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PATENTANSPRÜCHE
1. Bandspule für ein magnetisches Aufzeichnungsband mit einem Spulenwickel und zwei sich gegenüberliegenden Spulenscheiben, die am Spulenwickel befestigt sind und sich in radia ler Richtung auswärts erstrecken, wobei der Spulenwickel zwei koaxiale flache Ringe, einen inneren (8) und einen äusseren (10) besitzt, welche durch einen radialen Steg zusammengehalten werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (12) des Spulenwickels auf jeder Seite noch einen koaxialen Zwischenring (14, 16) trägt, der in axialer Richtung aus dem Steg herausragt, dass jede Spulenscheibe (4,6) zwei koaxiale Ringe (24,26,28, 30) besitzt, mit welchen die Spulenscheiben am Spulenwickel gehalten werden,
wobei die Aussenseiten der äusseren Ringe (24,28) der Spulenscheiben mit den Innenseiten des äusseren Rings (10) des Spulenwickels zusammenwirken - wobei dieser Ring (10) gegenüber einer einwärts gerichteten radialen Verbiegung verstärkt ist - und wobei die Aussenseiten der inneren Ringe (26,30) der Spulenscheiben mit den Innenseiten der Zwischenringe (14, 16) zusammenwirken, und dass auf einer Seite der Spule, genannt zweite Seite, eine Rille für einen Verriegelungsring zwischen dem innersten Ring (30) der Spulenscheiben und dem inneren Ring (8) des Spulenwickels vorgesehen ist, wobei die gegenüberliegende Seite der Bandspule erste Seite genannt wird.
2. Bandspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von äusseren Rippen (18,20) radial zwischen dem äusseren Ring (10) und den Zwischenringen (14, 16) des Spulenwickels vorgesehen ist, womit der äussere Ring (10) des Spulenwickels gegen Verbiegung durch Abstützung auf den Zwischenringen (14, 16) weiter verstärkt wird.
3. Bandspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Spulenscheibenringe (24,28) Einschnitte besitzen und die äusseren Rippen (18,20) des Spulenwickels umfassen, wobei durch den Eingriff der Rippen und der Einschnitte in den Ringen ein Drehmoment vom Spulenwickel auf die Spulenscheiben übertragen wird.
4. Bandspule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von inneren Rippen (21) vorgesehen ist, die in radialer Richtung zwischen dem Zwischenring (14) und dem inneren Ring (8) des Spulenwickels verlaufen, wobei ein Teil irgendwelcher verformenden Kräfte, die in radialer Richtung auf den äusseren Ring (10) des Spulenwickels oder den Zwi schenring (16) auf der ersten Seite einwirken, bis zum inneren Rand (8) übertragen wird.
5. Bandspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass innere Hilfsrippen (22) vorgesehen sind, die in radialer Richtung zwischen dem Zwischenring (14) auf der ersten Seite des Spulenwickels und dem inneren Ring (8) des Spulenwickels verlaufen und zwischen jeweils benachbarten inneren Rippen (21) angeordnet sind.
6. Bandspule nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Ringe (24,28) der ersten und zweiten Spulenscheibe (4,8) Einschnitte besitzen und die äusseren Rippen (18) des Spulenwickels umfassen, und dass der innere Ring der ersten Spulenscheibe Einschnitte besitzt und sowohl die inneren Rippen (21) als auch die inneren Hilfsrippen (22) umgreift.
7. Bandspule nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Steges (12) des Spulenwickels zwischen dem Zwischenring (16) auf der zweiten Seite des Spulenwickels und dem Innenrand (8) des Bandwickels auf der zweiten Seite einer Ebene (46), die senkrecht zur Spulenachse durch den Mittelpunkt der Spulenachse verläuft, eine grössere Dicke besitzt, als auf der ersten Seite dieser Ebene, wobei der verdickte Steg die gleiche Versteifung auf der zweiten Seite bewirkt wie die inneren Rippen (21) auf der ersten Seite.
8. Bandspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des Spulenwickelsteges (12), der in radialer Richtung ausserhalb des Zwischenringes (16), auf beiden Seiten der axialen Mittelebene (46) eine im wesentlichen gleiche Dicke besitzt.
9. Bandspule nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenring (16) auf der zweiten Seite des Spulenwickels gegenüber dem Zwischenring (14) auf der ersten Seite des Spulenwickels in radialer Richtung nach aussen versetzt ist, so dass der Zwischenring (16) auf der ersten Seite des Spulenwickels im wesentlichen gegenüber dem inneren Ring (3) der zweiten Spulenscheibe liegt, und dass der innere Ring (26) der ersten Spulenscheibe im wesentlichen gegenüber einem Teil der Rille für den Verriegelungsring.angeordnet ist, wobei die Widerstandsfähigkeit der Spule gegenüber einer Verformung in radialer Richtung aufgrund der durch das Band auf die Spule ausgeübten Kräfte im wesentlichen auf beiden Seiten der axialen Mittelebene (46) gleich gross ist.
10. Bandspule nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenwickel (2) aus einem Material mit höherer Festigkeit als die Spulenscheiben (4,6) geformt ist.
11. Bandspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Ring (30) der zweiten Spulenscheibe eine grössere Dicke besitzt als der Zwischenring (14) auf der ersten Seite des Spulenwickels, wobei die grössere Dicke des Spulenscheibenringes (30) die höhere Festigkeit des Materials des gegen überliegenden Zwischenringes (14) ausgleicht.
12. Bandspule nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Spulenscheibenmaterial aus einem synthetischen Kunststoff besteht, und dass das Spulenwickelmaterial aus einem synthetischen Kunststoff besteht, der eine im wesentlichen faserförmige Füllung besitzt.
13. Bandspule nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Spulenwickels aus einem glasfaserverstärkten Kunstharz besteht.
14. Bandspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der in axialer Richtung innenliegende Teil einer jeden Spulenscheibe (4,6) eine kreisförmige Rille (42,44) besitzt, die auf dem Teil der Spulenscheibe liegt, der an den äusseren Ring anstösst und in radialer Richtung ausserhalb dieses Ringes liegt, wobei die Rille zur Aufnahme des entsprechenden Teiles des äusseren Randes (10) des Spulenwickels dient.
15. Verfahren zur Herstellung der Bandspule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenscheiben (4,6) mit dem Spulenwickel durch Ultraschallschweissung verbunden werden.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bandspule gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Herstellverfahren gemäss Anspruch 15. Die Spule dient zur Aufnahme eines Magnetbandes, wie es beispielsweise bei Computern benutzt wird.
Bekannte Spui.l für Manetbänder haben im allgemeinen einen metallischen Spulenwickel, an dem Spulenscheiben in einem Abstand voneinander befestigt sind, oder die Bandspulen bestehen vollständig aus einem Plastikmaterial und besitzten einen Plastikspulenwickel, an dem Spulenscheiben aus einem Plastikmaterial befestigt sind.
Bekannte Spulen mit metallischen Spulenwickeln besitzen viele Nachteile, insbesondere sind die Herstellungskosten hoch, und zwar sowohl die Materialkosten als auch die Arbeitskosten. Ausserdem haben die Metallwickel einen wesentlich anderen thermischen Ausdehnungskoeffizienten als das Magnetband, dies kann zu einer Dehnung des Bandes führen, wenn die Spule und das Band niedrigen Temperaturen ausgesetzt werden.
Der Nachteil der hohen Herstellungskosten wurde weitestgehend ausgeräumt, und zwar durch Verwendung von syntheti
schen Harzen oder Plastikmaterialien für den Spulenwickel und die Spulenscheiben. Jedoch haben bekannte Bandspulen aus Plastikmaterial viele neue Probleme aufgeworfen. Eine besondere Schwierigkeit bei Bandspulen aus Plastikmaterial liegt darin, dass der Spulenwickel aus Plastikmaterial nicht geeignet ist, den starken Druckkräften standzuhalten, die durch das aufgewickelte Band auf den Spulenwickel ausgeübt werden. Die Notwendigkeit, dass alle Spulen auf einer Seite eine Standardrille für einen Verriegelungsring besitzen, macht eine asymmetrische Ausbildung des Spulenwickels notwendig, dabei besitzt die Spule auf der Seite gegenüber der Rille für den Verriegelungsring eine grössere Stärke gegenüber Druckkräften. Diese asymmetrische Ausbildung führt damit zu einer asymetrischen Verteilung der Stärke der Spule und ihrer Fähigkeit, Verbiegungen und unter Last zu vermeiden.
Wenn dementsprechend Druckkräfte auf den Spulenwickel durch das aufgewickelte Band ausgeübt werden, insbesondere bei den grösseren Zugspannungen der neueren Bandantriebe, so verformen sich die Spulen oftmals in einer leicht konischen Form. Jedoch bewirkt schon eine kleine derartige Verformung, dass das Band konisch aufgewickelt wird und damit gegen eine der Spulenscheiben drückt, damit wird das Band also nicht rechtwinklig auswärts des Spulenwickels aufgewickelt. Eine solche konische Aufwicklung führt dazu, dass grosse Kräfte auf die Spulenscheibe ausgeübt werden, diese führen häufig dazu, dass die Spulenscheibe vom Spulenwickel abbricht und dass das auf dem Spulenwickel aufgewickelte Band möglicherweise beschädigt wird.
Dementsprechend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bandspule aufzuzeigen, bei der eine ungleichförmige Verbiegung unter Druck vermieden wird. Insbesondere ist es eine Aufgabe dieser Erfindung, eine Bandspule aufzuzeigen, die eine Steifigkeit bzw. eine Widerstandsfähigkeit gegen Verbiegungen aufweist, diese Steifigkeit soll auf beiden Seiten einer Ebene, die senkrecht zur Spulenachse durch das axiale Zentrum der Spule verläuft, im wesentlichen gleich sein. Ausserdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Spule aufzuzeigen, die wirtschaftlich herzustellen ist. Zusätzlich ist es Aufgabe der Erfindung, eine Spule aufzuzeigen, bei der sowohl der Spulenwickel als auch die zugehörigen Spulenscheiben aus einem synthetischen Kunststoffmaterial hergestellt sind.
Um die obengenannten Aufgaben der Erfindung zu lösen, wird eine Bandspule gemäss Anspruch 1 vorgeschlagen. Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Figut list eine perspektivische Ansicht, teilweise geschnitten, der erfindungsgemässen Spule und zeigt die Seite der Spule, die nach aussen gerichtet ist, wenn die Spule auf einem Bandantrieb angeordnet ist.
Figur 2 ist eine geschnittene perspektivische Darstellung eines Ausschnittes der Spule nach Figur 1 und zeigt die gegen überliegende innenliegende Seite der Spule.
Figur 3 ist ein geschnittener Ausschnitt eines Teils des Spulenwickels und der Spulenscheiben der erfindungsgemässen Spule.
Figur 4 ist eine Explosionsdarstellung eines Ausschnittes des Spulenwickels und der Spulenscheiben der erfindungsgemässen Spule, von der aussenliegenden Seite der Spule gesehen.
Figur 5 ist eine Explosionsdarstellung eines Ausschnittes der erfindungsgemässen Spule und zeigt die innenliegende Seite der Spule.
Figur 6 ist ein geschnittener Ausschnitt der erfindungsgemässen Spule entlang der Linie 6-6 in Figur 3.
In Figur 1 wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Spule in perspektivischer Darstellung, teilweise geschnitten, dargestellt. Diese Spule besitzt drei Hauptteile, den Spulenwickel 2, eine erste Spulenscheibe bzw. eine Frontscheibe 4 und eine zweite Spulenscheibe bzw. eine Rückscheibe 6. Beide Scheiben 4 und 6 können aus einem geeigneten synthetischen Kunststoff geformt sein, beispielsweise aus Styrol. Zur Verstärkung ist es wünschenswert, dass der Spulenwikkel 2 aus einem stärkeren Material als die Spulenscheiben geformt ist, geeignet ist ein verstärkter Kunststoff, wie z. B.
glasfaserverstärktes Styrol oder glasfaserverstärktes Styrolacrylnitril, gewöhnlich als SAN bezeichnet. Dieses verstärkte Material für den Spulenwickel unterstützt die Widerstandsfähigkeit gegen radial einwärts gerichtete Kräfte, die durch das aufgewickelte Band auf den Spulenwickel ausgeübt werden.
Die Art der Konstruktion und die genaue Ausbildung der Spulenteile ist in dem vergrösserten Schnittbild der Figur 3 am besten dargestellt. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der Spulenwickel 2 einen Innenrand 8, der die Welle des Bandantriebes umfasst, und einen Aussenrand 10 besitzt, auf dem das Band aufgewickelt wird, diese Ränder sind über einen Steg 12 miteinander verbunden, der sich in radialer Richtung zwischen den Rändern erstreckt. Auf beiden Seiten des Steges 12 sind Zwischenringe angeordnet, die in axialer Richtung herausragen, und zwar ein erster Zwischenring 14 auf der einen Seite und ein zweiter Zwischenring 16 auf der anderen Seite des Steges, diese Ringe sind koaxial zu den Rändern 8 und 10 und damit zur Spule selbst.
Zwischen dem Aussenrand 10 und den Zwischenringen 14 und 16 erstreckt sich eine Vielzahl von Aussenrippen 18 und 20 am Spulenwickel, diese sind auch in den Figuren 4 bis 6 dargestellt. Da anstelle eines schweren massiven Spulenwickels eine derartige Rippenkonstruktion für den Spulenwickel verwendet wird, kann der Querschnitt des Aussenrandes 10 des Spulenwickels im Querschnitt dünn genug gehalten werden, so dass alle Probleme mit Senkungen und Formänderungen vermieden werden, wie sie bei massiven Querschnitten auftreten. Ausserdem sollte in den Figuren 4 und 5 hervorgehoben werden, dass zur Vermeidung von dicken Querschnitten die Rippen 18 und 20 vorzugsweise in einer im Winkel versetzten Anordnung ausgebildet sind, so dass keine der äusseren Rippen 18 und 20 direkt einander gegenüberliegen.
Es sollte hervorgehoben werden, dass auf der ersten Seite (die Frontseite oder Aussenseite der Spule, wenn diese auf einem Bandantrieb angeordnet ist) die Aussenrippen 18 der ersten Seite des Spulenwickels mit Innenrippen 21 ausgerichtet sind, die in radialer Richtung verlaufen und den Zwischenring 14 mit dem Innenrand 8 verbinden. Aufgrund dieser Rippenkonstruktion können radial gerichtete Druckkräfte, die auf den Aussenrand 10 einwirken, direkt auf die Zwischenringe 14 und 16 übertragen werden und jede derartige Belastung des Zwischenringes auf der ersten Seite kann direkt auf den Innenrand 8 zur weiteren Abstützung übertragen werden. Wie am besten aus den Figuren 4 und 6 hervorgeht, verläuft auch eine Vielzahl von inneren Hilfsrippen 22 in radialer Richtung zwischen dem Zwischenring 14 auf der ersten Seite und dem Innenrand 8.
Diese Hilfsrippen 22 sind so angeordnet dass jeweils eine solche Zwischenrippe zwischen jeweils zwei benachbarten Innenrippen 21 liegt Aufgrund der industriellen Normvorschriften, die erfordern, dass eine Rille für einen Verriegelungsring auf der Spulenseite vorgesehen ist die auf der Seite des Bandantriebes liegt, liegen auf der zweiten Seite zwischen dem Zwischenring 16 und dem Innenrand 8 keine entsprechenden Rippen.
Die einander gegenüberliegenden Spulenscheiben 4 und 6 werden am besten anhand der Figuren 3 bis 5 erläutert. Diese Spulenscheiben sind im wesentlichen kreisförmige, scheibenförmige Glieder, die am Spulenwickel 2 befestigt sind. Jede Spulenscheibe besitzt eine ringförmige Vorrichtung, vorzugsweise in Form von zwei koaxialen Ringen, die sich in axialer Richtung in die Spule hinein erstrecken, wobei der in radialer Richtung äussere Ring den ersten Teil der ringförmigen Vorrichtung an der Spulenscheibe darstellt und wobei der in radia ler Richtung innere Ring einen zweiten Teil der ringförmigen Vorrichtung der Spulenscheibe darstellt. Auf der ersten Spulenscheibe bzw. der Frontscheibe 4 sind ein derartiger äusserer Ring und ein derartiger innerer Ring mit 24 bzw. 26 bezeichnet.
Auf der rückwärtigen oder zweiten Spulenscheibe 6 sind entsprechende Ringe mit 28 und 30 bezeichnet. Aus den Figuren 4 und 5 ist ersichtlich, dass die Ringe 24 und 28 an der Spulenscheibe geschlitzt sind, so dass Platz für die Rippen 18 bzw. 20 des Spulenwickels ist. Zusätzlich ist der Ring 26 an der Spulenscheibe geschlitzt, so dass die Innenrippen 18 und die Hilfsrippen 22 aufgenommen werden können. Dieser umfassende Eingriff zwischen den geschlitzten Ringen an der Spulenscheibe und den Rippen des Spulenwickels wird eine sichere Vorrichtung zur Übertragung eines Drehmoments zwischen dem Spulenwickel 2 und den jeweiligen Spulenscheiben 4 und 6 ergeben. Der Eingriff zwischen den Rippen auf der ersten Seite des Spulenwickels und den geschlitzten Spulenscheibenringen auf der ersten Spulenscheibe 4 ist auch im Schnittbild der Figur 6 dargestellt.
Für die Verbindung der Spulenscheiben 4 und 6 mit dem Spulenwickel 2 kann jedes geeignete Verfahren verwendet werden, beispielsweise eine Klebung, vorzugsweise werden die Spulenscheiben mit dem Spulenwickel durch Ultraschallschweissung verbunden. Für diese Verschweissungen sind abgewinkelte Ausrundungen 34,36,38 und 40 auf den in radia ler Richtung innenliegenden Teilen des Aussenrandes 10 und der Zwischenringe 14 und 16 vorgesehen, wie am besten aus Figur 3 hervorgeht. Vor dem Zusammenbau und einer derartigen Ultraschallschweissung werden die in axialer Richtung am weitesten innenliegenden Teile der Spulenscheibenringe 24,26, 28,30 im wesentlichen auf rechteckige Form gebracht, wie durch gebrochene Linien in Figur 3 dargestellt ist.
Während des Vorganges der Ultraschallschweissung werden diese rechtwinkligen Teile jedoch geschmolzen und bilden eine Verbindung zwischen den Spulenscheibenringen 24,26,28 und 30 und den entsprechenden abgewickelten Ausrundungen 34,36,38 und 40, wie in Figur 3 dargestellt ist. Falls erwünscht, kann an den geschlitzten Spulenscheibenringen, die in die Rippen eingreifen, ebenfalls ein verstärkter Bereich für eine Ultraschallschweissung vorgesehen werden. Ausserdem sollte hervorgehoben werden, dass die in axialer Richtung innenliegenden Seiten der Spulenscheiben 4 und 6 jeweils kreisförmige Rillen 42 und 44 besitzen, und zwar auf dem Teil der Spulenscheibe, der jeweils an die Aussenringe 24 und 28 anstösst und in radialer Richtung aussen liegt. Diese Rillen dienen zur Aufnahme der entsprechenden Teile des Aussenrandes 10 des Spulenwickels, wie in Figur 3 gezeigt ist.
Aus der obigen Darstellung ist ersichtlich, dass die Spulenscheibenringe 24,26,28 und 30, nach Zusammenbau der Spulenscheiben mit dem Spulenwickel, als zusätzliche Abstützung gegen Druckverformungen des Aussenrandes 10 des Spulenwickels und der Zwischenringe 14 und 16 des Spulenwickels dienen. Aufgrund dieses Ineinandergreifens würde jede radiale Druckverformung dieser Teile des Spulenwickels notwendig zu einer entsprechenden Druckverformung der unmittelbar anstossenden Spulenscheibenringe führen. Die integrierte Ausbildung der Spulenscheibenringe auf den Spulenscheiben 4 und 6 bewirkt zusätzlich, dass jede derartige Belastung auf andere anstossende Teile der Spulenscheibe übertragen und verteilt wird, dies führt zu einer weiter verbesserten Abstützung des Aussenrandes 10 des Spulenwickels.
Wie oben hervorgehoben wurde, liegt ein besonderes Problem bei allen Plastikspulen wie der vorliegenden darin, dass auf den Aussenrand des Spulenwickels durch das Band Druckkräfte ausgeübt werden, und dass gleichzeitig eine Rille für einen Verriegelungsring vorgesehen werden muss, der an den Innenring 8 des Spulenwickels anstösst. Bei der vorliegenden Spule wird diese Rille durch den in radialer Richtung nach aussen gerichteten Teil des Innenrandes 8 des Spulenwickels, durch einen Teil des Steges 12 des Spulenwickels und durch den in radialer Richtung nach innen gerichteten Teil des zweiten inneren Spulenscheibenringes 30 gebildet. Die Notwendigkeit einer solchen Rille an der Spule schliesst die Anordnung von Verstärkungsrippen zwischen dem Zwischenring 16 des Spulenwickels und dem Innenrand 8 auf der zweiten Seite der Spule aus.
Um eine Verbiegung der Spule zu vermeiden, ist es erwünschenswert, dass die Festigkeit der Spule und ihre Widerstandsfähigkeit gegen Verformung unter solchen Druckkräften durch das darauf aufgewickelte Band im wesentlichen symmetrisch zu einer Ebene verteilt ist, die senkrecht zur Spulenachse durch den Mittelpunkt der Längsachse der Spule verläuft Die Lage einer solchen axialen Zentralebene ist in Figur 3 durch die gebrochene Linie 46 gezeigt.
Bei bekannten Spulen hat die Notwendigkeit, eine Rille für den Verriegelungsring vorzusehen, im wesentlichen bewirkt, dass die Festigkeit oder Widerstandsfähigkeit gegenüber Druckverformungen der Spule asymmetrisch zu dieser axialen Zentralebene verteilt ist. Diese ungleichmässige Verteilung führte oft zu einer konusförmigen Verformung der Spule, wenn auf dieser mehrmals ein Aufnahmeband fest aufgewickelt wurde. Bei der erfindungsgemässen Spule wurde jedoch diese Schwierigkeit überwunden, und zwar durch eine im wesentlichen ausgeglichene Ausbildung.
Aus der vorangehenden Darstellung ist ersichtlich, dass das grundsätzliche Problem bei der erfindungsgemässen Spule darin liegt, trotz des Fehlens von Rippen am Spulenwickel oder von Spulenwickelmaterial in der Rille für den Verriegelungsring die Steifigkeit und Festigkeit auszugleichen, die durch die Innenrippen 21 und die inneren Hilfsrippen 22 bewirkt wird, die vom Zwischenring 14 zum Innenrand 8 des Spulenwickels auf der gegenüberliegenden ersten Seite des Spulenwickels verlaufen. Deshalb sollten einige Vorrichtungen vorgesehen sein, um eine entsprechende Abstützung gegen die radialen Druckkräfte zu erreichen, die auf den Aussenrand 10 des Spulenwikkels ausgeübt werden und von den Rippen 20 auf den Zwischenring 16 auf der zweiten Seite des Spulenwickels übertragen werden.
In radialer Richtung ausserhalb des Zwischenringes 16 tritt das Problem einer asymmetrischen Steifigkeit des Spulenwickels nicht auf, da auf beiden Seiten des Spulenwikkels Rippen 18 und 20 vorgesehen sind, diese Rippen führen dazu, dass die Steifigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung bei diesem Teil des Spulenwickels im wesentlichen symmetrisch zur axialen Zentralebene 46 sind. Deshalb sind die Teile des Spulenwickels ausserhalb des Zwischenringes 16, in radialer Richtung gesehen, im wesentlichen gleich dick und besitzen eine im wesentlichen symmetrische Ausbildung auf beiden Seiten der axialen Zentralebene 46.
Um die im wesenltichen symmetrische Verteilung der Festigkeit und Steifigkeit innerhalb, in radialer Richtung gesehen, des Zwischenrings 16 zu erreichen, ist die Masse des Materials des Stegs 12 des Spulenwickels in axialer Richtung in Rich- tung auf die Rille für den Verriegelungsring gegenüber der Zentralebene 46 versetzt. Diese Versetzung des Stegmaterials ist dafür gedacht, aufgrund der Anordnung und Dicke des Steges das Fehlen von irgendwelchen den Rippen 18 entsprechenden Rippen in der Rille für den Verriegelungsring auszugleichen.
Zusätzliche Überlegungen geben dann die bevorzugte Anordnung und Ausbildung der Ringe am Spulenwickel und der Spulenscheibe vor. Wie oben erwähnt, ist es erwünscht, die Spulenscheibenringe in radialer Richtung innerhalb der zugehörigen Teile des Spulenwickelrandes und der Zwischenringe anzuordnen, so dass sie einer Druckverformung dieser Teile des Spulenwickels entgegenwirken. Diese Ausbildung vergrössert auch den Hebelarm, der einer auswärts gerichteten Verbiegung und Verformung der Spulenscheiben entgegenwirkt, so dass diese Teile zusätzlich verstärkt werden. Um diese Vorteile möglichst gross zu machen, ist es erwünscht, dass der in radia ler Richtung innere Ring und der in radialer Richtung äussere Ring einer jeden Spulenscheibe voneinander einen genügenden Abstand haben, wie es auf der Spulenscheibe 4 vorgesehen ist.
Jedoch verhindert die Rille für den Verriegelungsring einen derart weiten Abstand bei den Ringen auf der zweiten Spulenscheibe 6. Deshalb ist der zweite Zwischenring 16 des Spulenwickels notwendigerweise in radialer Richtung nach auswärts versetzt gegenüber der Anordnung des ersten Zwischenringes 14 des Spulenwickels. Um die zweite Seite der Spule mit dieser Rille für den Verriegelungsring gegenüber Druckverformung zu verstärken, ist der in radialer Richtung innenliegende zweite Spulenscheibenring 30 mit einem dickeren Querschnitt ausgebildet als sein Gegenstück, der innere Ring 26 der ersten Spulenscheibe 4.
Um die Festigkeit und Steifigkeit der beiden Seiten der Spule noch weiter auszugleichen, ist das schwächere Material des inneren Spulenscheibenringes 26 der ersten Spulenscheibe (anstelle des stärkeren Materials des Spulenwickels) gegenüber der Rille für den Verriegelungsring angeordnet.
Dies macht es notwendig, den Zwischenring 14 auf der ersten Seite des Spulenwickels gegenüber dem inneren Ring 30 der zweiten Spulenscheibe 6 anzuordnen, und diese spricht weiter für die umgreifende Anordnung der gegenüberliegenden Zwischenringe 14 und 16. Ein weiterer Vorteil der radialen Versetzung der Zwischenringe des Spulenwickels liegt in der Vermeidung von unerwünscht dicken Kunststoffquerschnitten, die bei der Ausformung zu Setzungen oder Verwölbungen führen könnten. Bei einer Untersuchung der relativen Materialstärken, Materialvolumen und Hebelarme wird ersichtlich, dass diese bevorzugt Ausführungsform die gewünschte Beherrschung und den gewünschten Ausgleich der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformungen der Spule liefert, wie es erwünscht ist, um eine asymmetrische Verformung und Formänderung der Spule zu unterbinden.
Damit überwindet die erfindungsgemässe Spule die Schwierigkeit der asymmetrischen Verteilung der Festigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegenüber Verformung, wie sie gewöhnlich bei bekannten Spulen auftrat, trotzdem bleibt die Fertigung relativ einfach und wirtschaftlich.
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PATENT CLAIMS
1. tape reel for a magnetic recording tape with a reel and two opposite reel disks, which are attached to the reel and extend radially outward, the reel having two coaxial flat rings, an inner (8) and an outer (10) , which are held together by a radial web, characterized in that the web (12) of the coil winding on each side still carries a coaxial intermediate ring (14, 16) which protrudes from the web in the axial direction so that each coil disk (4,6 ) has two coaxial rings (24, 26, 28, 30) with which the coil disks are held on the coil winding,
wherein the outer sides of the outer rings (24, 28) of the coil disks interact with the inner sides of the outer ring (10) of the coil winding - this ring (10) being reinforced against an inward radial bending - and wherein the outer sides of the inner rings (26 , 30) of the coil disks cooperate with the inner sides of the intermediate rings (14, 16), and that on one side of the coil, called the second side, a groove for a locking ring between the innermost ring (30) of the coil disks and the inner ring (8) of the reel is provided, the opposite side of the tape reel being called the first side.
2. Tape reel according to claim 1, characterized in that a plurality of outer ribs (18, 20) is provided radially between the outer ring (10) and the intermediate rings (14, 16) of the reel, whereby the outer ring (10) of the Coil winding against bending is further reinforced by support on the intermediate rings (14, 16).
3. Tape reel according to claim 2, characterized in that the outer reel disc rings (24, 28) have incisions and comprise the outer ribs (18, 20) of the reel spool, with the engagement of the ribs and the incisions in the rings a torque from the reel spool is transferred to the spool disks.
4. reel according to claim 2, characterized in that a plurality of inner ribs (21) is provided, which extend in the radial direction between the intermediate ring (14) and the inner ring (8) of the reel, some of any deforming forces, which act in the radial direction on the outer ring (10) of the coil winding or the inter mediate ring (16) on the first side until the inner edge (8) is transmitted.
5. tape reel according to claim 4, characterized in that inner auxiliary ribs (22) are provided which extend in the radial direction between the intermediate ring (14) on the first side of the reel winding and the inner ring (8) of the reel winding and between each adjacent inner Ribs (21) are arranged.
6. reel according to claim 5, characterized in that the outer rings (24, 28) of the first and second reel disks (4, 8) have incisions and comprise the outer ribs (18) of the reel spool, and that the inner ring of the first reel disk Has incisions and encompasses both the inner ribs (21) and the inner auxiliary ribs (22).
7. reel according to claim 4, characterized in that the part of the web (12) of the reel between the intermediate ring (16) on the second side of the reel and the inner edge (8) of the reel on the second side of a plane (46), which runs perpendicular to the coil axis through the center of the coil axis, has a greater thickness than on the first side of this plane, the thickened web causing the same stiffening on the second side as the inner ribs (21) on the first side.
8. tape reel according to claim 7, characterized in that the part of the reel winding web (12), which in the radial direction outside the intermediate ring (16), on both sides of the axial central plane (46) has a substantially equal thickness.
9. reel according to claim 7, characterized in that the intermediate ring (16) on the second side of the reel is offset in relation to the intermediate ring (14) on the first side of the reel in the radial direction to the outside, so that the intermediate ring (16) the first side of the bobbin is substantially opposite the inner ring (3) of the second bobbin and the inner ring (26) of the first bobbin is substantially opposite part of the groove for the locking ring, the resistance of the bobbin to a deformation in the radial direction due to the forces exerted by the band on the coil is essentially the same on both sides of the axial central plane (46).
10. Tape reel according to claim 9, characterized in that the reel (2) is formed from a material with higher strength than the reel disks (4, 6).
11. reel according to claim 10, characterized in that the inner ring (30) of the second reel disc has a greater thickness than the intermediate ring (14) on the first side of the reel, the greater thickness of the reel disc ring (30), the higher strength of the Compensates material of the opposite intermediate ring (14).
12. Tape reel according to claim 10, characterized in that the reel disc material consists of a synthetic plastic, and that the reel winding material consists of a synthetic plastic which has a substantially fibrous filling.
13. reel according to claim 12, characterized in that the material of the reel consists of a glass fiber reinforced synthetic resin.
14. Tape reel according to claim 1, characterized in that the part lying in the axial direction of each reel disc (4,6) has a circular groove (42,44) which lies on the part of the reel disc which abuts the outer ring and lies in the radial direction outside of this ring, the groove serving to receive the corresponding part of the outer edge (10) of the coil winding.
15. A method for producing the tape reel according to claim 1, characterized in that the reel disks (4, 6) are connected to the reel by ultrasonic welding.
The invention relates to a reel according to the preamble of claim 1 and a manufacturing method according to claim 15. The reel is used to hold a magnetic tape, such as is used in computers.
Known Spui.l for cuff tapes generally have a metallic spool, to which spool disks are attached at a distance from each other, or the spools are made entirely of a plastic material and have a plastic spool, to which spool disks made of a plastic material are attached.
Known coils with metallic coil windings have many disadvantages, in particular the manufacturing costs are high, both the material costs and the labor costs. In addition, the metal coils have a significantly different coefficient of thermal expansion than the magnetic tape, this can lead to an expansion of the tape if the coil and the tape are exposed to low temperatures.
The disadvantage of the high manufacturing costs has been largely eliminated by using syntheti
resins or plastic materials for the coil winding and the coil disks. However, known plastic reels have raised many new problems. A particular difficulty with reels of plastic material is that the reel of plastic is not suitable to withstand the strong compressive forces exerted on the reel by the wound tape. The necessity that all coils have a standard groove for a locking ring on one side makes an asymmetrical design of the coil winding necessary, and the coil on the side opposite the groove for the locking ring has a greater strength against compressive forces. This asymmetrical design thus leads to an asymmetrical distribution of the strength of the coil and its ability to avoid bending and under load.
Accordingly, if compressive forces are exerted on the reel by the wound tape, especially with the greater tensile stresses of the newer tape drives, the reels often deform in a slightly conical shape. However, even a small deformation of this type causes the tape to be wound conically and thus press against one of the spool disks, so that the tape is therefore not wound out at right angles outside the spool of the spool. Such a conical winding results in large forces being exerted on the spool disc, which often lead to the spool disc breaking off the spool and possibly damaging the tape wound on the spool.
Accordingly, it is an object of the invention to provide a tape reel in which non-uniform bending under pressure is avoided. In particular, it is an object of this invention to provide a tape reel that has a stiffness or resistance to bending, this stiffness should be substantially the same on both sides of a plane that runs perpendicular to the reel axis through the axial center of the reel. It is also an object of the invention to provide a coil that is economical to manufacture. In addition, it is an object of the invention to provide a coil in which both the coil winding and the associated coil disks are made from a synthetic plastic material.
In order to achieve the above objects of the invention, a tape reel according to claim 1 is proposed. An exemplary embodiment of the invention is described in more detail below with reference to the drawing.
Figut is a perspective view, partly in section, of the spool according to the invention and shows the side of the spool which is directed outwards when the spool is arranged on a belt drive.
Figure 2 is a sectional perspective view of a section of the coil of Figure 1 and shows the opposite inner side of the coil.
Figure 3 is a section of a portion of the coil winding and the coil disks of the coil according to the invention.
FIG. 4 is an exploded view of a section of the coil winding and the coil disks of the coil according to the invention, viewed from the outside of the coil.
Figure 5 is an exploded view of a section of the coil according to the invention and shows the inner side of the coil.
FIG. 6 is a sectional section of the coil according to the invention along the line 6-6 in FIG. 3.
In Figure 1, a preferred embodiment of the coil according to the invention is shown in perspective, partially in section. This coil has three main parts, the coil winding 2, a first coil disk or a front disk 4 and a second coil disk or a rear disk 6. Both disks 4 and 6 can be formed from a suitable synthetic plastic, for example from styrene. For reinforcement, it is desirable that the coil winder 2 is formed from a stronger material than the coil disks. A reinforced plastic, such as, for example, is suitable. B.
glass fiber reinforced styrene or glass fiber reinforced styrene acrylonitrile, commonly referred to as SAN. This reinforced material for the bobbin supports the resistance to radially inward forces exerted on the bobbin by the wound tape.
The type of construction and the precise design of the coil parts are best shown in the enlarged sectional view in FIG. 3. From this illustration it can be seen that the bobbin winding 2 has an inner edge 8, which comprises the shaft of the tape drive, and an outer edge 10, on which the tape is wound, these edges are connected to one another via a web 12, which is located in the radial direction between extends the edges. On both sides of the web 12 there are intermediate rings which protrude in the axial direction, namely a first intermediate ring 14 on one side and a second intermediate ring 16 on the other side of the web, these rings are coaxial with the edges 8 and 10 and thus to the coil itself.
Between the outer edge 10 and the intermediate rings 14 and 16, a plurality of outer ribs 18 and 20 extend on the coil winding, these are also shown in FIGS. 4 to 6. Since such a rib construction is used for the coil winding instead of a heavy solid coil winding, the cross section of the outer edge 10 of the coil winding can be kept thin enough in cross-section so that all problems with countersinking and shape changes that occur with solid cross sections are avoided. In addition, it should be emphasized in FIGS. 4 and 5 that, in order to avoid thick cross sections, the ribs 18 and 20 are preferably designed in an angularly offset arrangement, so that none of the outer ribs 18 and 20 lie directly opposite one another.
It should be emphasized that on the first side (the front or outside of the spool, if this is arranged on a tape drive), the outer ribs 18 of the first side of the spool are aligned with inner ribs 21 which run in the radial direction and the intermediate ring 14 with connect the inner edge 8. Due to this rib construction, radially directed compressive forces acting on the outer edge 10 can be transmitted directly to the intermediate rings 14 and 16 and any such load on the intermediate ring on the first side can be transmitted directly to the inner edge 8 for further support. As can best be seen from FIGS. 4 and 6, a large number of inner auxiliary ribs 22 also run in the radial direction between the intermediate ring 14 on the first side and the inner edge 8.
These auxiliary ribs 22 are arranged in such a way that such an intermediate rib lies between two adjacent inner ribs 21 due to the industrial norm regulations, which require that a groove for a locking ring is provided on the spool side, which is on the side of the tape drive, are on the second side no corresponding ribs between the intermediate ring 16 and the inner edge 8.
The opposing coil disks 4 and 6 are best explained with reference to FIGS. 3 to 5. These coil disks are essentially circular, disk-shaped members which are attached to the coil winding 2. Each coil disk has an annular device, preferably in the form of two coaxial rings which extend axially into the coil, the outer ring in the radial direction being the first part of the annular device on the coil disk and the one in the radial direction inner ring represents a second part of the annular device of the coil disk. On the first coil disk or the front disk 4, such an outer ring and such an inner ring are denoted by 24 and 26, respectively.
Corresponding rings are designated 28 and 30 on the rear or second coil disk 6. It can be seen from FIGS. 4 and 5 that the rings 24 and 28 are slotted on the coil disk, so that there is space for the ribs 18 and 20 of the coil winding. In addition, the ring 26 is slotted on the coil disk, so that the inner ribs 18 and the auxiliary ribs 22 can be received. This extensive engagement between the slotted rings on the coil disk and the ribs of the coil winding will result in a secure device for transmitting a torque between the coil winding 2 and the respective coil disks 4 and 6. The engagement between the ribs on the first side of the coil winding and the slotted coil disk rings on the first coil disk 4 is also shown in the sectional view in FIG. 6.
Any suitable method can be used for the connection of the coil disks 4 and 6 to the coil winding 2, for example an adhesive, preferably the coil disks are connected to the coil winding by ultrasonic welding. For these welds, angled fillets 34, 36, 38 and 40 are provided on the parts of the outer edge 10 and the intermediate rings 14 and 16 which are located in the radial direction, as best shown in FIG. 3. Before the assembly and such an ultrasonic welding, the parts of the coil disk rings 24, 26, 28, 30 that are the innermost in the axial direction are brought substantially into a rectangular shape, as shown by broken lines in FIG. 3.
During the process of ultrasonic welding, however, these rectangular parts are melted and form a connection between the coil disk rings 24, 26, 28 and 30 and the corresponding developed fillets 34, 36, 38 and 40, as shown in FIG. 3. If desired, a reinforced area for ultrasonic welding can also be provided on the slotted coil disk rings which engage in the ribs. It should also be emphasized that the axially inner sides of the coil disks 4 and 6 each have circular grooves 42 and 44, on the part of the coil disk which abuts the outer rings 24 and 28 and is located in the radial direction on the outside. These grooves serve to receive the corresponding parts of the outer edge 10 of the coil winding, as shown in FIG. 3.
From the above illustration it can be seen that the coil disk rings 24, 26, 28 and 30, after assembly of the coil disks with the coil coil, serve as additional support against pressure deformations of the outer edge 10 of the coil coil and the intermediate rings 14 and 16 of the coil coil. Because of this interlocking, any radial pressure deformation of these parts of the coil winding would necessarily lead to a corresponding pressure deformation of the directly abutting coil disk rings. The integrated formation of the coil disk rings on the coil disks 4 and 6 additionally causes any such load to be transmitted and distributed to other abutting parts of the coil disk, this leads to a further improved support of the outer edge 10 of the coil winding.
As pointed out above, a particular problem with all plastic spools such as the present one is that compressive forces are exerted on the outer edge of the spool by the tape, and at the same time a groove must be provided for a locking ring that abuts the inner ring 8 of the spool . In the present coil, this groove is formed by the part of the inner edge 8 of the coil winding which is directed outwards in the radial direction, by a part of the web 12 of the coil winding and by the part of the second inner coil disk ring 30 which is directed in the radial direction. The need for such a groove on the coil precludes the arrangement of reinforcing ribs between the intermediate ring 16 of the coil winding and the inner edge 8 on the second side of the coil.
To avoid bending the coil, it is desirable that the strength of the coil and its resistance to deformation under such compressive forces by the tape wound thereon be distributed substantially symmetrically to a plane perpendicular to the coil axis through the center of the longitudinal axis of the coil The position of such an axial central plane is shown in FIG. 3 by broken line 46.
In known coils, the need to provide a groove for the locking ring has essentially caused the strength or resistance to compression deformations of the coil to be distributed asymmetrically to this axial central plane. This uneven distribution often led to a conical deformation of the spool when a take-up tape was wound up several times on it. In the case of the coil according to the invention, however, this difficulty has been overcome by an essentially balanced design.
From the preceding illustration it can be seen that the basic problem with the coil according to the invention is that, despite the absence of ribs on the coil winding or of coil winding material in the groove for the locking ring, the stiffness and strength compensated for by the inner ribs 21 and the inner auxiliary ribs 22 is caused, which extend from the intermediate ring 14 to the inner edge 8 of the coil winding on the opposite first side of the coil winding. Therefore, some devices should be provided to provide adequate support against the radial compressive forces exerted on the outer edge 10 of the coil winder and transmitted from the ribs 20 to the intermediate ring 16 on the second side of the coil winder.
In the radial direction outside of the intermediate ring 16, the problem of asymmetrical stiffness of the coil winding does not occur, since ribs 18 and 20 are provided on both sides of the coil winding, these ribs result in the stiffness and resistance to deformation in this part of the coil winding essentially are symmetrical to the axial central plane 46. Therefore, the parts of the coil winding outside the intermediate ring 16, viewed in the radial direction, are essentially of the same thickness and have an essentially symmetrical design on both sides of the axial central plane 46.
In order to achieve the essentially symmetrical distribution of strength and rigidity within the intermediate ring 16, viewed in the radial direction, the mass of the material of the web 12 of the coil winding is in the axial direction in the direction of the groove for the locking ring with respect to the central plane 46 transferred. This offset of the web material is intended to compensate for the lack of any ribs corresponding to the ribs 18 in the groove for the locking ring due to the arrangement and thickness of the web.
Additional considerations then specify the preferred arrangement and design of the rings on the coil winding and the coil disk. As mentioned above, it is desirable to arrange the spool disc rings in the radial direction within the associated parts of the spool edge and the intermediate rings so that they counteract pressure deformation of these parts of the spool. This design also enlarges the lever arm, which counteracts an outward bending and deformation of the coil disks, so that these parts are additionally reinforced. In order to make these advantages as large as possible, it is desirable that the inner ring in the radial direction and the outer ring in the radial direction of each coil disk have a sufficient distance from one another, as is provided on the coil disk 4.
However, the groove for the locking ring prevents such a large distance in the rings on the second coil disk 6. Therefore, the second intermediate ring 16 of the coil winding is necessarily offset radially outwards compared to the arrangement of the first intermediate ring 14 of the coil winding. In order to reinforce the second side of the coil with this groove for the locking ring against compression deformation, the second coil disk ring 30, which is located in the radial direction, is formed with a thicker cross section than its counterpart, the inner ring 26 of the first coil disk 4.
In order to further balance the strength and rigidity of the two sides of the coil, the weaker material of the inner coil disk ring 26 of the first coil disk (instead of the stronger material of the coil winding) is arranged opposite the groove for the locking ring.
This makes it necessary to arrange the intermediate ring 14 on the first side of the coil winding opposite the inner ring 30 of the second coil disk 6, and this further speaks for the circumferential arrangement of the opposite intermediate rings 14 and 16. Another advantage of the radial displacement of the intermediate rings of the coil winding lies in the avoidance of undesirably thick plastic cross-sections, which could lead to settlement or warping when molded. An examination of the relative material thicknesses, material volumes and lever arms reveals that this preferred embodiment provides the desired control and the desired balance of strength and resistance to deformation of the coil, as is desired, in order to prevent asymmetrical deformation and change in shape of the coil.
The coil according to the invention thus overcomes the difficulty of asymmetrically distributing the strength and the resistance to deformation, as was usually the case with known coils, nevertheless the production remains relatively simple and economical.