NL9301346A - Aandrijfas voor een magnetisch opneem-weergeefapparaat. - Google Patents

Description

Aandrijfas voor een magnetisch opneem-weergeefapparaat.UITVINDINGSGEBIED

De uitvinding heeft betrekking op een aandrijfas, diewordt aangebracht in een magnetisch opneem-weergeefapparaatzoals een bandrecorder en een videorecorder, en welke zorgtvoor laagvermogensverbruik voor het magnetisch opneem-weergeefapparaat .

ACHTERGROND VAN DE UITVINDING

In een magnetisch opneem-weergeefapparaat wordt dekracht, nodig voor het aandrijven van een magneetband,gegenereerd door het drukken van de magneetband tegen eenaandrijfas, die gemaakt is van roestvrij staal metsuperieure gladheid, door gebruik van een klemrol, gemaaktvan tot een cilinder gevormd rubber. Indien bij dezeuitvoering de drukkracht van de klemrol wordt verminderd,teneinde het vermogensverbruik van het magnetische opneem-weergeefapparaat tot een minimum terug te brengen, vertoontde magneetband de neiging tot ongewenste slip op deaandrijfas, waardoor het moeilijk gemaakt wordt om een goedegeluidskwaliteit te verkrijgen. Om dit nadeel op te heffen,zijn in de techniek verschillende oppervlaktebehandelingentoegepast op de aandrijfas, teneinde het oppervlak ervan ruwte maken en de wrijvingscoëfficiënt tussen de aandrijfas ende magneetband of de klemrol te verhogen.

Deze oppervlaktebehandelingen omvatten een methode voorhet maken van het oppervlak van de aandrijfas bewust ruwdoor middel van nat etsen, hetgeen wordt geopenbaard in deJapanse ter inzage gelegde patentpublikatie No. 63-161196 ende Japanse ter inzage gelegde patentpublikatie No.

58-147564, en een methode voor het behandelen van hetoppervlak van de aandrijfas zodanig, dat daar een ruwpatroon aan gegeven wordt door plastische vervorming doorgebruik van de zandstraalmethode, hetgeen beschreven is inde Japanse ter inzage gelegde patentpublikatie No.

61-199536. in elk van deze gevallen is het doel van debehandelingen om de wrijvingscoëfficiënt tussen deaandrijfas en de magneetband te verhogen door een ruw oppervlak te geven aan de aandrijfas. De aandrijfas met 21jnruwe oppervlak, dat verkregen is door deze behandelingen,bezit 2onder enige twijfel een verbeterde magneetband-aandrijfkracht, terwijl tevens een verminderd vermogen¬verbruik van het magnetische opneem-weergeefapparaat wordtverkregen. De aanvankelijke eigenschappen (wrijvings-coëfficiënt) blijven evenwel niet gedurende lange tijdbehouden wegens slijtage van het oppervlak van deaandrijfas, resulterende in een lage aandrijfkracht.

Om dit probleem tegen te gaan is een andere oppervlakte¬behandeling voorgesteld in "Development of High-Driving-Force Capstan by the use of Diamond Like Carbon", eenresearch report in de voordrachtsbijeenkomst van de"Precision Engineering Society" bij de herdenking van de50ste verjaardag van de oprichting van de Kansai Branch.

Meer in het bijzonder is deze oppervlaktebehandeling eenmethode, waarbij, na het toepassen van de bovengenoemde ruw-oppervlakbehandeling bij een aandrijfas, het oppervlak, nate zijn onderworpen aan de behandeling, wordt bekleed metDLC (diamond-like carbon), teneindede aanvankelijkeeigenschappen (wrijvingscoëfficiënt) te behouden.

Volgens onderzoekingen, uitgevoerd door de uitvindersvan de onderhavige uitvinding bleek evenwel, dat dewrijvingscoëfficiënt tussen de aandrijfas, bekleed met DLC,en de magneetband gelijk of iets kleiner is dan dewrijvingscoëfficiënt zonder de bekleding. Aangezien de DLCbekleding de wrijvingscoëfficiënt niet zozeer verhoogd, ishet derhalve moeilijk om het vermogensverbruik vanmagnetisch opneem-weergeefapparaten tot een grote mate tereduceren.

Een ander probleem is, dat, aangezien de DLC bekledingnormaal uitgevoerd wordt door middel van plasma-chemischedampafzetting (PCVD), de instelcondities voor het procesmoeilijk zijn en dit heeft hoge kosten van aandrijfassen totgevolg.

SAMENVATTING VAN DE UITVINDING

Het doel van de onderhavige uitvinding is hetverschaffen van een aandrijfas, waarbij dewrijvingscoëfficiënt ten opzichte van de magneetband in grote mate is verbeterd en gedurende een lange tijdsperiodebehouden blijft, het vermogensverbruik van magnetischeopneem-weergeefapparaten voldoende is gereduceerd, en eenreductie in kosten van het produkt is verkregen.

Teneinde het bovengenoemde doel te bereiken, is deaandrijfas van de onderhavige uitvinding voorzien van eenruwe oppervlaktelaag en een harde laag, die worden gevormdop het basismateriaal van de aandrijfas in deze volgorde, endie gelegen zijn op ten minste één oppervlak van contact metde magneetband, en de harde laag is gemaakt van een nitrideof carbide van een hard metaal of een niet metallischelement.

Met een dergelijke uitvoering is, aangezien demagneetband wordt gedrukt tegen de harde laag, die gevormdis over het patroon van de ruwe oppervlaktelaag, dewrijvingscoëfficiënt tussen de aandrijfas en de magneetbandin grote mate verbeterd, en blijft behouden gedurende eenlange tijdsperiode. Wanneer deze aandrijfas wordt toegepastin een magnetisch opneem-weergeefapparaat, is zodoende hetvermogensverbruik daarvan tot in hoge mate gereduceerd.

Verder wordt de harde laag, gemaakt van een nitride ofcarbide, gevormd door een dampafzettingsmethode, waarbij deinstelcondities gemakkelijk kunnen worden gegeven; ditvoorkomt derhalve toename in kosten, geassocieerd metinstelcondities, resulterende in een goedkope produktie vanaandrijfassen.

Voor een beter begrip van de aard en de voordelen van deuitvinding zij verwezen naar de thans volgendegedetailleerde beschrijving, genomen in samenhang met debijgevoegde tekeningen.

KORTE BESCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

De fig. 1 t/m 5 tonen één uitvoeringsvorm van deuitvinding.

Fig. 1 is een schematisch aanzicht, waarin de omgevinggetoond is van een aandrijfas, geïnstalleerd in eenmagnetisch opneem-weergeefapparaat,

Fig. 2 is een vertikaal aanzicht in doorsnee, waarin eenhoofdgedeelte van de aandrijfas getoond is,

Fig. 3 is een grafiek, waarin de betrekking getoond is tussen de relatieve wrijvingscoëfficiënt en de ruwheid vaneen ruwe oppervlaktelaag,

Fig. 4 is een grafiek, waarin de wrijvingscoëfficiëntvan de aandrijfas getoond is ten opzichte van eenmagneetband bij variërende condities van de behandeling,

Fig. 5 is een grafiek, waarin de relatie getoond istussen de relatieve wrijvingscoëfficiënt en de dikte van eenharde laag.

BESCFTRT.TVTNG VAN DF. tJTTVOERINGEN

Met verwijzing naar de fig. 1 t/m 5 zal in de volgendebeschrijving één uitvoeringsvorm van de onderhavigeuitvinding worden besproken.

Fig. 1 is een schematisch aanzicht, dat de omgevingtoont van een aandrijfas, die geïnstalleerd is in eenbandrecorder. Met verwijzingscijfer 1 is de aandrijfasaangegeven, waarop een ruw-oppervlakbehandeling volgens deuitvinding is toegepast; verwijzingscijfer 2 is eenmagneetband, en verwijzingscijfer 3 is een klemrol. Demagneetband 2 wordt opgenomen in de richting, aangegevendoor een pijl in fig. 1 door een spoel, niet getoond. Zoalsin de techniek bekend, wordt de aandrijfkracht van demagneetband 2 verkregen door de magneetband 2 aan te drukkentegen de aandrijfas 1 door toepassing van de klemrol 3 endaardoor het draaimoment van de aandrijfas over te dragenaan de magneetband 2. Zodoende is de aandrijfkracht van demagneetband 2 afhankelijk van de wrijvingscoëfficiënt tussende aandrijfas 1 en de magneetband 2. Voor wat betreft derelatie tussen de wrijvingscoëfficiënt en de aandrijfkrachtgeldt, dat de aandrijfkracht wordt verbeterd naarmate dewrijvingscoëfficiënt toeneemt. Voor het verkrijgen vandezelfde aandrijfkracht is derhalve naarmate dewrijvingscoëfficiënt groter is, een kleinere drukkrachttussen de klemrol 3 en de aandrijfas 1 nodig.

Fig. 2 is een vertikaal aanzicht in doorsnee, waarin hethoofdgedeelte getoond is van de aandrijfas 1 volgens deuitvinding. Het verwijzingscijfer 4 geeft een ruw-oppervlaklaag aan, gevormd op het oppervlak van deaandrijfas 1, en verwijzingscijfer 5 is een harde laag, dieaangebracht is over de ruw-oppervlaklaag 4. De ruw- oppervlaklaag 4 en de harde laag 5 zijn gevormd over tenminste al het oppervlak van de aandrijfas l, dat contactmaakt met de magneetband 2.

Fig. 3 toont de resultaten van metingen van relatievevariatie (aangenomen, dat een onbewerkte aandrijfas 1 dewaarde 1,0 heeft) tussen de ruwheid van de ruw-oppervlaklaag4 (bij uitsluiting van de harde laag 5) en de wrijvings-coëfficiënt. Wanneer de ruwheid Rmax niet meer is dan 0,3μιη, vertoont de wrijvingscoëfficiënt vrijwel dezelfde waardeals die van een onbewerkte aandrijfas, hetgeen aangeeft, dater geen effekt van de ruw-oppervlaklaag 4 wordtaangetroffen. Wanneer daarentegen Rmax niet kleiner is dan 1.0 μπι neemt de zogenaamde hoge en lage jank (toonhoogte-variaties) toe en de magneetband 2 kan beschadigd raken?dit geval is derhalve niet geschikt voor praktischetoepassing. Voor wat betreft de ruw-oppervlaklaag 4 is hetgewenst om Rmax in te stellen in het traject van 0,3 μπι tot 1.0 μιη.

Vormmethoden van de ruw-oppervlaklaag 4 houden in eenmethode voor het geven van een peeroppervlakpatroon aan hetoppervlak door toepassing van nat etsen of plastischedeformatie, alsook een methode voor het geforceerd ruwmakenvan het oppervlak tijdens het slijpen van het oppervlak. Deharde laag 5 is gemaakt van een nitride of carbide van hard-metaal, zoals titaannitride, tantaalnitride oftitaancarbide, alsook een nitride of carbide van een niet-metallisch element, zoals siliciumnitride, boornitride, ofsiliciumcarbide. Het harde metaal omvat verder chroom,nikkel en andere metalen, in toevoeging aan hetbovenvermelde titaan en tantaal. Verder heeft een harde laag5, gemaakt van titaannitride, een zekere voorkeur.

Fig. 4 toont de wrijvingscoëfficiënt van de aandrijfas1 ten opzichte van de magneetband 2 onder verschillendebehandelingsstadia van de aandrijfas 1. Debehandelingsstadia van de aandrijfas 1 zijn geklassificeerdals: een onbehandeld stadium met een glad oppervlak? eenstadium, waarbij slechts de ruw-oppervlaklaag 4 gevormd is;een stadium, waarbij de harde laag 5 van titaannitride isgevormd op de ruw-oppervlaklaag 4? en een stadium, waarin de harde laag 5 van DLC is gevormd op de ruw-oppervlaklaag 4.Voor wat betreft de meetcondities, de ruwheid van de ruw-oppervlak 4, Rmax, was ingesteld op 1,0 μιιι, en de dikte vande harde laag 5 was ingesteld op 5 μια. Volgens demeetresultaten, getoond in fig. 4, is gevonden, dat dewrijvingscoëfficiënt van de aandrijfas l van de uitvindingten opzichte van de magneetband 2 in grote mate isverbeterd. Verder kunnen ook in het geval, waarin.de anderenitriden of carbiden werden toegepast, vrijwel dezelfdeeffekten worden verkregen als in het geval, waarin titaan-nitride gebruikt werd.

Fig. 5 toont de meetresultaten van relatieve variatiestussen de dikte van de harde laag 5 en de wrijvings¬coëfficiënt in het geval, waarin de wrijvingscoëfficiëntwas ingesteld op 1,0, wanneer de dikte van de harde laag 5een waarde had van 5 μια. Zoals te zien is uit fig. 5, begintde wrijvingscoëfficiënt met omlaag te gaan bij het punt,waar de dikte van de harde laag 5 groter wordt dan 10 μια. Dereden hiervan is, dat het effekt van de ruw-oppervlaklaag 4is verminderd als gevolg van de te grote dikte van de hardelaag 5. Daarentegen wordt in het geval, dat de harde laag 5een dikte heeft van minder dan 0,1 μια, het effekt van slijt¬en afslijpbestendigheid van de harde laag 5 niet langerverkregen; deze omstandigheden zijn derhalve ongeschikt omte gebruiken in de aandrijfas 1. Daarom wordt de dikte vande laag 5 bij voorkeur ingesteld in het traject van 0,1 μιαtot 10 μια. Als vormmethode voor de harde laag 5 kunnendampafzettings-methoden zoals fysische dampafzetting PVD(Physical Vapor Deposition) en chemische dampafzetting CVD(Chemical Vapor Deposition) worden gebruikt. Bij dezevormmethoden is het, aangezien instelcondities voordampafzetting gemakkelijk te verschaffen zijn, mogelijk omde harde laag 5 te vormen bij lage kosten.

Bij de onderhavige uitvoering werd de toelichtinggegeven voor een aandrijfas 1, die was aangebracht in eenbandrecorder; het zal evenwel duidelijk zijn, dat deuitvinding ook kan worden toegepast op een aandrijfas 1, dieis aangebracht in andere magnetische opneem-weergeef-apparaten zoals videorecorders.

Zoals boven beschreven wordt de aandrijfas 1 van deuitvinding voorzien van de ruw-oppervlaklaag 4 en de hardelaag 5, die worden gevormd op het basismateriaal van deaandrijfas 1 in deze volgorde, en welke gelegen zijn op tenminste een oppervlak van contact met de magneetband 2, en deharde laag 5 is gemaakt van een nitride of carbide, dat eenhard-metaal of niet-metallisch element bevat.

Met deze uitvoering is, aangezien de magneetband 2 wordtaangedrukt op de harde laag 5, die gevormd is over hetpatroon van de ruw-oppervlaklaag 4, de wrijvingscoëfficiënttussen de aandrijfas 1 en de magneetband 2 in sterke mateverbeterd, en blijft behouden gedurende een langetijdsperiode. Wanneer derhalve deze aandrijfas wordtgebruikt in een magnetisch opneem-weergeefapparaat, wordthet vermogensverbruik daarvan in grote mate gereduceerd. Deharde laag 5, gemaakt van een nitride of carbide, is verdergevormd door middel van een dampafzéttingsmethode, waarbijinstelcondities gemakkelijk kunnen worden verkregen?derhalve voorkomt dit een kostentoename, geassocieerd metinstelcondities, met als gevolg een goedkope vervaardigingvan aandrijfassen.

Nadat de uitvinding aldus is beschreven, zal hetduidelijk zijn, dat deze op vele wijzen kan wordengevarieerd. Dergelijke variaties dienen niet te wordenopgevat als te vallen buiten het kader en debeschermingsomvang van de uitvinding, en al dergelijkemodificaties, die vanzelfsprekend zijn voor de vakman, zijnbedoeld om te zijn omvat binnen de definitieomvang van deconclusies.

Claims (7)

1. Aandrijfas voor het aandrijven van een magneetband,gekenmerkt door: een ruw-oppervlaklaag en een harde laag, in dezevolgorde gevormd op het basismateriaal van de aandrijfas, endie gelegen zijn op ten minste een oppervlak van contact metde magneetband, waarbij de harde laag gemaakt is van eennitride of carbide van hard metaal.

2. Aandrijfas voor het aandrijven van een magneetband,gekenmerkt door: een ruw-oppervlaklaag en een harde laag, in dezevolgorde gevormd op het basismateriaal van de aandrijfas, endie gelegen zijn op ten minste een oppervlak van contact metde magneetband, waarbij de harde laag gemaakt is van eennitride of carbide van een niet-metallisch element.

3. Aandrijfas volgens conclusie l of 2,met hetkenmerk, dat de ruwheid van de ruw-oppervlaklaag, Rmax, is ingesteld in het traject van 0,3 μηι tot 1,0 μπι.

4. Aandrijfas volgens conclusie l of 2,met hetkenmerk, dat de dikte van de harde laag is ingesteldin het traject van 0,1 μιη tot 10 μιη.

5. Aandrijfas volgens conclusie l,met het ken¬merk, dat het harde metaal gekozen is uit de groep vantitaan, tantaal, chroom, en nikkel.

6. Aandrijfas volgens conclusie 2,met het ken¬merk, dat het niet-metallische element silicium of booris.

7. Aandrijfas volgens conclusie 1 en 3,met hetkenmerk, dat de harde laag is gemaakt van titaan-nitride.