CN113618713A - 可选择性抓取多张光盘的取盘器、取盘装置及取盘方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可选择性抓取多张光盘的取盘器，包括定位件、卡爪组件和卡爪转轴；所述卡爪组件包括沿卡爪转轴轴线间隔布置的多个卡臂，且各卡臂的长度由上至下逐渐变短，相邻两层所述卡臂之间的垂直距离为一张或多张光盘厚度，所述定位件上具有用于抵接光盘内孔壁的第一接触部，所述卡爪组件上具有可抵住光盘内孔壁以配合第一接触部卡住光盘内孔壁的第二接触部。另外，本发明还提供了一种取盘装置和取盘方法。该发明通过设计多层卡臂结构来对应抓取不同数量光盘，同时通过将定位件的第一接触部和卡爪组件的第二接触部抵接光盘内孔壁，从而由内对光盘形成夹持力，实现根据需要选择性抓取多张光盘的目的，结构简单，操作方便。

Description

可选择性抓取多张光盘的取盘器、取盘装置及取盘方法

技术领域

本发明属于计算机数据存储技术领域，具体涉及一种可选择性抓取多张光盘的取盘器、取盘装置及取盘方法。

背景技术

大数据时代大量重要数据需要长期保存，但较少会被读取。因此需要使用具有长期低成本的存储方法保存这些海量冷数据。而光盘介质是一种廉价的数据长期保存方式，通常可以使用一批光盘保存这些冷数据。但是长期管理和自动存取海量光盘面临巨大的挑战。

现有主要方法是在光盘匣里为每张光盘提供一个可拉出光盘托架，通过机械手抓盘器、升降机及具有垂直和水平两个方向运行的机械手位移装置进行取盘操作。取盘时，升降机升降至适当位置，抓盘器抽出光盘匣中的一层光盘托盘，抓盘器将该光盘托盘中的光盘抓起，然后再次将光盘托盘关闭，接着升降机升降至适当位置，抓盘器将光盘放置在光驱上供光驱读取；若需要将光驱中的光盘放回光盘托盘时，步骤正好与上述相反。这种方法需要为每张光盘提供托架，并且还需要专用光盘匣，造成光盘存储系统整体存储密度不高。另一种光盘匣放置多张光盘的方式是专用方式把每张光盘弹出光盘匣，进入外置托盘，然后再抓取，总之专用光盘匣方式增加了系统的部件、复杂度和成本。

近年出现从一组堆叠光盘中抓取单张光盘的方法，现有抓盘器需要把类似于刀片的插片插入两张光盘中间的夹缝，从而提取上面一张光盘。这种方式需要两张光盘间的夹缝足够高，或者使用更薄、更耐磨的插片，同时使用复杂控制方式保证插片能够准确的插入光盘间夹缝。这种方法事实上也增加光盘制造的复杂性，使得抓盘器设计复杂、抓盘可靠性低、制造难和成本较高。

后续，还有了通过位移驱动组件将抓盘器插入光盘，并在光盘中心孔中通过第一接触部和第二接触部卡住光盘中心孔的方式，虽然这种方式结构简单，制造难度和成本都非常低。但是这种方式需要能够精确控制卡爪准确的垂直移动目标光盘内孔壁，并且卡爪转出时恰好顶住光盘的内孔壁，每次误差小于0.1毫米。考虑到一组光盘堆放时，每张光盘的位置不是精确固定的，现有这种光盘夹持方法会导致夹持不到、夹持不稳，因此需要同时综合考虑抓盘器、机械臂设计和运行时控制。此外，这种方法只能抓取最上面一张光盘，但是需要一次抓取多张光盘时，这种取盘方式无法做到。

发明内容

本发明的目的是提供一种可选择性抓取多张光盘的取盘器，能够根据需要精确地抓取一张或者多张光盘。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可选择性抓取多张光盘的取盘器，包括可插至光盘的中心孔中的定位件，可旋转至抵住光盘的内孔壁的卡爪组件，以及驱动所述卡爪组件的卡爪转轴；所述卡爪组件包括沿卡爪转轴轴线间隔布置的多个卡臂，且各卡臂的长度由上至下逐渐变短，相邻两层所述卡臂之间的垂直距离为一张或多张光盘厚度，所述定位件上具有用于抵接光盘内孔壁的第一接触部，所述卡爪组件上具有可抵住光盘内孔壁以配合第一接触部卡住光盘内孔壁的第二接触部。

进一步的，所述卡爪组件中上层卡臂垂直方向投影完全覆盖下层卡臂垂直投影。

进一步的，各相邻卡臂之间的垂直距离由上至下依次递增一张光盘厚度。

进一步的，所述卡爪转轴底部连接于定位件上，且卡爪转轴的中轴线与定位件的中轴线间隔布置。

进一步的，所述定位件具有一个或两个所述第一接触部。

进一步的，上述取盘器还包括用于在定位件插至光盘的中心孔后控制所述卡爪转轴转动以驱使卡爪组件旋转的控制组件。

进一步的，所述控制组件包括可接触光盘表面的压力传感器以及用于获取所述压力传感器的信号并控制所述卡爪转轴旋转的控制器，所述压力传感器安装在所述定位件上。

另外，本发明还提供了一种可选择性抓取多张光盘的取盘装置，包括机械臂，用于驱动机械臂移动的驱动机构，以及上述的取盘器；所述取盘器连接于机械臂的活动端。

本发明还提供了采用上述取盘装置选择性抓取多张光盘的取盘方法，包括如下过程：

取n张光盘时，取盘器下移到堆叠的光盘中心孔内特定位置，再驱动卡爪转轴旋转带动卡爪组件转动特定角度，使得相邻垂直距离为n张光盘厚度的两层卡臂中的上层卡臂旋转到最上面光盘的上表面，而下层卡臂能够抵住从上到下第n张光盘中心孔内壁，同时定位件的第一接触部抵接光盘内孔壁，然后驱动机构驱动机械臂向上移动，带动卡住n张光盘的取盘器上移。

进一步的，当取盘器包括控制组件时，其中，控制组件包括可接触光盘表面的压力传感器以及用于获取所述压力传感器的信号并控制所述卡爪转轴旋转的控制器；

取n张光盘时，控制器驱动取盘器下移到堆叠的光盘中心孔内，至压力传感器检测接触到最上层光盘的上表面时停止下移，然后机械臂带动取盘器向上移动，移动由上至下第一层卡臂到第m层卡臂的距离，再控制器驱动卡爪转轴旋转带动卡爪组件转动特定角度，使得由上至下的第m层卡臂旋转到最上面光盘的上表面，而第m+1层卡臂能够抵住从上到下第n张光盘中心孔内壁，同时定位件的第一接触部抵接光盘内孔壁，然后驱动机构驱动机械臂向上移动，带动卡住n张光盘的取盘器上移。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的这种可选择性抓取多张光盘的取盘器通过设计多层卡臂结构来对应抓取不同数量光盘，同时通过将定位件的第一接触部和卡爪组件的第二接触部抵接光盘内孔壁，从而由内对光盘形成夹持力，实现根据需要选择性抓取多张光盘的目的，结构简单，操作方便。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明可选择性抓取多张光盘的取盘器的结构示意图；

图2是本发明中卡爪组件的结构示意图；

图3是本发明中卡爪组件的主视图；

图4是本发明中取盘装置抓取光盘的示意图；

图5是本发明中取盘装置抓取光盘的工作流程图。

附图标记说明：1、卡爪转轴；2、控制器；3、卡爪组件；4、卡臂；5、定位件；6、容置腔；7、压力传感器；8、光盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种可选择性抓取多张光盘的取盘器，包括可插至光盘8的中心孔中的定位件5，可旋转至抵住光盘8的内孔壁的卡爪组件3，以及驱动所述卡爪组件3的卡爪转轴1；所述卡爪组件3包括沿卡爪转轴1轴线间隔布置的多个卡臂4，卡臂4垂直卡爪转轴1，且各卡臂4的长度由上至下逐渐变短，相邻两层所述卡臂4之间的垂直距离为一张或多张光盘厚度，所述定位件5上具有用于抵接光盘8内孔壁的第一接触部，所述卡爪组件3上具有可抵住光盘8内孔壁以配合第一接触部卡住光盘8内孔壁的第二接触部，具体的，本实施例中，除最上面的第一层卡臂4外，其余每层卡臂4上均具有第二接触部。在本实施例中，定位件5插入至光盘8的中心孔中后，其第一接触部与光盘8的内孔壁抵接，同时根据实际需要选择的光盘8数量，可选择相对应垂直距离的两层卡臂4，然后再通过卡爪转轴1带动卡臂4旋转，使得所选择的两层卡臂4中下层卡臂的第二接触部抵住光盘8的内孔壁，而其上层卡臂4位于最上面光盘8的上表面，此时该抵接光盘8内孔壁的第二接触部可以配合定位件5的第一接触部将光盘8的内孔壁夹住，进而完成对光盘8的夹持动作，实现对多张光盘8的抓取，有效避免了现有插片插入光盘间夹缝进行夹取所产生的抓盘器设计复杂、抓盘可靠性低、制造难和成本较高的问题。

其中，在对光盘8的抓取过程中，定位件5上第一接触部的数量不限，其可以是一个或两个第一接触部，第一接触部数量为一个时，第一接触部和第二接触部配合可以夹住光盘8的内孔壁，而第一接触部数量为两个时，第二接触部和两个第一接触部，形成三点夹持，其夹持更加稳定。可优选的，在抓取光盘过程中，用于抵接光盘8内孔壁的第二接触部与第一接触部上抵接于该同一光盘8内孔壁的部分在同一水平面内，以此确保第一接触部和第二接触部对光盘8的夹持作用力在同一个平面内，使得夹持更为稳定。

优化的实施方式，所述卡爪组件3中上层卡臂4垂直方向投影完全覆盖下层卡臂4垂直投影；各相邻卡臂4之间的垂直距离由上至下依次递增一张光盘厚度；具体的，由上至下，第一层卡臂4和第二层卡臂4之间的距离是一张光盘厚度，第二层卡臂4和第三层卡臂4之间的距离是两张光盘厚度，以此类推，后面相邻卡臂4之间的垂直距离依次增加一张光盘厚度，若取盘器一次最多抓取n张光盘，则第n层卡臂和第n+1层卡臂之间的距离是n张光盘的厚度，由此设计，可快速准确控制该取盘器下移到光盘8中心孔中的垂直距离。

可优选的，所述卡爪转轴1底部连接于定位件5上，且卡爪转轴1的中轴线与定位件5的中轴线间隔布置，两个中轴线平行，此时卡爪转轴1的中轴线相对于定位件5而言偏心布置，这样当卡爪转轴1带动卡臂4旋转时，可以让卡臂4伸出更长，方便卡臂4能够抵住光盘8内孔壁，进而构成第二接触部。具体的，可在定位件5上设置用于容纳卡爪转轴1的容置腔6，未旋转的卡臂4处于该容置腔6内，从而可节省空间，使得尺寸上的控制更为简单，而且也便于卡爪转轴1和卡爪组件3随着定位件5一起进入到光盘8的中心孔中。

作为一种优化的实施方式，如图4所示，上述可选择性抓取多张光盘的取盘器还包括用于在定位件5插至光盘8的中心孔后控制所述卡爪转轴1转动以驱使卡爪组件3旋转的控制组件；具体的，该控制组件包括可接触光盘表面的压力传感器7以及用于获取所述压力传感器7的信号并控制所述卡爪转轴1旋转的控制器2，所述压力传感器7安装在所述定位件5上。在本实施例中，当定位件5进入到光盘8的中心孔中后，随着其向下的移动，压力传感器7会接触到最上面光盘8的表面，可以代表定位件5已经达到指定位置，压力传感器7获取的压力信号会传给控制器2，由控制器2将压力信号转换为电信号，也可以是压力传感器7本身就具有信号转化能力，将压力信号转成电信号，其电信号输送给控制卡爪转轴1旋转的驱动件指令，该驱动件得电信号驱使卡爪转轴1转动，从而完成卡臂4旋转抵接光盘8内孔壁的动作。在这整套动作中，控制器2和压力传感器7为现有常规电器件，其具体结构和工作原理此处不再赘述。本实施例中通过压力传感器7可以实现定位件5插入的动作和卡爪转轴1旋转的动作之间延迟小，而且压力传感器7也能够充当一个限位件，表示定位件5已经到达指定位置，其第一接触部正好可接触光盘8的内孔壁。进一步的，压力传感器7的数量可选择两个，以定位件5的中轴线为对称轴对称布置，并且两个压力传感器7与光盘8表面的接触面在同一水平面。

另外，本发明还提供了一种可选择性抓取多张光盘的取盘装置，包括机械臂，用于驱动机械臂移动的驱动机构，以及上述实施例中的取盘器；所述取盘器连接于机械臂的活动端。

采用该取盘装置进行选择性抓取多张光盘的取盘过程如下：

取n张光盘时，取盘器下移到堆叠的光盘中心孔内特定位置，再驱动卡爪转轴1旋转带动卡爪组件3转动特定角度，使得相邻垂直距离为n张光盘厚度的两层卡臂4中的上层卡臂4旋转到最上面光盘8的上表面，而下层卡臂4能够抵住从上到下第n张光盘8中心孔内壁，同时定位件5的第一接触部抵接光盘8内孔壁，然后驱动机构驱动机械臂向上移动，带动卡住n张光盘8的取盘器上移。

进一步的，如图5所示，对于取盘器中包括控制组件时，该控制组件包括压力传感器7和控制器2，压力传感器7和控制器2的连接关系及工作过程如上述实施例所述，此处不再赘述；此时选择性抓取多张光盘的取盘过程如下：

取n张光盘时，控制器驱动取盘器下移到堆叠的光盘中心孔内，至压力传感器7检测接触到最上层光盘8的上表面时停止下移，然后机械臂带动取盘器向上移动，移动由上至下第一层卡臂4到第m层卡臂4的距离，再控制器2驱动卡爪转轴1旋转带动卡爪组件3转动特定角度，使得由上至下的第m层卡臂4旋转到最上面光盘8的上表面，而第m+1层卡臂4能够抵住从上到下第n张光盘8中心孔内壁，即第m层卡臂4与第m+1层卡臂4之间的垂直距离为n张光盘厚度，同时定位件5的第一接触部抵接光盘8内孔壁，然后驱动机构驱动机械臂向上移动，带动卡住n张光盘的取盘器上移。

综上所述，本发明提供的这种可选择性抓取多张光盘的取盘器通过设计多层卡臂结构来对应抓取不同数量光盘，同时通过将定位件的第一接触部和卡爪组件的第二接触部抵接光盘内孔壁，从而由内对光盘形成夹持力，实现根据需要选择性抓取多张光盘的目的，结构简单，操作方便。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：包括可插至光盘的中心孔中的定位件，可旋转至抵住光盘的内孔壁的卡爪组件，以及驱动所述卡爪组件的卡爪转轴；所述卡爪组件包括沿卡爪转轴轴线间隔布置的多个卡臂，且各卡臂的长度由上至下逐渐变短，相邻两层所述卡臂之间的垂直距离为一张或多张光盘厚度，所述定位件上具有用于抵接光盘内孔壁的第一接触部，所述卡爪组件上具有可抵住光盘内孔壁以配合第一接触部卡住光盘内孔壁的第二接触部。

2.如权利要求1所述的可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：所述卡爪组件中上层卡臂垂直方向投影完全覆盖下层卡臂垂直投影。

3.如权利要求1所述的可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：各相邻卡臂之间的垂直距离由上至下依次递增一张光盘厚度。

4.如权利要求1所述的可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：所述卡爪转轴底部连接于定位件上，且卡爪转轴的中轴线与定位件的中轴线间隔布置。

5.如权利要求1所述的可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：所述定位件具有一个或两个所述第一接触部。

6.如权利要求1所述的可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：还包括用于在定位件插至光盘的中心孔后控制所述卡爪转轴转动以驱使卡爪组件旋转的控制组件。

7.如权利要求6所述的可选择性抓取多张光盘的取盘器，其特征在于：所述控制组件包括可接触光盘表面的压力传感器以及用于获取所述压力传感器的信号并控制所述卡爪转轴旋转的控制器，所述压力传感器安装在所述定位件上。

8.可选择性抓取多张光盘的取盘装置，其特征在于：包括机械臂，用于驱动机械臂移动的驱动机构，以及如权利要求1～7任一项所述的取盘器；所述取盘器连接于机械臂的活动端。

9.采用如权利要求8所述的取盘装置选择性抓取多张光盘的取盘方法，其特征在于，包括如下过程：

取n张光盘时，取盘器下移到堆叠的光盘中心孔内特定位置，再驱动卡爪转轴旋转带动卡爪组件转动特定角度，使得相邻垂直距离为n张光盘厚度的两层卡臂中的上层卡臂旋转到最上面光盘的上表面，而下层卡臂能够抵住从上到下第n张光盘中心孔内壁，同时定位件的第一接触部抵接光盘内孔壁，然后驱动机构驱动机械臂向上移动，带动卡住n张光盘的取盘器上移。

10.如权利要求9所述的取盘方法，其特征在于，当取盘器包括控制组件时，其中，控制组件包括可接触光盘表面的压力传感器以及用于获取所述压力传感器的信号并控制所述卡爪转轴旋转的控制器；

取n张光盘时，控制器驱动取盘器下移到堆叠的光盘中心孔内，至压力传感器检测接触到最上层光盘的上表面时停止下移，然后机械臂带动取盘器向上移动，移动由上至下第一层卡臂到第m层卡臂的距离，再控制器驱动卡爪转轴旋转带动卡爪组件转动特定角度，使得由上至下的第m层卡臂旋转到最上面光盘的上表面，而第m+1层卡臂能够抵住从上到下第n张光盘中心孔内壁，同时定位件的第一接触部抵接光盘内孔壁，然后驱动机构驱动机械臂向上移动，带动卡住n张光盘的取盘器上移。

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