JPH0487588A - テンションサーボ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 本発明は供給リールの軸に結合される回転検出手段と、
電動機の回転角をパラメータとするトルク変動を相殺制
御するためのトルク制御データを記憶し、前記回転検出
手段との回転角をアドレスとして前記トルク制御データ
をアクセスし、前記電動機駆動制御部のゲインを切り換
えるトルク制御データ記憶手段と前記回転検出手段で求
められた回転周期の大きさに比例するトルクを前記電動
機に与えるように前記電動機駆動部を調整する巻径補正
手段と前記回転角検出手段の出力信号の１周期の時間を
複数の時間間隔に分割して複数の回転角の信号を発生す
る回転角発生部とを備えるテンション制御装置であって
制御精度の向上、小形化による経済性向上を図れる。

〔産業上の利用分野〕

本発明は磁気テープ装置における信号の記録／再生時に
供給リールにバックトルクを与え磁気テープのテンショ
ンを一定に制御するテンション制御装置に関する。

本発明はテンション検出器を用いずに、供給リール径の
変化によって発生するテンション変化を補正する場合に
おける供給リールモーターのトルクリップル制御に言及
する。

〔従来の技術〕

第１１図は従来のテンションサーボ装置を示す図である
。なお、企図を通じて同様の構成要素については同一の
参照符号又は記号をもって表す。本図の構成を説明する
。本図は磁気テープ装置において電気記号が記録／再生
される磁気テープ１と、該磁気テープ１を供給する供給
リール２と、テンションポストを磁気テープ１へ押しつ
けて、磁気テープにかかるテンションを電圧信号Ｖ、に
変換するテンション検出器３と、その軸が前記供給リー
ルと同一の軸に結合され供給リール２に対しその回転す
る方向と逆方向へのバックトルクを与える直流電動機４
と、基準電圧信号Ｖｒに前記テンション検出器３からの
電圧信号Ｖ、を反転して加算する加算鼎談加算器５の出
力信号を電力増幅して、バックトルクを発生するために
前記直流電動機４へ供給する直流電動機駆動部１０と、
その軸が前記供給リール２と同一の軸に結合されたリー
ル回転検知センサ１１と、磁気テープ１を一定速度で走
行させるための送りの役目をするキャプスタン１２と、
磁気テープ１を該キャプスタン１２に圧着して走行させ
る回転ローラであるピンチローラ１３と磁気テープ１の
記録／再生を行う磁気ヘッド１４とからなる公知のテン
ションサーボ装置を含む。前記リール回転検知センサ１
１は種々の形式のものがあり、例えば円盤の周辺に複数
の孔を明け、発光／受光部によって回転角を検出するも
の、反射形によるもの、磁気を用いるものがあり、テー
プが切れていないか、ローディングが正常かの異常検知
、またテープカウンタやＦＦ／Ｒ８１１１時にサーボを
かけてテープ速度の制御に用いられる。

次に動作を説明する。供給リールから磁気テープが供給
されるのでテープが引出されるに従い供給リールに巻か
れている磁気テープの径（ｒ）が減少していく。一般に
磁気テープ１のテンションをＦとするとバックトルクＴ
との関係はＴ＝ｒＸＦが成立する。磁気テープ１のテン
ションＦはキャプスタン１２とピンチローラ１３とが磁
気テープ１を固定されることによって形成される。した
がって磁気テープの径ｒが減少するに従ってテンション
Ｆが一定になるにはバックトルクＴを減少させる必要が
ある。なぜならΔＶｌ＝Ｖｒ−Ｖｔ＝００とき、ｒだけ
が小さくなるとテンションＦは増加する。このためテン
ション検出器３からのテンション電圧Ｖ、が大きくなり
△Ｖ＋　＝Ｖｒ　Ｖｔ〈０となることによって直流電動
機４の電機子電流が減少するのでこのバックトルクＴが
減少することになる。

かくしてテンションサーボ装置は磁気テープのテンショ
ンを一定にするフィードバック制御によって磁気ヘッド
１４での記録／再生を行っていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来のテンションサーボ装置の直流電動機
４は複数の磁極を有し、この磁極数が大きい場合には特
に問題を生じないが、経済コスト低減から磁極数を減少
させると回転数に同期するトルクリップルがそれ自身に
生ずる。このトルクリップルは従来のような磁気テープ
の巻径の変化と比較して周波数が高く、検出した変動を
押える作用が著しく低下する。なぜなら、供給リール２
、直流電動機４等には慣性モーメントがあり、高い周波
数のトルクリップルに応答してバックトルクを形成でき
ないためである。よって磁気テープ１のテンションＦに
高い周波数成分の変動が生じ、このたｔ磁気ヘッド１４
での記録／再生が正常にできなくなるという問題があり
、テンションサーボ装置の小形化による経済性向上の要
請に対し支障を招いていた。

また、テンション強度のフィードバックにはテンション
検出器には必要不可欠であるが、反面その存在は装置の
小形化に支障となっていた。さらに前記問題点を解決す
るための一歩としてこの高い周波数のトルクリップルを
供給リール２の回転角に対応して精度よく測定しようと
すると、リール回転検知センサ１１はその円盤の径が大
きくなり、このたｔ肉厚も大きくなるという別の問題が
生じる。

したがって本発明は上記問題点に鑑み、磁気テープの高
い周波数のテンション変動をフィードバック制御できる
テンションサーボ装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理構成を示す図である。本図は前記
問題点を解決するために、テンション制御装置において
回転角検出手段７と、トルク制御データ記憶手段８と、
巻径補正手段１０とを有する。

該トルク制御データ記憶手段８は電動機４の回転角θを
パラメータとするトルク変動を相殺制御するためのトル
ク制御データを記憶する。巻径補正手段１０は前記回転
手段７で求められた回転角θから供給リール２の回転周
期を求め、該回転周期の大きさに比例するトルクを演算
する。さらに前記回転角検出部７は前記電動機４が１回
転に要する時間を複数の等時間間隔に分割して複数の回
転角（θ１．θ２．・・・、θＮＩ）の信号を発生する
回転角発生部９を備える。

〔作　用〕

第１図において、本発明のテンションサーボ装置によれ
ば前記回転角検出手段７によって前記トルク制御データ
記憶手段８からアクセスされるトルク制御データが電動
機駆動制御部６のゲインを切り換える。このため高周波
のトルクリップルが制御される。また前記巻径補正手段
１０によって得られた回転周期に比例した印加電圧Ｖ、
が電動機駆動制御部６で形成され電動機４へ供給され、
従来のようにテンション検出器を用いないで巻径変化に
よるテンション変動が制御される。さらに前記回転角発
生部９によって回転の基準信号に対して電気的に回転角
が発生する。このためテンションサーボ装置を簡単な構
造にでき、かつ小形化できる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第２図は本発明の第１の実施例に係るテンションサー
ボ装置を示す図である。本図の構成を説明する。本図は
磁気へラド１４で記録／再生される磁気テープ１をキャ
プスタン１２およびピンチローラ１３を介して供給する
供給リール２の軸に設けられた回転角検出手段７と、電
動機４００回転θをパラメータとするトルク変動を相殺
制御するた約のトルク制御データを記憶し、前記回転検
出手段７の回転角θをアドレスとして前記トルク制御デ
ータにアクセスし、前記電動機駆動制御部６のゲインを
切り換えるトルク制御データ記憶手段８と、前記回転検
出手段（７）で求められた回転角（θ）から供給リール
（２）の回転周期を求め、該回転周期の大きさに比例す
るトルクを前記電動機４に与えるように前記電動機駆動
制御部（６）を調整する巻径補正手段（１０）と、該巻
径補正手段（１０）のディジタル信号をアナログ信号に
変換し、前記電動機駆動制御部（６）に接続されるＤ　
／　Ａ　（Ｄｉｇｉｔａｌ／Ａｎａｌｏｇ）変換器２５
とを含む。

次に、回転角検出手段７はリール回転検出センサ１１と
、コンパレータ１６　、１７とを含む。第３図はリール
回転検出センサの回転角を示す図である。

本図に示すリール回転検出センサ１１は透過形ホトイン
タラプタであるが反射形ホトインタラプタであってもよ
い。

透過形ホトインタラプタのリール回転検出センサ１１は
供給リール２の軸に取りつけられた円盤１１−１と、該
円盤１１−１の周辺に等間隔で設けられる複数の孔１１
−２　　（ｉ＝１　、２　、・・・、ｎ）と、該円盤１
１−１の外周の凸部に設けられた磁石１１−３と、前記
孔１１−２のエツジを検出する発光・受光部１１−４と
、円盤１１−１の回転で前記磁石１１−３が最近値を通
過したときにその磁界によって抵抗値が変化する磁気抵
抗素子ＭＲＩＩ−５を有する。発光・受光部１１−４は
１個の孔が２個のエツジを有するので、２ｎ個のエツジ
を検出する。このエツジが等間隔であるので、ｋ番目の
エツジの回転角θにはθに＝（２π／２ｎ）Ｘｋと表わ
される。

さらに回転角検出手段７において、コンパレータ１６は
発光・受光部１１−４に接続され、所定レベルのパルス
を通過させ、コンパレータ１７は磁気抵抗素子ＭＲＩＩ
−５に接続され、所定レベルのパルスを通過させる。

次にトルク制御データ記憶手段８はリール回転検出セン
サ１１の回転角信号を計数するため前記コンパレータ１
６に接続されるカウンタ部２１と、リール回転検出セン
サ１１の回転角の基準を表わすタイミング信号を入力し
てアドレスカウンタ部２１の計数をクリアするため前記
コンパレータ１７に接続され、モノマルチバイブレーク
２２、該モノマルチバイブレータ２２に接続され、その
人力信号に対して、出力信号を遅延させる可変抵抗Ｒｖ
２３と、予め測定されたトルク制御データであって電動
機４の回転角θをパラメータとするトルク変動を相殺制
御するものを記憶し、前記アドレスカウンタ部２１の回
転角θを表す計数をアドレスとしてトルク制御データを
アクセスするＲＯＭ（Ｒｅａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒ
ｙ）２４を含む。

第４図は電動機駆動制御部のゲイン切替えを示す図であ
る。電動機駆動制御部６は差動増幅部５からの差信号を
非反転端子に入力する非反転増幅部４１と、該非反転増
幅部４１の出力に接続され、他方がその反転端子に接続
されるフィードバック抵抗４２　（Ｒｆ）と、前記非反
転増幅部４１の反転端子に接続され、他方が接地される
ゲイン調整部４３と、そのベースが抵抗Ｒｔを介して非
反転増幅部４１の出に接続され、そのコレクタが電源に
接続され、そのエミッタが電動機４へ接続されるトラン
ジスタ４４とを含む。ここにゲイン調整部４３は並列に
接続される複数の抵抗Ｒ１□、Ｒ１２・・・＋ＲＩｈと
、それぞれの抵抗に直列接続するスイッチ手段ｓ　ｗ、
、　ｓ　ｗ２゜・・・、ＳＷ、とを有し、該スイッチ手
段の開閉は前記ＲＯＭ　２４によってなされる。ＳＷ＋
　のみが閉で他が開の場合における非反転増幅部４１の
ゲインＧはｃ＝ｉ＋Ｒｆ／Ｒ＋＋になる。ＲＯＭ　２４
のデータに基づき該スイッチ手段は任意に組合せて開閉
が可能になるので、ゲインＧの値は任意に制御可能にな
る。したがってトランジスタ４４はこのゲインＧの値に
基づき電動機４ヘトルクを発生させる電流を供給できる
。

次にトルク制御データ記憶手段８による動作を説明する
。第５図は本発明によるトルクリップルの制御を示す図
である。本図（ａ）は磁気抵抗素子ＭＲＩＩ−５のタイ
ミング信号であって、リール回転検出センサ１１の円盤
１１−１が１回転するごとに発生する。本図（ｂ）は発
光・受光部１１−４０回転角信号を示す。本図（ｃ）は
予め測定されている制御前のトルクリップルを示す図で
ある。該タイミング信号は発光・受光部の回転角信号を
計数するアドレスカウンタ２１をクリアし、回転角の基
準値を定める。本図では制御前の１回転に複数の繰り返
しのトルクリップルが該タイミング信号発生時に谷にな
るようにモノマルチバイブレーク２２の可変抵抗ＲＶが
調整される。本図（ｄ）はＲＯＭ２４に記憶されている
トルク制御データであり、具体的には電動機駆動制御部
６のゲイン調整部４３の各抵抗Ｒ＋＋　＋　Ｒ１２＋　
Ｒ１３１・・・＋　Ｒｌｎの切替えデータであり、回転
角θに対してトルクリップルを打ち消すべき電動機駆動
制御部６のゲインを示す。

本図（ｅ）は第４図のトランジスタ４４を駆動する非反
転増幅部４１の出力電圧を示す。本図中の曲線Ａは本実
施例による出力電圧である。曲線Ｂは従来の差動増幅部
５の出力電圧である。本図（ｆ）は本発明によるテンシ
ョン検出器３の出力電圧Ｖ。

の図である。かくして電動機４のトルクリップルの変動
を除去で磁気テープ１と磁気ヘッド１４の接触を最適に
することができる。

次に巻径補正手段は供給リール２に巻かれた半径の変化
によるテンション制御を回転検出手段７の信号を用いて
制御するために、次の演算を行う。

またトルクＴはテンションＦと次の関係にある。

Ｔ＝ＦＸＲ・・・（３） ここにＲ（Ｃｍ）は供給リール２のテープ１の半径を示
す。

上記（２）、　　（３）式より ここに ■、：電動機４の印加電圧（Ｖ） Ｆ：磁気テープ１のテンション（ｇ） Ｕ：テープ速度（ｃｍ／５ｅｃ） Ｚ：供給リール２０１回転当りのパルス発生数ｇ、：電
動機４のコンダクタンス（ｍ　ｈ　ｏ　）ＫＴ：電動機
トルク定数（ｇｅｍ／Ａ）Ｔ、。：供給リール２の回転
周期（Ｓ）上記（１）式において電動機４の印加電圧ｖ
、。

は供給リール２の回転周期に比例することを示す。

以下に上記（１）の過程を示す。電動機４が発生するト
ルクＴ（ｇ、）は印加電圧Ｖ、と次の関係にある。

Ｔ　＝ｇ−ＫｒＶ、　　　　　　・・・（２）一方、供
給リール２の回転数Ｎ　（ｒｐｓ）は供給り−ル２の１
回転当りのパルス発生数Ｚと周期Ｔｐｃと次の関係にあ
る。

また回転数Ｎは磁気テープ１の半径Ｒと速度Ｕと次の関
係にある。

上記式（５）、　（６）より この（７）式を上記（４）式へ代入すると上記（１）に
なる。

上記（１）式を変形すると この式において、２πｇ−Ｋｔ／Ｕ２は一定である。

Ｒが小さくなると小さくなる。したがってＶ、がＴＦＧ
と比例して変化するようにすればテンションＦは一定に
なる。第２図におけるトルク制御データ記憶手段８巻径
補正手段ｌ０１Ｄ／Ａ変換器２５をマイクロコンビ二−
タ内に設けて構成することも可能である。

第６図は第２図における巻径補正手段の構成を示す図で
ある。本図は上記印加電圧Ｖ、を演算するために回転検
出手段７からのパルスから供給リールの回転周期をＴＦ
Ｇを演算する周期演算部５１と、定数ａを記憶する定数
記憶部５２と、Ｖ、　＝ａＴ、、なる演算を行って印加
電圧Ｖ、を求ぬる印加電圧演算部５３を含む。

第７図は巻径補正をしない場合のテンション変化を示す
図である。本図は開始時のテンションＦが開始時と１２
０分後の終了時の比が約２倍である。

本実施例による巻径補正手段１０を用いるとこの比がほ
とんど一定になる。

したがって従来のようなテンション検出器を用いずに巻
径で変化するバックトルクを制御可能になったためテン
ション制御装置を小形化できる。

さらに第２図とトルク制御データ記憶手段８と巻径補正
手段１０とによってトルクリップルと巻径変化を同時に
制御可能である。

第８図は本発明の第２の実施例に係るテンション制御装
置を示す図である。本図が第１の実施例と異なる構成要
素は回転角検出手段７である。該回転角検出手段７は供
給リールの軸に供給される円盤１８−Ｌ該円盤１８−１
の外周の凸部に設けられた磁石１８−２および該磁石１
８−２の磁界を検出する磁気抵抗素子ＭＲ１８−３とか
らなりリール回転検出センサ１８と、該磁気抵抗素子Ｍ
Ｒ１８−３からの信号のうち、一定レベル以上のものだ
けを通過させ、その出力がトルク制御データ記憶手段８
のモノマルチバイブレータ２３に接続されコンパレータ
１７と前記コンパレータ１７と接続され、前記カウンタ
部へ出力する回転角を発生させる回転角発生部９とを含
む。

第９図は本発明の第２の実施例に係る回転角発生部を示
す図である。本図において回転角発生部９は回転角検出
手段７のコンパレータ１７に接続され、水晶発振器のク
ロック信号を分周した基準クロックＣＰを人力して計数
し、コンパレータ１７の出力信号でその計数をクリアす
るカウンタＡ３２と、該カウンタＡ３２の計数データを
１／Ｎ　（＝１／２°：ｎはシフト量）にデータ下位シ
フトしたものをラッチし、このラッチデータがコンパレ
ータ１７の出力信号によってクリアされるラッチ部３と
、基準クロックを入力し、計数するカウンタＢ３５と、
該カウンタＢ３５の計数と前記ラッチ部３４のラッチ計
数とを比較して一致する場合にはパルスをタイミングコ
ントローラ２６へ出力し、前記カウンタＢ３５の計数を
クリアするディジタルコンパレータ３６とを含む。

第１０図は第９図における回転角発生部のタイムチャー
トを示す図である。本図（ａ）はクロックパルスを示す
。本図（ｂ）はコンパレータ１７からの信号を示す。第
３図に示す円盤の孔の数を無くした場合の信号であり、
すなわち供給リール２が１回転で１個のパルスを発生す
る。検出器１１の立上りエツジを検出したときのパルス
信号である。

本図（Ｃ）は基準クロックをカウンタＡ３２で計数した
計数値であり、コンパレータ１７のパルス信号すでクリ
アされ、クリアされる直前の計数値をαとする。供給リ
ール２に巻かれる磁気テープは非常に薄いので、直前の
計数値を用いても後述する回転角を発生させるのに精度
上問題はない。本図（ｄ）はラッチ部３４の設定値ｄ例
えばα／４の値が設定され次のコンパレータ１７からの
信号すがくるまで保持されることを示す。本図（ｄ）の
ｅはカウンタＢ３５の計数値を示す。本図（ｅ）はカウ
ンタＢ３５の計数値ｅがα／４の値に達するとパルス信
号を発生し、カウンタＢ３５の計数値をクリアする。こ
のようにしてコンパレータ１７のパルスｂの周期を１／
Ｎにしたすなわち１回転に要する時間を複数の等時間間
隔に分割して複数の回転角θ１１．θ１□、・・・、θ
ＮＮの仮想の回転角信号が出力可能になる。かくしてリ
ール回転検出器Ｉ８は従来のように多数の孔、または反
射部を必要としないので小形化が図れる。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によれば供給リール
の軸に設けられた回転角検出部の回転角に応じてトルク
制御データ言己憶手段からトルク変動を相殺制御するデ
ータをアクセスし電動機駆動制御部のゲインを切り換え
るようにしたので高周波のトルク変動を制御でき、巻径
補正手段によって経巻の変化を補正でき、さらに回転角
発生部によって回転の基準信号に対して電気的に回転角
を発生するようにしたのでテンション制御装置の制御精
度向上、小形化による経済性向上が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理構成を示す図、 第２図は本発明の第１の実施例に係るテンションサーボ
装置を示す図、 第３図は第２図のリール回転検出センサの回転角を示す
図、 第４図は電動機駆動制御部のゲイン切替えを示す図、 第５図は本発明によるトルクリップルの制御を示す図、 第６図は第２図における巻径補正手段の構成を示す図、 第７図は巻径補正しない場合のテンション変化を示す図
、 第８１！Ｉは本発明の第２の実施例に係るテンションサ
ーボ装置を示す図、 第９１！ｌは第８図の回転角発生部を示す図、第１０図
は第９図における回転角発生部のタイムチャート、 第１１図は従来のテンションサーボ装置を示す図。 図において、 １・・・磁気テープ、　　　２・・・供給リール、４・
・・電動機、　　　　５・・・差動増幅部、６・・・電
動機駆動制御部、 ７・・・回転検出手段、 ８・・・トルク制御データ記憶手段、 ９・・・回転発生部、　　１０・・・巻径補正手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テープ（１）を供給する供給リール（２）と、該供
   給リール（２）と同軸に結合される電動機（４）と、該
   電動機（４）のバックトルクを調整する電動機駆動制御
   部（６）とを備えるテンション制御装置において、 前記供給リール（２）に結合される回転検出手段（７）
   と、 前記電動機（４）の回転角（θ）をパラメータとするト
   ルク変動を相殺制御するためのトルク制御データを記憶
   し、前記回転検出手段（７）の回転角（θ）をアドレス
   として前記トルク制御データをアクセスし、前記電動機
   駆動制御部（６）のゲインを切り換えるトルク制御デー
   タ記憶手段（８）と、テープを一定速度で送る時 前記回転検出手段（７）で求められた回転角（θ）から
   供給リール（２）の回転周期を求め、該回転周期の大き
   さに比例するトルクを前記電動機（４）に与えるように
   前記電動機駆動部（６）を調整する巻径補正手段（１０
   ）とを有することを特徴とするテンション制御装置。 ２、前記回転角検出手段（７）が１回転する時間を複数
   の等時間間隔に分割して複数の回転角（θ＿１、θ＿２
   、・・・、θ＿Ｎ）の信号を発生する回転角発生部（９
   ）を備える請求項１に記載のテンション制御装置。