[0001] 本发明涉及一种数据存储库，尤其涉及但不限定于一种用于存储磁带盒的可扩展数据存储库。

[0002] 典型的可扩展数据存储库包括堆叠的多个存储模块，每个存储模块中具有一排存储槽。存储模块一般包括基础模块和多个扩展模块。

[0003] 现有技术的可扩展数据存储库中，每个存储模块设置有传输装置。典型的传输装置包括支撑传输自动装置的托盘，该传输自动装置沿着竖直轴线移动，以接近存储模块中的多个存储槽。托盘可以通过齿条-齿轮系统竖直地移动，其中，附接到托盘的定位齿轮与附接到存储模块的壳体的竖直布置的齿条可旋转地啮合。

[0004] 对于将例如磁带盒的数据存储介质从第一存储模块移动到第二存储模块，需要将磁带盒从第一存储模块中的第一传输装置转移到第二存储模块中的第二传输装置。这是通过在第一存储模块和第二存储模块之间设置转移槽来实现的，第一传输装置可以将要被第二传输装置取出的磁带盒放入该转移槽中。这样自然就减慢了磁带盒在第一和第二存储模块之间的移动。

[0005] 这种可扩展数据存储库中的所有存储模块之间都设置了类似的转移槽，从而磁带盒可以在可扩展数据存储库中从基础模块到最顶部的扩展模块的任意位置移动。但是，这种可扩展数据存储库由于每个新增存储模块与传输装置的翻倍成本而价格昂贵。

[0006] 另一种现有技术的可扩展数据存储库中，只设置了一个具有一个负载自动装置的一个传输装置，用以服务堆叠的存储模块，从而减少了所需要的传输装置的数量。但是，只提供具有一个负载自动装置的一个传输装置来服务堆叠的存储模块存在相关的问题。这些问题包括需要安装人员或者用户调整每个存储模块中的单个齿条，以实现从一个存储模块至下一个存储模块之间的匹配齿条的期望对准，以便托盘上的齿轮能够从一个存储模块无缝旋转并跨接到与其竖直相邻的存储模块。没有人干预来校正匹配齿条的不对准，托盘将不能成功地跨接。

[0007] 除了由于齿条不对准而机械地阻碍托盘从一个存储模块移动到下一个存储模块，手动调整齿条也会随着堆叠中的存储模块的数量增加而使积累堆叠误差上升。这是因为堆叠的多个库单元只有一个参考主标志，这个标志通常设置在最下方的存储模块，其作为堆叠的多个存储模块中用于所有数据存储槽的总参考。由于积累叠加误差最终会大于每个数据存储槽所能容许的误差，因而，为了仍旧能够精确地接近堆叠中的最高的存储模块中的数据存储槽，可堆叠的存储模块的数量受到限制。

[0043] 下文将参考图1至10描述示范性数据存储库100。

[0044] 数据存储库100包括堆叠的存储模块110和多个传输自动装置10。每个传输自动装置10包括矩形的托盘12，用于在数据存储库100中运输其上的数据存储介质。数据存储介质的实例包括磁带盒或存储盘。数据存储库100也包含传输装置，该传输装置被构造用于使至少一个传输自动装置10在数据存储库100中在相邻的存储模块110之间移动。

[0045] 传输装置包括四个直立或竖直设置的齿条14或24，与数据存储库100的每个存储模块110的四个转角对应。齿条14、24被构造成与能够沿着其旋转的定位齿轮16啮合。每个齿条14、24安装在存储模块110的直立或竖直设置的框架18、28上并且被框架18、28支撑。考虑到自身目的，框架18、28可以为任意合适材料或形状，只要能提供足够的刚度。

[0046] 传输装置也包括定位齿轮16，其与多个传输自动装置10的每个托盘12的四个转角A、B、C、D紧邻、相邻或接近。从而，每个托盘12具有可旋转地附接于其上的四个定位齿轮16。四个定位齿轮16被构造成与齿条14、24可旋转地啮合，以实现托盘12在存储模块110中的移动和精确定位。

[0047] 可以看到，对于两个相邻存储模块110a、110b，下方存储模块110a的齿条14和相邻的上方存储模块110b的齿条24相匹配，以便允许定位齿轮16在上方和下方存储模块110a、110b之间移动。

[0048] 为了克服对用于对准相邻齿条14、24的精确手动调整的需要，传输装置进一步包括跨接构造，在数据存储库100中，该跨接构造设置在相邻存储模块110a、110b之间的四个转角中的每一个，如图2所示。跨接构造30包括不完全(partial)齿条-齿轮轮廓。其包括不完全齿条31，该不完全齿条31沿着齿条14、24侧边设置并且分别邻近每个框架18、28的汇合端19、29。不完全齿条31包括下齿32和上齿34。下齿32设置在下方存储模块
110a的框架18的上端19，上齿34设置在上方存储模块110b的框架28的下端29。下齿
32和上齿34具有这样的轮廓，该轮廓被构造成与跨接构造30所包含的不完全齿轮或跨接齿轮35的齿36和相邻齿表面38啮合。

[0049] 每个跨接齿轮35被附接到托盘12的转角A、B、C、D并且被构造成与相应的定位齿轮16同轴，并且与定位齿轮16同步旋转。优选地，单个轴40被设置以驱动定位齿轮16和跨接齿轮35。定位齿轮16和跨接齿轮35可以彼此形成整体，以便作为单个复合直齿轮26设置在托盘12的每个转角处。邻近不完全齿条31所在的位置，齿条14、24被构造成是无齿的(toothless)，以便当跨接构造30使托盘12在相邻存储模块110之间移动时停止与定位齿轮16的啮合。

[0050] 优选地，轴40被驱使以在离齿条14、24最佳水平距离处竖直地移动，以便在托盘12移动期间可能实现最大的动力传输。这点可以通过设置如图3b、4a、5a、6a、7a和8a所示的支承件50实现，该支承件50优选地还安装在轴40上并且与定位齿轮16和跨接齿轮35同轴。支承件50被构造成与设置在每个框架18、28中的竖直表面52接合，从而维持上文提到的最佳水平距离。竖直表面52可以由设置在框架18、28中的夹槽52提供。优选地，支承件50被构造成与竖直表面52滚动接合，以使摩擦损失最小化。

[0051] 如图4a至4c所示，当托盘12(隐藏)向上移动并且在具有齿条14的下方存储模块110a的顶部时，定位齿轮16处于齿条14正好终止而不具有齿的位置。同时，跨接齿轮35处于这样的位置：单个齿36处于与不完全齿条31的下齿32的第一啮合位置。当轴40继续旋转以向上移动托盘12时，跨接齿轮35的齿36与不完全齿条31的下齿32啮合以向上推动托盘12，从而从下方存储模块110a跨接到上方存储模块110b，如图5c和6c所示。
在跨接期间，定位齿轮16不与齿条14、24的任意齿啮合，如图5b和6b所示。支承件50通过框架18、28的竖直夹槽52继续被可滑动地驱使，以保持定位齿轮16和齿条14、24之间的最佳水平距离，如图5a和6a所示。

[0052] 当如图7a至7c所示，上述跨接完成时，支承件50与设置在上方存储模块110b的框架28中的竖直夹槽52接合以保持最佳水平距离。定位齿轮16处于与上方存储模块110b的齿条24齿的第一啮合位置，并准备从跨接齿轮35接管动力传输。当与不完全齿条31的上齿34啮合的齿表面38已经到达其齿轮廓的末端时，跨接齿轮35的齿36与不完全齿条31的下齿32脱离。

[0053] 如图8a至8c所示，由于在跨接之后，托盘12完全进入上方存储模块110b，定位齿轮16与上方存储模块110b的齿条24啮合，以接管在上方存储模块110b内的正常移动和定位。跨接构造30功能停止，跨接齿轮35与不完全齿条31不再有任何的接合或啮合。

[0054] 不完全齿条31和齿轮35的齿轮廓具有以下特征，以容许两个齿条齿32、34之间有较大的不对准度(misalignment)：

[0055] A)较大的齿轮模数和压力角；

[0056] B)不工作齿侧37、39的材料减少，以生成较大的齿隙。

[0057] 这些特征对于补偿两个齿条齿32、34相汇处的固有不对准度和叠加公差(tolerance stack)非常重要。

[0058] A)较大的齿轮模数和压力角

[0059] 为了容许齿条齿32、34的齿到齿的距离变化，保持法向齿距尽量大非常重要。在一个实施例中，叠加公差与法向齿距的比值保持不大于0.33，如下面公式(1)所示。

[0060]

[0061] 使用25度的较大压力角，而不是常用的20度。25度的压力角允许跨接齿轮的齿36与不完全齿条的下齿32之间的齿轮啮合有更大的进入角。表面应力也被减少，从而减少由滑动运动引起的磨损率。但是，过大的压力角由于会不期望地减少螺纹顶宽(top land width)而不适用。

[0062] B)不工作齿侧37、39的材料减少，以生成较大的齿隙

[0063] 跨接构造30依赖于重力保持跨接齿轮35总是在其齿面的渐开线齿廓的单一侧被驱动。这样允许跨接齿轮35的不工作齿侧37或上齿表面37上的渐开线齿廓存在偏差，如图5c和6c所示。这种材料的减少是需要的，以使不完全齿条31的齿32、34之间的齿到齿的距离y更小。

[0064] 类似地，不完全齿条31的上齿34的不工作齿侧39或下表面39的材料被减少，如图5c和6c所示。当不完全齿条31的齿32、34之间的齿距y处于最小值或被最小化时，这种材料的减少能避免跨接齿轮齿36与不完全齿条31的上齿34之间的干涉。

[0065] 通过使用能够改变不完全齿条31的齿32、34之间的齿到齿的距离的夹具，进行了试验以研究和描绘跨接构造30的操作和机械特性。一共研究了如表1所示的八种假设情形或最坏的情况，其中Y间隙代表图7c所示的齿距y，Z偏移量是图7c所示的距离z。

[0066] 表1

[0067]

[0068] 发现在跨接构造30稳定工作超过150K循环的情况下，满足上述特征结果。

[0069] 通过提供同轴运行的两个齿条-齿轮系统14、24-16和31-35，通过不像现有技术中所使用的仅依靠一个总参考，避免了先前技术经验中的累积叠加误差。反而，每个存储模块110中的单个齿条14或24通过在存储模块110内参考自身的主标志而取得自身的位置，而不是参考数据存储库100中的基础模块处的单个总参考。由于每个存储模块110具有自身的主标志，多个传输自动装置10中的每一个在存储模块110内移动时能够参考这个主标志。以这种方式，堆叠的存储模块110起到好似它们为独立的存储模块110的作用，但是由多个传输自动装置10服务。

[0070] 这样，当采用该传输自动装置10用于具有堆叠的存储模块110和多个传输自动装置10的可扩展数据存储库100中时，还使仅具有一个存储模块的统一数据存储库中使用的现有传输自动装置的重建和局部替换最小化。类似地，由于这种单个数据存储模块已具有例如如下参考特征：在底盘上的参考主标志；一些杂志槽；和传输自动装置10上的高级非接触式光感方案(solution)，现有统一数据存储库的重建和局部替换可以最小化。因此，通过在两个独立存储模块110a和110b之间的创建桥接，本发明允许重新使用这些参考特征。另外，优选地，编码传感器被设置与每个存储模块110的相应的标志一起作用，以告知控制系统传输自动装置10是否在存储模块110内部，或者是否在存储模块110的齿条14或24处或在两个存储模块110a、110b之间的跨接区域工作。

[0071] 在包括堆叠的存储模块110的数据存储库100中，多个自动装置10一起接近数据存储库100的整个竖直高度内的所有可用的存储槽。

[0072] 在一个示范性构造中，接近所有存储槽可以在多个传输自动装置10之间进行分配，因此，多个传输自动装置10中的至少两个可以接近堆叠的存储模块110中的至少一部分。从而，两个或多个传输自动装置10可以在数据存储库100内使它们的行走区域重叠。通过这种方式，没有一个传输自动装置10超负载，数据存储库100的产品寿命通过分配而可以因此被延长。例如，如图10所示，数据存储库100包括四个存储模块110-1、110-2、
110-3、110-4和两个传输自动装置10-1、10-2，两个传输自动装置10-1、10-2能够接近中间两个相邻的存储模块110-2、110-3。另外，两个传输自动装置10-1、10-2也能够接近顶部存储模块110-4和底部存储模块110-1的一部分，除了最上一排存储槽114和最下一排存储槽111只能分别被顶部的传输自动装置10-1和底部的传输自动装置10-2接近。这是由于如图11和12所示，在数据存储库100的最顶端102和最底端101，传输自动装置10-1、
10-2对于彼此来说是物质障碍。

[0073] 在替换或额外的构造中，接近数据存储库100内的特定存储模块110也可以分配给多个自动装置10中的特定一个或多个，以便调整数据存储库100中的各个存储模块110内的接近速度。例如，在与图10所示一样的具有四个存储模块110-1、110-2、110-3、110-4和两个传输自动装置10-1、10-2的数据存储库100中，第一传输自动装置10-1可以被构造成接近三个存储模块110-1、110-2、110-3，而第二传输自动装置10-2被构造成只接近一个存储模块110-4。以这种方式，第二传输自动装置10-2将比第一传输自动装置10-1在接近速度方面获得感到更好的性能，这是因为第二传输自动装置10-2在一个存储模块110-4内的行走的距离比第一传输自动装置在三个存储模块110-1、110-2、110-3内行走的距离更短。

[0074] 因为如上所述的传输装置原则上允许每个传输自动装置10在数据存储库100内的任意两个相邻存储模块110a、110b之间移动，因此理论上每个传输自动装置10当不被数据存储库100内的其他传输自动装置10阻碍时能够移动通过所有的存储模块110，并且横穿数据存储库100的整个高度。从而，通过允许多个传输自动装置10在数据存储库100的各自的接近区域存在重叠，在数据存储库中提供传输自动装置的重复(redundancy)和备用(backup)。因此，在任意一个传输自动装置失效的情况下，剩下的传输自动装置10中的一个或多个能够接管并且接近通过由该失效的传输自动装置10接近的那些数据模块。

[0075] 优选地，数据存储库100包括备用模块，该备用模块允许用户手动地移除失效的传输自动装置10而不需要将整个数据存储库100断电。数据存储库100的备用模块优选地由电池供电，更优选地在数据存储库100中通过具有充电和放电功能的可重复充电的电池供电。备用模块优选地被构造成通过用户激活开关激活。激活后，备用模块接管控制以驱动失效的传输自动装置10移动到数据存储库100的顶表面或底表面，以通过用户进行移除。

[0076] 由于存在数据存储库100内数据存储介质需要从一个传输自动装置10中转移到另一个传输自动装置10，以例如到达只能分别被最顶部或最底部的传输自动装置10接近的数据存储库100的最顶部和最底部的存储槽的情况，数据存储库100被构造成提供至少一个转移空间，一个传输自动装置10可以将数据存储介质放置在该转移空间，以被另一个传输自动装置10取出。转移空间可以是专用空间，例如用于杂志的槽、用于在其上放置数据存储介质的空间或未使用的驱动槽；可替换地，转移空间以是虚拟的，其由用户通过软件进行构造，以利用任意合适的转移空间或数据存储库100内的一个未使用的存储槽。

[0077] 前文描述了本发明的示范性实施例，本领域的技术人员可以理解的是可以对设计的细节、构造和/或操作上进行各种变化，而不脱离本发明。例如，除了磁带盒，数据存储介质可以是存储盘，或适合于可靠的、长时间且容易恢复的数据存储的其他数据存储介质。