CN103761982A - 一种抓盘器及用该抓盘器随机抓取光盘的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓盘器，包括步进电机、抓盘器主体、及设置在抓盘器主体和步进电机之间的弹性调节机构，抓盘器主体包括抓盘器导向限位体以及与抓盘器导向限位体相嵌套的传动装置，传动装置包括传动齿轮、与所述传动齿轮相啮合并同步运动的齿条插片，每个齿条插片上有多个等间距的齿条刀片，齿条插片上的多个等间距的齿条刀片长短不同从上到下依次变短，所述步进电机的输出轴与传动齿轮的轴孔相配合，齿条插片会根据传动齿轮所转动的步数移动相应的步数，确定齿条刀片露出抓盘器导向限位体的个数，露出的齿条刀片嵌入光盘间的空隙以抓取相应数目的光盘，本发明结构新颖，全部为机械结构，增加了其稳定性。

Description

一种抓盘器及用该抓盘器随机抓取光盘的方法

技术领域

本发明涉及一种抓盘器，还涉及一种用该抓盘器随机抓取光盘的方法。

背景技术

光盘库是一种以标准化光盘为数据存储媒介的光机电一体化的海量数据存储设备。光盘库通过数据通信接口与计算机相连，并通过光盘库的管理软件使光盘库中所有光盘上的数据全自动地提供给用户。同时，用户也可以很方便地向光盘库中的光盘上写入数据。因此，光盘库被广泛应用于数据的长期归档保存。光盘库的结构原理如图1所示。这种光盘库由光盘片匣，光驱，机械手组件和控制单元组成，其中机械手组件包括机械手抽盘器，机械手抓盘器以及具有垂直与水平两个轴向运动的机械手位移装置。机械手抽盘器用来抽出和推入光盘片匣中的指定光盘托盘，机械手抓盘器则用于光盘抓取。

对于随机抓取多张直接叠放的光盘中的任意一张光盘，已知的方法是用多盘抓盘器（如：申请号为201210008197.4的用于光盘库的自动抓盘器专利）来抓取，多盘抓盘器结构如图2，抓取第N张光盘的方法如下：

方法一

1）机械手移动至指定光盘盒处，打开相应光盘盒中的光盘盒内匣；

2）第一抓盘器移动到该光盘盒内匣正上方，并抓起N-1张光盘；

3）第一抓盘器移开，同时第二抓盘器移动到该光盘盒内匣上方，并抓起第N张光盘；

4）第二抓盘器移开，同时第一抓盘器移回到该光盘盒内匣上方，并将抓起的N-1张光盘放回原光盘盒内匣，然后机械手关闭光盘盒内匣；

5）载有第N张光盘的第二抓盘器移动到目标托盘的位置，并将其所载的第N张光盘放入目标托盘。

方法二

1）机械手移动至指定光盘盒处，打开相应光盘盒中的光盘盒内匣；

2）多盘抓盘器抓起N张光盘；

3）载有光盘的机械手移动到目标托盘的位置，将载的N张光盘全部放入目标托盘；

4）机械手从目标托盘抓起N-1张光盘；

5）载有N-1张光盘的机械手移回原光盘盒处，打开相应光盘盒中的光盘盒内匣，放入N-1张光盘。

现有技术中多盘抓盘器每次只能抓取、放置一张光盘或抓取、放置多张光盘，不能达到每次抓取多张放下一张的技术效果，因此对于随机抓取多张直接叠放光盘中的任意第    N张光盘的方法中，现有抓盘器要抓取两次或两次以上才能得到第N张光盘。显而易见，对于在多张直接叠放光盘中随机抓取任意一张光盘，还可以有效率更高的方法和技术。

发明内容

本发明目的是：提供一种抓盘器，其齿条插片会根据传动齿轮所转动的步数移动相应的步数，确定齿条刀片露出抓盘器导向限位体的个数，露出的齿条刀片嵌入光盘间的空隙以抓取相应数目的光盘，本发明结构新颖，全部为机械结构，增加了其稳定性。

本发明另一目的是：提供一种抓盘器随机抓取光盘的方法，所述抓盘器在多张直接叠放光盘中只需一次抓盘动作便可快速精准的抓取任意一张或多张光盘，显著地提高光盘库工作效率。

本发明的技术方案是：一种抓盘器，包括抓盘器主体和步进电机，所述抓盘器主体包括抓盘器导向限位体以及与抓盘器导向限位体相嵌套的传动装置，所述传动装置包括传动齿轮、与所述传动齿轮相啮合并同步运动的齿条插片，所述每个齿条插片上有多个等间距的齿条刀片，所述齿条插片上的多个等间距的齿条刀片长短不同从上到下依次变短，其最外端在同一斜面上并形成梯形侧面，在不抓盘的状态时所有的齿条刀片都在所述抓盘器导向限位体内，所述步进电机的输出轴与传动齿轮的轴孔相配合，所述步进电机为传动装置提供动力并将电脉冲信号转变成位移信号使传动齿轮运动，同时带动所述齿条插片移动相同的步数，来确定所述齿条刀片露出所述抓盘器导向限位体的个数。

所述抓盘器主体是可相对步进电机上下活动的，所述抓盘器主体和步进电机之间设置有弹性调节机构。所述弹性调节机构的具体结构为：所述弹性调节机构包括与步进电机相对固定的固定体、设置在抓盘器主体上的弹簧限位柱及套设在弹簧限位柱上的弹簧，所述固定体上具有供弹簧限位柱插设并上下滑动的导向孔，所述弹簧的上端与固定体连接固定，弹簧的下端与弹簧限位柱相对固定。

所述抓盘器导向限位体的具体结构为：所述抓盘器导向限位体具有盘体部及由盘体部向下延伸且直径小于盘体部的插入部，所述传动装置设置在所述插入部内，所述步进电机的输出轴向下穿过盘体部并伸入插入部内与所述传动齿轮配合固定。

本发明所述抓盘器在抓取光盘时，抓盘器导向限位体的插入部伸入光盘中心孔，同时弹性调节机构使得抓盘器导向限位体的盘体部的下端面与光盘上表面完全贴合，这样可以使所有光盘中心对齐，增加了抓盘的准确性。

进一步的，所述步进电机的上方设有用于检测电机是否准确移动相应步数的编码盘，所述步进电机的输出轴的上端伸出电机本体，且伸入编码盘的开孔。

该转盘器的具体工作原理为：所述抓盘器接收到抓取第N张光盘指令，控制器控制所述抓盘器移动到指定多张直接叠放光盘的上方，所述抓盘器导向限位体的插入部从叠放光盘中心圆孔进入，所述弹性调节机构调节所述抓盘器导向限位体的盘体部的下端面与最上面光盘上表面完全贴合，并以此形成一个准确的参考点，使其所有光盘中心对齐，此时所有齿条刀片依次与多张直接叠放光盘的空隙准确对应，所诉步进电机转动与N相关的步数，步进电机的转动带动传动齿轮转动，同时所述传动齿轮带动所述齿条插片移动

步数，使得所述齿条刀片从上到下数前N个齿条刀片露出所述抓盘器导向限位体并插入到直接叠放多张光盘从上到下数前N张光盘的空隙中然后抓取前N张光盘，此时所述抓盘器移动到目标托盘，通过所述步进电机反向移动一定步数便可收回第N个齿条刀片，第N张光盘没有支撑点，便可以落入目标托盘。所述抓盘器还可以通过所述步进电机反向移动不同步数便可从下到上收回任意一个或多个齿条刀片，便可以放入目标托盘中任意一张或多张光盘。因此所述抓盘器只需一次抓盘动作便可从直接叠放光盘中随机抓到任意想要的一张或多张光盘。

本发明的另一种技术方案是：一种用上述抓盘器在光盘库中对于多张直接叠放光盘随机抓取任意一张光盘的方法，该方法包括以下步骤：

1）在光盘库中，机械手移动到指定光盘盒处，打开相应光盘盒中的光盘盒内匣；

2）上述抓盘器抓取N张光盘，并关闭光盘盒内匣；

3）载有光盘的抓盘器移动到目标托盘的位置，打开目标托盘，并将所载的第N张光盘放入目标托盘；

4）载有剩余的N-1张光盘的抓盘器再次移回原光盘盒处，打开相应光盘盒中的光盘盒内匣，抓盘器将N-1张光盘放回相应的光盘盒内匣，然后关闭光盘盒内匣。

在所述步骤1）和4）中，机械手对光盘盒内匣的打开及关闭操作均由其抽盘器来完成。上述机械手的移动及停止、以及其抽盘器和抓盘器的操作动作均是由光盘库的控制器控制而实现的。

所述目标托盘为光驱的光驱托盘或中转托盘。当目标托盘为光驱的光驱托盘时，在所述步骤3）中，当载有N张光盘的抓盘器移动到目标托盘的位置时，控制器发指令将该光驱的光驱托盘打开，并命令抓盘器将所载的第N张光盘放入光驱托盘，然后控制器发指令将光驱的光驱托盘关闭。当目标托盘为中转托盘时，在所述步骤3）中，当载有N张光盘的抓盘器移动到目标托盘的位置时，控制器命令抓盘器将所载的第N张光盘放中转托盘，控制器发指令将中转托盘中第N张光盘再做进一步处理。所述中转光盘是其它可以对光盘进行有意义操作的设备，例如光盘打印机的光盘托盘，光盘检测仪器的光盘托盘以及光盘粉碎机的光盘托盘，还可以是光盘暂时存放处，光盘输入、输出邮箱，供其它机械手使用的中转平台等。

本发明的优点是：

1. 本发明所述抓盘器的齿条插片会根据传动齿轮所转动的步数移动相应的步数，确定齿条刀片露出抓盘器导向限位体的个数，露出的齿条刀片嵌入光盘间的空隙以抓取相应数目的光盘，本发明结构新颖，全部为机械结构，增加了其稳定性。

本发明所述抓盘器在抓取光盘时，抓盘器导向限位体的插入部伸入光盘中心孔，同时弹性调节机构使得抓盘器导向限位体的盘体部的下端面与光盘上表面完全贴合，这样可以使所有光盘中心对齐，增加了抓盘的准确性。

与原有技术相比，本发明采用的抓盘器，只需一次抓盘动作便可直接从叠放光盘中随机抓到任意想要的一张或多张光盘，极大的提高了光盘库的工作效率。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为现有技术中光盘库的结构示意图；

图2为现有技术中多盘抓盘器示意图；

图3为本发明具体实施例的抓盘器装置的外部示意图；

图4为本发明具体实施例的抓盘器分解示意图；

图5为本发明具体实施例抓盘器主体外部示意图；

图6为本发明具体实施例抓盘器主体侧面示意图；

图7为图6的B-B剖面示意图；

图8为本发明具体实施例抓盘器主体分解示意图；

图9为本发明具体实施例弹性调节机构外部示意图；

图10为本发明具体实施例弹性调节机构分解示意图；

图11为本发明具体实施例抓盘器从光盘盒内盒抓取N个光盘的示意图；

图12为本发明具体实施例抓盘器向光驱托盘放入第N张光盘的示意图。

其中：1机械手；2抽盘器；3抓盘器；4光驱托盘；5抓盘器主体；51抓盘器导向限位体；511盘体部；512插入部；52传动装置；521传动齿轮；522齿条插片；523齿条刀片；6弹性调节机构；61固定体；611导向孔；62弹簧；63弹簧限位柱； 7步进电机；71编码盘；72输出轴；8光盘；9光盘盒；91光盘盒内匣。

具体实施方式

实施例：如图3至图12所示，一种抓盘器，包括步进电机7、可相对步进电机7上下活动的抓盘器主体5、以及设置在抓盘器主体5和步进电机7之间的弹性调节机构6，所述抓盘器主体5包括抓盘器导向限位体51以及与抓盘器导向限位体51相嵌套的传动装置52，所述传动装置52包括传动齿轮521、与所述传动齿轮521相啮合并同步运动的齿条插片522，所述每个齿条插片522上有多个等间距的齿条刀片523，所述齿条插片522上的多个等间距的齿条刀片523长短不同从上到下依次变短，其最外端在同一斜面上并形成梯形侧面，在不抓盘的状态时所有的齿条刀片523都在所述抓盘器导向限位体51内，所述步进电机7的输出轴72与传动齿轮521的轴孔相配合，所述步进电机7为传动装置52提供动力并将电脉冲信号转变成位移信号使传动齿轮521运动，同时带动所述齿条插片522移动相同的步数，来确定所述齿条刀片523露出所述抓盘器导向限位体51的个数。

所述弹性调节机构6的具体结构为：所述弹性调节机构6包括与步进电机7相对固定的固定体61、设置在抓盘器主体5上的弹簧限位柱63及套设在弹簧限位柱63上的弹簧62，所述固定体61上具有供弹簧限位柱63插设并上下滑动的导向孔611，所述弹簧62的上端与固定体61连接固定，弹簧62的下端与弹簧限位柱63相对固定。

所述抓盘器导向限位体51的具体结构为：所述抓盘器导向限位体51具有盘体部511及由盘体部511向下延伸且直径小于盘体部511的插入部512，所述弹簧限位柱63设置在所述盘体部511上，所述传动装置52设置在所述插入部512内，所述步进电机7的输出轴72向下穿过盘体部511并伸入插入部512内与所述传动齿轮521配合固定。

本发明所述抓盘器3在抓取光盘8时，抓盘器导向限位体51的插入部512伸入光盘中心孔，同时弹性调节机构6使得抓盘器导向限位体51的盘体部511的下端面与光盘8上表面完全贴合，这样可以使所有光盘8中心对齐，增加了抓盘的准确性。

进一步的，所述步进电机7的上方设有用于检测电机是否准确移动相应步数的编码盘71，所述步进电机7的输出轴72的上端伸出电机本体，且伸入编码盘71的开孔。

该转盘器的具体工作原理为：所述抓盘器3接收到抓取第N张光盘指令，控制器控制所述抓盘器3移动到指定多张直接叠放光盘的上方，所述抓盘器导向限位体51的插入部512从叠放光盘中心圆孔进入，所述弹性调节机构6调节所述抓盘器导向限位体51的盘体部511的下端面与最上面光盘上表面完全贴合，并以此形成一个准确的参考点，使其所有光盘中心对齐，此时所有齿条刀片523依次与多张直接叠放光盘的空隙准确对应，所述步进电机7转动与N相关的步数，步进电机7的转动带动传动齿轮521转动，同时所述传动齿轮521带动所述齿条插片522移动

步数，使得所述齿条刀片523从上到下数前N个齿条刀片523露出所述抓盘器导向限位体51并插入到直接叠放多张光盘从上到下数前N张光盘的空隙中然后抓取前N张光盘，此时所述抓盘器3移动到目标托盘，通过所述步进电机7反向移动一定步数便可收回第N个齿条刀片523，第N张光盘没有支撑点，便可以落入目标托盘。所述抓盘器3还可以通过所述步进电机7反向移动不同步数便可从下到上收回任意一个或多个齿条刀片523，便可以放入目标托盘中任意一张或多张光盘。因此所述抓盘器3只需一次抓盘动作便可从直接叠放光盘中随机抓到任意想要的一张或多张光盘。

一种用上述抓盘器3在光盘库中对于多张直接叠放光盘随机抓取任意一张光盘的方法，配合本实施例的图来说，光盘库需要读写直接叠放的M张光盘8中的第N张光盘8数据时，其中N≤M，需要以下步骤：

1）光盘库控制器控制机械手1移动到指定光盘盒处，抽盘器2抽出相应光盘盒9中的光盘盒内匣91；

2）抓盘器导向限位体51的插入部512从直接叠放M张光盘8中心圆孔进入，弹性调节机构6通过弹簧62使抓盘器导向限位体51的盘体部511的下端面与光盘8上表面完全贴合，使其所有光盘8中心对齐；

3）控制器控制步进电机7转动与N相关的

步数，步进电机7带动传动装置52，从而带动齿条插片522运动与N相关的

步数，使得齿条刀片523从上到下数前N个齿条刀片523露出抓盘器导向限位体51并插入到直接叠放M张光盘8从上到下数前N张光盘的空隙中，抓盘器5抓取前N张光盘；

4）机械手1移动到光驱托盘4处，抽盘器2抽出光驱托盘4，抓盘器移动到光驱托盘4正上方，步进电机7反向转动相应步数使第N个齿条刀片523回到抓盘器导向限位体51内，第N张光盘8没有支撑点便落入光驱托盘4内，抽盘器2关闭光驱托盘4；

5）机械手1将载有N-1张光盘8的抓盘器3移动到原光盘盒9处，抽盘器2抽出相应的光盘盒内匣91，抓盘器3移动到光盘盒内匣91正上方，步进电机7转动相应的步数使N-1个齿条刀片523回到抓盘器导向限位体51内，N-1张光盘便放入光盘盒内匣91内，抽盘器2关闭光盘盒内匣91。

对于光盘库需要同时读写直接叠放的M张光盘8中的第N张光盘8和第N-1张光盘时，上述步骤4）后机械手1移动到另一光驱托盘4处，步进电机7反向转动相应步数使第N-1个齿条刀片523回到抓盘器导向限位体51内，第N-1张光盘便放入光驱托盘4内。

在所述步骤1）和4）中，机械手1对光盘盒内匣91的打开及关闭操作均由其抽盘器2来完成。上述机械手1的移动及停止、以及其抽盘器2和抓盘器3的操作动作均是由光盘库的控制器控制而实现的。

所述目标托盘为光驱的光驱托盘4或中转托盘。当目标托盘为光驱的光驱托盘4时，在所述步骤3）中，当载有N张光盘的抓盘器3移动到目标托盘的位置时，控制器发指令将该光驱的光驱托盘4打开，并命令抓盘器3将所载的第N张光盘放入光驱托盘4，然后控制器发指令将光驱的光驱托盘4关闭。当目标托盘为中转托盘时，在所述步骤3）中，当载有N张光盘的抓盘器移动到目标托盘的位置时，控制器命令抓盘器将所载的第N张光盘放中转托盘，控制器发指令将中转托盘中第N张光盘再做进一步处理。所述中转光盘是其它可以对光盘进行有意义操作的设备，例如光盘打印机的光盘托盘，光盘检测仪器的光盘托盘以及光盘粉碎机的光盘托盘，还可以是光盘暂时存放处，光盘输入、输出邮箱，供其它机械手使用的中转平台等。

在上述所述实施例中从M张直接叠放的光盘中抓取任意一张或多张光盘的整个过程中抓盘器只有一次抓盘动作便可完成整个读写过程，极大的提高了光盘库的工作效率。

以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (11)

1. 一种抓盘器，其特征在于：包括抓盘器主体（5）和步进电机（7），所述抓盘器主体（5）包括抓盘器导向限位体（51）以及与抓盘器导向限位体（51）相嵌套的传动装置（52），所述传动装置（52）包括传动齿轮（521）、与所述传动齿轮（521）相啮合并同步运动的齿条插片（522），所述每个齿条插片（522）上有多个等间距的齿条刀片（523），所述齿条插片（522）上的多个等间距的齿条刀片（523）长短不同从上到下依次变短，其最外端在同一斜面上并形成梯形侧面，在不抓盘的状态时所有的齿条刀片（523）都在所述抓盘器导向限位体（51）内，所述步进电机（7）的输出轴（72）与传动齿轮（521）的轴孔相配合，所述步进电机（7）为传动装置（52）提供动力并将电脉冲信号转变成位移信号使传动齿轮（521）运动，同时带动所述齿条插片（522）移动相同的步数，来确定所述齿条刀片（523）露出所述抓盘器导向限位体（51）的个数。

2. 根据权利要求1所述的一种抓盘器，其特征在于：所述抓盘器主体（5）是可相对步进电机（7）上下活动的，所述抓盘器主体（5）和步进电机（7）之间设置有弹性调节机构（6）。

3. 根据权利要求2所述的一种抓盘器，其特征在于：所述弹性调节机构（6）包括与步进电机（7）相对固定的固定体（61）、设置在抓盘器主体（5）上的弹簧限位柱（63）及套设在弹簧限位柱（63）上的弹簧（62），所述固定体（61）上具有供弹簧限位柱（63）插设并上下滑动的导向孔（611），所述弹簧（62）的上端与固定体（61）连接固定，弹簧（62）的下端与弹簧限位柱（63）相对固定。

4. 根据权利要求2或3所述的一种抓盘器，其特征在于：所述抓盘器导向限位体（51）具有盘体部（511）及由盘体部（511）向下延伸且直径小于盘体部（511）的插入部（512），所述传动装置（52）设置在所述插入部（512）内，所述步进电机（7）的输出轴（72）向下穿过盘体部（511）并伸入插入部（512）内与所述传动齿轮（521）配合固定。

5. 根据权利要求1或2或3所述的一种抓盘器，其特征在于：所述步进电机（7）的上方设有用于检测电机是否准确移动相应步数的编码盘（71），所述步进电机（7）的输出轴（72）的上端伸出电机本体，且伸入编码盘（71）的开孔。

6. 一种抓盘器随机抓取光盘的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）在光盘库中，机械手（1）移动到指定光盘盒（9）处，打开相应光盘盒（9）中的光盘盒内匣（91）；

2）权利要求1至3中任意一项所述的抓盘器抓取N张光盘，并关闭光盘盒内匣（91）；

3）载有光盘的抓盘器移动到目标托盘的位置，打开目标托盘，并将所载的第N张光盘放入目标托盘；

4）载有剩余的N-1张光盘的抓盘器再次移回原光盘盒（9）处，打开相应光盘盒中的光盘盒内匣（91），抓盘器将N-1张光盘放回相应的光盘盒内匣（91），然后关闭光盘盒内匣（91）。

7. 根据权利要求6所述的一种抓盘器随机抓取光盘的方法，其特征在于：在所述步骤1）和4）中，机械手（1）对光盘盒内匣（91）的打开及关闭操作均由其抽盘器（2）来完成。

8. 根据权利要求6所述的一种抓盘器随机抓取光盘的方法，其特征在于：所述目标托盘为光驱的光驱托盘（4）。

9. 根据权利要求8所述的一种抓盘器随机抓取光盘的方法，其特征在于在所述步骤3）中，当载有N张光盘的抓盘器（3）移动到目标托盘的位置时，控制器发指令将该光驱的光驱托盘（4）打开，并命令抓盘器将所载的第N张光盘放入光驱托盘（4），然后控制器发指令将光驱的光驱托盘（4）关闭。

10. 根据权利要求6所述的一种抓盘器随机抓取光盘的方法，其特征在于：所述目标托盘为中转托盘。

11. 根据权利要求10所述的一种抓盘器随机抓取光盘的方法，其特征在于：在所述步骤3）中，当载有N张光盘的抓盘器移动到目标托盘的位置时，控制器命令抓盘器将所载的第N张光盘放中转托盘，控制器发指令将中转托盘中第N张光盘再做进一步处理。

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