JPH05290450A

JPH05290450A - 張力制御装置

Info

Publication number: JPH05290450A
Application number: JP4085239A
Authority: JP
Inventors: Michifumi Nishida; 理史西田; Osamu Yamaguchi; 修山口; Soichiro Fujioka; 総一郎藤岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1992-04-07
Publication date: 1993-11-05

Abstract

(57)【要約】【目的】急峻なテープ速度の加減速やテープを巻取る
リールの速度変動に対しても良好に張力変動を抑制す
る。【構成】回転速度演算手段１８は第２のリール２の回
転速度から張力変動が生じない第１のリール１の回転速
度指令値を求める。さらに加速トルク演算手段１９にお
いて第１のリール１が第１のリール１の回転速度指令値
の変化と等価な回転速度変化を行うのに必要な加速トル
ク値を求め、この加速度トルク値を用いてフィードフォ
ワード制御を中心に第１のリール１を駆動する。その結
果、第１のリール１の回転状態に応じて第１のリール１
がほとんど時間遅れなく追従するため、第２のリール２
の制御特性によらず張力の変動を良好に抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオテープレコーダな
どのテープ走行系に用いられるリールの張力を制御する
張力制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録再生装置、例えばビデオテープ
レコーダ（以下ＶＴＲと記す）の張力制御は、信号を記
録再生するヘッドと磁気テープ（以下テープと記す）と
の接触状態を最適に保ち安定して信号の記録再生を行う
ため、また、張力変動によるテープのダメージを抑える
ために行われる。

【０００３】以下図面を参照しながら、従来のＶＴＲの
キャプスタンを使用せずにリールによってテープを移送
するリールモードでの張力制御装置の一例について説明
する。

【０００４】図３において、第１のリール１から引き出
されたテープ３は、ポスト４、５を経てシリンダ８の円
周上に斜めに巻き付けられ、さらにポスト６、７を経て
第２のリール２に巻き取られる。シリンダ８は回転制御
され、シリンダ円周上に取り付けられたヘッド（図示せ
ず）はテープ３を斜めに走査し記録再生する。テープ走
行を制御する装置として、９はシステムコントロール、
１０は回転速度変換手段Ａ、１１は速度誤差検出手段
Ａ、１２は駆動制御手段Ａ、１３は回転速度変換手段
Ｂ、１４は速度誤差検出手段Ｂ、１５は張力誤差検出手
段、１６は駆動制御手段Ｂ、２２は張力設定手段であ
る。

【０００５】以上のように構成されたＶＴＲの張力制御
装置について、以下その動作について説明する。

【０００６】通常、第２のリール２はテープ３を移送す
る速度が所定の速度になるようにコントロールされる。
また、第１のリール１はテープ３の張力が一定になるよ
うにコントロールされる。

【０００７】システムコントロール９はＶＴＲの操作者
のテープ速度指示を受取り、それに応じて適切なテープ
速度指令値を出力する。回転速度変換手段Ａ１０はシス
テムコントロール９から得られるテープ速度指令値を第
２のリール２の回転速度指令値に変換する。速度誤差検
出手段Ａ１１は第２のリール２の回転速度を検出し、第
２のリール２の回転速度指令値との誤差を出力する。駆
動制御手段１２はモータを用い速度誤差検出手段Ａ１１
の出力値に比例したトルクで第２のリール２を駆動す
る。第２のリール２は第２のリール２の回転速度指令値
を目標値にフィードバック制御される。

【０００８】一方、システムコントロール９の出力する
テープ速度指令値は回転速度変換手段Ｂ１３によって第
１のリール１の回転速度指令値に変換される。速度誤差
検出手段１４は第１のリール１の回転速度を検出し、第
１のリール１の回転速度指令値と比較し誤差を出力す
る。また、張力誤差検出手段１５はテープ３の張力を検
出し希望のテープ３の張力を設定した張力設定手段２２
の出力との誤差を出力する。駆動制御手段１６は速度誤
差検出手段Ｂ１４と張力誤差検出手段１５の出力値を所
定の利得で加算し、その値が第１のリール１の駆動トル
クとなるように第１のリール１をモータで駆動する。

【０００９】このように第１のリール１、第２のリール
２はシステムコントロール９の出力するテープ速度指令
値に基づいてそれぞれ個別に回転速度制御され、両リー
ル１、２のテープ移動量が一致するように駆動される。
実際には演算誤差や外乱により第１のリール１と第２の
リール２のテープ移動量に若干の差が生じ、張力変動が
発生する。そのため、張力誤差検出手段１５を用いて張
力のフィードバックループを付加することによってこの
張力変動を吸収し、テープ３の張力は所定の張力に保た
れる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
編集の効率化や操作性の向上ためサーチ速度の高速化、
テープ速度の加速、減速時間の短縮などの要望が強くな
ってきている。

【００１１】一方、テープ３が移動することにより、両
リール１、２のテープ巻径、慣性モーメントが大きく変
化し、両リール１、２のテープ速度指令に対する応答特
性などの制御性能に差が生じる。図４は静止からあるテ
ープ速度まで加速するというテープ速度指令を与えた場
合の両リール１、２のテープ速度応答特性の一例を示し
たものである。実線はシステムコントロール９の出力す
るテープ速度指令値、点線は第１のリール１のテープ速
度、一点鎖線は第２のリール２のテープ速度である。図
４の斜線部に示すように第１のリール１と第２のリール
２のテープ速度に差が生じる。

【００１２】そこでこの差を張力誤差検出手段１５を用
いた張力のフィードバックループで吸収する。しかし、
さらにテープ速度の加速度を大きくすると、図５のよう
に両リール１、２のテープ速度の差や差の変動が大きく
なり、張力のフィードバックループでもこの差を吸収で
きなくなってくる。その結果、従来の構成では、急峻な
テープ速度の加速、減速を行うに伴い両リール１、２の
テープ速度に差が生じ張力変動が大きくなってしまうと
いう問題があった。

【００１３】また、一定速度のテープ走行においても第
２のリール２の回転速度に変動が生じた場合、従来の構
成では実際の張力を検出し補正する張力のフィードバッ
クループでしか抑制することができないという問題も有
していた。

【００１４】本発明は上記問題点に鑑み、急峻なテープ
速度の加減速や一定のテープ速度走行における第２のリ
ールの速度変動に対しても良好に張力変動を抑制するこ
とができる張力制御装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の張力制御装置は、第２のリールの回転速度
から第２のリールと第１のリールのテープ移送速度が一
致するために必要な第１のリールの回転速度を求める回
転速度演算手段と、第１のリールが前記回転速度演算手
段の出力値の変化と等価な回転加速度を得るために必要
なトルク値を求める加速トルク演算手段と、第１のリー
ルの回転速度と前記回転速度演算手段の出力値との誤差
を求める速度誤差検出手段と、前記速度誤差検出手段の
出力値を所定の利得で乗算した値と前記加速トルク演算
手段の出力値とを加えた値に相当する駆動トルクを第１
のリールに発生させる駆動制御手段を備えたものであ
る。

【００１６】

【作用】本発明は上記した構成により、テープ速度指令
値にもとづいて第１のリールの回転速度制御を行うので
はなく、回転速度演算手段において第２のリールの回転
速度から張力変動が生じない第１のリールの回転速度指
令値を求め第１のリールの回転速度制御を行う。さらに
加速トルク演算手段において第１のリールが第１のリー
ルの回転速度指令値の変化と等価な回転速度変化を行う
のに必要な加速トルク値を求め、この加速度トルク値を
用いてフィードフォワード制御を中心に第１のリールを
駆動する。その結果、第１のリールは第１のリールの回
転速度指令値にほとんど時間遅れなく追従するため、従
来の張力制御装置が持つ課題を軽減することができ、張
力変動の安定化を図ることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例の張力制御装置につ
いて図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実
施例の張力制御装置の構成図を示すものである。図１に
おいて、従来の張力制御装置の説明に用いた図３の構成
要素と同じものは同じ番号を付けてある。

【００１８】図１において、１７は第２のリールの駆動
速度を制御する駆動速度制御手段、１８は第２のリール
２の回転速度から第２のリール２と第１のリール１のテ
ープ移送速度が一致するために必要な第１のリール１の
回転速度を求める回転速度演算手段、１９は第１のリー
ル１が回転速度演算手段１８の出力値の変化と等価な回
転加速度を得るために必要なトルク値を求める加速トル
ク演算手段、２０は第１のリール１の回転速度と回転速
度演算手段１８の出力値との誤差を求める速度誤差検出
手段、２１は張力誤差検出手段１５の出力値と速度誤差
検出手段２０の出力値を所定の利得で加算しさらに加速
トルク演算手段１９の出力値を加えた値に相当する駆動
トルクを第１のリール１に発生させる駆動制御手段であ
る。

【００１９】以上のように構成された本実施例の動作に
ついて説明する。第２のリール２は、従来例と同様にシ
ステムコントロール９から出力されるテープ速度指令値
に従い駆動速度制御手段１７によって回転速度制御され
る。

【００２０】一方、第１のリール１はシステムコントロ
ール９から出力されるテープ速度指令値に基づいてでは
なく、第２のリール２の回転速度に基づいて回転制御さ
れる。第２のリール２がある回転数で回転していると
き、張力変動が生じないように第１のリール１を動作さ
せるには、第２のリール２のテープ速度と第１のリール
１のテープ速度を同じに保つように第１のリール１を回
転させればよい。第１のリール１および第２のリール２
のテープの巻径をそれぞれｒ₁、ｒ₂、第１のリール１お
よび第２のリール２の回転速度をＮ₁、Ｎ₂とすると、第
１のリール１と第２のリール２のテープ速度Ｖtが等し
いとき、

【００２１】

【数１】

【００２２】という関係が成り立つ。（数１）より、

【００２３】

【数２】

【００２４】で得られる回転速度で第１のリール１を回
転させると張力変動を起こすことなくテープ３を移送で
きる。回転速度演算手段１８は、第２のリール２の回転
速度を検出し、（数２）によって第１のリール１の回転
速度指令値を決める。この時、第１のリール１と第２の
リール２のテープ巻径比が必要であるが、これについて
は後で説明する。また、第２のリール２の回転速度は、
例えば第２のリール２あるいは第２のリール２を駆動し
ているモータの回転に応じてパルスを発生するパルス発
生回路（図示せず）を用いて、そのパルスの周波数、あ
るいは周期を計測することによって検出することができ
る。

【００２５】本実施例ではさらに回転速度演算手段１８
の出力する回転速度指令値にほとんど時間遅れなく第１
のリール１を動作させるために、加速トルク演算手段１
９を設け、フィードフォワード制御を中心に第１のリー
ル１をコントロールする。

【００２６】加速トルク演算手段１９は回転速度演算手
段１８で得た回転速度指令値の変化に等価な回転速度変
化を第１のリール１に生じさせるために必要な加速トル
クを求める。この加速トルク演算手段１９で得られた加
速トルク値を用いて第１のリール１を駆動する。

【００２７】ここで、回転速度演算手段１８によって得
られる第１のリール１の回転速度指令値をＮrとし、ま
た、第１のリール１を駆動するモータのローターの慣性
モーメントを含めた第１のリール１の慣性モーメントを
Ｊとする。第１のリール１の回転速度指令に対応した加
速減速を行うのに必要な加速トルク値Ｔは、

【００２８】

【数３】

【００２９】で得られる。加速トルク演算手段１９は
（数３）から第１のリール１の回転速度指令値を微分
し、第１のリール１の慣性モーメンＪとの積をとること
によって加速トルク値を求める。第１のリール１の慣性
モーメントＪはテープ走行に伴い刻々と変化するがこの
値の検出については後に説明する。

【００３０】加速トルク演算手段１９によって得られる
加速トルク値で第１のリール１を駆動することにより、
第１のリール１に第１のリール１の回転速度指令と同じ
動きをさせることができる。しかし、実際には加速トル
ク演算手段１９における演算誤差や各種の外乱により第
１のリール１の回転速度指令値と実際の第１のリール１
の回転速度に多少の違いが生じる。そこで、速度誤差検
出手段２０で第１リール１の回転速度と第１のリール１
の回転速度指令値との誤差を検出し、この値に応じて第
１のリール１の駆動トルクを加減する速度フィードバッ
クループを付加する。

【００３１】このように加速トルク演算手段１９と速度
誤差検出手段２０を用いた速度フィードバックループを
付加した構成にすることにより、第１のリール１の回転
速度指令値にほとんど遅れなく第１のリール１の回転速
度を追従させることができる。

【００３２】また、実際に生じる張力変動を抑制するた
めに従来例と同様に張力誤差検出手段１５を用いて張力
のフィードバックループも設けてある。しかし、図２の
本実施例のテープ速度応答特性図に示すように、本実施
例の張力制御装置は基本的に第１のリール１と第２のリ
ール２のテープ速度が一致するように動作するため、こ
の張力のフィードバックループで抑制しなければならな
い張力変動は従来例よりもはるかに小さく抑えられる。
従って、張力制御装置は付加的に用いればよい。この場
合、駆動制御手段２１は、速度誤差検出手段２０の出力
値を所定の利得で乗算した値と加速トルク演算手段１９
の出力値とを加えた値に相当する駆動トルクを第１のリ
ールに発生させるように制御すればよい。

【００３３】尚、張力制御装置を用いれば、その結果、
実際に生じる張力変動も良好に抑えることが可能とな
る。

【００３４】駆動制御回路２１は、第１のリール１を駆
動するモータと、入力されたトルク指令値が実際の第１
のリール１の駆動トルクになるように制御を行いながら
モータに電力供給する駆動回路と、加速トルク演算手段
１９の出力値に速度誤差検出手段２０の出力値と張力誤
差検出手段１５の出力値を所定の利得で加算した値をト
ルク指令値として駆動回路に出力するトルク指令設定手
段によって構成することができる。

【００３５】以上のように、本実施例は、第２のリール
２の実際の回転速度からテープ３の張力変動が発生しな
いための第１のリール１の回転速度指令値を回転速度演
算手段１８によって求め、さらに、加速トルク演算手段
１９を設けフィードフォワード制御を中心として第１の
リール１をコントロールすることにより、第１のリール
１の回転速度指令値にほとんど時間遅れなく動作させる
ことができる。

【００３６】その結果、第２のリール２のテープ速度指
令値に対する応答特性によらず、第２のリール２の回転
速度に合わせて第１のリール１が動作するため急峻なテ
ープ速度の加減速を行った場合でも張力変動を抑制する
ことができ、操作性の良いリールサーチを実現すること
が可能となる。

【００３７】また、一定速度のテープ走行においても第
２のリール２に関する走行系の負荷変動、第２のリール
２を駆動するモータのトルクリップル等の外乱によって
テープ速度指令値に対して速度変動が生じた場合でもそ
れに応じて第１のリール１の速度指令値が変化し第１の
リール１が動作するため従来の構成より張力変動を抑制
することができる。

【００３８】最後に両リール１、２のテープ巻径比およ
び第１のリール１の慣性モーメントの検出について説明
する。回転速度演算手段１８および加速トルク演算手段
１９では、両リール１、２のテープ巻径比および第１の
リール１の慣性モーメントＪを用いているが、これらの
値は、テープ３の走行で刻々と変化する。そこで、両リ
ール１、２のテープ巻径比および第１のリール１の慣性
モーメントＪの検出をする必要がある。

【００３９】第１のリール１のテープ巻径ｒ₁と第２の
リール２のテープ巻径ｒ₂は、両リール１、２を駆動す
るモータの回転速度に比例した周波数のパルスを発生す
るパルス発生回路のパルスを用いて求めることができ
る。

【００４０】まず、第１のリール１と第２のリール２は
テープ３で結合されている。そのため、一定期間に発生
する両リール１、２のパルス発生回路の出力パルス数
（それぞれＮ₁、Ｎ₂とする）から、回転速度演算手段１
８に必要な第１のリール１に対する第２のリール２のテ
ープ巻径の比は、

【００４１】

【数４】

【００４２】と得られる。但し、検出周期は短かくしす
ぎると微小時間のテープパス長の変化の影響による誤差
や検出精度が悪くなり、長くしすぎるとテープ走行によ
りリールのテープ巻径が変化してしまうため、適当な周
期で行う必要がある。

【００４３】また、テープ巻面積Ｓは、

【００４４】

【数５】

【００４５】でテープ走行によらず一定である。そこで
（数４）、（数５）から、あらかじめテープ巻面積Ｓを
求めておくことにより、第１のリール１のテープ巻径ｒ
₁は、

【００４６】

【数６】

【００４７】と得られる。そこで、第１のリール１の慣
性モーメントＪは、第１のリール１のハブに巻かれたテ
ープ３の慣性モーメントＪT、リールハブの慣性モーメ
ントＪH、モータのローターの慣性モーメントＪMの和で
表されるので、

【００４８】

【数７】

【００４９】となる。ｒ₀はリールハブの半径、Ｈはテ
ープ幅、ρはテープ３の単位体積あたりの密度を表して
おり、リールハブの慣性モーメントＪH、モータの慣性
モーメントＪMをあらかじめ求めておくと、刻々と変化
する第１のリール１の慣性モーメントＪを演算により求
めることができる。得られた第１のリール１の慣性モー
メントＪの値を用いて加速トルク演算手段１９の加速ト
ルク値を求める。

【００５０】

【発明の効果】以上のように実施例から明らかなよう
に、本発明は、第２のリールがテープ速度指令値に対す
る応答特性によらず、第２のリールの回転速度に応じて
第１のリールが動作するため急峻なテープ速度の加減速
を行った場合でも張力変動を良好に抑制することができ
る。その結果、操作性の良いリールサーチを実現するこ
とが可能となる。

【００５１】また、一定速度のテープ走行でテープ速度
指令値に対して変動が生じた場合でもそれに応じて第１
のリールの速度指令値が変化し第１のリールが動作する
ため従来の構成より張力変動を抑制できる安定した張力
制御装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の張力制御装置の構成図

【図２】本発明の一実施例のテープ速度応答特性図

【図３】従来の張力制御装置の構成図

【図４】従来の張力制御装置のテープ速度応答特性図

【図５】従来の張力制御装置のテープ速度応答特性図

【符号の説明】

１第１のリール２第２のリール１５張力誤差検出手段１８回転速度演算手段１９加速トルク演算手段２０速度誤差検出手段２１駆動制御手段２２張力設定手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テープが巻かれた第１のリールより前記テ
ープを引き出し第２のリールに前記テープを巻き取る装
置であって、前記第２のリールの回転速度から前記第２
のリールと前記第１のリールのテープ移送速度が一致す
るために必要な前記第１のリールの回転速度を求める回
転速度演算手段と、前記第１のリールが前記回転速度演
算手段の出力値の変化と等価な回転加速度を得るために
必要なトルク値を求める加速トルク演算手段と、前記第
１のリールの回転速度と前記回転速度演算手段の出力値
との誤差を求める速度誤差検出手段と、前記速度誤差検
出手段の出力値を所定の利得で乗算した値と前記加速ト
ルク演算手段の出力値とを加えた値に相当する駆動トル
クを前記第１のリールに発生させる駆動制御手段とを備
えたことを特徴とする張力制御装置。
【請求項２】テープの張力を設定する張力設定手段と、
第１のリールおよび第２のリール間に存在する前記テー
プの張力と前記張力設定手段の出力値との誤差を求める
張力誤差検出手段とをさらに具備し、駆動制御手段は前
記張力誤差検出手段の出力値と速度誤差検出手段の出力
値を所定の利得で加算しさらに加速トルク演算手段の出
力値を加えた値に相当する駆動トルクを前記第１のリー
ルに発生させることを特徴とする請求項１記載の張力制
御装置。