数据载体存储系统.pdf

该系统包括一个或几个用于储存数据载体特别是CD盘的储存装置(34)、一个数据载体的录制和读取站(50)、一个抓取和传送装置(42)、一系列相互堆叠的载体托盘(22)，每个托盘(22)与一个作用在托盘周边上的驱动装置(60、62)相关，使托盘(22)在一个停放位置和一个访问位置之间转动。每个托盘(22)包括一个切口(28)，当所有载体托盘(22)处于它们的停放位置时，开口(28)形成一个开放通道(30)，该通道可以使传送装置(42)垂直移动。

1.  数据载体储存系统，其具有自动获取每个数据载体的功能，所述系统包括：至少一个用于储存数据载体的储存装置(34)，一数据载体的录制和/或读取站(50)，一抓取和传送装置(42)——用于在所述储存装置(34)与所述录制和读取站之间单独传送每个数据载体或者反之亦然；
在所述储存系统中，每个储存装置(34)包括一系列相互堆叠的旋转的载体托盘(22)，所述载体托盘(22)被一垂直柱(26)支承，并且可以借助一作用在所述载体托盘(22)的周边上的适当驱动装置(60、62)单独转动，使所述载体托盘(22)在一停放位置和一访问位置之间转动；
在所述储存系统中，每个载体托盘(22)包括：一系列的存放区(32)，所述存放区(32)在一水平面内向外封闭，用于接收数据载体；以及一开口，所述开口与所述存放区(32)排列成一围绕所述中心柱的同心圆，这种排列使得，当所有载体托盘(22)处于它们的停放位置时，它们的开口互相垂直对齐，从而形成一开放通道(30)；
该系统的特征在于，载体托盘(22)的开口是一些直径大于数据载体的直径并且在托盘(22)的周边开放的切口，录制和读取站(50)以及抓取和传送装置(42)处于托盘切口(28)形成的开放通道(30)的前面，托盘(22)的驱动装置(60、62)设计为使托盘向两个方向转动。

2.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，抓取和传送装置(42)至少包括一个转动臂(48)，它的自由端带有一个抓取数据载体的装置(46)，并且臂(48)可以沿着一个延伸在储存系统的整个高度上的垂直轨道(44)滑行。

3.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，录制和读取站(50)由多个一些叠在另一些上并面对抓取和传送装置的单个的录制和读取器(52)构成。

4.  如权利要求1所述的系统，其特征在于，每个托盘(22)与一个单独的驱动装置(60、62)相关，并且驱动装置分为两组(60)、(62)，这两组分别与偶数托盘(22)和奇数托盘(22)相关。

5.  如权利要求4所述的系统，其特征在于，每个驱动装置由一个伪线性步进马达构成，并且每个载体托盘(22)包括一个软铁磁材料的圆形齿冠(64)，齿冠(64)形成步进马达的转子。

6.  如权利要求1-5之一所述的系统，其特征在于，每个载体托盘(22)包括六个圆形存放区(32)。

7.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，每个托盘(22)的六个存放区(32)布置为两组，四个存放区(32)一组和两个存放区一组，分别位于它们的托盘(22)的切口(28)的两侧，托盘向第一方向转动，以便把四个一组的存放区(32)从停放位置传送到访问位置，托盘向相反方向转动，以便把两个一组的存放区(32)从停放位置传送到访问位置。

8.  如权利要求1-7之一所述的系统，其特征在于，在它们的停放位置和访问位置中有一个锁定装置(72？)。

9.  如权利要求8所述的系统，其特征在于，每个托盘(22)与一个由一个转动杠杆构成的锁定装置相关，转动杠杆的自由端带有一个可以在一个弹簧(80)的作用下嵌入到齿冠(64)的一个齿中的头部(74)，头部(74)在一个电磁铁(76)的作用下被释放。

10.  如权利要求1-9之一所述的系统，其特征在于，每个储存装置(34)装在一个带有一个可以出入通道(30)的侧向开口的外壳(36)中，并且该系统包括多个相互堆叠的储存装置(34)。

数据载体存储系统
技术领域
本发明涉及一种可以自动访问每个数据载体的数据载体存储系统，这种系统至少包括一个用于储存数据载体的储存装置、一个数据载体的录制和读取站、一个用于在储存装置与录制和读取站之间传送数据载体的抓取和传送装置，该系统中，每个储存装置包括一系列相互堆叠的旋转载体托盘，这些托盘由一个垂直中心柱携带，并且可以借助一个适当的驱动装置单独转动，该驱动装置作用在每个载体托盘周边，使载体托盘在一个停放位置和一个访问位置之间转动，其中每个载体托盘包括一系列在一个水平面中并向外封闭的存放区，用于接受数据载体，以及一个与存放区排列成一个围绕中心柱的同心圆的开口，当所有载体托盘处于它们的停放位置时，它们的开口互相垂直对齐，形成一个开放通道。
背景技术
这些系统用于盘的分散管理的情况下储存大量数据，特别是CD盘，在这种情况下，使用者和它的工作岗位与数据管理和储存中心地理上分开。该系统实际上是一个能够自动和随意访问每个单个盘的盘库或影像资料库，它应该允许大量的顾客或用户在很短的时间内通过遥控把一个选定的CD盘从它的存放区传送到读取和录制站的许多设备的其中一个中。
这种系统的其中一个质量指标是访问CD盘并将它们传送到读取和录制站的迅速性。但是系统的储存量越大，这种迅速性越有问题。
文献IBM Technical Disclosure Bulletin，Vol.37，No.5，mai 1994，NewYork，US，page 155-158：《disk input/output station for rotation carousel》描述了一个由互相叠在一起并且可以单独转动的载体托盘构成的盘库。每个载体托盘在一个同心圆的线条上包括一定数量的存放区和一个盘的开口。
托盘的每个存放区包括一个垂直对齐的切口，并且切口在载体托盘中径向向外延伸。当所有载体托盘的存放区和开口一些在另一些上面就位时，一个水平的抓盘臂可以从载体托盘外深入到存放区和开口中，并且垂直移动，穿过整个盘库。
由于托盘应该有径向开口，托盘的驱动装置应该位于中心，并且垂直移动，以便可以与不同的托盘接触。但是这会造成时间的损失。盘的传送装置的设计会造成附加的时间损失。实际上，当一个CD盘就位时，CD盘应该从它的载体托盘上抬起，然后可以转到需要的位置中。取出CD盘时也是一样，CD盘应该首先被传送装置抬起，然后载体托盘可以转到垂直井的正确取出位置。
文献EP 0 722 168提出一种前言中描述的系统，它的储存量和执行速度比上述文献中描述的系统明显提高。在文献EP 0 722 168中，CD盘在载体托盘上的存放区域是径向封闭的，这样可以通过托盘的周边带动托盘，并且为每个载体托盘设置一个单独的驱动系统。但是，当增加系统的高度时，这个系统也逐渐达到储存量的极限。实际上，考虑到存取井是径向封闭的，并且读取站位于系统以上，抓取和传送系统必须垂直移动，穿过存取井，这样当托盘叠堆的高度增加时，盘的访问时间可能延长，特别是下面托盘的盘。另外，当高度增加时，抓取和传送系统可能发生震动。
发明内容
本发明的目的是提供一种前言中描述的系统，这种系统有很大的储存量和很高的访问盘的速度。
为了达到这个目的，本发明提出一个具有权利要求1所述特征的储存系统。本发明的其它特点和特征在后面的权利要求中。
本发明提出的储存系统具有文献EP 0 722 168提出的系统提供的所有优点。另外它还具有指令执行速度更快和储存量在高度上几乎没有限度的补充优点。实际上，由于读取和录制站位于储存装置的旁边，数据载体的抓取和传送装置不再需要移动到装置的上面，以便把一个数据载体放到站中以及从站中取出。由于根据本发明的一个实施例，读取和录制站由一叠可以叠在系统的整个高度上的单个的读取和录制器组成，抓取和传送装置可以选择第一个装盘抽屉空闲的读取和录制器。
另外，当储存系统延伸在一个比较高的高度上时，可以设置几个分布在装置地整个高度上的抓取和传送装置，这样可以进一步提高执行速度。
通过参照附图读取下面一个作为说明的实施例可以了解本发明的其它优点和特征，附图如下：
图1表示一个CD盘储存装置的一叠载体托盘的透视图。
图2表示一个符合本发明的储存装置的示意透视图。
图3示意性地表示相互堆叠的图2所示的多个装置。
图4详细表示图3顶部的一部分。
图5示意性地表示一个储存装置的俯视图。
图6a和6b表示一对载体托盘。
图7示意性地表示一个托盘的一个驱动装置的细节。
下面将作为示例参照一个CD盘储存系统进行详细描述。但是本发明也可以用于其它类型的数据载体。
图1表示一个符合本发明的盘库20的透视图。盘库20由一定数量的圆形载体托盘22组成——所述载体托盘相互堆叠并且设有一个圆形中心开口24(见图6a和6b)，在所示例子中，托盘的数量为三十二个。托盘叠堆由一个轴向延伸穿过单个托盘的开口24的中心柱26支承。
每个托盘22包括一个具有一个圆形底并且宽度大于CD盘直径的切口28。这个切口28在托盘22的周边圆弧形开放。所有托盘22可以单独绕中心柱26转动。每个托盘22在它的转动方向被赋予一个停放位置，使得当所有托盘处于停放位置时，各个切口28轴向对齐，形成一个径向开放的通道30——其在盘库的整个高度上延伸。如图1所示，当一个托盘转出它的停放位置时，可以穿过通道30并通过一个下面将要详细描述的抓取装置访问它的有关表面。
如图1和图6a、6b中可以看到的，每个托盘22除了中心开口24和切口28外还包括一定数量的圆形存放区32，所示例子中为六个存放区，用于放置和储存六个CD盘。存放区32和切口的圆形底部分布成围绕中心开口24的环形，使得当托盘22转动时，存储区32一个接一个地穿过通道30。因此，在单个托盘22转动足够的情况下，存在自由访问单个托盘22和它们的每个存放区域32的通道，因此可访问位于此处的CD盘。正如在图1和图6中可以看到的，存放区32分为两组，四个存放区32一组和两个一组。下面将解释这种布置的原因。
托盘22的尺寸和每个托盘22上存放区32的数量以及相互叠堆的托盘32的数量可以适应每个企业的个别要求。在三十二个托盘并且每个托盘有六个存放区32的情况下，图1所示盘库的容量为192个CD盘。另外也可以设置有六个以上存放区32的更大的托盘22。
单个托盘可以是合成材料的或金属的，最好是铝的。
与文献EP 0 722 168一样，托盘具有盘子形状的轮廓，它们在中心柱26上的安装与这个文献中的方法完全相同。因此在本申请的范围内不再详细描述托盘的形状和它们在中心柱26上的安装，读者可以参考文献EP 0722 168，对于这方面的更多细节可特别参照它的图3。
图2示意性地表是一个包括一个盘库20的储存装置34，储存装置装在一个外壳36中，外壳36带有一个通向通道30的侧向开口。盘库20与一对延伸在盘库20的整个高度上的托盘驱动系统38、40连接，下面将详细描述这两个驱动系统。
图3表示相互堆叠的图2所示的多个储存装置34，因此形成一个大容量的储存塔。图3示意性地表示一个图4中可以更详细地看到的抓取和传送装置42，抓取和传送装置42沿一个延伸在塔的整个高度上的垂直轨道44滑行。这种垂直移动可以通过任何已知的方法来保证，如螺杆、皮带、缆绳等。可以根据塔的高度设置几个沿轨道44滑行的抓取和传送装置。
每个抓取和传送装置42包括一个转动抓取臂48，一个气动吸盘或其它可以抓住并传送一个CD盘的装置位于抓取臂48的端部。由于抓取臂48的转动，形成通道30的托盘22的切口28不是径向延伸到托盘22中，而是沿等于吸盘46的转动半径的圆弧延伸。
图3的参考数字50示意性地表示CD盘的读取和录制站。站50可以由常用的单个读取和录制器52构成，这些读取和录制器可能是稍微有所改变，并且一些叠在另一些的上面，形成一个面对轨道44的塔。对于读取站，该站必须或者包括读取器，或者包括录制器，或者包括两者，或者包括可以同时读取和录制设备。如图4所示，每个设备包括一个可以接受一个CD盘的可收起的抽屉54。当抽屉54打开时，它的接受区域的中心位于抓取臂48和它的吸盘46的动作半径内。
当一个远距离的使用者希望查询一个确定的CD盘时，它通过遥控通道发出指令，该指令使带有这个盘的托盘22从它的停放位置解除锁定，切口8在这个位置对准通道。然后这个托盘22根据带有需要的盘的存放区32向一个或另一个方向转动，以便把这个存放区和盘一起带到通道30中。在这个时间中，抓取装置42自动下降，同时臂48转动到图4位置的通道30中。抓取装置在紧靠所需盘处停止，同时吸盘46动作，以便抓住需要的盘。则抓取装置42沿轨道44上升，直到第一个空闲的读取和录制器52。在这个时间中，已经提供盘的托盘22返回它的停放位置，以释放通道30。在读取和录制器52处，臂48转动，使吸盘46能够把盘放在在读取和录制器的抽屉中。一个盘根据相反的过程返回到它的储存托盘中。
不同的驱动和运动装置通过一个中心计算机自动进行控制，使所有的运动互相协调。
图3的参考数字56示意性地表示一个带有一个盘的盘盒，该盘用于就位或更换储存装置中的另一个盘。
这种提供或更换可以通过一个操作者手工进行，操作者把盘56提供给吸盘46，并根据上面所述的过程控制盘在储存装置的一个选定地点的储存。
这个操作也可以借助一个柜-塔58(图5)自动进行，要进入储存装置的盘叠放在柜子58中，并且面对通道30。则抓取装置42可以在一个操作员的指令下在柜子58中自动寻找盘。
图5表示一个储存装置的俯视图，其中用实线表示的传送和抓取装置正在拿起托盘22的一个盘，或把这个盘放到托盘22上。抓取臂48转动的可能性用箭头表示。这个臂48也用虚线表示在一个通向读取装置52的位置和一个深入到柜子58中的位置。
图5还表示托盘22的两个驱动装置60和62。一个这样的驱动装置60和62与一个托盘22相关，驱动装置60和62分两组位于在储存装置的整个高度上。实际上，如文献EP 0 722 168所述，由于载体托盘很薄，并且它们互相之间的垂直间距很小，最好设置两组驱动装置，一组包括偶数载体托盘的驱动马达，另一组包括奇数载体托盘的驱动马达。
和通过上述文献了解的储存装置一样，每个载体托盘22的周边有一个软磁铁的齿冠64(也见图6a和6b)，用于与驱动装置60和62配合，使托盘22转动和锁定。
但是，与齿冠延伸在托盘的整个周边并且没有用于驱动和锁定的中断的储存装置相反，符合本发明的托盘22的齿冠64必须在切口28处中断，这就意味着每个托盘22只能转到它的切口28到达有关托盘的驱动装置处。为了解决这个问题，所有驱动装置都设计为它们的托盘22可以向两个方向转动。结果是每个托盘22包括一个失去存放区的空间，这个空间相当于切口实际处于面对这个托盘的驱动装置的位置，因此从这个时刻起，这个空间只能转到一个堵塞通道的角度位置。这就是每个托盘22的存放区32分为四个一组和两个一组并且这个死空间位于这两个组之间的原因。
另一个结果是，需要两种类型的托盘22，一种用于驱动装置60，另一种用于驱动装置62。具体说，图6a的托盘被位于图5左边的驱动装置60带动，图6b的托盘被驱动装置62带动。驱动装置60使图6a的托盘22向顺时针方向转动，以便把两个一组的存放区域32带到堵塞通道30的位置。相反，为了把四个一组的存放区域32的一组带到一个堵塞通道30的位置，托盘22将向三角方向转动。对驱动装置62带动的图6b的托盘则相反。
托盘22的驱动装置与通过文献E 0 722 168了解的驱动装置类似。图7表示一个用于使相关载体托盘绕中心柱26转动的驱动装置的一个实施例。图7中，载体托盘用它的周边齿冠64表示。通过一个已知的伪线性步进马达实现驱动。齿冠64的对面有四个固定在一个支撑轨道68上的磁铁架66，支撑轨道68沿托盘叠堆延伸。一个载体托盘的齿冠64的两个相邻的齿与每个磁铁架的两个部分相关。四个磁铁架的每个部分带有一个线圈70，通过一个未示的已知电路给线圈提供直流电。通过周期性连续更换线圈的激励，齿冠64的每个齿被一个磁铁部分的交替磁场吸引向另一个部分，并且从一个磁铁架66向下一个磁铁架吸引，这样就使齿冠64产生一个转动，因此形成步进马达的转子。盘的加速和制动也通过步进马达实现。
为了保证每个载体托盘22在一个停放位置或六个访问位置之一即存放区堵塞通道30的位置正确就位，每个托盘的每个存放区32和切口28被赋予一个锁定位置。因此一个锁定装置与每个托盘相关并且包括在相应的驱动装置中。
如图7所示，锁定装置由一个转动安装在支撑轨道68上的软铁杠杆72构成，它的自由端设有一个与齿冠64的一个齿的形状互补的空心座形状的头部74。这个杠杆与一个固定在支撑轨道68上的磁铁架76相关，并且它的两个部分带有一个激励线圈78，通过一个未示的适当电路给线圈78提供直流电。杠杆72另外受一个连接在轨道68上的压缩弹簧80的作用。当线圈78未被激励时，杠杆72被弹簧80推到一个如图7所示的与一个齿啮合的位置中，即托盘被锁定。当线圈被激励时，杠杆72被吸引，抵抗弹簧的作用，因此释放托盘。
当然激励线圈78的控制与驱动装置同步，使得托盘每次被驱动时，托盘自动被线圈78的激励解锁。
托盘的驱动和锁定系统处于图中未示的托盘角度位置传感器的控制之下。这些传感器是对齿冠64的单个齿的通过和行进敏感的传感器。