СЕРДЕЧНИК ДЛЯ НАМАТЫВАНИЯ НА НЕГО ЛЕНТОЧНОГО НОСИТЕЛЯ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 1998 года по МПК G11B23/12 

Изобретение относится к информационной технологии, в частности к сердечнику для наматывания на него ленточного носителя информации.

Известен сердечник для наматывания на него ленточного носителя информации, выполненный с возможностью сжатия при наматывании носителя информации, например, в виде кругообразного диска с центральным отверстием, наружной поверхностью для обмотки, и поводковыми выемками, выполненными на его внутренней поверхности, причем ширина наружной поверхности для обмотки в основном соответствует ширине наматывания носителя информации (см. патент US N 3632053, кл. B 65 H 75/18, 1972).

Недостаток известного сердечника заключается в том, что при воздействии усилия наматывания на поверхность для обмотки сильно сжимается не только наружный диаметр диска, но и его внутренней диаметр, то есть центральное отверстие сжимается, вследствие чего могут возникать проблемы, в частности, при снятии сердечника с поводковой оси наматывающего аппарата. Для предотвращения слишком сильного сжатия внутреннего диаметра сердечник согласно патенту US N 3632053 может быть выполненным из армированного стекловолокнами стирола, что, однако, удорожает его изготовление и увеличивает его вес, и, кроме того, приводит к проблемам при использовании материала сердечника в качестве вторичного сырья.

Задача изобретения заключается в создании сердечника, предназначенного для наматывания на него ленточного носителя информации, в котором надежно предотвращена опасность деформации центрального отверстия и обеспечена возможность его использования в качестве вторичного сырья.

Указанная задача решается предлагаемым сердечником для наматывания на него ленточного носителя информации, выполненным с возможностью сжатия при наматывании носителя информации, например, в виде круглообразного диска с центральным отверстием, наружной поверхностью для обмотки, и поводковыми выемками, выполненными на его внутренней поверхности, причем ширина наружной поверхности для обмотки в основном соответствует ширине наматываемого носителя информации, за счет того, что он выполнен с конфигурацией, обеспечивающей при сжатии соотношение изменения диаметра центрального сжатого диаметра отверстия к изменению диаметра наружной поверхности, составляющее максимум 1:4.

Предпочтительно соотношение изменения диаметров составляет 1:5.

Предлагаемый сердечник может быть выполнен из термопластичного материала без наполнителя, например из полистирола или сополимера акрилнитрила, бутадиена и стирола, или смеси полибутилентерефталата и поликарбоната.

Диск сердечника может быть выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, выполненных в виде S-образных перемычек, расположенных в основном радиально и в окружном направлении. При этом расположенный в окружном направлении S-образный участок перемычек размещен под углом к радиусному лучу сердечника, составляющим примерно от 85^o до примерно 95^o. Предпочтительно количество S-образных перемычек четно. По двум смежным S-образным перемычкам может быть размещено симметрично относительно расположенного между ними радиусного луча.

Однако промежуточные элементы могут также быть выполнены в виде перемычек, имеющих форму яиц, в виде зигзагообразных перемычек, в виде перемычек в виде наконечников стрел, или в качестве перемычек в виде ромбов, продольная ось которых расположена по осевому направлению.

Сердечник может быть снабжен отверстиями, размещенными одно рядом с другим между наружной поверхностью и центральным отверстием. При этом отверстия могут иметь H-образную форму, они могут быть выполнены зигзагообразными или в виде наконечников стрел, ориентированных в окружном направлении.

В том случае, если диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, размещенных радиально и в окружном направлении, отверстия предпочтительно выполнены в наружном кольце. Они могут иметь прямоугольную, трапециевидную или кругообразную форму.

Предпочтительно поверхность для обмотки выполнена с шероховатостью, лежащей в пределах примерно от 8 мкм примерно до 16 мкм, в частности от 12 мкм примерно до 14 мкм.

Дальнейшие подробности изобретения показаны на приложенных чертежах и описаны в нижеследующем описании, на котором представлено:
фиг. 1 - вид сверху на предлагаемый сердечник,
фиг. 2 - разрез по линии I - I сердечника согласно фиг. 1,
фиг. 3 - 19 - вид сверху на предлагаемый сердечник согласно разным дальнейшим предпочтительным формам его выполнения.

Предлагаемый сердечник согласно фиг. 1 и 2 содержит наружное кольцо 1 и концентричное с ним внутреннее кольцо 2, причем наружное кольцо 1 выполнено с поперечным сечением в виде двойного Т. Между наружным 1 и внутренним 2 кольцами с равным расстоянием друг от друга в окружном направлении размещены упруго деформируемые промежуточные элементы 3, имеющие круговое поперечное сечение. Сочетанием формы наружного кольца 1 в виде двойного Т и указанных промежуточных элементов особенно эффективным образом уменьшается передача сил сжатия с наружного кольца 1 на внутреннее кольцо 2, и одновременно достигается значительное уменьшение веса по сравнению с известными сердечниками, без необходимости армирования термопластичного материала стекловолокнами или подобными добавками. Внутреннее кольцо 2 может быть выполненным со смещенными в радиальном направлении участками 4, 5, при укладывании сердечника в стапель служащими для предотвращения смещения индивидуальных сердечников с намотанной на них лентой друг относительно друга. Кроме того, центральное отверстие 6 сердечника выполнено с известными из литературы поводковыми выемками 7. Вместо вышеописанных друг относительно друга круговых участков 4, 5 предлагаемый сердечник известным образом может быть снабженным выступами 8, 9, выполненным на краю центрального отверстия 6 и направленными попеременно в обе стороны (см. фиг. 4). При укладывании сердечников в стапель выступы 8, 9 с геометрическим замыканием взаимодействуют с выступами 8, 9 смежного сердечника и таким образом мешают скручиванию сердечника друг относительно другу. Такое выполнение известно, например, из заявки DE N 2448853. При этом ширина внутреннего кольца 2 превышает ширину наружного кольца 1, т.е., его поверхности для обмотки 10.

Согласно другой форме выполнения предлагаемого сердечника, представленной на фиг. 3, упругие промежуточные элементы 3 выполнены не круговыми (в виде яиц), а в виде S-образных перемычек, расположенных в основном радиально и в окружном направлении и равномерно распределенных в окружном направлении.

Дальнейшие предпочтительные формы выполнения предлагаемого сердечника представлены на фиг. 4, 6, 7 и 8. Согласно данным фигурам предлагаемый сердечник состоит не из двух концентричных колец 1, 2, а между наружной поверхностью для обмотки 10 и внутренним центральным отверстием 6 равномерно распределены в окружном направлении отверстия 11, с одной стороны приводящие к снижению расхода материала при изготовлении предлагаемых сердечников, а с другой стороны обеспечивающие требуемого изменения диаметра сердечника при воздействии усилия наматывания, без передачи существенной доли силы сжатия до центрального отверстия. На практике выявилось, что целесообразно отверстия 11 имеют следующую форму.

Согласно фиг. 4 отверстия 11 имеют круговую форму и расположены по одному или некоторым концентричным кругам. При этом отверстия 11 могут иметь разную величину и могут быть смещены друг относительно друга.

Согласно фиг. 5 и 5а не имеется отверстий, а сердечник выполнен с кольцевыми углублениями 12, которые, как видно на фиг. 5а, по образцу меандров смещены друг относительно друга в обе стороны.

Согласно фиг. 6 отверстия 11 имеют H-образную форму, причем предпочтительно они расположены рядом друг с другом в окружном направлении, под острым углом относительно радиусного луча.

Согласно фиг. 7 отверстия 11 выполнены зигзаговыми, а согласно фиг. 8 - в виде наконечников стрел.

И в этих формах выполнения предлагаемого сердечника у центрального отверстия имеются смещенные участки 4, 5 или выступы 8, 9, служащие для предотвращения смещения или относительно скручивания уложенных в стапель сердечников с намотанной на них лентой.

Что касается форм выполнения изобретения согласно фиг. 9 - 15, то фиг. 9 - 13 показывают сердечники, выполненные и с S-образными перемычками, и с отверстиями 11.

Согласно фиг. 14 и 15 S-образные перемычки расположены под определенным углом, а сердечники согласно фиг. 16 - 19 также выполнены с упругими промежуточными элементами 3, выполненными, однако, не в виде S-образных перемычек.

Как видно из поперечных разрезов A и A' на фиг. 9, вышеописанный профиль наружного кольца 1 в виде двойного Т может дополняться радиальными перемычками 13 и/или дальнейшим кольцом 14.

На фиг. 10 показано наружное кольцо 1, наклонные перемычки 13 которого расположены под углом. Предпочтительно перемычкам 13 образуются трапеции.

Согласно фиг. 11 и 12 в наружном кольце 1 с обеих сторон выполнены кругообразные углубления 14, 15 и 16, 17. Жесткость сердечника согласно данным формам выполнения соответствует примерно жесткости сердечника согласно фиг. 9, то есть сердечника с наружным кольцом 1 в виде двойного Т или Н.

Наружное кольцо 1 в форме выполнения согласно фиг. 13 выполнено с отверстиями 18, расположенными близко к наружной поверхности для обмотки 10 и близко друг рядом с другом. В форме выполнения согласно фиг. 13 внутренние радиальные участки 19 S-образных перемычек выполнены с большей толщиной, чем наружные радиальные участки 20.

Согласно фиг. 14 каждая перемычка выполнена с средним участком 21 и наружным 20 и внутренним 19 радиальными участками. На фиг. 14 также показан радиусный луч 22. Расположенные в окружном направлении средние участки 21 перемычек 3 размещены под углом к радиусному лучу сердечника, причем угол α между участками 21 и лучом 22 составляет примерно от 85^o до примерно 95^o.

Как видно на фиг. 14, средний участок 23 перемычки 24, смежной с перемычкой 3, расположен под углом β относительно радиусного луча 22, составляющего 95^o, причем согласно фиг. 14 угол α, под которым расположен средний участок 21 перемычки 3, составляет 85^o. Таким образом, в сердечнике согласно фиг. 14 попеременно могут иметься перемычки 3 со средним участком 21, расположенным под углом α, и перемычки 24 со средним участком 23, расположенным под углом β. При этом желательно, чтобы имелись целые пары перемычек 3 и 24, то есть количество перемычек 3 должно соответствовать количеству перемычек 24. В сердечнике согласно фиг. 14 достигается еще лучшее отношение сжатия, чем согласно нижеприведенным примерам.

Хорошие результаты по соотношению изменения внутреннего диаметра D_в к изменению наружного диаметра D_н получают и с сердечником согласно фиг. 15. При этом по две смежные перемычки попарно расположены симметрично относительно проходящего между ними радиусного луча 22. Перемычки в сердечнике согласно фиг. 15 могут быть выполнены с той же конфигурацией, как и перемычки 3, 24 согласно фиг. 14, причем, однако, средний участок обеих перемычек одной пары расположен под таким же углом α или β относительно радиусного луча 22. Угол средних участков перемычек соседней пары может тогда иметь другую величину β или α.
Одинаковыми преимуществам, как и вышеописанные формы выполнения, обладают и формы выполнения предлагаемого сердечника согласно фиг. 16 - 19. Согласно фиг. 16 упругие промежуточные элементы 3 выполнены в виде наконечников стрел, а в форме согласно фиг. 17 - в виде ромб. При этом промежутки между смежными элементами 3 выполнены в качестве отверстий.

В форме выполнения изобретения согласно фиг. 18 упругие промежуточные элементы 3 выполнены в качестве перемычек в виде яиц, причем две или несколько перемычек могут быть связаны друг с другом. Согласно фиг. 19 в качестве упругих промежуточных элементов имеются зигзаговые перемычки.

В формах выполнения согласно фиг. 9 - 15 S-образные перемычки могут быть заменены перемычками согласно фиг. 16 - 19.

Все описанные перемычки предпочтительно выполнены с минимальной толщиной, составляющей 0,6 мм, причем обычно толщина составляет примерно 1 мм, и шириной, в основном соответствующей ширине поверхности для обмотки 10.

Для выполнения предлагаемого сердечника используют термопластичные материалы, предпочтительно материалы, поддающиеся литью под давлением, причем данные материалы не содержат наполнителей, как, например, стекловолокна, стеклянные шарики или т.п.

Сердечник согласно изобретению предпочтительно выполнен из одного из следующих термопластов:
полистирол, сополимеры на основе акрилнитрила, бутадиена и стирола;
смесь полибутилентерефталата и поликарбоната;
поливинилхлорид (см. примеры),
полиамид.

На практике выявилось, что намотанный носитель информации, т.е. пакеты, надежнее защищен от скольжения и смещения, если поверхность для обмотки, т. е. наружная поверхность кольца, выполнены с шероховатостью, составляющей порядка от 8 мкм до 16 мкм, в частности от 12 мкм до 14 мкм, если сердечник выполнен из полистирольного материала. Кроме того, выявилось, что шероховатость в вышеуказанном диапазоне выгодна и в случае выполнения предлагаемого сердечника не из полистирола, а из другого из вышеуказанных материалов. Поверхность можно выполнить шероховатой, например с помощью соответствующей формы для литья под давлением, или же с помощью придающего шероховатость материала, который перемещают относительно поверхности для обмотки, или наоборот. Кроме того, можно использовать также другие известные методы придания пластмассам шероховатости.

Пример 1.

На сердечник, имеющий наружный диаметр D_н, составляющий 114 мм, диаметр внутреннего отверстия D_в, составляющий 77 мм, и ширину, составляющую 15 мм, и состоящий из поливинилхлорида без каких-либо добавок, при этом сердечник согласно фиг. 1 выполнен с шестью круговыми упругими промежуточными элементами и наружным кольцом, имеющим поперечное сечение в виде двойного Т, с помощью известного наматывающего устройства со скоростью 450 м в минуту наматывали полудюймовую магнитную ленту для видеозаписи общей толщиной 15,6 мкм и длиной 5000 м. При этом параметры наматывания, то есть натяжение ленты и силу прижатия контактного ролика, прижимающего магнитную ленту к сердечнику, выбрали с обеспечением воздействия давления на поверхность для обмотки сердечника, составляющего 25 бар (25 N/мм²).

Пример 2
На сердечник, имеющий наружный диаметр D_н, составляющий 114 мм, диаметр внутреннего отверстия D_в, составляющий 77, и ширину, составляющую 15 мм, и состоящий из полиамида без каких-либо добавок, при этом сердечник согласно фиг. 3 выполнен с 12 S-образными упругими промежуточными элементами и наружным кольцом, имеющим поперечное сечение в виде двойного Т, по методу, аналогичному примеру 1, наматывали полудюймовую магнитную ленту для видеозаписи общей толщиной 19 мкм и длиной 5000 м.

Сравнительный опыт
На имеющийся в торговле т.н. NARTB-сердечник, состоящий из армированного стекловолокнами полистирола и имеющий тот же размер, что и описанный в примере 1 сердечник, при этом, однако, данный сердечник выполнен с поперечным сечением, суженным между наружным диаметром и внутренним отверстием, и с обеих сторон снабжен 9 радиальными перемычками, по методу, аналогичному примеру 1, при условиях, указанных в примере 1, наматывали ленту, описанную в примере 1.

В нижеследующих таблицах 1 и 2 приведены результаты опытов, в частности сокращение диаметров ΔD_н и ΔD_в в предлагаемом сердечнике по сравнению с известным сердечником.

Результаты: примеры 1 и 2
Соотношение ΔD_в:ΔD_н = 1 : 5
сравнительный опыт
Соотношение ΔD_в:ΔD_н = 4 : 5 = 1 : 1,25
Примеры 3 - 6 провели с сердечниками, служащими для наматывания на них лент для аудиозаписи. Такие сердечники имеют те же самые диаметры, т.е. D_н = 114 мм и D_в - 77 мм, как и сердечники согласно примерам 1 и 2 и сравнительному опыту, предусмотренные для наматывания лент для видеозаписи.

При осуществлении примеров 3 - 6 на соответствующий сердечник со скоростью 250 м в минуту наматывали магнитную ленту аудиозаписи шириной 3,81 мм, общей толщиной 12 мкм и длиной 3300 мм. Условия выбрали с обеспечением среднего давления наматывания, воздействующего на поверхность для обмотки сердечника, составляющего 15 бар.

Пример 3.

Материал сердечника: полистирол без наполнителей;
Его конфигурация: согласно фиг. 3 (с упругими промежуточными элементами).

Пример 4.

Материал сердечника: полистирол без наполнителей;
Его конфигурация: согласно фиг. 13 (с упругими промежуточными элементами).

Пример 5.

Материал сердечника: стирол/ацетонитрил с 30% стекловолокон;
Его конфигурация: согласно патенту DE N 2448853 (без упругих промежуточных элементов).

Пример 6.

Материал сердечника: стирол/ацетонитрил;
Его конфигурация: согласно фиг. 4 (с кругообразно размещенными отверстиями).

Примеры 3 и 4, осуществляемые с сердечниками согласно изобретению, показывают, что соотношение изменения диаметров, составляющее 0,2 = 1 : 5, находится под верхним пределом, согласно настоящему изобретению составляющим 1 : 4.

Нижний предел соотношения изменения внутреннего диаметра D_в и наружного диаметра D_н при сжатии составляет 1 : 15. Такого соотношения достигается, в частности, с предлагаемым сердечником согласно фиг. 3.

В вышеописанных примерах 1 - 6 и в сравнительном опыте изменение диаметров сердечников измеряли через расстояние полюсов (расстояния от определенной неподвижной точки, например центра) кругообразных наружной и внутренней поверхностей. При этом сердечники фиксировали на трех поводковых выемках, например, в случае сердечника согласно фиг. 3, и величину расстояния полюсов измеряли в 6 точках с равным расстоянием от двух поводковых выемок. Указанная в таблицах величина является максимальной из измеряемых величин.

Результаты опытов.

Опыты показывали, что максимально допустимый верхний предел соотношения ΔD_в : ΔD_н составляет 1 : 4, т.к. при таком соотношении сердечники можно легко снять с намоточной оси, на которой сердечник устанавливается для наматывания ленты на него при очень высокой скорости.

Для еще более легкого снятия сердечника с намотанной на него ленты соотношение изменения диаметров центрального отверстия и наружной поверхности предпочтительно должно составить 1 : 5.

В сравнительном опыте более чем 50% сердечников после наматывания на них ленты не удалось снять с оси.

Что касается материала, из которого выполнен сердечник, то важно, чтобы используемый материал не сокращался при длительном использовании в условиях повышенной температуры.

Изобретение относится к информационной технологии, в частности к сердечнику для наматывания ленточного носителя информации. Сердечник с возможностью сжатия при наматывании носителя информации выполнен в виде кругообразного диска с центральным отверстием, наружной поверхностью для обмотки и поводковыми выемками на внутренней поверхности. Ширина наружной поверхности для обмотки в основном соответствует ширине носителя информации. Сердечник выполнен с конфигурацией, обеспечивающей при сжатии соотношение изменения диаметра центрального отверстия к изменению диаметра наружной поверхности, составляющее максимум 1:4. Изобретение направлено на предотвращение деформации центрального отверстия. 21 з.п.ф-лы, 2 табл., 19 ил.

1. Сердечник для наматывания на него ленточного носителя информации, выполненный с возможностью сжатия при наматывании носителя информации, например, в виде кругообразного диска с центральным отверстием, наружной поверхностью для обмотки и поводковыми выемками, выполненными на его внутренней поверхности, причем ширина наружной поверхности для обмотки в основном соответствует ширине наматываемого носителя информации, отличающийся тем, что он выполнен с конфигурацией, обеспечивающей при сжатии соотношение изменения диаметра центрального отверстия к изменению диаметра наружной поверхности, составляющее максимум 1 : 4. 2. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что соотношение изменения диаметров составляет 1 : 5. 3. Сердечник по п. 1 или 2, отличающийся тем, что он выполнен из термопластичного материала без наполнителя. 4. Сердечник по п.3, отличающийся тем, что термопластичный материал представляет собой полистирол. 5. Сердечник по п.3, отличающийся тем, что термопластичный материал представляет собой сополимер акрилнитрила, бутадиена и стирола. 6. Сердечник по п.3, отличающийся тем, что термопластичный материал представляет собой смесь полибутилентерефталата и поликарбоната. 7. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, выполненных в виде S-образных перемычек, расположенных в основном радиально и в окружном направлении. 8. Сердечник по п.7, отличающийся тем, что расположенный в окружном направлении участок S-образных перемычек размещен под углом к радиусному лучу сердечника, составляющим примерно 85 - 95^o. 9. Сердечник по п.7 или 8, отличающийся тем, что количество S-образных перемычек четно. 10. Сердечник по любому из пп.7 - 9, отличающийся тем, что по двум смежным S-образным перемычкам размещено симметрично относительно расположенного между ними радиусного луча. 11. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, выполненных в виде перемычек, имеющих форму яиц. 12. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, выполненных в виде зигзагообразных перемычек. 13. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, выполненных в виде перемычек в виде наконечников стрел. 14. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, выполненных в качестве перемычек в виде ромбов. 15. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что он снабжен H-образными отверстиями, размещенными одно рядом с другим между наружной поверхностью и центральным отверстием. 16. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что он снабжен зигзагообразными отверстиями, размещенными одно рядом с другим между наружной поверхностью и центральным отверстием. 17. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что он снабжен отверстиями в виде наконечников стрел, размещенными одно рядом с другим между наружной поверхностью и центральным отверстием и ориентированными в окружном направлении. 18. Сердечник по любому из пп.15 - 17, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, размещенных радиально и в окружном направлении, причем в наружном кольце выполнены отверстия. 19. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, размещенных радиально и в окружном направлении, причем в наружном кольце выполнены прямоугольные отверстия. 20. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, размещенных радиально и в окружном направлении, причем в наружном кольце выполнены трапециевидные отверстия. 21. Сердечник по любому из пп.1 - 6, отличающийся тем, что диск сердечника выполнен в виде наружного и внутреннего колец и размещенных между кольцами упруго деформируемых промежуточных элементов, размещенных радиально и в окружном направлении, причем в наружном кольце выполнены кругообразные отверстия. 22. Сердечник по любому из пп.1 - 21, отличающийся тем, что поверхность для намотки выполнена с шероховатостью, лежащей в пределах примерно от 8 мкм примерно до 16 мкм, в частности от 12 мкм примерно до 14 мкм.