CN101763870A - 用于光盘库的自动抓盘器 - Google Patents

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本发明公开了一种用于光盘库的自动抓盘器，包括随光盘库的机械手升降机升降的抓盘器机械臂和设于抓盘器机械臂上的抓盘器，所述抓盘器机械臂上设有使得抓盘器分别水平纵向和横向位移的纵向微动位移装置和横向微动位移装置、以及用于判断抓盘器和光盘中心圆孔之间相对位置的位置判断装置。本发明抓盘精度高，抓盘器能比较准确的穿过光盘中心圆孔，减少了加载抓盘器过程中有可能出现的光盘与托盘之间的摩擦，更好的保护了光盘。

Description

用于光盘库的自动抓盘器
技术领域
本发明涉及一种用于光盘库的自动抓盘器。
背景技术
光盘库是一种以标准化光盘为数据存储媒介的光机电一体化的海量数据存储设备，被广泛用于长期和永久保存数据。光盘库通过数据通信接口与计算机相连，并通过光盘库的管理软件使光盘库中所有光盘上的数据能够全自动地提供给用户，同时也可以很方便地向光盘库中的光盘上写数据。一种典型的已商业化和模块化设计的光盘库的原理结构如图1所示。图1中的光盘库1由光盘片匣2，光驱3，将光盘8在光盘片匣2和光驱3之间传递的机械手组件，电机驱动控制单元和光盘邮箱组成。其中机械手组件包括机械手抽盘器4、机械手抓盘器5和机械手升降机6，机械手抽盘器4和机械手抓盘器5可以随着机械手升降机6升降，机械手抽盘器4用来抽推光盘片匣2中的光盘托盘7，机械手抓盘器5则用来抓取光盘8。
读取工作时，机械手升降机6升降至合适位置，机械手抽盘器4抽出光盘片匣2中的一层光盘托盘7，机械手抓盘器5将该光盘托盘7中的光盘8抓起，机械手抽盘器4再将光盘托盘7关闭，然后机械手升降机6升降，机械手抓盘器5将光盘8放置在光驱3上供光驱3读取；要将光驱3中的光盘8放回光盘托盘7上时，步骤正好与上述相反。
抓盘装置是光盘库的最核心部件之一，它的优劣直接影响到整个光盘库系统的性能和质量。根据结构设计原理的不同，光盘库中抓盘的方法有多种多样。目前常见的抓盘装置可分为两大类：一种是通过光盘的中心圆孔来抓盘并运载，另一种是带有专用光盘托盘的，它通过机械传送光盘托盘来运载光盘。总体上讲，第一类抓盘装置有更多的优点，主要是可以使用未经改造的标准光驱；机械结构简洁经济以及片匣便于离线及回迁等。
光盘库抓盘器的简单工作原理如图2所示，图中托盘10可以是光盘片匣，光盘驱动器，光盘邮箱和光盘打印机的托盘。抓盘器5的结构如图3所示，其主要包括一个圆柱形的外壳51、位于外壳51内的电磁阀以及盖设于外壳51上部的抓盘器上盖56，所述外壳51的底部为锥形头部，所述电磁阀包括磁铁线圈52、动磁铁55以及与动磁铁55连接的锥形连接头53，所述外壳51上绕外壳51周向一圈设有若干个小圆孔，所述小圆孔内和锥形连接头53之间夹设有若干小钢珠54，小钢珠54的直径要略大于小圆孔的直径，使得小钢珠54不会脱出小圆孔。电磁阀通电时在磁铁线圈52的磁力作用下，动磁铁55带动锥形连接头53向上运动，同时带动吸附在锥形连接头53上的小钢珠54向内缩回。此时抓盘器头可以下沉穿入光盘中间圆孔81中，见图4a和4b。
在这种状态下，如果抓盘器电磁阀反向供电，动磁铁55和锥形连接头53将向下运动，同时将吸附在锥形连接头53上的小钢珠54向外挤出，突出于外壳51外的小钢珠54外缘将光盘8卡在抓盘器5上。这个动作称为加载抓盘器，见图4c，此时抓盘器5可以通过光盘库的升降机将加载的光盘运到任何一个指定的位置。到达指定目标位置后，在光盘8准备就绪后，抽盘器5可将加载的光盘8平稳地放在托盘10上，此时抓盘器5的小钢珠54抽回，见图4b，抓盘器可以从光盘中心圆孔81中抽出，见图4a。这个动作过程称为卸载抓盘器。实践证明这种抓盘器可以稳定可靠地工作。
但是，上述的抓盘方法存在一个缺点。如图5所示，光盘8放在托盘10上时，两者的相对位置有一定的容差。因此在加载抓盘器时，抓盘器5的轴心线与光盘8的圆心总存在着一个小的随机误差16。很明显，在加载抓盘器的过程中，这个误差16是靠抓盘器5的锥形头部来修正的。这使得误差16被转换成了水平运动17。由于光盘8是直接放在托盘10上的，这就使二者之间产生了一个小的摩擦。在通常情况下，因为这个摩擦很小，光盘介质上又有保护层，所以对光盘8的磨损不大。但如果光盘8被抓盘器5频繁加载，对光盘会有一定的损伤。这对光盘的保存寿命产生了负面影响。
发明内容
本发明目的是提供一种用于光盘库的自动抓盘器，其抓盘精度高，抓盘器能比较准确的穿过光盘中心圆孔，减少了加载抓盘器过程中有可能出现的光盘与托盘之间的摩擦，更好的保护了光盘。
本发明的技术方案是：一种用于光盘库的自动抓盘器，包括随光盘库的机械手升降机升降的抓盘器机械臂和设于抓盘器机械臂上的抓盘器，所述抓盘器机械臂上设有使得抓盘器分别水平纵向和横向位移的纵向微动位移装置和横向微动位移装置、以及用于判断抓盘器和光盘中心圆孔之间相对位置的位置判断装置。其中纵向和横向的微动位移装置和位置判断装置都与光盘库的控制单元电连接，受控制单元控制并将对控制单元进行反馈。竖直移动的机械手升降机、水平移动的纵向微动位移装置和横向微动位移装置的三个移动方向成空间相互垂直的X、Y和Z轴分布。位置判断装置判断出抓盘器没有正对光盘中心圆孔时，发出信号给控制单元，控制单元再控制横向和纵向微动位移装置移动，然后位置判断装置再次进行判断，如此往复，直到抓盘器对准光盘中心圆孔为止。
进一步的，在上述用于光盘库的自动抓盘器中，所述横向微动位移装置设于所述抓盘器机械臂和机械手升降机之间，所述纵向微动位移装置设于抓盘器和抓盘器机械臂之间。其中机械手升降机包括固定的升降导轨和可相对于升降导轨竖直滑动的竖直滑动部；横向微动位移装置包括与所述竖直滑动部固定的横向固定导轨、以及可相对于横向固定导轨水平横向滑动的横向滑动部；纵向微动位移装置包括与所述横向滑动部固定的纵向固定导轨、以及可相对于纵向固定导轨水平纵向滑动的纵向滑动部。所述抓盘器固定在所述纵向滑动部上，这样抓盘器就可以在三个方向上自由滑动。
进一步的，在上述用于光盘库的自动抓盘器中，所述微动位移装置为直线电机位移装置或压电晶体位移装置。当然，能够实现微动位移的目的其它装置也可以在这里使用。
进一步的，在上述用于光盘库的自动抓盘器中，所述位置判断装置为固定在抓盘器机械臂上的电子成像装置，如普通的CCD摄像头。电子成像装置固定在抓盘器机械臂上，这样在抓盘器距离光盘一定距离范围内，抓盘器和光盘中心圆孔的部分可以在电子成像装置的成像面上成像。由于电子成像装置焦距固定，相对于抓盘器机械臂的位置也固定不变，因此可以算出抓盘器机械臂上下运动时抓盘器距离光盘的距离。可以根据经验，设定一个采样距离，使得抓盘器距离光盘至该采样距离时，电子成像装置采集抓盘器和光盘中心圆孔的图像。事先通过实验得到在该采样距离时抓盘器轴心和光盘中心圆孔的圆心重合的最小误差点的图像。然后将该采集到的图像传输至控制单元中，与上述最小误差点图像进行比对。如果在可以通过的位置差范围内，则控制单元发出信号给抓盘器，抓盘器进行装载抓盘器动作；如果比对后发现超出了可以通过的位置差范围，则计算出横向和纵向两方向到最佳圆心重合点的偏移修正量，并发出信号给横向微动位移装置和纵向微动位移装置，使其分别移动相应的偏移修正量，然后再次采集图像，进行比对，直到比对后的结构在可以通过的位置差范围内。
本发明优点是：
1、本发明通过位置判断装置和水平的微动位移装置，使得抓盘器在抓盘操作时，基本上不摩擦光盘，达到了自动精确抓盘的目的。
2、本发明可以通过位置判断装置判断出光盘与机械手抓盘器位置异常的情况并给出警告，这样可以有效地避免机械的误操作，提高装置的可靠性。
附图说明
图1为现有技术光盘库的结构示意图；
图2为抓盘器的简单工作原理图；
图3为抓盘器的内部结构示意图；
图4a-4d为抓盘器进行装载和卸载的过程示意图；
图5为抓盘器与光盘的位置偏差示意图；
图6为本发明具体实施例的结构示意图；
图7为本发明具体实施例抓盘的示意图。
其中：1光盘库；2光盘片匣；3光驱；4机械手抽盘器；5抓盘器；51外壳；52磁铁线圈；53锥形连接头；54小钢珠；55动磁铁；56抓盘器上盖；6机械手升降机；7光盘托盘；8光盘；81光盘中心圆孔；9位置判断装置；10托盘；11抓盘器机械臂；12纵向；13横向；14纵向微动位移装置；15横向微动位移装置；16随机误差；17水平运动。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：如图6和图7所示，一种用于光盘库的自动抓盘器，包括随光盘库1的机械手升降机6升降的抓盘器机械臂11和设于抓盘器机械臂11上的抓盘器5，所述抓盘器机械臂11上设有使得抓盘器5分别水平纵向12和横向13位移的纵向微动位移装置14和横向微动位移装置15、以及用于判断抓盘器5和光盘中心圆孔81之间相对位置的位置判断装置9。
所述横向微动位移装置15为设于所述抓盘器机械臂11和机械手升降机6之间的直线电机位移装置，所述纵向微动位移装置14为设于抓盘器5和抓盘器机械臂11之间的直线电机位移装置。
所述位置判断装置9为固定在抓盘器机械臂11上的CCD摄像头。
本发明抓盘精度高，抓盘器能比较准确的穿过光盘中心圆孔，减少了加载抓盘器过程中有可能出现的光盘与托盘之间的摩擦，更好的保护了光盘。

Claims (4)

1.一种用于光盘库的自动抓盘器，包括随光盘库(1)的机械手升降机(6)升降的抓盘器机械臂(11)和设于抓盘器机械臂(11)上的抓盘器(5)，其特征在于：所述抓盘器机械臂(11)上设有使得抓盘器(5)分别水平纵向(12)和横向(13)位移的纵向微动位移装置(14)和横向微动位移装置(15)、以及用于判断抓盘器(5)和光盘中心圆孔(81)之间相对位置的位置判断装置(9)。
2.根据权利要求1所述的用于光盘库的自动抓盘器，其特征在于：所述横向微动位移装置(15)设于所述抓盘器机械臂(11)和机械手升降机(6)之间，所述纵向微动位移装置(14)设于抓盘器(5)和抓盘器机械臂(11)之间。
3.根据权利要求1所述的用于光盘库的自动抓盘器，其特征在于：所述微动位移装置为直线电机位移装置或压电晶体位移装置。
4.根据权利要求1所述的用于光盘库的自动抓盘器，其特征在于：所述位置判断装置(9)为固定在抓盘器机械臂(11)上的电子成像装置。
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