NO753049L - - Google Patents

Description

Anordning til fastlåsing av en plate-

tallerkens hastighet.

Foreliggende oppfinnelse angår et system for styring

av hastigheten på en platetallerken. Mer bestemt angår opp- , finnelsen en forholdsvis rimelig anordning for fastlåsing av hastigheten på en platetallerken, og anordningen gir samtidig en høy grad av nøyaktighet når det gjelder å opprettholde platetallerkenens rotasjon raed en på forhånd bestemt hastighet og innen nærmere angitte toleransegrenser.

Mange systemer for innspilling og avspilling av informasjoner krever at en platetallerken3kal rotere med en nøyaktig hastighet for riktig bruk. Por eksempel har man dette krav når det gjelder et videoplatesystem som skal beskrives nærmere i det følgende. I visse videoplatesysterner er vldéolnformasjonen innspilt som geometriske variasjoner i bunnen av et glatt, spiralformet spor på overflaten av platen. Plateflaten har et belegg av ledende materiale som fortrinnsvis er dekket med et tynt belegg av dielektrisk materiale. En signalpickup er i inn-grep med det spiralformede spor og har en ledende flate som sammen med det ledende belegg og det dielektriske belegg på platen, danner en kondensator. Kår platen roterer, vil en kant av den ledende flate på pickupen, mens den glir i platens spor, føle kapasitive variasjoner på grunn av de geometriske variasjoner i bunnen av spiralsporet. De kapasitive variasjoner som er den på forhånd innspilte videoinformasjon (f.eks. i HTSC-formatet) påtrykkes en hensiktsmessig slgnalbehandlingskrets, og elektriske signaler som fåes fra denne blir så koplet til en vanlig fjernsynsmottaker for gjengivelse. Idéen med varierende kapasitet, anvendt i videoplatesystemer, er beskrevet i detalj i U.S. patent nr. 3.842.194.

I videoplatesystemer etter det nevnte O.S. patent nr. 3.842.194 har det vist seg at ikke bare den gjennomsnitlige hastighet på rotasjonen*mellom skive og pickup må holdes på en på forhånd bestemt hastighet (f.eks. 450 omdr./min), men hastighetsvariasjonene i forhold til den gjennomsnitlige hastighet må holdes innen nærmere angitte toleransegrenser (f.eks. - 0,01%) for at man skal få troverdig gjengivelse av de innspilte signaler. Den på forhånd bestemte hastighet og de angitte toleransegrenser er også nødvendige for å sikre at den horison-tale og vertikale synkroniseringsinformasjon er stabil og innenfor låsegrensene for fjernsynsmottakerens avbøyningskratser.'Videre må det signal som gjenvinnes når den på forhånd innstilte informasjon er et fargefjernsynssignal raed fargeinformasjon innspilt som et modulert bæresignal, være stabilt og innenfor låseområdet for fargebehandlingskretsene 1 avspillingssystemet for å redusere faseforvrengning.

Videre er ved avspilllngssystemer for audiofrekvenser platetallerkenens hastighet og signalfrekvensen lav sammenliknet med videoavspillingssysterner. Av den grunn er hastighetsfeil for platetallerkenen (f.eks. wow og flutter) som finnes i audio-avspillingssysterner redusert tilstrekkelig ved konstruksjonen av platetallerkenmekanismen og gjenværende hastighetsfeil på - Or5% er ikke merkbare. Med videofrekvenslnnspillinger vil imidlertid en meget liten hastighetsfeil (det vil si - 0,01%) av merkbar innvirkning på billedkvaliteten.

Hastighetsfeil for platetallerkenen skyldes en rekke år-saker, f.eks.: Variasjoner 1 belastningen på hovedmotoren, fremstillingsvariasjoner i drivanordningen og i diameterne for de drevne hjul, tykkelsesvariasjoner for remmer, variasjoner som innføres av hovedmotoren, eksentrisiteter ved monteringen av platetallerkenen og hovedmotoren og variasjoner som skyldes slitasje av delene for å nevne noen.

For det første kunne hastighetsfeil for platetallerkenen reduseres ved anvendelse av en presisjonsbygget separat spesialmotor med et omdreiningstall på 450 omdr. til direkte drift av platetallerkenen som skal rotere med 450 omdr. En slik spesialmotor med 450 omdr./ min er imidlertid kostbar og omkostningane kan være rundt fem ganger prisen på en standard motor for forskjellige formål med et omdreiningstall på 3600 omdr./min, inn befattende mekanismen for hastlghetsregulering. Videre vil en spesialmotor sannsynligvis ta større plass.

For det annet vil hovedmotoren i tillegg til at den driver platetallerkenen, også kunne benyttes til drift av forskjellige andre avspillingsmekanismer, f.eks. en mekanisme til bevegelse av tonearmen, en mekanisme for retur av tonearmen og en plateskiftermekanisme. Da den belastning disse mekanismer danner for hovedmotoren er tilfeldig og ikke ensartet, kan hovedraotorens hastighet og dermed platetallerkenens hastighet bli påvirket.

For det tredje kunne hastighetsfeil for platetallerkenen, som skyldes mange grunner, reduseres ved å anvende presisjons-toleranser og nøyaktige konstruksjoner. Man står imidlertid her overfor praktiske betraktninger, såsom pris og omkostninger og begrensninger som teknologien selv skaper. Selv ora presisjons-komponenter og konstruksjoner reduserer hastighetsfeil for platetallerkenen når feilene skyldes de nevnte kilder, vil man allikevel ha tilbake restfall når det gjelder platetallerkenens hastighet, som er tilstrekkelig til å påvirke gjengivelseskvaliteten. For å vise verdien av restfeilene skal de følgende eksempler nevnes. En drivende remskive har som eksempel en diameter på

2,77 cm - 0,00065 cm. Den drevne skive har en diameter på 22,8 cm - 0,0075 cm. Remmen3 tykkelse er 0,1 cm - 0,005 cm. Eovedmotorens hastighet er 3600 omdr./min. Selv når man for eksemplets skyld antar at hovedmotoren ikke innfører noen hastighetsfeil vil hastighetsfeil av en størrelsesorden - 0,25% bli innført når do ovennevnte toleranser samles, og de egentlige hastighetsfeil kan overstige - 0,5% når man innbefatter de feilkilder som er nevnt ovenfor, og en slik verdi er uønsket når man skal ha riktig drift av avspillingssysternet.

Det er derfor et behov for å komme frem til et hastlg-hetslåsesystem for en platetallerken som vil holde platetallerkenens rotasjon på den på forhånd bestemte hastighet innenfor angitte toleransegrenser og samtidig være forholdsvis enkel i utførelse og dermed billig å fremstille.

Et hastighetslåsesystem for en platetallerken innbefatter en drivanordning for drift av platetallerkenen slik at denne roterer med en hastighet nær den på forhånd bestemte. En ringde1 er montert konsentrisk på platetallerkenen for rotasjon sammen med denne. Ringdelen har en flerhet av permanent magnetiserte poler med vekslende polaritet rundt omkretsen. En statoranordning som sitter fast på en monteringsplate for platetallerkenen har en kjerne med et iuftgap som den dreibare ringdel passerer gjennom. Statoranordningen har videre en feltvikling som frembringer et vekslende magnetfelt over luftgapet. De magnetiserte poler beveger seg fritt etter hverandre gjennom luftgapet. Reluktansen for en magnetisk krats som innbefatter luftgapet er på et minimum når ringdelen på platetallerkenen roterer ved den på forhånd bestemte hastighet, og dermed låses platetallerkenens hastighet slik at rotasjonen foregår ved den på forhånd bestemte hastighet.

Som et eksempel kan drivanordningen omfatte en hovedmotor og en ettergivende remanordning som kopler hovedmotoren og platetallerkenen sammen. Remanordningen er ettergivende slik at platetallerkenen kan justeres for å rotere med den på forhånd bestemte 'hastighet på tross av variasjoner i motorens hastighet.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk, og vil i det følgende bli beskrevet nærmere under henvis-ning til tegningene der: Pig. 1 sett fra siden og delvi3 i snitt, viaer en fore-trukken utførelsesform for et hastighetslåsesyatem for en platetallerken utført i henhold til oppfinnelsen,

flg. 2 viser utførelsesformen på flg. 1 sett ovenfra, fig. 3 viser en ringdel med permanent magnetiserte poler med vekslende polaritet rundt omkretsen, for anvendelse i ut-før eises f ormen på fig. 1 og 2,

fig. 4 viser, sett fra siden og delvis i snitt, en

anordning til permanent magnetisert av ringdelen på fig. 3,

fig. 5 viser anordninger på fig. 4 sett ovenfra og fig. 6 viser koplinger, delvis som koplingsskjema og delvis som blokkdiagram for en anordning til tilførsel av en likestrørapuls av nærmere angitt varighet for anvendelse sammen med anordningen på fig. 4 og 5.

På tegningene viser like henvisningstall til like deler på de forskjellige figurer, og fig. 1 og 2 viser avspillings-utstyr for videoplater, med en monteringsplate 10 for platetallerkenen. Utstyret er vel egnet for anvendelse i et videoplatesystem av den art som er beskrevet, i det tidligere nevnte U.S. patent nr. 3.842.194. Bn spindel 11 som bærer en platetallerken 12 er dreibart lagret på monteringsplaten 10. Over-siden av platetallerkenen 12 skal bære en videoplate 13. Platetallerkenen 12 kan være laget av et forholdsvis umagnetisk materiale. En pickup 14 opptar de spilte signaler når platen 13

og pickupen beveger seg i forhold til hverandre ved avspil-lingen. Platetallerkenen 12 har en ytre nedadrettet flens 15

som tjener som den drevne skive. En drivskive 16 er montert på akselen av hovedmotoren 17. En brakett 18 som er festet til monteringsplaten 10, bærer så motoren 17. Hovedmotoren 17 driver platetallerkenen 12 slik at den roterer ved hjelp av en efter-givende rem 19 som ligger rundt skiven 16 og den drevne skive 15. Selv om en ettergivende rem IS her foretrekkes som forbind-else fra hovedmotoren 17 til platetallerkenen 12 av de grunner som vil fremgå nedenfor, skal man merke seg at en hvilken som helst annen hensiktsmessig drivanordning, f.eks. tannhjulsdrift, kan benyttes for å drive platetallerkenen 12 fra hovedmotoren 17. Hovedmotoren 17 kan vare en hvilken som helst vanlig standard-motor f.eks. induksjonsmotor eller synkronmotor, som er til-gjengelig på markedet.

Den ettergivende rem 19 er lagt slik at den ikke glir rundt omkretsen av den drevne skive 15 og drivskiven 16. Remmen 19 er laget av et elastisk krypbart materiale, f.eks. neoprengummi eller polyuretan. Den ettergivende rem 19 gir etter for å gjøre det mulig for platetallerkenen 12 å rotere ved den på forhånd bestemte hastighet på tross av eventuelle variasjoner i hovedmotorens 17 hastighet. Mår f.eks. drivskiven 16 på akselen for hovedmotoren 17 roterer med en hastighet som er større enn den det er behov for, for å holde platetallerkenen 12 i rotasjon med den på forhånd bestemte hastighet, vil den del av remmen 19 som løper mot drivskiven bli strukket og den del av remmen som kommer fra drivskiven blir avlastet eller komprimert uten at det dermed glipper mellom rem og den drivende samt den drevne skive og omvendt.

Som vist på fig. 1 og 2 har platetallerkenen 12 en inn-vendig nedadrettet konsentrisk flens 20. Sn rotorringdel 21

med en flerhet av permanentmagnetiserte poler med vekslende polaritet rundt omkretsen er lagt rundt flensen 20. Enhver hensiktsmessig metode kan benyttes for feste av ringdelen til

flensen 20. For eksempel kan elet anvendes presspasning eller liming. Som vist på flg. 3 finnes det seksten permanentmagnetiserte poler i den foretrukne utførelsesform for oppfinnelsen. Ringdelen 21 er laget av "Plastiform Brand Permanent Magnet"-materiale BX-1013, type 1.4 H, fremstilt av Industrial Slectrical Products Division av 3M Company i Saint Paul, Minnesota 55101,

i den utførelsesform som her foretrekkes. På fig. 1 og 2 finnes det on statoranordning 22 med en kjerne laget av to plater 23 og 24 som er fast anbrakt på monterin<g>s<p>laten 10. Kjernen er laget av et magnetisk fluksførende materiale, såsom kaldvalset stål. Kjerneplatene 23 og 24 kan fremstilles av en massiv blokk av materiale eller bygges opp av tynne laminater. Et par pol-flater 23h og 24A på kjerneplatene 23 og 24 danner mellom seg et luftgap 25 som omslutter den dreibare ringdel 21 på den indre nedadrettede flens 20. Lengden av luftgapet 25 er fortrinnsvis det samme som perlferilengden av hver av de permanentmagnetiserte poler på ringdelen 21 slik at man får en god virkningsgrad for den magnetiske kopling. Luftgapet 25 har form av bue som er konsentrisk med platetallerkenen 12 slik at man får en ensartet bredde i gapet. Bredden av luftgapet 25 avhenger her av den samlede tykkelse av ringdelen 21 og flensen 20 og styrken på den magnetiske kopling man ønsker i luftgapet. I alminnelig-het er det således ønskelig å ha luftgapet stort slik at de magnetiske poler kan passere fritt etter tur gjennom luftgapet. Imidlertid må styrken på den magnetiske kopling ikke være for lav slik at dette går ut over den effektive virkning av låse-systeiaet for platetallerkenens hastighet.

Statoranordnlngen 22 har videre on spol©26 av et passende materiale, f.eks. plast, anbrakt på et bæreben 27 som holdes mellom de to kjemeplater 23 og 24. Bærebenet 27 er også av magnetisk fluksførende materiale. En feltvikling 28 er viklet på spolen 26 for å sette opp et vekslende magnetisk fluksfelt i kjerneplatene 23 og 24 og over luftgapet 25 når viklingen tilføres vekselstrøm fra en passende kilde. Kraftkilden (f.eks. på 110 volt og 60 per.) som ikke er vist, er koplet til felt-viklingen 28 med et par ledninger 29.

Den magnetiske krets innbefatter bæretøenet 27, kjerneplatene 23, 24, luftgapet 25, den dreibare ringdel 21 og flensen 20.

Virkemåten for låsesystesnet for platetallerkenens hastighet tilsvarer virkemåten for en synkronmotor og vil være som forklart nærmere i det følgende. I enhver magnetisk krets som innbefatter en fast og en bevegelig del som kan føre magnetisk fluks vil den bevegelige del søke å innta en stilling slik at reluktansen i den magnetiske krets er på et minimum, og en synkroniserende kraft utøves på den bevegelige del for å gjøre sitt til at delen inntar den stilling som gir minst reluktans.

I den foretrukne utførelsesform for foreliggende oppfinnelse er den variable reluktans over luftgapet 25 på et minimum når ringdelen 21 på platetallerkenen roterer med den på forhånd bestemte hastighet. I den foretrukne utførelsesform oppnås den på forhånd bestemte hastighet slikj Den på forhånd bestemte hastighet (f.eks. 7,5 omdr./sek.) tilsvarer frekvensen i krafttilførselen (f.eks. 60 perioder) delt mad antall polpar (f.eks. 8). Man vil se at reluktansen i den magnetiske krets, innbefattende luftgapet 25, er på et minimum når den variable del av reluktansen (det vil si reluktansen over luftgapet) er på et minimum. Hvis platetallerkenen 12 roterer med høyere hastighet enn den på forhånd bestemte, vil synkroniseringskraften øke og redusere platetallerkenens hastighet og omvendt. På denne måte blir platetallerkenen låst til en rotasjon med den på forhånd bestemte hastighet. Erfaring har vist at hastigheten kan bli nøyaktigere enn - 0,01% med hastighetslåsesystemet i henhold til oppfinnelsen .

Låsesystemet for platetallerkenens hastighet i henhold til oppfinnelsen ©r rimelig å fremstille, enkel og solid 1 sin oppbygning, lett å tilpasse til masseproduksjon og allikevel er systemet meget nøyaktig (f.eks. med hastighetsfeil på mindre enn - 0,01%). Man oppnår mad hastighetslåsesystemet i henhold til oppfinnelsen således de resultater man lenge har vært ute etter i industrien når det gjelder innspilling og avspilling av informasjoner, resultater som ikke var tilgjengelige før foreliggende oppfinnelse ble gjort.

Det skal nu visas til fig. 4 og 5 der det, sett fra siden og sett ovenfra, er gjengitt et apparat til permanent magnet!-sering av ringdelen 21 på fig. 3. Et hus 30 laget av magnetisk fluksførende materiale har en sirkulær fordypning 31 som ringdelen 21 kan legges ned i. Som tidligere nevnt kan ringdelen 21 vær© laget av "Plastiform Brand Permanent Magnet" - materialet BX-1031, type 1.4H, fremstilt av Industrial Electrical Products Division av 3.M Company, Saint Paul, Minnesota 55101. En rekke sko (f.eks. seksten i den foretrukne utførelsesform) 32 laget av magnetisk fluksførende materiale, har et buet flateparti 33. En flerhet av bsreben 34 som også er av magnetisk fluksførende materiale barer skoene 32. I den foretrukne utførelse er huset 30, skoene 32 og bærebenene 34 laget av siliciumstål. Bærebenene 34 som bærer skoene 32, er anbrakt i huset 30 på en slik måte at flatepartiene 33 av skoene danner en glatt flate som er komplementær med ringdelens 21 omkrets og står overfor denne. Et luftgap 35 finnes mellom den indre omkrets av ringdelen 21 og flatepartiene 33 av skoene 32. Spoler 36 av et hvilket som helst passende materiale, f.eks. plast, er anbrakt på benene 34<p>g feltviklinger 37 er viklet på spolene 36 for å frembringe en ensrettet magnetisk fluks i hver av skoene 32. En strømtil-førsel 38 er tilsluttet feltviklingene 37 for tilførsel av en likestrømpuls. med en bestemt tidsvarighet. Likestrømmens retning gjennom feltviklingene 37 er slik at den magnetiske fluks-retning i hver av skoene 32 veksler fra sko til sko. Skoenes polaritet er vist tydeligere på fig. 5.

Fig. 6 viser, delvis som koplingsskjerna og delvis som blokkdiagram, en utførelsesform for anordningen 38 til tilførsel av en likestrømpuls med en nærmere bestemt amplitude og varighet for permanentmagnetiserlng av ringdelen 21.

Tilførselsanordningen 38 i den foretrukne utførelsesform innbefatter for det første en likeretter 40 for tilførsel av en likestrømpuls med bestemte amplituder til feltviklingene 37 og for det annet en styrekrets 41 for begrensning av pulsens lengde til en nærmere angitt varighet. Por oversiktens skyld er bare Sn feltvikling 37 vist på fig. 6. Styrekretsen 41 innbefatter for det første en likestrøms kraftkrets 32, for det annet en tidsstyrekrets 43, for det tredje en låsekrets 44, for det fjerde en brytekrets 45 som bryter ved høy temperatur og for det femte en relékrets 46. Likeretteren 40 er koplet til en ikke vist spenningskilde (på f.eks. 110 volt og 60 per.). Likeretteren 40 innbefatter dioden 47 og 48 og styrte silieium-likerettere (SCR) 40 og 50. Når styreportene 51 og 52 i de styrte siliciumlikerettere 49 og 50 forspennes for styring fra styrekretsen 41, flyter likestrømmen i hver halvdel av de vekslende perioder i samme retning gjennom feltviklingene 37. Styreportene Sl og 52 i de styrte siliciumlikeretter 49 og 50 er forspent for styring fra vendere 53 og 54 som på sin side påvirkes av viklingen 55 i relékretsen 46. Arbeidsperioden for relekretsen 46 som bestemmer varigheten av likestrømpulsen i feltviklingene 37 innstilles ved innstilling av tidskonstanten for en RC-krets 56, som er innbefattet i tldsstyrekretsen 43. Tidsstyrekretsen 43 betjenes med en trykknappbryter 57. Til-førselskretsen 42 for likestrøm, som er koplet til en ikke vist spenningskilde (f.eks. 110 volt, 60 per.) tilfører like-spenning til tidsstyrekretsen 43, låsøkretsen 44, bryterkretsen 45 som bryter ved høy temperatur og relékrfåtsen 46. Låsekretsen 44 kopler ut relékretsen 46 ved åpning av on bryter 58 når an-ordningens ikke viste lokk løftes. Feltviklingene 37 er termisk koplet til motstandselementet 98 i den temperaturstyrte bryter-krets 45. sår temperaturen på feltviklingene 47 blir for høy, vil således den temperaturstyrte brytekrets 45 kople ut relékretsen 46. Indikatorlamper 61, 94 og 102 angir henholdsvis magnetiseringr av ringdelen 21, hevning av de ikke viste lokk på anordningen på fig. 4 og overoppvarmning av feltviklingene 37.

I et typisk eksempel er verdien av kretsens komponenter på fig. 6 disse:

Claims (9)

1. Låsesystem for hastigheten av en platetallerken, karakterisert ved en monteringsplate, en platetallerken som er dreibart lagret på monteringsplaten, hvilken platetallerken har en konsentrisk ringdel med en flerhet av permanentmagnetiserte poler med vekslende polaritet rundt omkretsen, en drivanordning for drift av platetallerkenen slik at denne roterer med en midlere, på forhånd bestemt hastighet, omfattende: en hovedmotor og varierbare koplingsanordninger for overføring av bevegelse fra hovedmotoren til platetallerkenen; og en statoranordning som er fast montert på monteringsplaten og innbefatter en kjerne med et luftgap, hvori ringdelen på den dreibare platetallerken passer inn? og en feltvikling som skal skape et vekslende magnetfelt over luftgapet når energi tilføres, der de nevnte permanentmagnetiserte poler beveger seg i en sirkulær bane og etter tur gjennom luftgapet idet reluktansen over luftgapet er på et minimum når platetallerkenen roterer ved den på forhånd bestemte hastighet, og der den kopling som frembringes av den varierbare koplingsanordning varierer på en måte som gjør det mulig for ringdelen/statoranordningen å holde platetallerkenens rotasjon på den foran bestemte hastighet når hastigheten på hovedmotoren er asynkron med den på forhånd bestemte hastighet.

2. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at den varierbare koplingsanordning om-fatter: en ettergivende rem som er mekanisk koplet uten glid-ning til platetallerkenen og hovedmotoren for å drive platetallerkenen slik at den roterer nær den på forhånd bestemte hastighet, hvilken rem gir etter slik at platetallerkenen kan reguleres for å rotere ved den på forhånd bestemte hastighet på tross av variasjoner i hovedmotorens hastighet.

3. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at hovedmotoren er en motor av synkron-typen.

4. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at hovedmotoren er av induksjonsmotor-typen.

5. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at remmen er laget av neoprengummi.

6. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 2, karakterisert ved at remmen er av polyuretan.

7. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at luftgapet har form av en bue som er konsentrisk med platetallerkenen.

8. Hastighetslåsesystem som angitt i krav 1, karakterisert ved at platetallerkenen er laget av stort sett umagnetisk materiale.

9. Hastighetslåsesystem som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at platetallerkenen har en nedadrettet flens som er konsentrisk med platetallerkenen, og som bærer ringdelen slik at denne roterer sammen med platetallerkenen.