JPH05334765A - テンション制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テープの巻むらなどのリールの回転に同期し
た周波数の外乱に対して十分な抑制効果をもつテンショ
ン制御系の構成方法を提供する。 【構成】 磁気テープ１のテンションに比例した電圧信
号を得る圧力センサー１４の出力を磁束検知素子６の検
知する第１のリール２の回転角度毎にそれぞれ積分して
出力する積分器１６の出力と、圧力センサー１４の出力
の高域周波数成分を微分処理する高域微分フィルタ１５
の出力とを駆動回路１７によって加算して、これに比例
した電流を第１のリール２に直結される第１のモータ３
に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はビデオテープレコーダー
（以下、ＶＴＲと記す）などのテープ走行系に用いられ
るテンション制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＶＴＲの様に磁気テープをリールより引
き出し信号の記録再生を行う装置の場合、磁気テープと
磁気ヘッドの接触状態を均一とし安定した磁気記録およ
び再生を行うために、引き出された磁気テープのテンシ
ョンを一定とすることが要求される。また、磁気テープ
のテンションを一定にすることは、磁気テープのダメー
ジを低減させることからも要求されるところである。

【０００３】したがって、従来から磁気テープのテンシ
ョンを安定化するために、引き出された磁気テープのテ
ンションを検出して、磁気テープが巻かれたリールを直
接駆動するモータにフィードバックしてモータのトルク
を制御して磁気テープのテンションを安定化することが
行われている。

【０００４】また、制御系の安定性を確保するために、
磁気テープのテンションの検出値をモータに帰還する際
に、リードラグフィルタなどによって、高域周波数成分
について微分処理すなわち、位相進み補償を行っていた
（例えば、「ＶＴＲ設計最新技術資料集」日本工業技術
センター編）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リール
に巻かれた磁気テープの巻むらやリールを直接駆動する
モータのトルクリップルに起因するテンション変動を十
分に抑制するためには、磁気テープのテンションの検出
値をモータに帰還する際の利得を高め、制御帯域を高帯
域化する必要が生じるが、リードラグフィルタにおける
被微分信号に含まれるノイズ成分のため、安定した微分
処理を高い周波数領域においても実現するのは困難であ
り、十分なテンション制御系の安定化が困難であった。

【０００６】本発明はリールに巻かれた磁気テープの巻
むらやリールを直接駆動するモータのトルクリップルに
起因するテンション変動がリールの回転に同期して発生
することに着目し、安定性を損なうことなく、これらに
起因するテンション変動を十分に抑制可能なテンション
制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明のテンション制御装置は、テープが巻かれた
第１のリールより該テープを引き出し第２のリールに該
テープを巻きとる様な装置において、引き出されている
前記テープのテンションを検出するテンション検出手段
と、前記第１のリールを駆動するモータと、前記第１の
リールの１回転角度を略等分割したＮ個（Ｎは自然数）
の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記テンシ
ョン検出手段の出力を入力信号とし該入力信号の高域周
波数成分を微分処理する高域微分フィルタと、前記回転
角度検出手段が検出する前記第１のリールのＮ個の各々
の回転角度におけるテンション検出手段の出力を該Ｎ個
の各々の回転角度毎に加算積分して該Ｎ個の各々の回転
角度に応じた該積分結果を出力する積分器と、前記高域
微分フィルタの出力と前記積分器の出力を所定の利得で
加算した結果に比例した電力を前記モータに供給する駆
動回路とを具備するものである。

【０００８】

【作用】本発明のテンション制御装置によれば、回転角
度検出手段が検出する第１のリールのＮ個の各々の回転
角度におけるテンション検出手段の出力を該回転角度毎
に加算積分して該回転角度に応じた該積分結果を出力す
る積分器によって、第１のリールの回転角度に応じて変
化するテンション変動をその回転角度毎に別途抑制す
る。すなわち、第１のリールに巻かれたテープの巻むら
や第１のリールを駆動するモータのトルクリップルに起
因するテンション変動は第１のリールの回転に同期して
発生することから、これらに起因するテンション変動は
十分に抑制される。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例のテンション制御装
置について図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の一実施例のテンション制御装置の構成図を示すもので
ある。

【００１０】図１において、磁気テープ１は、略一定速
度で回転するキャプスタン軸１１とピンチローラ１２に
よって、ポスト７、８、回転ドラム９、ポスト１０を経
て第１のリール２から引き出され第２のリール１３によ
って巻き取られる。回転ドラム９には磁気ヘッドが搭載
され、磁気テープ１をヘリカルスキャン記録叉は再生す
る。第１のリール２は同心軸４を介して第１のモータ３
が直結され、第１のモータ３は第１のリール２を直接駆
動する。さらに、同心軸４には多極着磁されたマグネッ
ト５が取り付けられる。マグネット５は第１のモータ３
の回転に伴い第１のリール２と共に一体に回転し、対向
して配置される磁束検知素子６は回転角度に応じてパル
ス信号を発生する。ここでは、マグネット５は、６極着
磁され、第１のリール２が１回転するに当たり１２０度
毎の第１、第２及び第３の回転角度位置を検知し、パル
ス信号を発生する。

【００１１】また、ポスト７とポスト８の間には圧力セ
ンサー１４が配置される。圧力センサー１４は、磁気テ
ープ１のテンションに比例した押圧力によって押さえつ
けられ、この押圧力に比例した電圧信号を出力する。す
なわち、圧力センサー１４には磁気テープ１のテンショ
ンに比例した電圧信号が得られる。

【００１２】さて、高域微分フィルタ１５は圧力センサ
ー１４の出力電圧信号を入力し、所定の周波数（ここで
は、４Ｈｚ）以上の成分を６ｄＢ／ｏｃｔの利得傾斜で
増幅して出力する。この様な０Ｈｚから４Ｈｚまでの周
波数領域において利得が漸近的に０ｄＢであり、４Ｈｚ
以上の周波数領域において漸近的に６ｄＢ／ｏｃｔの利
得傾斜を持つ微分フィルタは汎用のオペアンプと抵抗、
コンデンサによって容易に実現できることは周知のこと
である。

【００１３】また、積分器１６は、磁束検知素子６の出
力パルス信号の到来毎に、すなわち、第１のリール２の
第１、第２及び第３の回転角度位置において圧力センサ
ー１４の出力電圧信号をそれぞれの回転角度位置毎に積
分処理して出力する。この様な積分器１６は、具体的に
は図２のごとく実現される。

【００１４】図２は積分器１６の具体的な構成を表す構
成図である。端子２０より入力される圧力センサー１４
の出力電圧信号は、Ａ／Ｄ変換器２１によってディジタ
ル信号に変換され、ディジタル加算器２２に入力され
る。ディジタル加算器２２はＡ／Ｄ変換器２１の出力デ
ィジタル信号とシフトレジスタ２９（詳細は後述する）
の出力ディジタル信号を加算し出力する。ディジタル加
算器２２の出力はディジタルフィルタ２３に入力され
る。ディジタルフィルタ２３は入力されるディジタル信
号を処理し、高域の周波数成分を除去して出力するロー
パスフィルタである。ディジタルフィルタ２３の出力デ
ィジタル信号は、Ｄ／Ａ変換器２４によってアナログ信
号に変換され、端子２５より出力される。

【００１５】また、ディジタルフィルタ２３の出力ディ
ジタル信号は、シフトレジスタ２７に入力され、端子２
６から入力される磁束検知素子６の出力するパルス信号
の到来毎に遅延される。同様に、シフトレジスタ２８は
シフトレジスタ２７の出力を端子２６から入力される磁
束検知素子６の出力するパルス信号の到来毎に遅延し、
シフトレジスタ２９はシフトレジスタ２８の出力を遅延
する。

【００１６】すなわち、本構成においては、第１のリー
ル２が１回転するに当たり磁束検知素子６は３個のパル
ス信号を出力するため、シフトレジスタ２９には磁束検
知素子６が検出する第１、第２及び第３の回転角度位置
のそれぞれの回転角度位置における圧力センサー１４の
出力の加算積分結果が出力されることになる。

【００１７】さて、図１において、高域微分フィルタ１
５及び積分器１６のそれぞれの出力信号は駆動回路１７
に入力される。駆動回路１７は２つの入力信号を所定の
利得比（ここでは、１対１）で加算して、これに比例し
た電流を第１のモータ３に供給する。

【００１８】以上の様に構成された本実施例のテンショ
ン制御装置の制御特性について説明する。図３は、図１
及び図２に示した本実施例におけるテンション制御装置
の制御ブロック図であり、第１のリール２に外乱トルク
変動Ｔが加わった時の外乱トルク変動Ｔから磁気テープ
１のテンション変動Ｆｔまでの伝達特性を表すものであ
る。図中、Ｓはラプラス演算子を表す。

【００１９】ブロック３１は、第１のリール２に加わる
トルク変化から第１のリール２の回転角度変動θまでの
伝達を表す。Ｊは第１のリール２、第１のリール２に巻
かれた磁気テープ１、第１のモータ３の回転子及びマグ
ネット５の同心軸４周りの慣性モーメントの総和であ
る。

【００２０】ブロック３２は、第１のリール２の回転角
度変動θから磁気テープ１の長手方向の長さ変動Ｘまで
の伝達を表す。ｒは第１のリール２に巻かれた磁気テー
プ１の巻半径である。ブロック３３は磁気テープ１の長
手方向の長さ変動Ｘから磁気テープ１のテンション変動
Ｆｔまでの伝達を表す。Ｃｔは磁気テープ１のコンプラ
イアンスである。

【００２１】ブロック３４は、圧力センサー１４による
磁気テープ１のテンションの検出感度を表し、Ｋｆはそ
の利得である。ブロック３５は高域微分フィルタ１５の
伝達を表す。Ｔ１は高域微分フィルタ１５の時定数であ
る。ブロック３６、３７及び３８は積分器１６の伝達を
表す。ブロック３６はディジタルフィルタ２３の伝達を
表し、Ｔ２はその時定数である。

【００２２】ブロック３７はシフトレジスタ２７、２８
及び２９の伝達を表し、Ｌは第１のリール２が１回転す
るのに要する時間である。ブロック３８はディジタル加
算器２２の伝達を表す。なお、積分器１６は離散系であ
るが、ここでは便宜上、近似的に等価な連続系の表現に
した。ブロック３９及び４０は駆動回路１７の伝達を表
す。ブロック３９は高域微分フィルタ１５の出力と積分
器１６の出力を加算することを表す。

【００２３】ブロック４０は駆動回路１７の電圧電流変
換の特性を表し、ｇｍは電圧電流変換係数である。ブロ
ック４１は第１のモータ３の入力電流Ｉが与えられた時
の発生トルクＴｍまでの伝達を表し、Ｋｔは第１のモー
タ３のトルク定数である。ブロック４２は外乱トルク変
動Ｔが加わった時の本実施例のテンション制御装置によ
る負帰還による動作を表し、外乱トルク変動Ｔを打ち消
す様な極性で第１のモータ３の発生トルクＴｍが加算さ
れることを表す。

【００２４】図４は、本実施例におけるテンション制御
装置の外乱トルク変動Ｔが加わった時の外乱トルク変動
Ｔから磁気テープ１のテンション変動Ｆｔまでの伝達関
数の特性を表すボード線図である。横軸は外乱トルク変
動Ｔの周波数であり、縦軸は外乱トルク変動Ｔから磁気
テープ１のテンション変動Ｆｔまでの伝達利得を表す。
図４においては、一例として、第１のリール２が１回転
するのに２秒を要する様な第１のリール２に巻かれた磁
気テープ１の巻半径であり、また、その様なテープ速度
で磁気テープ１が走行する時の伝達特性を表す。すなわ
ち、図３のブロック３７におけるＬが２秒の時の伝達特
性を表す。

【００２５】実線４３は本実施例におけるテンション制
御装置の外乱トルク変動Ｔから磁気テープ１のテンショ
ン変動Ｆｔまでの伝達利得曲線である。また、実線４４
は本実施例のテンション制御装置において積分器１６を
取り除いた場合の外乱トルク変動Ｔから磁気テープ１の
テンション変動Ｆｔまでの伝達利得曲線である。すなわ
ち、実線４４で表される伝達利得曲線は、等価的に従来
のテンション制御装置の伝達利得曲線を示す。

【００２６】図４よりあきらかな様に、本実施例による
テンション制御装置によれば、第１のリール２の回転に
同期した周波数における外乱トルク変動Ｔから磁気テー
プ１のテンション変動Ｆｔまでの伝達利得は極小点とな
り、従来のものより十分に小さく、外乱トルク変動Ｔに
対して磁気テープ１のテンションが影響されにくいこと
がわかる。ここでは、一例として、第１のリール２が１
回転するのに２秒を要する様な第１のリール２に巻かれ
た磁気テープ１の巻半径であり、また、その様なテープ
速度で磁気テープ１が走行する場合について示したが、
第１のリール２に巻かれた磁気テープ１の巻半径やテー
プ速度が別の値を取る時には、図３のブロック３７にお
けるＬの値は図２に示した積分器１６の構成要素である
シフトレジスタ２７、２８及び２９と、端子２６から入
力される第１のリール２の回転に同期した磁束検知素子
６の出力パルス信号の働きによって、伝達利得曲線４３
における極小点周波数が同期して変化して、常に第１の
リール２の回転に同期した周波数における外乱トルク変
動Ｔから磁気テープ１のテンション変動Ｆｔまでの伝達
利得は従来のものより小さくなる。

【００２７】ところで、この様なテンション制御装置に
おいて想定される外乱は、その大半が、第１のリール２
に巻かれる磁気テープ１の巻むらや第１のモータ３のト
ルクリップルなどに起因するものであり、第１のリール
２の回転に同期したものであることから、本実施例によ
るテンション制御装置によれば、これらの外乱に対する
伝達利得は極小点となり十分な外乱抑制が行われ、磁気
テープ１のテンション変動がほとんど発生しないことに
なる。

【００２８】なお、本実施例におけるテンション制御装
置の各構成要素の具体的な実現手段には種々の方法があ
り、本構成に限定されない。

【００２９】

【発明の効果】以下の実施例から明らかなように、本発
明のテンション制御装置によれば、磁気テープが巻かれ
るリールの回転に同期して発生する外乱に対する伝達利
得は極小点となり十分な外乱抑制が行われ、磁気テープ
のテンション変動がほとんど発生しないことになり、従
来のテンション制御装置がもつ課題を解決できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例のテンション制御装置の
構成図

【図２】本実施例のテンション制御装置の積分器１６の
具体的な構成を表す構成図

【図３】本実施例のテンション制御装置の制御ブロック
図

【図４】本実施例のテンション制御装置の外乱トルクに
対する磁気テープのテンション変動までの伝達利得を表
すボード線図

【符号の説明】

１ 磁気テープ ２ 第１のリール ３ 第１のモータ ５ マグネット ６ 磁束検知素子 １３ 第２のリール １４ 圧力センサー １５ 高域微分フィルタ １６ 積分器 １７ 駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テープが巻かれた第１のリールより該テー
   プを引き出し第２のリールに該テープを巻きとる装置に
   おいて、引き出されている前記テープのテンションを検
   出するテンション検出手段と、前記第１のリールを駆動
   するモータと、前記第１のリールの１回転角度を略等分
   割したＮ個（Ｎは自然数）の回転角度を検出する回転角
   度検出手段と、前記テンション検出手段の出力を入力信
   号とし該入力信号の高域周波数成分を微分処理する高域
   微分フィルタと、前記回転角度検出手段が検出する前記
   第１のリールのＮ個の各々の回転角度におけるテンショ
   ン検出手段の出力を該Ｎ個の各々の回転角度毎に加算積
   分して該Ｎ個の各々の回転角度に応じた該積分結果を出
   力する積分器と、前記高域微分フィルタの出力と前記積
   分器の出力を所定の利得で加算した結果に比例した電力
   を前記モータに供給する駆動回路とを具備するテンショ
   ン制御装置。