JP5657978B2

JP5657978B2 - ライブラリ装置

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Publication number: JP5657978B2
Application number: JP2010219253A
Authority: JP
Inventors: 土屋　学; 学土屋
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2010-09-29
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2015-01-21
Anticipated expiration: 2030-09-29
Also published as: WO2012042992A1; JP2012074113A; DE112011103306B4; DE112011103306T5; US9074667B2; US20130186215A1

Description

本発明は、ギヤの回転駆動により移動対象を所望の位置まで移動させるギヤ駆動機構およびライブラリ装置に関する。

一般に、ギヤボックスを使用した動作機構においてはバックラッシ（ガタ）が発生する。そのため、機能上高い位置決め精度が必要とされる機構においては、バックラッシの影響を考慮した機構及び制御が必要とされる。

このため、ソフトウェア制御によりバックラッシを測定して位置補正値を算出し、その補正値を位置制御にフィードバックさせることでバックラッシを除去する方法が知られている。

こうしたソフトウェア制御による位置補正として、ステッピングモータを用いてギヤボックスの駆動を行う場合の位置補正方法について、図８を参照して説明する。

ステッピングモータは、印加されたパルス数に応じて回転する。このため、モータによる回転駆動としては、正確な位置制御を行うことができるものである。

ソフトウェア制御による位置補正動作では、まず、ギヤボックスによる移動対象を原点位置に移動させ、その位置で原点リセットを行う（ステップＳ１）。こうしてリセットした原点位置から＋方向に２５パルス移動させ（ステップＳ２）、そこから原点まで戻るためのパルス数“Ａ”を測定する（ステップＳ３）。また、原点位置から−方向に２５パルス移動させ（ステップＳ４）、そこから原点まで戻るためのパルス数“Ｂ”を測定する（ステップＳ５）。

こうして得た測定値“Ａ”、“Ｂ”を用いて、＋方向と−方向のそれぞれについて測定値と理論値（送りパルス）の差を算出し、その平均値をバックラッシ（ＸＢ）とする。式として表すと以下のようになる。
ＸＢ＿Ａ＝｜パルス“Ａ”｜−２５パルス
ＸＢ＿Ｂ＝｜パルス“Ｂ”｜−２５パルス
バックラッシ（ＸＢ）＝（ＸＢ＿Ａ＋ＸＢ＿Ｂ）／２

また、こうしたソフトウェア制御による位置補正で、駆動機構におけるバックラッシュの補正を行うパンチルトカメラが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１３１３１１号公報

しかしながら、上述したソフトウェア制御によりバックラッシを補正しようとすると、上述のようにパルス数を測定する際、移動対象物の自重による慣性力等が影響して測定値にバラツキが発生してしまう虞があった。こうしてバラツキが発生してしまうと、制御にフィードバックする補正値の信頼性が低くなる問題があった。
また、上述した特許文献１も、ソフトウェア制御でバックラッシの補正を行うものであった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ギヤの回転駆動を用いた駆動機構であっても、バックラッシの影響を効果的に低減でき、精密な位置制御が可能なギヤ駆動機構およびライブラリ装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明に係るギヤ駆動機構は、ギヤの回転により移動対象を移動させるギヤ駆動機構であって、所定の原点指標により位置制御のための原点を位置決めし、該位置決めの際、ギヤ駆動におけるバックラッシが除去されるように、移動対象の移動方向にバイアス手段でバイアスを発生させることを特徴とする。

また、本発明に係るライブラリ装置は、カートリッジを格納可能なマガジンと、カートリッジ内の記録媒体への読み書きを行うドライブと、マガジンに格納されたカートリッジをドライブとの間で移動させるアクセッサと、上述した本発明に係るギヤ駆動機構と、を備え、移動対象はアクセッサであり、ギヤ駆動機構によりアクセッサを所定の走行路に沿って移動させることを特徴とする。

以上のように、本発明によれば、ギヤの回転駆動を用いた駆動機構であっても、バックラッシの影響を効果的に低減でき、精密な位置制御ができる。

本発明の実施形態としてのライブラリ装置の筐体構造を示す斜視図である。該筐体のセンサフラグ近傍を示す部分拡大斜視図である。アクセッサ２０底面の外装板を一部取り外した状態を示す斜視図である。アクセッサ２０周りのセンサ穴２３側を示す斜視図である。アクセッサ２０周りのセンサ穴２３付近を示す部分拡大斜視図である。バイアス機構２２の構成例を示す側面図である。本実施形態による原点位置決め動作と要部構成の概略を示す図である。従来のソフトウェア制御による位置補正動作例を示す図である。

次に、本発明に係るギヤ駆動機構およびライブラリ装置を適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

まず、本実施形態の概略について説明する。
本実施形態のライブラリ装置は、磁気テープを収容する磁気テープカートリッジ（以下、カートリッジ）を、取り外し可能なカートリッジ収納棚（以下、マガジン）内に複数格納でき、磁気テープドライブ（以下、ドライブ）が着脱可能となっている。また、マガジン、ドライブの相互間でカートリッジを移動させるアクセッサ機構を備える。

本実施形態では、このアクセッサの位置制御を行うための原点の位置決めの際に、アクセッサの自重による慣性力等で位置ズレを起こさないよう、アクセッサにバイアス機構を付設し、センシング時にバイアス機構が働くようにする。このことにより、原点の位置決めの際にバックラッシを実質“ゼロ”にすることができ、原点リセット位置を安定化させることができる。

次に、本実施形態のライブラリ装置の筐体構造について、図１、図２を参照して説明する。図１、図２は、本実施形態のライブラリ装置にドライブや電源等の部品を取り付ける前の筐体構造を示す。

本実施形態のライブラリ装置は、筐体内部の構造として、アクセッサ走行路１１と、ドライブスロット１２と、マガジンスペース１３と、電源スペース１４と、制御部スペース１５とに分かれるように構成される。

アクセッサ走行路１１には、アクセッサ２０と、ラック３０と、ガイド３１とが設けられ、アクセッサ２０は、平行に設けられたラック３０およびガイド３１に沿って直線上を移動できるようになっている。

また、アクセッサ走行路１１におけるドライブスロット１２側の端部に、センサフラグ１６が設けられ、アクセッサ２０は、センサフラグ１６により位置制御のための原点の位置決めを行う。

ドライブスロット１２は、カートリッジ内の磁気テープに対して情報の読み書きを行う各種のドライブを装着可能となっている。

マガジンスペース１３は、カートリッジを複数格納するマガジンを装着できるようになっている。

電源スペース１４に格納される電源部は、アクセッサ２０やドライブといった装置内の各部分に電源を供給する。

制御部スペース１５に格納される制御部は、本実施形態のライブラリ装置に接続される不図示のＰＣなどに実装された制御プログラムの制御に連動して動作し、装置内の各部分の動作制御を行う。

本実施形態のライブラリ装置は、以上のような構成により、アクセッサ２０がマガジンへの所定のカートリッジ着脱位置と、ドライブへのカートリッジ着脱位置との間を移動し、アクセッサ２０に取り付けられたアクセッサ機構が、マガジンおよびドライブの相互間でカートリッジを所定位置から所定位置へと移動させる。
図１、図２の例では、アクセッサ２０についても、カートリッジを移動させるための所要部品が取り外された状態を示す。このカートリッジを移動させる構成や、ドライブ、マガジンの構成は公知のものであり、説明を省略する。

次に、本実施形態のライブラリ装置におけるアクセッサ２０とその駆動機構について、図３〜図５を参照して説明する。

図３は、アクセッサ２０底面の外装板を一部取り外した状態を示す。
アクセッサ２０は、駆動手段であるステッピングモータ（不図示）からの回転力を、不図示のギヤボックスに入力して回転速度を減速させ、ピニオン２１に伝達する。こうしてピニオン２１に回転力が出力され、そのピニオン２１とラック３０とが咬合することにより、アクセッサ２０はガイド３１に沿って直線上を移動する。

アクセッサ２０は、図４、図５に示すように、移動方向におけるセンサフラグ１６の方向の外壁部分に、バイアス機構２２と、センサ穴２３とを備える。

このため、アクセッサ２０が、装置筐体におけるドライブスロット１２側の壁面に所定距離まで近づくと、板状部材であるセンサフラグ１６がセンサ穴２３内に挿入される。また、バイアス機構２２が筐体内側の壁面に押し付けられることにより、その壁面から離れる方向にバイアスが発生する。

図６に、バイアス機構２２の構成例を示す。
この図６に示すように、バイアス機構２２は、コイル状のバネ２２１の内側に伸縮筒２２２が設けられ、その伸縮筒２２２先端のネジ穴にネジ２２３が螺合されて構成される。このため、ネジ２２３が装置筐体内側の壁面に押し付けられると、ネジ２２３とアクセッサの壁面との間でバネ２２１を弾性変形させ、弾性による復元力を発生させる。

伸縮筒２２２は、バイアス機構２２が取り付けられたアクセッサ２０の壁面の取り付け平面と垂直な方向にのみ伸縮する。また、この伸縮筒２２２の伸縮方向がアクセッサ２０の移動方向と同一になるよう、バイアス機構２２はアクセッサ２０壁面に取り付けられる。

このため、アクセッサ２０が装置筐体におけるドライブスロット１２側の壁面に所定距離まで近づくと、ネジ２２３が装置筐体内側の壁面に押し付けられ、その押し付け力によりバネ２２１がねじれたり曲がったりすることなく、伸縮筒２２２の伸縮方向に沿ってバネ２２１が弾性変形する。このため、伸縮筒２２２の伸縮方向、すなわちアクセッサの移動方向に沿って、ネジ２２３が押し付けられている装置筐体内側の壁面から離れる方向に弾性による復元力が発生し、バイアスとして作用する。

図７に、本実施形態による原点位置決め動作の概略を示す。
センサフラグ１６は、上述のように板状部材からなる。アクセッサ２０がアクセッサ走行路１１をドライブスロット１２側に移動し、装置筐体壁面に所定距離まで近づくと、センサフラグ１６はセンサ穴２３内に挿入される。

センサ穴２３の内側には、フォトインタラプタ２４が設けられる。フォトインタラプタ２４は、不図示の発光部と受光部を備え、この発光部からの光が受光部により受光されるか否かを検出する。

板状部材であるセンサフラグ１６が上述のようにセンサ穴２３の中に挿入され、フォトインタラプタ２４の発光部からの光を遮ると、アクセッサ２０の位置制御を行う制御部は、フォトインタラプタ２４の受光部が光を受光しなくなったアクセッサ２０の位置を原点とするよう原点リセットを行う。
このように、板状部材であるセンサフラグ１６の縁端部におけるフォトインタラプタ２４の発光部からの光を遮る位置が、アクセッサ２０の位置制御における原点を定義する位置となる。

また、アクセッサ２０が、センサフラグ１６の設けられた装置筐体壁面に所定距離まで近づくと、バイアス機構２２の先端のネジ２２３が装置筐体内側の壁面に接触する。この位置からアクセッサ２０が移動方向におけるセンサフラグ１６の方向にさらに移動すると、バイアス機構２２のバネ２２１が弾性変形し、センサフラグ１６の設けられた装置筐体壁面から離れる方向に復元力が発生し、バイアスとして作用する。

ここで、バイアス機構２２は、アクセッサ２０が原点に向けて移動していく際に、アクセッサ２０がその原点位置に到達するより前に装置筐体内側の壁面に先端が接触し、復元力が発生し始める長さとして設けられている。このため、上述のようにフォトインタラプタ２４がセンサフラグ１６により原点の検出を行う時点では、すでにバイアス機構２２の先端が装置筐体内側の壁面に接触し、バイアスが作用し始めている。

また、バイアスの作用方向は上述のようにアクセッサの移動方向と同じにされている。また、アクセッサ２０を駆動するためのギヤボックスやラック・ピニオン機構によるバックラッシの発生方向も、このアクセッサ２０の移動方向であるため、バイアスの作用方向はバックラッシの発生方向と同じである。

このため、上述のようにフォトインタラプタ２４がセンサフラグ１６により原点の検出を行う際には、バイアス機構２２によるバイアスがギヤボックスやラック・ピニオン機構に作用し、バックラッシを実質“ゼロ”にする。このため、バックラッシのない状態で、原点の位置決めを安定して行うことができる。

アクセッサ２０の位置制御を行う制御部は、こうして安定的に原点リセットを行い、その原点からの移動距離により位置制御を行う。

アクセッサ２０を移動させる駆動手段であるステッピングモータは、印加されたパルス数に応じて回転する。このため、制御部がステッピングモータに印加するパルス数をカウントすることにより、原点から移動方向への移動距離を算出し、精密に位置決めするよう駆動制御する。

本実施形態では、この原点の位置決めを、上述のようにバックラッシを除去した状態で行うため、原点リセットを安定して行うことができる。このため、確実に位置決めされた原点位置に基づいて、アクセッサ２０の精密な位置制御ができる。

上述した原点リセット動作は、アクセッサ２０がアクセッサ走行路１１を移動していく中でセンサフラグ１６の近傍に位置している場合や、装置への電源投入時など、予め定められた各種のタイミングで行われる構成であってよい。

以上のように、上述した本発明の実施形態では、バイアス機構２２によるバイアスの作用するタイミングが、フォトインタラプタ２４によるセンサフラグ１６を対象としたセンシングの実施タイミングと同期している。このため、可動側であるアクセッサ２０を駆動するギヤボックスやラック・ピニオン機構でのバックラッシに起因するガタを除去した状態で原点のセンシングを行うことができる。このため、原点の位置決めのためのセンシング位置を安定させることができる。

このように、上述した実施形態によれば、アクセッサ２０に付設されたバイアス機構により、実質バックラッシを“ゼロ”にして原点の位置決めを行うため、従来方式のようにソフトウェア制御による位置補正を行う必要なく、精密な位置制御ができる。

このため、磁気テープライブラリ装置におけるアクセッサ機構の原点リセット位置を安定化させ、位置制御の精度を向上させることができる。

なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。

例えば、バイアス機構２２で弾性変形による復元力を発生させる弾性部材は、上述したコイルバネに限定されず、例えば板バネを用いても本発明は同様に実現することができる。

また、バイアス機構２２は、上述した実施形態のようにアクセッサ２０に設けられる構成に限定されず、例えば筐体内壁に設けられる構成であってもよい。すなわち、アクセッサ２０の移動方向に弾性変形の復元力を作用させることができれば、バイアス機構は任意の位置であってよい。

また、バイアス機構は、上述した実施形態のように原点近傍でのみバイアスを発生させるものに限定されず、例えば定荷重バネなどを用いて、アクセッサ走行路１１の全体でアクセッサ２０にバイアスを作用させる構成であっても、本発明は同様に実現することができる。

また、原点を定義するセンサフラグ１６は、上述した実施形態のようにドライブスロット側に限定されず、アクセッサ走行路１１における移動方向の反対側に設ける構成であっても、本発明は同様に実現することができる。
また、アクセッサ２０が原点の位置にある状態でフォトインタラプタ２４により原点検出可能な位置であれば、例えば装置筐体の天井や床面など、任意の位置であってよい。この場合、フォトインタラプタ２４は、そのセンサフラグ１６により原点位置を検出可能なように、そのセンサフラグ１６の位置に対応した位置に設けられることとなる。

また、センサフラグにより原点位置を検出するセンサは、上述した実施形態のようにフォトインタラプタに限定されず、所定の原点指標により原点位置を確定することができれば任意のセンサであってよい。

また、アクセッサ２０を移動させる駆動機構は、上述した実施形態のようにラック・ピニオン機構に限定されず、例えばウォームギヤによる駆動機構など、各種のギヤ駆動機構であっても本発明は同様に適用することができる。

また、上述した実施形態では、磁気テープカートリッジのライブラリ装置として説明したが、このものに限定されず、各種のギヤ駆動機構についても本発明は同様に適用することができる。
この場合、上述した実施形態では、ギヤ駆動機構による移動対象がアクセッサ２０であることとして説明したが、移動対象はこのものに限定されず、適用される装置に応じたものであってよい。

また、ギヤ駆動機構による移動対象の移動経路は直線に限定されず、ギヤ駆動機構により移動可能な任意の経路形状であってよい。この場合、上述した実施形態におけるバイアス機構は、移動対象が原点近傍に移動した際に、移動対象の原点近傍における移動方向における原点から離れる方向にバイアスが作用するように設けられることとなる。

１１アクセッサ走行路
１２ドライブスロット
１３マガジンスペース
１４電源スペース
１５制御部スペース
１６センサフラグ
２０アクセッサ
２１ピニオン
２２バイアス機構
２２１バネ
２２２伸縮筒
２２３ネジ
２３センサ穴
２４フォトインタラプタ
３０ラック
３１ガイド

Claims

カートリッジを格納可能なマガジンと、
前記カートリッジ内の記録媒体への読み書きを行うドライブと、
前記マガジンに格納されたカートリッジを前記ドライブとの間で移動させるアクセッサと、
ギヤの回転により前記アクセッサを所定の走行路に沿って移動させ、
前記走行路における前記アクセッサの移動方向の一方の端部に設けられた所定の原点指標により、位置制御のための原点を、その原点指標を検出する検出手段の検出結果を基に位置決めし、
該位置決めに同期して、前記アクセッサ、及び、自装置の筐体内壁の少なくとも何れかに設けられたバイアス手段を用いて、ギヤ駆動におけるバックラッシが除去されるように、前記アクセッサの移動方向にバイアスを発生させる、
ギヤ駆動機構と、を備え、
前記バイアス手段は、前記アクセッサの前記移動方向における前記原点と対向する部位、及び、前記アクセッサの移動方向における前記原点側の前記筐体内壁の少なくとも何れかに設けられ、前記アクセッサの移動により、前記アクセッサと、前記筐体内壁との間で押圧され、弾性による復元力を発生させることを特徴とする、
ライブラリ装置。
カートリッジを格納可能なマガジンと、
前記カートリッジ内の記録媒体への読み書きを行うドライブと、
前記マガジンに格納されたカートリッジを前記ドライブとの間で移動させるアクセッサと、
ギヤの回転により前記アクセッサを所定の走行路に沿って移動させ、
前記走行路における前記アクセッサの移動方向の一方の端部に設けられ、前記アクセッサの位置制御のための原点を定義する板状部材からなる原点指標を備え、
前記アクセッサに設けられ、前記原点指標を検出する検出手段が前記アクセッサの移動により前記原点指標である前記板状部材の縁端部における所定位置を検出する位置を原点とするよう原点位置の定義を行い、
前記アクセッサが少なくとも前記原点の近傍にあり、前記検出手段が前記板状部材の縁端部における所定位置を検出したタイミングと同期して、前記アクセッサ、及び、自装置の筐体内壁の少なくとも何れか設けられたバイアス手段を用いて、該原点の近傍における前記アクセッサの移動方向における前記原点から遠ざかる方向にバイアスを発生させる、
ギヤ駆動機構と、を備え、
前記バイアス手段は、前記アクセッサの前記移動方向における前記原点と対向する部位、及び、前記アクセッサの移動方向における前記原点側の前記筐体内壁の少なくとも何れかに設けられ、前記アクセッサの移動により、前記アクセッサと、前記筐体内壁との間で押圧され、弾性による復元力を発生させることを特徴とする、
ライブラリ装置。
前記ギヤ駆動機構は、
前記アクセッサを直線移動させるラック・ピニオン機構と、
駆動手段と、
前記駆動手段による回転力を前記ラック・ピニオン機構のピニオンに伝達するギヤボックスとを備え、
前記移動方向は、前記ラック・ピニオン機構のラックによる移動方向であることを特徴とする、
請求項２に記載のライブラリ装置。
前記ギヤ駆動機構は、前記アクセッサの位置制御を行う制御手段を備え、
前記駆動手段はステッピングモータであり、
前記制御手段は、前記ステッピングモータに印加するパルス数のカウントにより前記原点から前記移動方向への移動距離を算出し、前記アクセッサの位置制御を行うことを特徴とする、
請求項３に記載のライブラリ装置。