JPH0278044A - テープテンション制御機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気記録再生装置に係り、特にテープテンショ
ン制御系を安定化し、かつ制御周波数帯域を広げるのに
好適な、テープテンション制御機構に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５９−１４１７０号公報に記載の
様に、ばねによって一方向に付勢されテープテンション
の変化によって回動するテンションアームの位置を検出
器で検出し、この検出信号に応じて供給リールモータの
駆動電圧を変化させてトルクを制御することにより、テ
ープテンションを制御する機構となっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、テンションアームの、固有振動数付近
での共振現像と、テープテンション制御系の共振現像と
の関係について考慮されていなかった。このため従来は
、テンションアームの共振を抑えるために、テンション
アームの回動軸に粘性抵抗を加える装置を設けたり、テ
ープテンション制御系の発振を抑えて系を安定化するた
めに、特性補償回路を挿入したりするなど、各々、独立
した対策が必要であった。　　′ 本発明の目的は、テンションアーム機構によってテープ
テンションを検出し、それに応じて供給リールモータの
駆動電圧を変化させてトルクを制御することにより、テ
ープテンションを制御する方式のテープテンション制御
機構において、簡潔な手段によってテープテンション制
御系の発振を抑え、系が安定で制御周波数帯域の広いテ
ープテンション制御機構を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、テンションアーム機構の共振周波数と、テ
ープテンション制御系の共振周波数とを一致させること
により達成される。

〔作用〕

テープテンション制御系の共振によるゲインのピークは
、テンションアーム機構の共振によって抑えられる。そ
れによって、閉ループ伝達特性は、フラットな特性とな
り、テープテンション制御系は安定化する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図に従って説明する。

第１図は、本発明の実施例によるカセット式ＶＴＲのテ
ープテンション制御機構の概略構成図である。１はカセ
ット、２は磁気テープを示す。

３．４はカセット１の供給リール及び巻取リールである
。５は供給リール３を駆動する供給リールモータ、６は
巻取リール４を駆動する巻取リールモータである。７は
回転ヘッドシリンダであり。

磁気ヘッドを搭載している。磁気テープ２は、ガイドロ
ーラ８，９によって回転ヘッドシリンダ７に所定の角度
巻付けられ、さらに上記ガイドローラ８，９及びガイド
ローラ１０，１１、固定ガイド１２，１３、インピーダ
ンスローラ１４，１５等によって形成される磁気テープ
走行路に沿って走茸１．ｙ６・１６ｇｔ４−ｖｆＸ５：
ｚ、１７Ｌｔｌ？ｙ％。

−ラであり、磁気テープ２は、キャプスタン１６とピン
チローラ１７との圧着により所定の速度で駆動される。

１８は消去ヘッド、１９はオーディオ・コントロールヘ
ッドである。２０ｉｔ磁気テ一プ走行路内に挿入された
テンションピンである。

テンションビン２ｏはテンションアーム２１に垂直に植
立されている。２２は角度センサであり、シャーシ２３
に固定されている。テンションアーム２１は角度センサ
２２の回転シャフト２４に固定支持されている。２５は
テンションアーム２１を付勢しているばねであり、テン
ションアーム２１は磁気テープ２のテープテンションに
より角度センサ２２の回転シャフト２４を中心として、
回転シャフト２４と一体となって回動する。テープテン
ションが減少すると、テンションアーム２１は図の反時
計方向に回動し、テープテンションが増加すると１時計
方向に回動する。このテンションアームの回動位置に応
じて角度センサ２２の出力電圧が変化する。上記出力電
圧をサーボ回路に八−し、基準電圧との差分を取る。基
準電圧はテープテンションが所定の値となった場合のテ
ンションアームの位置における、角度センサ２２の出力
電圧とする。上記差分電圧を増幅してモータ駆動回路に
入力する。テープが、通常の記録再生の方向に走行して
いる場合、供給リール３は図の時計方向に回動している
。これに対し、供給り−ルモータ５は供給リール３の回
転方向とは逆方向、つまり反時計方向にトルクが加わる
ようなブレーキ電圧が印加されており、これによって、
磁気テープ２にバックテンションが加えられている。上
記ブレーキ電圧を、サーボ回路とモータ駆動回路とで調
整することにより、テープテンションが常に一定になる
ように制御する。なお、テンションアーム２１の回動位
置を検出する方法は１本実施例で示した角度センサによ
る検出方法に限らない。

また、巻取リールモータ６には、モータ駆動回路によっ
て巻取り電圧が印加される。巻取り−ル４は図の時計方
向に回転し、キャプスタン１６゜ピンチローラ１７を通
った磁気テープ２を巻取る。

第１図に示したテープテンション制御機構のシミュレー
ションを行った。シミュレーションに際しては、供給リ
ール３から巻取リール４に至る磁テープ走行機構及びテ
ンションアーム機構の電気的等価回路、サーボ回路、モ
ータ駆動回路の各回路の、特性や、供給リールモータ５
、巻取リールモータ６、キャプスタン１６を駆動するキ
ャプスタンモータ（図示せず）の各ＤＤ（ダイレクト・
ドライブ）モータの特性、さらに角度センサ２２の特性
等を考慮している。また、磁気テープ２はばねとして取
り扱い、そのばね定数、粘性係数を考慮している。

第２図〜第６図は、供給リール３に外乱を加え。

この外乱を入力とし、テープテンションを出力としてシ
ミュレーションを行い、テープテンション制御機構の応
答特性を求めた結果を示す、ゲイン線図である。縦軸は
ゲイン、横軸は角速度を表わしている。実線は開ループ
伝達特性、点線は閉ループ伝達特性を示す。

第２図（ａ）は、テープテンション制御機構における種
々の共振点の、相互の関係を全く考慮していない場合の
特性を示している。磁気テープ２の大半が、供給リール
３に巻付いている。（以下、テープ巻始めと称す。）と
して解析を行った。

図かられかる様に、数箇所に共振点が現われている。２
６は開ループ伝達特性における、供給リール３の等価質
量とテンションアーム２１を付勢しているばね２５との
共振を示す共振点であり、約８．２ｒａｄ／ｓｅｃ　（
１，３Ｈｚ）である。２７は閉ループ伝達特性における
、テープテンション制御系の共振を示しており、約３２
ｒａｄ／５ｅｃ（５Ｈｚ）である。２８はテンションア
ーム２１の質量とテンションアームを付勢しているばね
２５との共振を示す共振点である。約６２ｒａｄ／ｓｅ
ｅ　（１０Ｈｚ　）であり、この共振点付近でゲインは
大きく落ち込んでいる。２９は磁気テープ２のばねとテ
ンションアームの質量との共振を示す共振点である。約
５０００ｒａｄ／ｓｅｅ　（８００Ｈｚ）であるが、磁
気テープ２の粘性係数を考慮して解析を行っているため
、共振点のピークが抑えられた形となっている。

開ループ伝達特性を示すゲイン線図と、閉ループ伝達特
性を示すゲイン線図との交点３０（約２４ｒａｄ／ｓｅ
ｅ　：　４　Ｈｚ　）以下の低い周波数領域における、
供給リール３への外乱を、抑圧していることがわ°かる
。以下、交点３１以下の周波数領域を、制御周波数帯域
と称す。

第２図（ｂ）は、磁気テープ２の大半が、巻取り−ル４
に巻付いている（以下、テープ巻終わりと称す。）とし
て、その他の条件は、第２図（ａ）における解析と同様
とした場合の特性を示している。テープ巻始めからテー
プ巻終わりにかけて。

供給リール３に巻付いている磁気テープ２の半径は、約
３分の１に減少する。このため、制御系の直流ループゲ
インは高くなる。直流ループゲインが上がるため、制御
周波数帯域は約４．５Ｈｚ（以下、すべて周波数単位で
表示する。）まで広がる。また、制御系の共振周波数は
、テープ巻始めとテープ巻終わりとで、２７から３２（
約６　Ｈｚ　）までずれる。供給リール３の等価質量と
テンションアーム２１を付勢しているばね２５との共振
は、テープ巻始めとテープ巻終わりとで、供給リール３
に巻付いている磁気テープ２の量が変わるため、供給リ
ール３の質量が変化することにより、２６から３１　（
約０．９Ｈｚ）までずれる。テンションアーム２１の質
量とテンションアームを付勢しているばね２５との共振
点３３、及びテンションアーム２１の質量と磁気テープ
２のばねとの共振点３４は、テープ巻始めとテープ巻終
わりとで、その周波数に変化はない。

第２図に示したシミュレーション結果では、約４Ｈｚよ
りも高い周波数の外乱が供給リール３に加わった場合、
第１図に示したテープテンション制御機構ではこの外乱
を抑圧できず、テープテンションが変動すると考えられ
る。

第３図は、制御周波数帯域を広くするために、テンショ
ンアーム２１の質量を、第２図に示したシミュレーショ
ンの場合よりも小さくしたときの、テープ巻始めにおけ
る応答特性を示すゲイン線図である。テンションアーム
２１の質量を小さくして、テンションアーム２１の質量
とばね２５との共振点を、第２図（ａ）の２８から第３
図の３８まで上げる。これにより、第２図（ａ）の、開
ループ伝達特性を示すゲイン線図（実線）において。

共振点２６から共振点２８に至るゲイン線図の傾斜を、
第３図の共振点３６から共振点３８に至るゲイン線図の
ように緩やかにして、制御周波数帯域を広げようとして
いる。しかし、閉ループ伝達特性を示すゲイン線図（点
線）が、制御系の共振点３７を有するために、制御周波
数帯域は、はとんど広がっていない、（交点３９） そこで、第４図に、制御周波数帯域を広くするために、
サーボ回路のゲインを上げた場合のテープ巻始めにおけ
る応答特性を求めたゲイン線図を示す。テンションアー
ム２１の質量は、第２図（ａ）の場合と等しくしたので
、テンションアーム２１の質量とばね２５との共振点４
２は、第２図（ａ）の共振点２８と等しい周波数となっ
ている。第４図かられかるように、直流ループゲインを
上げると、制御周波数帯域が広がり、はぼ共振点４２（
テンションアーム２１の質量とばね２５との共振点）付
近まで達している。また、制御周波数帯域内において、
開ループ伝達特性を示す実線と、閉ループ伝達特性を示
す点線との、ゲインのレベル差が大きくなっており、外
乱を抑圧する効果が増していることがわかる。しかし、
約１６Ｈｚのところに制御系の共振点４１が呪われてい
る。

そこで、テンションアーム２１の質量とばね２５との共
振点の周波数と、制御系の共振点の周波数とを、はぼ一
致させるように、サーボ回路のゲインを調整して直流ル
ープゲインを変化させた。

第５図にシミュレーション結果を示す。第５図（ａ）は
、テープ巻始めにおける伝達特性を示すゲイン線図であ
る。直流ループゲイン以外の条件は第２図と同様とした
。そのため、共振点４４゜４５．４６は、第２図（ａ）
の２６．２８．２９とそれぞれ等しい周波数となってい
る。第２図の場合よりも、直流ループゲインを上げてい
るので。

制御周波数帯域は広がり、約７Ｈｚとなっている。

（交点４７）。また、テンションアーム２１の質量とば
ね２５との共振（共振点４５）が、制御系の共振を抑え
込んでいるために、系は、共振点を持たない、安定な状
態となっている。

第５図（ｂ）は、テープ巻終わりにおける伝達特性を示
すゲイン線図である。この場合も、共振点４８，４９．
５０は、第２図（ｂ）の３１．３３゜３４と等しい周波
数となっている。第２図の説明の中で述べたように、制
御系の共振周波数は、テープ巻始めとテープ巻終わりと
でずれる。しかし、第５図（ｂ）に示すように、テープ
巻終わりにおいても、テンションアーム２１の質量とば
ね２５との共振（共振点４９）が制御系の共振を抑えて
　　・いる。これは、テープ巻始めと巻終わりで、制御
系の共振点が大きくずれないことによる。第２図におい
て、（ａ）に示すテープ巻始めでの制御系の共振点２７
と、（ｂ）に示すテープ巻終わりでの制御系の共振点３
２との周波数の差は、約ＩＨｚである。テープ巻始めか
ら巻終わりにかけて、供給リール３のテープ巻径は減少
する。このため、制御系の直流ループゲインはテープ巻
終わりで増加し、制御系の共振点は周波数が高い方向へ
ずれる。しかし、テープ巻径の減少により、供給り−ル
３の、制御系における等価質量は逆に増加する。

このため、供給リール３の質量とばね２５と、の共振点
は、第２図（ａ）に示すテープ巻始めでの共振点２６か
ら、（ｂ）に示すテープ巻終わりでの共振点３１まで周
波数が下がる。これにより、第２図（ａ）の共振点２６
から共振点２８に至るゲイン線図の傾斜は（ｂ）の共振
点３１から共振点３３に至るゲイン線図のように緩やか
になるが。

この変化は、制御系の共振点を周波数の低い方向、へず
らす、このため、テープ巻終わりにおける直流ループゲ
インの増加による、制御系の共振点の、周波数の高い方
向へのずれが抑えられ、制御系の共振点は、テープ巻始
めと巻終わりとで、大きくずれない。そのため、テンシ
ョンアーム２１の質量とばね２５との共振点の周波数と
、制御系の共振点の周波数とを、はぼ一致させることに
より、テープ巻始めにおいても１巻終わりにおいても。

テンションアーム２１の質量とばねと２５との共振が、
制御系の共振を抑え込む。このことから、テープ巻始め
から巻終わりにかけて常に、制御系は、安定な状態にあ
ることがわかる。テープ巻終わりにおける制御周波数帯
域は約８Ｈｚ　（交点５１）であり、第２図（ｂ）と比
較して広くなっている。

第６図は、直流ループゲインを、第４図の場合と等しく
し、テンションアーム２１の質量を変化させて、テンシ
ョンアーム２１の質量とばね２５との共振周波数と、制
御系の共振周波数とを二数させるように調整したときの
、応答特性を示すゲイン線図である。第６図（ａ）はテ
ープ巻始めにおける特性を示す。第４図に現われていた
制御系の共振は、テンションアーム２１の質量とばね２
５との共振（共振点５３）によって抑えられている。制
御周波数帯域は、約１２Ｈｚまで広がっている。（交点
５４） 第６図（ｂ）は、テープ巻終わりにおける伝達特性を示
すゲイン線図である。この場合も、テンションアーム２
１の質量とばね２５との共振（共振点５６）が制御系の
共振を抑えている。テープ巻終わりにおける制御周波数
帯域は約１４Ｈｚである（交点５７）。

本実施例によれば、テンションアーム２１の質量とはね
２１との共振によって、制御系の共振を抑えることがで
き、系の安定化を図れ、さらに。

制御周波数帯域を広げることが可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、テンションアームの、ゲインが落ち込
む共振によって、テープテンション制御系の共振を抑え
ることができるので、系を安定化する効果がある。また
、テープテンション制御系の共振以外でも、一定の周波
数の外乱に対して、テンションアームの共振周波数を外
乱の周波数とほぼ一致させることにより、テープテンシ
ョンが、。

外乱によって変動することを防ぐことができる。

また、テープテンション制御系のゲインを上げて、制御
系の共振周波数が上がった場合にも、テンションアーム
の質量またはテンションアームを付勢しているばねのば
ね定数を変えて、テンションアームの共振周波数と制御
系の共振周波数とがほぼ一致するように調整することに
よって、安定で、制御周波数帯域の広い特性を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例におけるテープテンション制御
機構の構成説明図、第２図はテープテンション制御系の
伝達特性を示すゲイン線図、第３図はテンションアーム
の質量を軽くした場合の特性を示すゲイン線図、第４図
は制御系のゲインを高くした場合のゲイン線図、第５図
は、テンションアームの共振周波数と制御系の共振周波
数とをほぼ一致させるように制御系のゲインを調整した
場合のゲイン線図、第６図は制御系のゲインを上げ、テ
ンションアームの共振周波数を調整した場合のゲイン線
図である。 １・・・カセット、２・・・磁気テープ、３・・・供給
リール。 ４・・・巻取リール、５・・・供給リールモータ、６・
・・巻取り一ルモータ、２１・・・テンションアーム、
２２・・・角度センサ、５・・・テンションアーム付勢
ばね。 第　Ｉ　図 ！、カセット　　　４ｊｌ−取リール　　　　　２１　
　テ〉シタン７−ム８２　図 （ａ） 箒　２　図 Ｃｂ’） 第　３　ゴ 葛　４　図 ４を 成逮度（〃わ／Ｓｅｃ） 纂　５　図 第　５図 角速爽（ｒｔｕｌ／ｓｅｃ　） 纂　６　図 角速皮（−カｅｃ） 箒　６　又 角ＲＲ（Ｒｄへｅｃ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、供給リール及び巻取リールをそれぞれ独立に駆動す
   るため、供給側及び巻取側のリール台に各々直結された
   ２つのリールモータと、シャーシ上に回動自在に支持さ
   れ、一方向に付勢されたテンションアームと、上記テン
   ションアームに植立され、上記供給リールから上記巻取
   リールに至るテープ走行路内に挿入されたテンションピ
   ンと、上記テンションアームの位置を検出する検出器と
   、上記検出器の検出信号に応じて上記供給リールを駆動
   するリールモータの駆動電圧を制御する制御回路とから
   成るテープテンション制御機構において、上記制御回路
   の共振周波数と、上記テンションアームの機械的共振点
   とを略一致させるべく上記制御回路のゲイン、または上
   記テンションアームの質量、または上記テンションアー
   ムを付勢しているばねのばね定数が選択されていること
   を特徴とするテープテンション制御機構。