Кассета для магнитной ленты Советский патент 1993 года по МПК G11B23/04 

Изобретение относится к технике магнитной записи, в частности к кассетам.

Известна магнитофонная кассета, в которой для уменьшения трения и предупреждения повреждения магнитной ленты (МЛ) установлены две плоские жесткие прокладки. Особенностью прокладок является наличие двух поверхностей с четырьмя вы- резаннымихруглыми дугами для удержания сердечников в среднем положении и, отдельно, двух наклонных плоскостей для амортизации рулонов с МЛ. Такие прокладки позволяют также уменьшить дребезжание сердечников от контакта с полукорпусами кассеты и этим улучшить качество звука при воспроизведении и уменьшить акустический шум при перемотке.

Недостатком известной кассеты является создание жесткими прокладками с ненормированными усилиями повышенного

трения в кассете из-за большой площади контакта прокладки с рулонами МЛ. Вследствие этого невозможно получить требуемое качество укладки рулонов с МЛ, образуется их распущенность, заминаются края МЛ и резко сокращается срок службы кассеты. Результаты экспериментов, приведенные в патенте, показывают большое количество остановок МЛ в таких кассетах (до 12), вызванное повышением трения в ней.

Известна магнитофонная кассета для МЛ, в которой между сердечниками с МЛ и корпусами кассеты установлены две пружинные гофрированные прокладки, имеющие центральный участок, представляющий собой плоскую поверхность с двумя отверстиями, которыми прокладка центрируется относительно корпусов кассеты. По обе стороны от центрального участка прокладки выполнено по 5-6 продольных гофров. Наv|.

Ю СО Јь Ч СО

чальная высота прокладки 0,8 мм. При установке прокладки в кассету она незначительно сжимается и опирается одной частью гофров на внутреннюю часть корпусов, а другой частью гофров, обращенных в противоположную сторону, поддерживает рулоны с МЛ. При этом усилия, с которыми каждая прокладка воздействует на рулоны с МЛ, нормированы и их величина равна (40-80) г при характерной для таких кассет рабочей высоте прокладки 0,4-0,6 мм. Известная прокладка по сравнению с жесткой прокладкой позволила бла- годаря наличию гофров несколько уменьшить трение в кассете за счет снижения площади контакта прокладок с рулонами МЛ.

Недостатком известной кассеты является низкое качество укладки рулонов с МЛ, обусловленное тем. что прокладки воздействуют только на рулоны с МЛ, а сердечники из-аа биения приемного и подающего узлов магнитофона имеют возможность раскачиваться практически независимо от рулонов е МП. В результате сложного взам- модайстшя возникает распущенность (ступенчатость намотки) рулонов МЛ и, соответственно, ухудшается качество воспроизведения, увеличивается акустический шум при перемотке. Кроме того, достаточно боль- шме нормирование усилия каждой прокладки вызывают повышение момента трения в кассете и, как следствие, дополнительное снижение срока службы МЛ и кассеты.

В качестве прототипе выбрана кассета для магнитной ленты, в которой для увеямча- нш срока службы МЛ м кассеты прокладки вьапоямшы W-o6pssw« е тремя продольными прогобэмзч, крайние дав из которых взаимодействуют с сердечиивами, а средний и два продельных края сопряжены с крошками, прм этом жесткость прокладок - от 0,6 до 2,6 г/мм. Прокладки с нормированныеусилиями несколько продлили срок службы кассеты и поеьжили точность воспроизведения особенно 9 тех случаях, когда рабочее положение кассеты в магнитофоне вертикальное.

Недостатком кассеты является невысокий срок службы кассеты, особенное при работе в горизонтальном положении, что вызвано как недостаточной жесткостью прокладок, так и неопределенностью соотношений между геометрическими размерами iпрокладок и сердечников. При расстоянии между крайними прогибами прокладок больше, чем диаметр сердечника с МЛ, возникает повышенное трение в кассете, обусловленное увеличением площади контакта и заклиниванием сердечника между гранями прокладок.

При малом расстоянии между прогибами Прокладок уменьшается устойчивость

сердечников, вследствие чего ухудшается

точность кассеты в связи с увеличением поперечных перемещений МЛ.

Целью изобретения является увеличение срока службы кассеты и повышение точности за счет уменьшения поперечных перемещений магнитной ленты.

Поставленная цель достигается тем, что в кассете для магнитной ленты, содержащей компланарно расположенные сердечники с МЛ, направляющие ролики, крышки и две W-образные прокладки с тремя прогибами,

расположенными между сердечниками и крышками так, что два периферийных прогиба сопряжены с сердечниками, а средний прогиб и два продольных края прокладок сопряжены е крышками, новым является

следующее: прокладки установлены в кассету таким образом, что центральные прогибы каждой из прокладок совладают с осью симметрии центровочных отверстий кассеты, а два периферийных прогиба, сопряженные с

сердечниками, выполнены на одинаковом расстоянии от центрального прогиба и отвечают соотношению

30

0.8 d а0 0,9 d.

где d - наружный диаметр сердечника;

а« - расстояние между гребнями периферийных прогибов в недеформированном положением прокладок,

при этом жесткость прокладок - от 3 до б г/мм..

Причем оба наружных края прокладки, ограничивающие ее длину, равноудалены от центров соответствующих сердечников на

расстояние R, связанное с начальной высотой h0 прокладки в недеформированном положении соотношением

45

5,5 h0 R 6.5 ho

Сопоставление с прототипом показывает, что предлагаемая кассета отличается тем, что:

- центральные прогибы прокладок сов- падают с осью симметрии кассеты, проходящей через центровочные отверстия;

- экспериментально установлена зависимость расстояния между периферийными прогибами прокладок и наружным диамет- ром сердечника

0,8 d а0 0,9 d где d - наружный диаметр сердечника;

а0 - расстояние между гребнями периферийных прогибов в недеформированном положении прокладок, при этом периферийные прогибы прокладок выполнены на одинаковом расстоянии от центрального прогиба; экспериментально установлена оптимальная величина жесткости прокладок от 3 до 6 г/мм; экспериментально установлена зависимость длины наружных краев прокладок от начальной высоты прокладки в недеформированном положении:

5,5 h0 R 6,5 h0,

На фиг.1 изображен один из вариантов кассеты; на фиг,2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг.4 - один из вариантов выполнения прокладки; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.З; на фиг.6 - график зависимости усилий прокладки от ее поперечной деформации h.

Кассета содержит верхнюю 1 и нижнюю 2 крышки, между которыми установлены два сердечника 3 с магнитной лентой 4, два направляющих ролика 5 для магнитной ленты 4 (фиг.1). Каждая из двух пружинящих прокладок б, расположенных между сердечниками 3 и крышками 1 и 2 (фиг.2 - 4), касается двумя гребнями 7 и 8 периферийных прогибов 9 и 10 сердечников 3 в местах, наиболее приближенных к наружному диаметру сердечников на расстоянии, меньшем диаметра сердечников, а гребнем 11 центрального прогиба 12 и двумя продольными краями 13 и 14 опирается соответственно на внутренние поверхности крышки 1 и 2 таким образом, что центральные прогибы 12 обеих прокладок б совпадают с осью симметрии 15, проходящей через центры установочных отверстий 16 в крышках 1 и 2 кассеты. Прокладки 6 выполнены из листового материала с тремя продольными прогибами, два из которых 9 и 10 направлены в одну сторону, а центральный 12 - в противоположную (фиг.З и 5). Диаметры отверстий 17 прокладок имеют такую величину, чтобы прокладки точно центрировались относительно крышек 1 и 2 (фиг.2 - 4). Начальная высота ho прокладок б до установки их в кассету выбрана такой, чтобы выполнялось соотношение h0 (8-10)hp, где hp - высота прокладки в деформирован ном состоянии после установки ее в кассету (фиг.2, 3). Таким соотношением обеспечиваются высокие пружинящие свойства прокладки.

Для обеспечения наибольшей устойчивости сердечников 3 с лентой 4 в кассете, гребни 7 и 8 периферийных прогибов 9 и 10 выполнены на одинаковом расстоянии от

оси симметрии прокладки, совпадающей с ее центральными прогибами 12 и проходящей через центровочные отверстия 16 кассеты, чтобы выполнялось соотношение 5

0,8 d a0 0,9 d,

где d - наружный диаметр сердечника; ао расстояние между гребнями пери10 ферийных прогибов в начальном (недеформированном) положений прокладки.

При этом в прокладках, сжатых до своего рабочего положения, гребни 7 и 8 периферийных прогибов касаются сердечников

15 на максимальном расстоянии от центра сердечников.

Зависимость расстояния между гребнями периферийных прогибов от наружного диаметра сердечника d выбрана на основа0 нии исследований и проверки на экспериментальных образцах кассет. При величинах а0 0,8 d эффективность влияние прокладок на устойчивость сердечников с лентой резко снижается, в результате чего появляется

5 распущенность рулонов МЛ ив 1,5-3 раза уменьшается срок службы магнитной ленты, при а0 0,9 d сердечники вообще не касаются периферийных гребней прокладок в их сжатом состоянии, из-за чего сердечни0 ки с лентой могут занимать неустойчивое положение, увеличивается раскачивание сердечников; сердечники контактируют уже не с гребнями 7 и 8 прогибов, а с наклонными гранями 18 и 19. Из-за этого изменяется

5 характер контакта и сопротивления сердечников с прокладками; сердечники могут быть заклинены между гребнями 18 и 19 прокладок, в результате качество укладки ленты резко ухудшается и характеристики

0 кассеты не соответствуют требованиям ГОСТ 20492-87.

Так как высота b сердечников 3 обычно на 0,2-0,3 мм превышает толщину (bi) рулонов с МЛ, то прокладки б после установки в

5 кассету деформируются по своей длине на различные величины: в районах контактов с сердечниками 3 -до размеров hpi и hp2, а на краях прокладок - до размеров hp3 и ЬР4 (фиг.2,3). При наиболее часто встречающем0 ся вертикальном расположении кассеты величины hpi hp2; hp3 «h, при этом толщина прокладки на ее конце больше, чем в районе сердечников hpi, на величину (0,1- 0,2) мм. Этим соотношением обеспечивает5 ся дополнительное мягкое пружинящее воздействие концов гребней 24 - 27 прокладок на МЛ (фиг.4). Кроме того, оба наружных края 20 и 21 прокладки, ограничивающие ее длину, выполнены равноудаленными от

центра сердечников на расстояние R, связанное с начальной высотой ho прокладки после установки ее в кассету соотношением 5,5h0 ,5h0.

Указанная зависимость определена на основании исследований экспериментальных образцов кассет. Расстояние R с одной стороны ограничивается возможными размерами диаметров с МЛ, при этом должно соблюдаться условие R DpMaKc, где Ормакс - максимально возможный диаметр рулона МЛ (фиг.2), Кроме того расстояние сложной физической зависимостью связано с первоначальной высотой прокладки h0. Экспериментально было определено, что при величинах ,5h0 амплитуда колебаний краев 24 - 27 гребней прокладок недостаточна для получения минимального распу- шивания рулонов с МЛ, а при R 6,5Н0 амплитуда вынужденных колебаний увеличивается, что приводит к появлению повреждения краев МЛ и к снижению ее срока службы.

Прокладки могут быть выполнены из серийных отечественных или импортных материалов, например, служащих основной для МЛ типа основа лавсановая ОЛР/32 СТП6-Г-01-УК129-8 с модулем упругости Е {4570...4650) МПа.

Для уменьшения трения в кассете и увеличения ее срока службы на поверхности гребней 7 и 8 обеих прокладок наносится антифрикционное покрытие, например, на основе фторсодержащих пленкообразующих веществ с добавкой AlaOs, обладающее и антистатическими свойствами при удельном сопротивлении не более 10 ом/см в широком диапазоне климатических воздействий в соответствии с ГОСТ 20492-87.

Кассета для магнитной ленты работает следующим образом.

Предварительно при установке пружинящих прокладок 6 в кассету (фиг.1-3) сердечники 3 воздействуют на гребни 7 и 8 периферийных прогибов 9 и 10 прокладок б, вызывая деформацию и перемещение поверхностей прокладок 6 в поперечном направлении от центра сердечников по стрелкам (фиг.5) до своего расчетного положения, при котором гребни 7 и 8 наиболее приближены к наружному диаметру сердечников 3.

Исследования прокладок в составе кассет подтвердили требуемые оптимальные границы толщины 3-12 г при расчетной толщине 0,5-0,7 мм, которые и позволяют реализовать поставленную авторами цель. При этих усилиях моменты трения находятся в пределах (2,9-4,6) Н.м и соответствуют требованиям ГОСТ20492-87 (не более 5,5 10 -Н м). При усилиях прокладок

свыше 12 г возникает повышенный момент трения, и вероятность останова кассет в магнитофоне, обусловленная этим моментом, увеличивается.

На фиг.б изображены зависимости усилий прокладки Р от ее поперечной деформа- ции при различной (минимальной и максимальной) жесткости прокладки: прямая 22 - при жесткости 3 г/мм, прямая 23 при жесткости 6 г/мм. Указанные выше ве- Личины жесткости были получены при дополнительных исследованиях прокладок, при которых были обнаружены три участка их работоспособности.

Рассмотрим эти участки на примере прямой 23: начальный участок ГД определяет деформацию прокладки от ее начальной толщины hp до момента, когда измерительный прибор начинает чувствовать начальное усилие прокладки. На участке ГД усилие прокладки равно О, его длина определяется чувствительностью прибора и самих прокладок: для более жестких прокладок участок ГД короче, для более мягких - ГД1

- длиннее Участок ДЕ - участок оптимальной работоспособности прокладки, при которой существует линейная зависимость между деформацией h прокладки и возникающим в результате деформаций усилиями Р. Крутизна (di) наклона прямой ДЁ и определяет жесткость К прокладки, равную:

-:&Р

к-ж

Участок ЕЖ -участок нелинейной зависимости величин h и Р. На этом участке крутизна прямой резко возрастает, и жесткость прокладки увеличивается. Численные значения точек Д и Д1 были получены в результате экспериментов с различными W- образными прокладками. Из фиг.б определены жесткости прокладки на различных участках:

участок ГД, жесткость равна О,

я-: 6 г/мм;

участок ДЕ, жесткость Ki

участок ЕЖ, жесткость Ki (20-40) г/мм.

Аналогично для прямой 22 определены

минимальная жесткость прокладки: на учаЗг

стке ДчЕ1 ее жесткость Ка

1мм

3 г/мм.

Таким образом, рабочим усилиям прокладок 3-12 г соответствуют жесткости от 3 до 6 г/мм, которые с одной стороны, создают минимальную величину распушивания рулонов МЛ и обеспечивают минимальное заклинивание краев МЛ о прокладку, а с другой стороны - минимально снижают поперечное колебание сердечников относительно среднего положения.

Исследования экспериментальных партий кассет с прокладками различной жесткости показали, что прокладки с жесткостью свыше 6 г/мм резко усиливают трения в кассете, при этом может наблюдаться явление заклинивания, т.е. останов МЛ в кассете: Прокладки с жесткостью менее 3 г/мм слишком слабы, они не обеспечивают требу- емых минимальных поперечных перемещений сердечников с МЛ в процессе перемещения МЛ с одного сердечника на другой, что приводит к увеличению распу- шивания рулонов МЛ и, следовательно, к уменьшению срока службы МЛ и кассеты.

Изменение положения (перекосы) обоих сердечников 3 приводит к изменению усилий, действующих со стороны гребней 7 и 8 периферийных прогибов 9 и 10 прокла- док на сердечники 3 и, как следствие, к возврату сердечников 3 в расчетное среднее положение относительно кассеты.

Кроме того, концы 24 - 27 гребней 7 и 8 периферийных прогибов 9 и 10 выполняют очень важную функцию упругой направляющей МЛ 4 перед ее поступлением с направляющих роликов 5 на сердечники 3. Так как прокладки перед установкой в кассету имеют первоначальную высоту ho гораздо боль- ше 8-10 hp то после сборки кассеты прокладки в районе контакта с сердечниками имеют высоту hpi меньше, чем по краям прокладки Г)рз(фиг.2), без искажения W-образной формы прокладки. Полное усилие, с которым каждая прокладка воздействует на оба сердечника и рулоны МЛ, составляют 3-13 г. При этом усилия, с которыми концы 24-27 гребней 7 и 8 воздействуют на отрезок МЛ, поступающий на рулон МЛ, предположитель-

но составляют 0,5 - 1-5% от общего усилия прокладки, а зависят от диаметра рулона МЛ, жесткости и типа МЛ, параметров окружающей среды (температура, влажность) и т.п. При этом экспериментально установлено возникновение вынужденных колебаний концов 24 - 27 гребней прокладок, связанное со сложным механическим взаимодействием поверхностей прокладок и МЛ и окружающего МЛ воздуха. Это взаимодействие подчиняется законам газодинамики, и величина вибрации концов 24-27, гребней пропорциональна скорости воздушного потока, возмущенного движением МЛ. В результате величина амплитуды колебаний концов 24 - 27 гребней прокладок и ее частота наибольшие в режиме перемотки МЛ с одного сердечника на другой и зависят от величины радиуса R прокладок (фиг.4). При величинах 5,5 h0 R 6,5. ho возникающие при движении МЛ сложные колебательные процессы (их усилие и амплитуда) благоприятно воздействуют на МЛ, позволяют установить МЛ в среднее положение кассеты с минимальным поперечным отклонением от него, не создавая усилий, деформирующих края магнитной ленты, и таким образом продлить срок службы МЛ и кассеты. Необходимость закруглений краев 20 и 21 прокладок по радиусу R, имеющему центр, совпадающий с центром размещения сердечников 3 для МЛ, обусловлена требованием получения одинаковой амплитуды вынужденных колебаний концов 24, 26 прокладок по отношению к концам 25, 27. Только в этом случае обеспечивается минимальное раскачивание сердечника с МЛ и минимальное распушивание рулонов с МЛ и достигается поставленная авторами цель - продление срока службы МЛ и кассеты и повышение ее точности,

Изобретение относится к технике магнитной записи. Сущность изобретения: кассета содержит компланарно расположенные сердечники с магнитной лентой, направляющие крышки и две W-образные прокладки жесткостью от 3 до 6 г/мм с тремя прогибами, уста- нрвленные таким образом, чтобы обеспечить стабилизацию положения магнитной ленты в процессе ее движения за счет выбранных соотношений между наружным диаметром сердечника и расстоянием между гребнями периферийных прогибов прокладок, а также между радиусами наружных краев и начальной высотой прокладок. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

Формула изобретения 1. Кассета для магнитной ленты, содержащая компланарно расположенные сердечники с магнитной лентой, направляющие ролики, крышки с центровочными отверстиями и две W-образные прокладки с тремя прогибами, расположенными между сердечниками и крышками, причем два периферийных прогиба сопряжены с сердечниками, а средний прогиб и два продольных края прокладки сопряжены с крышками, отличающаяся тем, что, центральные прогибы каждой из прокладок совпадают с осью симметрии центровочных отверстий кассеты, а два периферийных прогиба, сопряженные с сердечниками, выполненных на одинаковом расстоянии от цент- рального прогиба и отвечают соотношению 0,8 d BO 0,9 d, где d - наружный диаметр сердечника, ао - расстояние между гребнями, периферийных прогибов в недеформированном положении прокладок, при этом жест- кость прокладок составляет 3-6 г/мм.

2. Кассета по п. 1,отличающаяся тем, что оба наружных края прокладки, ограничивающие ее длину, равноудалены от центров соответствующих сердечников на расстояние R, связанное с начальной высотой h0 прокладки в недеформированном положении соотношением 5,5 h0 R 6,5 h0.