DE4320680C1 - Andruckrolle für Magnetbänder sowie Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine An­ druckrolle für Magnetbänder, insbesondere für Videobänder, umfassend eine Metallhülse, die auf ihrer Außenfläche einen Elastomermantel aufweist, und eine innen in der Metallhülse aufgenommene Lagereinheit zur Lagerung der An­ druckrolle auf einer Welle. Sie betrifft des­ weiteren ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Andruckrolle.

Bei bekannten Andruckrollen der gattungsgemä­ ßen Art umfaßt die Lagereinheit zur Lagerung der Andruckrolle auf einer Welle ein Kugella­ ger. Dieses wird in die i. a. aus Aluminium oder Messing bestehende Metallhülse axial ein­ gesetzt und gegen Verschieben gesichert. Für die axiale Lagesicherung sind dabei insbeson­ dere Kunststoffringe, gegebenenfalls in Kombi­ nation mit einem Absatz in der Metallhülse be­ kannt. Die bekannten Andruckrollen werden grundsätzlich nur mit einem einzigen Kugella­ ger bestückt, welches im wesentlichen mittig in der Metallhülse angeordnet ist; denn die Andruckrolle muß auf der Welle in gewissem Um­ fang (ca. ± 1,5°) Pendelbewegungen ausüben können, um an der Capstan-Welle auch bei leichtem Winkelversatz zwischen dieser und der Andruckrollenwelle gleichmäßig anzuliegen.

Das Kugellager ist über die Welle direkt mit dem Einschwenkhebel der Andruckrolle und über dessen Lagerung metallisch mit dem Laufwerk verbunden. Die unvermeidlichen Laufgeräusche des Kugellagers werden somit direkt übertragen und können die Qualität der Aufnahme und Wie­ dergabe beeinträchtigen. Darüberhinaus wird der hohe Preis für herkömmliche Andruckrollen als nachteilig empfunden.

In der JP 4-64950 (A) (in: Patents Abstracts of Japan, Sect. P, Sect. Nr. 1370; Vol. 16, Nr. 264) ist eine Andruckrolle für Magnetbän­ der beschrieben, bei der ein die Metallhülse lagerndes Kugellager nicht vorgesehen ist. Vielmehr ist in der Hülse ein ringförmiger Einsatz aufgenommen, der zur Lagerung der Andruckrolle auf der Welle mit einer in diese eingebrachten Umfangsnut zusammenwirkt. Hin­ sichtlich der Montierbarkeit der Andruckrolle ergeben sich dabei praktische Schwierigkeiten, denn es ist nicht erklärbar, wie der ringför­ mige Einsatz in die Umfangsnut gelangt. Zwar ist der Einsatz porös gezeichnet, so daß even­ tuell auch an einen porösen Gummi gedacht werden kann. Dieser würde jedoch kaum die erforderlichen Kräfte von ca. 1,6 bis 2 kp aufnehmen können, mit welchen heute die Andruckrolle im "Playbetrieb" an die Capstan­ wellen gedrückt werden. Die Folge wäre ein einseitiges Andrücken der Lagerbuchsen und damit eine Aufhebung der nötigen Taumelbewe­ gungen, wie sie heute allgemein durch entspre­ chende Kugellager ermöglicht werden.

Auch bei der aus der JP 2-123546 (A) (in: Pa­ tent Abstracts of Japan, Sect. P, Sect. Nr. 1083; Vol. 14, Nr. 345) bekannten Andruck­ rolle ist zu deren Lagerung auf der zugeordne­ ten Welle in dieser eine Umfangsnut vorgese­ hen. In dieser ist ein innen an der Metall­ hülse der Andruckrolle vorgesehener umlaufen­ der ringförmiger Wulst aufgenommen, der eine Taumelbewegung der Metallhülse auf der Welle ermöglichen soll. Noch deutlicher, als dies für den vorstehend gewürdigten Stand der Tech­ nik zutrifft, mangelt dieser Andruckrolle die Montierbarkeit, denn der ringförmige Wulst läßt sich nicht über den Wellendurchmesser schieben.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Andruckrolle für Magnetbänder zu schaffen, die höchsten Quali­ tätsanforderungen der Aufnahme- und Wiederga­ bequalität genügt. Dabei soll eine einfache Herstellbarkeit der Andruckrolle bei Herstell­ kosten möglich sein, die geringer sind als diejenigen für mittels Kugellager gelagerter Andruckrollen.

Nach der vorliegenden Erfindung wird somit auf ein Wälzlager zur Lagerung der Andruckrolle vollständig verzichtet; statt dessen dreht sich die bevorzugt aus einem Hartkunststoff mit Teflonzusatz bestehende Laufbuchse, die über die Elastomerhülse in der Metallhülse gelagert ist, auf der Welle. Die axiale Länge der Elastomerhülse bestimmt sich dabei nach den geltenden Anforderungen, insbe­ sondere der zugrundezulegenden Andruckkraft (z. B. 1,5 kp) und dem geforderten Grad, Pendel- bzw. Taumelbewegungen ausführen zu können. Im Hinblick auf die letztere Größe besteht eine Abhängigkeit zu der Verform­ barkeit der Elastomerhülse, die insbesondere durch deren Wandstärke und Material bestimmt wird.

Bevorzugt ist die Elastomerhülse in axialer Richtung wesentlich kürzer als die Metall­ hülse. Hierdurch wird auch dann, wenn die Ela­ stomerhülse zur Übertragung großer Andruck­ kräfte aus einem relativ harten Material her­ gestellt ist, eine Taumelbewegung der Andruck­ rolle auf der Welle in ausreichendem Umfang ermöglicht. In diesem Sinne kann die axiale Länge der Elastomerhülse ca. 1/3 der axialen Länge der Metallhülse betragen.

Zur axialen Sicherung der Elastomerhülse in der Metallhülse ist in diese zweckmäßigerweise eine radial nach außen gerichtete Aufnahme in Form einer Nut eingebracht. Durch sie ist eine axiale Lagesicherung der Elastomerhülse in beide Richtungen ohne weitere Hilfsmittel möglich. Zudem kann die Elastomerhülse in diesem Falle eine größere Wandstärke besitzen, als wenn, unter sonst gleichen Vorausset­ zungen, in der Metallhülse keine nutartige Aufnahme vorgesehen wäre; die somit ver­ größerte Wandstärke der Elastomerhülse trägt zu ihrer Verformbarkeit bei und begünstigt somit die Möglichkeit, Taumelbewegungen in dem geforderten Umfang ausführen zu können.

Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die Taumelbewegungen nicht allein durch eine ela­ stische Verformung der Elastomerhülse ermög­ licht werden, sondern vielmehr zugleich durch eine Lageveränderung der Metallhülse auf der nur in geringem Umfang verformten Elastomer­ hülse. Hierzu sind die Innenkontur der Metall­ hülse bzw. der in ihr vorgesehenen Aufnahme und die Außenkontur der Elastomerhülse zweck­ mäßigerweise derart aufeinander abgestimmt, daß von einem zentralen Bereich, in dem Metallhülse und Elastomerhülse aneinander anliegen, in beide Axialrichtungen nach außen hin ein geringfügig zunehmender Spalt zwischen der Elastomerhülse und der Metallhülse besteht. Entsprechende geeignete Flächen­ paarungen sind: Eine ballige Außenfläche der Elastomerhülse bei konkav gewölbter Ausbildung der Aufnahme für die Elastomerhülse in der Metallhülse, wobei der Krümmungsradius der Aufnahme geringfügig größer ist als der der Elastomerhülse; eine ballige Ausbildung der Außenfläche der Elastomerhülse bei zylin­ drischer Ausbildung der Innenfläche der Me­ tallhülse; eine zylindrische Außenfläche der Elastomerhülse bei geringfügig konvex ge­ wölbter Innenfläche der Metallhülse. Die an erster Stelle genannte Ausbildung wird dabei besonders bevorzugt, denn die ballige Ausbil­ dung der Elastomerhülse erleichtert ihr Ein­ führen in die Metallhülse beim Herstellen der erfindungsgemäßen Andruckrolle.

Die Laufbuchse ist bevorzugt zweiteilig aufge­ baut. Die beiden Laufbuchsenabschnitte sind dabei bevorzugt identisch ausgebildet und besitzen jeweils einen Bund; sie werden bevor­ zugt gleichzeitig von beiden axialen Richtungen her in die Elastomerhülse einge­ führt, wobei sie diese in einem vorbestimmten Maß nach außen gegen die Metallhülse vor­ spannen. Indem die Laufbuchse zweiteilig aus­ gebildet ist, werden bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Andruckrolle unsymmetrische Verspannungen innerhalb der Elastomerhülse, die zu einem Ungleichlauf führen könnten, verhindert.

Der Elastomermantel auf der Metallhülse be­ steht bevorzugt aus einem Elastomerschlauch, der auf die Metallhülse aufgezogen ist, nach­ dem er zuvor in einem gesonderten Vulkanisier­ werkzeug gespritzt worden ist. Das Verfahren zu Herstellung dieser bevorzugten Ausgestal­ tung der erfindungsgemäßen Andruckrolle umfaßt somit die folgenden Schritte: Ein Elastomer­ schlauch wird in einem gesonderten Vulkani­ sierwerkzeug gespritzt und anschließend auf die Metallhülse aufgezogen; anschließend wird der auf die Metallhülse aufgezogene Elastomer­ mantel rund geschliffen; sodann wird eine Ela­ stomerhülse im wesentlichen mittig in die Me­ tallhülse eingesetzt; schließlich wird in die Elastomerhülse eine Laufbuchse eingesetzt. Da­ bei versteht sich, daß im Einzelfall die Ela­ stomerhülse bereits früher in die Metallhülse eingesetzt werden kann, beispielweise vor dem Aufziehen des Elastomerschlauches oder vor dessen Rundschleifen. Unter Anwendung dieses Verfahrens läßt sich die Aufnahme- und Wieder­ gabequalität, wie sich aus den folgenden Dar­ legungen ergibt, gegenüber herkömmlichen An­ druckrollen in beträchtlichem Umfang weiter steigern. Denn nach dem Stand der Technik wird die Einheit aus Metallhülse und Elastomerman­ tel in der Weise hergestellt, daß das Äußere der Metallhülse sandgestrahlt und mit Gummi- Metall-Bindemittel gespritzt wird, woraufhin der Elastomermantel in einem Vulkanisierwerk­ zeug von einer Stirnseite her über vier bzw. sechs Bohrungen auf die Metallhülse unmit­ telbar aufgespritzt wird. Die stirnseitige Punktanspritzung des Elastomermantels ist bisher auch bei sorgfältigem anschließenden Schliff noch als rythmische, dynamische Gummi­ verhärtung festzustellen und führt beim Band­ transport zu winzigen Geschwindigkeitsän­ derungen und damit zu einem mehr oder minder starken Bildflimmern. Eine derartige rythmi­ sche Gummiverhärtung mit ihren nachteiligen Folgen für die Aufnahme- und Wiedergabequali­ tät läßt sich bei dem erfindungsgemäßen Ver­ fahren dadurch vollkommen ausschließen, daß der Elastomermantel aus einem vorgefertigten, über die Metallhülse gezogenen Elastomer­ schlauch besteht, der in einem gesonderten Vulkanisierwerk gespritzt worden ist. Dabei wird das Elastomermaterial nicht über mehrere Bohrungen, sondern vielmehr über einen stirn­ seitig umlaufenden Ringkanal in das Vulkani­ sierwerkzeug eingespritzt. Der stirnseitig um­ laufende Ringkanal besitzt einen kleinsten Spaltdurchmesser, beispielsweise in der Grö­ ßenordnung von 0,05 mm. Hierdurch wird zunächst das Durchfließen von inhomogener Gum­ mimischung verhindert; und auch Fremdkörper, wie sie vor allen Dingen im eingesetzten Ruß als Grit enthalten sind, werden durch die ge­ ringsten Abmessungen des Spritzkanals zurück­ gehalten. Das Ergebnis ist ein mit absolut ho­ mogener Struktur vulkanisiertes Schlauchstück, das, auf die Metallhülse aufgezogen, einen vollkommen homogenen Elastomermantel ohne punktuelle Dichte- und Härteunterschiede er­ gibt. Zudem können, indem der Elastomer­ schlauch in einem gesonderten Vulkanisierwerk­ zeug gespritzt wird und nicht auf der Metall­ hülse, sehr viel engere Wandstärketoleranzen eingehalten werden, als bisher möglich. Auch dieses trägt maßgeblich dazu bei, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte An­ druckrollen zu einer wesentlich höheren Quali­ tät des Gleichlaufs führen.

Ein weiterer Vorteil des vorstehend erläu­ terten erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß gegenüber den herkömmlichen Verfahren der Materialausschuß beträchtlich reduziert werden kann. Denn während bei Anwen­ dung des bekannten Herstellungsverfahrens die gesamte Einheit bestehend aus Metallhülse und Elastomermantel wegzuwerfen war, wenn beim Spritzen oder beim Schleifen des Elastomer­ mantels Fehler auftraten, ist beim erfindungs­ gemäßen Verfahren in einem derartigen Falle lediglich das entsprechende Schlauchstück Ausschuß. Die Metallhülse kann hingegen mit einem neuen Elastomermantel bestückt werden. Dies trägt zu einer beträchtlichen Reduzierung der Herstellkosten bei.

Der Elastomerschlauch wird beim Aufziehen auf die Metallhülse bevorzugt um ca. 20% gedehnt. Durch die sich hierdurch ergebende Vorspannung sitzt der Elastomermantel bereits relativ fest auf der Metallhülse auf. Durch Tempern kann die Verbindung zwischen dem Elastomermantel und der Metallhülse weiter verbessert werden. Optimal ist es dabei, wenn die Metallhülse zuvor zumindest bereichsweise gekordelt und/oder gerieft wurde.

Bei der Vorbearbeitung der Metallhülse wurde diese zweckmäßigerweise in einem einzigen Arbeitsgang endseitig mit je einer Ansenkung und mit der Aufnahme für die Elastomerhülse versehen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß die beiden Ansenkungen, an denen die Einheit bestehend aus Metallhülse und Elasto­ mermantel beim Rundschleifen des letzteren gelagert wird, koaxial sind zu der Aufnahme für Elastomerhülse. Die fertig geschliffene Oberfläche des Elastomermantels und die Auf­ nahme für die Elastomerhülse sind auf diese Weise absolut koaxial. Auch dies trägt wesent­ lich zu optimalen Rundlaufeigenschaften bei.

Auch bei der Herstellung der Elastomerhülsen in dem entsprechenden Vulkanisierwerkzeug wird das Elastomermaterial bevorzugt über einen Ringkanal eingespritzt. Die sich hierdurch er­ gebenden Vorteile wurden bereits im Zusammen­ hang mit dem Elastomermantel beschrieben. Das jeweilige Profil der Elastomerhülsen (zylindrisch, ballig oder dgl.) wird anschlie­ ßend geschliffen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausfüh­ rungsform der erfindungsgemäßen Andruckrolle.

Die Metallhülse 1 mit zylindrischer Außenflä­ che besitzt einen Elastomermantel 2. Dieser ist durch Aufziehen eines vorgefertigten Ela­ stomerschlauches auf die Metallhülse gebildet.

Endseitig besitzt die Metallhülse 1 jeweils eine 60° Ansenkung 3 zum Einspannen der Ein­ heit aus Metallhülse und Elastomermantel zwi­ schen zwei Spitzen zum Schleifen des Elasto­ mermantels. Mittig in der Metallhülse 1 ist desweiteren eine Aufnahme 4 für die Elastomer­ hülse 5 eingebracht. Die Aufnahme 4 besteht aus einer umlaufenden, nach außen (konkav) gewölbten Nut. In dieser Nut liegt die Elasto­ merhülse 5 mit ihrer balligen Außenfläche an. Dabei besitzt die ballige Außenfläche der Elastomerhülse 5 einen geringeren Krümmungs­ radius als die Aufnahme 4.

Eine mittig geteilte Laufbuchse 6 ist innen in die Elastomerhülse eingesetzt. Beide Lauf­ buchsenabschnitte besitzen jeweils einen nach außen gerichteten umlaufenden Bund 7, der an der zugeordneten Stirnfläche der Elastomer­ hülse 5 anliegt. An ihren nach innen gerichte­ ten Enden besitzen die Laufbuchsenabschnitte jeweils eine Anschrägung 8, die das Einführen der Laufbuchsenabschnitte in die Elastomer­ hülse erleichtern.

Die Laufbuchse 6 ist drehbar auf der Welle 9 gelagert. Zur axialen Lagesicherung der An­ druckrolle auf der Welle 9 ist eine Distanz­ hülse 10 und ein Klemmschlauch 11 vorgesehen; die Distanzhülse 10 stützt sich dabei auf dem Einschwenkhebel 12, in den die Welle 9 einge­ lassen ist, ab.

Claims (13)

1. Andruckrolle für Magnetbänder, insbeson­ dere für Videobänder, umfassend eine Me­ tallhülse (1), die auf ihrer Außenfläche einen Elastomermantel (2) aufweist, und eine innen in der Metallhülse aufgenommene Lagereinheit zur Lagerung der Andruckrolle auf einer Welle (9), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagereinheit eine Elastomerhülse (5) und eine in dieser aufgenommene Lauf­ buchse (6) umfaßt.

2. Andruckrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Elastomerhülse (5) wesentlich geringer ist als diejenige der Metallhülse (1).

3. Andruckrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Metallhülse (1) eine radial nach außen gerichtete Aufnahme (4) für die Elastomerhülse (5) vorgesehen ist.

4. Andruckrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elastomerhülse (5) eine ballig ausgebildete Außenfläche aufweist.

5. Andruckrolle nach Anspruch 3 und Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme (4) für die Elastomer­ hülse (5) nach außen(konkav) gewölbt ausgebildet ist, wobei der Krümmungsradius der Aufnahme geringfügig größer ist als der der Elastomerhülse.

6. Andruckrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufbuchse (6) zwei symmetrische Laufbuchsenabschnitte umfaßt.

7. Andruckrolle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomermantel (2) aus einem auf die Metallhülse (1) aufgezogenen Elasto­ merschlauch besteht.

8. Andruckrolle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Metallhülse (1) zu­ mindest bereichsweise gekordelt und/oder gerieft ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Andruck­ rolle gemäß Anspruch 7, umfassend die fol­ genden Schritte:

• - Spritzen eines Elastomerschlauchs in einem gesonderten Vulkanisierwerkzeug;
• - Aufziehen des Elastomerschlauchs auf eine Metallhülse (1);
• - Rundschleifen des aus dem Elastomer­ schlauch hervorgegangenen Elastomer­ mantels (2) auf der Metallhülse (1);
• - Einsetzten einer Elastomerhülse (5) im wesentlichen mittig in die Metallhülse (1);
• - Einsetzen einer Laufbuchse (6) in die Elastomerhülse (5).

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerschlauch in dem Vulkanisierwerkzeug über einen stirnseitig umlaufenden Ringkanal gespritzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spritzkanaldurchmesser ca. 0,05 mm beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomerschlauch beim Aufziehen auf die Metallhülse um ca. 20% gedehnt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elastomermantel (2) mit der Me­ tallhülse (1) durch Tempern verbunden wird.