DE2436008A1

DE2436008A1 - Laufwerk fuer magnetbandgeraete

Info

Publication number: DE2436008A1
Application number: DE2436008A
Authority: DE
Inventors: Robert L Gertz; Gerhard Dipl Ing Dr Rotter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-08-16
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1975-03-13
Also published as: SE395785B; CH581882A5; DE2436008C2; JPS5072608A; SE7410226L; FR2246014B1; IT1018855B; FR2246014A1; BE818927A; CA1021308A; ATA666574A; GB1473128A; US3921933A; JPS5223251B2; AT351786B; NL7410850A

Description

BASF Aktiengesellschaft

Unser Zeichen: O₀Z. 30 123 Rf/De/Wil 67OO Ludwigshafen, 23-7.1974

Laufwerk für Magnetbandgeräte

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laufwerk für Magnetband-· geräte und insbesondere ein Laufwerk für solche Magnetbandgeräte, bei denen zwei Bandwickel, d. h. ein abgebender und ein aufnehmender Wickel, gleichzeitig durch ein ringförmiges, rotierendes Element, z. B. eine Bandantriebsscheibe, infolge Kraftschlusses mit der äußersten Bandwindung Jedes Wickels angetrieben werden»

Es sind bereits Magnetbandlaufwerke dieser Art bekannt, z. B„ aus U.S. Patent 3*370,803, bei denen die beiden Bandwickel auf bzw. von Wickelnaben auf- bzw. abgewickelt werden und bei denen die diese Wickelnaben tragenden Achsen drehbar auf Schlitten gelagert sind, die zur Antriebsscheibe hin und von der Antriebsscheibe weg gleiten können, in dem MaBe, wie - während des Bandtransportes - der Durchmesser des abgebenden Bandwickels abnimmt und der des aufnehmenden Bandwickels zunimmt. Die beiden Schlitten werden durch Federn zueinander hingezogen und »omit an die zwischen ihnen befindliche Antriebsscheibe angedrückt· Die Antriebsscheibe ist an ihrem Umfang mit einem elastischen Belag versehen. Der Magnetkopf ist so angebracht, daß er mit dem Teil des Bandes in Kontakt kommt, der von den beiden Andruckzonen zwischen Antriebsscheibe und Bandwiokeln begrenzt wird. Um den Bandabschnitt zwischen diesen beiden Zonen unter Spannung zu halten, werden zusätzliche Federn verwendet, mit denen in der Andruckzone zwischen aufnehmendem Bandwickel und. Antriebsscheibe eine höhere Andruokkraft erzeugt wird als zwischen abgebendem Bandwickel und Antriebsscheibe, was in der. Andruckzone auf der Aufwiokelseite zu einer größeren Radial- . Verformung des elastischen Belages führt als auf der Abwickelseite. Wie z. B. im U.S. Patent 3,093,284 erläutert wird, führt dieser Unterschied in der Verformung, infolge des sich daraus ergebenden elastischen Masseflusses des elastischen Materials in den beiden Andruckzonen, in der Aufwickelzone zu einer entsprechend höheren Umfangsgeschwindigkeit dieses Materials als in

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der Abwickelzone und somit zu einer Spannung des Bandabschnitts zwischen diesen beiden Zonen.

Es wurde festgestellt, daß die Nutzung des Effekts der unterschiedlichen Verformung für diesen Zweck erhebliche Nachteile hat.

In einem solchen bekannten Magnetbandlaufwerk, das auf diesem Prinzip beruht, werden Bandschleifen, besonders solche, die sich zwischen dem abgebenden Wickel und der Andruckzone zwischen Band und Antriebsscheibe auf der Abwickelseite bilden, nicht geglättet, so daß das Band nicht mehr transportiert wird. Solche Schleifen können sich zum Beispiel bilden, wenn ein neuer Bandwickel, der noch nie durch dieses Laufwerk gegangen ist, auf der Abwickelseite des Gerätes aufgelegt wird oder wenn ein Wickel vor dem Einsatz im Gerät lange Zelt gelagert war und deshalb "weich" geworden ist. Bandschleifen können sich, auch bei der Umkehrung der Richtung des Bandantriebes ausbilden.

Ein weiterer Nachteil eines solchen bekannten Bandlaufwerkes besteht darin, daß die Bandspannung beträchtlichen periodischen Schwankungen unterworfen ist, und zwar als Folge unrunden Laufes. Unrunder Lauf der Antriebsscheibe oder der Bandwickel - oder was häufiger der Pail ist, der zugehörigen "Satelliten" -, der durch Toleranzen in der Konzentrizität der Naben, Bandwickel und Lager hervorgerufen wird, bewirkt eine Änderung der radialen Kräfte in den Andruckzonen zwisohen der Antriebsscheibe und den Satelliten. Die Erzeugung einer konstanten Andruckkraft zwischen jedem der beiden Bandwickel und der Antriebsscheibe ist jedoch im Interesse eines zuverlässigen Bandtransportes mit geringem Flutter und kleinen Bandspannungsschwankungen von großer Bedeutung· Ein Bandlaufwerk, das auf dem oben beschriebenen Prinzip der unterschiedlichen Verformung beruht, ist gegenüber Änderungen der Andruokkraft zwischen Antriebsscheibe und Satelliten besonders empfindlich, eben weil in einem solchen Laufwerk die Bandspannung durch den Unterschied zwischen diesen Kräften an den beiden Berührungsflächen erzeugt wird.

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Unrunder Lauf im Bandlaufwerk ergibt gewöhnlich Flutter-Komponenten mit Frequenzen, die durch die innerhalb einer Umdrehung auftretenden Frequenzen aller sich drehenden Teile, wie der Antriebswelle und der Satelliten, bestimmt werden. Bei Laufwerken für Videobandgeräte nimmt man gewöhnlich ein gewisses Maß unrunden Laufes hin, um die mechanischen Toleranzen und damit die Kosten für das Laufwerk in vernünftigen Grenzen zu halten; es wird daher im allgemeinen ein Servosystem zur Steuerung der Geschwindigkeit des Antriebes verwendet. Bei der Wiedergabe wird der Servokreis geschlossen, wobei die auf dem Videoband aufgenommene Synchronisations-Information benutzt wird. Um sicherzustellen, daß das System einen für die Beseitigung der oben beschriebenen Fluttererscheinung genügenden Übertragungsfaktor besitzt, muß die Bandbreite des Servosystems verhältnismäßig groß sein; das heißt, die Grenzfrequenz sollte bei 100 oder 200 Hertz oder sogar noch höher liegen. Wenn nun, wie es normalerweise bei den bekannten Laufwerken mit elastischer Umfangsfläche der Antriebsscheibe der Fall ist, die Antriebsscheibe mit einem äußeren Belag aus elastischem Material, wie z. B. Gummi, versehen ist, so ist die erreichbare Bandbreite für das Servosystem begrenzt, und zwar wegen des elastischen "Nachgebens" des Gummis in der Richtung von am Unfang auftretenden Scherkräften; infolgedessen wirkt der Gummi ähnlich wie ein Tiefpaß und nimmt dem Servosystem die Fähigkeit, auf ■ verhältnismäßig schnelle Änderungen anzusprechen. Hinzu kommt, daß das Servosystem, wie es bei bekannten Bandlaufwerken Anwendung findet, bei Frequenzen zwischen 100 und 200 Hertz Resonanz und eine Zunahme der Flutter-Schwankungen aufweist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung 1st es, ein Bandlaufwerk der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten Laufwerke nicht aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Entwicklung eines Bandlaufwerkes der genannten Art, das mit geringer Reibung arbeitende Teile besitzt, die es ermöglichen, daß sich die Satelliten relativ zur Antriebsscheibe leichtgängig vor- und zurückbewegen. Wenn sich die Satelliten auf ihren Führungen mit geringer Reibung zu bewegen vermögen, insbesondere als Reaktion

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auf unrunden Lauf, wenn also für diese Bewegungen nur geringe Kraft aufgewendet werden muß, so wird der Bandlauf in Bezug auf Flutter- und Bandspannungsschwankungen verbessert.

Allgemeiner gesagt, ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Bandlaufwerk bereitzustellen, das einfach konstruiert und leicht herzustellen ist und dennoch ausgezeichnet in der Funktion ist«

Das erfindungsgemäße Bandlaufwerk basiert nicht auf dem oben erwähnten Effekt der unterschiedlichen Verformung, sondern umfaßt Brerasmittel mit in einer einzigen Richtung wirkenden Kupplungen, wobei der Bremseffekt der Bremsmittel sich jeweils nur auf der Seite auswirkt, die gerade die Abwickelseite ist. Die Andruckkräfte zwischen Antriebsscheibe und Satellit, die auf der Abwickel- und Aufwickelseite von im wesentlichen gleicher Größe sind, sind groß genug, um einen zuverlässigen, stoßfreien und gleichmäßigen Antrieb der Satelliten durch die Antriebsscheibe zu gewährleisten; andererseits sind sie klein genug, um einen gewissen Schlupf oder eine Kriechdehnung (creep) des Bandes zwischen den beiden Kontaktzonen zuzulassen, so daß die Bremsmittel nicht nur die Bildung der oben beschriebenen Schleifen verhindern, sondern auch den Bandabschnitt zwischen den beiden Kontaktzonen unter Spannung halten.

Die Bremsmittel sind am Rahmen des Bandlaufwerkes angebracht und so konstruiert, daß das auf den Abwiokelsatelllten ausgeübte Bremsmoment automatisch in dem Maße verringert wird, wie sioh der Abwickelsatellit infolge der Verkleinerung des Bandwickels auf die Antriebsscheibe hinbewegt· Vorzugswelse sind die Bremsmittel so konstruiert, daß das erwähnte Bremsmoment während des AbwickelVorgangs im wesentlichen direkt proportional zur Verringerung des Abstandes zwischen der Achse des Abwickelsatelliten und dem Umfang der Antriebsscheibe abnimmt. Auf diese Welse wird die Spannung des Bandabschnittes zwischen den beiden Andruokzonen praktisoh konstant gehalten, und zwar unabhängig vorn jeweilig momentanen Bandwickeldurchmesser. Mit geringer Reibung arbeitende neuartige Führungen werden eingesetzt, um den Reibungswiderstand gegen die "Atmungs"-Bewegung der Satelliten zur Antriebsscheibe hin oder von ihr weg so gering

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wie möglich zu halten.

Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip gestattet es, auf den elastischen Belag der Antriebsscheibe völlig zu verzichten, der in den bekannten Geräten gemäß dem Stand der Technik dazu benötigt wird, den Verformungsunterschied zwischen den beiden Andruckzonen zu erzielen. Falls man es wünscht, kann man bei der Ausführung der Erfindung eine sehr dünne Schicht eines solchen Materials verwenden, um das beim Antrieb der beiden Wickel durch die Antriebsscheibe entstehende Geräusch auf ein Minimum zu reduzieren. Die Stärke dieser Schicht, die etwa 0,025 bis 0,5 mm betragen kann, wird Jedoch lediglich durch die Forderung nach genügendem Schlupf und/oder Kriechdehnung (creep) des Bandes und nach einem niedrigen Geräuschpegel beim Bandwickelantrieb bestimmt; sie wird nicht bestimmt durch die Notwendigkeit, den oben beschriebenen Andruckunterschied herbeizuführen, der in den bekannten Geräten zur Erzielung der nötigen Bandspannung zwischen den beiden Andruckzonen eingesetzt wird.

Es sind Versuche durchgeführt worden, in denen die periodischen, auf unrunden Lauf zurückzuführenden BandSpannungsschwankungen in dem erfindungsgemäßen Laufwerk mit denen in dem bekannten, auf dem Prinzip des unterschiedlichen Andrucks basierenden Laufwerk verglichen wurden. Die Ergebnisse dieser Versuche zeigen, daß in dem erfindungsgemäßen Laufwerk diese Schwankungen um den Faktor 30 bis 50 verringert werden. Außerdem hat sich gezeigt, daß, wenn man - wie die vorliegende Erfindung es ermöglicht hat - eine Antriebsscheibe ohne Gummibelag oder nur mit einem sehr dünnen Gummibelag (0,025 mm in einigen Versuchen) verwendet, der Frequenzgang eines Servosystems, wie es bei der Anwendung der Erfindung z. B. in einem Videobandgerät verwendet würde, verbessert und das oben erwähnte Resonanzmaximum bei 100 bis 200 Hertz beseitigt wird.

Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun an Hand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

In den Zeichnungen ist dargestellt in Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Oberteils eines er-

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findungsgemäßen Bandlaufwerks, gesehen von links vorn; Pig. 2 eine Draufsicht des in Pig. I gezeigten Laufwerks;

Fig. 3 eine Schemaskizze, aus der hervorgeht, wie sich der wirksame Bremsarm automatisch mit dem Abstand des Bandwickels von der Antriebsscheibe ändert;

Fig. 3A ein Kurvendiagramm zur Ergänzung der Skizze in Fig. 3?

Fig. 4 eine Detailansicht der Bandführungschiene, gesehen in der Richtung der Pfeile A in Fig. 2, d. h. radial nach innen zur Antriebsscheibe hin, und in die Zeichenebene hineingestreckt;

Fig. 5 einen Querschnitt durch die Führungsschiene entlang der Linie B-B in Fig. 4;

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Bandlaufwerks von rechts unten;

Fig. 7 eine Draufsicht des rechten Bandwickelwagens in Fig. 2;

Fig. 8 ist ein Teilquerschnitt des Bandwickelwagens, gesehen in der Richtung der Pfeile C in Fig. 7;

Fig. 9 zeigt die in einer Richtung wirkende Kupplung mit ihrer Nabe, Achse und anderen Teilen in einer Explosivdarstellung;

Fig. IO zeigt dieselbe Kupplung in montiertem Zustand;

Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht des rechten Wagens in teilweise montiertem Zustand;

Fig. 12 ist eine perspektivische Ansicht einer modifizierten Ausführungsform des Wagens;

Fig. 13 ist eine perspektivische Ansicht einer der Führungsschienen, die mit den Führungsflächen des Wagens (Fig. 11) zusammenwirken, und eines Kugellagers, das in Verbindung mit diesen Führungsschienen verwendet wird.

In den Figuren 1, 2 und 6, in denen das Bandlaufwerk als Ganzes dargestellt ist, ist mit 1 der Rahmen des Laufwerks gekennzeichnet, der - wie aus Fig» 2 zu ersehen ist - etwa die Form eines H.besitzt. Im Stegteil des H-förmigen Rahmens ist die

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Welle 3 drehbar gelagert, die durch den reversiblen Motor 170, Fig, 6, angetrieben wird. Wie besonders in Fig. 1 und auch in Fig. 8 gezeigt ist, sind die beiden Wagen 9 und 10 relativ zum Rahmen 1 und insbesondere in Richtung zur Antriebsscheibe 2 beweglich gelagert. Wagen 9 befindet sich auf der linken und Wagen 10 auf der rechten Seite des in Fig. 2 gezeigten Gerätes; sie entsprechen sich spiegelbildlich. Wie weiter unten noch ausführlich erläutert wird, besitzt jeder der beiden Wagen drei Rollen, die am rechten Wagen 10 mit 87, 88 und 90 bezeichnet sind. Zwei Rollen des linken Wagens laufen auf einem in Längsrichtung des Gerätes angebrachten zylindrischen Stab 21 und die beiden Rollen 87 und 88 am rechten Wagen laufen auf dem entsprechenden Führungsstab 121. Wie aus Figo 1 und 2 zu ersehen ist, ist der Stab 21 mittels einer Klemmleiste I3 mit etwa L-förmigem Profil und Schrauben 15 am Rahmen 1 befestigt; Entsprechendes gilt für Stab 121 und seine Klemmleiste 14 mit Schrauben 16. Die Einzelrollen auf der Rückseite der Wagen 9 und 10 laufen auf entsprechenden zylindrischen FUhrungsstäben 22 und 122. Diese etwas kürzeren Stäbe sind am Rahmen 1 mittels ebenfalls kürzeren Klemmleisten I7 und l8 und den Schrauben I9 und 20 befestigt. Auf dem Wagen 9 ist mit Hilfe von Schrauben 40 eine Querleiste 11 mit einem abgekröpften hinteren Ende 34' angebracht; Wagen 10 trägt eine entsprechende Querleiste 12 mit einem abgekröpften hinteren Ende 134. Wie aus Fig. 1 und 2 zn entnehmen ist, bilden mit Gewinde versehene Stäbe 74 und 76, die durch die Querleisten 11 und 12 hindurchgehen, die beiden Enden einer Spiralfeder 23* die längs der Vorderseite des Gerätes verläuft. Entsprechende Gewindestäbe 75 und 77, die ebenfalls an den beiden Querleisten befestigt sind, tragen die Enden der Spiralfeder 24, die parallel zur Feder 23 auf der Rückseite des Laufwerkes verläuft. Aus den Zeichnungen geht hervor, daß die Spannung der Spiralfeder 23 durch die Muttern 25 und 26 und die Spannung der Spiralfeder 24 mit Hilfe der Muttern 27 und 28 verstellt werden kann.

Wie aus der unten folgenden Beschreibung der anderen Zeichnungen deutlicher ersichtlich ist, ist im Wagen 9 eine Welle drehbar gelagert, deren oberes Ende 9I in Fig. 1 zu sehen isfy und die mit einer sich mitdrehenden Nabe 4 versehen ist. Ent-

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sprechend ist im Wagen 10 auf der anderen Seite des Gerätes die Welle 93 mit ihrer Nabe 5 gelagert, wobei das obere Ende der Welle 93 mit 92 bezeichnet ist. Wie die Zeichnungen, besonders Fig. 8, zeigen, sind Ober- und Unterseite der Naben am Umfang nach innen kegelstumpfförmlg abgeschrägt; die eigentliche Umfangsfläche jeder Nabe ist Jedoch von exakter zylindrischer Form.

Die Zeichnungen stellen den Fall dar, daß das Magnetband 8, das aus flexiblem Material, z. B. aus Mylar bestehen kann, von der Nabe 4 abgewickelt und auf die Nabe 5 aufgewickelt wird, das heißt, im gedachten Augenblick arbeitet Nabe 4 als abgebende Nabe und Nabe 5 als aufnehmende Nabe. Überdies wird in den Zeichnungen angenommen, daß der größte Teil des Bandes von Nabe 4 bereits abgewickelt worden ist und daß der abgebende Bandwickel infolgedessen einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, während der aufnehmende Wickel auf Nabe 5 einen verhältnismäßig großen Durchmesser besitzt.

Der Antrieb beider Bandwickel erfolgt ausschließlich über die Antriebsscheibe 2, die auf der einen Seite mit der äußersten Windung des Wickels 6 und auf der anderen Seite mit der äußersten Windung des Wickels 7 in Kontakt steht, wobei die erforderliche Andruckkraft an diesen beiden Berührungspunkten einzig und allein durch die beiden Spiralfedern 23 und 24 ausgeübt wird; diese Federn ziehen die beiden Wagen zueinander und damit zur Antriebsscheibe 2 hin. Aus dem Vorhergesagten ergibt sich, daß der linke Wagen 9 sich automatisch nach rechts bewegt, wenn das Magnetband vom Wickel 6 abgezogen und der Durchmesser des Wickels demzufolge abnimmt; entsprechend bewegt sich auch der rechte Wagen 10 automatisch nach rechts, und zwar in dem Maße, wie der Durchmesser des aufnehmenden Bandwickels zunimmt. Wenn der Motor 170 In der entgegengesetzten Richtung rotiert, wird die Richtung der Seitwärtsbewegung der beiden Wagen umgekehrt, das heißt, beide bewegen »loh nach links.

Die Zeichnungen zeigen darüber hinaus Grenzeehalter 37 und 137, denen die Schrauben 35 wnd 135 zugeordnet sind, die sich in den versetzten Teilen der Querleisten 34 und 134 befinden. Die

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Schrauben 35 und 135 können mit Hilfe der Muttern 36 und 136 arretiert werden. Diese Grenzschalter, deren Einzelheiten-für das Verständnis der Erfindung unwichtig sind, dienen dazu, die Umkehrung der Drehrichtung auszulösen, wenn der Wagen 9 oder nach praktisch vollständigem Abwickeln des Bandes seine Bewegungsgrenze erreicht hat«, Normalerweise, wie z· B. bei Laufwerken für Vielspur-Videobänder, löst der Schalter sowohl die Umkehrung der Motordrehrichtung als auch das vertikale Versetzen des Magnetkopfes 50 auf die nächstfolgende Spur auf dem Band aus. Die Einzelheiten dieser Umkehrvorrichtung fehlen in den Zeichnungen, da sie zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich sind.

Fig. 1 und 2 zeigen, daß das Band zwischen den beiden Andruckzonen von Bandwickeln und Antriebsscheibe durch ein doppelbogenförmiges FUhrungsteil 53 geführt wird, das in der dargestellten Ausführungsform als Luftkammer ausgebildet ist. In diese Kammer wird durch die öffnungen 58 und 59 Druckluft eingeführt (wie dies geschieht,, ist in der Zeichnung nicht dargestellt), die durch vier Schlitze 67 in der dem Magnetband zugewandten Außenfläche 66 die. Kammer wieder verläßt; vgl. Fig. 4 und 5, in denen der ' Einfachheit halber Montageteile nicht eingezeichnet sind. Die Luftkammer 53 ist auf dem Rahmen mit Hilfe von Abstandsstücken 60 und entsprechenden Schrauben 6l, 62 befestigt (siehe Fig. 2). Sie weist zwei Paar Führungsflansche 54, 55 und 56, 57 auf; die dazugehörigen Schrauben sind mit 63 und 64 bezeichnet. Diese Führungsflansche dienen dazu, das Magnetband senkrecht zur Zeichenebene (Fig. 2) auszurichten, damit gewährleistet ist, daß das Band in dieser Richtung sowohl in Bezug auf den Magnetkopf 50 als auch in Bezug auf die beiden Berührungszonen zwischen Band und Antriebsscheibe 2 richtig geführt ist. Wie besonders Fig. 1 zeigt, ist der Magnetkopf 50 auf einer Kopfträgerplatte befestigt, die über eine Grundplatte 52 in geeigneter Weise am Rahmen 1 angebracht ist. Beim Betrieb des Laufwerks wird mit Hilfe der in Fig. 4 gezeigten Schlitze 67 zwischen der dem . Magnetband zugewandten Außenfläche 66 der Luftkammer 53 einerseits und der Rückseite des Magnetbandes andererseits ein Luftfilm erzeugt. Infolgedessen schwebt das Band auf dem so erzeugten Luftkissen, ohne die Fläche 66 der Luftkammer zu berühren.

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Die Wagen des Eandlaufwerks werden Im folgenden an Hand der Pig» 7* 8, 11 und 9, 10 näher beschrieben; in diesen Abbildungen ist nur der rechte Wagen gezeigt.

Das eigentliche Chassis des Wagens besteht aus einem Grundkörper 81 und einem Blockkörper 82„ Auf einer Seite ist der Orundkörper 81 mit gegabelten Armen 83 und 84 versehen, in denen die Rollen 87 und 88 auf Zapfen drehbar gelagert sind. Auf der anderen Seite weist der Grundkörper 81 einen etwa L-förmlgen Arm 86 auf, in dessen gegabeltem Ende 85 die dritte Rolle 90 drehbar gelagert ist. Der dünnere Teile des L-förmigen Arms 86 besitzt genügende Elastizität, um die Rolle 9p während des Betriebes elastisch gegen den ihr zugeordneten Führungsstab 122 (Fig. 2) zu drücken.

Aus Fig· 8 und 11 ist zu ersehen, daß der Blockkörper 82 des Chassis 10 eine Ausnehmung 102 besitzt. Wie im folgenden noch ausführlicher dargelegt wird, ermöglicht es diese Ausnehmung in Verbindung mit der Hohlkehle 103 im unteren Teil des Grundkörpers 81, daß der Bremsbelag 132, der am Bremsarm 1J51 befestigt ist, die Außenfläche der nur in einer Richtung wirkenden Kupplung I97 unter Reibung berührt. In Körper 82 ist ein Einsatz 98 stramm eingepaßt (siehe Fig. 8, 9 und 10), der ebenfalls eine Ausnehmung 102 besitzt, die sich nach dem Zusammenbau des Geräts mit der Ausnehmung 102 im Körper 82 deckt, so daß die Bremse die Außenfläche der Kupplung 197 erreichen kann.

Fig. 10 zeigt die in einer Richtung wirkende Kupplung 197 mit der Nabe 5 sowie anderen Teilen in montiertem Zustand, während Fig. 9 diese Einheit in Teilmontageansicht zeigt. Wie aus diesen Zeichnungen hervorgeht, läuft die Welle 93 auf Kugellagern 95 und 96, die mit ihrem Innenring, ebenfalls mit relativ strammem Sitz, auf der Welle 93 neben den beiden Enden des Einsatzes 98 montiert sind, wobei der Innenring des Kugellagers 95 auf seiner linken Seite (in der Ansicht von FIg₀ 9) am Bund 94 der Welle 93 anliegt. Das gesarate Wellen/Kupplungs-Aggregat wird durch die Schraube 99 zusammengehalten, die in einen mit Innengewinde versehenen Teil des reohten Endes der Welle 93 eingeschraubt wird und die über Federscheiben 100 und gewöhnliche Unterlegscheiben

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101 einen axialen Druck auf die rechte Seite des Innenringes des Kugellagers 96 ausübte Besonders aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß auf diese Weise für die Welle 93 in Bezug auf den Blockkörper 82 am Chassis 10 eine reibungsarme, drehbare Lagerung erreicht wird.

Die Kupplung 197 wird von Welle 93 getragen, und zwar mit geringem Axialspiel in Bezug auf die beiden Lager 95 und 96. Die Kupplung 197 ist eine in nur einer Richtung wirkende Kupplung, d. h. eine Freilaufkupplung; es eignet sich jede bekannte Art dieser Kupplung, z. B. die, die in Fahrradnaben Verwendung findet. In dieser Kupplung wird also die verkeilende Wirkung von Rollen oder Bremskeilen (in der Zeichnung nicht dargestellt) dazu benutzt, um zu gewährleisten, daß die Verbindung mit der Achse 93 nur in einer Drehrichtung zustande kommt, während die Kupplung in der anderen Richtung frei läuft. Die Richtung, in der die Kupplungen 97* 197 sperren, wird von den mit "Lock" bezeichneten Pfeilen angezeigt (Fig. 2).

An ihrem oberen Ende trägt die Welle 93 die sich mitdrehende Nabe 5 (siehe Fig. 2 oder 8). In den Zeichnungen ist vorausgesetzt, daß die Nabe 4 bzw. 5 fest mit dem oberen Ende 9I bzw. 92 der entsprechenden Welle verbunden ist. Dies ist eine mögliche Ausführung für eine der beiden Seiten des Laufwerkes. Der Grund dafür liegt darin, daß in einem Laufwerk z. B. für Vielspur-Videoband mit einer geraden Anzahl von Spuren, z. B. 28, das Band nach allen Umkehrungen bei der Aufnahme oder Wiedergabe wieder auf der ursprünglichen Seite angelangt ist. Bei einem solchen Verwendungszweck braucht man daher nur auf einer Seite des Laufwerks Mittel vorzusehen, die das Aufsetzen und Abnehmen der Nabe erleichtern. In Fig. 8 z. B. ist schematisoh in gestrichelten Linien eine Keilverbindung 190 gezeigt, mit der die Nabe 5 lösbar mit dem oberen Ende 92 der Welle 93 verbunden ist. Die lösbare Verbindung von Nabe und Welle läßt sich Jedoch auch mit anderen geeigneten Mitteln erreichen.

Fig. 6 zeigt die von rechts gesehene Unterseite des Rahmens 1. Der Antriebsmotor I70 ist mit Schrauben 171 am Rahmen befestigt. Darüber hinaus zeigt die Zeichnung das Zusammenwirken der Rollen

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des Wagens 10 mit den an Vorder- bzw. Rückseite des Rahmens befestigten Führungsstäben 121 und 122. Fig. 6 zeigt auch die Einzelheiten der Bremsvorrichtung 129 und ihre Lage in Bezug auf den Wagen 10.

Wie zu sehen ist, umfaßt die Bremsvorrichtung einen etwa L-förmlgen Hebel IJO, der mit der Schraube 142 drehbar am Rahmen befestigt ist. Das freie Ende des Hebels 1350 wird im Uhrzeigersinn elastisch vorgespannt, und zwar mit Hilfe der Feder 144, die mit einem Ende am Stift 143, der aus dem rechten Ende des Hebels 130 herausragt, und mit dem anderen Ende an dem am Rahmen 1 angebrachten Stift 145 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Lage des Stiftes 145 in Bezug auf den Rahmen 1 variabel; z. B. kann man im Rahmen 1 oder in einer am Rahmen angebrachten Konsole (in der Zeichnung nicht dargestellt) eine Reihe von in Längsrichtung aufeinander folgenden Bohrungen oder einen Längsschlitz vorsehen, wodurch es möglich ist, die Spannung der Feder 144 zu verändern.

Der kürzere Schenkel des L-förmigen Hebels IJO hat eine aufwärts gerichtete Verlängerung, an der, z. B. mit Schrauben 133, ein Bremsarm I31 befestigt ist, der einen Reibungsbelag 132, z. B. aus Filz, trägt. Die Teile I30 bis 133 und 143 bis 145 des rechten Bremsmeohanismus 129 entsprechen den Teilen 30 bis 33 und 43 bis 45 der in Fig. 1 gezeigten linken Bremsvorrichtung. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, wirken Bremsbeläge 32 und I32 auf die entsprechenden Freilaufkupplungen 97 und I97 ein; die Sperrrichtung der Kupplungen in Bezug auf die Ihnen zugeordnete Welle ist nun so, daß eine Bremswirkung nur auf der jeweils abgebenden Seite - in Fig. 2 ist dies gerade die linke Seite - erfolgt, während die Kupplung auf der anderen Seite in Bezug auf ihre Welle frei läuft, da diese Welle sich in entgegengesetzter Richtung dreht.

Fig. 12 und 13 zeigen eine andere Möglichkeit, ©inen reibungsarmen Lauf der Wagen in ihren Führungen am Rahmen 1 zu gewährleisten. In Fig. 13 ist mit 110 der Gnmdkörper und mit 111 der vorspringende Teil dieses modifizierten Chassis gekennzeichnet. In dieser geänderten Konstruktion ist 112 die Aus-

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nehmung und 113 die Nut, die es der zugehörigen Bremseinrichtung ermöglichen, auf die entsprechende Freilaufkupplung einzuwirken (weder Bremseinrichtung noch Kupplung ist hier dargestellt). Die Kupplung wird in das Chassis in der oben bereits beschriebenen Weise eingebaut. Im vorliegenden Fall treten 'kerbenförmige, fest mit dem Rahmen verbundene FUhrungsnuten an die Stelle der z. B. in Fig. 7 gezeigten Rollen 87, 88 und 90.

Fig. 13 zeigt die rechte vordere Führungsschiene l8O mit den eine Nut bildenden Führungsflachen l8l. Die Schiene ist am Rahmen 1 mittels einer Klemmleiste 14^! befestigt, die im wesentlichen der in Fig. 1, 2 und 6 gezeigten Klemmleiste 14 entspricht. Die Führungsflächen 114 auf der einen Seite und die Führungsflachen l8l auf der anderen bilden Laufbahnen für eine Reihe von Kugeln, die in einem Käfig 182 aus einer dünnen Platte liegen. Auf der Rückseite des Gerätes befindet sich eine weitere, eine Nut tragende Führungsschiene, die der Schiene entspricht und die der Führungsschiene 115 zugeordnet ist. In Fig. 12 und 13 ist zwar nur der rechte Wagen dargestellt, doch versteht es sich, daß der linke Wagen in entsprechender Weise gelagert sein kann.

Bei der oben beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Konstruktion der Bremsvorrichtung wird das auf die äußere zylindrische Fläche der Freilaufkupplung - angenommen, daß die linke Seite des Gerätes gerade die Abwiokelseite ist - und damit auf den abgebenden Wickel ausgeübte Bremsmoment automatisch in dem Maße verringert, wie sich während des Betriebs der Durchmesser des abgebenden Wickels verringert und die Welle des Wickels sich entsprechend nach rechts auf die Antriebsscheibe hin bewegt. Insbesondere ist die Bremsvorrichtung so konstruiert, daß das Bremsmoment im wesentlichen direkt proportional zur Verringerung des Abstandes zwischen dem Umfang der Antriebsscheibe und der Achse des abgebenden Bandwickels abnimmt. In Fig. 3 sind die verschiedenen Teile der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung für die beiden äußersten Positionen der Achse des abgebenden Bandwickels schematisoh dargestellt. Die in dieser Zeichnung verwendeten Bezugsziffern sind dieselben, die für die

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entsprechenden Teile in den anderen Zeichnung verwendet werden; in Fig. 3 sind sie jedoch mit einem hochgesetzten Strich versehen worden.

Wie nun an Hand von Fig. 3 zu erläutern ist, kann man nachweisen, daß, wenn die Bremsvorrichtung in Übereinstimmung mit der oben erwähnten proportionalen Beziehung konstruiert ist, die Spannung des Bandabschnittes zwischen den beiden oben erwähnten Andruckzonen, d. h. des Abschnittes, in dem das Band dem Magnetkopf 50 zugeordnet ist, im wesentlichen konstant bleibt.

Eine theoretische Analyse zeigt, daß, wenn die Bandspannung wie im vorliegenden Falle - durch eine auf den Abwickelsatelliten wirkende Bremse erzeugt wird, diese Bandspannung oder Bandkraft F. durch die Gleichung

definiert wird. In dieser Gleichung bedeuten:

Fj. die Spannung des vorerwähnten Bandabschnittes, Fj. die Bandspannung In der äußeren Windung des abgebenden

¹ Wickels,

F^. die Bandspannung in der äußeren Windung des aufnehmenden

² Wickels,

d einen Paktor, der in den durchgeführten Experimenten zufällig den Wert 0,3 hatte,

^TBr ^das Bremsmoment um die Achse des abgebenden Bandwickels und

R - wie in Fig. 3 angegeben - den sich ändernden Radius des Bandwickels·

Die erwähnte Analyse und die erwähnten Experimente haben gezeigt, daß im erfindungsgemäßen Gerät Fx. und F₊. nahezu gleich

^τ1 ^Ό2 sind, so daß sich Gleichung (1) auf die Gleichung

verkUrzen läßt.

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Nun sei

L der konstante Abstand zwischen Bremsdrehzapfen 42* und

dem Umfang der Antriebsscheibe 2¹ , R, der Radius der Kupplung,

/u der Reibungskoeffizient des Bremsbelags 32', T das durch die Feder 44' um den Drehpunkt 42' ausgeübte

Drehmoment und

P_B die sich ändernde radiale Bremskraft, die zwischen Brems belag 32' und der Außenfläche der Kupplung 97* wirkt.

Dann ist

^Ts
^FBr ^Ä

^TBr - ^PBr 7^U * ^Rd "
Durch Einsetzen von (4) in (2) erhält man:

^Ft -

t - 2R - 2R(L-R)

Aus Gleichung (4) ist ersichtlich, daß, wenn der Bremshebel an einem Punkt 42' drehbar gelagert ist, der außerhalb des Bewegungsbereichs der Achse des betreffenden Wagens liegt, wie dies in den Zeichnungen, besonders Fig. 3* dargestellt ist, das auf den abgebenden Bandwickel ausgeübte Bremsmoment indirekt proportional zum Unterschied zwischen dem Abstand des Drehpunktes 42' vom Umfang der Antriebsscheibe 2 einerseits und dem Abstand R der Wagenachse vom Umfang der Antriebsscheibe andererseits. Eine Prüfung der Gleichung (5) zeigt ferner, daß man die Bandspannung F₁. im wesentlichen konstant halten kann,

RR wenn der im Nenner der Gleichung erscheinende Ausdruck (ΐ) im wesentlichen konstant gehalten wird. Aus Fig. 3A, in der dieser Ausdruck als Funktion von ^ dargestellt ist, ist zu ersehen, daß der Wert dieses Ausdrucks in der Nähe der Mitte der symmetrischen Kurve sich nur geringfügig ändert. Demzufolge läßt sich die obige Forderung nach möglichster Konstanz er-

R 1

füllen, wenn man £ gleich oder fast gleich -| macht oder, anders ausgedrückt, wenn der durchschnittliche Abstand der Wagenachse vom Umfang der Antriebsscheibe, also max * min ,

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so bemessen wird, daß er etwa gleich -^ ist. Kurz gesagtϊ die Bandspannung P_t bleibt im wesentlichen konstant, wenn der Abstand zwischen Bremsarm-Drehpunkt und Antriebsscheibenumfang so gewählt wird, daß dieser Abstand mit der Hälfte des Verschiebungsbereiches der Wagenachse etwa übereinstimmte Darüber hinaus wird auf Grund der Bremswirkung auf den Abwickelsatelliten eine Schleife, die sich auf dem abgebenden Wickel, besonders in seiner äußersten Windung, gebildet haben mag, automatisch durch Straffung beseitigt.

Aus der obigen Beschreibung geht ferner hervor, daß auf Grund der Bremswirkung auf der Abwickelseite in Verbindung mit dem an den Andruckzonen zwischen Bandwickeln und Antriebsscheibe möglichen Schlupf Mittel zur Erzeugung unterschiedlicher Andruckkräfte In diesen Zonen unnötig sind: die Andruckkräfte oder radial wirkenden Kräfte, die hier mit Hilfe der gewöhnlichen Spiralfedern 23* 24 erzeugt werden, sind praktisch gleich groß« Im einzelnen werden diese Andruckkräfte so gewählt, daß sie gering genug sind, um den geforderten Schlupf zu ermöglichen, jedoch groß genug sind, um einen zuverlässigen und stoßfrei gleichmäßigen Antrieb der beiden Bandwickel durch die Antriebsscheibe zu gewährleisten.

Wie eingangs schon gesagt wurde, ermöglicht die Erfindung den direkten Antrieb der Bandwickel mit der Umfangsfläche der Antriebsscheibe, ohne daß diese eine Schicht aus elastischem Material tragen müßte. Jedoch kann man eine sehr dünne Schicht (etwa 0,025 bis 0,5 mm) eines solchen Materials auf die Antriebsscheibe aufbringen, wenn man auf diese Weise den Geräuschpegel auf ein Minimum reduzieren will. Völlig befriedigende Resultate wurden zum Beispiel erzielt mit einer Messing-Antriebsscheibe (Durchmesser 77*775 mm), die mit einer elastischen, 0,025 mm dicken Schicht aus Lubeco 50 (Herstellers Lubeco Inc., Compton, CaI.) versehen war, und mit einer Aluminium-Antriebsscheibe (Durchmesser 76,2 mm), die mit einer 0,125 oder 0,5 mm dicken Schicht aus Dow Silastic Silicongummi (Nr. 45O6/u -60-70 Durotaeter Shore "A") versehen war. In allen drei Fällen wurde Graphit von Hand aufgebracht.

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Die Art und Weise, wie die beiden Wagen mit der Möglichkeit gleitenden seitlichen Versetzens, wie besonders in den' Pig. I, 2, 6 bis 8 und 11 gezeigt, eingebaut sind, ist einfach, statisch richtig und praktisch frei von Reibung: mit Hilfe der drei Rollen ist der Eingriff zwischen diesen und den zugeordneten Führungsstäben an drei Punkten gegeben, und da der Arm 86, Fig. 7 und 11, Federwirkung besitzt, sind keine besonderen elastischen Mittel erforderlich, um diesen Eingriff zu gewährleisten. Diese Anordnung ergibt ein reibungsarmes Ansprechen der Wagen auf die Zunahme des Durchmessers des aufnehmenden Wickels und die Abnahme des Durchmessers des abgebenden Wickels beim Betrieb des Gerätes; sie ermöglicht auch, daß die Wagen leicht und augenblicklich auf unrunden Lauf der Bandwickel reagieren. Dies gilt entsprechend auch für die in Fig. 12 und 13 gezeigte modifizierte Ausführung.

Wie bereits erwähnt, hat ein Vergleich zwischen einem bekannten Laufwerk, das nach dem Prinzip unterschiedlicher Andruckkräfte arbeitet, und dem erfindungsgemäßen Laufwerk gezeigt, daß im letzteren die periodischen, auf unrunden Lauf zurückzuführenden Schwankungen der Bandspannung um den Faktor 30 bis 50 gesenkt wurden. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß bei Verwendung einer Antriebsscheibe ohne Gummibelag oder nur mit einem sehr dünnen Gummibelag der Frequenzgang eines Servosystems - bei einem Videobandgerät - verbessert wird und die Resonanzmaxima, wie sie in bekannten Systemen bei 100 bis 200 Hertz auftreten, beseitigt werden.

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Claims

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Patentansprüche

Magnetbandlaufwerk nach dem Kontaktwickelprinzip, im wesentlichen bestehend aus einem Rahmen, einem Band abgebenden und einem Band aufnehmenden Bandwickel sowie zumindest einem kreisförmigen rotierenden Antriebsorgan für den gleichzeitigen Antrieb beider Wickel durch Kontaktdruck am jeweiligen Umfang der Wickel, wobei Antriebsorgan und Wickel auf drehbaren Wellen gelagert und die Wellen der Wickel gegenüber der ortsfesten Welle des Antriebsorgans bewegbar angeordnet sind, so daß während des Bandtransportes eine Abstandsänderung zwischen dem Antriebsorgan und den Wickeln erfolgt und Einrichtungen zur Erzeugung von Druckkräften an den Kontaktstellen zwischen dem Antriebsorgan und den Wickeln und einer Bandspannung des Bandabschnitts zwischen den Kontaktstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckkräfte an beiden Kontaktstellen im wesentlichen dieselbe Größe besitzen und zur Erzeugung der Bändspannung eine Bremsvorrichtung vorgesehen 1st, die so ausgebildet und angeordnet ist, daß der jeweils Band abgebende Wickel gebremst wird, wobei das ausgeübte Bremsmoment mit abnehmendem Abstand zwischen dem'Band abgebendem Wickel und dem Antriebsorgan verringert wird.
2. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Umfangsfläche des zumindest einen Antriebsorgans eine im wesentlichen nicht elastische Materialschicht vorgesehen ist.
3. Laufwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der umfangsfläche des zumindest einen Antriebsorgans eine elastische Materialschicht mit einer, einen gleichmäßigen ruckfreien Antrieb der Wiokel gewährleistenden Dicke vorgesehen ist, wobei die Dicke gering genug 1st, daß ein geeigneter Schlupf zwischen der Materialschicht und dem Band an beiden Kontaktstellen ausgebildet ist, zur Erzeugung der Bandspannung für den Bandabschnitt zwischen den Kontaktstellen durch die Bremsvorrichtung.
4. Laufwerk nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die

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elastische Materialschicht eine Dicke etwa im Bereich von 0,025 bis 0,5 mm besitzt.
5. Laufwerk nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Je einen der Wickel tragenden drehbaren Wellen auf je einem Wagen angeordnet ist, der in Richtung zum oder in Richtung fort vom Antriebsorgan bewegbar gelagert ist und daß die Einrichtungen zur Erzeugung von im wesentlichen gleichgroßen Druckkräften an den Kontaktstellen zwischen dem Antriebsorgan an den Kontaktzonen zwischen dem Antriebsorgan und den Wickeln und zum gleichzeitigen Antrieb beider Wickel mit den Wagen verbunden sind und daß mittels der Einrichtungen der während des Bandtransports der Wagen mit dem Band abgebenden Wickel und der Wagen mit dem Band aufnehmenden Wickel zum Antriebsorgan hin bzw. von demselben fort bewegt wird, und daß Je eine Bremsvorrichtung für jede der beiden die Wickel tragenden Wellen vorgesehen ist und jede Bremsvorrichtung mit der zugehörigen Welle über eine Einrichtung gekoppelt ist, mittels der je nach der jeweiligen Drehrichtung des zugehörigen Wickels nur auf die Welle des Jeweils Band abgebenden Wickels ein Bremsmoment ausgeübt wird.
6. Laufwerk nach Anspruch 5# dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtungen am Rahmen angebracht sind.
7. Laufwerk nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen jeder Bremsvorrichtung und der zugehörigen Welle angeordnete Einrichtung aus einer nur in einer Drehrichtung der Welle wirksamen Kupplung besteht₀
8. Laufwerk nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung derartig ausgebildet und angeordnet ist, daß das auf den Band abgebenden Wickel ausgeübte Bremsmoment sich in dem Maße verringert, wie der Abstand zwischen dem Antriebsorgan und der Welle des Band abgebenden Wickels während des Bandtransportes abnimmt.

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9. Laufwerk nach Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung einen Bremsarm enthält, der einerseits am Rahmen drehbar gelagert ist und der andererseits federnd gegen die äußere zylindrische Fläche der zugeordneten Kupplung zur Erzeugung einer Reibkraft angedrückt ist.
10. Laufwerk nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsarm an einem Drehpunkt außerhalb des Bewegungsbereichs der Welle des zugehörigen Wagens drehbar gelagert ist, so daß das auf den Band abgebenden Wickel ausgeübte Bremsmoment indirekt proportional zum Differenzabstand zwischen dem Drehpunktabstand vom Umfang des Antriebsorgans und dem Abstand der Welle des zugehörigen Wagens vom Umfang des Antriebsorgans ist«
11. Laufwerk nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Drehpunktes des Bremsarmes vom Umfang des Antriebsorgans so gewählt ist, daß das Bremsmoment sich im wesentlichen direkt proportional zum Abstand der Welle des Wagens vom Umfang des Antriebsorgans ändert.
12. Laufwerk nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Drehpunktes des Bremsarms vom Umfang des Antriebsorgans so gewählt ist, daß er etwa der Hälfte des Bewegungsbereiches der Welle des Wagens entspricht.
13. Laufwerk nach den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bremsarm Einstellmittel zur Einstellung der Andruckkraft des Bremsarmes gegen die zylindrische Fläche der Kupplung zugeordnet sind.
14. Laufwerk nach den Ansprüchen 7 bis 9 und einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung in einem Blockkörper am Wagen drehbar gelagert ist und der Bremsarm der !zugeordneten Bremsvorrichtung in eine Ausnehmung im Blookkörper eingreift und federnd an den Zylinderurafang der Kupplung ständig angedrückt ist.

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15· Laufwerk nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß zu einer reibungsarmen Bewegung jedes der beiden Wagen zum Antriebsorgan hin und davon fort an einander gegenüberliegenden Seiten des Rahmens zwei Führungen angebracht sind und jeder Wagen auf einer Seite zwei im Abstand voneinander angeordnete, um feste Lager drehbare Rollen trägt, die längs einer der Führungen laufen, und auf der anderen Seite eine dritte drehbar gelagerte Rolle trägt, die längs der anderen Führung unter elastischem Andruck läuft.
16. Laufwerk nach Anspruch 15* dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen als zylindrische Stäbe ausgebildet sind.
17· Laufwerk nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die■ Führungen als im Querschnitt winkelförmige Nuten ausgebildet sind, die in die gegenüberliegenden Seitenflächen des Rahmens eingeschnitten sind und die V-förmig wirksame Kugellager aufweisen.
18. Laufwerk nach Ansprüchen 5 und I5. ·

Zelchn. BASF Aktiengesellschaft

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