一种图书分拣机的设计方法及设计的图书分拣机

本发明涉及一种图书分拣机的设计方法，具体地说是涉及一种基于TRIZ理 论的图书分拣机的设计方法。本发明还涉及一种采用上述设计方法设计的图书 分拣机。

国内大型智能图书分拣系统的应用，投资巨大，占地面积巨大，输送带比 较长，输送的效率较低，电机的大部分能量浪费在输送图书的过程中，且只能 对图书的22种基本大类进行分拣。国内各高校根本无法应用投资与占地面积均 巨大的大型智能图书分拣系统，因此目前自动分拣系统在国内高校图书馆还未 有应用实例，都普遍采用人工分拣。

TRIZ一词是“发明问题解决理论(Theory of Inventive Problem Solving)”的 俄文同义词，意思是解决发明问题的方法。TRIZ理论是由前苏联G.S.Altshuller 及其领导的一批研究人员自1946年开始，花费1500人/年的时间，在分析研究 世界各国250万件专利的基础上，总结出各种技术进化所遵循的规律和模式， 以及解决各种技术冲突和物理冲突的创新原理和法则所提出的发明问题解决理 论。

TRIZ理论认为发明问题的核心就是解决冲突，而解决冲突所应遵循的原则 是：改进系统中的一个零部件性能的同时，不能对系统中其他零部件的性能造 成影响。冲突主要分为技术冲突和物理冲突，对于物理冲突可以采用分离原理 寻解决方案；对于技术冲突，则利用冲突矩阵到相应的发明原理，出解 决冲突的方法。冲突解决流程如图1所示。

综上所述，采用TRIZ理论实现一种图书分拣机的设计方法，通过该方法设 计的图书分拣机能可克服现有图书分拣机的缺点成为了一种可能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种图书分拣机的设计方法及设计 的图书分拣机。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种图书分拣机的设计方法，包括以下步骤，

步骤一，分析现有图书分拣机，出技术冲突；所述现有图书分拣机的技 术冲突是结构复杂性和分拣效率之间的冲突；

步骤二，从39个通用工程参数列表中选择代表技术冲突的一对特征参数； 所述特征参数为No.36和No.25；

步骤三，将步骤二中获得的特征参数No.36和No.25带入冲突矩阵，确定 发明原理；确定的发明原理为No.6多用性原理和No.29气动与液压结构原理；

步骤四，根据发明原理设计解决方案；根据No.6多用性原理设计的解决方 案为：将现有图书分拣机的分拣装置中的多个输送机构用一个输送机构代替， 并将该输送机构设置在轨道小车上实现图书基本大类分拣；根据No.29气动与 液压结构原理设计的解决方案为：设计升降平台用以实现图书的大类下小类的 分拣。

一种图书分拣机，包括识别装置、与识别装置配套的图书管理系统、依次 设置在识别装置下游的传送装置和分拣装置，所述识别装置、传送装置和分拣 装置通过PLC整体控制，所述分拣装置包括分拣平台和书架，所述分拣平台包 括支架、升降平台和轨道小车，所述升降平台固定在支架上，所述升降平台的 工作台面上设置有与轨道小车匹配的轨道，所述轨道小车能在轨道上移动，所 述轨道小车上设置有输送机构、驱动输送机构工作的驱动电机以及驱动轨道小 车移动的驱动电机，所述书架放置在分拣平台的一侧并且位于输送机构的下游。

所述分拣装置有两台，并且并列的设置在传送装置下游，每个输送机构的 下游均放置有一书架。

所述书架底部设置有万向轮，所述书架上设有九层十一列书框。

所述升降平台的升降装置为电动升降柱结构。

所述升降平台的工作台面与支架之间还设置有若干自锁升降杆。

所述自锁升降杆包括至少两个由内向外依次套设的升降节杆及锁紧机构， 所述锁紧机构包括弹簧，所述弹簧的两端均固定有阶梯轴，所述阶梯轴的小轴 朝外，所述阶梯轴的小轴长度大于升降节杆的壁厚，相邻升降节杆分别为内节 杆和外节杆，所述内节杆底端相对的两侧均设置有与阶梯轴小轴匹配的通孔， 所述外节杆顶端相对的两侧均设置有与阶梯轴小轴匹配的通孔，位于弹簧两端 的阶梯轴的小轴分别嵌在内节杆两侧的通孔内，并且弹簧处于压缩状态。

所述升降平台的工作台面形状为长方形，所述轨道沿工作台面的长度方向 设置，所述输送机构的输送方向沿工作台面的宽度方向。

所述输送机构为滚筒输送机构。

本发明所达到的有益效果：1、本发明的设计方法采用了TRIZ理论，通过 冲突矩阵确定发明原理，根据发明原理设计解决方案，通过此方法设计的图书 分拣机有效的克服了现有图书分拣机结构复杂、占地大、投资大等缺点；2、本 发明的图书分拣机在现有的图书分拣机上进行改进，将分拣装置多个中的多个 输送机构用一个输送机构代替，将输送机构设置在轨道小车上，轨道小车设置 在升降平台上，通过轨道小车和升降平台的运动，实现图书的分拣，体积小、 成本低、分拣效率高。

图1为冲突解决流程。

图2为本发明的设计方法的流程图。

图3为图书分拣机的结构示意图。

图4为分拣装置的结构示意图。

图5为自锁升降杆的结构示意图。

图6为锁紧机构的结构示意图。

图7为锁紧机构锁紧的结构示意图。

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明 本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图2所示，一种图书分拣机的设计方法，包括以下步骤：

步骤一，分析现有图书分拣机，出技术冲突。

现有图书分拣机的设计结构太过复杂，生成成本及难度较高，占地面积大， 所以新的设计希望能够改进的特性是降低系统的复杂性，当时降低系统复杂性 的同时，必定会使图书分拣机的结构产生改变，降低了图书分拣机的效率；因 此现在图书分拣机的技术冲突是结构复杂性和分拣效率之间的冲突。

步骤二，从39个通用工程参数列表中选择代表技术冲突的一对特征参数； 所述特征参数为No.36和No.25。

步骤三，将步骤二中获得的特征参数No.36和No.25带入冲突矩阵，确定 发明原理。

冲突矩阵为现有技术，具体如表一所示

表一39×39矛盾矩阵简表

结合冲突矩阵，可确定的发明原理为No.6多用性原理和No.29气动与液压 结构原理。

步骤四，根据发明原理设计解决方案。

对No.6多用性原理进行分析，No.6多用性原理是使一个物体能够完成多项 功能，可以减少原设计中完成这些功能所需物体的数量。由于现有分拣机的分 拣装置中的多个输送机构4是完全相同且相互独立工作的，因此可用一个输送 机构4代替，并将该输送机构4设置在轨道小车3上实现不同位置的分拣。综 上所述，根据No.6多用性原理设计的解决方案为：将现有图书分拣机的分拣装 置中的多个输送机构4用一个输送机构4代替，并将该输送机构4设置在轨道 小车3上实现图书基本大类分拣。

对No.29气动与液压结构原理进行分析，No.29气动与液压结构原理是将物 体的固体零部件用气动或液压部件代替，将气体或液体用于膨胀或减振。由于 现有分拣机一般将图书分为22个基本大类，具体的细分还是通过人工分拣，当 遇到假期开学或是学生还书的高峰期时，工作量极大，既对图书馆的工作人员 提出了挑战，又造成图书堆放，阻碍图书的流通，因此可设计一个升降平台2， 将轨道小车3设置在升降平台2上，通过轨道小车3和升降平台2的运动实现 图书的更具体的分拣。综上所述，根据No.29气动与液压结构原理设计的解决 方案为：设计升降平台2用以实现图书的大类下小类的分拣。

根据上述的设计方法设计的图书分拣机，如图3所示，包括识别装置、与 识别装置配套的图书管理系统、依次设置在识别装置下游的传送装置1和分拣 装置，识别装置、传送装置1和分拣装置通过PLC整体控制。

如图4所示，分拣装置包括分拣平台和书架5，分拣平台包括支架8、升降 平台2和轨道小车3，升降平台2固定在支架8上，该升降平台2为电动升降柱 结构，升降平台2的工作台面与支架8之间还设置有若干自锁升降杆7，升降平 台2的工作台面上设置有与轨道小车3匹配的轨道，在这里工作台面形状为长 方形，轨道沿工作台面的长度方向设置，轨道小车3能在轨道上移动，轨道小 车3上设置有输送机构4、驱动输送机构4工作的驱动电机以及驱动轨道小车3 移动的驱动电机，该输送机构4为滚筒输送机构，其输送方向沿工作台面的宽 度方向，书架5放置在分拣平台的一侧并且位于输送机构4的下游。

如图5所示，上述的自锁升降杆7包括至少两个由内向外依次套设的升降 节杆及锁紧机构。如图6和7所示，锁紧机构包括弹簧74，弹簧74的两端均固 定有阶梯轴73，阶梯轴73的小轴朝外，小轴的长度大于升降节杆的壁厚，相邻 升降节杆分别为内节杆72和外节杆71，内节杆72底端相对的两侧均设置有与 阶梯轴73小轴匹配的通孔，外节杆71顶端相对的两侧均设置有与阶梯轴73小 轴匹配的通孔，位于弹簧74两端的阶梯轴73的小轴分别嵌在内节杆72两侧的 通孔内，并且弹簧74处于压缩状态。当内节杆72上升到外节杆71的顶端时， 阶梯轴73的小轴在弹簧74的作用下推入外节杆71的通孔，实现自锁。

为了进一步提高分拣效率，所述图书分拣机的分拣装置有两台，并且并列 的设置在传送装置1下游，为了与两台分拣装置配合，配置了两个书架5，每个 输送机构4的下游均放置有一书架5，每个书架5上设置九层十一列书框，即每 台分拣机，分拣十一个大类，每个大类中分成九个小类，为了便于书架5移动， 在书架5底部还设置了万向轮6

上述图书分拣机的工作过程：读者将图书归还时，图书首先经过识别装置 识别，由PLC控制将二十二种基本大类图书分成A--K和N--Z两部分，A--K十 一种图书经传送装置1输送到一个分拣装置的输送机构4上，N--Z十一种图书 经传送装置1输送到另一个分拣装置的输送机构4上，分拣装置的轨道小车3 在PLC的控制下分别移动到书架5十一列不同位置上，然后分拣装置的升降平 台2在PLC的控制下分别移动到书架5九层不同位置上，当移动到与图书类型 匹配的位置时，PLC控制分拣装置的输送机构4将图书送入书框。

综上所述，本发明的设计方法采用了TRIZ理论，通过冲突矩阵确定发明原 理，根据发明原理设计解决方案，通过此方法设计的图书分拣机有效的克服了 现有图书分拣机结构复杂、占地大、投资大等缺点。采用上述设计方法设计的 图书分拣机在现有的图书分拣机上进行改进，将分拣装置多个中的多个输送机 构4用一个输送机构4代替，将输送机构4设置在轨道小车3上，轨道小车3 设置在升降平台2上，通过轨道小车3和升降平台2的运动，实现图书的分拣， 体积小、成本低、分拣效率高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通 技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变 形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。