DE2549698C2 - Führungseinrichtung für ein mit hoher Geschwindigkeit transportiertes Magnetband - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Führungseinrichtung für ein mit hoher Geschwindigkeit transportiertes Magnetband, bestehend aus einer oben und unten von Führungsflanschen begrenzten Führungsfläche, die sich in Bandtransportrichtung bogenförmig erstreckt und über die das Magnetband mittels Luftfilm transportiert wird.

Mit der US-PS 34 21 675 ist ein im Querschnitt geschlossener, beidseitig konkav ausgebildeter Führungskanal für einen Film bekannt. Übliche Filmdicken liegen mindestens um den Faktor 5 oberhalb der Dicken üblicher Videomagnetbänder, wodurch die Quersteifigkeit des Films entsprechend groß ist, so daß er beim Filmtransport in seiner im Querschnitt geraden Form bleibt. Im Vergleich zur Magnetband-Transportgeschwindigkeit beträgt die Film-Transportgeschwindigkeit bei Aufnahmebetrieb etwa ein Zehntel der Bandgeschwindigkeit, von der die vorliegende Erfindung ausgeht.

Ferner beschreibt die US-PS 34 69 752 eine Schritt-Transporteinrichtung für perforierte Aufzeichnungsträgtr, die über Beaufschlagung von Luftdruck abwechselnd auf beiden Seiten des Aufzeichnungsträgers diesen über in die Perforation eingreifende Zapfen transportiert. Eine derartige Schritt-Transporteinrichtung ist ίο von einer Führungseinrichtung für unperforierte, mit hoher kontinuierlicher Geschwindigkeit transportierte Magnetbänder technisch sehr verschieden und kann dem Fachmann auch keinerlei Hinweise auf die Konstruktion einer Magnetband-Führungseinrichtung geben.

Über den weiteren technischen Hintergrund der vorliegenden Erfindung werden noch folgende Ausführungen gemacht:

Für Aufzeichnungszwecke verwendete Bänder, insbesondere Magnetbänder unterliegen dem Verschleiß, da sie von ortsfesten Führungsmitteln, die aus Bandtransportvorrichtungen bekannt sind, geführt werden. Bei der Aufzeichnung/Wiedergabe von Videosignalen wird das Führungsproblem noch durch die äußerst hohe Bandgeschwindigkeit und durch den Umstand verschärft, daß eine Mehrzahl von Spuren verwendet werden muß, wenn ein Programm angemessener Länge mit einem Band verarbeitbarer Länge aufgezeichnet bzw. wiedergegeben werden soll. Bei einer Anlage, die beispielsweise mit einer Bandgeschv/indigkeit von 3 m/sec (120 Zoll/s) betrieben wird, laufen pro Stunde etwa 12 000 m (36 000 Fuß) Magnetband am Magnetkopf vorbei. Im Hinblick auf die begrenzte Bandrollengröße besteht eine allseits bekannte Maßnahme darin, die Daten auf einer Mehrzahl paralleler Längsspuren aufzuzeichnen und das entsprechend kürzere Band wiederholt am Magnetkopf vorbeilaufen zu lassen, wobei die Information jedesmal von einer anderen Spur abgetastet wird. Auf diese Weise kann eine 400 m (1200 Fuß) Band umfassende Bandrolle mit 30 Spuren zur Aufnahme bzw. Wiedergabe eines 60 Minuten dauernden Programms bei Verwendung des oben erwähnten Systems benutzt werden. Die Tatsache, daß das Band das Laufwerk bei jedem Programm 30ma! durchlaufen muß, bringt jedoch die oben erwähnten ernstlichen Verschleißprobleme mit sich.

Führungen, bei denen ein Luftfilm als Gleitmittel verwendet wird, sind bekannt. Die bekannten Führungen dieser Art weisen jedoch erhebliche Nachteile auf.
Eine der bekannten Führungen ist an ihrer Führungsfläche über die gesamte Bandbreite eben ausgeführt und weist entlang dieser Peripherie öffnungen auf, durch die Druckluft nach außen geleitet wird, um einen als Gleitmittel wirkenden Luftfilm zu erzeugen. Typischerweise finden hier Einzelöffnungen Verwendung, die auf der Längsmittellinie der Führungsfläche angeordnet sind. Eine derartige Anordnung hat eine ungleichmäßige Druckerzeugung quer zum Band zur Folge. Aufgrund der ebenen Ausbildung der Führungsfläehe bewirkt der an der Mittellinie des Bandes höhere Druck eine Ausbuchtung in Querrichtung des Bandes. Da Bandführungen das Band im allgemeinen über einen gekrümmten Pfad leiten, verursacht die oben erwähnte Ausbuchtung eine unerwünschte Verformung des Banb5 des, und /war aufgrund der Tatsache, daß es gleichzeitig in zwei Ebenen gebogen wird. Eine weitere Folge hiervon ist, daß das Band, das der Verformung einen Widersland entgegensetzt, dazu neigt, den Luftfilm »heraus-

zuquetschen«, wenn an den Lufteinlaßöffnungen kein besonders hoher Druck aufrechterhalten wird. Wird je- diicb der Druck erhöht, so erhöht sich auch die erforderliche Druckiuftmenge, da zwischen den Bandkanten und der Führung Luft entweichen kann. Nur durch die Einhaltung strenger Toleranzen zwischen den Bandkanten und den Führungsflanschen kann dieser Verlust reduziert werden; diese Lösung bringt jedoch mindestens zwei weitere Nachteile mit sich: erstens erhöhen Eich die Herstellungskosten für das Band und für die Bandführung infolge de;* engeren Toleranzen beträchtlich und zweitens erhöht sich der Bandkantenverschleiß. Dieser Verschleiß ist besonders dann unerwünscht, wenn ein Magnetband mit einer hohen Anzahl von der Bandkante ab dicht parallel nebeneinander liegenden Spuren Verwendung findet, bei dessen Bandlauf eine hohe seitliche Lagegenauigkeit sichergestellt sein muß.

Um einige dieser Nachteile zu überwinden, ist die Verwendung einer Mehrzahl von öffnungen verschiedener Größe und/oder unterschiedlicher Luftaruckbeaufschlagung, die sich über die gesamte Breite des Bandes erstrecken und eine gleichmäßigere Druckverteilung gewährleisten, bekannt. Diese technische Verbesserung bringt jedoch eine erhebliche Erhöhung der Herstellungskosten mit sich.

Eine weitere bekannte Methode zur Erzeugung einer gleichmäßigeren Druckverteilung über die Bandbreite und auch längs des Bandweges besteht in der Verwendung von Luftkissen anstatt der Anordnung von öffnungen, durch die Druckluft zwischen Band und Bandführung eingeführt wird. Obwohl sich auf diese Weise eine gleichmäßigere Druckverteilung erzielen läßt, läßt sich diese Verbesserung nur auf Kosten eines erheblich höheren Luftverbrauchs und höheren Herstellungskosten der aufwendigeren Konstruktion der Führungseinrichtung und der Druckluftversorgung erreichen.

Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bekannter Bandführungseinrichtungen zu verbessern und eine Führungseinrichtung für Magnetbänder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so weiterzubilden, daß bei minimaler Bandverformung der Bandoberflächen- und -kantenverschleiß verringert ist.

Die Aufgabe wird durch die Führungseinrichtung des Oberbegriffs erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Führungsfläche wie an sich bekannt konkav gewölbt ausgebildet ist, wobei die Tiefe der Einwölbung so gewählt ist, daß bei einer Mindesttransportgeschwindigkeit von 3 m/sec ohne zusätzliche Luftpolsterungsmittel das Band auf dem Luftfilm in planer Lage über die Führungsfläche transportiert wird.

Durch eine solche Führungseinrichtung, deren konkave Einwölbung nur gering zu sein braucht, ist eine optimale Führungsoberfläche herstellbar, über die das Band ohne wesentliche Beanspruchung führbar ist und mittels der die Ausbildung eines Luftfilmes zur Herabsetzung der Gleitreibung sehr erleichtert wird. Eine selbsttätige Ausbildung eines solchen Luftfilms ist vorteilhaft möglich, wenn erfindungsgemäß das Band mit einer Mindesttransportgeschwindigkeit von 3 m/sec ohne die Verwendung zusätzlicher Luftpolstererzeugungsmittel über die konkave Führungsfläche transportiert wird.

Dadurch wird auch — wenn eine Luftdruckquelle verwendet wird — bei deren Ausfall oder einer Störung eine optimale Bandführung ermöglicht.

Eine praktisch vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung wird darin gesehen, daß zumindest eine Luftauslaßöffnung, vorzugsweise zwei Luftauslaßöffnungen — symmetrisch zur Längsmittellinie der Führungsfläche angeordnet — \orgesehen sind, die mit einer Luftdruckquelle in Verbindung stehen.
Dadurch wird ein minimaler Luftbedarf erreichbar.
Ferner können die Ausbildung der konkaven Führungsfläche und die Luftzufuhr den Flugeigenschaften des Magnetbandes derart angepaßt sein, daß ein Minimum an Gleitreibung zwischen Band und Führungsfläche erreicht und ein Luftfilin erzeugt wird, der die plane Lage des Bandes einstellt und während des Bandtransports aufrechterhält.

In dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist die Einrichtung besonders für die Führung von dünnen Magnetbändern, insbesondere von Videomagnetbändern, sehr geeignet.

In weiterer Ausbildung der Führungseinrichtung weist die Führungsfläche zwei oder vier Lufteinlaßöffnungen auf, zwischen denen und der Luftdruckquelle ein Ventilsystem vorgesehen ist, mittels dessen über eine Steuerschaltung diejenige Luftauslaßöffnung(en) von der Luftdruckquelle trennbar ist (sind), die von der Mitte (in Draufsicht) der Führungseinrichtung aus gesehen in der jeweiligen Transportrichtung des Bandes angeordnet ist (sind).

Dadurch kann bei unverändert vorteilhaften Führungseigenschaften der Einrichtung der Luftbedarf noch weiter verringert werden.

In weiterer zweckmäßiger Ausbildung ist die Führungsfläche in Band transport richtung doppelbogenförmig ausgebildet, und es sind Luftauslaßöffnungen mindestens an einer Stelle jedes Bogens angeordnet, an dem sich das Band tangential zur Bogenkrümmung erstreckt. Wenn wie oben erläutert eine Druckluftquelle und Auslaßöffnungen in der Führungsfläche verwendet werden, kann die Höhe des Luftdrucks auf einem Wert gehalten werden, der wenigstens teilweise von den physikalischen Flugeigenschaften des Bandes und dessen Transportgeschwindigkeit bestimmt wird und eine ebene Lage des Bandes garantiert. Die Bandkanten können vorteilhaft leicht auf den Randbereichen der Führungsfläche aufliegen, damit der Luftfilm gegen die Umgebung abgedichtet wird. Die Führungsflansche, die die Führungsfläche oben und unten begrenzen und deren Abstand wie an sich bekannt leicht größer ist als die Bandbreite, gewährleisten eine korrekte Bandausrichtung in der Höhe, obwohl die konkave Ausbildung der Führungsfläche als »Führungsrinne« schon sehr geeignet ist, das Band automatisch in seiner Mittellage zu halten.

Die Ausbildung der Führungseinrichtung ermöglicht so den Einsatz eines Luftdrucks, der niedriger als bei bekannten Führungen ist, und zwar infolge der Aufrechterhaltung des besagten flachen Bandquerschnitts. Der geringe Luftdruck bedeutet nicht nur eine erhebliche Herabminderung der erforderlichen Luftmenge, sondem ermöglicht auch die Verwendung der in der Grenzschicht befindlichen Luft zur Vermehrung der Druckluftzufuhr, und diese bedeutet eine weitere Herabsetzung der Kapazität der erforderlichen Luftpumpe.

Außerdem bringt die leicht konkave Form, die bei einer derartigen Bandführung die erwünschte Gleitfähigkeit des Bandes ermöglicht, noch einen weiteren ausgesprochenen Vorteil im Vergleich zu anderen. Luftkissen ve'wendeten Bandführungen mit sich. Obwohl sich die Abnutzung beim Ausbleiben der Druckluftzufuhr b5 naturgemäß erhöht, haben Testergebnisse gezeigt, daß die konkave Form die Wirksamkeit der in der Grenzschicht befindlichen Luft fördert, die vom Magnetband mitgeschleppt wird und somit zumindest teilweise als

Gleitmittel wirken kann. Im übrigen würde das Aussetzen der Druckluftzufuhr und die hiermit verbundene Absenkung des Bandes in die konkave Führung mit Hinblick auf die relativ geringe Tiefe der Rinne keine übermäßige Bandverformung bzw. -belastung mit sich bringen.

Einzelheiten der erfindungsgemäßen Führungsrichtung sind anhand eines nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert In der Zeichnung zeit

F i g. 1 eine Draufsicht auf eine Luftführungseinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 2 einen Querschnitt der Einrichtung und des Bandes entlang der Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 einen vergrößerten Ausschnitt der in F i g. 2 gezeigten Ansicht, in dem der Luftfiim und die nahezu ebene Bandlage im Querschnitt erkennbar ist,

Fig.4 eine schematische Darstellung eines Luftventilsystems, das dazu dienen kann, die erforderliche Druckluftmenge zu reduzieren.

Eine vorteilhafte Ausführung der Führungseinrichtung t zeigt Fig. 1. Die Führung 1 bestimmt den Weg des Bandes 2 längs der Führungsfläche und am Magnetkopf 3 vorbei. Es ist zu beachten, daß in der Bandstrecke zwischen den beiden Führungsflanschen eine gewisse Spannung erforderlich ist, um zwischen dem Magnetkopf 3 und dem Band 2 den erforderlichen Berührungsdruck aufrechtzuerhalten. Vorrichtungen zur Erzeugung einer derartigen Bandspannung sind bekannt.

Die Gestaltung der Bandführung in Draufsicht ist gegenüber dem Magnetkopf 3 und einer gedachten Mittellinie symmetrisch, um den Bandtransport in beiden Richtungen unter denselben Verhältnissen zu ermöglichen. Druckluft zur Erzeugung eines Gleitfilms wird beispielsweise an vier Stellen längs der Führungsfläche 7 erzeugt Fig. 2 zeigt eine typische Luftauslaßöffnung 5 im Detail. Druckluft aus der Pumpe 4 als Druckluftquelle wird durch die öffnung 5 in den Raum zwischen dem Band 2 und der Führung 1 geleitet. F i g. 3 zeigt den derart zwischen Band 2 und Führungsfläche 7 erzeugten Luftfilm 6. Hierbei ist zu bemerken, daß das Band im Querschnitt praktisch geradlinig verläuft, sich also im wesentlichen in ebener Lage befindet, außer an den äußersten Kanten 8 und 9 des Bandes 2.

Diese optimale Bandform läßt sich erreichen, indem die Form der Bandführung an die Bandeigenschaften und die Betriebskenndaten des zur Verwendung gelangenden Bandlaufwerkes angepaßt werden. So wurden beispielsweise mit einer Bandführung, deren Flügelradius etwa 23 cm (1 Zoll) betrug und deren Führungsfläche 7 mit einem 57,5 cm-(15 Zoll-)Radius eingefräst war, mit 63 μ (0,25 mil) dickem Viertelzollband äußerst zufriedenstellende Ergebnisse erzielt wobei das Band mit 56 g (2 Unzen) Spannung und einer Geschwindigkeit von 3 m/sec (120 Zoll/s) transportiert wurde. Der hierbei verwendete Luftdruck war 510 mm WS (20 Zoll WS), bei einem Luftstrom von etwa 0,028 cmVh (1,0 Kubikfuß/h). Messungen ergaben, daß etwa ein Streifen von 0,25 mm (lOTausenstel Zoll) an beiden Bandkanten mit der Führungsfläche 7 in Berührung waren. Durch Erhöhen des Luftdrucks und somit des Luftstroms ist es möglich, die Berührung weiterhin zu reduzieren bzw. ganz aufzuheben. Die bei diesen Versuchen oben angegebenen Werte für den erforderlichen Druck bzw. den Luftstrom erwiesen sich jedoch insofern als vorteilhaft als sich eine billige Luftpumpe der Art, wie sie zur Sauerstoffzufuhr für Aquarien im Handel angeboten werden, als ausreichend erwies, um die erforderliche Leistung aufzubringen.

Eine noch größere Herabsetzung des Druckluftbedarfs läßt sich dadurch erzielen, daß ein Ventilsystem V gemäß Fig.4 in das Kanalsystem 5 eingebaut ist. Dies ermöglicht die Absperrung der Luftauslaßöffnung(en) eines Flügels der Führungsfläche während des Bandtransports in der einen Transportrichtung. Bei der Umkehr der Bandlaufrichtung werden die Ventile V derart betätigt, daß sie Luft an die vordem abgesperrten Öffnungen abgeben und gleichzeitig jene Öffnungen, die vorher mit Druckluft versorgt wurden, sperren. Auf diese Weise läßt sich der Druckluftbedarf reduzieren, obwohl ein zusätzlicher (nicht dargestellter) Steuerkreis zur Umschaltung erforderlich wird, der die Wirkungsweise der Bandführung in zwei Richtungen ermöglicht.

Das Ausführungsbeispiei beschränkt sich auf einen Bandtransport, bei dem das Band an einer nicht von der Führung unterstützten Stelle durch einen Magnetkopf abgetastet wird. Es ist für den Fachmann klar, daß bei geeigneter Ausbildung der konkaven Einwölbung der Führungsfläche ein Abtasten auch direkt an der Führung möglich ist. Die Tiefe der Einwölbung betrug bei den oben angegebenen Kennwerten etwa 12 μ, sie kann jedoch auch kleiner oder größer gewählt werden, je nach Bandtyp und Transportgeschwindigkeit. Es stellte sich in den praktischen Versuchen auch als sehr zweckmäßig heraus, der Oberfläche der Führungsfläche eine solche Rauhigkeit zu geben, daß das Band auch bei ausgeschalteter Luftdruckquelle und 3 m/sec-Transportgeschwindigkeit nicht haften konnte (Sticking-Effekt) beim Anfahren. Es muß ferner festgestellt werden, daß Partikel, die sich bei hohen Transportgeschwindigkeiten vom Band oder von der Führung lösen oder aus der Umgebung kommen, durch Vorsehen der konkaven Hohlkrümmung der Führungsfläche als sehr viel weniger störend bemerkbar machen als ohne Hohlkrümmung. Eine Erklärung wird darin gesehen, daß solche Partikel eine Größe unterhalb 10 μ haben, so daß sie auf dem Boden der Führungsfläche liegend nicht wirksam werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Führungseinrichtung für ein mit hoher Geschwindigkeit transportiertes Magnetband, bestehend aus einer oben und unten von Führungsflanschen begrenzten Führungsfläche, die sich in Bandtransportrichtung bogenförmig erstreckt und über die das Magnetband mittels Luftfilms transportiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (7) wie an sich bekannt konkav gewölbt ist, wobei die Tiefe der Einwölbuig so gewählt ist daß bei einer M indesttransportgeschwindigkeit von 3 m/sec ohne zusätzliche Luftpolstererzeugungsmittel das Band (2) auf dem Luftfilm (6) in planer Lage über die Führungsfläche (7) transportiert wird.

2. Führungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Luftauslaßöffnung (5), vorzugsweise zwei Luftauslaßöffnungen, — symmetrisch zur Längsmitteilinie der Führungsfläche (7) angeordnet — vorgesehen sind, die mit einer Luftdruckquelle (4) in Verbindung stehen.

3. Führungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausbildung der konkaven Führungsfläche (7) und die Luftzufuhr den Flugeigenschaften des Magnetbandes (2) derartig angepaßt sind, daß ein Minimum an Gleitreibung zwischen Band (2) und Führungsfläche (7) erreicht und ein Luftfilm (6) erzeugt wird, der die plane Lage des Bandes (2) einstellt und während des Bandtransports aufrechterhält.

4. Führungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche (7) zwei oder vier Luftauslaßöffnungen (5) aufweist, zwischen denen und der Luftdruckquelle (4) ein Ventilsystem (V) vorgesehen ist, mittels dessen über eine Steuerschaltung diejenige Luftauslaßöffnung(en) von der Luftdruckquelle trennbar ist (sind), die von der Mitte (in Draufsicht) der Führungseinrichtung (1) aus gesehen in der jeweiligen Transportrichtung des Bandes angeordnet ist (sind), (F ig. 4).

5. Führungseinrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsfläche in Bandtransportrichtung doppelbogenförmig (Fig. 1, Fig.4) ausgebildet ist und Luftauslaßöffnungen mindestens an einer Stelle jedes Bogens angeordnet sind, an dem sich das Band (2) tangential zur Bogenkrümmung erstreckt.