DE3009123A1

DE3009123A1 - Verfahren und einrichtung zum aufwickeln eines bandes

Info

Publication number: DE3009123A1
Application number: DE19803009123
Authority: DE
Inventors: Takashi Ichiyanagi; Kiyokazu Imanishi; Hidetoshi Kawa; Katsuyuki Yamamoto
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1979-03-09
Filing date: 1980-03-10
Publication date: 1980-09-11
Also published as: DE3009123C2; US4310130A; CA1137951A; JPS55119649A

Description

DR. BERG DIPL. JtNG. STAFF DIPL.-ING. SCHWABE DR. DIt. SANDMAiK

Postfach 860245 · 8000 München 86

Anwaltsakte: 30 755

Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Osaka / Japan

Verfahren und Einrichtung zum Aufwickeln eines

Bandes

VII/XX/Ha

P (089) 988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München +410122850

988273 BERGSTAPFPATF.NT München , _, _{n Λ} _β (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

988274 TELEX: U 3 U U 3 / / U O Q O Bayer Vereinsbank München 453100(BLZ 70020270) 98331G 052456OBERGd Fostscheck MUnchen 6S343-8O8 (BLZ 70010080)

ORIGINAL INSPECTED

-/- 3009113

Anwaltsakte: 30 755

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine -Einrichtung zum Aufwickeln eines Bandes in einem Magnetbandgerät u.a.

Beim Aufwickeln eines Bandes mit hoher Geschwindigkeit bildet sich ein kleiner Zwischenraum zwischen der Aufwickelspule und dem Band. Die das Band umgebende Luft wird in diesen Raum mitgenommen, wenn sich das Band bewegt und sich die Spule dreht, wodurch eine Art Schwimmkraft (floating force) an dem Band erzeugt wird. Ferner wird das Band aufgrund von Unregelmäßigkeiten, wie Schwingungen der verschiedenen mechanischen Teile und einer Veränderung in der Bandspannung aufgrund einer exzentrischen Drehbewegung der Spulen in seitlicher Richtung in Schwingungen versetzt. Die Oberfläche, die durch die obere Kante des aufgewickelten Bandes festgelegt ist, oder die Spulenfläche wird dadurch ungleichmäßig, was dann ein unregelmäßiges Aufwickeln des Bandes zur Folge hat.

Wenn das Band unregelmäßig aufgewickelt wird, ist nicht nur sein Erscheinungsbild schlecht, sondern es werden auch unerwünschte Magnetspuren auf demBand ausgebildet, wodurch beim Lesen oder Aufzeichnen mittels des magnetischen Lt»se-oder Auf-

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ORIGINAL INSPECTED

zeichnungskopfes häufig Fehler erzeugt werden.

Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, ist es in der Praxis bisher üblich gewesen, in der Nähe des Aufwickelteils mit einer Seitenrolle gegen das Band zu drücken, um so das Bandaufwickeln zu regulieren, um dadurch eine seitliche Unregelmäßigkeit des Bandes zu beseitigen. Da bei diesem Verfahren die Rolle und das Band unmittelbar miteinander in Berührung kommen, werden die Kanten des Bandes in nachteiliger Weise beschädigt. Auch kommt es infolge des Umlaufs und der Haftung von Staub zu Beschädigungen. Bei Aufwickelgeschwindigkeiten von 5 bis 6mm/s verschwinden Unregelmäßigkeiten beim Aufwickeln des Bandes. Jedoch ist ein Aufwickeln mit einer derart hohen Geschwindigkeit (bisher) nicht möglich gewesen. Obwohl es möglich ist, den Grenzwert der Bandaufwickelgeschwindigkeit ,bei welchem die Unregelmäßigkeiten beginnen, zu erhöhen, indem die Bandspannung erhöht wird, ist dies nicht wünschenswert, da es zu einer Trennung (bzw. einem Lösen) der Magnetschicht des Magnetbandes kommt und dies insgesamt schlechter wird.

Die Erfindung soll daher ein Verfahren und eine Einrichtung zum Aufwickeln eines Bandes schaffen, bei welchem ein unregelmäßiges Aufwickeln des Bandes aufgrund der Mitnahme von Luft an dem Bandaufwickelteil vermieden ist und bandförmiges Material, wie Magnetbänder,auf eine Aufwickeleinrichtung mit hoher Geschwindigkeit aufgewickelt werden können.

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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Luftdruck um den Bandaufwickelteil niedriger gehalten als der atmosphärische Druck. Hierdurch ist dann das Mitnehmen und das Einbringen von Luft zwischen der Aufwickelspule und dem Band verhindert.

Gemäß der Erfindung wird daher ein Band in einem Magnetbandgerät u.a. aufgewickelt, wobei der Luftdruck um den Teil der Aufwickelspule herum, auf welchen das Band aufzuwickeln ist, unter atmosphärischem Druck gehalten wird. Das Band kann dann stetig und gleichförmig mit einer hohen Geschwindigkeit aufgewickelt werden, wobei die sogenannte Schwimmkraft beseitigt ist, welche die Hauptursache für ein ungleichmäßiges Aufwikkeln ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das unregelmäßige Aufwickeln bei einem

herkömmlichen Aufwicke1verfahren;

Fig.2 die Beziehung zwischen der sogenannten

Schwimmkraft und der Bandgeschwindigkeit bei dem in Fig.1 dargestellten Verfahren;

Fig.3 und 4 herkömmliche Lösungen, um das ungleichmä-

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ßige Aufwickeln des Bandes zu beheben;

Fig.5 eine schematische Darstellung einer Ausfüh

rungsform des Bandaufwickelverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig.6 eine Ansicht eines BandaufWickelteils für

eine Analyse des ungleichmäßigen Aufwickelvorgangs anhand eines Modells;

Fig.7 eine Kurve, in welcher die sich bei der

Modellanalyse ergebende Beziehung zwischen den Druckwerten am Einlaß und am Auslaß des Bandaufwickelteils dargestellt ist;

Fig.8 eine anhand des Modells durchgeführte Ana

lyse der Beziehung zwischen dem umgebungsdruck und der erzeugten Schwimmkraft mit der Bandgeschwindigkeit U als Parameter;

Fig.9 eine schematische Darstellung einer Ausfüh

rungsform einer Bandaufwickeleinrichtung mit einer Kammer mit vermindertem Druck ;und

Fig.10 bis 15 Ausfuhrungsformen eines Abdichtmechanismus

zum Abdichten der Seite I, auf welcher atmosphärischer Druck herrscht, bezüglich der

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Seite II in der Kammer mit vermindertem Druck bei der Aufwickeleinrichtung der Fig.9.

Bei dem ungleichmäßigen Aufwickeln wird Luft, die das aufzuwickelnde Band umgibt, in einem kleinen Zwischenraum 3 zwischen einer Aufwickelspule und einem Band 2 mitgenommen, wenn sich das Band bewegt und sich die Spule dreht. Dadurch wird eine Art Schwimmkraft F (die durch einen breiten Pfeil in Fig.1 dargestellt ist) in dem Band 2 aufgrund einer Luftschicht aufgrund von Keil- oder Drosselschichtwirkungen erzeugt, wie sie in der Theorie der Fluidschmierung definiert sind. Ferner führen unregelmäßige Faktoren, wie mechanische Schwingungen der verschiedenen Teile und Veränderungen in der Bandspannung infolge einer exzentrischen Drehbewegung der Spule zu einem seitlichen Schwingen des Bandes. Dadurch wird dieSpulenoberflache desBandes ungleichmäßig.

In Fig.2 ist die Beziehung zwischen der sogenannten Schwimmkraft F, welche durch die Luftmitnahme erzeugt wird und der Hauptfaktor für das ungleichmäßige Aufwickeln ist, und der Bandfördergeschwindigkeit U dargestellt. Aus dieser Figur ist zu ersehen, daß die sogenannte Schwimmkraft bei Zunahme der Bandfördergeschwindigkeit zunimmt, ähnlich wie bei einem Mechanismus mit einem wirksamen Luftdrucklager. Es kann angenommen werden, daß das ungleichmäßige Aufwickeln ein wichtiger Faktor ist, welcher ein Aufwickeln des Bandes mit hoher Ge-

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schwindigkeit stört.

üblicherweise werden in der Praxis die folgenden Verfahren angewendet, um das ungleichmäßige Aufwickeln zu beseitigen:

(1) Wie in Fig.3 dargestellt, wird das Band durch eine Andrückrolle 4 in der Nähe des Aufnahmeteils von außen gegen die Aufwickelspule 1 gedrückt, um dadurch das Schwimmen des Bandes zu verhindern.

(2) Wie in Fig.4 dargestellt, wird die Kante des Bandes 2 durch eine in der Nähe des Aufnahmeteils vorgesehene Seitenrolle 5 reguliert, um dadurch seitliche Unregelmäßigkeiten in dem aufgewickelten Band zu beseitigen.

Wie bereits ausgeführt, sind diese Verfahren unwirksam und verhindern insbesondere nicht das unregelmäßige Aufwickeln.

In Fig.5 ist eine Ausführungsform einer Bandaufwickeleinrichtung dargestellt, bei welcher das erfindungsgemäße Verfahren angewendet ist. Ein Band wird von einer Vorratsspule 6 aus zugeführt und bewegt sich entlang von Führungen 7a bis 7c. Das Band 2 wird.dann nach Durchlaufen eines Verarbeitungsteils 8 auf eine Aufwickelspule 1 aufgewickelt. Eine Aufwickeleinrichtung 9 ist als ganzes in einem geschlossenen ,abgedichteten Behälter 10 untergebracht. Der Luftdruck in dem geschlossenen Behälter ist durch eine Vakuumpumpe 11 unter den atmosphärischen Druck abgesenkt.

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Der Grundgedanke,mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Aufwickeln mit hoher Geschwindigkeit zu ermöglichen und das ungleichmäßige Aufwickeln zu beseitigen, wird nunmehr beschrieben, wobei das Band unter einem verminderten Druck aufgewickelt wird. Es ist bereits behauptet worden, daß das ungleichmäßige Aufwickeln auf eine Art von wirksamer Druckluftlagerwirkung infolge der Mitnahme von Luft an den Bandaufwikkelteil hervorgerufen wird. Die Erzeugung des Druckes bei der * wirksamen Druckluftlagerung hängt von der Viskosität der Luft ab. Wenn die Viskosität zunimmt, nimmt auch der erzeugte Druck zu. Entsprechend der Theorie der kinetischen Gase ändert sich die Viskosität eines Gases nicht, wenn sein Druck erniedrigt wird. Im Falle von kompreeiblen Fluida, wie Luft, nimmt der erzeugte Druck infolge der nichtlinearen Art der Druckerzeugung ab, wenn der umgebende Luftdruck niedriger wird.

Der Bandaufwickelteil ist in Fig.6 nachgebildet. Wenn zwei Ebenen 13a und 13b unendlicher Breite sich mit der Geschwindigkeit ü in den Pfeilrichtungen bewegen, legen sie zwischen sich einen kleinen konisch zulaufenden Raum in der Weise fest, daß der Abstand a an der Einlaßseite größer ist als der Abstand b an der Auslaßseite. Die Änderung des Druckes P, die in dem Raum bezüglich des Umgebungsdruckes Pa erzeugt worden ist, kann als Funktion der Entfernung von der Einlaßseite mit dem Abstand a durch ein endliches Differenzierverfahren als eine bei der Fluiddruckschmierung auftretende Schwierigkeit berechnet werden. Hierbei wurde festgestellt, daß der erzeugte Druck ab-

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nimmt, wenn der Umgebungsdruck Pa niedriger ist. In Fig.8 ist die Beziehung zwischen dem Umgebungsdruck und der erzeugten Schwimmkraft dargestellt, die durch Integrieren der in Fig.7 dargestellten Druckverteilung mit der Geschwindigkeit U als Parameter berechnet worden ist.

Aus Fig.8 ist zu ersehen, daß die Schwimmkraft pro Längeneinheit in seitlicher Richtung abnimmt, wenn der Umgebungsdruck niedriger ist,und daß er durch die Geschwindigkeit U nicht stark beeinflußt wird, wenn der Umgebungsdruck unter 0,1 atm liegt. Die vorstehend wiedergegebenen Ergebnisse wurden durch einfache Berechnungen bei einem Modell erhalten. Im Falle eines praktischen Bandaufwickelvorgangs sind die Bandbreite, die Bandspannung, die Bandsteifigkeit usw. mit einzubeziehen, wodurch die Sache komplizierter wird. Im Prinzip gilt jedoch, daß die Schwdmrakraf t abnimmt, wenn der Umgebungsdruck erniedrigt wird.

Wie in Fig.9 dargestellt, wurde in einer Aufwickeleinrichtung mit einer Kammer mit vermindertem Druck im Bereich der Aufwickelspule ein Versuch durchgeführt, wobei das Band auf eine Spule aufgewickelt wurde, deren Begrenzungsscheiben entfernt waren. Die Bedingungen waren so gewählt, daß das Magnetband 12,7mm breit und 20μ dick war, und daß die Bandspannung gleich der durch ein Gewicht von 50g erzeugten Spannung war. Wenn der Druck in der Kammer bei dem atmosphärischen.Druck lag, war die Spulenoberfläche des aufgewickelten Bandes ungleichmäßig, (wo-

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bei die Unregelmäßigkeiten in der Größenordnung von 1mm lagen). Wenn die Aufwickelgeschwindigkeit 6 bis 7mm/s betrug, war es nicht möglich, das Band auf die Aufwickelspule aufzuwickeln, da das Band aus der Führungsbahn gestoßen wurde.

Wenn der Druck in der Kammer in der Größenordnung von 50 Torr (etwa 1/15 atm) lag, waren die Spulenoberflächen des aufgewickelten Bandes äußerst gleichmäßig, selbst wenn das Band mit hoher Geschwindigkeit aufgewickelt wurde. Wenn die Unregelmäßigkeiten der Endflächen des Bandes durch ein die Oberflächenglätte messendes Meßgerät gemesen wurde, lag die Unregelmäßigkeit " bei jeder Schicht des aufgewickelten Bandes maximal bei etwa 0,04mm. Wenn die in Fig.3 dargestellte Andrückrolle oder die in Fig.4 dargestellte Seitenrolle verwendet wurde, konnte das Band äußerst glatt und gleichmäßig aufgewickelt werden.

Wenn ein < bei amtmosphärischem Druck aufgewickeltes Barid und ein bei erniedrigtem Druck aufgewickeltes Band miteinander verglichen wurden, rutschten die Lagen des bei erniedrigtem Druck aufgewickelten Bands nicht so leicht und wurden durch Schwingungen oder Erschütterungen auch nicht so leicht gestört.

Beruhend auf dieser Überlegung kann gemäß der Erfindung das Band mit einer hohen Geschwindigkeit stetig aufgewickelt werden, indem der Druck in der Nähe des Bandaufwickelteils unter den atmosphärischen Druck erniedrigt wird, wodurch· dann die Schwimmkraft beseitigt wird, welche die Hauptursache für ein unregel-

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mäßiges Aufwickeln des Bandes ist. Insbesondere wenn der Druck um den Aufwickelteil herum unter 0,3 atm gehalten ist, kann das Band, wie aus Fig.8 zu ersehen ist, mit einer höheren Geschwindigkeit aufgewickelt werden, als wenn es unter atmosphärischem Druck aufgewickelt wird. Wenn der umgebende Luftdruck erniedrigt ist, nimmt die erzeugte Schwimmkraft ab. unter einem Druck in

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der Größenordnung von 1 χ 10 Torr ist dies nicht mehr viel wirksam, und es ist im Hinblick auf die Zeit und die Anstrengung, die erforderlich ist, um das Gas abzusaugen, unerwünscht.

Bei der in Fig.9 dargestellten Ausführungsform ist eine Kammer 14 mit niedrigerem Druck um den Aufwickelteil der Spule herum angeordnet. In diesem Fall muß ein Abdichtteil am Bandeinlaß 16 vorgesehen sein, über welchen das Band in die Kammer mit dem niedrigen Druck eingeführt ist, um zu verhindern, daß von außen Luft in die Kammer mit niedrigerem Druck strömt. Diese Abdichteinrichtung kann verschieden ausgeführt sein. Bei der in Fig.10 dargestellten Ausführungsform sind zwei Andrückrollen 17a und 17b gegen beide Seiten des Bandes 2 gedrückt, so daß zwischen der Seite I mit atmosphärischem Druck und der Kammerseite II mit einem niedrigen Druck eine Abdichtung geschaffen ist.

Bei der in Fig.11 dargestellten Ausführungsform ist das Einströmen von Luft dadurch verhindert, daß ein weiches Material, wie beispielsweise ein Schwammgummi oder ein Reinigungsband,in dem Raum zwischen der Bahn am Bandeinlaß und. der Bandbahnwand vorgesehen ist.

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Da eine Beschädigung auf der Bandoberseite zu einem Abfall bei Magnetbändern führt, sollte vorzugsweise ohne eine direkte Berührung abgedichtet werden. Eine einfache berührungsfreie Abdichtung kann, wie in Fig.12 dargestellt, dadurch erreicht werden, daß eine spaltförmige Bahn mit einer lichten Weite gebildet wird, die 10 bis 100μ größer als die Dicke des Bandes ist. Das heißt, auf beiden Seiten des Bandes sind kleine Zwischenräume 19a und 19b von 5 bis 50μ gebildet, wodurch der Gasfluß aufgrund seinerViskosität abgesperrt wird. Wenn sich das Band auf einer derart engen Bahn bewegt, ändert sich die Lage des Bandes infolge von verschiedenen äußeren Faktoren, so daß die Bahnwandung und das Band miteinander in Berührung kommen können, was sehr nachteilig ist. In diesem Fall ,ist wie in Fig.13 und 14 dargestellt, der Abstand von der Bandbahn in Richtung des Bandes auf der Seite I mit atmosphärischem Druck höher und wird zu der Kammerseite II mit dem verminderten Druck niedriger (siehe Fig.13) oder die Bahn wird stufenförmig schmaler (siehe Fig. 14). Folglich kann die Lage des Bandes entlang dessen Bahn so gesteuert werden, daß das Band stetig bzw. gleichmäßig in die Kammer mit vermindertem Druck eingeführt werden kann..Dies ist durch statische Drucklagerwirkungen erreicht, die als Stufendrossel- oder Oberflächendrosselwirkungen bezeichnet sind, und durch die wirksamen Drucklagerwirkungen, die erzeugt werden, wenn sich das Band bewegt. Wie in Fig.15 dargestellt, kann auch mehr als ein Öffnungspaar 20 an den gegenüberliegenden Wandungsflächen der Bandbahn ausgebildet sein, durch welche Luft gegen beide Seiten des Bandes geblasen wird, um dadurch auf beiden

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Seiten eine entgegenwirkende statische Drucklagerung zu schaffen.

Ende der Beschreibung

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Claims

DR. BERG DIPL.-ING. STAPi7 DIPL.-ING. SCHWABE DR. DR. SAKDMAIR Postfach 860245 · 8000 München 86 Anwaltsakte: 30 755 Patentansprüche

1. Verfahren zum Aufwickeln eines Bandes ,dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, der den Teil einer Aufwickelspule (1) umgibt, auf welchen das Band (2) aufgewickelt wird, unter den atmosphärischen Druck gesenkt und auf diesem Druck gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck, der den Teil der Aufwickelspule (1) umgibt, auf welche das Band (2) aufgewickelt wird, bei 0,3 bis 0,001 atm (absoluter Druck) gehalten wird.

• (0(9)988272 Telegramme: Bankkonten: Hypo-Bank München 4410122850

988273 BEROSTAPFPAffilff MDadien , _ΛΛΛΛ (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM

981274 TELEX: 03003 //0883 Bayer Verelnjb»nk MüDcben 453100(BLZ 70020270)

983310 052456OBERQd Postscheck München 65343-SO8 (BLZ 70010080)

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3. Einrichtung zum Aufwickeln eines Bandes, dadurch g ekennzeichnet, daß ein Teil der Aufwickelspule (1) in einer Kammer (14) mit verringertem Druck angeordnet ist, und daß der Druck in der Kammer (14) durch eine Gasabsaugquelle, wie eine Vakuumpumpe (11). unter dem atmosphärischen Druck gehalten ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdichteinrichtung, welche beide Seiten des Bandes (2) durch mindestens ein Paar rotierender Zylinder (17a, 17b) hält, an der Bandeinlaßseite (I) der Kammer (14) mit vermindertem Druck angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß ein e Abdichteinrichtung, die beideseiten des Bandes (2) durch ein weiches Material (18), wie Schwammgummi oder Reinigungsband ,einklemmt, an der Bandeinlaßseite (1) der Kammer (14) mit vermindertem Druck angeordnet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine schlitzförmige Bandbahn mit einer lichten Weite, die nur 10 bis 100μ größer ist als die Dicke des Bandes, an der Bandeinlaßseite (I) der Kammer (14) mit vermindertem Druck angeordnet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch g e k e η η -

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zeichnet, daß eine Ban^bahn ,welche von der Seite (I) mit atmosphärischen Druck zu der Seite (II) der Kammer (14) mit vermindertem Druck allmählich schmaler wird (Fig.15) oder stufenförmig abnimmt (Fig.14), an der Bandeinlaßseite (I) der Kammer (14) mit vermindertem Druck angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Paar öffnungen (20) auf gegenüberliegenden Seiten der Bandbahn ausgebildet ist, die beiden Seiten des Bandes entsprechen, durch welche öffnungen ein Gas gegen beide Seiten des Bandes geblasen wird, um dadurch ein von außen unter Druck gesetztes Gaslager auf beiden Seiten des Bandes (2) zu schaffen.

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