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Anordnung zur Vermeidung von Schleifenbildung in Magnettonbandgeräten
für Aufnahme und Wiedergabe, vorzugsweise in batteriebetriebenen Kleintonbandgeräten
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Vermeidung von Schleifenbildungen
in Magnettonbandgeräten für Aufnahme und Wiedergabe, vorzugsweise in batteriebetriebenen
Kleintonbandgeräten, bei denen die Bandwickel, auf frei drehbaren Spulentellern
liegend, durch ein endloses, die Wickel und eine Antriebsrolle umfassendes elastisches
Band angetrieben sind.
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Bei kleinen und kleinsten Tonbandgeräten ist man bestrebt, den Bandantrieb
und auch das Einlegen und Herausziehen des Tonbandes möglichst einfach zu gestalten.
Bekannte Geräte vereinfachte man zunächst bedienungsmäßig, und zwar dadurch, daß
man das Tonband mit den Wickelspulen in einer Kassette so unterbrachte, daß mit
dem Aufsetzen der Kassette auf den Spulenteller des Gerätes gleichzeitig auch das
Tonband richtig und betriebsbereit mit in das Gerät eingelegt wird. Bei diesen bekannten
Geräten sind jedoch alle Antriebsmittel für das Tonband und die Wickelspulen in
einer an sich bekannten, aufwendigen Weise ausgebildet, die für den Aufbau von Kleintonbandgeräten
zu kompliziert und teuer sind. Weiterhin sind Tonbandgeräte bekannt, bei denen der
Bandantrieb dadurch vereinfacht worden ist, daß man das Tonband durch ein neben
ihm laufendes, von einem Motor angetriebenes Mitnehmerband direkt durch Reibungsschluß
transportieren läßt.
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Bei diesen Antrieben verwendet man meistens keine aufwendigen Regeleinrichtungen
und auch keine Tonrolle und verzichtet somit zugunsten eines einfachen und billigen
konstruktiven Aufbaues zunächst auf eine gute Aufnahme- und Wiedergabequalität.
Bei Antrieben dieser Art besteht Rutschgefahr zwischen Mitnahmeband und Tonband.
Deshalb haben sich Bandantriebe dieser Art und auch solche mit unmittelbar um die
Tonbandwickel gelegtem, endlosem Mitnahmeband nicht durchsetzen können. Bei Antrieben
der letztgenannten Art entstehen außerdem durch Unterschiede zwischen dem Bandablauf
und dem Bandauflauf ständig sich vergrößernde Bandschleifen, die den Betrieb des
Gerätes stören bzw. unmöglich machen.
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Der erfindungsgemäßen Lösung eines vereinfachten Tonbandantriebes
mit einem endlosen Mitnahmeband lag nun die Beobachtung zugrunde, daß dann stets
Tonbandschleifen entstehen, wenn der aufwickelnde Bandwickel im Durchmesser kleiner
ist als der abwickelnde, und zwar bilden sich die Schleifen vor dem kleineren aufwickelnden
Bandwickel. Zur Erläuterung dieser Erscheinung ist in F i g. 1 ein stark vergrößerter
Ausschnitt aus einem auf einem Tonband aufliegenden Mitnahmeband dargestellt. Es
ist hier ein kurzes- Ende vor dem aufwickelnden Bandwickel und daran anschließend
ein bereits auf dem Wickel selbst befindliches Ende gezeichnet. Dabei ist der Betriebsfall
angenommen, daß der aufwickelnde Bandwickel im Durchmesser kleiner ist als der abwickelnde.
Man kann sich nun vorstellen, daß die praktisch stets rauhe, auf der Oberfläche
des Tonbandes 1 aufliegende Unterseite des Mitnahmebandes 2 die Gestalt einer Vielzahl
von »Zacken« oder »Zähnen« 3 besitzt, deren durch den benötigten Auflagedruck abgeflachte
Spitzen eine Kantenlänge a haben. Diese »Zähne« 3 haben ferner, wenn man zur Vereinfachung
der Betrachtung gleiche Abstände annimmt, zwischen sich einen Fußabstand b. Die
Tonbandlänge, die also von der Unterseite eines in gerader Richtung laufenden, elastischen
Mitnahmebandes 2 in Richtung auf den kleineren Bandwinkel 4
transportiert
wird, beträgt demzufolge pro Zahn a -h- b, d. h. also, bei
n Zähnen wird eine Tonbandlänge von h - (a -I- b) mitgenommen und
vom großen zum kleinen Bandwickel transportiert. Beim Auflaufen des Mitnahmebandes
2 und des Tonbandes 1
auf den kleinen Wickel 4 werden nun, wie aus der Darstellung
in F i g. 1 zu ersehen ist, die »Zähne« 3 an der Unterseite des Mitnahmebandes 2
zusammengedrückt, da erfahrungsgemäß bei entsprechenden Krümmungen ein elastisches
Mitnahmeband an seiner Unterseite gestaucht und an seiner Oberseite gedehnt wird,
während die Mittelfaser m demgegenüber keine wesentliche Längenänderung erfährt.
Werden nun die »Zähne« 3 an der Unterseite des Mitnahmebandes beim Umlaufen um den
kleinen Bandwickel 4 so weit zusammengedrückt, daß sie mit ihren Flanken aneinanderliegen,
so verschwinden die Zahnlücken b, und es bleiben nur noch die Kantenlängen a der
abgeflachten
Zahnspitzen zum Tonbandtransport übrig. Die so auf
die Länge n - a zusammengestauchte Unterseite des Mitnahmebandes
2 kann folglich auch nur die gleiche Länge Tonband, nämlich n - a,
weitertransportieren. Es ist aber von der gestreckten Unterseite des Mitnahmebandes
eine Tonbandlänge n - (a + b) zum kleinen Wickel 4 transportiert
worden. Eine Teillänge n # b kann also nicht aufgenommen werden und staut sich somit
als stetig größer werdende Schleife vor dem kleinen Bandwickel 4.
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Wäre der Spulenteller mit dem kleineren Bandwickel frei und besäße
seinen eigenen Antrieb, so könnte diese Schleife mit weggewickelt werden. Durch
den Antrieb beider Wickel über das gemeinsame Mitnahmeband kann jedoch ganz zwangläufig
kein ausreichender Unterschied in der Umfangsgeschwindigkeit der beiden Wickel erreicht
werden, durch den ein schleifenbildender Bandlängenüberschuß vor dem jeweils kleineren
Bandwickel vermieden würde.
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Mit der Erfindung werden nun Mittel aufgezeigt, die es erlauben, den
einfachen und billigen Tonbandantrieb mit einem für beide Wickel gemeinsamen Mitnahmeband
beizubehalten und dabei trotzdem die Bildung von Bandschleifen zu vermeiden. Erfindungsgemäß
wird das dadurch ermöglicht, daß die Elastizität des Mitnahmebandes so gewählt ist,
daß im Zusammenwirken mit an dem den auflaufenden Wickel tragenden Spulenteller
wirkendem Bremsmoment das Mitnahmeband durch den Zug der Antriebsrolle auf dem auflaufenden
Wickel so gedehnt ist, daß der dadurch zwischen Mitnahmeband und Barunterliegendem
Tonband entstehende Schlupf (Dehnschlupf) dieses zu beschleunigen sucht und so das
Tonband vor dem Auflaufen auf den Wickel gespannt hält. Der durch die erfindungsgemäßen
Maßnahmen herbeigeführte Dehnschlupf des Mitnahmebandes, der an sich von Riementrieben
des Maschinenbaues her bekannt ist, wird im Bereich des Umfanges des kleinen Bandwickels
wirksam und versucht eine etwas höhere Umfangsgeschwindigkeit des kleinen Wickels,
als sie ohne diesen Schlupf auftreten würde. Durch, diese so erhöhte Umfangsgeschwindigkeit
des kleinen Bandwickels wird dann die Bandlänge n # b mit aufgewickelt, die sich
ohne den Dehnschlupf in Form einer Schleife vor dem kleinen Wickel aufstauen würde.
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Die genaue Abstimmung zwischen den Elastizitätswerten eines Mitnahmebandes
und der Schwergängigkeit der Lagerreibung in den Spulentellerlagerungen, durch die
der benötigte Dehnschlupf erzeugt wird, ist nun in der Praxis nicht ganz einfach.
Vor allem ist es auch schwierig, die einmal erreichten Werte der vorgenannten Größen
über längere Zeit konstant zu halten, da sowohl die Elastizität des Mitnahmebandes
als such die notwendigen Reibungswerte in den Spulentellerlagerungen sich mit der
Zeit ändern können. Dadurch kann sich aber der für die Verhinderung der Schleifenbildung
notwendige Dehnschlupf verringern.
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Der Erfindungsgegenstand hat verschiedene Vorteile. Zunächst sorgt
das vom Motor direkt angetriebene, unmittelbar auf dem Tonband aufliegende Mitnahmeband
für eine praktisch konstante Bandgeschwindigkeit, die bekanntlich für eine gute
Aufnahme- und Wiedergabequalität wichtig ist. Da weiterhin der Antriebsmotor über
das Mitnahmeband in ständiger Antriebsverbindung mit den beiden Tonbandwickeln steht,
braucht man zum Wechseln der Betriebsart (Aufnahme oder Wiedergabe) nur die Polarität
der angelegten Gleichspannung umzuschalten. Besondere Bremseinrichtungen, insbesondere
eine Rückhaltebremse für den abwickelnden Bandwickel und eine Standbremse zum Festhalten
der Wickelteller im Ruhestand des Gerätes, wie .sie bei bekannten Tonbandgeräten
benötigt werden, sind hier nicht erforderlich.
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Gemäß einer Weiterentwicklung des Erfindungsgedankens sind dann Mittel
vorgesehen, durch die ein die Wirkung des Dehnschlupfes unterstützender Gleitschlupf
dadurch erzeugt wird, daß der Umschlingungswinkel des Mitnahmebandes verkleinert
wird.
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Diese Mittel bestehen zweckmäßigerweise aus einer oder mehreren im
Abstand voneinander angeordneten Leitrollen oder -bolzen, über die das Mitnahmeband
an vorbestimmten Stellen vom Tonband abgehoben und von ihm getrennt weitergeleitet
wird. Um den durch diese Leitrollen oder -bolzen zusätzlich bewirkten Gleitschlupf
optimal einstellen zu können, ordnet man diese Leitmittel gemäß einer weiteren vorteilhaften
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes in ihrer Lage verstellbar an. Ferner
ist es zweckmäßig, zum selbsttätigen Ausgleich von Längenänderungen der Bänder,
beispielsweise bei starken Temperaturschwankungen oder infolge Materialalterung,
die Leitrollen oder -bolzen in ihrer Lage federnd einstellbar zu machen.
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Einzelheiten der Erfindung sind nachstehend an Hand von in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Die schematische Darstellung
nach F i g. 2 dient dazu, die Wirkungsweise des Dehnschlupfes bei einem Tonbandantrieb
durch Mitnahmeband zu erläutern, während F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel darstellt,
bei dem die genannten Mittel in Form von Umlenk- bzw. Bremsrollen verwendet werden,
mit denen zur Unterstützung der Wirkung des Dehnschlupfes noch zusätzlich ein Gleitschlupf
durch Verringern des Umschlingungswinkels herbeigeführt wird.
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Die Erscheinung des Dehnschlupfes ist an sich von Riementrieben her
bekannt. Der Dehnschlupf entsteht durch die unterschiedliche Dehnung eines elastischen
Treibriemens beim Lauf unter Last über die Scheiben eines Riementriebes.
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Zur Erläuterung möge die Darstellung nach F i g. 2 dienen. Über die
Bandwinkel darstellenden Scheiben 5 und 6 ist ein elastisches Mitnahmeband 7 gelegt,
das über eine Treibrolle 8 von einem hier nicht mit dargestellten Motor angetrieben
wird.
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Dadurch wird das Tonband 9 vom Wickel 5 auf den Wickel 6 transportiert.
Die Treibrolle 8 nimmt das Mitnahmeband 7 durch Reibung mit, und zwar wird es hier
in Pfeilrichtung vom Punkt E zum Punkt A gezogen. Dabei dehnt sich das Teilstück
E-A um ein bestimmtes Maß, weil beim Laufen der Einrichtung die Reibung in den Lagern
der Spulenteller überwunden werden muß, auf denen die Wickels und 6 liegen. Wenn
die Bandwickel s und 6 festgehalten würden, wäre die Dehnung des Mitnahmebandes
7 am größten. An den Stellen, an denen das Mitnahmeband auf dem Tonband
9 aufliegt, d. h. beispielsweise im Bandabschnitt C-D, kann eine Dehnung
des Mitnahmebandes vor allem dann auftreten, wenn das Tonband 9 nicht straff gespannt
ist. Das Maß der Dehnung ist also über den ganzen Umfang
des Antriebes
unterschiedlich groß. Im Abschnitt F_-A ist die Dehnung am größten, weil hier die
ziehende Kraft der Antriebsrolle 8 sowohl die Reibung in der Achse des Wickels 6
als auch über das Bandende C-D in der Achse des Wickels 5 überwinden muß. Dabei
ist naturgemäß die Dehnung um C-D nicht so groß wie im Abschnitt E-A, da auf der
Strecke C-D als zu überwindende Gegenkraft nur die Reibung in der Spulenachse des
Wickels 5 wirksam ist, während auf der Strecke E-A noch die Reibung in der Spulenachse
des Wickels 6 hinzukommt. Im Bandabschnitt A-B sind die die Banddehnung hervorrufenden
Kräfte am geringsten, und sie wären hier nahezu gleich Null, wenn das Mitnahmeband
7 ohne Vorspannung um die Wickel 5 und 6 gelegt würde.
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In den Bereichen größerer Dehnung läuft das Mitnahmeband mit höherer
Geschwindigkeit als in den Bereichen geringerer Dehnung. Diese vorbeschriebene,
sich über den ganzen Umfang des Antriebes verteilende unterschiedliche Dehnung und
Geschwindigkeit des Mitnahmebandes 7 hat im vorliegenden Falle, d. h. wenn die erfindungsgemäßen
Bedingungen erfüllt sind, folgende Wirkung: Über den Wickel 6 rollt ein stärker
gedehnter und schneller laufender Mitnahmebandteil D-E als über den Wickel 5 (B-C).
Diese bei Riementrieben an sich bekannte Erscheinung bewirkt den Dehnschlupf, der
hier bei einem Tonbandantrieb zum Abziehen von Bandschleifen dienen soll. Sobald
sich ein von dem Mitnahmeband 7 transportiertes Band 9 spannt, d. h. wenn ein schleifenbildender
Bandüberschuß mit aufgewickelt wird, verringert sich zwangläufig die Dehnung des
Mitnahmebandes 7. Wenn aber die Dehnung des Mitnahmebandes geringer wird, vermindert
sich wiederum auch die Menge des auf den kleineren Wickel 6 aufgewickelten Tonbandes
9. Dadurch wird dann das Tonband wiederum weniger gespannt, und es könnte sich vor
dem kleinen Wickel 6 eine Schleife bilden. Durch die auf das Mitnahmeband 7 ständig
von der Antriebsrolle 8 her ausgeübte Zugkraft bleibt dessen Dehnung in gewisser
Größe stets vorhanden. Die Dehnung und damit auch der von ihr erzeugte Dehnschlupf
sind hier abhängig erstens von der Elastizität des Materials des Mitnahmebandes,
zweitens von der Dicke dieses Bandes und drittens von der Größe der Reibung in den
Lagern der Spulenteller bzw. von dort angreifenden Bremskräften. Diese Faktoren
werden erfindungsgemäß so aufeinander abgestimmt, daß die Dehnung des Mitnahmebandes
und damit sein Dehnschlupf eine solche Größe annimmt, daß Schleifenbildungen beim
Tonband sicher vermieden werden.
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Für die derzeit bekannten, für ein Mitnahmeband geeigneten elastischen
Materialien müßte man jedoch verhältnismäßig große Bremskräfte an den Achsen der
Spulenteller zur Wirkung bringen, um einen Dehnschlupf in erforderlicher Größe zu
erzeugen. Man müßte dann aber auch größere Antriebskräfte einsetzen, und das ist
insbesondere bei batteriebetriebenen Kleintonbandgeräten wegen des dadurch erhöhten
Energiebedarfes unerwünscht.
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Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung des Erfindungsgedankens greift
man deshalb zu einem besonderen Hilfsmittel, indem man den nicht ausreichenden Dehnschlupf
durch einen zusätzlichen, zwischen Mitnahmeband und Tonbandwickel erzeugten Gleitschlupf
unterstützt. Der Gleitschlupf entsteht dann, wenn man die Berührungsfläche zwischen
Tonband und Mitnahmeband verkleinert, also durch Verringerung des Umschlingungswinkels
dieses Bandes, die man durch zwischen der abwickelnden und der aufwickelnden Spule
angeordnete Umlenkungsmittel bewirkt. Durch diesen zusätzlich erzeugten Gleitschlupf
sind bei dem aufwickelnden Bandwickel die Dehnung und damit auch die Geschwindigkeit
des Mitnahmebandes größer als bei dem abwickelnden Bandwickel. Beim aufwickelnden
Bandwickel läuft also das Mitnahmeband etwas schneller als das Tonband. Hierdurch
wird dann eine Schleifenbildung sicher verhindert.
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Bei einer weiteren Ausführungsform dieser erfindungsgemäßen Anordnung
sind als Mittel zur Verkleinerung des Umschlingungswickels des Mitnahmebandes eine
oder mehrere im Abstand voneinander angeordnete Leitrollen oder -bolzen vorgesehen,
über die das Band an ganz bestimmten Stellen vom Tonband abgehoben und von ihm getrennt
weitergeleitet wird.
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Es kann vorteilhaft sein, gemäß einer Weiterbildung dieser Anordnung
die Leitrollen oder- bolzen in ihrer Lage einstellbar anzuordnen, so daß man die
Größe des erforderlichen Gleitschlupfes je nach der Art des verwendeten Mitnahmebandes
und der jeweils in den Spulentellerlagern vorhandenen Reibung einstellen kann. Zur
selbsttätigen Einstellung können die Leitrollen auch federnd angeordnet sein. Schließlich
sind gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes die Tonbandwickel
zusammen mit dem ihren Antrieb bewirkenden Mitnahmeband und den Leitorganen für
die Bänder in einer an sich bekannten, auf das Gerät auswechselbar aufsteckbaren
Kassette angeordnet, wobei das Mitnahmeband von einer mit dem Antriebsmotor verbundenen
Reibrolle direkt angetrieben wird. Dies ergibt dann einen insbesondere für kleine
batteriebetriebene Tonbandgeräte einfachen und billigen Antrieb, wie er beispielsweise
in F i g. 3 dargestellt und im Schnitt A-B in Schemadarstellung in F i g. 4 auf
das Gerät aufgesetzt gezeigt ist. Bei diesem schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel
sind mit 10
und 11 die Bandwickel bezeichnet, auf die das Tonband 12 aufgewickelt
bzw. von denen es abgewickelt wird. Diesen Transport bewirkt das endlose elastische
Mitnahmeband 13, das von der Antriebsrolle 14 kraftschlüssig in Pfeilrichtung mitgenommen
wird. In der Nähe der Wickel 10 und 11 sind Leitrollen 15 und 16 angeordnet, durch
die das Mitnahmeband 13 vom Tonband 12 an ganz bestimmten Stellen zur Verringerung
des Umschlingungswickels abgehoben wird. Diese Leitrollen bildet man in an sich
bekannter Weise zur sicheren Führung des Mitnehmerbandes mehr oder weniger ballig
aus.
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An Stelle der Leitrollen kann man auch feststehende Bolzen mit möglichst
gut polierter Oberfläche vorsehen. Durch die Leitrollen oder -bolzen wird die Berührungsfläche
zwischen Tonband und Mitnahmeband verkleinert, so daß das infolge seiner Elastizität
durch die Antriebskraft gedehnte Mitnahmeband 13 teils rutschend (Gleitschlupf)
und teils elastisch ziehend (Dehnschlupf) eine Schleifenbildung des Tonbandes vor
dem kleineren Wickel 11
verhindert. Die ganze Anordnung, die, wie in F i g.
4 schematisch dargestellt ist, auf dem Gerät 19 sitzt, ist in einer Kassette
17 untergebracht, wobei die Antriebsrolle 14 und die Tonköpfe 18 am Chassis des
Gerätes 19 selbst angeordnet sind. Beim Aufsitzen der Kassette 17 auf dem
Gerät 19 wird das Tonband
12 an die Tonköpfe 18 und das Mitnahmeband
13 gegen die Antriebsrolle 14 gedrückt.