CN111789411A - 一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法 - Google Patents

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CN111789411A CN202010714435.8A CN202010714435A CN111789411A CN 111789411 A CN111789411 A CN 111789411A CN 202010714435 A CN202010714435 A CN 202010714435A CN 111789411 A CN111789411 A CN 111789411A
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Abstract

本发明公开了一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，属于图书架领域。本发明的卧式书架装置，包括书架外框，书架外框上具有至少一层书籍存放空间，每层书籍存放空间上均沿水平横向设有至少一组书盒模组，每组书盒模组均包括若干卧式上下叠加设置的书夹模块。本发明将书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作有机结合，使得书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作联动控制，结构设计、简单，便于书盒模组的控制，使得书架装置的制作成本得到有效控制；而且，书盒模组采用开合设计且上下叠加设置，在书籍存取过程中具有足够的开口大小，方便了书籍的存取，且每层书籍存放空间顶部预留空间小，书籍存放空间的有效存书面积大，提高了书架的空间利用率。

Description

一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种书架，更具体地说，涉及一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法。
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。
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灵活方便。为了方便卧式书架上的书籍存取，申请人于2020年02月18日提出了发明创造名称为“一种层叠式书籍智能自动存取装置及其控制方法”和2020年02月28日提出了发明创造名称为“一种书籍存放厚度可调的智能存取书架装置及其控制方法”两项专利申请案，上述两项专利申请案均于2020年06月19日公布。上述两项专利申请案能够调节卧式书盒的厚度，同时能够将书盒载书板向外推出，实现不同厚度书籍的存放，有利于提高书盒的空间利用率；但其设计的书盒厚度调节和载书板伸缩控制是分别控制，每个书盒的厚度控制和伸缩控制均需要一套独立的驱动机构，控制程序和结构设计均较为复杂，也增加了书架的制作成本。
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卧式书架装置存在书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作无法联动控制而导致结构设计和控制复杂、制作成本较高等不足，提供一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，采用本发明的技术方案，将书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作有机结合，使得书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作联动控制，通过一组电机即可同步驱动书夹开闭和书籍推板伸缩，结构设计更加简单，便于书盒模组的控制，使得书架装置的制作成本得到有效控制；而且，书盒模组采用开合设计且上下叠加设置，能够在书籍存取过程中具有足够的开口大小，进一步方便了书籍的存取，且每层书籍存放空间顶部预留空间小，书籍存放空间的有效存书面积更大，提高了书架的空间利用率。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，包括书架外框，所述的书架外框上具有至少一层书籍存放空间，每层书籍存放空间上均沿水平横向设有至少一组书盒模组，每组书盒模组均包括若干卧式上下叠加设置的书夹模块，其中：
所述的书夹模块包括下夹板、上夹板、推板、剪叉式开闭机构、滑动杆、书夹开闭电机、书夹开闭驱动丝杆和推杆，所述的上夹板的左右两侧分别通过剪叉式开闭机构安装在下夹板上，所述的滑动杆通过导杆滑动安装于下夹板的后部，所述的剪叉式开闭机构的下部两侧铰接点分别与滑动杆和下夹板中部设置的固定座转动连接，所述的剪叉式开闭机构的上部两侧铰接点分别与上夹板上设置的滑槽和上夹板的侧壁转动连接，所述的书夹开闭电机安装于下夹板的后部，所述的书夹开闭驱动丝杆沿推板的伸缩方向安装于下夹板上，且书夹开闭驱动丝杆的后端与书夹开闭电机的输出轴传动连接，所述的滑动杆与书夹开闭驱动丝杆之间采用螺纹配合，通过书夹开闭驱动丝杆旋转能够驱动滑动杆前后移动来带动剪叉式开闭机构升降运动，进而带动下夹板和上夹板上下开闭运动；所述的推板设于下夹板的前部，所述的推杆的后端固定在滑动杆上，所述的推杆的前端穿过固定座与推板的后部直接连接或通过行程倍增机构与推板的后部相连接，通过滑动杆带动推板前后伸缩运动，在下夹板和上夹板开闭的同时带动推板同步伸缩运动。
更进一步地，每组书盒模组中上层书夹模块的下夹板与相邻下层书夹模块的上夹板之间定位配合。
更进一步地，所述的推板的左右两侧还设有用于与下夹板侧边导向配合的导滑卡扣，所述的上夹板或下夹板的前后两端还设有用于垫高的凸沿。
更进一步地，所述的剪叉式开闭机构包括由两根杆件中间铰接形成的“X”形连杆单元，其中一根杆件的下端与滑动杆的端部转动连接，上端与上夹板的侧边转动连接；另一根杆件的下端与下夹板的侧边转动连接，上端与上夹板侧边设置的滑槽滑动配合，且与滑槽相配合的杆件上端设有穿过滑槽的连接杆，两侧的剪叉式开闭机构通过连接杆和滑动杆相连接。
更进一步地，所述的书架外框的底部还设有具有自锁功能的万向脚轮。
更进一步地，所述的行程倍增机构包括由四根连杆组成的四连杆机构，所述的四连杆机构中相对的两个连杆铰接点分别与下夹板上的固定座和推板的后部相连接，且靠近固定座一侧的两根连杆上设有导滑槽，所述的推杆的前端与连杆上的导滑槽滑动配合。
更进一步地，所述的推杆在滑动杆上对称地设有两组。
更进一步地，所述的行程倍增机构包括由偶数根连杆组成的剪叉式伸缩机构，所述的剪叉式伸缩机构的后端两个铰接点分别与下夹板上的固定座和第一横滑块相铰接，所述的第一横滑块滑动安装于设置在固定座上的第一横导杆上，所述的剪叉式伸缩机构的前端两个铰接点分别与推板的后部和第二横滑块相铰接，所述的第二横滑块滑动安装于设置在推板后部的第二横导杆上；所述的剪叉式伸缩机构后端靠近固定座的连杆上设有导滑槽，所述的推杆的前端与上述连杆上的导滑槽滑动配合。
本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置的控制方法，该卧式书架装置配合书籍抓取机械手使用，所述的书籍抓取机械手包括水平横移机构、上下升降机构和书籍抓取机构，所述的上下升降机构安装于水平横移机构上，由水平横移机构带动上下升降机构沿卧式书架装置的排布方向水平横向移动；所述的书籍抓取机构安装于上下升降机构上，由上下升降机构带动书籍抓取机构沿卧式书架装置的高度方向升降移动；具体控制方法包含以下步骤：
A、存书时：
a1、书籍抓取机械手通过书籍抓取机构抓取书籍，并将书籍移动至卧式书架装置的对应目标书夹模块处；
a2、目标书夹模块的书夹开闭电机工作，通过书夹开闭驱动丝杆带动滑动杆向前移动，利用滑动杆带动剪叉式开闭机构使上夹板向上打开，同时将位于该目标书夹模块上部的其他书夹模块向上抬起；在上夹板向上打开过程中，滑动杆同步带动推杆向前移动，推杆直接或通过行程倍增机构间接带动推板从下夹板内向外伸出；
a3、书籍抓取机械手通过书籍抓取机构将书籍移动至伸出的推板上；然后书夹开闭电机反向旋转，通过书夹开闭驱动丝杆带动滑动杆向后移动，利用滑动杆带动剪叉式开闭机构使上夹板向下闭合；在上夹板向下闭合过程中，滑动杆同步带动推杆向后移动，推杆直接或通过行程倍增机构间接带动推板和书籍向内收缩，将书籍移动至下夹板和上夹板之间；
B、取书时：
b1、书籍抓取机械手的书籍抓取机构移动至对应的目标书籍所在的书夹模块处；
b2、目标书籍所在的书夹模块的书夹开闭电机工作，通过书夹开闭驱动丝杆带动滑动杆向前移动，利用滑动杆带动剪叉式开闭机构使上夹板向上打开；在上夹板向上打开过程中，滑动杆同步带动推杆向前移动，推杆直接或通过行程倍增机构间接带动推板连同推板上的目标书籍从下夹板内向外伸出；
b3、书籍抓取机械手的书籍抓取机构将目标书籍从推板上取走；随后书夹开闭电机反向旋转复位，将推板缩回，并使对应的书夹模块闭合。
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)本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其包括书架外框，书架外框上具有至少一层书籍存放空间，每层书籍存放空间上均沿水平横向设有至少一组书盒模组，每组书盒模组均包括若干卧式上下叠加设置的书夹模块，书夹模块包括下夹板、上夹板、推板、剪叉式开闭机构、滑动杆、书夹开闭电机、书夹开闭驱动丝杆和推杆上夹板的左右两侧分别通过剪叉式开闭机构安装在下夹板上，滑动杆通过导杆滑动安装于下夹板的后部，推板设于下夹板的前部，推杆的后端固定在滑动杆上，推杆的前端穿过固定座与推板的后部直接连接或通过行程倍增机构与推板的后部相连接，采用上述书夹模块设计，将书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作有机结合，使得书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作联动控制，通过一组电机即可同步驱动书夹开闭和书籍推板伸缩，结构设计更加简单，便于书盒模组的控制，使得书架装置的制作成本得到有效控制；而且，书盒模组采用开合设计且上下叠加设置，能够在书籍存取过程中具有足够的开口大小，进一步方便了书籍的存取，且每层书籍存放空间顶部预留空间小，书籍存放空间的有效存书面积更大，提高了书架的空间利用率；
(2)本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其每组书盒模组中上层书夹模块的下夹板与相邻下层书夹模块的上夹板之间定位配合，各个书夹模块之间叠加稳定可靠，便于卧式书架装置的制作；
(3)本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其推板的左右两侧还设有用于与下夹板侧边导向配合的导滑卡扣，上夹板或下夹板的前后两端还设有用于垫高的凸沿，使得推板在下夹板上伸缩滑动更加稳定可靠，提高了书夹模块的开闭和推板伸缩稳定性；
(4)本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其剪叉式开闭机构包括由两根杆件中间铰接形成的“X”形连杆单元，该剪叉式开闭机构不仅能够保证上下夹板连接稳定，增强上下叠加设置书夹模块的承载能力，而且能够保证开闭动作可靠性，配合电机驱动丝杆的控制方式，进一步保证了上下夹板开闭位置准确性；
(5)本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其书架外框的底部还设有具有自锁功能的万向脚轮，便于卧式书架装置的安装和固定；
(6)本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其行程倍增机构采用由四根连杆组成的四连杆机构或由偶数根连杆组成的剪叉式伸缩机构，能够有效增加推杆推动推板伸缩运动的行程，提高书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作的协调性和匹配性，使得卧式书架装置更加易于配合书籍抓取机械手进行书籍的存取。
附图说明
图1为本发明实施例1的一种模块化独立开闭的卧式书架装置配合书籍抓取机械手的立体结构示意图；
图2为本发明实施例1的一种模块化独立开闭的卧式书架装置的立体结构示意图；
图3为本发明实施例1中的一组书盒模组的结构示意图；
图4为本发明实施例1中的一组书夹模块的立体结构示意图；
图5为本发明实施例2中的一组书盒模组的结构示意图；
图6为本发明实施例2中的一组书夹模块的立体结构示意图；
图7为本发明实施例2中的一组书夹模块的俯视结构示意图(去除上夹板)；
图8为本发明实施例3中的一组书夹模块的立体结构示意图；
图9为本发明实施例3中的一组书夹模块的俯视结构示意图(去除上夹板)。
示意图中的标号说明：
1、卧式书架装置；11、书架外框；11-1、万向脚轮；12、书盒模组；13、书夹模块；13-1、下夹板；13-1a、固定座；13-2、上夹板；13-2a、滑槽；13-2b、凸沿；13-3、推板；13-3a、导滑卡扣；13-4、剪叉式开闭机构；13-4a、连接杆；13-5、滑动杆；13-6、书夹开闭电机；13-7、书夹开闭驱动丝杆；13-8、推杆；13-9、连杆；13-9a、导滑槽；13-10、第一横导杆；13-11、第一横滑块；13-12、第二横导杆；13-13、第二横滑块；
2、书籍抓取机械手；21、轨道框；22、移动底座；23、横移驱动机构；24、升降支架；25、升降滑座；26、升降驱动机构；27、书籍抓取机构。
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1]
结合图1至图4所示，本实施例的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，包括书架外框11，书架外框11优选采用矩形框架结构，书架外框11上具有至少一层书籍存放空间，书籍存放空间可由层板在书架外框11上分隔而成，每层书籍存放空间上均沿水平横向设有至少一组书盒模组12，每组书盒模组12均包括若干卧式上下叠加设置的书夹模块13，书盒模组12由多个书夹模块13上下叠加在一起形成，在每组书盒模组12的顶部距离上层层板之间留有一定空间，以便于书夹模块13开闭运动。参见图3和图4所示，上述的书夹模块13包括下夹板13-1、上夹板13-2、推板13-3、剪叉式开闭机构13-4、滑动杆13-5、书夹开闭电机13-6、书夹开闭驱动丝杆13-7和推杆13-8，下夹板13-1和上夹板13-2上下相对设置，上夹板13-2的左右两侧分别通过剪叉式开闭机构13-4安装在下夹板13-1上，滑动杆13-5通过导杆滑动安装于下夹板13-1的后部，能够在下夹板13-1的后部前后滑动，剪叉式开闭机构13-4的下部两侧铰接点分别与滑动杆13-5和下夹板13-1中部设置的固定座13-1a转动连接，剪叉式开闭机构13-4的上部两侧铰接点分别与上夹板13-2上设置的滑槽13-2a和上夹板13-2的侧壁转动连接，具体地，剪叉式开闭机构13-4包括由两根杆件中间铰接形成的“X”形连杆单元，其中一根杆件的下端与滑动杆13-5的端部转动连接，上端与上夹板13-2的侧边转动连接；另一根杆件的下端与下夹板13-1的侧边转动连接，上端与上夹板13-2侧边设置的滑槽13-2a滑动配合，且与滑槽13-2a相配合的杆件上端设有穿过滑槽13-2a的连接杆13-4a，两侧的剪叉式开闭机构13-4通过连接杆13-4a和滑动杆13-5相连接，通过滑动杆13-5的前后滑动即可带动两侧的剪叉式开闭机构13-4改变连接角度，进而带动上夹板13-2上下开合运动；书夹开闭电机13-6安装于下夹板13-1的后部，书夹开闭驱动丝杆13-7沿推板13-3的伸缩方向安装于下夹板13-1上，且书夹开闭驱动丝杆13-7的后端与书夹开闭电机13-6的输出轴传动连接，滑动杆13-5与书夹开闭驱动丝杆13-7之间采用螺纹配合，通过书夹开闭驱动丝杆13-7旋转能够驱动滑动杆13-5前后移动来带动剪叉式开闭机构13-4升降运动，进而带动下夹板13-1和上夹板12-2上下开闭运动。推板13-3设于下夹板13-1的前部，在推板13-3的后端具有一竖直短板，形成L形结构的推板13-3，推杆13-8的后端固定在滑动杆13-5上，推杆13-8的前端穿过固定座13-1a与推板13-3的后部直接连接，通过滑动杆13-5带动推板13-3前后伸缩运动，在下夹板13-1和上夹板12-2开闭的同时带动推板13-3同步伸缩运动。采用上述书夹模块设计，将书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作有机结合，使得书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作联动控制，通过一组电机即可同步驱动书夹开闭和书籍推板伸缩，结构设计更加简单，便于书盒模组的控制，使得书架装置的制作成本得到有效控制；而且，书盒模组采用开合设计且上下叠加设置，能够在书籍存取过程中具有足够的开口大小，进一步方便了书籍的存取，且每层书籍存放空间顶部预留空间小，书籍存放空间的有效存书面积更大，提高了书架的空间利用率。
接图3所示，在本实施例中，每组书盒模组12中上层书夹模块13的下夹板13-1与相邻下层书夹模块13的上夹板13-2之间定位配合，例如可以在上层书夹模块13的下夹板13-1下部设计两个以上的凹槽，在下层书夹模块13的上夹板13-2上对应设计两个以上的凸台，利用凹槽和凸台的插接定位实现相邻书夹模块13之间的定位配合，各个书夹模块13之间叠加稳定可靠，便于卧式书架装置的制作。另外，为了保证推板13-3伸缩运动的稳定性，在推板13-3的左右两侧还设有用于与下夹板13-1侧边导向配合的导滑卡扣13-3a，上夹板13-2或下夹板13-1的前后两端还设有用于垫高的凸沿13-2b(如图5和图6所示)，使得推板13-3在下夹板13-1上伸缩滑动更加稳定可靠，提高了书夹模块13的开闭和推板伸缩稳定性。为了便于卧式书架装置的整体移动和固定，在书架外框11的底部还设有具有自锁功能的万向脚轮11-1。
参见图1至图4所示，本实施例还公开了一种模块化独立开闭的卧式书架装置的控制方法，该卧式书架装置1配合书籍抓取机械手2使用，书籍抓取机械手2包括水平横移机构、上下升降机构和书籍抓取机构27，上下升降机构安装于水平横移机构上，由水平横移机构带动上下升降机构沿卧式书架装置1的排布方向水平横向移动；书籍抓取机构27安装于上下升降机构上，由上下升降机构带动书籍抓取机构27沿卧式书架装置1的高度方向升降移动；通过水平横移机构和上下升降机构带动书籍抓取机构27在卧式书架装置1的立面上横向和高度方向移动，实现对应书籍的存取。书籍抓取机构27采用上下相对的输送皮带设计，上夹书机构和下夹书机构能够相对上下运动，实现书籍的夹持，并利用上夹书机构和下夹书机构上的输送皮带对书籍进行转移，采用这种输送皮带的平送式设计，配合卧式书架装置1的书夹模块13伸缩推板设计，能够稳定地实现书籍的抓取和转移，提高了书籍在卧式书架装置1上的存取稳定性，并且利用书籍抓取机构27的上下夹书输送带机构对书籍进行抓取和输送，对书籍起到保护作用，有效防止了书籍在机械存取过程中发生损坏。上述的水平横移机构和上下升降机构可采用现有的横向移动和升降运动结构设计，参见图1所示，具体在本实施例中，水平横移机构包括轨道框21、移动底座22和横移驱动机构23，轨道框21上沿卧式书架装置1的排布方向横向设有水平导轨，移动底座22的底部通过横移轮轴设有至少两组横移滚轮，横移滚轮配合安装于水平导轨上，横移驱动机构23包括横移驱动电机和横移传动机构，横移驱动电机安装于移动底座22上，且横移驱动电机的输出轴通过横移传动机构与横移轮轴传动连接，相邻横移轮轴之间通过轮轴传动机构传动连接；书籍抓取机械手2的上下升降机构包括升降支架24、升降滑座25和升降驱动机构26，升降支架24固定于移动底座22上，升降滑座25通过升降驱动机构26安装于升降支架24上，书籍抓取机构27安装于升降滑座25上，升降驱动机构26包括升降驱动电机、升降驱动丝杆和升降导向杆，升降导向杆竖向安装于升降支架上，升降驱动丝杆与升降导向杆平行地安装于升降支架上，且升降驱动丝杆的一端与固定在升降支架24上的升降驱动电机的输出端传动连接，升降滑座25滑动安装于升降导向杆上，且升降滑座25与升降驱动丝螺纹配合，书籍抓取机构27安装于升降滑座25上。
本实施例的一种模块化独立开闭的卧式书架装置的控制方法，具体包含以下步骤：
A、存书时：
a1、书籍抓取机械手2通过书籍抓取机构27抓取书籍，并将书籍移动至卧式书架装置1的对应目标书夹模块13处；具体地，横移驱动机构23带动移动底座22在轨道框21上横向移动，将书籍抓取机构27移动至目标书夹模块13所在的列，然后升降驱动机构26带动升降滑座25在升降支架24上升降运动，带动书籍抓取机构27移动至目标书夹模块13所在的行，进而将书籍抓取机构27带着书籍移动至卧式书架装置1的对应目标书夹模块13处；
a2、目标书夹模块13的书夹开闭电机13-6工作，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向前移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向上打开，同时将位于该目标书夹模块13上部的其他书夹模块13向上抬起；在上夹板13-2向上打开过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向前移动，推杆13-8直接带动推板13-3从下夹板13-1内向外伸出；
a3、书籍抓取机械手2通过书籍抓取机构27将书籍移动至伸出的推板13-3上；然后书夹开闭电机13-6反向旋转，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向后移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向下闭合；在上夹板13-2向下闭合过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向后移动，推杆13-8直接带动推板13-3和书籍向内收缩，将书籍移动至下夹板13-1和上夹板13-2之间，完成书籍的存放。
B、取书时：
b1、书籍抓取机械手2的书籍抓取机构27移动至对应的目标书籍所在的书夹模块13处，具体动作过程类似于步骤a1；
b2、目标书籍所在的书夹模块13的书夹开闭电机13-6工作，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向前移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向上打开；在上夹板13-2向上打开过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向前移动，推杆13-8直接带动推板13-3连同推板13-3上的目标书籍从下夹板13-1内向外伸出；
b3、书籍抓取机械手2的书籍抓取机构27将目标书籍从推板13-3上取走；随后书夹开闭电机13-6反向旋转复位，将推板13-3缩回，并使对应的书夹模块13闭合。
[实施例2]
结合图5、图6和图7所示，本实施例的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其基本结构和工作原理同实施例1，不同之处在于：在本实施例中，推杆13-8的前端穿过固定座13-1a通过行程倍增机构与推板13-3的后部相连接，通过滑动杆13-5带动推板13-3前后伸缩运动，在下夹板13-1和上夹板12-2开闭的同时带动推板13-3同步伸缩运动。具体在本实施例中，该行程倍增机构包括由四根连杆13-9组成的四连杆机构，四根连杆13-9可设计为相同长度，四连杆机构中相对的两个连杆铰接点分别与下夹板13-1上的固定座13-1a和推板13-3的后部相连接，且靠近固定座13-1a一侧的两根连杆13-9上设有导滑槽13-9a，推杆13-8的前端与连杆13-9上的导滑槽13-9a滑动配合。也即，固定座13-1a与推板13-3之间采用两组对称的V形连杆组件连接，V形连杆组件由两根铰接的连杆13-9组成。推杆13-8在滑动杆13-5上对称地设有两组，两组推杆13-8分别与四连杆机构中的两根连杆13-9的导滑槽13-9a滑动配合。采用上述行程倍增机构，在推杆13-8向前移动过程中，推杆13-8推动与其连接的连杆13-9转动，利用连杆机构带动推板13-3向其移动，推杆13-8推动一个小的行程，推板13-3可推动一个大的行程，有效增加了推杆推动推板伸缩运动的行程，提高书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作的协调性和匹配性，使得卧式书架装置更加易于配合书籍抓取机械手进行书籍的存取。
本实施例的一种模块化独立开闭的卧式书架装置的控制方法，具体包含以下步骤：
A、存书时：
a1、书籍抓取机械手2通过书籍抓取机构27抓取书籍，并将书籍移动至卧式书架装置1的对应目标书夹模块13处；
a2、目标书夹模块13的书夹开闭电机13-6工作，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向前移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向上打开，同时将位于该目标书夹模块13上部的其他书夹模块13向上抬起；在上夹板13-2向上打开过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向前移动，推杆13-8通过上述行程倍增机构间接带动推板13-3从下夹板13-1内向外伸出，推出一个较大的行程；
a3、书籍抓取机械手2通过书籍抓取机构27将书籍移动至伸出的推板13-3上；然后书夹开闭电机13-6反向旋转，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向后移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向下闭合；在上夹板13-2向下闭合过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向后移动，推杆13-8通过行程倍增机构间接带动推板13-3和书籍向内收缩，将书籍移动至下夹板13-1和上夹板13-2之间，完成书籍的存放。
B、取书时：
b1、书籍抓取机械手2的书籍抓取机构27移动至对应的目标书籍所在的书夹模块13处；
b2、目标书籍所在的书夹模块13的书夹开闭电机13-6工作，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向前移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向上打开；在上夹板13-2向上打开过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向前移动，推杆13-8通过行程倍增机构间接带动推板13-3连同推板13-3上的目标书籍从下夹板13-1内向外伸出；
b3、书籍抓取机械手2的书籍抓取机构27将目标书籍从推板13-3上取走；随后书夹开闭电机13-6反向旋转复位，将推板13-3缩回，并使对应的书夹模块13闭合。
[实施例3]
结合图8和图9所示，本实施例的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，其基本结构和工作原理同实施例1，不同之处在于：在本实施例中，推杆13-8的前端穿过固定座13-1a通过行程倍增机构与推板13-3的后部相连接，通过滑动杆13-5带动推板13-3前后伸缩运动，在下夹板13-1和上夹板12-2开闭的同时带动推板13-3同步伸缩运动。具体在本实施例中，上述的行程倍增机构包括由偶数根连杆13-9组成的剪叉式伸缩机构，剪叉式伸缩机构的后端两个铰接点分别与下夹板13-1上的固定座13-1a和第一横滑块13-11相铰接，第一横滑块13-11滑动安装于设置在固定座13-1a上的第一横导杆13-10上，剪叉式伸缩机构的前端两个铰接点分别与推板13-3的后部和第二横滑块13-13相铰接，第二横滑块13-13滑动安装于设置在推板13-3后部的第二横导杆13-12上；剪叉式伸缩机构后端靠近固定座13-1a的连杆13-9上设有导滑槽13-9a，推杆13-8的前端与上述连杆13-9上的导滑槽13-9a滑动配合。组成的剪叉式伸缩机构的连杆13-9数量越多则倍增效果越好，根据需要可灵活设计倍增比例，推杆13-8推动剪叉式伸缩机构的一根连杆13-9运动，将这种运动经过剪叉式伸缩机构放大，使得推板13-3的运动行程成倍增加，并且采用剪叉式伸缩机构的倍增设计，推板13-3运动更加稳定可靠。采用上述行程倍增机构，在推杆13-8向前移动过程中，推杆13-8推动与其连接的连杆13-9转动，利用连杆机构带动推板13-3向其移动，推杆13-8推动一个小的行程，推板13-3可推动一个大的行程，有效增加了推杆推动推板伸缩运动的行程，提高书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作的协调性和匹配性，使得卧式书架装置更加易于配合书籍抓取机械手进行书籍的存取。
本实施例的一种模块化独立开闭的卧式书架装置的控制方法，具体包含以下步骤：
A、存书时：
a1、书籍抓取机械手2通过书籍抓取机构27抓取书籍，并将书籍移动至卧式书架装置1的对应目标书夹模块13处；
a2、目标书夹模块13的书夹开闭电机13-6工作，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向前移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向上打开，同时将位于该目标书夹模块13上部的其他书夹模块13向上抬起；在上夹板13-2向上打开过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向前移动，推杆13-8通过上述行程倍增机构间接带动推板13-3从下夹板13-1内向外伸出，推出一个较大的行程；
a3、书籍抓取机械手2通过书籍抓取机构27将书籍移动至伸出的推板13-3上；然后书夹开闭电机13-6反向旋转，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向后移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向下闭合；在上夹板13-2向下闭合过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向后移动，推杆13-8通过行程倍增机构间接带动推板13-3和书籍向内收缩，将书籍移动至下夹板13-1和上夹板13-2之间，完成书籍的存放。
B、取书时：
b1、书籍抓取机械手2的书籍抓取机构27移动至对应的目标书籍所在的书夹模块13处；
b2、目标书籍所在的书夹模块13的书夹开闭电机13-6工作，通过书夹开闭驱动丝杆13-7带动滑动杆13-5向前移动，利用滑动杆13-5带动剪叉式开闭机构13-4使上夹板13-2向上打开；在上夹板13-2向上打开过程中，滑动杆13-5同步带动推杆13-8向前移动，推杆13-8通过上述的行程倍增机构间接带动推板13-3连同推板13-3上的目标书籍从下夹板13-1内向外伸出；
b3、书籍抓取机械手2的书籍抓取机构27将目标书籍从推板13-3上取走；随后书夹开闭电机13-6反向旋转复位，将推板13-3缩回，并使对应的书夹模块13闭合。
本发明的一种模块化独立开闭的卧式书架装置及其控制方法，将书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作有机结合，使得书夹开闭动作和书籍推板伸缩动作联动控制，通过一组电机即可同步驱动书夹开闭和书籍推板伸缩，结构设计更加简单，便于书盒模组的控制，使得书架装置的制作成本得到有效控制；而且，书盒模组采用开合设计且上下叠加设置，能够在书籍存取过程中具有足够的开口大小，进一步方便了书籍的存取，且每层书籍存放空间顶部预留空间小，书籍存放空间的有效存书面积更大，提高了书架的空间利用率。
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 (9)

1.一种模块化独立开闭的卧式书架装置，包括书架外框(11)，所述的书架外框(11)上具有至少一层书籍存放空间，每层书籍存放空间上均沿水平横向设有至少一组书盒模组(12)，每组书盒模组(12)均包括若干卧式上下叠加设置的书夹模块(13)，其特征在于：
所述的书夹模块(13)包括下夹板(13-1)、上夹板(13-2)、推板(13-3)、剪叉式开闭机构(13-4)、滑动杆(13-5)、书夹开闭电机(13-6)、书夹开闭驱动丝杆(13-7)和推杆(13-8)，所述的上夹板(13-2)的左右两侧分别通过剪叉式开闭机构(13-4)安装在下夹板(13-1)上，所述的滑动杆(13-5)通过导杆滑动安装于下夹板(13-1)的后部，所述的剪叉式开闭机构(13-4)的下部两侧铰接点分别与滑动杆(13-5)和下夹板(13-1)中部设置的固定座(13-1a)转动连接，所述的剪叉式开闭机构(13-4)的上部两侧铰接点分别与上夹板(13-2)上设置的滑槽(13-2a)和上夹板(13-2)的侧壁转动连接，所述的书夹开闭电机(13-6)安装于下夹板(13-1)的后部，所述的书夹开闭驱动丝杆(13-7)沿推板(13-3)的伸缩方向安装于下夹板(13-1)上，且书夹开闭驱动丝杆(13-7)的后端与书夹开闭电机(13-6)的输出轴传动连接，所述的滑动杆(13-5)与书夹开闭驱动丝杆(13-7)之间采用螺纹配合，通过书夹开闭驱动丝杆(13-7)旋转能够驱动滑动杆(13-5)前后移动来带动剪叉式开闭机构(13-4)升降运动，进而带动下夹板(13-1)和上夹板(12-2)上下开闭运动；所述的推板(13-3)设于下夹板(13-1)的前部，所述的推杆(13-8)的后端固定在滑动杆(13-5)上，所述的推杆(13-8)的前端穿过固定座(13-1a)与推板(13-3)的后部直接连接或通过行程倍增机构与推板(13-3)的后部相连接，通过滑动杆(13-5)带动推板(13-3)前后伸缩运动，在下夹板(13-1)和上夹板(12-2)开闭的同时带动推板(13-3)同步伸缩运动。
2.根据权利要求1所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：每组书盒模组(12)中上层书夹模块(13)的下夹板(13-1)与相邻下层书夹模块(13)的上夹板(13-2)之间定位配合。
3.根据权利要求2所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：所述的推板(13-3)的左右两侧还设有用于与下夹板(13-1)侧边导向配合的导滑卡扣(13-3a)，所述的上夹板(13-2)或下夹板(13-1)的前后两端还设有用于垫高的凸沿(13-2b)。
4.根据权利要求3所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：所述的剪叉式开闭机构(13-4)包括由两根杆件中间铰接形成的“X”形连杆单元，其中一根杆件的下端与滑动杆(13-5)的端部转动连接，上端与上夹板(13-2)的侧边转动连接；另一根杆件的下端与下夹板(13-1)的侧边转动连接，上端与上夹板(13-2)侧边设置的滑槽(13-2a)滑动配合，且与滑槽(13-2a)相配合的杆件上端设有穿过滑槽(13-2a)的连接杆(13-4a)，两侧的剪叉式开闭机构(13-4)通过连接杆(13-4a)和滑动杆(13-5)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：所述的书架外框(11)的底部还设有具有自锁功能的万向脚轮(11-1)。
6.根据权利要求1至5任意一项所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：所述的行程倍增机构包括由四根连杆(13-9)组成的四连杆机构，所述的四连杆机构中相对的两个连杆铰接点分别与下夹板(13-1)上的固定座(13-1a)和推板(13-3)的后部相连接，且靠近固定座(13-1a)一侧的两根连杆(13-9)上设有导滑槽(13-9a)，所述的推杆(13-8)的前端与连杆(13-9)上的导滑槽(13-9a)滑动配合。
7.根据权利要求6所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：所述的推杆(13-8)在滑动杆(13-5)上对称地设有两组。
8.根据权利要求1至5任意一项所述的一种模块化独立开闭的卧式书架装置，其特征在于：所述的行程倍增机构包括由偶数根连杆(13-9)组成的剪叉式伸缩机构，所述的剪叉式伸缩机构的后端两个铰接点分别与下夹板(13-1)上的固定座(13-1a)和第一横滑块(13-11)相铰接，所述的第一横滑块(13-11)滑动安装于设置在固定座(13-1a)上的第一横导杆(13-10)上，所述的剪叉式伸缩机构的前端两个铰接点分别与推板(13-3)的后部和第二横滑块(13-13)相铰接，所述的第二横滑块(13-13)滑动安装于设置在推板(13-3)后部的第二横导杆(13-12)上；所述的剪叉式伸缩机构后端靠近固定座(13-1a)的连杆(13-9)上设有导滑槽(13-9a)，所述的推杆(13-8)的前端与上述连杆(13-9)上的导滑槽(13-9a)滑动配合。
9.一种权利要求1至8任意一项所述的模块化独立开闭的卧式书架装置的控制方法，其特征在于：该卧式书架装置(1)配合书籍抓取机械手(2)使用，所述的书籍抓取机械手(2)包括水平横移机构、上下升降机构和书籍抓取机构(27)，所述的上下升降机构安装于水平横移机构上，由水平横移机构带动上下升降机构沿卧式书架装置(1)的排布方向水平横向移动；所述的书籍抓取机构(27)安装于上下升降机构上，由上下升降机构带动书籍抓取机构(27)沿卧式书架装置(1)的高度方向升降移动；具体控制方法包含以下步骤：
A、存书时：
a1、书籍抓取机械手(2)通过书籍抓取机构(27)抓取书籍，并将书籍移动至卧式书架装置(1)的对应目标书夹模块(13)处；
a2、目标书夹模块(13)的书夹开闭电机(13-6)工作，通过书夹开闭驱动丝杆(13-7)带动滑动杆(13-5)向前移动，利用滑动杆(13-5)带动剪叉式开闭机构(13-4)使上夹板(13-2)向上打开，同时将位于该目标书夹模块(13)上部的其他书夹模块(13)向上抬起；在上夹板(13-2)向上打开过程中，滑动杆(13-5)同步带动推杆(13-8)向前移动，推杆(13-8)直接或通过行程倍增机构间接带动推板(13-3)从下夹板(13-1)内向外伸出；
a3、书籍抓取机械手(2)通过书籍抓取机构(27)将书籍移动至伸出的推板(13-3)上；然后书夹开闭电机(13-6)反向旋转，通过书夹开闭驱动丝杆(13-7)带动滑动杆(13-5)向后移动，利用滑动杆(13-5)带动剪叉式开闭机构(13-4)使上夹板(13-2)向下闭合；在上夹板(13-2)向下闭合过程中，滑动杆(13-5)同步带动推杆(13-8)向后移动，推杆(13-8)直接或通过行程倍增机构间接带动推板(13-3)和书籍向内收缩，将书籍移动至下夹板(13-1)和上夹板(13-2)之间；
B、取书时：
b1、书籍抓取机械手(2)的书籍抓取机构(27)移动至对应的目标书籍所在的书夹模块(13)处；
b2、目标书籍所在的书夹模块(13)的书夹开闭电机(13-6)工作，通过书夹开闭驱动丝杆(13-7)带动滑动杆(13-5)向前移动，利用滑动杆(13-5)带动剪叉式开闭机构(13-4)使上夹板(13-2)向上打开；在上夹板(13-2)向上打开过程中，滑动杆(13-5)同步带动推杆(13-8)向前移动，推杆(13-8)直接或通过行程倍增机构间接带动推板(13-3)连同推板(13-3)上的目标书籍从下夹板(13-1)内向外伸出；
b3、书籍抓取机械手(2)的书籍抓取机构(27)将目标书籍从推板(13-3)上取走；随后书夹开闭电机(13-6)反向旋转复位，将推板(13-3)缩回，并使对应的书夹模块(13)闭合。
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