DD157984A3

DD157984A3 - Wickelantrieb fuer bandfoermige informationstraeger

Info

Publication number: DD157984A3
Application number: DD22716881A
Authority: DD
Inventors: Stefan Metzler
Original assignee: Stefan Metzler
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1982-12-22
Also published as: JPS57142191A; HU182830B; CS241981B1; BG41101A1; DE3151598A1; GB2091951B; GB2091951A; FR2498794A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Antrieb der Bandvorratsspulen, wie sie fuer Aufnahme- und/oder Wiedergabegeraete von elektroakustischen Signalen, Videosignalen und Informationen der digitalen Datentechnik, mit Magnetband oder Magnetfilm, insbesondere in kassetierter Ausfuehrung als bandfoermige Informationstraeger verwendet werden. Ziel der Erfindung ist es, einen einfachen, servicefreundlichen Wickelantrieb mit hoher Funktionssicherheit, geringer Stoeranfaelligkeit und elektrischer Steuerung zu schaffen, der mit geringem fertigungstechnisch-technologischem Aufwand und der Minimierung bewegter Einzelteile eine oekonomische Massenfertigung hochwertiger Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabegeraete ermoeglicht. Der Erfindung liegt die Forderung zugrunde, eine Loesung anzustreben, bei der mechanische Einzelteile weitgehendst reduziert werden und die Regelung der Wickelantriebe unter Verzicht mechanisch bewegter Einzelteile, z.B. unter Verzicht einer bisher benoetigten Rutschkupplung, erfolgt. Die Aufgabe wird erfindungsgemaess dadurch geloest, dass die Bandwickel als im Asynchronbetrieb arbeitende, elektronisch angesteuerte Aussenlaeuferhysteresesynchronmotore ausgebildet sind. Vorteilhaft anwendbar ist ein derartig gestalteter Wickelantrieb ueberall dort, wo oft und schnell zwischen verschiedenen Betriebsfunktionen umgeschaltet werden muss, wie das z.B. bei Diktiergeraeten und in Laufwerken derdigitalen Datenspeicherung erforderlich ist. Gleichermassen ist ein solcher Antrieb aber auch in hochwertigen Geraeten des Audiosektors mit Vorteil gegenueber der herkoemmlichen Technik einsetzbar, insbesondere fuer programmgesteuerte Laufwerke.

Description

Wickelantrieb für bandförmige Informationsträger

Anwendunsegebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Antrieb der Bandvorratsspulen .wie sie für Aufnahme- und/oder Wiedergabegeräte von elektroakustischen Signalen, Videosignalen und Informationen der digitalen Datentechnik mit Magnetband oder.Magnetfilm, insbesondere in kassettierter Ausführung, als bandförmige Informationsträger Verwendung finden.

• - 2 - It .Charakteristik der bekannten technischen Lösungen -

Bisher ist es üblich, zum Antrieb der Bandwickel spezielle Wickelgetriebe einzusetzen. Angetrieben werden diese durch einen speziellen Wickelmotor oder mit durch den für den Bandantrieb vorgesehenen Motor* Die Wickelgetriebe übertragen die vom Motor erzeugte Drehbewegung in geeigneter V/eise zum Aufoder Abwickel, realisieren die Punktionen Vorwärtsspulen, Rückwärtsspulen und Aufspulen des Magnetbandes im Wiedergabe- bzw» Aufnahmebetrieb des Gerätes» Zur Realisierung der letzteren Punktion müssen dies© Getriebe zusätzlich mit einer speziellen Kupplung ausgerüstet werden, die die nichtkonstante Drehzahl des Aufwickels mit der konstanten Drehzahl des Antriebes ausgleicht und ein konstantes Aufwickelmoment garantiert. In einigen Fällen werden die Wickelgetriebe zusätzlich mit Überlastkupplungen ausgerüstet, die zur Bandschonung eine Drehmomentenbegrenzung in den Punktionen Vorwärts- und Rückwärtsspulen bewirken. Weiterhin enthalten Wickelgetriebe Einrichtungen zum Bremsen des Abwickeis, zur Stabilisierung des Bandlaufes* Zur Verhinderung von Bandschlaufen, ist die möglichst rasche Abbremsung der Wickel nach Beendigung der Umspulfunktionen erforderlich. Dazu werden Bandwickelbremsen benutzt. Diese herkömmlichen Bandwickelantriebe weisen eine Vielzahl verschiedener Mangel auf. Die Fertigung solcher Wickelgetriebe erfordert einen hohen Aufwand an mechanischen Punktionselementen mit zum Teil erheblicher Präzision. Durch die Vielzahl dieser mechanischen Punktionselemente und Baugruppen ist die Störanfälligkeit der Antriebe zum Teil recht groß. Auch die Herstellung ist mit einem hohen technisch-technologischen Aufwand verbunden. Die mit solchen Antrieben erreichbaren Parameter zeigen insbesondere auch für neuere hochwertige Aufzeichnungs- und Wiedergabegeräte nicht immer zufriedenstellende Ergebnisse, da u» a. nur mit konstanten Momenten

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gewickelt v/erden kann. Diese Getriebe besitzen auch recht große Start-Stop-Zeiten. Die Realisierung der Punktionen Wiedergabe, Aufnahme, Vorlauf, Rücklauf und Stop sind bei diesen konstruktiven Lösungen über Fernbedienung wegen der großen Betätigungskräfte und der Schaltwege nur schwer möglich. Dem gegenüber benötigen aber gerade die neueren Entwicklungen der Magnetbandtechnik, wie z. B, mikrorechnergesteuerte Magnetkassettenspeicher, schnell schaltbare Laufwerkgetriebe mit elektrischer Funktionsschaltung.

Andere bekannte Antriebsmöglichkeiten der Bandwickel bestehen darin, daß jedem der beiden Bandwickel ein separater Antriebsmotor zugeordnet wird· Dadurch entfällt das aufwendige mechanische Wickelgetriebe. So werden z. B. in der DE-OS 2 330 164 die Bandwickel durch direktgekoppelte, elektronisch gesteuerte, kollektorlose Motore, deren WirkpirLnzip dem der Dauermagnetsynchronmotore entspricht, angetrieben. Dabei ist die Ansteuerelektronik nur einmal vorhanden und wird an den jeweils treibenden Motor geschaltet. Diese Lösung weist folgende Nachteile auf. Die Bandwickel sind mit den Dauermagnetrotoren der Motore fest verbunden und besitzen ein hohes Massenträgheitsmoment, wodurch der Einsatz von V/ickelbremsen erforderlich wird. Im Umspulbetrieb muß der Abwickel mittels Magnetband beschleunigt werden. Dadurch sind nur mäßige Umspulgeschwindigkeiten möglich, da unter anderem das Magnetband beschädigt werden könnte. Als weiterer Uachteil erweist sich die Tatsache, daß in Abhängigkeit der Rotorstellung jede Statorspule einzeln angesteuert werden muß. Um das zu gewährleisten, sind im Motor spezielle Pühlelemente erforderlich. Eine Momentenregelung des Motors bei dieser aufgezeigten Lösung ist nur in Grenzen möglich. Derartige Motore, die wegen der Minimierung der Ansteuerelektronik in der Regel mit nur drei Statorspuleh ausgerüstet sind, besitzen eine deutliche Polfühligkeit. Das heißt, das Antriebsmoment ist nicht gleichmäßig, was sich insbesondere

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auch bei hochwertigen Geräten sehr störend auf den Bandgleichlauf auswirkt.

In der DE-OS 2 353 856 wird ein Zweimotorenlaufwerk beschrieben, in dem ein Motor als Tonwellendirektantrieb wirkt und der andere als Antriebsmotor für das Bandwickelgetriebe arbeitet. Der Vorteil dieser Lösung liegt in der Entkopplung des Tonwellenantriebes vom Wickelantrieb« Der Bandwickelantrieb läßt sich Jedoch nur über einen erhöhten technisch-technologischen Aufwand (zusätzliche Punktionselemente für Schaltgetriebe, Y/ickelbremsen, hohe Schaltzeiten) realisieren» Dem gegenüber beschreibt die DE-OS 2 949 979 ein echtes Dreimotorenlaufwerk. Heben dem Tonwellendirektantrieb sind in den Y/ickeltellernaben zwei Bandwickelantriebe integriert. Jedoch sind diese Wickelmotore in ihrem Drehzahl-Drehmornentverhalten nicht optimal für den Wickelantrieb geeignet. Es handelt sich hier wie in der DE-OS 2 330 164 aufgezeigt, um elektronisch gesteuerte Dauermagnetsynchronmotore« Diese Lösung weist ähnliche technische Mangel auf, wie sie in der DE-OS 2 330 diskutiert wurden. Beide Wickelmotore benötigen nämlich eine eigene Ansteuerelektronik. Die Motore sind mit Fühlelementen zur Erfassung der RotorBtellung ausgerüstet. Alle Statorspulen müssen einzeln angesteuert werden. Die Motore sind polfühlig. ·

Erfolgt der Wickelantrieb ohne ein zusätzliches Untersetzungsgetriebe , so ist zur Erreichung der erforderlichen Drehmomente der Einsatz hochwertiger und kostenintensiver Spezialwerkstoffe notwendig. Bei Verzicht des Einsatzes dieser Werkstoffe und Verwendung konventioneller Materialien ist das Antriebsmoment zu gering. Der Motor muß bei einer höheren Drehzahl arbeiten und ist in seinem Drehzahl-Drehmomentverhalten mittels eines Untersetzungsgetriebes an die Erfordernisse eines Bandwickelantriebes anzupassen. Das erhöht dann

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aber sofort wieder den Fertigungsaufwand bei gleichzeitig höherer Präzisionsarbeit. Die in der DE-OS 2 949 979 vorgeschlagene Antriebsvariante ist also in jeder Hinsicht kostenintensiver und für Großserienfertigung nicht gerade vorteilhaft· Des weiteren sind eisenlose Gleichstrommotor für Bandwickel'«* direktantriebe bekannt^ die in direkter Kopplung mit den Bandwickeln als Wickelantrieb eingesetzt werden. Sie sind vor allem wegen ihres kleinen Rotormassenträgheitsmomentes und der hochpoligen Kollektoren sehr gut geeignete Hinzu kommt ihre gute und unkomplizierte Regelbarkeit· Jedoch sind derartige Motore in ihrer Herstellung sehr aufwendig und erfordern den Einsatz hochwertiger und teurer Werkstoffe«, Als nachteilig erweist sich weiterhin bei diesen Kollektormotoren die hohe Geräuschentwicklung, die Punkstörung in gleicher V/eise, wie die dem Kollektormotor anhaftende_s verminderte Zuverlässigkeit und die lebensdauer·

Ziel der Erfindung "

Ziel der Erfindung ist es, eine kostengünstige, fertigungstechnisch einfache und störunanfällige lösung für Wickelantriebe zu erarbeiten· Dabei soll ein Wickelantrieb mit großer Punktionssicherheit und wenig bewegten Einzelteilen geschaffen werden, der elektrisch steuerbar ist, der auf Grund seiner Herstellungs- und Montagefreundlichkeit eine hohe Produktivität garantiert, servicefreundlicher ist und eine ökonomische Massenfertigung ermöglicht·

Darlegung des Wesens der Erfindung .

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wickelantrieb für bandförmige Informationsträger-anzugeben, bei denen mechanische Einzelteile und Baugruppen auf ein Minimum reduziert

werden, ζ· Β. unter Verzicht einer bisher benötigten Rutschkupplung, die gerätetechnische, funktioneile Konzeption erhalten bleibt und die Regelung der Wickelantriebe unter Verzicht auf mechanisch bewegte Einzelteile erfolgt und der Wickelantrieb in gleicher Weise als Wickelbremse wirkt· Erfindungsgemäß wird die.Aufgäbe dadurch gelöst, daß Jedem der beiden Bandwickel ein separater Antriebsmotor zugeordnet wird, der in seinen Parametern ganz speziell den Erfordernissen eines Wickelantriebes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Wickelmotore nur eine Ansteuerschaltung erforderlich ist_β Als Antrieb wird ein elektronisch angesteuerter Außenläufer-Hysterese-Synchronmotor verwendete Die vorteilhaften Eigenschaften dieses Wickelantriebes kommen dadurch zustande,'daß der Motor im Asynchronbetrieb arbeitet» Im Einzelnen -ist dieser Wickelantrieb so beschaffen, daß der Bandwickel starr mit einem Ring, bestehend aus einem magnetischen Werkstoff mit hohen Ummagnetisierungsverlusten verbunden ist und den Rotor des Hysteresemotors bildet» Durch Verwendung eines geeigneten Hysteresewerkstoffes mit ausreichend großer Hystereseschleife läßt sich das Massenträgheitsmoment der Bandwickel, wie zwingend notwendig, sehr klein halten (ca* 10 gern )♦ Im Inneren der Ringe sind die Spulen auf einem Statorblechpaket aufgebracht. Das Statorblechpaket und die Spulen sind unbeweglich angeordnet» Dabei sind mindestens zwei voneinander unabhängige Spulensysteme vorhanden» Wird das eine Spulensystem von einem sinusförmigen Wechselstrom durchflössen und gleichzeitig das andere Spulensystem mit dem gleichen, aber um 90° phasenverschobenen Wechselstrom, so wird bei geeigneter Spulenanordnung um den Stator ein magnetisches Drehfeld aufgebaut, das den Hys.teresewerkstoff des Ringes durchsetzt und diesen über den Mechanismus der Ummagnetisierung mit einem bestimmten Drehmoment in Rotation versetzt» Die Größe des Drehmomentes wird durch die Eigenschaften des Hysteresematerials, die Pölpaarzahl des Stators und den magnetischen Fluß im Hysteresering bestimmt, wobei eine

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direkte Proportionalität zwischen der Stromstärke in den Statorwicklungen und dem erzeugten Drehmoment besteht. Durch Variation der Stromstärke ist somit eine einfache Regelbarkeit des Motors gegeben« Der Motor kann auf einfache Art und Weise zwischen den Betriebsfunktionen "Aufwickelbetrieb·¹ bei Aufnahme bzw. Wiedergabe und "Umspulbetrieb" umgeschaltet werden» Die V/ickelmotore lassen sich so unkompliziert und mit veränderbarer Intensität bremsen, indem mindestens eine der Statorspulen von Gleichstrom durchflossen wird. Im Extremfall ist ein sehr schnelles Abbremsen der Bandwickel rein elektromagnetisch möglich, so daß eine mechanisch wirkende Bremse nicht erforderlich wird.

Ein derart gestalteter Wickelantrieb besteht aus nur zwei bewegten Teilen, beinhaltet keine hochwertigen Materialien und ist unkompliziert in der Fertigung· Im Vergleich zu anderen elektronisch angesteuerten Motoren ist die bei dieser Antriebslösung benötigte Elektronik wesentlich einfacher· Alle Punktionen sind rein elektrisch schaltbar·

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll in einem Ausführungsbeispiel an einem Wickelantrieb für ein Gerät der Kompaktkassettentechnik und anhand einer Zeichnung näher erläutert werden· Wesentliche Bauteile des V/icke !antrieb es sind der Wickelantrieb und die Anst euers chaltung·

Auf der Grundplatte 1 ist der Aufwickelantrieb 2 und der Abwickelantrieb 3 befestigt· Auf- und Abwickelantrieb sind in ihrem Aufbau gleich· Tragendes Teil der beiden Wickelantriebe ist der Grundkörper 4. Er ist mit der Grundplatte 1 fest verbunden. '' Im Grundkörper 4 ist die Wickelachse 5 befestigt·

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Sie trägt das Statorblechpaket 6, auf dem die Spulensysteme 7 und 8 angebracht sind. Der Bandwickel 9, der gleichzeitig Rotor eines Motors ist, wird auf der Wickelachse. 5 gelagert. Der Bandwickel 9 ist mit dem Hysteresering 10 starr verbunden« Zum Aufbau des magnetischen Drehfeldes wird das Spulensystem 7 von einem Wechselstrom durchflossen,· während das Spulensystem von dem gleichen, aber um 90 phasenverschobenen Wechselstrom durchflossen wird» In einer Generatorschaltung v/erden zwei um 90 phasenverschobene V/echselspannungen erzeugt, die durch den Schalter 12 in ihrer Größe umschaltbar sind, da für die Umspulfunktion eine größere Spannung bereitgestellt werden muß» In der Punktion "Stop" sind alle Wicklungen des Aufwickelantr.iebes mit Schalter 13 an eine Gleichstromquelle geschaltet. Mit Schalter 14 können die V/echselspaJinungen zwischen dem Aufwickelantrieb und dem Abwickelantrieb umgeschaltet werden.

Claims

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1. Wickelantrieb für bandförmige Informationsträger mit als Bandwickel ausgebildete Rotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Y/ickclan- und/oder Abtriebe bei konstanter Bandtrans portgeschwindigkeit im asynchronen Betrieb arbeitende Hysterese-Synchronnotore sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen