票据证件管理柜的设计与研究

2013-08-15金济民李溶溶金泽雄

机械工程师 2013年3期

金济民，李溶溶，金泽雄

（1.浙江机电职业技术学院，机械工程学院，杭州 310053；2.浙江省天正设计工程有限公司，杭州 310012；3.杭州求是高级中学，杭州 310013）

1 引言

目前，随着我国工商业的发展，带动银行业务和出国旅游等业务的飞速发展，银行与企业间的票据往来日益繁多，若银行为每家开户企业准备一票据箱，则会占用很大空间，而很多时候票据箱是空置的，造成很大的浪费；同样，公安部门办理的身份证、护照等证件也会造成排长队取证件的情况，主要原因是找证件的时间较长。因此，急需一种高效的票据证件管理柜，能快速地找到目标箱进行存取［1］。

2 票据证件管理柜的总体设计

为了解决上述问题，我们设计了票据证件管理柜。如图1所示，它包括柜体1、底座2、推出机构9、旋转机构10和整机控制系统等，柜体1 内设有支撑架8，支撑架为多层环状结构，固定于旋转机构上，内设有储存盒7。旋转机构安装在底座上，支撑架的中间设有将储存盒推出的推出机构，推出机构固定在柜体顶部上安装板14 上。柜体的正面设有供储存盒推出的小门19，以及供人机对话的显示屏16、键盘18和条形码识别器17［1］。

图1 票据证件管理柜内部结构示意图

银行或公安部门工作人员通过人机对话窗口，将票据或证件放入储存盒，并打印相应的条形码，将条形码寄给客户，客户就可以凭条形码到条形码识别器上一扫，条形码识别器根据条形码上记载的地址，启动旋转机构和推出机构移动装置，旋转机构转动支撑架，把相应的储存盒转动至柜体的正前方，推出机构移动装置将推出机构移动至相应的层，然后启动推出装置，将储存盒推出，前方小门打开，客户就可以取到票据或证件。

3 旋转机构的设计

票据证件管理柜的旋转机构如图1所示，底座2 上固定有一台阶的芯轴3，芯轴3 上部嵌套轴承4，轴承4的外圈配合安装在大齿轮5的中心孔内，使大齿轮转动平稳轻巧。大齿轮上方安装支撑盘6，支撑盘6 上方固定支撑架8。底座上固定有步进电机12，电机的输出轴上安装有小齿轮11，小齿轮与大齿轮啮合［2］。

当控制系统驱动步进电机时，小齿轮转动，并带动大齿轮转动，使大齿轮上的支撑盘转动，从而控制柜体内的支撑架转动。所以，只要我们控制步进电机的转动步数，就可以控制支撑架上的某一列储存盒转到正前方，供推出机构推出。

4 储存盒的设计

图2 储存盒示意图

储存盒分为上盖1和底盒2两部分，如图2所示，上盖和底盒通过扭簧7 相连接；上盖的顶面为前高后低的斜面结构，其中支撑架上设有罩在储存盒外部的罩壳8，上盖顶在罩壳的盖板上。罩壳上设有横向安装的导轨3，底盒上设有套在导轨上的滑块5，导轨上套有弹簧4，弹簧的两端分别顶在滑块、罩壳外端侧边上。底盒后端面上安装有挡块6。储存盒自然放置时，由于扭簧的作用为打开状态；闭合时，从侧面看为楔形，前高后低［3］。

当推出机构的撞块顶住挡块向外推出储存盒时，储存盒在导轨的导向作用下往外滑出，同时套在导轨上的弹簧被压缩，上盖在扭簧的作用下逐渐打开，此时可以存取票据或证件。当推出机构后退时，弹簧在弹力的作用下，将储存盒推回，同时，上盖在罩壳盖板的顶住下闭合，实现了开启和闭合的功能。

5 推出机构的设计

如图3所示，推出机构包括安装板1，安装板上装有电机安装板10、T 型轨道5和两端限位板7，电机安装板上装有电机2，电机2轴上安装有齿轮3，齿轮下安装有相啮合的齿条4，齿条套装在T 型轨道上，并可在T 型轨道上自由的滑动，齿条的前端装有撞块8。齿条右端还设有限位销6。安装板的后端面与滑块9 及丝杆螺母副14 连接，便于推出机构的上下移动。滑块套在导轨15 上，导轨两端固定在上安装板12和下安装板17 上，中间的丝杆螺母副上端通过联轴器13 与电机11的轴连接，下端通过轴承18 安装在下安装板上，电机11 安装在上安装板上，上、下安装板通过底板16 连接在一起［4-5］。

图3 推出机构示意图

当推出机构接到指令后，启动电机11 转动，把推出装置移动至要推出的层，同时旋转装置转动，使对应的一列储存盒转向正前方，从而找到目标盒。然后通过电机2驱动齿轮转动，齿轮带动齿条在T 型轨道上滑动，并驱动撞块向外推出。撞块顶向储存盒，并将储存盒推出罩壳外；返回时，电机2 反转，驱动齿轮并带动齿条往回滑动，完成推出储存盒的功能。