DE69226037T2

DE69226037T2 - Bandführung

Info

Publication number: DE69226037T2
Application number: DE69226037T
Authority: DE
Inventors: Shigeru Masuda; Etsuro Saito; Takashi Sasao; Takashi Shimodaira
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-04-10
Filing date: 1992-04-09
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2012-04-10
Also published as: EP0508769A2; US5425487A; EP0508769B1; KR100255737B1; KR920020443A; EP0508769A3; DE69226037D1; JPH04311858A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bandführung.
Eine solche Bandführung kann beispielsweise bei einem Videobandrekorder (VTR) verwendet werden.
Bandführungen zur Verwendung bei Videobandrekordern können grob in Drehbandführungen und Festbandführungen klassifiziert werden.
Drehbandführungen sind dahingehend vorteilhaft, daß sie weniger Widerstand in bezug auf das durch sie geführte Band aufbringen. Die Vorschubgeschwindigkeiten des durch die Drehbandführungen geführten Bandes neigen jedoch dazu, Unregelmäßigkeiten bezüglich der Drehgeschwindigkeiten von Lagern, die bei Drehbandführungen verwendet werden, widerzuspiegeln. Wenn außerdem die Richtung, in welcher ein Band vorgeschoben wird, wenn es durch eine Drehbandführung geführt wird, nicht senkrecht zur Drehachse der Drehbandführung ist, wird das Band einer Querkraft unterworfen, die durch die Bandführung aufgebracht wird. Diese kann bewirken, daß das Band quer verschoben wird, bis dessen Rand durch Kontakt mit einem Flansch der Drehbandführung beschädigt wird. Daher müssen Drehbandführungen mit einer hohen Genauigkeit bearbeitet und zusammengebaut werden, wodurch sie nicht einfach hergestellt werden können.
Feste Bandführungen erlauben es, daß Bänder, die durch sie geführt werden, stabil laufen, zeigen jedoch einen hohen Widerstand gegenüber dem Lauf der Bänder.
Es bestand daher der Wunsch nach einer Festbandführung, die nur einen kleinen Widerstand in bezug auf ein laufendes Band mit sich bringt. Eine diese Festbandführungen, die einen solchen Wunsch erfüllt, ist eine Luftbandführung, bei der Luft aus kleinen Löchern in der Oberfläche eines Führungskörpers ausgestoßen wird, um das Band weg vom Führungskörper fließen zu lassen und um dadurch den Widerstand, der auf das Band aufgebracht wird, zu reduzieren. Die Luftbandführung ist jedoch problematisch, da ein Kompressor als Luftdruckquelle erforderlich ist.
Um die Nachteile der herkömmlichen Bandführungen zu beseitigen, haben wird vor kurzem (jedoch nicht vorher offenbart) eine Ultraschall-Schwingungsbandführung vorgeschlagen, die in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2-103637 (EP-A 0 453 306) beschrieben ist. Die Ultrschall-Schwingungsbandführung verwendet Ultraschallenergie, um den Widerstand gegenüber einem laufenden Band zu reduzieren, wobei es dem Band ermöglicht wird, daß dieses stabil wie bei Festbandführungen läuft. Die Ultraschall-Schwingungsbandführung ist höhenmäßig einstellbar. Diese vor kurzem vorgeschlagene Ultraschall-Schwingungsbandführung wird anschließend mit Hilfe von Fig. 1 beschrieben.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, besitzt eine Ultraschall- Schwingungsbandführung 1 eine Hauptwelle 5, die vertikal auf einer Basis 18 befestigt ist, und einen Ultraschallschwinger 3, der an einem Führungsteil 2 befestigt ist, welches auf Lagerzähnen 7b einer zylindrischen Lagerwelle 7 gelagert ist. Der zusammengebaute Körper des Führungsteils 2 und der Ultraschallschwinger 3 wird als Führungssystem bezeichnet. Ein unterer und oberer Flansch 9 und 10 ist benachbart zu einem unteren bzw. oberen Ende der Lagerwelle 7 angeordnet, um die gegenüberliegenden Ränder eines Bandes zu führen, welches um das Führungsteil 2 geschlungen ist.
Die Hauptwelle 5 erstreckt sich durch den unteren und oberen Flansch 9, 10 und die Lagerwelle 7. Eine Höheneinstell schraube 6 ist in der Innenfläche des oberen Endes der Lagerwelle 7 eingesetzt und über eine Spindel 23, die auf dem oberen Ende der Hauptwelle 5 gebildet ist, geschraubt.
Der obere Flansch 10 ist an einer oberen Endfläche einem Befestigungsteil 8 durch eine Schraube 15 befestigt. Der untere Flansch 9 ist an einer unteren Endfläche der Befestigung 8 über Fixierstifte 22, 24 befestigt.
Die Befestigung 8 hat einen Ultraschallschwingungs-Aufnahmeraum 8a, der darin gebildet ist, der den Ultraschallschwinger 3 beherbergt. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist der Ultraschallschwingungs-Aufnahmeraum 8a als Ausnehmung in Form eines rechteckigen Parallelpipedon zwischen Seitenwänden 8b festgelegt, die jeweils Halter-Einführungslöcher 8c, die dort festgelegt sind, haben.
Scheibenförmige Halter, die aus Gummi bestehen, besitzen Eingriffsansätze 39a, die jeweils in die Halter-Einführungslöcher 8c eingepaßt sind. Der Ultraschallschwinger 3 ist zwischen den Haltern 39 angeordnet, um zu verhindern, daß das Führungsteil 2 sich dreht.
Das Befestigungsteil 8 hält den unteren und oberen Flansch 9, 10 parallel zueinander und beabstandet voneinander um einen Abstand, der ungefähr 0,1 mm größer ist als die Länge des Führungsteils 2.
Wie in Fig. 1 gezeigt ist, wird der untere Flansch 9 normalerweise nach oben unter der Vorspannung einer Spulenfeder gedrückt, die um die Hauptwelle 5 zwischen dem unteren Flansch 9 und der Basis 18 angeordnet ist. Die Basis 18 besitzt ein Stifteinführungsloch 20, in welchem ein Ende des Fixierstiftes 22 eingefügt ist, der von der unteren Fläche des unteren Flansches 9 nach unten ragt.
Wenn die Höheneinstellschraube 6 gedreht wird, wird das Führungsteil 2 höhenmäßig unter der oder gegen die Vorspannung der Spulenfeder 35 eingestellt.
Fig. 3 zeigt stehende Schwingungen, die durch das Führungsteil 2 verursacht werden, wenn eine Wechselspannung, die eine Frequenz entsprechend einer Resonanzfrequenz des Führungssystem hat, an den Ultraschallschwinger 3 angelegt wird, wobei die stehenden Schwingungen längs der Linien X - X abgeschnitten, abgewickelt und dann dargestellt sind. Die gestrichelten Linien N - N zeigen Knoten der stehenden Schwingungen auf den Führungsteilen 2, wo die Schwingungen eine Amplitude von Null haben. Die Knoten N auf dem Führungsteil 2 sind axial von den Enden des Führungsteils 2 um den Abstand n beabstandet, und die Lagerzähne 7b sind ebenfalls von den Enden des Führungsteils 2 um den Abstand n axial beabstandet, d.h., sie sind an den Knoten N positioniert.
Es bestand vor kurzem der Wunsch, daß Videabandrekorder, die ein Beispiel eines Videogeräts sind, bei dem die Bandführungseinrichtung 1, die in Fig. 1 gezeigt ist, verwendet werden kann, bezüglich der Baugröße kleiner werden, wodurch damit das Erfordernis nach einem Band einer kleinen Baugröße bestand. Auch für die Bandführungseinrichtung 1 wurde es erforderlich, daß diese bezüglich der Baugröße reduziert wird. Wenn jedoch die Bandführung 1 ohne Modifikation bezüglich der Baugröße reduziert wird, entstehen verschiedene Schwierigkeiten bei der Bandführung.
Die in Fig. 1 gezeigte Bandführungseinrichtung 1 muß den oberen und unteren Flansch 9 und 10 parallel zueinander beibehalten und voneinander um den Abstand der Länge des Führungsteils plus ungefähr 0,1 mm beabstandet sein, wodurch es für die Befestigung 8 erforderlich ist, daß diese eine hohe Genauigkeit hat, und wodurch außerdem viele Montageteile, beispielsweise Schrauben und Stifte erforderlich sind. Als Folge davon wird die Bandführung baulich groß und kann daher nicht bezüglich der Baugröße wie gewünscht reduziert werden.
Außerdem wird der obere und untere Flansch 10 und 9, die dazu verwendet werden, die querlaufende Richtung des Bandes zu bestimmen, normalerweise unter der Bedingung verwendet, daß entweder der obere oder untere Flansch 9 und 10 der Bandführungseinrichtung 1 in Kontakt mit dem Band gebracht wird. Jeder Flansch des oberen und unteren Flansches 9 und 10 muß für einen Kontakt mit dem Band (obere und untere Flansch 9 oder 10) aus einem harten verschleißfesten Material hergestellt werden, da es erforderlich ist, das Band eine lange Zeitdauer zu führen. Ein solches hartes verschleißfestes Material ist allgemein schwierig zu bearbeiten. Wenn weiter ein Flansch, der aus einem solchen Material hergestellt ist, eine komplexe Form annimmt, wird dieser teuer. Aus diesem Grund kann die vorher vorgeschlagene Bandführungseinrichtung nicht bezüglich der Baugröße wie oben beschrieben, reduziert werden.
Weiter wird bei der in Fig. 1 gezeigten Bandführungseinrichtung 1 die Form des oberen Flansches 10, um das Band zu führen, komplex, wie in Fig. 2 gezeigt ist, und sie ist nicht geeignet, die Bandführung 1 bezüglich der Baugröße kompakt zu machen.
Die Schwierigkeiten des Führungsschwingungsteils, d.h., des Ultraschallschwingers 3 sind wie folgt:
Die Oberfläche des Ultraschallschwingers 3, der auf dem Führungsteil 2 befestigt ist, ist eine gekrümmte Fläche eines Endteils eines piezo-elektrischen keramischen Elements, die sich nach dem Durchmessers des Führungsteils 2 bestimmt. Diese gekrümmte Fläche ist an der äußeren Umfangsfläche des Führungsteils 2 befestigt, wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 1 gezeigt ist.
Wenn jedoch die gekrümmte Fläche auf einem Endteil des piezo-keramischen Elements gebildet ist, sind die positive und negative Elektrode frei und daher manchmal kurzgeschlossen. Wenn daher das Führungsteil 2 aus einem leitfähigen Material besteht, tritt ein Kurzschluß zwischen der positiven und negativen Elektrode ähnlich wie oben beschrieben auf.
Da weiter das piezo-elektrische keramische Element aus geschichteten Lagen der piezo-elektrischen keramischen Platte und aus positiven und negativen Elektroden gebildet ist, wie oben beschrieben wurde, können ihre Flächen, die mit der äußeren Umfangsfläche des Führungsteils 2 in Verbindung stehen, nicht mit einer hohen Genauigkeit hergestellt werden, und das piezo-elektrische keramische Element, welches am Führungsteil 2 befestigt ist, neigt dazu, abgeschält zu werden. Aus diesem Grund ist die herkömmliche Bandführungseinrichtung nicht für kleine Videobandrekorder geeignet.
Der Ultraschallschwinger 3 besitzt außerdem folgende Schwierigkeiten:
Eine Länge des Ultraschallschwingers 3 in der Richtung des Radius des Führungsteils 2, mit dem es in Kontakt oder daran befestigt ist und stehende Wellen im Führungsteil 2 erzeugt, beeinflußt beträchtlich den Anstieg oder die Abnahme des Reibungskoeffizienten u, der durch den Kontakt des Bandes mit dem Führungsteil 2 erzeugt wird. Somit wird die Länge des Ultraschallschwingers 3, der sich in der diametralen Richtung des Führungsteils 2 ausdehnt, so ausgewählt, daß diese ausreichend ist, den Koeffizienten u der Reibung zu minimieren, die durch den Kontakt zwischen dem Band und dem Führungsteil 2 erzeugt wird.
Jedoch wird bei der Bandführungseinrichtung 1, die in Fig. 1 gezeigt ist, die Länge (durch den Buchstaben L in Fig. 1 angedeutet) des Ultraschallschwingers 3, der sich in der diametralen Richtung des Führungsteils 2 ausdehnt, nicht so ausgewählt, daß diese maximal ist, was eine Verschlechterung des Wirkungsgrads zur Folge hat, mit dem die Reibung, die durch den Kontakt zwischen dem Band und dem Führungsteil 2 erzeugt wird, reduziert wird. Damit steigt in nachteiliger Weise die Temperatur auf dem Ultraschallschwinger 3 beträchtlich an.
Die EP-A 386 712, die auch eine Erfindung der Erfinder dieser Erfindung ist, offenbart Bandführungen, die durch Ultraschallschwingungserzeugungsübertrager in Form eines Stapels von piezo-elektrischen Übertragerplatten beaufschlagt werden, wobei die Achse des Übertragers, d.h. senkrecht zur Ebene der Platten, entweder senkrecht oder parallel zur Achse der Bandführungen sein kann, die tatsächlich ein Band erfaßt, wobei jedoch bei allen Ausführungen die gegenüberliegenden Enden des Übertragers immer mit Komponenten der Bandführung in Eingriff stehen, und zwar entweder mit einem Ende mit dem Bandführungsteil und dem anderen Ende mit einem Körperteil oder einem Ende mit einem Stopp- oder Ausnehmungsende des Bandführungsteils und dem anderen Ende mit einem weiteren Stopp- oder Ausnehmungsende des Bandführungsteils.
Erfindungsgemäß wird eine Bandführung bereitgestellt, mit:
einem Führungsteil mit einem zylindrischen Aufbau, um ein Band zu führen;
einem Ultraschallschwinger, der am Führungsteil befestigt ist, um das Führungsteil mit stehenden Wellen in Schwingung zu versetzen;
einem Lager, um das Führungsteil an lagernden Knoten- Positionen der stehenden Wellen zu lagern;
einem Paar von Bandpositions-Beschränkungsmitteln, um die Position des Bandes in bezug auf eine transversale Richtung des Führungsteils einzuschränken; und
einer Drehstoppeinrichtung, die auf zumindest einem des Paars der Bandpositions-Beschränkungsmittel vorgesehen ist, um zu verhindern, daß das Führungsteil sich dreht;
dadurch gekennzeichnet, daß
die Länge des Ultraschallschwingers - gemessen von einer Position, bei der der Ultraschallschwinger am Führungsteil befestigt ist, in der diametralen Richtung - so ausgewählt wird, daß der Reibungskoeffizient zwischen dem Führungsteil und dem Band minimiert wird, und sich beläuft auf (Außendurchmesser + Innendurchmesser) des Führungsteils/2,5.
Bei einer solchen Bandführung kann der Wirkungsgrad, mit welchem die Reibung, die zwischen einem Band und einem Bandführungsteil aufgrund einer Schwingung eines Ultraschallschwingers erzeugt wird, reduziert wird, maximiert werden, wodurch eine kleine und billige Bandführung möglich wird.
Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel in den Zeichnungen graphisch gezeigt, in denen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht ist, die ein Beispiel einer vor kurzen vorgeschlagenen, jedoch nicht vorveröffentlichten Bandführung zeigt;
Fig. 2 eine Draufsicht entsprechend Fig. 1 ist;
Fig. 3 eine graphische Darstellung eines Schwingungszustands von stehenden Wellen ist, die dazu verwendet wird, um die Erfindung zu erklären;
Fig. 4 eine perspektivische Explosionsansicht ist, die eine erste Ausführungsform einer Bandführung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 5 eine Querschnittsansicht der ersten Ausführungsform der Bandführung gemäß der Erfindung ist, auf die beim Erklären ihres Montageverfahrens bezug genommen wird;
Fig. 6 eine Draufsicht entsprechend Fig. 5 ist;
Fig. 7 eine Querschnittsseitenansicht ist, die ein Hauptteil der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
Fig. 8 eine Querschnittsseitenansicht ist, die ein Hauptteil einer zweiten Ausführungsform einer Bandführung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 9 eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Bandführung gemäß der Erfindung ist;
Fig. 10 eine Querschnittsseitenansicht ist, die eine dritte Ausführungsform der Bandführung gemäß der Erfindung zeigt;
Fig. 11 eine Draufsicht entsprechend Fig. 10 ist;
Fig. 12 eine perspektivische Ansicht ist, die ein Hauptteil eines Ultraschallschwingers zeigt;
Fig. 13 eine Querschnittsansicht ist, die den Aufbau des Ultraschallschwingers von Fig. 12 zeigt; und
Fig. 14 und 15 graphische Darstellungen sind, die dazu verwendet werden, den Betrieb einer Bandführung gemäß der Erfindung zu erklären.
Die Erfindung wird nun ausführlich mit Hilfe der Zeichnungen beschrieben.
Wie in Fig. 4 bis 7 gezeigt ist, besitzt eine Bandführung 17 ein Keramikführungsteil 21, einen Ultraschallschwinger 24 und eine Lagerwelle 19. Auf der Außenfläche der Lagerwelle 19 sind in gleichen Abständen n von den Enden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, ringförmige Lageransätze 19b gebildet. Ein oberer Flansch 19 ist als Führungsflansch vorgesehen, und ein Drehstoppteil 14 ist einstückig mit einem unteren Flansch 14d ausgebildet. Eine Halter-Platte 28 ist am Drehstoppteil 14 durch Einsetzen einer Schraube 27 in ein Zapfloch 14b des Drehstoppteils 14 befestigt. Ein Ultraschallschwinger 24, der an einer vorgegebenen Position des Drehstoppteils 14 angeordnet ist, wird durch die Halter-Platte 28 gehalten. Außerdem ist eine Endfläche des Ultraschallschwingers 24 an der Fläche des Führungsteils 21 befestigt, um beispielsweise zu verhindern, daß das Führungsteil 21 sich dreht. Eine Anschlußplatte 25 ist am Drehstoppteil 14 befestigt, wobei Schrauben 26 in Zapflöcher des Drehstoppteils 14 einsetzt sind. Ein Drehstoppstift 29 wirkt mit einer Basis 32 (siehe Fig. 5) zusammen, um zu verhindem, daß die Bandführung 17 sich dreht.
Das Material des Führungsteils 21 ist nicht auf das oben genannte keramische Material beschränkt, so daß das Führungsteil 21 aus einem leitfähigen keramischen Material bestehen könnte, welches hauptsächlich aus Aluminium unter Zugabe von Titanoxid besteht. Damit könnte das Auftreten von statischer Elektrizität vermieden werden, wodurch ermöglicht wird, daß das Band stabil läuft. Wenn das Führungsteil 21 aus einem leitfähigen Material gebildet ist, muß ein Erdungsmaterial zum Erden des Führungsteils 21 vorgesehen sein. Außerdem könnten die Lageransätze 19b aus einem weichen Material, beispielsweise Gummi oder Plastik bestehen. Wenn die Lageransätze 19b aus einem solchen weichen Material bestehen, kann ein Geräusch zwischen dem Führungsteil 21 und den Lageransätzen 19b vermieden werden.
Wenn die Bandführung 17 zusammengebaut wird, greift ein unteres abgesetztes Teil 19a, das auf der Endfläche der Lagerwelle 19 gebildet ist, in ein Loch 14e des Drehvermeidungsteils 14 ein, das Führungsteil 21 rückt über die Lagerwelle 19 ein, der Ultraschallschwinger 24 wird zwischen einem konkaven Teil 14a des Drehvermeidungsteils 14 und der Halter-Platte 28 angeordnet, der obere Flansch 12 wird auf ein oberes abgesetztes Teil 19a der Lagerwelle 19 gesetzt, und elektrische Leiter 30a, 30b des Ultraschallschwingers 24 werden mit der Anschlußplatte durch ein geeignetes Verfahren, beispielsweise Löten verbunden. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, wird bei dieser Ausführungsform die Länge a der Lagerwelle 19 mit Ausnahme der abgesetzten Teile 19a, die auf den jeweiligen Enden der Lagerwelle 19 gebildet sind, so ausgewählt, daß diese länger ist als die Länge b des Führungsteils 21, und zwar um ungefähr 0,1 mm, und sie wird so ausgewählt, daß diese um ungefähr 0,1 mm kürzer ist als ein Abstand zwischen dem oberen Flansch 12 und dem unteren Flansch 14d.
Fig. 5 zeigt die Bandführung 17, die auf der Basis 32 befestigt ist, nachdem deren Montage abgeschlossen ist.
Bei der Montage wird eine Hauptwelle 33 (siehe Fig. 7) vertikal auf der Basis 32 befestigt. Eine Spulenfeder 34 wird in die Hauptwelle 33 eingeführt, ein hohles Teil 19c (siehe Fig. 4) der Lagerwelle 19 der Bandführung 17 wird in die Hauptwelle 33 eingeführt, und der Drehstoppstift 29 wird in ein Loch 32a eingefügt, welches in die Basis 32 gebohrt ist. Danach wird eine Höheneinstellschraube 36 in einen Schraubenbereich 33a geschraubt, der im Endteil der Hauptwelle 33 gebildet ist.
Wenn die Höheneinstellschraube 36 gedreht wird, kann die Höhe der Bandführungseinrichtung 17 unter der oder gegen die Federvorspannkraft der Spulenfeder 34 eingestellt werden. Der Höheneinstellbereich beträgt ungefähr 0,5 mm. Da der Drehstoppstift 29 in das Loch 32a der Basis 32 in einer Tiefe von ungefähr 2 mm eingefügt ist, kann verhindert werden, daß die Bandführungseinrichtung 17 sich um die Hauptwelle 33 dreht, während deren Höhe eingestellt wird.
Nach Abschluß der Höheneinstellung wird die Schraube 33a der Hauptwelle 33 durch eine Sicherungsschraube 37 befestigt, um zu verhindern, daß die Höheneinstellschraube 36 sich dreht. Fig. 6 ist eine Kopfansicht der Bandführungseinrichtung 17, die in Fig. 5 gezeigt ist, und Fig. 7 ist eine Seitenansicht der Bandführungseinrichtung 17, die in Fig. 5 gezeigt ist, wenn man in der Richtung der Abschlußplatte 25 blickt.
Wenn eine Wechselspannung vom Videobandrekorder beispielsweise zum Ultraschallschwinger 24 über die elektrischen Leiter 30a, 30b geliefert wird, treten stehende Wellen im Führungsteil 21 auf. Ein Reibungskoeffizient des Kontakts des Bandes mit dem Führungsteil 21, wenn das Band durch das Führungsteil 17 geführt und transportiert wird, wird auf einen kleinen Reibungskoeffizienten gegenüber demjenigen, der erzeugt wird, wenn keine Wechselspannung an den Ultraschallschwinger 24 angelegt wird, reduziert.
Die stehenden Wellen, die im Führungsteil 21 erzeugt werden, sind in Fig. 3 gezeigt. Die Lageransätze 19b bei dieser Ausführungsform sind am Führungsteil 21 an den Positionen befestigt, die von den entsprechenden Endflächen um den gleichen Abstand von ungefähr n, wie in Fig. 4 gezeigt ist, beabstandet sind.
Außerdem kann der obere Flansch 12 kreisförmig ausgebildet werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist, und das Drehstoppteil 14 kann durch Kunststoffspritzen oder Spritzgießen hergestellt werden.
Fig. 8 und 9 zeigen eine zweite Ausführungsform, die eine Bandführung 130 und einen Drehvermeidungsstift 134 hat, der auf einem unteren Flansch 132b gebildet ist.
Die Bandführung 130 besitzt eine Basis 143, eine Hauptwelle 131, die an der Basis 143 befestigt ist, ein Führungsteil 141, welches beispielsweise aus Keramik besteht, einen Ultraschallschwinger 144, eine Lagerwelle 139, einen oberen und unteren Flansch 132a und 132b, Kunststofflagerringe 145, die in einen konkaven Bereich 139b eingepaßt sind, der auf der Lagerwelle 139 an vorgegebenen Positionen gebildet ist, eine Höheneinstellschraube 136, die in einen Schraubenbereich 146 eingreift, der auf dem Endteil der Hauptlagerwelle 131 gebildet ist, eine Spulenfeder 147 und einen Drehstoppstift 134, der in den unteren Flansch 132b eingefügt ist. Ein Ende des Drehstoppstiftes 134 ist in ein Loch 143a eingepaßt, welches in die Basis 134 gebohrt ist, und dessen anderes Ende ist eine Ausnehmung 141a eingefügt, die im Endbereich des Führungsteils 141 gebildet ist.
Die Länge der Lagerwelle 139 ist so gewählt, daß diese um ungefähr 0,1 mm länger ist als die Länge des Führungsteils 141, und sie ist außerdem so gewählt, daß diese um ungefähr 0,1 mm kürzer ist als die Länge zwischen dem oberen und unteren Flansch 132a und 132b. Das Montageverfahren oder dgl. der Bandführung 130 ist im wesentlichen das gleiche wie das Verfahren der Bandführungseinrichtung 17, welches in Fig. 4 gezeigt ist, so daß dieses nicht ausführlich beschrieben werden muß.
Wenn die Höheneinstellschraube 146 gedreht wird, kann die Höhe der Bandführungseinrichtung 130 unter der oder gegen die Federvorspannkraft der Spulenfeder 147 eingestellt werden. Die Höhe der Bandführungseinrichtung 130 kann über einen Bereich von ungefähr 0,5 mm eingestellt werden. Da der Drehstoppstift 134 in das Loch 143a der Basis 143 in eine Tiefe von ungefähr beispielsweise 3 mm eingreift, kann in diesem Fall verhindert werden, daß die Bandführungseinrichtung 130 um die Hauptwelle 131 sich dreht, während deren Höhe eingestellt wird.
Außerdem kann der obere und untere Flansch 132a und 132b kreisförmig, wie in Fig. 9 gezeigt ist, ausgebildet werden.
Bei der dritten Ausführungsform, die mit Hilfe von Fig. 10 und 11 beschrieben wird, ist ein Drehstoppstift 156 in einen Ansatz 154a eingefügt, der auch als unterer Flansch dient.
Wie in Fig. 10 gezeigt ist, besitzt eine Bandführung 150 eine Basis 151, eine Hauptwelle 154, die an der Basis 151 befestigt ist, ein Führungsteil 152, welches aus Keramik be steht, einen Ultraschallschwinger 153, den Ansatz 154a, der auf der Hauptwelle 154 gebildet ist, Lageransätze 154b, die auf der Hauptwelle 154 in vorgegebenen Positionen gebildet sind, eine Sicherungsmutter 155, die in einen Schraubenbereich 154b eingepaßt ist, der auf dem Endteil der Hauptwelle 154 gebildet ist, und einen Drehstoppstift 156, der vertikal auf dem Ansatz 154a vorgesehen ist. Der Endbereich des Drehstoppstiftes 156 ist in eine Ausnehmung 152a eingeführt, der im Endbereich des Führungsteils 152 gebildet ist.
Wie man in Fig. 10 erkennt, wird gemäß dieser Ausführungsform ein Abstand a zwischen dem oberen Ende des Ansatzes 154a und einem Schulterteil 154c der Hauptwelle 154 in bezug auf die Länge b des Führungsteils 152 so ausgewählt, daß dieser eine Gleichung a = b + 0,1 erfüllt. In diesem Fall wird die Sicherungsmutter 155 am Schulterteil 154c so angehalten, daß, wenn das Führungsteil 152 zwischen dem oberen Ende des Ansatzes 154a und dem unteren Ende der Sicherungsmutter 155 eingesetzt ist, dazwischen eine Lücke von ungefähr 0,1 mm erzeugt wird.
Außerdem gibt es eine sehr kleine Lücke zwischen einem inneren Umfang des Führungsteils 152 und einem äußeren Umfang der Hauptwelle 154, wodurch das Führungsteil 152 um die Hauptwelle 154 frei drehen kann. Da jedoch der Drehstoppstift 156 in die Ausnehmung 152a um eine Tiefe von ungefähr 0,5 mm eingeführt ist, kann in diesem Fall vermieden werden, daß das Führungsteil 152 sich um die Hauptwelle 154 drehen kann.
Bei dem Drehstoppmechanismus für das beschriebene Führungsteils kann die Anzahl der Zusammenbauteile dieser Bandführung reduziert werden und der Mechanismus vereinfacht werden, wodurch eine kleine und preiswerte Bandführung bereitgestellt werden kann.
Der Ultraschallschwinger, beispielsweise der Ultraschallschwinger 24 von Fig. 4 und 7 kann so, wie in Fig. 12 und 13 gezeigt ist, aufgebaut sein.
In Fig. 12 besitzt ein piezo-elektrisches keramisches Element 50 eine Anzahl von piezo-elektrischen keramischen Platten 50e mit positiven und negativen Elektroden 50a und 50b, die zwischen ihnen abwechselnd mit einer Lücke von 0,1 mm angeordnet sind. Die positiven Elektroden 50a sind elektrisch mit einer positiven Elektrodenplatte 50c, die auf einer Seitenfläche angeordnet ist, verbunden, und die negativen Elektroden 50b sind elektrisch mit einer negativen Elektrodenplatte 50d, die auf einer anderen Seitenfläche angeordnet ist, verbunden.
Wie in Fig. 12 gezeigt ist, ist die positive Elektrodenplatte 50c auf der oberen Fläche des piezo-elektrischen keramischen Elements 50 angeordnet, ein elektrischer Leiter 24a für die positive Elektrode ist mit der positiven Elektrodenplatte 50c verbunden, die negative Elektrodenplatte 50d ist un ter der unteren Fläche des piezo-elektrischen keramischen Elements angeordnet, und ein elektrischer Leiter 24b für die negative Elektrode ist mit der negativen Elektrodenplatte 50d verbunden. Eine piezo-elektrische keramische Dummy-Schicht 51, die keine Elektrode hat, ist beispielsweise an einer Endfläche des piezo-elektrischen keramischen Elements 50 befestigt, und ein Fixierteil 52, beispielsweise ein Aluminium-Formteil, ein keramisches Formteil oder dgl. ist an der Dummy-Schicht 51 befestigt. Die gegenüberliegende Seite des Fixierteils 52 gegenüber derjenigen Seite, auf der das Fixierteil 52 an der Dummy- Schicht 51 befestigt ist, ist als gekrümmte Fixierfläche 52a ausgebildet, die an der äußeren Umfangsfläche des Führungsteils 21 befestigt wird. Eine piezo-elektrische keramische Dummy- Schicht 53, die keine Elektrode hat, ist beispielsweise auf der äußeren Endfläche des piezo-elektrischen keramischen Elements 50 befestigt.
Wie in Fig. 13 gezeigt ist, ist ein Endteil des Ultraschallschwingers 24, d.h., die Seite des Ultraschallschwingers 24, auf der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 befestigt ist, das durch einen gestrichelten Kreis gezeigt ist, als konisches Teil ausgebildet, welches bezüglich des Durchmessers von der Dummy-Schicht 51 in Richtung auf die Fixierfläche 52a reduziert ist. Der Grund dafür ist der, einen Bereich der Fixierfläche 52a, der am Führungsteil 21 befestigt ist, zu reduzieren, während ein großer Querschnittsabschnitt des piezoelektrischen keramischen Elements 50 beibehalten wird, um eine Antriebskraft zu erhalten. Dieser Bereich der Fixierfläche 52a kann so gewählt werden, daß er 9 mm² in bezug auf den Querschnittsbereich von 25 mm² des piezo-elektrischen keramischen Elements so ist. Wenn Bereich der Fixierfläche 52a reduziert wird, wird vermieden, daß die Schwingungsform der stehenden Welle, die im Führungsteil 21 erzeugt wird, sich der stehenden Welle annähert, die erzeugt wird, wenn das Führungsteil 21 alleine in Resonanz kommt, wodurch der Wirkungsgrad verbessert wird. Wenn weiter der Bereich der Fixierfläche 52a des Fixierteils 52, der der Fixierteil ist, der am Führungsteil 21 befestigt ist, reduziert wird, kann eine innere Beanspruchung, die durch eine Differenz zwischen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Führungsteils 21 und des Fixierteils 52 erzeugt wird, reduziert werden, und es kann verhindert werden, daß der Ultraschallschwinger 24 sich vom Führungsteil 21 löst.
Obwohl das Fixierteil 52 beispielsweise als Aluminium- Formteil, als keramisches Teil oder dgl. an der piezo-elektrischen keramischen Dummy-Schicht 52, die keine Elektrode hat, befestigt werden kann, wie oben beschrieben wurde, ist das Fixierteil 52 nicht darauf beschränkt und kann durch Formen der Dummy Schicht 52 und des Fixierteils 52 einstückig aus Keramik oder dgl. gebildet werden, wodurch das Bandführungsgerät preiswerter wird.
Außerdem wird die Länge L des Ultraschallschwingers 24 gemessen von der Position, bei der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 befestigt ist, in der diametralen Richtung so ausgewählt, daß sie optimal ist, so daß der Reibungskoeffizient der Reibung, die erzeugt wird, wenn das Band und das Führungsteil 21 miteinander in Kontakt kommen, minimiert wird.
Fig. 3 zeigt den Zustand von Schwingungen von stehenden Wellen, die durch das Führungsteil 21 verursacht werden, wenn eine Wechselspannung an den Ultraschallschwinger 24 angelegt wird. In Fig. 3 zeigt die Ordinate einen Versatz in der radialen Richtung und dieser Zustand zeigt den Zustand, bei dem der Ultraschallschwinger 24 hinauf bis zu einer maximalen Amplitude des Schwingungszyklus vibriert. Daher wird die Schwingung auf die Position versetzt, die durch die gebrochene Linien in Fig. 3 gezeigt ist, nach einer halben Periode.
Die gestrichelten Linien N - N zeigen Knoten auf dem Führungsteil 21, wo die Schwingungen eine Amplitude von Null haben. Die Knoten auf dem Führungsteil 21 sind jeweils axial vom entsprechenden Ende des Führungsteils 21 um einen Abstand n beabstandet, und die Lageransätze 19b sind ebenfalls axial von den Enden des Führungsteils 21 um den Abstand n beabstandet, wie in Fig. 4 gezeigt ist.
Die Größe der Amplitude ist in etwa proportional zur Größe der Eingangsspannung, während der Reibungskoeffizient proportional zur Größe der Amplitude klein wird. Um daher den Reibungskoeffizienten zu reduzieren, muß die Größe der Eingangsspannung vergrößert werden. Die Länge L des Ultraschallschwingers 24 gemessen von der Position, bei der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 befestigt ist, in der diametralen Richtung, wie in Fig. 1 gezeigt ist, ist einer der wichtigsten Faktoren in Verbindung mit der Abnahme des Reibungskoeffizienten.
Fig. 14 zeigt Kurven von Meßergebnissen in einer graphischen Darstellung, die eine linke vertikale Achse hat, die den Reibungskoeffizienten u darstellt, und eine horizontale Achse, die die Länge L (mm) des Ultraschallschwingers 24 darstellt, von der Position, bei der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 befestigt ist, in der diametralen Richtung, wenn Spannungen 0,4 (W), 06 (W) bzw. 0,8 (W) an den Ultraschallschwinger 24 angelegt werden (nach Meinung des Übersetzers müßte "W" in "V" geändert werden).
Ein Studium von Fig. 14 zeigt, daß der Reibungskoeffizient u stetig ohne Rücksicht auf die Änderung des Werts der Eingangsspannung minimiert wird, wenn Länge L des Ultraschallschwingers 24, mit der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 befestigt ist, in der diametralen Richtung gleich 4,5 mm ist.
Fig. 15 zeigt Kurven von Meßergebnissen in einer graphischen Darstellung, die eine linke vertikale Achse hat, die den Anstieg der Temperatur (ºC) verglichen mit dem Fall zeigt, daß keine Spannung an dem Ultraschallschwinger 24 angelegt wird, und eine horizontale Achse, die für die Länge L (mm) des Ultraschallschwingers 24 repräsentativ ist, von der Position, bei der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 befestigt ist, in der diametralen Richtung, wenn Spannungen 04 (W), 06 (W) bzw. 0,8 (W) an den Ultraschallschwinger 24 angelegt werden.
Das Studium von Fig. 15 zeigt, daß der Anstieg der Temperatur verglichen mit dem Fall, wo keine Spannung an den Ultraschallschwinger 24 angelegt wird, in bezug auf die Änderung des Werts der Eingangsspannung stetig minimiert wird, wenn die Länge L des Ultraschallschwingers 24 gleich 4,5 mm ist.
Die Meßdaten in Fig. 14 und 15 wurden erhalten, wenn das Führungsteil 21 beispielsweise einen Innendurchmesser von 5 mm hat, einen Außendurchmesser von 7 mm und eine Länge von 19,5 mm. Somit hat die Länge L einen Optimalwert in Verbindung mit der Abmessung des Führungsteils 21, um so den Reibungskoeffizienten u zu minimieren, und dieser optimale Wert der Länge L kann so berechnet werden:
(Außendurchmesser + Innendurchmesser) des Führungsteils / 2,5
Außerdem kann, wird aus Fig. 13 und 14 deutlich wird, ein Wert des Reibungskoeffizienten u von ungefähr ± 30% in bezug auf die optimale Länge L des Ultraschallschwingers 24 in der Praxis verwendet werden.
Wenn L die Länge des Ultraschallschwingers 24 von der Position, bei der der Ultraschallschwinger 24 am Führungsteil 21 in der diametralen Richtung befestigt ist, ist, D der Außendurchmesser des Führungsteils 21 ist, und d der Innendurchmesser des Führungsteils 21 ist, wird die optimale Länge L des Ultraschallschwingers 24 so ausgedrückt:
(D + d) x 0,2 ≤ L ≤ (D + d) x 0,5
Wenn eine Wechselspannung vom Videobandrekorder beispielsweise über die elektrischen Leiter 30a, 30b zum Ultraschallschwinger 24 der Bandführungseinrichtung 21 geliefert wird, das Führungsteil 21 einen Innendurchmesser von 5 mm, einen Außendurchmesser von 7 mm und eine Länge von 19,5 mm hat und die Länge L des Ultraschallschwingers 24 gleich 4,5 mm ist, werden stehende Wellen im Führungsteil 21 erzeugt.
Der Reibungskoeffizient, der durch den Kontakt zwischen dem Band und der Bandführung erzeugt wird, wenn das Band durch die Bandführung 17 geführt wird, um in diesen Zustand zu laufen, wird auf einen sehr kleinen Reibungswert gegenüber dem Fall reduziert, wo keine Wechselspannung an den Ultraschallschwinger 24 angelegt wird.
Da außerdem die Länge L des Ultraschallschwingers so ausgewählt wird, daß sie auf der Basis der Gleichung (D + d) x 0,2 ≤ L ≤ (D + d) x 0,5 optimal wird, wobei L die Länge des Ultraschallschwingers 24 ist, D der Außendurchmessers des Führungsteils 21 ist und d der Innendurchmesser des Führungsteils 21 ist, wird die Länge des Ultraschallschwingers 24 optimiert, und der Wirkungsgrad, bei dem der Reibungskoeffizient, der durch den Kontakt des Bandes und der Bandführung 24 erzeugt wird, reduziert wird, wird maximal, wodurch die Unterdrückung des Anstiegs der Temperatur im Ultraschallschwinger 24 maximal wird.

Claims

1. Bandführung (17, 130, 150), mit:

einem Führungsteil (21, 141, 152) mit einem zylindrischen Aufbau, um ein Band zu führen;

einem Ultraschallschwinger (24, 144, 153), der am Führungsteil (21, 141, 152) befestigt ist, um das Führungsteil mit stehenden Wellen in Schwingung zu versetzen;

einem Lager (19, 139, 154), um das Führungsteil (21, 141, 152) an lagernden Knoten-Positionen der stehenden Wellen zu lagern;

einem Paar von Bandpositions-Beschränkungsmitteln (12, 14d, 132a, 132b, 154a, 155), um die Position des Bandes in bezug auf eine transversale Richtung des Führungsteils (21, 141, 152) einzuschränken; und

einer Drehstoppeinrichtung (29, 134, 156), die auf zumindest einem des Paars der Bandpositions-Beschränkungsmittel (12, 14d, 132a, 132b, 154a, 155) vorgesehen ist, um zu verhindem, daß das Führungsteil (21, 141, 152) sich dreht; dadurch gekennzeichnet, daß die Länge (L) des Ultraschallschwingers - gemessen von einer Position, bei der der Ultraschallschwinger (24) am Führungsteil (21) befestigt ist, in der diametralen Richtung - so ausgewählt wird, daß der Reibungskoeffizient (u) zwischen dem Führungsteil (21) und dem Band minimiert wird, und sich beläuft auf (Außendurchmesser + Innendurchmesser) des Führungsteils/2,5.

2. Bandführung nach Anspruch 1, wobei die Drehstoppeinrichtung einen Stift (29, 134, 156), der auf der Bandpositions- Beschränkungseinrichtung vorgesehen ist, die auf einer Basis (32, 143, 151) angeordnet ist, an der das Lager (19, 139, 154) befestigt ist, und ein Eingriffsteil (32a, 143a) an einer vorgegebenen Position der Basis (32, 143, 151) besitzt, um den Stift (29, 134, 156) zu erfassen.

3. Bandführung nach Anspruch 2, wobei die Drehstoppeinrichtung ein Drehstoppteil (28) besitzt, welches auf dem Bandpositions-Beschränkungsteil (14) auf der Basisseite vorgesehen ist, um den Ultraschallschwinger (24) zu kontaktieren, so daß verhindert wird, daß der Ultraschallschwinger (24) sich dreht.

4. Bandführung nach Anspruch 2, wobei die Drehstoppeinrichtung einen Ausnehmungsbereich (141a) besitzt, der auf dem Führungsteil (152) gebildet ist und in welchem der Stift (134) eingepaßt ist.

5. Bandführung nach Anspruch 1, wobei der Ultraschallschwinger (24) eine Antriebsschicht (50) umfaßt, die in Abhängigkeit vom Anlegen eines Ansteuersignals angetrieben wird, und eine Pufferschicht (51), die durch Anlegen des Ansteuersignals nicht angetrieben wird, wobei die Nichtantriebs-Schicht (51) am Führungsteil (21) befestigt ist.

6. Bandführung nach Anspruch 5, wobei ein Bereich (52a), bei dem die Pufferschicht das Führungsteil (21) kontaktiert, kleiner ist als ein Bereich, bei dem die Pufferschicht (51) die Antriebsschicht (50) im Ultraschallschwinger (24) kontaktiert.

7. Bandführung nach Anspruch 5, wobei das Führungsteil (21) aus einem leitfähigem Material besteht.

8. Bandführung nach Anspruch 1, wobei das Lagerteil (19, 139, 154) eine kurze Welle (33, 131, 154), die vertikal an einer Basis (32, 143, 151) befestigt ist, und ringförmige Führungslager (19b, 145, 154b) umfaßt, die aus einem weichen Material bestehen, die auf der Lagerwelle (33, 131, 154) gegenüber von Knoten von stehenden Wellen vorgesehen sind.