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Nach
einem ersten Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine
Kopftrommel für
Magnetbandgeräte.
Die Erfindung basiert auf einer Kopftrommel nach dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Im Folgenden ist unter einem Magnetbandgerät ein beliebiges
Gerät zu
verstehen, in dem Signale, Daten oder Informationen in Analog- und/oder
Digitalform auf einem Magnetband aufgezeichnet werden und/oder aus
diesem ausgelesen werden. Unabhängig
davon können
diese Geräte
auch andere Funktionen haben; beispielsweise können sie mit einer elektronischen
Kamera kombiniert werden. Nach einem zweiten Aspekt bezieht sich
die vorliegende Erfindung außerdem
auf ein Magnetbandgerät,
das mit einer erfindungsgemäßen Kopftrommel
ausgestattet ist.
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Im
Allgemeinen umfasst eine Kopftrommel eine feststehende untere Trommel
und eine sich drehende obere Trommel, die an ihrem Umfang mindestens
zwei Lese-/Schreibköpfe
in einer 180°-Konfiguration
trägt.
Im Betrieb ist ein Magnetband mit mindestens der Hälfte des
Umfangs der Kopftrommel in Kontakt. Zum leichteren Verständnis des
Folgenden werden die Lese-/Schreibköpfe nur als Videoköpfe, die
Signale aus dem Band auslesen, bezeichnet. Es ist jedoch anzumerken,
dass die Erfindung nicht auf das Lesen von Videosignalen beschränkt ist.
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Die
sich drehenden Videoköpfe
lesen Signale aus dem Magnetband aus, die zur feststehenden unteren
Trommel transferiert werden müssen,
die mit Signalverarbeitungsschaltungen verbunden ist. Bekannterweise
werden zum Transferieren der Signale zwischen der sich drehenden
oberen Trommel und der feststehenden unteren Trommel Bürsten verwendet.
In der Praxis sind jedoch die transferierten Signale schwach, und
das durch die Bürsten
verursachte Geräusch
führt oft
zu einer Verschlechterung der transferierten Signale. Außerdem lässt die
langfristige Zuverlässigkeit
von Bürsten
zu wünschen übrig. Daher
werden Drehübertrager,
die einen feststehenden Stator und einen sich drehenden Rotor zur Übertragung
von Signalen von der sich drehenden oberen Trommel zu der feststehenden
unteren Trommel umfassen, in den derzeitigen Kopftrommeln verwendet. Ein
30–40
Mikrometer breiter Luftspalt mit einer akzeptablen Toleranz von
ungefähr
10 Mikrometern trennt Stator und Rotor des Drehübertragers. Wenn diese Luftspaltwerte
nicht eingehalten werden, ändert
sich die Induktivität
der Signalübertragungsstrecke,
was zu einer Störung
der übertragenen
Signale führt.
Im Stand der Technik verwendet man daher ein aus Messing hergestelltes
und zu einer vorbestimmten Dicke abgespantes Schwungrad, das zur
Definition eines vorgewählten
Spaltwertes zwischen der oberen und der unteren Trommel angebracht
ist. Für diese
Lösung
wird jedoch ein teures Material gebraucht, und das Abspanen des
Schwungrads ist mühsam
und daher teuer.
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Als
Alternative ist aus der JP-A-60124017 ein Montageverfahren bekannt,
bei dem ein Abstandhalter zur Einstellung des Spalts eines Drehübertragers
in einer Kopftrommel verwendet wird. Der Rotor des Übertragers
ist mit einem Kleber an der Welle der Trommel befestigt, um den
Spalt des Übertragers
so einzustellen, dass er der Dicke des Abstandhalters entspricht.
Nach dem Aushärten
des Klebers wird der Abstandhalter entfernt.
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Aus
der
US 4,611,255 ist
eine weitere Kopftrommelanordnung bekannt, die eine feststehende untere
Trommel, eine sich drehende obere Trommel und einen Drehübertrager
umfasst. Der Drehübertrager
weist einen Stator und einen Rotor auf, die von einem Spalt getrennt
werden. Der Spalt kann manuell mit einer Schraube eingestellt werden.
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Es
ist daher wünschenswert,
eine Kopftrommelanordnung bereitzustellen, bei der sich der Spalt des
Drehübertragers
viel leichter einstellen lässt.
Erfindungsgemäß wird eine
Kopftrommelanordnung bereitgestellt, die eine sich nicht drehende
untere Trommel und eine sich drehende obere Trommel umfasst, die über eine
in der unteren Trommel befestigte Welle verbunden sind. Die obere
Trommel ist über ein
Lager, vorzugsweise über
zwei Kugellager, an der Welle angebracht. Zwischen der unteren Trommel und
der oberen Trommel ist ein Drehübertrager
angeordnet, der einen feststehenden Stator und einen sich gemeinsam
mit der oberen Trommel drehenden Rotor aufweist. Der Stator und
der Rotor werden von einem Luftspalt getrennt. Schließlich ist
zwischen der unteren Trommel und der oberen Trommel eine zusammendrückbare elastische
Feder so angeordnet, dass die Länge
der Feder den Luftspalt zwischen dem Stator und dem Rotor des Drehübertragers
definiert.
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Vorteilhaft
kann der Luftspalt des Drehübertragers
dank der Erfindung ohne zusätzliche
Elemente wie Unterlegscheiben, Abstandhalter oder Ähnliches
definiert werden.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird die Feder an ihrem einen Ende von einem sich
nicht drehenden Ring des Lagers und an ihrem anderen Ende von dem
Stator des Drehübertragers
gestützt. Üblicherweise
handelt es sich bei dem Lager um ein Kugellager, und der innere
Ring des Lagers steht fest.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Kopftrommelanordnung besteht
darin, dass der Stator durch die von der Feder auf ihn ausgeübte elastische
Kraft gegen die untere Trommel gedrückt wird. Auf diese Weise ist
der Stator kraftschlüssig
mit der unteren Trommel verbunden; zusätzliche Befestigungsmittel
wie Schrauben oder Kleber sind nicht nötig.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist das Kugellager so an der Welle angebracht, dass
sein innerer Ring auf dieser Welle gleitet und das Lager durch die
elastische Kraft der Feder vorgespannt wird. Somit hat die Feder
eine zweite Funktion, wodurch die Struktur der erfindungsgemäßen Kopftrommelanordnung
weiter vereinfacht wird. Vorteilhaft sind die Abmessungen der Feder
so ausgewählt,
dass die Feder eine vorbestimmte Vorspannungskraft auf das Lager
oder die Lager ausübt, wenn
ein vorbestimmter Wert des Spalts des Drehübertragers eingestellt wird.
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Nach
einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Magnetbandaufnahmegerät bereitgestellt, das
mit einer Kopftrommelanordnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung
ausgestattet ist.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Einstellung des Luftspalts eines Drehübertragers, der in einer Kopftrommelanordnung
gemäß dem ersten
Aspekt der Erfindung angebracht ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
- a) wird die den Stator des Drehübertragers
tragende untere Trommel so eingeführt, dass sich der Stator dem
Rotor des Drehübertragers
nähert, wodurch
eine zwischen dem Stator und der oberen Trommel angeordnete Feder
immer weiter zusammengedrückt
wird;
- b) wird der Spalt zwischen dem Stator und dem Rotor dynamisch
gemessen und
- c) wird die Einführung
der unteren Trommel gestoppt, wenn ein vorbestimmter Wert des Spalts erreicht
ist.
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Die
Erfindung wird durch Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung
mit der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Es zeigen:
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1 eine
aus dem Stand der Technik bekannte Kopftrommelanordnung und
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2 eine
erfindungsgemäße Kopftrommelanordnung.
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1 zeigt
eine schematische Teilansicht einer herkömmlichen Kopftrommelanordnung 101.
Die Kopftrommel 101 umfasst eine feststehende untere Trommel 102 und
eine sich drehende obere Trommel 103. Die sich drehende
obere Trommel 103 trägt
magnetische Lese-/Schreibköpfe.
Die Signale werden zwischen der oberen Trommel 103 und
der unteren Trommel 102 durch einen Drehübertrager 104 übertragen.
Eine zwischen der oberen Trommel und der unteren Trommel liegende
Unterlegscheibe 105 definiert den Luftspalt zwischen dem
statischen und dem sich drehenden Teil des Drehübertragers 104. Zum Ausgleich
von Herstellungstoleranzen der Elemente der Kopftrommel wird die
Unterlegscheibe 105 aus mehreren Unterlegscheiben mit unterschiedlichen Dicken
ausgewählt.
Das heißt,
dass Unterlegscheiben am Herstellungsort bevorratet werden müssen, und
das ist teuer, weil Unterlegscheiben Präzisionsteile sind.
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In 2 bezieht
sich die Bezugszahl 1 auf die Kopftrommelanordnung als
Ganzes. Die Kopftrommel 1 umfasst eine feststehende oder
untere Trommel 2 und eine sich drehende oder obere Trommel 3.
Die obere Trommel 3 trägt
an ihrem Umfang ein Paar Lese-/Schreibköpfe in einer 180°-Konfiguration, die
in 2 nicht gezeigt sind. Die Kopftrommel 1 kann
an die Unterbringung einer größeren Zahl
von Lese-/Schreibköpfen,
z.B. vier oder sechs Köpfen, angepasst
werden, je nach der konkreten Anwendung der Kopftrommel. Die von
den Leseköpfen
gelesenen Signale werden über
einen Drehübertrager 4 von
der sich drehenden oberen Trommel zu der feststehenden unteren Trommel
auf eine ähnliche
Weise übertragen,
wie die von den Schreibköpfen
einzuschreibenden Signale über
den Drehübertrager 4 von der
unteren Trommel 2 zu der oberen Trommel 3 übertragen
werden. Die untere Trommel 2 und die obere Trommel 3 sind
an einer Welle 6 angebracht, die in der unteren Trommel 2 befestigt
ist. Die obere Trommel 3 ist mittels zweier Kugellager 7a, 7b,
die sowohl einen inneren Ring 8a, 8b als auch
einen äußeren Ring 9a, 9b aufweisen,
an der Welle 6 angebracht. Die äußeren Ringe 9a, 9b sind
in kreisförmigen
Sitzen 11a, 11b, die über eine Bohrung 12 mit kleinerem
Durchmesser als die Sitze 11a, 11b verbunden sind,
in der oberen Trommel 3 untergebracht. Durch die Bohrung 12 entstehen
zwei ringförmige Schultern 13a, 13b,
die als Stütze
oder Lager für
die äußeren Ringe 9a, 9b der
Kugellager dienen. Die äußeren Ringe 9a, 9b sind
in der sich drehenden oberen Trommel befestigt.
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Der
Drehübertrager 4 weist
einen Stator 16 und einen Rotor 17 auf. Der Rotor 17 ruht
auf einer Nabe 18, die einstückig mit der oberen Trommel 3 ausgeführt ist.
Der Rotor 17 ist auf herkömmliche Weise, z.B. durch Kleber
oder Schrauben, an der Nabe 18 befestigt. Der Stator 16 ruht
auf einer Nabe 19, die einstückig mit der unteren Trommel 2 ausgeführt ist.
Die Nabe 19 ist ringförmig
und hat eine Ausnehmung 21, damit der Stator über ein
Kabel, z.B. einem FPC (Flexible Printed Cable), mit Signalverarbeitungsschaltungen
verbunden werden kann. Im Gegensatz zu dem Rotor 17 ist
der Stator 16 an der Nabe 19 nicht sicher befestigt,
sondern über
eine zwischen dem inneren Ring 8b des Kugellagers 7b und
dem Stator 16 zusammengedrückte Feder 22 formschlüssig mit
ihr verbunden. Zwischen dem Stator 16 und dem Rotor 17 liegt
ein 30 bis 40 Mikrometer breiter Spalt mit einer Toleranz von ± 10 Mikrometern,
der in 2 nicht zu sehen ist. Der Wert des Spalts wird
durch die Länge
der Feder 22 bestimmt. Die gesamte Anordnung wird von einer
Scheibe oder Vorspannbuchse 23, die an der Welle 6 befestigt
ist, sicher zusammengehalten. Nur der innere Ring 8a stößt an eine
Schulter der Scheibe 23 an, so dass sich die obere Trommel 3 drehen
kann. Die obere Trommel wird von einem Motor angetrieben, der in 2 nicht
gezeigt ist. Der Rotor des Motors ist über eine in einem mit einem
Gewinde versehenen Loch 24 zu befestigende Schraube antriebsmäßig mit
der oberen Trommel verbunden. Die Länge der Feder 22 wird
durch das Ausmaß,
in dem die untere Trommel 2 auf die Welle 6 ge drückt ist,
eingestellt; dies wird aus dem im Folgenden beschriebenen Zusammenbauverfahren
deutlich.
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Zum
Zusammenbau der Kopftrommelanordnung wird die Scheibe 23 an
der Welle 6 befestigt. Dann werden die obere Trommel mit
den Kugellagern 7a, 7b, der Rotor 17 des
Drehübertragers 4 und die
Feder 22 ebenfalls auf die Welle 6 platziert. Schließlich wird
auch der Stator 16 des Drehübertragers 4 auf der
Welle 6 platziert. Da die Feder 22 nicht zusammengedrückt ist,
ist der Stator vom Rotor beabstandet, und zwar ist dieser Abstand
größer als
die Länge
des Spalts einer fertiggestellten Kopftrommel. Zum Zusammenbau der
Kopftrommel wird die untere Trommel 2 auf die Welle 6 gedrückt, und
gleichzeitig wird die Induktivität
des Drehübertragers 4 mit
einer elektronischen Vorrichtung gemessen. Die Induktivität des Drehübertragers
steht in direkter Beziehung zu der Länge des Luftspalts zwischen
dem Rotor 17 und dem Stator 16 und folgt einer
bekannten Funktion. Die Einführung
der unteren Trommel 2 wird so lange weitergeführt, bis
ein vorbestimmter Wert für den
Spalt erreicht ist. Die Abmessungen der Feder, d.h. Länge, Drahtdicke,
Durchmesser, Art des Drahts und Art der Wicklung und andere Parameter,
werden so berechnet, dass in dieser Position eine Kraft von im Wesentlichen
12 N aufgebracht wird. Es können auch
andere Abmessungen der Feder gewählt
werden, so dass sie eine andere Vorspannungskraft, kleiner oder
größer als
12 N, aufbringt. In der Praxis ist als einstellbarer Parameter die
Länge bevorzugt.
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Die
Einführung
der Welle in die untere Trommel 2 erfolgt vorzugsweise
in einer Einspannvorrichtung, so dass die Einführung sofort gestoppt werden kann,
wenn der vorbestimmte Wert des Spalts erreicht ist.
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Es
ist offensichtlich, dass die Erfindung auch auf andere Arten von
Kopftrommeln anwendbar ist, wie etwa solche, die eine von einer
Welle angetriebene obere Trommel haben.