专利名称:皮带驱动式磁带盒的抗摩擦无振动卷盘的制作方法
本发明是对双卷盘磁带盒中的卷盘进行改进。磁带盒内装有柔性、弹性传动皮带，它与磁带卷盘上的磁带接触，因此，皮带的运动造成卷盘之间的磁带发生运动。
由Von Behren发表的美国专利皮带驱动磁带盒，专利号3，692.255，转让给本发明受让人，该专利已很成功地在计算机中采用，计算机要求磁带的速度迅速加速减速，在美国专利中介绍的磁带盒内，磁带记录带盘绕在两个磁带卷盘上，依靠环状皮带和两个卷盘上的磁带相互产生接触和摩擦，在两个方向上驱动卷盘之间的磁带。
在Von Behren的专利中，所发明的磁带盒于1972年第一次在市场上出售时，磁性记录带的宽度为6.35毫米，厚度为0.025毫米，以每秒762毫米的速度驱动。原始记录在磁带上的资料密度为每毫米63磁通量。通用的磁带盒有各种不同的尺寸，磁带宽度范围从3.81毫米到6.35毫米，厚度可达0.015毫米那么薄，可以以每秒2286毫米的速度或者比它更高的速度运动，资料记录密度为每毫米394磁通量，或者还可以更高一些。此外，资料可记录在多个彼此独立的、彼此平行的磁道上，数量可超过32个，这些磁道相隔分布在磁记录带的宽度上。
尽管第一次推广磁带盒时并未遇到什么问题，但是由于磁带运动速度高，记录密度高，磁道密度大，所以需要降低磁带卷盘的转动摩擦，需要在磁带缠绕和卸绕时改善卷盘的定位。
本发明揭示了一种用于盒式数据盘的磁带卷盘，它包括一个抗摩擦的支承以及把卷盘维持在相对于带盒的预定轴向位置的装置。特别是，磁带卷盘适于装在圆柱形短轴上并能绕它旋转，该短轴从带盒的两个壁板之一上伸出一个预定的距离，磁带卷盘还包括两个由轮毂连接起来的凸缘，该轮毂提供一个圆柱形的绕带表面，一个孔穿过该轮毂和一个凸缘，紧密地但活动地和短轴配合，一个支承凸块，它可以是半球形的，自另一个凸缘伸入孔内，由于短轴自带盒壁板伸出的长度大于轮毂孔到支承凸块的长度，所以卷盘被支撑在带盒壁板上面能绕短轴自由转动。带盒和卷盘间的摩擦接触被限止在凸缘的半球形凸块和短轴端面之间，极为微小。
本发明的改进了的磁带卷盘还可以包括一个磨损凸块，它从另一个同心地位于轮毂孔反面的凸缘上伸出，磨损凸块可以被一个连接在盒带内壁的弹簧接触着，该弹簧弹性地把卷盘压向和短轴相接触，以抵抗卷盘的轴向运动。因此卷盘被维持在一个相对于带盒和磁带的预定位置上，使磁带能均匀地绕在卷盘上。
参照附图，可以更清楚地描述本发明，在附图中，同一个另件在几个视图中采用的符号相同。附图中图1皮带驱动式磁带盒的顶视图，部分剖视图，图中包括本发明改进后的磁带卷盘。
图2沿图1中2-2线的本发明中磁带卷盘的横截面图。
图3用在图1中的磁带盒里的磁带卷盘的另一个实施例。
图1、2表示美国专利中所阐述的磁带资料盒10，美国专利号为3.692255(发明人Von Behren)磁带盒中包括一块一般由铝板材制成的薄基板12，和一块透明的或半透明的由聚合物材料制成的盖板14。将两块板进行组装，就限定构成一个薄的大致为矩形的封闭盒子。在封闭的资料盒10里，包含以下零件一对磁带卷盘16和18;三个缠绕磁带的短轴20、22和24;一对磁带导轮26和28;一条长的磁记录带30;传动皮带32;一对引导皮带的滚子34和36;以及传动皮带滚子38。
为了使卷盘16和18能够围绕相互平行分隔的两个心轴自由地旋转，磁带卷盘16和18是由盒子的基板12支承的，磁记录带30盘旋地绕在磁带卷盘16和18上，磁带30在两个卷盘上缠绕的方向对于两个心轴来说是相反的。磁带30在磁带卷盘16和18之间的导向行程路线是由三个缠绕磁带的短轴20、22和24以及两个磁带导轮26和28限定的。
磁带盒10的结构，设置了切掉一部分的局部开口40，开口的位置沿着磁带的行程安排。开口部分用来连接磁带30和磁式转换器。开口部分40利用弹簧加载的门44通常是关闭的。当把资料盒10插到磁带记录机中去时，门44如图示地打开着。(记录机在图中未画出)。在磁带盒盖板14上开设第二个开口46，使皮带传动滚轮38与滚轮48接触。滚轮48是由可逆电动机50带动的。电磁转换器42，主动滚轮48和可逆电动机50都用虚线表示，这是由于它们是磁带记录机的一部分，而不属于资料盒10中的零部件。
为了避免传动皮带32和磁记录带30接触，在磁带盒的传动皮带滚轮38上有一段小于滚轮38直径的部位51。传动皮带32的厚度很薄，皮带是连续的，并具有柔性和弹性，横截面是均匀的。皮带32延伸绕过传动皮带滚轮38，皮带导轮34和36，然后与卷盘16和18上的磁带30接触。
皮带32的长度小于它的行程长度，因此，在它伸展进行工作时，它带有装配张紧力或预张紧力。传动皮带32在磁带卷盘16和18上缠绕的包角至少要达到60度。为保证靠摩擦力来带动磁带30和磁带卷盘16和18，所以皮带32和卷盘16和18上的磁带30需要产生必要的接触，而上述包角提供了必要的接触。
皮带传动滚轮38由主动轮48带动，滚轮38以反时针方向转动，(图1所示由反时针方向)。由于滚轮38旋转，致使皮带32沿其行程轨迹以反时针方向运动。磁带30从卷盘18绕到卷盘16上，卷盘18起到送带轴的作用，而卷盘16则起到卷带轴的作用。当由主动轮48带动的滚轮38的旋转方向与上述旋转方向相反时，磁带将从卷盘16送出并盘旋地缠绕在卷盘18上。在皮带导轮34、36和它们对应的支承轴之间安装了预定的摩擦式联轴节，当皮带绕过导轮34和36时，联轴节对皮带32施加以预定的拉力。因此，在皮带通过每个皮带导轮34和36时，皮带的张紧力增加了。由于皮带32的张紧力增加，皮带因具有弹性而伸长，于是皮带32通过缠绕卷盘18的速度比其通过缠绕卷盘16的速度高。皮带速度的增加，使磁带30的张紧力加大，同时也产生了减缓磁带松弛的能力。磁带松弛现象是在卷盘16和18之间发生的。这个问题在美国专利中较完整的说明了，美国专利号为3，692，255。
图2中清楚地介绍了本发明中的改进后的磁带卷盘16或18，它包括了用轮毂56连接的上凸缘52和下凸缘54，轮毂56上有一个缠绕磁带用的圆柱形表面58。卷盘16或18最好是由塑料模制成的，卷盘和轮毂56以及下凸缘54模制成单一组件，上凸缘52分别模制为单个零件，然后用粘附或焊接的方法连到轮毂56上，将卷盘16或18装到磁带盒10上，并围绕短轴60旋转，短轴60压配到磁带盒基板12上的孔62中，短轴在其板12上伸出预定的长度。卷盘16或18借助于轮毂56上的孔64，套在短轴60的轴颈上自由地转动，孔64的尺寸和轴60的直径相近，但是有间隙的配合。
为降低卷盘16或18和短轴60在转动时的摩擦力，在上凸缘52上设置了一个支承凸块66。凸块延伸到轮毂的孔64里，与短轴60接触。支承凸块66最好是截锥形，或者也可以是半球形，最好凸块上有圆表面68，圆表面使凸块66和轴60之间的接触面积减少。但是，应该看到，凸块66可能仅仅是一个圆柱形凸台，这个凸台用平表面和短轴60接触，或者短轴只和凸缘52相接触。希望凸块66包含有大块的材料，并不希望短轴仅仅只是和上凸缘52上的平的下表面接触，因为上凸缘52是由聚合物材料模制成的，它和短轴60接触时会产生擦伤或摩擦热。如果凸块66是相当大体积的材料，那么，由于热量而引起凸块66的损坏现象则可减少，凸块具有圆形表面68，又进一步可以减少由于摩擦而产生是热量，同时也减少短轴60产生的擦伤。
为了进一步减少短轴60和支承凸块66之间发生的摩擦和擦伤，使短轴60的尾端部70做成圆形而不作成平面形，如图中所示。短轴60的长度，从磁带盒基板12的表面到短轴的尾端70的高度稍微比从凸缘54到凸块66的轮毂孔64的长度大一些，所以，卷盘16或18在短轴60凸块66之间是悬浮的，下凸缘54自由地转动，和磁带盒基板12自由地接触。
上述的磁带卷盘16和18可以明显地大大降低卷盘16和18与短轴60之间在卷盘16和18旋转时的摩擦力。如果，能保证资料盒10仅仅是用在低的磁带速度下工作，并且要保证磁带盒10经常是处于直立的位置时，这样，短轴60也是竖直的，那么，支承凸块66将满足要求，只需它就行了，因为此时凸块上承受的重力使支承凸块66接触短轴60，并且防止了卷盘16或18相对于磁带盒基板12向上提升以及在短轴60上产生振动，这些现象都是在缠绕或卸绕磁带时发生的。可是，卷盘在高的转动速度下工作时，卷盘16或18相对短轴60就会产生提升或振动，磁带30在卷盘16或18上缠绕的很不完善。上面提到的卷盘的提升或振动可使接触凸缘52或凸缘54的磁带30的边缘发生损坏，也可破坏磁带30穿过磁带盒10时的导向作用。此外，资料盒10可以允许在任何方向任何位置使用，而不是如图2中的方向位置上使用，在这种情况下，重力就不会帮助凸块66保持和短轴60相接触。
为了减少卷盘16或18相对于短轴60产生的提升和振动，上凸缘52上还带有磨损凸块72，凸块72从凸缘52上伸出，和轮毂孔64相对并与轮毂孔64同心。磁带盒盖板14上装有弹簧74和磨损凸块72接触，弹簧74还迫使支承凸块66和短轴60接触。虽然有可能取消弹簧74而使磨损凸块72直接靠在盖板14上，但这样安排是很难达到的，这是因为很难达到严格地控制间隙公差，不是在盖板14和卷盘16或18之间不产生接触，就是在盖板14和卷盘16或18之间产生过大的压力。弹簧74具有弹力，限止行程以补偿短轴60长度的公差变化以及上凸缘52的制造公差变化。
磨损凸块72用来防止上凸缘52和磁带盒盖板14或弹簧74之间的接触。磨损凸块72的形状最好是截锥形或半球体形以及最好包括圆的外表面76的其它形状，以便减少凸块72和弹簧74之间的接触面积。
在图1和图2中表示了弹簧74的最佳型式，它包括从中间伸出的两个悬臂弹簧臂78和80，环形的和卷盘接触的面积82和对面直径方向的面积84和86，84和86在弹簧装配环88上，环88适合连接磁带盒盖14。
弹簧臂78和80最好绕成平的螺旋形，以便增加弹簧臂78和80的长度，因而也增加了弹簧74的弹性行程。
图3表明按照本发明的另一个磁带卷盘的实施例90，其中支承凸块92和磨损凸块94安置在球体96的两个对边，球体96可以压配到套管98中，可以粘接或者焊接到套管98上。套管98通过粘附、焊或接压配的方法连到卷盘90的上凸缘100上。球体96和套管98也可以机加工制造，也可以模制成一个塑料或金属的整体部件，套管98可取消，这时球体96被压到或连接到凸缘100的孔里，孔和球是紧固配合的。
虽然图3中的装置需要较多分离的单个另件和较大的组件装配，和图2的装置相比，图3的装置具备很多优点的。支承凸块和磨损凸块92和94不必要用和上凸缘100相同的材料制造。球96可以用高的抗磨损材料制成，这些材料例如金属、乙缩醛树脂或聚苯乙烯，而上凸缘100。可以用软的，较经济的材料制成，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物或者高冲击性的聚苯乙烯。图3也介绍了用直的板簧102代替图2中的弹簧74，板簧102包括安装部分104和弹簧臂106(图中只表示了一个弹簧臂)，弹簧臂从安装部分104的对端延伸去和每一个卷盘16和18相接触。安装部分104连到磁带盒盖108上，可采用适宜的方法进行，但最好采用铆接方法连到磁带盒盖108上。应该看出，图3中的板簧102也可用来连接图1和图2中的卷盘18上。
上述的任何实施例都可以明显的大大降低旋转卷盘和其短轴之间的磨擦，同时也防止了卷盘和短轴的相对振动。
虽然本发明只介绍了两个实施例，但是应该看到，对于本专业技术熟练的人员来说，可对本发明进行修改，这是很明显的。所有的修改，都要属于本发明的技术核心范围之内以及本发明相关的权利要求
范围之内。
权利要求
1.按装在圆柱形短轴(60)上并围绕短轴(60)旋转的磁带卷盘(16、18)，短轴(60)从表面(12)伸出预定的长度距离，卷盘(16、18)包括两个由轮毂(56)连接的凸缘(52、54)，轮毂上有缠绕磁带的柱形表面(58)，特征是该卷盘(16、18)包括穿过该轮毂(56)和一个该凸缘(54)的孔(64)，孔(64)和该短轴(60)紧密地但是活动地配合；支承凸块(66)从另一该凸缘(52)上伸出，进到该孔(64)中，以便和该短轴(60)接触；该短轴(60)从该表面(12)伸出的长度大于该孔(64)到该支承凸块(66)的长度，因此，该卷盘悬浮在该表面上围绕该短轴自由地旋转。
2.按照权利要求
1中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该短轴(60)由金属制成，它包括一个与该支承凸块(66)相接触的平端(70)。
3.按照权利要求
2中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该支承凸块(66)邻近该短轴(60)表面的一端是圆形表面(68)，以减少该支承凸块(66)和该短轴(60)之间的接触面积。
4.按照权利要求
3中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该支承凸块(66)是由抗磨损材料聚合物材料制成。
5.按照权利要求
4中所述的磁带卷盘(16、18)其特征是该支承凸块(66)是由乙缩醛树脂或聚碳酸酯材料制成。
6.按照权利要求
1中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该支承凸块(66)的材料和该另一凸缘(52)的材料不同。
7.按照权利要求
6中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该支承凸块(66)是由耐磨损的聚合的材料制成。
8.按照权利要求
7中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该支承凸块(66)是由乙缩醛树脂或聚碳酸酯材料制成。
9.磁带卷盘和磁带盒一起包括两个相隔开的平行的壁板(12、14)和圆柱形短轴(60)，短轴(60)从一个该壁板(12)上伸出，该卷盘(16、18)包括两个由轮毂(56)连接的凸缘(52、54)，轮毂(56)上有绕磁带的表面(58)，特征为该卷盘(16、18)还包括从该轮毂(56)和一个该凸缘(54)上穿过的孔(64)，它和该短轴(60)紧密地但是活动地配合;磨损凸块(72)从另一个在该孔(64)反面并和该孔(64)同轴的该凸缘(52)上伸出;支承凸块(68)从另一个该凸缘(52)上伸出，进入该孔(64);装置(74)是用来迫使该支承凸块(68)去接触该短轴(60)的;该短轴(60)从该一个壁板(12)上伸出的长度比该孔(64)到该支承凸块(68)的长度大，所以该卷盘(16、18)在上面悬浮、自由旋转，并和该一个壁板(12)接触。
10.按照权利要求
9中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是迫使该支承凸块(68)和该短轴(60)接触的该装置是弹簧(74)，该弹簧(74)连接盒的另一个该壁板(14)，并与该磨损凸块(72)接触。
11.按照权利要求
10中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该凸块(68、72)有圆形表面，用以减少该凸块(68、72)和该短轴(60)和该弹簧(74)的接触面积。
12.按照权利要求
11中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该凸块(68、72)是半球形的。
13.按照权利要求
9中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该另一个凸缘(52)有一个和该孔(64)同轴的孔(98)，该凸块(68、72)是装在该凸缘孔(98)内的球体(96)的两个相对的半球。
14.按照权利要求
13中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该球体(96)的材料和该其他凸缘(52)的材料不同。
15.按照权利要求
14中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该球体(96)是由金属制造的。
16.按照权利要求
14中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该球体(96)是由抗磨损材料聚合物制造的。
17.按照权利要求
16中所述的磁带卷盘(16、18)，其特征是该球体(96)是由乙缩醛树脂或聚碳酸酯制成的。
专利摘要
磁带盒卷盘安装在短轴上并可绕柱形短轴自由旋转。短轴从资料磁带盒上两彼此隔开并平行的壁板中的一个壁板上伸出。有一个孔穿过轮毂和一个凸缘，短轴和凸缘的孔紧动配。支承凸台从一个凸缘延伸到孔中，短轴从磁带盒壁板上伸出的长度大于孔到支承凸台的长度，因此卷盘悬挂在壁板的上面围绕短轴自由旋转。为了防止卷盘在短轴上振动，设置了一个磨损凸块，它位于孔的反面，并与孔同轴。弹簧由磁带盒板上延伸，与凸块相接触，并迫使卷盘和短轴相接触。
文档编号G11B23/087GK85104496SQ85104496
公开日1986年12月10日 申请日期1985年6月12日
发明者柯林斯, 扎尔 申请人:明尼苏达矿业制造公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan