втулка для намотки магнитных лент
Классы МПК: | B65H75/10 без фланцев, например трубки |
Автор(ы): | ШМИДТ Юрген (DE), ШОЛТИЗИК Бернд (DE) |
Патентообладатель(и): | ЭМТЕК Магнетикс ГмбХ (DE) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-07-30 публикация патента:
27.05.2001 |
Изобретение относится к средствам манипулирования с тонкими гибкими изделиями. Геометрические размеры втулки выбраны с учетом давления намотки ленты на наружную поверхность, диаметра, модуля упругости материала и толщины стенки. Предполагается, что после намотки на втулку носитель записи имеет ошибку по времени, не превышающую 5 мкс на его полной длине. Изобретение направлено на снижение ошибок сдвига при высоких скоростях намотки и при высоком натяжении ленты. 2 с. и 4 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
1. Цилиндрическая втулка для намотки магнитных носителей в виде ленты или полотна большой длины, отличающаяся тем, что выполнено следующее соотношение:![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167802/2167802-2t.gif)
где p - давление намотки на поверхность втулки;
D - диаметр втулки;
E - модуль упругости материала втулки;
w - толщина стенки втулки. 2. Втулка по п.1, отличающаяся тем, что сжатие
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к полой цилиндрической втулке для намотки магнитных носителей записи в виде ленты или полотна относительно большой длины. Магнитные носители записи указанного выше типа включают в себя главным образом гибкое основание (подложку), например, изготовленное из полиэтилентерефталата или полиэтиленнафталата или другого подобного материала, имеющее ширину 60-120 см и толщину от 5 до ориентировочно 100 мкм, и одну или несколько магнитных дисперсий, которые наносятся на основание и могут иметь толщину от менее 1 до 20 мкм. Если это требуется, то между основанием и самым нижним слоем присутствует также слой, способствующий адгезии, а на магнитном слое сверху также имеется антиизносный слой. Непосредственно после изготовления описанного магнитного носителя записи в известных рабочих устройствах магнитное полотно наматывают на втулки, причем длина намотки может быть значительной и даже превышает 5000 м, причем при намотке полотно пропускают через различные зоны обработки, такие как ориентация магнитных частиц, сушка и, если это необходимо, уплотнение посредством каландрирования. Натяжение при намотке должно быть относительно высоким во избежание увлечения воздуха или флотации намотанных слоев в ходе намотки; с другой стороны, натяжение при намотке не должно превышать максимального значения, так как в противном случае магнитный носитель записи будет поврежден царапинами или за счет перенатяжения, и в результате станет непригодным для использования. То же самое относится и к намотке магнитных носителей записи, которые разрезаны продольно на пригодную для использования ширину, например, полдюйма (1,27 см), 2 дюйма (5,08 см) или 3,81 см, а затем намотаны на втулки ориентировочно такой же ширины. В данном случае также требуется, в особенности при намотке относительно больших длин, поддерживать определенное натяжение ленты для предотвращения отделения лепешек или сдвига слоев относительно друг друга при транспортировке (протяжке) ленты. Как правило, натяжение при намотке составляет от 0,5 до 2 Н/см ширины носителя записи в зависимости от типа устройства намотки и от требований, установленных на произведенный магнитный носитель записи. Уже описано большое число известных ранее цилиндрических втулок, которые используют для намотки магнитных лент. В заявке DE-U 8137367 описана бумажная трубка для намотки магнитных лент, поперечное сечение которой имеет форму трапеции или параллелограмма, а намотка производится спирально. Результирующая поверхность полируется, окрашивается и обладает чрезвычайно высокой гладкостью. В заявках WO 90/11957 и DE-U 9305304 описаны втулки для деформируемого материала, содержащие жесткую цилиндрическую гильзу с покрытием из деформируемого материала, который применен для того, чтобы избежать отпечатков на намотанном носителе записи. В заявке DE-С 3512919 описана втулка для намотки магнитной ленты, причем поверхность корпуса втулки покрыта магнитной резиной с определенным направлением намагничивания, что сделано для притягивания полотна во избежание образования при намотке складок. В патенте США 4832276 раскрыта двухслойная полая цилиндрическая втулка, которая включает в себя внутренний жесткий цилиндр и сжимаемую внешнюю гильзу, которые соединены друг с другом. Втулки аналогичной конструкции описаны в EP-A 0613849, DE-A 3610557, а катушечные гильзы описаны в DE-A 2457539. В патенте США N 3229928 описана шпуля для намотки ленты, которая включает в себя фланцы, изготовленные из алюминия или пластика. В этом патенте не упоминаются проблемы, связанные с давлением при намотке или с временной задержкой (сдвигом). Таким образом, в цитированных известных источниках главным образом указывается, что носители записи, в частности, магнитные ленты, наматывают на сжимающиеся сердечники или втулки, имеющие гибкую поверхность, чтобы избежать повреждения втулки. С другой стороны, исследования заявителя показали, что в тех случаях, когда производят намотку относительно больших длин на втулки, которые имеют сжатие более 0,3% их диаметра, то намотанный указанным образом носитель записи имеет недопустимо высокое значение ошибки сдвига вблизи начала его намотки, то есть ближе к сердечнику. Ошибками сдвига именуются такие ошибки, которые при записи, в особенности при наклонно-строчной записи, проявляются как ошибки временной задержки, в результате изменения длины магнитной ленты между записью и воспроизведением видеосигнала. Ошибки сдвига вызваны изменением длины магнитного носителя записи в результате его сжатия или растяжения. Как показано в заявке DE-A 3823688 на имя настоящего заявителя, такие ошибки сдвига приводят к временным ошибкам, значение которых составляет ориентировочно 5-10 мкс, например, при наклонно-строчной видеозаписи, причем такие временные ошибки могут приводить к видимым нарушениям изображения в форме искажений. Если втулка подвергается сжатию во время намотки большой длины ленты под действием необходимого высокого натяжения намотки, то начало ленты, смежное с втулкой, сжимается при сжатии втулки. Для того чтобы устранить это явление, намотанный носитель записи может быть подвергнут термообработке, в результате которой ранее сжатые части ленты вновь расслабляются. Такая термообработка, недостатком которой является то, что она представляет собой дополнительную операцию, описана, например, в японском патенте JP-A 04-366421. Задачей настоящего изобретения является создание втулки, при помощи которой может быть произведена намотка магнитного носителя записи относительно большой длины без существенного сжатия и результирующих ошибок сдвига, а также без дополнительных операций обработки, таких как термообработка, даже при высоких скоростях намотки и при высоких натяжениях ленты. Детали изобретения будут очевидны из пунктов формулы изобретения, описания изобретения и чертежей. Изобретение будет описано далее со ссылкой на чертежи. На фиг. 1 показано поперечное сечение новой втулки с намотанным на ней магнитным носителем записи. На фиг. 2 показана кривая сдвига магнитного носителя записи по его полной длине для новой втулки (а) и для втулки в соответствии с известным состоянием техники (b). На этом чертеже по оси ординат отложено значение сдвига S, а по оси абсцисс отложена длина ленты L. Когда L равна нулю, то лента (внутренняя сторона) прилегает к втулке, а когда L > 5000, то лента расположена на внешней окружности рулона. Втулка 1 включает в себя цилиндрическую гильзу 2 с поверхностью намотки 3; в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения полый цилиндр использован для уменьшения веса. Две боковые поверхности 4, 4" втулки содержат осевой подшипник 5, 5" для передачи момента вращения, чтобы осуществить намотку магнитного носителя записи 6 с требуемым натяжением намотки и с желательной скоростью. Втулку для намотки можно рассматривать как толстостенную трубку, к которой приложено внешнее давление (которое соответствует давлению намотки). Следующее выражение является аппроксимацией уменьшения диаметра втулки![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
где p - давление намотки на втулку;
D - диаметр втулки;
E - модуль упругости материала втулки;
w - толщина стенки втулки. Сжатие
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
Как указывалось ранее, исследования заявителя показали, что сжатие
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
D/Ew < 0,006/p. (3)
Таким образом, конструкция втулки (то есть размеры ее диаметра D, толщины стенки w и выбор материала, то есть модуль упругости) должна быть адаптирована к использованному давлению намотки, так чтобы выполнялось условие
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167005/916.gif)
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167007/183.gif)
Магнитный носитель записи имеет гибкое основание толщиной 12 мкм, на которое нанесен магнитный слой, который после сушки имеет толщину 2,5 мкм и содержит главным образом диоксид хрома в качестве магнитного пигмента, диспергированного в полимерной связке; ширина основания составляет около 660 мм. Полотно с магнитным ориентированным покрытием после сушки и каландрирования было намотано на длину ориентировочно 10000 м при скорости до 800 м/мин и при натяжении полотна ориентировочно 70 H, на полую цилиндрическую алюминиевую втулку, которая имела модуль упругости 7,3
![втулка для намотки магнитных лент, патент № 2167802](/images/patents/304/2167007/183.gif)
Была использована методика, аналогичная примеру 1, за тем исключением, что намотка производилась на втулку такого же диаметра из твердого пертинакса, имеющего модуль упругости 104H/мм2 и толщину стенки w, составляющую 20 мм. Максимальное значение сдвига по кривой (с) фиг. 2 на полной длине ленты составляет 5 мкм. В данном случае удивительным образом значения сдвига также являются удовлетворительными по всей длине магнитного полотна. Сравнительный пример
Была использована методика, аналогичная примеру 2, с тем исключением, что полотно было намотано на пертинаксовую втулку с толщиной стенки, составляющей только 10 мм. На кривой b (фиг. 2) показаны соответствующие изменения сдвига. Произведенные указанным образом носители записи имеют четко видные искажения в видеоизображении, в особенности на первых 2000 м с начала полотна. Полученные результаты свeдены в таблицу.