专利名称：具自选取功能的光盘库的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种具自选取功能的12厘米光盘库的机械构造，其可以存放几百片的光盘，并能对任意光盘存放位进行选取操作。
为了达到发明所要求的目的，该实用新型的机械构造可由以下四大部分组成。分别为重叠的单片存台、中央圆筒、中央圆筒内的定层定碟机构、提升碟片机构。其中，重叠的单片存台组成光盘的存放仓；中央圆筒可使众多的单片存台在重叠放置时处于同一个基准位；中央圆筒内的定层定碟机构可使存放仓中的任一片单片存台上的任一个置碟位运行到提升机构的可操作位；提升碟片机构可将在操作位上的碟片取出(或置入碟片)，供其他机构(如光盘驱动器)使用。
本实用新型详细的技术方案将在具体实施方式
中结合附图进行介绍。其有益效果是使多碟片管理变得科学化，自动化。
图1为本实用新型总体构造的外观示意。
图2为单片存台的结构示意。
图3为中央圆筒的结构示意。
图4为中央圆筒内的定层(选定某片“单片存台”)机构的部分零件示意。
图5为活动销和固定销的结构示意。
图6为定层轮和销片在圆筒内的投影示意。
图7为卷片小车结构图和部分零件示意。
图8为定层原理示意。
图9为卷片齿轮与活动销的等高连接结构示意。
图10为卷片系统的立视平视对照图。
图11为提升碟片机构结构图和零件示意。
为了更明晰地说明本实用新型，各图示中零件名称和其构造将在以下的具体实施方式
中进行介绍。
具体实施方式
参见各附图，在对图1所示意出的整个发明的构造作介绍之前，先熟悉图2、图3、图11的各附图结构。
图2中，图示为“单片存台”的构造，其为图1中的标记为1的重叠存台中的其中一片的具体结构。图2中，标记21为一个放置碟片的“置碟位”，21区所示的三个同心圆为阶面不同的三个平面的投影。其中外圆外为存台基平面，外圆与第二道圆为一段下降斜面，第二道圆和第三道圆所在的一圈圆环平面称为“置碟台阶”，第三道圆内平面比圆环平面再低一些。其中，“置碟台阶”的外圆径(指中间圆)121毫米，环宽2毫米。碟片置于“置碟位”时就与这圈环接触，碟片上的接触面大致在最外边1毫米宽的圆上，这样就保证了碟片内边的信息记录区因浮空而不受损伤。再21区对外的一个缺口称为“取碟过道”，它是单片存台上的镂空部分。作用为由提升碟片机构的托臂从这缺口处将“置碟位”上取走或置入碟片。图2示中的其他四个和21区同形状的为另外四个“置碟位”，连同21在内，每单片存台可存放五张碟片。再图2中，22区所示为一空缺圆孔，其名为“过碟孔”，它是一个圆径为125毫米的圆孔，作用为供被工作碟取出置入时的上下通道。它的外边也有一个缺口，作用同“置碟位”的缺口。图中23区所示也为一镂空，这是一个齿轮状的镂空。这个镂空的齿轮圆中间将插入一个“中央圆筒”，众多的齿轮实齿尖围成的圆使得存台与圆筒外壁能够紧密地结合而不致有松动。再图中24所指即为齿轮圆实体，具体来说24所指为一实齿尖。再图中26所指为一特殊虚齿，其名为“基位齿轮缺”。它比其他虚齿要深一些。当单片存台套于中央圆筒上时它对应于图3示中的开口缝31的外边，圆筒内的部件将用一竖排的销通过图3的开口缝31插入所有单片存台的“基位齿轮缺”，从而将所有的单片存台定位在同一个基准位置。再图2中25所指为一圈凸筋。它是在单片存台的正反两表面各突出一部分，做为两片存台重叠时的接触部分。图中27所指为凸筋上的六个等分的上下贯通孔，名为“定碟位光孔”，它们与五个“置碟位”及一个“过碟孔”一一对应，作用为在选定的存台转动时，检测位于所有存台的某一点此光孔两端的光电检测器件的变化量来选定此存台的某个“置碟位”。关于该存台的具体的机械构造可参考专利文件ZL00267059.3。
图3中，图示为中央圆筒的结构示意。其为图1示中的标记为2的结构图。图示中，31所指为圆筒上的一个较窄的开口槽，名为“基位销穿过缝”，其开口宽度约在5毫米左右。其作用前已说过，是为圆筒内的销片插入圆筒外的所有存台的“基位齿轮缺”的通过径。再图中，32所指为圆筒上一个较宽的开口槽，名为“卷片齿轮穿过缝”。它的开口宽度大致在2厘米左右。它的作用是为中央圆筒内的卷片机构通过此缝向外推出而啮入存台组的齿轮缝。卷片机构上的卷片齿轮的转动将带动唯一的一片“单片存台”转动进而选定某个“置碟位”。该中央圆筒的圆外径大致在9厘米左右，高度为25厘米左右。
图11中，分图111示意为提升碟片机构的整体构造。先介绍各分图结构，然后说明其工作原理。分图112为两个对称的夹板；分图113是两夹板的俯视图示意。两个夹板上还分别有两条导轨(参考具体实施时可以考虑取消)。该夹板的作用如分图111示，它是用来使碟片托台的连臂不能左右转动而只能在两支夹板间的范围内上下滑动。分图114为一个固定端孔的示意，分图115为一个带螺纹的“旋转杆”，分图116为一个小电机，其名为“提升电机”。提升电机与旋转杆连接，当提升电机运转时旋转杆在固定端孔的限制下进行转动。再分图117为托台和其连臂的连接示意，分图118为连臂的构造示意，分图119为连臂俯视示意，分图1110为碟托台构造示意。其中，连臂的右端的是一个带内螺纹的旋帽，在机构中它是旋在旋转杆上的。这样，当提升电机带动旋转杆正转或反转时，由于两条固定夹板的限制，电机运转的最终结果就是连臂在一条垂直线上上下运动。在光盘库整机中，该连臂托台的中心与重叠的单片存台的“过碟孔”中心相重合。其联动的工作原理将在图1说明中谈到。另外，在整机工作时，连臂通常位于最低位。
现在来看图1所示的构件。图中，1所指为重叠的“单片存台”，基于图示的显示清晰，图中只有部分存台组合。在实际整机中，以40片单片存台组合为宜。这样，整机存放光盘数量则为200片。前文已说过，由于“基位齿轮缺”的作用，所有的存台都处于一个基准位。对“基准位”概念的更细致说明是重叠存台的俯视仍然如图2示。即“过碟孔”、“定碟位光孔”、“置碟位”、“基位齿轮缺”上下对应，完全重合。图1示中，“过碟孔”位于存台组的左端，3所指的提升碟片机构的连臂及碟托台将在这些“过碟孔”中上下运行。3所指的提升碟片机构的连臂通常位于最低位，图示只为示意清晰。再看图1中的2， 2所指即为“中央圆筒”，它的主要作用也是使各“单片存台”能处于同一个圆心上。中央圆筒上还有两条图示的开口槽，左边较窄的为“基位销穿过缝”，右边较宽的为“卷片齿轮穿过缝”。再图中4所指为一名为“隔离环”的固定圆环。它实际是安装于存台组的中间，它紧固在圆筒外壁上，将40片存台分层。其作用是分解位于下层的“单片存台”的重压力，进而减小“卷片齿轮”上“卷片电机”的工作负载。“隔离环”在实际设计中以“卷片电机”的负载能力来设置其使用个数，并允许为零。如考虑到使用“定碟位光孔”，此隔离环的制造外环径应相同于“单片存台”上的凸筋外环径。并且也应有六个相同的“定碟位光孔”。
现在来说明该构图构件的简单工作原理。以从“碟仓”中取一张碟片为例，工作前的起始条件是中央圆筒内的“定层定碟机构”的插销由“基位销穿过缝”伸入存台组的“基位齿轮缺”，使所有“单片存台”处于同一个基准位置。“定层定碟机构”的另一个工作部件“卷片齿轮”还未由“卷片齿轮穿过缝”啮入部分存台组的正常齿轮缝。“提升碟片机构”的连臂(及碟托台)处于最低位，并低于最下一片存台。开始工作后，先由中央圆筒内的“定层定碟机构”的“定层电机”运转，其运转结果是“活动销”(详见下文说明)和“卷片小车”由最低位上行到被选定“单片存台”的中心位置。然后是“卷片小车”向圆筒外推出，“卷片齿轮”准确啮合上该选定的“单片存台”齿轮缝。同时“卷片齿轮”带同的部分销片(高度5厘米左右)啮入选定存台的上下各约4片存台齿轮缝。之后是“基位销”中的唯一“活动销”向后退出部分存台组的“基位齿轮缺”，它释放以被选定存台为中心的上下约5片存台。那么，到当前为止，除了“卷片齿轮”啮合上的被选定存台能够在“卷片齿轮”的带动下可以转动外，其他存台依然被“基位销”和“卷片齿轮”上的部分固定销片所固定在基准位置上。再下一步是“卷片电机”运转，由“卷片齿轮”带动被选定存台转动，结果是当被选定存台上的被选定“置碟位”转动到其他存台组成的“过碟孔洞”内时，“卷片电机”停止运行。到此时，就有唯一的一张碟片位于了图示存台组左端的“过碟孔”组成的空心圆柱(即“过碟孔洞”)内。下一步就是“提升电机”运转，连臂带同碟托台由最低位上行。碟托台的上圆锥尖角正对选定碟片的中心圆孔。连臂继续上行，碟片轻置入碟托台上。最终是碟托台上行到最高端，并超过最上一片存台平面(供其他机构取走此碟片)。到此就完成了一次取碟过程。
向“碟仓”内存碟时参照以上运行程序，此处不再说明。以下通过图示对中央圆筒内的“定层定碟机构”的构件进行详细介绍。
图4为中央圆筒内的“定层定碟机构”中的“定层轮”结构示意。先对图示单体进行说明41所指为“定层电机”、42所指为“活动销”、43所指为“履带带基”、44所指为“固定销”(它和活动销统称为上文提到的“基位销”)、45所指为“定层电机从动轮”、46示意为重叠的“单片存台”；点a指销片的尖端所在面、点b指“活动销”的活动插条底部所在面。再看分图I中，点a所在的左边垂直销面即为插入“基位齿轮缺”中的工作销面。分图中42所指即为机构中唯一的“活动销”，在“定层电机”的运转下它将在左半部一定的空间内上下运行。当它的插条向内退出时它所对应的几片“单片存台”就会因“基位齿轮缺”中无销片而能够处于自由转动状态。分图中44所指的为“固定销”，之所以设计为由众多“固定销”来组成一个垂直销面，是由其实际结构原理来决定的。再看图4中，分图I、II、III示意为“活动销”的活动插条未退出时的情形，分图IV、V、VI示意的是“活动销”的插条退出(基位齿轮缺)时的情形。分图VII是“活动销”在“履带带基”上的结构组合示意。在实际设计中，该“活动销”的插条可由电磁铁来动作。再看分图VIII，该分图示意的是在“定层电机”运行后“活动销”与被选定“单片存台”的对应情形。分图中，左边的阴影部分即为“活动销”，右边的阴影部分即为被选定的“单片存台”。在实际中，点a所在销面应伸入存台组的“基位齿轮缺”内的，即分图中左右两部件应有重合的部分，图示画法为显示清晰。以图示，当左边的“活动销”向后退出时，右边包括选定的“单片存台”在内的约5片存台都会因“基位齿轮缺”得到释放而有自由转动的权利。接下来就是如何使这5片存台中其他4片存台再次被固定和被选定存台如何进行转动。详见下文“卷片小车”系统构造示意。
图5中，图示的是“活动销”和“固定销”的构造。分图51是“活动销”的底座结构；分图52是底座俯视图；分图53是“活动销”的活动插条构造示意；分图54为“活动销”的整体结构示意；分图55为“固定销”的结构示意。在“定层轮”的履带带基上，众多“固定销”通过一片片精确粘贴从而组合成了一段更长的“固定销”。
图6为定层轮和销片在中央圆筒内的投影示意。图示中，2所指为中央圆筒；32指圆筒上的“卷片齿轮穿过缝”；31指圆筒上的“基位销穿过缝”；5所指为“定层轮”和销的投影，其中点a所指相同于图4中点a，即插入所有“单片存台”的“基位齿轮缺”中的销面。
图7为卷片小车结构示意。分图71为整体结构组合图；分图72为卷片系统的“固定销”结构示意；73所指为“卷片齿轮”；74所指为“卷片电机”；75为卷片小车底座；76所指为底座运动轮，其可定义为“步进电机”。说明其工作情形“步进电机”运行，使卷片小车向右推进，在整机中它将透过“卷片齿轮穿过缝”啮合入部分“单片存台”的正常齿轮缝。啮合时，卷片齿轮对准唯一的一片“单片存台”，其“固定销”锁住该选中存台上下的各4片左右存台齿轮缝。然后是如前边所说到的“活动销”退出“基位齿轮缺”，释放以选中存台为中心的约5片存台。接下来就是“卷片电机”运行，由“卷片齿轮”带动此唯一存台进行转动工作。再其后的“定碟位”工作由存台上的“定碟位光孔”配合光电检测器而控制卷片电机的停运转来达到。
图8即为定层原理的简明示意。先说明各分体。44所指为“定层轮”上的“固定销”；42所指为“活动销”；46所指为重叠的“单片存台”；72所指为卷片小车上的“固定销”；73所指为“卷片齿轮”。在整机构造中，42所指的“活动销”与73所指的“卷片齿轮”在中央圆筒内进行等高运动。即“卷片齿轮”与“活动销”的中心点始终在同一高度。在定层工作进行前，“卷片齿轮”退在中央圆筒内。定层电机运转，其上的“活动销”和“固定销”在“单片存台”组的“基位齿轮缺”内上下滑行。定层电机停止后，“活动销”的中心点对准被选定存台；之后卷片小车步进到“卷片齿轮穿过缝”外，“卷片齿轮”和其上的“固定销”啮入如图示的以选中存台为中心的几片存台的齿轮缝中，然后是“活动销”42向左退出“基位齿轮缺”，释放它所固定的几片存台。在图示的右边，由于“卷片齿轮”及其上的“固定销”已啮入以被选中存台为中心的几片存台齿轮内，相当于再次将这些存台固定在基准位。此时，唯有由“卷片齿轮”啮合的选定存台可以进行平转动外，其他存台都因受到销的作用而在基准位置不能动弹。定层原理大致如此。图示有一个问题，即“基位销”利“卷片齿轮”本都在存台组内齿轮的同一侧(详参图10)，图示分成左右，只为对比清晰，特此注明。
简述“定碟”机理。在本发明技术方案中，定碟位工作是通过“单片存台”上的“定碟位光孔”的设计来实现的。前边已说过，存台组全在基准位置时所有的“定碟位光孔”是从上到下一一对应。这样，我们可以在某一个光孔的最上一片存台和最下一片存台两端设置一个光发射接收装置。起始时光路是通畅的，当卷片齿轮对某一片存台进行转动工作时，探测的光路将会有规律的通断。这是由于被转动存台的其他“定碟位光孔”进入了此光孔位置造成的。当其他“定碟位光孔”使这个探测光路通畅时，说明这个光孔对应的“置碟位”转到了公共“过碟孔”位置，即图1示中的存台组的最左端。这样我们就可以通过对这个光路通断情况的计数，来进行“置碟位”的选择。亦即达到了“定碟”的目的。
再说明图9，图9为卷片齿轮与活动销的连接构造情形，两者的相互连接保证了它们的等高运行。图示中，分图91是它们的连接示意；分图92是活动销在定层电机带动的履带带基上的构造示意；分图93是一个名为“滑杆”的圆柱和一个名为“滑环”的构件组合示意；分图94即为“滑环”示意；分图95为“滑环”在履带带基上的连接示意；分图96为卷片小车示意。对构件情形作一个说明滑杆是一个外表光洁度很高的细长圆柱，它的位置是固定的。滑环是一个能紧密套合在滑杆上上下滑动的圆环和其上的两个连接片，两个连接片中其一是与履带带基进行连接，这样该滑环就可与活动销进行同步(上下等高)运动；连接片二是一个横置的平台结构，其上置以卷片小车。卷片小车在平台上可进行步进和后退两种动作，动作时卷片齿轮可以啮合或退出存台组的齿轮缝。现在来看图示中分图91所示的结构的工作原理因滑环与履带带基连接使卷片齿轮能够始终与活动销的中心对准，滑杆作为卷片小车主支撑力点和卷片齿轮与活动销的同步工作的过渡力点。定层电机的运转，使活动销所在部位的履带在一定的垂直段高度内上下运行(可用两个电气限位限制活动销的运行最高点和最低点)。这样，由于活动销所在履带部位只有垂直运动，就实现了通过滑杆滑环过渡来使卷片齿轮与活动销进行等高运动的可能。
以下更清楚地说明一下卷片小车系统与定层电机系统的结合情形。如图10示，分图101即为整个“定层定碟”系统在中央圆筒内的俯视示意；分图102仍为卷片小车与定层用履带的部分段面示意。分图101中，除了图6中介绍过的构件外，分图中增加的部分即为卷片小车及滑杆滑环等部件。分图中，点c所指为滑杆，点d所指为滑环，点e所指为位于滑环平台上的卷片小车。再图中，虚线所示部分为滑环圆环的一部分和其上的与履带连接的连接片的示意。分图中最右端的一个向右的小箭头即示意为卷片小车的步进方向。再次补充说明的是，在中央圆筒的外边，为存台的内齿轮圆。其中，“基位销穿过缝”中透过的销片正常时插入所有存台的“基位齿轮缺”；卷片小车按图示方向步进时将啮入部分存台的普通齿轮缝中。
以上即为整个实用新型的整机基本构件。当然，为了达到整机实用性，还需引入其他必要的构件。例如，控制整机运行的电子部件及相关电路，整机产品的外框架结构等。这些，都可以从当前实用技术中引用。另外，以下补充说明一下关于定层(选定单片存台)的电气原理，作产品设计参考。在本实用新型中，定层原理(即如何控制“定层电机”的运转使“活动销”停留在一个精确的高度)应用的是一种光发射接收装置。取两个并排横置靠的很近的晶体管，其一为发光管，一为光电管。两管相互隔离，对同方向各有一窄口光缝。当该装置(探头)靠近一类“白体”的物件时会由于有反射光而使整个装置有输出(即光电检测)。再设计一种“黑白带”，呈长竖条状，长条上刻画黑白相间的横条纹，黑宽白窄。再将此带精确贴于中央圆筒内壁上，使每一条窄白带对应一片“单片存台”。再将前文说到的两个光管的探头装于“滑环”的平台上某处，使其紧贴在“黑白带”上。这样，如果我们以无反射接收光时装置输出低电平，有反射光输出高电平为准，当“滑环”由最低位上行时，该光电装置就会输出不断变化的高低(脉冲)电平。再连接一个计数电路，对高电平进行计数。此计数装置再控制“定层电机”的运行。这样，通过对光带的精确定位也就达到了对“单片存台”的选定工作。
权利要求1.一种带自动选取功能的光盘存放库机构，由单片存台、中央圆筒、定层定碟机构、提升碟片机构四部分组成，其特征是，单片存台圆基片外围有5个圆形带缺口的置碟位，用来放置光盘片，40片单片存台重叠构成200片光盘存放能力的碟库；中央圆筒伸入单片存台的中心齿轮孔，将所有重叠存台置于同一个基准位；定层定碟机构位于中央圆筒内，其上的定层电机和卷片电机动作可将选定的存碟位运转到提升机构可操作位；提升碟片机构位于存台组的过碟孔外边，其上的提升电机动作可转为碟托台的上下运行达到在存碟位送入或取出碟片。
2.根据权利要求1所说的光盘库，其特征是中央圆筒为一个外表面光洁度很高的圆筒结构，在圆筒的壁上垂直开有两条槽，其中一条槽宽5毫米，作为定层定碟机构的基位销穿过缝；另一条槽宽2厘米，作为定层定碟机构的卷片齿轮穿过缝。
3.根据权利要求1所说的光盘库，其特征是定层定碟机构有以下部件构成定层电机和电机从动轮带动一条履带，履带外表面粘有许多固定销片，其中有一个活动销片，活动销片动作时它的销片将会退出众多固定销片组成的销面，销面由中央圆筒的一个槽透过而插入所有单片存台的一个特殊齿轮缝中；另外有一个卷片小车系统，包括卷片电机及其带动的齿轮，齿轮上下还有一片较短的垂直的固定销片，卷片齿轮和销片由小车系统下部的步进电机带动，通过中央圆筒上的一个槽向外啮入存台组的齿轮缝；卷片小车系统与履带内侧的一点固定连接，通过一个滑杆滑环作为力的支撑平衡，达到与活动销片作等高运行。
4.根据权利要求1所说的光盘库，其特征是提升碟片机构由以下部件构成提升电机带动一个旋转杆，旋转杆上有一个旋帽，旋帽本体上还有一个连臂，连臂的另一头是一个带圆锥上尖角的碟片托台，该托台能够以碟片中心孔边缘的一圈本体介质来支撑放置单张碟片；再有两条固定夹板来限制使连臂不能够左右摆动；电机带动旋转杆转动，连臂由于夹板的作用变平转动为垂直上下运动。
专利摘要一种具有自动选取功能的12厘米光盘存放库机构。主要由40片单片存台重叠组成的碟仓，保证存台组正常运行的中央圆筒，定层(选定单片存台)定碟(选定置碟位)机构，提升碟片机构四大部分构成。本构造可以存放200片光盘，并能对任意一个存放碟位进行选取操作。其主要用途可通过与影碟机产品一体化来存放常用的影音光盘；也可结合光盘驱动器单独制造一种计算机外设产品，用于个人电脑或图书馆的库藏以及网络视频点播等。
文档编号G11B33/04GK2544384SQ0121718
公开日2003年4月9日 申请日期2001年1月16日 优先权日2001年1月16日
发明者张兴 申请人:张兴