DE3152619T1

DE3152619T1 - Magnetbandantriebselement und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3152619T1
Application number: DE19813152619
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujisawa Kanagawa Kawakami; Shigeyoshi Kawasaki Kanagawa Torii
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1981-12-14
Publication date: 1983-08-11
Also published as: SG45387G; US4553186A; JPS57111850A; KR850001905B1; GB2100912B; WO1982002110A1; DE3152619C2; GB2100912A; KR830008303A; JPS6042537B2; HK14188A

Description

11. August 1982 1

Die Erfindung betrifft ein Magnetbandantriebselement

bei

zur zweckmäßigen Verwendung eis Tonwelle/z.B. einem Magnetband(aufzeichnungs)gerät sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung, und insbesondere ein Magnetbandantriebselement, das ein Magnetband stabil und zuverlässig anzutreiben bzw. zu transportieren vermag.

Eine Tonwelle eines Magnetbandgeräts, als Beispiel für ein Magnetbandantriebselement, ist bekanntlich auf die in Fig. 1 dargestellte Weise gelagert. In Pig. I bezeichnet die Ziffer 11 ein Hauptchassis des Magnetbandgeräts mit einer in einer vorbestimmten Position ausgebildeten Durchgangsbohrung 111, die von einem Lagerzylinder 12 durchsetzt wird. Etwa auf der Mitte der Länge des Lagerzylinders 12 ist ein Flansch 121 angeformt. Schrauben 13 sind jeweils in Durchgangsbohrungen 122 eingesetzt und in Gewindebohrungen 112 eingeschraubt, die im Hauptchassis 11 ausgebildet sind. Der Lagerzylind^er 12 ist auf diese Weise am Hauptchassis 11 befestigt.

Eine Tonwelle 14 erstreckt sich durch den Lagerzylinder 12. Die Tonwelle 14 dreht sich mit einem Schwungrad (15) mit, weil ihr unterer Abschnitt in eine im Drehzentrum des Schwungrads 15 ausgebildete Durchgangsbohrung 151 eingesetzt und in dieser befestigt ist. Die Tonwelle 14 wird von Lagerelementen 16 und 17 getragen, die am oberen bzw. unteren Ende des Lagerzylinders 12 angeordnet sind, so daß sich die Tonwelle 14 gleichmäßig und ruckfrei drehen kann. Das untere Ende der Tonwelle 14 steht in Berührung mit einem Lager 19 eines Unter- oder Nebenchassis 18, das im wesentlichen parallel zum Hauptchassis 11 angeordnet ist. Das Schwungrad 15 ist über einen Treib-Riemen 20 mit einem (nicht dargestellten) Motor verbunden, um durch diesen angetrieben zu werden.

Gegen den oberen Teil (Fig. 1) der Tonwelle 14 drückt eine Andruckrolle 22 an, so daß ein Magnetband 21

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dazwischen verspannt ist. Die Andruckrolle 22 ist über ein Trag- oder Lagerelement 25 drehbar auf einer Achse 24 gelagert, die von einem Gleitstück 23 absteht/ das seinerseits in Synchronismus mit der Betätigung eines . Antriebselements für konstanten Magnetbandantrieb

(nicht dargestellt) in den durch die Pfeile A und B angedeuteten Richtungen verschiebbar ist. Im Magnetbanda!ntrieb-Unterbrechungszustand wird die Drehantriebskraft des erwähnten Motors auf Schwungrad 15 und Ton-IG welle 14 übertragen, so daß diese sich gleichmäßig drehen. Da hierbei jedoch das Gleitstück 23 in Richtung des Pfeils B verschoben worden und (damit) die Andrückrolle 22 von der Tonwelle 14 getrennt ist, wird das Magnetband 21 nicht transportiert. Wenn das Antriebselement für konstanten Magnetbandantrieb in den Magnetbandantriebszustand gebracht wird, wird das Gleitstück '23 synchron in Richtung des Pfeils A verschoben. Dabei drückt die Andruckrolle 22 unter Zwischenfügung des Magnetbands 21 g'egen die rotierende Tonwelle 14 an, wie in den Fig. 2(a) und 2(b) in vergrößertem Maßstab dargestellt, so daß das Magnetband 21 angetrieben bzw. transportiert wird.

Die Antriebskraft F für den Transport des Magnetbands durch die Tonwelle 14 läßt sich ungefähr durch folgende Gleichung ausdrücken:

F .= C/ul + /u2)P

Darin bestehen:

AiI = Reibungskoeffizient zwischen Magnetband 21 und

Andruckrolle 22;
u2 = Reibungskoeffizient zwischen Magnetband 21 und

Tonwelle 14; und

P= auf das Magnetband 21 ausgeübte Andruck- oder Klemmkraft.

■1 Aus obiger Gleichung geht hervor, daß bei konstant bleibender Klemmkraft P die Reibungskoeffizienten ul und u2 vergrößert werden müssen, um eine größere Antriebskraft F zu erreichen und dadurch das Magnetband 21 stabil (gleichmäßig) und zuverlässig zu transportieren.

Andererseits sollte der Abschnitt der Tonwelle 14, der über die Lagerelemente 16 und 17 vom Lagerzylinder 12 getragen wird, vorzugsweise eine niedrige Reibung erzeugen, um eine leichte Drehung zu gewährleisten. Dagegen muß der Bandantriebsteil der Tonwelle 14, gegen den die Andruckrolle 22 andrückt , einen hohen Reibungs koeffizienten besitzen.

Aus diesem Grund ist eine herkömmliche Tonwelle 14 aus •rostfreiem Stahl, nämlich einer ternären Legierung aus Eisen (Fe), Chrom (Cr) und Nickel (Ni) als Hauptbestandteile, hergestellt und mit einer glatten Oberfläche niedrigen Reibungskoeffizienten versehen. Der mit dem Magnetband 21 in Berührung zu bringende Bandantriebsteil der Tonwelle 14 ist durch Sandstrahlen o.dgl. behandelt. Bei der Sandstrahlbehandlung werden feine, harte Teilchen (z.B. aus einem Keramikmaterial) mit hoher Geschwindigkeit zum Auftreffen auf den Bandantriebsteil der Tonwelle 14 gebracht, so daß der Bandantriebsteil durch Schleifwirkung eine in Fig. 3 dargestellte rauhe Ober-flache 26 erhält. Wenn die Andruckrolle 22 unter Zwischenfügung des Magnetbands 21 gegen

^ow den angerauhten Bandantriebsteil 26 der Tonwelle 14 . angedrückt wird, sind der Reibungskoeffizient -ul zwischen Magnetband 21 und Andruckrolle 22 sowie der Reibungskoeffizient ,u2 zwischen Magnetband 21 und Tonwelle 14 vergrößert, so daß eine größere Antriebskraft F erzielt wird.

Das vorstehend beschriebene herkömmliche Magnetbandantriebselement und das Verfahren zu seiner Herstellung sind jedoch mit den im folgenden geschilderten Mangeln behaftet. Die durch Sandstrahlen behandelte Oberfläche der Tonwelle 14 besitzt feine Risse oder Verformungen (Verwerfungen), wie sie in der Mikrophotographie (100-fache Vergrößerung) in Fig. 5 dargestellt sind. Der die Risse oder Verformungen aufweisende Teil der Tonwelle 14 unterliegt daher nach längerem Betrieb einem Verschleiß durch das Magnetband 21. Daraufhin verringert sich die Antriebskraft F, und die anfängliche Leistung kann nicht über einen längeren Zeitraum hinweg aufrechterhalten werden, so daß sich eine mangelhafte Haltbar-■ keit ergibt. Die jeweiligen, beschriebenen Bestandteile Eisen, Chrom und Nickel werden-an der Tonwellen-Oberfläche, die durch Sandstrahlen behandelt worden ist, wahllos freigelegt. Da Eisen weicher ist als Chrom, Nickel o.dgl., wird es durch den Angriff des Magnetbands 21 schneller abgetragen, wodurch die Haltbarkeit weiter verschlechtert wird. Wie erwähnt, werden (beim Sandstrahlen) harte Feinteilchen gegen den.Bandantriebsteil der Tonwelle 14 geschleudert. Gemäß Fig. 3 ist daher der Durchmesser des sandgestrahlten,, angerauhten Flächenteils 26 der Tonwelle 14 kleiner als der restliehe, nicht sandgestrahlte Abschnitt der Tonwelle 14. Infolgedessen kömmt der angerauhte Flächenteil 26 in bezug auf die Achse des restlichen Abschnitts der Tonwelle 14 exzentrisch zu liegen.

Die Erfindung wurde nun im Hinblick auf die geschilderten Mangel (des Stands der Technik) entwickelt, und der Erfindung liegt (insbesondere) die Aufgabe zugrunde, ein Magnetbandantriebselement, das ein Magnetband stabil und zuverlässig anzutreiben vermag und eine ausgezeichnete Haltbarkeit besitzt, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetbandantriebselements zu schaffen.

Ein' Magnetbandantriebselement gemäß der Erfindung besteht aus einer Legierung aus einem weichen metallischen Werkstoff und einem harten metallischen Werkstoff, und es weist einen umlaufenden angerauhten Oberflächenabschnitt ohne Feinrisse oder Verformungen (distortion) auf. .

Beim Verfahren zur Herstellung des Magnetbandantriebselements gemäß der Erfindung werden ein Magnetbandantriebselement aus einer Legierung aus weichen und harten metallisqhen Werkstoffen hergestellt, die Oberfläche dieses Magnetbandantriebselements angerauht und die angerauhte Oberfläche einer Feinbehandlung oder -bearbeitung unterworfen.

Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. In den Fig. 6 und 7 sind den Teilen von Fig. 3 und 4 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet. Die Tonwelle 14 ist aus einem weichen metallischen Werkstoff, wie Eisen (Fe), und harten metallischen Werkstoffen, wie Chrom (Cr) und Nickel (Ni), hergestellt. Der mit dem Magnetband 21 in Berührung zu bringende Band-. antriebsteil der Tonwelle 14 wird durch z.B. Sandstrahlen angerauht, und dann mechanisch poliert, so daß ein rauher Flächenteil 27 ohne Feinrisse und Verformungen entsteht, wobei die Achse des angerauhten Flächenteils 27 mit der Drehachse der Tonwelle 14 fluchtet.

Wie in der vergrößerten Darstellung von Fig. 7 veranschaulicht, sind bei der beschriebenen Tonwelle 14 der Reibungskoeffizient /Ul zwischen Magnetband 21 und Andruckrolle 22 sowie der Reibungskoeffizient,u2 zwischen Magnetband 21 und Tonwelle 14 jeweils groß, wenn die Andruckrolle 22 unter Zwischenfügung des Magnetbands 21 gegen die Tonwelle 14 angedrückt wird. Infolgedessen kann eine

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größere MagnetpAntriebskraft F erzielt werden, während Feinrisse und Verformungen vermieden werden. Die anfängliche Antriebskraft bleibt daher auch nach langem Betrieb der Tonwelle 14 erhalten, und ihre Haltbarkeit ist verbessert.

Wenn sich der weiche metallische Werkstoff, wie Eisen, in den vertieften Bereichen des angerauhten Flächenteils 27 befindet und die harten metallischen Werkstoffe, wie Chrom und Nickel, an den erhabenen Bereichen liegen, kann der in unmittelbare Berührung mit dem Magnetband 21 zu bringende Bandantriebsteil der Tonwelle 14 vollständig aus den harten metallischen Werkstoffen bestehen, wodurch eine noch bessere Haltbarkeit gewährleistet wird.

Ein Verfahren zur Ablagerung (locating) von Eisen in den vertieften Bereichen des angerauhten Flächenteils 27 und von Chrom und Nickel in den erhabenen Bereichen desselben ist im folgenden beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Oberfläche des Bandantriebsteils der Tonwelle 14, wie erwähnt, einer Sardstrahlung und einer Polier-Feinbearbeitung unterworfen und chemisch aktiviert, um eine Reaktion bzw. Umsetzung mit einer Säure herbeizuführen und hauptsächlich den Eisenbestandteil aufzulösen.

Genauer gesagt: in der Oberfläche des Bandantriebsteils der Tonwelle 14 sind nach der Sandstrahl- und Polier-Feinbearbeitung Eisen (Fe), Chrom (Cr) und Nickel (Ni) auf die in Fig. 8 gezeigte Weise in wahlloser Verteilung (nach außen hin) freigelegt. Das Verhältnis von Eisen-

^O zu Chrombestandteilen pro Flächeneinheit in diesem Zustand ist in Fig. 9 veranschaulicht. Fig. 9 zeigt das mittels eines Röntgen-Mikroanalyisiergeräts bestimmte Verhältnis von Eisen- zu Chrombestandteilen. Aus Fig. ist ersichtlich, daß der Eisengehalt erheblich größer ist als der Chromgehalt.

Wenn die Oberfläche der Tonwelle 14 in diesem Zustand chemisch aktiviert wird, um eine Reaktion mit einer Säure herbeizuführen und den Eisenbestandteil aufzulösen, bleibt Eisen nur in den vertieften Bereichen des angerauhten Flächenteils 27 der Tonwelle 14 zurück, während die Chrom- und Nickelbestandteile in den erhabenen Bereichen verbleiben, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist.

Nachstehend ist ein Verfahren zur chemischen Behandlung der Oberfläche der Tonwelle 14 erläutert. Die Tonwelle 14, die einem Sandstrahlen und einer Polier-Feinbearbeitung unterworfen worden ist, wird in der nachstehend angegebenen Reihenfolge chemisch behandelt:

1. Entfettung

Die Tonwelle 14 wird zur Entfernung von Ölrückständen mit Trichlorethylen (trichlene) gereinigt.

2- Maskierung

(1) Gemäß Fig. 11 wird die Tonwelle 14 bis zu einer unmittelbar unter dem angerauhten Flächenteil 27 gelegenen Stelle in eine Maskierlösung (Vinylacetat) 28 eingetaucht und dann (aus der Maskierlösung) herausgenommen.

(2) Gemäß Fig. 12 wird die Tonwelle 14 von der Seite . her, die in die Maskierlösung 28 eingetaucht worden ist, in eine Durchgangsbohrung 291 einer Maskiervorrichtung oder -schablone 29 eingeschoben, bis sie einen Anschlag 20 erreicht, worauf sie unter langsamer Drehung (aus der Bohrung) herausgezogen wird.

(3) Die herausgezogene Tonwelle 14 wird gemäß Fig. in eine Durchgangsbohrung 311 einer Trocknungsvorrichtung 31 eingeführt.

J I 3Zb I b

3. Trocknen

Die Tonwelle 14 wird trocken gelassen, bis sie nicht mehr herausfällt, auch wenn die Trocknungsvorrichtung 31 "kopfüber" umgedreht wird.

4. Chemisches Porenätzen

Nach dem Trocknen wird der angerauhte Flächenteil 27 der Tonwelle 14 gemäß Fig. 14 2-3 min lang in eine handelsübliche chemische Polierflüssigkeit (C.P.L.) als typisches Beispiel für eine Fluorwasserstofflösung 32 eingetaucht, um den Eisenbestandteil aufzulösen.
15

5. Spülen mit Wasser

6. Neutralisieren

²^ Nach dem Spülen mit Wasser wird die Tonwelle 14 etwa 1-2 min lang zur Neutralisierung in eine Natriumcarbonatlösung eingetaucht (Natriumcarbonat: .5-10 g/l) .

7. Spülen mit Wasser

8. Behandeln mit Chromsäure

Der mit der chemischen Polierlösung behandelte Teil der Tonwelle 14 wird bei Raumtemperatur 1 min lang in eine Natriumdichromatlösung (10 g/l) eingetaucht,

9. Spülen mit Wasser

10. Entfernen der Maskierung

Die Tonwelle 14 wird aus der Trocknungsvorrichtung 31 herausgenommen, und die Maskierung (Maske) wird

mit Ethylalkohol entfernt.
11. Trocknen

Nach der beschriebenen chemischen Behandlung besitzt die Oberfläche der Tonwelle 14 den in der (Mikro-) Photographie (lOOOfache Vergrößerung) gemäß Fig. 15 dargestellten Zustand. Das Verhältnis von Eisen- zu Chrombestandteil ist gegenüber Fig. 9 beträchtlich herabgesetzt, wie dies aus den in Fig. 16 dargestellten, mittels des Röntgen-Mikroanalysiergeräts ermittelten Versuchs- bzw. Meßergebnissen hervorgeht.

Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Magnetbandantriebselement die Tonwelle 14. Das Magnetbandantriebselement kann jedoch auch ein Führungselement, etwa eine Magnetband-Leitrolle, sein.

Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern innerhalb des Erfindungsrahmens zahlreichen Änderungen oder Abwandlungen zugänglich.

In Zusammenfassung werden mit der Erfindung somit ein Magnetbandantriebselement, das ein Magnetband stabil (gleichmäßig) und zuverlässig anzutreiben vermag und eine ausgezeichnete Haltbarkeit besitzt, sowie ein Verfahren zur Herstellung eine^ solchen Magnetbandantriebselements

geschaffen.. . ■

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1, 2(a) und 2(b) eine (Teil-)Schnittansicht, eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht zur Verdeutlichung des ^5 Lagerungs- oder Einbauzustands einer Tonwelle und ihrer Arbeitsweise; Fig. 3 und 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Seitenansicht bzw. eine in (weiter) vergrößertem

J I 0 Z D

Maßstab gehaltene Aufsicht zur Darstellung einer herkömmlichen Tonwelle; Fig. 5 eine Mikrophotographie einer herkömmlichen Tonwelle; Fig. 6 und 7 eine Seitenansicht bzw. eine (vergrößerte) Aufsicht zur Darstellung eines Magnetbandantriebselements und eines Verfahrens zu seiner Herstellung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 8 und 9 eine (Teil-)Seitenansicht bzw. eine graphische Kennliniendarstellung zur Veranschaulichung der Lagenbeziehung und des Anteilverhältnisses von Eisen, Chrom und Nickel an der Oberfläche der Tonwelle nach deren Polier-Feinbearbeitung beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 und 7; Fig. 10 eine (Teil-)Seitenansicht der Lagenbeziehung zwischen Eisen, Chrom und Nickel an der Oberfläche der Tonwelle nach deren chemischer Behandlung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7; Fig. 11 bis 14 (Teilschnitt-) Ansichten zur Veranschaulichung der Verfahrensschritte bei der beschriebenen chemischen Behandlung; Fig. 15 eine Mikrophotographie der Oberfläche der Tonwelle nach der chemischen Behandlung; und Fig. 16 eine graphische Kennliniendarstellung des Anteilverhältnisses von Eisen und Chrom nach der chemischen Behandlung.

Claims

-γ: A3· η_ AugustPatentansprüche

1. Magnetbandantriebselement, bestehend aus einer Legierung aus einem weichen metallischen Werkstoff und einem harten metallischen Werkstoff, gekennzeichnet durch einen rauhen bzw. angerauhten Flächenteil ohne Feinrisse und Verformungen an einer Oberfläche des Magnetbandantriebselements.
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2. Magnetbandantriebselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vertiefter Bereich des angerauhten Flächenteils den weichen metallischen Werkstoff und ein erhabener Bereich desselben den harten metallischen Werkstoff enthält.

■3. Verfahren zur Herstellung eines Magnetbandantriebselements aus einer Legierung aus einem weichen metallischen Werkstoff und einem harten metallischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß in einem ersten Verfahrensschritt die Oberfläche des Magnetbandantriebselements angerauht wird und daß in einem zweiten Verfahrensschritt das Magnetbandantriebselement nach dem ersten Verfahrensschritt einer (Oberflächen-) Feinbearbeitung unterworfen wird.

4. Verfahren nach'Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetbandantriebselement aus einer Legie- ® ■. rung aus Eisen, Chrom und Nickel als Hauptbestandteile hergestellt ist und daß beim zweiten Verfahrensschritt die Oberfläche des Magnetbandantriebselements chemisch aktiviert wird, um eine Reaktion bzw. Umsetzung mit einer Säure herbeizuführen und hauptsächlich den Eisenbestandteil aufzulösen.

3 1 b 2 6 Ί

Patentansprüche: (Geändert)

1.: Magnetbandantriebselement aus einer Legierung aus einem weichen metallischen Werkstoff und einem harten metallischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenflächenteil durch Abtragung hauptsächlich des weichen metallischen Werkstoffs angerauht ist.

2. Magnetbandantriebselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der angerauhte Außenflächenteil den weichen metallischen Werkstoff in einem höheren Verhältnis als jeder andere Abschnitt (des Magnetbandantriebselements) enthält.

3. Magnetbandantriebselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erhabener Bereich des angerauhten Außenflächenteils den harten metallischen Werkstoff enthält.

4. Magnetbandantriebselement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurc h gekennzeichnet, daß die Legierung Eisen, Chrom und Nickel als ihre Hauptbestandteile enthält.

5. Verfahren zur Herstellung eines Magnetbandantriebselements aus einer Legierung aus einem weichen metallischen Werkstoff und einem harten metallischen Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenflächenteil des Magnetbandantriebselements zwecks Entfernung oder Abtragung hauptsächlich des weichen metallischen Werkstoffs im Außenflächenteil geätzt und dadurch der Außenflächenteil angerauht wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetbandantriebselement aus einer Legierung mit Eisen, Chrom und Nickel als ihre Hauptbestandteile besteht und daß beim Ätzen der Außen-

4$'

flächenteil des Magnetbandantriebselements chemisch aktiviert wird, um eine Reaktion bzw. Umsetzung mit einer Säure herbeizuführen und hauptsächlich den Eisenbestandteil aufzulösen.