劉悅 孫淵 田奕江 崔哲偉 李梓橦

本文主要針對(duì)大量裝訂時(shí)，傳統(tǒng)訂書機(jī)存在需花費(fèi)大量時(shí)間和力氣以及剩余針數(shù)不明等問題，設(shè)計(jì)了一款省時(shí)省力的自動(dòng)訂書機(jī)。該裝置在傳統(tǒng)訂書機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改裝，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)彈出針槽進(jìn)行裝訂的功能，同時(shí)利用紅外線傳感器檢測(cè)紙張來啟動(dòng)步進(jìn)機(jī)工作，完成訂書機(jī)的裝訂。

1、總體方案設(shè)計(jì)

這種機(jī)械裝置主要用于裝訂資料較薄且較多的教學(xué)辦公場(chǎng)所。而目前在生活、辦公等領(lǐng)域?qū)σ话悴牧系难b訂，大多使用普通的訂書機(jī)進(jìn)行裝訂，采取“一按一訂”的方式，會(huì)消耗員工大量時(shí)間，同時(shí)也要施加力才能裝訂，并且當(dāng)訂書釘用完后，需要人工進(jìn)行訂書釘?shù)睦m(xù)補(bǔ)。此外，市場(chǎng)上具有復(fù)印打印裝訂一體機(jī)，這種自動(dòng)化設(shè)備先進(jìn)，效率高，成本貴，用于大量的印刷，材料裝訂領(lǐng)域，不適合目前生活、辦公等對(duì)一般材料的裝訂。因此本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝訂的訂書機(jī)，從而代替員工的“一按一訂”手動(dòng)裝訂，不消耗員工大量時(shí)間和體力，并且能夠自動(dòng)顯示訂書釘剩余個(gè)數(shù)，進(jìn)行及時(shí)續(xù)補(bǔ)，適用于生活、辦公等領(lǐng)域?qū)σ话悴牧系难b訂，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。

2、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自動(dòng)訂書機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，該裝置主要包括：（1）紅外線感應(yīng)器，（2）步進(jìn)機(jī)，（3）電源，（4）馬達(dá)，（5）轉(zhuǎn)動(dòng)軸， （6）51控制板， （7）繼電器，（8）連桿，（9）變壓器，（10）插銷，（11）底座（12）開關(guān)等部分。改變了傳統(tǒng)訂書機(jī)的裝針槽設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)訂書機(jī)裝訂時(shí)需采用手動(dòng)掀開上蓋以露出裝針槽的方式，而自動(dòng)訂書機(jī)采用程序控制按鈕下壓，裝針槽自動(dòng)彈出。接通電源后，打開開關(guān)。自動(dòng)訂書機(jī)工作時(shí)利用紅外線感應(yīng)器自主感應(yīng)到裝訂資料的存在，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算，獲得信號(hào)，啟動(dòng)步進(jìn)機(jī)工作來使得裝置下壓，完成自動(dòng)裝訂。添加了特色的暗槽設(shè)計(jì)，在底座設(shè)計(jì)添加多個(gè)暗槽，使排線布線更加清晰、安全。通過3D打印技術(shù)優(yōu)化復(fù)雜零部件，使底座更加簡(jiǎn)潔，提高了使用空間。發(fā)動(dòng)機(jī)與彈簧裝置相配合，達(dá)到解放雙手，自主裝訂的目的。同時(shí)編程上計(jì)數(shù)功能，使用記針器，讓剩余針數(shù)更加清晰，提醒使用者剩余個(gè)數(shù)。當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)到預(yù)先設(shè)好的訂書釘容量時(shí)，開關(guān)啟動(dòng)，按下彈出按鈕，使裝針槽彈出。

3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

自動(dòng)訂書機(jī)的控制主要用于實(shí)現(xiàn)訂書機(jī)的自動(dòng)裝訂以及計(jì)數(shù)功能。在紅外線感應(yīng)器感應(yīng)到紙張的進(jìn)入時(shí)，51控制板控制啟動(dòng)步進(jìn)機(jī)，步進(jìn)機(jī)帶動(dòng)馬達(dá)進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，最后通過連桿執(zhí)行下壓步驟。并且編程上計(jì)數(shù)功能，該過程每完成一次，計(jì)數(shù)加一，達(dá)到設(shè)定次數(shù)以后自動(dòng)摁下按鈕裝針槽彈出進(jìn)行裝釘。由此完成自動(dòng)裝訂工作。自動(dòng)訂書機(jī)的工作原理如圖3-1所示。

控制程序進(jìn)入主程序之前，對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化。初始化完畢后，正式進(jìn)入工作階段。在接收到紅外線傳感器傳來的信號(hào)后啟動(dòng)步進(jìn)機(jī)工作，將電源輸入的電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。由開關(guān)控制馬達(dá)。通過通電線圈在磁場(chǎng)中受力轉(zhuǎn)動(dòng)而帶動(dòng)起動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，馬達(dá)啟動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，最后通過連桿完成下壓步驟。一次裝訂工作完成。

計(jì)數(shù)器有若干個(gè)計(jì)數(shù)型觸發(fā)器所組成，各觸發(fā)器之間的連接方式取決于觸發(fā)器的類型。從初始狀態(tài)000開始，連桿每下壓一次即裝訂完成一次輸入一個(gè)計(jì)數(shù)脈沖，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)按二進(jìn)制遞增（加1），遞增到預(yù)先設(shè)定好的數(shù)值N（即該款訂書機(jī)所能容納的最大訂書釘容量）時(shí)，自動(dòng)摁下按鈕，裝針槽彈出進(jìn)行裝釘。裝訂完成后，計(jì)數(shù)器又回到000狀態(tài)，往復(fù)循環(huán)上述程序。

4、現(xiàn)有技術(shù)與實(shí)用性創(chuàng)新

目前在生活、辦公等領(lǐng)域?qū)σ话悴牧系难b訂，大多使用普通的訂書機(jī)進(jìn)行裝訂，采用普通訂書機(jī)裝訂的結(jié)果是：需要人員“一按一訂”手動(dòng)裝訂，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。除此之外，市場(chǎng)上還具有復(fù)印打印裝訂一體機(jī)，這種自動(dòng)化設(shè)備先進(jìn)，效率高，成本貴，用于大量的印刷，材料裝訂領(lǐng)域，不適合目前生活、辦公等對(duì)一般材料的裝訂。因此本發(fā)明一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝訂的訂書機(jī)，從而代替員工的“一按一訂”手動(dòng)裝訂，不消耗員工大量時(shí)間和體力，并且能夠自動(dòng)顯示訂書釘剩余個(gè)數(shù)，進(jìn)行及時(shí)續(xù)補(bǔ)。自動(dòng)訂書機(jī)相對(duì)于相似產(chǎn)品的創(chuàng)新性在于：首先將機(jī)械和紅外線相結(jié)合運(yùn)用于訂書機(jī)上，實(shí)現(xiàn)訂書機(jī)的全自動(dòng)工作，并且訂書機(jī)的訂書釘僅通過紅外線感應(yīng)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)針訂的功能，同時(shí)將計(jì)時(shí)器，記針器運(yùn)用在訂書機(jī)上，使其更智能化。除此之外，在機(jī)械設(shè)計(jì)方面的設(shè)計(jì)也具有一定的創(chuàng)新型。拆除了原有訂書機(jī)的上蓋并對(duì)裝針槽進(jìn)行修改，通過下壓按鈕啟動(dòng)開關(guān)自動(dòng)彈出裝針槽。并在底座設(shè)計(jì)多個(gè)暗槽結(jié)構(gòu)，極大程度上簡(jiǎn)化了排線布線并提供一定安全保障。

5、結(jié)束語

自動(dòng)訂書機(jī)在傳統(tǒng)訂書機(jī)的基礎(chǔ)上增添了自動(dòng)裝訂、換釘功能。將機(jī)械和紅外線相結(jié)合運(yùn)用于訂書機(jī)上，實(shí)現(xiàn)訂書機(jī)的全自動(dòng)工作。將計(jì)時(shí)器，記針器運(yùn)用在訂書機(jī)上，使其更智能化。該項(xiàng)發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，成本低，適用于在生活、辦公等領(lǐng)域?qū)σ话悴牧系难b訂。