一种改进后的矩阵型物品储存柜的制作方法

本发明涉及一种物品储存柜，特别涉及一种矩阵型物品储存柜。

背景技术：

目前，超市、药店、娱乐场所及其他大型公共场所的物品储存箱都是只有单排的，这种结构的物品储存箱有以下几个问题，储存箱数量少，而且占地面积大，对摆放的地方要求比较高，必须要有一定的长度。

针对上述问题，笔者已经申请了相关专利（专利号201820227117.7和申请号201810130860.5），但是上述专利中所提供的技术方案尚存在以下问题：利用纵向、横向丝杠对存物箱进行抬升、平移，会存在抬升效率低、丝杠容易磨损等问题；抬升机构对存物箱单侧托举，易使抬升机构的摆动杆弯曲变形；通过前进滑块对存物箱单侧卡紧，在存物箱平移时容易出现因箱体受力不均而不能顺畅移动的问题；所涉及的电机太多，机构复杂，不利于节省能源。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的问题与缺陷，本发明的目的在于提供一种改进后的矩阵型物品储存柜，该矩阵型物品储存柜的存物箱数量多，而且占地面积小，对摆放的地方没有要求，可以根据具体空间设计；解决了用丝杠带动存物箱时所存在的问题；将部分电机改为液压缸，结构布置更加合理。

实现上述本发明目的所采用的技术方案是：一种矩阵型物品储存柜，包括一个网格型立体机架，网格型立体机架安装有多根前后方向的链条，链条的根数等于矩阵型物品储存柜的存物箱的层数与纵列数的乘积；每根链条的两端各安装一个步进电机，步进电机的动力轴上安装有链轮，链轮与链条配合；链条上按照固定距离呈周期性地安装成对的卡齿，用于安放存物箱，卡齿的对数与存物箱的个数相同；网格型立体机架除了最上面一层的网格，其余每一个网格内都设有一个存物箱；存物箱的底部安装有用于将其安放在链条上的卡齿的一对卡条；每一纵列存物箱两侧均设有“日”字型抬升框架，抬升框架的两侧均设有滑块，滑块与网格型立体机架的立柱上的滑槽相配合；抬升框架的两侧应各设置不少于两个的短滑块或不少于一个的长滑块，以保证滑块与滑槽装配后，抬升框架只有一个空间自由度，在实际应用中为了提高整机的稳定性可以设置两个以上的滑块，抬升框架的横梁数量等于存物箱的层数加1；每个抬升框架两侧下端各安装一个液压缸，各液压缸的工作状态由液压系统控制，液压系统包括发动机、变速箱取力器、油箱、液压泵、液压马达、压力表、溢流阀、换向阀等组成；抬升框架的横梁上按照固定距离呈周期性的安装有抬升机构，抬升机构两端设有摆动杆，摆动杆与舵机的动力轴连接并由其控制，抬升机构的数量等于存物箱的数量；网格型立体机架正面安装有单片机、液晶显示器、扫码器及“存”按键；所述的步进电机、液压系统、舵机、液晶显示器、扫码器及“存”按键均与单片机连接。

本发明矩阵型物品储存箱与现有技术相比，具有以下优点：

1）该储存箱数量多，而且占地面积小，对摆放的地方没有要求，可以根据具体空间设计。

2）操作简便、安全可靠、抗干扰性强等原则、能够更好的服务于不同市场的广大群众，顾客可以根据简明清晰的操作说明自行的完成取放物品的工作。

3）通过抬升框架对存物箱进行抬升，抬升效率高且磨损率低。

4）通过链条控制存物箱的平移，存物箱双侧受力，不存在因受力不均而无法顺畅运行的问题。

5)抬升机构双侧托举存物箱，使其受力更加合理，结构更加优化。

6）用液压缸代替部分电机，结构布置更加清晰合理。

附图说明

图1为本发明矩阵型物品储存柜的立体结构图；

图2为本发明矩阵型物品储存柜的正视图；

图3为本发明矩阵型物品储存柜的左视图；

图4为本发明矩阵型物品储存柜的单行存物箱的立体结构图；

图5为本发明矩阵型物品储存柜的单个存物箱、卡条与链条、卡齿、网格型立体机架的横梁和步进电机的装配体的立体结构图；

图6为本发明矩阵型物品储存柜的抬升框架的立体结构图；

图7为本发明矩阵型物品储存柜的抬升框架的滑块的局部放大示意图；

图8为本发明矩阵型物品储存柜的网格型立体机架的纵向连杆及其滑槽的结构示意图；

图9为本发明矩阵型物品储存柜的抬升机构的结构示意图

图10为抬升机构与舵机的装配结构示意图；

图11为本发明矩阵型物品储存柜的控制原理图。

附图标记：网格型立体机架1，链条2，步进电机3，卡齿4，存物箱5，抬升机构6，抬升框架7，滑块8，滑槽9，液压缸10，卡条11，立柱12，单片机13，摆动杆14，推顶装置系统15，液晶显示器16、扫码器17，“存”按键18，舵机19。

具体实施方式

实施例1一种改进后的矩阵型物品储存柜

图1、图2、图3分别为本发明矩阵型物品储存柜的立体图、正视图和左视图，包括一个由若干层横向连杆和纵向连杆接组成的网格型立体机架1，所述的网格型立体机架1的横向连杆上安装有前后方向的链条2，每一个网格内设有一个存物箱5，每一纵列存物箱5两侧均设有“日”字型抬升框架7，所述的抬升框架7的两侧均设有滑块8，所述的滑块8与网格型网格型立体机架1的立柱12上的滑槽9相配合。

图4和图5分别给出了为本发明矩阵型物品储存柜的单行和单个存物箱的安装原理，存物箱5的底部安装有可以使其安放于所述链条2的一对卡齿上的一对卡条，所述的链条2的两端各安装一个步进电机3，所述的步进电机3的动力轴上安装有链轮，链轮与链条2配合。

图6、图7和图8分别为抬升框架立体结构图及其滑块的局部放大图，以及网格型网格型立体机架1的立柱12上的滑槽9的结构示意图，所述的抬升框架7的两侧的滑块8网格型网格型立体机架1的立柱12上的滑槽9相配合，使得装配后抬升框架7只有一个空间自由度。

图9和图10分别为抬升机构的结构示意图和抬升机构与舵机的装配结构示意图，所述的提升滑块6两端设有摆动杆14，所述的摆动杆14与舵机19的动力轴连接并由其控制，摆动杆14旋转90度卡进卡条11内。

网格型立体机架正面安装有单片机13、液晶显示器16、扫码器17及“存”按键18；所述的步进电机3、推顶装置系统15、液晶显示器16、扫码器17、“存”按键18及舵机19均与单片机13连接，如图11所示。

实施例2一种改进后矩阵型物品储存柜的控制方法，具体包括下列步骤：

1）以5×5×5规模为例，设当前看到的正面为实际情景中用户所面对的工作面，每箱尺寸为1×1×1，坐标排序方式即箱体开启顺序：

（1、1、1)、（1、1、2）、（1、1、3）、（1、1、4）、（1、1、5）

（2、1、1)、（2、1、2）、（2、1、3）、（2、1、4）、（2、1、5）

……………

(5、1、1)、（1、1、2）、（1、1、3）、（1、1、4）、（1、1、5）

（1、2、1)、（1、2、2）、（1、2、3）、（1、2、4）、（1、2、5）

（2、2、1)、（2、2、2）、（2、2、3）、（2、2、4）、（2、2、5）

……………

（5、2、1)、（5、2、2）、（5、2、3）、（5、2、4）、（5、2、5）

……………

（5、5、1)、（5、5、2）、（5、5、3）、（5、5、4）、（5、5、5）

2）设用户需要从（x0、y0、z0）所表示的存物箱内取出物品或向其放入物品，则首先满足（x=x0、y<y0、z>z0）的所有存物箱各自的抬升机构上的摆杆在舵机的带动下旋转90度卡进卡条里，液压缸向上推顶抬升框架，带动这些箱子上移一格；然后坐标为（x0、y0、z0）的存物箱对应的步进电机转动，通过步进电机带动链轮，链轮带动链条，链条带动卡齿，卡齿带动存物箱的方式，使坐标为（x0、y0、z0）的箱体前移y0个单位，然后箱门自动打开，用户将物品放入或取出后手动关闭箱门，然后坐标为（x0、y0、z0）的箱体后移y0个单位，满足（x=x0、y<y0、z>z0）的所有箱子下移一格复位；

3）通过“存”按键向单片机发送一个存包信号或扫描条形码向单片机发送一个取包信号；

若为“存”，则单片机首先要搜索到一个空箱，搜索顺序是：首先在y=1；x=1；z分别为1，2，3，4，5时所表示的存物箱中依次查找空箱，若有则直接打开该存物箱；若无，则在y=1；x=2；z分别为1，2，3，4，5时所表示的存物箱中依次查找空箱，若有则直接打开该箱；若无，则在y=1；x=3；z分别为1，2，3，4，5时所表示的存物箱中依次查找空箱，依此类推。当y=1时都无空箱，则在y=2；x=1；z分别为1，2，3，4，5时所表示的存物箱中依次查找空箱，若有按步骤2）中所述使该箱移动到最前排然后打开箱门；若无，则继续在y=2；x=2；z分别为1，2，3，4，5时所表示的存物箱中依次查找空箱，以此类推直到找到空箱。然后单片机根据空箱具体位置，通过控制相应的电机、推定装置系统和舵机使该空箱直接打开箱门或移动到最前排后打开箱门，用户将物品放入后手动关闭箱门，这时打印机会接受到信号，打印出一个条码，即顾客的开柜密码，然后单片机通过控制相应的电机、推定装置系统和舵机使相应的箱子复位。

若用户通过扫描条形码向单片机发送一个取包信号，扫码器阅读条码后向单片机发送信号，单片机进行数据比对、判断后，找到坐标为（x1，y1，z1）的箱子，该箱子直接打开或前移后打开。

开锁实际就是控制电磁铁通电或断电。为防止顾客的数码或条码遗失，会在机内设置一个复位功能键。通过复位，清除密码，自动开启。

本发明新型的矩阵型物品储存箱以stm32单片机为核心，自动控制柜门打开，液晶显示器显示矩阵型物品储存柜是否盈满；柜锁由电磁阀控制，当顾客需要的时候可以直接到存包柜前按一下“包”键，单片机接受到一脉冲信号后，通过i/o口线发出相应的信号，控制柜门锁的电磁阀将空柜打开，顾客即可存包，并将柜门关上，这时打印机会接受到信号，打印出一个条码，即顾客的开柜密码；当顾客需要取包时，条码寄存柜无需在键盘上输入密码，只需将密码小票的条码面靠在条码阅读器口上即可；条形码阅读器采集到条码信息后输出相应的高低电平信号传给单片机，系统比较密码一致后，发出开箱信号至电磁阀是柜门打开，顾客即可将包取出；该系统还具有断电保护功能，这种自动存包柜具有很高的安全性，并且能方便快捷的为广大顾客提供更好的服务；条码式自动存包柜具有功能实用、操作简便、安全可靠、抗干扰性强等原则、能够更好的服务于不同市场的广大群众，顾客可以根据简明清晰的操作说明自行的完成取放物品的工作。