CN111302021A - 一种图书自动存取机构及存取方法 - Google Patents

Abstract

一种图书自动存取机构及存取方法，存取机构包括货架和存取机构；货架包括两个矩形框架，该框架相对的两个边框内侧均设有若干横梁，两个边框的横梁两两相对且具有间隔；上下两个框架对应的横梁末端之间设有第一立柱，对应的边框之间设有竖向的第二立柱；该存取机构位于该货架上方，包括轨道及行走装置；该行走装置底部设有升降装置，该升降装置的吊绳底端与机械手固定连接；该机械手包括第一夹臂和第二夹臂，二者能在水平方向相对移动；该第一夹臂和第二夹臂顶部之间设有拉簧，使该第一夹臂和第二夹臂常态位于二者距离最小的位置；该第一夹臂或第二夹臂内侧顶部固定设有水平的电推杆，该电推杆的伸缩端与该第二夹臂或第一夹臂内侧接触但不固定。

Description

一种图书自动存取机构及存取方法

技术领域

本发明涉及一种机械设备，特别是一种图书自动存取机构及存取方法。

背景技术

现在出版社库房的可用净高度一般都是4米，但是为了便于工人存取图书，也为了防止图书码放过高导致倾覆，一般图书堆放的高度都不超过2米，相当于浪费了一半的空间。而目前的用低成本，尤其是大城市的用地成本非常之高，浪费空间，就等于提高了图书的成本。另外，人工存取图书也存在成本高、劳动强度大、工作效率低的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种图书自动存取机构及存取方法，其可以充分利用仓储空间，节省人工和用地成本，提高工作效率。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种图书自动存取机构，包括若干货架和存取机构；

该货架包括上下两个结构相同的矩形框架，该框架具有四个边框，相对的两个边框内侧均设有若干向内延伸的横梁，两个边框的横梁两两相对且具有间隔；上下两个框架对应的横梁末端之间设有竖向的第一立柱，对应的边框之间设有竖向的第二立柱，各第二立柱位于同一边框相邻的两个横梁之间；

该存取机构位于该货架上方，包括轨道及位于轨道上的行走装置；该行走装置底部设有升降装置，该升降装置的吊绳底端与机械手固定连接；该机械手包括竖向的第一夹臂和第二夹臂，二者内侧顶部分别设有水平的插槽和插板，使该第一夹臂和第二夹臂能在水平方向相对移动；该第一夹臂和第二夹臂顶部之间设有拉簧，使该第一夹臂和第二夹臂常态位于二者距离最小的位置；该第一夹臂或第二夹臂内侧顶部固定设有水平的电推杆，该电推杆的伸缩端与该第二夹臂或第一夹臂内侧接触但不固定。

进一步的，所述第一夹臂和第二夹臂外侧设有竖向的转杆，该转杆底端具有水平的托板；该转杆顶端连接带电磁阀的电机，使该转杆能转动并带动该托板转动至位于该第一夹臂和第二夹臂的底部。

进一步的，所述第一夹臂和第二夹臂底部内侧设有防滑垫。

进一步的，所述轨道包括相互垂直的第一轨道和第二轨道，该第一轨道能在第二轨道上滑动，所述行走装置位于该第一轨道上。

进一步的，所述货架还包括若干余书盒，形状、尺寸与图书包裹的形状、尺寸相同。

进一步的，所述行走装置、电推杆、电磁阀均连接至控制系统。

进一步的，所述货架的横梁设有二维码或者定位标识，所述机械手设有识别装置。

一种图书自动存取方法，利用所述的图书自动存取机构，包括下列步骤：

图书存储：

控制系统控制行走装置在轨道上运行到货架外待存储图书包裹的正上方，通过升降装置放下机械手；同步的，控制系统控制电推杆伸长，电推杆推动第一夹臂滑离第二夹臂，使机械手张开到大于图书包裹后电推杆停止，拉簧被拉伸；

机械手的第一夹臂、第二夹臂从图书包裹两侧伸入，机械手套在图书包裹两侧，控制系统控制电推杆回缩，第一夹臂失去推力，在弹簧拉力的作用下滑向第二夹臂，直到第一夹臂和第二夹臂的防滑垫贴紧图书，机械手在弹簧拉力作用下夹紧图书；

升降装置将机械手连同图书包裹一起吊起，通过行走装置移动到货架待存储位置正上方后，再将机械手和图书包裹放下；控制系统控制电推杆伸长，使第一夹臂和第二夹臂与图书包裹分离，同时升降装置将机械手吊起，控制系统控制电推杆回缩，回到初始位置；

图书取出：

控制系统控制行走装置在轨道上运行到货架中待取出图书包裹的正上方，通过升降装置放下机械手；同步的，控制系统控制电推杆伸长，电推杆推动第一夹臂滑离第二夹臂，使机械手张开到大于图书包裹后电推杆停止，拉簧被拉伸；

机械手的第一夹臂、第二夹臂从图书包裹两侧的间隙伸入，机械手套在图书包裹两侧，控制系统控制电推杆回缩，第一夹臂失去推力，在弹簧拉力的作用下滑向第二夹臂，直到第一夹臂和第二夹臂的防滑垫贴紧图书，机械手在弹簧拉力作用下夹紧图书；

升降装置将机械手连同图书包裹一起吊起，通过行走装置移动到货架以外后，再将机械手和图书包裹放下；控制系统控制电推杆伸长，使第一夹臂和第二夹臂与图书包裹分离，同时升降装置将机械手吊起，控制系统控制电推杆回缩，回到初始位置。

进一步的，在升降装置将机械手连同图书包裹一起吊起的同时，控制系统控制电磁阀，使第一夹臂和第二夹臂外侧的转杆转动，带动托板转动至图书包裹的下方。

进一步的，在所述图书存储步骤中，将小于图书包裹尺寸的图书存放在与图书包裹形状和尺寸一致的余书盒中，再与图书包裹一起进行操作。

本发明的有益效果是：本发明图书自动存取机构及存取方法，其可以充分利用仓储空间，节省人工和用地成本，提高工作效率。本发明货架的高度可以达到4米以上，能够保证图书堆放到4米也不倾覆，与现有技术相比，可以增加一倍的可用空间，而且是利用机械手把图书依次从货位上方取出到指定的托盘，不存图书码放过高无法取出图书的情况，也不需要人登高取书。

附图说明

图1是本发明图书自动存取机构的结构示意图。

图2是本发明图书自动存取机构的货架的结构示意图。

图3是本发明图书自动存取机构的货架的俯视图。

图4是本发明图书自动存取机构的机械手的结构示意图。

图5是本发明图书自动存取机构的余书盒的结构示意图。

图6是本发明图书自动存取机构的操作过程示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-图4所示，本发明提供一种图书自动存取机构，包括若干货架1和存取机构2。

该货架1包括上下两个结构相同的矩形框架11，该框架11具有四个边框，相对的两个边框111内侧均设有若干向内延伸的横梁12，两个边框111的横梁12两两相对且具有间隔。上下两个框架11对应的横梁12末端之间设有竖向的第一立柱13，对应的边框111之间设有竖向的第二立柱14，各第二立柱14位于同一边框相邻的两个横梁12之间。

该存取机构2位于该货架1上方，包括轨道21及位于轨道21上的行走装置22。具体来说，该轨道21包括相互垂直的第一轨道和第二轨道，该第一轨道能在第二轨道上滑动，该行走装置22位于该第一轨道上。该行走装置22设有升降装置23，该升降装置23的吊绳底端与机械手3固定连接。该货架1的横梁12设有二维码或者定位标识，该机械手3设有与之对应的识别装置。该机械手3包括竖向的第一夹臂31和第二夹臂32，二者内侧顶部分别设有水平的插槽33和插板34，使该第一夹臂31和第二夹臂32能在水平方向相对移动。该第一夹臂31和第二夹臂32顶部之间设有拉簧35，使该第一夹臂31和第二夹臂32常态位于二者距离最小的位置。该第一夹臂31或第二夹臂32内侧顶部固定设有水平的电推杆36，该电推杆36的伸缩端与该第二夹臂32或第一夹臂31内侧接触但不固定。本实施例以电推杆36固定设于第二夹臂32，吊绳与第二夹臂32固定连接为例说明，但不以此为限。

电推杆36的伸长可以推动第一夹臂31滑离第二夹臂32，此时机械手3张开，拉簧35被拉伸；电推杆36停止伸长时，第一夹臂31也停止运动，此时第一夹臂31在电推杆36的作用下无法回缩，机械手3保持张开的状态，拉簧35也保持被拉伸状态；电推杆36回缩后，第一夹臂31失去支持，在拉簧35拉动下滑向第二夹臂32，机械手3闭合。区别于其他利用液压夹取物体的机械手，本发明的机械手3夹紧图书的动力来源是拉簧35的拉力，电推杆36回缩后，第一夹臂31失去电推杆36的支持，在拉簧35拉力下滑向第二夹臂32，如果此时已经夹住图书的话，那么在拉簧35拉力作用下，第一、第二夹臂就会夹紧图书。当机械手3夹紧图书后，第一夹臂31无法继续滑向第二夹臂32，相当于第一夹臂31被图书卡住了，一般来说，当机械手3夹紧图书以后，电推杆36就停止了，但是因为电推杆36与第一夹臂31是可拆连接，所以第一夹臂31卡时电推杆36还可以继续回缩，保证电推杆36不会因为被卡住而烧坏内部电机。

该第一夹臂31和第二夹臂32外侧设有竖向的转杆4，该转杆4底端具有水平的托板41。该转杆4顶端连接带电磁阀42的电机，使该转杆4能转动并带动该托板41转动至位于该第一夹臂31和第二夹臂32的底部。该行走装置22、电推杆36、电磁阀42均连接至控制系统。在机械手3未抓取图书时，托板41不旋转，与第一、第二夹臂平行；机械手3抓取图书后，电磁阀42控制托板41旋转90度，托板41与第一、第二夹臂垂直，托板41从底部托住图书，防止机械手3没有抓稳图书导致图书滑落。该第一夹臂31和第二夹臂32底部内侧设有防滑垫37，防滑垫37能增加与被抓取图书的摩擦力，因为机械手3是夹住图书的两侧从而抓起图书的，所以摩擦力越大抓得越稳。

如图5所示，该货架1还包括若干余书盒5，形状、尺寸与图书包裹的形状、尺寸相同。余书盒5具有开口51，拆包以后形成的零散图书可以被装入余书盒，因为一般图书开本都是16开和32开的，所以余书盒5也可以有16开或者32开的两种。

相对的第一立柱13、第二立柱14及横梁12之间形成长方体型的货位，图书包裹6或者余书盒5从货架1顶部开口处被竖直放入，若干图书包裹6竖直叠在一起形成一摞书，每个货位可以容纳两摞书，第一立柱13和第二立柱14在货位的四周挡住这两摞书，保证这两摞书不会过分倾斜；被放入货位后，这两摞图书的两侧就是横梁之间的间隔，相邻货位内的图书被第一立柱13隔开或者可以说是被间隔隔开2厘米的距离，机械手3的两条夹臂会从左、右两个间隔伸入，从左、右两侧夹起图书包裹6或者余书盒5。

如图6所示，本发明还提供一种图书自动存取方法，利用该图书自动存取机构，包括下列步骤：

图书存储：

控制系统控制行走装置22在轨道21上运行到货架1外待存储图书包裹6的正上方，通过升降装置23放下机械手3；同步的，控制系统控制电推杆36伸长，电推杆36推动第一夹臂31滑离第二夹臂32，使机械手3张开到大于图书包裹6后电推杆36停止，拉簧35被拉伸；

机械手3的第一夹臂31、第二夹臂32从图书包裹6两侧伸入，机械手3套在图书包裹6两侧，控制系统控制电推杆36回缩，第一夹臂31失去推力，在拉簧35拉力的作用下滑向第二夹臂32，直到第一夹臂31和第二夹臂32的防滑垫37贴紧图书，机械手3在拉簧35拉力作用下夹紧图书；

升降装置23将机械手3连同图书包裹6一起吊起，通过行走装置22移动到货架1待存储位置正上方后，再将机械手3和图书包裹6放下；控制系统控制电推杆36伸长，使第一夹臂31和第二夹臂32与图书包裹6分离，同时升降装置23将机械手3吊起，控制系统控制电推杆36回缩，回到初始位置；

图书取出：

控制系统控制行走装置22在轨道21上运行到货架1中待取出图书包裹6的正上方，通过升降装置23放下机械手3；同步的，控制系统控制电推杆36伸长，电推杆36推动第一夹臂31滑离第二夹臂32，使机械手3张开到大于图书包裹6后电推杆36停止，拉簧35被拉伸；

机械手3的第一夹臂31、第二夹臂32从图书包裹6两侧的间隙伸入，机械手3套在图书包裹6两侧，控制系统控制电推杆36回缩，第一夹臂31失去推力，在拉簧35拉力的作用下滑向第二夹臂32，直到第一夹臂31和第二夹臂32的防滑垫37贴紧图书，机械手3在拉簧35拉力作用下夹紧图书；

升降装置23将机械手3连同图书包裹6一起吊起，通过行走装置22移动到货架1以外后，再将机械手3和图书包裹6放下；控制系统控制电推杆36伸长，使第一夹臂31和第二夹臂32与图书包裹6分离，同时升降装置23将机械手3吊起，控制系统控制电推杆36回缩，回到初始位置。

在升降装置23将机械手3连同图书包裹6一起吊起的同时，控制系统控制电磁阀42，使第一夹臂31和第二夹臂32外侧的转杆4转动，带动托板41转动至图书包裹6的下方。

在该图书存储步骤中，将小于图书包裹6尺寸的图书存放在与图书包裹6形状和尺寸一致的余书盒5中，再与图书包裹6一起进行操作。

需要说明的是，以上所述仅是本发明较佳的具体实施方式而已，目的是为了使本领域技术人员更好的理解本发明，不应用以限制本发明的范围及应用，凡是在本发明的精神或原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明所保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种图书自动存取机构，其特征在于，包括若干货架和存取机构；

该货架包括上下两个结构相同的矩形框架，该框架具有四个边框，相对的两个边框内侧均设有若干向内延伸的横梁，两个边框的横梁两两相对且具有间隔；上下两个框架对应的横梁末端之间设有竖向的第一立柱，对应的边框之间设有竖向的第二立柱，各第二立柱位于同一边框相邻的两个横梁之间；

该存取机构位于该货架上方，包括轨道及位于轨道上的行走装置；该行走装置底部设有升降装置，该升降装置的吊绳底端与机械手固定连接；该机械手包括竖向的第一夹臂和第二夹臂，二者内侧顶部分别设有水平的插槽和插板，使该第一夹臂和第二夹臂能在水平方向相对移动；该第一夹臂和第二夹臂顶部之间设有拉簧，使该第一夹臂和第二夹臂常态位于二者距离最小的位置；该第一夹臂或第二夹臂内侧顶部固定设有水平的电推杆，该电推杆的伸缩端与该第二夹臂或第一夹臂内侧接触但不固定。

2.根据权利要求1所述的图书自动存取机构，其特征在于：所述第一夹臂和第二夹臂外侧设有竖向的转杆，该转杆底端具有水平的托板；该转杆顶端连接带电磁阀的电机，使该转杆能转动并带动该托板转动至位于该第一夹臂和第二夹臂的底部。

3.根据权利要求1或2所述的图书自动存取机构，其特征在于：所述第一夹臂和第二夹臂底部内侧设有防滑垫。

4.根据权利要求1或2所述的图书自动存取机构，其特征在于：所述轨道包括相互垂直的第一轨道和第二轨道，该第一轨道能在第二轨道上滑动，所述行走装置位于该第一轨道上。

5.根据权利要求1或2所述的图书自动存取机构，其特征在于：所述货架还包括若干余书盒，形状、尺寸与图书包裹的形状、尺寸相同。

6.根据权利要求2所述的图书自动存取机构，其特征在于：所述行走装置、电推杆、电磁阀均连接至控制系统。

7.根据权利要求1所述的图书自动存取机构，其特征在于：所述货架的横梁设有二维码或者定位标识，所述机械手设有识别装置。

8.一种图书自动存取方法，其特征在于，利用权利要求1-7中任一项所述的图书自动存取机构，包括下列步骤：

图书存储：

控制系统控制行走装置在轨道上运行到货架外待存储图书包裹的正上方，通过升降装置放下机械手；同步的，控制系统控制电推杆伸长，使机械手张开到大于图书包裹后电推杆停止；

机械手的第一夹臂、第二夹臂从图书包裹两侧伸入，机械手套在图书包裹两侧，控制系统控制电推杆回缩，直到第一夹臂和第二夹臂的防滑垫贴紧图书；

升降装置将机械手连同图书包裹一起吊起，通过行走装置移动到货架待存储位置正上方后，再将机械手和图书包裹放下；控制系统控制电推杆伸长，使第一夹臂和第二夹臂与图书包裹分离，同时升降装置将机械手吊起，控制系统控制电推杆回缩，回到初始位置；

图书取出：

控制系统控制行走装置在轨道上运行到货架中待取出图书包裹的正上方，通过升降装置放下机械手；同步的，控制系统控制电推杆伸长，使机械手张开到大于图书包裹后电推杆停止；

机械手的第一夹臂、第二夹臂从图书包裹两侧的间隙伸入，机械手套在图书包裹两侧，控制系统控制电推杆回缩，直到第一夹臂和第二夹臂的防滑垫贴紧图书；

升降装置将机械手连同图书包裹一起吊起，通过行走装置移动到货架以外后，再将机械手和图书包裹放下；控制系统控制电推杆伸长，使第一夹臂和第二夹臂与图书包裹分离，同时升降装置将机械手吊起，控制系统控制电推杆回缩，回到初始位置。

9.根据权利要求8所述的图书自动存取方法，其特征在于，在升降装置将机械手连同图书包裹一起吊起的同时，控制系统控制电磁阀，使第一夹臂和第二夹臂外侧的转杆转动，带动托板转动至图书包裹的下方。

10.根据权利要求8或9所述的图书自动存取方法，其特征在于，在所述图书存储步骤中，将小于图书包裹尺寸的图书存放在与图书包裹形状和尺寸一致的余书盒中，再与图书包裹一起进行操作。

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