DE2104381C - Wirbelstrom Schlupfkupplung zum Antreiben der Aufwickelspule in Magnetbandgeraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wirbelstrom-Schlupfkupplung zum Antreiben der Aufwickelspule in mit konstanter Bandgeschwindigkeit betriebenen Magnetbandgeräten, bei der die Antriebsdrehzahl konstant und die Abtriebsdrehzahl gleich oder proportional zu der Drehzahl der Aufwickelspule ist; sie ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Geräte in verschiedenen Lagen betrieben werden oder für kassettierte Magnetbänder eingerichtet sind.

Zum einwandfreien Betrieb eines Magnetbandgerätes mit Aufwickelspule, Abwickelspule und mit einer eine konstante Bandgeschwindigkeit erzeugenden Antriebswelle nebst Gummiandruckrolle ist es bekanntlich erwünscht, daß die Bandzüge vor und hinter der Antriebswelle während des gesamten Durchlaufs des Magnetbandes möglichst konstant bleiben. Da sich dabei jedoch die Wickeldurchmesser der Bandspulen laufend ändern, müssen zur Konstanthaltung der Bandzüge das bremsende Drehmoment der Abwickelspule und das antreibende Drehmoment der Aufwickelspule entsprechend dem jeweils vorhandenen Wickeldurchmesser veränderlich sein, und zwar müssen bremsende und antreibende Drehmomente mit steigendem Wickeldurchmesser linear ansteigen.

Um dies zu erreichen, werden bei stationär und nur mit waagerecht liegenden Bandspulen betreibbaren Geräten Bremsen bzw. Rutschkupplungen benutzt, deren auf die Spulen einwirkende Drehmomente vom Gewicht der jeweils auf der Spule vorhandenen Bandmenge abhängig sind. Bei tragbaren und in beliebiger Lage betreibbaren Geräten wird der Bandzug durch einen Fühlhebel abgetastet und durch Rückwirkung dieser Information auf die Drehmomente auf einen konstanten Wert nachgeregelt.

Dieses letztgenannte Verfahren bereitet abwickelseitig keine konstruktiven Schwierigkeiten, weil der Fühlhebel nur auf eine im Raum stillstehende Bremse einzuwirken und diese bei größer werdendem Bandzug zu lockern braucht. Aufwickelseitig jedoch muß die Fühlhebelinformation entweder auf die gegenseitige Einwirkung zweier rotierender Teile übertragen oder in

ίο ein elektrisches Signal umgewandelt werden, das einen gesonderten Aufwickelmotor steuert. Beide Möglichkeiten sind konstruktiv schwierig und vor allem aufwendig. Darüber hinaus versagt das Fühlhebelprinzip völlig, wenn es sich um Kassettengeräte handelt und

wenn, wie beispielsweise bei der sogenannten Compact-Cassette, das Magnetband vom Kassettengehäuse allseitig umschlossen wird; hier besteht überhaupt keine Möglichkeit, Fühlhebel vorzusehen, sofern nicht die Normierung aufgegeben werden soll und die Kassette

mit zusätzlichen großen, betrieblich unerwünschten Durchbrüchen versehen wird.

Statt den Bandzug unmittelbar abzutasten, ist auch schon wiederholt versucht worden, den Wickeldurchmesser als Steuergröße zu verwenden und das Aufwickel-Drihmoment vom Wickeldurchmesser aus zu regeln. Dabei tastet dann ein I-ühlhebel die Größe des Wickels ab. Dies Verfahren versagt jedoch ebenfalls bei allseitig geschlossenen Magnetbandkassetten und führt wegen der sonst verwendeten Flanschspulen zu erheblichen Bedienungserschwerungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Magnetbandgeräten der eingangs erwähnten Art einen möglichst konstanten Aufwickel-Bandzug zu erzeugen, und zwar unabhängig von der räumlichen Lage, in der das Gerät betrieben wird, und ohne einen den Bandzug oder auch den Wickelradius abtastenden Fühlhebel. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine die Aufwickelspule antreibende Wirbelstrom-Schlupfkupplung gelöst, bei der das Verhältnis der Antriebsdrehzahl zur maximalen Abtriebsdrehzahl kleiner als 2, jedoch größer ist als das um 1 vermehrte Verhältnis des kleinsten zum größten Wickeldurchmesser der Aufwickelspule. Die Erfindung gründet auf der Erkenntnis, daß bei konstanter Bandgeschwindigkeit die Differenz zwischen der konstanten Antriebsdrehzahi und der Spulendrehzahl mit wachsendem Wickeldurch messer größer wird, und da bei einer Wirbelstromkupplung das übertragene Drehmoment mit der Schlupfdrehzahl, also mit dieser Drehzahldifferenz wächst, ergibt sich der gewünschte Effekt eines mit wachsendem Wickeldurchmesser zunehmenden Drehmomentes.

Diese Grundsatzüberlegung hat schon seit langer Zeit zur Konstruktion sogenannter Wickelmotoren geführt, das sind Induktionsmotoren mit einer durch die spezielle Ausführung des Läufers bedingten hauptschlußähnlichen Charakteristik. Ein Erfolg im Sinne der Erfindung muß diesen Motoren versagt bleiben, weil hierbei das netzsynchron rotierende Drehfeld die Rolle der Antriebsdrehzahl übernimmt, und da die Drehzahl dieses Drehfeldes immer sehr groß gegenüber der Spulendrehzahl ist, wird auf die Aufwickelspule ein immer konstantes Drehmoment übertragen.

Auch echte Wirbelstrom-Schlupfkupplungen zum Antrieb von Magnetband-Aufwickelspulen sind bereits bekannt, jedoch auch hier immer mit einer gegenüber der Spulendrehzahl großen Antriebsdrehzahl, d. h. mit praktisch konstantem übertragenem Dreh-

moment; erst die erfindungsgemäße Drehzahldiemen- Ferrit fest verbunden; der über die Gleitlager 3 und 4 sionierung erzeugt ein den Betriebserfordernissen ver- auf der Welle 1 drehbare, aus den beiden Teilen 5 und 6 änderiiches Drehmoment. Dies läßt sich leicht ein- bestehende Weicheisenkörper bildet den magnetischen sehen: Sei ν die Bandgeschwindigkeit, r₀ der Spulen- Rückschluß. Die beiden Teile 5 und 6 sind beispielskernradius und n₀ die maximale Drehzahl der Auf- 5 weise an der Trennfuge 7 fest zusammengepreßt; an wickelspule, so ist . ihnen sind die beiden Scheiben 8 und 9 aus elektrisch

_ v___ gut leitendem Material befestigt. Der (nicht darge-

° ~~ 2 · π · τ stellte) Mitnehmer für die Aufwickelspule ist mit der

⁰ Welle 1 fest verbunden. Teil 5 wird über einen in der

eine fest vorgegebene Gerätegröße. Sei ferner /I₁ die io Nut 10 laufenden Riemen von einem Motor angetrie-Antriebsdrehzahl und η die Aufwickeldrehzahl beim ben, und die sich in den Scheiben 8 und 9 ausbildenden Wickelradius r, M das der Drehzahldifferenz propor- Wirbelströme üben auf den Permanentmagneten 2 tionale übertragene Drehmoment und P der Bandzug, das erforderliche Drehmoment aus.
so gelten mit einer beliebigen Konstanten k die beiden Bei den heute üblichen kleinen Bandgeschwindig-

Gleichungen: i₅ keiten sind auch die Maximaldrehzahlen M₀ der Auf-

M __ ρ . _r _ £ . ι_η __Λ \ wickelspule sehr klein; sie liegen je nach den verwende-

⁰⁰⁰ io' _ten Fi_anschspulen oder Kassetten bei größenordnungs-

^M ~ ^p '^r =k- (I₁-It) mäßig 15 bis 45 Umdrehungen/Minute. Damit sind

— ^r° \ ^auch ^'^{ε drehr}nomentbildenden Schlupfdrehzahlen

~ "o" — J> ₂₀ klein, und um das erforderliche Drehmoment trotzdem

zu übertragen, müssen in F i g. 2 die Luftspalte und es ergibt sich dach Division der beiden GIcichun- zwischen den leitenden Platten und dem Permanentgen und einigen Umformungen: magneten sehr klein und die Durchmesser von Platten _{n r} und Permanentmagnet sehr groß gemacht werden.

_J_ . 1 a₅ Beides ist im Interesse einer robusten Konstruktion,

^p _ "° ^r° kleiner Geräteabmessungen und kleiner Trägheits-

P₀ r* In_x \ momente unerwünscht. Nach einer Weiterbildung der

__ . I _ \\ Erfindung wird daher unter Beibehaltung der Größe

⁰ ° ' des gewählten Quotienten njn_o die Wirbelstrom-

Durch geeignete Wahl von /Z₁ läßt sich erreichen, 30 Schlupfkupplung mit wesentlich größeren Drehzahlen daß der Bandzug P' für einen beliebigen Wickel- als die wirklich auftretenden Drehzahlen der Aufradius r' gleich dem Bandzug P₀ wird, und zwar dann, wickelspule betrieben und abtriebsseitig über ein unwenn: veränderliches Untersetzungsgetriebe mit der A,if-

/Ji _ . r₀ · wickelspule starr gekoppelt.

~ — l+— ₃₅ Fig. 3 veranschaulicht den Erfindungsgedanken:

Ein Antriebsmotor 11 mit einer Drehzahl von beispielsgewählt wird. Für r' — r_a fallen die beiden Radien weise 1500 Umdrehungen/Minute treibt über einen gleichen Bandzuges im Kernradius zusammen, und Riemen 12 sowohl die Schwungmasse 13 der Antriebs- H₁Jn₀ muß hierfür gleich 2 gewählt werden: Mit welle 14 als auch die Wirbelstrom-Schlupf kupplung 15 wachsendem Wickelradius nimmt zwar der Bandzug 40 an, deren Antriebsdrehzahl dann etwa 500 Umdrehun ab, aber in ganz wesentlich geringerem Maße, als gen Minute beträgt. Abtriebsseitig ist mit der Wirbelwenn die Aufwickelspule mit konstantem Drehmoment Stromkupplung das Ritzel 16 verbunden, das mit dem (»i/"o -> co) angetrieben würde. Sollen umgekehrt die eigentlichen Aufwickelspulenträger 17 ein unveränder-Bandzüge für den kleinstmöglichen Wickelradius r₀ liches Reibrad-Untersetzungsgetriebe bildet,
und für den größtmöglichen Wickelradius a ■ r₀ 45 Wird bei einer Anordnung nach F i g. 3 die Bandgleich werden, so muß Ti₁Jn_n gleich 1-4-1/α gewählt geschwindigkeit durch Umschaltung der Motordrehwerden, wobei in der Praxis α meistens einen Wert von zahl geändert, so bleiben zwar die relevanten Drehzahletwa 3 hat. Die normierten Bandzüge P\P₀ und PJP und Bandzugverhältnisse nach F i g. 1 unverändert; sind als Funktion der normierten Wickelradien r)r_Q jedoch ändern sich die Absolutwerte der Schlupfdrehfür verschieden gewählte Antriebsdrehzahlen H₁Jn₀ in 50 zahlen und damit der Bandzüge proportional mit der Fig. 1 dargestellt: Es ist deutlich zu erkennen, daß Bandgeschwindigkeit. Zur Vermeidung dieses Nachdie relativen Bandzugabweichungen nur im Bereich teils werden nach einer Weiterbildung der Erfindung

zusammen mit dem Bandgeschwindigkeitswahlschalter

1 -I- ' < /¹L < 2 Mittel so betätigt, daß bei allen Bandgeschwindigkeiten

^a "0 55 gleiche übertragene Drehmomente der Wirbelstrom-

gering bleiben. kupplung für gleiche Wickeldurchmesser erzeugt wer-

F ig. 2 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel den. Solche Mittel sind an sich bekannt; beispielsweise für eine Wirbelstrom-Schlupfkupplung: Mit der kann der Luftspalt zwischen dem Permanentmagneten Welle 1 ist der axial und vorzugsweise vielpolig magne- und der die Wirbelströme führenden Leiterplatte getisierte Permanentmagnet 2 aus einem geeigneten 60 ändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Wirbelstrom-Schlupf kupplung zum Antreiben der Aufwickelspule in mit konstanter Bandgeschwindigkeit arbeitenden Magnetbandgeräten, bei der die Antriebsdrehzahl konstant und die Abtriebsdrehzahl gleich oder proportional zu der Drehzahl der Aufwickelspule ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Antriebsdrehzahl zur maximalen Abtriebsdrehzahl kleiner als 2, jedoch größer ist als das um 1 vermehrte Verhältnis des kleinsten zum größten Wickeldurchmesser der Aufwickelspule.

2. Wirbelstrom -Schlupf kupplung nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ihre Abtriebsseite über ein unveränderliches Untersetzungsgetriebe (Ritzel 16, Aufwickelspulenträger 17) starr mit der Aufwickeispule gekoppelt ist.

3. Wirbelstrom-Schlupfkupplung nach Anspruch 2 zum Antreiben der Aufwickelspule in Magnetbandgeräten, deren Bandgeschwindigkeit durch Änderung der Motordrehzahl umschaltbar ist, und mit an sich bekannten Mitteln zur drehzahlunabhängigen Änderung des übertragenen Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß diese Mittel zusammen mit dem Bandgeschwindigkeitswahlschalter so betätigt werden, daß bei allen Bandgeschwindigkeiten gleiche übertragene Drehmomente für gleiche Wickeldurchmesser erzeugt werden.