DK141949B - Hastighedsreguleret apparat til afspilning af skiveformede indspilningsbærere. - Google Patents

Description

« ^ ♦·.

(11) FREMLÆ6GELSESSKRIFT 141949 ΠΔΝΜΔβΙ^ (51) ,nt CI·3 ® ^ ® 19/20 UAIMMArtG 11 B 3/60 // g 05 d 13/62 §(21) Ansøgning nr. 4θ3θ/75 (22) Indleveret den 9· Sep. 1975 (23) Løbedag 9· sep. 1975 (44) Ansøgningen fremlagt og fremlæggelseeskrfftet offentliggjort den 21. jul. 1980 DIREKTORATET FOR #(ΜΛ _ ____.

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET (30) Pantet begaeret fra den

10. sep. 1974, 504486, US

(71) RCA CORPORATION, Rockefeller Plaza 50, New York, N.Y. 10020, US.

<72) Opfinder: Robert James Hammond, 5496 Notre Dame, Stevensville, Mi= chigan, US: Carl Wayne "Miller, 207 West Rail Road, Dowagiac, Michigan, US: Larry Fred Culver, "309 Jones, Dowagiac, Michigan, US.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Budde, Schou & Co.

(54) Hastighedsreguleret apparat til afspilning af skiveformede indspil= nings bærere.

Opfindelsen angår et apparat til afspilning af skiveformede indspilningsbærere, således som nærmere angivet i krav l's indledning. Sådanne apparater benævnes i reglen "pladespillere".

Pladespillere anvendes ikke alene til afspilning af lydbærende indspilningsbærere, dvs. grammofonplader, men også til afspilning af billedbærende indspilningsbærere eller de såkaldte c 2 141949 videoplader. Det har vist sig, at til afspilning af videoplader er den nøjagtighed i hastighedsreguleringen, der kan opnås ved hjælp af de kendte apparater, således som angivet i krav l's indledning, ikke tilstrækkelig god. Således har det vist sig, at ved anvendelsen af det princip med kapacitive signalvariationer i videopladen, som er beskrevet i US-patentskrift nr. 3.842.194, skal ikke alene den gennemsnitlige hastighed af den relative bevægelse mellem pladen og pick-upen. holdes på en forud fastlagt hastighed, f.eks. 450 omdrejninger pr. minut, men hastighedsvariationerne omkring gennemsnitshastigheden må holdes inden for fastlagte tolerance-grænser, f.eks. -0,01%, for at opnå naturtro gengivelse af de for-udindspillede signaler. Når endvidere den forud indspillede information er et farvefjernsynssignal med chrominansinformation indspillet som et moduleret bærebølgesignal, må det genvundne signal være stabilt og ligge inden for afspilningsanlæggets farvebehandlen-de kredsløbs låseområde for at formindske faseforvrængning.

X lydafspilningsapparater er pladetallerkenhastigheden og signalfrekvensen lav i sammenligning med videoafspilningsapparater. Derfor kan pladetallerkenhastighedsfejl, f.eks. wow og flutter, der forekommer i audioafspilningsanlæggene, ved udformningen af påvirkningsmekanismerne let reduceres, og resterende hastighedsfejl på -0,5% bemærkes ikke. Ved videofrekvensafspilning vil en meget lille hastighedsfejl, dvs. -0,01%, påvirke billedkvaliteten kendeligt.

Pladetallerkenhastighedsfejl hidrører fra flere kilder, f.eks. hovedmotorbelastningsvariationer- ved remtransmis-sion, fabrikationsvariationer i diametrene på den drivende og drevne remskive samt variationer i remmens tykkelse, variationer indført af hovedmotoren, excentriciteter i pladetallerkenens og hovedmotorens montering, variationer forårsaget af slid på delene, for at nævne nogle få. Pladetallerkenhastighedsfejl kan først og fremmest reduceres ved anvendelse af en præcisionsmotor, der til det specielle formål er bygget til 450 omdrejninger pr. minut for direkte at drive pladetallerkenen med denne hastighed. Men sådanne specielle motorer, der løber 450 omdrejninger pr. minut er dyre, idet deres pris kan være ca. 5 gange prisen for en almindelig i handelen værende motor på 3600 omdrejninger pr. minut inklusive hastighedsændringsmekanismen. Endvidere er specielle motorer tilbøjelige til at være mere klodsede.

3 141949

For det andet kan hovedmotoren foruden at drive pladetallerkenen til drejning også anvendes til at betjene forskellige andre afspilningsmekanismer, f.eks. en tonearmtransportmekanisme, en tonearmtilbageføringsmekanisme og en pladeskiftermekanisme. Eftersom de belastninger, som disse mekanismer udøver på motoren er rykvise og ikke jævne, påvirkes hovedmotorhastigheden og dermed pla-detallerkenhastigheden.

For det tredje kan pladetallerkenhastighedsfejl, der indføres af de utallige kilder, minimeres ved at anvende præcisionstolerancer og -opbygninger, men der må tages praktiske hensyn, såsom til kommerciel forsvarlighed og begrænsninger sat af teknologien. Endvidere vil der, selv can præcisionskomponenter og -opbygninger reducerer pladetallerkenhastighedsfejlen på grund af disse kilder, forblive resthastighedsfejl, der er tilstrækkelige til at påvirke det reproduceredes kvalitet. For at illustrere størrelsen af restfejlene betragtes følgende eksempel. En typisk drivremskive har en diameter på 27,25 - 0,00625 mm. Den drevne remskives di- + + ameter er 225,00 - 0,075 mm. Remmens tykkelse er 1,00 - 0,05 mm.

Hovedmotorens hastighed er 3600 omdrejninger pr. minut.

Selv om det for diskussionens skyld antages, at der ikke indføres nogen hastighedsfejl af hovedmotoren, indføres der hastighedsfejl af størrelsesordenen - 0,25% alene af de sammensatte tolerancer, og faktiske hastighedsfejl kan overskride - 0,50% inklusive de førnævnte kilder til fejl, hvilket er uønsket til korrekt funktion af afspilningsanlægget.

Det er derfor opfindelsens formål at tilvejebringe et apparat, der holder pladetallerkenrotationen på en forud fastlagt hastighed inden for de fastlagte tolerancegrænser og stadig er forholdsvis enkel i opbygning og billig at fremstille.

Dette formål opnås ved et apparat, der ifølge opfindelsens er udformet som angivet i krav l's kendetegnende del. Under driften vil i et sådant apparat de magnetiserede poler vandre i rækkefølge efter hinanden gennem luftspalten. Reluktansen af den magnetiske kreds, der indeholder luftspalten, dvs. ringorganet og statoraggregatets kerne, er mindst når det på pladetallerkenen monterede og med denne roterende ringorgan roterer med en hastighed svarende til det magnetiske vekselfelts frekvens divideret med antaller af polpar på ringorganet, og denne magnetiske kreds / 4 141949 vil derfor søge at holde pladetallerkenen på denne hastighed. Da drivorganerne ifølge opfindelsens forudsætning er eftergivende dvs. de er ikke "stive" ligesom f.eks. en synkronmotor, vil denne magnetiske kreds kunne holde hastigheden inden for de forud bestemte grænser, selv om drivmomentet fra drivmotoren skulle variere noget, svarende til at denne udsættes for de ovenfor nævnte, rykvise eller skiftende belastninger.

Det kan forekomme, at de i krav l's kendetegnende del angivne træk ikke er tilstrækkelige til at holde hastigheden inden for de forud bestemte grænser; dette kan f.eks. være tilfældet, dersom drivmotoren skulle være forholdsvis "stiv" og/eller belastningsvariationerne på den skulle være meget store eller pludselige. I så fald kan apparatet ifølge opfindelsen hensigtsmæssigt være udformet som angivet i krav 2. På grund af den eftergivende mekaniske koblingsforbindelse kan drivmotorens hastighed variere inden for visse grænser, uden at den magnetiske kreds "giver slip" på pladetallerkenen.

Den eftergivende mekaniske koblingsforbindelse kan tæn- i kes tilvejebragt på mange forskellige måder, hvoraf én, der er særlig hensigtsmæssig og billig, er angivet i krav 3. En sådan drivrem kan f.eks. bestå af neoprengummi eller polyurethangummi.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig‘. 1 viser en foretrukken udførelsesform for et pladetallerken afspilningsapparat ifølge opfindelsen set fra siden, delvis i snit, fig. 2 den i fig. 1 viste udførelsesform set fra oven, fig. 3 et ringelement med permanent magnetiserede poler med skiftende polaritet langs periferien, egnet til anvendelse i forbindelse med den i fig. 1 og 2 viste udførelsesform, fig. 4 et apparat til permanent magnetisering af ringelementet i fig. 3 set fra siden, delvis i snit, fig. 5 det i fig. 4 viste apparat set fra oven, og fig. 6 et skematisk diagram, delvis i blokform, af et aktiverende organ til levering af jævnstrømsimpulser af fastlagt varighed, egnet til anvendelse i forbindelse med apparatet i fig. 4 og 5.

På tegningen, hvor ens referencenumre betegner tilsvarende elementer i de forskellige figurer, viser fig. 1 og 2 et videoplade-afspilningsapparat, der har en pladetallerkenbæreplade 10. Apparatet er egnet til anvendelse i et videopladeanlæg som det 5 141949 i USA-patentskrift nr. 3.842.194 beskrevne. En spindel 11, der bærer en pladetallerken 12, er monteret til drejning på bærepladen 10. Den øvre overflade af pladetallerkenen 12 er beregnet til at bære en videopladeindspilning 13. Pladetallerkenen kan være fremstillet af forholdsvis umagnetisk materiale. En signalpickup 14 genvinder et forud indspillet signal, når der til afspilning etableres en relativ bevægelse imellem pladen 13 og pickupen. Pladetallerkenen 12 har en ydre nedadhængende krave 15, der tjener som drevet remskive. En drivremskive 16 er monteret på en hovedmotor 17's aksel. En konsol 18, der er fastgjort til bærepladen 10, holder motoren 17 fast understøttet. Hovedmotoren 17 driver pladetallerkenen 12 til drejning over en strækkelig rem 19, der forbinder drivremskiven 16 med den drevne remskive 15. Selv om en strækkelig rem 19 af grunde, der senere skal angives, er at foretrække til at forbinde hovedmotoren 17 med pladetallerkenen 12, skal det bemærkes, at også andre passende drivarrangementer, såsom tandhjulsdrev, kan anvendes til drift af pladetallerkenen 12 ved hjælp af hovedmotoren 17. Hovedmotoren 17 kan være en lagerført i handelen værende induktions- eller synkronmotor til almindelig brug.

Den strækkelige rem 19 er monteret på ikke glidende måde rundt langs periferien af den drevne remskive 15 og den drivende remskive 16. Remmen 19 er fremstillet af elastisk, krympbart materiale, såsom neoprengummi eller polyurethan. Den bøjelige ran 19 giver efter for at tillade pladetallerkenen 12 at rotere med en forud fastlagt hastighed til trods for vilkårlige variationer i hoved-motoren 17's hastighed. Når f.eks. drivranskiven 16, der er monteret på hovedmotoren 17's aksel, drejer med en hastighed, der er større end den, der kræves for at holde pladetallerkenen 12 på den forud fastlagte hastighed, strækkes den del af remmen 19, der ankommer til drivremskiven, og den del af remmen, der forlader drivremskiven afspændes eller sammentrykkes uden at bevirke slip mellem remmen og de drevne og drivende remskiver og omvendt.

Som vist i fig. 1 og 2 har pladetallerkenen 12 en indre nedadhængende koncentrisk krave 20. Et rotorringelement 21, der har et antal permanent magnetiserede poler med skiftende polaritet langs sin periferi, er fastgjort på kraven 20. En vilkårlig passende fremgangsmåde kan anvendes ved fastgørelsen af ringelementet til kraven 20. F.eks. prespasning eller limning. Som vist i fig. 3 findes der et samlet antal på 16 permanent magnetiserede poler i den foretrukne udførelsesform for opfindelsen. Ringelementet 21 er i den foretrukne udførelsesform for opfindelsen fremstillet af 6 141949 "Plastiform BRAND Permanent Magnet" materiale, BX-10,13, type 1.4 H, fremstillet af Industrial Electrical Products Division of 3M Company, Saint Paul, Minnesota 55101. Dette materiale er en gummi af siliconetypen, der indeholder ca. 30 volumenprocent ferritpulver jævnt fordelt i gummien til dannelse af en homogen masse. På fig.

1 og 2 omfatter en statorenhed 22 en kerne, der er dannet af to plader 23 og 24, som er fast monteret på barepladen 10. Kernen er fremstillet af et materiale, der leder magnetisk fluks, såsom koldvalset stål. Kernepladerne 23 og 24 er fremstillet af en massiv materialeblok eller samlet af tynde blade. Et par polflader 23a og 24a af kernepladerne 23 og 24 danner en luftspalte 25 mellem sig til optagelse af det drejelige ringelement 21, der er monteret på den indre nedadhængende krave 20. Længden af luftspalten 25 er med henblik på større magnetisk koblingseffektivitet den samme som hver af ringelementet 21's magnetiserede polers længde langs periferien. Luftspalten 25 har form som en bue koncentrisk med pladetallerkenen 12 for at opnå en ensartet luftspaltebredde. Bredden af luftspalten 25 afhænger her af den samlede tykkelse af ringelementet 21 og kraven 20 og styrken af den magnetiske kobling, der ønskes over luftspalten. Det er således almindeligvis ønskeligt at gøre luftspalten stor, så at de magnetiserede poler frit kan passere i rækkefølge gennem luftspalten, men styrken af den magnetiske kobling skal ikke være så lav, at den forhindrer effektiv funktion af den magnetiske kreds.

Statorenheden 22 indeholder yderligere en spole 26 fremstillet af vilkårligt passende materiale, såsom formstof, understøttet på et støtteben 27, der holdes mellem kernepladerne 23 og 24. Støttebenet 27 er også fremstillet af et materiale, der er ledende for magnetisk fluks. En feltvikling 28 er viklet om spolen 26 til etablering af et vekslende magnetisk fluksfelt i kernepladerne 23 og 24 og over luftspalten 25 ved passende forsyning fra en vekselstrømskilde. Den Ikke viste kilde, der f.eks. kan være 110 volt 60 Hz, er koblet til feltviklingerne 28 ved hjælp af et par ledninger 29.

Den magnetiske kreds omfatter støttebenet 27, kernepladerne 23 og 24, luftspalten 25, det drejelige ringelement 21 og kraven 20.

7 141949

Principperne for påvirkningsorganernes funktion er analoge med de for en synkronmotors funktion gældende og er som følger. I en vilkårlig magnetisk kreds, der indeholder et fast eller bevægeligt magnetisk fluksledende element, vil det bevægelige element søge at indtage en stilling således, at den magnetiske kreds' reluktans er mindst, og en synkroniseringskraft udøves på det bevægelige element for at søge at få dette til at indtage stillingen med mindst reluktans.

I den viste udførelsesform for opfindelsen er den variable reluktans over luftspalten 25 mindst, når den af pladetallerkenen bårne ring 21 drejer med den forud fastlagte hastighed. I den foretrukne udførelsesform opnås den forud fastlagte hastighed på følgende måde. Den forud fastlagte hastighed, f.eks. 7,5 omdrejninger pr. sekund, er lig med strømforsyningens frekvens, dvs. 60 Hz, divideret med antallet af polpar, f.eks. 8. Det bemærkes, at reluktansen af den magnetiske kreds, der indeholder luftspalten 25, er mindst, når den variable del af reluktansen, dvs. reluktansen over luftspalten, er mindst. Hvis pladetallerkenen 12 drejer med en højere hastighed end den forud fastlagte, vil den synkroniserende kraft søge at decelerere pladetallerkenen, og omvendt. Pladetallerkenen er således låst til at dreje med den forud fastlagte hastig-hed. Erfaringer viser, at der kan opnås hastighedstolerancer bedre end - 0,01% ved hjælp af apparatet ifølge opfindelsen.

Apparatet ifølge opfindelsen er billigt, enkelt og robust i sin opbygning, egnet til masseproduktion og dog yderst nøjagtigt, dvs. med hastighedsfejl mindre end - 0,01%. Pladetallerkenhastig-hedslåseanlægget ifølge opfindelsen giver således resultater, som længe har været ønsket af informationsindspilnings- og -afspilnings-industrien, men som ikke tidligere har været opnåelige.

Fig. 4 og 5 viser henholdsvis set fra siden og fra oven et apparat til permanent magnetisering af ringelementet 21 i fig.

3. Et hus 30, der er fremstillet af magnetisk fluksledende materiale, har en cirkulær reces 31 til i funktion at optage ringelementet 21. Som tidligere angivet kan ringelementet 21 være fremstillet af et formbart og magnetiserbart materiale. Et antal, i den viste udførelsesform eksempelvis 16, polsko 32 fremstillet af magnetisk fluksledende materiale er forsynet med en buet forside 33. Et antal støtteben 34, der også er fremstillet af magnetisk fluksledende materiale, bærer polskoene 32. I den viste udførelsesform er huset 8 141949 30, polskoene 32 og bærebenene 34 fremstillet af siliciumstål. Støttebenene 34, der bærer polskoene 32, er monteret i huset 30 på en sådan måde, at forsidedelene 33 af polskoene danner en glat overflade, der er komplementær til ringelementet 21's periferi og ligger over for denne. Luftspalten 35 dannes mellem den indre periferi af ringelementet 21 og forsidedelene 33 af polskoene 32. Spolerne 36, der er fremstillet af passende materiale såsom formstof, er anbragt på benene 34. Feltviklinger 37 er viklet på spolerne 36 til etablering af en i én retning gående magnetisk fluks i hver af polskoene 32. Et strømforsyningsorgan 38 er koblet til feltviklingen 37 for at levere en jævnstrømsimpuls af fastlagt varighed. Jævnstrømmens retninger gennem feltviklingerne 37 er således, at den magnetiske fluksretning i hver af polskoene 32 er modsat den magnetiske fluksretning i nabopolsko. Polskoenes polaritet er vist tydeligere i fig. 5.

Fig. 6 viser et skematisk diagram, delvis i blokform, af strømforsyningsorganet 38 til levering af en jævnstrømsimpuls med fastlagt amplitude og varighed til permanent magnetisering af ringelementet 21.

Det viste strømforsyningsorgan omfatter for det første en ensretterenhed 40 til levering af en jævnstrømsimpuls af fastlagt amplitude til feltviklingen 37, og for det andet styrekredsløb 41 til begrænsning af impulsens længde til en fastlagt varighed. Af overskuelighedshensyn er der i fig. 6 kun vist en feltviklingsspole 37. Styrekredsløbet 41 indeholder for det første et jævnstrømseffektforsyningskredsløb 42, for det andet et tidsindstillingskredsløb 43, for det tredje et låsekredsløb 44, for det fjerde et højtemperaturafbryderkredsløb 45 og for det femte et relækredsløb 46. Ensretterenheden 40 er koblet til en ikke vist forsyningsspændingskilde, f.eks. 110 volt, 60 Hz. Ensretterenheden 40 indeholder dioder 47 og 48 og styrede siliciumensrettere 49 og 50. Når styreelektroderne 51 og 52 på de styrede siliciumensrettere 49 og 50 forspændes til funktion ved hjælp af styrekredsløbet 41, løber jævnstrømmen i hver halvdel af veksel-strømscyclen i samme retning gennem feltviklingerne 37. De styrede ensrettere 49 og 50's styreelektroder 51 og 52 forspændes til funktion ved hjælp af afbrydere 53 og 54, der atter aktiveres af relækredsløbet 46's spole 55. Arbejdsperioden for relækredsløbet 46, 9 U1949 der bestemmer varigheden af jævnstrømsimpulsen i feltviklingerne 37, indstilles ved indstilling af tidskonstanten for et RC-kredsløb 56, der er indeholdt i tidsindstillingskredsløbet 43. Tidsindstillingskredsløbet 43 aktiveres ved hjælp af en trykknapafbryder 57. Jævnstrømseffektforsyningskredsløbet 42, der er koblet til en ikke vist spændingsforsyningskilde, f.eks. 110 volt, 60 Hz, leverer jævnspænding til tidsindstillingskredsløbet 43, låsekredsløbet 44, højtemperaturafbrydelseskredsløbet 45 og relækredsløbet 46. Låsekredsløbet 44 gør relækredsløbet 46 uvirksomt ved at åbne en afbryder 58, når det ikke viste låg på apparatet i fig. 4 løftes. Feltviklingen 37 er termisk koblet til modstandselementet 98 for højtempera turaf bryder kreds løbet 45. Når feltviklingerne 37's temperatur derfor bliver for høj, sætter højtemperaturafbryderkredsløbet 45 relækredsløbet 46 ud af funktion. Indikatorlamper 61,94 og 102 angiver henholdsvis magnetisering af ringelementet 21, åbning af det ikke viste låg på apparatet i fig. 4 og overophedning af feltviklingerne 37.