CN111265010A - 一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置及其取还书方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置及其取还书方法，属于智能图书架领域。本发明的抽屉式书籍推拉存取图书架装置，包括书架装置、取还书装置和控制系统，书架装置采用抽拉式书盒存放书籍，利用取还书装置的电磁铁吸附推拉实现抽拉式书盒的伸缩运动，配合取还书装置的升降书籍托杆完成书籍在抽拉式书盒内的取放，书籍取还动作简单稳定，取还效率高，并且大大简化了书架装置的结构，提高了单位空间内的书籍存放率，并且有利于降低图书架装置的制作成本，满足了大量书籍的统一智能化管理需要；同时，利用控制系统协调控制取还书装置与书架装置运动，控制方法简单可行，取还书动作灵活稳定，可广泛用于图书馆等大量书籍的统一管理。

Description

一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置及其取还书方法

技术领域

本发明涉及一种图书架及其控制方法，更具体地说，涉及一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置及其取还书方法。

背景技术

近年来，随着图书行业的快速发展，书籍、文献的种类也越来越多，为了便于书籍的查阅，现有书籍大多存放于书架上，因此书架也成为图书馆等地方的必须设备。传统书架的架体上通常设置有多个存放图书的空格，方便插放各类不同的书籍，为了最大限度地利用书架内的空间，书本一般都是采用立式并排的方式放置，为方便读者查阅，一般都是将相同种类的图书放置在一起，由于不同种类的图书都在同一排的位置，相邻的书本之间一般夹得较紧，没有可供拿取的空间，拿取很不方便，并且在书本拿出后，原有空间容易被其他书本占用，导致书本再次插入原位更为困难，这样就导致读者在归还书籍时会将书籍在容易放置的位置插入，使书本的位置容易发生变化，不便于大量书籍的统一管理和读者的查阅。

随着智慧图书馆的发展，将逐渐利用物联网技术代替读者进入图书馆内部林立的书架中寻找或归还书籍，利用智能取还书系统配合合理的机械结构即可自动完成书籍的存取工作。而书籍立式放置虽然方便读者在书架上查阅，但在智能取还书系统中，书籍从书架上取下后需要翻转90°将书籍放平，从而增加了书籍抓取机械手的设计难度，因此对于智能取还书系统，书籍卧式放置具有明显优势，一方面书籍放置更加稳定，另一方面书籍抓取更加方便高效。

中国专利申请号201910380024.7，申请公布日为2019年7月9日，发明创造名称为：一种全自动一体化智能还书装置及其还书方法，该申请案涉及一种全自动一体化智能还书装置，包括循迹小车，循迹小车内设有单片机，循迹小车的驱动模块连接单片机的输出端，循迹小车顶部设第一电动推杆，第一电动推杆的一端连接有舵机，舵机连接水平的连杆，连杆的一端连接机械臂固定架，机械臂固定架的底部设伸缩杆，伸缩杆的一端连接有具有铁磁性的夹板，机械臂固定架上设有用于吸合夹板的电磁铁，夹板上设第一挡板，机械臂固定架上设第二电动推杆，第二电动推杆的一端设向下延伸的第二挡板，第二挡板处设扫码器和第一红外探头，机械臂固定架的底部设用于夹持书籍的夹紧板，扫码器和第一红外探头均连接单片机的输入端。该专利申请案提供了一种节省人力的全自动一体化智能还书装置及其还书方法，但其书籍存取动作依靠机械臂的两个夹板挡板夹持书籍，由于书籍上下端存在柔性等因素，书籍上下端夹取稳定性较差，并且书籍的存放仅能在上部依次放置，取书时也只能先取出上部书籍，这样就导致下部书籍难以一次性抓取，且无法将不同书籍放置在指定书架位置，实际使用局限性较大。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有图书架存在书籍取还操作复杂、取还书效率较低、图书架结构设计复杂等不足，提供一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置及其取还书方法，采用本发明的技术方案，书架装置采用抽拉式书盒存放书籍，利用取还书装置的电磁铁吸附推拉实现抽拉式书盒的伸缩运动，配合取还书装置的升降书籍托杆完成书籍在抽拉式书盒内的取放，书籍取还动作简单稳定，取还效率高，并且大大简化了书架装置的结构，提高了单位空间内的书籍存放率，并且有利于降低图书架装置的制作成本，满足了大量书籍的统一智能化管理需要。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，包括书架装置、取还书装置和控制系统，所述的取还书装置设于书架装置的一侧，用于拿取或放置书架装置上的书籍，所述的控制系统分别与书架装置和取还书装置的动作执行机构通信连接，用于控制书架装置和取还书装置协同工作来实现书籍的拿取或归还，其中：

所述的书架装置包括书架架体和安装于书架架体上的抽屉式书籍存放机构，所述的抽屉式书籍存放机构包括支架和上下层叠安装于支架上的若干层抽拉式书盒，每层抽拉式书盒均包括固定轨道和书籍抽拉托架，所述的固定轨道安装于支架上，所述的书籍抽拉托架滑动安装于固定轨道上，且在书籍抽拉托架的底部设有一端敞口的插槽，所述的书籍抽拉托架的前端设有铁磁性块体；

所述的取还书装置包括移动框架、行走机构、升降推拉机构和升降取放机构，所述的行走机构安装于移动框架的底部，用于带动移动框架沿书架装置的一侧水平移动；所述的升降推拉机构安装于移动框架上，该升降推拉机构具有能够与抽拉式书盒上的铁磁性块体相配合的电磁铁和用于带动电磁铁上下和前后运动的升降推拉驱动机构；所述的升降取放机构安装于移动框架上，该升降取放机构具有书籍托杆和用于带动书籍托杆上下运动的升降取放驱动机构，所述的书籍托杆与抽拉式书盒上的插槽位置相对应。

更进一步地，所述的固定轨道上设有一排导向滚轮，所述的书籍抽拉托架的截面形状为“凵”形，且在书籍抽拉托架的两侧向外延伸有与导向滚轮相配合的翻边。

更进一步地，所述的支架由设于抽拉式书盒左右两侧的立柱组成，所述的抽拉式书盒两侧的固定轨道分别固定于对应侧的立柱上。

更进一步地，所述的升降推拉驱动机构包括推拉机构升降电机、推拉机构升降丝杆、推拉机构升降导轨、推拉机构支撑座、推拉驱动电机、同步带轮、同步带、推拉导向杆、推拉滑块和电磁铁安装座，所述的推拉机构支撑座通过竖向设置的推拉机构升降导轨滑动安装于移动框架上，所述的推拉机构升降丝杆与推拉机构升降导轨平行地安装于移动框架上，且推拉机构升降丝杆与推拉机构支撑座螺纹配合，所述的推拉机构升降电机安装于移动框架上，且推拉机构升降电机的输出轴与推拉机构升降丝杆一端传动连接；所述的推拉机构支撑座的两端向前延伸有推拉机构支撑横杆，两侧的推拉机构支撑横杆上分别通过推拉导向杆滑动安装有推拉滑块，所述的电磁铁通过电磁铁安装座安装于对应侧的推拉滑块上，两侧的推拉机构支撑横杆上分别通过同步带轮安装有同步带，所述的同步带与对应侧的推拉滑块相连接，所述的推拉驱动电机固定安装于推拉机构支撑座上，且推拉驱动电机为双输出头电机，推拉驱动电机的两个输出轴分别通过推拉电机传动轴与两侧的两组同步带轮传动连接，用于带动左右两侧的同步带同步运动。

更进一步地，所述的升降取放驱动机构包括取放机构升降电机、取放机构升降丝杆、取放机构升降导轨和托杆座，所述的取放机构升降导轨竖向安装于移动框架上，且取放机构升降导轨位于推拉机构升降导轨的前侧，所述的托杆座通过托杆滑块滑动安装于取放机构升降导轨上，所述的取放机构升降丝杆平行于取放机构升降导轨安装于移动框架上，所述的托杆座通过升降螺母与取放机构升降丝杆螺纹配合，所述的取放机构升降电机安装于移动框架上，且取放机构升降电机的输出轴与取放机构升降丝杆的一端传动连接，所述的书籍托杆固定于托杆座上，且书籍托杆位于两侧的推拉机构支撑横杆内侧。

更进一步地，所述的行走机构包括行走滚轮、行走驱动电机、行走电机传动轴、行走驱动齿轮和齿条，所述的行走滚轮安装于移动框架的四个角上，所述的行走驱动电机安装于移动框架的底部，所述的行走电机传动轴水平安装于移动框架的底部，且行走驱动电机的输出轴与行走电机传动轴的一端传动连接，所述的行走驱动齿轮安装于行走电机传动轴上，所述的齿条沿书架装置的一侧横向水平铺设于地面上，所述的行走驱动齿轮与齿条相啮合，且在地面上还设有与行走滚轮相配合的轨道槽。

本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置的取还书方法，

S1、取书时，用户通过控制系统索引到相应目标书籍，控制系统根据取书命令找到对应书籍在书架装置的抽屉式书籍存放机构中的位置，然后控制系统向取还书装置的行走机构发出控制指令，控制取还书装置移动至目标书籍所在位置处，在取还书装置到位后，控制系统根据目标书籍所在抽屉式书籍存放机构的层数信息，控制取还书装置的升降推拉机构和升降取放机构升降运动，使升降推拉机构的电磁铁移动至目标书籍所在抽拉式书盒同高度，使升降取放机构的书籍托杆上平面略低于目标书籍所在的抽拉式书盒的书籍抽拉托架；然后控制系统控制升降推拉机构的升降推拉驱动机构带动电磁铁向目标书籍所在抽拉式书盒方向移动，使得电磁铁接触目标书籍所在抽拉式书盒前端的铁磁性块体，同时电磁铁通电吸附连接铁磁性块体；之后，升降推拉驱动机构带动电磁铁向后移动，使得抽拉式书盒的书籍抽拉托架带着目标书籍一起被拉出；此时，控制系统控制升降取放机构的升降取放驱动机构带动书籍托杆向上抬起，使目标书籍向上抬起而脱离书籍抽拉托架；再然后，控制系统控制升降推拉机构的升降推拉驱动机构带动电磁铁推动书籍抽拉托架向内复位，电磁铁断电，完成目标书籍由书架装置向取还书装置上的转移，实现目标书籍的取出；

S2、还书时，用户向控制系统发出还书命令，控制系统根据所还书籍信息找到该书籍在书架装置的抽屉式书籍存放机构中所需归还的位置，用户将待还书籍放置于指定还书位置，控制系统控制取还书装置取走书籍，使待还书籍位于书籍托杆上，并由行走机构带着书籍一起移动至对应的抽屉式书籍存放机构处；然后，控制系统控制取还书装置的升降推拉机构和升降取放机构升降运动，使升降推拉机构的电磁铁移动至目标抽拉式书盒同高度，使升降取放机构的书籍托杆上平面略高于目标抽拉式书盒的书籍抽拉托架；然后控制系统控制升降推拉机构的升降推拉驱动机构带动电磁铁向前移动，使得电磁铁接触目标抽拉式书盒的书籍抽拉托架前端的铁磁性块体，同时电磁铁通电吸附连接铁磁性块体；之后，升降推拉驱动机构带动电磁铁向后移动，使得抽拉式书盒的书籍抽拉托架被拉出；再然后，控制系统控制升降取放机构的升降取放驱动机构带动书籍托杆向下移动，使待还书籍放置在书籍抽拉托架上；随后，控制系统控制升降推拉机构的升降推拉驱动机构带动电磁铁推动书籍抽拉托架向内复位，电磁铁断电，完成书籍的归还。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其包括书架装置、取还书装置和控制系统，取还书装置设于书架装置的一侧，用于拿取或放置书架装置上的书籍，控制系统分别与书架装置和取还书装置的动作执行机构通信连接，用于控制书架装置和取还书装置协同工作来实现书籍的拿取或归还；书架装置采用抽拉式书盒存放书籍，利用取还书装置的电磁铁吸附推拉实现抽拉式书盒的伸缩运动，配合取还书装置的升降书籍托杆完成书籍在抽拉式书盒内的取放，书籍取还动作简单稳定，取还效率高，并且大大简化了书架装置的结构，提高了单位空间内的书籍存放率，并且有利于降低图书架装置的制作成本，满足了大量书籍的统一智能化管理需要；

(2)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其固定轨道上设有一排导向滚轮，书籍抽拉托架的截面形状为“凵”形，且在书籍抽拉托架的两侧向外延伸有与导向滚轮相配合的翻边，抽拉式书盒结构简单，保证了书籍抽拉托架伸缩运动灵活顺畅；

(3)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其支架由设于抽拉式书盒左右两侧的立柱组成，抽拉式书盒两侧的固定轨道分别固定于对应侧的立柱上，结构设计简单紧凑，使得图书架能够存放更多书籍；

(4)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其升降推拉驱动机构由升降机构和推拉机构两部分组成，升降机构采用升降电机驱动滚珠丝杆螺母传动机构带动推拉机构支撑座升降运动，结构简单紧凑，升降位置控制方便，停留位置精度高；推拉机构采用双输出头电机带动两侧的两组同步带机构动作实现两组电磁铁同步伸缩运动，结构紧凑，传动稳定，同步性好，并且为升降取放机构留出了足够的安装空间，使得取还书装置的整体结构更加紧凑；

(5)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其升降取放驱动机构采用滚珠丝杆传动机构带动书籍托杆升降运动，升降运动稳定性好，且位置控制准确，保证了取还书装置的书籍托杆与书架装置的抽拉式书盒能够准确稳定配合；

(6)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其取还书装置的行走机构采用齿轮齿条机构驱动，利用电机带动齿轮在齿条上行走，结构简单，行走运动稳定可靠；

(7)本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置的取还书方法，利用控制系统协调控制取还书装置与书架装置运动，控制方法简单可行，取还书动作灵活稳定，且工作效率高，实用性强，可广泛用于图书馆等大量书籍的统一管理。

附图说明

图1为本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置的立体结构示意图；

图2为本发明中书架装置的结构示意图；

图3为本发明中抽屉式书籍存放机构的结构示意图；

图4为本发明中抽拉式书盒的结构示意图；

图5为本发明中取还书装置的一个角度结构示意图；

图6为本发明中取还书装置的另一个角度结构示意图。

示意图中的标号说明：

100、书架装置；11、书架架体；11-1、安装台；11-2、脚轮；12、抽屉式书籍存放机构；12-1、支架；12-2、抽拉式书盒；12-2-1、固定轨道；12-2-2、书籍抽拉托架；12-2-3、插槽；12-2-4、导向滚轮；12-2-5、铁磁性块体；

200、取还书装置；21、移动框架；22、行走机构；22-1、行走滚轮；22-2、行走驱动电机；22-3、行走电机传动轴；22-4、行走驱动齿轮；22-5、齿条；23、升降推拉机构；23-1、推拉机构升降电机；23-2、推拉机构升降丝杆；23-3、推拉机构升降导轨；23-4、推拉机构支撑座；23-4a、推拉机构支撑横杆；23-5、推拉驱动电机；23-6、推拉电机传动轴；23-7、同步带轮；23-8、同步带；23-9、推拉导向杆；23-10、推拉滑块；23-11、电磁铁安装座；23-12、电磁铁；24、升降取放机构；24-1、取放机构升降电机；24-2、取放机构升降丝杆；24-3、取放机构升降导轨；24-4、托杆座；24-5、书籍托杆；24-6、升降螺母；24-7、托杆滑块。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例

结合图1至图6所示，本实施例的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，包括书架装置100、取还书装置200和控制系统，取还书装置200设于书架装置100的一侧，用于拿取或放置书架装置100上的书籍，图1中仅示出了一组书架装置100，实际应用过程中，可将书架装置100成排设置，每排书架装置100与一组取还书装置200相配合，即由一组取还书装置200即可完成一排书架装置100的书籍取还工作；当然，根据具体室内高度，可增加书架装置100和取还书装置200的高度，也可将书架装置100进行模块化设计，可在宽度和高度方向用模块化书架装置100拼装形成整个图书架。控制系统分别与书架装置100和取还书装置200的动作执行机构通信连接，用于控制书架装置100和取还书装置200协同工作来实现书籍的拿取或归还，控制系统中记录有书籍信息及其所在地址，控制系统中具有交互终端设备，例如触摸屏等，用户通过交互终端设备选择需要查阅的书籍或通过扫码设备扫描的方式输入需要归还的书籍信息，控制系统中存储有对应书籍的地址信息，即书籍在书架中的第几排、第几个书架装置100的哪一层上，控制系统根据用户输入的控制命令即可控制书架装置100和取还书装置200执行相应的动作。

如图2所示，书架装置100包括书架架体11和安装于书架架体11上的抽屉式书籍存放机构12，在图2中，一组书架装置100的书架架体11上设置了一组抽屉式书籍存放机构12，实际应用过程中，可在一组书架架体11上并排设置多组抽屉式书籍存放机构12。为了便于书架装置100的移动和安装，在书架架体11的四个角上分别安装有脚轮11-2，书架架体11上还设有用于安装抽屉式书籍存放机构12的安装台11-1。如图3所示，抽屉式书籍存放机构12包括支架12-1和上下层叠安装于支架12-1上的若干层抽拉式书盒12-2，抽拉式书盒12-2的设置数量根据具体需要设置，每组抽拉式书盒12-2在控制系统中均具有对应的位置信息，每组抽拉式书盒12-2所存放的书籍在控制系统中也具有对应的书籍信息，一个抽拉式书盒12-2中存放一本书籍，书籍信息与其位置信息相对应。如图4所示，具体在本实施例中，每层抽拉式书盒12-2均包括固定轨道12-2-1和书籍抽拉托架12-2-2，固定轨道12-2-1安装于支架12-1上，书籍抽拉托架12-2-2滑动安装于固定轨道12-2-1上，且在书籍抽拉托架12-2-2的底部设有一端敞口的插槽12-2-3，书籍抽拉托架12-2-2的前端设有铁磁性块体12-2-5，该铁磁性块体12-2-5可采用铁质材料制成，书籍抽拉托架12-2-2能够在固定轨道12-2-1上前后滑动，且书籍抽拉托架12-2-2底部的插槽12-2-3至少设置两个，以便于与取还书装置200稳定配合来实现书籍的稳定取出。为了提高书籍抽拉托架12-2-2的前后推拉稳定性，在书籍抽拉托架12-2-2的前端两侧各设置一组铁磁性块体12-2-5，利用两组铁磁性块体12-2-5与取还书装置200配合，保证了书籍抽拉托架12-2-2的推拉稳定可靠。具体地，固定轨道12-2-1上设有一排导向滚轮12-2-4，书籍抽拉托架12-2-2的截面形状为“凵”形，且在书籍抽拉托架12-2-2的两侧向外延伸有与导向滚轮相配合的翻边，书籍抽拉托架12-2-2的大小与现有常见书籍规格大小相当，即书籍抽拉托架12-2-2的尺寸与现有书架的书盒或书格大小基本相当。采用该结构的抽拉式书盒12-2，结构简单，保证了书籍抽拉托架12-2-2伸缩运动灵活顺畅。支架12-1可由设于抽拉式书盒12-2左右两侧的立柱组成，每侧可设置两组及以上的立柱，抽拉式书盒12-2两侧的固定轨道12-2-1分别固定于对应侧的立柱上，这样结构设计简单紧凑，使得图书架能够存放更多书籍。

如图5和图6所示，取还书装置200包括移动框架21、行走机构22、升降推拉机构23和升降取放机构24，行走机构22安装于移动框架21的底部，用于带动移动框架21沿书架装置100的一侧水平移动；升降推拉机构23安装于移动框架21上，该升降推拉机构23具有能够与抽拉式书盒12-2上的铁磁性块体12-2-5相配合的电磁铁23-12和用于带动电磁铁23-12上下和前后运动的升降推拉驱动机构，升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12上下和前后运动来与抽拉式书盒12-2上的铁磁性块体12-2-5达到对应位置；升降取放机构24安装于移动框架21上，该升降取放机构24具有书籍托杆24-5和用于带动书籍托杆24-5上下运动的升降取放驱动机构，书籍托杆24-5与抽拉式书盒12-2上的插槽12-2-3位置相对应，书籍托杆24-5用于从书籍抽拉托架12-2-2中取出书籍或将书籍放置在书籍抽拉托架12-2-2上。

具体在本实施例中，上述的升降推拉驱动机构包括推拉机构升降电机23-1、推拉机构升降丝杆23-2、推拉机构升降导轨23-3、推拉机构支撑座23-4、推拉驱动电机23-5、同步带轮23-7、同步带23-8、推拉导向杆23-9、推拉滑块23-10和电磁铁安装座23-11，推拉机构支撑座23-4通过竖向设置的推拉机构升降导轨23-3滑动安装于移动框架21上，推拉机构升降导轨23-3优选设置两根，推拉机构升降丝杆23-2与推拉机构升降导轨23-3平行地安装于移动框架21上，且推拉机构升降丝杆23-2与推拉机构支撑座23-4螺纹配合，推拉机构升降电机23-1安装于移动框架21上，且推拉机构升降电机23-1的输出轴与推拉机构升降丝杆23-2一端传动连接，推拉机构升降电机23-1带动推拉机构升降丝杆23-2旋转，从而带动其上的推拉机构支撑座23-4在两根推拉机构升降导轨23-3上上下滑动；推拉机构支撑座23-4的两端向前延伸有推拉机构支撑横杆23-4a，两侧的推拉机构支撑横杆23-4a上分别通过推拉导向杆23-9滑动安装有推拉滑块23-10，电磁铁23-12通过电磁铁安装座23-11安装于对应侧的推拉滑块23-10上，电磁铁安装座23-11可采用L形连接板，两侧的推拉机构支撑横杆23-4a上分别通过同步带轮23-7安装有同步带23-8，同步带23-8与对应侧的推拉滑块23-10相连接，推拉驱动电机23-5固定安装于推拉机构支撑座23-4上，且推拉驱动电机23-5为双输出头电机，推拉驱动电机23-5的两个输出轴分别通过推拉电机传动轴23-6与两侧的两组同步带轮23-7传动连接，用于带动左右两侧的同步带23-8同步运动。工作时，推拉驱动电机23-5旋转通过推拉电机传动轴23-6同步带动两侧的两组同步带传动机构运动，两侧的两组同步带23-8运动带动推拉滑块23-10在推拉导向杆23-9上前后滑动，进而带动电磁铁23-12在书籍抽拉托架12-2-2的伸缩方向上前后滑动，从而使得电磁铁23-12移动至对应的书籍抽拉托架12-2-2前方的铁磁性块体12-2-5处，电磁铁23-12通电即可实现对书籍抽拉托架12-2-2的推拉。采用上述的升降推拉驱动机构，其由升降机构和推拉机构两部分组成，升降机构采用升降电机驱动滚珠丝杆螺母传动机构带动推拉机构支撑座升降运动，结构简单紧凑，升降位置控制方便，停留位置精度高；推拉机构采用双输出头电机带动两侧的两组同步带机构动作实现两组电磁铁同步伸缩运动，结构紧凑，传动稳定，同步性好，并且为升降取放机构留出了足够的安装空间，使得取还书装置的整体结构更加紧凑。

上述的升降取放驱动机构包括取放机构升降电机24-1、取放机构升降丝杆24-2、取放机构升降导轨24-3和托杆座24-4，取放机构升降导轨24-3竖向安装于移动框架21上，且取放机构升降导轨24-3位于推拉机构升降导轨23-3的前侧，取放机构升降导轨24-3也优选设置两根，托杆座24-4通过托杆滑块24-7滑动安装于取放机构升降导轨24-3上，取放机构升降丝杆24-2平行于取放机构升降导轨24-3安装于移动框架21上，托杆座24-4通过升降螺母24-6与取放机构升降丝杆24-2螺纹配合，取放机构升降电机24-1安装于移动框架21上，且取放机构升降电机24-1的输出轴与取放机构升降丝杆24-2的一端传动连接，书籍托杆24-5固定于托杆座24-4上，且书籍托杆24-5位于两侧的推拉机构支撑横杆23-4a内侧。工作时，取放机构升降电机24-1带动取放机构升降丝杆24-2旋转运动，带动其上的升降螺母24-6在两根取放机构升降导轨24-3上上下滑动，从而实现书籍托杆24-5的上下运动。在书籍抽拉托架12-2-2伸出时，利用书籍托杆24-5与书籍抽拉托架12-2-2上的插槽12-2-3配合上下移动来完成书籍的转移，实现书籍的取出或归还操作。上述的升降取放驱动机构采用滚珠丝杆传动机构带动书籍托杆升降运动，升降运动稳定性好，且位置控制准确，保证了取还书装置的书籍托杆与书架装置的抽拉式书盒能够准确稳定配合。

上述的行走机构22包括行走滚轮22-1、行走驱动电机22-2、行走电机传动轴22-3、行走驱动齿轮22-4和齿条22-5，行走滚轮22-1安装于移动框架21的四个角上，行走驱动电机22-2安装于移动框架21的底部，行走电机传动轴22-3水平安装于移动框架21的底部，且行走驱动电机22-2的输出轴与行走电机传动轴22-3的一端传动连接，行走驱动齿轮22-4安装于行走电机传动轴22-3上，齿条22-5沿书架装置100的一侧横向水平铺设于地面上，行走驱动齿轮22-4与齿条22-5相啮合，且在地面上还设有与行走滚轮22-1相配合的轨道槽。工作时，行走驱动电机22-2通过行走电机传动轴22-3带动行走驱动齿轮22-4旋转，使得行走驱动齿轮22-4在齿条22-5上滚动移动，利用行走滚轮22-1在轨道槽中移动实现整个取还书装置200的水平移动。

参见图1所示，本实施例的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置的取还书方法，其具体工作过程如下：

S1、取书时，用户通过控制系统索引到相应目标书籍，并向控制系统发出取书命令，控制系统根据取书命令找到对应书籍(目标书籍)在书架装置100的抽屉式书籍存放机构12中的位置，然后控制系统向取还书装置200的行走机构22发出控制指令，控制取还书装置200移动至目标书籍所在位置处，在取还书装置200到位后，控制系统根据目标书籍所在抽屉式书籍存放机构12的层数信息，控制取还书装置200的升降推拉机构23和升降取放机构24升降运动，使升降推拉机构23的电磁铁23-12移动至目标书籍所在抽拉式书盒12-2同高度，使升降取放机构24的书籍托杆24-5上平面略低于目标书籍所在的抽拉式书盒12-2的书籍抽拉托架12-2-2；具体地，控制系统控制行走驱动电机22-2工作，使取还书装置200的升降取放机构24移动至目标书籍处，然后控制系统控制推拉机构升降电机23-1工作，带动推拉机构支撑座23-4上下移动，使得其上的电磁铁23-12与目标书籍所在抽拉式书盒12-2的高度相同，且电磁铁23-12与抽拉式书盒12-2上的铁磁性块体12-2-5位置相对应，同时控制系统控制取放机构升降电机24-1工作，带动书籍托杆24-5上下移动，使书籍托杆24-5上平面略低于目标书籍所在的抽拉式书盒12-2的书籍抽拉托架12-2-2；在电磁铁23-12和书籍托杆24-5移动到位后，控制系统控制升降推拉机构23的升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12向目标书籍所在抽拉式书盒12-2方向移动，使得电磁铁23-12接触目标书籍所在抽拉式书盒12-2前端的铁磁性块体12-2-5，同时电磁铁23-12通电吸附连接铁磁性块体12-2-5，具体他，控制系统控制推拉驱动电机23-5工作，通过两侧的同步带机构驱动两块电磁铁23-12向前移动，当电磁铁23-12通电产生磁性时，电磁铁23-12吸住抽拉式书盒12-2前端的铁磁性块体12-2-5；之后，升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12向后移动，使得抽拉式书盒12-2的书籍抽拉托架12-2-2带着目标书籍一起被拉出；此时，控制系统控制升降取放机构24的升降取放驱动机构带动书籍托杆24-5向上抬起，使目标书籍向上抬起而脱离书籍抽拉托架12-2-2；再然后，控制系统控制升降推拉机构23的升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12推动书籍抽拉托架12-2-2向内复位，电磁铁23-12断电，完成目标书籍由书架装置100向取还书装置200上的转移，实现目标书籍的取出；书籍取出后，可由行走机构22带动书籍移动至书籍输送平台中，将书籍输送至用户取书点。

S2、还书时，用户向控制系统发出还书命令，控制系统根据所还书籍信息找到该书籍在书架装置100的抽屉式书籍存放机构12中所需归还的位置，控制系统可提醒用户将书籍放置在相应还书点，用户将待还书籍放置于指定还书位置，控制系统控制取还书装置200取走书籍，使待还书籍位于书籍托杆24-5上(书籍托杆24-5取出待还书籍的方法与从书籍抽拉托架12-2-2上取出书籍的方法相同)，并由行走机构22带着书籍一起移动至对应的抽屉式书籍存放机构12处；然后，控制系统控制取还书装置200的升降推拉机构23和升降取放机构24升降运动，使升降推拉机构23的电磁铁23-12移动至目标抽拉式书盒12-2同高度，使升降取放机构24的书籍托杆24-5上平面略高于目标抽拉式书盒12-2的书籍抽拉托架12-2-2；然后控制系统控制升降推拉机构23的升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12向前移动，使得电磁铁23-12接触目标抽拉式书盒12-2的书籍抽拉托架12-2-2前端的铁磁性块体12-2-5，同时电磁铁23-12通电吸附连接铁磁性块体12-2-5；之后，升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12向后移动，使得抽拉式书盒12-2的书籍抽拉托架12-2-2被拉出；再然后，控制系统控制升降取放机构24的升降取放驱动机构带动书籍托杆24-5向下移动，使待还书籍放置在书籍抽拉托架12-2-2上；随后，控制系统控制升降推拉机构23的升降推拉驱动机构带动电磁铁23-12推动书籍抽拉托架12-2-2向内复位，电磁铁23-12断电，完成书籍的归还。

在本实施例中，上述的控制系统可采用PLC控制器，主要用于控制电机正反转和电磁铁的通断电，至于控制系统的程序编制及其电路连接，其根据上述动作和功能即可依据现有技术设计得到，不属于本发明的改进，在此不再赘述。

本发明的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置及其取还书方法，书架装置采用抽拉式书盒存放书籍，利用取还书装置的电磁铁吸附推拉实现抽拉式书盒的伸缩运动，配合取还书装置的升降书籍托杆完成书籍在抽拉式书盒内的取放，书籍取还动作简单稳定，取还效率高，并且大大简化了书架装置的结构，提高了单位空间内的书籍存放率，并且有利于降低图书架装置的制作成本，满足了大量书籍的统一智能化管理需要。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。

以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性地设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，包括书架装置(100)、取还书装置(200)和控制系统，所述的取还书装置(200)设于书架装置(100)的一侧，用于拿取或放置书架装置(100)上的书籍，所述的控制系统分别与书架装置(100)和取还书装置(200)的动作执行机构通信连接，用于控制书架装置(100)和取还书装置(200)协同工作来实现书籍的拿取或归还，其特征在于：

所述的书架装置(100)包括书架架体(11)和安装于书架架体(11)上的抽屉式书籍存放机构(12)，所述的抽屉式书籍存放机构(12)包括支架(12-1)和上下层叠安装于支架(12-1)上的若干层抽拉式书盒(12-2)，每层抽拉式书盒(12-2)均包括固定轨道(12-2-1)和书籍抽拉托架(12-2-2)，所述的固定轨道(12-2-1)安装于支架(12-1)上，所述的书籍抽拉托架(12-2-2)滑动安装于固定轨道(12-2-1)上，且在书籍抽拉托架(12-2-2)的底部设有一端敞口的插槽(12-2-3)，所述的书籍抽拉托架(12-2-2)的前端设有铁磁性块体(12-2-5)；

所述的取还书装置(200)包括移动框架(21)、行走机构(22)、升降推拉机构(23)和升降取放机构(24)，所述的行走机构(22)安装于移动框架(21)的底部，用于带动移动框架(21)沿书架装置(100)的一侧水平移动；所述的升降推拉机构(23)安装于移动框架(21)上，该升降推拉机构(23)具有能够与抽拉式书盒(12-2)上的铁磁性块体(12-2-5)相配合的电磁铁(23-12)和用于带动电磁铁(23-12)上下和前后运动的升降推拉驱动机构；所述的升降取放机构(24)安装于移动框架(21)上，该升降取放机构(24)具有书籍托杆(24-5)和用于带动书籍托杆(24-5)上下运动的升降取放驱动机构，所述的书籍托杆(24-5)与抽拉式书盒(12-2)上的插槽(12-2-3)位置相对应。

2.根据权利要求1所述的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其特征在于：所述的固定轨道(12-2-1)上设有一排导向滚轮，所述的书籍抽拉托架(12-2-2)的截面形状为“凵”形，且在书籍抽拉托架(12-2-2)的两侧向外延伸有与导向滚轮相配合的翻边。

3.根据权利要求2所述的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其特征在于：所述的支架(12-1)由设于抽拉式书盒(12-2)左右两侧的立柱组成，所述的抽拉式书盒(12-2)两侧的固定轨道(12-2-1)分别固定于对应侧的立柱上。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其特征在于：所述的升降推拉驱动机构包括推拉机构升降电机(23-1)、推拉机构升降丝杆(23-2)、推拉机构升降导轨(23-3)、推拉机构支撑座(23-4)、推拉驱动电机(23-5)、同步带轮(23-7)、同步带(23-8)、推拉导向杆(23-9)、推拉滑块(23-10)和电磁铁安装座(23-11)，所述的推拉机构支撑座(23-4)通过竖向设置的推拉机构升降导轨(23-3)滑动安装于移动框架(21)上，所述的推拉机构升降丝杆(23-2)与推拉机构升降导轨(23-3)平行地安装于移动框架(21)上，且推拉机构升降丝杆(23-2)与推拉机构支撑座(23-4)螺纹配合，所述的推拉机构升降电机(23-1)安装于移动框架(21)上，且推拉机构升降电机(23-1)的输出轴与推拉机构升降丝杆(23-2)一端传动连接；所述的推拉机构支撑座(23-4)的两端向前延伸有推拉机构支撑横杆(23-4a)，两侧的推拉机构支撑横杆(23-4a)上分别通过推拉导向杆(23-9)滑动安装有推拉滑块(23-10)，所述的电磁铁(23-12)通过电磁铁安装座(23-11)安装于对应侧的推拉滑块(23-10)上，两侧的推拉机构支撑横杆(23-4a)上分别通过同步带轮(23-7)安装有同步带(23-8)，所述的同步带(23-8)与对应侧的推拉滑块(23-10)相连接，所述的推拉驱动电机(23-5)固定安装于推拉机构支撑座(23-4)上，且推拉驱动电机(23-5)为双输出头电机，推拉驱动电机(23-5)的两个输出轴分别通过推拉电机传动轴(23-6)与两侧的两组同步带轮(23-7)传动连接，用于带动左右两侧的同步带(23-8)同步运动。

5.根据权利要求4所述的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其特征在于：所述的升降取放驱动机构包括取放机构升降电机(24-1)、取放机构升降丝杆(24-2)、取放机构升降导轨(24-3)和托杆座(24-4)，所述的取放机构升降导轨(24-3)竖向安装于移动框架(21)上，且取放机构升降导轨(24-3)位于推拉机构升降导轨(23-3)的前侧，所述的托杆座(24-4)通过托杆滑块(24-7)滑动安装于取放机构升降导轨(24-3)上，所述的取放机构升降丝杆(24-2)平行于取放机构升降导轨(24-3)安装于移动框架(21)上，所述的托杆座(24-4)通过升降螺母(24-6)与取放机构升降丝杆(24-2)螺纹配合，所述的取放机构升降电机(24-1)安装于移动框架(21)上，且取放机构升降电机(24-1)的输出轴与取放机构升降丝杆(24-2)的一端传动连接，所述的书籍托杆(24-5)固定于托杆座(24-4)上，且书籍托杆(24-5)位于两侧的推拉机构支撑横杆(23-4a)内侧。

6.根据权利要求4所述的一种抽屉式书籍推拉存取图书架装置，其特征在于：所述的行走机构(22)包括行走滚轮(22-1)、行走驱动电机(22-2)、行走电机传动轴(22-3)、行走驱动齿轮(22-4)和齿条(22-5)，所述的行走滚轮(22-1)安装于移动框架(21)的四个角上，所述的行走驱动电机(22-2)安装于移动框架(21)的底部，所述的行走电机传动轴(22-3)水平安装于移动框架(21)的底部，且行走驱动电机(22-2)的输出轴与行走电机传动轴(22-3)的一端传动连接，所述的行走驱动齿轮(22-4)安装于行走电机传动轴(22-3)上，所述的齿条(22-5)沿书架装置(100)的一侧横向水平铺设于地面上，所述的行走驱动齿轮(22-4)与齿条(22-5)相啮合，且在地面上还设有与行走滚轮(22-1)相配合的轨道槽。

7.一种权利要求1所述的抽屉式书籍推拉存取图书架装置的取还书方法，其特征在于：

S1、取书时，用户通过控制系统索引到相应目标书籍，控制系统根据取书命令找到对应书籍在书架装置(100)的抽屉式书籍存放机构(12)中的位置，然后控制系统向取还书装置(200)的行走机构(22)发出控制指令，控制取还书装置(200)移动至目标书籍所在位置处，在取还书装置(200)到位后，控制系统根据目标书籍所在抽屉式书籍存放机构(12)的层数信息，控制取还书装置(200)的升降推拉机构(23)和升降取放机构(24)升降运动，使升降推拉机构(23)的电磁铁(23-12)移动至目标书籍所在抽拉式书盒(12-2)同高度，使升降取放机构(24)的书籍托杆(24-5)上平面略低于目标书籍所在的抽拉式书盒(12-2)的书籍抽拉托架(12-2-2)；然后控制系统控制升降推拉机构(23)的升降推拉驱动机构带动电磁铁(23-12)向目标书籍所在抽拉式书盒(12-2)方向移动，使得电磁铁(23-12)接触目标书籍所在抽拉式书盒(12-2)前端的铁磁性块体(12-2-5)，同时电磁铁(23-12)通电吸附连接铁磁性块体(12-2-5)；之后，升降推拉驱动机构带动电磁铁(23-12)向后移动，使得抽拉式书盒(12-2)的书籍抽拉托架(12-2-2)带着目标书籍一起被拉出；此时，控制系统控制升降取放机构(24)的升降取放驱动机构带动书籍托杆(24-5)向上抬起，使目标书籍向上抬起而脱离书籍抽拉托架(12-2-2)；再然后，控制系统控制升降推拉机构(23)的升降推拉驱动机构带动电磁铁(23-12)推动书籍抽拉托架(12-2-2)向内复位，电磁铁(23-12)断电，完成目标书籍由书架装置(100)向取还书装置(200)上的转移，实现目标书籍的取出；

S2、还书时，用户向控制系统发出还书命令，控制系统根据所还书籍信息找到该书籍在书架装置(100)的抽屉式书籍存放机构(12)中所需归还的位置，用户将待还书籍放置于指定还书位置，控制系统控制取还书装置(200)取走书籍，使待还书籍位于书籍托杆(24-5)上，并由行走机构(22)带着书籍一起移动至对应的抽屉式书籍存放机构(12)处；然后，控制系统控制取还书装置(200)的升降推拉机构(23)和升降取放机构(24)升降运动，使升降推拉机构(23)的电磁铁(23-12)移动至目标抽拉式书盒(12-2)同高度，使升降取放机构(24)的书籍托杆(24-5)上平面略高于目标抽拉式书盒(12-2)的书籍抽拉托架(12-2-2)；然后控制系统控制升降推拉机构(23)的升降推拉驱动机构带动电磁铁(23-12)向前移动，使得电磁铁(23-12)接触目标抽拉式书盒(12-2)的书籍抽拉托架(12-2-2)前端的铁磁性块体(12-2-5)，同时电磁铁(23-12)通电吸附连接铁磁性块体(12-2-5)；之后，升降推拉驱动机构带动电磁铁(23-12)向后移动，使得抽拉式书盒(12-2)的书籍抽拉托架(12-2-2)被拉出；再然后，控制系统控制升降取放机构(24)的升降取放驱动机构带动书籍托杆(24-5)向下移动，使待还书籍放置在书籍抽拉托架(12-2-2)上；随后，控制系统控制升降推拉机构(23)的升降推拉驱动机构带动电磁铁(23-12)推动书籍抽拉托架(12-2-2)向内复位，电磁铁(23-12)断电，完成书籍的归还。

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