书架密集设置的全自动图书管理系统的制作方法与工艺

本发明涉及一种全自动图书管理系统，尤其是一种书架密集设置的无人值守的图书管理系统，该系统可以用于图书馆三线藏书的密集存储。

背景技术：
图书馆内利用率低的藏书，由于读者不多，使用率甚至低于档案库，图书一般用密集架存放，这种书库称为密集书库。授权公告号为CN102642689B的中国专利，公开了一种无人值守的全自动图书管理系统，其包含书架，书架之间设置有巷道，巷道之间运行巷道车，巷道车上设置有用于抓取图书的夹持机构。巷道外侧设置有主输送线，巷道出口与主输送线之间设置有巷道车接口，用以实现运输篓于巷道车与主输送线之间的变换。系统中还包含与主输送线部分平行的暂存输送线，主输送线和暂存输送线之间设置有整理机构，实现图书或运输篓在主输送线和暂存输送线之间的交换。暂存输送线的外侧设置有出书窗口和还书窗口，用以完成图书的出库及入库动作。但上述方案对于利用率非常低的密集书库而言，显得非常的浪费。故，如何实现低使用率图书的密集存储和自动拿取是本专利需要解决的技术问题。专利201310160698.9的文件中公开了一种物品自动存储、自动提取系统，其中公开了货架密集设置的方式，及通过巷道母车，巷道子车来拿取密集书架中的物品。但由于低使用率图书的性质，此方案中过多的动力装置显得非常的浪费。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种全自动密集书库，能够实现三线藏书的自动存储、自动调阅，实现密集书库的无人管理。本发明提供一种书架密集设置的全自动图书管理系统，包含书架、书架轨道、巷道母车、母车轨道，巷道子车，该巷道子车上设置有取书机械手，其改进点在于：大量书架密集的设置在书架轨道上，巷道母车上设置有书架开启机构。通过巷道母车上的书架开启机构开启书架，可以有效节省书架的驱动设备，巷道母车即完成了书架的开启，同时完成了图书的借阅和归还。为了进一步提高巷道母车的效率，其上的巷道子车上设置有运输篓，用以提高巷道车一次进出取得或放置图书的效率。取得图书后，通过转接平台完成图书的出库，具体方案为：所述母车轨道的外侧设置有转接平台及存取窗口；所述转接平台上设置有升降夹书机构，所述升降夹书机构设置在水平直线导引装置上，所述水平直线导引装置一端延伸至母车轨道末端处的运输篓上方，另一端延伸至存取窗口的库内侧。该方案是最简单直接的一种出库入库方式。为了临时存储出库或入库图书，所述转接平台下方设置有暂存装置，其包含有大量暂存位置。另外，本方案还提供了一种接收运输篓和暂存运输篓的方案，即：所述母车轨道的外侧设置有运输篓接送装置、暂存装置、存取窗口及转接平台；所述运输篓接送装置接收子车上的运输篓；所述暂存装置包含大量暂存位置；所述转接平台设置有升降夹书机构，所述升降夹书机构设置在水平直线导引装置上，所述水平直线导引装置一端延伸至输篓接收装置上方，另一端延伸至存取窗口的库内侧。其中，所述运输篓接送装置包含第一输送机构和第二输送机构，该第一输送机构低于第二输送机构，并与第二输送机构垂直；所述第一输送机构伸入运输篓下方，将运输篓输送至其末端；所述第一输送机构下方设置一顶升横移机构，该顶升横移机构包含有与第二输送机构相对接的传送带；所述母车上设置有运输篓顶升机构，将运输篓顶起，上述第一输送机构伸入运输篓下方，将运输篓输送至其末端；所述水平直线导引装置延伸至第二输送机构的末端，第二输送机构末端设置有档位装置，通过第二输送机构的输送及档位装置的逐档阻挡，使得运输篓内的存储格逐一与升降夹持机构对应，完成运输篓中每个存储格内图书的取得或放置。使用上述运输篓接送装置，每一个第一输送机构可以连接两个第二输送机构，可以同时处理2个运输篓的临时存储。其中，所述暂存装置包含两条相互平行的纵向循环输送线，所述大量的存储格逐一挂设在两条输送线之间，并随循环输送线循环移动；所述循环输送线与水平直线导引装置垂直，并与上述第二输送机构平行。所述存储格还可以倾斜设置在暂存装置上，方便夹书机构定位图书。本方案中提供的存取窗口包含水平输送线，该水平输送线靠近出口端设置遮蔽门，所述水平输送线内侧末端设置有出书通道和还书装置；所述出书通道是一自上方延伸至该水平输送线上方的倾斜滑板;所述还书装置包含还书书箱，该还书书箱设置在一升降机构上，该升降机构通过转轴连接在架体上，该升降机构背部连接一推抵机构，该推抵机构连接在架体上，其可以通过伸缩动作使升降机构沿转轴旋转至于地面垂直的位置。本方案中提供的所述书架开启机构包含设置在母车主架体相对于书架侧的第一抓固机构及水平驱动机构，所述第一抓固机构设置在该水平驱动机构，并受水平驱动机构驱动而沿水平方向移动。其还可以含包含有第二抓固机构，所述第二抓固机构设置在该水平驱动机构旁侧，所述第一抓固机构沿水平驱动机构远离第二抓固机构移动。其中所述书架上设置有与第一抓固机构和第二抓固机构配合的固定孔，所述第一抓固机构和第二抓固机为伸缩杆，伸缩杆深入固定孔。本方案中，所述转接平台包含直线导引装置及与之相平行的第二导轨;包含一连接板，其上端通过第一滑块设置在直线导引装置上，下端通过第二滑块设置在第二导轨上，该连接板下方设置有穿孔；还包含一升降机构，该升降机构上端通过转轴与连接板上端连接，升降机构下端与一推杆连接，所述推杆穿过穿孔固定在架体上；所述升降机构上固定有夹书机械手，夹书机械手在推杆的作用下呈现一定角度，进而与存取窗口的出书通道对接。本方案中巷道母车上设置有母车固定机构，使得母车可以稳定的实施开启书架的动作。相比较现有技术而言，本发明首先提供了一种书架密集放置的方案，其可以在书库空间确定的情况下，很大程度上提高书库的存储量。其使用母车作为开启机构，节省了动力装置，尤其适合图书馆三类图书的全自动存储和提取。本发明中还提出了在巷道子车上设置有运输篓的方案，可以提升巷道车的工作效率。再者，由于书架的密集设置，转接平台，暂存装置，运输篓接送装置均可以密集设置在巷道的外端，进一步提高了系统的空间利用率。转接平台的方案可以以最简单的方式完成运输篓中至存取窗口的图书交换动作，暂存装置的添加，使得出库和入库具备临时存储的功能。附图说明图1A为本发明中的一种整体结构示意图。图1B为本发明中的另一种整体结构示意图。图2A至图2D为本发明中书架、地轨、巷道母车、巷道子车相互配合的立体图、主视图、俯视图及侧视图。图2E和图2F为巷道子车运行于书架间子车轨道时的主视图及俯视图。图3A至3D为母车于母车轨道配合的立体图、侧视图、俯视图及侧视图。图3E为母车上车体固定机构与固定座配合的结构示意图。图3F为母车上车体固定机构与带孔固定轨道配合的结构视图。图3G为母车上第一抓固机构与书架上的固定座配合的结构示意图。图3H及图3I分别为运输篓的底面视图及运输篓的侧面视图。图4A至图4D为子车的主视图、俯视图、侧视图和立体图。图4E为母车于子车配合的结构示意图。图5A及5B为运输篓接送装置，转接平台、暂存装置和存取窗口相互配合的俯视图及侧视图。图5C和图5D为运输篓接送装置，转接平台、暂存装置和存取窗口相互配合的立体图。图6A至图6C为第二输送机构与第一升降机构配合的主视图、俯视图及侧视图。图6D为第二输送机构与第一升降机构配合的立体图。图7A至图7D为暂存装置的主视图、俯视图、侧视图和立体图。图8A为转接平台与存取窗口相互配合的立体图。图8B为转接平台与存取窗口配合完成图书出库的结构示意图。图8C为转接平台与存取窗口配合完成图书入库的结构示意图。具体实施方式如图1A和图1B所示，其为本发明全自动密集书库的整体结构示意图，图1A显示了小规模密集书库的布置图。图2A显示了大规模密集库的局部布置图。本发明全自动密集书库的机械结构至少包含：书架1、轨道2、巷道母车3（以下简称母车）、巷道子车4（以下简称子车）、运输篓接送装置5，转接平台6、暂存装置7、存取窗口8。此外，为了保证在运输运送过程中提高运送的效率，本发明引入了运输篓9，可以达到同时运送多本图书的目的，提高系统的效率。本发明中大量的书架1可移动的、且密集的设置在轨道上，形成一列书架组，每一列书架组的两侧设置有供巷道母车运行的轨道，密集库内的书架组可以为一列，也可以为多列。轨道的末端（位于密集书库出口方向）设置有运输篓接送装置5，暂存装置7和存取窗口8，还设置有横跨运输篓接送装置5，暂存装置7和存取窗口8的转接平台6，用以完成图书在运输篓与暂存装置，暂存装置与存取窗口或运输篓与存取窗口之间的传送工作。下面将结合附图详细描述每一个装置的结构组成及各个装置之间如何配合实现本发明的功能。请参阅图2A至2D，其为本发明中书架1、轨道2、母车3、子车4相互配合的结构示意图。轨道2涉及与书架配合的书架轨道21和与母车3配合的母车轨道22。书架1和书架轨道21之间无任何驱动装置，书架1下端设置的轨道轮11和导向轮12（或限位机构），与书架轨道21配合，书架通过外力的驱动在轨道上移动。本实施例中，一列书架组下方设置有3条书架轨道，分别设置在书架下方的两侧及书架下方的中间位置，书架下方中间位置设置有导向轮12，书架下方的两侧设置有轨道轮11。每一列书架组的两侧设置有供母车3运行的母车轨道22，母车下方设置有与轨道配合的轨道轮和导向轮（或限位机构）。母车和母车轨道间设置有动力装置，该动力装置可以设置在母车上（如下方描述的母车上设置电机驱动的齿轮结构与外部齿条），也可以设置在母车外部。请同时参阅图3A至3C所示，其为母车与母车轨道配合的结构示意图。母车3具有主架体31，主架体31底端设置有与母车轨道22配合的轨道轮和限位机构，主架体31下方设置有通过电机驱动的齿轮32，并设置与母车轨道平行的齿条23与齿轮32相配合，本实施例中，齿条23设置于地面上，与旁侧的母车轨道22平行。密集书库内存储的图书是借阅频率低的书籍，书架的开启频率也非常低。如果采用带有复杂传动开启机构的密集架，或带有动力驱动装置的书架，将会造成设备的浪费，还会因为设备长久不使用而损坏。本实施例中，每一列书架组两侧的母车3负责密集书架的开启和关闭动作，母车上设置有书架开启机构33和车体固定机构34，母车到达书架开启位置后，通过车体固定机构34将母车定位，并使用书架开启机构33将书架打开。如图3A所示，所述书架开启机构33包含有第一抓固机构331及水平驱动机构332，所述第一抓固机构331设置在该水平驱动机构332上，并受水平驱动机构332驱动而沿水平方向移动。该水平驱动机构332可以为电缸，第一抓固机构331可以为夹爪。所述车体固定机构34在母车到位后，将母车固定，其可以为电缸驱动的伸缩杆，另设置有与之配合的固定座241或固定轨242，如图3E所示，其为伸缩杆与固定座241配合的结构示意图。如图3F所示，其为伸缩杆与带孔固定轨242的配合的结构示意图。所述固定座241或固定轨242上具有销孔，母车到位后，伸缩杆插入销孔实现车体固定。所述固定座241或固定轨242可以固定在地面上，也可以固定在母车旁侧。所述伸缩杆可以横向固定，也可以纵向固定。本实施例中在两条母车轨道旁侧设置有固定轨242，所述固定轨242上设置有大量孔洞，以保证母车到达开启位置处，可以通过该孔洞定位。通常情况下，主架体31上还固定设置有第二抓固机构333，该第二抓固机构333，可以抓固需要移动的书架旁边的书架，使得母车在移动书架的过程中，更加稳固。所述第二抓固机构333与第一抓固机构331结构和功能相同。此外，由于书架为具有一定长度的架子，如果单边开启，很可能造成书架的变形或者开启不到位，本专利中每列书架组的两侧均设置有母车，两侧的母车同步开启相同书架，避免书架开启不到位或者书架变形。此外，母车主架体31上设置有子车轨道35（双轨），在子车轨道35的外端分别设置有旋转开合导轨36，其包含有电机驱动旋转的弯状连杆361，设置在弯状连杆361两端的牵引杆362和对接轨363。当电机驱动弯状连杆361旋转后，牵引杆362带动对接轨363向内旋转或向外旋转。所述对接轨363剖面为L型，打开时，与子车轨道对接，填补子车轨道与书架之间的间隙，并为子车行走提供导向，闭合后，其与子车轨道构成容置空间，能够将子车限定于子车轨道导轨处。所述子车的功能是进入书架，通过其上设置的机械手取得或归还图书，本发明的重点改进在于，在子车上设置有运输篓9，所述运输篓9上包含若干承装图书的书格，使得子车可以同时拿取多本图书。如图3H及3Ｉ所示，所述运输篓底壁上具有限位槽92，所述子车上设置与之配合运输篓限位装置47，其可以为设置在子车框架上的凸块，母车上还设置有运输篓顶升机构37，其同样可以为电缸驱动的伸缩杆，运输篓在子车及运输篓接送装置之间传递的过程中，该运输篓顶升机构37将运输篓顶起，下述的运输篓接送装置5的第一输送机构51深入运输篓下方，完成运输篓的交换。所述限位槽位于运输篓底部的两侧，槽的宽度与第一输送机构51的输送线宽度相适应，以便于在接送运输篓的过程中，可以形成限位的作用。当然，为了配合不同的输送机构，所述限位槽的位置和形式可以变换，当然也可以不设置限位槽。请参阅图2B所示，所述书架上设置有子车导轨13，相对的两个书架的子车导轨13为子车提供运行轨道。请结合图2E和2F所示，其为子车进入子车导轨13的结构示意图。请参阅图4A至图4D所示，所述子车4至少包含行走机构41、子车第一升降机构421及设置于子车第一升降机构421上的子车旋转机构43，所述子车旋转机构43连接子车水平移动机构44，该子车水平移动机构44上连接子车第二升降机构422，该子车第二升降机构422连接机械手45，所述机械手45上设置有夹书手指46。所述子车上设置有运输篓限位装置47，运输篓限位装置固定运输篓9，所述运输篓9位于机械手的下方。请参阅图5A至图5C所示，其为设置在书架组外侧的运输篓接送装置5，转接平台6、暂存装置7和存取窗口8。运输篓接送装置5包含第一输送机构51和第二输送机构52。该第一输送机构51略低于第二输送机构52，并与第二输送机构52垂直。所述第一输送机构51下方设置一顶升横移机构53，该顶升横移机构53上设置有与第二输送机构52的输送线对接的传送带。当第一输送机构51接收到运输篓后，传递至尾端，顶升横移机构53升起，与所述第二输送机构52的传送带对接，完成运输篓的变向移交请同时参阅图6A及图6B所示，所述第二输送机构52两侧设置有遮挡沿55，其可以在运输篓的传送过程中，防止其掉落。所述第二输送机构52的末端设置有档位54，用以将运输篓固定在不同的档位上，如果运输篓包含4个书格，则需要设置4个档位，用以将每一个书格与机械手对应。请参阅图6C及图6D所示，其为第一输送机构、第二输送机构配合的另一种实施方式，第一输送机构末端设置有升降滚筒输送线56，该滚筒输送线交替设置在第二输送机构的传送带之间，当输送运送至该升降滚筒输送线56处，其下降，使得运输篓与第二输送机构的传送带接触，然后第二输送机构运行，将其运送至末端。所述第二输送机构与转接平台的直线导引装置垂直，使得转接平台的夹书机构逐格取得或放置图书。请参阅图7A至图7D，其为暂存装置7的结构示意图。其包含设置在两条纵向循环的第一输送链条71和第二输送链条72之间的若干书盒73，其中第一输送链条71的高度低于第二输送链条72，使得书盒73以一定角度倾斜设置在两条输送链条之间。为了方便图书进出，所述书盒73为敞口设计，且具有方便机械手的插入的插孔731。所述暂存装置与转接平台的直线导引装置垂直，使得转接平台的夹书机构逐格取得或放置图书。请再次查看图5A至5D，所述暂存装置7平行于第二输送机构52，所述存取窗口8平行于暂存装置7，所述转接平台6横跨运输篓接送装置5、暂存机构7和存取窗口8，利用机械手的水平及升降运动，完成图书于运输篓9，在运输篓及暂存机构，运输篓及存取窗口或暂存装置及存取窗口之间的交换。请参阅图8A至8C所示，显示了转接平台与存取窗口之间的配合关系。所述转接平台6为图书的交换整理机构，其包含夹书机构66，所述夹书机构66设置在升降臂64上，所述升降臂64设置在直线导引机构上。所述直线导引机构的延及运输篓接送装置5、暂存机构7和存取窗口8。本实施例中，升降臂上端活动地设置在一连接板上，下端连接一推动装置，借助该推动装置，升降臂可以实现倾斜。所述直线导引机构包含第一导轨61和与之平行的第二导轨62，所述连接板63通过滑块与第一导轨61和第二导轨62形成滑动连接关系。所述推动装置65可以为电动推杆或气缸，设置在转接平台的支架上，所述连接板63下方设置有穿孔631，推杆65穿过穿孔631与升降夹书机构相连。所述存取窗口8包含水平输送线81，该水平输送线81靠近出口端设置有电缸或气缸驱动的遮蔽门82，所述水平输送线81内侧末端设置有出书通道83和还书装置。其中，所述出书通道83是一自上方延伸至该水平输送线81上方的倾斜滑板。所述还书装置包含还书书箱841，该还书书箱841设置在一升降机构842上，该升降机构842通过转轴843连接在架体上，该升降机构842背部连接一推抵机构844，该推抵机构844连接在架体上，其可以通过伸缩动作使升降机构842沿转轴843旋转至于地面垂直的位置，进而将设置在升降装置842上的还书书箱841自倾斜的状态变换为与地面垂直的状态，书箱开口朝向上方。以下介绍图书出库流程：当全自动闭架书库接收到上层系统传递的取书订单后，如M巷道，B书架，C列，D层，E号书盒处的图书，B书架同时与M巷道和N巷道相邻。M巷道及相邻N巷道的巷道母车3同时运行，运行至B书架两侧对应的开启位置处，车体固定机构34运行，母车车体被固定，随后书架开启机构33运行，第二抓固机构333伸入相邻的A书架，第一抓固机构331伸入B书架，随后水平驱动机构332将第一抓固机构331向远离第二抓固机构333方向移动，开启A书架和B书架。随后旋转开合导轨36打开，子车轨道35的外端与书架子车导轨13对接，子车行走机构41运行，子车自母车运行至子车导轨13上，并到达C列位置处。子车第一升降机构421将机械手运行至所需高度，水平移动机构43将机械手45送出，机械手45动作抓取图书，随后旋转机构42开启，机械手45将图书向下旋转并放入运输篓9中。随后子车4回归母车3，母车3沿母车轨道至书架外，并到达运输篓接送装置5处。所述运输篓顶升机构37将运输篓顶起，运输篓接送装置5的第一输送机构51伸入运输篓下方，从下方承托运输篓9，并通过输送线旋转将运输篓自子车输送至第一输送机构51上，当抵达末端后，所述顶升横移机构53升起，与所述第二输送机构52的传送带对接。如果此本书的读者尚未达到存取窗口8处，此本图书将通过转接平台6机械手的动作进入暂存装置7，当读者抵达存取窗口8处，转接平台6将其从运输篓中或暂存装置7处取出，通过出书通道83送至水平输送线，图书出库。当归还图书时，升降机构842升起，图书自水平输送线81进入末端，并进入还书书箱841中，随后推抵机构844推抵升降机构842，使得还书书箱841自倾斜状态变为竖直状态，转接平台6机械手将图书取出，送入运输篓9，第二输送机构52接收运输篓，抵达末端后，顶升横移机构53下降，接收运输篓，并将运输篓送入子车，随后巷道母车将其运送至相应书架，进行书架开启动作后，子车运行，通过子车机械手将图书归还至指定位置。