本发明涉及一个带驱动数据盒，特别地涉及应用在其中的带驱动导引辊。这是一个1992年4月30日递交的系列申请No.07/876396的续申请。 在美国专利No.3692255中的，（冯·贝恩（Von Behren）的带驱动数据磁带盒已经成为一个计算机的标准接口，其中，信息流和另外的脱机数据备份操作需要磁带迅速地加速和减速。在这种磁带盒中，一个传送带是借助一个驱动辊沿着一个带传送路线驱动的，该路线包括该驱动辊，一个送带盘、一个卷线盘和两个安置带盘邻近的转弯导辊的一部分圆周，借此，是可逆转地使磁带从带盘驱动送到中一带盘。一个磁带路线在带盘之间和沿着盒的一个边缘延伸，并在边缘设置通向磁带的入口和设置驱动辊。
带驱动的磁带盒必须满足最小地磁带张力技术要求，然而，还同时运转在最大可允许的驱动力规范内。该磁带张力必须在其从带盘到带盘通过时不低于一个确定水平，不然，在读/写头和磁带间的接触将不足以提供成功的数据传送。因此该最小的磁带张力应该是尽可能高，但相反地是，最大驱动力亦即用于转动盒中驱动辊的力应该是尽可能的低以便容许在联合驱动装置中应用一个不贵的低功率电机。由于这些参数是取决于盒内的摩擦，因此所有摩擦源必须是可控制的。另外，在转弯辊的情况下，希望在辊和它们的枢轴间的摩擦保持在某一非零水平上。
已经公知的是，在转弯辊中的阻力导致一个不同的（传送）带张力，它又引起磁带中必需的张力。该后者张力是由于压在卷绕带盘上的一部分传送带中的张力产生的，同时，传送带被驱动辊所拉伸，使得该处传送带运动得稍稍快于这额定带速，与此类似那个卷带盘也转动得比额定带速稍快一些，相反地是，当带是被驱动辊推送运动时，则使带与送带盘接触时压缩，从而此处的带运动稍慢，于是导致该送带盘转动也稍慢。产生这种带阻力的大多数通用方法是于带上施加摩擦或者于转弯辊上施加摩擦，而带围绕辊延伸。在这种盒的大量产品中，并如前面已述的美国专利No.3692255（Von Behren）揭示的，将一个可控的预定摩擦耦合设置在转弯辊和它们各自的支承轴之间。
还已经公开了利用其他的技术来限制转弯辊的转动以在带产生可控的阻力。例如，在美国专利No.4198013中，提出了弯弧垫圈，其在转弯辊支承轴上承受弹性加载，从而支靠在辊上产生阻力。在美国专利No.4162774中，提出的类似橡胶的弹性芯体设置在转弯辊中。然后，这种芯体将在辊旋转时于交换区域产生变形从而导致一个滞后能量损失，因此在带上形成阻力。
然而最普通的是，通过对转弯辊支承轴交接面作适当地确定尺寸和润滑来建立阻力。由于润滑剂的粘度在盒的使用寿命中是会改变的，或者也会从交接面处逸走，所以提出了油保存结构（日本Kokai No63114471）。一个包括轴向花键的定向控制的结构揭示在德国专利申请No.G-9101648.7中
对比上述所有用于控制转弯辊上阻力的现有技术就会发现，所述张力在盒的使用寿命期间总是很难控制，这是因为由于磨损，例如使用弯弧的垫圈，或者由于润滑剂的数量和粘度发生变化而造成的。
为此本发明目的是针对此提供一个磁制动器技术。
本发明包括一个带驱动数据盒，其中，一个卷绕在一对磁带盘上的磁性记录带，每个带盘安装在一个固定于基板的轴上，该磁带通过一条薄的连续的与每个带盘圆周接触的柔性带可逆转地从一个带盘驱送到另一带盘，而使该带保持与相应带盘处于驱动接触的张力是通过使该带围绕一个驱动盘、相应带盘、和至少一个导引辊的一部分圆周拉伸建立的;最好，设置两个辊弯辊，每个（辊）安置在该盒的一个相对拐角处;在此盒中，每个转弯辊包括一个外圆周，其设置成与驱动带接触，还包括一个内圆周、其用于在一个固定于基板的轴上转动，和在与基板的组合中，包括一个磁制动器组件用于控制辊的转动阻力，由此，将可控的张力传递到带上。
最好是，每个转弯辊包括一个模制塑料体，其具有一个限定一个孔的内套筒，其用于容量基板上的安装轴和围绕基板上的安装轴转动。该本体还包括一个限定一个凹槽的内壁，在凹槽中，同轴安装一个永久磁铁组件，其构成该磁制动器组件的第一构件。而其另一构件包括一个可磁化的构件，其为基极的一部分并围绕轴作径向延伸。还设置用于分离的装置，其将可磁化件的顶表面与永久磁铁组件分开，这样，该辊和其中安装的磁铁组件相对于可磁化件转动时就导致一个预定量的阻力，以阻止辊的转动。
在另一优选实施例中，该可磁化件是由一种可磁化剩磁的材料制成，其与永久磁铁组件联合作用形成一个磁滞制动器。
本发明的新奇特点和优点，对于本领域的技术人员来说在研究了下面结合附图的详细说明以后将变得更加明显了。其中：
图1是本发明一个带-驱动并含有转弯导辊的数据带盒顶视图;
图2是本发明一个转弯辊的模剖图（未按比例）;
图3是本发明一个转弯导辊另外实施方案的局部剖视图;
图4是应用在本发明一个转弯导辊实施例中的一个磁滞制动器立体图，其由一个永久磁铁和磁通控制件组成;图5是本发明另一个转弯导辊实施中的一个永久磁铁立体图;
如图1所示，本发明的一个数据盒10包括一个基板12，其上安装有数个支承销或轴，它们支承着本盒中各自的传送带和磁带导引件。这样，例如，磁带盘支承轴14和16是靠近基板12的中央安置的并用于支承送带盘和卷带盘18和20，于是就允许磁带21通过一个磁带传送路线即从送带盘18，经过一个第一磁带卷轴22，一个第一磁带导引件24，一个中央导引件26，一个第二磁带导引件28和一个第二卷轴30，然后是卷带盘20。该磁带传送路线沿着盒的一个前侧面32延伸，该侧面含有一个通常由一个可开启的门保护的切口部分34，为的是在门打开时形成通路用于一个磁带记录/播放变换器。（该盒盖未在图1中示出，它包括这顶部开门）。
该磁带21相应地安装在盘18和20上，并被一个驱动系统以从盘到盘的方式所驱动，该驱动系统包括一个驱动辊36，它为了自由转动而安置在一个靠近前侧面32的驱动辊轴38上，在此，它（38）可以被一个磁带驱动装置的驱动盘所接触。该驱动辊36再驱动一个沿传送带路线运行的驱动带40，该路线围绕驱动辊36，转弯辊42和44延伸，而辊42和44又可转动地分别安置在转弯辊支承轴46和48上，该带40还绕过在带盘18和20上卷绕的磁带包的圆周面。转弯辊的支承轴46和48通常由抛光的淬硬钢制成。
该驱动带40是由一种薄的，连续的和柔性的及弹性材料例如，聚氨酯制成。驱动带40的不拉伸长度是稍短于传送带路线长度的。于是，当带40围绕着传送路线限定的各个构件拉伸时，它就产生一个带张力，该张力就使得在转弯辊42和44与它们各自的枢轴46和48之间，以及在带40和在磁带盘18和20上的磁带包之间建立一个摩擦接合力或侧向载荷。这种摩擦接合力（亦即双方）就一起挤压磁带层以防止带盘上的磁带包在运行期间打滑或者相对送带卷轴打滑。由于这种摩擦接合力是取决于传送带张力的，所以磁带张力和驱动力也取决于这种传送带张力。
该传送带导引转弯辊42和44安置在基板12上与前侧边32相平行的后侧边相对拐角处。在现有数据盒中的转弯辊结构具有一个预先确定的，非零摩擦系数，以在每个转弯辊和其枢轴之间建立一个预先确定的摩擦耦合。在这一点上，本发明与现有技术是不同的。图2对本发明作了很清楚地表明，它是转弯辊44的一个典型模剖图。正如前面已描述的，辊44是可转动地安装在一个枢轴48上的，它（48）又精确地定位在基板上，以便转弯辊44围绕一条垂直于基板的轴线转动。图中表明，辊44包括一个具有外部圆周面52的模制塑料体50，靠到其（52）上，支承着该驱动带40。该辊44还具有一个内套筒53，它限定一个内圆柱面54，其（54）靠在枢轴48上。最后，一个永久磁铁56和一个磁性软铁垫圈58构成一个永磁组件并安装在该辊下边部分的一个空腔中。这些磁性构件组成本发明磁性制动控制的数据盒第一构件。
这个制动器的保持构件是可磁化的垫圈60，它借助一层粘附物62而固着于基板12上。转弯辊44的内套筒53的结构是延伸到低于磁铁56的下边端面，而靠置在磁化垫圈60上，依此，就提供一个止推表面，它将磁铁56与垫圈60分开，因而在它们之间形成磁性耦合。
这个辊下边支承的一个优选方案，如上面已述的，示于图3中，在这个图中，转弯辊70是可转动地安装在支承轴72上的，并且它（70）包含有一个永久磁铁74和一个磁通回路垫圈76，两者都安装在辊70的一个空腔中。该磁力制动器类似地在基板82上设置一个可磁化的元件，垫圈84，它借助一个粘附物86而接合到基板82上。与图1和2的实施例相比，图3中的辊70还包括一个非磁性的支承垫圈78，它借助一个粘附物80而连接到辊70上。在这个实施方案中，该支承垫圈78至少要延伸到覆盖住辊70底表面的一部分，而且它（78）直接靠置在可磁化垫圈84的表面上，这样就限定了如图2所示的空气间隙。以此方式，该磁力制动器更进一步提供这样一个止推支承的功能，即，当支承垫圈78支承在可磁化垫圈84的上表面转动时，就产生一个可控制的制动力。这种制动力的大小可以通过两个改变因素：相对表面之间的接触面积和摩擦系数来调节。
作为转弯辊阻力的磁滞部分（它没有机械接触）是接近总阻力的50%，而该总阻力应该是在盒与盒之间具有很高重复性的，并且与速度和温度无关，同时，在盒的整个使用寿命期间不会有较大地变化。因此，可以肯定本发明转弯辊，将明显地改进两者即驱动盒需要的驱动力和磁带张力在所有运行条件下的稳定性，同时，还大大提高该盒的有效使用寿命。
该永久磁铁和有关的构成图2所示磁力制动器的磁性构件之具体细节表示在图4中。正如可以看出的那样，该制动器包括一个永久磁铁56，一个磁性分路或磁通回路件58和一个可磁化的元件60。该磁铁56最好是用永久磁铁材料制成一个环形件，其被磁化成具有四个轴向延伸的磁铁偶极子并在该磁铁底部呈现出交替的极性62，64，66（和一个第四但未示出）。这种磁铁希望用公知的磁性材料制成，例如，由钡铁氧体（barium ferrite）或钕合金应用烧结或粘结方式制成（柔性的和刚性的粘接两种类型）。磁铁分路件58提供一个改进的磁通回路并选用一种低矫顽力钢。在一个优选设计方案中，该分路铁使从该转弯辊保持的磁场呈约30奥斯特。
最后，可磁化的垫圈60最好是用一种相对硬的磁性材料制成，例如维卡钒钴铁磁合金I（10%V，52%CO和其余部分为Fe），并且处理剂具有一个大约230奥斯特的矫顽力。在这样的实施方案中，该磁力制动器是一种磁滞制动器的形式。因为当辊旋转时，磁铁56不断地使垫圈60的磁性状态发生交变。
一般认为，一个可磁化材料的磁滞回线的面积限定了每次在材料中磁化时损耗的能量，这面积是磁化完全沿磁滞回线移动形成的。因此，在本发明中，选作垫圈60的材料磁滞回线的面积和磁铁56的磁极数目就确定了在转弯辊44每次完整的回转期间所损耗的能量。这种在每个回转时的能量损耗就又决定了由转弯辊产生的磁滞阻力转矩。只要这种磁性材料垫圈是在磁饱和状态下工作，那么主要是两个参数控制磁滞回线的面积，第一：垫圈本身的体积，第二：垫圈的磁特性。特别值得注意的是，只要垫圈60的厚度，由磁铁56建立的外场强度，和它们之间的相对间隔选定在确保垫圈当磁铁56邻近它转动时重复地处于磁饱和状态的话，那么，即使可磁化垫圈和磁铁之间的空气间隙在范围约0.051至0.31mm内变化时，磁滞阻力也只发生相当小的改变。
这种构成本发明转弯辊的磁制动器在前面描述中应用了一个由可磁化但有剩磁的材料制成的磁性垫圈，因此构成一个磁滞型磁制动器。也已公知的是，该磁性构件，例如元件60和84也可以用一种软磁铁合金例如坡莫合金或类似材料制成。这样一种材料通常被认为是不可磁化为有利磁的，在此情况下，作为磁滞滞回线围成的面积是比较小的，因此，用这种实施结构所建立的磁滞制成作用力是明显较小的。然而，当这种材料是高电导体时，它仍可具有一个涡流制动器的功能，这是因为通过该元件的磁通量发生变化时，也在其中感应出涡流的结果。与此类似，可不应用一个磁性垫圈，其无论是剩磁的或不剩磁的可磁化材料，而是应用一种非磁性的导体材料。于是，例如在一个实施例中，该数据盒的铝基板本身是可以满足的。在这种实施方案中，该磁制动器成为一种涡流制动器的形式，其中，在位于磁铁下边的基板电导体部分中由于改变磁通的结果而感应的电流将产生所希望的阻力，以抑制该辊的自由转动。在这后者实施方案中，产生的阻力数量是与速度相关的，因而可以不像前面优选讨论的那样。
在本发明另一个实施例中，该磁铁56可以结构设置成如图5示的一个磁铁100。该磁铁100具有一个外圆周102，一个内圆周104，一个下边表面106和一个上边表面108。该磁铁100在外圆周102处的厚度大于在内圆周104处的厚度。磁铁100的厚度，从外圆周10到内圆周104沿上边表面108是逐渐减少的。
当磁铁100被磁化时，磁化结果是，磁场磁力线将在磁铁厚度范围内从一个底部端面极到下一个（端面极）弯曲包绕。这就不需要如图4所示的与磁铁56结合应用的一个磁分路件58那样的磁分路如果磁铁100是太薄的，那么较长磁力线将被迫通过导致磁场强度减少的空气。如果该磁铁比必要的更厚些，那么，磁铁花费将增加但得不到相应的强度提高。因此，该磁铁100最好是其外圆周100比其内圆周104较厚些，因为理想的磁铁厚度是相邻磁极中心之间距离的一个函数，而所述距离在磁铁外圆周上是大于其内圆周上的。
用于磁铁100的优选材料包括非取向的，各向同性的钡铁氧化或钕磁铁。一种这样的磁铁材料是钕2002-B或2002-D，可以从3M公司买到，（地址：St.Paul，Minnesota），其为具有一个5 Megagauss-oersteds（兆高斯-奥斯特），的磁能积产品。在一个可供选择的方案中，该磁铁100可以包括钕，钡铁氧体，或锶铁氧体其在模铸期间最好是定向的。该磁场可在以后应用于与定向型匹配。
对于一个最小尺寸的数据盒，其与3M公司制造的DC-2000数据盒相一致，该磁铁100最好是在外圆周102处约为3.6mm，然后逐渐减少到内圆周104处的厚度为2.2mm。这样，内圆周104处的厚度约为外圆周102处厚度的3/5。而外圆周102最好具有约9.0mm的直径，内圆周104最好是约4.8mm的直径。
该磁铁100可以通过嵌置模铸方式组装在转弯辊中，或用一种环氧树脂安装在辊中。该磁铁100被嵌量在转弯辊以后，变可以从下边表面106开始磁化。
与现有技术润滑制动辊相比，本发明转弯辊中提供的磁滞制动器的优点，可从下面的实例中容易地和明显地看出：
实施例1：
应用在4×6英寸标准尺寸数据盒中的转弯辊被改进成包括图2所示的一个磁制动器组件。在这种改型中，一个永久磁铁是由钡铁氧体以注模法制成的，具有内径为6.4mm，外径为14mm，并被磁化成四个轴线延伸的极性。这相磁铁与一个厚度为0.58mm的软钢分路件配合使用。一个可磁化的垫圈用维卡合金I制成，具有约0.38mm的厚度，内径为2.4mm，以便紧密装配到枢轴上，并且其外径为14mm，然后粘接到基板上。
这个分路件和永久磁铁被挤压到转弯辊中，为的是使磁铁的底部与辊的外部边缘齐平。而内套筒延伸到磁铁的下方，为的是直接支靠维卡合金I的（Vicalloy I）垫圈上。在永久磁铁和垫圈之间的间隔是通过套筒的突出部控制在约0.2mm。
这种结构设置具有三个产生阻力的因素：a）轴颈支承影响，它可通过使用比现有数据盒中更小的直径轴和应用低粘度的润滑剂。b）该如前面已述的磁滞制动器，其被优化设置到最大阻力;和
c）由于在转弯辊和磁性垫圈之间磁吸引力的原因产生的止推支承阻力，它使垫圈与套筒的下边缘处于摩擦接触，这种效应在图2示的改型盒中是未作最佳化设置的。
在这些改进盒的重复试验中，发现磁带的张力在其速度从76到305cm/sec的范围内改变时保持在一个基本不变的约为0.6牛顿（newtons）的数值上。而在另外的相同的标准盒中的同样磁带的张力是在最小值约0.3牛顿至在高速时超过1牛顿间变化的。相类似，为驱动应用磁滞制动器转弯辊的数据盒需要的驱动力也基本保持在常数约1牛顿上。而用于标准盒的驱动力在稍小于0.8牛顿到大于1.1牛顿间变化。由于发现，磁滞阻力在温度为5-45℃的范围内是基本不变的，所以应用较小的轴径和低粘性润滑剂将进一步改进磁带张力的独立性和作为温度函数的驱动力。在标准的盒中，在5℃时的驱动力比该磁滞制动器盒中的（驱动力）高约35%。
磁带张力和取决于转弯辊特性的驱动力间的依赖性在仅包含转弯辊的速度作为一个函数来确定阻力的试验中，是非常明显的。如此，当只有转弯辊的阻力被测量时，发现采用磁滞（制动器）转弯辊的阻力基本保持在稍小于0.3牛顿的不变值上，并在相应的磁带速度范围为从76至305cm/sec。与此对比，标准润滑的转弯辊的阻力在同样的速度范围内是从小于0.2牛顿到大于0.4牛顿变化的。
实施例2：
在另外的系列试验中，将应用上面描述的磁滞制动器的辊子安装在与3M公司制造的DC-2000数据盒相对应的最小尺寸数据盒中。
在这些系列试验中，由于应用在最小尺寸盒中的转弯辊尺寸较小，所以在转弯辊中使用的组合永久磁铁必须类似地具有较小直径。因而，为了产生希望的外部磁场以建立必需的阻力，就应该选择一种更强大的永久磁铁材料。于是，在这种系列盒中，应用一种钕永久磁铁，其中，磁铁内径为4.8mm，外径为9.1mm，磁铁被磁化成如上所述的具有四个轴向延伸的磁板。采用一个磁铁分路垫圈，其具有内径4.8mm，外径9.0mm，和厚度0.69mm，并用低炭钢＃1020制成。亦即，一个可磁化维卡合金I垫圈，具有内径2.4mm外径9.3mm的厚度0.41mm通过突出的套筒部分与磁铁分开0.20mm。
在试验中发现，应用于最小尺寸盒的磁滞制动器转弯辊与应用在其他相同结构的标准的最小尺寸盒中的转弯辊相比，显示出在5℃时驱动力小0.1牛顿，而在45℃时磁带张力却高出0.2牛顿。因此，可认为这种磁滞（制动器）装备的转弯辊使得大尺寸和最小尺寸盒两者对于速度和温度都不太敏感。
再有，当磁铁被应用在闭合磁路中时，那么只有一个小的漏磁场延伸并超过辊弯辊的边缘，这个场被发现约不超过70奥斯特，也不会对应用在这种盒的磁带产生影响。
本发明的许多特点，优点和实施方案已在前面结合附图作了详细描述。然而，这种揭示只是用于说明，并不是本发明就局限在这明确说明的实施例上。因此，例如，在图2、3和4中描述的维卡合金I可以用其他可磁化剩磁的材料代替例如Chromindur Ⅲ（约28%Cr，10%Co，和其余Fe）或者Arnokrome Ⅲ（约28%Cr，8%Co和其余Fe），两者都是用镍铬钢，合金制作的，还有类似物。与此类似，该永久磁铁可以用烧结的或柔性的或刚性的粘接磁铁结构制成，也可以用多种公知的可商业上买到的永久磁铁材料制成，例如钡铁氧体，钕合金，AlNiCo材料和类似物。而且因为一个均质的被磁化成具有希望数目磁极的对磁铁确认为优选方案，所以一个分立的磁铁组件也是可以利用的。其他结构形式的磁滞制动器，如利用不同排列的磁极和相应组件的结构也是可采用的。虽然，对本发明所作的说明是结合最初在美国专利No.3692255（Von Behren）描述的带驱动数据盒类型进行的，但本发明也可以用于其他类型的带驱动数据盒。而且本领域的一个熟练技术人员在不脱离本发明构思和保护范围的情况下可以有效地做出多种变型和改进方案。