一种立体书纸张折叠机的制作方法与工艺

本发明涉及立体书领域，具体涉及一种立体书纸张折叠机。

背景技术：
立体书比平面图书更直观，例如，有关恐龙的立体书，能让恐龙跃然于纸上，十分生动形象；有关人体骨架、肌肉、器官的立体书籍，能将不同部分凸出于纸上，非常清晰直观，有助于理解事物。此外，立体书还兼具了有玩具的趣味和功能。由于立体书颠覆了传统书籍的平面形式，跳出平面的书的限制范围，创造了三度立体的空间，以提供让孩子们可以动手去玩的对象，让孩子们可以在玩的过程中快乐的学习和交流，设计出让他们用眼去发现去探索的机关和结构，美妙艺术美感的视觉图像让孩子去鉴赏体会，是学子们非常喜欢的一类的书籍，立体书深受儿童喜爱，立体书的发展已成为一种趋势。立体书与平面图书的结构形式不同，例如：（1）立体书的产品图案是粘上去的，而普通图书的图案是印刷上去的，两者完全不同。（2）纸张与书脊连接方式不同，立体书的纸张本身是连续的，一页与下一页是连续的，只有第一页与最后一页分别与封面和封底的内衬面相粘接，其它页面与书脊不粘接，如图10所示，而平面图书的纸张页面都是粘接在书脊上。由于立体书的结构形式比平面图书复杂，因而其制作过程远比平面图书也要相应复杂，难以实现机械化制作，制作成本高，立体书价格还比较高。目前，立体书制作时，大致分为以下三步，首先是将一页长纸条，人工进行来回迂折，完成纸页制作；再将第一页和最后一页分别粘接在封面和封底的内衬页上；最后在折叠好的纸张上粘贴各种图案，即完成立体书的制作过程。研究发现，现有第一步纸张折叠的工作还是需要人工来完成，人工在流水线上完成此工作，需要短时内完成。工人长时间完成此种重复工作，会非常疲惫，容易引起情绪低落，且效率低下，产品质量难以得到充分保证。因此，研究出一种能实现立体书制作过程纸张折叠工序自动完成的纸张折叠机是迫切需要解决的一大难题。

技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种能实现立体制作过程中纸张折叠工序自动完成的立体书纸张折叠机，它能够减轻人的重复劳动，降低了劳动强度，提高了生产效率，也降低了生产成本。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种立体书纸张折叠机，包括：机架，所述机架用于为各部件提供安装及支撑基础；纸张夹持装置，所述纸张夹持装置设在纸张弯折机构上；纸张弯折机构，所述纸张弯折机构包括驱动电机、上模板和下模板，该纸张弯折机构与纸张推压成型机构相连接；纸张推压成型机构，所述纸张推压成型机构可推动下模板伸缩；所述驱动电机与上模板转动连接，驱动电机可驱动上模板转动，上模板包括上模斜板、上模铰链轴、上模撑杆，该上模板呈三角波形，由多块上模斜板通过铰链连接而成，所述上模斜板间设有扭簧，所述上模板与下模板通过铰链连接而成，该下模板呈三角波形，且可与上模板相匹配，所述下模板包括多块下模斜板、铰链，所述下模斜板通过铰链连接，该铰链间设有复位扭簧，该上模板可在驱动电机作用下与下模板相互匹配；所述下模斜板相连接的铰链轴两端凸出于下模板，所述铰链轴的两轴端分别插在机架上的滑槽中，该下模板可沿滑槽方向伸缩；所述下模板的伸缩端还与纸张推压成型机构相连接，所述驱动电机与上模板通过曲柄连杆机构相连接，所述上模板由上模斜板通过铰链连接而成，上模斜板相互连接的铰链位置设有复位扭簧，所述曲柄连杆机构的曲柄与驱动电机的输出端相连接，所述曲柄连杆机构的连杆与上模撑杆铰链连接，上模撑杆侧面开有上模滑槽，位于底部位置的上模铰链轴两端突出于上模斜板并插入在上模滑槽内。所述上模板的上模斜板与下模板的下模斜板的数量相同，所述上模斜板间的夹角与下模斜板间的夹角一致。所述上模板上设有五对或七对上模斜板，下模板上则相应设有五对或七对下模斜板。所述纸张推压成型机构包括电机、与电机铰接连接的推压成型机构曲柄、与推压成型机构曲柄铰链连接的推压成型机构连杆以及挡块，所述挡块装在下模板的滑槽内，挡块与滑槽形成滑动连接，推压成型机构连杆的另一端与下模板的伸缩端相连，所述电机可通过纸张推压成型机构带动下模板伸缩。所述纸张推压成型机构能够是齿轮齿条机构或是蜗轮蜗杆机构。所述纸张夹持装置由夹纸板与下模斜板通过连接轴形成铰链构成，夹纸板连接轴上设有扭转弹簧，扭转弹簧的一端引脚抵在夹纸板上，另一端引脚抵在下模板的下侧。在所述连杆的端部设有电动限位销，所述电动限位销靠近上模滑槽且与该上模滑槽相互垂直布置，该电动限位销的销钉可伸过上模滑槽，将上模板靠近连杆的铰链锁在上模滑槽内。本发明的有益效果是：由于折叠机内设有纸张夹持装置，纸张夹持装置可设置夹纸板与下模斜板铰链连接，利用弹簧作用夹紧纸张，还可设成下模板上的卡纸槽，平整纸张便能卡在下模板上。再加之纸张弯折装置通过电机驱动曲柄连杆机构动作，进而带动上模板旋转与下模板配合，纸张便被弯折成型。纸张推压成型机构借助于曲柄滑块机构推动配合好的上模板和下模板收缩，张纸被挤压定形，实现了立体书制作过程中的纸张折叠工序自动完成，减轻了人的重复劳动，降低了劳动强度，提高了生产效率，也降低了生产成本。附图说明图1是本发明立体书纸张折叠机结构示意图；图2是本发明立体书纸张折叠机的夹纸板与下模板的连接结构实施例一结构示意图；图3是图2的夹纸板展开结构示意图；图4是本发明立体书纸张折叠机的上模斜板结构示意图；图5是本发明立体书纸张折叠机的上模板的上模斜板连接结构示意图；图6是本发明本发明立体书纸张折叠机的处于放纸工作状态示意图；图7是本发明处于纸张弯压工序完成工作状态示意图；图8是本发明处于纸张推压成型工序完成工作状态示意图；图9是本发明立体书纸张折叠机的夹纸板与下模板连接结构的实施例二结构示意图；图10是本发明立体书纸张折叠机的夹纸板与下模板连接结构的实施例三示意图；图11是图10的A向示意图。具体实施方式从图1可以看出，本发明所示的立体书纸张折叠机包括夹纸板1、纸张弯折机构2、纸张推压成型机构3、机架4。纸张弯折机构2包括上模板21、下模板22、曲柄摇杆机构23、驱动电机24。上模板21包括上模斜板211、上模铰链轴212、复位扭簧213、上模撑杆214。下模板22包括下模斜板221、铰链销轴222、扭簧223、下模撑杆224。纸张推压成型机构3包括电机31、推压成型机构曲柄32、推压成型机构连杆33、挡块34。从图2和图3可以看出，夹纸板1叠于下模板22的下模斜板221上方，夹纸板1的厚度值为1.5mm，略凸出于下模斜板221上，下模斜板221上设有凸点228，两凸点228用于装夹纸张时定位，夹纸板上相应位置设有相配合的凹孔，夹纸板1与下模斜板221通过卡纸板连接轴225形成铰链连接，夹纸板连接轴225上设有扭转弹簧226，扭转弹簧的一端引脚227抵在卡纸板上，另一端引脚抵在下模板22的下侧。卡纸板上端宽度方向设有稍突出于下模斜板221的提手臂11，用手转动提手臂11，提手臂11带动夹纸板1沿铰链位置转动，进而可以将纸张放入卡纸板1与下模斜板221中间，松开提手臂11，卡纸板1在复位扭簧226的作用下往回旋转，在弹簧恢复力作用下，卡纸板1夹住纸张，纸张被牢牢的卡在夹纸板1和下模斜板221间。从图1可以看出，上模板由上模斜板通过铰链串接而成，从图4可以看出，上模斜板211一端设有两侧向下突出的销耳2111，另一端设有凸块2112，凸块的两侧开有弹簧槽2113，凸块分隔成三段，凸块沿宽度方向设有销孔。再结合图5可以看出，一块上模斜板的中间凸块2112链孔与另一块两侧向下突出的销耳2211通过上模铰链轴212相连，如此传递相连，即形成一长串上模斜板，上模铰链轴212在两侧弹簧槽2113位置上安装有复位扭簧213，复位扭簧213两挡脚呈90度角，使两相邻斜板呈90度角布置。从图1看出，整个上模斜板连接起来呈三角形，上模撑杆214侧面开有上模滑槽215，位于底部位置的上模铰链轴212两端突出于上模斜板并插入上模滑槽215内，因而上模斜板在压缩力作用下，能在滑槽内移动，松开压缩力后，由于复位扭簧213的恢复作用，又能使上模斜板恢复至初始位置。上模板的上模撑杆214一端与机架4通过铰链相连接，上模板的靠纸张固定位置的第一块上模斜板与下模板通过铰链连接。从图1可以看出，下模板与上模板结构相似，下模斜板间的夹角也是90度，下模斜板间通过下模铰链轴相连，下模铰链轴在两侧断开位置上设有扭簧223，扭簧两挡脚呈90度夹角，整个下模板连接起来呈三角波形，与上模板匹配，下模撑杆224的两侧面开有下模滑槽225，下模铰链轴两端突出于上模斜板并插入下模滑槽225内。装有夹纸板1的下模斜板与上模板的上模斜板通过铰链连接，远离夹纸板1的最外端下模斜板与纸张推压成型机构的挡块3连接，下模板的下模撑杆224固定在机架4上。从图1可以看出，驱动电机24的输出轴与曲柄连杆机构的曲柄23的一端固定连接，曲柄的另一端与连杆25通过铰链连接，连杆25的另一端与上模板的上模撑杆214铰链连接，上模撑杆214相当于曲柄连杆机构的摇杆，在驱动电机24的转动下，曲柄23带动连杆平动，连杆25带动上模撑杆214转动，实现上模板21与下模板22的配合，即实现对纸张的弯折。从图1可以看出，电机31与推进机构曲柄32固定连接，推进机构曲柄32与推进机构连杆33的一端铰链连接，推进机构连杆33的另一端与下模板22上的挡块34通过铰链相连接，挡块34呈L型，其底端与下模板上的铰链轴固定连接，连接后形成近似于凹形的槽，上模板21与下模板22配合后，上模板21的最外侧的铰链轴将落入凹形的槽内。此时，挡板下部与下模板的最外侧链接轴固定相连，上部分抵住最外侧的上模板铰链轴，电机31带动推压成型机构运动时，即推压成型机构曲柄32转动带动推压成型机构连杆33平动，推压成型机构连杆33带动挡块34在下模板撑杆224的滑槽内作水平运动，进而推动上模斜板和下模斜板间的夹角不断缩小，最终使相邻上模斜板与相邻下模斜板间相互重合，完成纸张的挤压。本发明在用于折叠纸张时，首先将夹纸板11上的提手臂转动，将平整的纸张置入夹纸板11与下模斜块221间，处于凸点228之间，待纸张放平齐后，松开提手臂11，夹纸板11在扭转弹簧作用下夹紧下模斜板221，此时，完成了纸张夹紧工作，完成后的工作状态如图6所示。紧接着，纸张弯折机构2开始工作，驱动电机24开始转动，驱动电机24带动曲柄摇杆机构的曲柄23动作，带动上模撑杆214发生转动，进而带动整个上模板21往下运动，由于与下模板形状相配，即上模板的上模斜板形状、数量及斜板间夹角与下模板的下模斜板的形状、数量及斜板间夹角的参数相同，因此，随着上模撑杆214转到水平位置，此时，上模板与下模板贴合在一起，已完成了纸张弯折工作工序，完成后的工作状态如图7所示。随之，纸张推压成型机构3开始动作，电机31开始转动，带动推进机构曲柄32、推进机构连杆33相应动作，推进机构的挡块34往前推动，由于挡块与下模板斜板外端相连接，且在上模板与下模板处于配合状态时，同时抵住上模板的斜板边，因而挡块34开始推动上模板21和下模板22住前压缩，即压缩上模斜板和下模斜板间的复位扭簧213，上模斜板间的夹角开始慢慢减小，直至上模斜板间的夹角和下模斜板间的夹角接近于0度，即完成了纸张成型推压工序，完成后的工作状态如图8所示。最后，即控制纸张推压成型机构3的电机31反向转动，挡块34往后运动，拉动下模斜板22展开，同时，上模斜板也会由于扭簧恢复作用而伸展开，直到挡块沿下模板撑杆224上的滑槽回复至到初始位置，再控制纸张推压成型机构3的电机停止运动。再通过驱动纸张弯折机构2的驱动电机24开始反向转动，驱动电机24带动曲柄摇杆机构动作，带动上模撑杆214向上转动，进而带动整个上模板21往上运动，再控制纸张弯折机构2的驱动电机24停止，即完成了整个纸张折叠成型过程，再将成型纸张取出。当然，本发明这种立体书纸张折叠机，上模板中上模斜板的数量并不限于三对，可以是五对、六对、七对、八对，还以是设定的任意对，只需根据纸张折叠需求，在上模板内增加上模斜板的对数，以及相应下模板的对数。纸张成型机构还可为齿轮齿条机构，蜗轮蜗杆机构以及本领域内常用的等同替代方式。纸张夹持装置也并不仅限于实施例中所示的夹纸板，还可以夹纸板与下模斜板通过铰链连接，如图9所示，还可在下模斜板与夹纸板间设有一弹性片4，弹性片4一端压在夹纸板上，另一端固定在下模板斜板上。也可以如图10和图11所示，夹纸板1与下模斜板通过铰链连接，连接扭簧的一端固定在下模斜板的底面上，另一端通过簧丝51弯折至夹纸板1上。当然，纸张夹持装置并不限于此三种实施方式，现有的用于夹持纸张的结构都属于本发明的等同技术。此外，上模板也不限于通过铰链连接在下模板上，也可以通过上模板与机架铰链连接，然后下模板设置在机架4上相应位置，只要能使上模板与下模板能够相互配合的位置即可，这些均属于本发明的等同技术范围。本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变型属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。