JPS6027098B2 - 磁気記録再生装置の回転ヘッドアセンブリ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体鞠受にによる磁気記録再生装置の回転ヘ
ッドアセンブ川こ関するものである。

ＶＴＲの機構部、とくに回転ヘッドシリンダ部に要求さ
れる課題は、ヘッドとテープの相対的な速度及び位置を
、いかにして正しく保ち、かつ再現するかということで
ある。テープ・ヘッド間の相対速度にムラがあれば、再
生信号の時間軸の変動となり、この変動は、画面の色彩
の変化や横ゆれとなって表われるため、極力小さくする
必要がある。

これらの回転伝達に要求される性能としては１ 回転む
らの小さいこと。

２ 振動の横ぶれ、縦ぶれの小さいこと。

の２点が必要とされる。

従来のＶＴＲのヘッド・アセンブリは第１図の例で示さ
れる様な、玉軸受を用いた構造になっている。

第１図において、１は回転ヘッドシリンダ（上シリンダ
）であり、２ヘッドヘリカルスキヤン型ＶＴＲならば１
８０仇ｐｍで回車銭駆動される。

３はヘッドであり、回転ヘッドシリング１に取り付けら
れている。

４は回転軸であり、ラジアル軸受５，６でもつてスラス
ト・ラジアル方向が支持されている。

７はブッシュであり、前記回転軸４と連結され、さらに
、回転ヘッドシリンダ１に固定されている。

９，１０，１１はスリーブであり、ラジアル軸受５，６
のスラスト方向のガタをなくすため、予圧をかけて固定
されている。

１２はハウジングであり、軸受５，６を収納するケース
である。

このような玉軸受を用いた従来のシリンダ構造は、次の
様な問題を拘えている。〔１〕 玉軸受５，６の潤滑剤
（グリ−ス）の量や、封じ込めの状態が、微妙なトルク
変動となって表われ、グリースの量が多いと負荷の変動
が大きく、少ないと摩耗が激しくなる。また軸受のレー
ス面のうねり等に対しても同様なトルク変動が発生する
。特に最近は、回転ヘッドアセンブリが小型化の傾向に
あり、そのため、回転ヘッドシリンダーの慣性効果が減
じ、軸受のトルクむらに起因する軸の回転むらが大きな
問題となってきた。

〔２〕振動が主に、玉と内外輪のレース面の精度不良・
内外輪の弾性による振動・はめあい部のすきまによるガ
夕・等によって引きおこされる。また振動の横ぶれは回
転中心の変動による〔１〕の回転むらにも結びつき、複
雑な悪影響をビデオ画面に及ぼしている。上記〔１〕・
〔２〕は玉軸受を使う以上、必然的に生じる問題点であ
り、そのため様々な工夫をころしてヘッドアセンブリの
設計がなされてきた。

従来構造の場合、シリンダの振動を極力押えるためには
、軸受及びハウジング等の精度を、極力高めることおよ
び回転軸の慣性モーメントを大きくすること、等の対策
を講じていたが、ＶＴＲ機構の小型化により、シリンダ
のフライホイールとしての効果が減少し、ころがり軸受
の振動が増々クローズアップされてきた。

玉軸受によるシリンダ構造以外にも、空気静圧軸受を用
いた産業機器用のＶＴＲシリンダは従来から開発されて
いるが、空気圧縮源としてのコンブレッサと、複雑な空
気圧制御回路を必要とし、特に持ち鰯ぴの簡易さが要求
される民間用ＶＴＲ装置への適用には、幾多の問題があ
った。

ＶＴＲ装置は、最近ポータブル化が要求されているが、
必然的に装置の増々の高精度化、コンパクト化が要望さ
れてきた。

ところが、設計上ＶＴＲ装置（特に家庭用）の高さは、
現在はシリンダの高さで制約されてしまう。

従来のシリンダの構造は次の様な特徴を持っている。第
１図において、（ｉ｝ 上部シリンダ１は片持ち構造で
ある。

この理由は、ヘッド３を交換する際に、上部シリンダ１
を回転軸４から、簡易に取りはずしが出来る様にするた
めである。また、シリンダ上部に軸受を設けることは、
コンパクト化に大きな支障をきたす。

（ｉｉ） 回転軸を支持する２個の軸受が必要である。

上部シリンダ１に、回転時の剛性と精度が要求されるた
め、シリンダには２個のラジアル軸受が必要である。ま
た２個の軸受はかなりの間隔（第１図の寸法ｉ）をおい
て設置されることが望ましいため、シリンダのコンパク
ト化の大きな難点となっている。従来の玉軸受構造（第
１図）に、例えば回転部を駆動するＤＤモータを設ける
場合、次の３通りがあった。

（ｉ）玉軸受６の上部と、上部シリンダ１の中間部。

（ｉｉ）玉軸受６と玉軸受５の中間部。

（ｉｉ。

玉軸受５の下部。ＶＴＲのシリンダの場合、微弱なヘ
ッド信号を取扱うロータリートランス２９，３０は、ヘ
ッド３に最も近い上部シリンダ１の下部に近接して設け
るのが好ましい（例・第１図）。

上記（ｉ）を用いた従来の玉軸受構造では、ロータリー
トランス３０と、玉軸受６の間に、ＤＤモータを設置せ
ねばならず、上部シリンダ１を片持ち支持する軸の長さ
が長くなり、回転部の剛性が低下する等の問題を生じた
。

上記（ｉｉ）を用いた場合、ＤＤモータを設置するため
に、玉軸受５，６を収納するハウジングを、個別に設け
ねばならず、玉軸受５，６間の同芯を出すためのシリン
ダ全体の組立調整が難しかった。

上記（ｉｉｉ１の場合、一例として第１図に掲げるが、
想像線の部分をＤＤモーター０１とすれば、ＤＤモ−夕
の固定部（ステータ）をハウジング１２の下端部に装着
して、回転軸４にＤＤモ−夕のロータ（アマター）を固
着することになる。この場合シリンダ全体の全長が長く
なり、コンパクト化が難しい等の問題点があった。上記
（ｉ）〜仙共、玉軸受によるシリンダ構造は、コンパク
ト化に問題を抱えていた。

本発明は、前述した問題点を解消する流体軸受による回
転ヘッドアセンブリを提供するもので、一端を固定シリ
ングに固定した中心固定軸に、回転スリーブを介して回
転シリンダを回転可能に係合し、かつ、前記回転スリー
ブの上端部を密封構造として低粘度の潤滑油を封入した
構造により、コンパクトで、高精度、かつ潤滑油の高い
密封性を得ることが出来た。

以下、本発明の実施例を説明する。

〔１〕 第２図は、本発明を、ＶＴＲのシリンダに適用
した場合の基本構造図である。

１３は上部シリンダ、１４は回転スリーブ、１５は上部
シリンダ蓋であり、上部シリンダ１３、回転スリーブ１
４、上部シリンダ蓋１５で、内部に流体軸受の回転する
側のハウジングを構成している。

１６はオイルパッキンであり、潤滑流体の漏洩を防止す
るために設けられており、またボルト１７は上部シリン
グ蓋１５を、オイルパッキン１６を介して回転スリーブ
１４に締結するためのものである。

１８は上部シリンダ取付ボルトであり、上部シリンダ１
３と、回転スリーブ１４を取りはずし自在に、締結する
ためのものである。

１９はヘッドであり、上部シリンダ１３に取り付けられ
ており、ヘッド調整ネジ２０１こよって突き出し角度、
２つのヘッド（一方は図示せず）の割り出し角の微調整
が出来る。

２１は中心固定軸、２２は下部ハウジングであり、下部
ハウジング２２は中心固定軸２１を支持する基板として
の機能を有する。

２３は流体軸受スベーサであり、上部シリンダ１３の丁
度内壁に位置する個所の、中心固定軸２１にスべ−サを
かん合することにより構成される。

また、流体軸受スベーサ２３の表面には、エッチング加
工によるスパイラル溝加工を施こしている。

２４はピボツト軸受であり、中心固定軸２１の上端部に
形成されている。

２５はダイレクト・ドライプモ−夕（ＤＤモータ）のア
マチヤー・マグネット、２６はマグネット・ケース、２
７はポジション・ロータ、２８はポジション・ステータ
である。

アマチヤ−・マグネット２５はマグネット・ケース２６
に収納されており、またマグネット・ケース２６はポジ
ション・ロータ２７に、ポジション・ロータ２７は回転
スリ−ブ１４に締結されている。ポジション・ロータ２
７、ポジション・ステ−夕２８は一般のＤＣモータのブ
ラシに相当するもので、回転子、ここでは、アマチヤー
・マグネット２５の回転位置の検出を行う。

２９は、ヘッド１９の信号を検出する回転側用ロータリ
ー・トランス、３０は固定側用ロータリー・トランス、
３１は取付リング、３２は固定板であり、回転側用ロー
タリー・トランス２９は回転スリーブ１４に、また固定
側用ロータリー・トランス３０は固定板３２に装着した
取付リング３１に、共に接着剤でもつて固着される。

３４はＰＧ（パルス・ジエネレータ）コイルであり、ヘ
ッド１９の位置検出を行うために、固定板３２に設けら
れている。

３５は下部シリンダ、３６は中心固定軸止メネジである
。

ここで、流体軸受スベーサ２３と回転スリーブ１４が係
合することにより形成される周辺の油膜部を流体潤滑部
３７、回転スリーブ１４と中心固定軸２１によって形成
される部分を、潤滑油の漏洩防止部３８とする。

但し、漏洩防止部３８にも油膜が形成され、流体潤滑軸
受の効果と有するので、流体潤滑部３７との明確な区功
でない。第３図は、第２図における流体軸受スベーサ２
３の部分を拡大した図である。流体軸受スベーサ２３に
はラジアル・スパイラルグループ溝３９、及び流体軸受
スベーサ２３の上部の円板状部の上下面４０，４１には
スラスト・スパイラル・グループが形成されている。流
体軸受スベーサ２３における径大の部分はスラスト軸受
のフランジ４２である。回転状態においては固定された
中心固定軸２１のまわりを周囲の壁面（回転スリーブ１
４の内壁）が相対的に移動するため、固定壁と移動壁と
の間に封じ込められた潤滑油膜のくさび効果、及び流体
スパイラル軸受のボンビング作用によって圧力が発生す
る。

ボンビング作用による流体が受ける力は、第３図の矢印
のごとくなる様に軸受各面にスパイラルが形成されるが
、全体の圧力が平衡した状態では、矢印の方向の流体の
移動はなく旋回方向のみとなる。

前述した様に、本発明の実施例では、スラスト、ラジア
ル共にスパイラルグループ流体軸受を用いた。

この種の軸受は本発明をより効果的にするものであるが
、要素部品として自明である。

本発明は、軸受が溝付であることを主な特徴としている
のではなく、以下ｍ〜【３｝１こ述べる様に、流体軸受
によるシリンダの全体構造が大きな特徴となつている。

上記実施例における特長を列記すると下記の通りである
。‘１’コンパクトに出釆る。

本発明の特長は、コンパクトな構成が可能であるという
点である。

ＶＴＲ装置（特に家庭用）は、最近コンパクト化の煩向
にあるが、設計上ＶＴＲ装置の高さは、現在はシリンダ
の高さで制約されてしまう。

玉軸受を用いた従来のシリンダ機造は、コンパクト化に
難しい問題点があることは前述した通りであるが、本発
明は、この難題を解決することが出釆た。例えば、実施
例である第２図において、ラジアルスラスト荷重を支持
する流体軸受スベーサ２３は上部シリンダ１３の概略内
壁附近に位置する部分を利用して、設けられている。

そのため、上部シリンダ１３に加わる荷重（テ−プ・テ
ンション及び装置が水平状態のときは、上部シリンダ１
３の自重）に対する剛性に優れるだけでなく、上部シリ
ンダ１３の厚み分と、ロータリー・トランス２９，３０
の２コ分の厚みに相当する長さだけ、流体軸受を有効に
構成することが出来た。例えば、玉軸受による従来構造
では、この部分は元来、ロス・スペースであったが、本
実施例では、この部分の軸長分がシリンダの全長を短縮
化させるために寄与している。

中心固定軸２１の唯一の蓬大部であるフランジ４２は、
上部シリンダ１３の内壁に位置する回転スリーブ１４の
上部に収納することが出来るため、装置のコンパクト性
を失なわない。

回転スリーブ１４の外径は、上部では、上部シリンダ１
３が装着、脱着目在に出来る様に蚤大として、また下部
は、ＤＤモータの各部品等を装着出釆る様に十分に隆小
とすることが出来た。玉軸受によるシリンダ機造の場合
、玉軸受の外径が大きくなるため、中心軸固定の構造で
あっても、玉軸受を収納するスリーブ径が大きくなって
しまい、ＤＤモータ等の各部品を装着する構成が難しか
った。ところが、第２図の様な流体軸受構造では、回転
スリーブ１４の下端部では、回転スリーフ１４のスリー
ブの厚みは十分薄くてよく、外径も径小でよいために、
各部品を容易に装着することが出来る。

本発明の適用例であるＶＴＲシリンダでは、第１図の実
施例で一例を示す様に、ＶＴＲシリンダの必要部品のみ
を、全く無駄のない配置で構成することが出来、第１図
における２個の玉軸受間の寸法：１に相当する様なロス
・スパンがない。従来型玉軸受シリンダ構造（第１図）
と、本発明の実施例である流体軸受によるシリンダ機造
（例えば、第２図）に、寸法、性能共同一のＤＤモータ
を設けた場合の、シリンダの全長の比を、下記に一例と
して示す。

表１ ‘２１極めて、高剛性かつ高精度な回転性能が得られた
。

本発明を適用した第１図の実施例では、極めて高剛性・
高精度な回転性能を有するヘッド・アセンブリを実現す
ることが出釆たが、その理由は下記‘ａー，‘ｂ’，‘
ｃ’である。‘ａー 低粘度潤滑油による流体潤滑軸受
を構成している。【ｂ｝ 上部シリンダ１３の概略内壁
附近に流体軸受を形成出来た。

‘ｃ’十分な油膜が形成された流体潤滑軸受を形成する
事が出来る。

【ａ）回転スリーブ１４及び上部シリンダ１３は、点接
触であるピポット軸受２４を除いて、流体油膜圧力によ
って機械的に非接触の状態で支持され、中心固定軸の周
囲を回転する。

前述した玉軸受シリンダでは、流動性の悪いグリースが
トルクむらと回転ムラの要因となっているが、本シリン
ダでは、後述する様にオイルの密封性に優れているため
、底粘度のオイル流体潤滑軸受を構成することが出釆、
高い回転精度を得ることが出来た。

また、玉軸受を用いた従来のシリンダ構造が本質的に持
つ玉軸受固有の問題（弾性振動・レース面のうねりによ
る軸の振れ）等からも解放されることが出きた。

‘ｂ’本装置（第２図）は、最も回転時の精度が要求さ
れる、ヘッド１９が装着された上部シリンダ１３及び回
転側用ロータリー・トランス２９，３０の内壁に位置す
る附近に流体軸受を形成しており、上部シリンダ１３の
高いラジアル剛性を得ることが出来た。

以下この点について詳しく説明する。上部シリンダ１３
にラジアル方向の振れ、あるいは中心固定藤２１の藤芯
に対して偏心がある場合、テープとヘッドの相対速度の
変動に結びつき、ビデオ画面にジツタを与える結果とな
るが、その要因としては、、次の様なものがある。

１ 上部シリンダ１３を含む回転部の不平衡量あるいは
軸芯のズレによる動的不平均衡。

２ テープテンション荷重による回転部の偏心。

３ 流体軸受のオイルホワール。

上記１〜３が、横ブレあるし、は偏芯に与える影響の度
合は、回転部を支持する軸受構造に、密接な関連がある
。

上記１において、上部シリンダ１３は、モータのトルク
リップル等に起因する高周波成分の回転ムラを減衰させ
るフライホイルとしての役割も兼ねており、他の回転部
と比べて、回転モーメント（及び重量・回転半径）が最
も大きい。

そのため、上部シリンダ１３にわずかの不平衡量、軸芯
のズレ等があれば、回転部（及び上部シリンダ１３に装
着されたヘッド１９）に、機ズレを与える最も大きな要
因となる。ところが、本実施例における装置においては
、上部シリンダ１３の丁度、内壁に位置する個所に流体
軸受を、第２図のごとく形成することが出釆、上記不平
衡をもたらす遠心方向荷重を直接支持する事が出来た。

そのため、回転スリーブ１４の軸芯を懐ける様なモーメ
ント荷重が、上部シリンダー３の概略内壁に形成された
流体潤滑部３７に加わらず、動力学的な平衡に優れてお
り、横ブレの少ない（したがって回転ムラの少ない）回
転を得ることが出来た。上記２に対しても、本装置の効
果は‘１１と同様であり、上部シリンダ１３に第２図の
矢印Ａのごとく加わるテープテンション荷重を、流体潤
滑部３７が換りモーメントのない状態で支持する事が出
来た。

そのため、ラジアル荷重に対する軸受剛性が優れており
、回転部の回転中心の偏心を極力小さくする事が出来た
。

３の流体軸受のオイルホワールは、回転数の１／２に相
当する回転ムラにつながる、流体軸受特有の不安定現象
である。

その防止対策として、通常、非真円軸受が用いられるが
、本発明の実施例では、非真円軸受の一種であるスパイ
ラル・グループ軸受を用いた。

スパイラルグルーブ軸受を第３図のごとく、上部シリン
ダ１３及びロータリートランス２９，３０の内壁に対応
する個所に形成することにより、そのボンビング作用に
よって、安定な回転を得ることが出来た。スパイラルグ
ルーブの様な非真円軸受は、流体軸受の偏芯がゼロの状
態でもバネ剛性がゼロとならず、シリンダの回転精度を
阻害するオイルホワール防止に対して効果的である。

なお、実施例では中心固定軸２１の先端に設けられた支
持部であるピボツト軸受２４によって、シリンダ駆動開
始時の低トルク化を計ることが出来た。

‘ｃ｝ 十分な油膜が形成された流体潤滑軸受を形成す
ることが出来た。

外部から強制的に潤滑油を供給する場合はともかく、装
置を持ち運び自在にするため定量の潤滑油を密封した状
態で流体軸受を設けた場合、潤滑油の漏洩、空気の混入
等の理由により、完全な油膜の形成された流体軸受を行
うのが難しい。

ところが、本装置の場合、潤滑油が常に大気にさらされ
やすい部分は、シリンダの下端部回転スリーブ１４の開
口部４３にあるが、最も密封性の高い部分は、流体軸受
スベーサ２３が設けられた上部シリング１３の内壁にあ
り、関口部４３からは最も遠方の個所である。

この内壁において、本装置では、十分な流体潤滑を行う
ことが出来る。

実施例では、第２図のごとく回転駆動手段にダイレクト
ドライブモータを用いることにより、一層高精度な回転
をを得ることが出釆た。

なぜなら、ベルト・ドライブ駆動の場合の様に、ベルト
テンションによるラジアル荷重が加わらないダイレクト
・ドライブ方式は、流体鞠受の偏心がないからである。
さて、説明文の中で、「流体軸受が形成される部分」と
いうのは、粘性流体による潤滑油膜が形成されている部
分を示す。

例えば、第２図においては、ピボット軸受２４の先端ま
でが流体軸受の形成される上限であり、漏洩防止部３８
にも、やはり、粘性流体のくさび効果による流体軸受が
形成されている。

回転スリーブ１４の開口部近傍は、大気と接しているた
め、境界潤滑軸受に近い状態にあるが、上記流体軸受と
の明確な区切はない。本発明においては、ピポット軸受
２４の先端部は、少なくとも、ロータリートランス２９
，３０の内壁部分の高さにあれば、実用上、十分な剛性
と精度が得られる。

‘３’オイルの密封性に優れている。

流体軸受（特にオイル軸受）の大きな問題の１つは、装
置に組み込む際にオルの封じ込めが困難であるという点
にある。

工作機械の様に、随時オイルの交換・補給が出釆る場合
ならともかく、持ち運びが簡易である事が要求される市
販のＶＴＲのシリンダ部の様な電子機器では軸受のオイ
ルは、補給の必要なく完全に封じ込められるのが望まし
い。

特に本発明の実施例であるＶＴＲのシリンダの場合、シ
リンダの各部品は、オイルによる汚染を極力嫌う。

ヘッド１９、テープ等にオイルがわずかでも付着すると
、さらに周囲の塵挨が固着することにより、ヘッド信号
の検出ミスが発生する。

これらは、ＦＭ搬送波の一部欠損という現象で表われ、
画面のドロップ・アウト・ノイズになる。また、オイル
の漏洩によって、流体軸受潤滑部に空気が混入すると、
流体軸受の回転精度を阻害する大きな要因となる。ＶＴ
Ｒシリングの様な高精度回転を必要とされる装置に、流
体軸受を適用した場合、流体潤滑部３７への空気の混入
によって最も大きく影響が表われるのは、オイルホワー
ルの著しい増大と、軸受剛性の低下である事が当方の検
討の結果分かった。

オイルホワールは、回転数の１／２に相当する周波数に
おける上部シリンダの回転ムラと横プレをもたらし、ま
た軸受剛性の低下は、回転数に相当する周波数における
横ブレと、菱贋の姿勢による特性の劣化をもたらすこと
が分かっている。本発明では、次の様な全体構成上の特
徴により、オイルの高い密封性を得ることが出きる。

（ｉ）第２図から分かる様に、本シリンダ構造において
は、回転スリーブ１４の上部シリンダ１３側が完全密閉
構造であり、閉口部がモータの下端部になる様に構成さ
れている。本シリンダにおいて、オイルが長期にわたり
密封出釆る理由は、上部が密閉構造である万年筆のイン
キに漏洩がないという点を想定すればよい。

また、第２図から分かる様に上部シリンダ１３と一体化
される回転スリーブ１４は、−かなり軸万向に長く、パ
イプ状に形成されており、漏洩防止のための流体径路で
ある漏洩防止部３８を十分長く設けることが出来る。

オイルは上部シリンダフタ１５を、上部シリンダ１３に
取り付ける前に、流体軸受スベーサ２３及び中心固定軸
２１と回転スリーブ１４との空隙の部分に注入する。上
部はオイルバツキン１６によって、また下部は上述した
中心固定軸２１と、回転スリーブ１４との間の十分に大
きな流体抵抗と表面張力の効果によって、漏洩防止が出
来る。

この構成では、オイルの密封性が極めて、すぐれている
ため、きわめて低粘度のオイルでも十分封じ込めが可能
である。（ｉｉ）ヘッド１９、テープに最も近接した回
転スリーブ１４の上部（上部シリンダ蓋１５）は、オイ
ルパッキン１６の様な圧着型（接触型）シールによって
、完全に密封されるため、オイル封入後の漏洩防止は十
分である。

また、本装置の流体軸受の下端開口部４３は、ヘッド１
９、上部シリンダ１ ３から、ＤＤモータの回転子２６
，２７，２５等の部品を介して、十分な遠方にあるため
、たとえ、関口部４３からオイルが徴量漏洩したとして
も、ほとんど上部への汚染はない。そのため、ヘッド１
９、上部、下部シリンダ１３，３５等のテープ走行系の
各部品は、極めてクリーンな環境を維持することが出来
る。

本発明の実施例では、駆動部の低トルク化・環境温度に
対する負荷の変化を僅少にするために、低揮発性の低粘
度ェステル油（ｎ＝１＆ｓｔ，ａｔ３０℃）を用いたが
、長期使用後の潤滑油の漏洩はほとんど認められなかっ
た。上記‘１１〜‘３｝の効果によって、オイルの密封
性に磯れ、高精度、コンパクトなＶＴＲのシリングを実
現することが出来た。さて、スラスト軸受のフランジ４
２と上部シリンダ蓋１５との間で、スラスト流体軸受を
構成しているが、この附近は十分なスべ−スがあるため
、オイルパッキン１６を介して、蓋１５と回転スリーブ
１４をボルト１７で締結することが出来、オイルの密封
性の優れた構造とすることが出釆る。また、流体軸受に
オイルを注入する際も、中心固定軸２１、回転スリーブ
１４、上部シリンダ蓋１５の構成部品よりなる「一体も
の」として、取り扱いが出来るため、他部品へのオイル
の汚染もなく組立作業が簡便となる。

また、ヘッド１９は一定時間使用すれば摩耗するため交
換する必要がある。第２図の構造では、上部シリング１
３は回転スリーブ１４に対して分離可能に礎成されてい
る。

つまり、止メネジ１８をゆるめるだけで、上部シリンダ
１３は、矢印Ｂ（第２図）の方向に、ＶＴＲ装置に固定
された回転ヘッドアセンブリから、取りはずし出来る。
さて、上記ｍ〜３の効果に加うるに、本流体軸受構造に
よるシリンダは、加工、組立が簡易である。

例えば、従釆型玉軸受シリンダにおいては、回転部の機
械精度を出すために様々な困難があった。

第１図のシリンダ構造において、玉軸受５，６の２コの
間の同芯度を出すために、一方の玉軸受をハウジング１
２に装着後、他方の玉軸受の外輪とハウジング間に接着
剤を介して固着する等の方策をとっていた。また、回転
軸４に対して、回転部の垂直度、同芯度を出すために、
上部シリンダ１を装着するブッシュ７を、組立後、共加
工する等の方策をとっていたが、これらの方法は手間が
かかり、シリンダ量産時にける、ネックポイントの一つ
であった。

本発明を適用した流体軸受シリンダは、これらの難題を
解決することが出来た。中心固定軸２１と、回転スリー
ブ１４の内壁に形成される流体軸受の均一な油腰によっ
て、部品精度さえ確保させれば、本シリンダ構造は、中
心固定軸２１の軸芯に対して、自動的に同芯を保つ事が
出来る。本装置では、一対に流体軸受（回転スリーブ１
４と中心固定軸２１）で構成されるため、２コの分離し
た玉軸受を用いる時の様な芯出しのための手間がかから
ない。また、本シリンダ構造は、部品点数が少なくてす
み、例えば、第１図における、玉軸受構造の必需品とも
いうべき、スリーブ９，１０，１１等が不要である。〔
０〕 以上が本発明を適用したＶＴＲシリンダ機造の基
本的な特徴であるが、本発明をより効果的にするための
スパイラルグループ流体軸受の各種構成方法について述
べる。

第４図は、ピボット軸受２４の先端部を、回転時に、常
に上部シリンダ蓋１５に圧着させ、スラスト方向の位置
規制を行うことを目的とした場合の軸受構造の説明図で
ある。

図の矢印は、本方式を様々な方法で適用する場合の、流
体が受ける力を図示している。

例えば、‘１｝ ピボット吸着方式■の場合流体が矢印
４４の方向に力を受ける様に、スラスト面４川こスパイ
ラル溝を形成する。

スラスト面４１には、スパイラル溝は形成しなくてもよ
く、このとき、すきま４５は十分大きく、すきま４６は
十分小さくなる様に各寸法を決定する。

この方式を用いると、すきま４６に負圧が発生するため
、大気圧との圧力差により、上部シリンダ１３（上部シ
リンダ蓋１５）は、ピボツト軸受２４に吸着する。

この吸着力は、フランジ４２の外径が大きい程大きい。
‘２１ ピボツト吸着方式脚の場合 この場合は、流体が矢印４７及び４８の方向に力を受け
る様に、スラスト面４０，４１にスパイラル溝を形成す
る。

このとき、すきま４５は極力小さく、すきま４６は極力
大きくなる様に軸受各寸法を決定すると、スラスト面４
１には、スラスト面４０よりも大きな圧力が発生し、そ
の結果上部シリンダは下方向に（つまりピボット軸受２
４と、上部シリンダ蓋１５とが互に圧着される様に）、
力が働く。

上記凶，【Ｂ｝のいずれの場合でも、ピボット軸受２２
によるスラスト支持が出来る。

なお、スラスト面４１に、スパイラルの溝ではなく、例
えば、円周方向でステップ状に、すきまが変化するステ
ップ軸受を設けてもよい。

上記ｍ，‘２｝の方法を用いるならば、上部シリンダ１
３の高さは（即、ヘッド１９の高さ）を、ピボット軸受
２４先端部の高さから、機械的に決定する事が出釆る。

そのため、本装置の組立時のヘッド高さ（テープとの軸
方向相対位置）の調整が、流体軸受の油膜厚さを考慮し
なくてよいため、簡易である。また、スラスト軸受４２
の上下のすきまに正圧を発生させて、ピボツト軸受２４
を非接触の状態で支持して上下の圧力をバランスさせて
軸の２方向（上下方向）を支持する方法と比べて、上下
のすきま４５，４６、スラスト軸受の厚みの加工精度は
、さ程要求されない。

上記｛１１，｛２’の方法は、ピボット軸受２４の先端
部が唯一の機械的接触部分となるが、点接触であるため
に、回転精度は格段に綾れている。

本スラスト軸受構造は、回転部の下方向に加わる外力に
対しては、ピボット軸受２４によって、また、回転部の
上方向に加わる外力に対しては、流体軸受によって、２
方向を支持する軸受である。

加うるに、ピボット吸着方式風，‘Ｂ｝を用いた場合の
特長は、本葬直を倒置・水平状態にしても、ヘッド１９
の麹方向位置に変化をきたさない。例えば、フランジ部
４２の上下のすきまに正庄を発生させて、回転部を平衡
させる方法の場合、回転部の自重と下部のすきま４５に
発生すする正圧力、及び上部のすきま４６に発生する正
圧力で、力の平衡関係が成立して、回転部（及びヘッド
１９高さ）の鼠方向位置が決まることになる。

しかし、装置を例えば倒置状態にした場合は、回転部の
荷重の方向が変わらないために、油膜で支えられる平衡
位置が変化してしまう。ところが、ピボット吸着方式帆
，脚を用いるならばピボット面への吸着力（上部シリン
ダ蓋１５からの垂直抗力）を、回転部の荷重以上になる
様にスラスト軸受を設ける事により、ピボツト軸受面は
、装置の姿勢を問わずに、常に上部シリンダ蓋１５に吸
着した状態を保つ事が出来、１軸方向の剛性に優れてい
る。

その結果、ヘッド１９の絶対高さは変わらない。

ピボット軸受２４の吸着力は、スラスト軸受部４２のつ
ば径が大きい程、大きいが、本発明からなるシリンダ構
造では、元釆、無効なスペースである上部シリング１３
の上面部の部分を有効に利用した十分つば蓬の大きなス
ラスト軸受構造にする事が出来、装置のコンパクト性を
損なわない。ヘッド１９の高さの精度を、数山以下にす
る必要のあるＶＴＲシリンダを、装置の姿勢が常に変化
するポータブル型ＶＴＲに適用する場合、本方法は効果
的である。

実施例では、ピボット吸着方式凶の場合、溝深さスラス
トすきまを共に２５山として、スラスト径を１５脚でと
することにより、適切な吸着力（Ｆ＝４０Ｍ）が得られ
、倒置状態でも装置を十分に使用する事が出釆た。

なお、実施例でもちいた支持部であるピポット軸受２４
は、その先端部が球で形成されているが、これは接触部
を点接触とすることにより、低トルク化するためである
。

その他、支持部には、例えば円錐部と断面Ｖ溝、径小の
円形部と平面との組み合わせ等から構成することが出釆
る。

さて、本発明の実施例においては、フランジ４２を、中
心固定軸２１の上端部に形成しており、上部シリンダ１
３の内壁に位置する個所を有効に利用したムダのない機
成とする事に成功している。

上記フランジ４２によるスラスト軸受は、前述した効果
に加うるに次の様な効用を有する。

（ｉ）歳差違動の防止。（『）ヘッド１９交換の際の上
部シリンダ１３の取りはずし作業、及び装置組み立て作
業等の静止時における軸方向ストッパーとしての機能。

さて、回転部に不平衡量がある場合、歳差運動を発生さ
せる要因となるが、例えばピボツト吸着方式を用いた場
合、中心固定軸２１の先端に形成されたピボット軸受２
４の先端部が、歳差違動の支点となる。本装置の特徴は
、この歳差違動によるヘッド１９の変動を僅少に出来る
という点があり、その理由の一つに、支点の位置がある
。

中心固定軸２１にＺ軸をとり、支点を原点として、Ｚ軸
に垂直な平面上にｘ軸・ｙ軸を想定すれば、ｘ軸・ｙ軸
まわりのモーメントを、本装置では極めて小さく出来る
。

上記×軸・ｙ軸まわりのモーメントが小さい程、歳差違
動による振れまわり角度は４・さくなる。

歳差違動と支点の位置の関係を直感的に把握しょぅと思
うならば、重０の高いコマと低くし・コマの運動を比較
すればよく、本装置の構造は、安定な重心の低いコマに
相当する。本装置では、回転の支点を上部シリンダ１３
の内部に設けることが出来、加うるに、支点近傍に設け
られたフランジ４２によるスラスト軸受は回転部の鞠芯
の懐斜を補正する作用があるために、歳差違動を効果的
に防止してヘッド１９の変動を僅少にすることが出来る
。

また、フランジ４２は、シリンダ組立、上部シリンダ１
３交換時の回転部と回定部（中心固定軸２１）の間のス
トッパーの機能を有する。第５図に参考にスラスト・ス
パイラルグルーフ平面軸受を示す。

平面４９には、グループ５０とりッジ５１が交互に等分
されて形成されている。

上記、スラスト軸受が矢印Ｄの方向に回転すればスラス
ト平面４９上の潤滑流体は、矢印Ｅの方向に流動する力
を受ける。

逆に、スラスト軸受がＣの方向に回転するならば潤滑流
体はＦの方向に力を受ける。

もし、スラスト平面軸受が静止しており、平面４９と相
向かい合う面が回転するならば、回転方向に対する流体
の受ける力は、全く逆となる。

ラジアル・スパイラルグルーブ軸受に関してもやはり同
様である。スパイラルグループの、リツジ及びグループ
の曲線は対数ら線等で記述されるが、流体軸受のポンビ
ング作用とくさび作用の効果は、勿論他の曲線あるいは
直線を用いても可能である。

流体軸受に用いられる、この種のグループは、流体潤滑
をより効果的にするためのものであり、非真円軸受の一
種として用いられる。

ちなみに、非真円軸受とは、相対摺動面のすきまが円周
方向で変化する様な流体軸受を示し、その他多円弧軸受
等もその一種である。以上、本発明の効果を要約すれば
、 ‘１｝ コンパクトである。

中心軸を固定し、パイプ状に成された回転スリーブがシ
リンダと共に回転するという流体軸受構造を効果的に構
成することにより、シリンダ構造は極めてコンパクトに
なった。

とくに、従来のシリンダの玉軸受２個分のスペースは全
く不要となり、超薄型のＶＴＲ装置の製作が可能となっ
た。

‘２１ 高精度回転である。

低粘度オイルを漏洩なく密封し、流体潤滑軸受の特長を
本シリング構造は、十分に生かすことが出釆た。

ラジアルスラスト、回転精度共に、きわだつた高精度な
性能を有し、玉軸受を用いていた従来構造のＶＴＲシリ
ング構造が、かかえていた精度上の様々な問題は一挙に
解決された。ＶＴＲ装置全体としての性能が向上するこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の玉軸受シリンダの正面断面図、第２図は
本発明による流体軸受シリンダの断面図、第３図は第２
図の流体軸受スベーサの部分拡大図、第４図はピボット
軸受の説明図、第５図はスラスト・スパイラルグルーブ
平面軸受を示し、ａはその平面図、ｂは側面図である。 １３・・・・・・回転シリンダ、１５・・・・・・蓋、
１９・・・・・・ヘッド、２１……固定軸、３５……固
定シリンダ、４２フランジ。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一端を固定された中心固定軸と、この中心固定軸を
   中心とする円筒面を有する固定シリンダと、この固定シ
   リンダの端面に隣接して位置するとともに、同固定シリ
   ンダと同一径の円筒面を有し、上記中心固定軸を中心に
   回転する回転シリンダと、この回転シリンダを駆動する
   手段と、上記回転シリンダに固着するとともに、上記回
   転シリンダならびに固定シリンダの円筒面に接触して相
   対的に摺動するテープに近接して位置させたヘツドとを
   有する磁気記録再生装置の回転ヘツドアセンブリにおい
   て、前記中心固定軸は、前記固定シリンダに保持され、
   前記回転シリンダは前記中心固定軸を軸芯として前記中
   心固定軸に回転スリーブを介して回転可能に係合され、
   前記回転スリーブが前記中心固定軸に係合され、かつ上
   下に開口部を有し、回転シリンダに近い方の開口部は密
   封され、下方の開口部は開口し、駆動されるべく前記回
   転駆動手段に結合され、潤滑油が前記中心固定軸と前記
   回転シリンダの間に流体潤滑手段を与えるべく回転スリ
   ーブと前記中心固定軸の間に流出しない様に注入されて
   おり、前記流体潤滑手段はテープテンシヨン荷重を支え
   る非真円のラジアル軸受と、回転部分の自重を受け、前
   記中心固定軸にフランジを設けて構成され溝付スラスト
   軸受から構成され、かつ、前記中心固定軸の開方側先端
   は前記回転シリンダの中に位置していることを特徴とす
   る磁気記録再生装置の回転ヘツドアセンブリ。 ２ 回転スリーブの上下に開口部を設け、上方の開口部
   にオイル封じ込めの蓋を装着した状態で、回転シリンダ
   を取りはずし自在にとりつけたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の磁気記録再生装置の回転ヘツド
   アセンブリ。 ３ 回転駆動する手段に、ダイレクトドライブモータを
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   磁気記録再生装置の回転ヘツドアセンブリ。 ４ 中心固定軸に、スラスト方向を支持する軸受として
   のフランジを設け、中心固定軸の開放端側における前記
   フランジ面に接する潤滑流体が、回転部の回転によつて
   遠心方向に圧送する力を受けるように、前記フランジ面
   、あるいはその面と相対する回転部の面の少なくとも一
   方に浅い溝パターンを形成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の磁気記録再生装置の回転ヘツド
   アセンブリ。 ５ 中心固定軸に、スラスト方向を支持する軸受として
   のフランジを設け、中心固定軸の固定端のフランジ面、
   あるいはその面と相対する回転部の少なくとも一方に、
   相対すきまが円周方向に変化する浅い溝パターンを形成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の磁
   気記録再生装置の回転ヘツドアセンブリ。