一种快速试卷配页装订器的制作方法

本发明属于智能办公技术领域，尤其涉及一种快速试卷配页装订机。

背景技术：

目前，学校考试种类越来越多，每次考试前，教师们都要完成不同种类的试卷装订，装订前要进行配页，如果数量很多，这种人工进行组装配订比较费时费力。专利名称“试卷自动组配装订装置”和“一种自动配页装订机”均公开了一种自动装订机，这两种装订机其配页方法均利用多个送纸盒上下物了理位置不同进行基于位置不同的配页并采用同步电机同步抛出各层纸张的方法。这种方法需要一个等待平抛纸张下落结束的过程，并且在装订之前还需要将下落的纸张通过传动装置传送到指定地点再完成装订，完成装订后还要将完成装订的纸张通过传动装置送到指定位置。正如专利名称“一种配页装订机”中所述：由于搓出的纸同步是相对的，时间上的时差造成位置上的差异，而且落差不一致，在进入装订状态前就应该有个缓冲时间，由装订缓冲时控器控制预设好的装订等待时间，保证几页都到位后电动订书机自动装订。装订完要通过时控器驱动电机反转及时送出，以便下一次循环的进行。综上，现有技术存在的问题是，配页装订过程经历了一次整理纸张的过程和两次传送送纸的过程，因此，装订速度比较慢，而且由于配页装订机构复杂，配页装订机的制作成本高。

技术实现要素：

本发明针对现有技术的不足，提出一种快速试卷配页装订器，目的是解决传统方法配页和装订过程中等待时间长的问题。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种快速配页装订器，该快速配页装订器顶部设置有沿扇形弧面均匀分布并且送纸方向由上向下的多个竖立摆放的送纸单元、每个送纸单元的宽度方向垂直于弧面上弧线的切线的方向；多个送纸单元下方设置有用于支撑多个送纸单元的拱形支撑架，拱形支撑架下方设置有与拱形支撑架下表面紧密配合的倒三角形接纸导向器，靠近倒三角形接纸导向器下方的顶角处设置有水平式装订器、水平式装订器下方设置有接纸箱、接纸箱上安装有控制箱；所述拱形支撑架、接纸导向器、水平式装订器、接纸箱内设有贯通拱形支撑架、接纸导向器、水平式装订器、接纸箱的相对于每个送纸单元出纸口的送纸通道，每个送纸单元的纸张同时进入送纸通道后，在重力的作用下沿着送纸通道途经装订器完成装订后下落到接纸箱内。

较佳地，所述的送纸单元相向安装在拱形支撑架垂直中心线的两侧，或者垂直安装在拱形支撑架上；所述相向安装是指拱形支撑架垂直中心线两侧的送纸单元送纸的一侧到水平面的角度均大于90度；所述垂直安装是指送纸单元送纸的一侧到水平面的角度等于90度；所述送纸单元通过送纸单元紧固装置与拱形支撑架相连接。

较佳地，所述的送纸单元为长方簸箕形状：由长方形底面、长方形底面三条侧边线上分别与底面互为垂直的长度方向的两个侧板和宽度方向的一个底板组成；在底板上沿着送纸单元宽度方向开设有长条状送纸单元出纸口；在两个侧板分别靠近底板的一端通过轴承分别架设有平行于底板的一条送纸轴和两条出纸轴，送纸轴中间设置有送纸轮，两个出纸轴分别靠近送纸轮的两侧各设置有1个出纸轮；并且在送纸轴和出纸轴的一端分别安装有对应该送纸单元的电机、与该电机的电机轴通过平键联接的电机齿轮、与送纸轴通过平键联接的送纸轮齿轮和分别与两个出纸轴通过平键联接的两个出纸轮齿轮；电机齿轮带动与送纸轴联接的送纸轮齿轮、送纸轮齿轮带动与出纸轴联接的出纸轮齿轮转动。

较佳地，所述拱形支撑架上各个送纸单元出纸口的下方设置有多条拱形支撑架送纸通道口，该多拱形条支撑架送纸通道口向下延伸、贯通拱形支撑架送纸通道以及和拱形支撑架送纸通道对接的接纸导向器接纸通道，直至汇集在接纸导向器下方的顶角处，由拱形支撑架送纸通道和接纸导向器接纸通道对接而成的各条通道为半径等长送纸通道；所述拱形支撑架每条通道的侧壁上设置有用于检测纸张的支撑架传感器。

较佳地，所述接纸导向器下方顶角处设有长条状接纸导向器出口，所述接纸导向器出口为宽度不小于纸张宽度、厚度大于配页后纸张厚度的长条状出口，靠近该接纸导向器长条状出口的下方设置有水平式装订器的送纸通道的入口。

较佳地，所述水平式装订器分为三个固定部分和一个可移动部分，该三个固定部分均固装在接纸箱的上表面；第一个固定部分为水平式装订器左边侧立安放的装订底座，第二个固定部分为水平式装订器右边相邻摆放的两条前后间隔一定距离的横向滑轨，第三个固定部分为两条横向滑轨之间的轴承底座；所述装订器左边侧立安放的装订底座又分为左右两个部分，其左边为装订冲压墙板，该装订冲压墙板右侧端面靠近顶端开设有两个前后间隔一定距离的订书钉冲压模具浅槽；该装订底座右边设置有与左边装订冲压墙板一体化连接的空心状的竖直向下的送纸通道；所述水平式装订器可移动部分为架设在两条横向滑轨上沿着左右方向移动的移动式装订头以及与移动式装订头相连结的驱动装置；所述移动式装订头相对于订书钉模具冲压槽的两个端面上分别开设有开口向左的装载订书钉的凹槽，在两个凹槽中间偏下方设置有水平向左延伸出去的托纸板，该托纸板用于挡住从接纸导向器出口下落的纸张，该托纸板距离两个订书钉模具冲压槽的高度距离为试卷上订书钉距离试卷边沿的距离。

较佳地，所述的驱动装置按照以下顺序构成：电机、连接电机和丝杆的联轴器、丝杆、丝杆螺母、轴承；该驱动装置其水平方向中间部位通过连接板、连接孔、紧固装置与移动式装订头相连接，其一个端头通过轴承架设在两条平行滑轨之间的轴承座上。

较佳地，所述的接纸箱顶部设置有与水平式装订器送纸通道相对应的长条状接纸口，长条状接纸口平行于两侧接纸箱的边线，并且距离其中一条边线的距离大于纸张的长度；在接纸箱顶部接纸口处的下表面固装有向下倾斜的导纸板，纸张从接纸箱接纸口进入后顺着导纸板滑落到接纸箱内；所述的向下倾斜的导纸板的末端距离接纸箱侧壁的距离不小于纸张长度的三分之二。

较佳地，所述的接纸箱上安装有用于控制多个送纸单元同步动作的控制箱，所述控制箱内设置有控制系统，该控制系统用于控制多个送纸单元电机的同步动作，同时控制移动装订头驱动电机的动作。

一种快速配页装订器的装订方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、控制系统控制拱形支架上多个送纸单元电机同步启动；

步骤二、多个送纸单元的纸张在电机驱动下，同时从送纸单元出口进入其下方所对应的拱形支撑架上各个支撑架送纸通道入口；

步骤三、各路纸张进入拱形支撑架的支撑架送纸通道入口后，在重力的作用下顺着由拱形支撑架和接纸导向器组成的同心圆等半径长度的各个送纸通道同时到达接纸导向器下方的接纸导向器出纸口；

步骤四、在纸张到达接纸导向器下方的接纸导向器出纸口前，控制系统启动水平式装订器的移动式装订头带动托纸板向左移动到水平式装订器送纸通道上，该托纸板阻挡住从接纸导向器出纸口下落的纸张；

步骤五、控制系统启动水平式装订器的移动式装订头继续向左移动到达装订位置，并完成试卷的装订；

步骤六、控制系统启动水平式装订器的移动式装订头退回初始位置，给该装订器的送纸通道腾出送纸空间，随后，纸张顺着水平式装订器的送纸通道竖直下落到接纸箱内；

步骤七、下落到接纸箱内的纸张在导纸板的作用下，沿着重力方向滑落到接纸箱内。

本发明的优点效果：

1、本发明利用送纸单元的同心圆排列和送纸单元的同步启动、利用试卷的自身重力以及同心圆等半径导纸槽，使得纸张沿着送纸通道同时自由下落至同一个圆心位置，即所有试卷同时到达出纸口位置或装订位置，省去一个整理步骤和送纸步骤，除了简化机械系统之外，也简化了算法，提高了配页装订速度和可靠性。

2、本发明将送纸通道从上至下贯通拱形支撑架、接纸导向器、水平式装订器、接纸箱四个部分，纸张在重力作用下，从送纸单元出口沿着送纸通道直接下落到接纸箱内，一次性完成了所有环节的工作。

3、本发明将试卷配页装订过程中水平方向的机械运动改进为重力方向的自由落体运动移动，克服了长期以来本领域技术人员的偏见，采用了本领域技术人员由于偏见而不曾采用的利用自由落体运动去代替水平机械运动，从而解决了配页装订过程中难以克服的等待时间长、装订速度慢的问题，还有效降低了机械制作成本和简化了算法。

4、本发明采用送纸单元同心圆排列方法，使得正反方向配页顺序均可，具有配页排列方向无关性特点，也就是说试卷从左到右，和从右到左排列均可实现正确装订。

5、本发明利用试卷的自身重力、以及提供试卷沿着重力方向下落的导纸槽、水平式装订机、以及接纸箱，代替了现有技术配页装订机的一系列相关机械结构，不仅简化了制作成本，而且利于节能和环保。

附图说明

图1为本发明快速试卷配页装订机主视图；

图2为本发明快速试卷配页装订机俯视图；

图3-a为本发明送纸单元立体图之一；

图3-b为本发明送纸单元立体图之二；

图3-c为本发明送纸单元和拱形支撑架局部放大示意图；，

图4为本发明拱形支撑架立体图；

图5为本发明同心圆等半径送纸通道示意图；

图6-a为本发明接纸导向器俯视图；

图6-b为本发明接纸导向器仰视图；

图7-a为本发明水平式装订器立体图之一；

图7-b为本发明水平式装订器立体图之二；

图7-c为发明水平式装订器立体图之三；

图7-d为发明水平式装订器刨面图；

图中，1：送纸单元；1-0：送纸单元出口；1-1：送纸单元电机；1-1-1：电机齿轮；1-2：送纸轴、1-2-1：送纸论齿轮；1-2-2：送纸论；1-3：出纸轴；1-3-1：出纸轮齿轮；1-3-2：出纸轮；1-4-1：送纸单元侧板；1-4-2：送纸单元底板；1-5：送纸单元紧固装置；2：拱形支撑架；2-1：支撑架送纸通道；2-2：支撑架传感器；3：接纸导向器；3-1：接纸导向器接纸通道；3-2：接纸导向器出纸口；4：水平式装订器；4-1：装订底座；4-1-1：订书钉模具冲压槽；4-2：装订滑轨；4-3：移动式装订头；4-3-1：托纸板；4-3-2：装载订书钉的凹槽；4-3-3：连接孔；4-4-1：轴承座；4-4-2：轴承；4-4-3：丝杆；4-4-4：螺母；4-4-5：连接板；4-4-6：连接板固定装置；4-4-7：联轴器；4-4-8：电机；5：接纸箱；5-1：接纸箱导板；5-2：控制器；

具体实施方式

本发明的设计要点：

本发明把配页装订过程中纸张的所有横向运动进行90度转弯，全部变成沿着重力方向的竖直向下运动，为此，需要把原有的水平方向运动机构全部改造成竖直方向运动的机构，从以下四个方面进行设计上的改造：其一，送纸单元的改造设计：送纸方向由水平方向改变为竖直方向，或与水平方向成一定角度的方向；其二，送纸通道的改造设计：利用试卷的自身重力以及同心圆等半径导纸槽，使得纸张沿着送纸通道同时自由下落至同一个圆心位置，即所有试卷同时到达出纸口位置或装订位置；其三，装订器的改造设计：装订器装订方向由垂直方向改变为水平方向；其四，接纸箱的改造设计。通过设置向下倾斜的导纸板，使接纸箱接纸方向由水平方向改为重力向下的方向，

基于以上原理的一种快速配页装订器，如图1、图5所示，该快速配页装订器顶部设置有沿扇形弧面均匀分布并且送纸方向由上向下的多个竖立摆放的送纸单元1、每个送纸单元的宽度方向垂直于弧面上弧线的切线的方向；多个送纸单元下方设置有用于支撑多个送纸单元的拱形支撑架2，拱形支撑架下方设置有与拱形支撑架下表面紧密配合的倒三角形接纸导向器3，靠近倒三角形接纸导向器下方的顶角处设置有水平式装订器4、水平式装订器下方设置有接纸箱5、接纸箱上安装有控制箱；所述拱形支撑架、接纸导向器、水平式装订器、接纸箱内设有贯通拱形支撑架、接纸导向器、水平式装订器、接纸箱的相对于每个送纸单元出纸口的送纸通道，每个送纸单元的纸张同时进入送纸通道后，在重力的作用下沿着送纸通道途经装订器完成装订后下落到接纸箱内。

如图2所示，所述的送纸单元相向安装在拱形支撑架垂直中心线的两侧，或者垂直安装在拱形支撑架上；所述相向安装是指拱形支撑架垂直中心线两侧的送纸单元送纸的一侧到水平面的角度均大于90度；所述垂直安装是指送纸单元送纸的一侧到水平面的角度等于90度；所述送纸单元通过送纸单元紧固装置1-5与拱形支撑架2相连接。

说明：所述相向安装就是拱形支撑架垂直中心线两侧的送纸单元盒朝向纸张的一面相对摆放，或“脸对脸”摆放，其原因是：“脸对脸”摆放可以保证送纸单元朝向纸张的一侧与水平面的角度大于90度，如果大于90度，纸张的重力由送纸单元盒承担，而如果送纸单元朝向纸张的一侧与水平面的角度小于90度，纸张就会向前倾斜而脱离送纸单元。图2中左边数第一个送纸单元如果到达左数第四个位置时，送纸单元朝向纸张的一侧与水平面的角度就会由大于90度、90度，变化为小于90度，因此，左数第四、第五个送纸单元必须180度改变方向，此时，其每个送纸单元上的电机也改变了方向。

如图3-a、3-b、3-c所示，所述的送纸单元1为长方簸箕形状：由长方形底面、长方形底面三条侧边线上分别与底面互为垂直的长度方向的两个侧板1-4-1和宽度方向的一个底板1-4-2组成；在底板上沿着送纸单元宽度方向开设有长条状送纸单元出纸口1-0；在两个侧板分别靠近底板的一端通过轴承分别架设有平行于底板的一条送纸轴1-2和两条出纸轴1-3，送纸轴中间设置有送纸轮1-2-2，两个出纸轴分别靠近送纸轮的两侧各设置有1个出纸轮1-3-2；并且在送纸轴和出纸轴的一端分别安装有对应该送纸单元的电机1-1、与该电机的电机轴通过平键联接的电机齿轮1-1-1、与送纸轴通过平键联接的送纸轮齿轮1-2-1和分别与两个出纸轴通过平键联接的两个出纸轮齿轮1-3-1；电机齿轮1-1-1带动与送纸轴联接的送纸轮齿轮1-2-1、送纸轮齿轮带动与出纸轴联接的出纸轮齿轮1-3-1转动。

如图4、图5、图6-a所示，所述拱形支撑架2上各个送纸单元出纸口的下方设置有多条拱形支撑架送纸通道口，该多拱形条支撑架送纸通道口向下延伸、贯通拱形支撑架送纸通道2-1以及和拱形支撑架送纸通道对接的接纸导向器接纸通道3-1，直至汇集在接纸导向器下方的顶角处，以上由拱形支撑架送纸通道和接纸导向器接纸通道对接而成的各条通道为半径等长送纸通道；所述拱形支撑架每条通道的侧壁上设置有用于检测纸张的支撑架传感器2-2。

如图6-b所示，所述接纸导向器3下方顶角处设有长条状接纸导向器出口3-2，所述接纸导向器出口为宽度不小于纸张宽度、厚度大于配页后纸张厚度的长条状出口，靠近该接纸导向器长条状出口3-2的下方设置有水平式装订器的送纸通道的入口4-1-2。

如图7-a、7-b、7-c所示，所述水平式装订器4分为三个固定部分和一个可移动部分，该三个固定部分均固装在接纸箱的上表面；第一个固定部分为水平式装订器左边侧立安放的装订底座4-1(图7-a)，第二个固定部分为水平式装订器右边相邻摆放的两条前后间隔一定距离的横向滑轨4-2(图7-a)，第三个固定部分为两条横向滑轨之间的轴承底座4-4-1(图7-c)；所述装订器左边侧立安放的装订底座4-1又分为左右两个部分，其左边为装订冲压墙板4-1-0，该装订冲压墙板右侧端面靠近顶端开设有两个前后间隔一定距离的订书钉冲压模具槽4-1-1；该装订底座右边设置有与左边装订冲压墙板一体化连接的空心状的竖直向下的送纸通道4-1-2；所述水平式装订器可移动部分为架设在两条横向滑轨4-2上沿着左右方向移动的移动式装订头4-3以及与移动式装订头4-3相连结的驱动装置；所述移动式装订头4-3相对于订书钉模具冲压槽4-1-1的两个端面上分别开设有开口向左的装载订书钉的凹槽4-3-2，在两个凹槽中间偏下方设置有水平向左延伸出去的托纸板4-3-1，该托纸板用于挡住从接纸导向器出口3-2下落的纸张，该托纸板距离两个订书钉模具冲压槽4-1-1的高度距离为试卷上订书钉距离试卷边沿的距离。

所述的驱动装置按照以下顺序构成：电机4-4-8、连接电机和丝杆的联轴器4-4-7、丝杆4-4-3、丝杆螺母4-4-4、轴承4-4-2；该驱动装置其水平方向中间部位通过连接板4-4-5(图7-d)、连接孔4-3-3(图7-d)、紧固装置4-4-6与移动式装订头相连接，其一个端头通过轴承4-4-2(图7-d)架设在两条平行滑轨之间的轴承座4-4-1上。

如图5所示，所述的接纸箱顶部设置有与水平式装订器送纸通道相对应的长条状接纸口，长条状接纸口平行于两侧接纸箱的边线，并且距离其中一条边线的距离大于纸张的长度；在接纸箱顶部接纸口处的下表面固装有向下倾斜的导纸板5-1，纸张从接纸箱接纸口进入后顺着导纸板滑落到接纸箱内；所述的向下倾斜的导纸板的末端距离出纸方向接纸箱侧壁的距离不小于纸张长度的三分之二。

说明：图5长条状接纸口距离接纸箱右侧的距离大于纸张的长度，这是因为纸张横向落在接纸箱内的缘故，导纸板末端距离接纸箱右侧的距离应该不小于纸张长度的三分之二，其原理是：当纸张三分之二长度落在导纸板末端以外时，可以通过三分之二纸张的重力自然滑落到接纸箱内；这个长度也基于接纸整齐的考虑，如果导纸板末端距离接纸箱右侧的距离太大，可能会使得纸张在纸箱内成散乱状态。

所述的接纸箱上安装有用于控制多个送纸单元同步动作的控制箱5-2，所述控制箱内设置有控制系统，该控制系统用于控制多个送纸单元电机的同步动作，同时控制移动装订头驱动电机的动作。

一种基于快速配页装订器的装订方法，包括以下步骤：

步骤一、控制系统控制拱形支架上多个送纸单元电机同步启动；

步骤二、多个送纸单元的纸张在电机驱动下，同时从送纸单元出口进入其下方所对应的拱形支撑架上各个支撑架送纸通道入口；

步骤三、各路纸张进入拱形支撑架的支撑架送纸通道入口后，在重力的作用下顺着由拱形支撑架和接纸导向器组成的同心圆等半径长度的各个送纸通道同时到达接纸导向器下方的接纸导向器出纸口；

步骤四、在纸张到达接纸导向器下方的接纸导向器出纸口前，控制系统启动水平式装订器的移动式装订头带动托纸板向左移动到水平式装订器送纸通道上，该托纸板阻挡住从接纸导向器出纸口下落的纸张；

步骤五、控制系统启动水平式装订器的移动式装订头继续向左移动到达装订位置，并完成试卷的装订；

步骤六、控制系统启动水平式装订器的移动式装订头退回初始位置，给该装订器的送纸通道腾出送纸空间，随后，纸张顺着水平式装订器的送纸通道竖直下落到接纸箱内；

步骤七、下落到接纸箱内的纸张在导纸板的作用下，沿着重力方向滑落到接纸箱内。

需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例。