用於自動售貨機的商品輸送裝置和方法
2023-10-16 22:25:29
專利名稱：用於自動售貨機的商品輸送裝置和方法
技術領域：
本發明涉及自動售貨機領域，具體是一種用於自動售貨機的商品輸送裝置和方法。
背景技術：
在現有技術中，自動售貨機中的商品輸送主要依靠電動機帶動機械裝置完成。多數情況 下，自動售貨機的商品輸送裝置是若干貨道組成的，每一個貨道上都安裝一個由電動機驅動 的螺旋形狀的貨架，商品被依次擺放在螺旋形貨架的間隔內。當顧客購買某件商品時，對應 的電動機轉動一周，所選商品都被向前推進一個螺距的位置，最前端的一件商品就被推落到 出貨口，交給顧客。
現有技術中，為了計量電動機旋轉的周數， 一般會在電動機上安裝一個共軸凸輪，凸輪 上面的微動開關串聯在電動機的驅動電路中。當電動機帶動凸輪旋轉過一周時，凸輪觸碰微 動開關，會使驅動電流在產生一個極其短暫的中斷後恢復正常，控制器通過統計這種電流中 斷信號的數量就可以獲知電動機轉動的周數了。
但是以上技術還存在一系列的問題。首先，當自動售貨機銷售的商品種類較多時，需要 驅動的電動機數量也相應增加，相應電動機的接線也更加複雜，控制器無法提供足夠多的口 線來對這些電動機進行直接控制；其次，在輸送商品過程中，由於商品的包裝等原因，偶然 會發生電動機旋轉一周後，商品被螺旋形貨架卡住而無法送出的情況，令顧客無法取到自己 購買的商品；再者，電動機經過長時間使用後可靠性會降低，容易出現斷線或短路故障，但 是現有設計中不能夠及時發現這些故障，給自動售貨機的運營者帶來損失；最後，如果凸輪 上的微動開關失效，控制器就不能正確識別電動機旋轉的周數，往往會導致顧客只購買一件 商品，自動售貨機卻白白送出幾件的故障現象。
因此，迫切需要一種新的用於自動售貨機中商品輸送的裝置和方法來解決以上問題。
發明內容
為了解決自動售貨機的商品輸送裝置連接複雜，準確性低和可靠性差等問題，本發明提 供了一種用於自動售貨機的商品輸送的裝置和方法，具體技術方案如下
一種用於自動售貨機的商品輸送的裝置，包括控制器101、寄存器102、行驅動器103、 列驅動器104和電動機陣列105。寄存器102的輸入端連接控制器101的輸出端，用於接收 和存儲所述控制器101發出的控制代碼；寄存器102的輸出端通過行驅動器103和列驅動器
4104分別連接電動機陣列105中的行驅動線和列驅動線；電動機陣列105由自動售貨機上所 有貨道中對應的電動機排列組成，同一行的電動機使用同一根行驅動線，同一列的電動機使 用同一根列驅動線；所述控制器101通過寄存器102、行驅動器103和列驅動器104對電動 機陣列105中各個電動機的運轉進行控制。
所述控制器101控制電動機運轉的步驟包括
a)控制器101根據被驅動的電動機的位置計算出控制代碼；
b) 寄存器102接收所述控制代碼；
c) 寄存器102被控制器101選通後，鎖存輸出所述控制代碼，使行驅動器(103)和列驅 動器104進入工作狀態，電動機201開始運轉；
d) 寄存器102未被控制器101選通時，輸出高阻態，使行驅動器103和列驅動器104進 入停止狀態，電動機201停止運轉。
所述控制代碼的計算方法是設在8行16列的電動機陣列中，待驅動的電動機位於第R 行第C列；
行的控制代碼為'IOOOOOOO，中的T右移R位，列的控制代碼為'10000000 00000000'
中的'r右移c位；
移出位用O補齊；
把行的控制代碼和列的控制代碼首尾相連，即可拼接成電動機的控制代碼。
電動機的驅動電路中串聯有電流檢測器106;所述電流檢測器106包括檢流電阻301、' 參考電壓源和電壓比較器302，檢流電阻301兩端的電壓值與參考電壓源的電壓值經電壓比 較器302比較後輸出給控制器101;所述電流檢測器106用來監控電動機的驅動電流是否正 常，電流檢測器106的輸出信號即為所述電壓比較器302的輸出信號。
本裝置還包括售貨檢測器107，它設在自動售貨機的出貨口，用於檢測商品是否被輸送 出來，並把檢測結果輸出反饋給控制器101，控制器101在銷售時可以選擇是否使用售貨檢 測器107的輸出結果，即是否啟用售貨檢測的功能。
所述電動機201設有與電動機201轉子共軸的凸輪205，在該凸輪205上，連接有串聯 在電動機201的驅動電路中的微動開關206;當電動機201帶動凸輪205旋轉一周時，凸輪205會觸碰微動開關206，使驅動電流在產生一個極其短暫的中斷後恢復正常，控制器101通 過對電流中斷信號的數量進行統計以獲知電動機201轉動的周數。
一種應用上述裝置的商品輸送的方法，包括以下步驟
a) 輸送商品時，電動機首先轉動l周；
b) 如果售貨檢測的功能未被啟用，該流程結束，否則售貨檢測器(107)檢測商品是否被 送出；
C)如果己被送出，則商品輸送成功，該流程結束，否則電動機進行第一次額外轉動；
d) 第一次額外轉動後，如果商品被送出，則商品輸送成功，該流程結束，否則進行第二 次額外轉動；
e) 第二次額外轉動後，如果商品被送出，則商品輸送成功，該流程結束，否則認為商品 售完，商品輸送流程結束。
控制器101根據用戶的預設置，控制電動機額外轉動，每次旋轉小於1周或者等於1周。 在電動機轉動過程中，控制器101通過電流檢測器106監測電動機的驅動電流，如果電 流太低或者太高，控制器101就停止電動機運轉，結束商品輸送流程，並提示低電流或高電 流故障。如果電動機持續運轉超過了規定時間，控制器101強制電動機停轉，結束商品輸送 流程，並提示超時運轉故障。
本發明的有益效果包括
1. 由於本發明實施例採用陣列模式控制電動機，同一行或列的電動機使用同一根行或列 的驅動線，使得接線方式大大簡化，提高了可控制的電動機的數量；
2. 由於本發明實施例安裝有售貨檢測傳感器，當輸送的商品被卡住時，最多還能夠額外 轉動兩次，提高了自動售貨機輸送商品成功率；
3. 由於本發明實施例安裝有電流檢測器，能夠識別電動機運轉中發生的低電流故障和高 電流故障，有利於及時對自動售貨機進行維護；
4. 由於本發明實施例對電動機的運轉時間進行監控，能夠識別電動機運轉中發生的超時 運轉故障，避免由於微動開關失效而造成的銷售損失。
圖l是本發明實施例的功能結構圖2是本發明實施例的機械和電氣連接示意圖3是本發明實施例對電動機的驅動電流進行檢測的電氣原理圖4是採用本發明實施例實現商品輸送的方法流程圖5是本發明實施例對電動機運轉進行控制和監測的方法流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步說明，但不作為對本發明的限定。 本發明實施例提供了一種用於自動售貨機的商品輸送的裝置，參見圖l所示，包括控
制器101、寄存器102、行驅動器103、列驅動器104、電動機陣列105。控制器101是單片 機，用於控制其它設備完成商品輸送；寄存器102採用移位寄存器，輸入端採用串入並出的 方式接收控制器101產生的驅動電動機的控制代碼，輸出端連接到行驅動器103和列驅動器 104的輸入端上；行驅動器103和列驅動器104都採用高電壓大電流的達林頓陣列晶片用於 驅動電動機，其輸出引腳分別連接到電動機陣列105的行驅動線和列驅動線上；電動機陣列 105由自動售貨機上所有貨道中對應的電動機排列組成，同一行或列的電動機使用同一根行 或列驅動線，這樣控制器101就可以按照以下步驟驅動某個具體位置上的電動機首先，根 據被驅動的電動機的位置計算出控制代碼並發送給寄存器102;當寄存器102被控制器101 選通時，鎖存輸出該控制代碼，使驅動器進入工作狀態，電動機開始運轉當寄存器102未 被控制器101選通時，鎖存輸出高阻態，使驅動器進入停止狀態，電動機停止運轉。
下面以使用24位移位寄存器晶片對8行X 16列排列的128個電動機進行控制為例，介 紹如何把電機的行列位置轉換成移位寄存器的24位輸出值，即控制代碼。在電動機陣列中， 第1行第1列位置上的電動機轉換成移位寄存器值是'10000000 10000000 00000000'，其中
第一個'r表示第i條行驅動線的輸出有效，第二個'r表示第i條列驅動線輸出有效；
而第l行第2列位置上的電動機轉換成移位寄存器值則是'10000000 01000000 00000000'， 表示第1條行驅動線和第2條列驅動線的輸出有效。在編程時，控制器101通過下式計算電 動機的控制代碼設電機位於第R行第C列，則行的控制代碼為'10000000'右移R位，列 的控制代碼為'10000000 00000000'右移c位，移出位用o補齊，然後把它們首尾相連，即 可拼接成24位的電機控制代碼。
圖2給出了本發明實施例的機械電氣連接示意圖。電動機201通過減速器202與貨道203 中的螺旋形的貨架204相連，通過帶動其旋轉把放置在貨架204中的商品送出來。在與電動機201共軸的凸輪205上，安裝一個串聯在電動機201的驅動電路中的微動開關206，當電 動機201帶動凸輪205旋轉一周時，凸輪205會觸碰微動開關206，使驅動電流在產生一個 極其短暫的中斷後恢復正常，控制器101通過對電流中斷信號的數量進行統計就可以獲知電 動機201轉動的周數。
售貨檢測器107設在貨道203的出口處，用來檢測商品是否被輸送出來，並把檢測結果 輸出反饋給控制器101，在具體應用時該裝置可以採用光電三極體構成。當商品通過出貨口 時會遮擋光線，在售貨檢測器107的輸出端產生一個信號躍變。控制器101通過檢測這個信 號躍變即可獲知商品是否被送出。
電動機在空載和負載時電流不同，例如在具體應用時，驅動電流低於40mA時可以當作電 路開路，而高於320mA時可以當作電動機過載，兩者都屬於異常工作狀態。通過在電動機回 路中串聯一個電流檢測器106，可以監控這兩種故障狀態。圖3是本發明實施例對電動機的 驅動電流進行檢測的電氣原理圖，其中電流檢測器106包括檢流電阻301、參考電壓源(圖 上未示出)和電壓比較器302,行驅動器103和列驅動器104對單個電動機而言可以簡化視 為大功率三極體。檢流電阻301是一個固定阻值的精密電阻，用來把電流信號轉換為電壓信 號，送入兩路電壓比較器302。電壓比較器302使用兩路運算放大器構成，分別是高電流比 較器和低電流比較器，它們的參考電壓均通過參考電壓源得到，在具體應用中可以採用穩壓 管或者電阻分壓電路實現。輸入信號分別與兩路參考電壓比較後，電壓比較器302輸出高低 電平，並反饋給控制器101。當電動機的驅動電流異常升高或者降低時，電壓比較器302中 的高電流比較器或者低電流比較器的輸出電平就會發生變化，控制器101通過讀取相應的輸 出信號即可判斷具體的電流故障類型。
本發明實施例還提出了一種用於自動售貨機的商品輸送的方法，參見圖4，開始於步驟 401，結束於步驟412:
步驟402:輸送商品時，電動機首先轉動l周；
步驟403:如果售貨檢測的功能未被啟用，直接到步驟412，該流程結束，否則轉到步驟 404，售貨檢測器107檢測商品是否被送出；
步驟404:如果已被送出，則商品輸送成功，轉到步驟409，該流程結束，否則進入步驟
405;
步驟405:控制器101讀取預先設置，以確定當電動機額外轉動一次時，是轉動l周還 是不足l周；步驟406:電動機進行額外轉動；
步驟407:延時等待一段時間，使商品有足夠的時間掉落；
步驟408:額外轉動後，如果商品被送出，就進入步驟409,該流程結束，否則進入步驟
410;
步驟409:商品輸送成功，進入步驟412，商品輸送流程結束；
步驟410:如果電動機已經額外轉動了兩次，就進入步驟411，否則返回步驟406，進行 第二次額外轉動；
步驟411:商品售完，提示自動售貨機的運營者補充商品，商品輸送流程結束，進入步 驟412。
在上述流程中，步驟405的意義在於能夠根據具體商品的不同特性對電動機的額外轉動 周數進行靈活的設置。在實際應用中，由於受到所售商品大小、重量以及包裝等因素的影響， 商品在輸送時偶然被卡在貨架的情況各有不同。例如有些商品容易被卡在貨道的末端，這時 貨架僅需要再額外轉動一個微小的角度，如l/6周，就可以把商品送出來，但是如果這時電 動機的額外轉動固定為1周，那麼在額外轉動時不但會把被卡住的商品送出來，還可能把該 貨架上的第二件商品也送出來，給自動售貨機的運營者帶來損失。再例如對於另外一些商品， 在貨架上擺放時容易由於人為的疏忽沒有連續擺放，造成位置空缺，於是當貨架旋轉l周時 可能送不出商品，還需要再額外轉動1周才行，這時如果僅僅轉動V6周顯然是沒用什麼實 際意義的。因此，通過步驟405提供的功能，運營者可以針對所售商品的不同特點，充分權 衡利弊得失，靈活地設置電動機額外轉動的周數，以最大限度地保護顧客和自身的利益。
圖5給出了本發明實施例對電動機運轉進行控制和監測的方法流程圖，開始於步驟501， 結束於步驟513:
步驟502:控制器IOI根據電動機的具體位置計算出控制代碼；
步驟503:控制器101把控制代碼發送給寄存器102;
步驟504:寄存器102被選通，鎖存輸出控制代碼，使驅動器進入工作狀態，電動機轉
動；
步驟505:電流傳感器106檢測電動機的驅動電流；
步驟506:如果電流檢測器106的輸出提示未發生驅動電流故障，就進入步驟507，否則
進入步驟511;
步驟507:控制器101對電動機的運轉時間進行判斷，如果持續運行超過了正常轉動1
9周所需要的最大時間，就進入步驟510，否則電動機運行時間正常，進入步驟508;
步驟508:控制器101通過檢測微動開關206判斷電動機旋轉的周數，如果尚未轉過l 周，則返回步驟505，繼續監控電動機的運轉狀態，否則進入步驟509;
步驟509:控制器IOI提示電動機運行正常，進入步驟512;
步驟510:控制器101提示電動機的超時運行故障，進入步驟512;
步驟511:控制器101提示電動機的驅動電流故障，進入步驟512;
步驟512:停止選通寄存器102，使之輸出高阻態，驅動器進入停止狀態，電動機停轉， 進入步驟513，該流程結束。
以上的實施例只是本發明較優選的具體實施方式
，本領域的技術人員在本發明技術方案 範圍內進行的通常變化和替換都應包含在本發明的保護範圍內。
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權利要求
1、一種用於自動售貨機的商品輸送的裝置，其特徵在於，包括控制器(101)、寄存器(102)、行驅動器(103)、列驅動器(104)和電動機陣列(105)；寄存器(102)的輸入端連接控制器(101)的輸出端，用於接收和存儲所述控制器(101)發出的控制代碼；寄存器(102)的輸出端通過行驅動器(103)和列驅動器(104)分別連接電動機陣列(105)中的行驅動線和列驅動線；電動機陣列(105)由自動售貨機上所有貨道中對應的電動機排列組成，同一行的電動機使用同一根行驅動線，同一列的電動機使用同一根列驅動線；所述控制器(101)通過寄存器(102)、行驅動器(103)和列驅動器(104)對電動機陣列(105)中各個電動機的運轉進行控制。
2、 如權利要求1所述的用於自動售貨機的商品輸送的裝置，其特徵在於，控制器(101)控 制電動機運轉的步驟包括a) 控制器(101)根據被驅動的電動機的位置計算出控制代碼；b) 寄存器(102)接收所述控制代碼；c) 寄存器(102)被控制器(101)選通後，鎖存輸出所述控制代碼，使行驅動器(103)和 列驅動器(104)進入工作狀態，電動機(201)開始運轉；d) 寄存器(102)未被控制器(101)選通時，輸出高阻態，使行驅動器(103)和列驅動器 (104)進入停止狀態，電動機(201)停止運轉；所述控制代碼的計算方法是設待驅動的電動機位於第R行第C列，行的控制代碼為'10000000'中的'l'右移R位，列的控制代碼為'10000000 00000000'中的'r右移c位；移出位用O補齊；把行的控制代碼和列的控制代碼首尾相連，即可拼接成電動機的控制代碼。
3、 如權利要求2所述的用於自動售貨機的商品輸送的裝置，其特徵在於，電動機陣列是8 行16列的陣列。
4、 如權利要求l所述的用於自動售貨機的商品輸送的裝置，其特徵在於，在電動機的驅動 電路中串聯有電流檢測器(106);所述電流檢測器(106)包括檢流電阻(301)、參考電壓源和 電壓比較器(302)，檢流電阻(301)兩端的電壓值與參考電壓源的電壓值經電壓比較器(302) 比較後輸出給控制器(101);所述電流檢測器(106)用來監控電動機的驅動電流是否正常， 電流檢測器(106)的輸出信號即為所述電壓比較器(302)的輸出信號。
5、 如權利要求l所述的用於自動售貨機的商品輸送的裝置，其特徵在於，還包括售貨檢測 器(107)，它設在自動售貨機的出貨口，用於檢測商品是否被輸送出來，並把檢測結果輸出 反饋給控制器(IOI)，控制器(101)在銷售時可以選擇是否使用售貨檢測器(107)的輸出 結果，即是否啟用售貨檢測的功能。
6、 如權利要求1所述的用於自動售貨機的商品輸送的裝置，其特徵在於，所述電動機(201) 設有與電動機(201)轉子共軸的凸輪(205)，在該凸輪(205)上，連接有串聯在電動機(201)的驅動電路中的微動開關(206);當電動機(201)帶動凸輪(205)旋轉一周時， 凸輪(205)會觸碰微動開關(206)，使驅動電流在產生一個極其短暫的中斷後恢復正常， 控制器(101)通過對電流中斷信號的數量進行統計以獲知電動機(201)轉動的周數。
7、 一種應用權利要求1所述裝置的商品輸送的方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟-a) 輸送商品時，電動機首先轉動l周；b) 如果售貨檢測的功能未被啟用，該流程結束，否則售貨檢測器(107)檢測商品是否 被送出；C)如果已被送出，則商品輸送成功，該流程結束，否則電動機進行第一次額外轉動；d) 第一次額外轉動後，如果商品被送出，則商品輸送成功，該流程結束，否則進行第 二次額外轉動；e) 第二次額外轉動後，如果商品被送出，則商品輸送成功，該流程結束，否則認為商 品售完，商品輸送流程結束。
8、 如權利要求7所述的用於自動售貨機的商品輸送的方法，其特徵在於，控制器(101)根 據設置，控制電動機額外轉動，每次旋轉小於l周或者等於l周。
9、 如權利要求7所述的用於自動售貨機的商品輸送的方法，其特徵在於，在電動機轉動過 程中，控制器(101)通過電流檢測器(106)監測電動機的驅動電流，如果電流太低或者太高， 控制器(101)就停止電動機運轉，結束商品輸送流程，並提示低電流或高電流故障。
10、 如權利要求7所述的用於自動售貨機的商品輸送的方法，其特徵在於，在電動機轉動 過程中，如果電動機持續運轉超過了規定時間，控制器(101)強制電動機停轉，結束商品輸 送流程，並提示超時運轉故障。
全文摘要
一種用於自動售貨機的商品輸送的裝置和方法，屬於自動售貨機領域。所述裝置包括控制器(101)、寄存器(102)、行驅動器(103)、列驅動器(104)和電動機陣列(105)。寄存器(102)的輸入端連接控制器(101)的輸出端；寄存器(102)輸出端通過行驅動器(103)和列驅動器(104)分別連接電動機陣列(105)的相應驅動線；電動機陣列(105)包括自動售貨機貨道中對應的電動機。所述方法步驟包括電動機首先轉動1周，如果未啟用售貨檢測功能則流程結束，否則檢測商品是否被送出；如果已送出，則商品輸送成功，否則電動機額外轉動一次；如果商品送出，則流程結束，否則再額外轉動一次；如果商品送出，則流程結束，否則認為商品售完。本發明解決了自動售貨機的商品輸送裝置連接複雜，準確性低和可靠性差等問題。
文檔編號G05B19/04GK101446813SQ20081024255
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月23日 優先權日2008年12月23日
發明者昊 丁, 仰燕蘭, 樺 葉, 孫曉潔, 馬曉軍 申請人:東南大學