JPH03194752A - リール間テープ張力制御方法 - 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、キャ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、定張力で移動させ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っ
てリールの種類によっ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った。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ｒＯすなわちり−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、本発明は供給リール。

供給リールを駆動する供給リールモータ、巻取リール、
巻取リールを駆動する巻取リールモータ。

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
九、テープを巻取リール側に移送させるためのキャプス
タン、キャプスタンを駆動するキャプスタンモータ、キ
ャプスタン軸の回転速度を検出するためのキャプスタン
回転角度検出手段、キャプスタンで送られるテープの速
度を検出するテープ速度検出手段、供給リールとキャプ
スタン間（供給側）およびキャプスタンと巻取リール間
（巻取側）のテープのテープ張力を検出する張力検出手
段、夫々のリールの回転速度を検出するためのリール回
転角度検出手段、これらの検出手段からの検出信号に基
づいてキャプスタンモータおよび供給゛リールモータ、
巻取リールモータに供給する電流を制御してキャプスタ
ンおよび供給リール、巻取リールの回転速度と共に、テ
ープ速度および供給側９巻取側の夫々のテープ張力制御
を行なうコントローラを備えた磁気記録再生装置のテー
プ張力制御方式であって、キャプスタンモータを制御し
てテープの速度を変更し、テープ速度変更期間中の張力
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
動量および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、この求めた２つのテープ張力変動
およびテープ速度と夫々のリールの回転速度とから算出
した各リール上に巻かれたテープ径から、夫々のリール
単体とその上のテープを含めたリール慣性モーメントと
を求め、夫々のリールのリール慣性モーメントとテープ
径に基づき各張力制御系の利得を調整し、夫々のリール
モータに供給する電流を補正する張力制御方式を提供す
るものである。

〔作用〕

テープがキャプスタンにより一定速度で送られている場
合には、供給９巻取リール間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
キャプスタン速度を変化させると、供給２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
張力変動は各リールの慣性モーメント（リール単体＋テ
ープ）、テープ径によって異なる。本発明はこの点に着
目し、キャプスタン速度を変化させたときのテープ張力
変動とテープ径から各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かでき、
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。

それによって、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を用いて説明する。第２
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ャプスタン６および巻取
り−ル２によって移送される。

テンションアーム４は、供給リール１とキャプスタン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。テンションアーム５は、巻取リール２とキャ
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。ポテンショメータ１２．１３は、テンションアー
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。テンションアームとポテンショメータに
よって、張力検出器が構成される。キャプスタンモータ
１４はキャプスタン６を駆動するためのモータである。

エンコーダ１５はキャ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２
２から出力されるキャ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からテンションアーム４．
ヘッド装置（図示せず）を通り、キャプスタン６、速度
検出用ローラ７、テンションアーム５をへて巻取リール
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イ直に一
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変換器等を含む工１０（
インタフェース）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
プロセッサシステムである。すなわち、コントローラ２
２は後述する動作を実行する制御プログラムをメモリ２
２２に記憶している。ＣＰＵを入力信号（エンコーダ１
０゜１１．１５，１８、ポテンショメータ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
示す如きキャ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がキャ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はキャプスタンによるテ
ープ送り速度Ｖｃがテープ指令速度Ｖｆとなるように、
キャ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、キャプスタン回転角速度ωＣを制御する。ＶＣ
とωＣとの間には、キャプスタン軸の半径をｒｃとして
Ｖｃ＝ｒｃωｃ　　　　　　　　　　　　　−（１）の
関係がある。

キャプスタン６の角速度ωＣはキャプスタン軸に取り付
けられたエンコーダ１５によって検出される。コントロ
ーラ２２では、エンコーダのパルスの周期を内部のカウ
ンタ２２２を用いて検出し、その周期からキャプスタン
の角速度ωＣを演算する（（１６）式参照）。キャプス
タンの角速度ωＣがら（１）式を用いてテープ速度Ｖｃ
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
度誤差からキャ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、キャプスタ
ンモータ１４の角速度ωＣ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、キャプスタンモータが加速し、
テープ速度が増加する。効に、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、キャプス
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１２巻取り−ル２は、各テンショ
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ωＳ、ωＴ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。

巻取り−ル２が角速度ωＴで回転しているとき、該リー
ル上のテープ半径をｒＴとすると、磁気テープ３は、 Ｖｔ＝ｒｔωｒ　　　　　　　　　　　　　・＝（２）
という速度で巻取られている。このＶｔがキャプスタン
テープ送り速度Ｖｃよりも大きいと磁気テープ３が引っ
張られて巻取側のテープ張力ＴＴが増大し、テンション
アーム５の角度θＴが増加する。この角度変位はポテン
ショメータ１３により電圧に変換され、コントローラ２
２に入力される。

コントローラ２２に入力されたテンションアーム５０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。テンションア
ーム５の角度０丁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ωＴが減少しテープ張力ＴＴが減少
する。

巻取テープ速度ＶＴがキャプスタンテープ送り速度Ｖｃ
よりも小さい場合には、逆にωＴが増加するように制御
が働く。つまり、リール制御系では、Ｖｖ＝Ｖｃとなる
ように巻取リール角速度０丁が制御され、テンションア
ーム５の角度０丁ひいてはテープ張力ＴＴ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Ｔｓが所定の値となるように供給す−ル角速度ω
Ｓが制御される。

ところで、上記のような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）によっ
て影響を受ける。よって、これを補償′するため、本発
明実施例においては、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図に示すフローチャートを行いて第１図
に示す実施例の動作を説明する。

第８図のステップＦｉｌでＮｏの場合およびステップＦ
１５でＹＥＳの場合、第９図のステップＦ２００に進む
。また、第９図のステップＦ　３１０の処理の後、第８
図のステップＦＩＯに戻る。

まず、゛第８図におけるステップＦＯＯ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
の値がセットされる。

次に、ステップＦＩＯに進む。システムコントローラ２
３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ＶＣと
比較し、速度差ΔＶｆを求める。

ΔＶ　ｆ　＝Ｖ　ｆ−Ｖｃ　　　　　　　　　＝４３）
次に、ステップＦｉｌに進む。ステップＦＩＯで求めた
速度差ΔＶｆがキャプスタンによるテープ速度変動幅Δ
Ｖｃに対し ΔＶｆ≧ΔＶＣ・・・（４） 条件を満たす場合に、ステップＦ１５に進む。

（４）式の条件を満足できない場合には、第９図のステ
ップＦ２００に進む。

ステップ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図のステップＦ２００に進む。初期
的には、予測モードカウンタの値はＯであり、ステップ
Ｆ２０に進み、慣性予測モードに入る。

ステップＦ２０では、予測モードカウンタの値が１以上
の場合に、ステップＦ１００に進み、０の場合にステッ
プＦ３０に進む。

ステップＦ３０では、各リール上に巻かれたテープの半
径ｒｇ、ｒ７を求める。

テープの半径ｒＳ、ｒＴ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Ｖｃの情報は、テープ速度検出用ローラフに
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ωＳ、ω丁の情報は、各り一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
のクロック（周期：ｔφ）でカウントする。ここて高周
波クロックとして、コントローラ２２内のＣＰＵ２２１
を動作させるシステムクロックを用いてもよい。

各カウンタのカウント数をｎｒｗ　ｎｓｔ　ｎＴとし、
各エンコーダ１回転のパルス数をｎｒＰ、　ｎｓＩ’ｔ
ｎＴＰ、タイマローラの半径をｒｒ　とすると、となる
。この式のωＳ、ωＴから（５）式により、ｒｓ、ｒＴ
を求める・ また、（５）式を積分した形でｒｓ、ｒＴを求めてもよ
い。つまり、テープ送り量Ｘｃと、各リールの回転角β
Ｓ、βＴから求める。

テープ送り量ＸＣは、テープ速度検出用ローラフに取付
けられたエンコーダ１８により、また各リールの回転角
度βＳ、βＴ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。

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ｎｒｇｎｓ、ｎＴとすると となる。（８）式から求めたβＳ、βＴＩ　Ｘｃを（７
）式に代入して、ｒＳ＠ｒＴを求める。

以上２つの方法は、タイマローラフに取付けられたエン
コーダ１８を用いたが、キャプスタン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、ｒ５．　ｒ７を求めることがで
きる。

ステップＦ４０では、キャプスタンによりテープ速度を
ＶｃからＶｃ＋ΔＶｃにΔＶｃ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ではキャプスタンテープ速度指令ＶＲ
（＝ＶＣ＋ΔＶｃ）を求め、このキャプスタンテープ速
度指令ＶＲとテープ速度Ｖｃとの誤差信号を求める。こ
の誤差信号からキャ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、キャプスタ
ンモータが加速して、テープ速度がＶｃ＋ΔＶｃとなる
。

第３図はテープ速度指令をステップ的にΔＶｃ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
テンションアーム角度θＳ、θＴで示した。キャプスタ
ン角速度ωＣ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、キャプスタンテー
プ送り速度Ｖｃの変化により、供給リール側ではＶ　ｓ
　＜　Ｖ　ｃとなり張力Ｔｓが増加し１巻取リール側で
はＶ　Ｔ　＜　Ｖ　ｃとなり張力ＴＴ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、ωＴがの分だけ増加し、張力は一定値に戻る。

ステップＦ５０では、ステップＦ４０で生じた張力変動
を検出する。テンションアームの角度信号Ｏ８，０丁が
１２．１３のポテンショ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ｌ１
０２２４では、信号をＡ／Ｄ変換してメモリ内に順次記
憶する。キャ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θｓ、Ｏｒを求める。速度変化後
のθＳ、θＴのデータから変動分ΔθＳ、Δθ丁を求め
る。

このΔθＳ、ΔθＴ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ΔθＳＭ＾Ｘ。

ΔθＴＭＡＸを求める。

ステップＦ６０では、ステップＦ５０で求めた最大張力
変動ΔθＳＭＡＸ　ｔΔθＴＭ＾Ｘから、リール慣性モ
ーメントとテープ径の比Ｊｓ／ｒｓｌ　ＪＴ／ｒ丁を求
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）Ｊｓ及びＪＴとリール上のテープ径
ｒＳ、ｒＴによって異なる。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、ブロッ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ック
図である。補償要素の伝達関数をＧｓ（Ｓ）、モータド
ライバーの利得をＫＴ＾、モータトル定数をＫＴＴ、テ
ープ走行系の弾性係数をＫｐ　、テンションアーム伝達
関数をＧｚ（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。

したがって、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ＪＴ及びテープ径ｒＴによっ
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径の
比Ｊｓ／ｒｓ及び巻取側のそれＪＴ／ｒＴをパラメータ
としてΔＶｃ　＝２４．４ａｎ／ｓ　　のテープ速度変
動を与えたときの、テンションアーム角度θＳ、θＴの
変動の最大値を表ねしたものである。

この図より、テンションアーム角度変位の最大値は、Ｊ
ｓ／ｒｓ、Ｊｔ／ｒｔ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ＫＰ及びテンションアーム伝達関数０２
（Ｓ）が異なるためである。

したがって、併給側及び巻取側の夫々のテンションアー
ム角度変位を測定することによって、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Ｊｓ／ｒ
ｓ及び巻取側の５１７１丁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ΔθＭ
ＡＸとＪ　／　ｒの関係を一次式で近似して（１２）式
より求める。

ＫＳ、ＫＴは比例定数 つまり、テンションアーム最大変動幅ΔθＳＭ＾Ｘ。

ΔθＴＭ＾Ｘに比例定数Ｋｓ、Ｓｔ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
せておくことによって、ΔθＳＭ＾Ｘ。

ΔθＴＭＡＸの値からテーブルを参照してＪｓ／ｒｓ及
び５１７１丁を求めることもできる。

ステップ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ｒｓ、ｒＴと、リール慣性モーメ
ントとテープ径の比Ｊｓ／ｒｓ。

Ｊｔ／ｒｒとを乗算することで、各リール慣性モーメン
トＪｓｅ　Ｊｔを求める。

リール慣性モーメントＪＳＩ　ＪＴは、リール単体慣性
モーメントＪＳＭ、　ＪＴＭとリール上のテープ慣性モ
ーメントＪｓｔ、　ＪＴＴとの和で表わされる。

テープのみの慣性モーメントＪ　ＳＴ　Ｉ　Ｊ　ＴＴは
ただし、ｇ　：重力加速度 γ　：テープ密度 ｈ　：テープ幅 ＲＯ：リールハブの径 である。テープ径ｒＳ、ｒＴがわかれば（１４）式から
テープ慣性モーメンＩ”ＪｓｒｖＪｖＴ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９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ＪＳ、　ＪＴ、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ＪＳＨ，ＪＴにを求め
ることができる。

本ステップでリール単体慣性モーメントＪｓＭ＋ＪＴＭ
を求めたのは、テープ径変化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図ステップ
Ｆ２００以降で説明する。

ステップ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Ｏであり、
慣性予測モードが実行されて１になる。次に、ステップ
ＦＩＯに戻り、ステップＦｉｌ、１５の慣性予測モード
の判定を行なう。

ステップＦｉｌ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となっているので、ステップ
Ｆ１００に進む。

ステップＦ１００では、前回のステップＦ４０でのキャ
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図に示すようにキャプスタン角
速度ωＣは増加するので。

ここでは平均加速度を求める。キャプスタン角速度ωＣ
は、キャプスタン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ック（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ｎＣ、エンコーダ１回転のパルス数をｎＣＰと
するとｎｃｐｔ　　φ　ｎｃ で求めることができる。キャプスタン角速度ωＣがωｃ
＋ｏ、１ΔωＣからωｃ＋ｏ、９ΔωＣに達するまでの
時間ｔｃはコントローラ内のカウンタによって求め、メ
モリ上に記憶しである。よって、キャプスタン角加速度
は ｄｔ　　　　　　　　　　　ｔｃ で求めることができる。したがって、平均テープ加速度
αＣは、キャプスタン軸半径がｒｃであるから ｄｔ　　　　　　　　　　　ｔｃ （１８）式で求めることができる。

ステップＦ１１０では、キャ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Ｉａｓ。

ＩＢＴを求める。各リールによるテープ加速度をαＳ、
αＴとすると となる。

各リールモータ電流をＩｓ。

ＩＴとすると、 となり、モータ電流ＩＳ、ＩＴ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αＣとなる電流Ｉａｓｔ　Ｉａｔを求める。

つまり、各リールに対してＩＢＳＩ　ＩＢＴの電流を供
給してやれば、各リールはキャプスタンによるテープ加
速度αＣと同じ加速度で加速することになる。

ステップＦ１２０では、ステップＦ４０と同様にキャプ
スタンによりテープ速度をΔＶｃだけ変化させると同時
に、ステップＦＩＬＯで求めた補償電流ＩＢＳ、ＩＢＴ
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、キャ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
ステップＦ４０の場合よりもずっと小さくなる。

ステップＦ１３０では、ステップ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−θ）を時間的に積分して求める。

ステップＦ５０と同様、ΔＯ８，ΔθＴを求めて順次加
算することにより、張力変動積分値ΣΔθＳ、ΣΔθ丁
を求める。

ステップＦ１４０では、この張力変動積分値ΣΔθＳ、
ΣΔθＴからリール慣性とテープ径の比Ｊｓ／ｒＳ、Ｊ
ｔ／ｒｔの補正髪行なう。

ＫＪＲｓｖ　ＫＪＲＴ　：比例定数 この後は、ステップ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、ステップＦ８０で予測モードカウンタの値の
１を加算して、ステップＦＩＯに戻る。

ステップＦｉｌ、Ｆ１５では、また慣性予測モートに入
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、ステップＦ１００以下の処理が繰返され
ることになる。第８図では、ステップ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ップ
Ｆｉｌで（４）式の条件を満足しない場合およびステッ
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図のステップ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、ステップＦ２１０に進む。

ステップＦ２１０では、ステップＦ３０と同じテープ径
ｒＳ、ｒＴの演算を行なう。テープ径が変化していない
場合には、ステップＦ２１５で判断して、ステップＦ２
３０に進む。

テープ径が変化している場合には、ステップＦ２２０で
リール慣性モーメントを求め直す。テープ径ｒｓ、　　
ｒ７により（１４）式からテープの慣性モーメントＪｓ
ｔ＊　ＪＴＴを求め＋’　（１３）式のように加算して
リール慣性モーメントＪＳ、ＪＴを求めることができる
。

次に、ステップＦ２３０に進む。ステップ１”　２３０
では、リール慣性モーメントＪＳ、ＪＴとテープ径ｒｓ
、ｒＴから、テープ最大加速度α０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、各り一ルモータの最大電流をＩｓＭ＾
Ｘ、ＩＴＭ＾Ｘとする。各リールの最大テープ加速度α
ＳＭ＾Ｘ、αＴＭ＾Ｘは、（２３）式の関係を満足する
。ｒｓＴｓ、ｒｖＴｙは張力による各リールモータへの
負荷を表わしている。

ＫＳＴ、　ＫＴＴは各リールモータのトルク定数である
。

ここで、張力ＴＳ、ＴＴは各テンションアームの目標角
度を、メモリ上に記憶しであるテーブルによって張力値
に変換して求めている。

したがって、Ｊｓ／ｒｓ、ＪＴ／ｒｔから（２３）式を
用いて各リールの最大テープ加速度αｓＭ＾Ｘ。

αＴＭ＾Ｘ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αＳ、α丁も一致しなければならない。よってテ
ープの最大加速度α０は求めたαＳＭ＾Ｘ、αＴＭ＾Ｘ
の小さい方となる。

次に、ステップＦ２４０に進む。ステップＦ２４０では
、テープを最大加速度α０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α０で加速するのに
必要な電流をＩｎｓ＋　　ＩＢＴとすると、 の関係がある。

よって、 リール補償電流ｌ５ｓｔ ＩＢＴは、 となる。したがって、　（２５）式を用いて、リール慣
性モーメントとテープ径の比Ｊｓ／ｒｓ、ＪＴ／ｒｒか
らリール補償電流ＩＢＳ、　ＩＢＴを求めることができ
る。

次に、ステップＦ２５０に進む。ステップＦ２５０では
、リール慣性モーメントとテープ径の比Ｊｓ／ｒｓ、Ｊ
Ｔ／ｒＴによって、張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ＪＳ、ＪＴとテープ径ｒ
Ｓ、ｒＴとによって、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ｒＴ／Ｊｔによって変化する。したがって
、第４図のブロック図中にＪＴ／ｒ丁の利得を追加挿入
してやれば、−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、Ｋｕｃ（＝　Ｋ
Ｔ　Ｊ　ｔ／　ｒ　Ｔ）という利９１を追加し、テンシ
ョンアーム角度と目標値との互着信号に対し、Ｋｕｃの
利得を乗算してやればよしく第６図参照）。

このときの−巡伝達関数Ｇ　（Ｓ）は、Ｇ（Ｓ）＝ＫＴ
ＫＴＡＫＰＧＩＧ２／Ｓ２　　・・・（２６となり、リ
ール慣性モーメント、テープ径によ←ず一定となる。こ
こでＫＴはＧ　（Ｓ）は最適な生のとするための利得で
ある。第７図は、テープｔ】ｒの変化に対して補償利得
Ｋｕｃをどのように変（１させればよいかを表わしてい
る。このことは、仕給側でも同様である。

次に、テープ加減速時にはステップＦ２４０て求めた。

リール駆動電流の補償を行なう。速度什令とタイマロー
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
ップＦ２４０で求給た補償電流Ｉａｓ、　ＩＢＴ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９巻取リールが同一加速度で加速ま
たは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α０で加速、減少する場合につい
て説明したが、加速度α（〈α０）での加速、減速の場
合には、（２５）式においてα０＝αとしてリール補償
電流ＩＢｓ、　ＩＢＴを求め、補償電流Ｉｎｓ、Ｉ口Ｔ
を加算した電流指令値をモータドライバー２０．２１に
出力すればよい。

−度ステップＦ２０以降の慣性予測モードが実行されれ
ば、その後はステップ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Ｏ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。

この場合にはステップＦ３００に進む。このときは、正
確なリール慣性モーメントＪＳ、ＪＴが不明であるため
に、利得補償Ｋｕｃ＝ＫＴ一定とし、リール補償電流Ｉ
ｓｓ、　ＩＢ７は０として、補償は行なわない。その後
は第８図のステップＦＩＯに戻り、ステップＦｉｌ、Ｆ
１５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
速時に各り一ル電流を制御して、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ッドを搭載し
た回転ドラム２４゜音声信号を記録再生するオーディオ
ヘッド２７゜コントロール信号を記録・再生するコント
ロールヘッド３０テープ上の記録信号を消去する消去ヘ
ッド２８が追加されている。

上記実施例においては、供給リールとキャプスタン間、
巻取リールとキャ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な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
ールとキャ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ャプス
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張力変動を
一定値以下としてテ−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ャ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ック図、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Ｋｕｃを挿入した張力制御系ブ
ロック図、第７図はテープ径と補償用利得Ｋｕｃ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
示すフローチャート、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・・テンションアーム、６・・・キャプス
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
ショメータ、１４・・・キャプスタンモータ、１６゜２
０．２１・・・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、 第 Ｚ 図 チー７′程γ（Ｃ伍ジ 第 図 第 図 ■ 図 不 図 第 図 チー７’ＲＬｒ　（Ｃｆ７Ｌ〕 第 ｇ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   よつて、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、 該テープ張力変動から、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。 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
   よつて、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から、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。 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から、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。 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送さ
   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
   の差を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から、該供給リールのリール慣
   性モーメントテープ径との比および該巻取リールのリー
   ル慣性モーモント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。 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から、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前記該テープ速度変更
   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。 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から、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夫のテープ
   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。 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から、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。