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編號(hào)
無錫太湖學(xué)院
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目： 一種新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取貨
箱的設(shè)計(jì)
信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
學(xué) 號(hào)： 0923175
學(xué)生姓名： 谷方林
指導(dǎo)教師： 陳偉明（職稱：副教授 ）
（職稱： ）
2013年5月25日
無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
誠 信 承 諾 書
本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 一種新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取貨物的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫的成果作品。
班 級(jí)： 機(jī)械94
學(xué) 號(hào)： 0923175
作者姓名：
2013 年 5 月 25 日
無錫太湖學(xué)院
信 機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè)
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書
一、題目及專題：
1、題目 一種新型自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱的設(shè)計(jì)
2、專題
二、課題來源及選題依據(jù)
現(xiàn)階段市場(chǎng)上自動(dòng)售貨機(jī)的取物箱主要的防盜方式是使位于取物箱后方的防盜板向上翻轉(zhuǎn)來封閉取物箱上部開口。此種方式優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是在同等條件下取物箱實(shí)現(xiàn)功能所需的高度比較高，不適宜現(xiàn)在越來越緊湊的設(shè)計(jì)要求。鑒于此類情況現(xiàn)需設(shè)計(jì)一新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱，該取物箱可以有效降低設(shè)計(jì)高度，適合內(nèi)部要求比較緊湊的售貨機(jī)。該取物箱主要由箱體、取物門、防盜板、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)輔助部件組成。主要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)過程是當(dāng)向內(nèi)推動(dòng)取物門時(shí)，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)使防盜板由后向前平移，并封閉整個(gè)取物箱上部開口。整個(gè)取物箱主體尺寸控制在675mm （長(zhǎng)）x 375mm（寬） x 335mm（高）
3、 本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求：
設(shè)備性能符合主要技術(shù)數(shù)據(jù)。
1 設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，易安裝、維護(hù)。
2 設(shè)備運(yùn)行安全可靠。
3 英文資料翻譯要正確表達(dá)原文的含意，語句通順。設(shè)計(jì)說明書論文格式滿足學(xué)校相應(yīng)的規(guī)范要求，內(nèi)容完整，結(jié)構(gòu)安排合理，語句通順。
四、接受任務(wù)學(xué)生：
機(jī)械94 班 姓名 谷方林
五、開始及完成日期：
自2012年11月12日 至2013年5月25日
六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）：
指導(dǎo)教師 簽名
簽名
簽名
教研室主任
〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 簽名
系主任 簽名
2012年11月12日
V
摘 要
論文主要介紹了一種新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱的設(shè)計(jì)過程。在設(shè)計(jì)過程中還綜合各方面因素對(duì)設(shè)計(jì)做了多次改進(jìn),簡(jiǎn)述了自動(dòng)售貨機(jī)的原理、分類以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)與電子元件和國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況。就實(shí)際使用中所出現(xiàn)的因防盜板運(yùn)動(dòng)方式的不同所引起的取物箱高度過高而導(dǎo)致的取物箱體積增大的問題，提出了解決方法。運(yùn)用PLC對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的控制系統(tǒng)做了設(shè)計(jì)。新型的防盜板聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、受力情況好、成本低、加工容易等優(yōu)點(diǎn)。新型取物箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)運(yùn)用了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理、材料力學(xué)、創(chuàng)新思維等多方面的知識(shí)，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次綜合考驗(yàn)。此次設(shè)計(jì)的取物箱大多數(shù)零件都是鈑金件，因此，為了完成這一設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了運(yùn)用Solid Edge三維繪圖軟件，此軟件最大的優(yōu)點(diǎn)就是具有強(qiáng)大的鈑金件建模能力。此外，我還充分利用了AutoCAD軟件強(qiáng)大的參數(shù)化特征將設(shè)計(jì)圖形顯而易懂的呈現(xiàn)在大家面前。
關(guān)鍵詞:自動(dòng)售貨機(jī);取物箱;防盜板;鈑金;Solid Edge;AutoCAD;PLC
Abstract
This paper mainly introduced a new type of vending machine in the design process of take content box. Also synthesized various aspects factor in the design process to design does improved many times, has summarized the limiting condition and the domestic development survey which the vending machines，classification , the internal structure and electronic components ,the domestic and foreign development situation. According to the practical use of guard against theft occurred because of the different ways of plate movement caused by the content box highly exorbitant and take the lead to take content box the increase in size, solutions are put forward. I did the application of PLC control system of the vending machine to do the design The new security board linkage mechanism possesses simple structure, smooth movement, force of good, Low cost, easy processing. Take the new content box structure design using a mechanical design, mechanical principle, material mechanics, innovative thinking and so on various knowledge, is the knowledge of a comprehensive test.The design of the take content box is most parts metal sheet, Therefore, in order to finish the design, I learned to use Solid Edge 3D drawing software. Besides that I fully design the graph using the AutoCAD software formidable parametrization characteristic to reveal easy to understand present in front of us.
Key words:Vending machine ;Take content box ;Security board;Sheet metal parts ;Solid Edge ;AutoCAD;PLC
目 錄
摘 要 III
Abstract IV
1 緒論 1
1.1 課題來源 1
1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義 1
1.2.2 設(shè)計(jì)意義 1
1.3 自動(dòng)售貨機(jī)的起源、興起和普及 1
1.3.1 起源 1
1.3.2 興起 2
1.3.3 自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的普及 2
1.4 自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展 2
1.5 自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)外的應(yīng)用 3
1.6 自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)外的市場(chǎng)發(fā)展 4
1.7 新型自動(dòng)售貨機(jī)的新增功能 4
2 自動(dòng)售貨機(jī)的分類 6
3 自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能分析 7
3.1 結(jié)構(gòu) 7
3.2 功能分析 8
4 自動(dòng)售貨機(jī)的控制技術(shù) 10
4.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 11
4.2 I/O分配表 11
4.3 PLC外部接線圖 12
4.4 梯形圖程序 13
5 取物箱的結(jié)構(gòu)與作用 16
5.1 結(jié)構(gòu) 16
6 取物箱不同防盜結(jié)構(gòu)的比較 18
6.1 傳統(tǒng)取物箱防盜結(jié)構(gòu) 18
6.2 改進(jìn)后取物箱防盜機(jī)構(gòu) 18
7 取物箱箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 20
8 取物箱材料的選擇 21
8.1 箱體材料的選擇 21
8.2 取物門與防盜板材料的選擇 21
8.3 取物門固定套材料的選擇 21
9 取物箱中力的計(jì)算 22
10 聯(lián)動(dòng)軸扭矩計(jì)算 24
11 取物門旋轉(zhuǎn)角度的選擇 25
12 取物箱的三維效果 27
13 結(jié)論與展望 31
13.1 結(jié)論 31
13.2 存在的不足及對(duì)未來的展望 31
致 謝 32
參考文獻(xiàn) 33
一種新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱的設(shè)計(jì)
1 緒論
1.1 課題來源
自動(dòng)售貨機(jī)是可完成無人自動(dòng)售貨,集光、機(jī)、電一體化的商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備。自動(dòng)售貨機(jī)不受任何場(chǎng)地限制,方便快捷,很多城市的公共場(chǎng)所里面都放置有自動(dòng)售貨機(jī)。從自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)來看，它的出現(xiàn)是由于勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道；而相對(duì)的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升；再加上場(chǎng)地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。 可編程序控制器(PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置,它具有可靠性高、編程簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn),已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用。本課題實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的取物箱的防盜裝置和聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)更為緊湊，比較大程度的減少取物箱的體積。 自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)長(zhǎng)期以來在美國(guó)、日本等國(guó)家得到迅猛發(fā)展，目前已在45個(gè)國(guó)家得到廣泛普及。據(jù)業(yè)內(nèi)人士估計(jì)，中國(guó)的自動(dòng)售貨機(jī)擁有量?jī)H有2萬臺(tái)，相對(duì)于13億的人口大國(guó)和零售業(yè)態(tài)發(fā)展的趨勢(shì)而言，中國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)行業(yè)的發(fā)展空間將更加廣闊。 可編程序控制器( PLC)是綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制裝置，它具有可靠性高、程序簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，已在工業(yè)控制領(lǐng)域得到廣泛地應(yīng)用，因?yàn)樽詣?dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品零售和綜合服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施，要求它的結(jié)構(gòu)必須可靠、穩(wěn)定和執(zhí)行效率高。一種新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱的設(shè)計(jì)保證自動(dòng)售貨機(jī)能夠長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文就詳細(xì)地介紹PLC實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)售貨機(jī)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，新型的取物箱的設(shè)計(jì)過程。
1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義
1.2.1 研究?jī)?nèi)容
設(shè)計(jì)一種新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱，主要是將傳統(tǒng)的向上翻轉(zhuǎn)的防盜板改變?yōu)槠揭剖椒辣I板，該取物箱可以有效的降低設(shè)計(jì)高度，有效節(jié)約設(shè)計(jì)空間，適用于售貨機(jī)比較緊湊的內(nèi)部空間，從而可有效降低取物箱的高度。
1.2.2 設(shè)計(jì)意義
降低取物箱的高度可以減少它所占的體積，從而可以為物品展示區(qū)和儲(chǔ)物箱騰出更多的空間，這樣一來，自動(dòng)售貨機(jī)可以為消費(fèi)者提供更多的商品，提高單臺(tái)售貨機(jī)的銷售量，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)！
1.3 自動(dòng)售貨機(jī)的起源、興起和普及
1.3.1 起源
自動(dòng)售貨機(jī)的歷史，可一直追溯到遠(yuǎn)古時(shí)代的埃及。亞歷山大的科學(xué)家HERON在其所著的《氣體裝置(PNEUMATIKA)》中描述，只要將錢幣投入該裝置，水就會(huì)自動(dòng)流出來。這就是自動(dòng)售貨機(jī)的起源，大約在公元前215年左右，埃及寺院中就安裝了這種裝置，用來銷售“神圣之水(圣水)”。
1.3.2 興起
日常生活中最重要的是方便，自動(dòng)售貨機(jī)最早出現(xiàn)在二十世紀(jì)五六十年代的西歐，當(dāng)時(shí)在美國(guó)的地鐵中，人們可以用1美分在自動(dòng)售貨機(jī)上買到一塊口香糖。
第二次世界大戰(zhàn)后，經(jīng)濟(jì)開始復(fù)興的1957年，以日本作為代表，開發(fā)出了飲料自動(dòng)售貨機(jī)。只要在飲料自動(dòng)售貨機(jī)中投入10日元，就會(huì)在紙杯內(nèi)注入一定量的果汁。由于機(jī)器的上部安裝有引人注目的噴水裝置，所以該自動(dòng)售貨機(jī)被稱為“噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)”，自此出現(xiàn)了爆發(fā)性的自動(dòng)售貨機(jī)狂潮。此種噴水型果汁自動(dòng)售貨機(jī)為消費(fèi)者帶來了新奇、前衛(wèi)的購買方式，并對(duì)之后日本的自動(dòng)售貨機(jī)高度普及起到了很大的作用。之后登場(chǎng)的是可樂自動(dòng)售貨機(jī)。隨著美國(guó)大型可樂公司正式進(jìn)駐日本市場(chǎng)，到了1960年代中期，罐裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)也登場(chǎng)了。自動(dòng)售貨機(jī)的活躍表現(xiàn)對(duì)可樂銷量的驚人增長(zhǎng)貢獻(xiàn)巨大。同時(shí)，優(yōu)秀的自動(dòng)售貨機(jī)市場(chǎng)戰(zhàn)略、操作技巧等都對(duì)日本的自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了很大的影響。1962年，作為流通領(lǐng)域革命的使者，拉開了自動(dòng)售貨機(jī)的序幕。一開始是瓶裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)。1967年，100日元單位以下的貨幣全部改為硬幣，從而促進(jìn)了自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
自動(dòng)售貨機(jī)在日本被親切地稱為“微型小店”?！拔⑿托〉辍背鍪鄣纳唐?，從咖啡、香煙、各種酒類已經(jīng)發(fā)展到部分日常生活用品，就連報(bào)紙、大米、郵票、明信片、電池、錄像帶等也可以自動(dòng)出售。現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)除路旁以外，已進(jìn)入學(xué)校、工廠、醫(yī)院、游戲廳、麻將館、影劇院等公共場(chǎng)所。作為世界上最大的自動(dòng)售貨市場(chǎng)，日本已有560萬臺(tái)，通過自動(dòng)售貨機(jī)出售的商品多達(dá)6000余種，年?duì)I業(yè)額7兆1122億日。每年，僅飲料的銷售額相當(dāng)于1593億元人民幣，按人口計(jì)算，每23人就擁有1臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)，平均每人在自動(dòng)售貨機(jī)上的消費(fèi)達(dá)56000日元。
1.3.3 自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)的普及
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們對(duì)富裕生活的不斷追求，自動(dòng)售貨機(jī)開始迅速普及。由于經(jīng)濟(jì)的高度成長(zhǎng)，建立了消費(fèi)物品的大量生產(chǎn)體制，同時(shí)需要與之相適應(yīng)的大規(guī)模物流方式，滿足這一需求的就是自動(dòng)售貨機(jī)和超級(jí)市場(chǎng)。在作為主力商品的飲料領(lǐng)域中，隨著罐裝咖啡的出現(xiàn)，誕生出了世界首例可銷售冷、熱飲料的冷熱罐裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)，這向普及邁出了一大步。由于冷熱罐裝飲料自動(dòng)售貨機(jī)的推廣，流通行業(yè)可提高設(shè)備設(shè)置的空間利用率，并能在全年內(nèi)取得均衡的銷售額。在原料加工后用紙杯等進(jìn)行銷售的杯式自動(dòng)售貨機(jī)領(lǐng)域中，從速溶咖啡機(jī)、普通咖啡機(jī)、甚至是能夠在機(jī)器內(nèi)部磨好咖啡豆后加牛奶的普通咖啡機(jī)，快速應(yīng)對(duì)著消費(fèi)者嗜好的變化。
1.4 自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生了巨大的變化，人們的生活節(jié)奏也越來越快！于是一種既節(jié)約時(shí)間又方便快捷的消費(fèi)理念出現(xiàn)在了我們的面前，那就是自動(dòng)售貨。在這一思想的指導(dǎo)下，自動(dòng)售貨機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，它的出現(xiàn)極大的方便了我們的生活。自動(dòng)售貨機(jī)是能根據(jù)投入的錢幣自動(dòng)付貨的機(jī)器。自動(dòng)售貨機(jī)是商業(yè)自動(dòng)化的常用設(shè)備，它不受時(shí)間、地點(diǎn)的限制，能節(jié)省人力、方便交易。是一種全新的商業(yè)零售形式，又被稱為24小時(shí)營(yíng)業(yè)的微型超市。能分為三種：飲料自動(dòng)售貨機(jī)、食品自動(dòng)售貨機(jī)、綜合自動(dòng)售貨機(jī)。
在許多公共場(chǎng)所都能看到它的身影，比如，機(jī)場(chǎng)、車站、碼頭、地鐵口、商業(yè)街、校園、辦公寫字樓、居民生活小區(qū)、游樂場(chǎng)以及一些大型的公司內(nèi)部。
適銷的商品更是五花八門、種類繁多，只要是各種標(biāo)準(zhǔn)化的商品，都可通過自動(dòng)售貨機(jī)予以銷售。我們相信，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人民消費(fèi)水平的不斷提高，對(duì)自動(dòng)售貨機(jī)的需求必將越來越多、越來越廣泛。
現(xiàn)在，自動(dòng)售貨機(jī)產(chǎn)業(yè)正在走向信息化并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)合理化。例如實(shí)行聯(lián)機(jī)方式，通過電話線路將自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的庫存信息及時(shí)地傳送各營(yíng)業(yè)點(diǎn)的電腦中，從而確保了商品的發(fā)送、補(bǔ)充以及商品選定的順利進(jìn)行。并且，為防止地球暖化，自動(dòng)售貨機(jī)的開發(fā)致力于能源的節(jié)省，節(jié)能型清涼飲料自動(dòng)售貨機(jī)成為該行業(yè)的主流。在夏季電力消費(fèi)高峰時(shí)，這種機(jī)型的自動(dòng)售貨機(jī)即使在關(guān)掉冷卻器的狀況下也能保持低溫，與以往的自動(dòng)售貨機(jī)相比，它能夠節(jié)約10－15%的電力。進(jìn)入21世紀(jì)時(shí)，自動(dòng)售貨機(jī)也將進(jìn)一步向節(jié)省資源和能源以及高功能化的方向發(fā)展。
除此之外，自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部空間的布局也發(fā)生了很多變化，為了追求儲(chǔ)物空間的最大化，必須控制其余部件所占的體積，取物箱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)就是其中之一。傳統(tǒng)取物箱結(jié)構(gòu)的最大缺點(diǎn)就是高度過高，占用了自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)部過多的空間，這主要是由防盜方式所引起的，現(xiàn)階段市場(chǎng)上自動(dòng)售貨機(jī)的取物箱主要的防盜方式是使位于取物箱后部的防盜板向上翻轉(zhuǎn)來封閉取物箱上部開口。此種方式的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是在同等條件下取物箱實(shí)現(xiàn)功能所需的設(shè)計(jì)高度比較高（必須留出取物門與防盜板翻轉(zhuǎn)所需的高度空間）不適宜現(xiàn)在越來越緊湊的設(shè)計(jì)要求。鑒于此類情況現(xiàn)需設(shè)計(jì)一新型的自動(dòng)售貨機(jī)用取物箱，此次我的畢業(yè)設(shè)計(jì)就是重新設(shè)計(jì)取物箱的防盜機(jī)構(gòu)，該取物箱主要由取物箱箱體、取物門、防盜板、聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)輔助部件（滑動(dòng)軌道等）組成。主要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)過程是當(dāng)向內(nèi)推動(dòng)取物門時(shí)，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)使防盜板由后向前平移，并封閉整個(gè)取物箱上部開口，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中要使防盜板的平移速度盡可能的快于取物門的開啟速度。
1.5 自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)外的應(yīng)用
自動(dòng)售貨機(jī)是勞動(dòng)密集型的產(chǎn)業(yè)構(gòu)造向技術(shù)密集型社會(huì)轉(zhuǎn)變的產(chǎn)物。大量生產(chǎn)、大量消費(fèi)以及消費(fèi)模式和銷售環(huán)境的變化，要求出現(xiàn)新的流通渠道;而相對(duì)的超市、百貨購物中心等新的流通渠道的產(chǎn)生，人工費(fèi)用也不斷上升;再加上場(chǎng)地的局限性以及購物的便利性等這些因素的制約，無人自動(dòng)售貨機(jī)作為一種必須的機(jī)器便應(yīng)運(yùn)而生了。
自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)外早已很普及，大街上、公寓里到處都是。在美國(guó)、日本和整個(gè)歐洲，自動(dòng)售貨機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)擴(kuò)展至小食品、冷熱飲料、快餐、游戲軟件、香煙、報(bào)紙、郵票、電話磁卡以及個(gè)人衛(wèi)生用品等各個(gè)方面。其中，日本的自動(dòng)售貨機(jī)應(yīng)用方面具有代表性。自動(dòng)售貨機(jī)已成為日本城市喧囂街頭的一個(gè)標(biāo)志。這種機(jī)器已不僅限于銷售香煙等各類商品，還提供許多新的服務(wù)功能，例如把零錢捐給某非政府組織，或者通過觀看小屏幕播放的廣告信息而獲得打折等。通過一種新的自動(dòng)售貨機(jī)，消費(fèi)者哪怕只購買一杯熱咖啡也可獲得折扣，因?yàn)樵跈C(jī)器加熱咖啡的過程中，液晶顯示屏上會(huì)播放一段廣告，消費(fèi)者只需耐心看完廣告就可獲得打折。還有一些新機(jī)型可以接受向非政府組織的捐款。目前，日本街頭已有1萬多臺(tái)可接受捐款的自動(dòng)售貨機(jī)，但需求量依然很大。還有一種機(jī)型，當(dāng)身體健康處于危險(xiǎn)狀態(tài)的使用者按動(dòng)按鍵時(shí)，機(jī)器就會(huì)發(fā)出警報(bào)聲。此外，日本最主要的一家飲料分銷商還與政府簽訂協(xié)議，推出了“災(zāi)害應(yīng)急型”自動(dòng)售貨機(jī)。當(dāng)?shù)卣鸬茸匀粸?zāi)害發(fā)生時(shí)，中心電腦處理系統(tǒng)會(huì)向自動(dòng)售貨機(jī)發(fā)出指令，市民可從機(jī)器中免費(fèi)提取飲料和食品。
1.6 自動(dòng)售貨機(jī)在國(guó)外的市場(chǎng)發(fā)展
目前，自動(dòng)售貨機(jī)作為一種不同于傳統(tǒng)的零售方式進(jìn)入四十五個(gè)國(guó)家市場(chǎng)。在這四十五個(gè)國(guó)家中，美國(guó)和日本發(fā)展最快。在國(guó)外主要是以飲料廠家引導(dǎo)，帶動(dòng)自動(dòng)售貨機(jī)的發(fā)展。作為世界上最大的自動(dòng)售貨市場(chǎng)，日本通過自動(dòng)售貨機(jī)出售的商品多達(dá)6000余種。在歐洲每臺(tái)自動(dòng)售貨機(jī)日銷售額達(dá)到50到100美元不等，以巴黎地鐵車站為例，在各個(gè)站點(diǎn)總計(jì)擺放了1500臺(tái)，每月銷售額達(dá)600萬法郎。美國(guó)自動(dòng)售貨機(jī)的零售營(yíng)業(yè)額高達(dá)293億美元，日本每個(gè)消費(fèi)者每年在自動(dòng)售貨機(jī)上的消費(fèi)金額達(dá)5.5萬日元。全世界每年通過自動(dòng)售貨機(jī)銷售商品的總額已達(dá)2000億美元。
1.7 新型自動(dòng)售貨機(jī)的新增功能
1.7.1 多種貨幣識(shí)別功能：
電控系統(tǒng)可以配合紙幣、硬幣識(shí)別器增加代金券功能，可以識(shí)別紙質(zhì)和硬幣。
1.7.2 USB功能：
應(yīng)用USB技術(shù)，使用一個(gè)優(yōu)盤，就能輕松下載售貨機(jī)的運(yùn)營(yíng)信息，然后使用PC機(jī)對(duì)下載的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，便于運(yùn)營(yíng)商掌握不同地區(qū)、不同機(jī)器、不同商品的售賣情況。
1.7.3 無線網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)管理功能：
將自動(dòng)售貨機(jī)當(dāng)前運(yùn)營(yíng)的數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)狀態(tài)、系統(tǒng)故障、料道故障、缺貨情況、銷售數(shù)據(jù)通過安裝在自動(dòng)售貨機(jī)上的GPRS模塊無線傳輸?shù)绞圬洐C(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，運(yùn)營(yíng)人員可以在任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的電腦上掌握售貨機(jī)的這些信息，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)售貨機(jī)的大規(guī)模運(yùn)營(yíng)和網(wǎng)絡(luò)化管理。
1.7.4 帶有攝像頭：
一些裝有監(jiān)視攝像頭的自動(dòng)售貨機(jī)已開始試用，它們除了可監(jiān)控針對(duì)售貨機(jī)的犯罪外，還對(duì)周邊起到了警戒作用。此外，有關(guān)部門計(jì)劃給自動(dòng)售貨機(jī)裝上電子公告牌，使其能在自然災(zāi)害等緊急情況發(fā)生時(shí)，為公眾提供信息服務(wù)。
1.7.5 語音功能：
自動(dòng)語音叫賣功能,真正做到了代替營(yíng)業(yè)員的叫賣,從而引起更多的消費(fèi)者的關(guān)注。
1.7.6 故障診斷:
能自動(dòng)快速診斷機(jī)器本身、紙幣接收器、硬幣接收器等模塊的故障，并將故障信息提示操作者，便于有效的日常維護(hù)。
伴隨收入水平的提高，人們追求靈活、方便、快捷以及自助式服務(wù)是自動(dòng)售貨機(jī)得以如此迅猛發(fā)展的主要原因。在發(fā)達(dá)國(guó)家自動(dòng)售貨機(jī)已經(jīng)成為零售業(yè)一個(gè)不可分割的部分，特別是對(duì)青年一代，這種伴隨其成長(zhǎng)的前衛(wèi)零售方式更可謂是一種新的消費(fèi)時(shí)尚?，F(xiàn)代都市生活的節(jié)奏日趨加快，追求方便、快捷的服務(wù)成為人們的一種時(shí)尚，以麥當(dāng)勞、肯德基為代表的的西式快餐在我國(guó)的迅速發(fā)展就是很好的例子。隨著對(duì)外開放的不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的零售業(yè)發(fā)展成百貨商店、連鎖超市、電視直銷、廠家直銷等多種方式并存的局面，極大地方便了人們的生活。
2 自動(dòng)售貨機(jī)的分類
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和市場(chǎng)的不斷繁榮各種投幣式自動(dòng)售貨及服務(wù)機(jī)具已經(jīng)風(fēng)靡世界發(fā)達(dá)國(guó)家。這些采用現(xiàn)代電子技術(shù)和機(jī)電技術(shù)的自動(dòng)服務(wù)設(shè)施，以其實(shí)用方便的特性受消費(fèi)者的喜愛。
2.1 投幣式自動(dòng)售貨機(jī)
所謂投幣式自動(dòng)售貨機(jī)，是通過顧客自行投幣、按鍵和取貨即可完成自動(dòng)售貨并可自動(dòng)退幣找零的一種商品銷售設(shè)備。它本身備有待售出商品的貯存腔體并可制冷制熱，有商品樣品的展示部位和售價(jià)標(biāo)識(shí)、電腦識(shí)幣和計(jì)價(jià)退幣控制系統(tǒng)、顧客選擇按鈕及商品推出機(jī)構(gòu)等，完成商品出售的一連串動(dòng)作，是集現(xiàn)代科技光、機(jī)、電一體化的產(chǎn)品。有人說，以其采用電腦程序控制的機(jī)構(gòu)功能和自動(dòng)完成商品出售的系列動(dòng)作來看 ,可謂是一種代替小型商店、代替售貨員功能的“現(xiàn)代化商用型智能機(jī)器人”。
自動(dòng)售貨機(jī)常用來出售易拉罐冷熱飲料、啤酒、香煙、小食品和小商品等,也有象雪糕、玩具、牙具、香皂、雜志、報(bào)紙等的自動(dòng)售出機(jī)具?？傊?，凡是價(jià)格不太高、投幣數(shù)適合、有定型包裝的商品均可采用投幣自動(dòng)售出方式來完成。
2.2 投幣式自動(dòng)售票機(jī)
投幣式自動(dòng)售票機(jī)是顧客投幣后，能自動(dòng)完成售出各種票、券、證、卡功能的設(shè)備。如自動(dòng)售出地鐵車票、電汽車票、各種磁卡、郵票、影劇娛樂入場(chǎng)券、餐券等。投幣式自動(dòng)服 務(wù)機(jī)是顧客投幣后，能自動(dòng)完成各種社會(huì)服務(wù)功能的設(shè)備。如投幣自動(dòng)計(jì)時(shí)電話機(jī)、計(jì)量加油機(jī)、定時(shí)洗衣機(jī)、游戲機(jī)、自動(dòng)照像裝置等服務(wù)機(jī)具。
2.3 鈔幣自動(dòng)兌換機(jī)
鈔幣自動(dòng)兌換機(jī)是為投幣自動(dòng)售貨機(jī)、售票機(jī)、服務(wù)機(jī)具提供換幣服務(wù)的一種附屬設(shè)備，可自動(dòng)完成紙鈔對(duì)硬幣的兌換功能。由于自動(dòng)售貨機(jī)等設(shè)備必須用投入的硬幣來實(shí)現(xiàn)售貨和退幣找零功能，因此顧客使用紙鈔購物時(shí)，必須先自行兌換成硬幣再投入到自動(dòng)售貨機(jī)中鈔幣兌換機(jī)的作用正在于此。此外，自動(dòng)兌換機(jī)還可完成大面額紙鈔對(duì)小面額紙鈔的自動(dòng)兌換等。
2.4 商品化標(biāo)準(zhǔn)電子識(shí)幣器
商品化標(biāo)準(zhǔn)電子識(shí)幣器是作為一種獨(dú)立機(jī)構(gòu)，完成不同種類的紙鈔硬幣真?zhèn)巫R(shí)別、計(jì)數(shù)輸出并有退幣找零功能的標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品。由于紙鈔硬幣面值的不同，因此識(shí)幣器的電氣識(shí)別方式各異。而各種售貨機(jī)、售票機(jī)、服務(wù)機(jī)具的功能不同，也需要簡(jiǎn)繁各異的多類型、多功能的識(shí)別退幣系統(tǒng)和相對(duì)獨(dú)立、靈活配套的商品化標(biāo)準(zhǔn)識(shí)幣器。例如有紙鈔型識(shí)幣器，單幣種識(shí)幣器，雙幣種共用、三或四幣種共用識(shí)幣器、單功能單幣種（不退幣）簡(jiǎn)易型識(shí)幣器等，使識(shí)幣這種關(guān)鍵機(jī)構(gòu)更經(jīng)濟(jì)、更實(shí)用。在自動(dòng)售貨機(jī)應(yīng)用生產(chǎn)較普及的國(guó)家，識(shí)幣技術(shù)為專利技術(shù)，識(shí)幣器的生產(chǎn)制造也由指定的大型專業(yè)廠家配套供應(yīng)其他自動(dòng)售貨機(jī)生產(chǎn)廠使用。
3 自動(dòng)售貨機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能分析
3.1 結(jié)構(gòu)
自動(dòng)售貨機(jī)作為社會(huì)上完成商品交易和公益服務(wù)的獨(dú)立設(shè)施, 要求它的結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)謹(jǐn)齊備。而為實(shí)現(xiàn)各種不同需要, 在外型尺寸和外觀造型上必須適應(yīng)現(xiàn)代商品社會(huì)的整體和諧。就自動(dòng)售貨機(jī)整體外型而言, 可分成大型柜式、中型箱式、小型壁掛式和微型座式機(jī)四種。
3.1.1 箱體外觀
正面上部為商品展示窗和價(jià)格標(biāo)簽中部設(shè)投幣入口、退幣鈕和金額顯示窗在價(jià)格標(biāo)簽附近設(shè)有選擇商品的按鍵正面下部為退幣口和顧客取貨口。自動(dòng)售貨機(jī)箱體, 必須堅(jiān)固防盜、高雅美觀、防雨通風(fēng)等。面向顧客的機(jī)具正面, 是完成商品價(jià)格介紹、接受投幣、顯示金額、推出商品和退幣整個(gè)售出過程的表體部分。
3.1.2 商品樣品
展示窗由透明有機(jī)板窗、樣品展示架、商品價(jià)格標(biāo)簽、選購按鈕和照明燈組成, 設(shè)在前門體里部的可開啟樣品門, 用來更換商品樣品和價(jià)格標(biāo)簽。展示窗相當(dāng)于商店櫥窗或者柜臺(tái), 以清晰明亮的商品展示和明碼標(biāo)價(jià)來招攬顧客。
3.1.3 商品貯存部分
設(shè)有保溫內(nèi)箱和保溫門,內(nèi)部有可垂直排放各種同類產(chǎn)品的格架, 根據(jù)機(jī)種設(shè)計(jì)尺寸的不同, 貯存商品種類和數(shù)量也不同。商品垂直方式貯存, 便于利用商品自重將其方便推出設(shè)有保溫裝置則可實(shí)現(xiàn)商品冷藏保鮮貯備。
3.1.4 商品驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
根據(jù)售出商品包裝類型的不同, 采用機(jī)電結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)可分成三種第一種為圓柱型商品如易拉罐、酒瓶等的電磁閥帶動(dòng)翻板的驅(qū)動(dòng)方式第二種為六方體型商品如香煙、紙盒包裝品等的微電機(jī)帶動(dòng)連桿平推的驅(qū)動(dòng)方式第三種為對(duì)薄形片狀商品如磁卡、票券等的微電機(jī)帶動(dòng)捻拉機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式。上述三種驅(qū)動(dòng)方式都以平穩(wěn)的推出動(dòng)作, 使貯存排放的商品落到取貨口中, 便于顧客方便地取走所購商品。
3.1.5 電子識(shí)幣系統(tǒng)
由電子識(shí)幣器、識(shí)幣后的鈔幣自動(dòng)分類貯存機(jī)構(gòu)和退幣機(jī)構(gòu)三部分組成。它作為一個(gè)可獨(dú)立被采用的機(jī)構(gòu), 可以識(shí)別鈔幣真?zhèn)? 并將分類貯存的不同種貨幣推出, 實(shí)現(xiàn)退幣找零的功能, 是自動(dòng)售貨機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)。
3.1.6 微電腦控制系統(tǒng)
是自動(dòng)售貨機(jī)在自動(dòng)銷售過程中, 收到識(shí)幣信號(hào)后, 自動(dòng)進(jìn)行累計(jì)、外部金額顯示、顧客按鍵后自動(dòng)推出商品和發(fā)出退幣找零等信號(hào)的電控系統(tǒng)。同時(shí), 該系統(tǒng)還具備預(yù)設(shè)價(jià)格、售出累計(jì)、驅(qū)動(dòng)檢測(cè)和故障自檢等功能, 是“ 售貨機(jī)器人”的“ 大腦” 。
3.1.7 整機(jī)電源和照明系統(tǒng)
具備穩(wěn)壓、變壓分配、防干擾防漏電等保護(hù)功能和樣品展示窗的照明。
3.1.8 制冶、制熱系統(tǒng)
根據(jù)商品保存的需要制冷或制熱, 在保溫貯存室內(nèi), 實(shí)現(xiàn)商品恒溫貯存。
自動(dòng)售貨機(jī)如圖3.1所示：
圖3.1 自動(dòng)售貨機(jī)
3.2 功能分析
這部分闡述了自動(dòng)售貨機(jī)的各種動(dòng)作功能和控制要求，給出了完整的自動(dòng)售貨機(jī)操作規(guī)程，并介紹了自動(dòng)售貨機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)種所包括的人工操作步驟。
在進(jìn)行上、下位機(jī)程序編寫之前，首先要做的工作是確定自動(dòng)售貨機(jī)本身所具備的功能及在進(jìn)行某種操作后所具有的狀態(tài)。
在實(shí)際生活中，我們見到的售貨機(jī)可以銷售一些簡(jiǎn)單的日用品，如飲料、常用藥品和小的生活保健用品等。售貨機(jī)的基本功能就是對(duì)投入的貨幣進(jìn)行運(yùn)算，并根據(jù)貨幣數(shù)值判斷是否能夠購買某種商品，并作出相應(yīng)的反應(yīng)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子來說明，例如：售貨機(jī)中有8中商品，其中01號(hào)商品（代表第一種商品）價(jià)格為2.60元，02商品為3.50元，其余類推?，F(xiàn)投入1個(gè)1元硬幣，當(dāng)投入的貨幣超過01商品的價(jià)格時(shí)，01商品的選擇按鈕處應(yīng)有變化，提示可以購買，其他商品同比。當(dāng)按下選擇01商品的價(jià)格時(shí)，售貨機(jī)進(jìn)行減法運(yùn)算，從投入的貨幣總值中減去01商品的價(jià)格同時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)，提取01號(hào)商品到出貨口。此時(shí)售貨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行等待外部命令，如繼續(xù)交易，則同上，如果此時(shí)不再購買而按下退幣按鈕，售貨機(jī)則要進(jìn)行退幣操作，退回相應(yīng)的貨幣，并在程序中清零，完成此次交易。由此看來，售貨機(jī)一次交易要涉及加法運(yùn)算、減法運(yùn)算以及在退幣時(shí)的除法運(yùn)算，這是它的內(nèi)部功能。還要有貨幣識(shí)別系統(tǒng)和貨幣的傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)完整的售貨退幣功能。
自動(dòng)售貨機(jī)的工作流程圖如圖2：
圖3.2 動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖
4 自動(dòng)售貨機(jī)的控制技術(shù)
本自動(dòng)售貨機(jī)可使用1元、2元、5元硬幣，計(jì)幣時(shí)用ADD指令進(jìn)行累加從而得到一個(gè)投幣總額；比較幣值時(shí)使用CMP指令來判斷是否符合汽水排出、可樂排出或咖啡排出的條件；余額計(jì)算時(shí)用SUB指令從投幣總額中扣除顧客所消費(fèi)的幣值總額；退幣計(jì)算時(shí)用到觸點(diǎn)型比較指令。
PLC選用繼電器輸出型,實(shí)現(xiàn)控制程序的跳轉(zhuǎn)。
退幣結(jié)束時(shí)，使用ZRST指令進(jìn)行購買完成的復(fù)位，以準(zhǔn)備下一個(gè)顧客購買飲料，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤。
自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖如圖4.1所示。
開始
投幣
投幣計(jì)數(shù)
金額計(jì)算
N
N
Y
Y
Y
N
N
余額為0
余額為0
余額為0
可買嗎
選擇汽水
選擇可樂
計(jì)算余額
計(jì)算余額
選擇咖啡
計(jì)算余額
退幣程序
退幣程序
退幣程序
輸出可樂
輸出汽水
輸出咖啡
余額=0？
余額=0？
余額=0？
圖4.1 自動(dòng)售貨機(jī)工作流程圖
4.1 PLC的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
目前PLC種類繁多，功能和指令系統(tǒng)也都各不相同，但都是以微處理器為核心用做工業(yè)控制的專用計(jì)算機(jī)，所以其結(jié)構(gòu)和工作原理都大致相同，硬件結(jié)構(gòu)與微機(jī)相似。主要包括中央處理單元CPU、存儲(chǔ)器RAM和ROM、輸入輸出接口電路、電源、I/O擴(kuò)展接口、外部設(shè)備接口等`。其內(nèi)部也是采用總線結(jié)構(gòu)來進(jìn)行數(shù)據(jù)和指令的傳輸。
如圖4.2所示，PLC控制系統(tǒng)由輸入量—PLC—輸出量組成，外部的各種開關(guān)信號(hào)、模擬信號(hào)、傳感器檢測(cè)的各種信號(hào)均作為PLC的輸入量，它們經(jīng)PLC外部輸入端子，作為PLC的輸出量對(duì)外圍設(shè)備進(jìn)行各種控制。由此可見，PLC的基本結(jié)構(gòu)有控制部分輸入和輸出組成。
圖4.2 PLC硬件結(jié)構(gòu)圖
4.2 I/O分配表
此控制系統(tǒng)可采用自動(dòng)工作方式，輸入信號(hào)為汽水、可樂、咖啡選擇，1元、2元、5元硬幣投入識(shí)別口記數(shù)手動(dòng)復(fù)位按鈕；輸出信號(hào)為汽水、可樂、咖啡出貨電機(jī)控制、出幣選擇燈及相應(yīng)指示燈，共18個(gè)輸入點(diǎn)，16個(gè)輸出點(diǎn)，均為開關(guān)量。I/O地址定義如表4-1所示。
表4-1 分配表
輸入點(diǎn)地址
功能
輸出點(diǎn)地址
功能
X0
啟動(dòng)
Y0
汽水選擇燈
X1
暫停
Y1
汽水出貨電機(jī)控制
X2
1元輸入
Y2
可樂選擇燈
X3
2元輸入
Y3
可樂出貨電機(jī)控制
13
X4
5元輸入
Y4
咖啡選擇燈
X5
汽水選擇
Y5
咖啡出貨電機(jī)控制
X6
可樂選擇
Y6
1元傳動(dòng)電機(jī)控制
X7
咖啡選擇
Y7
2元傳動(dòng)電機(jī)控制
X10
1元退幣感應(yīng)器
Y10
出幣選擇燈
X11
2元退幣感應(yīng)器
Y11
制冷控制
X12
出幣選擇
Y12
照明控制
X13
溫度傳感器
Y13
1元缺幣報(bào)警
X14
光度傳感器
Y14
2元缺幣報(bào)警
X15
1元硬幣傳感器
Y15
缺貨報(bào)警
X16
1元硬幣傳感器
Y16
X17
缺貨傳感器
Y17
4.3 PLC外部接線圖
圖4.3 PLC外部接線圖
4.4 梯形圖程序
13
圖4.4 自動(dòng)售貨機(jī)梯形圖
15
5 取物箱的結(jié)構(gòu)與作用
5.1 結(jié)構(gòu)
1. 取物箱箱體 ： 取物箱的主體結(jié)構(gòu)，控制了取物箱的整體體積，其他部件也都安裝在箱體之上。
2. 取物門：物品掉落在箱體內(nèi)，通過推動(dòng)取物門來拿取商品。
3. 防盜板：取物門被推開后，帶動(dòng)防盜板運(yùn)動(dòng)，將取物箱與售貨機(jī)內(nèi)部隔開，起到防盜與保護(hù)的作用。售貨機(jī)內(nèi)部有許多電子元件，由于涉及到錢幣的識(shí)別與存儲(chǔ)，這些都是非常重要的，但是由于取物箱上部存在開口，有時(shí)會(huì)有人用細(xì)桿掏內(nèi)部，這樣會(huì)損壞售貨機(jī)內(nèi)部電子元件，也會(huì)使部分商品掉落下來，這樣售貨機(jī)就會(huì)被破壞了。為了解決這一問題，防盜板就應(yīng)運(yùn)而生，它可以在打開取物門時(shí)將取物箱上部的開口封閉起來，起到保護(hù)與防盜的作用。
4. 聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)：將取物門的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為防盜板的運(yùn)動(dòng)。
5. 移動(dòng)板固定裝置：移動(dòng)板的固定裝置，使聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠平穩(wěn)順利的運(yùn)動(dòng)。
取物箱的結(jié)構(gòu)如圖5.1所示：
I
圖5.1 取物箱的結(jié)構(gòu)
5.2 作用
作為自動(dòng)售貨機(jī)內(nèi)的一個(gè)至關(guān)重要的組成部分，取物箱是自動(dòng)售貨機(jī)的整個(gè)售貨過程的終端，它能否安全順利的運(yùn)作關(guān)乎到整個(gè)售貨過程的成敗。當(dāng)消費(fèi)者完成商品的選定以后，自動(dòng)售貨機(jī)接受到命令，通過控制程序，商品會(huì)掉落到取物箱內(nèi)，這一系列動(dòng)作完成后，消費(fèi)者就可以推開取物門拾取自己所購買到的商品，從而完成交易。
17
6 取物箱不同防盜結(jié)構(gòu)的比較
6.1 傳統(tǒng)取物箱防盜結(jié)構(gòu)
現(xiàn)階段市場(chǎng)上自動(dòng)售貨機(jī)的取物箱主要的防盜方式是使位于取物箱后部的防盜板向上翻轉(zhuǎn)來封閉取物箱上部開口。此種結(jié)構(gòu)的有點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)方式簡(jiǎn)單可靠，缺點(diǎn)是在同等條件下取物箱實(shí)現(xiàn)功能所需的高度比較高，不適宜越來越緊湊的設(shè)計(jì)要求。
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖6.1所示：
圖6.1 傳統(tǒng)取物箱側(cè)視圖
當(dāng)推動(dòng)取物門旋轉(zhuǎn)時(shí)，右邊的防盜板會(huì)向上翻轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)封閉取物箱上部開口的目的。但是這一動(dòng)作有一個(gè)非常大的缺點(diǎn)，就是當(dāng)兩門向內(nèi)翻轉(zhuǎn)時(shí)容易將箱體內(nèi)較大的物品夾住，使取物門無法正常打開，消費(fèi)者也就不能拿到已買到的商品，這一問題會(huì)大大影響自動(dòng)售貨機(jī)的正常運(yùn)作，會(huì)降低銷售量。
6.2 改進(jìn)后取物箱防盜機(jī)構(gòu)
該取物箱防盜機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程是當(dāng)消費(fèi)者向內(nèi)推動(dòng)取物門拿去商品的時(shí)候，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)使防盜板在取物箱的上開口處由后向前做平移運(yùn)動(dòng)，并封閉整個(gè)取物箱上部開口。
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖6.2所示：
圖6.2 采用平動(dòng)防盜板取物箱聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)圖
7 取物箱箱體結(jié) y構(gòu)的設(shè)計(jì)
本次我設(shè)計(jì)的取物箱主要是對(duì)防盜板進(jìn)行改進(jìn)，傳統(tǒng)的防盜板是豎直放置的，所占空間較大，為了改善這一缺點(diǎn)，我將防盜板水平放置在箱體的上部。當(dāng)取物門旋轉(zhuǎn)后，聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)防盜板向前運(yùn)動(dòng)，因此，防盜板在箱體上部只做前后平移運(yùn)動(dòng)。所以取物箱上部必須留出放置防盜板以及供其運(yùn)動(dòng)的空間。
主要由鈑金件和部分小零件組成，其中主要部件有：前旋轉(zhuǎn)門板，上平動(dòng)防盜板，兩側(cè)護(hù)板和一塊較大的折彎連接板。其中連接前旋轉(zhuǎn)門板和平動(dòng)防盜板的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由兩根聯(lián)動(dòng)桿和一塊移動(dòng)的長(zhǎng)窄板組成。當(dāng)前旋轉(zhuǎn)門板被轉(zhuǎn)動(dòng)后，通過聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)可帶動(dòng)防盜板的移動(dòng)。
取物箱上部開口的寬度為防盜板寬度的兩倍，當(dāng)防盜板位于箱體后側(cè)時(shí)，前部留出的開口可以讓商品掉落在取物箱內(nèi)。為了防止防盜板過度移動(dòng)，箱體的后側(cè)會(huì)比防盜板略高。
為了能節(jié)約空間和材料，我并沒有把箱體設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體。如果設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體，取物箱的容積雖然可以增大，但是這并沒有實(shí)際意義，反而會(huì)造成拿取商品不方便的后果。因此，我設(shè)計(jì)的取物箱從側(cè)面看是一個(gè)直角梯形，后側(cè)面形成的斜度可以使商品掉落后集中在箱體內(nèi)側(cè)的前部，這樣就能讓消費(fèi)者方便地拿取。
當(dāng)我們推開取物門后，圓柱體狀的瓶裝飲料很容易從取物箱內(nèi)滾落下來，為了解決這一問題，我在箱體前方下側(cè)加裝了擋板，這樣就能很好地解決這一問最終箱體結(jié)構(gòu)如圖6所示：
圖7.1 取物箱箱體結(jié)構(gòu)
8 取物箱材料的選擇
8.1 箱體材料的選擇
此次取物箱的材料選擇的是鈑金件，鈑金具有重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電（能夠用于電磁屏蔽）、成本低、大規(guī)模量產(chǎn)性能好等特點(diǎn)，目前在電子電器、通信、汽車工業(yè)、醫(yī)療器械等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，例如在電腦機(jī)箱、手機(jī)、MP3中，鈑金是必不可少的組成部分。
常用的鈑金材料有：
1. 普通冷軋板 SPCC SPCC是指鋼錠經(jīng)過冷軋機(jī)連續(xù)軋制成要求厚度的鋼板卷料或片料。SPCC表面沒有任何的防護(hù)，暴露在空氣中極易被氧化，特別是在潮濕的環(huán)境中氧化速度加快，出現(xiàn)暗紅色的鐵銹，在使用時(shí)表面要噴漆、電鍍或者其他防護(hù)?！?
2. 鍍鋅鋼板SECC SECC的底材為一般的冷軋鋼卷，在連續(xù)電鍍鋅產(chǎn)線經(jīng)過脫脂、酸洗、電鍍及各種后處理制程后，即成為電鍍鋅產(chǎn)品。SECC不但具有一般冷軋鋼片的機(jī)械性能及近似的加工性，而且具有優(yōu)越的耐蝕性及裝飾性外觀。在電子產(chǎn)品、家電及家具的市場(chǎng)上具有很大的競(jìng)爭(zhēng)性及取代性。例如目前電腦機(jī)箱普遍使用的就是SECC。
3. 熱浸鍍鋅鋼板SGCC 熱浸鍍鋅鋼卷是指將熱軋酸洗或冷軋后之半成品，經(jīng)過清洗、退火，浸入溫度約460°C的溶融鋅槽中，而使鋼片鍍上鋅層，再經(jīng)調(diào)質(zhì)整平及化學(xué)處理而成。SGCC材料比SECC材料硬、延展性差（避免深抽設(shè)計(jì)）、鋅層較厚、電焊性差?！?
4. 不銹鋼SUS301 Cr（鉻）的含量較SUS304低，耐蝕性較差，但經(jīng)過冷加工能獲得很好的拉力和硬度，彈性較好，多用于彈片彈簧以及防EMI?！?
5. 不銹鋼SUS304 使用最廣泛的不銹鋼之一，因含Ni（鎳）故比含Cr（鉻）的鋼較富有耐蝕性、耐熱性，擁有非常好的機(jī)械性能，無熱處理硬化現(xiàn)象，沒有彈性。
因此，通過對(duì)上述材料的比較，此次取物箱箱體材料選用熱浸鍍鋅鋼板SGCC。
8.2 取物門與防盜板材料的選擇
為了降低取物箱的重量，取物門與防盜板將使用塑料，選擇的塑料為：聚甲醛（POM），該材料具有良好的綜合性能。強(qiáng)度、剛性、沖擊、疲勞、蠕變等性能均較高，減摩耐磨性能良好，吸水性小，尺寸穩(wěn)定性好；聚四氟乙烯等填充的，其減摩耐磨性能更好，PV值更高，可用纖維增強(qiáng)，這種材料多用于減摩耐磨的場(chǎng)合及傳動(dòng)件。使用這一材料可以有效降低各零件間的摩擦阻力，提高工作效率。
8.3 取物門固定套材料的選擇
固定套只是起到不讓墊片和聯(lián)動(dòng)桿滑落的作用，受到的軸向力比較小，幾乎可以忽略不計(jì)，因此我選擇了丁苯橡膠，它有以下的優(yōu)點(diǎn)：耐磨性較突出，耐老化和耐熱性超過天然橡膠，加工性能良好，強(qiáng)伸性高。
9 取物箱中力的計(jì)算
下滑道由兩根螺栓固定在右側(cè)板上，當(dāng)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)時(shí)，聯(lián)動(dòng)板同時(shí)受到向右和向下的作用力，其中向下的力會(huì)轉(zhuǎn)化到兩個(gè)螺栓上，螺栓會(huì)收到擠壓力和剪切力。受力圖如圖9.1所示：
圖9.1 螺栓受力圖
假設(shè)用F=100N的力來推動(dòng)取物門，力的作用點(diǎn)在門的中間，取物門高度為L(zhǎng)=230mm，聯(lián)動(dòng)桿1的長(zhǎng)度L’為180mm
門上的力轉(zhuǎn)化到聯(lián)動(dòng)桿1上后的大?。?
（9.1）
所以
的力可以分解為豎直向下的力和水平向右的力
（9.2）
作用力將作用在固定下滑道的螺栓上
螺栓將收到擠壓力和剪切力，每根螺栓所收到的力為：
（9.3）
所以螺栓將受到擠壓力和剪切力
擠壓應(yīng)力：
（9.4）
剪切應(yīng)力：
（9.5）
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得該螺栓的許用剪切應(yīng)力為10MPa，因此該螺栓符合要求。
10 聯(lián)動(dòng)軸扭矩計(jì)算
聯(lián)動(dòng)桿2旋轉(zhuǎn)中心到下滾輪的距離
（10.1）
作用在圓桿上的扭矩為：
（10.2）
抗扭截面系數(shù)：
(10.3)
\扭剪應(yīng)力：
(10.4)
圓桿選用45鋼
由于表的,得，從而滿足強(qiáng)度要求。
11 取物門旋轉(zhuǎn)角度的選擇
自動(dòng)售貨機(jī)所售賣的物品多為瓶裝飲料，飲料瓶的形狀為圓柱體，尺寸多為直徑70mm,高度200至220mm，為了能讓一個(gè)成年人方便而又舒適地取出飲料，轉(zhuǎn)門必須打開一定的角度，留出拿取飲料的空間。如圖11.1所示：
圖11.1 取物門打開側(cè)面效果圖
此次設(shè)計(jì)： 取物門高度為L(zhǎng)=230mm
當(dāng)取物門打開一定的角度后，出現(xiàn)一個(gè)開口，
水平距離為：
(11.1)
豎直距離為：
(11.2)
此次設(shè)計(jì)我取轉(zhuǎn)門的旋轉(zhuǎn)角度為，所以
水平距離為：
豎直距離為：
取物門打開后留出的體積大致可以算作
(為門的寬度)
飲料瓶的體積為:
所以取物門開啟后留出的體積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于飲料瓶的體積，能夠滿足拿取商品的要求。
當(dāng)自動(dòng)售貨機(jī)所賣的商品體積較大時(shí)可以選擇更大的角度，使取物門能夠開啟更大，方便拿取。
12 取物箱的三維效果
Solid Edge是Siemens PLM Software公司旗下的三維CAD軟件，采用Siemens PLM Software公司自己擁有專利的Parasolid作為軟件核心，將普及型CAD系統(tǒng)與世界上最具領(lǐng)先地位的實(shí)體造型引擎結(jié)合在一起,是基于Windows平臺(tái)、功能強(qiáng)大且易用的三維CAD軟件。
在陳老師的指導(dǎo)下，我有機(jī)會(huì)接觸并學(xué)習(xí)使用solid edge,在學(xué)習(xí)的過程中我發(fā)現(xiàn)該軟件有著非常多的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。它的主要功能有：零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)、鈑金設(shè)計(jì)、焊接設(shè)計(jì)、復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)、管道設(shè)計(jì)、生產(chǎn)出圖等，其中鈑金設(shè)計(jì)是該軟件的強(qiáng)項(xiàng)！
鈑金模塊提供一個(gè)專業(yè)、高效的鈑金設(shè)計(jì)環(huán)境，可以容易地進(jìn)行各種鈑金件設(shè)計(jì)，通過其提供的符合鈑金專業(yè)的造型命令，如平板、折彎、氣窗、壓延、沖料、斜角、角切除和其它鈑金特征等，以及通過自動(dòng)添加彎曲變形、彎曲計(jì)算和展開，Solid Edge提供了最先進(jìn)的鈑金CAD工具，能大大減少設(shè)計(jì)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。
Solid Edge提供的鈑金設(shè)計(jì)命令是迄今為止最具效率的一整套鈑金設(shè)計(jì)工具。從簡(jiǎn)單的平板建立到添加各種折彎、除料、倒角、開孔；從建立各種沖壓特征直到自動(dòng)展開、生成工程圖，各種命令一應(yīng)俱全。并在設(shè)計(jì)過程中，充分考慮到鈑金工藝的要求，設(shè)計(jì)多項(xiàng)符合鈑金工藝的參數(shù)，如彎折缺口、斜角接縫等，使得設(shè)計(jì)出的鈑金能完全滿足工藝的需求。
零件與鈑金在Solid Edge現(xiàn)在也能得到互通。Solid Edge允許用戶采用從零件轉(zhuǎn)換過來的圖形來進(jìn)行鈑金設(shè)計(jì)，用戶也可將鈑金零件轉(zhuǎn)到零件環(huán)境下增加復(fù)雜的特征。不管用戶做何種處理，仍然可以將鈑金展開。
鈑金中最重要的過程在于計(jì)算展開圖形及面積。在Solid Edge的鈑金模塊中，鈑金件的三維模型及其展開可保存在同一個(gè)鈑金文件中，借助特征管理器能方便地在二者之間轉(zhuǎn)換。在生成工程圖時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)辨別鈑金文件是否具有折疊和展開兩種模型，并提示用戶做出選擇。鈑金展開圖與設(shè)計(jì)鈑金件模型之間相互關(guān)聯(lián)，若模型發(fā)生變動(dòng)，展開將自動(dòng)更新。
鈑金模塊不但可以建立鈑金構(gòu)件、生成用于制造的展開圖和工程圖，而且通過與其他應(yīng)用程序集成，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算分析和數(shù)控加工等功能，為鈑金制造業(yè)提供全方位的解決方案，使其降低費(fèi)用、提高質(zhì)量、縮短開發(fā)周期。
我此次使用solid edge軟件畫取物箱的三維圖時(shí)便深刻地體會(huì)到了它的優(yōu)點(diǎn)。它所具有的畫圖命令能很快地完成我所需要的圖形，并最終形成一個(gè)實(shí)體，圖8是我所畫的取物箱的右側(cè)板，它有很多的彎折部分，在使用solidedge時(shí)，只需選擇所要形成折彎的邊，它便會(huì)自動(dòng)形成折彎的虛線，在這一命令下，我可以調(diào)節(jié)折彎的角度和長(zhǎng)度，在一個(gè)命令下便可完成所要畫的圖。如圖12.1所示，我總共使用了三次折彎命令，和兩次去除材料命令。并且在畫完以后還可以對(duì)尺寸進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，可以讓使用者實(shí)時(shí)地看到尺寸改變的效果。
在能夠較熟練地使用solidedge軟件以后，我便開始按之前初步定下的尺寸零件的三維圖，之后將所有零件裝配在一起。在配的過程中，我發(fā)現(xiàn)了之前很多的尺寸不符