自动整平书籍书架的设计与制作
摘要：书架，英文：Bookshelf，书架一直以来扮演书的配角。然而，我们平时逛书店，图书馆一般是为寻找书籍，若能改变焦点，重新审视书架这个物件，如同对待一件新发现或新制成的物品，观察书和书架的视角也会变得不同。
书架,我们可以理解为专门用来专门放书的器具.根据其形态、结构，功能的不同,又名书橱、书窗，书格、书柜等。书架在我们生活中也是一种普遍用具。
目前市场上有各种书架样式，种类繁多，枚不胜举。但是书架的 发展也是一个从无到有,又简到繁，从简单功能到多功能的过程，新的事物的出现更是这个时代的一种标志，也是为满足发展需要的结果.
早期，有了书也未必有书架 ,随着社会发展,人类会把书放在固定方便的架子上,由此我们可以推测,像早期的战国的书架应该局势架几案等简单的家具，这便是书架的雏形。
明代，是中国家具发展的顶峰时期,在以前家具的基础上,明代的家具达到了工巧美、意匠美、结构美、材料美、装饰美的审美特征，简约但不简单.材料主要有花梨、紫檀、杞梓（鸡翅木）等高端材料，硬质木料,不仅坚实耐用,而且具有天然的质感和肌理、色泽、纹饰、气味等，工艺则采用卯榫结构,线条自然、做工精致、装饰少而精美.其明式家具风格特色可用精、简、厚、雅四字概括.因此明式家具不仅是中国家具顶峰也是世界家具的奇葩.当时的书架造型几近完美。
到了现代,新技术、新材料、新装饰风格、新理念等在书架上都有所体现.同时,人们开始注重以人为本,于是出现了迎合不同顾客需求的书架出现。
本没有路，人走多了就成了路，本没有书架，书多了就有了书架。随着社会的进步，图书的出版越来越多，对图书的管理也增加了难度，对书架的要求也逐步提高了。书架本是用来存放书籍的器具，现在的书架不单要完成此功能还要求更方便快捷，更美观，更有效率。本文设计了一种可以手动，自动互相转换的自动整平书籍书架。
关键词：书籍管理；书架；手动自动；自动整平书籍；
The development of handling robot based on
RFID identification technology
Abstract：The shelves, English: Bookshelf, always play the supporting role of book shelves. However, we usually stroll Bookstore libraries generally is looking for books, and if it can change focus, re-examine the bookshelf objects, a newly discovered or made items as treating to observe the perspective of books and shelves will become different.
Bookshelf, we can understand instrument specifically designed to put the book. According to its morphology, structure, function of different, also known as the bookcase, book window Book lattice and a bookcase. The shelves in our life is a kind of common appliances.
Currently on the market there are a variety of shelf style, variety, countless. But the bookshelf is a development from scratch, and the simple, from simple function to multi functions, the emergence of new things is a sign of the times, but also to meet the development needs of the results.
Early, the book is not necessarily a bookshelf, with the development of society, mankind will put the book on the shelf fixed convenient. Thus, we can speculate that bookcase shaped like the early Warring States should situation Jian plane simple furniture, this is the embryonic form of the bookshelf.
The Ming Dynasty, is the peak of Chinese furniture development period, based on previous furniture, Ming Dynasty furniture to exquisite beauty, artistic beauty, structural beauty, beauty, beauty of the decorative aesthetic features, simple but not simple. Materials are the main pear, red sandalwood, Qi Zi (wooden) and other high-end materials, hard wood not only, solid and durable, but also has natural texture and texture, color, decoration, smell, process the system structure, natural lines, exquisite workmanship, exquisite decoration and the furniture of the Ming style. Fine, simple, thick, can be summed up in four words. Therefore, the Ming Dynasty style furniture is not only the wonderful Chinese furniture is the pinnacle the furniture of the world. At the time of the other shelf almost perfect.
In modern times, new technology, new materials, new style, new ideas are reflected in the shelf. At the same time, people began to pay attention to people, so there is a bookshelf to cater to different customer needs.
There is no way, people walk more on the road, there is no bookshelf, there are books on the shelf. With the progress of the society, more and more books published, the management of the library also increased the difficulty of the requirements of the bookshelf has gradually increased. Bookshelf is used to store books, and now the bookshelf is not only to complete this function also requires more convenient, more beautiful, more efficient. This paper describes the design of a manual, automatic conversion of automatic leveling books shelves.
Keywords: Books management; shelves; manual and automatic; automatic leveling books;
一、引言
1.1课题背景
书架，是我们日常生活中不可缺少的工具，随着书的出现，用于存放书籍的工具就诞生了。书架的诞生于书籍是密不可分的，书架是人类记录信息和传播知识的一种载体，那书架就是那白龙马，一路驮着书籍走向远方。随着现代社会步伐的不断加快，书架也要跟进他发展的步伐。作为书籍的载承工具，书架也面临快节奏、高效率工作方式，以日常缓慢的对书籍一一整平的方式去整平书籍，这对书籍的整理带来了极大的不便，更浪费大量的人力物力财力。为了图书更易于管理，为此本文设计了一种自动整平书籍的书架。
1.2课题来源
本课题来源于无锡职业技术学院科技协会学生创新团队建设项目。该创新团队主要以各类教创新项目、创新是科技协会的主要工作内容，日常的灵感都来源于生活的点滴，对物体的小设想，小改造。本次课题的起题也是在日常生活中的观察与发现。
1.3 自动整平书籍书架主要设计内容
本课题是以根据日常生活背景，对已有的图书书架的一种改进设计，通过控制板发出指令，以步进电机带动保护栏，直流推杆电机为驱动推动书架横板的转动，使得书架上整个平面转过大于45°，使得书架上书籍的书脊统一朝下，在电机的快速来回转动的过程中使书籍产生抖动，同时书籍的重力作用使得书籍的书脊整齐，以达到书籍的平整的设计。基于此，本课题的设计内容主要包括以下几个方面：
1.设计并绘制书籍整平功能的机械图纸；
2.书架的传动设计选择；
3.书架的工件选择；
4.书架控制电路设计；
5.书架控制程序的编写；
6.书架控制系统总结及参考文献
1.4 课题设计的目的及其意义
本课题的设计是针对书架上的书籍整平问题，日常中书架上的书籍的整理时通过图书管理人员隔三差五的对书架上的书籍人工一一去整平，这对书架上的书籍整理无疑是一项巨大的工程量。若本设计能解决次问题，便可节约大量的人工化，更便于书架上书籍的整平，这将大大提高了整平书籍的效率，更能进一步体现了书籍的整齐美观，若一个按钮就能自动对成千上万的书籍进行整平，这无疑是一个不错的点子。
二、书架发展历史与书架现状
2.1 书架的发历史
早期，有了书也未必有书架 ,随着社会发展,人类会把书放在固定方便的架子上,由此我们可以推测,像早期的战国的书架应该局势架几案等简单的家具，这便是书架的雏形。
明代，是中国家具发展的顶峰时期,在以前家具的基础上,明代的家具达到了工巧美、意匠美、结构美、材料美、装饰美的审美特征，简约但不简单.材料主要有花梨、紫檀、杞梓（鸡翅木）等高端材料，硬质木料,不仅坚实耐用,而且具有天然的质感和肌理、色泽、纹饰、气味等，工艺则采用卯榫结构,线条自然、做工精致、装饰少而精美.其明式家具风格特色可用精、简、厚、雅四字概括.因此明式家具不仅是中国家具顶峰也是世界家具的奇葩.当时的书架造型几近完美。
到了现代,新技术、新材料、新装饰风格、新理念等在书架上都有所体现.同时,人们开始注重以人为本,于是出现了迎合不同顾客需求的书架出现。
2.2 书架的现状
现有图书书架概况
按照材质分类；图书馆中的书架一般是木质制书架和金属书架这两种。而金属书架当中又可细分为单柱型、复柱型、积层书架、密集书库还有滑动式书架。
单柱型 （Single column type bookshelf）
所谓的单柱型书架是指两侧以单柱金属琯承受水平向每段隔板上图书重量，每座书架长度为90cm，亦可单独使用，可续接排列。一般来说其书架高度在200cm以上，顶专会以系杆连贯，这种书架一般是居家自用的小型书架。（图一）
复柱型 Double column type bookshelf
复柱型书架指的是书架两侧，各以两支以上的支柱，承受水平隔板传递分担书架上总图书荷重。为了促进美观，於金属制复柱型书架之两侧及顶专，附加木制板或者其他延长板。（图二）
积层书架?（Stack-system Shelf）
书库内为充分利用有限空间典藏大量图书，应用钢质材料之坚固耐久的特性为积层书架提供陈列图书，是一种较好的方法。然而，各国对於书架的规格各有其规定，像英国等欧洲国家，每层净高则采225cm，隔板的单面宽度为20cm，支柱宽为5cm；而美国的积层书架每层是采净高228cm，每层分为5~7段；中国的也有不同，学校的图书书架一般都是分为6层，当然根据情况也可以4层?5层?，常规的规格每个框架是90-100cm的宽度，单面书架25-35cm深度，高度在200cm左右。（图三）
滑动式密集书架 （Sliding type dense bookshelf）
利用导轨滑动式密集书架可分为手动和电动二种形式。两专固定，中间书架藉基部导轨，导引滑动，乃有效利用有限空间典藏大量图书方法之一。（图四）
木质书架材料，包括由郃板、实心木材、木心板、粒片板等经加工组郃成形，以油漆涂装或使用表面装脩材料贴布，富柔和质感。图书馆常见的形式为L型底座倾斜式书架，直立积层式，为方便读者取阅图书，根据不同的需要具有不同规格的类型。
密集书库（Compact Shelving）
密集书架是在十世纪初由瑞士人 Hans Ingold 所设计的。经历了近一个世纪的发展和演变，密集书架的使用愈来愈多，也越来越受广大人们的关注，时至今日已有二种不同的形式。一种是以金属制成的活动书架，其特徵是书架的轴向（纵向）和轨道方向是相垂直的。与滑动式密集书架的原理相似。
另一种是由木料制成，书架的轴向和轨道方向是平行的，国内许多图书馆的视听室都用它来存放视听资料。（图五）
密集书架最主要而显著的特点是密集简要，节省藏书空间。它将前后书架紧密的放置在一条轨道上，再通过轨道来移动书架，省去了书架前後的走道空间，使得在有限的空间内可以放置更多的书籍资料。由於书架间的高度密集靠拢，也使它成为一个可以妥善保护书籍的所在；此外，它亦增加了使用与管理上的方便性与高效性。
但是密集书架亦有一些缺点。首先是费用太高，除非有较宽裕的预算，否则不容易将密集书架的各项设施（如炤明和控制设施）完全具备。其次是书架的安全性，其中包括了对一般使用和地震时的安全顾虑。由於技术上的改良，密集书架已由早先的机械式改为电动式操作，甚至到自动化装置，使用者只要依照步骤说明来操作安全性是相当高的。然而密集书架在地震时的安全性（对书也对人）始终难以完全掌握，大地震来临时，它们仍然很容易受到伤害。
目 录
第１章 引言 ………………………………………………………………………11
1.1课题背景…………………………………………………………………………11
1.2课题来源……………………………………………………………………11
1.3自动整平书籍书架主要设计内容…………………………………………11
1.4课题设计的目的及其意义……………………………………………………11
第2章 书架发展历史与书架现状………………………………………………12
2.1书架的发展史……… …………………………………………………………12
2.2 书架的现状……… …… ………………………………………………………12
2.3现存书架的特点 ………………………………………………………14
2.4现存书架存在的问题 …………………………………………………………15
第3章 书架设计环节………………………………………………………15
3.1 书架横向结构设计……………………………………………………………16
3.2书架纵向结构设计……………………………………………………16
3.3书架整平构件设计………………………………………………………17
3.4 存书框转动设计 ……………………………………………………17
3.5 书架的整体结构图 ……………………………………………………17
3.6书架的整体控制系统 ……………………………………………………18
3.7控制系统电机驱动 …………………………………………………………18
3.8控制系统电路原理图 ……………………………………………………19
第4章书架选材 ……………………………………………………………………19
4.1书架的框架选材 ……………………………………………………20
4.2推动机构的选择 ……………………………………………………21
4.3传动机构选择 …………………………………………………………21
4.4同步带传动 ……………………………………………………22
第5章自动整书籍书架控制程序设计…………………………………………………23
5.1PLC简介 ………………………………………………………………23
5.2单元书架程序流程图 …………………………………………………………24
5.3I/O分配表 ……………………………………………………………………24
5.4控制程序编写 ……………………………………………………………………24
5.5多书架控制展望 ……………………………………………………26
第6章总结………………………………………………………………………………27
参考文献 …………………………………………………………………………28
致 谢 …………………………………………………………………………28
参考文献
1．PLC／郭琼主编-机械工业出版社；2013，7
2．控制系统设计与应用实例／张还主编：中国电力出版社，2011，6
3．机械制造工艺与装备-孔英达主编／北京：机械工业出版社，2011，9
4．实用机械制造工艺设计手册／王凡主编-北京：机械工业出版社，2008，5
5．SolidWorks2005入门与实例详解／立雅科技编著-北京：中国铁道出版社，2005，4
6．SolidWorks2009机械设计实例精解／曹岩主编-北京：化学工业出版社，2009,7
7. 电子电路原理分析与仿真／许自图编著-北京：电子工业出版社，2006，10
8. 机械设计基础与实践／吴明清，王真主编-北京：北京大学出版社，2010，9
9. 三菱PLC编程速学与快速应用/高建设 杨后川组编：电子工业出版社，2012，7
10．自动检测与转换技术/梁深 黄航美 编著：机械工业出版社，2014，7
11．工厂电气控制设备/张晓捐主编；电子工业出版社，2007，6
http://www.bysj360.com/search.asp?key=%B5%A5%C6%AC%BB%FA
http://www.bysj360.com/search.asp?key=plc
