DE2436008C2

DE2436008C2 - Magnetbandlaufwerk nach dem Kontaktwickelprinzip

Info

Publication number: DE2436008C2
Application number: DE2436008A
Authority: DE
Inventors: Leonhard Mission Viejo Calif. Bleininger; Robert L. Laguna Hills Calif. Gertz; Gerhard Dipl.-Ing. Dr. 6700 Ludwigshafen Rotter
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1973-08-16
Filing date: 1974-07-26
Publication date: 1983-09-01
Also published as: NL7410850A; GB1473128A; ATA666574A; JPS5072608A; SE395785B; CA1021308A; FR2246014B1; CH581882A5; DE2436008A1; US3921933A; BE818927A; SE7410226L; JPS5223251B2; AT351786B; IT1018855B; FR2246014A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Magnetbandlaufwerk nach dem Koniaktwickelprinzip, im wesentlichen bestehend aus einem Rahmen, einem Band abgebenden und einem Band aufnehmenden Bandwikkel sowie zumindest einem 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 g3genüber der ortsfesten Welle des Antriebsorgans bewegbar angeordnet sind, so daß während des Bandtransportes eine Abstandsänderung zwischen dem Antriebsorgan und den Wickeln erfolgt, und aus Federeinrichtungen zur Erzeugung von etwa gleichgroßen Druckkräften an den Kontaktstellen zwischen dem Antriebsorgan und den Wickeln und aus einer jeweils auf den Band abgebenden Bandwickel wirkende Bremsvorrichtung zur Erzeugung einer Bandspannung im ßandabschnitt zwischen den Kontaktstellen.

Mit der US 33 70 803 ist ein derartiges Laufwerk grundsätzlich bekannt; die beiden Bandwickel sind dort relativ zur Antriebsscheibe verschiebbar gelagert und mittels eines elastischen Belags am Umfang der Antriebsscheibe gleichzeitig anireibbar. Der Bandzug wird dabei durch unterschiedliche Andruckkräfte zwischen den Bandwickeln und der Antriebsscheibe erzeugt, wobei die Verformungen des Umfangsbelags infolge des elastischen Masseflusses unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten bewirken, durch die der Bandwickel auf der Aufwickelseite schneller als derjenige auf der Abwickelseite angetrieben wird.

In Weiterentwicklung dieses Laufwerks ist es aus der US 36 38 880 bekannt, in jeden Bandwickel eine eigene Bremseinrichtung einzubeziehen, um einen zusätzlichen Beitrag zum Bandzug zu erzeugen, indem der jeweils abwickelnde Bandwickel stärker gebremst wird als der aufwickelnde. Diese körperliche Zuordnung einer Bremseinrichtung zu jedem Bandwickel ist herstellungsmäßig aufwendig und unwirtschaftlich. Bei unterschiedlichen Bandlängen auf dem Bandwickel sind auch unterschiedliche Bremseinrichtungen erforderlich, um eine gewünschte Bremscharakteristik erzeugen zu können. Dieses bekannte Laufwerk kommt ebenfalls ohne den elastischen Umfangsbelag an der Antriebsscheibe nicht aus.

Es wurde festgestellt, daß der elastische Umfangsbelag und die Nutzung des Effekts seiner unterschiedlichen Verformung zur Bandzugserzeugung erhebliche Nachteile hat.

In einem solchen bekannten Magnetbandlaufwerk, das auf diesem Prinzip beruht, werden Bandschleifen, besonders solche, die sich zwischen detn abgehenden 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 Zeit 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 Fall 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 zwischen der Antriebsscheibe und den Satelliten. Die Erzeugung einer jeweils 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 Andruckkraft 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.

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 ■ >;schlossen, wobei die auf dem Videoband aufgenornmeiic 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 Umfang 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 Zi)O Hertz Resonanz und eine Zunahme der Flutter-Schwankungen aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bandlaufwerk der eingangs beschriebenen Art bereitzustellen, das die Nachteile der bekannten Laufwerke nicht aufv/eist und das einfacher konstruiert und leicht herstellbar ist bei Verbesserung des Bandlaufs und einer Erhöhung der Zuverlässigkeit der Transportfunktion des Laufwerks.

Diese Aufgabe, wird mit einem Magnetbandlaufwerk der vorausgesetzten Gattung gelöst, das nach der Erfindung gemäß dem Kennzeichen des Al ausgebildet ist.

Das erfindungsgemäße Bandlaufwerk basiert nichi auf dem oben e.-wähnten Effekt der unterschiedlichen Verformung, sondern enthält ein Antriebsorgan mit im wesentlichen unelastischen Umfang und eine Bremsvorrichtung, die nuf den jeweils begremsten Bandwickel ein Drehmoment ausübt, das mit abnehmendem Abstand zum Antriebsorgan verringert wird, Die Andruckkräfte zwischen Antriebsorgan und Bandwickel, di; dabei auf der Abwickel- und Aufwickelseite von im wesentlichen gleicher Größe sind, sind groß genug, um einen zuverlässigen, stoßfreien und gleichmäßigen Antrieb der Bandwickel durch das Antriebsorgan zu gewährleisten: andererseits sind sie klein genug, um einen

gewissen Schlupf oder eine Kriechdehming (creep) des Bandes zwischen den beiden Kontakt/.oncn zuzulassen, so daß die Bremsvorrichtung nicht nur die Bildung der oben beschriebenen Schleifen verhindert, sondern auch den Bandabschnitt z.wischen den beiden Kontakt/.oncn unter Spannung hält.

Das Laufwerk nach der Erfindung gestattet es. auf den elastischen Belag des Antriebsorgans 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 am Umfang des Antriebsorgans eine sehr dünne Schicht eines solchen Materials vorsehen, um das beim Antrieb der beiden Bandwickel durch das Antriebsorgan entstehende Geräusch auf ein Minimum zu reduzieren. Die Stärke dieser Schicht, die etwa 0,025 bis 0.S mm betragen kann, wird jedoch lediglich durch die Forderung nach genügendem Schlupf und/oder Kriechdehming (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.

Die Bremsvorrichtung ist am Rahmen des Bandlaufwerks angebracht und so konstruiert, daß das auf den Bandwickel oder Satelliten auf der Abwickelseite ausgeübte Bremsmoment automatisch in dem Maße verringert wird, wie sich der Abwickelsatellit infolge der Verkleinerung des Bandwickels zum Antriebsorgan hinbewegt. Vorteilhaft ist die Bremsvorrichtung so konstruiert, daß das ausgeübte Drehmoment während des Abwickelvorgangs im wesentlichen direkt proportional zur Veringerung des Abstandes zwischen der Achse des Abwickelsatelliten und dem Umfang de? Antriebsorgans abnimmt. Auf diese Weise wird die Spannung des Bandabschnittes zwischen den beiden Andruckzonen praktisch konstant gehalten, und zwar unabhängig vom 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 wie möglich zu halten.

Weiterbildungen des Magnetbandlaufwerks nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis !4 gekennzeichnet.

Vorteilhafte Ausführungibeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

In den Zeichnungen iit dargestellt in
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Oberteils eines erfindungsgernäßen Bandlaufwerks, gesehen von links vom:

Fig.2 eine Draufsicht des in Fig. 1 gezeigten Laufwerks:

F i g. 3 eine Schemaskizze, aus der hervorgeht, wie sich der wirksame Bremsarm automatisch mit dem Abstand des Bandwickels von der Antriebsscheibe ändert:

F i g. 3A ein Kurvendiagramm zur Ergänzung der Skizze in F i g. 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;

F i g. 5 einen Querschnitt durch die Führungsschiene entlang der I.itiie HBm Fig. 4:

F i g. b eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Bandlaufwerks von rechts unten:

F i g. 7 eine Draufsicht des rechten Bandwickelwagens in F i g. 2;

F i g. 8 ist ein Teilquerschnitt des Bandwickelwagens, gesehen in der Richtung der Pfeile C'in F i g. 7;

F i g. 9 zeigt die in einer Richtung wirkende Kupplung mit ihrer Nabe, Achse und anderen Teilen in einer E.xplosivdarstellung;

Fig. 10 zeigt dieselbe Kupplung in montiertem Zustand:

F i g. 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 (rig. ! i) zusammenwirken, und eines Kugellagers, das in Verbindung mit diesen Führungsschienen verwendet wird.

In den Fig. 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 Welle 3 drehbar gelagert, die durch den reversiblen Motor 170, F i g. 6. angeti.vjijen wird. Wie besonders in F i g. 1 und auch in F i g. 8 gezeigt ist, sind die beiden Wagen 9 und 10 relativ zum Rahmen 1 und insbesondere in Richtung zum Antriebsorgan, hier zur Antriebsscheibe 2. beweglich gelagert. Wagen 9 befindet sich auf der linken und Wagen 10 auf der rechten Seite des in F i g. 2 gezeigten Gerätes; sie entsprechen sich spiegelbildlich. Wie weiter unten noch ausführlich erlinnert wird, besitz; 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 beicK ; Rollen 87 und 88 am rechten Wagen laufen auf dem entsprechenden Führungsstab 121. Wie aus F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, ist der Stab 21 mittels einer Klemmleiste 13 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 Führungsstäben 22 und 122. Diese etwas kürzeren Stäbe sind am Rahmen 1 mittels ebenfalls kürzeren Klemmleisten 17 und 18 und den Schrauben 19 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 F i g. 1 und 2 zu 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 ?ur Feder 23 auf der Rückseite des Laufwerkes verläuft A~b den Zeichnungen geht hervor, daß die Spannung der Spiralfeder 23 durch die Muttern 25 und 26 und die Spannung der Spiralfeder 24 mit Kufe 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 F.nde 91 in F i g. I zu sehen ist. und die mit einer sich mitdrehenden Nabe 4 versehen ist. F'ntsprechend ist im Wagen 10 auf dir 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 F i g. 8, /eigen, sind Ober- und Unterseite der Nab, j um Umfang nach innen kegelstumpfförmig abgeschrägt; die eigentliche Umfangsflächc jeder Nabe ist jedoch von exakter zylindrischer Form.

Die Zeichnungen stellen den Fall car. dall 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 abgehende Nabe und Nabe 5 als aufnehmende Nabe. Überdies wird in den Zeichnungen angenom ii'-·· Haß der größte Teil des Bandes von Nabe 4 ben . s u.i. wickelt worden ist .*w*A And An* «k^nUn^n D_n„,l...;„l.™i I .. f~ I „~A«.-.- .*« ..ίηηη KIIU UUI^ Ul-I ULZgI-LrV-IfUl. UUIIUnKM.1 IIIIUIgLUbJJVII t-llll.ll 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 dc:> 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 dam;. 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 -.uiomatisch 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 Seitwärtsbewegiing der beiden Wagen umgekehrt, das heißt, beide bewegen sich nach links.

Die Zeichnungen zeigen darüber hinaus Grenzschalter 37 und 137, denen die Schrauben 35 und 135 zugeordnet sind, die sich in den versetzten Teilen der Querleisten 34 und 134 befinden. Die 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 10 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.

F i g. 1 und 2 zeigen, daß das Band zwischen den beiden Andruckzonen von Bandwickeln und Antriebsscheibe durch ein doppelbogenförmiges Führungsteil 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 wiede. verlaßt; vgl. Fig.4 und 5, in denen der Einfachheit halber Montageteile nicht eingezeichnet sind. Die l.uftkammer 53 ist auf dem Rahmen mit Hilfe von Abstandsstücken 60 und entsprechenden Schrauben 61, 62 befestigt (siehe F i g. 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 Zcii/hencbcnc (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 Berührungs/onen zwischen Band und Antriebsscheibe 2 richtig geführt ist. Wie besonders ί· i j;. I zeigt, ist der Magnetkopf 50 auf einer Kopfträgcrplatte 51 befestigt, die über eine Grundplatte 52 in geeigneter Weise am Rahmen 1 angebracht ist. Beim Betrieb des Laufwerks wird mit Hilfe der in F i g. 4 gezeigten Schlitze 67 zwischen der dem Magnetband zugewandter. Außenfläche 66 der Luftkarnmcr 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.

Die Wagen des Bandlaufwerks werden im folgenden an Hand der F i g. 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 Grundkörper 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-förmigen Arm 86 auf, in dessen gegabeltem Ende 85 die dritte Rolle 90 drehbar gelagert ist. Der dünnere Teil des L-förmigen Arms 86 besitzt genügende Elastizität, um die Rolle 90 während des Betriebes elastisch gegen den ihr zugeordneten Führungsstab 122 (F i g. 2) zu drücken.

Aus F i g. 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 131 befestigt ist. die Außenfläche der nur in einer Richtung wirkenden Kupplung 197 unter Reibung berührt. In Körper 82 ist ein Einsatz 98 stramm eingepaßt (siehe F i g. 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 F i g. 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 Fig.9) am Bund 94 der Welle 93 anliegt Das gesamte Wellen/Kupplungs-Aggregat wird durch die Schraube 99 zusammengehalten, die in einen mit Innengewinde versehenen Teil des rechten Endes der Welle 93 eingeschraubt wird und die über Federscheiben 100 und gewöhnliche Unterlegscheiben 101 einen axialen Druck auf die rechte Seite des Innenringes des Kugellagers % ausübt Besonders aus

F i g. 8 ist ersichtlich, daß auf diese Weise fiir 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 (F i g. 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 91 bzw. 92 der entsprechenden Welle verbunden ist. Dies ist eine mögliche Ausführung für eine der beiden Seiten des Laufwerks. 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 eine Seite des Laufwerks Mittel vorzusehen, die das Aufsetzen und Abnehmen der Nabe erleichtern. In F i g. 8 z. B. ist schematisch 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.

F i g. 6 zeigt die von rechts gesehene Unterseite des Rahmens 1. Der Antriebsmotor 170 ist mit Schrauben 171 am Rahmen befestigt. Darüber hinaus zeigt die Zeichnung das Zusammenwirken der Rollen des Wagens 10 mit den an Vorder- bzw. Rückseite des Rahmens befestigten Führungsstäben 121 und 122. F i g. 6 zeigt auch dlf Einzelheiten der Bremsvorrichtung 129 und ihre Lage in Bezug auf den Wagen 10.

Wie zu sehen ist, umfaßt die Bremsvorrichtung einen etwa L-förmigen Hebel 130, der mit der Schraube 142 drehbar am Rahmen 1 befestigt ist. Das freie Ende des Hebels 130 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 130 hat eine aufwärts gerichtete Verlängerung, an der, z. B. mit Schrauben 133, ein Bremsarm 131 befestigt ist, der einen Reibungsbelag 132, z. B. aus Filz, trägt Die Teile 130 bis 133 und 143 bis 145 des rechten Bremsmechanismus 129 entsprechen den Teilen 30 bis 33 und 43 bis 45 der in F i g. 1 gezeigten linken Bremsvorrichtung. Wie avr F i g. 2 hervorgeht, wirken Bremsbeläge32 und 132 auf die entsprechenden Freilaufkupplungen 97 und 197 ein;

die Spcrrichlung der Kupplungen in Bezug auf die ihnen zugeordnete Welle ist nun so, daß eine Bremswirkung nur auf der jeweils abgebunden Seite — in F i g. 2 ist dies gerade die linke Seite — erfolgt, wahrend 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, einen reibungsarmen Lauf der Wagen in ihren Führungen am Rahmen 1 zu gcwährlcislen. In Fig. 13 ist mit 110 der Grundkörper und mit 111 der vorspringende Teil dieses modifizierten Chassis gekennzeichnet. In dieser geänderten Konstruktion ist 112 die Ausnehmung und 113 die Nut, die es der zugehörigen Bremseinrichtung ermöglichen, auf die entsprechende Freilaufkupplung einzuwirken (weder Bremsvorrichtung 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 Führungsnuten an die Stelle der z. B. in F i g. 7 gezeigten Rollen 87,88 und 90.

Fig. 13 zeigt die rechte vordere Führungsschiene 180 mit den eine Nut bildenden Führutigsflächen 181. Die Schiene ist am Rahmen 1 mittels einer Klemmleiste 14' befestigt, die im wesentlichen der in Fig. I, 2 und 6 gezeigten Klemmleiste !14 entspricht. Die Führungsflächen 114 auf der einen Seite und die Führungsflächen 181 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 180 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 Abwickelseite ist — und damit auf den abgebenden Wickel ausgeübte Drehmoment 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 Drehmoment 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 schematisch dargestellt. Die in dieser Zeichnung verwendeten Bezugsziffern sind dieselben, die für die entsprechenden Teile in den anderen Zeichnungen verwendet werden; in F i g. 3 sind sie jedoch mit einem hochgesetzten Strich versehen worden.

Wie nun an Hand von F i g. 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

pg — wie im vorliegenden Falle — durch eint auf den Abwickelsatelliten wirkende Bremse erzeugt wird, diese Bandspannung oder Bandkraft F, durch die Gleichung

definiert wird. In dieser Gleichung bedeuten:

Fi die Spannung des vorerwähnten Bandabschnittes.

F_n die Bandspannung in der äußeren Windung des abgebenden Wickels.

Fi, die Bandspannung in der äußeren Windung des aufnehmenden Wickels, : ■

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

Tar das Bremsmomeni um die Achse des abgebenden Bandwickels und

R — wie in F i g. 3 angegeben — den sich ändernden :·· Radius c'es Bandwickels.

Die erwähnte Analyse und die erwähnten Experimente haben gezeigt, daß im erfindungsgemäßen Gerät F₁, und Fi, nahezu gleich sind, so daß sich Gleichung (I) auf -'· die Gleichung

(2)

'"2A-

verkürzen läßt.
Nun sei

L der konstante Abstand zwischen Bremsdrehzapfen

42' und dem Umfang der Antriebsscheibe 2',
Rj der Radius der Kupplung,
μ der Reibungskoeffizient des Bremsbelags 32',
T₁ das durch die Feder 44' um den Drehpunkt 42'

ausgeübte Drehmoment und
Fa- die sich ändernde radiale Bremskraft, die zwischen Bremsbelag 32' und der Außenfläche der Kupplung 97' wirkt.

Dann ist

T_s

(L-R)

T-F „

O)

(4)

L-R

Durch Einsetzen von (4) in (2) erhält man:

Τ,-μ-Rj

F =IL· =

' 2Ä 2P(L-R)

(5)

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 F i g. 3, dargestellt ist, das auf den abgebenden Bandwickel ausgeübte Drehmoment 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

60

65 der Gleichung (5) zeigt ferner, daß man die

nung Fi im wesentlichen konstant halten kann, wenn der im Nenner der Gleichung erschienende Ausdruck

im wesentlichen konstant gehalten wird. Aus F i g. 3A. in der dieser Ausdruck als Funktion von—dargestellt ist,

ist /u 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 erfüllen, wenn

man—gleich oder fast gleich Ui macht oder, anders

ausgedrückt, wenn der durchschnittliche Abstand der Wagenachse vom Umfang der Antriebsscheibe, also

so bemessen wird, daß er etwa gleich -^- ist. Kurz gesagt:

die Bandspannung F, 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 übereinstimmt. 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 groß 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 (Hersteller: 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. 4506 μ — 60 — 70 Durometer Shore »Α«) versehen war. In allen drei Fällen wurde Graphit von Hand aufgebracht

Die Art und Weise, wie die beiden Wagen mit der Möglichkeit gleitenden seitlichen Versetzens, wie besonders in den Fig. 1, 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, F i g. 7 und 11, Federwirkung besitzt, sind keine besonderen elastischen Mittel erforderlich, um diesen Eingriff zu gewährJp'rten. 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 to Wagen leicht und augenblicklich auf unrunden Lauf der Bandwickel reagieren. Dies gilt entsprechend auch für die in F i g. 12 und 13 gezeigte modifizierte Ausführung. Es sind Versuche durchgeführt worden, in denen die periodischen, auf unrunden Lauf zurückzuführenden

Bandspannungsschwankungen in dem erfindungsgemaßen 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 dünner* Gummibeiag (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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Magnetbandlaufwerk nach dem Kontaktwickelprinzip, im wesentlichen bestehend aus einem Rahmen, einem Band abgebenden und einem Band aufnehmenden Bandwickel sowie zumindest einem rotierenden Antnebsorgan 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 Antnebsorgan und den Wickeln erfolgt, und aus Federeinrichtungen zur Erzeugung von etwa gleichgroßen Druckkräften an den Kontaktstellen zwischen dem Antriebsorgan und den Wickeln und aus einer jeweils auf den Band abgebenden Bandwickel wirkenden Bremsvorrichtung zur Erzeugung einer Bandspannung im Bandabschnitt zwischen den Kontaktstellen, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest ein Antriebsorgan (2, 2') am Umfang aus hartem, im wesentlichen nicht elastischen Material, mit höchstens einer Auflage aus einer dünnen elastischen Materialschicht, besteht, wodurch die Druckkräfte an den Kontaktstellen im wesentlichen unverändert bleiben, und daß die Bremsvorrichtung (29, 129) auf den jeweils gebremsten Bandwickel (6 oder 7) ein Drehmoment ausübt, das mit ab "ahmendem Abstand (R) zwischen dem gebremsten Bandwickel 16 oder 7) und dem Antriebsorgan (2,2') verringert wird.

2. Laufwerk nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische iwaterialschichtauflage eine Dicke etwa im Bereich von 0,025 bis 0,5 mm besitzt.

3. Laufwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede der je einen der Wickel (6 oder 7) tragenden drehbaren Wellen (93) auf je einem Wagen (9,10) angeordnet ist. der in Richtung zum oder fort vom Antriebsorgan (2) in Führungen (121, 122) bewegbar gelagert ist und daß die Federeinrichtungen (23, 24) mit beiden Wagen verbunden sind und daß je eine Bremsvorrichtung (29, 129) für jede der beiden Wickel (6 bzw. 7) tragenden Wellen (93) vorgesehen ist und jede Bremsvorrichtung (29, 129) mit der zugehörigen Welle über eine Einrichtung (97, 197) gekoppelt ist. mittels der je nach der jeweiligen Drehrichtung des zugehörigen Wickels (6 oder 7) nur auf die Welle (93) des jeweils Band abgebenden Wickels (6, 7) das abstandsabhängig verringerte Drehmoment ausgeübt wird.

4. Laufwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtungen (29, 129) am Rahmen (I) angebracht sind und daß die zwischen jeder Bremsvorrichtung (29, 129) und der zugehörigen Welle (93) angeordnete Einrichtung aus einer nur in einer Drehrichtung der Welle wirksamen Kupplung (97,197) besteht.

5. Laufwerk nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsvorrichtung (29, 129) einen Bremsarm (30, 130) enthält, der einerseits am Rahmen (1) drehbar gelagert ist und der andererseits federnd gegen die äußere zylindrische Fläche der zugeordneten Kupplung (97, 197) zur Erzeugung

einer Reibkraft angediückt ist.

6. Laufwerk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsarm (30, 130) um einen Drehpunkt (142) am Rahmen (1) außerhalb des Bewegungsbereichs der Welle (93) des zugehörigen Wagens (9, 10) drehbar gelagert ist, damit das auf den Band abgebenden Wickel (6, 7) ausgeübte 3remsmoment indirekt proportional zum Differenzabstand zwischen dem Abstand (L) des Drehpunkts ίο (42) vom Umfang des; Antriebsorgans (2, und dem Abstand (R) der Welle (93) des zugehörigen Wagens (9,10) vom Umfang des Antriebsorgans (2) ist

7. Laufwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (Z.; des Drehpunktes (42) des Bremsarmes vom Umfang des Antriebsorgans (2) so gewählt ist, daß das Bremsmoment sich im wesentlichen direkt proportional zum Abstand (R) der Welle (93) des Wagens (9, 10) vom Umfang des Antriebsorgans (2) ändert.

8. Laufwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (L) des Drehpunktes (42) des Bremsarms (31. 131) vom Umfang des Antriebsorgans (2) so gewählt ist, daß er etwa der Hälfte des Bewegungsbereiches der Welle (93) des Wagens (9,10) entspricht.

9. Laufwerk nach den Ansprüchen 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bremsarm (31, 131) Einstellmittel ;ur Einstellung der Andruckkraft des Bremsarmes gegen die zylindrische Fläche der

ω Kupplung (97,197) zugeordnet sind.

10. Laufwerk nach den Ansprüchen 3 und 4 und einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (97,197) in einem Blockkörper (82) am Wagen (9,10) drehbar gelagert ist und der Bremsarm (131) der zugeordneten Bremsvorrichtung (129) in eine Ausnehmung (102) im Blockkörper (82) eingreift und federnd an den Zylinderumfang der Kupplung (197) ständig angedrückt ist.

11. Laufwerk nach Ansprü'-hen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Antnebsorgan aus einer kreisförmigen Scheibe (2,2') aus Metali, insbesondere aus Messing oder Aluminium, besteht.

12. Laufwerk nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch ⁴"' gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan aus einer kreisförmigen Scheibe (2, 2') aus Metall mit einer dünnen elastischen Umfangsschicht im Dickenbereich von 0,025 bis 0,5 mm besteht.

13. Laufwerk nach Ansprüchen 1 und 11 oder 12, >o dadurch gekennzeichnet, daß das Material am Umfang des Antriebsorgans (2, 2') Bandschlupf zwischen Material und dem berührenden Bandabschnitt zuläßt.

14. Laufwerk nach Anspruch 13, dadurch gekenn-ϊ5 zeichnet, daß eine Graphitauflage am Umfang des Antriebsorgans (2,2') vorgesehen ist.