Als die Amerikaner 1952 bis 1956 den ersten Videorecorder erforscht  und entwickelt hatten, stolperten Sie über ein Problem der mechanischen Toleranz.

Die Theorie war damals, man lasse das 2" breite (Ton)-Band recht langsam an einer dafür ganz schnell drehenden Tromel mit 4 speziellen Video(ton)köpfen vorbei laufen und diese Magnetköpfe schreiben eine schräge Spur auf das Magnetband mit einer Breite von etwa 250µm "Müh = tausendstel Millimenter" - für damalige Zeiten war das unglaublich schmal. Die Tonband-Spuren waren damals alle im 6mm (Vollspur) oder 3mm (Halbspur) Bereich.

So weit - so gut, aber man wollte das Band ja wieder abspielen können. Und auf einmal zeigte sich, ja, die geschriebenen Video-Spuren (4 Spuren pro Bild) waren drauf, aber beim Abspielen schwabbelte der Kopf nur selten auf der Mitte der Spur. Er schwankte trotz der fast 15.000 Umdrehungen leicht hin und her. Von den vier nacheinander gelesenen Bildteilen fehlte mal der obere oder der untere oder ein mittlerer Teil.

Die kaum noch meßbaren (mechanischen) Abweichungen bei der Rotation dieser Trommel, deren Achse sowieso schon eine enorme Länge im Vergleich zum Außendurchmesser der Trommel hatte, führten dazu, daß die 4 Magnet-Köpfe die Video-Spuren nicht "trafen".

Diese ersten Kopfträger von AMPEX hatten zwei der besten Kugellager, die in den USA überhaupt verfügbar waren und die wurden auch noch bezüglich Laufruhe selektiert. Aber das half nichts. Die Kugellager verschlissen deutlich nach etwas über 2000 Laufstunden und man hörte das auch. Daß die 4 Videoköpfe nur etwa 150 Stunden funktionierten, bevor sie abgeschliffen waren, ist eine andere Story. Eine Lösung mußte her und zwar schnell. So wurde in diese Maschine ein Kompressor samt Luftfilter nachgebaut und die Achse der Trommel bekam 2 abgedíchtete "Luftlager". Der Kompressor mußte immer laufen und nach dem Anlauf drehte die Trommel immer noch mit fast 15.000 U/min - aber jetzt nahezu verschleißfrei - "in der Luft". Damit war zwar das Verschleißproblem der Kugellager minimiert worden, aber die nach wie vor zu ungenaue Rotation der Trommel war nur marginal verbessert.

Im Rahmen dieser Recherche, wo denn die Grenzen der Genauigkeiten liegen, rechnten die Ingenieure aus, wenn der Abstand der beiden Lager der Achse "a" sei und der Kreisradius der Trommel "r" sei, dann wirke sich die Fertigungs- Toleranz der Kugellager in dem Verhältnis "a zu r" aus. Um also eine 10 mal bessere Toleranz bei der Spurgenauigkeit des Videokopfes zu erhalten, müsse die Achse der Trommel mindestens 10 mal länger sein als der Radius der Kopftrommel. Das war natürlich gar nicht zu machen - und wurde auch so nicht gemacht.

Und dabei spielte die Rotartionsgeschwindigkeit noch gar keine Rolle. Bei unserem Plattenspieler-Teller haben wir aber allermeist einen (ganz langsam laufenden) Plattenteller mit einem Radius von ca. 15cm und eine Geräte-Bauhöhe von vielleicht 7 bis 10cm. Man könnte natürlich die Achse des Tellers auf 1m verlängern, dann wäre man auf der sicheren Seite. Doch das geht nur bei den teuersten Neumann- Schneidemaschinen, die sowieso in kein Wohnzimmer mehr passen und bei denen die Tellerachse durchaus 80cm beträgt bei einem Tellergewicht von über 35 Kilo.

Die Entwicklung ist seit den 1950er Jahren natürlich nicht stehengeblieben. Auch hier haben die Japaner den Amerikanern gezeigt, es geht noch dramatisch besser.
Die öfter erzählte Story berichtet von den billigsten japanischen Kugellagern, die zu Millionen von Stück in die Millionen von Videorecordern eingebaut wurden, und die, wenn man sie in die amerikanischen Kreiselkompaß-Systeme der schnellsten und modernsten Kampfjets einbauen würde, die Genauigkeit der Lokalisierung (des Bombenabwurfes) um Faktor 10 erhöhen würden. Aber das Pentagon hatte abgelehnt, diese Kugellager kämen nicht aus den USA.

• Nachtrag in 2022: Jetzt durch die Corona Pandemie seit Jan 2021 und den China-Ausfall in 2022 (HongKong Quarantäne) und dann noch den Putin Krieg in der Ukraine wird uns bewußt, was diese Abhängigkeiten für Gefahren enthalten hätten und auch haben.

Diese Videorecorder sowohl VHS als auch SVHS und die anderen Schrägspur- Formate schreiben inzwischen Spurbreiten von bis zu 13µm und eben nicht mehr von üppigen 250µm wie anfänglich. Auch die Kopftrommeln sind von weit über 20cm Durchmesser (Grundig) auf ca. 30mm geschrumpft.

Das bedeutet aber, daß die mechanische Präzision auch bei der Massenfertigung in Grenzbereiche vorgedrungen ist, bei denen man nur noch wenig zu korrigieren hat.

Der DAT Recorder (System SONY 1997) hat solch eine 30mm Kopftrommel und schreibt bei 2000 U/min Schrägspuren mit ca. 13um auf das Band. Die Kopftrommeln sind nicht mehr kugelgelagert. Die Achsen sind zwar duchgängig am Stück, jedoch sind die die Kräfte aufnehmenden Lager jeweils so weit wie möglich außen an den Enden der Achse. Doch verglichen mit unseren Plattentellern müssten bei uns die Lager der Tellerachse 30cm auseinander liegen.