DE3009123C2 - Bandtransport-Einrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandtransport-Einrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen ~i Gattung.

Eine solche Bandtransport-Einrichtung kann beispielsweise in einem Magnetband-Gerät für dw Aufzeichnung vt. Audio- und/oder Video-Informationen eingesetzt werden.

Wird ein Band mit hoher Geschwindigkeit aufgewikkelt, so bildet sich ein kleiner Spalt zwischen der Aufwickelspule einerseits und dem Band andererseits. Denn durch die Geschwindigkeit des Bandes wird die Umgebungsluft mitgerissen und dringt dadurch in den sich ständig verengenden Spalt zwischen Aufwickelspule und Band ein. so daß ein Luftpolster entsteht auf dem das Band »schwimmt«.

Außerdem wird das Band durch Unregelmäßigkeiten, wie beispielswe ,t Schwingungen der verschiedenen mechanischen Komponenten oder einer Änderung der Bandspannung, die wiederum aui eine exzentrische DrehungderSpulen zurückzuführen ist >n seitlicher Richtung in Schwingungen versetzt. Und schließlich können die Spulen unregelmäßige Flächen haben,sodaßder Aufwikkelvorgang entsprechend unregelmäßigabläuft.

Aus dem DE-GM 71 34 729 ist eine Anlegevorrichtung für bewegte Materialbahnen bekannt, die beispielsweise über eine Walze geführt wird. Um im Zuführspalt einen unerwünschten Lufteinzug zu vermeiden, wird dort eine spezielle Unterdruckquelle angeordnet, die an ihrer Unterseite eine Dichtung und bewegliche Abstützrollen aufweist. Eine solche Unterdruckquelle kann jedoch nur bei einer Vorrichtung mit relativ großem Verhältnis Breite/Durchmesser der Aufwickelspule eingesetzt werden, da sich nur in diesen Fällen die Druckunterschiede zwischen den Rändern der Materialbahn und ihrer Mitte kaum bemerkbar machen. Andere Verhältnisse liegen jedoch bei einem kleinen Verhältnis Breite/Durchmesser der Aufwickelspuk· vor. wie es bei Magnetbändern der Fall ist, so daß bei einer IJnterdruckquelle, wie sie aus dem DE-CJM 71 34 729 bekannt ist, bei schmalen Magnetbändern und einer Aufwickelspule mil großem Durchmesser die Luftströmung von den Rändern zur Miiii· des Magnetbandes hm zu einer starken Beeinflussung und damit zu einem ungleichmäßigen Aufwickeln des Magnetbandes führen würde.

Außerdem führt die keilförmig in den Aufwickelspalt eingesetzte I terdn^kqueüe zu starken Luftströmungen, die wiederum das gleichmäßige Aufwickeln ungünstig beeinflussen. Insbesondere bei kleinen Verhältnissen Breite/Durchmesser der Aufwickelspule würde sich also einsehrungleichmäßigerAufwickelvorgangergeben.

Eine Bandtransporteinrichtung der angegebenen Gattung geht aus der DE-OS 23 06 986 hervor und weist ein Gehäuse für eine Abwickelspule mit einer ersten

rotierenden Welle und für eine Aufwickelspule mit einer zweiten rotierenden Welle auf. Eine solche Bandtransporteinrichtung muß die folgenden Bedingungen erfüllen:

a) Das Band muß gleichmäßig aufgewickelt werden, d. h., auch bei hohen Bandtransportgeschwindigkeiten muß das Band über seine gesamte Fläche, insbesondere an seinen Rändern, flach auf die Aufwikkelspule aufgewickeil werden;

b) auch bei geringen Bandspannungen, v/ic sie in Kassetten-Tonbandgeräten vorliegen, muß das Band sehr stabil, d. h„ gleichmäßig transportiert werden;

c) jede Beschädigung des Bandes muß sicher vermieden werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Bandtransporteinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der das Band auch bei hohen Geschwindigkeiten gleichmäßig transportiert und aufgewickelt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Tci! des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine zweckmäßige Ausführungsform wird durch das Merkmal des Anspruchs 2 definiert

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß durch die beanspruchten Mapnahmen der Spalt zwischen dem einlaufenden Band und der Aufwickelspule auf Unterdruck gehalten wird und dadurch keine Schwebekräfte erzeugt werden, die zu einem ungleichmäßigen Aufwickeln des Bandes auf die Aufwickelspulc führen. Dadurch kann eine solche Bandtransporteinrichtung mit hohen Fördergeschwindigkeiten arbeiten, ohne daß die gleichmäßige Aufwicklung gefährdet ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil liegt darin, daß die hier beanspruchten Maßnahmen auch bei den üblichen Abmessungen von Magnetbändern eingesetzt werden können; denn bei solchen Magnetbändern, wie sie beispielsweise in Videokassetten verwendet werden, ist der Durchmesser D der Aufwic'celsptiit sehr viel größer als die Breite ßdes Magnetbandes, d. h., das Verhältnis B/D ist klein. Trotzdem läßt sich das erwähnte »Aufschwimmen« des Bandes auf die Aufwickelspule vermeiden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. I das unregelmäßige Aufwickeln bei einer herkömmlichen Sandtransport-Einrichtung.

Fig. 2 die Bez'ehung zwischen der »Aufschwimmkrafi« und der Bandgeschwindigkeit bei der BandtransportEinrichtung nach Fig. I.

F ι g. 3 eine Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ba ndtranspor (einrichtung,

Fig. 4 im vergrößerten Maßstab ein Modell des Ein-5¹; zugbercichcs der Bandtransport-Einrichtung nach F i g. 3.

F ι g. 5 eine Kurvendarstellung der sich bei Analyse des Modells nach F ι g. 4 ergebenden Beziehungen zwischen den Druckwerten am Einlaß und am Auslaß der Bandtransport-Einrichtung nach F ι g. 3. und

F ι g. b eine anhand des Modells durchgeführte Analyse der Beziehung zwischen dem Umgebungsdruck und der erzeugten »Aufschwimmkraft« mit der Bandgeschwindigkeit i/als Parameter.

Wie man aus F i g. 1 erkennt, wird beim ungleichmäßigen Aufwickeln eines Bandes, beispielsweise eines Magnetbandes, die das Band umgebende Luft in den keilförmigen Spalt 3 zwischen der Aufwickelspule 1 und

dem Band 2 mitgenommen, wenn sich die Aufwickelspule 1 dreht und dadurch das Band 2 mitnimmt. Durch diesen Effekt wird eine »Aufschwimmkraft F« (die in F i g. 1 durch den breiten Pfeil angedeutet ist) erzeugt, die das Band 2 von der Aufwickelspule 1 wegdrückt. Nähere Details über diese Kraft, die auf die keilförmige Verengung der Luftschicht zurückzuführen ist, sind in Verbindung mit theoretischen Überlegungen für eine Schmierung mit fluiden Medien entwickelt worden.

Darüber hinaus führen noch weitere Faktoren, wie beispielsweise mechanische Schwingungen der verschiedenen Teile, Veränderungen der Bandspannung infolge einer exzentrischen Drehung der Aufwickelspule und ähnliche Effekte zu seitlichen Schwingungen des Bandes, wodurch das Band ebenfalls ungleichmäßig auf die Aufwickelspule aufgewickelt wird.

Fig.2 zeigt die Beziehung zwischen dieser »Aufschwimmkraft Fv, die durch die mitgenommene Luft erzeugt wird und den wesentlichen Faktor für das ungleichmäßige Aufwickeln darstellt, einerseits und der Transportgeschwindigkeit U des Bandes andererseits. Es läßt sich erkennen, daß sich die Auischwimmkraft bei einer Zunahme der Transportgeschwindigkeii des Bandes erhöht, so daß sich dieser Effekt besonder? bei den hohen Bandgeschwindigkeiten bemerkbar macht, wie sie beispielsweise für Video-Bandkassetten benötigt werden.

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform einer Bandtransporteinrichtung, bei der dieser Effekt unterdrückt wird. Das zu transportierende Band, beispielsweise ein Magnetband, wird von einer Abwickelspule 6 aus zugeführt und an Führungen Ta bis 7 c vorbeibewegt. Nach Durchlaufen einer Verarbeitungssteüe 8 wird das Band 2 auf eine Aufwickelspule 1 aufgewickelt. Diese, insgesamt durch das Bezugs/eichen 9 angedeutete Abwickeleinrichtung ist in einem abgeschlossenen und abgedichteten Gehäuse 10 untergebracht. Der Luftdruck in dem Gehäuse 10 wird mittels einer Vakuumpumpe 11 unter den Atmosphärendruck abgesenkt.

Im folgenden soll das Grundprinzip dieser Bandtransport-Einrichiung 9 beschrieben werden, die das sehr gleichmäßige Aufwickeln des Bandes mit hoher Geschwindigkeit ermöglicht, wenn dieser Vorgang bei einem genau definierten Unterdruck erfolgt. Es ist bereits darauf hingewiesen worden, daß Ungleichmäßigkeiten beim Aufwickeln des Bandes auf ein? Art »üruckluftlagerung« durch die mitgenommene LuH zurückzuführen sind. Der für die Mitnahme der Luft erforderliche Druck hängt von der Viskosität der Luft ab. Bei einer Zunahme der Viskosität erhöht sich auch der erzeugte Druck. Nach der kinetischen Theorie der Gase ändert sich jedoch die Viskosität eines Gases nicht, wenn vein Druck abnimmt. Bei kompressiblcn fluiden Medien, wie beispielsweise Luft, nimmt jedoch der er/cugte Druck nb. wenn der Umgebu^rgs-Luftdnick absinkt.

I ι μ. 4 /eigi einen Teil des Uanduufwickcl-Sysicms der Ausfuhrungsform nach I- ι g. i. Wenn sich zwei Tbc ncn 3.J und 3b unendlicher Breite nut der Geschwindigkeit /' in Richtung der beiden Pfeile bewegen, definieren sie /wischen sich einen schmalen, konisch zulaufenden Raum in der Weise, daß der Abstand a an der Ein· laßscile größer als der Absland b an der Auslaßseite ist. Die in diesem Raum auftretende und auch feststellbare Änderung des Druckes Pin bezug auf den Umgebungsdruck Pa läßt sich mittels eines endlichen Differenzierverfahrens als Funktion des Abstandes von der Einlaßseite mit der Breite A darstellen. Hieraus läßt sich wiederum ableiten, daß der erzeugte Druck abnimmt, wenn der Umgebungsdruck Pa absinkt.

F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen dem Umge bungsdruck Pa und der erzeugten Aufschwimmki'nft. die durch Integration der in F i g. 5 dargestellten Druckverteilung mit der Geschwindigkeit (J als Parameter berechnet worden ist-

Aus F i g. 6 läßt sich erkennen, daß die Aufschwimmkraft pro Längeneinheit in seitlichen Richtungen abnimmt, wenn der Umgebungsdruck Pa absinkt: es ergibt

to sich nur eine geringe Abhängigkeit der Aufschwimmkraft von der Geschwindigkeit LJ, wenn der Umgebungsdruck unter 0.1 Bar liegt. Diese Ergebnisse wurden durch einfache Berechnungen an einem Modell erhalten. In der Praxis müssen noch die Breite des Bandes.

is die Bandspannung, die Bandsteifigkeit und ähnliche Parameter berücksichtigt werden, wodurch die Berechnung sehr kompliziert wird. Im Prinzip führt dies jedoch zu dem gleichen Ergebnis, daß nämKch bei einer Verringerung des Umgebungsdruckes die Aufschwimmkraft F abnimmt.

Es wurde ein Versuch mit einer A ^"wickeleinrichtung durchgeführt, die sich in einer Kammer mit unterdruck im Bereich der Aufwickelspule befand; das Band wurde auf eine Aufwickelspule aufgewickelt, deren seitliche Begrenzungsscheiben abgenommen wurden. Das verwende»⁰ Magnetband hatte eine Breite von 12,7 mm und eine Dicke von 20 μπί; die Spannung des Bandes entsprach der durch ein Gewicht von 50 g erzeugten Spannung.

Wenn der Druck in der Kammer etvva im Bereich des Atmosphärendrucks lag. wurde das Band sehr ungleichmäßig auf die Aufwickelspuie aufgewickelt, wobei die Unregelmäßigkeit in der Größenordnung von etwa 1 mm lagen. Bei einer Aufwickelgeschwindigkeit von 6 bis 7 m/s war das Aufwickeln des Bandes praktisch unmöglich, da das Band aus seiner Führungsbahn verschoben wurde.

Wurde jedoch der Druck in der Kammer verringert, so daß er in der Größenordnung von etwa 0.15 3ar lag.

so wurde das Band selbst dann gleichmäßig aufgewikkelt, wenn es mit hoher Geschwindigkeit transportiert wurde. Die Unregelmäßigkeit, d. h.. die Abweichung aus der Soll-Lage, lag für jede Windung des Bandes maximal bei etwa 0.04 mm.

Vergleicht man ein bei atmosphärischem Druck aufgewickeltes Band einerseits und ein bei Unterdruck aufgewickeltes Band andererseits, so läßt sich feststellen, daß die verschiedenen Windungen und Lagen des bei Unterdruck aufgewickelten Bandes nicht so leicht verrutschen und durch Schwingungen oder Erschütterungen nicht so leicht gestört werden.

Daraus kann man also folgern, daß sich die A;"fschwimnikruft /■'unterdrücken lallt, wenn der Druck in d_^%r NdKe des Bandaufwickelieils unter den Atmosphä-

Yt rendruck verringert wird. Dieser Effekt macht sich dann ausreichend stark bemerkbin, wenn in dem Gehäuse der Bandtransporteinrichtung ein Druck von maximal 0.3 Bar aufrechterhalten wird (siehe auch F i g. 6), so daß das Band mit hohp·· Geschwindigkeit aufgewickelt werden kann.

Sinkt der Druck unter 0,001 Bar ab, so ergibt sieh keine merkliche Verbesserung mehr, se- daß aus Gründen des Aufwandes für diesen relativ hohen Unterdruck eine Untergrenze von 0,001 Bar aufrechterhalten werden sollte.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Bandtransporteinrichtung mit einem Gehäuse für eine Abwickelspule mit einer ersten rotierenden Welle und für eine Aufwickelspule mit einer zweiten rotierenden Welle, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) gasdicht abgeschlossen ist und in ihm ein Druck von 03 bis 0.001 bar aufrechterhalten wird.

2. Bandtransporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an das Gehäuse (10) eine Vakuumpumpe (11) angeschlossen ist.