DE2355390A1 - Magnetische aufzeichnungs- und wiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

HENKEL— KERN - - FFILE?;- HANZbL-- MÜLLER

DU. PHIL. DH¹L-JNCi. DR. KEK. NAT. JiIPU-JNG.

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THLEX: 05 29. <S02 HNKL Π ED UAK D - S C HM I D - STRAS S E 2 -1IAYr-KIKCHI-- ΪϊΙΥΓΟΤΗΙ V KN- UND

TELEFON: (D8M)-663197.6S3091-«2 _ WiXHSUU(ANE W-N.";!, .N; Nil. 3!S- SS

TELEGRAMME: D-LIPSOID MÜNCHEN JJ-BUUU MUJNOIlJiN S>U I¹OSTSCU BCK : ."!'JHW 162147 —

a NOV. 1973

NEW NIPPON ELECTHIC CO..,. LTD. Osaka / JiO?AN

"Magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung"

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Die Erfindung.betrifft eine Antriebsvorrichtung für magnetischeAufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtungen,, bei v/elchan die Laufgeschwindigkeit des magnetischen Aufzeichnungsträgers bzw. Magnetbands selektiv über einen weiten Bereich hinweg geschaltet werden muß. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit einem sich intermittierend drehenden. Schrittschaltmotor zum Antreiben der magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung, die gleichmäßig mit konstanter Drehzahl über einen Bereich niedriger Drehzahl angetrieben werden muß, was durch einen gewöhnlichen Induktionsmotor oder einen Synchronmotor mit hoher Drehzahl nicht gewährleistet werden kann.

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BAD QWQtNAU,

Bei den im folgenden einfach als Magnetbandgeräte bezeichneten magnetischen Auizeichnungs- und Wiedergabe-vorrichtun^en sind verschiedene Verfahren und Einrichtungen zum Antreiben des Magnetbandes mit stabiler und konstanter Geschwindigkeit angewandt worden, um die Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Wiedergabetreue durchzuführen«, Dabei muß der Antriebsmotor für eine Bandtrommel, welche die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands bestimmt, stabile und konstante Drehzahl gewährleisten. Aus diesem Grund werden in den meisten Fällen Synchronmotoren gegenüber Induktionsmotoren bevorzugt. Bei Verwendung von Synchronmotoren erfolgt die Umschaltung der Laufgeschwindigkeit, des Mag.netbands durch .Änderung der Zahl der Pole des Synchronmotor^ oder durch Verwendung einer Anzahl von leerlaufenden Zwischenrollen, die mechanisch geschaltet werden» Wenn jedoch die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands zwischen mehreren unterschiedlichen Geschwindigkeitsstufen umgeschaltet werden soll, nimmt auch die Zahl der Pole und/oder die Zahl dor Zwischenrollen zu. Wenn z.B. eine von vier verschiedenen Geschwindigkeiten gewählt v/erden soll, muß die Polzahl zwischen 2, h_t 8 und 16 Polen variiert werden, wodurch sich die Abmessungen des Motors vergrößern und seine Schaltung kompliziert wird. Beim Umschalten zwischen leerlaufenden Rollen verschiedener Durchmesser wird der Mechanismus zum Verschieben und Auswählen dieser Rollen kompliziert. Werden beide Arten dieser Geschwindigkeitswechseleinrichtungen angewandt, so nimmt das Gewicht.des Wechselgetriebes zu. Darüber hinaus ist es erforderlich, den Mechanismus einstellbar auszulegen, wobei es sich infolge von Verformung der leerlaufenden Rollen oder ähnlicher Ursachen als schwierig erweist, absolut konstante .Geschwindigkeiten" oder Drehzahlen zu gewährleisten. Wenn die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands über einen weiten Bereich hinweg zwischen einer äußerst niedrigen Geschwindigkeit und einer hohen Geschwindigkeit von z.B. 100 mm/s

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variiert werden soll, vermag ein--gewöhnlicher Induktions- oder Synchronmotor mit mechanischem Gesehwindigkeitswechselmechanismus bzw. Getriebe diesem. Erfordernis nicht zu genügen. Beispielsweise ist es bei einem Video- oder Bildbandgerät, dessen Bänder eine Laufzeit von 1 Std., '6 Std. _s 12 Std.-, 24 Std. und 48 Std_t besitzen, erforderlich, die Bandgeschwindigkeit für die,einzelnen.Laufzeiten zu ändern. Ein derartiges, lang laufendes Bildbandgerät wird in Verbindung mit einer Fernsehkamera zur langfristigen Überwachung j Aufzeichnung und Beobachtung von Lebewesen oder¹ Le-* bensvorgängen benutzt. Ein solches System besitzt einen · breiten Anwendungsbereich, beispielsweise für die langfristige Überwachung der Sicherheit von Banken und ähnlichen Einrichtungen j für die · ständige Überv/achung von Kernreaktoren, bei denen ein Zugang für die Bedienungsperson gefährlich ist, für- eine Beobachtung von Warenhäusern oder von Stationen, an" denen zahlreiche Personen zusammenkommen, oder für eine Analyse; der Kondition von Sportlern. Für derartige Bildbandger.äte werden üblicherweise 3/4 Zollbänder bzWo 19 mm~Kassettenbänder verwendet, wobei es neben einer. 48 min-Aufzeichnung durch Betätigung eines Umschalters, möglich ist, Aufzeichnungen über 6, 12, 24 oder"48.Stunden hinweg vorzunehmen» ■ . ·

Bei diesen Langzeit-Bildbandgeräten ist die Bandlaufgeschwindigkeit für. die Einstunden-Aufzeichnung. am höchsten, während •sie für die längeren Aufzeichnungsperioden abnimmt. Betracfcbtet man die Einstunden-Betriebszeit als Normalbetrieb, so ergibt sich.bei der Aufzeichnung über 6 Stunden und·bei der Wiedergabe über 12 Stunden οin sogenannter:"Zeitlupeneffekt"« Andererseits wird, eine äußerst: langsame Bewegung, etwa das Aufblühen einer Blume, während einer-Zeitspanne :von.48 Stunden aufgezeichnet:, ^worauf der aufgezeicZanete Film im Einstunden-Betrieb wiedergegeben wird«, Dabei kann dann der Auf-

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blühvorgang als kontinuierliche Bewegung wiedergegeben.werden· In einem solchen Fall ist es häufig wünschenswert.* das Band, für "Stillstandprojektion" anzuhalten, Wie erwähnt, soll die Bandlaufgeschwindigkeit eines solchen Bildbandgeräts zwischen der kürzesten und der längsten Laufdauer variabel sein, wobei das Verhältnis zwischen diesen Laufzeiten z.B* 1:43 betragen kann. Wenn beispielsweise die Mindest-· Laufgeschwindigkeit des Magnetbands im Einstunden-Betrieb etwa 118,8 mro/s beträgt, beträgt sie für die Laufzeiten von 6, 12, 24 und 48 Stunden etwa 14,8, 7,4, 3,7 bzw. 1,3 mni/s.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung zu schaffen, bei welcher die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands über einen weiten Bereich hinweg von einer äusserst niedrigen Laufgeschwindigkeit aus variierbar ist, ohne daß ein Polwechselmotor oder ein mechanisches Wechselgetriebe verwendet zu werden braucht. Diese Vorrichtung soll sich speziell zur Verwendung bei einem Bildbandgerät eignen.

Diese Aufgabe wird bei einer magnetischen Aufzeichnungsund Wiedergabevorrichtung mit einem Antriebsmotor und einer durch diesen getriebenen Bandtrommel zum Antreiben eines Magnetbands, wobei die Geschwindigkeit des Magnetbands über einen weiten Bereich hinweg variabel ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antriebsmotor ein Schrittschaltmotor ist, daß eine Regeleinrichtung zur Änderung der Frequenz der an den Schrittschaltmotor angelegten Impulse vorgesehen ist und daß zur Umwandlung der intermittierenden Drehung des Schrittschaltmotors in eine praktisch gleichmäßige Drehung der Bandtrommel der Schrittschaltmotor über einen elastischen Riemen mit der Bandtrommel verbunden ist. ■

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Zur Verbreiterung des Bereichs der Geschwindigkeitsänderung des Magnetbands ist gemäß einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ein Synchronmotor vorgesehen, der mit höherer Drehzahl umläuft als der Schrittschaltmotor. Der Synchronmotor kann zwischen den Schrittschaltmotor und die Bandtrommel eingefügt oder zum Antreiben der Bandtrommel über den Schrittschaltmotor bzw. zum Antreiben der Bandtrommel unabhängig vom Schrittschaltmotor angeordnet sein« Wenn der Schrittschalt- und der Synchronmotor vorgesehen sind, muß dafür Sorge getragen werden, daß nicht beide Motoren gleichzeitig an Spannung gelegt werden.

Im folgenden sind bevorzugte AusfUhrungsformen der Erfindung' anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es

zeigen: ' * "

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2, 3 und 4 schematische Darstellungen abgewandelter Ausführungsformen der Erfindung,

Fig. 5A und 5B graphische Darstellungen zur Erläuterung der Art und Weise, auf welche eine konstante Drehzahl mittels eines Schrittschaltmotors erzielt ■wird und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Drehzahlregelung des Schrittschaltmotors und einer durch diesen über einen elastischen Riemen angetriebenen Riemenscheibe.

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Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind ein Schrittschaltmotor 1 mit einer "Welle 3 und einer auf dieser angeordneten Riemenscheibe Z_f eine Bandtrommel 4 und ein Schwungrad 5 vorgesehen. Erfindungsgemäß dient ein z.B. aus Gummi bestehender elastischer Riemen 6 zum Zusammenkuppeln der Riemenscheibe 2 und des Schwungrads 5. Bei Verwendung eines Schrittschaltmotors, der sich pro Impuls über 1,8° dreht, kann eine volle Umdrehung mit 200 Impulsen bzw. Schritten realisiert v/erden. Die Zahl der an den Schrittschaltmotor 1 angelegten Impulse wird durch einen Drehzahlregler 7 oder eine Impulsquelle variabler Frequenz gesteuert. Die Impulsquelle 7 kann aus einem bekannten Impulsgenerator mit einer Impulssteuerschaltung (nicht dargestellt) bestehen. Wenn die Impulse dem Schrittschaltmotor 1 eingespeist werden, dreht er sich intermittierend. Diese intermittierende Drehung wird über den elastischen Riemen 6 auf das Schwungrad 5 übertragen, wobei jedoch diese intermittierende Drehung in eine gleichmäßige Drehung des Schwungrads 5 umgewandelt wird, v/eil der Riemen, wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet, die intermittierende Bewegung durch Schwingung absorbiert.

Theoretisch wird nur dann Drehmoment auf den Riemen ausgeübt, wenn Impulse an den Schrittschaltmotor angelegt werden, so daß die Riemengeschwindigkeit zwischen den einzelnen Impulsen abfällt. Infolge der Trägheit der beweglichen Teile und der Schwingbewegung des elastischen Riemens können jedoch die Schwankungen der Umfangsgeschwindigkeit des Schwungrads 5 auf ein Mindestmaß herabgesetzt v/erden.

Ein Verfahren zur Messung der Geschwindigkeits- oder Drehzahlschwankungen ist folgendes: Eine zweckmäßige Einrichtung zur Feststellung von Drehzahlschwankungen, z.B. eine Magnetskala, wird auf einer drehbaren Welle montiert, so daß die

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Intervalle zwischen ölen in Abhängigkeit von der* Drehung der Welle erzeugten Impulsen gemessen ■werden können. Der Unterschied zwischen den maximalen und den minimalen Intern vallen der Impulse stellt die GeschwindigkeitsSchwankung dar, wobei der kleinste Unterschied der Minde st~ Ge schwin··.· digkeitsschwankung entspricht. Die Magnetskala ist dabei so ausgelegt, daß sie pro Drehung der Welle 300 Impulse liefert, und sie ist mit 300 Meßeleraenten versehen, die in einem Abstand von 1,2° zueinander auf einem Kreis angeordnet sind.

Fig. 5k ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zv/isehen den durch die am Läufer, des Schrittschaltmotors befestigte Magnetskala und den bei der Drehung des Schrittschaltmotors erzeugten. Impulsen, wobei t^ die Periode einer vollen Umdrehung des Sohrittschaltmotors bedeutet. Die Abstände zwischen den Impulsen'sind nicht gleichmäßig, wodurch die Geschwindigkeitsschwankungen angezeigt werden. Die größten und kleinsten-Abstände sind mit **ΊΜΑΧ ^²"'· *1ΜΙΝ bezeichnet, während-das Intervall bzw. der Abstand bei gleichmäßiger'Drehzahl mit ΐ'·**,^«. -' t^/300 bezeichnet ist. Somit läßt sich dann der Drehzahlschwankungs- bzw.- Drehzahlregerbereich durch folgende Gleichung ausdrücken: ■..-"..:

Drehzahlregelung = HMX 1MIN

Pig. 5B veranschaulicht die Impulse; die durch eine Magnetskala erzeugt werden,* die auf der Welle einer über einen Gummiriemen durch den Schrittschaltmotor angetriebenen Rie-

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«-•Hi:·: SiSv si V,J

menscheibe sitzt. Wie aus Fig* 5B hervorgeht, ist der Unter» schied zwischen dem maximalen Abstand *_2ΜΑΧ und.dem kleinsten Abstand t_?MIN im Vergleich eu Fig. 5A erheblich verkleinert, was bedeutet, daß die Drehzahl des Schwungrades und mithin die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands praktisch gleichmäßig ist, Me Drehzahlregelung des in Fig. 53 dargestellten Falls laßt sich durch die Gleichung

" *2MIN
— — χ 100 °/o

ausdrücken, in welcher ^_2nQ** - t₂/30Ö bedeutet*

Aus einem Vergleich der Drehzahlregelungen in beiden Fällen ist ersichtlich, daß bei Verwendung eines elastischen Riemens die intermittierende Drehung des schrittschaltmotors in eine praktisch gleichbleibende Drehung des Schwungrads. umgev/andelt wird.

Da sich der Schrittschaltmotor bei jedem eingehenden Impuls über einen vorbestimmten Winkelbetrag dreht, kann die Bewegung seines Läufers durch Änderung der in einer vorgegebenen Periode an den Schrittschaltmotor angelegten Impulse modifiziert werden. Im.allgemeinen ist die Drehzahl des Läufers ,um so höher, Je größer die Zahl der eingegebenen Impulse ist. Aus diesem Grund müssen die ,Drehzahlregelungen bei Variierung des. Intervalls t<j, z.B. durch Änderung der Frequenz der dem Schrittschaltmotor aufgeprägten Impulse, in vier Schritten gemessen werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ändert sich das Intervall t_o auto-

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BADÄRiGÄC*

matisch rait einer Änderung des Intervalls t^. Fig. 6 veranschaulicht das Ergebnis dieser Messung, Wie aus Fig."6 -ersichtlich ist, beträgt die Drehzahlregelung des Schrittschal tmotors bei niedrigen Frequenzen mehr als 100 %_t während die Drehzahlregelung bzw. -Schwankung des Schwungrads auf wenigersals 20 % verbessert wird. Wenn der Läufer dos Schrittschaltmotors mit gleichmäßiger Drehzahl umläuft, reduziert sich die DrehzahlSchwankung selbstverständlich auf 0 %.

Der elastis_che Riemen 6 kann ein üblicher Gummiriemen sein, und es hat sich herausgestellt, daß ein flacher Gummiriemen besonders zweckmäßig ist. Die auf das Schwungrad 5 übertragene Drehbewegung wird somit a\if die materialeinheitlich damit ausgebildete Bandtrommel 4 übertragen, so daß das Magnetband 9, das zwischen der Bandtrommel 4 und einer KLemmrolle 8 verspannt ist, mit praktisch konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

Bei der vorstehend beschriebenen Anordnung ist es durch einfache Änderung der Frequenz der an den Schrittschaltmotor angelegten Impulse möglich, das Magnetband mit einer beliebigen von mehreren an sich möglichen, unterschiedlichen Geschwindigkeiten anzutreiben.

Bei der abgewandelten Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 ist ein Hochdrehzahl-Synchronmotor 10 vorgesehen, welcher bei der höchsten Betriebsgeschwindigkeit das Magnetband 9 über einen'elastischen Riemen 16, eine Riemenscheibe 11, das Schwungrad 4, die Bandtrommel 4 und die Klemmrolle 8 antreibt. Die höchste Betriebsgeschwindigkeit entspricht dabei dem Einstundenbetrieb des vorher beschriebenen Video- oder Bildbandgeräts. Die Aktivierung des Synchronmotors 10 wird durch einen Regler 12 geregelt. Außer-

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dem ist ein langsam drehender Schrittschaltmotor 13 vorgesehen, dessen Drehzahl von einem äußerst niedrigen Viert auf höhere "Vierte durch Minderung der ihm von einer Impulsquelle 14 aufgeprägten Frequenz variiert wird, so daß das Magnetband 9 mit verschiedenen Geschwindigkeiten antreibbar ist. Bei einem Bildbandgerät der beschriebenen Art v/ird z«B. die Laufgeschwindigkeit für den Zwölfstundenbetrieb auf die Hälfte der Geschwindigkeit im Sechsstundenbetrieb reduziert, während die Laufgeschwindigkeiten für die 12- und 24-Stunden-Betriebsarten auf 1/4 bzw. 1/8 des Viertes für den Sechsstundenbetrieb verringert werden. Die auf den ¥ellen der Motoren 10 und 13 sitzenden Riemenscheiben 11 bzw. 31 sind durch einen elastischen Riemen 15 miteinander gekoppelt.

Wenn der Hochdrehzahl-Synchronmotor 10 im Betrieb durch den Regler 12 aktiviert wird, wird der langsam laufende Schrittschaltmotor 13 nicht durch die Impuls quelle 14 aktiviert, so daß die Drehung des Synchroniao tors. 10 über den elastischen Riemen 16 auf die einstückig mit dem Schwungrad 5 ausgebildete Bandtrommel 4 und über den elastischen Riemen 15 auf den Schrittschaltmotor 13 übertragen wird. Hierbei wird das Magnetband 9 durch den Synchronmotor mit hoher Geschwindigkeit angetrieben* ¥ird dagegen der langsam laufende Schrittschaltmotor 13 bei abgeschaltetem Synchronmotor 10 durch die von der Impuls- ·■ quelle 14 gelieferten Impulse betätigt, so wird seine durch die Frequenz der Impulse bestimmte Drehbewegung über die elastischen Riemen 15 und 16 sowie das Schwungrad 5 auf das Magnetband. 9 übertragen. Unter-diesen Bedingungen schwingt der elastische Riemen 15 zwischen dem Synchronmotor und dem Schrittschaltmotor auf die durch die strichpunktierten Linien angedeutete ¥eise, so daß die intermittierende Drehung des Schrittschaltmotors auf vorher er-

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läuterte Weise"in eine gleichmäßige, ruckfreie Drehbewegung umgewandelt wird. . |

Bei der.abgewandelten Ausführungsform gemäß Fig. 3 ist der elastische Riemen 16 zwischen dem langsam laufenden Schrittschaltmotor 13 und dem Schwungrad 5angeordnet. Bei der weiteren Abwandlung gemäß Fig. 4 sind dagegen der Höchdrehzahl-Synchronmotor 10 und der langsam laufende Schrittschaltmotor 13 über getrennte Riemen 16 bzw.. 15 mit dem Schwungrad 5 gekoppelt. Obgleich die 'Ausführungsformen gemäß den Fig. 2 bis 4 'jeweils gleich wirksam sind, kann bei der Anordnung gemäß"Fig. 2, bei'welcher das Drehmoment des Schrittschaltmotors auf das Schwungrad übertragen wird, eine gleichmäßigere Laufgeschwindigkeit des 'Magnetbands erreicht werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, daß in keinem. Fall beide Motoren 10 und 13 gleichzeitig an Spannung gelegt werden dürfen, um zu verhindern, daß ein Motor zur Last,des anderen wird. Vorzugsweise sollte der-Schrittschaltmotor nicht mit zwischen seinen Polen angeordneten Dauermagneten versehen sein, um die auf den Hochdrehzahl-Synchronmotor einwirkende Last' herabzusetzen.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung somit eine magnetische Aüfzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung geschaffen, bei welcher ein Magnetband durch einen Antriebsmotor über eine Bandtrommel mit variabler Drehzahl angetrieben wird. Als Antriebsmotor dient dabei ein Schrittschaltmotor, dessen Drehzahl durch Änderung der Frequenz der an ihn'angelegten Impulse veränderbar ist. Der Schrittschaltmotor ist über einen elastischen'Riemen mit der Bandtrommel gekoppelt, so daß seine intermittierende Drehung in eine praktisch gleichmäßige Drehung der Baridtrommel umgewandelt wird." '"

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Claims (5)

23551390 PATENTANSPRÜCHE :

1. Magnetische Äufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einem Antriebsmotor und einer durch diesen getriebenen Bandtrommel zum Antreiben eines Magnetbands, wobei die Geschwindigkeit des Magnetbands über einen weiten Bereich hinweg variabel ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor ein Schrittschaltmotor (1; 15) ist, daß eine Regeleinrichtung (7> 14) zur Änderung der Frequenz der an den Schrittschaltmotor angelegten Impulse vorgesehen ist und daß zur Umwandlung der intermittierenden Drehung des Schrittschaltmotors in eine praktisch gleichmäßige Drehung der Bandtrommel der Schrittschaltmotor über einen elastischen Riemen (6, 15) mit der Bandtrommel. (4) verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elastische Riemen (6, 15, 16) ein flacher Gummiriemen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schrittschaltmotor und die Bandtrommel ein Synchronmotor (10) eingeschaltet ist, der mit höherer Drehzahl umläuft als der Schrittschaltmotor, und daß ein erster, zwischen dem

' Schrittschaltmotor und dem Synchronmotor verlaufender

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elastischer Riemen sowie ein zweiter, zwischen dem Synchronmotor und der Bandtrommel verlaufender elastischer Riemen vorgesehen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn ze i chne t , daß ein mit höherer Drehzahl als der Schrittschaltmotor umlaufender Synchronmotor und ein zweiter, den Schrittschaltmotor mit dem

. Synchronmotor koppelnder elastischer Riemen vorgesehen sind,

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit höherer Drehzahl als der Schrittschaltmotor umlaufender Synchronmotor und ein zweiter elastischer Riemen, welcher den Synchronmotor mit der Bandtrommel koppelt, vorgesehen sind.

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