智能儲物柜固定裝置的研究與應用

文/屈慶燁 岳蒙恩 高海玉

引言：

近年來，隨著我國機械生產水平的提升，[1]機械生產不斷向著模塊化發展，不斷追求生產系統各工作單元的協調性，但是在關于機械設備固定裝置領域，國內研究較少，人們忽略了最基本的安裝、運輸及維護中最離不開的機械裝置——固定裝置。因此誕生了一種固定裝置——智能儲物柜裝置的研究，這正是本文誕生的現實基礎。

1.國內固定裝置研究

綜合文獻、專利來看，國內對機械固定裝置的研究還不算多，一部分原因是人們對除機械設施使用功能外的部件不重視；另一個原因則是固定裝置缺乏創新，無法找到一種能有效提高機械使用性能的方法。針對一些大型設備，因其本身自重大、企業不需要量產、使用需要定制等的原因，往往不需要固定裝置，通常將其直接放置在使用位置。但是大型設備造價高，要求其使用周期較長，相較于沒有固定裝置的機械，有固定裝置的機械往往有更廣闊的使用場景和更高的性價比；針對一些中小型設備，為了實現控制成本、加快產品循環的目的也沒有固定裝置，而這類機械產生故障的主要因素是[2]安裝調試、負載不均等問題，如果有模塊化的固定裝置則能有效減少機械在投入使用前的損害；針對一些動力機械，在使用過程中往往發生機械震動，相較于靜態的機械，這類機械損害得更快——沒有軟的接地點，[3]導致震動時機械與地面相撞，產生轉子不平衡、轉軸彎曲、滑環變形基礎安裝不良等問題。針對此類機械，如果有適合其使用場景的固定裝置，減少震動對機械本身產生的損失，將大大增加其使用壽命。對于因缺乏固定裝置產生機械故障問題的研究，目前有一些技術探索，但是都沒有從源頭解決問題。比如，加大定期檢驗頻率、縮短檢驗周期，這是企業對延長器械使用壽命所選擇的最常見做法——對于一般機械往往是半年檢驗一次，對于[3]大型/重要機械每月就要檢驗一次——這種通過增設人力、增加次數的維護方式必然會產生巨額費用，如何找到機械產生價值與維護費用之間的平衡，成了企業運營的一大難題。據智妍數據不完全統計顯示，[4]機械維修費用一般占設備總值的2%-3%左右，如果是機床大修一次則占比20%左右，[5]而隨著設備使用年限的增加，維修費用會越來越高，所以選擇加大定期檢驗頻率、縮短檢驗周期已經不適宜為企業的首要選擇了；嚴化相關準則或策略，如在具體安裝方面，不同機械會選擇整體和解體兩種不同的安裝方法——整體安裝適合方便運輸、器械用量多的情況，可以減少人工費用；解體安裝適合器械少的情況，并減少使用方在安裝時遇到的困難，當然在不同情況下其安裝步驟具有一定的針對性。但在操作方面存在的細節問題卻不盡相同。以本文提到的智能儲物柜為例，若柜子放置在超市中，往往會簡單的靠墻放在一起，但若是放在操場、快遞點等人流量大的區域，則有更多的要求，需要將其牢固的固定在地面上，防止柜體損傷或因傾斜砸到路人。嚴化機械安裝準則或策略，遠沒有設置固定裝置來到輕松、廉價。

2.儲物柜固定裝置研究

2.1 裝置簡介。為彌補國內固定裝置的空缺，本文提出了一種固定裝置——智能儲物柜固定裝置（詳見注釋、圖例），[6]包括柜體所述柜體外壁后側固定連接連接板前側，所述連接板前側頂端固定連接擋板后側，所述擋板底端前側固定連接柜體外壁頂端前側，所述柜體外壁底端固定連接支撐板頂端，所述支撐板底端四角分別固定連接滑輪，所述柜體外壁左右兩側底端分別固定連接護板，[7]兩個所述護板相互遠離的一側頂端分別固定連接固定塊。通過啟動兩個轉動電機，轉動電機帶動螺紋桿轉動，和螺紋桿螺紋配合的套板分別在滑塊和滑槽的限制下沿著螺紋桿方向下降，兩個套板分別帶動兩個固定長釘下降，直至將兩個固定長釘插入地面，從而實現對裝置在地面的安裝固定，從而使柜體不需墻面就能有效實現固定，適用于多種環境。

2.2 裝置詳述。為了便于裝置的運輸和固定，通過啟動兩個電動推桿，兩個電動推桿分別推動兩個移動板在凹槽內滑動，使移動板帶動兩個轉桿移動，兩個轉桿帶動底板升降移動，從而可以使底板脫離地面，便于滑輪的移動，減少機械（這里特指智能儲物柜）在搬運、安裝過程中產生的損傷，當電動推桿推動兩個卡塊卡接進入卡槽，此時移動板帶動轉桿轉動，使轉桿帶動底板配合防滑板下降到接觸地面的高度，此時防滑板防止滑輪移動，便于裝置固定。固定裝置通過啟動兩個轉動電機（轉動電機采用的是DM-37RS520型號及其相關的配套電源和電路）帶動螺紋桿轉動，和螺紋桿螺紋配合的套板分別在滑塊和滑槽的限制下沿著螺紋桿方向下降，兩個套板分別帶動兩個固定長釘下降，直至將兩個固定長釘插入地面，從而實現對裝置在地面的安裝固定，從而使柜體不需墻面就能有效實現固定，適用于多種環境，同時通過通風網板便于柜體內腔的通風，將通風筒設為L型，防止雨水滲入。

附圖1

附圖2

附圖3

2.3 部件注釋。1.柜體，2.連接板，3.轉動電機，4.滑塊，5.滑槽，6.護板，7.擋板，[8]8.伸縮桿，9.滑輪，10.卡槽，11.限位槽，12.限位塊，13.轉桿，[9]14.底板，15.防滑板，16.電動推桿，17.移動塊，18.卡塊，19.支撐板，20.通風筒，21.通風網板，22.固定長釘，23.螺紋桿，24.套板，25.固定塊，26.凹槽。

3.裝置應用

儲物柜作為大眾廣泛使用的公共設施之一，早已普及全世界，但是在超市、大型購物中心以及學校圖書館等公共場所均只設有簡易的存放處或儲物柜。在產品飛速更迭的今天，儲物柜已經長達幾十年沒有進行裝置/系統上的創新，導致其已經很難滿足人們的公共儲物需求。綜合研究發現，在國內外的大型儲物點主要是取票式寄存柜以及投幣式，但是隨著智能出行和移動支付的普及化，人們不再選擇帶硬幣出門，也會因為疏忽而忘記了保存好小票導致自己的物品不能取出；近期出現的智能儲物柜過分依賴手機導致手機不能存儲，功能過于單一，難以滿足人們在不同場景的儲物需求；在高校的眾多使用場景中，如籃球場存放貴重物品租借籃球、食堂存放書包擴大就餐空間、運動場寄存衣物等，人們迫切需要一款只能儲物柜的出現，這一點在高效校園中體現的尤為重要。[10]在將儲物柜系統化的目標下，團隊利用移動互聯網+儲物柜的概念，升級傳統儲物柜功能，[11]以校園卡、微信、支付寶等作為使用媒介，解決傳統儲物柜的痛點，并結合不同使用場景，做出不同功能儲物柜，涉及存書、借球、儲物、人流量檢測等。系統化的儲物柜最終旨在打造一款智慧校園系統，通過后臺app實施檢測每臺柜子的使用情況，延伸出的多種服務能夠摒棄傳統儲物柜的弊端，帶給用戶更多的便利。并在初代系統完成后，接入了更多的功能，如：手機充電、卡類充值以及廣告等，將其打造成多元化的服務平臺。基于大學生創新創業項目——籃球場智能儲物柜的發展和研究，《智能儲物柜固定裝置的研究與應用》一文應運而生。現有的儲物柜固定裝置大多需要通過墻體連接固定，限制了儲物柜的安裝條件，實用性不強。因此，針對上述問題提出一種智能儲物柜固定裝置所述柜體外壁左右兩側底端分別固定連接護板，兩個所述護板相互遠離的一側頂端分別固定連接固定塊。通過啟動兩個轉動電機，轉動電機帶動螺紋桿轉動，和螺紋桿螺紋配合的套板分別在滑塊和滑槽的限制下沿著螺紋桿方向下降，兩個套板分別帶動兩個固定長釘下降，直至將兩個固定長釘插入地面，從而實現對裝置在地面的安裝固定，從而使柜體不需墻面就能有效實現固定，適用于多種環境。

4.結語與展望：

中、大型機械使用日益普及，如儲物柜、飲水機等，現實社會對固定裝置的技術提出了實際要求，結合當前生產中的現實問題，本文從機械固定裝置國內研究水平、固定裝置能解決的現實問題、一種新的儲物柜固定裝置的提出三個方面展開，以期能夠延長機械使用壽命，繼續發揮機械對生產生活的巨大作用。