JP2633967B2

JP2633967B2 - リール間テープ張力制御方法

Info

Publication number: JP2633967B2
Application number: JP1332751A
Authority: JP
Inventors: 徳久柳原; 克夫大木; 孝男寺山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1989-12-25
Publication date: 1997-07-23
Anticipated expiration: 2012-07-23
Also published as: JPH03194752A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、キヤプスタンによる磁気テープ駆動を行う
磁気記録再生装置のリール制御に係り、特に磁気記録再
生装置に装着されたリール慣性モーメントを検出してテ
ープ張力制御を最適に行うテープ張力制御に関する。

〔従来の技術〕

磁気記録再生装置のリール制御においては、磁気テー
プを定速度，定張力で移動されることが要求されてい
る。このため、磁気テープの移動とともに時々刻々変化
していくリール上のテープ径を考慮に入れてテープを含
めたリール慣性モーメントに応じた制御を行う必要があ
る。従来の装置は、特開昭56−127957号公報記載のよう
にリール上のテープ径を検出してテープのみの慣性モー
メントを求め、これにリール単体の慣性モーメントを一
定値として加算してテープを含めたリール慣性モーメン
トを求め、それに応じて制御している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、装置に装着されるリールが多種類あ
つてリールの種類によつてリール単体の慣性モーメント
が異なる場合には、リール慣性モーメントを正確に検出
できず、テープ張力変動が大きくて、安定にテープを走
行させることができないという問題があつた。例えば、
放送用１インチテープ幅のVTRにおいてはリールの種類
は6.5インチのリールから14インチのリールまであり、
リール単体の慣性モーメントが20倍以上も異なる。第２
図はテープ径に対するリール慣性モーメント（リール上
のテープを含めた）を表わした図である。テープ径が小
さい場合（最小径r0すなわちリールハブ径に近い場合）
にはテープ径からではリールとテープとを合わせたリー
ル慣性モーメントを十分正確に求めることが困難である
ことがわかる。

本発明の目的は、リールの種類にかかわりなくテープ
を含めたリール慣性モーメントを検出し、張力制御系の
特性を一定として常に最適な張力制御を行い、安定にテ
ープを走行させることのできる張力制御方式を提供する
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、供給リールと巻取リール
間にキャプスタンを配し、各リールを夫々駆動するリー
ルモータおよびキャプスタンを駆動するキャプスタンモ
ータを制御することによって、テープ張力を所定値に維
持しつつ供給リールに巻かれたテープを巻取リール側に
移送するリール間テープ張力制御方法において、キャプ
スタンモータを制御してテープの速度を変更させるステ
ップと、テープ速度変更期間中の、テープ速度変更によ
り生じる供給リールとキャプスタン間のテープのテープ
張力変動量またはキャプスタンと巻取リール間のテープ
のテープ張力変動量を求めるステップと、テープ張力変
動量と、あらかじめ定めてなる比例定数を用いて、供給
リールのリール慣性モーメントとテープ径との比または
巻取リールのリール慣性モーメントとテープ径との比を
求めるステップと、供給リールまたは巻取リールについ
てのリール慣性モーメントとテープ径との比の値に基づ
き供給リールまたは巻取リールにおける張力制御ループ
の利得を調整するステップとを有するものである。

〔作用〕

テープがキヤプスタンにより一定速度で送られている
場合には、供給，巻取各リールはテープ張力が一定とな
るように各リールの回転速度が制御されている。この状
態でキヤプスタン速度を変化させると、供給，巻取側の
各張力制御系は影響を受け、張力変動を生ずる。このと
きの張力変動量は各リール慣性モーメント（リール単体
＋テープ）、テープ径によつて異なる。本発明はこの点
に着目し、キヤプスタン速度を変化させたときのテープ
張力変動量と、あらかじめ定めてなる比例定数とから、
各リールのリール慣性モーメントとテープ径との比を求
め、この比とテープ速度と夫々のリールの回転速度から
算出した各リール上に巻かれたテープ径とにより、リー
ル慣性モーメントを検出し、テープ径とリール慣性モー
メントに応じて張力制御系の利得を調整し、リールモー
タに補償電流を供給するのである。

本発明によれば、テープを含めたリール慣性モーメン
トをリールの種類にかかわらず正確に求めることがで
き、テープ径とリール慣性の変化に応じて張力制御系の
特性を最適とすることができる。それによつて、どんな
種類のリールを用いた場合でも、張力変動を低減して安
定にテープを走行させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に用いて説明する。第
１図において、磁気テープ３は供給リール１に巻かれて
おり、磁気テープを送るためのキヤプスタン６および巻
取リール２によつて移送される。

テンシヨンアーム４は、供給リール１とキヤプスタン
６間にある磁気テープ３に加わる張力を検出するための
ものである。テンシヨンアーム５は、巻取リール２とキ
ヤプスタン６間にある磁気テープ３に加わる張力を検出
するためのものである。ローラ７は、テープ速度検出用
のローラであり、磁気テープ３に接して回転するように
取付けられている。リールモータ8,9は、各リール1,2を
駆動する。エンコーダ10,11はリールの回転量に応じて
パルスを出力する。ポテンシヨメータ12,13は、テンシ
ヨンアーム4,5の張力に応じて変化する回転移動角に応
じた電圧を出力する。テンシヨンアームとポテンシヨメ
ータによつて、張力検出器が構成される。キヤプスタン
モータ14はキヤプスタン６を駆動するためのモータであ
る。エンコーダ15はキヤプスタンの回転量に応じてパル
スを出力する。モータドライバー16は、コントローラ22
から出力されるキヤプスタンモータ電流指令に応じてモ
ータ14に駆動電流を供給する。エンコーダ18は、ローラ
７の回転に応じたパルスを出力する。モータドライバー
20,21は、コントローラ22から出力される各リールモー
タ電流指令に応じて各モータ8,9に駆動電流を供給す
る。

磁気テープ３は供給リール１からテンシヨンアーム4,
ヘツド装置（図示せず）を通り、キヤプスタン6,速度検
出用ローラ7,テンシヨンアーム５をへて巻取りリール２
に巻取られる。

システムコントローラ23は、操作パネル、他の機器か
ら動作モード指令が入力されると、実際の装置の動作モ
ードを決定し、モードに応じたテープ速度指令をコント
ローラ22に出力する。

コントローラ22ではシステムコントローラ23からテー
プ速度指令を入力し、テープ速度をその指令値に一致さ
せるような電流指令を夫々のモータドライバー16,20,21
に出力する。コントローラ22はCPU221,メモリ222,カウ
ンタ223,D/AおよびD/A変換器等を含むI/O（インタフエ
ース）224を持ち、各部はデータを入出力するためのバ
ス225で接続されている通常のマイクロプロセツサシス
テムである。すなわち、コントローラ22は後述する動作
を実行する制御プログラムをメモリ222に記憶してい
る。CPUを入力信号（エンコーダ10,11,15,18、ポテンシ
ヨメータ12,13）およびこの制御プログラムを読みだし
処理して、電流指令を演算し、夫々のモータドライバー
16,20,21に電流指令を出力する。

まず、第１図の実施例の動作を説明する前に、第１図
に示す如きキヤプスタンを用いてテープを移送する際の
一般的な張力制御方法を説明する。

磁気テープ３がキヤプスタンにより供給リール１から
巻取リール２に一定速度で送られているときの動作につ
いて説明する。コントローラ22はキヤプスタンによるテ
ープ送り速度V_Cがテープ指令速度Vfとなるように、キヤ
プスタンモータ電流指令をモータドライバー16に出力
し、キヤプスタン回転角速度ω_Ｃを制御する。V_Cとω_Ｃ
との間には、キヤプスタン軸の半径をr_Cとして V_C＝r_Cω_Ｃ …（１）の関係がある。

キヤプスタン６の角速度ω_Ｃはキヤプスタン軸に取り
付けられたエンコーダ15によつて読出される。コントロ
ーラ22では、エンコーダのパルスの周期を内部をカウン
タ222を用いて検出し、その周期からキヤプスタンの角
速度ω_Ｃを演算する（（16）参照）。キヤプスタンの角
速度ω_Ｃから（１）式を用いてテープ速度V_Cを求め、シ
ステムコントローラ23からの上記テープ速度指令値との
比較を行い、速度誤差を求める。求めた速度誤差からキ
ヤプスタンモータ電流指令値を演算し、電流指令をモー
タドライバー16に出力して、キヤプスタンモータ14の角
速度ω_Ｃを制御する。ここで、テープ速度が指令値より
も小さいときには、電流指令値が大きくなり、キヤプス
タンモータが加速し、テープ速度が増加する。テープ速
度が指令値よりも大きいときには、電流指令値が小さく
なり、キヤプスタンモータが減速し、テープ速度が減少
する。

このとき、供給リール1,巻取リール２は、各テンシヨ
ンアーム4,5の位置が夫々の目標値となるよう、夫々の
リールの回転各速度ω_S,ω_Ｔが制御される。この動作を
巻取リール２について説明する。

巻取リール２が角速度ω_Ｔで回転しているとき、該リ
ール上のテープ半径をr_Tとすると、磁気テープ３は、 V_T＝r_Tω_Ｔ …（２）という速度で巻取られている。このV_Tがキヤプスタンテ
ープ送り速度V_Cよりも大きいと磁気テープ３が引き張ら
れて巻取側のテープ張力T_Tが増大し、テンシヨンアーム
５の角度θ_Ｔが増加する。この角度変位はポテンシヨメ
ータ13により電圧に変換され、コントローラ22に入力さ
れる。コントローラ22に入力されたテンシヨンアーム５
の角度は目標角度と比較され、その誤差から電流指令が
演算されモータドライバー21に出力される。テンシヨン
アーム５の角度θ_Ｔが目標角度よりも大きい場合には、
電流指令値が小さくなり、リールモータ９の電流が減少
し、巻取リール角速度ω_Ｔが減少しテープ張力T_Tが減少
する。

巻取テープ速度V_Tがキヤプスタンテープ送り速度V_Cよ
りも小さい場合には、逆にω_Ｔが増加するように制御が
働く。つまり、リール制御系では、V_T＝V_Cとなるように
巻取リール角速度ω_Ｔが制御され、テンシヨンアーム５
の角度θ_Ｔひいてはテープ張力T_Tが所定の値に保たれ
る。

供給リール１についても同様な制御が行なわれ、供給
側の張力T_Sが所定の値となるように供給リール角速度ω
_Ｓが制御される。

ところで、上記のような従来のテープ張力制御は供
給、巻取各リールのリール慣性モーメント（リール単体
とその上に巻かれているテープとを含めた慣性モーメン
ト）によつて影響を受ける。よつて、これを補償するた
め、本実施例においては、各リール慣性モーメントを算
出し、これに基づいてテープ張力制御系の利得調整を行
なう。また、各リール駆動用モータに供給する電流の補
正を行なう。

次に、第8,9図に示すフローチヤートを行いて第１図
に示す実施例の動作を説明する。

第８図のステツプF11でNOの場合およびステツプF15で
YESの場合、第９図のステツプF200に進む。また、第９
図のステツプF310の処理の後、第８図のステツプF10に
戻る。

まず、第８図におけるステツプF00の処理がなされ
る。これは、予測モードカウンタの初期値の設定で、０
の値がセツトされる。

次に、ステツプF10に進む。システムコントローラ23
からのテープ速度の指令値がコントローラ22に入力され
る。この速度指令値Vfを現在のテープ速度V_Cと比較し、
速度差ΔVfを求める。

ΔVf＝Vf−V_C …（３）次に、ステツプF11に進む。ステツプF10で求めた速度
差ΔVfがキヤプスタンによるテープ速度変動幅ΔV_Cに対
し ΔVf≧ΔV_C …（４）条件を満たす場合に、ステツプF15に進む。

（４）式の条件を満足できない場合は、第９図のステ
ツプF200に進む。

ステツプF15では、予測モードカウンタの値がｎ以上
の場合には、第９図のステツプF200に進む。初期値に
は、予測モードカウンタの値は０であり、ステツプF20
に進み、慣性予測モードに入る。

ステツプF20では、予測モードカウンタの値が１以上
の場合に、ステツプF100に進み、０の場合にステツプF3
0に進む。

ステツプF30では、各リール上に巻かれたテープの半
径r_S,r_Tを求める。

テープの半径r_S,r_Tは、よく知られているように、テ
ープ速度とリール回転速度の比から求めることができ
る。

テープ速度V_Cの情報は、テープ速度検出用ローラ７に
取付けられたエンコーダ18により、また各リールの回転
速度ω_S,ω_Ｔの情報は、各リール軸に取付けられたエン
コーダ10,11により検出される。これは各エンコーダの
パルスをコントローラ22内のカウンタ222にゲートパル
スとして入力し、各パルスの間隔を高周波のクロツク
（周期:tφ）でカウントする。ここて高周波クロツクと
して、コントローラ22内のCPU221を動作させるシステム
クロツクを用いてもよい。

各カウンタのカウント数をn_r,n_S,n_Tとし、各エンコー
ダ１回転のパルス数をn_rP,n_SP,n_TP、タイマローラの半
径をr_rとすると、となる。この式のω_S,ω_Ｔから（５）式により、r_S,r_T
を求める。

また、（５）式を積分した形でr_S,r_Tを求めてもよ
い。つまり、テープ送り量X_Cと、各リールの回転角β_S,
β_Ｔから求める。

テープ送り量X_Cは、テープ速度検出用ローラ７に取付
けられたエンコーダ18により、また各リールの回転角度
β_S,β_Ｔは、各リール軸に取付けられたエンコーダ10,1
1により検出される。各エンコーダのパルスをコントロ
ーラ22内のカウンタ222に入力し、ある時間内のパルス
数をカウントする。各カウンタのカウント数をn_r,n_S,n_T
とするととなる。（８）式から求めたβ_S,β_T,X_Cを（７）式に代
入して、r_S,r_Tを求める。

以上２つの方法は、タイマローラ７に取付けられたエ
ンコーダ18を用いたが、キヤプスタン６に取付けられた
エンコーダ15を用いても、テープ速度，テープ送り量を
検出することができ、r_S,r_Tを求めることができる。

ステツプF40では、キヤプスタンによりテープ速度をV
_CからV_C＋ΔV_CにΔV_Cだけ変化させる。システムコント
ローラ23からのテープ速度指令Vfに対し、コントローラ
22ではキヤプスタンテープ速度指令V_R（＝V_C＋ΔV_C）を
求め、このキヤプスタンテープ速度指令V_Rとテープ速度
V_Cとの誤差信号を求める。この誤差信号からキヤプスタ
ンモータ電流指令を演算し、モータドライバー16に電流
指令を出力し、キヤプスタンモータが加速して、テープ
速度がV_C＋ΔV_Cとなる。

第３図はテープ速度指令をステツプ的にΔV_C変化させ
た時の各部の応答波形である。第３図には、張力変動を
テンシヨンアーム角度θ_S,θ_Ｔで示した。キヤプスタン
角速度ω_Ｃは、この速度指令の変化に対応して、図のよ
うに変化する。各リール部分では、キヤプスタンテープ
送り速度V_Cの変化により、供給リール側ではV_S＜V_Cとな
り張力T_Sが増加し、巻取リール側ではV_T＜V_Cとなり張力
T_Tが減少する。張力制御系の働きにより、最終的には夫
々のリール角速度ω_S,ω_Ｔがの分だけ増加し、張力は一定値に戻る。

ステツプF50では、ステツプF40で生じた張力変動を検
出する。テンシヨンアームの角度信号θ_S,θ_Ｔが12,13
のポテンシヨメータから電圧信号としてコントローラ22
に入力される。コントローラ22内のI/O224では、信号を
A/D変換してメモリ内に順次記憶する。キヤプスタンに
よるテープ速度変化時以前のデータを平均して平均値▲
▼，▲▼を求める。速度変化後のθ_S,θ_Ｔのデ
ータから変動分Δθ_S,Δθ_Ｔを求める。

このΔθ_S,Δθ_Ｔをメモリに記憶し順次比較していく
ことのより、最大変動幅Δθ_SMAX,Δθ_TMAXを求める。

ステツプF60では、ステツプF50で求めた最大張力変動
Δθ_SMAX,Δθ_TMAXから、リール慣性モーメントとテー
プ径の比J_S/r_S,J_T/r_T求める。

テープ速度変化時の張力変動は、リール慣性モーメン
ト（リール＋テープ）J_S及びJ_Tとリール上のテープ径
r_S,r_Tによつて異なる。リール慣性モーメントが大きけ
れば、リール角速度の応答が長く、張力変動が大きくな
る。またテープ径が小さければ（９）式により角速度変
化が大きく、応答が遅くなり、張力変動が大きくなる。
つまり、張力変動はリール慣性モーメントに比例し、テ
ープ径に逆比例することがわかる。

次に、ブロツク図上でのこのことを説明する。第４図
は例として巻取リール側の張力制御系のブロツク図であ
る。補償要素の伝達関数をG₁（Ｓ）、モータドライバー
の利得をK_TA、モータトル定数をK_TT、テープ走行系の弾
性係数をK_P、テンシヨンアーム伝達関数をG₂（Ｓ）とす
れば、張力制御系の一巡伝達関数をＧ（Ｓ）は（11）式
となる。

したがつて、巻取側の張力制御系の一巡伝達関数は、
巻取リールの慣性モーメントJ_T及びテープ系r_Tによつて
変化することがわかる。

このことは供給リール側でも同様である。

第５図は、供給側のリール慣性モーメントとテープ系
の比J_S/r_S及び巻取側のそれJ_T/r_TをパラメータとしてΔ
V_C＝24.4cm/sのテープ速度変動を与えたときの、テンシ
ヨンアーム角度θ_S,θ_Ｔの変動の最大値を表わしたもの
である。この図より、テンシヨンアーム角度変位の最大
値は、J_S/r_S,J_T/r_Tにほぼ比例していることがわかる。
この最大値が供給側と巻取側で異なるのは、テープ走行
系の弾性係数K_P及びテンシヨンアーム伝達関数G₂（Ｓ）
が異なるためである。したがつて、供給側及び巻取側の
夫々のテンシヨンアーム角度変位を測定することによつ
て、第５図における供給側及び巻取側の夫々のグラフか
ら、供給側のJ_S/r_S及び巻取側のJ_T/r_Tを求めることがで
きる。

コントローラ22内の演算では、第５図においてΔθ
_MAXとJ/rの関係を一次式で近似しその比例定数を、夫々
供給リール側をK_S、巻取リール側をK_Tとして（12）式よ
り求める。

K_S,K_Tは比例定数つまり、テンシヨンアーム最大変動幅Δθ_SMAX,Δθ
_TMAXに比例定数K_S,K_Tを乗算して求める。

また、第５図の関係をメモリ上にテーブルとして記憶
させておくことによつて、Δθ_SMAX,Δθ_TMAXの値から
テーブルを参照してJ_S/r_S及びJ_T/r_Tを求めることもでき
る。

ステツプF70では、各リール慣性モーメントとテープ
径の比とテープ径から、各リール単体慣性モーメントを
求める。まずテープ径r_S,r_Tと、リール慣性モーメント
とテープ径の比J_S/r_S,J_T/r_Tとを乗算することで、各リ
ール慣性モーメントJ_S,J_Tを求める。

リール慣性モーメントJ_S,J_Tは、リール単慣性モーメ
ントJ_SM,J_TMとリール上のテープ慣性モーメントJ_ST,J_TT
との和で表わされる。

テープのみの慣性モーメントJ_ST,J_TTはただし、g:重力加速度 γ：テープ密度 h:テープ幅 R₀:リールハブの径である。テープ径r_S,r_Tがわかれば（14）式からテープ
慣性モーメントJ_ST,J_TTを演算で求めることができる。

また、（14）式のテープ径とテープ慣性モーメントと
の関係は供給側，巻取側とも共通であり、テープ径とテ
ープ慣性モーメントとの関係をテーブルとしてメモリ上
に記憶しておき、テープ径から参照してテープ慣性モー
メントを各リール毎に求めることもできる。

リール慣性モーメントJ_S,J_T、テープ慣性モーメントJ
_ST,J_TTがわかれば次式（15）式からリール単体の慣性モーメントJ_SM,J_TMを求めること
ができる。

本ステツプでリール単体慣性モーメントJ_SM,J_TMを求
めたのは、テープ径変形後のリール慣性モーメントを求
め易くするためである。その方法は第９図ステツプF200
以降で説明する。

ステツプF80では予測モードカウンタの値に１が加算
される。初期には予測モードカウンタの値は０であり、
慣性予測モードが実行されて１になる。次に、ステツプ
F10に戻り、ステツプF11,15の慣性予測モードの判定を
行なう。ステツプF11の（４）式の条件を満足した場合
には予測モードカウンタの値は１となつているので、ス
テツプF100に進む。

ステツプF100では、前回のステツプF40でのキヤプス
タンによるテープ速度変更時の速度応答から、テープ加
速度を求める。第３図に示すようにキヤプスタン角速度
ω_Ｃは増加するので、ここでは平均加速度を求める。キ
ヤプスタン角速度ω_Ｃは、キヤプスタン６に取付けられ
たエンコーダ15のパルスをコントローラ内のカウンタに
ゲート信号として入力し、そのパルス間隔を高周波のク
ロツク（周期:tφ）でカウントすることにより求めるこ
とができる。カウント数をn_C、エンコーダ１回転のパル
ス数をn_CPとするとで求めることができる。キヤプスタン角速度ω_Ｃがω_Ｃ
＋0.1Δω_Ｃからω_Ｃ＋0.9Δω_Ｃに達すまでの時間t_Cは
コントローラ内のカウンタによつて求め、メモリ上に記
憶してある。よつて、キヤプスタン角各速度で求めることができる。したがつて、平均テープ加速度
α_Ｃは、キヤプスタン軸半径がr_Cであるから（18）式で求めることができる。

ステツプF110では、キヤプスタンによるテープ速度変
化中のリールモータ補償電流I_BS,I_BTを求める。各リー
ルによるテープ加速度をα_S,α_Ｔとするととなる。各リールモータ電流をI_S,I_Tとすると、となり、モータ電流I_S,I_Tにより各リールが加速され
る。（20），（19）式から、各リールの加速度がα_Ｃと
なる電流I_BS,I_BTを求める。

つまり、各リールにてI_BS,I_BTの電流を供給してやれ
ば、各リールはキヤプスタンによるテープ加速度α_Ｃと
同じ加速度で加速することになる。

ステツプF120では、ステツプF40と同様にキヤプスタ
ンによりテープ速度をΔV_Cだけ変化させると同時に、ス
テツプF110で求めた補償電流I_BS,I_BTを加算した電流指
令を、ドライバー20,21に出力する。

この結果、キヤプスタンによるテープ加速度とリール
によるテープ加速度がほぼ一致して、張力変動は第３図
のステツプF40の場合よりもずつと小さくなる。

ステツプF130では、ステツプF120で生じた張力変動を
求める。この時の張力変動はわずかであるので、張力変
動Δθ（＝θ−）を時間的に積分して求める。ステツ
プF50と同様、Δθ_S,Δθ_Ｔを求めて順次加算すること
により、張力変動積分値ΣΔθ_S,ΣΔθ_Ｔを求める。

ステツプF140では、この張力変動積分値ΣΔθ_S,ΣΔ
θ_Ｔからリール慣性とテープ径の比J_S/r_S,J_T/r_Tの補正
を行なう。

K_JRS,K_JRT:比例定数この後は、ステツプF70に進み、補正したリール慣性
モーメントとテープ径の比からリール単体慣性モーメン
トを求め、ステツプF60で予測モードカウンタの値の１
を加算して、ステツプF10に戻る。

ステツプF11,F15では、また慣性予測モードに入るか
どうかの判断を行なう。さらに慣性予測モードに入れる
場合には、ステツプF100以下の処理が繰返されることに
なる。第８図では、ステツプF15によりその回数を最大
ｎ回としている。実際には、ｎ＝３としている。

次に、慣性予測モードに入らない場合すなわちステツ
プF11で（４）式の条件を満足しない場合およびステツ
プF15で予測モードカウンタの値がｎの場合の処理につ
いて説明する。

第９図のステツプF200で、予測モードカウンタの値が
１以上の場合、すなわち予測モードが終了している場合
には、ステツプF210に進む。

ステツプF210では、ステツプF30と同じテープ径r_S,r_T
の演算を行なう。テープ径が変化していない場合には、
ステツプF215で判断して、ステツプF230に進む。

テープ径が変化している場合には、ステツプF220でリ
ール慣性モーメントを求め直す。テープ径r_S,r_Tにより
（14）式からテープの慣性モーメントJ_ST,J_TTを求め、
（13）式のように加算してリール慣性モーメントJ_S,J_T
を求めることができる。

次に、ステツプF230に進む。ステツプF230では、リー
ル慣性モーメントJ_S,J_Tとテープ径r_S,r_Tから、テープ最
大加速度α_０を求める。各リールモータドライバーの容
量の制限またはリールモータ電流の最大定格から、各リ
ールモータの最大電流をI_SMAX,I_TMAXとする。各リール
の最大テープ加速度α_SMAX,α_TMAXは、（23）式の関係を満足する。r_ST_S,r_TT_Tは張力による各
リールモータへの負荷を表わしている。

K_ST,K_TTは各リールモータのトルク定数である。ここ
で、張力T_S,T_Tは各テンシヨンアームの目標角度を、メ
モリ上に記憶してあるテーブルによつて張力値に変換し
て求めている。

したがつて、J_S/r_S,J_T/r_Tから（23）式を用いて各リ
ールの最大テープ加速度α_SMAX,α_TMAXを求めることが
できる。実際のテープの移送では、各リールのテープ速
度は一致しなければならず、加速度α_S,α_Ｔも一致しな
ければならない。よつてテープの最大加速度α_０は求め
たα_SMAX,α_TMAXの小さい方となる。

次に、ステツプF240に進む。ステツプF240では、テー
プを最大加速度α_０で加速させるために必要な各リール
モータ補償電流を求める。いま、一定速度でテープが走
行している状態から、加速度α_０で加速するのに必要な
電流をI_BS,I_BTとすると、の関係がある。よつて、リール補償電流I_BS,I_BTは、となる。したがつて、（25）式を用いて、リール慣性モ
ーメントとテープ径の比J_S/r_S,J_T/r_Tからリール補償電
流I_BS,I_BTを求めることができる。

次に、ステツプF250に進む。ステツプF250では、リー
ル慣性モーメントとテープ径の比J_S/r_S,J_T/r_Tによつ
て、強力制御系の利得の補償，リールモータの電流の補
償を行なう。

まず、リール慣性モーメントとJ_S,J_Tとテープ径r_S,r_T
とによつて、テープ張力制御系の利得を一定にする方法
について説明する。

（11）式に示したように、張力制御系の一巡伝達関数
Ｇ（Ｓ）はr_T/J_Tによつて変化する。したがつて、第４
図のブロツク図中にJ_T/r_Tの利得を追加挿入してやれ
ば、一巡伝達関数Ｇ（Ｓ）はリール慣性モーメントやテ
ープ径によらず一定とすることができる。具体的には、
コントローラ22において、K_UG＝（G_TVJ_T/r_T）という利
得を追加し、テンシヨンアーム角度と目標値との誤差信
号に対し、K_UGの利得を乗算してやればよい（第６図参
照）。

このときの一巡伝達関数Ｇ（Ｓ）は、Ｇ（Ｓ）＝G_TVK_TAK_PG₁G₂/S² …（26）となり、リール慣性モーメント、テープ径によらず一定
となる。ここでG_TVはＧ（Ｓ）を最適なものとするため
の利得である。第７図は、テープ径ｒの変化に対して補
償利得K_UGをどのように変化させればよいかを表わして
いる。このことは、供給側でも同様である。

次に、テープ加減速時にはステツプF240で求めた、リ
ール駆動電流の補償を行なう。速度指令とタイマローラ
より検出されるテープの速度を比較して、その誤差が一
定値以上の場合に加速または減速モードとして、ステツ
プF240で求めた補償電流I_BS,I_BTを加算した電流指令を
モータドライバー20,21に出力する。

この場合には、供給，巻取リールが同一加速度で加速
また減速することになり、張力変動を生ずることなく、
安定にテープを走行させることができる。

ここでは、最大加速度α_０で加速，減速する場合につ
いて説明したが、加速度α（＜α_０）での加速，減速の
場合には、（25）式においてα_０＝αとしてリール補償
電流I_BS,I_BTを求め、補償電流I_BS,I_BTを加算し電流指令
値をモータドライバー20,21に出力すればよい。

一度ステツプF20以降の慣性予測モードが実行されれ
ば、その後はステツプF210以降の処理がなされ、テープ
径の変化に応じてリール慣性モーメントが計算されて、
最適なテープ張力制御が行なわれる。

次に、予測モードカウンタの値が０すなわち慣性予測
モードが一度も実行されていない場合について説明す
る。この場合にはステツプF300に進む。このときは、正
確なリール慣性モーメントJ_S,J_Tが不明であるために、
利得補償K_UG＝K_T一定とし、リール補償電流I_BS,I_BTは０
として、補償は行なわない。その後は第８図のステツプ
F10に戻り、ステツプF11,F15の条件を満足すれば慣性予
測モードに入り、リール慣性モーメントの検出を行な
う。

以上の実施例によれば、従来の回路に新たな回路を付
加することなくリール慣性モーメントをリールの種類に
よらず正確に検出でき、テープ径とリール慣性モーメン
トに応じて張力制御系の利得を調整することで、張力制
御系の特性を一定とすることができる。また、テープ加
減速時に各リール電流を制御して、張力変動を低減する
ことができる。

第10図に本発明を実施した磁気記録再生装置の走行系
を示す。第１図に加え、テープを案内するためのガイド
ローラ25,ガイドポスト26,ガイドアーム29,映像および
音声信号を記録再生するためのヘツドを搭載した回転ド
ラム24,音声信号を記録再生するオーデイオヘツド27,コ
ントロール信号を記録・再生するコントロールヘツド30
テープ上の記録信号を消去する消去へツド28が追加され
ている。

上記実施例においては、供給リールとキヤプスタン
間、巻取リールとキヤプスタン間の両方に張力検出器が
ある場合について説明したが、一方にしか張力検出器が
ない場合についても同様の張力制御を張力検出器がある
側のリールについて行なうことができる。すなわち、供
給リールとキヤプスタン間に張力検出器がある場合に
は、供給リールの慣性モーメントを検出して供給側の張
力制御を最適とすることができる。逆に巻取リールとキ
ヤプスタン間に張力検出器がある場合には、巻取リール
の慣性モーメントを検出して巻取側の張力制御を最適と
することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、リール慣性モーメントをリールの種
類によらず正確に検出し、張力制御系の利得を一定とし
て各リール電流を制御して最適な張力制御を行なうこと
ができるので、あらゆるリールに対して動的な動力変動
を一定値以下としてテープを安定に走行させ得る効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図はテープ径
とリール慣性モーメントとの関係を示す図、第３図はテ
ープ速度変化時のキヤプスタン速度および張力変動の応
答波形図、第４図は張力制御系のブロツク図、第５図は
張力変動とリール慣性対テープ径の比との関係を示すグ
ラフ、第６図は補償利得K_UGを挿入した張力制御系ブロ
ツク図、第７図はテープ系と補償用利得K_UGとの関係の
説明図、第８図，第９図はコントローラ内の動作を示す
フローチヤート、第10図は磁気記録再生装置の走行系を
示す図である。１……供給リール、２……巻取リール、３……磁気テー
プ、4,5……テンシヨンアーム、６……キヤプスタン、
７……テープ速度検出用ローラ、８……供給リールモー
タ、９……巻取リールモータ、10,11,15,18……エンコ
ーダ、12,13……ポテンシヨメータ、14……キヤプスタ
ンモータ、16,20,21……モータドライバー、22……コン
トローラ、23……システムコントローラ、221……CPU、
222……メモリ、223……カウンタ、224……I/O、225…
…バス。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】供給リールと巻取リール間にキャプスタン
を配し、該各リールを夫々駆動するリールモータおよび
該キャプスタンを駆動するキャプスタンモータを制御す
ることによって、テープ張力を所定値に維持しつつ該供
給リールに巻かれたテープを該巻取リール側に移送する
リール間テープ張力制御方法において、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量または該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該テープ張力変動量と、あらかじめ定めてなる比例定数
を用いて、該供給リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比または該巻取リールのリール慣性モーメント
とテープ径との比を求めるステップと、該供給リールまたは巻取リールについてのリール慣性モ
ーメントとテープ径との比の値に基づき該供給リールま
たは該巻取リールにおける張力制御ループの利得を調整
するステップとを有するリール間テープ張力制御方法。
【請求項２】供給リールと巻取リール間にキャプスタン
を配し、該各リールを夫々駆動するリールモータおよび
該キャプスタンを駆動するキャプスタンモータを制御す
ることによって、テープ張力を所定値に維持しつつ該供
給リールに巻かれたテープを該巻取リール側に移送する
リール間テープ張力制御方法において、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量および該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量と、あらかじめ定めてなるそ
れぞれのテープ張力変動量に対応する比例定数を用い
て、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径と
の比および該巻取リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比を求めるステップと、該２つのリールについてのリール慣性モーメントとテー
プ径との比の値に基づき夫々のリールにおける張力制御
ループの利得を調整するステップとを有するリール間テ
ープ張力制御方法。
【請求項３】供給リールと巻取リール間にキャプスタン
を配し、該各リールを夫々駆動するリールモータおよび
該キャプスタンを駆動するキャプスタンモータを制御す
ることによって、テープ張力を所定値に維持しつつ該供
給リールに巻かれたテープを該巻取リール側に移送する
リール間テープ張力制御方法において、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量および該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量と、あらかじめ定めてなるそ
れぞれのテープ張力変動量に対応する比例定数を用い
て、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径と
の比および該巻取リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比を求めるステップと、該２つのリールについてのリール慣性モーメントとテー
プ径との比の値に基づき夫々のリールモータに供給する
電流を補正するステップとを有するリール間テープ張力
制御方法。
【請求項４】供給リールと、該供給リールを駆動する供
給リールモータと、巻取リールと、該巻取リールを駆動
する巻取リールモータと、該供給リールから巻取リール
間のテープ走行路途中に配され、テープを巻取リール側
に移動させるためのキャプスタンと、該キャプスタンを
駆動するキャプスタンモータと、該供給リールと該キャ
プスタン間における該テープのテープ張力に対応する物
理量を検出する第１の張力検出手段と、該キャプスタン
と巻取リール間における該テープのテープ張力に対応す
る物理量を検出する第２の張力検出手段とを有し、該第
１の張力検出手段により得られるテープ張力と第１の目
標張力との差のなくすように該供給リールモータを制御
する第１の張力制御系と、該第２の張力検出手段により
得られるテープ張力と第２の目標張力との差をなくすよ
うに該巻取リールモータを制御する第２の張力制御系と
を有するリール間テープ張力制御系とを有するリール間
テープ張力制御方法において、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるステップと、該テープ速度変更期間中の前記第１および第２の張力検
出手段の検出量に基づき、テープ速度変更により生じる
該供給リールと該キャプスタン間のテープのテープ張力
変動量および該キャプスタンと該巻取リール間のテープ
のテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量と、あらかじめ定めてなるそ
れぞれのテープ張力変動量に対応する比例定数を用い
て、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径と
の比および該巻取リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比を求めるステップと、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径との比
により前記第１の張力制御系の利得を調整するステップ
と、該巻取リールのリール慣性モーメントとテープ径との比
により前記第２の張力制御系の利得を調整するステップ
とを有するリール間テープ張力制御方法。
【請求項５】供給リールと巻取リール間にキャプスタン
を配し、該各リールを夫々駆動するリールモータおよび
該キャプスタンを駆動するキャプスタンモータを制御す
ることによって、テープ張力を所定値に維持しつつ該供
給リールに巻かれたテープを該巻取リール側に移送する
リール間テープ張力制御方法において、該テープのテープ速度指令値と該テープのテープ速度と
の速度差を求めるステップと、該速度差が所定の値以上の場合に該キャプスタンモータ
を制御して該テープの速度を変更させるステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量および該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量と、あらかじめ定めてなるそ
れぞれのテープ張力変動量に対応する比例定数を用い
て、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径と
の比および該巻取リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比を求めるステップと、該テープのテープ速度指令値と該テープのテープ速度と
の速度差を求めるステップと、該速度差が所定の値以上の場合に該テープ速度変更期間
中の、該テープのテープ加速度を求めるステップと、前記リール慣性モーメントとテープ径との比および該テ
ープ加速度から各リール駆動用モータに供給する補償電
流を求めるステップと、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるとともに該テープ速度変更期間中該２つのリール
モータに夫々前記補償電流を供給するステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量および該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量から該２つのリールについて
の夫々の前記リール慣性モーメントとテープ径との比を
補正するステップとを含むリール間テープ張力制御方
法。
【請求項６】供給リールと巻取リール間にキャプスタン
を配し、該各リールを夫々駆動するリールモータおよび
該キャプスタンを駆動するキャプスタンモータを制御す
ることによって、テープ張力を所定値に維持しつつ該供
給リールに巻かれたテープを該巻取リール側に移送する
リール間テープ張力制御方法において、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量および該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量と、あらかじめ定めてなるそ
れぞれのテープ張力変動量に対応する比例定数を用い
て、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径と
の比および該巻取リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比を求めるステップと、該２つのリールに巻かれた夫々のテープ径を検出するス
テップと、該２つのテープ径から該２つのリールに夫々巻かれたテ
ープの慣性モーメントを求めるステップと、該２つのリール慣性モーメントとテープ径との比および
該２つのテープ径から夫々のリール慣性モーメントを求
めるステップと、該２つのリール慣性モーメントと該２つのテープ慣性モ
ーメントから夫々のリール単体慣性モーメントとを求め
るステップと、その後テープ走行にしたがい刻々変化する夫々のテープ
径を検出するステップと、該２つのテープ径と該２つのリール単体慣性モーメント
とから夫々のリール慣性モーメントを求めるステップ
と、該２つのリール慣性モーメントおよび該２つのテープ径
から夫々の張力制御ループの利得を調整するステップと
を有するリール間テープ張力制御方法。
【請求項７】供給リールと巻取リール間にキャプスタン
を配し、該各リールを夫々駆動するリールモータおよび
該キャプスタンを駆動するキャプスタンモータを制御す
ることによって、テープ張力を所定値に維持しつつ該供
給リールに巻かれたテープを該巻取リール側に移送する
リール間テープ張力制御方法において、該キャプスタンモータを制御して該テープの速度を変更
させるステップと、該テープ速度変更期間中の、テープ速度変更により生じ
る該供給リールと該キャプスタン間の該テープのテープ
張力変動量または該キャプスタンと該巻取リール間の該
テープのテープ張力変動量を求めるステップと、該２つのテープ張力変動量と、あらかじめ定めてなるそ
れぞれのテープ張力変動量に対応する比例定数を用い
て、該供給リールのリール慣性モーメントとテープ径と
の比および該巻取リールのリール慣性モーメントとテー
プ径との比を求めるステップと、該２つのリールに巻かれた夫々のテープ径を検出するス
テップと、該２つのテープ径から該２つのリールに夫々巻かれたテ
ープの慣性モーメントを求めるステップと、該２つのリール慣性モーメントとテープ径との比および
該２つのテープ径から夫々のリール慣性モーメントを求
めるステップと、該２つのリール慣性モーメントと該２つのテープ慣性モ
ーメントから夫々のリール単体慣性モーメントとを求め
るステップと、その後のテープ走行にしたがい刻々変化する夫々のテー
プ径を検出するステップと、該２つのテープ径と該２つのリール単体慣性モーメント
とから夫々のリール慣性モーメントを求めるステップ
と、該２つのリール慣性モーメントおよび該２つのテープ径
に基づき夫々のリールモータに供給する電流を補正する
ステップとを有するリール間テープ張力制御方法。