DE2930778A1

DE2930778A1 - Magnetbandgeraet mit magnetisch gesteuerter bandspanneinrichtung

Info

Publication number: DE2930778A1
Application number: DE19792930778
Authority: DE
Inventors: William Pinckney Doby
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1978-08-02
Filing date: 1979-07-28
Publication date: 1980-02-21
Also published as: AU4938979A; AU535307B2; US4162051A; MX148103A; FR2432748A1; GB2027253B; IT1122671B; BR7904858A; BE878001A; GB2027253A; IT7924840A0; AR220948A1; JPS5522300A

Description

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PATENTANWALT
D-4000 DÜSSELDORF 1 · SCHADOWPLATZ 9

püsseldorf, 26. Juli 1979

47,488
7953

Westinghouse Electric Corporation
Pittsburgh, Pa., V. St. A.

Magnetbandgerät mit magnetisch gesteuerter Bandspanneinrichtung

• Die Erfindung betrifft Magnetbandgeräte mit Bandtransportanordnungen, um ein Magnetband längs einem Aufzeichnungskopf und zwischen zwei Bandwickelspulen zu bewegen, insbesondere aber solche Magnetbandgeräte, einschließlich LastüberwachungsmagnetbandaufZeichnungsgeräten, die sowohl magnetische Brems- wie auch magnetische Kupplungseinrichtungen besitzen, um gesteuerte und im wesentlichen konstante Magnetbandspannung aufrecht zu erhalten.

Die vorliegende Erfindung steht in enger Beziehung zu einer Verbesserung bei einem Magnetbandaufzeichnungsgerät der Lastüberwachungsbauart, das in der US-Patentschrift 36 02 458 der Anmelderin offenbart worden ist. Das Magnetbandgerät ist zum im wesentlichen fortlaufenden Betrieb in sich ändernden Umgebungsbedingungen gedacht, wodurch Konstruktionsmerkmale erforderlich werden, die das Gerät sehr zuverlässig und robust machen. Die Bandtransportanordnung der Magnetbandgeräte des Standes der Technik verwenden mechanische Anordnungen zur Erzeugung von Reibung, um einen vorbestimmten Zug oder Rückhaltekraft auf eine Aufwickelriemenanordnung auszuüben, die die Versorgungsspule einer entfernbaren Bandkassette aufnimmt. Der Zug hält

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eine vorbestimmte Spannung in dem Magnetband aufrecht, während dieses von der Versorgungsspule mit Hilfe einer Tonwellenanordnung auf dem Aufzeichnungsgerät abgezogen wird. Die Tonwelle wird direkt von einem Antriebsmotor konstanter Geschwindigkeit angetrieben. Eine Aufwickelriemenanordnung tritt mit der Aufwickelspule der Kassette in Eingriff und wird durch einen gleitenden Federriemen angetrieben, der wiederum durch die Tonwellenanordnung angetrieben wird. Ein Schlupf zwischen dem Federriemen und der Aufwickelriemenanordnung tritt auf, um eine richtige Bandgeschwindigkeit zwischen der Tonwelle und der Aufwickelspule aufrechtzuerhalten, während das Band dieser zugeführt wird. Zwar hat sich das vorgenannte Magnetbandgerät oder der Recorder als außerordentlich zuverlässig während langer Betriebszeit und unter manchmal unterschiedlichen Umgebungsbedingungen erwiesen, jedoch ist eine Reduktion der mechanischen Kräfte sowie Reibungskräfte zwischen der verzögernden und antreibenden Kupplung der Versorgungsriemen- und Aufwickelriemenanordnung wünschenswert. Der zugehörige Zugriemen- und Federriemenantrieb beeinflußt in mancher Hinsicht die Lebensdauer des Recorders in nachteiliger Weise und erfordert Wartung sowie die Säuberung von Schmutz und Abfällen zwischen den Teilen, die reibend miteinander in Eingriff stehen. So ist es wünschenswert, den Rotationszug an der Versorgungsriemenanordnung von einem stationären, Verzögerung erzeugenden Glied besser zu isolieren, während das Antriebsdrehmoment der Aufwickelriemenanordnung über eine wartungsfreiere Kupplungsschnittstelle übertragen werden sollte.

Ein bereits bekannter Videobandrecorder umfaßt einen rotierenden Magnetkopf, der eine Rotation besitzt, die mit der Bandgeschwindigkeit durch eine Wirbelstrombremse- und Hysteresekoppelanordnung synchronisiert ist. Des weiteren sind Wirbelstrombremsen- und Hysteresekoppelanordnungen für den Tonwellenantrieb sowie für Führungswalzen bekannt. Es ist auch ein Bandkassettenantrieb bekannt, der einen Tonwellenantrieb mit einer magnetischen Kupplung aufweist, die wiederum mit Hilfe von Getrieben mit einer Abzugsspulenspindel verkoppelt ist. In der US-Patentschrift 38 09 336 wird ein Magnetbandtransport für die Bandzuführung

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und die Bandaufnahme in zwei Richtungen beschrieben. Der Transport umfaßt ein separates Paar von Kupplungen und eine getrennte Magnetkupplung, die jede der zwei Bandspulen und einen Antriebsmotor miteinander verbinden. Ein symmetrischer Betrieb ermöglicht es, die Spulen wechselweise als Aufnahmespulen wie auch als Versorgungsspulen bei hohen Geschwindigkeiten zu betätigen, wobei diese periodischen Anhalte- und Startvorgängen ausgesetzt sind. Ein Luftspalt für jede magnetische Kupplung ist kleinen Schmutzteilchen und magnetischen Teilchen ausgesetzt, die sich im Luftspalt ansammeln können und dadurch die Drehmoment- und Geschwindigkeitseigenschaften zwischen Eingang und Ausgang der Kupplungen ändern können. Es ist bereits eine Filmprojektoraufnahmespulenanordnung - statt der Anordnung bei einem Bandrecorder - bekannt, die eine Tonkopfbandantriebsanordnung besitzt. Die Aufnahmespulenanordnung umfaßt eine magnetische Antriebskupplung zwischen einem Antriebsmotor und der Aufnahmespule. Ein zylindrischer Käfig trägt im Winkel angeordnete Permanentmagnete und einen axial im Abstand zu den Permanentmagneten angeordneten magnetisch-permeablen Ring. Der Ring ist an einer Antriebswelle der Aufnahmespule befestigt, so daß das Motordrehmoment über einen magnetischen Luftspaltabstand der Kupplung übertragen wird. Der Luftspalt der magnetischen Kupplung ist einstellbar, um die von der Kupplung maximal übertragene Last einzustellen. Beim Zurückspulen des Films liefert die Magnetspaltkupplung ein magnetisches Bremsen, während der Film von der Aufnahmespule abgezogen wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Magnetbandrecordertransportanordnung für ein Magnetbandgerät zu schaffen, das einen zuverlässigen und reproduzierbaren Betrieb gewährleistet und sowohl die Spannung wie auch die Geschwindigkeit des abgezogenen und wieder aufgewickelten Bandes steuert und gleichzeitig die ungewünschte Ansammlung von fremdem Material verhindert, durch welches die gewünschte relative Drehung zwischen den magnetisch verkoppelten Teilen geändert würde.

Gelöst wird diese Erfindung bei einem Magnetbandgerät mit einer

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Bandtransportanordnung für die ununterbrochene Bewegung eines Magnetbandes zwischen einer Abzugsspule und einer Aufwickelspule, das aus folgenden Merkmalen besteht: Einer Tonwellenanordnung mit einer Tonwelle, die ein oberes Ende aufweist, um das Aufzeichnungsband antreibend in Eingriff zu nehmen, und einen Antriebsmotor, der mit dem unteren Ende der Tonwelle in direktem Antriebseingriff steht, mit einer Aufwickelspulenanordnung einschließlich einer Spindelwelle, die ein die Aufwickelspule in Eingriff nehmendes Glied am oberen Ende trägt, während um das untere Teil der Spindelwelle eine Kupplungsanordnung montiert ist, die antreibende und angetriebene Teile aufweist, wobei das angetriebene Teil mit dem unteren Ende der Tonwelle in ununterbrochener Antriebsbeziehung steht, und mit einer Versorgungsspindelanordnung mit einer Spindelwelle, die ein die Versorgungsspule in Eingriff nehmendes Glied an ihrem oberen Ende besitzt, während um das untere Ende der Welle eine magnetische Bremsanordnung montiert ist, die axial im Abstand zueinander angeordnete stationäre und rotierende Teile umfaßt, von welchen Teilen eines aus Permanentmagnetmaterial geformt ist und eine Vielzahl von am umfang im Abstand angeordneten Magnetpolen aufweist, während das andere Teil eine Platte aus magnetisch-permeablem Material darstellt, und wobei die Versorgungsspindelanordnung außerdem einen nicht-magnetischen Abstandsring besitzt, der aus einem Kunststoff-Filmmaterial hergestellt ist und den rotierenden Teil auf dem stationären Teil derart hält, daß der axiale Abstand der Teile durch die Dicke der Beilagscheibe festgelegt wird und die Rückhaltekräfte sowohl von dem Reibeingriff zwischen der Beilagscheibe und dem rotierenden Teil wie auch durch die magnetische Kopplung zwischen dem stationären und dem rotierenden Teil erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt:

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Fig. 1 eine Vorderansicht eines Magnetbandrecorders gemäß der Erfindung mit zugehöriger Bandkassette;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Achse II-II der Fig. 1 bei Blickrichtung in Richtung der Pfeile, wobei zur Erläuterung einer Bandtransportanordnung Teile entfernt wurden;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht zur Darstellung einer Bandauf wickelspindelanordnung, die eine Magnetkupplung aufweist und Teil der in Fig. 2 dargestellten Bandtransportanordnung ist;

Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht einer Versorgungsspindelanordnung mit einer Magnetbremse, die gleichfalls in der in Fig. 2 dargestellten Bandtransportanordnung enthalten ist;

Fig. 5 eine Seitenansicht mit z. T. weggebrochenen Teilen zur Darstellung einer anderen Ausführungsform einer Magnetbremse einschließlich einer Magnetkoppeleinstellanordnung; und

Fig. 6 eine Querschnittsansicht längs der Achse VI-VI der Fig. 5 bei Blickrichtung in Richtung der Pfeile.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erhält ein Lastüberwachungsmagnetbandaufzeichnungsgerät eine zwei Spulen aufweisende Bandkassette, wobei das Aufzeichnungsgerät eine Bandtransportanordnung mit einer Tonwellenanordnung sowie Bandabwickel- und -aufwickelspindelanordnungen umfaßt. Die Tonwellen- und Bandaufwickelspindelanordnung werden von einem Antriebsmotor derart angetrieben, daß das Magnetband von der Abwickelspule vorbei an einem magnetischen Aufzeichnungskopf auf die Aufwickelspule der Kassette gezogen wird. Die Tonwellenanordnung, die direkt von einem Antriebsmotor angetrieben wird, tritt mit dem Aufzeichnungsmagnetband an eine Andruckwalze in Eingriff, um das Band ununterbrochen

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mit niedriger Bandgeschwindigkeit anzutreiben. Die Abwickelspindelanordnung umfaßt eine zweiteilige Magnetbremse mit einem stationären und einem rotierenden Teil, wobei das eine Teil permanent magnetisiert ist und das andere Teil aus einem weichen oder magnetisch-permeablen Material besteht. Das obere Ende des rotierenden Teils umfaßt Stifte, um die Nabe einer Bandabwickelspule der Kassette in Eingriff zu nehmen. Permanenter Magnetfluß des magnetisierten Teiles wird in das permeable magnetische Material des anderen Teiles gerichtet, um so eine magnetische Anziehung zwischen diesen Teilen zu erzeugen und dadurch eine vorbestimmte Zugkraft auf die Abwickelspule auszuüben, während das Band von der Tonwelle von dieser Spule abgezogen wird. Eine dünne nicht-magnetische Beilagscheibe trennt die zwei Teile der magnetischen Bremse, um den dazwischen befindlichen Abstand gegenüber der Ansammlung von Schmutz und Abfällen zu verhindern und auch das Anziehen von magnetischen Teilchen zwischen den Teilen zu unterdrücken, die zu einer Änderung des magnetischen Verzögerungseffektes führen und die Teile der Bremse beschädigen könnten. Die Beilagscheibe liefert einen nicht-magnetischen Luftspaltabstand und bewirkt zusätzliche Reibkräfte, die sich zu den magnetischen Zugkräften der Bremse addieren.

Die Tonwellenanordnung umfaßt eine Tonwelle und ein Getriebe, das am unteren Ende der Tonwellen getragen wird und von einem Antriebsmotorritzel direkt angetrieben wird. Der Motor liefert eine konstante Drehgeschwindigkeit an der Tonwelle. Ein sicher antreibender und keinen Schlupf aufweisender Antriebsriemen verbindet die Tonwellenanordnung mit der Aufwickelspindelanordnung, einschließlich einer magnetischen Kupplung. Die magnetische Kupplung besitzt zwei Teile, einschließlich einem Kupplungsantriebsteil, das von dem schlupffreien Riemen angetrieben wird, und einem angetriebenen Kupplungsteil, das die mit der Nabe der Aufwickelspule in Eingriff tretenden Stifte aufweist, um die Aufwickelspule der Kassette anzutreiben. Eines der Teile der magnetischen Kupplung ist permanent magnetisiert, während das andere Teil aus einem weichen oder magnetisch-permeablen

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Material hergestellt ist, so daß das angetriebene Kupplungsteil durch den Antriebsmotor über die magnetische Kupplung zwischen dem angetriebenen und dem treibenden Teil der magnetischen Kupplung gedreht wird. Gesteuerte Aufwickelspulengeschwindigkeit wird dadurch aufrechterhalten, daß der Schlupf an der Kupplung vergrößert wird, so daß die Geschwindigkeit des Magnetbandes zwischen der Tonwelle und der Aufwickelspule während des Magnetbandtransportbetriebs im wesentlichen konstant bleibt. Eine Beilagscheibe in dem Luftspaltraum der magnetischen Kupplung verhindert die Ansammlung von Fragmenten störender Materialien.

Entsprechend wird die Geschwindigkeit und die Spannung des Magnetbandes beim Abwickeln und Aufwickeln von einer verbesserten Bandtransportanordnung gesteuert und aufrechterhalten, einschließlich einer Abwickelspindelanordnung mit einer Magnetbremse, bei der ein Beilagscheibenglied zwischen dem stationären und dem rotierenden Teil der Bremse gebildet ist, und mit einer Aufwickelspindelanordnung mit einer magnetischen Kupplung, bei der eine Beilagscheibe zwischen dem angetriebenen und dem treibenden Teil vorhanden ist. Die magnetische Kupplung und die magnetische Bremse arbeiten zusammen und halten die gewünschte und gesteuerte Bandspannung an der Bandabwickelspule aufrecht und sorgen auch für gesteuerte Geschwindigkeitsänderungen an der Bandaufwickelspule, um so ungewünschte Bandtransportänderungen aufgrund von Abnutzung und Verunreinigung der zueinander bezogenen sich bewegenden Teile zu verhindern und einen Betrieb mit vergrößerter Zuverlässigkeit und größerer Wartungsfreiheit zu ermöglichen und auch einen fortlaufenden Betrieb unter veränderlichen und oft extremen Umgebungsbedingungen zu gestatten.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 ist eine Bandrecordereinrichtung 10 für die Untersuchung von elektrischen Lasten dargestellt, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgestaltet ist. Das Bandaufzeichnungsgerät oder der Recorder 10 wird typischerweise von Versorgungsunternehmen für elektrische Leistung dazu verwendet, den Verbrauch elektrischer Energie zu überwachen, wobei Meßgeräteimpulse zusammen mit Zeitintervallimpulsen auf-

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gezeichnet werden, siehe die US-Patentschriften 34 70 470 und 39 13 129. Die vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung der in der US-Patentschrift 36 02 458 offenbarten Aufzeichnungseinrichtung dar. Auf diese US-Patentschrift sei auch für ein besseres Verständnis der vorliegenden Anmeldung verwiesen, da diese US-Patentschrift die allgemeine Anordnung sowie den Betrieb des Recorders 10 mit Ausnahme der Merkmale der vorliegenden Erfindung ausführlich beschreibt.

Der Recorder 10 umfaßt einen Rahmen 12, der von einer Bodenplatte 14, einer Mittelplatte 16 und einer Deckplatte 18 gebildet wird. Der Rahmen 12 trägt die Bandtransportanordnung 20, die in Fig. 2 dargestellt ist und ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung bildet, wie im folgenden noch näher erläutert wird. Die Bandtransportanordnung 20 umfaßt eine Tonwellenanordnung 22 mit einer Tonwelle 24 und einer Bandabwickelspindelanordnung 26 und einer Bandaufwickelspxndelanordnung 28. Federbelastete Stifte 30 der Bandabwickelspindelanordnung 26 und federbelastete Stifte 32 der Bandaufwickelanordnung 26 und federbelastete Stifte 32 der Bandabwickelanordnung 28 liegen über öffnungen der mittleren Platte 16 frei. Ein magnetischer Aufzeichnungskopf 34 wird auf der Mittelplatte 16 angrenzend zur Tonwelle 24 getragen.

Eine zweite Haupteinheit des Recorders 10 ist eine Bandkassette 38, die im wesentlichen identisch zu der in der US-Patentschrift 36 02 458 dargestellten Kassette ist, einschließlich einem Gehäuse 40 mit einer rotierbar darin angeordneten Bandabwickelspule 42 und Bandaufwickelspule 44, die eine vorbestimmte Länge Magnetaufzeichnungsband 46 tragen, das sich zwischen den Spulen 42 und 44 und um die äußere Oberfläche einer federbelasteten Andruckwalze 48 erstreckt. Nach Einschieben der Kassette 38 in das Kassettenaufnahmegebiet oberhalb der Mittelplatte 16 drückt die Andruckwalze 48 das Magnetband 46 gegen die Tonwelle 24 und legt das Band gegen den Aufzeichnungskopf 34. Die Stifte und 32 treten mit den Spulen 42 und 44 für die Bandzufuhr bzw. die Bandaufnahme in Eingriff. Eine gesteuerte Drehung der Spulen wird durch die Bandtransportanordnung 20 gemäß der vorliegenden

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Erfindung geliefert.

Die Bandtransportanordnung 20 wird in Fig. 2 noch deutlicher wiedergegeben, welche Figur einen Querschnitt längs der Achse II-II der Fig. 1 wiedergibt, wenn man in Richtung der Pfeile blickt. Die im Betrieb befindlichen Teile der Kassette 38 sind in Fig. 2 zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung näher dargestellt, wobei die Kassette 38 sich in der Betriebsstellung und in der auf der Mittelplatte 16 bezüglich der Bandtransportanordnung 20 des Recorders 10 montierten Stellung befindet. Entsprechend sind die Spulen 42 und 44 so dargestellt, daß ihre Nabenteile 42a und 44a von den Stiften 30 und 32 der Spindelanordnungen 26 und 28 in Eingriff genommen sind, wie weiter oben beschrieben. Die Bandantriebsdrehung der Tonwelle wird von einem Zahnrad 52 geliefert, das am unteren Ende der Welle 24 montiert ist und mit einem Ritzel 54 kämmt, das von der Welle eines Antriebsmotors 56 getragen wird. Der Antriebsmotor 56, der von der Bodenplatte 14 gehalten wird, dreht sich mit einer vorbestimmten im wesentlichen niedrigen Geschwindigkeit, um dem Band 46 eine fortlaufende in eine Richtung gerichtete Bewegung aufzudrücken, die von der Versorgungsspule oder Abwickelspule 42 zur Aufnahme- oder Aufwickelspule 44 gerichtet ist. Der Recorder 10 wird typischerweise ununterbrochen für Zeitperioden verwendet, die in der Größenordnung von einem Monat liegen, und die Bandgeschwindigkeit ist sehr niedrig und liegt in der Größenordnung von 17,6 cm/h. Die Tonwelle 24 wird ungefähr mit einer Drehgeschwindigkeit von einer Umdrehung pro 15 min gedreht, um in dieser Zeit eine Bandbewegung von 4,4 cm zu erzeugen.

Die Versorgungsspindelanordnung 26 bildet ein wichtiges Teil der Bandtransportanordnung 20 und umfaßt eine Spindelwelle 58, die so angeordnet ist, daß sie längs der Achse 60 koaxial ausgerichtet ist, die sich durch das Zentrum der Versorgungsspule erstreckt, wenn diese im Recorder 10 angeordnet ist. Das untere Ende der Spindelwelle 58 ist mit einem Gewinde versehen, so daß es durch eine Mutter 61 innerhalb einer Lochöffnung der

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Bodenplatte 14 befestigt werden kann. Das obere Ende der Anordnung 26 endet bei den Stiften 30, die von einer Stiftstützscheibe 62 getragen werden, welche am oberen Ende durch einen Rückhalteclip 64 an Ort und Stelle gehalten wird, so daß eine Rotation um das obere Ende der Spindelwelle 58 möglich ist. Die Anordnung 26 umfaßt eine Magnetbremse 66, um eine gesteuerte und im wesentlichen konstante Bandspannung in dem Band 46 aufrechtzuerhalten, während dieses von dem Bandwickel auf der Spule 42 abgezogen und in Zugeingriff zwischen die Andruckwalze 48 und die Tonwelle 24 gezogen wird.

Die Magnetbremse 66, die in Fig. 4 vergrößert dargestellt ist, umfaßt ein stationäres Teil 68. Das stationäre Teil 68 ist permanent magnetisiert und umfaßt einen flachen Ring 69, der mit zahlreichen magnetischen Polen magnetisiert ist, wie auch eine magnetische Stützplatte 70, die mit einem geeigneten Kleber an der Bodenfläche des magnetisierten Ringes 69 integral angebracht ist. Gemäß einer vorzugsweise Ausführungsform wird der permanent magnetisierte Ring 69 aus Alnico-5-Permanent-Magnetmaterial gebildet, das senkrecht zum Durchmesser orientiert ist und eine Dicke in der Größenordnung von 0,4 cm aufweist, einen äußeren Durchmesser in der Größenordnung von 3,18 cm besitzt und eine zentrale Bohrung aufweist, die einen Durchmesser von 1,6 cm hat. Der magnetisierte Ring 6 9 ist mit acht Magnetpolen magnetisiert, die am Umfang im Abstand zueinander auf der oberen Fläche des Ringes 69 um die Welle 58 herum angeordnet sind. Die gemeinsame Magnetisierungsrichtung der acht Magnetpole liegt parallel zur Achse 60.

Ein Abschnitt 72 vergrößerten Durchmessers auf der Welle 58 ist in der Zentralöffnung des Ringes 69 angeordnet. Der untere Teil der Welle 58 erstreckt sich durch das Zentrum der magnetischen Stützplatte 70, so daß eine untere ringförmige Schulter des Schaftteils 72 gegen die Stützplatte 70 gedrückt wird, wenn die Welle 58 an der Bodenplatte 14 mit Hilfe der Mutter 61 angebracht wird, die auf das mit Gewinde versehene Ende der Welle aufgeschraubt ist.

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Ein drehendes Teil 74 der Magnetbremse 66 wird von einer ringförmigen permeablen oder weich-magnetischen Platte gebildet (die durch kaltgewalztes Stahlmaterial hergestellt ist), welche Platte an dem Boden der Stiftstützscheibe 62 integral angebracht ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das permanente Magnetmaterial, das beispielsweise den Ring 69 bildet, hohe Halteeigenschaften besitzt, so daß der darin enthaltene Restmagnetismus im wesentlichen permanent erhalten bleibt. Das für die Platten 70 und benutzte weiche oder permeable Magnetmaterial besitzt niedrige Reluktanzeigenschaften, während es gleichzeitig eine verhältnismäßig hohe Haltekraft besitzt. Löcher in den Zentren der magnetischen Platte 74 und in der Stiftstützscheibe 62 nehmen das obere Ende der Spindelwelle 58 auf. Eine Abstandsscheibe 78 ist auf der Welle 58 und in dem nicht-magnetischen Luftspalt zwischen dem magnetisierten Ring 69 und der weichmagnetischen Platte 74 angeordnet. Die Beilagscheibe besteht vorzugsweise aus nicht-magnetischem Kunststoff-Filmmaterial, das unter dem Handelsnamen "Mylar" von der Firma Du Pont de Nemours, E. I. & Company vertrieben wird, oder auch aus einem äquivalenten Material hergestellt ist. Das Mylar-Material stellt eine PoIyäthylenterephthalat-Zusammensetzung dar, die hohe Festigkeit aufweist, Abriebwiderstandskraft besitzt, nicht porös ist und bei hohen Temperaturen ihre Dimensionen aufrechterhält und außerdem im wesentlichen nicht-magnetische Eigenschaften besitzt. Die Abstandsscheibe 78 besitzt eine Dicke in der Größenordnung von 0,25 cm und weist einen äußeren Durchmesser von etwa 2,9 cm auf. Im Zentrum der Beilagscheibe befindet sich ein Loch, um die Welle 58 aufzunehmen, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Die Abstandsbexlagscheibe 78 beabstandet die untere Stirnfläche der magnetischen Platte 74 von der oberen Stirnfläche des permanent magnetisierten Ringes 69, um so den dazwischen befindlichen Spaltabstand zu steuern. Der hier in Rede stehende Spalt wird auch als "Luftspalt" bezeichnet, um ihn von einem Weg niedriger Reluktanz zu unterscheiden, obwohl in diesem "Luftspalt" die Plastikbeilagscheibe 78 angeordnet ist. Dies liefert einen

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wichtigen Vorteil der vorliegenden Erfindung, weil der nichtmagnetische Spalt oder "Luftspalt", durch den die Magnetflüsse von den Magnetpolen des Ringes 69 zur Platte 74 hindurchtreten, genau gesteuert wird. Beispielsweise ist der Luftspaltabstand durch die Wahl von unterschiedlichen Dicken für die Beilagscheibe veränderbar. Wenn die magnetische Platte 74 auf der oberen Schulter des vergrößerten Wellenabschnittes 72 ruht, müssen extrem enge Toleranzen bei der Herstellung aufrechterhalten werden und der Zusammenbau der TeiJemuß genau überwacht werden, damit ein genau gesteuerter magnetischer Luftspaltraum erhalten wird. Die Verwendung von Abstandsbeilagscheiben vermeidet die Notwendigkeit der großen Genauigkeit bei diesen Herstellungsverfahren. Ein weiteres sehr vorteilhaftes Merkmal dieser Abstandsbeilagscheibe 78 ist der, daß der Abstandsraum zwischen dem magnetisierten Ring 69 und der Magnetplatte 74 von der Beilagscheibe eingenommen wird, so daß Staub und magnetische Teilchen nicht angezogen und darin angesammelt werden können, so daß die Charakteristika der magnetischen Bremsoperation sich nicht ändern können und auch Abrieb und Beschädigung der relativ zueinander rotierenden Teile der Magnetbremse 66 nicht auftreten. Die Abstandsbeilagscheibe 78 liefert außerdem einen erheblichen Teil des Zuges, der von der Magnetbremse geliefert wird, so daß die Gesamtgröße des magnetisierten Ringes 69 auf einem Minimum gehalten werden kann, wodurch sich die Kosten sowie der für die Versorgungsspindelanordnung 26 erforderliche Raum verringern.

Die magnetische Bremse 66 wird zusammengebaut, indem zuerst der Ring 69 mit einer Vielzahl von magnetischen Polen magnetisiert wird. Dann werden die integralen Teile 69 und 70, die Beilagscheibe 78 und die integralen Teile 72 und 74 mit der Spindelwelle 58 zusammengebaut. Eine Testspule wird durch die Stifte 30 in Eingriff genommen und das für das Drehen der Testspule erforderliche Drehmoment gemessen. Der Ring 69 wird entmagnetisiert, bis das gewünschte Bremsdrehmoment erhalten wird. Ein geeichtes Bremsmoment von 0,9 m · g wird vorgesehen, um die Scheibe 62 gegen die Zugkraft der Bremse 66 zu drehen. Dimensionsänderungen in dem Spaltabstand zwischen den Teilen 74 und

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können ungewünschte Ergebnisse erzeugen, während die Anwendung einer Beilagscheibe 78 den Spaltabstand genau steuert/ so daß dieser im wesentlichen konstant ist.

Der Bandzug zwischen der Spule 42 und der Tonwelle 74 erhöht sich leicht, wenn im Betrieb von einer im wesentlichen vollen Spule Band abgezogen wird, so daß sich die Zugspannung im wesentlichen verdoppelt, wenn sich die Spule von dem Band leert. Es wird annommen, daß die permanenten Magnetflüsse des Ringes 69 in der permeablen magnetischen Platte 74 nachfolgende oder virtuelle Pole induzieren. Die sich ergebende magnetische Anziehung zwischen den Permanentmagnetpolen und den virtuellen Polen widersteht einer Drehung der Platte 74. Die Beilagscheibe 78 erzeugt eine zusätzliche reibende Rückhaltekraft auf die Platte 74, Somit hält sich die Zugspannung innerhalb des Bandes 46 zwischen der Spule 42 und der Tonwelle 24 innerhalb gesteuerter niedriger Grenzen, im allgemeinen in einem ungefähren Bereich von 60 bis 9Og, so daß dieser Wert als im wesentlichen konstant charakterisiert werden kann. Es sei daran erinnert, daß die Drehung der Spule 42 sich innerhalb eines verhältnismäßig engen Bereiches von Geschwindigkeiten verändert.

Die Aufwickelspindelanordnung 28, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist längs der Achse 80 montiert, einschließlich der Zentralachse der Aufwickelspule 44, wenn die Kassette 38 sich in der in Fig. 2 dargestellten montierten und wirksamen Position befindet. Eine magnetische Kupplung 82 ist in der Anordnung 28 enthalten, um die Spule 44 zu drehen, wenn diese von den Stiften 32 in Eingriff genommen ist, um so das Band 46 zu einem Wickel auf der Spule aufzuwickeln, während das Magnetband von der Tonwelle 24 und der Andruckwalze 48 geliefert wird. Die Geschwindigkeit muß geändert werden, während das Band 46 auf der Spule aufgewickelt wird, so daß das Band nicht bezüglich der Tonwelle gezogen wird noch sich in dem Aufwickelbandteil zwischen der Tonwelle und dem Wickel der Spule 44 ein Durchhängen ergibt.

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Wie am deutlichsten in Fig. 3 zu erkennen ist, ist eine Spindelwelle 86 der Anordnung 28 längs der Achse 80 montiert und das untere mit Gewinde versehene Ende davon nimmt eine Mutter 87 auf, die die Welle 86 an der Bodenplatte 14 hält. Eine Hülse stützt den Boden einer Riemenscheibe 90 auf der Bodenplatte 14. Die Büchse 88 und die Riemenscheibe 90 können als ein integrales Teil hergestellt sein. Eine Nut in der Riemenscheibe 90 nimmt einen Riemen 92 auf, der in einer Nut 93 am unteren Ende der Tonwelle 24 montiert ist, siehe Fig. 2. Der Riemen 92 befindet sich in nicht-schlüpfendem Eingriff mit der Nut 93 und der Nut in der Riemenscheibe 90.

Ein permanent magnetisierter flacher Ring 94 ist mit einem geeigneten Kleber an der Riemenscheibe 90 befestigt und besitzt in seinem Zentrum eine Bohrung, die die Spindelwelle 86 aufnimmt. Der magnetisierte Ring 94 ist aus einem Permanentmagnetmaterial hergestellt, wie es für den Ring 69 beschrieben wurde, und umfaßt mehrere, beispielsweise acht, Magnetpole, die in dem Ring um die Welle 86 herum am Umfang angeordnet sind. Ein stärker permanentes Magnetisierungsmaterial mag in einigen Fällen verwendet werden, statt daß das Material benutzt wird, das für den Ring 6 9 Verwendung findet, und zwar aufgrund des verringerten Raumes für den Ring 94. Der magnetisierte Ring 9 4 bildet den Antriebsteil der Magnetkupplung 82.

Der angetriebene Teil der Magnetkupplung 82 umfaßt eine permeable oder weichmagnetische Platte 96, die an einer Stiftstützplatte integral befestigt ist, die der Stiftstützplatte 62 entspricht. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Platte 96 ebenfalls aus einem Permanentmagnetmaterial gebildet, das mehrere entsprechende Magnetpole in magnetisch anziehende Beziehung zu den Magnetpolen des Ringteiles 94 aufweist. Die magnetische Platte ist oberhalb des magnetisierten Ringes 94 mittels einer Lagerbeilagscheibe oder eines vergrößerten Wellenabschnittes 100 der Welle 86 angeordnet, so daß ein vorbestimmter axialer magnetischer Luftspalt zwischen den magnetischen Polen des magnetisierten Ringes 94 und der magnetischen Platte 96 gebildet wird.

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Der Luftspaltraum der Kupplung kann optional eine aus Mylar bestehende Abstandsbeilagscheibe 102 umfassen, die so geformt" ist, daß sie in den Raum zwischen dem magnetisierten Ring 94 und der magnetischen Platte 96 paßt, um einen Schutz gegen die Ansammlung von Schmutz und magnetisierten Teilchen in dem magnetischen Kupplungsraum zwischen den Teilen 94 und 96 zu bilden.

Die magnetische Kupplung zwischen dem angetriebenen Teil 96 und dem treibenden Teil 94 der Kupplung 82 ergibt sich, so wird jedenfalls angenommen, aufgrund der Anziehung zwischen den folgenden oder virtuellen Polen, die in der Platte 96 induziert werden, und den permanenten Magnetpolen des Ringes 94. Die Veränderungen in der relativen Drehung oder der Schlupf ergeben sich aufgrund von Änderungen im Durchmesser des Bandwickels auf der Spule 44, jedoch in einer gesteuerten Weise, wie sie von der Kupplung 82 geliefert wird.

Beim Betrieb der Bandtransportanordnung 20 sei angenommen, daß die Abwickelspule 42 anfänglich einen gefüllten Bandwickel 46 trägt, während die Aufwickelspule 44 im wesentlichen noch kein Band 46 enthält. Der Motor 56 treibt die Tonwelle 24 über die Zahnräder 54 und 52 mit einer Geschwindigkeit von einelr Umdrehung pro 15 min an, wie bereits oben erwähnt. Die magnetische Bremse 66 erzeugt einen Zug, der auf die Spule 42 einwirkt, so daß ein Widerstandsdrehmoment an der Spule 42 erzeugt wird, wenn die Tonwelle das Band 46 zieht. Wie bei Bahdrecordefη allgemein bekannt, bewegt sich die Versorgungsspule 42 anfänglich langsamer als die Aufwickelspule 44, und zwar aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Bandwickel 46 auf den Spulen. Anfänglich tritt ein sehr geringer Schlupf und eine höchste Ausgangsgeschwindigkeit bezüglich einer konstanten Eingangsgeschwindigkeit an der magnetischen Kupplung 82 der Bandaufwickelspindelanordnung 28 auf. Anfänglich werden auch etwa 10 cm Magnetband pro einer Umdrehung der Aufwickelspule 44 aufgewickelt, während von der Abwickelspule 42 mit jeder Drehung dieser Spule etwa 30 cm Band geliefert werden. Während das Band 46 von der Spule zu Spule 44 übertragen wird, werden die entgegengesetzten Be-

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dingungen des Vollseins und Leerseins bezüglich der Spulen erreicht, bei denen etwa 10 cm Band pro Umdrehung von der Spule geliefert werden, während etwa 30 cm Band pro Umdrehung von der Spule 44 aufgewickelt werden. Aufgrund des Anstiegs im Durchmesser des Bandwickels 46 auf der Spule 44 erhöht sich der gesteuerte Schlupf an der Magnetkupplung 82 und die Ausgangsgeschwindigkeit verringert sich. Entsprechend liefert die magnetische Kopplung 82 anfänglich eine halbe Umdrehung des getriebenen Teiles 96 für jede Umdrehung der Tonwelle. Am Ende der Bandaufwickeloperation erhöht sich der Kupplungsschlupf derart, daß das Getriebeteil 96 nur etwa 20 % einer Umdrehung bezüglich einer vollständigen Umdrehung der Tonwelle durchführt. Am Ende der Aufwickeloperation wird sich der in dem Versorgungsteil des Bandes 46 zwischen der Spule 42 und der Tonwelle 24 erzeugte Drehmoment leicht auf etwa das Doppelte des anfänglichen Zuges erhöhen. Wie weiter oben bemerkt, erreicht die Spule 42 ihre höchste Drehgeschwindigkeit und die Spule 44 ihre niedrigste Drehgeschwindigkeit, wenn der Bandwickel auf der Spule 44 im wesentlichen den gesamten Bandstreifen 46 aufweist, der von der Kassette 38 geliefert wird. Beim typischen Betrieb ist eine ununterbrochene Bandbewegung für die Zeitdauer von einem Monat vorhanden.

Eine andere Ausführungsform für eine Versorgungsspindelanordnung 108 ist in den Fig. 5 und 6 gezeigt, einschließlich einer alternativen Magnetbremse 110 mit einer magnetischen Kopplungsein Stellanordnung. Die Spi2delwelle 58 wurde bereits im wesentlichen in Verbindung mit der Beschreibung der Versorgungsspindelanordnung 28 beschrieben. Eine weich-magnetische Platte 74 und eine integrale Stiftstützscheibe 62 mit den Stiften 30 wird ebenfalls vorgesehen, wie weiter oben für die Anordnung 26 beschrieben. Eine Serie von acht getrennten zylindrischen Permanentmagneten 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119 und 120 sind gleitend auf einer weichen oder permeablen magnetischen Stützplatte 121 montiert, um acht getrennte magnetische Pole des stationären Teils der Magnetbremse 110 zu bilden. Die Permanentmagnete sind in Schlitzen 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128 und 129 montiert,

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die sich sowohl durch die Magnetstützplatte 121 als auch durch die Bodenplatte 14 erstrecken. Schrauben 132, die sich durch die Schlitze erstrecken, verklemmen die Permanentmagnete in einstellbaren radialen Positionen bezüglich der Zentralachse 60 der Versorgungsspindelanordnung 108, wenn diese so angeordnet ist, wie die Anordnung 26 in dem Recorder. Entsprechend kann ein veränderliches Zugdrehmoment durch die Positionierung der separaten Permanentmagneten 113 bis 119 relativ zu unterschiedlichen Radialpositionen der Magnetplatte 74 eingestellt werden. Weniger als acht getrennte Permanentmagnete, beispielsweise alternierende Permanentmagnete 118, 115, 117 und 119 können in Schlitzen montiert werden, so daß sie einstellbar sind, um so eine gewünschte Spulenzugeinstellung zu liefern, um während der Bandausspieloperation der Anordnung 108 den gewünschten Zug zu erzeugen. Die nicht-magnetische Kunststoffabstandsbeilagscheibe 78" ist zwischen den Stirnflächen der Permanentmagneten, bezeichnet mit 113 bis 120, und der Bodenoberfläche der Magnetplatte 74, wie sie von der Anordnung 26 geliefert wird, vorgesehen. Somit liefert die Beilagscheibe 78" den Luftspaltabstand und den Schutz des magnetischen Luftspaltes gegen Abfälle und magnetische Teilchen. Wie bereits bezüglich der Abstandsbeilagscheibe 78 weiter oben bemerkt, stellt das Einstellen der Dicke der Beilagscheibe eine weitere Einrichtung zur Einstellung des magnetischen Spaltes zwischen den Permanentmagneten und der Platte 74 dar, um das Rückhaltedrehmoment oder den magnetischen Zug einzustellen, der von der magnetischen Bremse 110 erzeugt wird. Die Beilagscheibe 78' erzeugt auch zusätzliche Reibrückhaltekraft, da die Platte 74 auf der Beilagscheibe gedreht wird.

ES/jn 3

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Claims

. Patentansprüche ;

Magnetbandgerät mit einer Bandtransportanordnung zur ununterbrochenen Bewegung eines Aufzeichnungsbandes zwischen einer Versorgungsspule und einer Aufwickelspule, mit einer Tonwellenanordnung einschließlich einer Tonwelle, die ein oberes Ende zum antreibenden Eingriff mit dem Aufzeichnungsband besitzt, und mit einem Antriebsmotor, der in direktem Antriebseingriff mit dem unteren Ende der Tonwelle steht, mit einer Aufwickelspindelanordnung einschließlich einer Spindelwelle, die ein die Aufwickelspule in Eingriff nehmendes Glied an ihrem oberen Ende trägt und bei der um ein unteres Ende der Spindelwelle eine Kupplungsanordnung vorgesehen ist, wobei die Kupplungsanordnung ein treibendes und ein angetriebenes Teil aufweist, wobei das angetriebene Teil in ununterbrochener angetriebener Beziehung mit dem unteren Ende der Tonwelle steht, und mit einer Versorgungsspindelanordnung einschließlich einer Spindelwelle, die ein die Versorgungsspule in Eingriff nehmendes Glied an ihrem oberen Ende aufweist, gekennzeichnet durch eine Magnetbremsanordnung (66, Fig. 2, 4; 110, Fig. 5), die um das untere Ende der Welle herum angeordnet ist, wobei die Magnetbremsanordnung axial im Abstand angeordnete stationäre (69, Fig. 2, 4; 113 bis 120, Fig. 5) und rotierbare Teile (74) einschließt, wobei eines der Teile aus einem Permanentmagnetmaterial gebildet ist und mehrere am Umfang

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im Abstand angeordnete Magnetpole aufweist, und das andere der Teile eine Platte aus einem permeablen magnetischen Material darstellt, und daß die VersorgungsSpindelanordnung weiterhin eine nicht-magnetische Abstandsbeilagscheibe (78, Fig. 2, 4; 78', Fig. 5) aufweist, die aus einem Kunststoff-Filmmaterial hergestellt ist und das rotierende Teil auf dem stationären Teil stützt, so daß der axiale Abstand der Teile durch die Dicke der Beilagscheibe festgelegt wird und die Rückhaltekräfte sowohl von der Reibung zwischen der Beilagscheibe und dem rotierenden Teil wie auch durch die magnetische Kopplung zwischen dem stationären und dem rotierenden Teil entsteht.
2. Magnetbandgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsbeilagscheibe der Magnetbremsanordnung aus einem Kunststoff-Filmmaterial des Typs "Mylar" hergestellt ist.
3. Magnetbandgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungsspindelanordnung eine Welle aufweist, die einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser (72, Fig. 4) trägt, und daß die Magnetbremsanordnung ein stationäres Teil besitzt, das aus Permanentmagnetmaterial hergestellt ist und eine flache Ringkonfiguration (69) mit einer Magnetstützplatte (70) besitzt, die aus permeablem magnetischen Material hergestellt ist und an dem flachen Ring aus permanentem Magnetmaterial integral angebracht ist, und daß eine untere Schulter des Abschnittes mit vergrößertem Durchmesser die Magnetstützplatte in Eingriff nimmt, um das stationäre Teil in dem Magnetbandgerät zu sichern.
4. Magnetbandgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das die Versorgungsspule in Eingriff nehmende Glied eine integral daran angebrachte Platte aus permeablem magnetischen Material aufweist, die das rotierbare Teil der Magnetbremsanordnung bildet.

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5. Magnetbandgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser der Versorgungsspindelwelle eine Länge aufweist, die nicht größer ist als die Höhe des flachen Permanentmagnetringes, wobei sich die Abstandsbeilagscheibe über eine obere Schulter des Abschnittes mit vergrößertem Durchmesser erstreckt.
6. Magnetbandgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Versorgungsspule in Eingriff nehmende Glied zumindest einen Stift (30) aufweist, das mit der Versorgungsspule in Eingriff gebracht werden kann, und daß ein Scheibenglied (62) vorgesehen ist, das den zumindest einen Stift trägt, so daß der Stift sich von dessen oberem Ende erstreckt, wobei das Scheibenglied weiterhin die permeable magnetische Platte an ihrem Boden trägt.
7. Magnetbandgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsanordnung der Aufwickelspindelanordnung eine Magnetkupplung mit einem treibenden und einem getriebenen Teil darstellt, wobei das eine Teil von dem anderen Teil einen axialen Abstand aufweist und wobei das eine Teil aus einem Permanentmagnetmaterial hergestellt ist und daß andere Teil aus einem permeablen Magnetmaterial geformt ist, so daß das getriebene Teil magnetisch angekoppelt ist, um eine veränderliche Drehung aufgrund der Drehung des treibenden Teiles zu erhalten.
8. Magnetbandgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung eine nicht-magnetische Kunststoffabstandsbeilagscheibe (102, Fig. 1, 3) aufweist, die in dem axialen Raum zwischen dem antreibenden und dem getriebenen Teil angeordnet ist.

Beschreibung:

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