專利名稱：具有改進焊接結(jié)構(gòu)的單卷盤磁帶盒卷盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁帶卷盤，具體說是涉及用在單卷盤磁帶盒內(nèi)的磁帶卷盤。
發(fā)明的技術(shù)背景單卷盤數(shù)據(jù)磁帶膠卷，其一代產(chǎn)品稱為3480型膠卷盤，它包括一含有磁帶的卷盤，磁帶有一個在其從卷盤伸出時安裝在其自由端上的導(dǎo)塊。磁帶盒除了一個成角度并有一導(dǎo)塊窗口的角之外基本呈矩形。導(dǎo)塊窗口夾持導(dǎo)塊并使磁帶能從磁帶盒退出，在導(dǎo)塊移去時用于穿過一磁帶驅(qū)動裝置。當(dāng)導(dǎo)塊扣進窗口內(nèi)時窗口便被復(fù)蓋。
導(dǎo)塊一般呈矩形并有一與固定磁帶的銷軸結(jié)合的保險裝置。導(dǎo)塊的前表面包括一個用于與在卷到卷的磁帶驅(qū)動裝置內(nèi)一個自動通過裝置相嚙合的槽。導(dǎo)塊的前表面通常是圓柱形并有一個與磁帶盒角的傾斜表面相嚙合的成圓形的突出部。其后表面是圓的以形成一個在導(dǎo)塊裝入套殼的槽內(nèi)時與磁帶驅(qū)動裝置內(nèi)卷帶盤套殼的周邊相配的一半徑圓弧部分。在導(dǎo)塊上可形成一順從部分(compliant sec-tion)以允許導(dǎo)塊壓在其后表面上當(dāng)磁帶卷到卷盤上時特別適應(yīng)磁帶的第一層。
磁帶驅(qū)動裝置包括一個用于與一單卷盤磁帶盒連接的通過裝置。驅(qū)動裝置包括一個用于向安裝在一底板下面的卷盤提供動力的驅(qū)動馬達(dá)以使卷盤的軸垂直于底板表面并略在其上方伸出。收帶帶盤安裝在底板上并連接于馬達(dá)。磁帶盒卷盤，當(dāng)與馬達(dá)聯(lián)結(jié)時，基本上處在與收帶盤的套殼相同的平面以使磁帶在被輸送時在與兩馬達(dá)軸相垂直的一個平面上運動。在磁帶通過后，磁帶在供帶盤與收帶盤之間的傳送是通過控制用于二盤的驅(qū)動馬達(dá)實現(xiàn)的。磁帶通過一真空導(dǎo)軌、一磁傳感器頭和一張力傳感器。
已知用于單卷盤磁帶盒的磁帶卷盤是使用具有1.265厘米(0.498英寸)名義寬度的半時帶。這些卷盤通常具有一圓筒形套殼和一個設(shè)置在套殼的各軸向端上的法蘭。套殼包括一個在兩端之間延伸的圓筒形磁帶卷繞表面。套殼和下法蘭通常澆鑄成一件而上法蘭焊接到套殼上，通常是采用超聲焊接以形成焊接點。使用壓平的焊接接頭并使接頭位于套殼的上表面與上法蘭的底表面之間。上法蘭相對套殼基線(即套殼齒的齒節(jié)線)的間距變化和在上法蘭上的擺動量變化根據(jù)在焊接過程中焊接卷邊折疊(collapse)量及折疊均勻性。在這些變化處在可接受的限度內(nèi)時，仍需要使焊接結(jié)構(gòu)能在兩法蘭之間產(chǎn)生更為均勻的間距和更小的擺動變化。
發(fā)明概述本發(fā)明的一種用于單卷盤數(shù)據(jù)磁帶盒的卷盤包括一圓筒形套殼、一設(shè)置在套殼一軸向端上的上法蘭和一安裝在套殼另一軸向端上的下法蘭。上法蘭有一內(nèi)開口。在內(nèi)開口上形成一圓筒形的安裝部位，安裝部位具有一外表面。安裝部位外表面包括一自由端部和一套殼容置部。自由端部位于比套殼容置部更靠近于安裝部位自由端并且比套殼容置部更薄。上法蘭還包括一在上法蘭安裝部位內(nèi)表面上形成的環(huán)。環(huán)加強了裝配后的卷盤的剛性并減小了套殼的疊搭量。
套殼有一個上法蘭安裝在其上的自由端。下法蘭是設(shè)在套殼的另端上。套殼有一基本上圓筒形的磁帶卷繞表面，磁帶繞著該卷繞面卷繞以形成一磁帶卷和一內(nèi)表面。內(nèi)表面包括一主要部位和一比主要部位更靠近自由端設(shè)置的一法蘭容置部。法蘭容置部比主要部位薄。當(dāng)上法蘭安裝在套殼上時，上法蘭安裝部位的套殼容置部便容置在套殼的法蘭容置部內(nèi)。上法蘭利用剪切焊接(Shear weld)安裝在套殼上。
套殼內(nèi)表面還包括一閃光接收部，它設(shè)置在比法蘭容置部更靠近自由端。閃光接收部比法蘭容置部薄。當(dāng)上法蘭安裝在套殼上時，上法蘭和上法蘭安裝部蓋上套殼的閃光接收部以容納來自焊接過程的閃光并阻止閃光泄漏到磁帶卷繞表面。另外，在上法蘭和套殼之間的分界面提供了用于傳送閃光的曲折通路。
附圖簡要說明

圖1是有本發(fā)明磁帶卷盤的單卷盤磁帶盒的分解立體視圖；圖2是圖1的套殼和法蘭總成件的剖視立體圖；圖3是圖1卷盤法蘭的剖視立體圖；圖4是圖1卷盤套殼的剖視立體圖；圖5是在無分段焊接接縫位置上圖1的套殼和法蘭總成件經(jīng)放大的剖視立體圖；圖6是在一具有焊接后所示的分段的焊接接縫位置上圖1的套殼和法蘭總成件的經(jīng)放大的剖視立體圖。
較佳實施例的詳細(xì)說明一個單卷盤數(shù)據(jù)磁帶盒10，例如圖1中所示的3480型磁帶盒，它包括一磁帶卷盤12，磁帶卷盤12含有磁帶14，磁帶帶有一個當(dāng)它從卷盤12伸出時連接在磁帶14的自由端18的導(dǎo)塊16。盒10除了一個改變角度并包括一導(dǎo)塊窗口22的角20外一般呈矩形。導(dǎo)塊窗口22夾持導(dǎo)塊16并是一個用于磁帶14從盒10中退出的開孔，以便在導(dǎo)塊16被移去時通過一磁帶驅(qū)動裝置。當(dāng)導(dǎo)塊16被扣進窗口22時，窗口22便被蓋住。
導(dǎo)塊16的前表面包括一用于與一卷到卷盤的磁帶驅(qū)動裝置自動通過裝置嚙合的槽24，并且嚙合一磁帶盒角的傾斜表面。其后表面成圓形26以形成一個當(dāng)導(dǎo)塊16裝入套殼的槽內(nèi)時在磁帶驅(qū)動裝置內(nèi)收帶盤套殼周邊相配的一個半徑圓弧部分。一順從部分可在導(dǎo)塊16上形成，以使導(dǎo)塊16壓在其后表面以便當(dāng)磁帶14被卷繞到卷盤12上時特別適應(yīng)磁帶14的第一層。
盒10形成有一個基座28和一個蓋30，它們組合形成一殼體?；?8包括一后壁32、兩相對側(cè)壁34、一前壁36和一連接前、后壁及兩側(cè)壁的下壁38。蓋30包括一后壁、兩相對側(cè)壁40、一前壁42以及一連接前、后壁與兩側(cè)壁的一上壁44。下壁38和上壁44是殼體的主壁。
磁帶驅(qū)動裝置包括一與磁帶盒10相互作用的機構(gòu)以檢測磁帶14是否可以被擦掉和錄制或磁帶14是否寫保護(write—protected)。盒的前壁36、42有一個與盒驅(qū)動系統(tǒng)相互作用的錄音通道46。一防擦掉裝置設(shè)置在錄音通道46內(nèi)。當(dāng)防擦掉裝置堵塞錄音通道46時，磁帶14可被擦掉。當(dāng)防擦掉裝置未堵住錄音通道46時，磁帶驅(qū)動裝置機構(gòu)使錄音功能喪失以防止意外擦掉因而磁帶14不會被擦掉。
磁帶卷盤12包括一個空心圓筒形的套殼48，套殼有一用作圓筒形磁帶卷繞表面50的外表面和一內(nèi)表面52。一上法蘭54安裝在套殼48的自由軸向端56上，而一下法蘭58在套殼的另一軸向端上形成。下法蘭58與套殼48通常是整體澆鑄成一件。上法蘭54是分開形成并且通常是焊接到套殼48上。本發(fā)明使用一種帶有在上法蘭54與套殼48間分界面上內(nèi)臺階的新穎的壁結(jié)構(gòu)，而并不是用如已知的磁帶卷盤中的那種折疊焊接卷邊。這種構(gòu)形允許采用剪切焊接(shear weld)，這種剪切焊接可包括一連續(xù)焊接或如圖3中所示的分段的焊接點86。使焊縫分段減少了能量的需求并可減小在焊接過程中磁帶上法蘭54的變形。
現(xiàn)來看套殼48，它在圖4、5和6中最清楚地表明，內(nèi)表面52形成有臺階，以使套殼48形成向套殼48的自由端56厚度減小的臺階。在套殼48的內(nèi)表面52上形成兩個臺階。這些臺階將套殼48分成一主要部分60、一法蘭容置部62和一閃光接收部64。上、下兩個臺階連同上法蘭54一起形成凹槽84(在圖5中看得最清楚)，它用于容納來自焊接過程中的閃光并且止閃光泄漏到磁帶卷繞表面50上或進入盒內(nèi)，在那里閃光可損壞磁帶。
圖3、5和6最清楚地示出上法蘭54的結(jié)構(gòu)。上法蘭54包括一在其內(nèi)開孔68上形成的圓筒形安裝部66。這個安裝部66的外表面70形成有一單個臺階，以使安裝部66向著它的自由端72形成厚度減小的臺階。這個臺階將安裝部66分成一自由端部74和一套殼容置部76。套殼容置部76具有一個倒角，該倒角幫助形成凹槽84之一并用作裝配的引入。還可以交替地采用一個以上的臺階。
如圖2、5和6所示，上法蘭安裝部66的套殼容置部76是容置在套殼48的法蘭容置部62中。這樣，上法蘭54的安裝部66與套殼48密配并以剪切焊方式焊接在一起。焊接發(fā)生在磁帶卷盤12的套殼48的內(nèi)表面中，從而使對磁帶卷繞表面50的任何影響減小到最低程度。剪切焊接加工可以一直進行到上法蘭54與套殼48的自由端56間的分界面封閉為止。當(dāng)分界面78閉合時，來自剪切焊加工的閃光被阻擋并容納在套殼48上的閃光接收部64的凹槽84內(nèi)。這種構(gòu)形和上凹槽84提供了一種用于傳送閃光的曲折通路以阻止興光向外傳送和破壞卷盤12的卷繞表面50的外觀或功能。這種構(gòu)形和下凹槽84提供了一條用于傳送閃光的曲折通路以阻止閃光向內(nèi)傳送和影響盒10的內(nèi)部。另外，在上法蘭54的下表面上形成一凹槽88以用作任何碰到的閃光或由于在上法蘭54與套殼48的自由端之間的分界面78的不完全接觸而被擠壓出上法蘭54與套殼48之間分界面的滲漏的一個釋放儲槽。由于上法蘭54抵靠在套殼48的外角擺動，凹槽88也能防止閃光的形成。
圖5表明在上法蘭54的套殼容置部76的表面與套殼48的法蘭容置部62之間的間隙。這個視圖表明在相鄰分段的焊接點86之間間隔的卷盤一部分。圖6表明在通過一焊接點86的剖面內(nèi)所取的同樣視圖。因此，在上法蘭54的套殼容置部76的表面與套殼48的法蘭容置部62之間不存在間隙。事實上由于剪切焊接結(jié)構(gòu)有一些疊置部分。
另外，在上、下法蘭58、54之間的間距要取決于在分界面78上的兩個平表面的匹配。這些平表面在焊接過程中不變形。因為這些平的匹配表面是澆鑄在零件內(nèi)，在最后的總成件的上、下法蘭54、58之間的間距和軸向法蘭偏離(即法蘭的軸向擺動)可更精確地被控制。
因此，本發(fā)明對已知的焊接技術(shù)作出了改進，在已有的焊接技術(shù)中在套殼頂上的焊道決不是完全疊置的。這些已知的焊接技術(shù)因此不允許上法蘭完全接觸和置靠在套殼上。在本發(fā)明中，上法蘭54完全靠在套殼48的自由端56上。套殼48自由端用作上法蘭54的一個定位表面。
這種設(shè)計和裝配的技術(shù)在它比已知的標(biāo)準(zhǔn)焊接技術(shù)更精確時，允許實現(xiàn)如下所述的緊的尺寸公差。
本發(fā)明的另一個特點是減小了套殼的疊置量。當(dāng)磁帶14被卷繞到套殼48上時，套殼可以疊置成從它的自由端5 6起的一個錐體。為減小錐形和套殼的疊置量，可以在上法蘭安裝部66的內(nèi)表面82上形成一個環(huán)80，如圖2、3和5所示。環(huán)80提供給裝配好后的磁帶卷盤12附加剛度。這就減小了單磁道的誤差并產(chǎn)生均勻的誤差率，甚至在第一和最后磁道的磁帶兩端。
法蘭54、58可以逐漸減小厚度以使其間的垂直距離可從在與套殼48相鄰的法蘭內(nèi)徑處的最小值增大到在法蘭邊緣其外徑處的最大值。這個錐度由于補償了在磁帶卷盤12外徑處套殼任何的擺動而使磁帶14與法蘭54、58的可能干涉減小到最小程度。在內(nèi)徑的法蘭54、58間的名義垂直距離是1.290厘米(0.508英寸)，其公差為0.005厘米(0.002英寸)，從而得到在磁帶邊緣與法蘭之間的0.025厘米(0.010英寸)的總的間隙。在外徑處法蘭54、58間的名義垂直距離為1.326厘米(0.522英寸)，其公差為0.005厘米(0.002英寸)，從而提供在磁帶邊緣與法蘭之間的0.061厘米(0.024英寸)的名義間隙。這兩個垂直距離之差值便是錐度，為0.036厘米(0.014英寸)。一個0.018厘米(0.007英寸)最小錐度值補償在外徑的套殼的0.015厘米(0.006英寸)的擺動量。
在上法蘭54與下法蘭58之間的垂直距離要比卷繞到卷盤12上的磁帶14的名義寬度大4.82％的名義最大值和一個5.42％的絕對最大值(包括公差值)。上法蘭54和下法蘭58有一個基本相等于套殼48直徑的內(nèi)徑和一個大于內(nèi)徑的外徑。在一個實施例中，在上法蘭54和下法蘭58間的垂直距離從內(nèi)徑向外徑漸漸減小通過一個被卷繞在卷盤12的磁帶名義寬度的2.81％的最大值。這個錐度為已知磁帶卷盤5.62％的一半。
減小的錐度和間隙給磁帶沿兩法蘭間磁帶卷繞表面50漂移的較小的空間。這樣，在卷繞過程中磁帶的橫向移動(被稱為疊置誤差)被減小并可獲得經(jīng)改進的磁帶卷繞。
在內(nèi)徑上，磁帶可被約束在名義中心線的0.013厘米(0.05英寸)之內(nèi)。這在磁帶驅(qū)動裝置中使磁帶的邊緣引導(dǎo)的力較小。這還可阻止磁帶股(tape strands)的末被支承的邊緣在突然伸出時繞出磁帶卷(tape pack)的中心線，由此減少由于底片的應(yīng)力松駛而形成的皺紋并防止磁頭至磁帶的間隔和信號的損失。
這種卷盤的結(jié)構(gòu)能使用較窄的磁帶?？梢允褂?.257厘米(0.495英寸)名義寬度磁帶。當(dāng)使用這種磁帶時，在內(nèi)徑處法蘭54、58之間的1.290厘米(0.508英寸)的名義垂直間距提供在磁帶邊與法蘭之間的0.033厘米(0.013英寸)的總間隙。在外徑處法蘭54、58之間1.326厘米(0.522英寸)的名義垂直距離提供在磁帶邊與法蘭之間0.069厘米(0.027英寸)名義間隙。
在上法蘭54和下法蘭58之間的垂直距離比被卷繞在卷盤12上的磁帶14的名義寬度大，名義值最大加5.45％和絕對值最大值加6.1％。這發(fā)生在法蘭的外徑處并且要比在具有現(xiàn)已知磁帶寬度的已知磁帶卷盤中的8.80％的名義間隙及10.6％的最大間隙明顯地小。上法蘭54和下法蘭58有一個基本相等于套殼48的直徑的內(nèi)徑和一個大于內(nèi)徑的外徑。使用較窄的磁帶，在內(nèi)徑上，磁帶可以被約束在一名義中心線的0.016厘米(0.0065英寸)偏移量的范圍內(nèi)。
另外在上法蘭54與下法蘭58之間的垂直距離可以是基本上恒定的1.278厘米(0.503英寸)。當(dāng)使用較窄的磁帶時，這對于在名義磁帶寬度1.6％的增量會提供0.020厘米(0.008英寸)的總間隙。
權(quán)利要求
1.用在數(shù)據(jù)磁帶盒10內(nèi)可插入一磁帶驅(qū)動裝置的磁帶卷盤12，它包括有一內(nèi)開孔的第一法蘭54，該第一法蘭包括在內(nèi)開孔上形成并有一徑向的外表面70的圓筒形安裝部66，該安裝部66的外表面70包括一自由端部74和一套殼容置部76，該自由端部74位于靠近安裝部66的自由端72并比套殼容置部76??；一第二法蘭58；和一具有一自由端56的基本圓筒形的中空套殼48，該第一法蘭54安裝在套殼48的自由端56上而第二法蘭58安裝在套殼48的另一端，并且該套殼48有一基本圓筒形的磁帶卷繞表面50、一徑向的內(nèi)表面磁帶14卷繞在表面50上以形成有多股磁帶的磁帶卷，該內(nèi)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設(shè)置的法蘭容置部62，該法蘭容置部62比主要部分60薄，第一法蘭54安裝部66的套殼容置部76容置在套殼48的法蘭容置部62內(nèi)，當(dāng)?shù)谝环ㄌm54安裝在套殼48上時，套殼容置部76的徑向外表面接觸法蘭容置部62的徑向內(nèi)表面。
2.單卷盤磁帶盒10包括一導(dǎo)塊16；連接在導(dǎo)塊16一端的一段磁帶14；和供磁帶14卷繞的如權(quán)利要求1所述的磁帶卷盤12。
3.如權(quán)利要求1或2所述的磁帶卷盤12，其特征在于，第一法蘭54是一上法蘭，而第二法蘭58是下法蘭，上法蘭54使用超聲波焊接被安裝在套殼48上。
4.如權(quán)利要求3所述的磁帶卷盤12，其特征在于，上法蘭54是用剪切焊接安裝在套殼48上，套殼48內(nèi)表面還包括一個比法蘭容置部62更靠近自由端56設(shè)置的閃光接收部64，并且閃光接收部64比法蘭容置部62薄。
5.如權(quán)利要求4所述的磁帶卷盤12，其特征在于，當(dāng)上法蘭54安裝在套殼48上時，上法蘭54和上法蘭安裝部66封閉與套殼48的閃光接收部64鄰接的區(qū)域，以容納來自焊接加工的閃光并阻止閃光泄漏到磁帶卷繞表面50上。
6.如權(quán)利要求5所述的磁帶卷盤12，其特征在于，上法蘭54還包括一在上法蘭54的下表面上形成的凹槽88。
7.如權(quán)利要求4所述的磁帶卷盤12，其特征在于，在上法蘭54與套殼48之間的分界面78提供一個用于閃光在向著套殼48的磁帶卷繞表面50的方向內(nèi)并在套殼卷繞表面50內(nèi)傳送的曲折通路。
8.如權(quán)利要求3所述的磁帶卷盤12，其特征在于，上法蘭54使用剪切焊接安裝在套殼48上，套殼48有一內(nèi)徑而第一法蘭54有一小于套殼內(nèi)徑的外徑，以形成一個干涉配合(interference fit)。
9.如權(quán)利要求8所述的磁帶卷盤12，其特征在于，所述上法蘭54包括一個分段的焊縫。
10.如權(quán)利要求9所述的磁帶卷盤12，其特征在于，當(dāng)上法蘭54安裝在套殼48上時，上法蘭54和上法蘭安裝部66封閉與套殼48的閃光接收部64相鄰區(qū)域以容納來自焊接加工的閃光并阻止閃光泄漏到磁帶卷繞表面50上，以及上法蘭54完全擱置在套殼48的自由端56上，該自由端用作上法蘭54和一焊接區(qū)域的定位面。
11.如權(quán)利要求3所述的磁帶卷盤12，其特征在于，第二法蘭58與套殼48完整地形成一個零件。
12.如權(quán)利要求3所述的磁帶卷盤12，其特征在于，上法蘭54用剪切焊接安裝在套殼48上，而上法蘭54還包括在上法蘭安裝部66的內(nèi)表面82上形成的一個環(huán)80。
13.使用法蘭54與套殼48和另一法蘭58以形成磁帶卷盤12，法蘭54包括一內(nèi)開孔，一在內(nèi)開孔上形成有徑向外表面70和徑向內(nèi)表面的圓筒形安裝部66，和在法蘭安裝部66的內(nèi)表面上形成的環(huán)80，安裝部分66的外表面70還包括一自由端部74和一套殼容置部74，自由端部74靠近安裝部66的一自由端72設(shè)置并比套殼容置部76薄。
全文摘要
磁帶卷盤(12)包括一圓筒形套殼(48)，它有一圓筒形磁帶卷繞表面(50)、一上法蘭(54)和一下法蘭(58)。圓筒形安裝部分(66)在上法蘭(54)的內(nèi)開孔(68)上形成并有一自由端部分(74)和在外表面上的套殼容置部分(76)。自由端部分(74)靠近安裝部分(66)的自由端(72)設(shè)置并比套殼容置部分(76)薄。套殼(48)有一裝有上法蘭(54)的自由端(56)。套殼的內(nèi)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)設(shè)置的法蘭容置部分(62)。法蘭容置部分(62)比主要部分(60)薄。當(dāng)上法蘭(50)安裝在套殼(48)上時，套殼容置部分(76)容置在法蘭容置部分(62)內(nèi)。套殼(48)內(nèi)表面還包括一比法蘭容置部分(62)更靠近自由端(72)設(shè)置的閃光接收部分(64)。閃光接受部分(64)比法蘭容置部分(62)薄。
文檔編號G11B23/037GK1125012SQ94192339
公開日1996年6月19日 申請日期1994年4月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年6月8日
發(fā)明者喬治·P·蘭博賽克, 唐納德·L·波查得特, 約翰·W·勞克斯 申請人:美國3M公司