图书馆自助还书装置及方法与流程

本发明涉及图书馆使用的自动还书的机械装置及方法。

背景技术：

目前图书馆存在的可供学生还书的有人工还书柜台和一些留有还书口的简单箱体构成的老式还书箱。通过人工还书柜台还书需耗费人力成本且无法让学生在节假日正常还书，通过老式还书箱还书会使图书在自由落下时遭到损坏，且箱体内书籍杂乱放置还需人力重新整理。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种图书馆自助还书装置及方法，能保护图书不被损坏且能规则码放图书。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

图书馆自助还书装置，包括箱体，箱体外设有还书口，箱体内安装有书架、水平导送装置、平台推送装置及平台升降装置；

所述书架安装在底座上，书架分多列设置且下方通过凸台限位；

所述水平导送装置包括设置在书架一侧上下的水平导轨，上下的水平导轨之间分别设置有上水平同步带、下水平同步带，上水平同步带、下水平同步带通过同步驱动机构带动；

所述平台升降装置包括升降支撑架，升降支撑架上下端分别与上水平同步带、下水平同步带连接；所述升降驱动步进电机安装在升降支撑架上端，升降驱动步进电机输出端与升降丝杠连接，升降丝杠上安装有升降丝杠滑块，升降丝杠滑块安装在平台连接板上；

所述平台推送装置包括安装在平台连接板上的推送驱动步进电机，推送驱动步进电机通过齿轮丝杠机构带动图书推送板沿图书放置平台前后移动；图书放置平台与还书口正对且下端设有红外距离传感器。

所述同步驱动机构包括水平驱动步进电机，水平驱动步进电机通过联轴器与下水平同步带的转轴连接，上下的转轴上均设有同步带轮，竖直同步带绕过上下的同步带轮并驱动上水平同步带、下水平同步带同步输送。

所述齿轮丝杠机构包括与推送驱动步进电机输出端连接的主动齿轮，主动齿轮通过齿轮啮合带动从动齿轮，所述从动齿轮安装在推送丝杠上，所述推送丝杠安装在平台连接板上，所述推送丝杠上安装有推送丝杠滑块，所述推送丝杠滑块上安装有图书推送板。

所述升降支撑架上安装有升降滑杆，平台连接板通过升降滑杆滑块沿升降滑杆上下滑动。

所述平台连接板上安装有成对的推送滑杆，图书推送板通过推送滑杆滑块沿推送滑杆前后滑动。

图书馆自助还书方法，包括以下步骤：

步骤1：将图书沿还书口推送至图书放置平台，图书放置平台上的压力传感器接收信息。控制器通过升降驱动步进电机带动升降丝杠旋转，从而使与升降丝杠滑块连接的平台推送装置下降，当平台推送装置下降10cm后。

步骤2：红外距离传感器开始检测正前方10cm-30cm处有无物体。

步骤3：红外距离传感器连续检测到正前方10cm-30cm处无物体后，平台推送装置继续下降至红外距离传感器检测到书架的凸台停止下降。推送驱动步进电机开始工作，通过主动齿轮和从动齿轮的齿轮传动带动推送丝杠旋转，从而使推送丝杠滑块上的图书推送板向前推动图书至书架。

步骤4:图书推送板向后移动至原位，平台推送装置也上升回到初始位置。

重复步骤1-4，当步骤3中红外距离传感器检测到正前方10cm-30cm处有物体。说明书架上第一列已经装满图书。此时，水平驱动步进电机带动转轴上同步带轮旋转，从而带动与下水平同步带上层固定连接的下滑块连接板和与上水平同步带下层固定连接的上滑块连接板同步水平滑动。从而使整个平台推送装置、平台升降装置向左平移。平移一个单位距离后停止，一个单位距离为书架中每列的距离，接下来进行步骤3。当书架第二列也装满时，继续平移一个单位距离，当平移4个单位距离时，红外距离传感器检测到正前方10cm-30cm处仍有物体。说明此时整个书架上装满图书，此时，指示灯点亮，提示工作人员清空图书馆自助还书装置内部的图书。

本发明一种图书馆自助还书装置及方法，具有以下技术效果：

1）、通过设置水平导送装置、平台升降装置、平台推送装置，可有序将图书整齐放入到书架上，避免图书损坏；当收集满后，箱体上安装的指示灯能提醒图书馆工作人员进行后续处理；另外设置的四个脚轮，方便移动。

2）、本装置整体上采用的是丝杠升降及皮带传动机构，因此不仅整体结构比较紧凑，机构简单，故障少；而且相对现有大型自动电控设备而言，成本较低，可比较灵活适用于大、中、小型图书馆。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体外观结构示意图。

图2为本发明的内部结构示意图。

图3为本发明的水平导送装置结构示意图。

图4为图3中b处的局部放大示意图。

图5为本发明的平台升降装置结构示意图。

图6为本发明的平台推送装置结构示意图。

图中：箱体1，箱门2，脚轮3，底座4，指示灯5，还书口6，书架7，水平导送装置8，平台推送装置9，平台升降装置10，转轴11，上水平同步带12，水平导轨13，上滑块连接板14，竖直同步带15，滑块16，带座轴承17，同步带轮18，联轴器19，水平驱动步进电机20，下滑块连接板21，下水平同步带22，升降支撑架23，升降驱动步进电机24，升降联轴器25，升降滑杆滑块26，升降丝杠滑块27，升降滑杆28，升降丝杠29，平台连接板30，推送滑杆31，推送丝杠32，推送滑杆滑块33，推送驱动步进电机34，从动齿轮35，主动齿轮36，电机支架37，推送丝杠滑块38，图书推送板39，传感器支架40，红外距离传感器41，图书放置平台42。

具体实施方式

如图1所示，图书馆自助还书装置，它包括箱体1，所述箱体1上安装有两个箱门2，一个指示灯5，并开有一还书口6。

如图2所示，在箱体1内部安装有书架7，书架7一侧设有水平导送装置8，平台升降装置10，平台推送装置9。所述还书口6下方与书架7上方平齐，且还书口6处在书架7最右一列的正上方；所述箱体1的下面安装有底座4；所述底座4下面安装有四个脚轮3，这样方便移动。

为了提高装置承载后整体的稳定性，防止书架上装满图书室整个装置倾倒，将书架7安装在底座4的正中间，书架7通过竖直的隔板共分为五列，下方有凸台。

如图3-4所示，所述水平驱动装置8包括设置在书架7一侧上下的双向水平导轨13，上下的水平导轨13左右通过带座轴承17安装有转轴11，转轴11上设有多个同步带轮18，上下的转轴11上通过同步带轮18分别安装有上水平同步带12、下水平同步带22。为了有效驱动上水平同步带12、下水平同步带22同步转动，在上下的转轴11上另外设置同步带轮18，同步带轮18上安装竖直同步带15；另外在下端的转轴11输入端通过联轴器19与水平驱动步进电机20连接，通过水平驱动步进电机20进行驱动。

另外在上水平同步带12、下水平同步带22相对面上分别设置有上滑块连接板14、下滑块连接板21，上滑块连接板14、下滑块连接板21两端均设有滑块16，滑块16与水平导轨13滑动配合，这样可保证在移动过程中平台升降装置10的稳定性。

如图5所示，所述平台升降装置10包括升降支撑架23，升降支撑架23上端安装在上滑块连接板14上、下端安装在下滑块连接板21上。升降驱动步进电机24安装在升降支撑架23上，升降驱动步进电机24通过升降联轴器25连接升降丝杠29，升降丝杠29两侧的升降支撑架23上平行设置有升降滑杆28。平台连接板30上对应设置有升降丝杠滑块27和升降滑杆滑块26，升降丝杠滑块27和升降滑杆滑块26分别穿过升降丝杠29、升降滑杆28，实现螺纹升降及导向。

如图5所示，所述平台推送装置9包括推送驱动步进电机34，推送驱动步进电机34安装在电机支架37上。所述电机支架37安装在平台连接板30上，所述推送驱动步进电机34驱动主动齿轮36，所述主动齿轮36通过齿轮啮合带动从动齿轮35，所述从动齿轮35安装在推送丝杠32上，所述推送丝杠32通过带座轴承17安装在平台连接板30上。平台连接板30一侧的图书推送板39上中间安装有推送丝杠滑块38，推送丝杠滑块38与推送丝杠32螺纹配合。所述推送丝杠32两侧的平台连接板30上通过带座轴承17另外安装有推送滑杆31，图书推送板39上下通过推送滑杆滑块33与推送滑杆31滑动配合并进行导向。

另外在平台连接板30上安装有图书放置平台42,所述平台连接板30上安装有传感器支架40，所述传感器支架40安装有红外距离传感器41。

一种图书馆自助还书方法，包括以下步骤：

假设初始条件是书架7上无图书。平台推送装置9中的图书放置平台42与还书口6平齐，此时为平台推送装置9的初始位置。此后进行如下步骤：

步骤1：将图书沿还书口6推送至图书放置平台42，图书放置平台42上的压力传感器接收信息。控制器通过升降驱动步进电机24带动升降丝杠29旋转，从而使与升降丝杠滑块27连接的平台推送装置9下降，当平台推送装置9下降10cm后。

步骤2：红外距离传感器41开始检测正前方10cm-30cm处有无物体。

步骤3：红外距离传感器41连续检测到正前方10cm-30cm处无物体后，平台推送装置9继续下降至红外距离传感器41检测到书架7的凸台停止下降。推送驱动步进电机34开始工作，通过主动齿轮36和从动齿轮35的齿轮传动带动推送丝杠32旋转，从而使推送丝杠滑块38上的图书推送板39向前推动图书至书架7。

步骤4:图书推送板39向后移动至原位，平台推送装置9也上升回到初始位置。

重复步骤1-4，当步骤3中红外距离传感器41检测到正前方10cm-30cm处有物体。说明书架7上第一列已经装满图书。此时，水平驱动步进电机20带动转轴11上同步带轮18旋转，从而带动与下水平同步带22上层固定连接的下滑块连接板21和与上水平同步带12下层固定连接的上滑块连接板14同步水平滑动。从而使整个平台推送装置9、平台升降装置10向左平移。平移一个单位距离后停止，一个单位距离为书架7中每列的距离，接下来进行步骤3。当书架第二列也装满时，继续平移一个单位距离，当平移4个单位距离时，红外距离传感器41检测到正前方10cm-30cm处仍有物体。说明此时整个书架上装满图书，此时，指示灯5点亮，提示工作人员清空图书馆自助还书装置内部的图书。

该装置中的各个电机均通过控制器控制有序启动或停止。