DE2839491C2

DE2839491C2 - Vorrichtung zum Ausgleich von Bandzugschwankungen

Info

Publication number: DE2839491C2
Application number: DE2839491A
Authority: DE
Inventors: Anthonie Eidhoven Walraven
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-09-16
Filing date: 1978-09-11
Publication date: 1983-12-22
Also published as: GB2004405A; AU517051B2; IT1098627B; CA1096838A; NL7710163A; DE2839491A1; FR2403620A1; ES473338A1; FR2403620B1; AU3982878A; JPS5454005A; AT357784B; ATA667978A; IT7827636A0; GB2004405B; US4185795A

Description

0.

35

wobei:

μ_ί= der wirksame Reibungskoeffizient eines in der Schleife mit dem Magnetband reibend zusammenarbeitenden Teils, z.B. eines Magnetkopfes oder des Bandumlenkelementes,

0, = der Umschlingungswinkel in Radialen, worüber das Magnetband mit dem betreffenden Teil reibend zusammenarbeitet,

Ü_p= der Umschlingungswinkel in Radialen, worüber das Magnetband mit dem Ausgleichselement reibend zusammenarbeitet, und

η = die Anzahl von Teilen, mit denen das Magnetband in der Schleife reibend zusammenarbeitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (20) eine Anzahl so Scheiben (21 — 25) aufweist, die je aus einem Material hergestellt sind, das auch in den genannten mit dem Magnetband (7) in der Schleife (15) reibend zusammenarbeitenden Oberfläche verwendet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (20) aus einem auf der Montageplatte (1) der Antriebsvorrichtung ortsfest angeordneten zylinderförmigen Umlenkstift Tür das Magnetband besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (21—25) derart aufeinander gestapelt sind, daß das Ausgleichselement (20), bezogen auf die Mitte der Stapelhöhe, was die Abmessungen und das Material anbelangt, symmetrisch aufgebaut ist. es

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausgleich von Bandzugschwankungen innerhalb gewisser Grenzen für ein Magnetband, das zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwickelspule in einer isolierten Schleife verläuft, derart, daß das Magnetband, ausgehend von einer Tonwelle und zu dieser zurückkehrend, eine um ein freilaufendes Bandumlenkelement führende, unter Spannung stehende Schleife bildet, und an zwei einander nahezu gegenüberliegenden Stellen mittels zweier Anpreßrollen an die Tonwelle angedrückt wird, eine Anzahl Magnetköpfe so angeordnet ist, daß die Magnetköpfe die zwischen der Tonwelle und dem Bandumlenkelement verlaufenden Teile des Magnetbandes berühren, wobei die Vorrichtung in einem Abschnitt des Magnetbandes angeordnet ist, der stromaufwärts der genannten Schleife liegt.

Die Verwendung einer geschlossenen Schleife bei Vorrichtungen zum Ausgleich von Bandzugschwankungen erfolgt im wesentlichen, um eine genau bestimmte Geschwindigkeit des Magnetbandes zu erhalten, und zwar an denjenigen Stellen, an denen dieses mit den Magnetköpfen zusammenarbeitet. Bei einem bekannten Gerät (US-PS 2948488) wird das Magnetband von der Vorratsspule über einen auf einem Chassis des Gerätes ortsfest angeordneten Bandführungsrolle zu einer nachfolgenden Bandführungsrolle geführt, die auf einem um ein Ende drehbaren .Hebel angeordnet ist. Die Lage dieses Hebels ist veränderlich; Schwankungen in der Transportgeschwindigkeit des Magnetbandes können ausgeglichen werden, so daß die Zugspannung des Magnetbandes konstant bleiben kann. Unmittelbar vor der Aufwickelspule wird das Magnetband auf ähnliche Weise geführt. Die Zugspannung im Magnetband unmittelbar stromaufwärts und unmittelbar stromabwärts der geschlossenen Schleife wird durch den Antrieb der Tonwelle der Vorratsspule und der Aufwickelspule bestimmt. Man ist bestrebt, die Zugspannung im Magnetband in der geschlossenen Schleife so konstant wie möglich zu halten und folglich möglichst gegenüber Schwankungen in der Bandspannung außerhalb der geschlossenen Schleife zu isolieren. Durch derartige Maßnahmen soll gewährleistet sein, daß die Bandspannung an jeder Stelle in der geschlossenen Schleife immer einen positiven Wert aufweist, da sonst örtlich in der geschlossenen Schleife unerwünschte Schleifenbildung auftreten kann.

Aus Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß bei Vorrichtungen zum Ausgleich von Bandzugschwankungen für eine geschlossene Schleife die Bandspannung in der geschlossenen Schleife unmittelbar stromaufwärts der Tonwelle, also am Ende der geschlossenen Schleife, der Bandspannung außerhalb der geschlossenen Schleife unmittelbar stromaufwärts der Tonwelle direkt proportional ist. Da das Magnetband in der geschlossenen Schleife über eine Anzahl Oberfläche läuft, durch die Reibungskräfte auf das Magnetband ausgeübt werden, besteht die Gefahr, daß in der geschlossenen Schleife unmittelbar stromaufwärts der Tonwelle die Bandspannung zu niedrig wird und Schleifen auftreten. Es ist also wichtig, daß die Bandspannung vor der geschlossenen Schleife einen derart konstanten Wert hat, daß die Bildung von Schleifen im Magnetband innerhalb der geschlossenen Schleife vermieden wird. Es ist weiter wichtig, daß die Bandspannungen möglichst niedrig sind. Wegen dieser zwei Faktoren ist es anzustreben, die Bandspannung in der geschlossenen Schleife möglichst gering sowie möglichst konstant zu halten. In der geschlossenen Schleife dürfen also nur geringe Schwankungen in der Bandspannung auftreten. In der Praxis stellt es sich heraus, daß

die Reibungskoeffizienten der jeweiligen Elemente, die in der geschlossenen Schleife mit dem Magnetband zusammenarbeiten, wie die Magnetköpfe und das genannte Bandumlenkelement, unter dem Einfluß der Umgebungstemperatur und der Umgebungsfeuchte veränderlieh sind. Soll im Magnetband immer eine Schleifenbildung vermieden werden, so wird also die Bandspannung einen Wert aufweisen müssen, der auch unter ungünstigsten Verhältnissen noch ausreicht.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die Bandspannung In dem Teil des Magnetbandes stromaufwärts der geschlossenen Schleife für Schwankungen in den Umgebungsverhältnissen, wie der Temperatur und der Feuchte der Umgebung, automatisch ausgeglichen wird, so daß immer eine den Verhältnissen angepaßte Bandspannung vorhanden ist.

Die gestellte Aufgabe wird mit einer Vorrichtung der vorausgesetzten Gattung dadurch gelöst, daß die Vorrichtung vorgesehen ist zum Ausgleich von Bandzug-Schwankungen innerhalb der Schleife infolge von Schwankuneen der Reibungskoeffizienten der Oberfläche der Magnetköpfe, des Bandumlenkelementes un«i etwaiger anderer Elemente bei Änderungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit und ein Ausgleichselement umfaßt, das mit dem Magnetband reibend zusammenarbeitet mit einer Reibungsoberfläche, die einen wirksamen Reibungskoeffizienten μ_ρ aufweist, der der nachfolgenden Beziehung entspricht

0„

JO

35

wobei:

//j = der wirksame Reibungskoeffizient eines in der Schleife mit dem Magnetband reibend zusammenarbeitenden Teils, z.B. eines Magnetkopfes oder des Bandumlenkelementes,

0_k = der Umschlingungswinkel in Radialen, worüber das Magnetband mit dem betreffenden Teil reibend zusammenarbeitet,

0„ = der Umschlingungswinkel in Radialen, worüber das Magnetband mit dem Ausgieichselement reibend zusammenarbeitet, und

η = die Anzahl von Teilen, mit denen das Magnetband

in der Schleife reibend zusammenarbeitet.
Unter einem wirksamen Reibungskoeffizienten eines mit dem Magnetband reibend zusammenarbeitenden Teils wird der Quotient der insgesamt von dem Teil auf das Magnetband ausgeübte;? Reibungskraft und der insgesamt zwischen dem Teil und dem Magnetband wirksamen Ncmalkraft verstanden. Unter einem Umschlingungswinkel, unter dem das Magnetband mit einem Teil zusammenarbeitet, wird der Winkel zwischen den zwei Radien verstandet/, die in einem Schnitt durch den Teil und das Magnetband die Punkte, an denen das Magnetband den Teil gerade berührt und an denen das Magnetband den Teil gerade verläßt, mit der Mitte eines imaginären Kreises verbinden, auf dem die mit dem Magnetband reibend zusammenarbeitende Oberfläche wenigstens annähernd liegt.

Die wissenschaftliche Erklärung des erfindungsgemäßen Effektes wird an der Stelle der Beschreibung der Zeichnung näher erläutert. Der Vorteil der Erfindung ist, daß auf sehr einfache Weise und ohne Verwendung anderer Mittel als eine» auf der Montageplatte ortsfest aneeordneten Bandum'.pnkelementes mit einem sehr spezifischen wirksamen Reibungskoeffizienten die Bandspannung stromaufwärts der geschlossenen Schleife automatisch geändert wird, je nachdem ob die Bandspannwng in der geschlossenen Schleife Änderungen infolge von Schwankungen in der Umgebungstemperatur und der Feuchte erfährt.

Eine Ausführungsform der Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß das Ausgleichselement eine Stapelung einer Anzahl Scheiben umfaßt, die je aus einem Material hergestellt sind, das auch in den genannten mit dem Magnetband in der Schleife reibend zusammenarbeitenden Oberflächen verwendet wird. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß- der richtige wirksame .Reibungskoeffizient des Ausgleichselementes auf einfache Weise erhalten werden kann ohne daß besondere Eigenschaften erforderlich sind, wobei eine Anpassung des wirksamen Reibungskoeffizienten mit einfachen Mitteln dadurch erreicht werden kann, daß die Dicken der Scheiben untereinander geändert werden. Dabei wird eine Ausführungsform bevorzugt, die das Kennzeichen aufweist, daß das Ausgleichselement aus einem auf der Montageplatte der Antriebsvorrichf/ng ortsfest angeordneten zylinderförmigen Umienkstifi Rr das Magnetband besteht.

Da es zur Vermeidung von Verformungen des Magnetbandes von Bedeutung ist, daß das Magnetband auf symmetrisch Weise durch die darauf ausgeübten Reibungskräfte belastet wird, ist eine Ausführungsform der Erfindung von Bedeutung, die das Kennzeichen aufweist, daß eine derartige Stapelung von Scheiben verwendet wird, daß gegenüber der Mitte der Stapelung die Scheiben, was Abmessungen und Material anbelangt, symmetrisch gestapelt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht eines nur auf schematische Weise dargestellten Magnetbandgerätes mit einer geschlossenen Schleife,

Fig. 2 eine Ausführungsform eines Ausglcichstiementes für eine Antriebsverrichtung nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Magnetbandgerät nur insofern auf schematische Weise dargestellt, als es zum Verständnis der Erfindung von Bedeutung ist. Magnetbandgeräte, auch diejenigen mit einer Antriebsvorrichtung für eine geschlossene Schleife, sind an sich bekannt. Auf der Montageplatte 1 des Magnetbandgerätes sind zwei Spulen 2 und 3 angeordnet, die die Vorratsspule bzw. die Aufwickelspule bilden. Der sich zwischen den beiden Spulen befindliche Teil des Magnetbandes ist in der Figur durch die Buchstaben A bis F bezeichnet. Die Vorratsspule 2 befindet sich auf einer Achse 4 und die Aufwickelspule 3 auf einer Achse 5. Die beiden Achsen sind auf bekannte Weise mit elektrischen Antriebsmitteln im Irinef..n des Magnetbandgerätes gekuppelt, die in den Abschnitten A und Fdes Magnetbandes 7 eine Zugkraft von einer bestimmen Größe erzeugen. Es >yird vorausgesetzt, daß der Antrieb der Achsen 4 und 5 derart erfolgt, daß die genannte Zugkraft in den Abschnitten A und F immer eirien genauen konstanten Wert aufweist.

Auf der Montageplatte ist eine Tonwelle 6 angeordnet, die zum Antreiben des Magnetbandes 7 auf dem Weg von der Vorratsspule 2 zur Aufwickelspule 3 ipjt genau bestimmter Geschwindigkeit dient.

Auch die Tonwelle wird mit Hilfe in der Zeichnung nicht dargestellter elektrischer Mittel angetrieben und zwar mit einer äuberst genauen konstanten Drehgeschwindigkeit. Auf beiden Seiten der Tonwelle befinden

sich zwei Anpreßrollen 8 und 9, die auf zwei Hebeln 10 bzw. 11 drehbar ungeordnet sind. Diese können Schwenkbewegungen um die Achsen 12 bzw. 13 machen und sind in der Zeichnung in einer Lage dargestellt, in der die beiden Anpreßrollen 8 und 9 auf einander nahezu gegenüberliegenden Stellen das Magnetbund gegen die Tonwelle 6 drücken.

Ein auf der Montageplatte angeordnetes Bandumlenkelement 14 lenkt das Magnetband von der Tonwelle 6 kommend, um, wonach das Magnetband wieder zur Tonwelle zurückgeführt wird. Auf diese Weise entsteht im Magnetband eine geschlossene Schleife 15. Vier Magnetkopf 16 bis 19 arbeiten mit dem Magnetbund in der Schleife 15 zusammen. Sie dienen zum Aufnehmen. Wiedergeben und Löschen von Signalen auf dem Magnetband.

Stromaufwärts der Schleife 15 befindet sich ein Ausgleichsmittel zum Ausgleichen von Schwankungen der Zugspannung innerhalb der Schleife des Magnetbandes, die durch die Schwankungen der Reibungskoeffizienten der mit dem Magnetband in der Schleife reibend zusammenarbeitenden Oberfläche der Magnetköpfc 16 bis 19 und des Bandumlenkungselementes 14 infolge Änderungen in der Temperatur und der Umgebungsfeuchte bedingt sind. Dieses Ausgleichselement wird durch einen unmittelbar stromaufwärts der Schleife 15 angeordneten ortsfesten Ausgleichsstifte 20 gebildet, der auf der Montageplatte 1 ortsfest angeordnet ist und mit dem Magnetband 7 reibend zusammenarbeitet. Dieses Ausgleichselement arbeitet mit dem Magnetband mittels einer zylinderförmigen Außenoberfläche reibend zusammen und weist einen wirksamen Reibungskoeffizienten μ_ί auf, der der obenstehend dargestellten Beziehung (R 1) entspricht. Die Bedeutung der Wahl des Reibungskoeffizienten μ₍ entsprechend der Beziehung (Rl) wird untenstehend noch näher erläutert.

Aus Untersuchungen hat sich herausgestellt, daß bei einer Antriebsvorrichtung für eine geschlossene Schleife nach Fig. 1 gilt:

T_d = aT„ (R2)

worin: T_d = Zugspannung im Magnetband 7 in dem Abschnitt D in N/m²

T_b = Zugspannung im Magnetband 7 im Abschnitt B in N/m² und

α =eine Konstante mit einem Wert von etwa 1 bis 1,5.

Dies wird in der Praxis dadurch benutzt, daß mit Hilfe der Konstanthaltung der Zugspannung 7"„[N/m²] in dem Abschnitt A des Magnetbandes 7 die Zugspannung des Magnetbardes in der geschlossenen Schleife eingestellt wird.

Entsprechend einer bekannten Beziehung aus der Mechanik gilt:

-Σ"αΑ <^Λ3>

Wenn das Material der Magnetköpfe 16 bis 19 in der Schleife 15 für alle Köpfe gleich ist. gilt:

Tür alle A

In diesem Fall ist für das Ausgleichsclement 20 dasselbe Material zu wählen, das bereits für die Magnetköpfe verwendet worden ist, also

ίο Aus (R5) und (R7) folgt Tür diesen Fall:

T_e = otT_a e.xp. 1//| [I)_p -Σ"»)! ·
Es ist nun ersichtlich, daß die Wahl

dazu führt, daß

T_e = xT_a (RIO)

und zwar unabhängig von dem Wert von //,.

M Bei Schwankungen vim /i. Im nun uisu inii u'cr In (n9; gegebenen Wahl von I)_p eine Konstante T_c gewährleistet, insofern auch die Bandspannung 7~„ konstant gehalten wird (beispielsweise mit einem der Verfuhren, wie sie in den DE-PS 837174 oder 1123 124 angegeben worden sind).

Eine andere Situation tritt auf, wenn die Reibungskräfte der Magnetköpfe einander nicht gleich sind und sich außerdem verschiedenartig mit der Temperatur und^jder der Umgebungsfeuchte ändern. In diesem Fall ist jedoch dennoch eine wesentliche Verringerung in der normalerweise auftretenden Änderung von T_c erreichbar, wenri die erste Abgeleitete von T_e gleich 0 gesetzt wird und zwar durch eine geeignete Wahl von »A-

Wird vorausgesetzt, daß es sich hier um einen Temperaturausgleich handelt und daß die Temperatur wie folgt gegeben wird:

/ = /₀ + Δί (KU)

wobei: I₀ — die Nennarbeitstemperatur in °K,
ι = die Isttemperatur in "K und
Δ/= die Abweichung der Isttemperatur / von den Nenntemperatur I₀ ist.

So folgt für das Differential von T_d

45

dt

Die Abgeleiteten in (R 12) müssen an dem Arbeitspunkt I = O genommen werden. Führt man die Differentiation durch, so folgt mit Hilfe der Beziehung (R 5):

55

worin: T₁ = ZUgSPaDnUHg im Magnetband 7 im

schnitt C in N/m²
/ij, 0_t, η: siehe Beziehung (R 1)
und weiter:

_Ab_ mit (R 12) bis einschließlich (R 14) folgt als Resultat:

60

worin μ_τ, θ_ρ: siehe Beziehung (R 1).
Aus (R2) bis einschließlich (R4) folgt:

(R4) ^Aus dieser Gleichung folgt nun, daß T₄ gegen Temperaturschwankungen von μ_ρ und μ_ί (wenigstens in erster Annäherung) stabilisiert werden kann, wenn der eingeklammerte Ausdruck gleich Null gemacht wird. Das bedeutet, daß μ_ρ derart gewählt werden muß, daß die nachfolgende Beziehung erfüllt wird:

(R 5)

di

//,W₄ proportional gewählt wird, entsteht ein mittlerer //,-Wert über die ganze Kontaktoberfläche des Aus-(R 16) gleichselementes, der der nachfolgenden Formel entspricht:

//,: Σ/Ά· (Λ 19)

wobei die Abgeleiteten -— und —jf- am Arbeitspunkt Dieser Wert μ_ρ ist nicht nur dem Wert Σ/'»0, proportional, sondern ändert sich auch in gleicher Weise mit der Temperatur. Der Umschlingungswinkel 0_p kann ίο dann derart gewählt werden, daß die Proportionalität (R 19) in die nachfolgende Gleichheit übergeht:

dl

dt

i — i_b gelten. Für geringfügige Änderungen von t in der Nähe von / = I₀ ist dann T_c konstant.

Wenn /i_t und μ_ρ auf dieselbe Art und Weise von der Temperatur abhängig sind oder mit andjren Worten, wenn /J₄(O und μ_ρ(ι) identische Funktionen von / sind, sind die Abgeleiteten auch gleich:

dl dl

(R 17)

Dies führt durch Substitution von (R 17) in (R 16) wieder zu der bereits gegebenen Beziehung (R 9)

0„=L0_k. (R 9)

Auch kann an ein zusammengestelltes Ausgleichselement gedacht werden, wobei μ_ρ0_ρ derart ist, daß auch bei untereinander verschiedenen Funktionen //,(r) automatisch die nachfolgende Gleichung erfüllt wird:

Dies läßt sich dadurch erreichen, daß das zylinderförmige Ausgleichselement 20 aus Scheiben aus demselben Material (bzw. denselben Materialien), aus dem (bzw. denen) die Kopfspiegel der Magnetköpfe 16 bis 19 hergestellt worden sind, aufgebaut wird. Dadurch, daß die Dicke dieser Scheiben dem jeweiligen Wert der Produkte

/<Λ ⁼ Σ/ίΛ. <K ²°)

womit dann T, gegen Temperaturschwankungen völlig stabilisiert ist, auch wenn die Materialien der Reibungsoberflächen der Magnetköpfe einen untereinander verschiedenen Wert //_t haben und eine zueinander abweichende Temperaturabhängigkeit aufweisen. Fig. 2 zeigt ein Ausgleichselement 20, das aus einer Anzahl Scheiben 2i bis 25 aufgebaut ist, die je aus einem Material hergestellt sind, das auch in den Magnetköpfen 16 bis 19 verwendet ist. Diese Scheiben sind auf den Schaft 26 eines Bolzens 27 angeordnet, der durch die Platte I des Magnetbandgerätes hindurchgesteckt und auf ihr mit Hilfe eines Ringes 28 und eine Mutter 29 befestigt ist. Die Stapelung der Scheiben ist symmetrisch, die Scheiben 22 und 24 sind gleich dick und bestehen aus demselben Material. Sie üben also auf das Magnetband gleich große Reibungskräfte aus. Auch die Schei- ben 21 und 25 sind gleich dick und sind aus demselben Material hergestellt. Das Magnetband 7 wird also durch die Reibungskräfte symmetrisch belastet und neigt nicht zum Schiefziehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausgleich von Bandzugschwankungen innerhalb gewisser Grenzen für ein Magnetband, das zwischen einer Vorratsspule und einer Aufwickelspule in einer isolierten Schleife verläuft, derart, daß das Magnetband, ausgehend von einer Tonwelle (6) und zu dieser zurückkehrend, eine um ein freilaufendes Bandumlenkeiement (14) führende, un- ι ο ter Spannung stehende Schleife bildet, und an zwei einander nahezu gegenüberliegenden Stellen mittels zweier Anpreßrollen (8, 9) an die Tonwelle (6) angedrückt wird, eine Anzahl Magnetköpfe (16—19) so angeordnet ist, daß die Magnetköpfe die zwischen f ■> der Tonwelle (6) und dem Bandumlenkelement (14) verlaufenden Teile des Magnetbandes berühren, wobei die Vorrichtung in einem Abschnitt des Magnetbandes angeordnet ist, der stromaufwärts der genannten Schleife liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung vorgesehen ist zum Ausgleich von Bandzugschwankungen innerhalb der Schleife (15) infolge von Schwankungen der Reibungskoeffizienten der Oberflächen der Magnetköpfe (16-19) des Bandumlenkelementes (14) und etwaiger anderer Elemente bei Änderungen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit und ein Ausgleichselement (20) umfaßt, das mit dem Magnetband reibend zusammenarbeitet mit einer Reibungsoberfläche, die einen wirksamen Reibungskoeffizienten μ_ρ aufweist, der der nachfolgenden Beziehung entspricht