JPH06139658A

JPH06139658A - テープ走行制御装置

Info

Publication number: JPH06139658A
Application number: JP4289866A
Authority: JP
Inventors: Akihisa Nakabashi; 昭久中橋; Geraa Richiyaado; ゲラーリチャード; Masaru Nagaike; 勝長池
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】高速なテープ速度の変化に対応し、かつ精度
のよい速度制御を実現できるテープ走行制御装置を提供
することを目的とする。【構成】２つの独立に回転可能なリールモータをもつ
ＶＴＲなどのテープ走行装置において、一方のリールモ
ータを用いてテープ張力検出手段からの情報を用いたテ
ープ張力制御を行い、他方のリールモータを用いてリー
ル角速度検出情報を用いたリール角速度制御を行い、テ
ープ速度の指令値からリール角速度の指令値を算出する
際に両リールの角速度検出情報の比に対する一次の近似
式を用いるというテープ走行制御装置の構成により、早
送り・巻戻しなどのテープ速度の変化に対して高速な応
答性を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＴＲ等のテープ走行
装置におけるテープ走行制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲ等のテープ走行装置においては記
録担体であるテープの走行速度を通常再生時においては
テープの巻初め状態から巻終わり状態までテープ速度を
高精度に一定に保つことが必要とされる。また、主に編
集時の操作性の観点から早送り、巻戻しやＪＯＧ・ＳＨ
ＴＬなどの可変速再生におけるテープ速度の変化に対す
る対応性が高いことが要求される。

【０００３】図２は本発明で制御対象とするテープ走行
装置の概略図である。図２において２１は供給リールで
あり、順方向にテープ２３を移送する際にはテープ２３
を供給する働きを、逆方向テープ移送時にはテープ２３
を巻き取る働きをする。２２は巻取りリールであり、順
方向テープ移送時にはテープ２３を巻き取る働きを、逆
方向テープ移送時にはテープ２３を供給する働きをす
る。２３は記録担体であるテープである。２４は走行す
るテープの張力を検出するための張力検出手段であり、
通常はバネ力を用いて一方に付勢されているレバーとそ
の回動変位を検出するセンサーで構成される。２５は供
給リールモーターであり、供給リール２１を回転駆動さ
せる。２６は巻取りリールモーターであり、巻取りリー
ル２２を回転駆動させる。２７は供給リールモーター２
５の角速度を検出する角速度検出手段であり、２８は巻
取りリールモーター２６の角速度を検出する角速度検出
手段である。角速度の検出は通常、ＦＧを用いて回転変
位情報を出力し、Ｆ／Ｖ変換により速度情報を得たり、
変位情報を時間差分したりパルス間隔を測定したりして
回転角速度を求めたりするがここでは直接、角速度が検
出できるものとして構成を省略した。

【０００４】このような構成を持つテープ走行装置に対
する従来のテープ走行制御装置について以下に説明す
る。

【０００５】従来のテープ走行制御装置の第一の例とし
ては特開昭５９−１６５２６０号公報にみられるように
両リールの角速度（回転数）ｎ₁、ｎ₂を検出し、数１を
一定に保つことでテープ速度を制御する方式が知られて
いる。これは、両リールの角速度ｎ₁、ｎ₂を（ｒｐｓ）
とテープの巻径から求めた両リールのテープ部の面積の
和Ｓ（cm²）とテープ速度Ｖ（cm／sec）との間に次式で
表わされる関係が成り立つことから、（数１）を一定に
する、すなわち、（数２）のようにすることでテープ速
度が一定に保たれる事を利用している。

【０００６】

【数１】

【０００７】

【数２】

【０００８】以下、図３を用いてこの制御方式の動作に
ついて説明する。図３において１は、図２で表した対象
となるテープ走行装置をブロックとして表わしたブロッ
ク表現手段であり、その第一の入力は供給リールモータ
２５の発生トルクであり、第二の入力は巻取りリールモ
ータ２６の発生トルクである。また、第一の出力は張力
検出手段２４により検出された走行するテープ２３の張
力であり、第二・第三の出力はそれぞれの角速度検出手
段２７により検出された供給リール２１および巻取りリ
ール２２の角速度である。２はテープ張力参照値発生手
段であり、３はテープ張力参照値発生手段２の張力参照
値とブロック表現手段１の第一の出力であるテープ張力
の大小を比較する張力比較手段、４は張力比較手段３の
出力を基にブロック表現手段１の第一の入力である供給
リール２１のトルクを演算する張力制御手段であり、通
常ＰＩＤ制御や位相補償器などが用いられる。

【０００９】以上の構成で所望のテープ張力が得られ
る。図３において５はテープ速度参照値発生手段であ
り、３０はテープ速度の参照値から前記した（数２）の
４πＳ／Ｖ²を算出する演算手段、３１は供給リールの
回転速度ｎ₁を入力として（数３）を演算する演算手
段、３３は演算手段３１、３２の結果を足し合わせ数１
を得る加算手段、３４は演算手段３０の出力と加算手段
３３の出力の比較手段であり、３５は比較手段３４の比
較結果に基づき巻取りリール２２のトルクを演算するテ
ープ速度制御手段である。以上の構成により所望のテー
プ速度が得られる。

【００１０】

【数３】

【００１１】

【数４】

【００１２】また、従来の第二のテープ走行制御装置と
しては両リールの角速度ｎ₁、ｎ₂を検出し、（数５）を
一定に保つことでテープ速度を略一定に保つ方法が知ら
れている。

【００１３】

【数５】

【００１４】これは同一テープ速度でテープが移送され
る際、テープの移送にしたがって一方のリール径が大き
くなり角速度が下がると、他方のリールのリール径が小
さくなり角速度が速くなることを利用したものであり、
第一の例と違い厳密なテープ速度の精度は得られないが
簡単な構成で略一的のテープ速度制御を狙ったものであ
る。以下、図４を用いてこの制御方式の動作について説
明する。

【００１５】図４において図３と同一物には同一番号を
付し説明を省略する。同図において図３と異なる点はテ
ープ速度の制御系の構成にあり、図中、４０は使用する
カセットと現在の角速度比によって決定される定数をテ
ープ速度参照値に掛ける乗算手段、４１は供給リール角
速度と巻取りリール角速度を足し合わせる加算手段、４
２は乗算手段４０の出力である定数を掛けられたテープ
速度参照値と加算手段４１の出力である両リールの角速
度和との比較手段、４３は比較手段４２の比較結果に基
づき巻取りリールのトルクを演算するテープ速度制御手
段である。

【００１６】以上の構成により所望のテープ速度を略一
定に保つことが可能となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のテープ走行制御装置においてはテープの定常的な走
行特性のみを考慮しており、テープ走行系の動的な影響
についての考慮が不足している。すなわち、リールモー
ターからの回転力に対し、供給リールと巻取りリール
は、低い周波数域では同位相で同じ方向へ回転するが高
周波域では異なった動作をする。しかしながら、上記、
従来の技術ではそれぞれ、第一の構成では（数１）、第
二の構成では（数５）のように両リールの速度成分を混
合しフィールドバックする方式となっており、このため
フィードバック情報の位相は高周波域で遅れることにな
り、このためテープ速度制御系の性能が悪化し、早送り
・巻戻し・ＪＯＧ・ＳＨＴＬなどの可変速再生の応答制
を高めることができないという問題点を有していた。

【００１８】また、上記、第二の従来の構成において
は、テープ速度を一定に保つためには、テープの移送に
ともなってテープの巻初め近傍や巻終わり近傍において
テープ速度を一定に保つためには（数６）の参照値であ
るＣをテープの巻径比に応じて切り換える必要がある。

【００１９】

【数６】

【００２０】図５に両リールの角速度比（巻径比）に対
するテープ速度の誤差を示す。図に示すようにテープの
巻中近辺では参照値の切り換えを行なう必要性はない
が、テープの巻初めや巻終わりに近づくにしたがって参
照値の切り換えを頻繁に行う必要があるという問題点を
有している。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記、従来技術の問題点
を解決し、高速なテープ速度の変化に対応し、かつ精度
のよいテープ速度制御を実現するために本発明では、一
方のリールモーターを用いてテープ張力検出手段からの
情報を用いたテープ張力制御を行い、他方のリールモー
ターを用いてリール角速度検出情報を用いたリール角速
度制御を行い、テープ速度の指令値からリール角速度の
指令値を算出する際に両リールの角速度検出情報の比を
用いるというテープ走行制御装置の構成を有している。

【００２２】

【作用】両リールの角速度成分を混合してフィードバッ
クせずに、一方のリールの角速度のみをフィードバック
情報として使用することにより、本発明のテープ走行制
御装置では低周波領域から高周波領域まで理想的なリー
ル角速度の制御特性を得ることができる。このことを図
６を用いて説明する。図６（ａ）は対象となるテープ走
行装置の巻取り側リールモーターのトルク加振に対する
両リールの角速度および、テープ張力の周波数応答特性
である。図中実線は巻取りリールの角速度の応答を、破
線は供給リールの角速度の応答を、一点鎖線はテープ張
力の応答を示している。この時のテープ張力の共振周波
数をｆ₀とする。図６（ｂ）はテープ走行装置に対しテ
ープ張力の制御のみを行っている状態を表わしている。
このシステムの入力は巻取り側のリールモーターのトル
クであり、出力は両リールの角速度である。図６（ｃ）
に（ｂ）のシステムの入力トルクからの伝達関数特性を
示す。図（ｃ）において実験で示すのが供給リールの角
速度であり、破線で示すのが巻取りリールの角速度であ
る。図から供給リールの動作は低周波域では巻取りリー
ルと同位相で同じ方向へ回転するが、ｆ₀を境に高周波
では位相が遅れていくことがわかる。また、巻取りリー
ルは低周波まで位相遅れのない巻取りリールの角速度の
みを速度情報としてフィードバックすることにより、低
周波から高周波までのテープ速度の変化に対して応答可
能とし、テープの早送り・巻戻し・ＪＯＧ・ＳＨＴＬな
どのテープ速度の変化に対する応答性のよいテープ走行
制御系を実現している。

【００２３】また、次に本発明のテープ走行制御装置の
テープの参照速度から必要とされるリールの角速度を計
算する手法を説明する。テープ速度Ｖ₁（cm/sec）、供
給リールの半径Ｒ₁、巻取りリールの半径Ｒ₂、供給リー
ルの角速度ｎ₁(rps)、巻取りリールの角速度ｎ₂(rps)と
するとテープの速度参照値に対する巻取りリールの角速
度の参照値は

【００２４】

【数７】

【００２５】一方テープの量はカセットにより一定であ
るため、

【００２６】

【数８】

【００２７】また、供給リールの供給するテープ速度と
巻取りリールの巻取るテープ速度が等しいことから

【００２８】

【数９】

【００２９】以上より、テープ速度参照値を巻取りリー
ル角速度の参照値に変換するための係数１／２πＲ
₂は、

【００３０】

【数１０】

【００３１】この厳密式の演算は両リールの角速度比に
対して自乗・開平計算を行なう必要があるため、演算の
負担となる。このため本発明では最小自乗法などの近似
手法を用いて一次の近似式である（数１１）を用い、
（数１２）の値に応じてＣ₁、Ｃ₂の値を切り換える。

【００３２】

【数１１】

【００３３】

【数１２】

【００３４】テープ速度を一定の誤差範囲内に納めるこ
とができる。一次の近似式を用いることにより、厳密式
の使用に比べ演算量を減らすことができ、テープ速度を
略一定に制御する従来の第二の構成に比べ、参照点の切
り換えに用いるデータ量を減らし、高精度なテープ速度
の制御を可能としている。

【００３５】また、本発明のリール角速度フィードバッ
クの制御のループは理想的な位相特性を示すためゲイン
を高く設定可能であり、また制御ループ中に複雑な計算
を含まないためディジタルで制御系を構成する際のサン
プリング周波数を高くすることが可能である。テープ速
度参照値をリール角速度に変換するために構成されるル
ープは、速い計算時間を必要としないため、リール角速
度ループの数サンプルに一度行なえば良く一次の近似法
とともに全体の計算量を削減することを可能としてい
る。

【００３６】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照しな
がら説明する。

【００３７】本発明で制御対象とするテープ走行装置は
前記従来の技術の項で述べたように図２で示されるよう
な２つのリールを独立に駆動可能な２つのモーターを備
えたものである。

【００３８】このような構成を持つ制御対象に対し、本
発明における制御装置の構成を図１に示す。図１におい
て、図２で表わされる本発明の対象となるテープ走行装
置をブロックで表わしたブロック表現手段であり、、そ
の第一の入力は供給モーターの発生トルクであり、その
第二の入力は巻取りモーターの発生トルクである。ま
た、第一の出力はテープ張力検出手段により検出された
走行するテープの張力であり、第二・第三の出力はそれ
ぞれ供給モータおよび巻取りモータの回転速度であると
する。

【００３９】本発明例においてテープ張力の制御系は、
従来の技術と同じ構成である。すなわち、２はテープ張
力参照値発生手段であり、３はテープ張力参照値発生手
段２の張力参照値とブロック表現手段１の第一出力であ
るテープ張力の大小を比較するテープ張力比較手段、４
はテープ張力比較手段３の出力を基にブロック表現手段
１の第一の入力である供給リールのトルクを演算する張
力制御手段であり、以上の構成で所望のテープ張力を得
ることができる。

【００４０】従来の技術との相違点は、テープ速度の制
御系の構成にあたり、図１において５はテープ速度参照
値発生手段、６は入力されたテープ速度の参照値と両リ
ールの各速度の値から巻取りリール２２の角速度の参照
値を前述した一時近似式を用いて演算する角速度参照値
発生手段、７は角速度参照値発生手段６と巻取りリール
２２の実際の角速度の比較手段、８は比較された巻取り
リール２２の角速度の誤差成分を入力として巻取りリー
ルトルクを発生するリール角速度制御手段であり、この
構成で所望のテープ速度を得ることが可能である。

【００４１】図７に本発明の巻取りリールの角速度を直
接フィードバック制御する方式と前述した両リールの角
速度の和をフィードバック制御する方式を比較する。同
図において実線で表わすのが巻取りリールモータ入力ト
ルクから巻取り側リール角速度への伝達特性であり、破
線で示すのが従来の第二の構成における両リールの角速
度への伝達特性である。図より角速度和への伝達特性は
位相が途中で変化しており高周波域までの応答性を得る
ことが困難であるのに対し、巻取り側角速度への伝達特
性は低周波から高周波まで位相変化のない理想的な特性
を示すことが分かる。このため、本発明の方法ではテー
プの早送り・巻戻し・ＪＯＧ・ＳＨＴＬなどのテープ速
度の変化に対する応答性を向上することが可能である。

【００４２】図８に本発明の実施例におけるテープ速度
の誤差を示す。図はリール角速度比に対するテープ速度
の誤差を示しており、この図は図５に示した従来例のも
のと同一条件である。この図からわかるように本発明の
方法では、切り換えの頻度が少なくなり、よりテープの
巻始め状態から巻終わりの状態まで高精度にテープ速度
を制御できることがわかる。

【００４３】以上のように本発明のテープ走行制御装置
においてはテープ速度の目標値の変化に対して高速に応
答が可能であるとともに、テープの巻始め状態からテー
プの巻終わり状態までテープ速度を精度よく制御するこ
とが可能であるという特徴を有している。

【００４４】また、上記の説明においてはテープの順方
向移送についてのみ述べたが、テープを逆方向に移送す
る際には上記テープ張力制御手段の出力を巻取リールに
リール角速度制御手段の出力を供給リールに切り換えて
行なっても良いし、制御系のテープ速度指令によりテー
プ逆方向の移送を行なってもよい。

【００４５】また、上記の実施例においては説明のた
め、個々の比較器や演算装置を分離して記述したがこれ
らを１チップマイコンなどを利用して単一の演算手段で
実現しても良い。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、一方のリールモ
ーターを用いてテープ張力検出手段からの情報を用いた
テープ張力制御を行い、他方のリールモーターを用いて
リール角速度検出情報を用いたリール角速度制御を行
い、テープ速度の指令値からリール角速度の指令値を算
出する際に両リールの角速度検出情報の比に対する一次
の近似式を用いるというテープ走行制御装置の構成によ
り、早送り・巻戻し、ＪＯＧ・ＳＨＴＬなどのテープ速
度の変化に対して高速に対応することができる優れたテ
ープ走行制御装置を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例におけるテープ走行制御装置
のブロック図

【図２】本発明の対象となるテープ走行装置の構成図

【図３】従来のテープ走行制御装置のブロック図

【図４】他の従来のテープ走行制御装置のブロック図

【図５】第二の従来のテープ走行制御装置におけるテー
プ巻径に対するテープ速度誤差を示す図

【図６】テープ走行装置におけるリールモータートルク
入力に対する伝達関数特性を表わす図

【図７】本発明のテープ走行制御装置と従来の制御装置
の伝達関数特性の比較図

【図８】本発明のテープ走行制御装置におけるテープ巻
径に対するテープ速度誤差を表わす図

【符号の説明】

１ブロック表現手段２テープ張力参照値発生手段３テープ張力比較手段４張力制御手段５テープ速度参照値発生手段６角速度参照値発生手段７角速度比較手段８リール角速度制御手段２１供給リール２２巻取りリール２３テープ２４張力検出手段２５供給リールモータ２６巻取りリールモータ２７供給リールモータ角速度検出手段２８巻取りリールモータ角速度検出手段３０演算手段３１演算手段３２演算手段３３加算手段３４比較手段３５テープ速度制御手段４０乗算手段４１加算手段４２比較手段４３テープ速度制御手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】巻取リール及び供給リールを独立に駆動
する２つのモーターを備え、走行するテープの張力を測
定する張力検出手段と、測定された張力を参照値と一致
させるための張力制御手段と、両リールの回転速度を検
出する２つのリール角速度検出手段と、テープ速度を制
御する速度制御手段を有するＶＴＲなどのテープ走行装
置において、一方のリールモータを張力検出手段からの
情報を用いてテープ張力の制御に用い、他方のリールモ
ータをその接続するリールの角速度の検出情報を用いて
リール角速度の制御に用い、テープ走行速度からリール
角速度の参照値を計算する際に両リールの角速度検出情
報の比を用いることを特徴とするテープ走行制御装置。