本發(fā)明涉及機械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種新型球類自助借還機。

背景技術(shù)：

目前大學(xué)校園里每天都有體育活動，為了鼓勵大學(xué)生運動積極性，學(xué)校免費提供各種球類給同學(xué)，但又需要人來看管這些球以防止丟失，費時費力。自助球類借還機在某種程度上可以不需要人看管，實現(xiàn)自助借還的作用。當然亦可以在公司、單位中使用，以此來增強員工的身體素質(zhì)，排解工作壓力。

目前市場上出現(xiàn)有自助球類借還機，對比文件201620175268.3所提出的一種球類自助出借器能運用刷卡方便自動租借籃球、足球等球類，并能自助刷卡還球的球類自助出借器，該對比文件采用電磁鐵、檔環(huán)和檔桿的共同工作進行自動借還球，這種結(jié)構(gòu)過于簡單，且在借還過程中容易出現(xiàn)故障，便利程度大大降低。

大部分的球類出借裝置其部分功能類似于球類分揀機、自動售貨機和借還圖書的機制的整合。而上述機制的整合對于球類自助借還機所需要達到的目的遠遠不夠。

現(xiàn)有的技術(shù)設(shè)備能實現(xiàn)球類分揀，但無法判斷球類損壞。

因此，我們有必要對這樣一種結(jié)構(gòu)進行改善，以克服上述缺陷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了鼓勵大學(xué)生運動積極性，學(xué)校免費提供各種球類給同學(xué)，但又需要人來看管這些球以防止丟失，費時費力。自助球類借還機可以不需要人看管，實現(xiàn)自助借還。當然亦可以在公司、單位中使用，以此來增強員工的身體素質(zhì)，排解工作壓力，從而提供一種新型球類自助借還機。

本發(fā)明具有完整的借球、檢查損壞、還球、存球的功能。借球：人將身份卡(學(xué)生卡或員工卡)放入感應(yīng)面板后，顯示面板顯示您的借還信息，通過顯示面板來選擇需要借的球類。隨后通過出球裝置的移動與旋轉(zhuǎn)出球。還球：通過反彈高度來判斷球類是否漏氣或損壞，當檢測出球未損壞后，通過步進電機控制其移動至升降臺，之后進行球類分揀。分揀完成后，球類被推送到對應(yīng)的儲球裝置。

本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

新型球類自助借還機，包括還球機構(gòu)、檢測機構(gòu)、升降機構(gòu)、分揀機構(gòu)、儲球機構(gòu)、出球機構(gòu)和控制機構(gòu)；

所述還球機構(gòu)包括一設(shè)置于地面上端的滑行軌道、設(shè)置于滑行軌道上端的空心箱體，所述空心箱體底部連接的滑行滾輪帶動空心箱體在滑行軌道處進行前后移動，所述空心箱體頂部開設(shè)有還球口，所述空心箱體一端還連接有連接桿，所述連接桿與步進電機一輸出軸端連接；

所述檢測機構(gòu)包括一光電傳感器發(fā)射裝置和與所述光電傳感器發(fā)射裝置對稱設(shè)置的光電傳感器接收裝置，所述光電傳感器發(fā)射裝置和光電傳感器接收裝置均設(shè)置于空心箱體底部上方2/5處；

所述還球機構(gòu)后側(cè)連接有升降機構(gòu)，所述升降機構(gòu)包括一垂直設(shè)置于地面上端的傳送帶，所述傳送帶通過傳送帶固定裝置固定于地面上端，傳送帶上端也通過傳送帶固定裝置固定，所述傳送帶通過傳送帶底部的驅(qū)動電機驅(qū)動，所述傳送帶前側(cè)還設(shè)有一垂直于地面設(shè)置的圍欄，所述圍欄與傳送帶之間還設(shè)有傾斜板，傾斜板一端與傳送帶之間通過連接裝置連接，傾斜板另一端靠近圍欄側(cè)還設(shè)有一緩沖擋板，所述緩沖擋板上設(shè)有緩沖海綿，傾斜板一端靠近傳送帶處還向外延伸有間距為23cm的軌道，所述軌道末端設(shè)有分揀機構(gòu)；

所述分揀機構(gòu)包括軌道、分揀箱、籃球儲球通道、足球儲球通道和排球儲球通道，所述軌道末端連接有籃球儲球通道，所述軌道正下方設(shè)有所述分揀箱，所述分揀箱底面中心設(shè)有稱重傳感器，所述分揀箱前端連接有塊，所述分揀機構(gòu)還包括有步進電機二，所述步進電機二通過電機支撐座固定于分揀機構(gòu)外側(cè)，所述步進電機二輸出軸端通過連桿機構(gòu)與塊連接，所述分揀箱上下兩面呈通孔狀，所述分揀箱在滑行導(dǎo)軌上進行左右方向的移動，所述滑行導(dǎo)軌與分揀箱之間設(shè)有一擋板，所述擋板右側(cè)下端設(shè)有排球儲球通道，所述擋板左側(cè)下端設(shè)有足球儲球通道；所述籃球儲球通道、排球儲球通道和足球儲球通道末端連接至儲球機構(gòu)；

所述儲球機構(gòu)包括三條不同直徑設(shè)置的z型圓形管道，各圓形管道內(nèi)一半長度的地方對稱設(shè)置有光電傳感器發(fā)射裝置和光電傳感器接收裝置；所述儲球機構(gòu)圓形管道末端連接有出球機構(gòu)；

所述出球機構(gòu)包括一總出球管、槽輪機構(gòu)、步進電機三、轉(zhuǎn)臂、加長圓柱銷和開關(guān)機構(gòu)、槽輪、缺口圓盤、圓柱和步進電機四，所述槽輪與總出球管固定，所述總出球管處設(shè)有槽輪機構(gòu)，所述總出球管前端設(shè)有通過支撐架固定于地面上端的步進電機三，所述步進電機三輸出端連接有轉(zhuǎn)臂，所述轉(zhuǎn)臂通過加長圓柱銷與槽輪機構(gòu)連接；所述出球機構(gòu)還包括有三個開關(guān)機構(gòu)，所述開關(guān)機構(gòu)設(shè)置于圓形管道與總出球管之間，所述開關(guān)機構(gòu)包括一擋板，所述檔板下端連接有彈簧，所述彈簧底部設(shè)有一電磁鐵裝置；

所述控制機構(gòu)包括一plc控制單元，所述plc控制單元分別與電磁鐵裝置、步進電機一、光電傳感器發(fā)射裝置、光電傳感器接收裝置、驅(qū)動電機、稱重傳感器和步進電機二連接。

進一步的，所述還球機構(gòu)底部前端還設(shè)有一破損球收集盒；所述導(dǎo)軌兩側(cè)還連接有用于固定導(dǎo)軌的導(dǎo)軌支撐架。

進一步的，所述連接裝置為一l型金屬板，所述l型金屬板通過螺栓將傳送帶與傾斜板緊固連接；所述傳送帶處還開設(shè)有一可通過球類大小的開口。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

1、本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎，設(shè)計巧妙，穩(wěn)定性高；

2、本發(fā)明實現(xiàn)了球類器材的自動借還；

3、本發(fā)明簡化了借球流程，提升借球者的體驗；

4、本發(fā)明大幅降低了人力、管理成本；

5、本發(fā)明通過檢測機構(gòu)的設(shè)計可以很好的檢測出漏氣球、破損球，給職員或?qū)W生帶來良好的使用氛圍；

6、本發(fā)明具有廣泛推廣應(yīng)用的前景。

附圖說明

圖1是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機檢測機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機檢測機構(gòu)的俯視圖。

圖4是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機升降機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機分揀機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機儲球機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機出球機構(gòu)的正等結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是本發(fā)明提出的新型球類自助借還機出球機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中數(shù)字和字母所表示的相應(yīng)部件名稱：

1、還球機構(gòu)2、檢測機構(gòu)3、升降機構(gòu)4、分揀機構(gòu)5、儲球機構(gòu)6、出球機構(gòu)11、滑行軌道12、空心箱體13、還球口14、連接桿15、步進電機一21、光電傳感器發(fā)射裝置22、光電傳感器接收裝置31、傳送帶32、傳送帶固定裝置33、驅(qū)動電機34、圍欄35、傾斜板36、緩沖擋板37、軌道41、分揀箱42、稱重傳感器43、塊44、步進電機二45、電機支撐座46、連桿機構(gòu)47、擋板48、滑行導(dǎo)軌51、圓形管道61、總出球管62、槽輪機構(gòu)63、步進電機三64、轉(zhuǎn)臂65、加長圓柱銷66、開關(guān)機構(gòu)67、檔板68、彈簧69、電磁鐵裝置70、顯示面板7、槽輪8、缺口圓盤9、圓柱10、步進電機四

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合圖示與具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。

如圖1-圖8所示，本發(fā)明提出的新型球類自助借還機，包括還球機構(gòu)1、檢測機構(gòu)2、升降機構(gòu)3、分揀機構(gòu)4、儲球機構(gòu)5、出球機構(gòu)6和控制機構(gòu)；

所述還球機構(gòu)1包括一設(shè)置于地面上端的滑行軌道11、設(shè)置于滑行軌道11上端的空心箱體12，所述空心箱體12底部連接的滑行滾輪帶動空心箱體12在滑行軌道處進行前后移動，所述空心箱體12頂部開設(shè)有還球口13，所述空心箱體13一端還連接有連接桿14，所述連接桿14與步進電機一15輸出軸端連接；

所述檢測機構(gòu)2包括一光電傳感器發(fā)射裝置21和與所述光電傳感器發(fā)射裝置21對稱設(shè)置的光電傳感器接收裝置22，所述光電傳感器發(fā)射裝置21和光電傳感器接收裝置22均設(shè)置于空心箱體底部上方2/5處；

所述還球機構(gòu)2后側(cè)連接有升降機構(gòu)3，所述升降機構(gòu)3包括一垂直設(shè)置于地面上端的傳送帶31，所述傳送帶31通過傳送帶固定裝置32固定于地面上端，傳送帶31上端也通過傳送帶固定裝置32固定，所述傳送帶31通過傳送帶底部的驅(qū)動電機33驅(qū)動，所述傳送帶31前側(cè)還設(shè)有一垂直于地面設(shè)置的圍欄34，所述圍欄34與傳送帶31之間還設(shè)有傾斜板35，傾斜板35一端與傳送帶31之間通過連接裝置連接，傾斜板35另一端靠近圍欄34側(cè)還設(shè)有一緩沖擋板36，所述緩沖擋板36上設(shè)有緩沖海綿，傾斜板35一端靠近傳送帶處還向外延伸有間距為23cm的軌道37，所述軌道37末端設(shè)有分揀機構(gòu)4；

所述分揀機構(gòu)4包括軌道37、分揀箱41、籃球儲球通道、足球儲球通道和排球儲球通道，所述軌道37末端連接有籃球儲球通道，所述軌道37正下方設(shè)有所述分揀箱41，所述分揀箱41底面中心設(shè)有稱重傳感器42，所述分揀箱41前端連接有塊43，所述分揀機構(gòu)4還包括有步進電機二44，所述步進電機二44通過電機支撐座45固定于分揀機構(gòu)4外側(cè)，所述步進電機二44輸出軸端通過連桿機構(gòu)46與塊43連接，所述分揀箱41上下兩面呈通孔狀，所述分揀箱41在滑行導(dǎo)軌48上進行左右方向的移動，所述滑行導(dǎo)軌48與分揀箱41之間設(shè)有一擋板47，所述擋板47右側(cè)下端設(shè)有排球儲球通道，所述擋板47左側(cè)下端設(shè)有足球儲球通道；所述籃球儲球通道、排球儲球通道和足球儲球通道末端連接至儲球機構(gòu)5；

所述儲球機構(gòu)5包括三條不同直徑設(shè)置的z型圓形管道51，各圓形管道內(nèi)一半長度的地方對稱設(shè)置有光電傳感器發(fā)射裝置和光電傳感器接收裝置；所述儲球機構(gòu)5圓形管道末端連接有出球機構(gòu)6；

所述出球機構(gòu)6包括一總出球管61、槽輪機構(gòu)62、步進電機三63、轉(zhuǎn)臂64、加長圓柱銷65、開關(guān)機構(gòu)66、槽輪7、缺口圓盤8、圓柱9和步進電機四10，所述槽輪7與總出球管61固定，所述總出球管61處設(shè)有槽輪機構(gòu)62，所述總出球管61前端設(shè)有通過支撐架固定于地面上端的步進電機三63，所述步進電機三63輸出端連接有轉(zhuǎn)臂64，所述轉(zhuǎn)臂64通過加長圓柱銷65與槽輪機構(gòu)62連接；所述出球機構(gòu)6還包括有三個開關(guān)機構(gòu)66，所述開關(guān)機構(gòu)66設(shè)置于圓形管道51與總出球管61之間，所述開關(guān)機構(gòu)66包括一檔板67，所述檔板67下端連接有彈簧68，所述彈簧68底部設(shè)有一電磁鐵裝置69；

所述控制機構(gòu)包括一plc控制單元，所述plc控制單元分別與電磁鐵裝置、步進電機一、光電傳感器發(fā)射裝置、光電傳感器接收裝置、驅(qū)動電機、稱重傳感器和步進電機二連接。

進一步的，所述還球機構(gòu)1底部前端還設(shè)有一破損球收集盒；所述導(dǎo)軌兩側(cè)還連接有用于固定導(dǎo)軌的導(dǎo)軌支撐架。

進一步的，所述連接裝置為一l型金屬板，所述l型金屬板通過螺栓將傳送帶與傾斜板緊固連接；所述傳送帶處還開設(shè)有一可通過球類大小的開口。

所述還球機構(gòu)處還設(shè)有一顯示面板70。

i、①當還球時，人把單個球放入還球口后，球下落經(jīng)過位于空心箱體底部上方2/5處的光電傳感器一次，球落到底座上表面反彈后的高度若高于2/5，即光電傳感器接受到兩次遮擋信號，則判斷球為完好球。再由步進電機一控制空心箱體沿導(dǎo)軌朝里移動，由于空心箱體的底部是空的，球順著軌道滑入傾斜板，進入升降機構(gòu)。否則，步進電機空心箱體相反方向移動，球被送入破損球收集盒。結(jié)束檢測后，空心箱體歸位。

②升降機構(gòu)：完好的球通過傳送帶上的截去部分沿軌道滑入傾斜板，緩沖擋板上有海綿，起到緩沖作用，防止球彈走。由于連接裝置將傾斜板和傳送帶固定在了一起，所以當傾斜板會與傳送帶一起同步移動。電機控制傳送帶向上移動，球便靠著圍欄向上移動，至最高點后，圍欄消失，球因傾斜板的傾斜角下滑至軌道，進入分揀機構(gòu)，帶歸位初始位置。

③進入分揀機構(gòu)后，尺寸與其他兩種大球——足球(直徑21.96-22.04cm)和排球(直徑20.69-21.327cm)相差比較明顯的籃球(直徑23.87-24.19cm)將沿著軌道(兩軌道間距大于為23cm左右，使得籃球能在軌道上通過而另兩種大球則在兩軌道間落下。)滑向大球籃球的儲球通道，而足球和排球落入分揀箱，球便處于分揀箱底面中心的稱重傳感器上，由于足球和排球質(zhì)量相差明顯(足球為420-445g，排球為260-280g)得出球體的重量信息后，plc向步進電機發(fā)送正反轉(zhuǎn)信號，比如如果是排球則發(fā)出正轉(zhuǎn)信號，連桿機構(gòu)使得塊和分揀箱一起沿著導(dǎo)軌向右移動(塊與分揀箱是一體的)，分揀箱上下兩面都是空的，但由于板，球依然處于分揀箱內(nèi)。當分揀箱到達排球儲球通道后，沒有了板的阻擋，排球落入排球儲球通道。分揀結(jié)束后，分揀箱歸位。

④進入儲球機構(gòu)，三種球的儲球機構(gòu)相似，都為三根小圓柱體將球限制住。球落入下面兩條圓柱體的間隙中(故球有一小部分是在這兩圓柱體下方的)，由于重力球從機構(gòu)最高處慢慢滾至最低處的圓形管道，上面一條圓柱體是為了防止球意外彈跳而設(shè)定的。儲球機構(gòu)呈z形設(shè)計，使球一個接一個有序排列，圖中設(shè)計的每種球的儲球機構(gòu)可各放約15個對應(yīng)的球(基于大學(xué)校園體育活動情況考慮)，即總共約45個球。亦可增大尺寸來增大儲球容量。

ii、當借球時，球處于圓形管道內(nèi)，靠著出球機構(gòu)的總出球管的表面停住。若人們想要足球或排球(點擊顯示面板對應(yīng)的選項)，則plc向步進電機發(fā)出對應(yīng)的反轉(zhuǎn)或正轉(zhuǎn)信號，通過轉(zhuǎn)臂和加長圓柱銷使得槽輪機構(gòu)對應(yīng)的左移或右移，使圓形管道對準足球、排球出球口，球便滑入總出球管，之后步進電機對應(yīng)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，使得裝置歸位。

本出球機構(gòu)還有開關(guān)機構(gòu)，圓形管道中有球的時候(圓形管道對稱安裝一對光電傳感器發(fā)射和接收裝置，接收不到信號表示有球遮擋)，由于彈簧處于自然長度，將擋板向上頂，擋板隔斷了圓形管道外的球。當圓形管道內(nèi)無球時(光電傳感器信號未被遮擋)，plc控制電磁鐵得電，擋板立即被吸下，球即可進入圓形管道。圓形管道的尺寸剛好只可容納一球，擋板上升即可阻斷后續(xù)球。

加長圓柱銷是為了避免人們借籃球時總出球管旋轉(zhuǎn)，其上面的槽輪機構(gòu)會碰到支撐架而設(shè)計的，加長后支撐架就可以遠離槽輪機構(gòu)而加長圓柱銷則一直處于槽輪機構(gòu)的槽內(nèi)。

槽輪7、缺口圓盤8、圓柱9和步進電機四10這四個部件控制的是總出球管的旋轉(zhuǎn)，而61～65的槽輪機構(gòu)控制的是總出球管的移動，缺一不可。

若人們想要籃球，則plc向步進電機(它通過桿固定在地上)發(fā)出正轉(zhuǎn)信號，通過缺口圓盤7和圓柱銷8帶動槽輪9(槽輪每兩槽間隔角度為60°，槽輪9與總出球管61固定在一起)順時針轉(zhuǎn)120°，則籃球出球口對準了籃球圓形通道，籃球便滑入總出球管，之后步進電機四10反轉(zhuǎn)，使得裝置歸位。

本產(chǎn)品的破損檢測機構(gòu)與常用的推桿壓住物體測壓力的方法不同，抓住球體破損后彈跳力極差的特點，利用光電傳感器區(qū)分出完好球，不需要用到電機。

本產(chǎn)品用到的升降機構(gòu)與一般的升降臺不同，采用帶傳動，將傾斜板固定于帶上，在圍欄的限制下，球便能實現(xiàn)上升。

分揀箱與導(dǎo)軌、擋板的巧妙結(jié)合使得球類能實現(xiàn)左右移動進入對應(yīng)的z型儲球機構(gòu)，z型儲球機構(gòu)使得球一個個有序排列，與顯示面板結(jié)合后球便能保證一次只有單個球進入出球機構(gòu)，與常用的儲球箱相比，不需要用到振蕩器。

產(chǎn)品的出球機構(gòu)利用兩對槽輪，分別控制總出球管道旋轉(zhuǎn)和移動出球。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。