JPH0361261B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、一般にテープ移送装置に関し、特
に予め定めれた速度比の範囲内で巻き取りと供給
リールの相対的回転速度を制御し、該速度比をテ
ープ張力に応答したサーボ制御装置によつて選択
するようにしたテープ張力装置に関する。

一般に知られているウエブすなわちテープ移送
装置において、録音と再生ヘツドでのテープ張力
の制御の精密さを改善する必要がある。テープの
速度と張力をより正確に制御するために、サーボ
制御モータが各テープリールを駆動するために使
用されており、その際、第３のモータが、テープ
を駆動するためのキヤプスタン装置に使用され
る。このような３モータ装置は、よく機能する
が、この装置は電気エネルギー利用に関して非常
に非能率的である。実際、全電気入力エネルギー
の90％が熱として浪費される。そのような非能率
さに加えて、モータ駆動される装置が複雑で、高
価で、重く、そしてある用途において熱的問題も
もたらす。

キヤプスタンによる駆動装置には、供給リール
と巻取リールの間の差動運動のためにネゲータス
プリング（negator springs）が使われている。
ネゲータスプリング張力装置の良い例は、1979年
３月30日に発効された米国特許第4145016号に述
べられている。これについて譲受人に譲渡されて
いる。ネゲータスプリング搬送は、高密度録音に
必要とされる正確な制御を達成するのを助けるた
めに有用であるが、そのような装置は、重く、し
かも、テープ張力は、複雑なかつ高価な磁気制動
装置あるいはそれに等価な装置によつて等しくさ
れければならない。

上記の問題は、特に信頼性と重量が重要な問題
とされるような航空宇宙技術の分野において重大
である。さらに、そのような高度な要求をする分
野では、かなりのデータを集積できるような相対
的に大きなテープ幅に使用可能な大きな直径のテ
ープリールを必要としているが、小電力しか使用
できない。

従つて、本発明の目的は、キヤプスタンテープ
駆動構成と巻取リールの間のテープすなわちウエ
ブの張力を正確に制御する装置を提供することに
ある。

本発明の他の目的は、従来のリール駆動構成よ
りも充分に少ない電力消費量で動作するテープ制
御装置を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、軽量で、２インチ
（５cm）までの幅のテープを12000フイート（3660
ｍ）まで巻ける大きなリールを扱うことができ、
そのようなリールが容易に交換できる装置を提供
することにある。

本発明のさらに他の目的は、テープの張力がテ
ープの速度によらず、そして入力電力がリールハ
ブに制御装置を必要とするのを除去することによ
り、総入力電力を減少したテープ張力制御装置を
提供することにある。

上記したまた他の目的は、テープ搬送装置のた
めの張力制御装置を提供している本発明によつて
達成される。テープを巻き付けられた第１のリー
ルは、テープをテープ駆動機構に供給する。テー
プ駆動機構によつて第１のリールからテープが引
き出されると、第１のリールは回転し、テープ駆
動機構により繰り出されたテープは巻取リール上
に集められる。各テープリールは機械的にそれぞ
れのシヤフトに結合されており、その結果シヤフ
トはそれぞれのテープリールと同期して回転す
る。好ましい駆動において、テープ駆動機構と巻
取リールの間のテープの張力は張力センサによつ
て監視され、そのセンサは予め設定されたテープ
張力からの偏差に応じたテープ張力信号を発生す
る。両リールのシヤフトは、結合比可変装置によ
つて互に結合されており、それによつて一方のシ
ヤフトの回転は他方に結合される。両シヤフトは
それぞれ相対的速度で回転する。その速度は各リ
ールに巻き付けられたテープの半径に対応した関
係にある。このようにして、上記シヤフトの速度
は予め設定された速度比の範囲内で選択すること
ができ、この速度比はテープがそれらリールの間
を移動していく間連続的に変化する。適当な瞬間
の速度比はテープ駆動機構と巻取リールの間のテ
ープの張力に応答するサーボ機構によつて選択さ
れる。

本発明の一実施例において、テープ駆動機構と
巻取リールの間のテープの張力は、テープの張力
に応じて移動されるサーボアームによつて監視さ
れる。サーボアームの張力応答変位をそれに対応
した電気信号に変換するための回路が設けられ
る。

各シヤフトは直径可変プーリーを有し、各プー
リーは一対の半プーリー（pulley halves）で形
成されている。各シヤフト上の第１と第２の半プ
ーリーは同軸上に配置されており、同軸上で都合
よく調整できる距離だけ離されている。各シヤフ
トに設けられた半プーリーに同時に接触する第１
と第２の摩擦面を有する型の駆動ベルトが、結合
部材として用いられる。半プーリーの間の同軸上
の間隔を変化させると、各プーリーの実効半径が
対応して変化することになる。好ましい実施例に
おいて、上記プーリーはそれら各プーリーが他方
のプーリーと逆に動作するように構成される。こ
のように、一方のプーリーの半プーリーが離れ、
その結果駆動ベルトがもつと短い半径に位置され
ると、他方のプーリーの半プーリーは、該ベルト
を該プーリーのもつと大きい半径に位置されるよ
うに互い接近する。半プーリーの間の間隔はテー
プ張力センサによつて発生される信号に応答する
サーボ機構によつて制御される。

本発明は添付された図面と共に次の詳細な説明
を読むことによつて容易に理解される。すなわ
ち、第１図は本発明によるテープ張力装置の断面
側面図で第２図は本発明の特別な実施例における
テープカートリツジモジユールとそれに結合され
る電子モジユールを示している。第３図は第２図
に示されたテープカートリツジの上方側からみた
内部平面図である。

第１図は本発明に係るウエブ搬送装置の一実施
例を断面図により示している。図に示されるよう
に、供給リール１１と巻取リール１２が同軸に積
重ねられている。リール１１と１２はそれぞれハ
ブ部１３と１４を有し、ハブ部１３と１４はそれ
ぞれシヤフト１６と１７に結合されている。

図に示されるように、シヤフト１６は円柱に構
成されており、スプライン部２０を有している。
一対の半プーリー２１と２２が、リール１１がキ
ヤプスタンテープ駆動機構（この図に示されてい
ない）によるテープの引き出しに応答して回転さ
れるとき、シヤフト１６といつしよに回転できる
ようシヤフト１６のスプライン部２０に取り付け
られている。

シヤフト１７は、リール１２と結合されている
が、同軸の中央孔３０を有し、その中にシヤフト
１６が貫通して配置される。ギヤ３１が、リール
１２と一緒に回転できるように、シヤフト１７に
同軸に取付けられている。ギヤ３１は、シヤフト
３３に同心的に結合された他のギヤ３２と噛み合
わされている。ギヤ３１と３２はヘリカル型
（helical type）で良く、本実施例では、−１：１
のギヤ比を有する。したがつて、シヤフト３３は
巻取リール１２と同じ回転速度で回転するが、回
転方向が反対である。

シヤフト３３はサーボモータ４０のハウジング
に機械的に結合されている。サーボモータ４０は
ねじ山が付けられた電気子シヤフト４２を有し、
該シヤフトはスリツプリング４３と４４に電気信
号を印加することによつてサーボモータ４０のハ
ウジングに関して回転し、該スリツプリング４３
と４４はそれぞれ電気的接触子４６と４７との間
で電気的伝達を行なう。

ねじ山の付けられた電気子シヤフト４２は、同
軸に配置された一対の半プーリー５１と５２を有
する。半プーリー５１と５２は止めびん５３によ
つてサーボモータ４０のハウジングと一緒に強制
的に回転させられる。該止めびん５３は、半プー
リー５１と５２がねじ山が付けられた電気子シヤ
フト４２の長さ方向に互に関連して動くことを許
しているが、サーボモータハウジング、したがつ
てテープリール１２と同期して動くように半プー
リーをロツクしている。接触子４６と４７に印加
される電気信号（この性質と発生は以下に述べら
れるが）によりねじ山が付けられた電気子シヤフ
ト４２が回転し、それに対応して半プーリー５１
と５２の間の距離が変化する。

ねじ山の付けられた電気子シヤフト４２上の半
プーリーは、固定長のベルト５５によつてシヤフ
ト１６上の半プーリーと結合される。ベルト５５
は、それぞれ一対の半プーリーの間で、可変伝達
比に従つて回転運動を伝達する。電気的接触子４
６と４７に適切な信号を印加すると、シヤフト４
２は、図示するように、半プーリー５１と５２を
同軸上で離すような方向に回転する。半プーリー
５１と５２が離れるとベルト５５はねじ山の付け
られたシヤフト４２の半径方向において内側の方
向に動き、その結果として、半プーリー５１と５
２の直径を減少させる。スプリング２３が、半プ
ーリー２１と２２を軸方向で互の方向に押しつけ
ており、半プーリー５１と５２に沿つてベルトが
内側に動いたことによるベルト５５のたるみをプ
ーリー２１と２２によつて消去させる。したがつ
て、半プーリー５１と５２の有効直径が減少する
とき、半プーリー２１と２２の有効直径が増加す
る。

もし接触子４６と４７に印加される電気信号の
極性が反転したら、ねじ山の付けられた電機子シ
ヤフト４２は、半プーリー５１と５２が軸方向で
互にもつと近づくように、反対方向に回転する。
これにより、ベルト５５をねじ山の付けられた電
気子シヤフト４２から半径方向に外側に動かし、
そのためねじ山の付けられた電機子シヤフト４２
の回転軸に関して半プーリー５１と５２の有効直
径を増加させる。半プーリー５１と５２が互いに
近づくことによつて、ベルト５５が半プーリー５
１と５２に沿つて外側に付勢されると、該ベルト
は半プーリー２１と２２上を半径方向に対して内
側に動かされ、該半プーリー２１と２２はシヤフ
ト１６の長さ方向の軸に関してもつと短い半径に
配置される。

従つて、半プーリー５１と５２の直径と半プー
リー２１と２２の直径の間の有効直径比は、予め
定められた本発明にねじ山の付けられた電機子シ
ヤフト４２を回転しそれによつて半プーリー５１
と５２の間の距離を調整するように接触子４６と
４７に適当な電気信号を印加することによつて調
整されることが明らかである。よつて、本発明の
この実施例において、プーリー直径の比は半プー
リー５１と５２の間の距離に関して指数関数的に
変化することに注意されたい。このことは、半プ
ーリー５１と５２の間の軸上の運動によつてすべ
ての半プーリーの有効直径が変化するという事実
に基づいている。一方の一対の半プーリーの有効
直径が増加するとき、他方の一対の半プーリーの
有効直径が減少し、逆の場合も同じである。この
ように、本発明の一実施例において、半プーリー
が、プーリー半径に関して線形の傾いた摩擦面を
もち、摩擦面の間に予め定められた摩擦面角を生
ずるように互に関して同軸で逆に配置された円錐
台の形をしており、プーリー直径の比の変化は半
プーリー５１と５２の間の同軸上の距離の変化に
よつて指数関数的に変化する。

第２図は航空宇宙分野への応用に特に適する本
発明の一実施例を示している。実例として、テー
プリール１１と１２（この図には示してない）は
密封されたカートリツジ６０の中に取り付けられ
ており、該カートリツジ６０は電子モジユル６２
とインターフエースコネタク６３によつて結合さ
れる。そのようなモジユール化により、テープリ
ールの交換は簡単でだれでもでき、電子モジユー
ル６２の中に含まれる電子回路を必ずしも取り替
えなくてすむ。加えて、密封されたテープ搬送モ
ジユール６０と密封された電子モジユール６２を
使用することで、テープ録音装置の寸法と重量を
小さくでき、蓄積されたデータの取り出しを容易
にする。また密封されたカートリツジの使用によ
り、テープの汚染が防止されるとともに、不注意
によつて録音機の中にテープリールを間違つて組
み込むことも防止される。

第３図を参照すると、モータ駆動機構（図示せ
ず）によつて回転される単巻キヤプスタン７０が
テープ７１を駆動する。テープ７１は、複数のガ
イドローラ８０〜８９を含む通路に沿つてキヤプ
スタン７０によつて供給リール１１から引き出さ
れる。好ましい実施例において、テープ７１は１
インチ（2.5cm）の幅をもち、42の情報トラツク
を含み、5000フイート（1525ｍ）以上の長さを有
する。この発明装置は幅が１インチ（2.5cm）よ
り小さいテープに使用することができるけれど
も、この装置は、大きなテープを利用し、軽量、
低電力消費および信頼性が望まれるような用途に
より適している。

他の実施例において、キヤプスタン７０は、幅
が２インチ（５cm）までのテープ７１を十分に駆
動できるトルクを供給する。２インチ（５cm）直
径のキヤプスタンが、比較的に低電力モータで
100インチ／秒（I.P.S）（250cm／秒）までのテー
プ速度を供給できる。この装置は、しかしなが
ら、別のリール駆動配置なしで1I.P.Sから480I.P.
S（2.5cm／秒から1200cm／秒）の間のスピードで
動作できる。さらに、60I.P.S（150cm／秒）で電
力消費は約10ワツトである。

テープ張力装置１０は供給リール１１と巻取リ
ール１２の相対的速度を制御するように動作す
る。最初、巻取リール１２は供給リール１１より
速い速度で回転する。しかしながら、リール間の
速度差は各々に巻き付けられたテープの相対量に
従つて連続的に変化する。この理由のために、テ
ープ張力検知アーム９０と９１が、キヤプスタン
７０とリール１１および１２の間のテープ通路に
配置される。第一の方向の動作では、テープ７１
は供給リール１１から巻取リール１２に引き出さ
れ、サーボモータ４０は半プーリー２１と２２及
び５１と５２の直径比をそれぞれリール１１及び
１２のテープ直径比にマツチするよう調整する。
プーリー直径とリール上のテープ直径の間のその
ような対応が達成されたとき、リール１２は、キ
ヤプスタン７０によつてリール１１から引き出さ
れるテープを、正確に同じ速度で巻き取る。その
速度においては、キヤプスタン７０は張力サーボ
アーム９０を図に示されるような予め定められた
０位置に留まらせるように動作する。該サーボア
ーム９０はガイドローラ８２上を図に弓形の矢印
９３によつて示されている弧上を動くことができ
る。

明らかなことであるが、サーボアーム９０が弧
状通路９３を動くとき、そのサーボアームは枢軸
９４の回りを回転する。サーボアームはバネ機構
（図示せず）によつて上向きに付勢されているの
で、もしテープ７１がガイドローラ８２の回りに
配置されなかつたとしたら、サーボアーム９０は
ガイドローラ８２がカイドローラ８１と８３から
離れるような位置に維持される。巻取リール１２
が相対的に遅い速度で回転しそのためたるみがキ
ヤプスタン７０とリール１２の間のテープ７１に
生ずる状態において、そのようなたるみによりサ
ーボアーム９０は上記バネ機構の動作により上方
に動かされる。サーボアーム９０は電気サーボ回
路（図示せず）と結合されており、該電気サーボ
回路は第１図の接触子４６と４７に対して対応す
る電気信号を伝える。この実施例において、サー
ボアーム９０の上方の運動によつて発生するその
信号に応じて半プーリー５１と５２は同軸上で互
いに離され、そのためベルト５５はねじ山の付け
られたシヤフト４２の内側に近ずく方向に動く。
半プーリー５１と５２に沿つてベルト５５が内側
に動くと、それに応じて、半プーリー２１と２２
に沿つてベルト５５が外側に動く。その結果リー
ル１２はわずかに速く回転する。そのようなリー
ル１２のの回転速度の増加により、テープ７１の
たるみが吸収され、それにより、サーボアーム９
０はその増加したテープ張力によつて、弧状通路
９３に沿つて下方に動かされる。もし今、リール
１２が過度の張力がテープ７１に生じるように急
激に動くと、その結果サーボアーム９０はその予
め定められた０位置を越えて下方に動くことにな
り、接触子４６と４７に印加される信号の極性が
反転し、それによつてサーボモータ４０は半プー
リー５１と５２を互により接近させる。これによ
り、巻取リール１２の速度が低下し、それにより
テープ７１の張力を小さくし、そして、サーボア
ーム９０その０位置の方向に動くのを可能にす
る。こうして、テープ７１の張力は、サーボアー
ム９０が０位置を維持するように注意深く制御さ
れる。

本発明のテープ搬送装置の逆転可能な実施例に
おいて、逆転スイツチ９５がテープ搬送の方向を
制御するために用意されている。スイツチ９５の
操作によつてテープの向きを逆転すると、リール
１１が巻取リールとなり、リール１２は供給リー
ルとなる。加えて、テープ７１の張力の制御は、
サーボアーム９０に関して上述した方法で動作す
るサーボアーム９１に移される。

上述の構成は、単に本発明の原理の応用を表わ
すために具体化された多くの可能なものの中の特
殊な実施例を説明したものであるということを理
解されたい。多くの変形された他の構成が、この
発明の趣旨と範囲から逸脱することなしにこの技
術の分野に属するものによつてこれらの原理に従
つて具体化され得る。特に、サーボアームと関連
したサーボ回路は、マイクロスイツチの形で実現
できるし、またそれは、この教えを考慮に入れ
て、この分野に属する当業者によつて、光学装置
として設計できるということに注意されたい。さ
らに、張力装置は、更に小規模装置にも適用で
き、そしてテープ搬送装置は第３図に示されるよ
うなモジユール装置として組み立てられる必要は
ない。また、テープ搬送装置は、テープリール
を、ここで記述された積み上げ配置よりもむしろ
従来の並列配置にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるテープ張力装置の断面側
面図、第２図は本発明の特別な実施例における、
テープカートリツジモジユールとそれに結合され
る電子モジユールを示した図、第３図は第２図に
示されたテープカートリツジの上方側からみた内
部平面図である。 記号の説明：１１は供給リール、１２は巻取リ
ール、１３，１４はハブ部、１６，１７はシヤフ
ト、２０はスプライン部、２１，２２は一対の半
プーリー、２３はスプリング、３０は中央孔、３
１，３２はギヤ、３３はシヤフト、４０はサーボ
モータ、４２はねじ山が付けられた電気子シヤフ
ト、４３，４４はスリツプリング、４６，４７は
電気的接触子、５１，５２は一対の半プーリー、
５３は止めぴん、５５はベルト、６０はカートリ
ツジ、６２は電子モジユール、６３はインターフ
エースコネクタ、７０はキヤプスタン、７１はテ
ープ、８０〜８９はガイドローラ、９０，９１は
テープ張力検知アーム、９３は弧状通路、９４は
枢軸、９５は逆転スイツチをそれぞれあらわして
いる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テープを巻かれた第１のリールから該テープ
   をテープ駆動機構によつて引き出すことによつて
   供給し、該引き出されたテープを第２のリール上
   に集めるようになし、上記第１と第２のリールを
   それぞれ第１と第２のシヤフトに機械的に結合し
   た型のテープ搬送装置のための張力制御装置にお
   いて、 テープが上記第２のリール上に集められるとき
   の該テープの張力を検知し、該検知張力に応答し
   て、予め定められた張力から上記検知張力の偏差
   に応じたテープ張力信号を供給するための張力検
   知手段と、上記第１と上記第２のシヤフトをお互
   に回転的に結合するための手段で、上記第１のシ
   ヤフトの回転を上記第２のシヤフトへ、該第２の
   シヤフトが、該第１のシヤフトの該第２のシヤフ
   トとの回転速度比の予め定められた選択可能な範
   囲内で上記第１のシヤフトの回転速度に関連して
   選択された比に対応した回転速度で回転するよう
   に、結合する可変比結合手段と、上記第１と第２
   のシヤフトの上記回転速度の上記選択された比を
   選択するため上記張力検知手段からの上記テープ
   張力信号に応答するサーボ手段と、を有し、 上記可変比結合手段が、上記予め定められた範
   囲の比を生ずるために上記第１のシヤフトに取り
   付けられた第１の可変結合部と、上記予め定めら
   れた範囲の比を生ずるために上記第１の可変結合
   部に関して逆に機能し上記第２のシヤフトに取付
   けられた第２の可変結合部と、上記第１と第２の
   結合部を機械的に相互に連結するための可撓性の
   駆動力伝達手段と、を有し、 上記第１と第２の可変結合部は各々第１と第２
   の半プーリーから構成され、各上記半プーリーは
   中心回転軸と上記可撓性の駆動力伝達手段に接触
   するための各々の摩擦面とを持ち、上記第１と第
   ２の半プーリーは上記中心回転軸に沿つて互に関
   して同軸に可動に配置され、上記可撓性の駆動力
   伝達手段は、上記中心回転軸に関する上記第１と
   第２の半プーリーの間の同軸上での距離の変化に
   応答して変化する半径をもつて上記第１と第２の
   半プーリーの上記摩擦面に同時に接触することを
   特徴とする張力制御装置。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の張力制御装置
   において、上記張力検知手段が、上記テープ張力
   に応じて変位する手段であつて、上記テープ張力
   が上記予め定められた張力を越えるときは第１の
   方向へ変位し、上記テープ張力が上記予め定めら
   れた張力より小さいときは第２の方向へ変化しか
   つ上記予め定められた張力に対応した予め定めら
   れた０位置を有する張力変位手段と、上記張力変
   位手段の上記変位と予め定められた０位置に応答
   した上記テープ張力信号を発生するための張力信
   号手段と、を有することを特徴とする張力制御装
   置。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載の張力制御装置
   において、上記第１と第２の半プーリーの上記摩
   擦面は、上記可撓性の駆動力伝達手段と接触する
   ための予め定められた摩擦面の接触角度をそれら
   の間に形作るように実質的に円錐台の形でそれぞ
   れ構成されており、上記予め定められた摩擦面の
   接触角度は、上記第１と第２の半プーリーの間の
   上記同軸上での距離の変化に応答して変化する上
   記中心回転軸に関する半径であつて上記第１と第
   ２の半プーリーの間に在る頂点を持つことを特徴
   とする張力制御装置。 ４ 特許請求の範囲第３項に記載の張力制御装置
   において、上記可撓性の駆動力伝達手段が、上記
   予め定めれた摩擦面の接触表面角度に対応した角
   度で互に関して構成された第１と第２のベルト駆
   動表面を持つ駆動力伝達ベルトから構成されてい
   ることを特徴とする張力制御装置。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載の張力制御装置
   において、上記サーボ手段が、上記テープ張力信
   号に応答した回転変位を生じるためのサーボモー
   タ手段と、上記第１と第２の半プーリーの間の上
   記同軸上での分離を生じるため上記第１と第２の
   可変結合部の選択された１つに上記サーボモータ
   手段を結合するためのらせん形のねじ山の付けら
   れた結合部と、有することを特徴とする張力制御
   装置。