JP2005527059A - データ担体の保管システム - Google Patents

Abstract

【課題】読取り／書込みステーション（５０）と、把持・移動装置（４２）と、互いに上下に重ねられた一連の回転支持プラッタ（２２）と、対応する各駆動装置（６０、６２）とを有し、駆動装置が支持プラッタの外周に作用してプラッタをディスク保管位置とディスクアクセス位置との間で回転させる、データ担体、特にＣＤを保管するめの保管装置（３４）。
【解決手段】各支持プラッタ（２２）がスロット（２８）を有し、保管位置では全ての支持プラッタ（２２）が上記スロット（２８）に来たときに開口通路（３０）が区画され、把持・移動装置（４２）はこのスロット（２８）を垂直方向に移動できる。

Description

本発明は、各データ担体へ自動アクセス可能なデータ担体（supports de donnees、記録メディア）の保管システムに関するものである。

本発明の保管システムは、各データ担体を保管するための少なくとも１つの保管装置と、データ担体の読取り／書込みステーションと、各データ担体を保管装置から読取り／書込みステーションへまたその逆に個別に移動させるための把持・移動装置とを有している。各保管装置は回転可能な一連の支持プレート（plateaux de support、以下「支持プラッタ」という）を有し、各支持プラッタは互いに重ねられ、垂直コラムで支持され、各支持プラッタの外周に作用する駆動装置で保管位置とアクセス位置との間を個別に回転され、各支持プラッタは水平面内で外側へ向かって閉じられたデータ担体を受けるための一連の保管スペースと、中心コラムの周りに上記保管スペースと同心円状に配置された開口部とを有し、各支持プラッタがその保管位置に来たときには他の全ての開口部が互いに垂直方向に整合して開いた通路が区画されるような配置になっている。

この保管システムはユーザおよびユーザのワークステーションがデータの保管・管理センターから地理的に離れているディスクの分散管理において大量のデータ、特にＣＤを保管するのに用いられる。すなわち、個々のディスクに自動でランダムアクセルするディスクまたはビデオのライブラリで用いられる。これらのライブラリでは遠隔地にいる極めて多数のユーザまたは顧客が選択したＣＤを保管スペースから読取り／書込みステーションの多数の機器の１つへ短時間かつ遠隔制御で移動させることができなければならない。

このような保管システムの品質を評価する基準の１つはＣＤへのアクセス速度とＣＤの読取り／書込みステーションへの移動速度である。このアクセス速度はシステムの保管容量が大きくなればなる程問題になる。
下記文献には互いに重ねられかつ個別に回転可能な複数の支持プラッタから成るジュークボックスが記載されている。
ＩＢＭ技術開示会報、第３７巻、Ｎｏ．５、１９９４年５月、ニューヨーク、アメリカ合衆国、１５５〜１５８頁「回転カルーセル用のディスク入力／出力端末」

各支持プラッタは同心円上に所定数の保存スペースとディスク開口部とを有している。プラッタ上の各保管スペースは垂直方向に整合した切欠き部を有し、この切欠き部は支持プラッタで放射方向外側へ延びている。全ての支持プラッタの保管スペースおよび開口部を互いに重ねた状態に位置決めた時に水平なディスク把持アームが支持プラッタの外側から保管スペース内および開口部内に挿入でき、このディスク把持アームがジュークボックスを垂直方向に移動できるようになっている。

この文献ではプラッタが半径方向に開いた開口部を必要とする。従って、プラッタの駆動装置を中心に配置し、垂直方向に移動して各プラッタと係合できるようにする必要がある。しかし、これは時間のロスになる。さらに、ディスクの移動装置の構造も時間のロスの原因になる。事実、ＣＤを所定位置にセットする際にはそのＣＤを支持プラッタから上方へ持ち上げてからでないとプラッタを所望位置まで回転させることができない。同様に、ＣＤを抜き出すときも移動装置によってＣＤをまず最初に持ち上げないと、垂直ウェルから取り出すために支持プラッタを正確な位置まで回転させることができない。
下記文献には保管容量および実行速度が上記文献に記載のシステムよりはるかに改良された、上記前提部分に記載の保管システムが提案されている。
欧州特許第０，７２２，１６８号

この文献に記載の保管システムでは支持プラッタ上にＣＤを保管する保管スペースが半径方向に閉じられており、各プラッタは外周で駆動でき、従って、各支持プラッタに個々の駆動システムを用いることができる。

しかし、この保管システムは全高が高くなると保管容量が限界に達する。すなわち、アクセス口が半径方向で閉じられており、また、読取り装置が保管システムの上方にあるため、把持・移動装置はアクセス口を通って垂直方向に移動する必要があるため、プラッタの全高が高くなると、ディスク（特に最下段のディスク）へのアクセス時間が長くなる。また、この把持・移動システムは全高が高くなると振動が生じる。

本発明の目的は、上記の前提部分に記載の保管システムの容量を大きくし、ディスクへのアクセス速度を速くすることにある。

本発明の対象は請求項１に記載の特徴を有する保管システムにある。本発明の他の特色および特徴は従属項に記載してある。

本発明の提案する保管システムは特許文献１（欧州特許第0,722,168号）が有する全ての利点を有する。さらに、本発明の保管システムは命令を実行する速度がこの特許文献１に記載のものより速く、しかも、保管容量が高さ方向に実質的に無制限であるという利点がある。すなわち、読取り／書込みステーションが保管装置の横に位置しているので、データ担体を読取り／書込みステーションに載せる、あるいはそこから取り出すためにデータ担体の把持、移動装置をその装置の頂部まで移動させる必要がない。さらに、本発明の１つの好ましい実施例では読取り／書込みステーションを個別の読取り／書込みステーションを上下方向に重ねたもので構成し、把持・移動装置は挿入ベイが空になっている最初の読取り／書込みステーションを選択することができるようになっている。
さらに、保管システムが高く延びた場合には複数の把持・移動装置を装置の全高に分散させることができ、それによって実行速度をさらに向上させることができる。

本発明の上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した以下の説明からより良く理解できよう。
下記の実施例ではＣＤ保管システムについて詳細に説明するが、本発明は他のデータ担体にも適用できる。

［図１］は本発明のジュークボックス(ディスクマガジン、magasin a disques)２０の斜視図である。このジュークボックスは所定数の円形の支持プラッタ２２を重ねたもの（図示した実施例では３２枚のプレートを上下に重ねたもの）である。このプラッタ２２の中央には丸い開口部２４がある（［図６ａ］、［図６ｂ］参照）。積層された各プラッタ２２は開口部２４を貫通して軸線方向に延びた中心コラム（柱）２６で支持されている。

各プラッタ２２はスロット（切欠き部）２８を有する。各スロット２８は円形の端壁 (fond) を有し、各スロット２８の幅はＣＤの直径より大きい。このスロット２８はプラッタ２２の外周端縁に円弧状に開口している。全てのプラッタ２２は中心コラム２６を中心として個別に回転できる。各プラッタ２２にはその回転方向において保管位置（position de garage）が割り当てられている。各プラッタ２２がその保管位置に来たときには他の全てのスロット２８が軸線方向に整合してジュークボックスの高さ全体にわたって延びた半径方向に開口した通路３０が形成されるようになっている。一枚のプラッタが［図１］に示すようにその保管位置から離れる方向へ回転すると、通路３０を通って把持装置（後で詳細に説明する）がそのプラッタの表面へアクセスできるようになる。

［図１］および［図６ａ］［図６ｂ］から分かるように、各プラッタ２２は中央の開口部２４および上記スロット２８の他に、所定数（図示した例では６つ）のＣＤを載せて保管するための円形の保管スペース３２を有している。これらの保管スペース３２およびスロットの円形端壁は中央の開口部２４の周りに環状に配置されていて、プラッタ２２が回転した時に各保管スペース３２が通路３０を順次横切るようになっている。各プラッタ２２が十分に回転した時に個々のプラッタ２２とそれぞれの保管スペース３２およびその中にあるＣＤに自由にアクセスできる。［図１］〜［図６］から分かるように、保管スペース３２は２つのグループ（４つのスペース３２と２つのスペース３２）に分かれて配置されている。このように配置する理由は後で詳細に説明する。

プラッタ２２の寸法と、各プラッタ２２上の保管スペース３２の数および重ねるプラッタ３２の数は各ユーザーの要求に合うように合わせて調整できる。３２枚のプラッターの各々が６つの保管スペース３２を有する場合、［図１］に示したジュークボックスはＣＤ１９２枚分の容量を有する。６つ以上の保管スペース３２を有するより大きなプラッタにすることもできる。
個々のプラッタは合成物質または金属、好ましくはアルミニウムで作ることができる。

プラッタは特許文献１（欧州特許第０，７２２，１６８号）と同様にディナー用の平らな皿の断面形状を有し、上記特許と全く同じ方法で中心コラム２６に取り付けられている。従って、プラッタの形状およびコラム２６への取付け方法に関しては本明細書で詳細には説明しない。詳細な説明が必要な場合にはこの特許文献１の明細書、特に［図３］を参照されたい。

［図２］はケーシング３６に収容されたジュークボックス２０を有する保管装置３４を示している。ケーシング３６は通路３０へのアクセスを可能にする横方向の開口部を有する。ジュークボックス２０にはプラッタを駆動するための一対の駆動システム３８、４０が組み合わされている。この駆動システム３８、４０はジュークボックス２０の全高にわたって延びている。この駆動システムについては後で詳細に説明する。

［図３］から分るように［図２］の保管装置３４を複数個互いに上下に重ねることで高容量の保管タワーが形成できる。［図３］は把持・移動装置４２を示す。この把持・移動装置４２は［図４］の詳細図に示すようにタワーの全高にわたって延びた垂直レール４４に沿って摺動する。この垂直移動自体は公知の任意の手段、例えばウォームねじ、ベルト、ケーブル等で行うことができる。タワーの高さに応じてレール４４に沿って摺動する複数の把持・移動装置を設けることができる。
各把持・移動装置４２は回動把持アーム４８を有し、このアーム４８の端部には空気圧式の吸着カップか、ＣＤを掴んで移動させることができるその他の装置がある。把持アーム４８が回動移動するため、通路３０を区画するプラッタ２２のスロット２８はプラッタ２２に半径方向に延びているのではなく、吸着カップ４６の回動半径に対応した円弧に沿って延びている。

［図３］の参照番号５０はＣＤの読取り／書込みステーションを概念的に示した図である。この読取り／書込みステーション５０は一般的な読取り／書込みステーション５２（場合によってはそれを少し改良したもの）の複数台を互いに上下に重ねて、レール４４と対向させてタワーの形に構成することができる。読取りステーションとは読取り機または書込み機の一方か、その両方を含むステーショか、読取りと書込みの両方が可能な装置を意味する。［図４］に示すように、各装置はＣＤを収容可能な格納式のベイ５４を有する。このベイ５４が開いたときのその収容領域の中心は把持アーム４８および吸着カップ４６の動作半径内にある。

ユーザが所定のＣＤに遠隔でアクセスしたいときには遠隔命令を出す。この命令によって所定のＣＤを支持した支持プラッタ２２がプラッタ保管位置（スロット２８が通路と整合している）からロック解除され、所望のディスクを支持している保管スペース３２に応じて、プラッタ２２はいずれかの方向へ回転され、所望ディスクと一緒にその保存スペースを通路３０内に位置決めする。この間にアーム４８が［図４］の位置で通路３０内に回動し、それと同時に把持装置４２が自動的に下げられる。把持装置４２は所望ディスクに最も近い所で停止し、吸着カップ４６が駆動されて所望のディスクを持ち上げる。次に、把持装置４２が空いている最初の読取り／書込みステーション５２までレール４４に沿って上昇する。この間にディスクを供給した支持プラッタ２２は保管位置に戻り、通路３０は自由に通過できるようになる。読取り／書込みステーション５２ではアーム４８が回動し、吸着カップ４６が読取り／書込みステーションの開いたベイ５４にディスクを載せる。ディスクを保管プラッタに戻す場合には上記と逆の動作をさせる。
各種の駆動および移動は中心コンピュータによって自動制御される。すなわち、全ての動きは互いに調和している。

［図３］の参照番号５６はセットすべきディスクまたは保管装置内の別のディスクと交換すべきディスクを有するカセットを概念的に示した図である。
このセットまたは交換はオペレータが手動で行うことができ、オペレータはディスク５６を吸着カップ４６に把持させ、上記動作に従ってディスク５６を装置の選択された位置に置くように命令する。
この操作は通路３０と対向して位置したタワーキャビネット５８（図５）を用いて自動で行うこともできる。このタワーキャビネット内には保管装置に挿入されるディスクが重ねられている。把持装置４２がオペレータの制御下にこのキャビネット５８内からディスクを自動的に探すようにすることができる。

［図５］は保管装置を上から見た図で、実線で示した移動・把持装置はプラッタ２２からディスクを把持して持ち上げ（またはプラッタ２２上に下ろす）作業中にある。把持アーム４８の回動範囲は矢印で示してある。破線は把持アーム４８が読取り機５２へディスクを供給する位置とアーム自身がキャビネット５８へディスクを供給する位置とを示している。

［図５］にはプラッタ２２を駆動するための２つの駆動装置６０および６２も示されている。この駆動装置６０および６２は保管装置の全高にわたって２つのグループに分けて配置され、個々のプラッタ２２を駆動する。支持プラッタは薄く、プラッタ間の垂直空間は非常に狭いため、特許文献１（欧州特許第０，７２２，１６８号）と同様に、偶数番号の支持プラッタを駆動するモータ群と、奇数番号の支持プラッタを駆動するモータ群との２つの駆動グループとなるようにするのが好ましい。

特許文献１に記載の保管装置と同様に、各支持プラッタ２２の外周には磁性軟鉄で作られた環状歯車６４（［図６ａ］、［図６ｂ］参照）が取り付けられている。この環状歯車６４は駆動装置６０、６２と協働してプラッタ２２を回転およびロックさせる。

しかし、本発明のプラッタ２２の環状歯車６４はスロット２８の所で必ず切れている。これは環状歯車がプラッタの全周に延びて駆動およびロックに中断がない公知の保管装置とは違っている。すなわち、本発明の各支持プラッタ２２は、そのスロット２８がそのプラッタの駆動装置の所に達するとそれ以上は回転できない。
この問題を解決するために本発明では支持プラッタ２２を両方向に回転させるように駆動装置を設計する。結論からいえば、各プラッタ２２には保管スペースとして失われるデッドスペース（支持プラッタの駆動装置と対向する位置にスロットが回転したと仮定した時の位置に対応するスペース）があり、このデッドスペースからは通路を閉じる角度位置へ回転させることはできない。従って、各支持プラッタ２２の保管スペース３２を４つの保管スペースのグループと、２つの保管スペースのグループとに分け、これら２つのグループの間に上記のデッドスペースを設ける。

さらに別の結論からいうと、２つの形式の支持プラッタ２２が必要になる。すなわち、駆動装置６０用の支持プラッタと、駆動装置６２用の支持プラッタが必要である。実際には［図６ａ］の支持プラッタが［図５］の左側の駆動装置６０で駆動され、［図６ｂ］の支持プラッタが駆動装置６２で駆動される。駆動装置６０は［図６ａ］の支持プラッタ２２を時計回りに回転させて、２つの保管スペース３２からなるグループを通路３０が塞がれる位置へ移動させる。逆に、４つの保管スペース３２からなるグループを通路３０が塞がれる位置へ移動させるためには支持プラッタ２２を三角測量法的な方向（sens trigonometrique）へ回転させる。駆動装置６２によって［図６ｂ］の支持プラッタを駆動する場合にはこれとは逆の操作を行う。

支持プラッタ２２の駆動装置は特許文献１に記載のプラッタ駆動装置と同様なものである。［図７］はコラム２６を中心として対応する支持プラッタを回転させる駆動装置の有利な実施例を示している。［図７］では支持プラッタはその外周の環状歯車６４で表されている。駆動は公知の擬リニアステップモータで行なわれる。互いに重なったプラッタに沿って延びた支持レール６８には４つの磁気電機子６６が上記環状歯車６４と対向して固定されている。各磁気電機子６６の２つ極が各支持プラッタの環状歯車６４の互いに隣接した２つの歯と組み合わされている。４つの磁気電機子の各極は巻線７０を支持し、この巻線７０には公知の電気回路（図示せず）を介して直流が供給される。各巻線を順次励起し、周期的に切り替えることによって環状歯車６４の各々の歯は交番磁界によって一つの磁極から別の磁極の磁界へ引き寄せられ、一つの磁気電機子６６から次の磁気電機子へ引き寄せられる。これによって環状歯車６４は回転し、ステップモータのロータが形成される。ディスクの加速および制動もこのステップモータを用いて行う。

各支持プラッタ２２を１つの保管位置または６つのアクセス位置の１つに正確に位置決めする（換言すれば、保管スペースが通路３０を塞ぐ位置に位置決めする）ために、各保管スペース３２および各プラッタのスロット２８にロック位置を割り当てる。そのために対応する駆動装置にロック装置を組み込み、各プラッタをロックする。

［図７］に示すように、ロック装置は軟鉄のレバー７２から成る。このレバー７２は支持レール６８に回動自在に取り付けられ、レバー７２の自由端には環状歯車６４の歯の形状の逆の形状をした皿形のヘッド７４が取り付けられている。このレバー７２は支持レール６８に固定された磁気電機子７６に組み込まれている。この電機子７６の２つの極には励起巻線７８が取り付けられ、各巻線には電気回路（図示せず）を介して直流が供給される。レバー７２にはレール６８に取り付けた圧縮バネ８０の力も加わっている。巻線７８が励起されていないときにはレバー７２が［図７］に示す位置（バネ８０と歯とが係合する位置）に押圧されてプラッタはロックされる。巻線が励起されるとレバー７２はバネの作用に抗して引き寄せられプラッタは自由になる。

巻線７８の励起の制御は駆動装置と同期化され、プラッタが駆動される毎に巻線７８の励起されてプラッタが自動的にロック解除されるということは理解できよう。
プラッタの駆動／ロックシステムはプラッタの角度位置を検知するセンサ（図示せず）の制御下にある。このセンサは環状歯車６４の個々の歯の通過と走行状態を感知するセンサセンサにするのが有利である。

ＣＤ保管装置の互いに重なった支持プラッタを示す斜視図。 本発明の保管装置の斜視図。 ［図２］の装置を上下に複数台の重ねた図。 ［図３］の上部詳細図。 保管装置を上から見た図。 一対の支持プラッタの一方の図。 一対の支持プラッタの他方の図。 プラッタ駆動装置の詳細図。

Claims (9)

1. データ担体を保管するための少なくとも１つの保管装置（３４）と、データ担体の読取り／書込みステーション（５０）と、保管装置（３４）から読取り／書込みステーションへ、また、その逆に各データ担体を個別に移動させる把持・移動装置（４２）とを有し、各保管装置（３４）は互いに上下に重ねられた一連の回転可能な支持プラッタ（２２）を有し、一連の支持プラッタ（２２）は垂直コラム（２６）で支持され且つ駆動装置（６０、６２）を用いて個別に回転でき、この駆動装置（６０、６２）は保管位置とアクセス位置との間で各支持プラッタが回転するように各支持プラッタ（２２）の外周に作用し、各支持プラッタ（２２）は水平面内で外側が閉じたデータ担体を受けるための一連の保管スペース（３２）と上記中心コラムを中心として上記保管スペース（３２）と同心円上に配置された開口部とを有し、保管位置では全ての支持プラッタ（２２）の開口部が垂直方向に互いに整合して開いた通路（３０）が区画され、支持プラッタ（２２）の開口部はプラッタ（２２）の外周に開口したデータ担体の直径より大きいスロット（２８）であり、支持プラッタ（２２）の駆動装置（６０、６２）は支持プラッタを両方向に回転できるように設計されている、各データ担体へ自動アクセス可能なデータ担体の保管システムにおいて、
   読取り／書込みステーション（５０）と把持・移動装置（４２）とが支持プラッタ（２２）の上記スロット（２８）によって区画される上記通路（３０）の近くに配置され、
   読取り／書込みステーション（５０）は把持・移動装置（４２）の近傍に互いに上下に重ねられた複数の個々の読取り／書込みステーションから成り且つ保管システムから独立したユニットであり、
   把持・移動装置は上記スロット（２８）によって区画された開いた通路（３０）に沿って摺動する
   ことを特徴とする保管システム。
2. 把持・移動装置（４２）が少なくとも１つの回動アーム（４８）を有し、このアームがその自由端にデータ担体を掴む把持装置（４６）を有し、この把持装置が保管システムの全高にわたって延びた垂直レール（４４）に沿って摺動できる請求項１に記載の保管システム。
3. 各プラッタ（２２）が上記の個々の駆動装置（６０、６２）と組み合わされ、駆動装置が偶数番号の支持プラッタ（２２）および奇数番号の支持プラッタ（２２）と組み合わされた２つのグループ（６０）、（６２）に分かれて配置されている請求項１に記載の保管システム。
4. 各駆動装置が擬リニアステップモータから成り、各支持プラッタ（２２）がステップモータのロータを形成する磁性軟鉄で作られた環状歯車（６４）を有する請求項３に記載の保管システム。
5. 各支持プラッタ（２２）が６つの円形の保管スペース（３２）を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の保管システム。
6. 各支持プラッタ（２２）の６つの保管スペースが支持プラッタ（２２）の上記スロット（２８）の両側に配置された４つの保管スペース（３２）と２つの保管スペース（３２）との２つのグループに分かれて配置されており、各支持プラッタは４つの保管スペース（３２）から成るグループを保管位置からアクセス位置へ移動させる場合には第１の方向へ回転し、２つの保管スペース（３２）から成るグループを保管位置からアクセス位置へ移動させる場合には上記と反対の方向に回転する請求項５に記載の保管システム。
7. 保管位置およびアクセス位置にロックするためのロック装置（２２）を有する請求項１〜６のいずれか一項に記載の保管システム。
8. 各支持プラッタ（２２）がロック装置と組み合わされ、このロック装置は回動レバーを有し、この回動レバーの自由端に設けられたヘッド（７４）はバネ（８０）の作用で環状歯車（６４）の歯と係合し、電磁石（７６）の作用で歯から外れる請求項７に記載の保管システム。
9. 各保管装置（３４）がケーシング（３６）中に収容され、このケーシング（３６）には上記通路（３０）へのアクセスを可能にする横方向開口を有し、複数の保管装置（３４）が互いに上下に重ねられている請求項１〜８のいずれか一項に記載の保管システム。

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