-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Handhabung von Datenträgern in
einer Speichereinrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
-
Um
in der Datenverarbeitung größere Datenmengen
zu speichern, werden die Daten auf Datenträgern aufgezeichnet, z. B. auf
Magnetbändern
(magnetic tape cartridges) oder magnetischen oder optischen Platten
(magnetic discs, CD, DVD). Um eine größere Zahl solcher Datenträger zu speichern
und auf diese zugreifen zu können,
werden Speichereinrichtungen verwendet, die als Library oder Autoloader
bezeichnet werden. In diesen Speichereinrichtungen werden eine größere Anzahl
der Datenträger in
entsprechenden Aufnahmen (slots) untergebracht und können mittels
einer Robotikeinheit aus den jeweiligen Aufnahmen entnommen bzw.
in diese Aufnahme eingesetzt werden. Auf diese Weise können die
Datenträger
ausgewählt
ausgegeben oder zu einer in der Einrichtung angeordneten Funktionseinheit,
z. B. einer Wiedergabe- und/oder Aufzeichnungseinheit (drive) transportiert
bzw. umgekehrt wieder in eine ausgewählte Aufnahme abgelegt werden.
-
Aus
der
US 6,754,037 B1 ist
es bekannt, zur Handhabung der Datenträger eine Robotikeinheit, die
eine Greifereinrichtung (picker) für die Datenträger besitzt,
linear vor den Aufnahmen für
die Datenträger
zu verfahren. Die Greifereinrichtung ist um eine zur Ebene des linearen
Verfahrweges senkrechte Drehachse drehbar, um die Greifereinrichtung
auf beiderseits des Verfahrweges angeordnete Aufnahmen und eine
am Ende des Ver fahrweges angeordnete Funktionseinheit auszurichten.
Hierzu ist auf einer linearen Führung
ein Schlitten verfahrbar, auf welchem ein Drehtisch aufgesetzt ist,
der die Greifereinrichtung trägt.
Da der Linearschlitten und der Drehtisch aufeinander aufgebaut sind,
ergibt sich eine vertikale Bauhöhe
des Bewegungsmechanismus der Robotikeinheit, die den Mindestabstand
der Greifereinrichtung über
dem Boden der Speichereinheit bestimmt. Dieser Abstand steht nicht
für die
Anordnung der Aufnahmen für
die Datenträger
zur Verfügung.
-
Aus
der
US 6,496,325 B1 ist
eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung ist die Robotikeinheit mittels
einer linearen Verzahnung geführt
vor den Aufnahmen für
die Datenträger
verfahrbar. Um die Robotikeinheit um ihre vertikale Drehachse drehen zu
können,
ist die lineare Verzahnung geteilt. Ein Teil der Verzahnung sitzt
auf einem um die vertikale Drehachse drehbaren Zahnkranz und ist
somit mittels eines dieses Zahnkranz drehend antreibenden Motors
verdrehbar. Auch hier sitzt der Zahnkranz in einer Ebene unter der
linearen Verzahnung, so dass sich auch hier das Problem der Bauhöhe stellt.
Außerdem
kann die Robotikeinheit nur in einem Teilbereich des translatorischen
Verfahrweges gedreht werden und muss daher für eine Drehung zunächst immer
in diesen drehbaren Teilbereich verfahren werden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Handhabung
von Datenträgern in
einer Speichereinrichtung zu schaffen, bei welcher der translatorische
und rotatorische Antrieb der Robotikeinheit eine möglichst
geringe Bauhöhe
aufweist.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
-
Vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist die Robotikeinheit mit einer Grundplatte translatorisch verfahrbar.
Ein Drehteller, der die Greifereinrichtung trägt, ist unmittelbar auf dieser
Grundplatte angeordnet und gegenüber
der Grundplatte drehbar. Der Zahnantrieb für die translatorische Bewegung der
Grundplatte und der Zahnantrieb für die Drehbewegung des Drehtellers
gegenüber
der Grundplatte sind in die Grundplatte integriert, so dass sie
die Bauhöhe
des Positionierantriebs für
die Robotikeinheit nicht vergrößern. Hierzu
ist in einer zur Drehachse konzentrischen Ausnehmung ein Zahnkranz
angeordnet und drehbar gelagert, der mittels eines auf dem Drehteller
angeordneten ersten Motors antreibbar ist und in die lineare Verzahnung
für den
translatorischen Vorschub eingreift. Ein zweiter auf dem Drehteller
angeordneter Motor greift in eine zu dem Zahnkranz konzentrische
kreisförmige
Verzahnung der Grundplatte ein und kann somit die Drehung des Drehtellers
und damit der Greifereinrichtung gegenüber der Grundplatte bewirken.
-
In
einer besonders einfachen und radial platzsparenden Ausführung ist
die kreisförmige
Verzahnung der Grundplatte als Innenverzahnung der kreisförmigen Ausnehmung
ausgebildet, welche den Zahnkranz aufnimmt. Befinden sich zudem
der Zahnkranz und die Innenverzahnung der Ausnehmung in derselben
Ebene, so ist eine optimale Platzersparnis in der vertikalen Bauhöhe möglich.
-
Wird
nur der erste Motor betrieben, so wird der Zahnkranz angetrieben
und läuft
auf der linearen Verzahnung, so dass sich eine translatorische Bewegung
der Grundplatte ergibt. Der Drehteller mit der Greifereinrichtung
behält
dabei seine Drehstellung bei.
-
Wird
der zweite Motor betrieben, so läuft
dieser mit seinem Ritzel in der kreisförmigen Verzahnung der Grundplatte,
so dass der Drehteller gegenüber
der Grundplatte verdreht wird. Wird hierbei der ebenfalls auf der
Drehplatte angebrachte erste Motor nicht betrieben, so nimmt dieser
mit seinem Ritzel den Zahnkranz entsprechend der Drehung des Drehtellers
mit. Dadurch läuft
der Zahnkranz auf der linearen Verzahnung und die Grundplatte wird
ebenfalls translatorisch bewegt. Deshalb werden die zwei Motoren
in gegenseitiger Abhängigkeit
gesteuert angetrieben, wozu diese beiden Motoren vorzugsweise als
elektrische Schrittmotoren ausgebildet sind. Ist nur eine translatorische
Bewegung der Robotikeinheit erforderlich, so wird nur der erste
Motor angesteuert, um die Grundplatte mit dem darauf angeordneten
Drehteller translatorisch zu bewegen. Ist eine Drehung der Robotikeinheit
erforderlich, so werden beide Motoren angesteuert. Dabei bewirkt
der zweite Motor die Drehung des Drehtellers und damit der von dem
Drehteller getragenen Greifereinrichtung. Der erste Motor wird angesteuert,
um die Drehung des Zahnkranzes zu kompensieren, so dass dieser still steht,
wenn eine Drehung der Robotikeinheit ohne einen gleichzeitigen translatorischen
Vorschub gefordert wird. Sollen gleichzeitig ein translatorischer
Vorschub und eine Drehung der Robotikeinheit erfolgen, so wird der
erste Motor so angesteuert, dass sich der Antrieb des Zahnkranzes
durch die Drehung des Drehtellers und der Antrieb des Zahnkranzes
durch den ersten Motor zu der gewünschten Drehbewegung des Zahnkranzes
und damit zu der gewünschten
translatorischen Bewegung der Grundplatte überlagern.
-
Die
erfindungsgemäße Integration
des translatorischen Vorschubs und der Drehbewegung der Robotikeinheit
sind unabhängig
von der Bahnform der translatorischen Bewegung. Diese Bahn kann eine
geradlinige Bahn sein oder eine kreisförmige oder elliptische Bahn.
Die lineare Verzahnung und die Führung
der Grundplatte sind entsprechend dieser Bahnform ausgebildet.
-
Die
Greifereinrichtung kann auf dem Drehteller fest angeordnet sein,
wenn sich die Aufnahmen für
die Datenträger
in einer einzigen Ebene befinden. Die Aufnahmen können dabei
horizontal oder vertikal in Bezug auf die Bewegungsebene der Robotikeinheit
angeordnet sein. In vielen Anwendungsfällen sind Aufnahmen in mehreren übereinander
angeordneten Ebenen vorgesehen, insbesondere wenn die Aufnahmen
horizontal in diesen jeweiligen Ebenen angeordnet sind. Bei diesen
Anwendungsfällen
ist die Greifereinrichtung vertikal höhenverstellbar auf dem Drehteller
angeordnet, so dass die Greifereinrichtung auch vertikal vor den
jeweiligen Aufnahmen positioniert werden kann.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen
-
1 in
schematischer perspektivischer Ansicht eine Speichereinrichtung,
-
2 einen
vertikalen Querschnitt der Speichereinrichtung,
-
2a einen
vergrößerten Ausschnitt
aus 2
und
-
3 bis 6 eine
schematische Draufsicht auf die Handhabungsvorrichtung der Speichereinrichtung
in verschiedenen Funktionsstellungen.
-
Die
in 1 schematisch dargestellte Speichereinrichtung
ist als Autoloader ausgebildet und weist ein in 1 gestrichelt
angedeutete Gehäuse 10 auf,
welches vorzugsweise als flacher Quader ausgebildet ist und in der
Breite und Tiefe für
den Einbau in ein genormtes Gestell (Rack) dimensioniert ist. Die
Höhe des
Gehäuses 10 wird
entsprechend der Anzahl der aufzunehmenden Datenträger gewählt. In dem
dargestellten Ausführungsbeispiel
sind die Datenträger
in Kassetten aufgenommene Magnetbänder (magnetic tape cartridges).
-
In
dem Gehäuse 10 sind – in der
in 1 gezeigten Ansicht auf die vordere vertikale
Frontseite – links
und rechts Magazine 12 angeordnet. Die Magazine 12 verlaufen
senkrecht zu der vertikalen vorderen Frontseite des Gehäuses 10,
wobei zwischen den linken und rechten Magazinen 12 ein
mittlerer Freiraum bleibt. In diesem Freiraum ist eine Robotikeinheit 14 angeordnet,
die zwischen den Magazinen 12 und parallel zu diesen verfahrbar
ist. Hierzu läuft die
Robotikeinheit 14 auf einer Führungsschiene 16, die
auf dem Boden des Gehäuses 10 und
parallel zu den Magazinen 12 angeordnet ist. Die Robotikeinheit 14 weist
eine Greifereinrichtung 18 auf, die gesteuert in der Höhenposition
verstellbar ist.
-
An
der Rückseite
des Gehäuses 10 sind
eine oder mehrere Funktionseinheiten 20 angeordnet, z. B.
Aufzeichnungs- und/oder Wiedergabe-Einheiten (drives) für die Datenträger. Die
Funktionseinheiten 20 sind jeweils an der hinteren Stirnseite
des Freiraumes zwischen den Magazinen 12 angeordnet.
-
Die
Magazine 12 und die Funktionseinheiten 20 weisen
jeweils Aufnahmen 22 auf, die als Aufnahmeschlitze (slots)
ausgebildet sind, in welche die Datenträger-Kassetten eingeschoben
werden können. Die
Aufnahmen 22 sind jeweils horizontal angeordnet, so dass
die Datenträger-Kassetten
flachliegend in die Aufnahmen 22 eingesetzt werden. Die
Aufnahmen 22 sind in den Magazinen 12 jeweils
in einer Matrix angeordnet, bei welcher mehrere Aufnahmen 22 nebeneinander
in einer horizontalen Ebene und mehrere solche horizontalen Ebenen übereinander
angeordnet sind. Ebenso können
mehrere Aufnahmen 22 von Funktionseinheiten 20 übereinander
angeordnet sein. Die Aufnahmeschlitze der Aufnahmen 22 öffnen sich
jeweils für
den Wechsel der Datenträger-Kassetten
gegen den mittleren Freiraum hin.
-
Die
Robotikeinheit 14 ist auf der Führungsschiene 16 verfahrbar,
die Greifereinrichtung 18 ist in der Robotikeinheit 14 höhenverstellbar
und kann um eine vertikale Drehachse verschwenkt werden, so dass
die Greifereinrichtung 18 gesteuert vor jede beliebige
ausgewählte
Aufnahme 22 sowohl der Magazine 12 als auch Funktionseinheiten 20 gefahren
werden kann, um jeweils eine Datenträger-Kassette aus der Aufnahme 22 zu
entnehmen oder in die Aufnahme 22 einzusetzen und von einer
Aufnahme 22 zu einer beliebigen anderen Aufnahme zu transportieren, wie
dies nachfolgend im Einzelnen beschrieben wird.
-
Die
Robotikeinheit 14 weist eine Grundplatte 24 auf,
die vorzugsweise rechteckig ausgebildet ist, zwischen den Magazinen 12 auf
dem Boden des Gehäuses 10 aufliegt
und vorzugsweise mittels Rollen 26 reibungsfrei auf dem
Boden des Gehäuses 10 verschiebbar
ist. Die auf dem Boden des Gehäuses 10 angebrachte
Führungsschiene 16 greift
schwalbenschwanzförmig
in eine bodenseitige Nut der Grundplatte 24 ein, wodurch
die Grundplatte 24 in Längsrichtung
der Führungsschiene 16 geführt verschiebbar
ist.
-
Auf
der Oberseite der Grundplatte 24 liegt ein Drehteller 28 auf,
der um einen zu Ebene der Grundplatte 24 senkrechten ver tikalen
Drehzapfen 30 auf der Grundplatte 24 verdrehbar
ist. In der Grundplatte 24 gelagerte Rollen 32 ermöglichen
ein reibungsfreies Drehen des Drehtellers 28 auf der Grundplatte 24.
-
Der
Drehteller 28 trägt
auf seiner Oberseite einen vertikalen Rahmen 34, in welchem
die Greifereinrichtung 18 höhenverstellbar geführt ist.
Hierzu weist die Greifereinrichtung einen Elektromotor 36 auf,
der über
ein Getriebe 38 ein Ritzel 40 antreibt, welches
in eine vertikale Zahnleiste des Rahmens 34 eingreift.
Die Greifereinrichtung 18 ist mit einem Greifer 44 ausgebildet,
der die Datenträger-Kassetten
erfassen kann, um diese aus den Aufnahmen 22 herauszuziehen
oder in diese Aufnahmen 22 einzuschieben. Solche Greifer
(picker) sind bekannter Stand der Technik und müssen daher nicht näher erläutert werden.
-
Die
Grundplatte 24 weist auf ihrer Oberseite unter dem Drehteller 28 eine
Ausnehmung 46 auf, die die Form einer kreisscheibenförmigen Vertiefung
hat und konzentrisch zu dem Drehzapfen 30 ausgebildet ist.
Zentrisch in der Ausnehmung 46 ist ein Zahnkranz 48 gelagert,
der um den Drehzapfen 30 frei gegen die Grundplatte 24 und
gegen den Drehteller 28 verdrehbar ist. Der Durchmesser
des Zahnkranzes 48 ist kleiner als der Innendurchmesser
der Ausnehmung 46. Die axiale Dicke des Zahnkranzes 48 entspricht
bis auf das erforderliche Spiel der axialen Tiefe der Ausnehmung 46.
Parallel zu der Führungsschiene 16 ist
eine lineare Verzahnung in Form einer Zahnschiene 50 in
dem Gehäuse 10 angeordnet.
Die Zahnschiene 50 läuft
in einer Nut in der Oberseite der Grundplatte 24, wobei
die Grundplatte 24 gegen die Zahnschiene 50 frei
verschiebbar ist. Die Zahnschiene 50 läuft in Form einer Sekanten
durch die Ausnehmung 46 und liegt dabei tangential an dem
Zahnkranz 48 an, so dass die lineare Verzahnung der Zahnschiene 50 mit
der Außenverzahnung
des Zahnkranzes 48 in Eingriff ist.
-
Auf
der Oberseite des Drehtellers 28 seitlich neben dem Rahmen 34 ist
ein erster Motor 52 angebracht, der als elektrischer Schrittmotor
ausgebildet ist. Der Motor 52 treibt über ein als flache Getriebeplatte
ausgebildetes Untersetzungsgetriebe eine Abtriebswelle an, die durch
den Drehteller 28 geführt
ist und mit einem Ritzel 54 mit der Außenverzahnung des Zahnkranzes 48 in
Eingriff steht. Weiter ist auf der Oberseite des Drehtellers 28 neben
dem Rahmen 34 ein zweiter Motor 56 angebracht,
der ebenfalls als elektrischer Schrittmotor ausgebildet ist. Auch
der zweite Motor 56 treibt über ein flaches Untersetzungsgetriebe
eine Abtriebswelle an, die durch den Drehteller 28 geführt ist
und mit einem Ritzel 58 in Eingriff mit einer kreisförmigen Verzahnung
steht, die als Innenverzahnung 60 an Umfang der Ausnehmung 46 ausgebildet
ist. Die Motoren 52 und 56 werden zur translatorischen
und rotatorischen Bewegung der Robotikeinheit 14 in der
Weise angesteuert, wie dies nachfolgend anhand der 3 bis 6 erläutert wird.
-
Zunächst soll
sich die Robotikeinheit in einer Ausgangsposition (0-Position) befinden,
wie dies in 3 gezeigt ist. Wird der erste
Motor 52 angesteuert, so dreht dieser das Ritzel 56 z.
B. im Uhrzeigersinn, wie dies in 4 durch
einen Pfeil angedeutet ist. Das Ritzel 54 steht in Eingriff
mit der Außenverzahnung
des Zahnkranzes 48, so dass dieser im Gegenuhrzeigersinn
gedreht wird, was an dem weißen Markierungspfeil
zu erkennen ist. Da der Zahnkranz 48 seinerseits mit der
Zahnschiene 50 in Eingriff steht, bewegt sich die Grundplatte 24 mit
der gesamten Robotikeinheit 14 auf der Führungsschiene 16 nach
links, wie dies in 4 durch einen Pfeil und die Bewegung
von der 0-Position in die 1-Position angezeigt ist.
-
Wird
der erste Motor 52 im entgegengesetzten, d.h. Gegenuhrzeigersinn
angetrieben, so bewegt sich die Grundplatte 24 mit der
Robotikeinheit 14 entsprechend auf der Führungsschiene 16 in
entgegengesetzter Richtung, d.h. in der Zeichnung nach rechts. Durch
die gesteuerte Inbetriebnahme des ersten Motors 52 kann
somit die Robotikeinheit 14 in der translatorischen Richtung
der Führungsschiene 16 verfahren
und positioniert werden. Der zweite Motor 56 bleibt hierbei
außer
Betrieb.
-
Wird
dagegen der zweite Motor 56 eingeschaltet, wie dies 5 zeigt,
so dreht sich dessen Ritzel 58 beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn,
wie in 5 durch einen Pfeil angedeutet ist. Da das Ritzel 58 des
zweiten Motors 56 mit der Innenverzahnung 60 der
Grundplatte 24 in Eingriff steht, und diese Grundplatte 24 durch
die Führungsschiene 16 unverdrehbar
gehalten wird, läuft
das Ritzel 58 in der Innenverzahnung 60 der Ausnehmung 46 und
der Drehteller 28 dreht sich gegenüber der Grundplatte 24 im
Uhrzeigersinn. Der erste Motor 52 ist ebenfalls im Drehteller 28 festgelegt
und sein Ritzel 54 steht still, da der erste Motor 52 nicht
in Betrieb ist. Der Drehteller 28 nimmt daher über den
ersten Motor 52 und dessen Ritzel 54 den Zahnkranz 48 bei
der Drehung im Uhrzeigersinn mit, wie dies in 5 an
dem weißen
Markierungspfeil des Zahnkranzes 48 erkennbar ist. Der
Zahnkranz 48 läuft
daher auf der Zahnschiene 50 und bewegt die Grundplatte 24 auf der
Führungsschiene 16 nach
rechts. Wird der zweite Motor 56 im entgegengesetzten Drehsinn,
d.h. im Uhrzeigersinn betrieben, so dreht sich entsprechend der
Drehteller 28 im Gegenuhrzeigersinn und die Grundplatte 24 verschiebt
sich nach links. Wird somit der zweite Motor 56 allein
eingeschaltet, so wird zum einen der Drehteller 28 mit
der darauf angeordneten Greifereinrichtung 18 gedreht und
zum zweiten die Grundplatte 24 mit der gesamten Robotikeinheit 14 auf
der Führungsschiene 16 linear
verscho ben. Dabei ist allerdings die lineare Bewegung der Grundplatte 24 zwangsläufig mit
der Drehbewegung des Drehtellers 28 gekoppelt.
-
Werden
beide Motoren 52 und 56 gesteuert in Betrieb gesetzt,
so können
die Drehung des Drehtellers 28 und damit der Greifereinrichtung 18 um
die vertikale Achse und die translatorische Bewegung der Robotikeinheit 14 auf
der Führungsschiene 16 von
einander unabhängig
gesteuert werden. Dies ist beispielsweise in 6 dargestellt.
Dort wird der zweite Motor 56 im Gegenuhrzeigersinn angetrieben, um
den Drehteller 28 mit der Greifereinrichtung 18 im Uhrzeigersinn
zu drehen, wie dies in 5 der Fall ist. Um hierbei eine
lineare Bewegung der Grundplatte 24 zu verhindern, wird
gleichzeitig der erste Motor 52 im Uhrzeigersinn angetrieben,
so dass er mit seinem Ritzel 54 den Zahnkranz 58 im
Gegenuhrzeigersinn antreibt, wodurch die von der Drehung des Drehtellers
verursachte Drehung des Zahnkranzes 48 kompensiert wird.
Der Zahnkranz 48 bleibt somit während der Drehung des Drehtellers 28 stehen
und die Grundplatte 24 bleibt in ihrer Position, wie dies
in 6 dargestellt ist. Es ist somit möglich, die
Greifereinrichtung 18 um die vertikale Drehachse zu drehen,
wobei die gesamte Robotikeinheit 14 in derselben Position
ihres translatorischen Weges bleibt.
-
Wird
der erste Motor 52 mit einer anderen Drehzahl angesteuert,
so überlagert
sich die von dem ersten Motor 52 bewirkte Drehung des Zahnkranzes 48 der
Drehung des Zahnkranzes 48 auf Grund der vom zweiten Motor 56 bewirkten
Drehung des Drehtellers 28. Es kann somit zusätzlich zu
der Drehung des Drehtellers 28 und damit der Greifereinrichtung 18 ein
gleichzeitiger linearer Vorschub der Grundplatte 24 auf
der Führungsschiene 16 in
beiden Richtungen bewirkt werden.
-
Durch
eine programmierte Steuerung der Motoren 52 und 56 kann
somit die Robotikeinheit 14 linear bewegt werden, ohne
dass die Greifereinrichtung 18 gedreht wird; es kann die
Greifereinrichtung 18 gedreht werden, ohne dass sich die
Robotikeinheit 14 linear bewegt; schließlich kann eine Drehung der
Greifereinrichtung 18 in beiden Drehrichtung gleichzeitig
mit einer translatorischen Bewegung der Robotikeinheit 14 in
beiden Richtungen kombiniert werden.
-
- 10
- Gehäuse
- 12
- Magazine
- 14
- Robotikeinheit
- 16
- Führungsschiene
- 18
- Greifereinrichtung
- 20
- Funktionseinheiten
- 22
- Aufnahmen
- 24
- Grundplatte
- 26
- Rollen
- 28
- Drehteller
- 30
- Drehzapfen
- 32
- Rollen
- 34
- Rahmen
- 36
- Motor
- 38
- Getriebe
- 40
- Ritzel
- 42
- Zahnleiste
- 44
- Greifer
- 46
- Ausnehmung
- 48
- Zahnkranz
- 50
- Zahnschiene
- 52
- erster
Motor
- 54
- Ritzel
- 56
- zweiter
Motor
- 58
- Ritzel
- 60
- Innenverzahnung