JP2007250114A - 媒体搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アーム部１５に生じた垂れ量を検出し，その誤差分を補正することにより，媒体保管セル２への媒体３の正確な挿入・排出を可能にする。
【解決手段】帯状パターン読取り部１２は，把持部１６に設けられた撮像部１７によって，媒体保管セル２に付与された帯状パターン４を読み取る。垂れ量算出部１３は，読み取った帯状パターン４に基づき，アーム部１５上の把持部１６の位置に応じた水平方向のパターン境界線の基準位置からのずれを計測し，それをもとにアーム部１５の垂れ量を算出し，垂れ量に対する位置の補正値を補正値記憶部１４に保存する。サーボ制御部１１は，この補正値を用いて，把持部１６の移動制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は，例えば磁気テープライブラリ装置等の記憶媒体を収容するライブラリ装置において，カートリッジ式記憶媒体（以下，カートリッジという）の収納棚（セル）へカートリッジを搬送するメカ機構に垂れが生じた場合に垂れ量を検出し，その誤差分を補正することによりセルへの正確なカートリッジ挿入・排出を実現することを可能とした媒体搬送装置に関する。

図１１は，従来技術を説明するための図である。図１１（Ａ）において，２はカートリッジ等の搬送対象となる媒体３を多数収納する媒体保管セルである。媒体３を媒体保管セル２から出し入れし，搬送する機構部として，媒体３を把持するためのロボットハンドに相当する把持部１６，把持部１６を水平方向に移動させるアーム部１５，そのアーム部１５を支持する支持部１８，その支持部１８をガイドして垂直方向に移動させるためのＬＭレール１９を有する。なお，図示省略しているが，把持部１６，支持部１８等には，サーボモータが組み込まれている。

図１１（Ａ）に示すような搬送機構（搬送ロボット）を持つ従来の磁気テープライブラリ装置では，媒体保管セル２への把持部１６の位置合わせのために，例えば図１１（Ｂ）に示すように，媒体保管セル２の左右両端のセルの２箇所に基準フラグＦ１，Ｆ２を配置し，把持部１６に搭載したセンサを使ってこのフラグ位置を読み出し，ノミナル位置からの水平・垂直方向の誤差を検出し，その誤差量を使って各セルと搬送ロボットの相対的な位置誤差をリニアに補正していた。

なお，搬送ロボットの位置を決定または補正する従来技術として，例えば特許文献１に記載された位置データの補正方法や，特許文献２に記載された物体位置決定システムがある。特許文献１に記載された技術は，サーボモータの位置決め制御に用いる位置データを少ない誤差で高精度に補正できるようにするため，位置データを補正するためのデータの取り込みを，位置付けの目標となる基準目標フラグから，それに隣接する次の目標フラグまでのピッチで行うことを特徴としている。しかし，この特許文献１では，搬送ロボットのアーム部の垂れ量をあらかじめ測定し，その垂れ量に基づく補正を行うことはまったく考慮されていない。

また，特許文献２の技術では，媒体ハンドラとマガジン・スロットの間の適切な位置合わせのため，直角三角形の形状をした誘導ターゲットを撮像し，走査行が直角三角形の底辺と交差する点の位置を算出することにより，頂角からの距離を計算し，その距離に基づいて媒体ハンドラを誘導するものであり，これもあらかじめアーム部の垂れ量を測定しておき，その垂れ量に基づく補正を行うことを考慮したものではない。
特開平５−３４２７２３号公報 特開２０００−３１４６１１号公報

図１１（Ａ）に示されるように，搬送ロボットが片持ちのとき，把持部１６の重み等によって，アーム部１５に垂れが生じることがあり，その垂れ量が先端付近に近付くに従って顕著になる場合がある。この場合，図１１（Ｃ）のように，従来の方法で検出したセルと搬送ロボットの相対的な位置誤差自体に誤差が生じ，その結果，目的とするセルへの正確な媒体３の挿入・排出を実現できなくなる。なお，図１１（Ｃ）において，Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３が従来方法により検出された各セルの中心位置の誤差，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３がアーム部１５の垂れによる実際の位置の誤差を表している。

本発明は上記問題点の解決を図り，アーム部に生じた垂れ量を検出し，その誤差分を補正することにより，セルへの媒体の正確な挿入・排出を実現するための手段を提供することを目的とする。

本発明は，上記課題を解決するため，搬送対象の媒体が収納される媒体保管セルに，白黒の帯状のトラック・パターンを配置し，このトラック・パターンをセンサでスキャニングすることにより，白黒の境界線の軌道を検出し，その軌道を使って搬送ロボットの垂れ量を検出する。さらに，この垂れ量を使ってノミナル位置からの垂直方向の誤差を補正することにより，個々のセルへの正確なカートリッジ等の媒体の挿入・排出を実現する。

具体的には，本発明は，片側が支持されるアームに沿って搬送媒体の把持部を移動させ，媒体保管セルに収納される搬送媒体を前記把持部によって把持し，搬送媒体の出し入れと搬送を行う媒体搬送装置において，前記把持部に設けられたセンサによって，前記媒体保管セルに付与された水平方向に線が表されたパターンを読み取るパターン読取り手段と，前記パターン読取り手段によって読み取ったパターンに基づき，前記アーム上の前記把持部の位置に応じた，前記パターンにおける水平方向の線の基準位置からのずれを計測し，それをもとに前記アームの垂れ量を算出する垂れ量算出手段と，算出された垂れ量に基づき，前記媒体保管セルの個々の搬送媒体が収納されるセルの基準位置を補正する補正値または基準位置を補正した補正位置情報を記憶する補正値記憶手段と，前記補正値記憶手段に記憶された補正値または補正位置情報を用いて，前記把持部の移動制御を行うサーボ制御手段とを備えることを特徴とする。

この媒体搬送装置は，例えば磁気テープライブラリ装置におけるカートリッジを搬送する装置として利用することができる。

媒体保管セルに付与する水平方向に線が表されたパターンとして，色または明度が異なる第１の領域（例えば黒）と第２の領域（例えば白）からなり，それらの境界が水平方向の線を形成するパターンを用いる。このようなパターンを用いれば，垂直方向のラインスキャンによってパターンを読み取り，その読み取ったパターンにおける第１の領域と第２の領域の長さによって水平方向の線の基準位置からのずれを簡易に計測することができる。

本発明によれば，片持梁状のアーム部に非線形な垂れが生じても，それを計測して補正するので，媒体収納セルに媒体を正確に挿入し，媒体収納セルから正確に媒体を排出することができるようになる。特に，経年変化により垂れ量が大きくなったような場合に，従来，保守者が人手でアーム部を支持する支持部を調整する必要があったのに対し，正確な位置補正によって調整の手間を省くことができるようになる。

以下，図面を参照しながら，本発明の実施の形態を説明する。図１は，本発明の概要を説明する図である。図中，１は本発明に係る媒体搬送装置，２はカートリッジ等の搬送対象となる媒体３を多数収納する媒体保管セルである。媒体保管セル２には，水平方向に白黒の境界線を持つ帯状パターン４が付加されている。

媒体搬送装置１は，媒体を搬送する機械的（メカ）機構である搬送機構部と，それを制御する搬送制御部１０とからなる。搬送機構部は，媒体保管セル２から出し入れする媒体３を把持するための把持部１６，その把持部１６を水平方向に移動させるアーム部１５，そのアーム部１５を支持する支持部１８，その支持部１８をガイドして垂直方向に移動させるためのＬＭレール１９を有する。また，把持部１６に，ＣＣＤ等による撮像部（センサ）１７が搭載されている。なお，図示省略しているが，把持部１６，支持部１８等には，サーボモータが組み込まれている。

搬送制御部１０は，搬送機構部に組み込まれたサーボモータを駆動制御するサーボ制御部１１，媒体保管セル２に付加された帯状パターン４の白黒を撮像部１７によって読み取る帯状パターン読取り部１２，読み取った帯状パターンをもとにアーム部１５の垂れ量Ｈを算出する垂れ量算出部１３，算出した垂れ量に応じた位置の補正値を記憶する補正値記憶部１４を備える。サーボ制御部１１は，補正値記憶部１４が記憶する位置の補正値に基づいて把持部１６を移動させる目的位置の補正を行い，搬送機構部を動作させる。なお，補正値記憶部１４に位置の補正値を記憶する代わりに，その補正値によって基準位置を補正した補正後の位置情報を記憶しておくこともできる。

本発明は，例えば次のような磁気テープライブラリ装置におけるカートリッジの搬送機構に適用される。なお，本発明は，他の記憶媒体の搬送機構等にも同様に適用することができる。

図２は，本発明が適用される磁気テープライブラリ装置の構成例を示す。例えば，本発明が適用される磁気テープライブラリ装置１０１は，上位装置であるホストコンピュータ１０２からの要求により，カートリッジの装着，取り外し，保管，記録再生等を自動的に行う装置であり，磁気テープへのデータの記録再生を行う複数台の磁気テープ装置１０３，ホストコンピュータ１０２からの要求により磁気テープ装置１０３を制御するための磁気テープ装置コントローラ１０４，内部に複数のカートリッジを収納できる保管棚を有する媒体保管セル２，媒体保管セル２内のカートリッジを取り出して磁気テープ装置１０３に装着したり，磁気テープ装置１０３からカートリッジを取り外して媒体保管セル２に挿入したりする機構であるアクセッサ機構部１０６，ホストコンピュータ１０２との間のインタフェースを持ち，アクセッサ全体の制御を行うアクセッサコントローラ１０７，アクセッサ機構部１０６のモータおよび各種メカの制御等を行うアクセッサメカコントローラ１０８を備える。また，アクセッサメカコントローラ１０８は，アクセッサ機構部１０６等のＤＣサーボモータを駆動する制御回路であるサーボ制御回路１０９を備える。

図２に示すアクセッサメカコントローラ１０８およびアクセッサ機構部１０６が，図１に示す媒体搬送装置１に相当する。

図３は，図２に示すアクセッサメカコントローラ１０８のブロック構成図である。アクセッサメカコントローラ１０８は，マイクロプログラムによって全体の制御を行うマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）１１０，アクセッサ機構部１０６に内蔵されるモータ１１２を駆動するドライブ回路１１１，モータ１１２の駆動電流を検出する電流検出回路１１３，モータ１１２の回転速度を計測するタコメータ１１４，撮像部１７に相当するＣＣＤ１１６を制御する制御回路１１５，ＣＣＤ１１６の撮像データをデコードするデコーダ１１７，マイクロプログラムおよびデータを記憶するためのメモリ１１８を備える。以上の構成は，従来技術と同様である。メモリ１１８には，図１に示す補正値記憶部１４が設けられる。

ＣＣＤ１１６は，帯状パターン４を撮像する機能を有するが，これは本来，媒体３のカートリッジに付加された媒体識別用のバーコードを読み取るためのものであり，本実施の形態では，このバーコード読み取り用のＣＣＤ１１６を帯状パターン４の読み取りにも利用してコストの増加を抑えている。

この例では，アクセッサメカコントローラ１０８が垂れ量の算出，垂れ補正値の記憶および位置の補正を行うものとして説明するが，これらの機能を上位装置に持たせて，本発明を実施することも可能である。

図４は，アクセッサ機構部１０６の斜視図である。図４に示すアクセッサ機構部１０６において，図１と同符号のものは図１に示すものに対応する。Ｚ機構部１２０は，アーム部１５に相当するものであり，把持部１６を水平なＺ軸方向に移動させる機構である。Ｘ機構部１２１は，把持部１６をＺ軸と直角な水平方向のＸ軸方向に移動させる機構である。スイブル機構部１２２は，把持部１６を水平方向に回転させる機構である。Ｚ機構部１２０は，支持部１８によってＬＭレール１９に支持され，全体が上下のＹ軸方向に移動可能になっている。

図５は，アクセッサ機構部１０６の正面図である。図５（Ａ）は，把持部１６が初期位置にある場合のアクセッサ機構部１０６を示している。このように把持部１６が片持ちの支持部１８側に来ている場合には，Ｚ機構部１２０の垂れはほとんど問題にならないが，図５（Ｂ）に示すように，把持部１６が支持部１８から離れるに従って，その垂れ量Ｈが大きくなり，媒体保管セル２への把持部１６の正確な位置合わせが難しくなる。本発明は，この問題を以下に説明する手段によって解決する。

図６〜図８は，アーム部（Ｚ機構部）の垂れ量の計測方法を説明する図である。媒体保管セル２の一列は，５個のセルＣ１〜Ｃ５から構成されているものとする。媒体保管セル２の左右両端のセルＣ１，Ｃ５には，中心位置に基準フラグＦ１，Ｆ２が設けられている。この基準フラグＦ１，Ｆ２は，ＣＣＤ１１６等のセンサによって読み取り可能なマークである。なお，以下では説明の都合上，水平（Ｚ軸）方向の座標値をｘ，高さ方向の座標値をｙで表す。また，媒体保管セル２には，ある幅を持った白黒の帯状パターン４がセルＣ１〜Ｃ５の列に沿って，白黒の境界線が水平になるように付加されている。

（１）まず，図６に示すように，基準フラグＦ１，Ｆ２の中心位置をセンサで読み出し，セルＣ１，Ｃ５に対する実際の中心位置（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’），（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）を検出する。

（２）次に，水平位置をｘ₁ ’に保持した状態で搬送ロボットの把持部１６を垂直方向に移動させ，ＣＣＤ１１６により読み取った帯状パターン４のイメージデータＤが全て黒になる境目ｙ_d1に位置付ける。なお，ＣＣＤ１１６は，ラインスキャンを行うものとする。

（３）次に，垂直位置をｙ_d1に保持した状態で搬送ロボットの把持部１６を水平方向にｘ₅ ’まで移動させる。その間，各セルのｘ座標ごとにＣＣＤ１１６によりイメージデータＤを読み取り，メモリに保存する。

（４）搬送ロボットの把持部１６を再度（ｘ₁ ’, ｙ_d1）に戻し，さらに垂直方向に若干下げてｙ_d2に位置付ける。ここで，ＣＣＤ１１６による撮像すると，イメージデータＤには若干白が含まれることになる。

（５）上記（３）と同様に，垂直位置をｙ_d2に保持した状態で，把持部１６を水平方向にｘ₅ ’まで移動させる。その間，ｘ座標ごとにイメージデータＤを読み取りメモリに保存する。この読み取りの様子を図７に示す。

（６）上記（３）と（５）で採取したイメージデータと，ｙ_d1，ｙ_d2とから，ｘ座標ごとの垂れ量を求める。

図８は，アーム部（Ｚ機構部）の垂れ量の計算方法を説明する図である。変数を次のように定める。

・イメージデータの全長をＤ，
・ＣＣＤ１１６のラインスキャン方向（イメージデータ）と垂直方向の角度をθ，
・位置（ｘ，ｙ_d1）でのイメージデータの黒白の比率をｍ₁ ：ｎ₁ ，
・位置（ｘ，ｙ_d2）でのイメージデータの黒白の比率をｍ₂ ：ｎ₂ ，
・求める垂れ量をＨ，
とする。

図８から明らかなように，イメージデータの方向と垂直方向の角度θは，次式によって求まる。

したがって，垂れ量Ｈは，次式によって求まることになる。

以上のようにして計算された垂れ量Ｈの値を，垂れ補正値として補正値記憶部１４に記憶し保存しておく。

次に，この補正値を用いた位置補正の手順について説明する。図９は，垂れ量の補正方法を説明する図である。

（１）図９（Ａ）に示すように，基準フラグＦ１，Ｆ２の中心位置をセンサで読み出し，セルＣ１，Ｃ５に対する実際の中心位置（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’），（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）を検出する。

（２）次に，検出した（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’），（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）から，セルＣ２〜Ｃ４の中心位置を線形補間によって計算する。図９（Ａ）中の×印の位置が算出される。

（３）テーブル値としてメモリに予め保存されている各セルＣ１〜Ｃ５のノミナルの中心位置（図９中の○印の位置）を，上記（１），（２）で求めた（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’）〜（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）で補正する。ここまでの補正は，図１１（Ｂ）で説明した従来方法の補正と同様である。

（４）続いて，図９（Ｂ）に示すように，セルＣ１の中心位置（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’）を基準位置とし，セルＣ２〜Ｃ４の中心位置のｙ座標ｙ₂ ’〜ｙ₄ ’を，補正値記憶部１４に記憶しておいた垂れ量の補正値で補正する。

図１０は，本実施の形態によるアーム部の垂れを検出し補正する処理のフローチャートである。

ステップＳ１では，まず，図６に示すように，基準フラグＦ１の中心位置をセンサで読み出し，セルＣ１に対する実際の中心位置（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’）を検出する。ステップＳ２では，同様に基準フラグＦ２の中心位置をセンサで読み出し，セルＣ５に対する実際の中心位置（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）を検出する。

ステップＳ３では，検出した（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’），（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）から，セルＣ２〜Ｃ４の中心位置（ｘ₂ ’, ｙ₂ ’）〜（ｘ₄ ’, ｙ₄ ’）を線形補間によって計算する。

ステップＳ４では，予めテーブル値として記憶しておいた各セルＣ１〜Ｃ５のノミナルの中心位置を，ステップＳ１〜Ｓ３で求めた（ｘ₁ ’, ｙ₁ ’）〜（ｘ₅ ’, ｙ₅ ’）の値によって補正する。

ステップＳ５では，ループ変数ｉを１に初期化し，以下のステップＳ６〜Ｓ１４を２回繰り返す。

ステップＳ６では，把持部１６を（ｘ₁ ’，ｙ_di）に位置付ける。なお，ｙ_d1は，ＣＣＤ１１６により読み取った帯状パターン４のイメージデータＤが全て黒になる境目のｙ座標であり，ｙ_d2は，ｙ_d1より少し下方の位置である。続いて，ステップＳ７では，ループ変数ｊを２に初期化し，以下のステップＳ８〜Ｓ１２を４回繰り返す。

ステップＳ８〜Ｓ１０では，把持部１６の垂直位置をｙ_diに保持した状態で，把持部１６を水平位置ｘ_j ’まで水平方向に移動させ，（ｘ_j ’，ｙ_di）に位置付ける。ステップＳ１１では，ＣＣＤ１１６によりイメージデータＤを読み取り，メモリに保存する。

ステップＳ１２，Ｓ１３では，ループ変数ｊに１を加算した後，ｊが５を超えたかどうかを判定し，ｊが５以下であればステップＳ８へ戻って同様に処理を繰り返し，ｊが５を超えれば，次のステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４，Ｓ１５では，ループ変数ｉに１を加算した後，ｉが２を超えたかどうかを判定し，ｉが２以下であればステップＳ６へ戻って同様に処理を繰り返し，ｉが２を超えれば，次のステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では，（ｘ_j ’，ｙ_di）におけるイメージデータＤの読み取り結果からアーム部の垂れ量を計算する。ステップＳ１７では，垂れ量の計算結果に基づいて，各セルＣ１〜Ｃ５のノミナルの中心位置を記憶するテーブルの値を再補正する。

以上の垂れ量の検出および補正の処理は，媒体３を搬送させる都度行う必要はなく，例えば媒体搬送装置への電源投入時または搬送エラーが生じて装置がリセットされたようなときに，一度だけ行えば十分である。

本発明の概要を説明する図である。 本発明が適用される磁気テープライブラリ装置の構成例を示す図である。 アクセッサメカコントローラのブロック構成図である。 アクセッサ機構部の斜視図である。 アクセッサ機構部の正面図である。 アーム部の垂れ量の計測方法を説明する図である。 アーム部の垂れ量の計測方法を説明する図である。 アーム部の垂れ量の計測方法を説明する図である。 垂れ量の補正方法を説明する図である。 アーム部の垂れを検出し補正する処理のフローチャートである。 従来技術を説明するための図である。

符号の説明

１ 媒体搬送装置
２ 媒体保管セル
３ 媒体
４ 帯状パターン
１０ 搬送制御部
１１ サーボ制御部
１２ 帯状パターン読取り部
１３ 垂れ量算出部
１４ 補正値記憶部
１５ アーム部
１６ 把持部
１７ 撮像部
１８ 支持部
１９ ＬＭレール

Claims (3)

1. 片側が支持されるアームに沿って搬送媒体の把持部を移動させ，媒体保管セルに収納される搬送媒体を前記把持部によって把持し，搬送媒体の出し入れと搬送を行う媒体搬送装置において，
   前記把持部に設けられたセンサによって，前記媒体保管セルに付与された水平方向に線が表されたパターンを読み取るパターン読取り手段と，
   前記パターン読取り手段によって読み取ったパターンに基づき，前記アーム上の前記把持部の位置に応じた，前記パターンにおける水平方向の線の基準位置からのずれを計測し，それをもとに前記アームの垂れ量を算出する垂れ量算出手段と，
   算出された垂れ量に基づき，前記媒体保管セルの個々の搬送媒体が収納されるセルの基準位置を補正する補正値または基準位置を補正した補正位置情報を記憶する補正値記憶手段と，
   前記補正値記憶手段に記憶された補正値または補正位置情報を用いて，前記把持部の移動制御を行うサーボ制御手段とを備える
   ことを特徴とする媒体搬送装置。
2. 前記媒体搬送装置が，磁気テープライブラリ装置におけるカートリッジを搬送する装置である
   ことを特徴とする請求項１記載の媒体搬送装置。
3. 前記媒体保管セルに付与された水平方向に線が表されたパターンは，色または明度が異なる第１の領域と第２の領域からなり，前記第１の領域と前記第２の領域の境界が水平方向の線を形成するパターンであり，
   前記把持部に設けられたセンサは，垂直方向のラインスキャンによって前記パターンを撮像し，
   前記垂れ量算出手段は，読み取ったパターンにおける前記第１の領域と前記第２の領域の長さによって水平方向の線の基準位置からのずれを計測する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の媒体搬送装置。
   

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