JPH05342689A - テープ巻径検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】リールを回転させることなく、リールに巻かれ
たテープの巻径を求める。 【構成】正弦波発生部５は、所定の周波数、振幅の正弦
波信号Ｓ１を生成する。アクチュエータ駆動部６は、正
弦波信号Ｓ１を受けてアクチュエータ３を駆動する。ア
クチュエータ３は、リール軸２に一定方向の振動を与え
る。変位検出部７は、変位センサ４の出力信号を受けて
定常状態におけるリールの変位振幅ｘｏあるいは変位速
度振幅ｖｏを検出する。振幅比演算部８は、正弦波信号
Ｓ１を受けてアクチュエータ駆動部６の駆動力振幅ｆｏ
を求め、振幅比（ｘｏ／ｆｏあるいはｖｏ／ｆｏ）を演
算する。テープ巻径演算部９は、振幅比を基にテープ巻
径を演算する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はテープ巻径検出装置に関
し、特に磁気記録再生装置等のリールに巻かれているテ
ープの外径を算出するテープ巻径検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のテープ巻径検出装置は、回転速度
に比例してパルスを発生するパルス発生器をリールの回
転軸に取付け、一定時間内に発生するパルスを計数して
リールの回転速度を求めることにより、リールに巻かれ
ているテープの外径を算出している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のテープ
巻径検出装置では、リールの回転速度を求めてテープの
外径を算出するので、テープの外径を求めるためには、
磁気記録再生装置等を動作させてリールを回転させる必
要がある。

【０００４】本発明の目的は、リールを回転させること
なく、リールに巻かれたテープの巻径を求めることがで
きるテープ巻径検出装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明のテープ巻径
検出装置は、リール軸上に乗せられたリールに巻かれた
テープの巻径を検出するテープ巻径検出装置において、
前記リール軸に一定方向の正弦波振動を与える手段と、
前記正弦波振動の定常状態における前記リールの変位振
幅あるいは変位速度振幅を検出する手段と、この検出手
段が検出した変位振幅あるいは変位速度振幅を基に前記
テープの巻径を算出する手段とを備えて構成されてい
る。

【０００６】第２の発明のテープ巻径検出装置は、リー
ル軸上に乗せられたリールに巻かれたテープの巻径を検
出するテープ巻径検出装置において、前記リール軸に所
定半径の円弧方向の正弦波振動を与える手段と、前記正
弦波振動の定常状態における前記リールの角変位振幅あ
るいは角変位速度振幅を検出する手段と、この検出手段
が検出した角変位振幅あるいは角変位速度振幅を基に前
記テープの巻径を算出する手段とを備えて構成されてい
る。

【０００７】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。

【０００８】図１は本発明の第１の実施例を示す図であ
る。ここで、テープが巻かれたリール１はリール軸２上
に乗せられており、このリール軸２には、軸に直角方向
に振動を与えるアクチュエータ３が取付けられている。
また、変位センサ４は、リール１の変位を検知するため
に設けられている。

【０００９】いま、アクチュエータ３によって振動する
部分、つまり、テープが巻かれたリールおよびリール軸
等の全質量をｍとし、この全質量ｍに加わる力をｕ
（ｔ）とし、リールの変位をｘ（ｔ）とすると、式
（１）が成立する。

【００１０】

【００１１】但し、Ｂは主に粘性摩擦に関する係数、Ｋ
は主にアクチュエータに関する係数である。

【００１２】ここで、式（１）をラプラス変換すると、
式（２）を得る。なお、ｓはラプラス演算子を表してい
る。 ｘ（ｓ）＝｛ｂｏ／（ｓ（ｓ＋ａｏ））｝・ｕ（ｓ） ……（２） 但し、ａｏ＝Ｂ／ｍ、ｂｏ＝Ｋ／ｍ ……（３）であ
る。

【００１３】いま、ｕ（ｔ）＝ｆｏ・ｓｉｎ（ωｔ）…
…（４）とし、 定常状態におけるリール変位ｘ（ｔ）の振幅をｘｏとす
ると、式（５）が成立する。

【００１４】

【００１５】また、ｘｏ／ｆｏ＝ｃｏと置くと、式
（３）と式（５）より式（６）を得る。

【００１６】

【００１７】ここで、テープが巻かれたリール１の質量
をｍｔとし、リール１を除く部分の質量をｍｃとする
と、 ｍ＝ｍｔ＋ｍｃ ……（７）である。

【００１８】更に、テープの密度をρとし、テープの巻
半径をＲとし、リールハブの巻枠半径をＲｈとし、リー
ルハブの質量をｍｈとすると、テープを含むリールの質
量ｍｔは、式（８）で表すことができる。 ｍｔ＝π・ρ・ｂｏ（Ｒ² −Ｒｈ² ）＋ｍｈ ……（８） 従って、式（６），（７），（８）からテープ巻半径Ｒ
を求めると、式（９）が得られる。

【００１９】

【００２０】すなわち、リールに正弦波振動を与え、定
常状態におけるリールの変位振幅を検出すれば、式
（９）を使用してテープ巻半径Ｒを算出できる。

【００２１】ところで、リールに振動を与えたときのリ
ールの変位速度に着目し、変位速度をｖ（ｔ）とすれ
ば、式（１０）が成立する。

【００２２】

【００２３】また、式（１０）をラプラス変換すると、
式（１１）を得る。 ｖ（ｓ）＝｛ｂｏ／（ｓ＋ａｏ）｝・ｕ（ｓ） ……（１１） ここで、定常状態におけるリール変位速度ｖ（ｔ）の振
幅をｖｏとすると、式（１２）が成立する。

【００２４】

【００２５】同様に、ｖｏ／ｆｏ＝ｃ１と置いてテープ
巻半径Ｒを求めると、式（１３）が得られる。

【００２６】

【００２７】すなわち、リールに正弦波振動を与え、定
常状態におけるリールの変位速度振幅を検出すれば、式
（１３）を使用してテープ巻半径Ｒを算出できる。

【００２８】本発明の第１の実施例は、上述した原理に
基づいて動作するように構成している。すなわち、図１
において、正弦波発生部５は、所定の周波数、振幅の正
弦波信号Ｓ１を生成する。アクチュエータ駆動部６は、
正弦波信号Ｓ１を受けてアクチュエータ３を駆動する。
アクチュエータ３は、リール軸２に直角方向に振動を与
える。

【００２９】変位検出部７は、変位センサ４の出力信号
を受けて定常状態におけるリールの変位振幅ｘｏあるい
は変位速度振幅ｖｏを検出する。振幅比演算部８は、正
弦波信号Ｓ１を受けてアクチュエータ駆動部６の駆動力
振幅ｆｏを求め、振幅比（ｘｏ／ｆｏあるいはｖｏ／ｆ
ｏ）を演算する。テープ巻径演算部９は、上述した式
（９）あるいは式（１３）により、テープ巻半径Ｒを演
算する。

【００３０】図２は本発明の第２の実施例を示す図であ
り、（ａ）は全体の構成を示す図であり、（ｂ）はリー
ルとアクチュエータの配置関係を示す上面図である。ま
た、図１に示した構成要素と同一のものには同一符号を
付している。

【００３１】ここで、テープが巻かれたリール１はリー
ル軸２上に乗せられている。このリール軸２は継手１１
を介してアクチュエータ１０と接合しており、アクチュ
エータ１０によって円弧方向に振動する。また、アクチ
ュエータ１０には、回転角変位を検知する変位センサ１
２が取付けられている。

【００３２】いま、テープを含むリール１の質量をｍ
ｔ、継手１１の長さをＬ、リール１を除くアクチュエー
タ１０の回転軸回りの慣性をＪ、回転力をｚ（ｔ）、リ
ールの角変位をθ（ｔ）とすると、式（１４）が成立す
る。

【００３３】

【００３４】但し、Ｂは主に粘性摩擦に関する係数、Ｋ
は主にアクチュエータに関する係数である。

【００３５】ここで、式（１４）をラプラス変換する
と、式（１５）を得る。 θ（ｓ）＝｛ｂ１／（ｓ（ｓ＋ａ１））｝・ｚ（ｓ） ……（１５） 但し、ａ１＝Ｂ／（Ｊ＋ｍｔ・Ｌ² ）、ｂ１＝Ｋ／（Ｊ
＋ｍｔ・Ｌ² ） ……（１６）である。

【００３６】いま、ｚ（ｔ）として正弦波入力を採用し
て、 ｚ（ｔ）＝ｒｏ・ｓｉｎ（ωｔ）……（１７）とし、 また、定常状態における角変位の振幅値をθｏとし、θ
ｏ／ｒｏ＝ｃ２とすると、式（１８）が成立する。

【００３７】

【００３８】ここで、テープを含むリールの質量ｍｔ
は、式（８）で表すことができるので、式（８）と式
（１８）からテープ巻半径Ｒを求める式（１９）が得ら
れる。

【００３９】

【００４０】すなわち、リールに円弧方向の正弦波振動
を与えて定常状態におけるリールの角変位振幅を検出す
れば、式（１９）を使用してテープ巻半径Ｒを算出でき
る。

【００４１】ところで、リールに円弧方向の正弦波振動
を与えたときのリールの角速度に着目し、角速度をΩ
（ｔ）とすれば、式（２０）が成立する。

【００４２】

【００４３】同様に、式（２０）をラプラス変換する
と、式（２１）を得る。 Ω（ｓ）＝｛ｂ１／（ｓ＋ａ１）｝・ｚ（ｓ） ……（２１） ここで、定常状態におけるリール変位速度振幅をΩｏと
し、Ωｏ／ｒｏ＝ｃ３とすると、式（２２）が成立す
る。

【００４４】

【００４５】従って、式（８）と式（２２）からテープ
巻半径Ｒを求める式（２３）が得られる。

【００４６】

【００４７】すなわち、リールに円弧方向の正弦波振動
を与え、定常状態におけるリールの角速度振幅を検出す
れば、式（２３）を使用してテープ巻半径Ｒを算出でき
る。

【００４８】本発明の第２の実施例は、上述した原理に
基づいて構成されている。

【００４９】図２において、正弦波発生部５は、所定の
周波数、振幅の正弦波信号Ｓ１を生成する。アクチュエ
ータ駆動部６は、正弦波信号Ｓ１を受けてアクチュエー
タ１０を駆動する。アクチュエータ１０は、継手１１を
介してリール軸２に円弧方向に振動を与える。

【００５０】変位検出部１３は、回転角変位を検知する
変位センサ１２からの出力信号を受け、定常状態におけ
るリールの角変位振幅θｏ、あるいは角速度振幅Ωｏを
検出する。振幅比演算部８は、正弦波信号Ｓ１を受けて
アクチュエータ駆動部６の回転力振幅ｒｏを求め、振幅
比（θｏ／ｒｏあるいはΩｏ／ｒｏ）を演算する。テー
プ巻径演算部９は、上述した式（１９）あるいは式（２
３）により、テープ巻半径Ｒを演算する。

【００５１】なお、本実施例では、リールの変位方向を
リール軸に対して直角方向としたが、振動の共振周波数
を考慮した上で、リール軸と平行する方向に変位させて
も、同様にしてテープ巻径を検出できることは明らかで
ある。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、テープが巻かれたリールをリール軸上に乗せ、この
リール軸に一定方向の正弦波振動を与え、定常状態にお
けるリールの変位振幅あるいは変位速度振幅を検出して
テープ巻径を算出することにより、リールを回転させる
ことなく、リールに巻かれたテープの巻径を求めること
ができる。

【００５３】また第２の発明によれば、テープが巻かれ
たリールをリール軸上に乗せ、このリール軸に所定半径
の円弧方向の正弦波振動を与え、定常状態におけるリー
ルの角変位振幅あるいは角速度振幅を検出してテープ巻
径を算出することにより、第１の発明と同様の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図であり、（ａ）
は全体の構成を示す図であり、（ｂ）はリールとアクチ
ュエータの配置関係を示す上面図である。

【符号の説明】

１ リール ２ リール軸 ３，１０ アクチュエータ ４，１２ 変位センサ ５ 正弦波発生部 ６ アクチュエータ駆動部 ７，１３ 変位検出部 ８ 振幅比演算部 ９ テープ巻径演算部 １１ 継手

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リール軸上に乗せられたリールに巻かれ
   たテープの巻径を検出するテープ巻径検出装置におい
   て、前記リール軸に一定方向の正弦波振動を与える手段
   と、前記正弦波振動の定常状態における前記リールの変
   位振幅あるいは変位速度振幅を検出する手段と、この検
   出手段が検出した変位振幅あるいは変位速度振幅を基に
   前記テープの巻径を算出する手段とを備えることを特徴
   とするテープ巻径検出装置。
2. 【請求項２】 リール軸上に乗せられたリールに巻かれ
   たテープの巻径を検出するテープ巻径検出装置におい
   て、前記リール軸に所定半径の円弧方向の正弦波振動を
   与える手段と、前記正弦波振動の定常状態における前記
   リールの角変位振幅あるいは角変位速度振幅を検出する
   手段と、この検出手段が検出した角変位振幅あるいは角
   変位速度振幅を基に前記テープの巻径を算出する手段と
   を備えることを特徴とするテープ巻径検出装置。