DE2355390C3 - Magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Bandtrommel zum Antreiben eines Magnetbandes, mit einem Schrittmotor als Antriebseinheit der Bandtrommel, mit einer Steuervorrichtung zur Änderung der Frequenz der an den Schrittmotor angelegten Impulse und mit einem zur Umwandlung der intermittierenden Drehung des Schrittmotors in eine gleichmäßige Drehung der Bandtrommel bestimmten, einen elastischen Antriebsriemen aufweisenden mechanischen Tiefpaß.

Aus der DT-OS 20 26 500 ist eine Einrichtung zur Erzeugung kontinuierlicher Transportbewegungen von Speichermedien bekannt, wobei der Antrieb des Speichermediums mit Hilfe eines Schrittantriebsaggregats erfolgt, das an dem Speichermedium oder an einem mit diesem direkt oder indirekt verbundenen Koppelelement angreift. Zwischen Antriebsort und Aufnahme-/ Wiedergabeort ist ein mechanisches Filter angeordnet, wobei der Antrieb in Schritten ständig oder während wahlweise einstellbarer Zeitintervalle mit einer konstanten Schrittfrequenz erfolgt, die oberhalb des die gespeicherte und/oder wiederzugebende Information besonders ungünstig beeinflussenden Gleichlauffehler-Frequenzbandes liegt, und wobei die Transportgeschwindigkeit durch Veränderung der Schrittlänge geregelt wird. Bei einer Ausführungsform gemäß einem bandförmigen Speichermedium greift das Schrittantriebsaggregat direkt am Speichermedium an, wobei das mechanische Filter aus mindestens einem mechanischen Tiefpaß besteht. Im Falle eines trommel- oder scheibenförmigen Speichermediums greift das Schrittantriebsaggregat über ein Koppelelement, das vorzugsweise ein endloser Riemen ist, an, wobei das mechanische Filter wiederum aus einem Tiefpaß besteht.

Aus dem DT-Gbm 17 38 790 ist ein Kupplungsgetriebe für den Antrieb von langgestreckten Schallspeichern bekannt, wobei die mit einer Schwungmasse versehene Tonrolle von der Antriebswelle über einen elastischen Riemen angetrieben werden. Dadurch, daß die Tonrollenwelle über einen elastischen Piemen gesondert angetrieben wird, kommt die mit ihr verbundene Schwungmasse in bezug auf Laufberuhigung der Tonrolle voll zur Geltung.

Schließlich ist aus der US-PS 25 21623 eine magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Bandaufnahme- und einer Bandabgabespule bekannt, die mit zwei Geschwindigkeiten angetrieben werden können. Zu diesem Zweck sind zwei Synchronmotoren vorgesehen, die auf unterschiedlicher Drehzahl laufen, so daß also in Abhängigkeit von dem jeweils eingeschalteten Motor eine bestimmte und konstante Antriebsgeschwindigl^eit für den Aufzeichnungsträger erreicht wird.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung der eingangs definierten Art derart zu verbessern, daß die Antriebsdrehzahl der Bandtrommel zum Antreiben des Magnetbandes in sehr weiten Grenzen verändert werden kann, dabei jedoch der gesamte Aufwand vergleichsweise geringgehalten ist und gleichzeitig die Gleichmäßigkeit der Drehbewegung der Bandtrommel verbessert wird.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von der magnetischen Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung der eingangs definierten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Synchronmotor, auf den wahlweise der Antrieb der Bandtrommel für einen schnellen Bandlauf umschaltbar ist, durch einen ersten elastischen Antriebsriemen mit der Bandtrommel und durch einen zweiten elastischen Antriebsriemen mit dem Schrittmotor verbunden ist, wobei bei Antrieb der Bandtrommel vom Schrittmotor, der Motor des ausgeschalteten Synchronmotors Teil des mechanischen Tiefpasses bildet.

Es wird also erfindungsgemäß ein weiter Umschaltbereich durch die Kombination eines Schrittschaltmotors mit einem Synchronmotor für die hohen Bandlaufgeschwindigkeiten erreicht, wobei beide Motoren miteinander und mit einem als Schwungrad wirkenden weiteren Antriebselement durch elastische Antriebsriemen verbunden sind. Bei einer solchen Anordnung wirkt

— wenn der Antrieb bei geringer Bandlaufgeschwindigkeit lediglich durch den Schrittschaltmotor bewirkt wird

— der Rotor des Synchronmotor gleichzeitig zur Erhöhung des Schwungradeffekts. Die Kombination des Schwungrads und der beiden Motoren ist also so getroffen, daß der Tiefpaßeffekt verstärkt wird. Durch diese Anordnung werden die folgenden Vorteile erreicht:

1. Es wird ein außerordentlich weiter Geschwindigkeits-Umschaltbereich ermöglicht, wobei

2. der Rotor des Synchronmotors eine wesentliche Rolle zur Unterstützung des Schwungrad- oder Tiefpaßfilter-Effekts bei geringen Bandlaufgeschwindigkeiten spielt.

3. Die Kupplung des Antriebsmotors auf die Bandantriebswelle erfolgt ohne mechanisch umschaltbare Zwischenelemente, die ein wesentliches Störelement hinsichtlich der Erzielung eines guten Gleichlaufs sind.

Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, daß durch die Unterstützung des Trägheitseffekts durch den bei Antrieb durch den Schrittschaltmotor mitlaufenden Synchronmotor die Schwungscheibe selbst vergleichsweise klein ausgelegt werden kann.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine

vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß die elastischen Antriebsriemen aus flachen Gummiriemen bestehen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Damellung einer Ausführungsform nach der Erfindung,

Fig.2A und 2B graphische Darstellungen zur Erläuterung der Art und Weise, auf welche eine konstante Drehzahl mittels eines Schrittmotors erzielt ,₀ wird, und

Fig.3 eine graphische Darstellung der Drehzahlregelung des Schrittmotors und einer durch diesen über einen elastischen Riemen angetriebenen Riemenscheibe.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 1 ist ein Hochdrehzahl-Synchronmotor 10 vorgesehen, welcher bei der höchsten Betriebsgeschwindigkeit das Magnetband 9 über einen elastischen Riemen 16, eine Riemenscheibe 11, das Schwungrad 5, die Bandtrommel

4 und die KJemmrolle 8 antreibt. Die höchste Betriebsgeschwindigkeit entspricht dabei dem Einstundenbetrieb eines Video- oder Bildbandgeräts. Die Aktivierung des Synchronmotors 10 wird durch einen Regler 12 geregelt Außerdem ist ein langsam drehender Schrittmotor 13 vorgesehen, dessen Drehzahl von einem äußerst niedrigen Wert auf höhere Werte durch Änderung der ihm von einer Impulsquelle 14 aufgeprägten Frequenz variiert wird, so daß das Magnetband 9 mit verschiedenen Geschwindigkeiten antreibba,· ist. Bei einem Bildbandgerät wird 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 ¹A bzw. '/β des Wertes für den Sechsstundenbetrieb verringert werden. Die auf den Wellen 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 Schrittmotor 13 nicht durch die Impulsquelle 14 aktiviert, so daß die Drehung des Synchronmotors 10 über den elastischen Riemen 16 auf die einstückig mit dem Schwungrad 5 ausgebildete _4S 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. Wird dagegen der langsam laufende Schrittmotor 13 bei abgeschaltetem Synchronmotor 10 durch die von der Impulsquelle 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 Weise, so daß die intermittierende Drehung des Schrittschaltmotors auf vorher erläuterte Weise in eine gleichmäßige, ruckfreie Drehbewegung umgewandelt wird.

Bei der gezeigten Ausführungsform gemäß Fig. 1, bei welcher das Drehmoment des Schrittmotors auf das Schwungrad übertragen wird, kann eine gleichmäßigere Laufgeschwindigkeit des Magnetbandes 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 Schrittmotor nicht mit zwischen seinen Polen angeordneten Dauermagneten versehen sein, um die auf den Hochdrehzahl-Synchronmoior einwirkende Last herabzusetzen.

Theoretisch wird nur dann ein Drehmoment auf den Riemen ausgeübt, wenn Impulse an den Schrittmotor 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 werden.

Ein Verfahren zur Messung der Geschwindigkeitsoder Drehzahlschwankungen ist folgendes: Eine zweckmäßige Einrichtung zur Feststellung von Drehzahlschwankungen, z. B. eine Magnetskala, wird auf einer drehbaren Welle montiert, so daß die Intervalle zwischen den in Abhängigkeit von der Drehung der Welle erzeugten Impulsen gemessen werden können. Der Unterschied zwischen den maximalen und den minimalen Intervallen der Impulse stellt die Geschwindigkeitsschwankung dar, wobei der kleinste Unterschied der Mindest-Geschwindigkeitsschwankung entspricht. Die Magnetskala ist dabei so ausgelegt, daß sie pro Drehung der Welle 300 Impulse liefert, und sie ist mit 300 Meßelementen versehen, die in einem Abstand von 1,2° zueinander auf einem Kreis angeordnet sind.

F i g. 2A ist eine graphische Darstellung des Verhältnisses zwischen den durch die am Läufer des Schrittschaltmotors befestigte Magnetskala und dtn bei der Drehung des Schrittschaltmotors erzeugten Impulsen, wobei fi die Periode einer vollen Umdrehung des Schrittmotors bedeutet. Die Abstände zwischen den Impulsen sind nicht gleichmäßig, wodurch die Geschwindigkeitsschwankungen angezeigt werden. Die größten und kleinsten Abstände sind mit fiMAX bzw. iiMiN bezeichnet, während das Intervall bzw. der Abstand bei gleichmäßiger Drehzahl mit fiNOM = fi/300 bezeichnet ist. Somit läßt sich dann der Drehzahlschwankungs- bzw. Drehzahlregelbereich durch folgende Gleichung ausdrücken:

Drehzahlregelung = -

ΜΛΧ il MlN ,nr\n/

· 100%

' 1 NOM

F i g. 2B veranschaulicht die Impulse, die durch eine Magnetskala erzeugt werden, die auf der Welle einer über einen Gummiriemen durch den Schrittmotor angetriebenen Riemenscheibe si'zt. Wie aus Fig.2B hervorgeht, ist der Unterschied zwischen dem maximalen Abstand fcMAx und dem kleinsten Abstand fcMiN im Vergleich zu Fig.2A erheblich verkleinert, was bedeutet, daß die Drehzahl des Schwungrads und mithin die Laufgeschwindigkeit des Magnetbands praktisch gleichmäßig ist. Die Drehzahlregelung des in Fig.2B dargestellten Falls läßt sich durch

ί 2 ΜΛΧ — f: MIN

¹ : NOM

100%

ausdrucken, in welcher i2NOM = ft/300 bedeutet.

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

Da sich der Schrittmotor bei jedem eingehenden Impuls über einen vorbestimmten Winkejbetrag dreht, kann die Bewegung seines Läufers durch Änderung der in einer vorgegebenen Periode an den Schrittmotor 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 fi, z. B. durch Änderung der Frequenz der dem Schrittmotor aufgeprägten Impulse, in vier Schritten gemessen werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, ändert sich das Intervall ti automatisch mit einer Änderung des Intervalls fi. Fig.3 veranschaulicht das Ergebnis dieser Messung. Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, beträgt die Drehzahlregelung des Schrittmotors bei niedrigen Frequenzen mehr als 100%, während die Drehzahlregelung bzw. -Schwankung des Schwungrads auf weniger als 20% verbessert wird.

Wenn der Läufer des Schrittschaltmotors mit gleichmä ßiger Drehzahl umläuft, reduziert sich die Drehzahl Schwankung selbstverständlich auf 0%.

Der elastische Riemen 15 bzw. 16 kann ein übliche! Gummiriemen sein, und es hat sich herausgestellt, daf ein flacher Gummiriemen besonders zweckmäßig ist Die auf das Schwungrad 5 übertragene Drehbewegung wird somit auf die materialeinheitlich damit ausgebildete Bandtrommel 4 übertragen, so daß das Magnetband 9 das zwischen der Bandtrommel 4 und einer Klemmrolle 8 vorgespannt ist, mit praktisch konstanter Geschwindigkeit bewegt wird.

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

Hierzu 2 Blatt Zdchnuneen

¥559

Claims (2)

Patentansprüche :

1. Magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabevorrichtung mit einer Bandtrommel zum Antreiben eines Magnetbandes, mit einem Schrittmotor als Antriebseinheit der Bandtrommel, mit einer Steuervorrichtung zur Änderung der Frequenz der an den Schrittmotor angelegten Impulse und mit einem zur Umwandlung der intermittierenden Drehung des ι ο Schrittmotors in eine gleichmäßige Drehung der Bandtrommel bestimmten, einen elastischen Antriebsriemen aufweisenden mechanischen Tiefpaß, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchronmotor (10), auf den wahlweise der Antrieb der Bandtrommel für einen schneiten Bandlauf umschaltbar ist, durch einen ersten elastischen Antriebsriemen (16) mit der Bandtrommel (4) und durch einen zweiten elastischen Antriebsriemen (15) mit dem Schrittmotor (13) verbunden ist, wobei bei Antrieb der Bandtrommel vom Schrittmotor der Motor des ausgeschalteten Synchronmotors Teil des mechanischen Tiefpasses bildet

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Antriebsriemen (15,16) aus flachen Gummiriemen bestehen.