JPS59501648A - カ−トリッジに動力を伝達するためのベルト駆動装置 - Google Patents
カ−トリッジに動力を伝達するためのベルト駆動装置Info
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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】
カートリッジに動力を伝達するためのベルl−駆動装置技術分野
この発明は、磁気テープロールの巻取りに関するもので、特にモータからテープ
カートリッジへベルトによって動力を伝達するためのシステムに関するものであ
る。
背景技術
過去10年の間に、テープの急激な加速および減速を許容するテープ駆動装置で
使用するために、高速磁気テープカートリッジが開発されてきた。このような駆
動装置およびカートリッジは、小型コンピュータに特に有用であり、V on
[3ehrenに与えられた米国特許第3.692.255号およびNewal
lに与えられた米国特許第4,172゜569号に図解されている。
そのようなカートリッジは、テープ巻取用の間隔を隔てた2個のリール、および
周囲のテープロール領域に接触するテープロール駆動ベルトを支持するために三
角形状に配列された3個のガイドローラを有する。2個のガイドローラは、通常
カートリッジの後方両側の隅にあり、三角形の底辺を形成し、第3のガイドロー
ラがカートリッジの前方中央領域にあり三角形の頂点を形成する。テープを駆動
するために、カートリッジの前方中央ガイドローラが、回転しているキャプスタ
ンまたはキャプスタンに連結している加圧輪に対して押され、キャプスタンは順
次モータに連係される。キャプスタンは、直接にまたは加圧輪を介して、前方中
央ローラの外周にトルクを与え、駆動ベルトやテープに順次運動を生じる。
多数の先行技術のテープシステム、特にキャプスタン駆動カートリッジでは、被
動部材と確実に係合するために、前方カイトローラまたは駆動キャプスタンがウ
レタンゴムのような柔軟な外部表面を有する。柔軟な外部表面が移動部材に対し
て強固に押され、柔軟な外部表面を変形させる。
内部記録間隔(IRQ)を同じようにまたは短く保ちながらより速いテープ速度
を達成するために、加速の開被動部材により多くのエネルギを与える必要がある
。必要なエネルギのmは、R終速度の二乗に従って変化する。従来技術のときよ
りももつと多、くのエネルギを被動部材に与えるどのような試みも、いくつかの
問題を引き起こす。第1に、柔軟な部材が繰返し剪断変形を受けると、疲れ破損
の可能性を誘起し、かつ大きい剪断角が最終速度の遅延や超過を招く。第2に、
柔軟な部材の摩耗がテープ表面に付着する粒子状の破片を生じ、そのためにデー
タ誤差を生じる。第3に、柔軟な表面は、高圧下でのゴムの低温流れに起因する
圧縮へたりを受ける。これは、平坦な反転を生じ、記録信号にタイミング誤差を
引き起こず。第4に、上述の問題はキャプスタンの柔軟な外表面の硬度を増すこ
とにより減じることができるが、硬度を増すとキャプスタンと駆動ローラとの間
の結合摩(京を減じ、かつスリップが生じるかもしれない。Newaltに与え
られた米国特許第4,172゜569号は、高速および高すロ速を達成するため
に硬い内部駆動ベルトを用いることのできる方法を教示する。この形式のカート
リッジの駆動のための先行技術では、剪断変形や摩耗を伴う摩擦と圧縮へたりと
の間の不都合な相互作用のためにカートリッジに与えることのできるエネルギの
吊だけ性能が制限される。
業界で一流の駆動装置製造業者が製造した最も普及型のカートリッジの3つの駆
動装置は、3つの異なる硬度のしかし各場合に容認できる圧縮へたり(タイミン
グ誤差)のためにタイヤ厚さを最適化したキャプスタンを採用していることはわ
かっている。真空柱駆動装置と両立するかつアメリカ国家規格協会くべN5I)
の明細を満たずシステムに、米国特許第4,172,569号で述べられるカー
トリッジを備えるこれら駆動装置を採用するときは、一方では最大剪断角および
弾性ギX・ブスタンの柔軟さによって引き起こされる超過量を越えないように、
他方ではキャプスタンの対応する摩擦により引き起こされるスリップ点を越えな
いように、加速が制限されることが絶対に必粟である。
上で述べた規格のIRQの範囲内で達成され得る最大速度に対するこれら2つの
効果を制限づることが、3つの典型的な先行技術の駆動装置で計画されている。
第4図に明白に示されるように、そのような駆動キャプスタンの実行可能な最大
摩擦計数は約0.7であり、それが最大読み/書き速度を約76.2cm/秒(
ips)に制限することが、第4図から理解される。真空性駆動装置は、45
ips以−Fの臥み7/書きテープ速度でまたはそれ以上の速度で動作1−る。
このカートリッジが、真空性システムに標準化されたコント[二]−ラやフォー
マツタどコンピュータ内で両立するためには、先tテ技術のキャプスタンを介し
て伝えられ得るよりさらに多くの二Fネルニtをカートリッジにうえる必要があ
る。
1べてのカーF・リッジが1個のキャプスタンによって駆動されるわ(プてはな
い。テープが急激にhllllツヤシ失速をするように低質量ど低慣性を達成し
ようと努力して、先行技術の駆動装置の成るものit 、3 hatavsky
に与えられた米国特許第4,123,789号でのように、テープロールを駆動
リ−る圧力ロールの両側を連結する間隔を隔てた2個のキャプスタンを使用して
いた。前)本の特許では、モータは、ベースプレー1への下方に、キャプスタン
とともに、位置するベルトにより2個のキャプスタンに結合され、そのベースプ
レートはテープ駆動用弾性タイヤを支持する。
この発明の目的は、磁気テープがより高く加速および減速をするようにテープ駆
vJ装置を案出し、かつさらに疲れ破損、柔軟な部材の摩耗およびタイミング誤
差を受けることのより少ない駆動装置を提供することである。
この発明の他の目的は、アナログタイプシステムのみならず、アメリカ規格協会
適合のカートリッジのための高性能テープ駆動システムを案出することである。
発明の開示
上述の目的は、テープロールに動力を伝)ヱするt tブスタンとほぼ接触する
位置に1対の円筒状のベルトガイドを備える磁気テープ駆vJ装置によって達成
される。ベルトカイトとキャプスタンとの間を、パワーベル1〜が通過する。
このベルトは、内側表面がベル1〜カイトのまわりを回り、外側表面がキャプス
タンと自発的に係合する。このベル1〜は、高引張り係数のフィラメントで補強
し、高厚擦係数の弾性マトリクスにより被覆してもよい。そのような目的に適っ
たベルトはNewallに与えられた米国特許第4,342.809号に記載さ
れている。パワーベルトも、モータから動力を受ける駆動ホイールのまわりを回
る。キャプスタンに関づるヘル]ヘガイドのm度間隔は、角度θが実用的な大き
さにされ、ベルトカイトの中心からキャプスタンの中心に延在する。摩擦係数μ
は、2つの積が方程式△== 13/’6を満足するようにされ、ここにeは自
然対数の底でありAはシステムの機械的利益に比例した数よりも大ぎい数である
。換言すれば、パワーベルトの後方のキャプスタンを駆動することにより機械的
利益が得られるが、それは加えられた力と指数関係の摩擦を用い、キャプスタン
に動力を伝達するのに1個の回転キャプスタンが2個のキX・ブスタンの限定さ
れた接触面積よりも大きい摩擦表面を与えることにより、得られる。より高い摩
擦係数を有する薄く柔軟な弾性表面材料が、先行技術の限られた接触の厚いタイ
ヤの設訂と相関つる摩耗、遅延およびスリップなしに高い係数のコアに使用され
るように、キャプスタンのまわりの大きな包み角度か、キャプスタンに対する力
の分散を許容する。
包み角度の増加によりまた柔軟な駆動表面に生じる凹みも少なくなり、ローラの
圧縮へたりおよび疲労が減じらねる。
最後に、ベル1への薄い断面により、高速において駆動システムが「9」の力の
影響を受けるのが少なくなる。
図面の簡単な記述
第1図は、ANS 1適合のカートリッジのテープロールと動作状態にあるもの
として示された、この発明の磁気テープ駆動装置の平面図である。
第2図はこの発明のキャプスタンJ3よひベルトカイトの拡大された上面図であ
る。
第3図は第1図の線■−■に治って破1所した、この発明のテープ駆動装置の側
部断面図である。
第4図(J、真空柱駆@装置とへNSI適合する先行技術の摩(察ギトブスタン
駆動装置お、J:び△NS+適合の取り外し可能なカー1ヘリツシに関し、キャ
プスタン摩擦係数μに対してプロットした、秒あたりインチで表わす読み2/占
きテープ速度の図表である。
発明を実行するlζめの最良の態様
第1図を参照して、この発明の譲受人に譲渡された米国性r[第4.172,5
69号の主題である、先行技術の△NSI適合のテープカートリッジが点線11
の中に示される。この発明はそのようなANS I適合のカートリッジに限定さ
れるものではないが、キャプスタン13のようなキャプスタンが回転動力をテー
プロールに伝達するどのような場所でも用いることができる。カートリッジ11
の場合、テープ駆動ベルト15がテープ[1−ル171−3よび19の周囲のま
わりに巻かれ、ロールに対し回転運動を与える。ベルトはガイドローラ21およ
び23のまわりに回されてループをなす。キャプスタン13が外部動力源により
強制されて回転し、それによってテープベル1〜15の回転を生じる。上記米国
特許では、補助ベルト25が用いられて、テープヘルド15の張力がっしたがっ
てテープ27を調整づる。
この発明はテープ駆動装置、すなわちカー1〜リツジ11に示すようなテープロ
ールの原動機に閏づるものである。
どのような駆動装置の目的も、一方のテープ[コールから、可逆的に、磁気トラ
ンスデユーサ29を通り、磁気テープ27を移動することである。この発明は、
このトランスブユーサの場所に関づるものではなくかつ、図示のような、テープ
駆動装置の一部であってもよく、またはテープ容器内で、テープ27の反対側に
あってもよい。
この発明に沿って、新しいパワーベルト31が設(プられ、その内側表面が回転
ベルトガイド33および35のまわりに回されている。ベル1〜ループは、モー
タの軸にMQ 4プられた、駆動ホイール37のまわりに回されることにより閉
じられていて、モータは支持プレート39の下方にあり第1図では見えない。支
持プレート3つがモータを装着し、それはプレー1〜41のみならず駆動ホイー
ル37を支持し、プレート4゛1から円筒ヘルドガイド33および35が垂直方
向に支持される。第2図を参照して、円筒ベルトガイド33および35か相Uに
間隔を隔てられかつキャプスタンにほぼ接触した位置で駆動ホイール37と間隔
を隔てる。
ベル1〜ガイド33および35は固定されたスピンドル24および26に回転自
在に設けられる。テンションベルトガイド30.32、および34は、ねじ50
152および54から硬いワイヤ40,42および44により支持されるローラ
である。これらのローラはワイヤにより片持ちされるが自由に回転する。ベル1
〜に対しローラを強制することにより張力を!うえるためにねじが用いられる。
ベル1へガイドの円筒軸線により、平行なキャプスタン軸線43との角度がθ、
たとえば八NSIの場合、はば44°に等しくされる。第1図では、支持ベース
39が側壁43および45を有するように児え、これら側壁によりカートリッジ
キャプスタン13が円筒ベルトガイド33および35の間に対称的にもたらされ
る。へNSI適合のカートリッジのがイドローラをローラ駆動のタイヤまたはホ
イールと接触をさせるためのそのような側壁は先行技術で公知である。
新規なパワーベルト31は簡単なベルト、すなわち構造が一体的な断面を有する
ものでもよく、また加速度によっては、先に述べた同時係属中の米国特許出願で
述べられるような、異なるベルト材料の断面図を有づる複合ベルトでもよい。一
般的に、外側表面は好ましくはガイドローラ13に対し高摩擦係数を有する柔軟
弾性材料であることが好ましい。比較的大きい面積で接触するキャプスタン13
によって、キャプスタン13に与えられる力の分布が可能となり、そのため先行
技術のシステムに比べて、柔軟な駆動表面への窪みがほとんどなくなる。ベルト
31の運動のためキャプスタン13の回転が強制され、動力をテープ駆動ベルト
15に伝達し、それによってテープロール17および19に運動を与える。パワ
ーベルト31は、伸びによる受入れできない時間遅れおよび速度超過をもたらす
ことなく、駆動ホイール37の急速な逆転に応答できるように十分硬くなければ
ならない。
第2図を詳細に見ると、中心軸線43を有づ−るキャプスタン13が見られる。
円筒状ベルトガイド33および35は中央平行軸線24および26を有づる。こ
れらの軸線がキャプスタン軸線43に対してなす角度は、矢印△の間に示される
、θに等しい。この角度θは重要である、なぜならばそれはキャプスタン13と
接触するベルトの外側表面の摩擦係数μと協@するからである。この協働は、等
式A、=e)′e によって表わされ、ここにeは自然対数の底でありかつAは
システムの機械的利益に比例する数である。もし角度θが44°の好ましい値を
有するならば、μが1のときAが2に等しく、μが2に等しいときAは5に等し
く、μが3に等しいときAが10に等しい。ベルト駆動装置の利点は、ANS
+基準のシステムの例を続けることによって理解されよう。摩擦係数と静的印加
力F5を有する摩擦キャプスタンでは、駆動ローラに結合できる力Fは下記の等
式によりμとF、に関係する。
μ =F/F、 (1)
包み角θJ5よび張力下を有するベルトシステムは、駆動ベルト軸線を介して、
下記の式の静的印加力msを与える。
へNSr基準は44°についてθを許容する。したがって、
Fs =0.749T (3)
へNSr基準は567qmについてF5を許容する。したベルト間距離の1つに
動作の力Fが加えられると、最大動作力は次式によりベルトシステムのパラメー
タに関係する。
このため、この発明のシステムに対しμとFの間に次の式の関係が与えられる。
加速力Faは動作力FからカートリッジFD の牽引力を引いたものである。A
NSI基準は4.5オンスのF[)を許容する。加速力により等式(1)および
(6)を表わすと、
キャプスタンシステムに対し
ベルトシステムに対し
ベルトシステムにつぎ加速力後のテープ速度の遅れは、ベルトの弾性に依存し、
それはフックの法則により次のとあり規定することができる。
ここに△Lは長さしのベル1〜距離、断面積△Jヲよひ引張り係数Fにおける加
速力Faからの伸びである。
へNSI基準は5%の超過を許容する。カートリッジベルトにおける遅れを許し
かつ第1図に示す典型的な駆動装置の形状寸法に対するブーりの比率およびベル
ト距離の長さを考慮に入れると、ベルトにつきほぼ次の式の弾性係数が必要とな
る。
高摩擦弾性マトリクスのための好ましい材料は、必要な摩擦係数により、デュロ
メータでショアA60および95の間の、ウレタンゴムである。
達成できる加速力と、第(7)式および第(8)式で規定される2つのシステム
との比較を次の表で行なう。
策」」!
0. 3 42. 5gm、 68. 0g+n、 1 、 60.5 155
.911]m、 226.8qm、 1.50.7 269.3gm、 411
.1gm、 1.5不
1.0 269.3(In 745.6 リm、 2.82.0 269.3q
m 2630.8qm、 9.83.0 269.3gm’ 6693.3gm
、 24.9;1ζ μは剪断角度、遅延、疲れ、および圧縮へたりにょるPJ
LJ+セプスタンに限られる。
ベル1〜のための適当な補強フィラメントは、第(8)式により達成される加速
力について第(10)式を満足する、粋済性とベルト応力の考察に基づき運ぶこ
とができる。
性能が最善の摩擦キャプスタン(30ips per ANSI x3.54−
1976)に対比し得る、最大許容包み角度を用いるベルトに対し、最小摩擦係
数はμ−0゜55であり弾性係数はΣ−4,37X 10−6cm/cm/gm
または約3 、53 X 10−6cm/’cm、、、/gm、 テあろう。μ
−3,0の最高の実用的な摩擦係数を用いる対比し得るベルトにとって、最小の
歪み角度はθ−8°であろう。
より高い性能のためのベルト材料および厚さの例が、0゜25cmのベルト幅に
つき、次のとおり与えられる。
晟」」!
最大hoi*カ ペルhPj−’−−mm x to ”31” 二 cm/c
m”15閑 、梢 アラ9ト 72丁ハ゛2ヲス スディール ヵーポ゛ン号3
さ、60.7 2117 人10−’ 10./b b、35 ’;、OF3
2.03 1.52745.6 /、0 /、78X/ρ’ 12.70 g、
g9 6.35 3.gl 2.542630・g 2.0 5θダメ 10−
7 N/♂ △ゲA’ 2ノ?6 と、S9 7.6ン乙6ヲ3.3 3.0
/、’i’l X 7o−り 、A//A’ N/A’ N/A’ 24.13
20.32* ベルト厚さは弾性マトリクス疲れを生じる中間用剪断力により
制限される。
ウレタンゴムのような高摩擦係数を有する柔かい表面のベルトでは、特に高引張
り係数のフィラメントで評価したとき、非常に高い機械的利益が14られること
がこのようにしてわかる。
第3図では、この発明の側断面図が、カートリッジ11の下方壁49を支持する
片持ちされた蓋を有する支持ベース39を示す。プレート41が断面S字形を有
し、下方部分63がベース3つに固着されかつ上方部分65は逆位置に装着され
て、円筒ベルトガイド35を固着し、そのためガイドの固定部分がねじ切りされ
た管状のナツトにより固着され、ベルトガイドの下方部分が好ましくは回転しか
つ環状のローラベアリング38により横に支持されることがわかる。パワーベル
ト31と接触するベルトガイドの部分は、パワーベルト31を案内するフランジ
を有してもよい。
ベルト31の外表面はカートリッジのガイドローラ13と接触し、そこに動力を
伝達する。駆動輪37は中実軸線軸51を有し、支持ベース39を介してハウジ
ング53に突出し、そのハウジング内にモータ55が収納されるハウジングは円
筒ベルトガイドを含み、駆動装置の旧都を閉成し、カートリッジを所定位置に強
固に保持づ−るのみならず移動部材を保護する。
そのようなハウジングはその詳細に関し本質的なことでない。モータ55は急激
に加速および減速できる高トルクの双方向性のモータである。
この発明をカートリッジについて述べたが、伯のテープロールも同様に駆動でき
る。
以下に述べるのは、この発明のテープ駆動システムの1紺の例示的パラメータで
ある。好ましいテープは、明細ANSIx3.55−1977、および米国特許
第4,172.569号により0.635cmカートリッジである。
好ましい駆動装「1は、0.381cmの読み書きへラドギャップ間隔を有しか
つ0.1397cmの加速距離を有する、ΔN5Ix3.54.−1976に従
った真空柱駆動装置とプラグ適合覆る。通常速度での安定距離は0.0254c
mであり、減速距離は0.1397cmである。停止状態の安定距離は0.02
54cmである。これらの距離の輪は、全体内部記録ギャップを生じ、それは0
.7112cmである。
りfましいモータ(5未、l−1o1−1oney 33VM62であり、その
加速1〜ルクは27アンペア、4oボルトで15,121゜6gm−cmである
。パワーベルト材料はスティールワイヤ(E Igiloy)強化の、60デユ
ロメータの、ウレタン71〜リクス、幅0.2’54cm、厚さ7.62x 1
0− ’ cmである。パ’7− ベルl−ノt フグ率Ga 1 、36 X
10 ’ kg、、/cm2であり、かつパワーベルトの摩擦係数は最小、1
.5である。好ましい駆動ホイールのまわり表面(よ12 <陽(±酸化された
アルミである。好ましいベルトカイトの形状は平坦で、フランジを有する。好ま
しいガイドローラの形状は、平坦でフランジなしである。期待される最大加速/
減速率は1−29.5X103Cm/秒2である。期待される最大読み/書きテ
ープ速度は190.5cm/秒である。
これらのパラメータは単に例示のものであり臨界的なものではない。当業者はこ
の発明の精神と範囲内で上記につき多くの変形に気付くであろう。
第4図を参照して、上に述べたΔN5IX3.5/l−1976駆動基準およ1
cFANsIX3.55−1977(7)カートリッジ基準を満足覆る先行技術
の動力伝達装置に関し、キャプスタン摩擦係数μに対する読み/書きテープ速度
(0m7秒で)のプロットが示される。2個の曲線による領域が、そのような基
準によるそのような装置を用いるシステムの許容できる動作領域である。
キャラ0スタン4tシヂ系4九 /イ
1)l1g 真思 呑 絹 牛
Claims (1)
- 1. 回転するようにかつ可逆モータから双方向回転エネルギを受(プるように 設けられる中心軸線を右する駆動ホイールと、 相互に間隔を隔てかつテープロールを駆動するキャプスタンとほぼ接触する位置 の駆動ホイールから間隔を隔てる1対のベルトガイ1〜とを備え、これらベルト ガイドはキャプスタン軸線となす角度θが10°よりも大きくなる軸線を有し、 かつさらに 内側表面がベルトガイドおよび′駆動ホイールのまわりにまわされるかつ外側表 面がIIJ際的にキャプスタンと係合するようにされたパワーベルトとを(帖え る、回転キャブタンにより駆動される形式のテープロールの駆動装置。 2、 パワーベルトかツ蒙(糸数μを有するキャプスタンと係合し、μおよびθ の組合わせが下記の等式を満足するように、前記角度θに等しく、 八−e″ ここにeは自然対数の底であり、△はそれぞれのベルトの距離に作用する入力の 力に対する出力の力の機械的利益に比例する1より大ぎい数である、請求の範囲 第1項の駆動g置。 3、 前記パワーベルトの外側表面が少なくとも0.6の摩擦係数μを有する、 請求の範囲第1項記載の駆動装置。 4、 前記ベルトの外側表面か弾性材料で構成される、請求の範囲第1項記載の 駆動装置。 5、 前記ベルトの外側表面がウレタンゴムである、請求の範囲第1項の駆動装 置。 6、 前記ベルトガイドはそれぞれの軸線を中心に回転する、請求の範囲第1項 の駆動装置。 7、 駆動ホイールの直径がベルトカイトの直径よりも5倍以上の大ぎさだけ大 きい、請求の範囲第1項の駆動装置。 8、 ベルトガイドの軸線がキャプスタンの軸線となす角が44“である、請求 の範囲第1項の駆動装置。 9、Aが2と5の間に選ばれる、請求の範囲第2項の駆動装置。 10、 Δが5と10の間である、請求の範囲第2項の駆動装置。 11、 パワーヘル]〜が3 、53 X 10′−’ cm/cm/g…より 小さい縦弾性係数を有する、請求の範囲第3項の駆動装置。 12、 最大加速の間緩んだ長さで張力を与えるバイアス手段を有する、2次的 ベルトガイドが設けられる、請求の範囲第11項の駆動装置。 13、 カートリッジハウジング内にあり回転づ−るガイドローラにより駆動さ れるテープロールを有する形式のテープカートリッジを備え、ガイドローラはロ ーラの一部がカートリッジの側部においてハウジング内から外に面しており、さ らに テープカートリッジの前記側部を受ける支持表面と、回転するようにかつ可逆モ ータから双方向性回転エネルギを受けるように装設される、中心軸線を有する駆 動ホイールと、 相互に間隔を隔てかつガイドローラとほぼ接触する位置の駆動ホイールから間隔 を隔てる1対のベル1〜ガイドとを備え、ベルトガイドはガイドローラの軸線と なす角度Oが10°よりも大きく、さらに 内部表面がベルトカイトと駆動ホイールのまわりに回されかつ外側表面がガイド ローラとFJI的に係合するようにされたパワーベルトとを備える、テープカー トリッジの駆動システム。 14、 パワーベルトが摩擦係数μを有するガイドローラと係合しかつμおよび θの組合わせが等式A= e、#を満足するように、前記角度θに等しく、ここ にeは自然対数の底でありかつ△はそれぞれのベルトの距離に作用する入力の力 に対する出力の力の機械的利益に比例する1よりも大きい数である、請求の範囲 第13項の駆動システム。
Applications Claiming Priority (2)
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