专利名称：具有改进焊接结构的单卷盘磁带盒卷盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁带卷盘，具体说是涉及用在单卷盘磁带盒内的磁带卷盘。
发明的技术背景单卷盘数据磁带胶卷，其一代产品称为3480型胶卷盘，它包括一含有磁带的卷盘，磁带有一个在其从卷盘伸出时安装在其自由端上的导块。磁带盒除了一个成角度并有一导块窗口的角之外基本呈矩形。导块窗口夹持导块并使磁带能从磁带盒退出，在导块移去时用于穿过一磁带驱动装置。当导块扣进窗口内时窗口便被复盖。
导块一般呈矩形并有一与固定磁带的销轴结合的保险装置。导块的前表面包括一个用于与在卷到卷的磁带驱动装置内一个自动通过装置相啮合的槽。导块的前表面通常是圆柱形并有一个与磁带盒角的倾斜表面相啮合的成圆形的突出部。其后表面是圆的以形成一个在导块装入套壳的槽内时与磁带驱动装置内卷带盘套壳的周边相配的一半径圆弧部分。在导块上可形成一顺从部分(compliant sec-tion)以允许导块压在其后表面上当磁带卷到卷盘上时特别适应磁带的第一层。
磁带驱动装置包括一个用于与一单卷盘磁带盒连接的通过装置。驱动装置包括一个用于向安装在一底板下面的卷盘提供动力的驱动马达以使卷盘的轴垂直于底板表面并略在其上方伸出。收带带盘安装在底板上并连接于马达。磁带盒卷盘，当与马达联结时，基本上处在与收带盘的套壳相同的平面以使磁带在被输送时在与两马达轴相垂直的一个平面上运动。在磁带通过后，磁带在供带盘与收带盘之间的传送是通过控制用于二盘的驱动马达实现的。磁带通过一真空导轨、一磁传感器头和一张力传感器。
已知用于单卷盘磁带盒的磁带卷盘是使用具有1.265厘米(0.498英寸)名义宽度的半时带。这些卷盘通常具有一圆筒形套壳和一个设置在套壳的各轴向端上的法兰。套壳包括一个在两端之间延伸的圆筒形磁带卷绕表面。套壳和下法兰通常浇铸成一件而上法兰焊接到套壳上，通常是采用超声焊接以形成焊接点。使用压平的焊接接头并使接头位于套壳的上表面与上法兰的底表面之间。上法兰相对套壳基线(即套壳齿的齿节线)的间距变化和在上法兰上的摆动量变化根据在焊接过程中焊接卷边折叠(collapse)量及折叠均匀性。在这些变化处在可接受的限度内时，仍需要使焊接结构能在两法兰之间产生更为均匀的间距和更小的摆动变化。
发明概述本发明的一种用于单卷盘数据磁带盒的卷盘包括一圆筒形套壳、一设置在套壳一轴向端上的上法兰和一安装在套壳另一轴向端上的下法兰。上法兰有一内开口。在内开口上形成一圆筒形的安装部位，安装部位具有一外表面。安装部位外表面包括一自由端部和一套壳容置部。自由端部位于比套壳容置部更靠近于安装部位自由端并且比套壳容置部更薄。上法兰还包括一在上法兰安装部位内表面上形成的环。环加强了装配后的卷盘的刚性并减小了套壳的叠搭量。
套壳有一个上法兰安装在其上的自由端。下法兰是设在套壳的另端上。套壳有一基本上圆筒形的磁带卷绕表面，磁带绕着该卷绕面卷绕以形成一磁带卷和一内表面。内表面包括一主要部位和一比主要部位更靠近自由端设置的一法兰容置部。法兰容置部比主要部位薄。当上法兰安装在套壳上时，上法兰安装部位的套壳容置部便容置在套壳的法兰容置部内。上法兰利用剪切焊接(Shear weld)安装在套壳上。
套壳内表面还包括一闪光接收部，它设置在比法兰容置部更靠近自由端。闪光接收部比法兰容置部薄。当上法兰安装在套壳上时，上法兰和上法兰安装部盖上套壳的闪光接收部以容纳来自焊接过程的闪光并阻止闪光泄漏到磁带卷绕表面。另外，在上法兰和套壳之间的分界面提供了用于传送闪光的曲折通路。
附图简要说明
图1是有本发明磁带卷盘的单卷盘磁带盒的分解立体视图；图2是图1的套壳和法兰总成件的剖视立体图；图3是图1卷盘法兰的剖视立体图；图4是图1卷盘套壳的剖视立体图；图5是在无分段焊接接缝位置上图1的套壳和法兰总成件经放大的剖视立体图；图6是在一具有焊接后所示的分段的焊接接缝位置上图1的套壳和法兰总成件的经放大的剖视立体图。
较佳实施例的详细说明一个单卷盘数据磁带盒10，例如图1中所示的3480型磁带盒，它包括一磁带卷盘12，磁带卷盘12含有磁带14，磁带带有一个当它从卷盘12伸出时连接在磁带14的自由端18的导块16。盒10除了一个改变角度并包括一导块窗口22的角20外一般呈矩形。导块窗口22夹持导块16并是一个用于磁带14从盒10中退出的开孔，以便在导块16被移去时通过一磁带驱动装置。当导块16被扣进窗口22时，窗口22便被盖住。
导块16的前表面包括一用于与一卷到卷盘的磁带驱动装置自动通过装置啮合的槽24，并且啮合一磁带盒角的倾斜表面。其后表面成圆形26以形成一个当导块16装入套壳的槽内时在磁带驱动装置内收带盘套壳周边相配的一个半径圆弧部分。一顺从部分可在导块16上形成，以使导块16压在其后表面以便当磁带14被卷绕到卷盘12上时特别适应磁带14的第一层。
盒10形成有一个基座28和一个盖30，它们组合形成一壳体。基座28包括一后壁32、两相对侧壁34、一前壁36和一连接前、后壁及两侧壁的下壁38。盖30包括一后壁、两相对侧壁40、一前壁42以及一连接前、后壁与两侧壁的一上壁44。下壁38和上壁44是壳体的主壁。
磁带驱动装置包括一与磁带盒10相互作用的机构以检测磁带14是否可以被擦掉和录制或磁带14是否写保护(write—protected)。盒的前壁36、42有一个与盒驱动系统相互作用的录音通道46。一防擦掉装置设置在录音通道46内。当防擦掉装置堵塞录音通道46时，磁带14可被擦掉。当防擦掉装置未堵住录音通道46时，磁带驱动装置机构使录音功能丧失以防止意外擦掉因而磁带14不会被擦掉。
磁带卷盘12包括一个空心圆筒形的套壳48，套壳有一用作圆筒形磁带卷绕表面50的外表面和一内表面52。一上法兰54安装在套壳48的自由轴向端56上，而一下法兰58在套壳的另一轴向端上形成。下法兰58与套壳48通常是整体浇铸成一件。上法兰54是分开形成并且通常是焊接到套壳48上。本发明使用一种带有在上法兰54与套壳48间分界面上内台阶的新颖的壁结构，而并不是用如已知的磁带卷盘中的那种折叠焊接卷边。这种构形允许采用剪切焊接(shear weld)，这种剪切焊接可包括一连续焊接或如图3中所示的分段的焊接点86。使焊缝分段减少了能量的需求并可减小在焊接过程中磁带上法兰54的变形。
现来看套壳48，它在图4、5和6中最清楚地表明，内表面52形成有台阶，以使套壳48形成向套壳48的自由端56厚度减小的台阶。在套壳48的内表面52上形成两个台阶。这些台阶将套壳48分成一主要部分60、一法兰容置部62和一闪光接收部64。上、下两个台阶连同上法兰54一起形成凹槽84(在图5中看得最清楚)，它用于容纳来自焊接过程中的闪光并且止闪光泄漏到磁带卷绕表面50上或进入盒内，在那里闪光可损坏磁带。
图3、5和6最清楚地示出上法兰54的结构。上法兰54包括一在其内开孔68上形成的圆筒形安装部66。这个安装部66的外表面70形成有一单个台阶，以使安装部66向着它的自由端72形成厚度减小的台阶。这个台阶将安装部66分成一自由端部74和一套壳容置部76。套壳容置部76具有一个倒角，该倒角帮助形成凹槽84之一并用作装配的引入。还可以交替地采用一个以上的台阶。
如图2、5和6所示，上法兰安装部66的套壳容置部76是容置在套壳48的法兰容置部62中。这样，上法兰54的安装部66与套壳48密配并以剪切焊方式焊接在一起。焊接发生在磁带卷盘12的套壳48的内表面中，从而使对磁带卷绕表面50的任何影响减小到最低程度。剪切焊接加工可以一直进行到上法兰54与套壳48的自由端56间的分界面封闭为止。当分界面78闭合时，来自剪切焊加工的闪光被阻挡并容纳在套壳48上的闪光接收部64的凹槽84内。这种构形和上凹槽84提供了一种用于传送闪光的曲折通路以阻止兴光向外传送和破坏卷盘12的卷绕表面50的外观或功能。这种构形和下凹槽84提供了一条用于传送闪光的曲折通路以阻止闪光向内传送和影响盒10的内部。另外，在上法兰54的下表面上形成一凹槽88以用作任何碰到的闪光或由于在上法兰54与套壳48的自由端之间的分界面78的不完全接触而被挤压出上法兰54与套壳48之间分界面的渗漏的一个释放储槽。由于上法兰54抵靠在套壳48的外角摆动，凹槽88也能防止闪光的形成。
图5表明在上法兰54的套壳容置部76的表面与套壳48的法兰容置部62之间的间隙。这个视图表明在相邻分段的焊接点86之间间隔的卷盘一部分。图6表明在通过一焊接点86的剖面内所取的同样视图。因此，在上法兰54的套壳容置部76的表面与套壳48的法兰容置部62之间不存在间隙。事实上由于剪切焊接结构有一些叠置部分。
另外，在上、下法兰58、54之间的间距要取决于在分界面78上的两个平表面的匹配。这些平表面在焊接过程中不变形。因为这些平的匹配表面是浇铸在零件内，在最后的总成件的上、下法兰54、58之间的间距和轴向法兰偏离(即法兰的轴向摆动)可更精确地被控制。
因此，本发明对已知的焊接技术作出了改进，在已有的焊接技术中在套壳顶上的焊道决不是完全叠置的。这些已知的焊接技术因此不允许上法兰完全接触和置靠在套壳上。在本发明中，上法兰54完全靠在套壳48的自由端56上。套壳48自由端用作上法兰54的一个定位表面。
这种设计和装配的技术在它比已知的标准焊接技术更精确时，允许实现如下所述的紧的尺寸公差。
本发明的另一个特点是减小了套壳的叠置量。当磁带14被卷绕到套壳48上时，套壳可以叠置成从它的自由端5 6起的一个锥体。为减小锥形和套壳的叠置量，可以在上法兰安装部66的内表面82上形成一个环80，如图2、3和5所示。环80提供给装配好后的磁带卷盘12附加刚度。这就减小了单磁道的误差并产生均匀的误差率，甚至在第一和最后磁道的磁带两端。
法兰54、58可以逐渐减小厚度以使其间的垂直距离可从在与套壳48相邻的法兰内径处的最小值增大到在法兰边缘其外径处的最大值。这个锥度由于补偿了在磁带卷盘12外径处套壳任何的摆动而使磁带14与法兰54、58的可能干涉减小到最小程度。在内径的法兰54、58间的名义垂直距离是1.290厘米(0.508英寸)，其公差为0.005厘米(0.002英寸)，从而得到在磁带边缘与法兰之间的0.025厘米(0.010英寸)的总的间隙。在外径处法兰54、58间的名义垂直距离为1.326厘米(0.522英寸)，其公差为0.005厘米(0.002英寸)，从而提供在磁带边缘与法兰之间的0.061厘米(0.024英寸)的名义间隙。这两个垂直距离之差值便是锥度，为0.036厘米(0.014英寸)。一个0.018厘米(0.007英寸)最小锥度值补偿在外径的套壳的0.015厘米(0.006英寸)的摆动量。
在上法兰54与下法兰58之间的垂直距离要比卷绕到卷盘12上的磁带14的名义宽度大4.82％的名义最大值和一个5.42％的绝对最大值(包括公差值)。上法兰54和下法兰58有一个基本相等于套壳48直径的内径和一个大于内径的外径。在一个实施例中，在上法兰54和下法兰58间的垂直距离从内径向外径渐渐减小通过一个被卷绕在卷盘12的磁带名义宽度的2.81％的最大值。这个锥度为已知磁带卷盘5.62％的一半。
减小的锥度和间隙给磁带沿两法兰间磁带卷绕表面50漂移的较小的空间。这样，在卷绕过程中磁带的横向移动(被称为叠置误差)被减小并可获得经改进的磁带卷绕。
在内径上，磁带可被约束在名义中心线的0.013厘米(0.05英寸)之内。这在磁带驱动装置中使磁带的边缘引导的力较小。这还可阻止磁带股(tape strands)的末被支承的边缘在突然伸出时绕出磁带卷(tape pack)的中心线，由此减少由于底片的应力松驶而形成的皱纹并防止磁头至磁带的间隔和信号的损失。
这种卷盘的结构能使用较窄的磁带。可以使用1.257厘米(0.495英寸)名义宽度磁带。当使用这种磁带时，在内径处法兰54、58之间的1.290厘米(0.508英寸)的名义垂直间距提供在磁带边与法兰之间的0.033厘米(0.013英寸)的总间隙。在外径处法兰54、58之间1.326厘米(0.522英寸)的名义垂直距离提供在磁带边与法兰之间0.069厘米(0.027英寸)名义间隙。
在上法兰54和下法兰58之间的垂直距离比被卷绕在卷盘12上的磁带14的名义宽度大，名义值最大加5.45％和绝对值最大值加6.1％。这发生在法兰的外径处并且要比在具有现已知磁带宽度的已知磁带卷盘中的8.80％的名义间隙及10.6％的最大间隙明显地小。上法兰54和下法兰58有一个基本相等于套壳48的直径的内径和一个大于内径的外径。使用较窄的磁带，在内径上，磁带可以被约束在一名义中心线的0.016厘米(0.0065英寸)偏移量的范围内。
另外在上法兰54与下法兰58之间的垂直距离可以是基本上恒定的1.278厘米(0.503英寸)。当使用较窄的磁带时，这对于在名义磁带宽度1.6％的增量会提供0.020厘米(0.008英寸)的总间隙。
权利要求
1.用在数据磁带盒10内可插入一磁带驱动装置的磁带卷盘12，它包括有一内开孔的第一法兰54，该第一法兰包括在内开孔上形成并有一径向的外表面70的圆筒形安装部66，该安装部66的外表面70包括一自由端部74和一套壳容置部76，该自由端部74位于靠近安装部66的自由端72并比套壳容置部76薄；一第二法兰58；和一具有一自由端56的基本圆筒形的中空套壳48，该第一法兰54安装在套壳48的自由端56上而第二法兰58安装在套壳48的另一端，并且该套壳48有一基本圆筒形的磁带卷绕表面50、一径向的内表面磁带14卷绕在表面50上以形成有多股磁带的磁带卷，该内表面包括一主要部分60和一比主要部分60更靠近自由端56设置的法兰容置部62，该法兰容置部62比主要部分60薄，第一法兰54安装部66的套壳容置部76容置在套壳48的法兰容置部62内，当第一法兰54安装在套壳48上时，套壳容置部76的径向外表面接触法兰容置部62的径向内表面。
2.单卷盘磁带盒10包括一导块16；连接在导块16一端的一段磁带14；和供磁带14卷绕的如权利要求1所述的磁带卷盘12。
3.如权利要求1或2所述的磁带卷盘12，其特征在于，第一法兰54是一上法兰，而第二法兰58是下法兰，上法兰54使用超声波焊接被安装在套壳48上。
4.如权利要求3所述的磁带卷盘12，其特征在于，上法兰54是用剪切焊接安装在套壳48上，套壳48内表面还包括一个比法兰容置部62更靠近自由端56设置的闪光接收部64，并且闪光接收部64比法兰容置部62薄。
5.如权利要求4所述的磁带卷盘12，其特征在于，当上法兰54安装在套壳48上时，上法兰54和上法兰安装部66封闭与套壳48的闪光接收部64邻接的区域，以容纳来自焊接加工的闪光并阻止闪光泄漏到磁带卷绕表面50上。
6.如权利要求5所述的磁带卷盘12，其特征在于，上法兰54还包括一在上法兰54的下表面上形成的凹槽88。
7.如权利要求4所述的磁带卷盘12，其特征在于，在上法兰54与套壳48之间的分界面78提供一个用于闪光在向着套壳48的磁带卷绕表面50的方向内并在套壳卷绕表面50内传送的曲折通路。
8.如权利要求3所述的磁带卷盘12，其特征在于，上法兰54使用剪切焊接安装在套壳48上，套壳48有一内径而第一法兰54有一小于套壳内径的外径，以形成一个干涉配合(interference fit)。
9.如权利要求8所述的磁带卷盘12，其特征在于，所述上法兰54包括一个分段的焊缝。
10.如权利要求9所述的磁带卷盘12，其特征在于，当上法兰54安装在套壳48上时，上法兰54和上法兰安装部66封闭与套壳48的闪光接收部64相邻区域以容纳来自焊接加工的闪光并阻止闪光泄漏到磁带卷绕表面50上，以及上法兰54完全搁置在套壳48的自由端56上，该自由端用作上法兰54和一焊接区域的定位面。
11.如权利要求3所述的磁带卷盘12，其特征在于，第二法兰58与套壳48完整地形成一个零件。
12.如权利要求3所述的磁带卷盘12，其特征在于，上法兰54用剪切焊接安装在套壳48上，而上法兰54还包括在上法兰安装部66的内表面82上形成的一个环80。
13.使用法兰54与套壳48和另一法兰58以形成磁带卷盘12，法兰54包括一内开孔，一在内开孔上形成有径向外表面70和径向内表面的圆筒形安装部66，和在法兰安装部66的内表面上形成的环80，安装部分66的外表面70还包括一自由端部74和一套壳容置部74，自由端部74靠近安装部66的一自由端72设置并比套壳容置部76薄。
全文摘要
磁带卷盘(12)包括一圆筒形套壳(48)，它有一圆筒形磁带卷绕表面(50)、一上法兰(54)和一下法兰(58)。圆筒形安装部分(66)在上法兰(54)的内开孔(68)上形成并有一自由端部分(74)和在外表面上的套壳容置部分(76)。自由端部分(74)靠近安装部分(66)的自由端(72)设置并比套壳容置部分(76)薄。套壳(48)有一装有上法兰(54)的自由端(56)。套壳的内表面包括一主要部分(60)和一比主要部分(60)更靠近自由端(72)设置的法兰容置部分(62)。法兰容置部分(62)比主要部分(60)薄。当上法兰(50)安装在套壳(48)上时，套壳容置部分(76)容置在法兰容置部分(62)内。套壳(48)内表面还包括一比法兰容置部分(62)更靠近自由端(72)设置的闪光接收部分(64)。闪光接受部分(64)比法兰容置部分(62)薄。
文档编号G11B23/037GK1125012SQ94192339
公开日1996年6月19日 申请日期1994年4月22日 优先权日1993年6月8日
发明者乔治·P·兰博赛克, 唐纳德·L·波查得特, 约翰·W·劳克斯 申请人:美国3M公司