gemäß Pig. 1 hervorgerufen wird. Im vorliegenden Fall sind die beiden einzelnen magnetischen Widerstände in der bezeichneten Weise in die Steuerschaltung einbezogen. Wie ersichtlich, liefern die beiden magnetischen Widerstände eine positive oder negative Ausgangsspannung, die der durch die Druckänderungen in der Bandkammer hervorgerufenen Federlage proportional ist. Die von den beiden magnetischen Widerständen 104 und 106 abgegebene Spannung vird über einen Begrenzungswiderstand 110 dem Summierpunkt 111 zugeführt.

Der oben bereits erwähnte Gleichstrom-Drehzahlgenerator 70, der mit dem Bandspulen-Motor verbunden ist, ist ausgangsseitig über einen Einstellwiderstand 112 und einen Begrenzungswiderstand 114 mit dem Summierpunkt 111 verbunden. Dieser Summierpunkt 111 liegt als Eingangsklemme an der Basis 102 des Transistors 78 des Differenzverstärkers. Ein Widerstand 116, dem ein normalerweise geschlossener Relaiskontakt 118 parallel liegt, verbindet die andere Seite des Gleichstrom-Drehzahlgenerators 70 mit Erde. Der Widerstand 116 liefert lediglich eine normale Bezugsspannung, durch die die Spannung zwischen dem Generator 70 und dem Eingangssummierpunkt 111 vermindert wird. Dies gestattet eine hohe Rückwickelgeschwindigkeit zu erzielen. Der Relaiskontakt ist für die Rückwickeloperation geöffnet, so daß die Spannung zwischen dem Gleichstromgenerator und dem Summierpunkt verringert ist. Hierdurch vermag sich der Bandspulen-Motor mit höherer Drehzahl zu drehen. Bei normalem Betrieb ist der Relaiskontakt geschlossen, wodurch der Widerstand 116 kurzgeschlossen ist. Dadurch kann die gesamte von dem Generator 17 abgegebene Gleichspannung an den Summierpunkt 111 abgegeben werden.

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Aus Vorstehendem dürfte ersichtlich sein, daß die sich er- > gebende Spannung am Summierpunkt 111, bestehend aus einer Spannung von den magnetischen Widerständen 104 und 106 und aus einer Spannung von dem Gleichstromgenerator 70, proportional der Bandspulen-Motordrehzahl bzw« -geschwindigkeit und der Bandschleifenposition ist. Diese Spannung wird dem Eingang des Differenzverstärkers 76 zugeführt.

Es sei hier darauf hingewiesen, daß in der betreffenden Schaltung zwar ein Summierpunkt 111 verwendet wird, um eine Bandspulenmotor-Drehzahlregelung in Abhängigkeit von der " Bandschleifenposition und Bandspulendrehzahl bzw. -geschwindigkeit zu bewirken, daß aber der betreffende Verbindungspunkt bzw. Summierpunkt 111 auch dazu.benutzt werden kann, von einer gesonderten Logik erzeugte Bandspulen-Motor-Drehzahlsteuersignale abzugeben. Bei der erwähnten Logik kann es sich z„B. um eine automatische Bandeinfädelungs- oder Bandeinsteil-Logikeinheit 117 handeln.

Die Ausgangssignale des Differenzverstärkers treten auf den Leitungen 120 und 122 auf; sie werden über Dioden 124 und Kondensatoren 128 bzw. 130 zugeführt. Wenn die Ausgangsspannung des Differenzverstärkers ansteigt, steigt die k Spannung an dem Kondensator 128 und 130 an, und zwar soweit, bis eine Schwellwertspannung erreicht ist. An dieser Stelle werden Unijunktions-Transistoren 132 und 134 gezündet bzw. in den leitenden Zustand übergeführt. D_-.ie mit 136 bzw. bezeichneten Basen 1 der Unijunktions-Transistoren sind über Widerstände 140 bzw. 142 mit einer positives Potential führenden (nicht dargestellten) Spannungsquelle verbunden. Die mit 144 bzw. 146 bezeichneten Basen 2 der betreffenden Unijunktions-Transistoren sind mit den Primärwicklungen zweier 1:1-Transformatoren T1 bzw. T2 verbunden. Zwei Dioden 148 verbinden die positives Potential führenden Belegungen der Kondensatoren 128 und 130 mit einem Entladungsnetzwerk, das

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mit dem Zünden der Unijunktions-Transistoren synchronisiert ist, und zwar derart, daß die Kondensatoren 128 und 130 auf das Zünden der Unijunktions-Transistoren vollständig entladen werden, so daß bei na..chfolgenden Zyklen von konstanten Potentialen ausgegangen wird.

In Fig. 4 ist ein Speisespannungsgerät für einen Compoundmotor dargestellt, der als Bandspulenmotor in Bandantrieben dieses Aufbaus verwendet wird. Zwei Kingangsklemmen 148 sind dabei mit der Primärwicklung eines Transformators T3 und einer Wechselstromquelle verbunden, die bei einer Frequenz von 60 Hz eine Spannung von 120 Volt abgibt. Die Sekundärwicklung des Transformators T3 ist mit einem Netzwerk von gesteuerten Siliziumgleichrichtern 150 und 152 verbunden. Die Gate-Elektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter sind mit den Sekundärwicklungen des Transformators T1 gemäß Fig. 3 verbunden; sie nehmen einen Impuls auf, wenn der Unijunktions-Transistor 134 zündet, und zwar über die Primärwicklung des Transformators. In entsprechender Weise sind die gesteuerten Siliziumgleichrichter 152 mit ihren Gate-Elektroden den Sekundärwicklungen des Transformators T2 gemäß Fig. 3 zugeordnet. Wenn das jeweilige Paar von gesteuerten Siliziumgleichrichtern gezündet ist, wird eine Spannung über die Leitung 154 einer Anschlußklemme 156 eines Diodenbrückengleichrichters zugeführt. Zwischen gegenüberliegenden Klemmen des Diodennetzwerks liegt die Reihenfeldspule 152 des Compoundmotors. Mit einer weiteren Klemme 160 des Brückennetzwerks ist eine Klemme 162 des Motors 164 verbunden. Die andere Klemme 160 des Motorankers ist über den Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Transformators T3 geerdet. Die Motornebenschlußfeldwicklung 168 ist in entsprechender Weise mit einem Ende geerdet; sie nimmt mit ihrem anderen Ende eine Spannung von der Sekundärwicklung des Transformators T3 auf, und zwar über zwei Dioden 170

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und einen Widerstand 172. Der Nebenschlußfeldwicklung ist ein Kondensator 174 parallelgeschaltet.

In Fig. 5 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung bezüglich der Speisespannungszufuhr für einen Reihenspaltmotor gezeigt, wobei der Anker generell mit 176 und die Reihenfeldvinklungen bzw. -spulen mit 178 und 179. bezeichnet sind. Die von einer Wechselstromquelle mit einer Frequenz von 60 Hz abgegebene Spannung von 1 20 Volt wird zwei Eingangsklemmen 180 eines Transformators T4 zugeführt, dessen Sekundärwicklungsspannung mit Hilfe von zwei Dioden 182 gleich-

" gerichtet wird. Der Mittelabgriff 184 der Sekundärwicklung des Transformators T4 dient als gemeinsamer Rückleiter. Die gleichgerichteten Ausgangsspannungen von den Dioden 182 werden über die Leitung 184 zwei gesteuerten Siliziumgleich— richtern 186 und 188 zugeführt, deren Gate-Elektroden ebenfalls mit den Sekundärwicklungen der Transformatoren T1 und T2 gemäß Fig. 3 verbunden sind. Ausgangsseitig sind die gesteuerten Siliziumgleichrichter 186 und 188 mit den gegenüberliegenden Anschlußklemmen der Reihenfeldspule verbunden, wobei zwei Anschlußklemmen der Reihenfeldspule gemeinsam mit dem Ankeranschluß 190 des Motors 176 verbunden sind. Der andere Ankeranschluß 192 ist mit einem gemeinsamen Rückleiter verbunden. Zwei Dioden 194 dienen dabei als Sperrdioden, die den die gesteuerten Siliziumgleichrichter durchfließenden Strom daran hindern, direkt zu dem gemeinsamen Rückleiter hin zu gelangen.

Im folgenden sei die Arbeitsweise der betrachteten Vorrichtung näher erläutert. Jede Bandschleifenservoeinrichtung besteht aus einer Bandschleifenkammer 22 mit Löchern 34, die mit einer Rohrleitung 36 in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise in Verbindung stehen. Die Rohrleitung ist über einen Schlauch 40 mit einer membranbetätigten Blattfeder 50 verbunden, die an einem Ende 52 fest angeordnet ist und die an ihrem anderen Ende einen magnetischen Weg ohne einen

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mechanischen Kontakt festlegt, um die Magnetfeldstärke für zwei magnetische Widerstände 66 und 68 zu ändern, die an der Stirnseite eines Elektro- oder Permanentmagneten angebracht sind. Die betreffenden magnetischen Widerstände werden von einer positives und negatives Potential abgebenden Gleichspannungsquelle gespeist, um ein Differenzausgangssignal abzugeben, das sich in Abhängigkeit von der Federauslenkung in der Amplitude und Polarität ändert. Die betreffende Feder— auslenkung wird dabei durch Druckänderungen in den Bandschleifenkammern bewirkt.

Die Ausgangssignale bzw. Ausgangsspannungen der magnetischen Widerstände werden mit dem Ausgangssignal des Gleichstromgenerators 70 summiert, der auf einer Bandspulen-Motorwelle angebracht ist. Diese Summenspannung bildet das Eingangssignal für den Differenzverstärker 76, der aus den beiden Transistoren 78 und 80 besteht. Die Kollektoren 84, 86 dieser Transistoren sind mit den Unijunktions-Transistor-Zündnetzwerken verbunden, um die Zündwinkel der gesteuerten Siliziumgleichrichter 150, 152 (Fig. 4) zu steuern und damit eine Steuerspannung an den Anker des Bandspulen-Motors und an die Feldspulen zur Steuerung des Motors im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn abzugeben.

Der normale Arbeitsunterdruck in den Bandschleifenkammern beträgt etwa 50 cm H_0, um eine angemessene Bandspannung an den Bandantriebsrollen und dem magnetischen Wandler aufrechtzuerhalten. Der Unterdruck auf der Austrittsseite der Rohrleitung ändert sich dabei von 50 cm H₃O bis 0, und zwar je nach Lage der Bandschleife. Wenn die Bandschleife sich in der Mitte der Bandschleifenkammer befindet, beträgt der Unterdruck in der Rohrleitung etwa 25 cm H₂O. Hierbei sind die magnetischen Widerstände 66, 68 und die Feder 50 so eingestellt, daß ein Null-Ausgangssignal abgegeben wird. Wenn das

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Band jedoch über diesen Punkt hinaus bewegt wird, nimmt der ₎ Unterdruck in der Rohrleitung zu, wodurch die Membran 62 und die Blattfeder 50 veranlaßt werden, eine Aufwärtsbewegung auszuführen, wie dies durch den in Fig. 1 eingetragenen Pfeil angedeutet ist. Bei in dieser Position befindlicher Feder steigt der das magnetische Widerstandselement 66 durchfließende Magnetfluß an, wodurch der Widerstandswert des Widerstands ansteigt, der mit der positives Potential führenden Spannungsklemme verbunden ist* in entsprechender Weise sinkt der Widerstandswert des magnetischen Widerstands 68 (entsprechend dem magnetischen Widerstand 106 in Fig. 3), wodurch die an dem fc Summierpunkt 111 auftretende Eingangsspannung einen negativen Wert anzunehmen vermag.

Wenn an der Basis des Transistors 78 eine negative Spannung auftritt, wird dieser Transistor in den nichtleitenden Zustand übergeführt. Dadurch steigt das Potential am Kollektor dieses Transistors zu einem positiveren Wert hin an. Infolge der Verwendung des Vorspannungswiderstands 98 und des Verstärkungseinstellwiderstands 96 ist das normale Ausgangssignal von den Kollektoren 84 und 86 der beiden Transistoren so gewählt, daß es mit etwa 6 Volt oder mit einem Spannungswert auftritt, der etwas niedriger ist als die Zündspannung (normalerweise 7 bis 9 Volt) der Unijunktions-Transistoren 132 P und 134· Da die am Kollektor 84 auftretende Spannung nunmehr positiver ist, bildet sich auf dem Kondensator 128 eine Ladung aus, und zwar solange, bis die Zündspannung des Unijunktions-Transistors 132 überschritten ist. Zu diesem Zeitpunkt entlädt der Unijunktions-Transistor 132 den Kondensator über die Primärwicklung des Transformators T2.

Der Kondensator 128 wird dann entladen, und wenn eine negative Spannung am Kollektor des Transistors 78 verbleibt, beginnt eine weitere Spannungsaufladung bei dem Kondensator 128, wodurch eine wiederholte Zündung des Unijunktions-Transistors

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bewirkt wird, und zwar mit einer hohen Geschwindigkeit und zumindest entsprechend einem Mehrfachen der Frequenz der dem Motoranker zugeführten Speisespannung.

Durch Zünden des Unijunktions-Transistors 132 werden die Gate-Elektroden der gesteuerten Siliziumgleichrichter 152 gemäß Fig. 4 angesteuert. Dadurch kann ein vollständig gleichgerichtetes Gleichspannungssignal an der Anschlußklemme 156 des Diodenbrückengleichrichters auftreten, der dem Motoranker 164 zugeordnet ist. Da die Polarität der pulsierenden Gleichspannung negativ ist, fließt ein Strom durch die Diode und ferner durch die Felspule 158 und die Diode 159 zu der Motorankerklemme 162 hin. Dies bewirkt, daß der Motor sich im Uhrzeigersinn oder in Vorwärtsrichtung dreht.

Wenn die Drehzahl bzw. Geschwindigkeit des Motors 14 zunimmt, wird die Ausgangsspannung des Gleichstromgenerators 70 positiv. Diese Ausgangsspannung wirkt damit der Ausgangsspannung von den magnetischen Widerständen an dem Summierpunkt 111 entgegen. Die Folge hiervon ist, daß die Motorgeschwindigkeit auf kontinuierliche Weise in einem Bereich reguliert bzw. geregelt wird, der durch den Durchmesser der Bandwickelspule bestimmt ist. Wenn z.B. die Bandspule klein ist, ist die Motordrehzahl höher als dann, wenn die Bandspule groß ist. Die Bandspulengeschwindigkeit kann sich zufolge der Bandaufnahme von einem kleinen Durchmesser zu einem großen Durchmesser um einen Faktor von 2 zu 1 ändern. Die Extremwerte der Bandschleife bzw. Bandschleifenspalte werden dabei von der mit geringem Durchmesser auftretenden Bandspule und der mit großem Durchmesser auftretenden Bandspule dazu ausgenutzt, eine geringere Auslenkung der Bandschleife in der Bandschleifenkammer beizubehalten. Es dürfte einzusehen sein, daß mit Rücksicht darauf, daß die Motordrehzahl dann am höchsten ist, wenn die Bandspulendurchmesser am

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kleinsten sind, die Geschwindigkeit der den geringen Durchmesser aufweisenden Bandspule den anfänglichen, voreingestellten Wert des Widerstands 112, 114 bestimmt, der in Reihe mit dem Generator an dem Summierpunkt liegt.

Wemauf der anderen Seite das Band in eine tiefe Position, wie in die Position 62,in der Bandschleifenkammer, gelangt, steigt der Druck in der Rohrleitung an. Dadurch kann die Feder 50 eine Abwärtsbewegung ausführen, wie dies durch den Pfeil 58 angedeutet ist. Diese Bewegung der Feder 50 führt

" dazu, daß der Widerstandswert des magnetischen Widerstands ansteigt und daß der Widerstandswert des magnetischen Widerstands 104 absinkt. Dies* wiederum hat zur Folge, daß an dem Summierpunkt 111 eine positive Spannung auftritt. Das Auftreten einer positiven Spannung an der Basis 102 des Transistors 78 führt dazu, daß der Transistor 78 in den leitenden Zustand gelangt, wodurch das Potential am Kollektor 84 dieses Transistors absinkt. Gleichzeitig wird der Transistor 80 in den nichtleitenden Zustand übergeführt. Dadurch steigt das Potential am Kollektor 86 dieses Transistors an und bewirkt die Abgabe einer positiven Spannung, die über 6 Volt liegt, an den Kondensator 130. Wenn die Kondensatorladung wieder den Zündpunkt des Unijunktions-Transistors 134 überschreitet ,wird an der Primärwicklung des Transformators T1 eine Spannung wirksam, die die gesteuerten Siliziumgleichrichter 150 gemäß Fig. 4 triggert bzw. ansteuert. Dadurch kann ein positiver pulsierender Gleichstrom auf der Leitung und an der Klemme 156 des Diodenbrückennetzwerks auftreten.

Mit Auftreten einer positiven Spannung an der Klemme 156 fließt der auftretende Strom durch die Diode 161, durch die Feldwicklung bzw. Feldspule 128 und durch die Diode 163 zu der Anschlußklemme 162 des Motorankers 164 hin. Dieser Stromfluß bewirkt, daß der Motor im Gegenuhrzeigersinn oder in Rückwärtsrichtung läuft. Dies wiederum hat zur Folge, daß

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der Gleichstromgenerator 70 eine negative Ausgangsspannung abgibt, durch die eine gegenläufige Wirkung zu der positiven Spannung der magnetischen Widerstände 104 und 106 ausgeübt wird.

Wie zuvor ausgeführt, können dem Summierpunkt 111 von der Steuerlogik 117 zusätzliche Steuersignale zugeführt werden, die bewirken, daß die Arbeitsweise der Einrichtung in einer

der oben beschriebenen Weise entsprechenden Weise fortgesetzt wird.

Eine der vorstehenden Untersuchung entsprechende Untersuchung kann für einen Reihenspaltmotor vorgenommen werden, wie er in Fig. 5 veranschaulicht ist. Gemäß Fig. 5 gibt der Transformator T2 von seiner Sekundärwicklung einen Impuls ab,'durch den der gesteuerte Siliziumgleichrichter 188 in den leitenden Zustand übergeführt wird. Dadurch kann ein Spannungsimpuls durch die Feldwicklung bzw. Feldspule 179 und dann durch den Anker 176 zu einem gemeinsamen Rückleiter hin auftreten. Durch diesen Spannungsimpuls wird der Motor im Uhrzeigersinn oder in Vorwärtsrichtung gedreht. Wenn demgegenüber der Transformator TI aktiviert ist, d.h. einen entsprechenden Spannungsimpuls abgibt, wird der gesteuerte Siliziumgleichrichter 186 in den leitenden Zustand übergeführt, wodurch auf Grund der (gleichgerichteten) Gleichspannung ein Strom durch die Feldwicklung bzw. Feldspule und dann durch den Anker 176 zu dem gemeinsamen Rückleiter hin fließen kann. Auf diesen Stromfluß hin läuft der Motor im Gegenuhrzeigersinn oder in Rückwärtsrichtung.

Im Vorstehenden .ist ein System beschrieben worden, bei dem mit einem Bandschleifenfühler und einer Motorsteuerung eine

relativ unkomplizierte und zuverlässig arbeitende Einrichtung zur Steuerung der Motordrehzahl in Abhängigkeit von der Lage, einer Bandschleife in einer Bandschleifenkammer eines digitalen Bandantriebs geschaffen ist.

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Claims (17)

1. 2119H7

   Patentansprüche

   A 'j Bandantriebsmechanismus bei dem eine von einem Motor angetriebene Bandspule und Einrichtungen zur Steuerung des Motors vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

   a) daß Einrichtungen (54) zur Erzeugung eines ersten Signals vorgesehen sind, das proportional der jeweiligen Bandposition ist,

   b) daß Einrichtungen (70) zur Erzeugung eines zweiten Signals vorgesehen sind, das proportional der Motordrehzahl ist,

   c) daß eine Summiereinrichtung (111) zur Summierung des ersten Signals und des zweiten Signals vorgesehen ist und

   d) daß Einrichtungen (76,T1,T2) vorgesehen sind, die von der Summiereinrichtung her gesteuert den Motor (164 bzw, 176) ansteuern.
2. 2. Bandantriebsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (54) zur Erzeugung des ersten Signals wenigstens einen magnetischen Widerstand (104,106) enthalten.
3. 3. Bandantriebsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerlogik (11/0 vorgesehen ist und daß die Summiereinrichtung (111) zusätzlich von der Steuerlogik (117) her gesteuert wird,
4. 4. Bandantriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

   a) daß ein Differenzverstärker (76) vorgesehen ist, der auf Steuersignale hin ein erstes Ausgangssignal bzw. ein zweites Ausgangssignal erzeugt,

   b) daß erste Einrichtungen (T1, 150) vorgesehen sind,

   die auf das erste Ausgangssignal hin den Motor (164 bzw. 176) in eine erste Richtung steuern, und

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   c) daß zweite Einrichtungen (T2, 152) vorgesehen sind, die durch das zweite Ausgangssignal gesteuert den Motor (164 bzw. 176) in eine zweite Richtung steuern.
5. 5. Bandantriebsmechanismus nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Einrichtungen und die zweiten Einrichtungen jeweils gesteuerte Siliziumgleichrichter (150,152) mit einer ersten bzw. zweiten Polung enthalten.
6. 6. Bandantriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen (117) vorgesehen sind, die auf einen externen Zustand hin ein drittes Signal erzeugen,und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die zur Ansteuerung des Motors (164 bzw. 176) alternativ auf das erste, zweite oder dritte Signal ansprechen.
7. 7. Bandantriebsmechanismus nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Signale, auf die die genannten Einrichtungen alternativ anzusprechen vermögen, gegeben sind durch

   LESEN/SCHREIBEN - das erste Signal und das zweite Signal, RÜCKWICKELN - das dritte Signal,
   STEUERN - das dritte Signal,

   wobei LESEN/SCHREIBEN anzeigt, daß der Antriebsmechanismus einen Lese/Schreib-Zyklus ausführt, wobei RÜCKWICKELN anzeigt, daß der Antriebsmechanismus das Band zurückwickelt, und wobei STEUERN anzeigt, daß der Antriebsmechanismus einen Befehl von der Steuerlogik (117) her ausführt.
8. 8. Bandschleifeneinstellsystem für eine Bandtransportanordnung mit einem Bandantriebsmechanismus gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

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   a) daß eine Bandschieifenkammer (22) vorgesehen ist, die an dem einen Ende mit einer Unterdruckquelle und die an dem anderen Ende mit einer atmosphärischen Druck führenden Druckquelle verbunden ist,

   b) daß eine Rohrleitungseinrichtung (38,40) neben der Bandschleifenkammer (22) vorgesehen und mit dieser verbunden ist,

   c) daß Fühleinrichtungen (42) zur Feststellung des Druckes in der Rohrleitungseinrichtung (38,40) vorgesehen sind,

   d) daß mit den Fühleinrichtungen (42) Einrichtungen (46,50, 54) zur Erzeugung eines ersten Signals verbunden sind,

   e) daß eine steuereinrichtung (T1,T2) vorgesehen ist,

   f) daß eine Signalerzeugereinrichtung (70) mit der Steuereinrichtung (T1,T2) verbunden ist, und zwar zur Erzeugung eines zweiten Signals,

   g) daß eine Summiereinrichtung (111) vorgesehen ist, die das erste und zweite Signal summiert,

   h) daß Einrichtungen (76) vorgesehen sind, die auf das an der Summiereinrichtung (111) auftretende Summensignal hin ein drittes Signal erzeugen, und

   i) daß das dritte Signal der Steuereinrichtung (T1,T2) zugeführt wird.
9. 9. Bandschleifeneinstellsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (46,50,54) zur Erzeugung des ersten Signals wenigstens einen magnetischen Widerstand (104,106) enthalten.
10. 10. Bandschleifeneinstellsystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (T1,T2) eine Bandspuleneinrichtung (12,14) steuert.
11. 11. Pneumatisch gesteuertes Servosystem für ein Bandschlei— feneinstellsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet,

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    — mjQ -

    a) daß eine Steuereinrichtung (T1,T2,164 bzw. 176) vorgesehen ist, die ein Teil (16) steuert und die einen Eingang aufweist,

    b) daß eine pneumatische Fühleinrichtung (42) zur Peststellung der Stellung des Teiles vorgesehen ist,

    c) daß Einrichtungen (54) vorgesehen sind, die von dieser Fühleinrichtung (42) gesteuert ein erstes Signal erzeugen,

    d) daß Einrichtungen (70) vorgesehen sind, die von der Steuereinrichtung (T1,T2,164 bzw. 176) gesteuert ein zweites Signal erzeugen,

    e)daß Einrichtungen (111) vorgesehen sind, die auf das erste und zweite Signal hin ein drittes Signal erzeugen, und

    f) daß Einrichtungen vorgesehen sind, die das dritte Signal dem Eingang der Steuereinrichtung (T1,T2, 164 bzw. 176) zuführen.
12. 12. Servosystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das erste und zweite Signal ansprechende Einrichtung (111) eine Summiereinrichtung ist»
13. 13. Servosystem naeh Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß /ein erstes Signal erzeugendenEinrichtungen eine magnetoresistive Einrichtung (104,106)enthalten.
14. 14. Servosystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13_f dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Einrichtung (42) eine Mesibrananordnung enthält.
15. 15. Servosystem nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

    a) daß eine Kammer (22) vorgesehen ist, in der das Teil (T6) untergebracht ist,

    b) daß mit der Kammer (22) eine Rohrleitung (36) verbunden ist und

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    c) daß die Membrananordnung (42) mit der Rohrleitung (3/>) verbunden ist.
16. 16, Servosystem nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Membrananordnung (42,46) einen Teil der pneumatischen Einrichtung bildet und so angeordnet ist, daß sie die Einrichtung^ 54) zur Erzeugung eines ersten Signals steuert.
17. 17. Digitaler Rechner-Bandantrieb mit einem Bandantriebsmechanismus nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Signal und das zweite
    Signal jeweils ein Gleichspannungssignal ist.

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