專利名稱：帶有預(yù)選成具有不同阻力分布的角輪組件的皮帶驅(qū)動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于皮帶驅(qū)動(dòng)記錄磁帶盒的領(lǐng)域例如美國(guó)專利No.3,692,255(Von Behren)中描述的領(lǐng)域。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種用于這種皮帶驅(qū)動(dòng)記錄磁帶盒的改進(jìn)角輪系統(tǒng)。
Von Behren的專利，即在此引用的美國(guó)專利No.3,692,255的皮帶驅(qū)動(dòng)記錄磁帶盒，通常稱作“數(shù)據(jù)盒”。數(shù)據(jù)盒一般包括一個(gè)限定一個(gè)薄的、一般為矩形的外殼的殼體。殼體包含一根纏繞在一對(duì)磁帶盤轂上的記錄磁帶。記錄磁帶由一根彈性驅(qū)動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)，該彈性驅(qū)動(dòng)皮帶又由一個(gè)單個(gè)的可反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)皮帶提供記錄磁帶在兩者之中的任何方向上的迅速加速和減速。驅(qū)動(dòng)皮帶沿一條一般由一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪、一對(duì)角輪組件、和纏繞在每個(gè)轂上的磁帶單元部分限定的驅(qū)動(dòng)皮帶路徑伸展。每個(gè)角輪組件一般包括一根軸、一個(gè)安裝在用于自由輪轉(zhuǎn)動(dòng)的軸上的可轉(zhuǎn)動(dòng)角輪、和希望在軸與其相應(yīng)角輪之間的界面處提供的潤(rùn)滑劑。
把數(shù)據(jù)盒設(shè)計(jì)成，在數(shù)據(jù)盒的操作期間使由驅(qū)動(dòng)皮帶驅(qū)動(dòng)的磁帶總是在一定量的張力下。當(dāng)磁帶從轂到轂通過(guò)時(shí)，磁帶張力一定不能處在某一最小值以下，否則在讀/寫磁頭(也稱作傳感器磁頭)與磁帶之間的接觸可能不足以實(shí)現(xiàn)成功的數(shù)據(jù)傳送。相反，最大驅(qū)動(dòng)力，即必須施加以轉(zhuǎn)動(dòng)盒驅(qū)動(dòng)輪的力，一定不能超過(guò)與驅(qū)動(dòng)有關(guān)的電機(jī)的功率額定值?？傊瑪?shù)據(jù)盒必須滿足最小磁帶張力規(guī)定，而同時(shí)在最大允許驅(qū)動(dòng)力規(guī)定的范圍內(nèi)操作，以達(dá)到數(shù)據(jù)盒在驅(qū)動(dòng)中的可接受性能。滿足這兩種規(guī)定可能是困難的，特別是因?yàn)轵?qū)動(dòng)力至少部分依賴于磁帶張力，意味著磁帶張力增大對(duì)增大驅(qū)動(dòng)力有影響。
眾所周知，皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒中的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力是由角輪組件中每一個(gè)施加的阻力，即摩擦力的函數(shù)。因而，在角輪體與其軸之間的界面處出現(xiàn)的摩擦力(阻力)將有助于拉緊磁帶，從而磁帶能適當(dāng)?shù)嘏c驅(qū)動(dòng)中的讀/寫磁頭連系。已經(jīng)證明，由在皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒中兩個(gè)角輪組件提供的總阻力是由每單個(gè)角輪組件施加的阻力之和。見(jiàn)VonBehren等的“數(shù)據(jù)盒的機(jī)械設(shè)計(jì)”，Adv.Info.Storage Sys.(先進(jìn)信息存儲(chǔ)系統(tǒng))，(1991)at 1。
因?yàn)閷?duì)數(shù)據(jù)盒中更高記錄密度和更快磁帶傳送速度的要求不斷提高，建立和保持對(duì)角輪阻力的均勻性的精確控制就成為提高記錄/重放性能的關(guān)鍵。這仍然是一種挑戰(zhàn)，因?yàn)橛山禽喗M件施加的阻力可能受多個(gè)變量的影響。一個(gè)關(guān)鍵變量是引入角輪組件中的潤(rùn)滑劑的粘度特性。因此，理想的是，希望使用一種其粘度特性在數(shù)據(jù)盒的整個(gè)操作范圍都非常穩(wěn)定的角輪潤(rùn)滑劑。
不幸的是，大多數(shù)潤(rùn)滑劑單獨(dú)不滿足這種愿望。眾所周知，已知種類的角輪潤(rùn)滑劑的粘度特性傾向于不僅隨溫度的變化而變，而且也隨磁帶傳送速度的變化而變。因此，一直希望開(kāi)發(fā)用于角輪組件的潤(rùn)滑劑，該潤(rùn)滑劑能用來(lái)減小磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力對(duì)溫度和/或速度變化的依賴關(guān)系。然而，找到同時(shí)滿足要求的特定潤(rùn)滑劑一直很困難。
例如，美國(guó)專利No.5,448,440描述了一種角輪潤(rùn)滑劑，這種潤(rùn)滑劑包括一種合成烴基油、一些起增稠劑作用的氟化樹(shù)脂顆粒、和一種有助于把顆粒分散在基油中的分散劑。這些潤(rùn)滑劑在操作速度的寬范圍內(nèi)向角輪組件提供相當(dāng)穩(wěn)定的阻力分布。然而，這些潤(rùn)滑劑的阻力傾向于有點(diǎn)隨磁帶速度增大而增大。更重要的是，這些潤(rùn)滑劑對(duì)溫度變化相當(dāng)敏感。當(dāng)然，希望減小這種潤(rùn)滑劑的溫度和速度相關(guān)性。
美國(guó)專利No.5,494,596描述了一種包括直鏈、非極性、全氟聚醚基油和起稠化劑作用的氟化樹(shù)脂顆粒的潤(rùn)滑劑。這些潤(rùn)滑劑在操作溫度的寬范圍內(nèi)表現(xiàn)出顯著的穩(wěn)定阻力持性，但對(duì)速度變化相當(dāng)敏感。當(dāng)然，希望找到減小這些潤(rùn)滑劑的速度相關(guān)性的方法，以充分利用這些潤(rùn)滑劑在寬溫度范圍內(nèi)如此良好工作的能力。
另一種在角輪組件中控制和建立角輪阻力的希望值的方法，包括用彈簧加載角輪的上推力表面。然而，這種方法需要額外的彈簧零件，使制造更復(fù)雜和昂貴。這種方法也導(dǎo)致過(guò)分磨損，從而減小角輪組件的使用壽命。
建立和保持角輪阻力的第三種方法，包括改變角輪的幾何形狀。例如，日本專利出版物JPH5-2870描述了一種用來(lái)穩(wěn)定數(shù)據(jù)盒的磁帶張力的手段，其中角輪的外徑從15.5毫米減小到14.0毫米+/-1.0毫米。一般認(rèn)為減小外徑以增大角輪的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，由此也增大摩擦力和阻力。然而，這種手段需要制造新的角輪模具，這既耗時(shí)又昂貴。
總之，為了進(jìn)一步優(yōu)化數(shù)據(jù)盒性能，非常希望在記錄和重放期間保持均勻的最小磁帶張力和在規(guī)定驅(qū)動(dòng)力參數(shù)范圍內(nèi)操作。例如，溫度和/或速度的變化可能導(dǎo)致磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性變化顯著。這種易變性可能導(dǎo)致不希望的結(jié)果，如在低操作溫度和/或速度下的驅(qū)動(dòng)停止、或在高操作溫度和/或速度下的磁帶張力不足。因此，減小磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性的溫度和速度相關(guān)性將改善數(shù)據(jù)盒性能。
本發(fā)明提供了一種改進(jìn)方法，用于在速度和溫度條件的寬范圍內(nèi)給皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒提供更均勻磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性。根據(jù)本發(fā)明，在數(shù)據(jù)盒中的每個(gè)角輪組件預(yù)選成具有不同于其它組件的阻力分布，以便改善對(duì)磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力的控制。該方法能和任何類別、或種類的潤(rùn)滑劑一起使用。
本發(fā)明部分基于這樣的估計(jì)每個(gè)角輪組件能提供一種以穩(wěn)定磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力的方式補(bǔ)償另一個(gè)角輪組件的阻力分布。例如，如果一個(gè)具體角輪組件具有傾向于在低速下提供低阻力和在高速下提供高阻力的阻力分布，則另一個(gè)角輪組件能配置成具有補(bǔ)償?shù)姆植?，該分布的特征在于在低速下有高阻力和在高速下有低阻力。這樣，由一個(gè)角輪組件提供的較高阻力值，通過(guò)由另一個(gè)角輪組件提供的較低阻力值抵消。動(dòng)態(tài)控制也是可能的。例如，如果一個(gè)角輪組件的阻力分布在磁帶速度操作范圍的給定部分上傾向于隨速度增大，則另一個(gè)角輪組件能具備在磁帶速度操作范圍的該部分上傾向于減小的阻力分布。同樣，一種分布抵消了另一種。
總之，兩個(gè)不同角輪組件的使用允許實(shí)現(xiàn)下述的整個(gè)磁帶張力和阻力分布，該分布比在數(shù)據(jù)盒中使用的兩個(gè)角輪組件為相同配置時(shí)均勻，后者對(duì)于以前已知的盒是典型的。由我們的發(fā)明提供的改進(jìn)磁帶張力和阻力控制，當(dāng)磁帶速度和操作溫度在大范圍變化時(shí)，在數(shù)據(jù)傳送期間使磁帶與傳感器磁頭之間的接觸更精確。磁帶與傳感器之間的接觸增強(qiáng)減少了數(shù)據(jù)丟失。磁帶張力的均勻性改進(jìn)也減小了磁頭磨損，并且還有助于減小磁帶變形。因?yàn)閷?duì)最大驅(qū)動(dòng)力的控制也被改善，所以減小了對(duì)數(shù)據(jù)盒驅(qū)動(dòng)裝置的功率要求。因此，這種驅(qū)動(dòng)裝置能用較少的零件制成，并因此更緊湊、更有效及更便宜。
對(duì)于使用包括直鏈、非極性、全氟聚醚基油類型的潤(rùn)滑劑，應(yīng)用本發(fā)明的原理特別便利。配合地使用這種具有補(bǔ)償阻力分布的潤(rùn)滑劑易于識(shí)別，而且能大批供應(yīng)。單獨(dú)使用這些潤(rùn)滑劑表現(xiàn)出隨溫度變化的優(yōu)良穩(wěn)定性，但對(duì)速度變化敏感。本發(fā)明允許這些潤(rùn)滑劑以這種方式使用，以向盒提供具有低溫度和速度相關(guān)性的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力性能。
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種具有一種磁帶張力分布、且是包括限定盒的驅(qū)動(dòng)皮帶路徑部分的第一和第二角輪組件的類型的皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒。第一角輪組件具有第一阻力分布，并且包括一根第一軸和一個(gè)包括一個(gè)第一孔的第一轉(zhuǎn)動(dòng)件。第一轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一軸上，從而第一軸安置在第一孔中。第二角輪組件具有第二阻力分布，并且包括一根第二軸和一個(gè)包括一個(gè)第二孔的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件。第二轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第二軸上，從而第二軸安置在第二孔中。配置第一和第二角輪組件，從而把第一角輪組件的阻力分布預(yù)選成不同于第二角輪組件的阻力分布，以便可控制地建立盒的磁帶張力。盒使用一些可在每個(gè)角輪或第一和第二角輪中提供不同阻力分布的潤(rùn)滑劑和可選擇的角輪幾何形狀。
通過(guò)調(diào)整每個(gè)角輪組件的ID/OD比值，可以使用幾何形狀來(lái)控制阻力。這種方式的阻力控制特別便利，因?yàn)樽枇?duì)ID/OD比值的變化特別敏感。例如，僅通過(guò)在約0.127英寸(0.322厘米)與約0.170英寸(0.432厘米)之間改變ID，就能容易地把具有0.430英寸(1.1厘米)OD的角輪的角輪組件的阻力增大或減小1.5倍。而且，增大角輪組件的ID/OD比值使高得多的磁帶張力可以在所有磁帶速度下實(shí)現(xiàn)，從而為新產(chǎn)品形式因素提供了技術(shù)可行性，這些因素就用來(lái)控制角輪阻力的當(dāng)前方法而論是不可行的。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種為包括第一和第二角輪組件的皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置提供希望磁帶張力分布的方法。根據(jù)一個(gè)最佳過(guò)程，提供代表用于相應(yīng)多種潤(rùn)滑劑的多種阻力分布特性的信息。使用這種信息，以便選擇能夠向第一角輪組件提供第一阻力分布的第一潤(rùn)滑劑、和能夠向第二角輪組件提供不同的第二阻力分布的第二潤(rùn)滑劑。選擇潤(rùn)滑劑以便可控制地建立希望的磁帶張力分布。在第一角輪組件中提供第一潤(rùn)滑劑，而在第二角輪組件中提供第二潤(rùn)滑劑。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，該方法包括提供代表作為幾何形狀變化的函數(shù)的多個(gè)角輪組件的阻力分布特性的信息。這種信息然后用來(lái)識(shí)別對(duì)滿足預(yù)定磁帶盒性能規(guī)定有效的ID/OD比值。然后提供至少一個(gè)具有選擇的ID/OD比值的轉(zhuǎn)動(dòng)件。最后，把具有選擇的ID/OD比值的轉(zhuǎn)動(dòng)件裝入皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒的至少一個(gè)角輪組件中。
在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用來(lái)在帶有彈性皮帶、基座板、和至少兩個(gè)角輪的類型的皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒中控制驅(qū)動(dòng)力的方法。過(guò)程包括提供產(chǎn)生第一預(yù)定阻力分布的第一角輪組件、和提供產(chǎn)生不同于第一預(yù)定阻力分布的第二預(yù)定阻力分布的第二角輪組件的步驟。
因?yàn)橛删唧w角輪組件產(chǎn)生的阻力傾向于隨速度而變，所以對(duì)于角輪組件可以畫出一條速度相關(guān)性曲線，其中角輪組件的阻力表示為速度的函數(shù)。生成的曲線這里稱作“阻力分布”。
在本發(fā)明的實(shí)施中，關(guān)于任何聚合物，如全氟聚醚基油的術(shù)語(yǔ)“分子量”是指聚合物的加權(quán)平均分子量。
通過(guò)參考聯(lián)系附圖進(jìn)行的本發(fā)明實(shí)施例的如下描述，將使本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)、及實(shí)現(xiàn)他們的方式變得更明白，并且更好地理解本發(fā)明本身，在附圖中


圖1是插入數(shù)據(jù)盒驅(qū)動(dòng)裝置中的磁帶盒的剖開(kāi)俯視圖；圖2是數(shù)據(jù)盒內(nèi)部一部分的立體圖，表示安裝在一根角輪軸上的一個(gè)角輪；圖3是沿圖2的線3-3得到的安裝在圖2中角輪軸上的角輪剖視圖；圖4A是一種理想阻力分布，它在整個(gè)預(yù)定速度范圍基本是平的；圖4B是一種在較低速度處有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的阻力分布；圖4C是一種在較高速度處有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的阻力分布；圖4D是一種具有遠(yuǎn)高于預(yù)定速度范圍的轉(zhuǎn)折點(diǎn)、從而分布一般傾向于在速度范圍內(nèi)增大的阻力分布；圖5A表示根據(jù)本發(fā)明使用兩種不同角輪組件提供了比使用相同角輪組件平得多的磁帶張力分布；圖5B也表示根據(jù)本發(fā)明使用兩種不同角輪組件提供了比使用相同角輪組件平得多的磁帶張力分布；圖6是一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施找出適于測(cè)量阻力分布的設(shè)備的立體圖；圖7是圖6的設(shè)備的平面圖；圖8是圖6中所示設(shè)備的一部分的側(cè)視圖，其中已經(jīng)拆除支撐臂以更好地表明滑車組件與主臺(tái)架之間的關(guān)系；圖9是比較三種不同潤(rùn)滑劑的阻力分布的曲線圖；圖10表示三種不同數(shù)據(jù)盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布，每個(gè)這種盒包括具有相同阻力分布的角輪組件；圖11是把帶有不同角輪組件的數(shù)據(jù)盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布與兩個(gè)都包含相同角輪組件的對(duì)比數(shù)據(jù)盒的相應(yīng)分布相比較的曲線圖；圖12是一條表示三種不同潤(rùn)滑劑的阻力分布的曲線圖；及圖13A、13B和13C是把包含兩個(gè)不同角輪組件的皮帶盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力與包含相同角輪組件的盒的相應(yīng)力相比較的曲線圖。
以下描述的本發(fā)明的實(shí)施例不打算無(wú)遺漏地論述本發(fā)明，也不打算把本發(fā)明限制為在如下詳細(xì)描述中公開(kāi)的準(zhǔn)確形式。而選擇和描述諸實(shí)施例是打算使熟悉本專業(yè)的其他技術(shù)人員可以理解和懂得本發(fā)明的原理和實(shí)施。
圖1表示一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，即一個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒10，其中根據(jù)本發(fā)明的原理可以控制盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性。盡管參考具體的皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒10描述本發(fā)明，但本發(fā)明的原理能用于包括至少兩個(gè)希望彼此相對(duì)控制其阻力特性的可轉(zhuǎn)動(dòng)件組件的任何其他種類的皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒或任何其他數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
表示的盒10與一個(gè)磁記錄設(shè)備12相嚙合。在這里使用時(shí)，“磁記錄設(shè)備”是指一種用來(lái)記錄或復(fù)制存儲(chǔ)在磁性或光學(xué)記錄帶上的信息的設(shè)備。磁記錄設(shè)備12包括一個(gè)支撐架14，支撐架14包括一個(gè)支撐一個(gè)磁性傳感器磁頭18的水平盒支撐板16。支撐板16還以懸掛的方式支撐一個(gè)可反轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未表示)，該電機(jī)的軸20穿過(guò)支撐板16。一個(gè)驅(qū)動(dòng)圓盤22安裝在支撐板16上方的軸20上。細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)向件24限定盒10在支撐板16上的位置。
盒10包括一個(gè)包括驅(qū)動(dòng)存取裝置的殼體26。在圖1中，驅(qū)動(dòng)存取裝置包括設(shè)置在殼體26的一個(gè)側(cè)壁31上的開(kāi)口28和30。開(kāi)口28提供通向驅(qū)動(dòng)圓盤22的入口。開(kāi)口30提供通向傳感器磁頭18的入口。開(kāi)口30由一個(gè)門32(表示為打開(kāi)位置)蓋住，門32由一根扭轉(zhuǎn)彈簧34向蓋住開(kāi)口30的關(guān)閉位置偏置。
一對(duì)磁帶盤轂36和38可轉(zhuǎn)動(dòng)地分別安裝在軸37和39上，軸37和39在殼體26內(nèi)的平行軸線上。一根記錄磁帶40纏繞在轂36和38上，從而磁帶40的一部分從一個(gè)轂伸到另一個(gè)轂并且跨過(guò)開(kāi)口30。用來(lái)限定在殼體中的磁帶路徑以把磁帶40從一個(gè)轂引導(dǎo)到另一個(gè)轂并且跨過(guò)開(kāi)口30的裝置，包括導(dǎo)向件42、43和44及磁帶包繞柱45和46。用來(lái)限定驅(qū)動(dòng)皮帶路徑的裝置，包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在一根軸49上的驅(qū)動(dòng)皮帶輪48、纏繞在每個(gè)轂36或38上的磁帶40的部分、及皮帶角輪組件50和52。
驅(qū)動(dòng)皮帶54沿驅(qū)動(dòng)皮帶路徑延伸，從而驅(qū)動(dòng)皮帶54摩擦地嚙合記錄磁帶40的一部分，以使磁帶40從一個(gè)轂傳送到另一個(gè)轂。未伸展的驅(qū)動(dòng)皮帶54的長(zhǎng)度小于驅(qū)動(dòng)皮帶路徑的長(zhǎng)度，從而皮帶54在插入到盒10中時(shí)伸展。本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)皮帶54可以由任何適當(dāng)?shù)膹椥圆牧现瞥?，并且最好配置成環(huán)形皮帶。適當(dāng)彈性材料的例子包括聚氨酯類、聚氨基甲酸乙酯聚醚、聚氨基甲酸乙酯聚酯、及其組合。
當(dāng)盒10與磁記錄設(shè)備12相嚙合時(shí)，如圖1中所示，驅(qū)動(dòng)圓盤22經(jīng)開(kāi)口28接觸皮帶驅(qū)動(dòng)輪48，并且傳感器磁頭18經(jīng)開(kāi)口30接觸磁帶40。驅(qū)動(dòng)皮帶輪48的皮帶接觸部分55凹下，以允許磁帶40跨過(guò)驅(qū)動(dòng)皮帶輪48而不碰到驅(qū)動(dòng)圓盤22。在美國(guó)專利Nos.3,692,255和4,581,189中已經(jīng)描述了諸如盒10之類的盒及其操作。
圖2和3表示包括角輪組件50的數(shù)據(jù)盒10內(nèi)的一部分。角輪組件包括可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在一根軸64上的角輪62。軸64安裝在一塊底板66上，從而角輪62繞基本上垂直于底板66的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。圖3中表示得最清楚，角輪62包括一個(gè)帶有用來(lái)引導(dǎo)驅(qū)動(dòng)皮帶54的外周緣70的輪體68(表示在圖3中，而沒(méi)有表示在圖2中)。角輪62還包括一個(gè)由內(nèi)周緣76限定的中心孔。中心孔適于接收軸64。一般說(shuō)來(lái)，在本發(fā)明的實(shí)施中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，把中心孔配置成使其直徑大于軸64的直徑約1.1密耳(0.028毫米)是適當(dāng)?shù)?。為了清楚起?jiàn)，在圖3中夸大了軸64與內(nèi)周緣76之間的間隙。我們還發(fā)現(xiàn)，希望內(nèi)周緣76具有約16微英寸(0.56毫米)至25微英寸(0.96毫米)的表面粗糙度(Ra)，最好約20微英寸(0.71毫米)。在本發(fā)明的實(shí)施中，使用Taylor-HobsonTalysurf 10設(shè)備，利用具有0.0001英寸針尖寬度的探針以0.29英寸的間隔和1000的放大倍數(shù)，測(cè)量表面粗糙度(Ra)。
圖3中表示得最清楚，外周緣70配置成稍微隆起，以便當(dāng)驅(qū)動(dòng)皮帶72由角輪62引導(dǎo)時(shí)，有助于防止驅(qū)動(dòng)皮帶54從外周緣70的對(duì)中位置移開(kāi)。見(jiàn)例如von Behren等人的“皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒的機(jī)械設(shè)計(jì)”，Adv.Info.Storage Syst.(先進(jìn)信息存儲(chǔ)系統(tǒng))，1(1991)，第49-59頁(yè)，關(guān)于這種設(shè)計(jì)的討論。圖3還表示軸64在稍微高于中心孔的頂部伸出。圖3還表示在內(nèi)周緣76上的一條微小的凹溝78，即凹槽。當(dāng)角輪62由聚合材料形成時(shí)，隨著角輪從其模具中釋放之后冷卻，凹溝78自然形成，因?yàn)榻禽?2的輪體68的壁在其中心周圍比在其端部處厚。便利的是，凹溝形成一個(gè)用來(lái)保持潤(rùn)滑劑82的腔。
角輪62的特征在于把外徑指定為距離OD，而OD是按照跨過(guò)角輪62的從角輪62一側(cè)的外周緣70到角輪62另一側(cè)的外周緣70的最大距離來(lái)測(cè)量的。因而，例如，因?yàn)橥庵芫?0配置成稍微隆起，所以按照從外周緣70一側(cè)的隆起最高點(diǎn)到外周緣70在角輪62另一側(cè)的隆起最高點(diǎn)的距離來(lái)測(cè)量距離OD。
以類似的方式，由內(nèi)周緣76限定的中心孔向角輪62提供一個(gè)內(nèi)徑，把該內(nèi)徑指定為距離ID，而ID是按照跨過(guò)中心孔的從內(nèi)周緣76一側(cè)到另一側(cè)的名義距離來(lái)測(cè)量的，而不考慮由于凹溝78增大的中心孔直徑。因而，距離ID按照跨過(guò)在角輪62頂部或底部處的中心孔的距離而方便地測(cè)量。在其中跨過(guò)在角輪62頂部或底部處的中心孔的距離是不同的實(shí)施例中，則按照這兩個(gè)距離的平均值測(cè)量ID。
軸64能由各種材料制成。最好，軸64用至少一個(gè)金屬鍍層形成，或者完全由金屬形成更好。最佳金屬材料是淬硬鋼(SAE 52100，Rc360)、不銹鋼或類似鋼。角輪62也能由各種材料制成，但最好由熱塑性或熱固性樹(shù)脂形成，如聚四氟乙烯、高密度聚乙烯、聚酰胺、聚氨基甲酸乙酯、聚縮醛樹(shù)脂、或碳纖維增強(qiáng)聚縮醛樹(shù)脂。
為了有助于控制盒10的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性，在角輪62與軸64之間的界面上提供潤(rùn)滑劑82，以便在磁帶操作速度和溫度的預(yù)期范圍內(nèi)把角輪阻力保持在希望的、非零阻力范圍內(nèi)。在角輪62與軸64之間施加的潤(rùn)滑劑82的量能依據(jù)潤(rùn)滑劑的粘度和希望的阻力值而變。然而，如果使用太少的潤(rùn)滑劑，則阻力可能太高或者不穩(wěn)定。另一方面，如果使用太多的潤(rùn)滑劑，則從角輪62與軸64之間能移出過(guò)多的潤(rùn)滑劑。在本發(fā)明的實(shí)施中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在把角輪62安裝到軸64上之后，一般使用足夠占據(jù)中心孔剩余體積的百分之60至百分之100的潤(rùn)滑劑量是合適的，約百分之70更好。
除了現(xiàn)在在下面將更詳細(xì)描述的角輪組件50與52之間的預(yù)選差別外，角輪組件52在其他方面可以與角輪組件50類似，如希望的那樣，也包括一個(gè)角輪、一根軸和潤(rùn)滑劑。
在本發(fā)明的實(shí)施中，配置角輪組件50和52，使組件之一的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)預(yù)選成與另一個(gè)組件的相應(yīng)一個(gè)或多個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)不同。最好，在角輪組件50和52的每一個(gè)中使用不同的潤(rùn)滑劑82。此外，可以改變角輪組件50和52的一個(gè)或兩個(gè)角輪62的ID/OD比值。以這種方式，可以規(guī)定阻力在大范圍內(nèi)的任何希望值。不同結(jié)構(gòu)的使用又允許組件之一的阻力分布不同于另一個(gè)組件的阻力分布。通過(guò)適當(dāng)選擇包括在角輪組件50和52中的差別，能以這樣一種方式建立每個(gè)角輪組件的阻力分布在操作條件的大范圍內(nèi)提供對(duì)皮帶驅(qū)動(dòng)盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)阻力特性的改進(jìn)控制。
如果要改變幾何形狀，則最好能增大或減小一個(gè)或兩個(gè)角輪組件50和52的ID，同時(shí)保持OD不變，以便在希望的磁帶速度操作范圍內(nèi)增大、減小、和/或改變阻力特性。雖然不希望受理論約束，但能提出一種解釋ID/OD比值變化如何影響阻力特性的可能理論。一般地，由具體角輪組件提供的阻力特性在數(shù)值上將作為在角輪與其軸之間界面處的剪切速率的函數(shù)而變化。在角輪OD保持不變的情況下，具有較大ID的角輪趨向于使角輪軸界面經(jīng)受比具有較小ID的角輪高的剪切速率、以及由幾何形狀變化產(chǎn)生的較高扭矩。然而，剪切速率影響往往遠(yuǎn)大于扭矩影響。因而，當(dāng)角輪組件包括其阻力特性在感興趣的磁帶速度范圍內(nèi)趨向于隨剪切速率增大而增大的潤(rùn)滑劑時(shí)，增大角輪的ID同時(shí)保持OD不變(即增大ID/OD比值)將趨向于在該磁帶速度范圍內(nèi)提高阻力值。如果減小角輪的ID同時(shí)保持OD不變(即減小ID/OD比值)，則觀察到相反的效果。因此，調(diào)整ID/OD比值是一種在這種角輪組件中規(guī)定阻力值的容易方法。
以一種類似的方式，當(dāng)角輪組件包括其阻力特性在感興趣的磁帶速度范圍內(nèi)趨向于隨剪切速率增大而減小的潤(rùn)滑劑時(shí)，增大角輪的ID同時(shí)保持OD不變(即增大ID/OD比值)將趨向于在該磁帶速度范圍內(nèi)降低阻力值。如果減小角輪的ID同時(shí)保持OD不變(即減小ID/OD比值)，則觀察到相反的效果。因此，通過(guò)采用不同的潤(rùn)滑劑和調(diào)整每個(gè)角輪組件的ID/OD比值，可以優(yōu)化角輪組件中的阻力值。
在本發(fā)明改進(jìn)幾何形狀實(shí)施例的實(shí)施中，由于改變角輪的ID，就進(jìn)一步希望調(diào)整角輪軸的直徑，以便在角輪與軸之間保持最佳徑向間隙。一般地，如果由于ID增大而徑向間隙變得太大，則角輪往往繞軸振動(dòng)得太厲害。另一方面，如果由于ID減小而徑向間隙變得太小，則角輪和/或軸可能往往受到過(guò)度磨損。如以前描述的那樣，在軸與孔之間0.55密耳(0.014毫米)的間隙是適當(dāng)?shù)摹?br> 現(xiàn)在首先根據(jù)圖4A、4B、4C、和4D，然后根據(jù)圖5A和5B，描述本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)。首先參考圖4A，這里表示一種理想化的阻力分布100，在從0英寸每秒(“ips”)延伸到指示為Smax的預(yù)期最大操作速度的操作范圍內(nèi)對(duì)于角輪組件，表示作為磁帶速度的函數(shù)的阻力。在實(shí)際中，Smax的數(shù)值將取決于磁帶盒的預(yù)期使用、盒的類型、磁帶的道密度、磁帶驅(qū)動(dòng)特性等。當(dāng)前，大多數(shù)可買到的磁帶盒的Smax是約120ips。然而Smax的這個(gè)值不打算受到限制，而是如希望的那樣，本發(fā)明適用于其Smax值高于或低于該值的任何種類的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置。
圖4A表示角輪組件在整個(gè)預(yù)期的操作速度范圍內(nèi)必須保持阻力的最小值DFmin，以便盒正常地工作。另一方面，如果包括角輪組件的磁帶盒要高效地工作，則最大阻力DFmax必須在最大值以下。例如，如果阻力太大，那么盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力也往往大。理想的是，如圖所示，阻力分布100基本上是平的，并且如圖所示那樣接近最小阻力值DFmin。然而，在實(shí)際實(shí)施中，還沒(méi)有經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)這么很平的阻力分布。當(dāng)前使用的角輪組件的阻力特性往往隨速度而變。
更能代表實(shí)際角輪組件的典型阻力分布表示在圖4B、4C、和4D中。圖4B表示其中分布具有在希望操作范圍內(nèi)的最大值的阻力分布102，該最大值出現(xiàn)在較低的速度下。在本發(fā)明的實(shí)施中，對(duì)應(yīng)于最大值的速度稱作分布的轉(zhuǎn)折點(diǎn)TP。在小于轉(zhuǎn)折點(diǎn)的磁帶速度下，分布具有正斜率。在較高的速度下，分布具有負(fù)斜率。因?yàn)閳D4B的分布102的轉(zhuǎn)折點(diǎn)TP出現(xiàn)在較低的速度下，所以分布102的大部分具有特征在速度范圍的絕大部分上為負(fù)斜率。盡管不希望受理論約束，但相信轉(zhuǎn)折點(diǎn)是潤(rùn)滑機(jī)理，例如邊界、混合、和/或流體動(dòng)力學(xué)機(jī)理等變化的點(diǎn)，因?yàn)樽饔迷跐?rùn)滑劑上的剪切速率是變化的。
表示在圖4B中的分布102不是阻力的最佳分布。一般地，如果在盒中兩個(gè)角輪位置處都要使用提供這種分布的角輪組件結(jié)構(gòu)，則盒在接近轉(zhuǎn)折點(diǎn)的較低速度下具有太高的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力值，而在較高的速度下具有太低的磁帶張力值。如果能把高的值降低些、而把低的值升高些，以便使分布102變平，則是希望的。圖4B的阻力分布102是具有這樣一種類型潤(rùn)滑劑的角輪組件的特征，該潤(rùn)滑劑包括具有較高分子量的直鏈、非極性、全氟聚醚基油，其分子量例如在10,000至20,000的范圍內(nèi)，在10,000至15,000的范圍內(nèi)較好，而最好為約13,000。
除轉(zhuǎn)折點(diǎn)TP出現(xiàn)在較高磁帶速度處之外，圖4C的阻力分布104在所有方面都與圖4B的相同。因而，圖4C的分布104在速度范圍的絕大部分上具有基本上為正的斜率。這樣一種分布也不是阻力的最佳分布。包括提供這種分布的角輪組件的盒的磁帶張力值，在低磁帶速度下往往太低，而磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力值在高的磁帶速度下往往太高。正象圖4B的情形那樣，如果能把高的值降低些、而把低的值升高些，以便使分布104變平，則是希望的。圖4C的分布104是其中潤(rùn)滑劑具有這樣一種類型的角輪組件的特征，該潤(rùn)滑劑包括具有較高分子量的直鏈、非極性、全氟聚醚基礎(chǔ)油，其分子量例如在2,000至10,000的范圍內(nèi)，在5,000至10,000的范圍內(nèi)較好，而最好在約7,000至9,500的范圍內(nèi)。
值得注意，圖4B和4C的分布102和104在許多方面是互補(bǔ)的。在操作范圍的端部一種分布高而另一種分布低，并且在操作范圍的中部?jī)烧叨驾^接近中值。因此，在數(shù)據(jù)盒中能把具有這些分布中每一種的角輪組件便利地用在一起，以便提供比通過(guò)單獨(dú)使用二者中任一種角輪組件結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的都均勻的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力。
圖4D的阻力分布106屬于一般在預(yù)期操作范圍內(nèi)沒(méi)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的類型，并且在整個(gè)操作范圍同樣也往往為正斜率。事實(shí)上，這種潤(rùn)滑劑的TP可能位于Smax以上的速度處。這類分布也不是最佳的，因?yàn)樽枇﹄S速度而均勻增大，可能使生成的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力在較低速度下太低而在較高速度下太高。圖4D的分布106是其中角輪組件包括這種類型潤(rùn)滑劑的盒的特性，這種潤(rùn)滑劑包括合成烴基油。值得注意，分布102和106在速度范圍的絕大部分也是互補(bǔ)的，因此在數(shù)據(jù)盒中具有這些分布中每一種的角輪能便利地組合，以便提供比通過(guò)單獨(dú)使用二者中任一種角輪組件結(jié)構(gòu)所能達(dá)到的都均勻的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力。
具體角輪組件結(jié)構(gòu)的阻力分布，與針對(duì)其中包括該角輪組件結(jié)構(gòu)的磁帶盒而得到的相應(yīng)磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力有密切關(guān)系。事實(shí)上，如果在兩個(gè)角輪位置處使用相同的角輪組件結(jié)構(gòu)，則阻力分布具有與相應(yīng)磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布基本相同的形狀。實(shí)際上，只有在各磁帶速度下的各阻力分布的數(shù)值才會(huì)不同于相應(yīng)的磁帶張力或驅(qū)動(dòng)力分布的那些值。對(duì)應(yīng)性是因?yàn)閮蓚€(gè)角輪組件的總阻力是由每個(gè)組件個(gè)別產(chǎn)生的阻力之和而引起的。相反，當(dāng)把不同的角輪組件裝入數(shù)據(jù)盒中時(shí)，生成的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布將具有由每個(gè)角輪組件產(chǎn)生的不一樣阻力所合成的形狀。
圖5A表明，如何能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理以改進(jìn)皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒的磁帶張力特性。在圖5A中，曲線110表示包括兩個(gè)其特征在于低轉(zhuǎn)折點(diǎn)的相同角輪組件的數(shù)據(jù)盒的磁帶張力分布。曲線112表示包括兩個(gè)其特征在于較高轉(zhuǎn)折點(diǎn)的相同角輪組件的數(shù)據(jù)盒的磁帶張力分布。與此對(duì)比，曲線114表示包含兩個(gè)不同角輪組件的本發(fā)明磁帶盒的磁帶張力分布。一個(gè)角輪組件相當(dāng)于用來(lái)得到曲線110的組件類型，而另一個(gè)組件相當(dāng)于用來(lái)得到曲線112的組件類型。
圖5A表示使用兩個(gè)不同角輪組件的性能改進(jìn)是驚人的。已知在皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒10中由兩個(gè)角輪組件50和52提供的總阻力是由每個(gè)個(gè)別角輪組件施加的阻力之和。見(jiàn)von Behren等人的“數(shù)據(jù)盒的機(jī)械設(shè)計(jì)”，Adv.Info.Storage Sys.(先進(jìn)信息存儲(chǔ)系統(tǒng))，(1991)at1。因此，由每個(gè)個(gè)別角輪組件產(chǎn)生的總阻力可以相加，以提供用于盒中角輪系統(tǒng)的總阻力。因?yàn)榭蓺w因于兩個(gè)角輪組件的總阻力是由盒中每個(gè)個(gè)別角輪施加的阻力之和，所以用來(lái)得到曲線114的兩個(gè)不同角輪組件相互補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)預(yù)期操作范圍的更均勻磁帶張力。
例如，對(duì)于曲線114，在操作范圍的低和高的速度端部處，可歸因于角輪組件之一的高磁帶張力值由可歸因于另一個(gè)組件的較低磁帶張力值補(bǔ)償。這往往產(chǎn)生在操作范圍端部處的合成總磁帶張力，該總磁帶張力比如果在兩個(gè)角輪位置處僅使用一個(gè)種類的角輪組件結(jié)構(gòu)更靠近中心地位于希望磁帶張力范圍內(nèi)。類似地，因?yàn)榭蓺w因于每個(gè)個(gè)別角輪組件的磁帶張力值在預(yù)期操作范圍的中間部分具有相反的斜率，所以一個(gè)角輪組件的磁帶張力增大往往由另一組件的磁帶張力減小補(bǔ)償，因而在操作范圍的中部比僅使用一個(gè)種類的角輪組件結(jié)構(gòu)提供保持得更穩(wěn)定的合成磁帶張力。
圖5B也表明，如何能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的原理以改進(jìn)皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒的磁帶張力特性。在圖5B中，磁帶張力分布118基本是平的，這是特別希望的。然而，分布118的特征在于，諸數(shù)值都在希望的最小磁帶張力值以下。另一方面，磁帶張力分布120一般表示磁帶張力值隨速度增大而增大，并且事實(shí)上，增大到在希望磁帶張力最大值以上的值。因而，分布118和120單獨(dú)都不令人滿意。與此對(duì)比，磁帶張力分布122表示包括兩個(gè)不同角輪組件的數(shù)據(jù)盒的磁帶張力分布。一個(gè)角輪組件相當(dāng)于用來(lái)得到分布118的組件類型，而另一個(gè)組件相當(dāng)于用來(lái)得到分布120的組件類型。因?yàn)橛脕?lái)得到分布122的兩個(gè)不同角輪組件相互補(bǔ)償，所以注意到分布122的所有值都位于希望的磁帶張力范圍內(nèi)。還要注意，分布122盡管不象分布118那么平，但基本上比分布120平。因而，分布122代表一條比分布118或120更合意的磁帶張力分布。
根據(jù)用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理的一種最佳方法，提供一些其特征是ID/OD比值和/或潤(rùn)滑劑類型會(huì)隨試樣到試樣而變化的角輪組件試樣。在選擇用于研究的ID/OD比值范圍時(shí)，一般希望試驗(yàn)一些使ID/OD比值大于0.29，最好從0.29至0.45的試樣；和一些使ID/OD比值小于0.29，最好從0.20至0.29的試樣。最好，這種試樣的特征還在于，其外徑小于13毫米，最好小于約12毫米。
在選擇要裝入試樣中的一種或多種潤(rùn)滑劑時(shí)，最好是使這些潤(rùn)滑劑包括一種或多種選自下列潤(rùn)滑劑的潤(rùn)滑劑包含合成烴基油的潤(rùn)滑劑，如在美國(guó)專利No.5,448,440中描述的那些；和包含直鏈、非極性、全氟聚醚基油的潤(rùn)滑劑，如美國(guó)專利No.5,494,596中描述的那些。
在本發(fā)明的實(shí)施中，根據(jù)這樣一種方法確定用于具體角輪組件結(jié)構(gòu)的阻力分布其中要試驗(yàn)的角輪組件包括角輪、軸、和潤(rùn)滑劑(如果有的話)，并且以離開(kāi)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪約9厘米的距離安裝到適當(dāng)?shù)牡装迳?。調(diào)整角輪組件，使角輪的底部剛好與底板不接觸。電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪安裝到一塊可相對(duì)于角輪組件滑動(dòng)的分離底板上，使驅(qū)動(dòng)輪和角輪組件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸相互平行，并且垂直于相應(yīng)底板。一根具有22厘米皮帶長(zhǎng)度的非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶用來(lái)把驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)接到角輪組件上。如在本發(fā)明的實(shí)施中使用的那樣，術(shù)語(yǔ)“非彈性”就驅(qū)動(dòng)皮帶而論是指，驅(qū)動(dòng)皮帶的特征在于當(dāng)把30盎司的側(cè)向載荷施加到驅(qū)動(dòng)輪上時(shí)，驅(qū)動(dòng)皮帶的應(yīng)變?yōu)?.3％或更小。發(fā)現(xiàn)適于制造非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶的材料的例子，可按商標(biāo)名稱“MYLAR”從E.I.DuPont de Nemours and Co.得到。
施加側(cè)向載荷以便把皮帶拉緊，并且通過(guò)把側(cè)向載荷重量聯(lián)接到支撐電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的可滑動(dòng)結(jié)構(gòu)上完成。重量在非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶中產(chǎn)生希望量的張力。在本發(fā)明的實(shí)施中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在15至30盎司范圍內(nèi)的側(cè)向載荷是適當(dāng)?shù)摹Ｒ话愕?，在本發(fā)明的實(shí)施中選擇在這個(gè)范圍內(nèi)的任何側(cè)向載荷是適當(dāng)?shù)?，只要使用基本相同的?cè)向載荷來(lái)產(chǎn)生相似的所有阻力分布。然而，最希望的是，使用的側(cè)向載荷是在打算包括研究的角輪組件結(jié)構(gòu)的皮帶驅(qū)動(dòng)盒中使用的驅(qū)動(dòng)皮帶張力的近似兩倍張力。例如，如果相應(yīng)皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒的特征在于驅(qū)動(dòng)皮帶張力為約15盎司，那就使用約30盎司的側(cè)向載荷。在側(cè)向載荷變化時(shí)觀察到阻力分布變化的情況下，即在側(cè)向載荷從15變至30盎司時(shí)分布的轉(zhuǎn)折點(diǎn)移動(dòng)大于5ips的情況下，就在30盎司的側(cè)向載荷下確定分布。
其次，以相當(dāng)于30英寸每秒(“ips”)的非彈性皮帶速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，操作電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪。電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪聯(lián)接到一個(gè)監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)控制器上，該控制器能夠根據(jù)電機(jī)的校準(zhǔn)扭矩值確定在特定速度下轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪所需要的力。通過(guò)四個(gè)循環(huán)驅(qū)動(dòng)組件，包括在前進(jìn)方向操作45秒，然后反向45秒，然后在前進(jìn)方向45秒，及然后反向45秒。然后按照全部四個(gè)循環(huán)的平均值計(jì)算在30ips下的阻力。對(duì)于選擇的至少三種另外的速度重復(fù)該試驗(yàn)，以便合理地覆蓋和代表在包括40、60、80、90、100、120和可選擇的140ips的速度范圍內(nèi)的阻力。然后作為速度的函數(shù)能畫出每種選擇速度下的阻力，以得到用于角輪組件的阻力分布。認(rèn)為轉(zhuǎn)折點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于峰值最大值的速度，在該峰值最大值處，阻力分布的斜率從正變到負(fù)值。
現(xiàn)在參考圖6-8，表示一個(gè)發(fā)現(xiàn)可適用于本發(fā)明實(shí)施的阻力試驗(yàn)機(jī)200的實(shí)施例。阻力試驗(yàn)機(jī)200包括一個(gè)支撐在支腿204上的主臺(tái)架202。主臺(tái)架202的上表面206提供一個(gè)適于接收一塊底板210的凹坑208，要試驗(yàn)的角輪組件212安裝到底板210上。底板210能用任何方便的夾持裝置夾持到凹坑208中。特別是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)普通的C形夾鉗(未表示)適用于這一目的。配置凹坑208，從而當(dāng)?shù)装?10夾持到位時(shí)，底板210的上表面214與主臺(tái)架202的上表面206平齊。
阻力試驗(yàn)機(jī)200進(jìn)一步包括一個(gè)把一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218支撐在電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪底板220上的滑車組件216。底板220安置在能夠以各種速度可轉(zhuǎn)動(dòng)地驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218的電機(jī)220上方。盡管沒(méi)有表示，適當(dāng)?shù)碾娋€把電機(jī)220聯(lián)接到一個(gè)能夠確定在特定速度下轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218所需要的力的監(jiān)視器和計(jì)算機(jī)控制器上。電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218由非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶224聯(lián)接到角輪組件212上?；嚱M件216是可滑動(dòng)的，從而當(dāng)把適當(dāng)?shù)膫?cè)向載荷226施加到滑車組件216上時(shí)，能把驅(qū)動(dòng)皮帶224拉緊。配置滑車組件216，使與運(yùn)動(dòng)滑車組件216有關(guān)的摩擦力與側(cè)向載荷226的重量相比是可忽略的。高度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)228能用來(lái)升降底板220，底板220又使電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218的高度變化。由于非彈性驅(qū)動(dòng)皮帶傾向于在角輪組件212和電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218上尋求對(duì)中位置，兩者都在其外周緣上配置成稍微隆起，所以升降電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪218也同樣趨向于升降角輪組件212。以這種方式，能調(diào)節(jié)角輪組件212的高度，從而在試驗(yàn)期間角輪組件212剛好不與底板210接觸。
為了把側(cè)向載荷226聯(lián)接到滑車組件216上，側(cè)向載荷226由線232固定到支柱230上。支撐塊234有助于固定支柱230。為了使側(cè)向載荷226豎直地懸掛，線232繞過(guò)滑輪236?；?36可轉(zhuǎn)動(dòng)地聯(lián)接到側(cè)臂238上，側(cè)臂238又固定到豎直支柱240上。支柱240固定到支撐臂242上，支撐臂242又固定到主臺(tái)架202上。支撐臂242包括水平凸緣244和豎直凸緣246。
為了測(cè)量磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布，把要檢查的皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒插入到一個(gè)適于通過(guò)計(jì)算機(jī)控制器監(jiān)視和記錄磁帶張力值的磁帶驅(qū)動(dòng)裝置中。當(dāng)磁帶以特定操作速度從磁帶的起點(diǎn)向磁帶終點(diǎn)在正反方向傳送時(shí)，監(jiān)視磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力。在磁帶接觸傳感器磁頭的區(qū)域處監(jiān)視磁帶張力。這些測(cè)量的結(jié)果提供了在給定磁帶速度下的驅(qū)動(dòng)力曲線和磁帶張力曲線。以這種方式在給定磁帶速度下得到的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力曲線通常在技術(shù)上稱作“蝴蝶結(jié)”曲線。根據(jù)這種信息，如希望的那樣，在給定速度下能確定正反方向的最小磁帶張力、最大磁帶張力及最大驅(qū)動(dòng)力。然后在一些足以產(chǎn)生適當(dāng)驅(qū)動(dòng)力和磁帶張力分布的另外的磁帶速度下重復(fù)試驗(yàn)。一般地至少在3種且4至10種較好，而最好是4至5種不同的磁帶速度下收集數(shù)據(jù)。因而，能確定任何磁帶張力特性的驅(qū)動(dòng)力分布和磁帶張力分布，例如在正和/或反磁帶方向的最大磁帶張力、最小磁帶張力、或平均磁帶張力。
在確定每個(gè)試樣的阻力特性之后，然后使用這樣的信息來(lái)選擇有效的ID/OD比值和/或潤(rùn)滑劑，使包括具有這樣ID/OD比值和潤(rùn)滑劑的角輪組件的皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒滿足預(yù)定規(guī)定。如希望的那樣，角輪組件50或52都能認(rèn)為是第一或第二角輪組件，因?yàn)橛蓛蓚€(gè)角輪組件50和52提供的整個(gè)阻力特性是兩個(gè)單獨(dú)阻力特性之和。換句話說(shuō)，如果按照本發(fā)明的原理把第一和第二角輪組件設(shè)計(jì)成不同的，則這樣的第一和第二角輪組件能分別在左側(cè)和右側(cè)、或分別在右側(cè)和左側(cè)放置到盒10中。因此，為了方便起見(jiàn)，盡管如果希望，則第一和第二角輪組件的位置能交換，但認(rèn)為角輪組件50是第一角輪組件，而認(rèn)為角輪組件52是第二角輪組件。
便利的是，以這種方式使用兩種不同的潤(rùn)滑劑(及，可選擇的是，兩種不同的幾何形狀)可向角輪組件50或52提供互補(bǔ)的阻力分布。在這種方法的一個(gè)最佳方面，第一角輪組件的特征在于阻力分布具有較低的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而第二角輪組件的特征在于阻力分布具有較高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。最好，第一角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在小于50ips的速度處，在約40ips或更小的速度處更好，而第二角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在大于50ips的速度處，在約60ips或更大處更好，并且最好是在約70ips或更高處。
一般地，如果兩個(gè)角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)太靠近在一起，那么一個(gè)組件有助于補(bǔ)償另一個(gè)角輪組件的不希望阻力特性的能力可能往往被減小。因而，在權(quán)衡對(duì)磁帶盒性能的其他要求時(shí)，一般更喜歡象在實(shí)際中那樣使轉(zhuǎn)折點(diǎn)遠(yuǎn)離。例如，包含全氟聚醚基油類型的多種潤(rùn)滑劑往往具有在數(shù)據(jù)盒預(yù)期速度操作范圍內(nèi)某處的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而包含合成烴基油類型的潤(rùn)滑劑往往具有遠(yuǎn)在所有當(dāng)前市場(chǎng)買到的磁帶盒的預(yù)期速度操作范圍以上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這可能提示包含合成烴基油類型的潤(rùn)滑劑總是第二潤(rùn)滑劑的較好選擇，但情況并非如此。盡管烴基潤(rùn)滑劑的轉(zhuǎn)折點(diǎn)較高，但全氟聚醚潤(rùn)滑劑在較寬溫度范圍內(nèi)往往具有比烴基潤(rùn)滑劑穩(wěn)定得多的性能。因此，在關(guān)心溫度相關(guān)性的用途中，使用具有全氟聚醚基油的潤(rùn)滑劑作為第二潤(rùn)滑劑可能是較好的選擇。
有趣的是，通過(guò)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明原理達(dá)到的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性的最好改進(jìn)，是不能僅通過(guò)把特征不同、但有互補(bǔ)阻力分布的兩種不同潤(rùn)滑劑混合，然后使用生成的混合物來(lái)同時(shí)潤(rùn)滑兩個(gè)個(gè)角輪，來(lái)產(chǎn)生的。相反，當(dāng)潤(rùn)滑劑之一用在第一角輪組件上，而另一種潤(rùn)滑劑用在第二角輪組件上時(shí)，才得到最好的性能。這種現(xiàn)象進(jìn)一步表明在下面的例子中。
當(dāng)選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑用作第一潤(rùn)滑劑和第二潤(rùn)滑劑時(shí)，可以識(shí)別多種潤(rùn)滑劑候選對(duì)象，以在選擇過(guò)程中分析。然后通過(guò)產(chǎn)生潤(rùn)滑劑的阻力分布，確定潤(rùn)滑劑每一種的轉(zhuǎn)折點(diǎn)和阻力分布特征。由這樣的分布能確定每種潤(rùn)滑劑的許多有用的信息。首先，能研究潤(rùn)滑劑在盒的預(yù)期操作范圍內(nèi)的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力的數(shù)值。然后其分布因太高或太低而不實(shí)用的潤(rùn)滑劑能從進(jìn)一步的考慮中消除。此外，能相對(duì)于其他潤(rùn)滑劑候選對(duì)象識(shí)別潤(rùn)滑劑的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而具有較低轉(zhuǎn)折點(diǎn)的潤(rùn)滑劑能用作第一潤(rùn)滑劑，而具有較高轉(zhuǎn)折點(diǎn)的潤(rùn)滑劑能用作第二潤(rùn)滑劑。
也能比較阻力分布，以確定用于給定潤(rùn)滑劑對(duì)的分布的互補(bǔ)程度。例如，如果一種潤(rùn)滑劑提供在低速度下較高、在中等操作速度下為中、及在高速度下較低的阻力分布(即，高/中/低分布)，則互補(bǔ)的潤(rùn)滑劑應(yīng)具有低/中/高分布，從而在跨越盒的預(yù)期操作范圍內(nèi)一種潤(rùn)滑劑的低值由另一種的高值補(bǔ)償。最好，第一潤(rùn)滑劑和第二潤(rùn)滑劑的特征在于，實(shí)際上盡可能使互補(bǔ)阻力分布跨越盒的大部分預(yù)期操作范圍。因而，如果預(yù)定速度范圍，例如，0至150ips，或0至120ips，如希望的那樣，被分配成低速范圍包括預(yù)期總速度范圍的最初近似25％、中速范圍包括預(yù)期總速度范圍的近似中間的50％、及高速范圍包括總速度范圍的近似高的25％，則第一潤(rùn)滑劑和第二潤(rùn)滑劑的特征在于，阻力分布在總速度范圍的所述低、中、和高位置的至少一個(gè)上被預(yù)選成互補(bǔ)的，在至少兩個(gè)上較好，及在所有三個(gè)上最好。
在選擇適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑對(duì)之后，第一潤(rùn)滑劑能裝入第一角輪組件中，而第二潤(rùn)滑劑能裝入第二角輪組件中。生成的皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒在較寬磁帶速度范圍內(nèi)將具有比如果僅使用這種潤(rùn)滑劑的一種來(lái)潤(rùn)滑兩個(gè)角輪組件更均勻的磁帶張力和阻力分布。
在本發(fā)明的具體最佳實(shí)施例中，第一潤(rùn)滑劑包括具有第一分子量的直鏈、非極性、全氟聚醚基油，而第二潤(rùn)滑劑具有第二分子量的直鏈、非極性全氟聚醚基油，其中第一分子量與第二分子的分子量之差在從1,000至25,000的范圍內(nèi)，在1,500至10,000的范圍較好，及最好在1,500至6,000的范圍。在本發(fā)明的另外一個(gè)實(shí)施例中，第一分子量與第二分子量之差能表示為兩個(gè)分子量之比值。因而，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，最好是第一分子量與第二分子量的比值一般在從1.2∶1至20∶1的范圍內(nèi)，在1.2∶1至5∶1的范圍較好，及在1.2∶1至2∶1的范圍最好。在其中第一和/或第二潤(rùn)滑劑包括多于一種基油的實(shí)例中，與潤(rùn)滑劑有關(guān)的分子量是分子量的加權(quán)平均。例如，如果潤(rùn)滑劑分別包括按重量計(jì)的10份、30份、60份三種具有15,000、60,000、和25,000分子量的不同全氟聚醚基油，則分子量的加權(quán)平均值是(0.10)(15,000)+(0.30)(60,000)+(0.60)(25,000)＝34,500。
本發(fā)明的其中第一和第二潤(rùn)滑劑包括具有不同分子量的直鏈、非極性全氟聚醚基油的實(shí)施例，由于幾個(gè)原因特別便利。首先，包括直鏈、非極性、全氟聚醚基油的潤(rùn)滑劑，往往在比其他種類潤(rùn)滑劑寬的操作溫度范圍內(nèi)具有相當(dāng)穩(wěn)定的潤(rùn)滑性能。包括其他類型基油，如合成烴基油的潤(rùn)滑劑往往具有較高程度的溫度依賴性。此外，能選擇包括這種全氟聚醚基油的、在皮帶驅(qū)動(dòng)盒的預(yù)期磁帶速度操作范圍兩端具有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的潤(rùn)滑劑，以簡(jiǎn)化具有互補(bǔ)分布的潤(rùn)滑劑對(duì)的選擇。
而且，這樣的潤(rùn)滑劑的轉(zhuǎn)折點(diǎn)位置往往對(duì)應(yīng)于潤(rùn)滑劑中存在的全氟聚醚基油的分子量。例如，包括具有高分子量的直鏈、非極性、全氟聚醚基油的潤(rùn)滑劑，往往具有比其中具有低分子量的直鏈、非極性、全氟聚醚基油的可比較潤(rùn)滑劑低的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。因而，作為產(chǎn)生磁帶張力、阻力和/或驅(qū)動(dòng)力分布的另一種選擇，為了識(shí)別互補(bǔ)潤(rùn)滑劑對(duì)，基油的分子量也能用來(lái)識(shí)別適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑對(duì)。當(dāng)然，產(chǎn)生磁帶張力、阻力和/或驅(qū)動(dòng)力分布更加嚴(yán)格，并且允許進(jìn)行更好的工程選擇，但使用分子量作為選擇標(biāo)準(zhǔn)要容易得多。因此，最好，為了使費(fèi)用最小，把分子量用作初步篩選工具，以便在開(kāi)始時(shí)識(shí)別潛在的潤(rùn)滑劑對(duì)候選對(duì)象，然后能使用更嚴(yán)格的分布來(lái)從篩選對(duì)中選擇最好的潤(rùn)滑劑對(duì)。
在本發(fā)明的實(shí)施中，術(shù)語(yǔ)“直鏈”就全氟聚醚基油而言是指基油的特征在于有直的分子鏈。一般地，具有直分子鏈的分子往往更易彎曲，因此其特征在于與支鏈分子相比具有較低的Ea和較低的Tg。一般地，通過(guò)使用具有直分子鏈的基油減小了潤(rùn)滑劑粘度的溫度相關(guān)性。
術(shù)語(yǔ)“聚醚”就全氟聚醚基油而言是指基油的主鏈包括一個(gè)重復(fù)的單元，其中該重復(fù)單元包含一個(gè)C-O鍵。本發(fā)明的聚醚可以包含一種或多種不同種類的這種重復(fù)單元。下面將更詳細(xì)地描述聚醚的最佳實(shí)施例。
術(shù)語(yǔ)“非極性”就基油而言是指當(dāng)結(jié)合把端基聯(lián)接到其上的分子的其余部分考慮時(shí)，基油的端基基本上沒(méi)有氫鍵鍵合能力或電子吸引或給予能力。在本發(fā)明的實(shí)施中適用的非極性端基的例子包括1至10個(gè)碳原子的一價(jià)低全氟烷基部分，最好1至4個(gè)碳原子。最好，低烷基或低全氟烷基部分是直鏈的。這樣的部分的具體最佳例子包括CH3-、CF3-、CF3CF2-、CF3CH2-等。
端基的非極性或極性特性可以受在分子鏈上與其相鄰部分的本性的影響。例如，與一個(gè)烷基部分相鄰的全氟烷基端基是極性的，而與化學(xué)上更類似的全氟烷基或全氟氧烷基部分相鄰的相同端基是非極性的。類似地，烷基端基當(dāng)與一個(gè)全氟烷基或全氟烷氧基部分相鄰時(shí)是極性的，而如果與一個(gè)烷基部分相鄰則是非極性的。一般地，帶有非極性端基的基油與帶有極性端基的基油相比，由于分子間的吸引力而具有較小的內(nèi)部摩擦力。
在其中第一和第二潤(rùn)滑劑每種都包括具有適當(dāng)分子量的全氟聚醚基油的本發(fā)明的實(shí)施例中，最好第一和第二潤(rùn)滑劑的每種都包括基油和稠化劑，并且基油是由以下分子式表示的全氟聚醚Wf-O-(Z’)m-Wf*(1)在該分子式中，每個(gè)Wf是獨(dú)立一價(jià)、直鏈、非極性全氟烷基，該全氟烷基具有1至20個(gè)碳原子，具有1至4個(gè)碳原子較好，及是-CF3更好。Z’包括至少一個(gè)分子式為-(CnF2nO)-的直鏈氧全氟亞烷基部分。整數(shù)n具有1至10的值，1至4更好。整數(shù)m具有這樣值，從而直鏈全氟聚醚具有在希望范圍內(nèi)的分子量。在George R.Lappin和Joe D.Sauer，eds.，Alpha Olefins Applications Handbook(α-烯烴類應(yīng)用手冊(cè))(New YorkMarcel Dekker，1989)，第353頁(yè)中發(fā)現(xiàn)了這些材料的性能和制備方法的一般討論。直鏈、非極性全氟聚醚可按FOMBLIN商標(biāo)名下從Ausimont USA，Inc.買到和按DEMNUM商標(biāo)名從Daikin Industries，Ltd.買到。
在其中Z’包括多于一個(gè)種類的氧全氟亞烷基部分，例如-(CF2O)-和-(CF2CF2O)-基的分子式(1)的全氟聚醚的實(shí)例中，不同的基可以隨機(jī)分布或成塊地分組在鏈中。根據(jù)分子式(1)的更佳直鏈全氟聚醚的特定例子包括Wf-O-(CF2O)p-(CF2CF2O)q-Wf(2)其中氧全氟亞烷基，即-CF2CF2O-和-CF2O-隨機(jī)分布或成塊地分組在鏈中，p是從1到200的整數(shù)，最好是20至80，q是1至200的整數(shù)，最好20至80；每個(gè)Wf是獨(dú)立的如上所述的非極性端基，并且最好是CF3-或CF3CF2-。比值P/q在從0.5至100的范圍內(nèi)較好，并且最好是約22。該比值可以通過(guò)核磁共振(NMR)譜法確定。
除直鏈、非極性全氟聚醚基油之外，最佳潤(rùn)滑劑還包括稠化劑。稠化劑的存在不僅能向潤(rùn)滑劑提供油脂狀稠度，而且能向潤(rùn)滑劑提供與基礎(chǔ)油本身相比較低的Ea，由此與基油相比降低了生成潤(rùn)滑劑粘度的溫度依賴性。一般地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在本發(fā)明的實(shí)施中適當(dāng)?shù)氖?，與40至99份重量的基礎(chǔ)一起使用1至60份重量的稠化劑、一起使用10至40份較好、及20至30份更好。生成的潤(rùn)滑劑最好在22℃下在15,000s-1剪切速率下具有大于或等于約2Pa-s的粘度。
各種稠化劑適用于本發(fā)明的實(shí)施，包括其中平衡離子是Ba、Si、Zn、Pb、K、Na、Cu、Mg、Sr、Ca、Li、Al等離子的脂肪酸的金屬鹽；粘土；聚脲類，如具有2-20個(gè)脲鍵和100至50,000分子量的那些；纖維素衍生物；氟化樹(shù)脂顆粒；糊精的脂肪酸酯；炭黑；二氧化硅；鋁配合物等。在美國(guó)專利Nos.4,711,523、4,507,214、和4,406,801中已經(jīng)描述了稠化劑。
在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，稠化劑包括氟化樹(shù)脂顆粒。在一個(gè)具體的最佳實(shí)施例中，氟化樹(shù)脂顆粒基本是球形的，并且直徑小于一微米較好，直徑為0.05微米至0.5微米更好，及最好直徑為約0.1微米。各顆粒的尺寸一般使用諸如透射電子顯微鏡(TEM)之類的方法測(cè)量。相當(dāng)小的氟化樹(shù)脂顆粒是希望的，以達(dá)到適當(dāng)?shù)挠椭瑺畛矶?，而不必在?rùn)滑劑中過(guò)多裝載氟化樹(shù)脂顆粒。氟化樹(shù)脂顆粒既用作稠化劑又用作與潤(rùn)滑劑接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)件的抗磨劑。除提供潤(rùn)滑性能外，直鏈全氟聚醚基油還用作氟化樹(shù)脂顆粒的分散劑，從而在潤(rùn)滑劑中不需要另外的分散劑。
最佳氟化樹(shù)脂顆粒的特征在于，表面能小于約30dyn/cm(達(dá)因/厘米)和表面面積至少為9m2/g(平方米/克)。更好的是，表面面積至少為20m2/g。為了本發(fā)明的目的，使用來(lái)自Lees & NorthrupInstruments的Model 4200 Automatic Surface Area Analyzer(4200型自動(dòng)表面面積分析儀)，通過(guò)氮吸收測(cè)量顆粒的表面面積。顆粒的測(cè)量面積包括內(nèi)部或孔表面面積。
氟化樹(shù)脂顆粒能由任何各種適當(dāng)?shù)姆瘶?shù)脂制造。適當(dāng)氟化樹(shù)脂的例子包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚六氟丙烯、全氟烷基乙烯醚等。已經(jīng)在美國(guó)專利Nos.4,724,092和4,472,290中描述使用氟化樹(shù)脂來(lái)制造氟化樹(shù)脂顆粒。氟化樹(shù)脂最好是一些平均分子量在從2,000至100,000范圍內(nèi)的PTFE。氟化樹(shù)脂顆?？煞稚⒃谌軇┲谢蜃鳛楦稍锓勰┵I到。最好，氟化樹(shù)脂顆粒的量按重量每100份潤(rùn)滑劑是在1與40份之間，按重量每100份潤(rùn)滑劑是在1與30份之間更好，而按重量每100份潤(rùn)滑劑是約20份最好。適當(dāng)氟化樹(shù)脂顆粒的例子是按VYDEX和TEFLON商標(biāo)名從E.I.duPont de Nemours和Co.、按ALGOFLON和HALON商標(biāo)從Ausimont USA，Inc.、按POLYFLON商標(biāo)從DaikinIndustries，Ltd.、按HOSTAFLON商標(biāo)名從Hoechst AG、及按FLUON商標(biāo)名從Imperial Chemical Indurstries，PLC(ICI)買到的那些。特別優(yōu)選的顆粒是MP1000 TEFLON顆粒、MP1600 TEFLON顆粒及VYDEX GT顆粒，因?yàn)樗鼈冇休^小的顆粒尺寸，所有都由E.I.duPont de Nemours和Co.制造。
在涉及改變幾何形狀的本發(fā)明實(shí)施例的實(shí)施中，一個(gè)角輪組件具有大于約0.29的ID/OD比值較好，從約0.29至約0.45更好，而另一個(gè)角輪組件具有小于約0.29的ID/OD比值較好，從約0.20至約0.29更好。進(jìn)一步希望每個(gè)角輪組件進(jìn)一步具有小于約13毫米的外徑，小于約12毫米更好。
現(xiàn)在參照如下例子進(jìn)一步描述本發(fā)明，在例子中潤(rùn)滑劑A從New Bedford，MA.的Nye Lubricants，Inc.得到。該潤(rùn)滑劑包括約81份重量的具有約9,500分子量的直鏈、非極性全氟聚醚基油(可從Ausimont USA，Inc.得到的Z-25全氟聚醚)；約18份重量的聚四氟乙烯顆粒(可從E.I.duPont de Nemours，Inc.得到的Vydex GT顆粒)；及約1份重量的防銹劑(可從E.I.duPont deNemours和Company得到的RYTOX 157 FSL防銹劑)。
除潤(rùn)滑劑A’不包括防銹劑之外，潤(rùn)滑劑A’與潤(rùn)滑劑A相同。
潤(rùn)滑劑B從New Bedford，MA.的Nye Lubricants，Inc.得到。該潤(rùn)滑劑包括約81份重量的具有約13,000分子量的直鏈、非極性全氟聚醚基油(可從Ausimont USA，Inc.得到的Z-60全氟聚醚)；約18份重量的聚四氟乙烯顆粒(可從E.I.duPont de Nemours，Inc.得到的Vydex GT顆粒)；及約1份重量的防銹劑(可從E.I.duPont deNemours和Company得到的RYTOX 157 FSL防銹劑)。
除潤(rùn)滑劑B’不包括防銹劑之外，潤(rùn)滑劑B’與潤(rùn)滑劑B相同。
潤(rùn)滑劑C從New Bedford，MA.的Nye Lubricants，Inc.得到。該潤(rùn)滑劑包括約81份重量的具有約8,000分子量的直鏈、非極性全氟聚醚基油(可從Ausimont USA，Inc.得到的Z-15全氟聚醚)；約18份重量的聚四氟乙烯顆粒(可從E.I.duPont de Nemours，Inc.得到的Vydex GT顆粒)；及約2份重量的防銹劑(可從E.I.duPont deNemours和Company得到的RYTOX 157 FSL防銹劑)。
除潤(rùn)滑劑C’不包括防銹劑之外，潤(rùn)滑劑C’與潤(rùn)滑劑C相同。
潤(rùn)滑劑D是潤(rùn)滑劑A和B’的50/50混合物。潤(rùn)滑劑E包括80份重量的合成烴混合物、10份重量的PTFE顆粒、8份重量的羥基硬脂酸鋰、及1份重量的添加劑。
例1根據(jù)使用16盎司的側(cè)向載荷的上述阻力試驗(yàn)，對(duì)在3.5英寸形狀因數(shù)、皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒中使用的角輪組件，試驗(yàn)阻力分布。潤(rùn)滑劑A’用作潤(rùn)滑劑。生成的分布A’表示在圖9中。如分布A’所示，該分布表示角輪組件具有在約80ips處出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
例2除在角輪組件中使用潤(rùn)滑劑B’外，重復(fù)例1的過(guò)程。生成的阻力分布B’表示在圖9中。如分布B’上所示，角輪組件具有在約50ips處出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
例3除在角輪組件中使用潤(rùn)滑劑C’外，重復(fù)例1的過(guò)程。生成的阻力分布C’表示在圖9中。如圖所示，角輪組件不具有在從0至150ips范圍上的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，指示潤(rùn)滑劑C’具有高于150ips的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
圖9中的數(shù)據(jù)表示潤(rùn)滑劑A’具有比潤(rùn)滑劑B’高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)(“TP”)，而潤(rùn)滑劑C’具有比潤(rùn)滑劑A’更高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這指示本發(fā)明的原理最好由如下潤(rùn)滑劑對(duì)實(shí)現(xiàn)，以便降低磁帶張力和阻力隨速度變化的改變潤(rùn)滑劑對(duì)第一潤(rùn)滑劑第二潤(rùn)滑劑(較低的TP)(較高的TP)1B’ A’2B’ C’2A’ C’在每個(gè)盒中三個(gè)分別包括使用相同第一和第二潤(rùn)滑劑對(duì)，即A’-A’、B’-B’、和C’-C’潤(rùn)滑劑對(duì)的角輪組件的3.5英寸形狀因數(shù)皮帶驅(qū)動(dòng)盒的磁帶張力(TT)和驅(qū)動(dòng)力(DF)，表示在圖10中。這些曲線也提示，使用在上表中識(shí)別的不同潤(rùn)滑劑對(duì)比較有利，以便降低磁帶張力和阻力隨速度變化的改變。的確，圖10的分布表示把潤(rùn)滑劑B’放到一個(gè)角輪組件中而把潤(rùn)滑劑A’或C’放到另一個(gè)角輪組件中特別有利。為了證明這樣一種好處，圖11表示，與當(dāng)在3.5英寸形狀因數(shù)盒中使用A’-A’或B’-B’對(duì)時(shí)相比，當(dāng)在相同盒中使用B’-A’對(duì)時(shí)磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布的穩(wěn)定性有改進(jìn)。
例4根據(jù)使用22盎司的側(cè)向載荷的上述阻力試驗(yàn)，對(duì)在Travan商標(biāo)(Imation Corp.)形狀因數(shù)的皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒中使用的角輪組件，試驗(yàn)阻力分布。潤(rùn)滑劑A’、B’、和C用作每次試驗(yàn)的潤(rùn)滑劑。生成的分布表示在圖12中。如圖所示，對(duì)于包括潤(rùn)滑劑A和B’的角輪組件的每一個(gè)的分布分別表示在約50ips和約40ips處有轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)于包括潤(rùn)滑劑C的角輪組件的分布表示在150ips的范圍以內(nèi)沒(méi)有轉(zhuǎn)折點(diǎn)。這指示本發(fā)明的原理最好由如下潤(rùn)滑劑對(duì)實(shí)現(xiàn)，以便降低磁帶張力和阻力隨速度變化的改變潤(rùn)滑劑對(duì)第一潤(rùn)滑劑第二潤(rùn)滑劑(較低的TP)(較高的TP)1 B’ A2 B’ C2 A C例5對(duì)于在8個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)盒中的性能，估計(jì)包括潤(rùn)滑劑A的角輪組件的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性。對(duì)于8個(gè)盒的每一個(gè)，每一個(gè)角輪組件的幾何形狀相同，并且包括具有0.125英寸的直徑的角輪軸、0.127英寸的角輪孔徑、及在角輪周緣壁的隆起處測(cè)量的0.430英寸的角輪外徑。把約9毫克的潤(rùn)滑劑A裝到每個(gè)角輪組件中。這足以填充軸與角輪之間的體積的70％。把每個(gè)盒插入到適于經(jīng)計(jì)算機(jī)控制器監(jiān)視和記錄磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力的值的磁記錄驅(qū)動(dòng)裝置中。在磁帶接觸傳感器磁頭的區(qū)域監(jiān)視磁帶張力。每個(gè)盒在正反方向的5種速度(25、40、60、90、和120ips)下試驗(yàn)。由該數(shù)據(jù)，通過(guò)平均所有8個(gè)盒的數(shù)據(jù)而得到對(duì)應(yīng)于正向的最小磁帶張力、最大磁帶張力、及最大驅(qū)動(dòng)力分布。圖13A、13B、和13C表示生成的分布，分別由符號(hào)AA1、AA2、及AA3標(biāo)識(shí)。注意AA曲線如何表示兩個(gè)角輪組件的使用，兩個(gè)角輪組件的特征在于有接近盒預(yù)期磁帶速度范圍的高速部分定位的較高轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
例6除了用潤(rùn)滑劑B代替潤(rùn)滑劑A之外，重復(fù)例5的過(guò)程。圖13A、13B、和13C表示生成的分布，在圖中分別由符號(hào)BB1、BB2、及BB3標(biāo)識(shí)。注意BB曲線如何表示兩個(gè)角輪組件的使用，兩個(gè)角輪組件的特征在于有接近盒預(yù)期磁帶速度范圍的低速部分定位的較低轉(zhuǎn)折點(diǎn)。還請(qǐng)注意在幾乎整個(gè)磁帶速度操作范圍內(nèi)AA曲線和BB曲線是互補(bǔ)的。在低速處，AA曲線的低值由BB曲線的高值補(bǔ)償。類似地，在高速處，AA曲線的高值由BB曲線的低值補(bǔ)償。在中間速度范圍中，AA曲線的正斜率由BB曲線的負(fù)斜率補(bǔ)償。這指示本發(fā)明的原理最好在盒中通過(guò)使用B-A潤(rùn)滑劑對(duì)實(shí)現(xiàn)，以便降低磁帶張力和阻力隨速度變化的改變。
例7除8個(gè)盒的每一個(gè)在一個(gè)角輪組件中包括潤(rùn)滑劑A而在另一個(gè)角輪組件中包括潤(rùn)滑劑B之外，重復(fù)例5的過(guò)程。圖13A、13B、和13C表示生成的分布，在圖中分別由符號(hào)BA1、BA2、及BA3標(biāo)識(shí)。與關(guān)于AA和BB潤(rùn)滑劑對(duì)的在例5和6中得到的曲線相比，BA曲線是最好的，因?yàn)樵诘退偬幾钚〈艓埩υ龃?，而在高速處保持；和因?yàn)樽畲蟠艓埩妥畲篁?qū)動(dòng)都被減小。BA潤(rùn)滑劑對(duì)的曲線還具有較平的分布。因?yàn)橐环N類型的潤(rùn)滑劑有補(bǔ)償另一種極端特性的能力，所以導(dǎo)致較平的分布。事實(shí)上，使用具有互補(bǔ)分布的兩種不同潤(rùn)滑劑，均化了當(dāng)在每個(gè)盒中僅使用一種潤(rùn)滑劑類型時(shí)得到的結(jié)果。該結(jié)果是一種在較寬操作速度范圍內(nèi)提供更均勻磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特性的盒結(jié)構(gòu)。
例8使用如下潤(rùn)滑劑對(duì)，試驗(yàn)10組皮帶驅(qū)動(dòng)磁帶盒的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力特征盒組 左角輪潤(rùn)滑劑 右角輪潤(rùn)滑劑1 D D2 B’ D3 A’ D4 A’ C’5 A’ A’6 B’ A’7 C’ B’8 C’ C’9 C’ D10 E E每個(gè)盒組包括10個(gè)盒。為了試驗(yàn)每個(gè)盒，角輪組件用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑劑潤(rùn)滑。把盒插入到適于經(jīng)計(jì)算機(jī)控制器監(jiān)視和記錄磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力值的磁記錄驅(qū)動(dòng)裝置中。在磁帶接觸傳感器磁頭的區(qū)域監(jiān)視磁帶張力。在正向和反向的5種速度(25、30、60、90、和120ips)下試驗(yàn)每個(gè)盒。由該數(shù)據(jù)，通過(guò)平均每組中所有10個(gè)盒的數(shù)據(jù)，對(duì)于每組得到對(duì)應(yīng)于正向的最小磁帶張力、最大磁帶張力、及最大驅(qū)動(dòng)力分布。
組5、8、和10表現(xiàn)出最壞的速度依賴性。它們都以磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力隨速度增大為特征。組5最壞，因?yàn)樗?0和120ips處具有超出工業(yè)規(guī)定規(guī)格的最大驅(qū)動(dòng)力。
組6和7表示最穩(wěn)定的磁帶張力和驅(qū)動(dòng)力分布。兩組提供了在所有速度上相當(dāng)平的分布。組7在所有速度下保持在3.5盎司以下的最大驅(qū)動(dòng)力，而最小磁帶張力在所有速度下超過(guò)1.3盎司。最大磁帶張力的峰值在30ips下處在2.8盎司處。組6表現(xiàn)出比組7高約0.25盎司的最大和最小磁帶張力值。而且，組6表現(xiàn)出比組7高約0.50盎司的最大驅(qū)動(dòng)力。
有趣的是，在每個(gè)角輪組件中包括A和B’混合潤(rùn)滑劑的組1盒，沒(méi)有在一個(gè)角輪組件中包括A而在另一個(gè)中包括B’的組6盒運(yùn)行得好。在所有實(shí)例中，組6的最小磁帶張力和最大驅(qū)動(dòng)力的分布基本上比對(duì)于組1的那些平。事實(shí)上，在室溫下進(jìn)行的關(guān)于最大驅(qū)動(dòng)力的試驗(yàn)中，組1表現(xiàn)出比任何其他組大的最大驅(qū)動(dòng)力變化。而且，在5C處的最小磁帶張力的和在5C處的最大驅(qū)動(dòng)力的試驗(yàn)中，組1表現(xiàn)出與任何其他組一樣多的變化。
權(quán)利要求
1.一種具有一種磁帶張力分布、且是包括限定盒的傳動(dòng)皮帶路徑部分的第一和第二角輪組件的類型的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中(a)第一角輪組件具有第一阻力分布，并且包括(i)一根第一軸；(ii)一個(gè)包括一個(gè)第一孔的第一轉(zhuǎn)動(dòng)件，其中第一轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一軸上，從而第一軸安置在第一孔中；和(iii)一種第一潤(rùn)滑劑，布置在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件與第一軸之間的第一孔中；(b)第二角輪組件具有第二阻力分布，并且包括(i)一根第二軸；和(ii)一個(gè)包括一個(gè)第二孔的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件，其中第二轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第二軸上，從而第二軸安置在第二孔中；(iii)一種第二潤(rùn)滑劑，布置在第二轉(zhuǎn)動(dòng)件與第二軸之間的第二孔中；其中配置第一和第二角輪組件，從而把第一角輪組件的阻力分布預(yù)選成不同于第二角輪組件的阻力分布，以便可控制地建立盒的磁帶張力，并且其中第一潤(rùn)滑劑不同于第二潤(rùn)滑劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一角輪組件具有較低的轉(zhuǎn)折點(diǎn)而第二角輪組件具有較高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而第一角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在比第二角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)的速度小的速度處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一角輪組件具有在小于約50ips的速度處出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而第二角輪組件具有在等于或大于50ips速度處出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一角輪組件的阻力分布與第二角輪組件的阻力分布的至少一部分互補(bǔ)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一潤(rùn)滑劑包括具有第一分子量的第一全氟聚醚基油，而第二潤(rùn)滑劑包括具有第二分子量的第二全氟聚醚基油，其中第一分子量與第二分子量的比值在從1.2∶1至20∶1的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一潤(rùn)滑劑具有其特征在于在第一阻力分布速度范圍的至少一部分上有負(fù)斜率的阻力分布，而第二潤(rùn)滑劑具有其特征在于在第二阻力分布的相應(yīng)速度范圍部分上有正斜率的阻力分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一角輪組件的幾何形狀被預(yù)選成不同于第二角輪組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的皮帶傳動(dòng)磁帶盒，其中第一角輪組件具有大于約0.29的ID/OD比值，而第二角輪組件具有小于約0.29的ID/OD比值。
9.一種為包括第一和第二角輪組件的皮帶傳動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置而提供希望的磁帶張力分布的方法，包括步驟(a)提供代表用于相應(yīng)多種潤(rùn)滑劑的多種阻力分布特性的信息；(b)使用包括代表阻力分布特性的所述信息的信息，以便選擇能夠向第一角輪組件提供第一阻力分布的第一潤(rùn)滑劑、和能夠向第二角輪組件提供不同的第二阻力分布的第二潤(rùn)滑劑，選擇所述潤(rùn)滑劑，以便可控制地建立希望的磁帶張力分布；(c)在第一角輪組件中提供第一潤(rùn)滑劑；及(d)在第二角輪組件中提供第二潤(rùn)滑劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一角輪組件具有較低的轉(zhuǎn)折點(diǎn)而第二角輪組件具有較高的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從而第一角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在比第二角輪組件的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)的速度小的速度處。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一角輪組件具有在小于約50ips的速度處出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，而第二角輪組件具有在等于或大于50ips速度處出現(xiàn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一潤(rùn)滑劑包括具有第一分子量的第一全氟聚醚基油，而第二潤(rùn)滑劑包括具有第二分子量的第二全氟聚醚基油，其中第一分子量與第二分子量的比值在從1.2∶1至20∶1的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一潤(rùn)滑劑具有其特征在于在第一阻力分布速度范圍的至少一部分上有負(fù)斜率的阻力分布，而第二潤(rùn)滑劑具有其特征在于在第二阻力分布的相應(yīng)速度范圍部分上有正斜率的阻力分布。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中代表多種阻力分布特性的所述信息包括多根阻力曲線。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中代表多種阻力分布特性的所述信息包括用于所述多種潤(rùn)滑劑的分子量信息。
16.一種把角輪組件裝到皮帶傳動(dòng)磁帶盒中的方法，包括步驟提供代表作為至少一個(gè)角輪組件結(jié)構(gòu)參數(shù)變化的函數(shù)的多個(gè)角輪組件的阻力特性的信息，其中所述角輪組件的每一個(gè)帶有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)件，該轉(zhuǎn)動(dòng)件帶有一個(gè)軸接收孔且具有一個(gè)內(nèi)徑(ID)和一個(gè)外徑(OD)，并且其中所述至少一個(gè)角輪組件結(jié)構(gòu)參數(shù)包括轉(zhuǎn)動(dòng)件內(nèi)徑；使用所述信息來(lái)識(shí)別一種對(duì)滿足預(yù)定磁帶盒性能規(guī)定有效的角輪ID/OD比值；提供至少一個(gè)具有選擇的ID/OD比值的轉(zhuǎn)動(dòng)件；及把具有選擇的ID/OD比值的轉(zhuǎn)動(dòng)件裝入皮帶傳動(dòng)磁帶盒的角輪組件中。
全文摘要
使用具有不同阻力分布的角輪組件提供了在建立皮帶傳動(dòng)磁帶盒的磁帶張力特性時(shí)的改進(jìn)控制。皮帶傳動(dòng)磁帶盒具有一種磁帶張力分布,并且屬于包括限定盒的傳動(dòng)皮帶路徑部分的第一和第二角輪組件的類型。第一角輪組件具有第一阻力分布,并且包括一根第一軸和一個(gè)包括一個(gè)第一孔的第一轉(zhuǎn)動(dòng)件。第一轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第一軸上,從而第一軸安置在第一孔中。第二角輪組件具有第二阻力分布,并且包括一根第二軸和一個(gè)包括一個(gè)第二孔的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件。第二轉(zhuǎn)動(dòng)件可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在第二軸上,從而第二軸安置在第二孔中。配置第一和第二角輪組件,從而把第一角輪組件的阻力分布預(yù)選成不同于第二角輪組件的阻力分布,以便完全地建立盒的磁帶張力。
文檔編號(hào)G11B15/26GK1240531SQ97180703
公開(kāi)日2000年1月5日 申請(qǐng)日期1997年12月17日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月17日
發(fā)明者瑪麗·R·哈伯勒, 馬克·R·拉森, 卡姆·W·勞 申請(qǐng)人:伊美申公司