CN206849167U - 一种自动售货柜中的出货系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自动售货柜中的出货系统。本实用新型包括货品升降系统与抓取货品的机械手，货品升降系统包括由驱动机构驱动并转动的主动线轮，主动线轮两端为与主动线轮同轴布置的从动线轮，主动线轮、从动线轮分别通过钢索与各自对应的货品升降托盘连接，主动线轮通过弹性卡舌选择性与从动线轮上的卡口进行卡合以实现主动线轮带动从动线轮转动；机械手包括位于后方的第一臂节以及位于前方的第二臂节，分别驱动臂节转动的直流电机与第一臂节的转轴同轴安装，直流电机通过同步带轮机构驱动第二臂节转动。货品升降系统使得自动售货柜体积的减小的同时便于机械手抓取货品，成本降低且方便运输；机械手的安装可以有效减轻第一臂节的有害负载。

Description

一种自动售货柜中的出货系统

技术领域

本实用新型涉及自动售货柜领域，具体是涉及一种自动售货柜中的出货系统。

背景技术

随着经济的发展和人们生活节奏的加快，自动售货柜越来越受到商家和用户的欢迎和喜爱，自动售货柜是商业自动化的常用设备，它不受时间、地点的限制，能节省人力、方便交易，是一种全新的商业零售形式。现有自动售货柜的出货方式有：通过机械手将自动售货柜内托盘上的货品抓取并转送至相应出货口。现有自动售货柜在使用时存在以下几个问题：

1、为了方便机械手动作并实现出货，托盘内货品的上方需要预留一定的作业空间，针对布置有多层托盘的自动售货柜体积就需要被增大，体积增大则导致自动售货柜成本增加且不方便运输以及使用；

2、机械手通常都是由几个臂节串联构成，传统结构的机械手存在的问题在于：驱动各个臂节转动的直流电机与减速器均是同轴安装于转动轴上，且各个臂节又直接与自身的转动轴固定，这样的结构虽然比较紧凑，但是前方臂节的驱动直流电机和减速器会成为后方臂节的有害负载，即会造成后方臂节有效负载的降低。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自动售货柜中的出货系统。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种自动售货柜中的出货系统，包括货品升降系统以及抓取货品的机械手；

所述货品升降系统包括由驱动机构驱动并转动的主动线轮，所述主动线轮两端分别为与所述主动线轮同轴布置的第一从动线轮、第二从动线轮，所述主动线轮、第一从动线轮以及第二从动线轮分别通过钢索与各自对应的货品升降托盘连接，所述主动线轮上设有第一弹性卡舌、第二弹性卡舌，所述第一弹性卡舌选择性与所述第一从动线轮上的卡口进行卡合以实现所述主动线轮带动所述第一从动线轮转动，所述第二弹性卡舌选择性与所述第二从动线轮上的卡口进行卡合以实现所述主动线轮带动所述第二从动线轮转动；

所述机械手包括第一臂节、第二臂节、第一直流电机以及第二直流电机，所述第一臂节末端固定于第一转轴，所述第一臂节前端转动连接有与所述第二臂节末端固定的第二转轴；所述第一直流电机、第二直流电机与第一转轴同轴安装，所述第一直流电机驱动所述第一臂节随所述第一转轴同步转动，所述第二直流电机通过同步带轮机构驱动所述第二臂节随所述第二转轴同步转动。

进一步的，所述驱动机构包括涡轮、蜗杆、主动链轮以及从动链轮，所述涡轮与主动链轮同轴安装且同步转动，所述蜗杆与涡轮啮合且所述蜗杆与伺服电机驱动连接，所述主动链轮通过链条带动所述从动链轮转动，所述从动链轮与所述主动线轮同轴安装且所述从动链轮带动所述主动线轮同步转动。

进一步的，所述钢索包括连接在所述主动线轮上的第一钢索，连接在所述第一从动线轮上的第二钢索以及连接在所述第二从动线轮上的第三钢索，所述第一钢索、第二钢索以及第三钢索分别包括若干分支钢索，所述分支钢索分别通过导轮定向导正并与所述升降托盘连接。

进一步的，所述主动线轮、第一从动线轮以及第二从动线轮安装于固定轴上，所述固定轴的靠近所述第一从动线轮的轴端固定有第一安装架，所述固定轴的靠近所述第二从动线轮的轴端固定有第二安装架，所述第一安装架上安装有第一电磁阀，所述第一电磁阀通过自身阀杆的伸缩运动来控制所述第一弹性卡舌与所述第一从动线轮上卡口进行卡合或分离，所述第二安装架上安装有第二电磁阀，所述第二电磁阀通过自身阀杆的伸缩运动来控制所述第二弹性卡舌与所述第二从动线轮上卡口进行卡合或分离。

进一步的，所述第一直流电机通过第一联轴器与第一谐波减速机连接，所述第一谐波减速机的输出轴构成固定所述第一臂节的第一转轴；所述第二直流电机通过第二联轴器与第二谐波减速机连接，所述同步带轮机构的主动轮固定于所述第二谐波减速机输出轴，所述同步带轮机构的从动轮固定于所述第二转轴。

进一步的，所述第二臂节前端转动连接有与第三臂节末端固定的第三转轴，所述第二臂节上安装有与所述第三转轴平行的第四转轴以及第三直流电机，所述第三直流电机输出轴与所述第四转轴垂直安装，所述第三直流电机输出轴上安装有第一齿轮，所述第四转轴上安装有第二齿轮以及第三齿轮，所述第三转轴上安装有第四齿轮，所述第一齿轮、第二齿轮为彼此啮合的斜齿轮，所述第三齿轮与第四齿轮啮合，所述第三直流电机驱动所述第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮转动并带动所述第三臂节随第三转轴同步转动，所述第三转轴位于竖直方向且与第一转轴以及第二转轴的轴向平行安装；

所述第三臂节上安装有用于抓取货品的吸盘组，所述吸盘组包括包括第一圆形吸盘以及均匀布置在所述第一圆形吸盘周边的4个第二圆形吸盘，所述第一圆形吸盘的直径大于所述第二圆形吸盘的直径。

进一步的，所述第一直流电机与第二直流电机固定在安装座上，所述安装座上设有用于测量第一臂节转动角度的第一角度传感器，所述第一臂节前端安装有用于测量第二臂节转动角度的第二角度传感器，所述第二臂节前端安装有用于测量第三臂节转动角度的第三角度传感器；

所述角度传感器包括碳墨电阻片以及随相应转轴同步转动的碳刷，所述碳墨电阻片相对于相应转轴固定，所述碳墨电阻片呈开口圆环状且与相应转轴同轴安装，所述碳刷随相应转轴同步转动的同时沿所述碳墨电阻片环向在所述碳墨电阻片上滑动用以改变所述碳墨电阻片接入电路内的电阻长度。

进一步的，所述涡轮与蜗杆的传送比为1:80，所述主动链轮与从动链轮的传送比为2:1。

进一步的，所述升降托盘为方形，所述第一钢索、第二钢索以及第三钢索均包括4缕分支钢索，所述分支钢索分别连接至所述升降托盘的各拐角处；

所述升降托盘包括由上至下进行布置的第一层升降托盘、第二层升降托盘、第三层升降托盘，所述第一层升降托盘与所述第一钢索连接，所述第二层升降托盘与所述第二钢索连接，所述第三层升降托盘与所述第三钢索连接。

进一步的，所述第一安装架上设有限制主动线轮转动行程的限位销，所述第一从动线轮上设有与所述限位销配合的限位挡。

上述技术方案的有益效果主要体现在以下几个方面：

(1)本实用新型在使用时，所述自动售货柜内可由上至下布置3层升降托盘以及1层固定托盘，所述升降托盘以及固定托盘层与层之间无需预留供机械手进行货品抓取操作的间隙或空间，而仅在自动售货柜内顶部即第一层升降托盘上方预留一定的升降空间即可。本实用新型升降系统使得自动售货柜体积的减小的同时便于机械手将货品抓取并转运至出货口，成本降低且方便运输、使用。

该升降系统具体使用方法：所述主动线轮对应控制第一层升降托盘，所述第一从动线轮对应控制第二层升降托盘，所述第二从动线轮对应控制第三层升降托盘；

当顾客选择第一层升降托盘上的货品时，所述主动线轮、第一从动线轮、第二从动线轮均不动，机械手通过自动售货柜内顶部预留的空间即可进行抓取货品的动作；

当顾客选择第二层升降托盘上的货品时，所述主动线轮转动并通过钢索带动所述第一层升降托盘向自动售货柜内顶部上升，使得所述第一层升降托盘与第二层升降托盘之间形成供机械手进行货品抓取操作的空间，货品抓取结束后所述第一层升降托盘复位；

当顾客选择第三层升降托盘上的货品时，所述主动线轮上的第一弹性卡舌卡合在所述第一从动线轮上的卡口中并使得所述主动线轮带动所述第一从动线轮转动，以实现所述第一层升降托盘、第二层升降托盘同步上升，使得所述第二层升降托盘与第三层升降托盘之间形成供机械手进行货品抓取操作的空间，货品抓取结束后所述第一层升降托盘、第二层升降托盘复位；

当顾客选择第四层固定托盘上的货品时，所述主动线轮上的第一弹性卡舌卡合在所述第一从动线轮上的卡口中，所述第二弹性卡舌卡合在所述第二从动线轮上的卡口中，并使得所述主动线轮带动所述第一从动线轮以及第二从动线轮一起转动，以实现所述第一层升降托盘、第二层升降托盘以及第三层升降托盘同步上升，使得所述第三层升降托盘与第四层固定托盘之间形成供机械手进行货品抓取操作的空间，货品抓取结束后所述第一层升降托盘、第二层升降托盘以及第三层升降托盘复位。

(2)本实用新型所述伺服电机可控性好、动作平稳，所述涡轮、蜗杆啮合构成涡轮蜗杆机构，所述链轮、链条啮合构成链轮机构，通过涡轮蜗杆机构以及链轮机构可以将所述伺服电机的高速低转矩输入转化为大转矩低速输出，有效提升负载量。

所述涡轮蜗杆机构可以实现自锁功能，即升降托盘处于上升阶段，即使停电或者伺服电机不输入转矩，升降托盘也不会出现自然滑落的情况，保证了升降托盘内货品不会倾倒和被损坏。

(3)本实用新型所述第一钢索、第二钢索、第三钢索分别用于连接不同的升降托盘，以便于所述主动线轮、第一从动线轮以及第二从动线轮对相应的升降托盘进行分别控制。所述导轮可以确保分支钢索在拉动过程中不会彼此纠缠或是滑脱，确保各层升降托盘彼此独立进行升降过程且不发生干扰。

(4)本实用新型通过所述第一电磁阀对所述第一弹性卡舌进行控制，当所述第一电磁阀处于通电状态下，第一电磁阀的阀杆伸出并作用在所述第一弹性卡舌上使得所述第一弹性卡舌从所述第一从动线轮上的卡口中脱出；当所述第一电磁阀处于断电状态下，所述第一电磁阀的阀杆缩回，所述第一弹性卡舌在自身的弹性作用下与所述第一从动线轮上的卡口卡合。

所述第二电磁阀对所述第二弹性卡舌的控制原理同上，此处不再赘述。所述主动线轮是否需要带动所述第一从动线轮以及第二从动线轮转动可以根据升降托盘的升降要求来确定。

(5)本实用新型所述主动线轮在带动所述第一从动线轮转动时，所述第一从动线轮转动至所述第一限位销抵靠在所述第一限位挡上时，所述主动线轮即停止转动。本实用新型所述第一限位挡与第一限位销配合或者所述第二限位挡与第二限位销配合可用于对所述主动线轮的转动行程进行控制，避免由于主动线轮的转动行程过大而造成分支钢索的彼此纠缠；另外该结构也实现了对所述升降托盘升降行程的限制，避免所述升降托盘的升降行程超过自动售货柜内顶部即第一层升降托盘上方预留的升降空间的高度。

(6)本实用新型通过带轮机构带动机械手前方臂节即第二臂节进行动作，即所述第二直流电机通过远程控制的方式实现对所述第二臂节的转动的控制，另外通过带轮机构可以实现将前方臂节的驱动直流电机以及减速器等部件安装于第一臂节的末端，从而有效减轻后方臂节即第一臂节的有害负载，大大提高了机械手的使用寿命以及安装强度。

(7)本实用新型所述第一直流电机用于控制并驱动所述第一臂节转动，所述第二直流电机用于控制所述带轮机构并通过带轮机构带动所述第二臂节转动，所述第三直流电机用于控制并驱动所述第三臂节转动，所述第一臂节、第二臂节、第三臂节各自转动动作的复合实现所述机械手接近所述货品并实施抓取货品的动作。本实用新型机械手的动作控制更为精准，且相比于传统结构的机械手有效负载可以被增加。

(8)传统常用的串联机械手都是采用伺服电机驱动的方式，然而伺服电机的成本高、体积大、重量大。而本实用新型采用的是直流电机驱动，通过角度传感器记录各个臂节转动的角度，同样可以实现伺服电机的功能。本实用新型大大降低了机械手制造成本，减小了机械手的体积和重量。

所述角度传感器测量相应臂节转动角度的方式：所述碳刷在随相应转轴转动的同时，碳刷在所述碳墨电阻片上移动用以改变所述碳墨电阻片接入电路中的电阻长度，所述碳墨电阻片接入电路中的电阻长度变化则导致电路中电阻值发生变化，通过变化的电阻值与相应臂节的转动角度呈线性关系来测得相应臂节的转动角度。

(9)所述吸盘组有直径大的第一圆形吸盘以及四个直径小的第二圆形吸盘构成，所述第一圆形吸盘提供主要的抓取力，确保所述抓取力足以克服商品的重力，所述第二圆形吸盘提供辅助吸力，并对机械手的摆动起缓冲作用，所述第二圆形吸盘可以增大摆动支点跨度，同样的摆动力、支点跨度越大，摆幅越小，通过这种方法，可以大幅降低被抓取商品在水平移动过程中的摆幅，从而减小脱落风险。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2、3为升降系统结构示意图。

图4为升降系统中第一从动线轮移除后的安装示意图。

图5为固定轴轴向剖视图。

图6为货品抓取转送系统结构示意图。

图7、8为导轨机构结构示意图。

图9为导轨端部封板移除后的端面结构示意图。

图10、11为机械手结构示意图。

图12、13为机械手轴向剖视图。

图14为电刷安装示意图。

图15为角度传感器工作时相应的等效电路连接图。

图16为出货门中锁舌与锁扣处于锁合状态。

图17为出货门中锁舌与锁扣处于分离状态。

图中标注符号的含义如下：

1-主动线轮；11-第一弹性卡舌；12-第二弹性卡舌；2-第一从动线轮；3-第二从动线轮；4-升降托盘；41-第一层升降托盘；42-第二层升降托盘；43-第三层升降托盘；51-涡轮；52-蜗杆；53-主动链轮；54-从动链轮；55-伺服电机；56-链条；6-导轮；7-固定轴；71-第一安装架；711-第一电磁阀；711a-第一电磁阀的阀杆；712-限位销；713-限位挡；72-第二安装架；721-第二电磁阀；721a-第二电磁阀的阀杆；8-钢索；81-第一钢索；82-第二钢索；83-第三钢索；9-出货门；91-门板；92-锁扣；93-锁舌；94-第三电磁阀；100-第一联轴器；110-第一谐波减速机；120-第二联轴器；130-第二谐波减速机；A-机械手；A1-吸盘组；A11-第一圆形吸盘；A12-第二圆形吸盘；A21-第一臂节；A22-第二臂节；A23-第三臂节；A31-第一直流电机；A32-第二直流电机；A33-第三直流电机；A41-主动轮；A42-从动轮；A43-轮带；A5-安装座；A61-碳墨电阻片；A62-碳刷；A7-第二转轴；A81-第一齿轮；A82-第二齿轮；A83-第三齿轮；A84-第四齿轮；B-导轨机构；B1-导轨；B11-滑槽；B12-凹槽；B13/B14-封板；B2-滑块；B21-支撑腿；B22-滚珠；C1-丝杆；C2-螺母；D-第一电机；E-联轴器；F-制动器。

具体实施方式

现结合附图说明本实用新型的结构特点，本实用新型所述自动售货柜包括货品升降系统以及货品抓取转送系统：

货品升降系统如图1-5所示：

货品升降系统包括由驱动机构驱动并转动的主动线轮1，所述主动线轮1两端分别为与所述主动线轮1同轴布置的第一从动线轮2、第二从动线轮3，所述主动线轮1、第一从动线轮2以及第二从动线轮3分别通过钢索8与各自对应的货品升降托盘4连接，所述主动线轮1上设有第一弹性卡舌11、第二弹性卡舌12，所述第一弹性卡舌11选择性与所述第一从动线轮2上的卡口进行卡合以实现所述主动线轮1带动所述第一从动线轮2转动，所述第二弹性卡舌12选择性与所述第二从动线轮3上的卡口进行卡合以实现所述主动线轮1带动所述第二从动线轮3转动。所述驱动机构、主动线轮1、第一从动线轮2以及第二从动线轮3均设置在自动售货柜顶部。

所述主动线轮1、第一从动线轮2以及第二从动线轮3安装于固定轴7上，所述固定轴7的靠近所述第一从动线轮2的轴端固定有第一安装架71，所述固定轴7的靠近所述第二从动线轮3的轴端固定有第二安装架72，所述第一安装架71上安装有第一电磁阀711，所述第一电磁阀711通过自身阀杆的伸缩运动来控制所述第一弹性卡舌11与所述第一从动线轮2上卡口进行卡合或分离，所述第二安装架72上安装有第二电磁阀721，所述第二电磁阀721通过自身阀杆的伸缩运动来控制所述第二弹性卡舌12与所述第二从动线轮3上卡口进行卡合或分离。

所述钢索8包括连接在所述主动线轮1上的第一钢索81，连接在所述第一从动线轮2上的第二钢索82以及连接在所述第二从动线轮3上的第三钢索83，所述第一钢索81、第二钢索82以及第三钢索83分别包括若干分支钢索，所述分支钢索分别通过导轮6定向导正并与所述升降托盘4连接。

所述升降托盘4为方形，所述第一钢索81、第二钢索82以及第三钢索83均包括4缕分支钢索，所述分支钢索分别连接至所述升降托盘4的各拐角处。

所述升降托盘4包括由上至下进行布置的第一层升降托盘41、第二层升降托盘42、第三层升降托盘43，所述第一层升降托盘41与所述第一钢索81连接，所述第二层升降托盘42与所述第二钢索82连接，所述第三层升降托盘43与所述第三钢索83连接。

本实用新型在使用时，所述自动售货柜内可由上至下布置3层升降托盘4以及1层固定托盘，所述升降托盘4以及固定托盘层与层之间无需预留供机械手进行货品抓取操作的间隙或空间，而仅在自动售货柜内顶部即第一层升降托盘41上方预留一定的升降空间即可。本实用新型升降系统使得自动售货柜体积的减小的同时便于机械手将货品抓取并转运至出货口，成本降低且方便运输、使用。

该升降系统具体使用方法：所述主动线轮1对应控制第一层升降托盘41，所述第一从动线轮2对应控制第二层升降托盘42，所述第二从动线轮3对应控制第三层升降托盘43；

当顾客选择第一层升降托盘41上的货品时，所述主动线轮1、第一从动线轮2、第二从动线3轮均不动，机械手通过自动售货柜内顶部预留的空间即可进行抓取货品的动作；

当顾客选择第二层升降托盘42上的货品时，所述主动线轮1转动并通过第一钢索81带动所述第一层升降托盘41向自动售货柜内顶部上升，使得所述第一层升降托盘41与第二层升降托盘42之间形成供机械手进行货品抓取操作的空间，货品抓取结束后所述第一层升降托盘41复位；

当顾客选择第三层升降托盘43上的货品时，所述主动线轮1上的第一弹性卡舌11卡合在所述第一从动线轮2上的卡口中并使得所述主动线轮1带动所述第一从动线轮2转动，以实现所述第一层升降托盘41、第二层升降托盘42同步上升，使得所述第二层升降托盘42与第三层升降托盘43之间形成供机械手进行货品抓取操作的空间，货品抓取结束后所述第一层升降托盘41、第二层升降托盘42复位；

当顾客选择第四层固定托盘上的货品时，所述主动线轮1上的第一弹性卡舌11卡合在所述第一从动线轮2上的卡口中，所述第二弹性卡舌12卡合在所述第二从动线轮3上的卡口中，并使得所述主动线轮1带动所述第一从动线轮2以及第二从动线轮3一起转动，以实现所述第一层升降托盘41、第二层升降托盘42以及第三层升降托盘43同步上升，使得所述第三层升降托盘43与第四层固定托盘之间形成供机械手进行货品抓取操作的空间，货品抓取结束后所述第一层升降托盘41、第二层升降托盘42以及第三层升降托盘43复位。

本实用新型所述第一钢索81、第二钢索82、第三钢索83分别用于连接不同的升降托盘4，以便于所述主动线轮1、第一从动线轮2以及第二从动线轮3对相应的升降托盘4进行分别控制。所述导轮6可以确保分支钢索在拉动过程中不会彼此纠缠或是滑脱，确保各层升降托盘4彼此独立进行升降过程且不发生干扰。

本实用新型通过所述第一电磁阀711对所述第一弹性卡舌11进行控制，当所述第一电磁阀711处于通电状态下，第一电磁阀的阀杆711a伸出并作用在所述第一弹性卡舌11上使得所述第一弹性卡舌11从所述第一从动线轮2上的卡口中脱出；当所述第一电磁阀711处于断电状态下，所述第一电磁阀711的阀杆711a缩回，所述第一弹性卡舌11在自身的弹性作用下与所述第一从动线轮2上的卡口卡合。

所述第二电磁阀721对所述第二弹性卡舌12的控制原理同上，此处不再赘述。所述主动线轮1是否需要带动所述第一从动线轮2以及第二从动线轮3转动可以根据升降托盘4的升降要求来确定。

所述驱动机构包括涡轮51、蜗杆52、主动链轮53以及从动链轮54，所述涡轮51与主动链轮53同轴安装且同步转动，所述蜗杆52与涡轮51啮合且所述蜗杆52与伺服电机55驱动连接，所述主动链轮53通过链条56带动所述从动链轮54转动，所述从动链轮54与所述主动线轮1同轴安装且所述从动链轮54带动所述主动线轮1同步转动。所述涡轮51与蜗杆52的传送比为1:80，所述主动链轮53与从动链轮54的传送比为2:1。本实用新型所述伺服电机55可控性好、动作平稳，通过涡轮蜗杆机构以及链轮机构可以将所述伺服电机55的高速低转矩输入转化为大转矩低速输出，有效提升负载量。

所述涡轮蜗杆机构可以实现自锁功能，即升降托盘4处于上升阶段，即使停电或者伺服电机不输入转矩，升降托盘4也不会出现自然滑落的情况，保证了升降托盘4内货品不会倾倒和被损坏。

所述第一安装架71上设有限制主动线轮1转动行程的限位销712，所述第一从动线轮2上设有与所述限位销712配合的限位挡713。本实用新型所述主动线轮1在带动所述第一从动线轮2转动时，所述第一从动线轮2转动至所述限位销712抵靠在所述限位挡713上时，所述主动线轮1即停止转动。本实用新型所述限位挡713与限位销712配合可用于对所述主动线轮1的转动行程进行控制，避免由于主动线轮1的转动行程过大而造成分支钢索的彼此纠缠；另外该结构也实现了对所述升降托盘4升降行程的限制，避免所述升降托盘4的升降行程超过自动售货柜内顶部即第一层升降托盘41上方预留的升降空间的高度。

货品抓取转送系统如图6-14所示：

本实用新型货品抓取转送系统包括安装在自动售货柜内的机械手A以及导轨机构B，所述导轨机构B包括导轨B1以及用于安装所述机械手A的滑块B2，所述导轨B1以及滑块B2均由铝合金型材挤压成型，所述导轨B1本体上有直线滑槽B11，所述导轨B1上安装有丝杆螺母机构，所述丝杆螺母机构的丝杆C1与滑槽B11平行且并列布置，所述滑块B2固定在所述丝杆螺母机构的螺母C2上，所述滑块B2上有嵌入所述滑槽B11内的支撑腿B21，所述支撑腿B21上安装有多列沿所述滑槽B11长度方向布置且在所述滑槽B11内滚动的滚珠B22，所述丝杆C1由第一电机D驱动转动以实现所述螺母C2以及滑块B2沿所述滑槽B11的移动，所述机械手A前端设有用于抓取货品的吸盘组A1。

本实用新型所述导轨B1以及滑块B2均采用的是铝合金挤出型材结构，一方面通过挤出工艺制备得到的导轨B1以及滑块B2的尺寸稳定、成本低廉；另一方面利用铝合金表面氧化后生成耐磨层，所述导轨B1以及滑块B2可以通过所述耐磨层进行自润滑方式的滑动配合，不需要额外增加辅助润滑剂，提高了自动售货柜的卫生等级。

本实用新型所述导轨B1以及滑块B2在配合时具有很好的抗翻转能力，即所述滑块B2安装稳定且与所述滑槽B11之间不会产生相对转动。所述滚珠B22可以有效减小滑块B2与导轨B1之间的滑动摩擦，使得滑块B2可以顺畅地滑移，即机械手A可以上下顺畅的进行直线移动。

本实用新型所述滑块B2通过螺母C2与丝杆C1的配合实现机械手A的直线移动，即丝杆C1的转动实现所述螺母C2以及滑块B2的直线移动，该结构相比于传统的直线导轨机构，本实用新型所述滑块B2的滑移速度与稳定性更易于控制。

所述吸盘组A1由多个吸盘构成，所述机械手A通过所述吸盘组A1将货品吸住以实现对自动售货柜内货品的抓取转送，多个吸盘构成的吸盘组A1吸力强，使得货品在转送至出货口的过程中，即使货品出现摆动也不会脱落，保证了自动售货柜的正常工作。所述吸盘组的吸力由空气磅提供。

所述导轨B1本体上有凹槽B12，所述丝杆C1沿所述凹槽B12的槽长方向安装在所述凹槽B12内，所述滑槽B11设有两个且分别位于所述凹槽B12的两侧。所述滑槽B11的槽口呈收口状，所述滚珠B22设有4列且均匀分布于同一圆柱面上。本实用新型所述滑槽B11在所述凹槽B12的两侧对称设置两个，这样可以使得所述滑块B2安装更为稳定且滑动更为顺畅。

所述第一电机D通过联轴器E与所述丝杆C1连接，所述丝杆C1上安装有制动器F。即当机械手A随滑块B2上下移动到合适位置的时候，所述第一电机D停止工作，此时制动器F将丝杆C1锁死，所述机械手A则被定位在相应所需要的高度上。

所述吸盘组A1包括第一圆形吸盘A11以及均匀布置在所述第一圆形吸盘A11周边的4个第二圆形吸盘A12，所述第一圆形吸盘A11的直径大于所述第二圆形吸盘A12的直径。所述第一圆形吸盘A11提供主要的抓取力，确保所述抓取力足以克服货品的重力，所述第二圆形吸盘A12提供辅助吸力，并对机械手A的摆动起缓冲作用，所述第二圆形吸盘A12可以增大摆动支点跨度，同样的摆动力、支点跨度越大，摆幅越小，通过这种方法可以大幅降低被抓取货品在水平移动过程中的摆幅，从而减小脱落风险。

所述机械手A由杆状机械臂构成，所述机械手A由直流电机控制并转动以实现对自动售货柜内货品的抓取转送操作。

如图所示，所述机械手包括第一臂节A21、第二臂节A22、第一直流电机A31以及第二直流电机A32，所述第一臂节A21末端固定于第一转轴，所述第一臂节A21前端转动连接有与所述第二臂节A22末端固定的第二转轴A7；所述第一直流电机A31、第二直流电机A32与第一转轴同轴安装，所述第一直流电机A31驱动所述第一臂节A21随所述第一转轴同步转动，所述第二直流电机A32通过同步带轮机构驱动所述第二臂节A22随所述第二转轴同步转动。本实用新型通过带轮机构带动机械手前方臂节即第二臂节A22进行动作，即所述第二直流电机A32通过远程控制的方式实现对所述第二臂节A22的转动的控制，另外通过带轮机构可以实现将前方臂节的驱动直流电机以及减速器等部件安装于第一臂节A21的末端，从而有效减轻后方臂节即第一臂节A21的有害负载，大大提高了机械手的使用寿命以及安装强度。

如图12所示，所述第一直流电机A31通过第一联轴器100与第一谐波减速机110连接，所述第一谐波减速机110的输出轴构成固定所述第一臂节A21的第一转轴；所述第二直流电机A32通过第二联轴器120与第二谐波减速机130连接，所述同步带轮机构的主动轮A41固定于所述第二谐波减速机130输出轴，所述同步带轮机构的从动轮A42固定于所述第二转轴。

如图13所示，所述第二臂节A22前端转动连接有与第三臂节A23末端固定的第三转轴，所述第二臂节A22上安装有与所述第三转轴平行的第四转轴以及第三直流电机A33，所述第三直流电机A33输出轴与所述第四转轴垂直安装，所述第三直流电机A33输出轴上安装有第一齿轮A81，所述第四转轴上安装有第二齿轮A82以及第三齿轮A83，所述第三转轴上安装有第四齿轮A84，所述第一齿轮A81、第二齿轮A82为彼此啮合的斜齿轮，所述第三齿轮A83与第四齿轮A84啮合，所述第三直流电机A33驱动所述第一齿轮A81、第二齿轮A82、第三齿轮A83、第四齿轮A84转动并带动所述第三臂节A23随第三转轴同步转动，所述第三转轴位于竖直方向且与第一转轴以及第二转轴的轴向平行安装。

本实用新型所述第一直流电机A31用于控制并驱动所述第一臂节A21转动，所述第二直流电机A32用于控制所述带轮机构并通过带轮机构带动所述第二臂节A22转动，所述第三直流电机A33用于控制并驱动所述第三臂节A23转动，所述第一臂节A21、第二臂节A22、第三臂节A23各自转动动作的复合实现所述机械手接近所述货品并实施抓取货品的动作。本实用新型机械手的动作控制更为精准，且相比于传统结构的机械手有效负载可以被增加。

所述第一直流电机A31与第二直流电机A32固定在安装座A5上，所述安装座A5上设有用于测量第一臂节A21转动角度的第一角度传感器，所述第一臂节A21前端安装有用于测量第二臂节A22转动角度的第二角度传感器，所述第二臂节A22前端安装有用于测量第三臂节A23转动角度的第三角度传感器。传统常用的串联机械手都是采用伺服电机驱动的方式，然而伺服电机的成本高、体积大、重量大。而本实用新型采用的是直流电机驱动，通过角度传感器记录各个臂节转动的角度，同样可以实现伺服电机的功能。本实用新型大大降低了机械手制造成本，减小了机械手的体积和重量。

所述角度传感器包括碳墨电阻片A61以及随相应转轴同步转动的碳刷A62，所述碳墨电阻片A61相对于相应转轴固定，所述碳墨电阻片A61呈开口圆环状且与相应转轴同轴安装，所述碳刷A62随相应转轴同步转动的同时沿所述碳墨电阻片A61环向在所述碳墨电阻片A61上滑动用以改变所述碳墨电阻片A61接入电路内的电阻长度。所述角度传感器测量相应臂节转动角度的方式：所述碳刷A62在随相应转轴转动的同时，碳刷A62在所述碳墨电阻片A61上移动用以改变所述碳墨电阻片A61接入电路中的电阻长度，所述碳墨电阻片A61接入电路中的电阻长度变化则导致电路中电阻值发生变化，通过变化的电阻值与相应臂节的转动角度呈线性关系来测得相应臂节的转动角度。

本实用新型所述角度传感器使用时相应的等效电路连接图如图15所示，所述角度传感器检测出相应臂节转动角度的计算过程为：所述碳墨电阻片A61弧长为L，相应转轴的转动角度范围0～n，其中n也为弧长L对应的圆心角度，根据扇形弧长公式得到L＝2πrn/360；

所述碳墨电阻片A61的电阻值R与弧长L的关系为：R＝ρL/s，其中s为碳墨电阻片A61横截面积；

根据上述公式计算得到：Rs/ρ＝2πrn/360，即根据测得电阻值R可以得到相应转轴的转动角度n。

如图16、17所示，所述出货门9包括铰接安装在自动售货柜本体上的门板91，所述门板91背面设置有锁扣92，所述门板91正面设有便于人手推拉的把手，所述自动售货柜本体内安装有与所述锁扣92配合的锁舌93，所述锁舌93由第三电磁阀94进行伸缩控制以实现与所述锁扣92的锁合或分离。本实用新型在使用时，当所述货品被机械手转送至出货口时，所述第三电磁阀94控制所述锁舌93与锁扣92分离，以便于顾客顺利打开门板取出货品。所述自动售货柜在不出货时，所述出货门9始终处于关闭状态，利于自动售货柜的管理。

Claims (10)

1.一种自动售货柜中的出货系统，其特征在于：包括货品升降系统以及抓取货品的机械手；

所述货品升降系统包括由驱动机构驱动并转动的主动线轮(1)，所述主动线轮(1)两端分别为与所述主动线轮(1)同轴布置的第一从动线轮(2)、第二从动线轮(3)，所述主动线轮(1)、第一从动线轮(2)以及第二从动线轮(3)分别通过钢索(8)与各自对应的货品升降托盘(4)连接，所述主动线轮(1)上设有第一弹性卡舌(11)、第二弹性卡舌(12)，所述第一弹性卡舌(11)选择性与所述第一从动线轮(2)上的卡口进行卡合以实现所述主动线轮(1)带动所述第一从动线轮(2)转动，所述第二弹性卡舌(12)选择性与所述第二从动线轮(3)上的卡口进行卡合以实现所述主动线轮(1)带动所述第二从动线轮(3)转动；

所述机械手包括第一臂节(A21)、第二臂节(A22)、第一直流电机(A31)以及第二直流电机(A32)，所述第一臂节(A21)末端固定于第一转轴，所述第一臂节(A21)前端转动连接有与所述第二臂节(A22)末端固定的第二转轴；所述第一直流电机(A31)、第二直流电机(A32)与第一转轴同轴安装，所述第一直流电机(A31)驱动所述第一臂节(A21)随所述第一转轴同步转动，所述第二直流电机(A32)通过同步带轮机构驱动所述第二臂节(A22)随所述第二转轴同步转动。

2.如权利要求1所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述驱动机构包括涡轮(51)、蜗杆(52)、主动链轮(53)以及从动链轮(54)，所述涡轮(51)与主动链轮(53)同轴安装且同步转动，所述蜗杆(52)与涡轮(51)啮合且所述蜗杆(52)与伺服电机(55)驱动连接，所述主动链轮(53)通过链条(56)带动所述从动链轮(54)转动，所述从动链轮(54)与所述主动线轮(1)同轴安装且所述从动链轮(54)带动所述主动线轮(1)同步转动。

3.如权利要求1所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述钢索(8)包括连接在所述主动线轮(1)上的第一钢索(81)，连接在所述第一从动线轮(2)上的第二钢索(82)以及连接在所述第二从动线轮(3)上的第三钢索(83)，所述第一钢索(81)、第二钢索(82)以及第三钢索(83)分别包括若干分支钢索，所述分支钢索分别通过导轮(6)定向导正并与所述升降托盘(4)连接。

4.如权利要求1所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述主动线轮(1)、第一从动线轮(2)以及第二从动线轮(3)安装于固定轴(7)上，所述固定轴(7)的靠近所述第一从动线轮(2)的轴端固定有第一安装架(71)，所述固定轴(7)的靠近所述第二从动线轮(3)的轴端固定有第二安装架(72)，所述第一安装架(71)上安装有第一电磁阀(711)，所述第一电磁阀(711)通过自身阀杆的伸缩运动来控制所述第一弹性卡舌(11)与所述第一从动线轮(2)上卡口进行卡合或分离，所述第二安装架(72)上安装有第二电磁阀(721)，所述第二电磁阀(721)通过自身阀杆的伸缩运动来控制所述第二弹性卡舌(12)与所述第二从动线轮(3)上卡口进行卡合或分离。

5.如权利要求1所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述第一直流电机(A31)通过第一联轴器(100)与第一谐波减速机(110)连接，所述第一谐波减速机(110)的输出轴构成固定所述第一臂节(A21)的第一转轴；所述第二直流电机(A32)通过第二联轴器(120)与第二谐波减速机(130)连接，所述同步带轮机构的主动轮(A41)固定于所述第二谐波减速机(130)输出轴，所述同步带轮机构的从动轮(A42)固定于所述第二转轴。

6.如权利要求1所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述第二臂节(A22)前端转动连接有与第三臂节(A23)末端固定的第三转轴，所述第二臂节(A22)上安装有与所述第三转轴平行的第四转轴以及第三直流电机(A33)，所述第三直流电机(A33)输出轴与所述第四转轴垂直安装，所述第三直流电机(A33)输出轴上安装有第一齿轮(A81)，所述第四转轴上安装有第二齿轮(A82)以及第三齿轮(A83)，所述第三转轴上安装有第四齿轮(A84)，所述第一齿轮(A81)、第二齿轮(A82)为彼此啮合的斜齿轮，所述第三齿轮(A83)与第四齿轮(A84)啮合，所述第三直流电机(A33)驱动所述第一齿轮(A81)、第二齿轮(A82)、第三齿轮(A83)、第四齿轮(A84)转动并带动所述第三臂节(A23)随第三转轴同步转动，所述第三转轴位于竖直方向且与第一转轴以及第二转轴的轴向平行安装；

所述第三臂节(A23)上安装有用于抓取货品的吸盘组(A1)，所述吸盘组(A1)包括包括第一圆形吸盘(A11)以及均匀布置在所述第一圆形吸盘(A11)周边的4个第二圆形吸盘(A12)，所述第一圆形吸盘(A11)的直径大于所述第二圆形吸盘(A12)的直径。

7.如权利要求1所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述第一直流电机(A31)与第二直流电机(A32)固定在安装座(A5)上，所述安装座(A5)上设有用于测量第一臂节(A21)转动角度的第一角度传感器，所述第一臂节(A21)前端安装有用于测量第二臂节(A22)转动角度的第二角度传感器，所述第二臂节(A22)前端安装有用于测量第三臂节(A23)转动角度的第三角度传感器；

所述角度传感器包括碳墨电阻片(A61)以及随相应转轴同步转动的碳刷(A62)，所述碳墨电阻片(A61)相对于相应转轴固定，所述碳墨电阻片(A61)呈开口圆环状且与相应转轴同轴安装，所述碳刷(A62)随相应转轴同步转动的同时沿所述碳墨电阻片(A61)环向在所述碳墨电阻片(A61)上滑动用以改变所述碳墨电阻片(A61)接入电路内的电阻长度。

8.如权利要求2所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述涡轮(51)与蜗杆(52)的传送比为1:80，所述主动链轮(53)与从动链轮(54)的传送比为2:1。

9.如权利要求3所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述升降托盘(4)为方形，所述第一钢索(81)、第二钢索(82)以及第三钢索(83)均包括4缕分支钢索，所述分支钢索分别连接至所述升降托盘(4)的各拐角处；

所述升降托盘(4)包括由上至下进行布置的第一层升降托盘(41)、第二层升降托盘(42)、第三层升降托盘(43)，所述第一层升降托盘(41)与所述第一钢索(81)连接，所述第二层升降托盘(42)与所述第二钢索(82)连接，所述第三层升降托盘(43)与所述第三钢索(83)连接。

10.如权利要求4所述的自动售货柜中的出货系统，其特征在于：所述第一安装架(71)上设有限制主动线轮(1)转动行程的限位销(712)，所述第一从动线轮(2)上设有与所述限位销(712)配合的限位挡(713)。