CN1975893B - 用于操作存储装置中的数据载体的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有抓手装置(18)的机械手单元，用于操作存储装置中的数据载体。机械手单元利用底板(24)可在导轨(16)上线性移动。底板(24)上设置可环绕垂直轴线转动的转盘(28)。转盘(28)上设置两个电动机(52、56)，它们各自通过齿轮传动机构使机械手单元进行平移运动和旋转运动。齿轮传动机构(48、50、54、58)设置在底板(24)的低凹缺口(46)中的一个共用平面上。

Description

用于操作存储装置中的数据载体的装置

技术领域

本发明涉及一种用于操作存储装置中的数据载体的装置。

背景技术

为在数据处理时储存更大的数据量，将数据录制在数据载体上，例如磁带(magnetic tape cartridges)或者磁盘或者光盘(magnetic discs、CD、DVD)上。为了能够存储更大数量的这种数据载体和在其上面进行存取，使用称为程序库或者自动加载器的存储装置。在这种储存装置上，大量的数据载体安置在相应的接收装置(slots)内并可以借助于机械手单元从各自的接收装置中提取或装入该接收装置内。按照这种方式可以有选择地输出数据载体或者输送到设置在该装置内的功能单元，例如重放单元和/或录制单元(drive)或相反重新存储到所选择的接收装置内。

US 6,754,037 B1公开了一种用于操作数据载体的机械手单元，它具有可在数据载体的接收装置前面线性移动的数据载体的抓手装置(picker)。抓手装置可环绕与线性移动行程平面垂直的旋转轴线转动，以便使抓手装置对准设置在移动行程两侧的接受装置和设置在移动行程末端上的功能单元。为此滑块可在线性导轨上移动，处于滑块上的是携带抓手装置的转台。因为线性滑块和转台彼此重叠构成，所以形成机械手单元运动机构的垂直结构高度确定抓手装置在存储单元底面上的最小距离。这种距离不能供设置数据载体的接收装置使用。

US 6,496,325 B1的权利要求1前序部分公开了一种装置。在这种装置中，机械手单元借助于线性轮齿可在数据载体的接收装置前面移动引导。为能够使机械手单元环绕其垂直回转轴线转动，线性轮齿分 开。一部分轮齿处于可环绕垂直回转轴线转动的齿圈上，并因此可借助于旋转驱动该齿圈的电动机扭转。在这里齿圈也处于线性轮齿下面的一个平面上，从而这里也存在结构高度的问题。此外，机械手单元只能在平移运动行程的分区域内转动并因此为转动必须始终先在该可转动的分区域内移动。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于操作存储装置中的数据载体的装置，其中，机械手单元的平移和旋转传动装置具有尽可能小的结构高度。

该目的依据本发明通过一种用于操作存储装置中的数据载体的装置得以实现。所述用于操作存储装置中的数据载体的装置具有用于数据载体的接收装置，其开口以彼此成角度偏移的至少两个组设置在存储装置中，还具有机械手单元，它可在接收装置前面移动和定位，以便借助于抓手装置将数据载体从接收装置取出、向接收装置装入并在不同接收装置之间传输，其中，机械手单元可借助于线性轮齿和由第一可控电动机驱动的齿轮而沿平移轨道在平面中移动并可借助于环形轮齿和由第二可控电动机驱动的齿轮而环绕与该平面垂直的回转轴线转动，其特征在于，机械手单元具有底板，它被沿平移轨道可移动地引导，底板上支承可环绕与底板垂直的回转轴线转动的转盘，转盘携带抓手装置，底板具有与旋转轴线同心的缺口，缺口内安置可与旋转轴线同心转动地支承的齿圈，第一可控电动机设置在转盘上并借助于小齿轮与齿圈的外轮齿啮合，齿圈利用其外轮齿与线性轮齿啮合，而第二可控电动机设置在转盘上并借助于小齿轮与底板的与齿圈同心的环形轮齿啮合。

在依据本发明的装置上，机械手单元利用底板可平移移动。携带抓手装置的转盘直接设置在该底板上并可相对于底板转动。用于底板平移运动的齿轮传动装置和用于转盘相对于底板旋转运动的齿轮传动装置与底板一体化，从而它们不会加大机械手单元的定位传动装置的结构高度。为此在与回转轴线同心的缺口中设置且可转动支承齿圈，它可借助于设置在转盘上的第一可控电动机驱动并与平移进给的线性轮齿啮合。设置在转盘上的第二可控电动机啮合底板的与齿圈同心的环形轮齿并因此可以使转盘以及抓手装置相对于底板转动。

在一种特别简单和径向节省占用空间的实施方式中，底板的环形轮齿作为容纳齿圈的环形缺口的内轮齿构成。如果为此齿圈和缺口的内轮齿处于同一平面上，那么可以最佳节省垂直结构高度上的占用空间。

如果仅第一可控电动机驱动，那么齿圈受到驱动并在线性轮齿上运行，从而产生底板的平移运动。转盘连同抓手装置与此同时保持其转动位置。

如果第二可控电动机驱动，那么该电动机利用其小齿轮在底板的环形轮齿上运行，从而转盘相对于底板扭转。如果在这种情况下同样安装在转盘上的第一可控电动机不驱动，那么该电动机利用其小齿轮使齿圈与转盘的转动相应随动。由此齿圈在线性轮齿上运行并使底板同样平移运动。因此第二可控电动机在相互依赖关系情况下控制驱动，对此这两个电动机最好作为步进式电动机构成。如果仅需要机械手单元的平移运动，那么仅第一可控电动机进行控制，以便使底板连同上面设置的转盘平移运动。如果需要机械手单元转动，那么两个电动机进行控制。在此方面，第二可控电动机使转盘并因此使转盘携带的抓手装置转动。第一可控电动机进行控制以补偿齿圈的转动，从而如果机械手单元的转动无需同时平移进给的话，该齿圈静止。如果需要同时进行机械手单元的平移进给和转动的话，那么第一可控电动机这样进行控制，使齿圈通过转盘转动的传动和齿圈通过第一可控电动机的传动与齿圈所要求的旋转运动并因此与底板所要求的平移运动相重叠。

机械手单元的平移进给和旋转运动依据本发明的一体化与平移运动的轨道形式无关。这种轨道可以是直线轨道或者环形或者椭圆形轨道。底板的线性轮齿和导向装置与该轨道形式相应构成。

如果数据载体的接收装置处于唯一平面上的话，抓手装置可以固定设置在转盘上。接收装置在此方面可以相对于机械手单元的运动平面水平或者垂直设置。在许多应用情况下接收装置处于多个重叠设置的平面上，特别是接收装置水平设置在这些各个平面上。在这些应用情况下，抓手装置垂直高度可调地设置在转盘上，从而抓手装置也可以在各自的接收装置前面垂直定位。

附图说明

下面借助附图所示的实施例对本发明进行详细说明。其中：

图1示出存储装置的示意透视图；

图2示出存储装置的垂直横截面；

图2a示出图2的放大部分；以及

图3-6示出存储装置的操作装置在不同的功能部位上的示意俯视图。

具体实施方式

图1示意示出的存储装置作为自动加载器构成并具有图1虚线示出的外壳10，该外壳优选地构成为平面长方体并在宽度和深度上按照装入标准框架(Rack)内而确定尺寸。外壳10的高度根据所要接收的数据载体的数量相应选择。在所示的实施例中，数据载体为装入盒内的磁带(magnetic tape cartridges)。

在图1所示的视图中在前垂直端面上，在外壳10内左右两侧设置带仓12。带仓12与外壳10的垂直前端面垂直分布，其中，在左侧和右侧带仓12之间保留中间自由空间。在该自由空间内设置机械手单元 14，该单元可在带仓12之间与其平行地移动。为此机械手单元14在设置在外壳10底部上并与带仓12平行的导轨16上运行。机械手单元14具有可在高度位置上调节控制的抓手装置18。

外壳10的背面上设置一个或者多个功能单元20，例如数据载体的录制和/或重放单元(drives)。功能单元20分别设置在带仓12之间自由空间的后端面上。

带仓12和功能单元20各自具有接收装置22，它们作为接收槽(slots)构成，里面可以插入数据载体盒。接收装置22各自水平设置，从而数据载体盒平放插入接收装置22内。接收装置22在带仓12内各自以矩阵设置，其中，多个接收装置22并排设置在一个水平平面上并重叠设置多个这样的水平平面。功能单元20的多个接收装置22同样可以重叠设置。接收装置22的接收槽各自为更换数据载体盒而向中间的自由空间打开。

机械手单元14可在导轨16上移动，抓手装置18在机械手单元14上高度可调并可以环绕垂直回转轴线回转，从而抓手装置18可控制在每个任意选择的接收装置22前既可以移动带仓12也可以移动功能单元20，以便可以将数据载体盒从接收装置22取出或者装入接收装置22内并从接收装置22输送到其他任意的接收装置，这一点下面还要详细介绍。

机械手单元14具有最好矩形构成的底板24，其平放在外壳10底部上的带仓12之间并最好可借助于辊子26无摩擦地在外壳10的底部上移动。安装在外壳10底部上的导轨16燕尾形嵌入底板24的底面侧槽内，由此底板24可在导轨16的纵向上引导移动。

底板24的表面上平放转盘28，它可环绕与底板24的平面垂直的转动销30在底板24上扭转。底板24中支承的辊子32可以使转盘28 在底板24上无摩擦转动。

转盘28在其表面上携带垂直的框架34，里面高度可调地引导抓手装置18。为此抓手装置具有电动机36，通过传动机构38传动与框架34的垂直齿条啮合的小齿轮40。抓手装置18利用抓手44构成，它可以抓住数据载体盒，以便将其从接收装置22中取出或者插入该接收装置22内。这种抓手(picker)为公知的现有技术并因此无需赘述。

底板24在其表面上转盘28下面具有缺口46，它具有圆盘形凹陷部的形状并与转动销30同心构成。缺口46内同心支承齿圈48，它可环绕转动销30自由地相对底板24并相对转盘28扭转。齿圈48的直径小于缺口46的内径。齿圈48的轴向厚度根据所要求的作用与缺口46的轴向深度相应。与导轨16平行在外壳10内设置齿轨50形式的线性轮齿。齿轨50在底板24表面中的槽内分布，其中，底板24可相对齿轨50自由移动。齿轨50以割线的形式穿过缺口46分布并与此同时切向紧贴在齿圈48上，从而齿轨50的线性轮齿与齿圈48的外轮齿啮合。

框架34旁边侧向地在转盘28表面上安装作为步进式电动机构成的第一可控电动机52。第一可控电动机52通过作为平面传动板构成的变速器驱动从动轴，它通过转盘28引导并利用小齿轮54与齿圈48的外轮齿啮合。此外，在框架34旁边转盘28的表面上安装同样作为步进式电动机构成的第二可控电动机56。第二可控电动机56也通过平面变速器驱动从动轴，它通过转盘28引导并利用小齿轮58与作为内轮齿60在缺口46的圆周上构成的环形轮齿啮合。电动机52和56为使机械手单元14平移和旋转运动以下面借助图3-6介绍的方式进行控制。

首先，机械手单元处于起始位置(0-位置)上，该位置如图3所示。如果第一可控电动机52进行控制，那么该电动机将小齿轮54 例如顺时针方向转动，这一点正如图4箭头所示。小齿轮54与齿圈48的外轮齿啮合，从而该齿圈逆时针方向转动，这一点从白色标记箭头上可以看出。因为齿圈48从它那方面与齿轨50啮合，所以底板24随同整个机械手单元14在导轨16上向左运动，这一点如图4通过箭头和从0-位置向1-位置内运动所示那样。

如果第一可控电动机52在相反方向上，也就是逆时针方向上驱动，那么底板24随同机械手单元14相应地在导轨16上以相反方向，也就是图中向右运动。通过第一可控电动机52的控制运行，因此机械手单元14可以在导轨16的平移方向上移动和定位。第二可控电动机56在这种情况下脱离驱动。

而如果接通第二可控电动机56，这一点如图5所示，那么其小齿轮58例如如图5箭头所示逆时针方向转动。因为第二可控电动机56的小齿轮58与底板24的内轮齿60啮合，而且该底板24通过导轨16保持不转动，所以小齿轮58在缺口46的内轮齿60上运行并且转盘28相对于底板24顺时针旋转。第一可控电动机52同样固定在转盘28中并使其小齿轮54静止，因为第一可控电动机52不驱动。转盘28因此通过第一可控电动机52及其小齿轮54使齿圈48在顺时针转动时随动，这一点如在图5中可从齿圈48的白色标记箭头看到的那样。齿圈48因此在齿轨50上运行并使底板24在导轨16上向右运动。如果第二可控电动机56在相反的旋转方向上，也就是顺时针方向上运行，那么相应地转盘28在逆时针方向上转动，而底板24向左移动。因此，如果仅接通第二可控电动机56，那么一方面转盘28连同上面设置的抓手装置18转动，而另一方面底板24连同整个机械手单元14在导轨16上线性移动。但与此同时底板24的线性运动强行与转盘28的旋转运动耦合。

如果在操作中控制两个电动机52和56，那么转盘28并因此还有抓手装置18可以环绕垂直轴线转动，而机械手单元14在导轨16上的 平移运动彼此独立进行控制。这一点例如图6所示。在那里第二可控电动机56以逆时针方向驱动，以便使转盘28连同抓手装置18顺时针方向转动，这一点与图5所示相应。为在这种情况下防止底板24的线性运动，第一可控电动机52同时在顺时针方向上驱动，从而它利用其小齿轮54在逆时针方向上驱动齿圈58，由此由转盘转动引发的齿圈58转动得到补偿。齿圈48因此在转盘28转动期间保持静止，而底板24保持在其位置上，这一点如图6所示。抓手装置18因此可以环绕垂直回转轴线转动，其中，整个机械手单元14保持在其平移路径的同一位置上。

如果第一可控电动机52以其他转速进行控制，那么由第一可控电动机52产生的齿圈48的转动由于第二可控电动机56产生的转盘28的转动而与齿圈48的转动重叠。因此可与转盘28并因此还有抓手装置18的转动附加产生底板24在导轨16上两个方向上同时的线性进给。

通过电动机52和56的编程控制，机械手单元14因此可以进行线性运动，而无需转动抓手装置18；抓手装置18可以转动，而无需机械手单元14线性运动；最后抓手装置18在两个转动方向上的转动可以同时与机械手单元14在两个方向上的平移运动相组合。

附图标记

10    外壳

12    带仓

14    机械手单元

16    导轨

18    抓手装置

20    功能单元

22    接收装置

24    底板

26    辊子

28    转盘

30    转动销

32    辊子

34    框架

36    电动机

38    传动机构

40    小齿轮

42    齿条

44    抓手

46    缺口

48    齿圈

50    齿轨

52    第一可控电动机

54    小齿轮

56    第二可控电动机

58    小齿轮

60    内轮齿

Claims (6)

1.用于操作存储装置中的数据载体的装置，具有用于数据载体的接收装置(22)，其开口以彼此成角度偏移的至少两个组设置在存储装置中，还具有机械手单元(14)，该机械手单元可在接收装置(22)前面移动和定位，以便借助于抓手装置(18)将数据载体从接收装置(22)取出、向接收装置(22)装入并在不同接收装置(22)之间传输，其中，机械手单元(14)可借助于线性轮齿(50)和由第一可控电动机(52)驱动的齿轮(48)而沿平移轨道在平面中移动并可借助于环形轮齿(60)和由第二可控电动机(56)驱动的齿轮而环绕与该平面垂直的旋转轴线转动，其特征在于，机械手单元(14)具有底板(24)，该底板被沿平移轨道可移动地引导，底板(24)上支承可环绕与底板(24)垂直的旋转轴线转动的转盘(28)，转盘(28)携带抓手装置(18)，底板(24)具有与旋转轴线同心的缺口(46)，缺口内安置齿圈(48)，该齿圈以可与旋转轴线同心转动的方式被支承，第一可控电动机(52)设置在转盘(28)上并借助于第一小齿轮(54)与齿圈(48)的外轮齿啮合，齿圈(48)利用其外轮齿与线性轮齿啮合，而第二可控电动机(56)设置在转盘(28)上并借助于第二小齿轮(58)与底板(24)的与齿圈(48)同心的环形轮齿啮合。

2.按权利要求1所述的装置，其中，底板(24)的缺口(46)环形构成，而环形轮齿构成为在缺口(46)圆周的内轮齿(60)。

3.按权利要求1或2所述的装置，其中，齿圈(48)的外轮齿和缺口(46)的内轮齿(60)处于一个共用平面上。

4.按权利要求1或2所述的装置，其中，机械手单元(14)可以仅通过第一可控电动机(52)的驱动而平移运动，而通过第一可控电动机(52)和第二可控电动机(56)的共同控制，机械手单元(14)环绕旋转轴线的运动可与机械手单元(14)的任意平移运动相组合。

5.按权利要求1或2所述的装置，其中，转盘(28)携带高度可调的抓手装置(18)。

6.按权利要求5所述的装置，其中，抓手装置(18)可以一直下降到转盘(28)上。

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