DE3010731C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum magnetischen Einschreiben und Auslesen von Signalen großer Bandbreite in sich schräg nebeneinander erstrecken­ den Signalspuren auf einem Magnetband mit einer um eine Drehachse drehbaren wenigstens teilweise zylinderförmigen Antriebsspindel mit einem freien Ende, mindestens einem in einer Kreisbahn um die Drehachse der Antriebsspindel drehbaren Magnetkopf zum Einschreiben und/oder Auslesen der schrägen Signalspuren auf dem Magnetband, einem auf einem zylinderförmigen Teil der Antriebsspindel bei deren freiem Ende entfernbar befestigten Kopfträger für den Magnetkopf (bzw. die Magnetköpfe), mit einer zentralen Bohrung zum Anordnen des Kopfträgers auf der Antriebs­ spindel, sowie Mitteln zum entfernbaren Anordnen des Kopf­ trägers auf der Antriebsspindel und mit Zentriermitteln zum Zentrieren des Kopfträgers gegenüber der Drehachse der Antriebsspindel und mit Befestigungsmitteln zum ortsfest miteinander Verbinden des Magnetkopfträgers und der An­ triebsspindel.

Vorrichtungen der obengenannten Art werden in so­ genannten Schrägspur-Videorecordern zum magnetischen Einschreiben und Auslesen von Videosignalen verwendet. Derartige Videorecorder werden für den Verbrauchermarkt in Massen hergestellt und bilden folglich ein typisches Massenerzeugnis. Als solche bilden sie unter den bekannten Verbrauchergeräten zum magnetischen Einschreiben und Aus­ lesen von Signalen die avancierteste Art und zwar dadurch, daß an die Genauigkeit, mit der die Signale von den schnell drehenden Magnetköpfen auf das Magnetband einge­ schrieben werden und davon wieder müssen ausgelesen werden können, sehr hohe Anforderungen gestellt werden. Das Mag­ netband befindet sich fast immer in einer Kassette eines bestimmten genormten Typs. Als wichtige Anforderung gilt, daß Kassetten, die auf einem bestimmten Videorecorder zur Herstellung einer Aufnahme verwendet worden sind, auch bei einem anderen ähnlichen Videorecorder zum Wiedergeben der vorher gemachten Aufnahme verwendet werden können, ohne daß die Wiedergabe im Vergleich zu einer Wiedergabe, wobei der Videorecorder, mit dem die Aufnahme ursprünglich gemacht wurde, verwendet wird, spürbar beeinträchtigt wird. Diese Anforderung einer gegenseitigen Austauschbar­ keit von Normkassetten und Videorecordern einer bestimmten Art wird in der Praxis meistens als die Anforderung der Kompatibilität bezeichnet.

Im Hinblick auf eine möglichst sparsame Verwendung des in den Kassetten verwendeten Magnetbandes und folglich im Hinblick auf die erzielbare Spieldauer mit einer be­ stimmten Kassette wird bei Videorecordern eine möglichst große Aufzeichnungsdichte der Signale auf dem Magnetband angestrebt. Bei einigen modernen Videorecordern für den Verbrauchermarkt werden mit zwei Magnetköpfen schräge Spuren auf das Magnetband geschrieben, die typisch eine Breite von etwa 40 µm aufweisen. Der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Spuren beträgt etwa 30 µm, so daß die Spuren einander einigermaßen überlappen. Die Länge der Schrägen Spur beträgt etwa 100 mm und ist folglich im Ver­ gleich zu der Breite der Spur sehr groß bemessen. Die genannten Abmessungen für die Breite der Spur und für den Spurabstand müssen über die Gesamtlänge der schrägen Spur zwischen engen Grenzen beibehalten werden, dies wegen der Kompatibilitätsanforderung.

Dies führt dazu, daß in bezug auf die Lage der Magnetköpfe gegenüber denjenigen Elememten des Video­ recorders, die zum Führen des Bandes am Kopfträger entlang sorgen, eine sehr hohe Lagengenauigkeit gefordert wird, so daß die geringen Toleranzgrenzen der Spuren auf dem Mag­ netband zu geringen Toleranzfeldern der Lage der Magnet­ köpfe führen. Für die üblichsten Videorecorder, die mehrere Magnetköpfe aufweisen, ist es weiterhin von Be­ deutung, daß die Synchronität der ausgelesenen Signale der Magnetköpfe innerhalb enger Grenzen gewährleistet ist.

Fehler in der Synchronisation können sich als sichtbare Zeitfehler in dem wiedergegebenen Fernsehbild dartun, wodurch am oberen Bildrand Flimmererscheinungen auftreten.

Die Magnetköpfe werden häufig bei der Herstellung mit speziellen, beispielsweise optischen Präzisionsge­ räten auf dem Kopfträger ausgerichtet, wobei der Kopf­ träger auf einer Achse angeordnet wird. Die genannte Höhen­ toleranz der Magnetköpfe gegenüber den Bandführungsele­ menten des Videorecorders muß mit einer Toleranz in der Größenordnung von 5 µm eingestellt werden in dem Sinne, daß der gegenseitige Höhenunterschied zwischen den Mag­ netköpfen nicht mehr als 5 µm betragen darf. Bei einem typischen Kopfträger in Form einer drehenden Kopfscheibe mit einem Durchmesser von 65 mm soll weiterhin die Exzen­ trizität der Magnetköpfe gegenüber der Drehachse des Kopf­ trägers weniger als 1,5 µm betragen. Eine weitere Anfor­ derung ist, daß die Magnetköpfe mit genau gleichen Zwischenräumen über den Umfang des Kopfträgers verteilt sind. Bei Verwendung zweier Magnetköpfe sollen beispiels­ weise die Bogenabstände zwischen den beiden Magnetköpfen typisch nicht mehr als 3 µm voneinander abweichen.

Eine bekannte Vorrichtung der eingangs erwähnten Art ist beispielsweise aus der US-Patentschrift 34 22 230 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist auf der Antriebs­ spindel ein Flansch befestigt, auf dem durch Schrauben ein Kopfträger angeordnet werden kann. Der Flansch ist auf der dem Kopfträger zugewandten Seite genau bearbeitet und der Kopfträger ist bereits mit Magnetköpfen versehen, so daß wenigstens der Abstand zwischen den Magnetköpfen zu­ vor genauestens eingestellt werden kann. Dies ist notwendig, da bei Ersatz bzw. Reparatur eines Kopfträgers die Kompa­ tibilität des Videorecorders nicht verloren gehen darf. Es müssen zum Befestigen und zum Zentrieren des Kopfträgers also derartige Maßnahmen getroffen werden, daß auch nach Entfernen des Kopfträgers und nach Neumontage eines neuen Kopfträgers beispielsweise für Kundendienstzwecke, die Kompatibilität nach wie vor gewährleistet ist. Wegen der sehr geringen Toleranzen, die in bezug auf die Exzentri­ zität der Magnetköpfe gegenüber der Antriebsspindel zu­ lässig sind, ist die genaue Zentrierung des Kopfträgers innerhalb des Bereiches der genannten 1,5 µm äußerst wichtig. Dennoch ist es erwünscht, daß diese Zentrierung von einem Kundendienstmonteur schnell und ohne Benutzung von Lageneinstellapparatur erfolgen kann. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Zentrierung des Kopfträgers auf der Antriebsspindel dadurch erhalten, daß der Kopfträger auf einer ringförmigen Erhöhung des bereits genannten Flansches angeordnet wird, der mit einer bestimmten Passung in die zentrale Bohrung des Kopfträgers fällt. Bei anderen Aus­ führungsformen wird ein Zentrierelement benutzt, das zwischen der Spindel und der zentralen Bohrung angeordnet wird. Wegen der Toleranzen, mit denen Achse und Bohrungen in Massenproduktion hergestellt werden, wird es bei der­ artigen Konstruktionen äußerst schwierig wenn nicht un­ möglich sein, innerhalb der bereits genannten sehr engen zugelassenen Toleranzen für die Exzentrizität zu bleiben. Für die modernsten Videorecorder reichen derartige Zen­ triermethoden deswegen nicht aus.

Die Erfindung hat nun zur Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der ein Kopf­ träger sehr hoher Präzision auf einer Antriebsspindel be­ festigt werden kann, ohne daß dazu einzelne spezielle Präzisionsmeßvorrichtungen notwendig sind. Die Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, daß die Zentriermittel eine aus dünnem elastischem Blechmaterial hergestellte Zentriermembran umfassen, die mit einer zentralen Öffnung zum klemmenden Einstecken des freien Endes der Antriebs­ spindel versehen ist, sowie mit einer derartigen Form und derartigen Abmessung, daß beim Einstecken des freien Endes der Antriebsspindel Teile der Zentriermembran grenzend an die zentrale Öffnung durch die zwischen der Zentriermembran und der Antriebsspindel auftretenden Kräfte in axialer Richtung eine elastische Biegeverformung er­ fahren, und daß weiterhin Verbindungsmittel vorhanden sind zum Verbinden der Zentriermembran mit dem Kopfträger in einem gewissen Abstand von der zentralen Öffnung der Zentriermembran, so daß diejenigen Teile der Zentriermembran, die zwischen den Verbindungsmitteln und der zentralen Öffnung liegen, für elastische Biegeverformungen in beschränktem Maße frei sind. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch Verwendung der Zentriermembran ist eine absolut spielfreie Anordnung des Kopfträgers möglich. Wird von einer gehärteten und geschliffenen Antriebsspindel mit einem Nenndurchmesser von 6 mm und mit einer Durchmesser­ toleranz von 4 µm ausgegangen, so kann für die Querab­ messung der zentralen Öffnung in der Zentriermembran ein Untermaß zwischen 11 und 21 µm ausreichen. Die Kräfte die bei der Montage in axialer Richtung ausgeübt werden müssen, können leicht erzeugt werden ohne Benutzung von Hilfsmitteln und ohne daß die Lagerung der Antriebsspindel auf unzulässige Weise belastet wird.

Zur Befestigung der Zentriermembran auf dem Kopf­ träger kann mit Vorteil eine Ausführungsform benutzt werden, bei der Kopfträger mit einer mit der Drehachse der Antriebs­ spindel konzentrischen ringförmigen Anliegefläche versehen ist, an der die Zentriermembran anliegt, bei der die Ver­ bindungsmittel zum Verbinden der Zentriermembran mit dem Kopfträger einen Teil umfassen an der von der genannten Anliegefläche abgewandten Seite der Zentriermembran und mit einer mit der Drehachse der Antriebsspindel konzen­ trischen ringförmigen Druckfläche und bei der die Ver­ bindungsmittel weiterhin Schraubmittel umfassen zum Drücken des Druckteils gegen die Zentriermembran und zum Klemmen zwischen der genannten Anliegefläche und der genannten Druckfläche der Zentriermembran.

Zur Verringerung der axialen Kräfte, die bei der Montage und der Demontage auf den Kopfträger und folglich auch auf die Antriebsspindel ausgeübt werden müssen, ist eine Ausführungsform der Erfindung von Bedeutung, bei der die zentrale Öffnung in der Zentriermembran eine nicht kreisrunde Form aufweist, wobei die Zentriermembran an mindestens drei Stellen die Antriebsspindel berührt. Bei­ spielsweise kann die zentrale Öffnung eine im wesentlichen polygonale, vorzugsweise im wesentlichen dreieckige Form aufweisen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, einer Kopftrommeleinheit eines Videorecorders, wobei der Kopfträger aus einer Kopfscheibe mit zwei magnetischen Videoköpfen besteht.

Fig. 2 eine Draufsicht der Kopftrommeleinheit nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Einzelheit der Kopfscheibenbefestigung der Anordnung nach Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, wobei deutlichkeitshalber die Zentriermembran übertrieben ver­ formt dargestellt ist,

Fig. 4 eine Draufsicht einer Zentriermembran mit einer kreisrunden zentralen Öffnung,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß dem Pfeil V-V der Zen­ triermembran nach Fig. 4,

Fig. 6 die Draufsicht eines Druckteils zur Befesti­ gung der Zentriermembran nach Fig. 4 und 5,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß den Pfeilen VII-VII des Druckteils nach Fig. 6,

Fig. 8 eine alternative Ausführungsform einer Zen­ triermembran, nun aber mit einer dreieckförmigen zentralen Öffnung und

Fig. 9 eine andere alternative Ausführungsform einer Zentriermembran mit einer zentralen Öffnung nicht kreis­ runder Form, wobei die Zentriermembran mit drei Kontakt­ zungen versehen ist.

Die Kopftrommeleinheit nach Fig. 1 ist nur auf schematische Weise dargestellt, während alle anderen meistens in einem Videorecorder in der Nähe von oder auf der Kopftrommeleinheit vorhandenen Einzelteile, insofern diese für die Erfindung nicht relevant sind, deutlich­ keitshalber fortgelassen sind. Für eine eingehendere Beschreibung der Kopftrommeleinheit in einem Videorecor­ der sowie der Bandführungsmittel zum Entlangführen des Magnetbandes an der Kopftrommeleinheit sei auf die ein­ gehende einschlägige Literatur verwiesen, beispielsweise auf den Artikel "Mechanical Design Considerations for Helical Scan Videotape Recorders" SMPTE Journal, Heft 87, November 1978, Seiten 767-771, sowie die bereits erwähnte US-Patentschrift 34 22 230.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung zum magnetischen Einschreiben und Auslesen von Signalen großer Bandbreite in unterbrochenen sich schräg nebeneinander erstreckenden Signalspuren auf einem Magnetband umfaßt eine um eine Drehachse 1 drehbare zylinderförmige Antriebsspindel 2 mit einem freien Ende 3. Um die Drehachse 1 sind zwei Magnet­ köpfe 4 und 5 zum Einschreiben und Auslesen von Signal­ spuren auf einem Magnetband drehbar. Auf der Antriebs­ spindel 2 ist in der Nähe des freien Endes 3 ein Kopfträger in Form einer Scheibe 6 entfernbar angeordnet, auf der die Magnetköpfe 4 und 5 befestigt sind. Da die Befestigungsart der Magnetköpfe 4 und 5 auf der Kopfscheibe 6 für die Er­ findung nicht relevant ist, ist diese in der Zeichnung nicht näher angegeben. Die Kopfscheibe 6 ist mit einer zentralen Bohrung 7 zum Anordnen der Kopfscheibe auf der Antriebsspindel versehen. Zum entfernbaren Anordnen der Kopfscheibe auf der Antriebsspindel sind Mittel vorhanden, die ein Zentriermittel 8 zum Zentrieren des Kopfträgers gegenüber der Drehungsachse 1 der Antriebsspindel 2 um­ fassen sowie Befestigungsmittel in Form von u. a. vier Bolzen 9 zum Verbinden der Kopfscheibe 6 mit der Antriebs­ spindel 2. Diese Befestigungsmittel umfassen weiterhin einen Flansch 10, der mit Hilfe einer Sicherungsschraube 11 auf der Antriebsspindel 2 befestigt ist. Die Kopfscheibe 6 ist derart mit Hilfe der Antriebsspindel 2 gegenüber einer festen Trommel 12 drehbar, in welcher ein nicht darge­ stellter Motor für den Antrieb der Kopfscheibe 6 angeord­ net ist und weiterhin Mittel zur Lagerung der Antriebs­ spindel 2. Da dieser Motor und diese Lagermittel für die Erfindung nicht relevant sind, sind diese in der Figur weiterhin nicht näher dargestellt. Die feste Trommel 12 ist mit Hilfe von vier Schrauben 13 durch einen Flansch 23 auf einem Chassisteil 14 angeordnet.

Die Zentriermittel 8 bestehen aus einer aus dünnem elastischem Blechmaterial hergestellten Zentriermembran, die mit einer zentralen Öffnung 15 zum Einklemmen des freien Endes 3 der Antriebsspindel 2 versehen ist. Die Zentriermembran hat eine derartige Form und ist derart bemessen, daß beim Einstecken des freien Endes der An­ triebsspindel in die Öffnung 15 Teile der Zentriermembran im Grenzbereich der zentralen Öffnung 15 durch die zwischen der Zentriermembran und der Antriebsspindel auftretenden Kräfte in axialer Richtung eine elastische Biegeverformung erfahren; siehe dazu insbesondere Fig. 3. Zum Verbinden der Zentriermembran 8 mit der Kopfscheibe 6 gibt es Verbin­ dungsmittel in einem gewissen Abstand von der zentralen Öffnung 15 der Zentriermembran. Der Grenzbereich der Zen­ triermembran 8 zwischen den Verbindungsmitteln und der zentralen Öffnung ist auf diese Weise für eine elastischen Biegeverformungen frei.

Die Kopfscheibe 6 ist mit einer mit der Drehachse 1 der Antriebsspindel 2 konzentrischen ringförmigen Anliege­ fläche versehen, an der die Zentriermembran 8 anliegt. Die Verbindungsmittel zum Verbinden der Zentriermembran 8 mit der Kopfscheibe umfassen einen Druckteil 17 auf der von der genannten Anliegefläche 16 abgewandten Seite der Zentriermembran. Dieser Druckteil ist mit einer mit der Drehachse 1 der Antriebsspindel 2 konzentrischen ring­ förmigen Druckfläche 18 versehen. Weiterhin umfassen die Verbindungsmittel drei Bolzen 19 zum Drücken des Druck­ teils 17 gegen die Zentriermembran 8 und zum Einklemmen der Zentriermembran 8 zwischen der Anliegefläche 16 und der Druckfläche 18.

Die Zentriermembran 8 ist mit drei Öffnungen 20 für die Bolzen 19 versehen, denen die drei Öffnungen 21 in dem Druckteil 17 entsprechen. Zum Hindurchlassen der Antriebsspindel 2 ist der Druckteil mit einer zentralen Öffnung 22 versehen.

Die Zentriermembran nach Fig. 4 und 5 weist eine Stärke von etwa 0,1 mm auf und besteht aus einem Chrom- Nickel-Federstahl (18 Cr, 8 Ni). Der Außendurchmesser der Zentriermembran beträgt etwa 20 mm, während die drei Öffnungen 20 für die Bolzen 19 auf einem Teilkreis von etwa 16 mm liegen. Den Öffnungen 20 entsprechen Öffnungen 21 des Druckteils 17. Die zentrale Öffnung 15 der Zentrier­ membran 8 hat einen Durchmesser von etwa 6 mm, während der Innendurchmesser der ringförmigen Druckfläche 18 des Druck­ teils 171 etwa 12 mm beträgt. Der Abstand zwischen dem Rand der zentralen Öffnung 15 der Zentriermembran 8 und der Druckfläche 18 des Druckteils 17 beträgt also 3 mm. Das Ausmaß an Verformung desjenigen Teils der Zentriermembran zwischen der zentralen Öffnung 15 und der Druckfläche 18 ist in Fig. 3 auf sehr übertriebene Weise dargestellt. In Wirklichkeit beträgt die axiale Ausbiegung nicht mehr als etwa 0,2 mm. Bei Verwendung einer Zentriermembran nach den Fig. 4 und 5, also mit einer kreisrunden Öffnung 15 und mit einer Stärke von etwa 0,1 mm, ist zum Aufstecken der Kopfscheibe 6 auf die Antriebsspindel 2 eine Kraft nötig die etwa 1000 g beträgt. Zum Demontieren der Kopfscheibe 6 stellt es sich heraus, daß eine geringere Kraft ausreicht. Dies hängt zusammen mit der Art der Verformung der Zen­ triermembran 8, die beim Demontieren der Kopfscheibe 6 eine Knickverformung erfährt, die eine geringere Kraft erfordert als die Ausbiegeverformung beim Anordnen der Kopfscheibe.

Bei Verwendung einer Zentriermembran 23 nach Fig. 8 mit einer nahezu dreieckförmigen zentralen Öffnung 24 oder mit einer Zentriermembran 25 nach Fig. 9 mit einer zen­ tralen Öffnung 26, die durch eine Wand mit drei heraus­ ragenden Biegezungen 27 begrenzt wird, werden geringere Kräfte ausreichen. Die Kräfte können bis einige Male kleiner sein, abhängig von der Formgebung und den Abmes­ sungen der Membran, insbesondere in der Nähe der zentralen Öffnung.

Claims (5)

1. Vorrichtung zum magnetischen Einschreiben und Aus­ lesen von Signalen großer Bandbreite in sich schräg neben­ einander erstreckenden Signalspuren auf einem Magnetband mit:

• a) einer um eine Drehachse (1) drehbaren, wenigstens teilweise zylinderförmigen Antriebsspindel (2) mit einem freien Ende (3),
• b) mindestens einem in einer Kreisbahn um die Dreh­ achse (1) der Antriebsspindel drehbaren Magnetkopf (4, 5) zum Einschreiben und/oder Auslesen der schrägen Signal­ spuren auf dem Magnetband,
• c) einem auf einem zylinderförmigen Teil der Antriebs­ spindel (2) bei deren freiem Ende (3) entfernbar befestig­ ten Kopfträger (6) für den Magnetkopf (bzw. die Magnet­ köpfe) (4, 5), mit einer zentralen Bohrung (7) zum An­ ordnen des Kopfträgers auf der Antriebsspindel, sowie
• d) Mitteln zum entfernbaren Anordnen des Kopfträgers auf der Antriebsspindel und mit:
  • 1. Zentriermitteln (8) zum Zentrieren des Kopfträgers (6) gegenüber der Drehachse (1) der Antriebsspindel (2) und
  • 2. Befestigungsmitteln (9) zum ortsfest miteinander Ver­ binden des Magnetkopfträgers und der Antriebsspindel,

dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Zentriermittel eine aus einem dünnen elastischen Blechmaterial hergestellte Zentriermembran (8) umfassen, die mit einer zentralen Öffnung (15) zum klemmenden Ein­ stecken des freien Endes (3) der Antriebsspindel (2) versehen ist sowie mit einer derartigen Form und derartigen Abmessung, daß beim Einstecken des freien Endes der Antriebsspindel Teile der Zentriermembran grenzend an die zentrale Öff­ nung (15) durch die zwischen der Zentriermembran und der Antriebsspindel auftretenden Kräfte in axialer Richtung eine elastische Biegeverformung erfahren, und
• - daß weiterhin Verbindungsmittel (17, 19) vorhanden sind zum Verbinden der Zentriermembran (8) mit dem Kopfträger (6) in einem gewissen Abstand von der zentralen Öffnung (15) der Zentriermembran, so daß diejenigen Teile der Zen­ triermembran, die zwischen den Verbindungsmitteln (17, 19) und der zentralen Öffnung (15) liegen, für elastische Biegeverformungen in beschränktem Maße frei sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net,

• - daß der Kopfträger (6) mit einer mit der Drehachse (1) der Antriebsspindel (2) konzentrischen ringförmigen Anliegefläche versehen ist, an der die Zentriermembran anliegt,
• - daß die Verbindungsmittel zum Verbinden der Zentrier­ membran (8) mit dem Kopfträger (1) einen Druckteil (17) an der von der genannten Anliegefläche (16) abgewandten Seite der Zentriermembran umfassen, mit einer mit der Drehungsachse der Antriebsspindel konzentrischen ringförmigen Druckfläche (18), und
• - daß die Verbindungsmittel weiterhin Schraubmittel (19) umfassen zum Drücken des Druckteils (17) gegen die Zentriermembran (8), um auf diese Weise die Zentriermembran (8) zwischen die ge­ nannte Anliegefläche (16) und die genannte Druckfläche (18) zu klemmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die zentrale Öffnung (24, 26) in der Zentrier­ membran (23, 25) eine nicht kreisrunde Form aufweist, wo­ bei die Zentriermembran an mindestens drei Stellen die Antriebsspindel berührt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die zentrale Öffnung (23) eine im wesentlichen polygonale vorzugsweise im wesentlichen dreieckige Form aufweist.