СЕРДЕЧНИК ДЛЯ НАМОТКИ ЛЕНТОЧНОГО НОСИТЕЛЯ ИНФОРМАЦИИ Российский патент 2000 года по МПК G11B23/37 

Изобретение относится к технологии записи информации, в частности к принадлежностям к носителям информации, а именно к сердечнику для намотки ленточного носителя информации.

Известен сердечник для намотки ленточного носителя информации, у которого ширина окружной намоточной поверхности не меньше ширины ленточного носителя информации и который содержит внешнее и внутреннее кольца, соединенные друг с другом упругими элементами, расположенными в одних своих частях вдоль окружности, а в других - радиально, для блокирования перемещения внешнего кольца относительно внутреннего кольца вдоль окружности, причем сердечник для намотки ленточного носителя информации характеризуется внутренним и внешним диаметрами, которые уменьшаются при намотке на него носителя информации с отношением уменьшения внутреннего диаметра к уменьшению внешнего диаметра менее 1:4 (см. промышленный образец DE N 9400220, МКИ G 11 В 23/037, 1994 г.).

Подобный сердечник применяется для намотки нарезанных магнитных лент, сердечник с намотанной на него лентой поставляется фирмам-изготовителям кассет или записывающим фирмам. На этих фирмах сердечник устанавливают на намоточный станок, зажимный механизм которого захватывает и фиксирует сердечник изнутри.

Такие зажимные механизмы обладают ограниченным рабочим ходом. Внутреннее кольцо сердечника под действием зажимного механизма упруго деформируется, оказывая небольшое сопротивление этой деформации. По этой причине зажимный механизм удерживает сердечник недостаточно прочно, что может повлечь за собой неблагоприятные последствия из-за ослабления или размотки ленточной катушки и/или соскакивания сердечника.

Таким образом, недостаток известного сердечника заключается в том, что не обеспечена надежность его фиксации.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке сердечника типа рассмотренного выше, обеспечивающего достаточную надежность его фиксации.

Указанная задача решается в предлагаемом сердечнике для намотки ленточного носителя информации, у которого ширина окружной намоточной поверхности не меньше ширины ленточного носителя информации и который содержит внешнее и внутреннее кольца, соединенные друг с другом упругими элементами, расположенными в одних своих частях вдоль окружности, а в других - радиально, для блокирования перемещения внешнего кольца относительно внутреннего кольца вдоль окружности, причем сердечник для намотки ленточного носителя информации характеризуется внутренним и внешним диаметрами, которые уменьшаются при намотке на него носителя информации с отношением уменьшения внутреннего диаметра к уменьшению внешнего диаметра менее 1:4, за счет того, что он снабжен ограничительными элементами, расположенными центрально-симметрично с возможностью действия в радиальном направлении, причем ограничительные элементы уменьшают упругую податливость части или всех упругих элементов для ограничения величины увеличения диаметра внутреннего кольца в процессе фиксации сердечника для намотки ленточного носителя информации зажимным механизмом.

Благодаря предлагаемому выполнению сердечника обеспечивается ограничение увеличения диаметра внутреннего кольца. Таким образом, несложное техническое усовершенствование сердечника существенно повышает уровень надежности его функционирования путем повышения надежности его фиксации.

Согласно предпочтительной форме выполнения изобретения внутреннее кольцо при увеличении своего диаметра до определенной величины упирается ограничительными элементами во внешнее кольцо. При этом ограничительный элемент предпочтительно представляет собой ограничительный упор, расположенный на внутреннем или на внешнем кольце, или же ограничительный элемент выполнен в виде ограничительных упоров, расположенных на внутреннем и на внешнем кольце.

Альтернативно упругие элементы могут представлять собой перемычки S-образной формы, каждая из которых имеет окружной участок и расположенные по краям радиальные участки. При этом предпочтительно угол между окружным участком S-образной перемычки и пересекающим его радиусом сердечника для намотки ленточного носителя информации имеет значение в пределах 85-95^o. Ограничительный элемент может представлять собой ограничительную перемычку, соединяющую между собой окружной участок упругого элемента и внутреннее кольцо.

В случае увеличения диаметра внутреннего кольца сердечника (его расширения в процессе фиксации сердечника зажимным механизмом) перемычки, а также упоры ограничивают расширение внутреннего кольца, благодаря чему обеспечивается минимально необходимое усилие захвата сердечника зажимным механизмом.

Согласно дальнейшей форме выполнения предлагаемый сердечник имеет ограничительные перемычки, каждая из которых соединяет окружной участок упругого элемента с внутренним кольцом, а ограничительный элемент выполнен в виде ограничительных упоров, расположенных на внутреннем и/или внешнем кольце.

Между ограничительным упором и противолежащим ему участком предпочтительно имеется зазор, величина которого составляет 0,15-0,4 мм.

Для обеспечения желаемой жесткости упругих элементов сердечник может быть выполнен с разным положением ограничительных перемычек по длине окружных участков между радиальными участками. Также благодаря этому возможна - помимо установки заданного ограничения степени расширения в процессе фиксации зажимным механизмом - настройка требуемой жесткости упругих элементов сердечника.

Согласно дальнейшей выгодной форме выполнения число упругих элементов кратно трем, при этом число ограничительных элементов целесообразно также кратно трем.

Сердечник изготовлен, например, из термопластичного материала в чистом виде или с небольшим содержанием наполнителя.

Толщина ограничительных элементов может быть равной половине толщины упругих элементов.

Предпочтительно каждому упругому элементу соответствует, по крайней мере, один ограничительный элемент.

В сердечнике предпочтительно имеется, по крайней мере, три ограничительных элемента, выполненных в виде ограничительных упоров.

С практической точки зрения рациональным является выполнение внутреннего кольца с полой (U-образной) конфигурацией с подкрепляющими стойками, число которых равно числу упругих элементов или кратно ему.

Далее приведено описание вариантов предлагаемого сердечника, представленных на приложенном чертеже, который показывает:
фиг. 1A - вид спереди сердечника с ограничительными перемычками;
фиг. 1B - вид сзади сердечника, показанного на фиг. 1A;
фиг. 1C - сечение A - A сердечника, показанного на фиг. 1A;
фиг. 2 - сердечник с ограничительными упорами;
фиг. 2A - сечение В - В сердечника, показанного на фиг. 2;
фиг. 2B - сечение варианта сердечника, показанного на фиг. 2, со сдвоенными ограничительными упорами;
фиг. 3 - фрагмент альтернативного варианта сердечника с ограничительными перемычками и ограничительными упорами;
фиг. 4 - зажимный механизм в контакте с сердечником.

На фиг. 4 показан сердечник 5, зафиксированный зажимным механизмом 6 намоточного устройства, используемого, например, в процессе сборки незаписанных кассет.

Сердечник 5 удерживается посредством трех шипов 7, которые при повороте откидной планки 8 расходятся под давлением наружу и углубляются, к примеру, в выемки 9 сердечника. Эти три шипа могут упираться и в другие места внутренней окружности.

Позицией 7A обозначен шип, находящийся в ненагруженном состоянии. Под действием радиального давления, оказываемого зажимным механизмом 6, внутреннее кольцо 10, соединенное с внешним кольцом 12 посредством упругих элементов 11 примерно S-образной формы, расширяется.

Поскольку в процессе фиксации сердечника зажимным механизмом внутреннее кольцо претерпевает деформацию, то без применения описываемых ниже технических решений усилие зажатия сердечника в таких условиях недостаточно большое, что может привести к соскакиванию сердечника 5 на высоких скоростях вращения.

На фиг. 1A и 1B показан сердечник 15, отличающийся от сердечника 5 тем, что каждый упругий элемент 11 аналогичной примерно S-образной формы, включающий в себя более длинный окружной участок 11а и более короткие примерно радиальные участки 11b, соединен с внутренним кольцом 10 сердечника 15 ограничительной перемычкой 13. Ограничительная перемычка 13, показанная на фиг. 1A, 1B, имеет толщину, равную примерно половине толщины упругого элемента 11, расположена, главным образом, справа от среднего радиуса rm упругого элемента и ориентирована в радиальном направлении (для всех квадрантов, за исключением расположенного вверху справа). На фиг. 1A в верхнем правом квадранте видны три различных варианта размещения ограничительных перемычек 13, а именно: перемычка 13a, установленная вблизи правого радиального участка, перемычка 13b, установленная вблизи левого радиального участка, и перемычка, установленная так же, как и все остальные. Такое представление наглядно иллюстрирует возможность варьирования жесткостью упругих перемычек путем целенаправленной установки ограничительной перемычки. В данном случае ограничительная перемычка 13a обеспечивает 90-процентную жесткость, а ограничительная перемычка 13b - 10-процентную жесткость. Таким образом, при отсутствии ограничителей окружной упругой деформации можно, не изменяя конфигурации упругих элементов 11, легко регулировать жесткость сердечника.

На фиг. 1C представлено сечение A - A сердечника, изображенного на фиг. 1A. Разрезанная ограничительная перемычка 13 выделена перекрестной штриховкой. На внутреннем кольце 10 могут быть предусмотрены подкрепляющие стойки 19, видимые на фиг. 1B. Подкрепляющие стойки могут быть рассредоточены по окружности либо вдоль радиусов, по которым установлены ограничительные перемычки 13, либо - в дополнение к этому - вдоль радиусов, по которым обращенные внутрь радиальные участки 11b упругих элементов 11 стыкуются с внутренним кольцом. Такая конструкция обеспечивает очень хорошую устойчивость и высокий уровень технологичности при изготовлении сердечника способом литья под давлением.

Как видно на фиг. 1A и 1B, внешнее кольцо 12 имеет двутавровое сечение, обеспечивающее хорошую жесткость при небольшом весе и позволяющее изготавливать кольцо из термопластика без армирования стекловолокном или другим наполнителем. Внешнее кольцо 12 может иметь и другую конфигурацию, обеспечивающую требуемую жесткость конструкции.

Как показано на чертеже, для обеспечения возможности штабелирования нескольких сердечников внутреннее кольцо 10 может быть выполнено также с выступами 14a и соответствующими им выемками 14b.

На фиг. 2 показан еще один предлагаемый вариант сердечника 20 с ограничительными упорами 16, установленными по радиусам крепежных выемок 9. Ограничительные упоры, ширина которых равна приблизительно 2 мм, отделены от внешнего кольца зазором 17 (хорошо показанным на фиг. 2A) заданной величины b, зависящей от характеристик упругой деформации конструкции и допусков серийно выпускаемых зажимных механизмов. В общем случае зазор b может находиться в пределах 0,15-0,4 мм. На фиг. 2B представлен вариант, в котором ограничительные упоры 16a и 16b имеются на внутреннем кольце 10 и внешнем кольце 12, причем в данном случае технология изготовления сердечника позволяет избежать продавливания внутреннего кольца 10. Что касается зазора b, то в этом случае все, что к нему относится, аналогично рассмотренному выше варианту. Также можно комбинировать в одной конструкции ограничительные упоры 16a и 16b с ограничительными перемычками 13, как это показано на фиг. 3.

Варианты сердечников, изображенных на фиг. 1 и 2, были испытаны на прочность фиксации в зажимном механизме с использованием зажимного механизма фирмы "Tapematic", Италия. Испытуемые сердечники обычным способом фиксировались на зажимном механизме и соединялись с натяжными тросами в точках крепления, разнесенных на 120^o. Натяжные тросы соединялись в одной точке, связанной с пружинным усовершенствованным динамометром. Сила натяжения пружинного динамометра была направлена по центральной оси сердечника в сторону от зажимного механизма.

При испытании на срыв с зажимного механизма сердечника 15 (фиг. 1), в котором каждому упругому элементу 11 соответствовала своя ограничительная перемычка 13, было получено значение срывающей силы, примерно равное 6 кгс.

При аналогичном испытании сердечника 20 (фиг. 2), имеющего три ограничительных упора 16 при величине зазора b = 0,2 мм, было получено значение срывающей силы, примерно равное 5 кгс.

Для сравнения был испытан сердечник 5 (фиг. 4), не имеющий никаких ограничительных элементов, в результате чего было получено очень малое значение срывающей силы - примерно 4 кгс.

Упругие элементы, которые, помимо примерно S-образной конфигурации, могут обладать другой приемлемой формой (такие элементы описаны и представлены наглядно в промышленном образце DE N 9400220), должны иметь толщину как минимум около 0,6 мм, а как правило - 1,0 мм. Ширина же таких элементов должна примерно равняться ширине намоточной поверхности 18.

Угол между окружным участком 11а примерно S-образного упругого элемента и пересекающим его радиусом сердечника может иметь значение приблизительно в пределах 85-95^o.

Дальнейшая рационализация конструкции сердечников 15 и 20 предлагаемых настоящим изобретением наверняка позволит еще больше увеличить значение срывающей силы. В любом случае, полученный для этих вариантов прирост значения срывающей силы по сравнению с сердечником 5 составил соответственно 50 % и 25 %.

Оптимальные конфигурации перемычек технологически совместимы с подходящими для этих целей термопластами, обрабатываемыми способом литья под давлением. Подобные термопласты не требуют армирования такими наполнителями, как стекловолокно, стеклянные шарики или другими упрочняющими наполнителями.

Для изготовления сердечников в соответствии с настоящим изобретением оптимальным материалом являются термопласты, в частности следующие:
- полистирол, АБС (акрилонитрилбутадиенстирол - сополимер), например - типа BASF 456 М ударопрочный;
- смесь полибутилентерефталата с каким-либо поликарбонатом;
- ПВХ (поливинилхлорид);
- полиамид.

При намотке магнитной ленты на сердечники 5, 15 и 20 было установлено, что предельное максимальное значение соотношения уменьшения колец сердечника при сжатии ΔD_i/ΔD_a может быть равно 1/4 (D_i - диаметр внутреннего кольца, D_a - диаметр внешнего кольца) - из условия возможности снятия сердечников с намотанной на них лентой с оси, на которой сердечник вращается при очень высокой скорости намотки ленты.

Для еще более легкого снятия сердечника с намотанной на него лентой указанное соотношение уменьшения должно составлять 1:5.

Кроме того, еще одно достоинство предлагаемых настоящим изобретением сердечников в вариантах 15 и 20 или аналогичных состоит в том, что при размотке ленты сердечник не может случайно соскочить с зажимно-намоточного механизма, нарушив его работу.

Сердечник для ленточного носителя информации выполнен с расположенными между его внутренним и внешним кольцами упругими элементами, обеспечивающими соотношение уменьшения внутреннего и внешнего колец сердечника при сжатии, не превышающее значение 1:4. Для более надежной фиксации сердечника в процессе намотки его упругие элементы снабжены ограничительными элементами, действующими в радиальном направлении.

Конструкция сердечника для намотки ленточного носителя информации включает в себя упругие элементы, расположенные между внутренним и внешним кольцами так, чтобы соотношение усадки внутреннего и внешнего диаметров сердечника при намотке на сердечник носителя информации не превышало значение 1: 4. Для более надежной фиксации намоточного сердечника в процессе намотки ленты его упругие элементы снабжены ограничительными элементами, действующими в радиальном направлении. Благодаря таким конструктивным особенностям повышается надежность фиксации намоточного сердечника на зажимно-намоточном механизме. 16 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сердечник для намотки ленточного носителя информации, у которого ширина окружной намоточной поверхности (18) не меньше ширины ленточного носителя информации и который содержит внешнее (12) и внутреннее (10) кольца, соединенные друг с другом упругими элементами (11), расположенными в одних своих частях вдоль окружности, а в других радиально, для блокирования перемещения внешнего кольца (12) относительно внутреннего кольца (10) вдоль окружности, причем сердечник для намотки ленточного носителя информации характеризуется внутренним (D_i) и внешним (D_а) диаметрами, которые уменьшаются при намотке на него носителя информации с соотношением уменьшения внутреннего диаметра (ΔD_i) к уменьшению внешнего диаметра (ΔD_а) менее 1 : 4, отличающийся тем, что он снабжен ограничительными элементами (13, 16), расположенными центрально-симметрично с возможностью действия в радиальном направлении, причем ограничительные элементы (13) уменьшают упругую податливость части или всех упругих элементов (11) для ограничения величины увеличения диаметра внутреннего кольца (10) в процессе фиксации сердечника для намотки ленточного носителя информации зажимным механизмом. 2. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что внутреннее кольцо (10) при увеличении своего диаметра до определенной величины упирается ограничительными элементами (16) во внешнее кольцо (12). 3. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что упругие элементы представляют собой перемычки (11) S-образной формы, каждая из которых имеет окружной участок (11а) и расположенные по краям радиальные участки (11b). 4. Сердечник по п.3, отличающийся тем, что угол между окружным участком (11а) S-образной перемычки (11) и пересекающим его радиусом сердечника для намотки ленточного носителя информации (5, 15, 20) имеет значение в пределах 85 - 95^o. 5. Сердечник по п.3 или 4, отличающийся тем, что ограничительный элемент представляет собой ограничительную перемычку (13), соединяющую между собой окружной участок (11а) упругого элемента (11) и внутреннее кольцо (10). 6. Сердечник по п.1 или 2, отличающийся тем, что ограничительный элемент представляет собой ограничительный упор (16), расположенный на внутреннем (10) или на внешнем кольце (12). 7. Сердечник по п.1 или 2, отличающийся тем, что ограничительный элемент выполнен в виде ограничительных упоров (16а, 16b), расположенных на внутреннем (10) и на внешнем кольце (12). 8. Сердечник по п. 5, отличающийся тем, что он имеет ограничительные перемычки (13), каждая из которых соединяет окружной участок (11а) упругого элемента (11) с внутренним кольцом (10), а ограничительный элемент выполнен в виде ограничительных упоров (16а, 16b), расположенных на внутреннем (10) и/или внешнем кольце (12). 9. Сердечник по п.6, или 7, или 8, отличающийся тем, что между ограничительным упором (16, 16а, 16b) и противолежащим ему участком имеется зазор (17, 17'), величина которого составляет 0,15 - 0,4 мм. 10. Сердечник по п.3, или 4, или 5, или 8, отличающийся тем, что для обеспечения желаемой жесткости упругих элементов (11) он может быть выполнен с разным положением ограничительных перемычек (13, 13а, 13b) по длине окружных участков (11а) между радиальными участками (11b). 11. Сердечник по любому из пп.1 - 10, отличающийся тем, что число упругих элементов (11) кратно трем. 12. Сердечник по любому из пп.1 - 11, отличающийся тем, что он изготовлен из термопластичного материала в чистом виде или с небольшим содержанием наполнителя. 13. Сердечник по любому из пп.1 - 12, отличающийся тем, что толщина ограничительных элементов (13, 16) равна половине толщины (а) упругих элементов (11). 14. Сердечник по п.1, отличающийся тем, что число упругих элементов (11) кратно трем и число ограничительных элементов (13, 16) кратно трем. 15. Сердечник по п.1, или 5, или 6, или 7, отличающийся тем, что каждому упругому элементу (11) соответствует по крайней мере один ограничительный элемент (13). 16. Сердечник по п.1, или 2, или 8, отличающийся тем, что в нем имеется по крайней мере три ограничительных элемента, выполненных в виде ограничительных упоров (16, 16а, 16b). 17. Сердечник по любому из пп.1 - 16, отличающийся тем, что внутреннее кольцо (10) имеет полую конфигурацию с подкрепляющими стойками (19, 21), число которых равно числу упругих элементов или кратно ему.