試卷自動分頁裝訂一體機的機械結構論文
摘要：為了減輕教師繁重的工作壓力和提高教學效率，本文在分析試卷的人工分頁裝訂過程基礎上，設計試卷自動分頁裝訂一體機的機電傳動系統。透過設計進紙模組、分頁整理模組、裝訂模組，實現試卷自動分頁、自動整理、自動裝訂等功能，使該裝置在電控程式的作用下，各模組之間緊密配合，實現試卷分頁和裝訂工作的無人化、自動化。
關鍵詞：教學效率；一體機；機電傳動
教育領域一直受到國家高度關注，教學質量在近幾年呈井噴式的提高，各學校試卷需求量隨之大幅度增長。目前我們瞭解，教育領域面臨著兩方面難題：一方面需要大量的教師人力進行試卷分頁、裝訂，速率極低且不能及時滿足試卷量需求；另一方面人工分頁準確性低。在未來教育領域發展過程中，人工分卷方式將無法滿足對試卷的大量需求。據統計，大多數高校試卷的印刷裝置都使用速印機，因其具有印刷效率快、成本低和耐用性高等優勢［1－2］。但其也存在不足之處：它只能完成影印而不能將試卷分類整理。為解決以上問題，我們研發了試卷自動分頁裝訂一體機。
1總體設計方案
試卷分頁裝訂一體機機械系統由進紙模組、分頁整理模組和裝訂模組構成。減速電機採用內包式，在進紙裝置的內部實現了試卷自動分頁裝訂一體機的規整性。進紙模組由六臺進紙器構成，在程式的.控制下可實現試卷智慧進紙／退紙，且程式可控制每一臺進紙器進紙的時機與速度，此模組設有槽型光耦可實現對試卷實時監測，避免卡紙，缺紙等情況；進紙模組可帶動分頁整理模組的運動［3］。分頁整理模組是以滾筒電機帶動傳送帶完成。在程式控制下，當第一臺進紙器輸出試卷到達傳送帶時，滾筒電機開始運動。傳送帶每移動450mm時便輸出一頁試卷，傳送帶所需停止位置可由紅外感測器準確測量，從而完成試卷的分頁整理；裝訂模組對分類整理好的試卷進行裝訂，透過電磁加力方式快速實現試卷的不間隙裝訂。
2機械系統結構設計
2．1進紙模組的機械結構
進紙模組是試卷自動分頁裝訂一體機的核心組成部分，為了實現將印刷好的試卷快速輸入傳送帶中，其總體機械結構採用桌面水平式結構工作形式。由六臺進紙器組成，分別編號為A、B、C、D、E、F，在傳送帶兩側對稱放置，使A、B、C次順序放置並分別對應D、E、F。且相鄰進紙器最左端之間的距離均為450mm。在程式控制下，六臺進紙器以相同時間間隔來可實現分頁順序的正確性，且間隔時間可由程式柔性化設計。其中傳動齒輪組的作用是改變傳動比。主動輪連線電機，從動輪連線離合器，同時連線凸輪機構。12V直流電機作為系統動力源，進紙摩擦軸是進紙模組的重要部件。12V電機啟動後，帶動主動輪逆時針轉動，根據齒輪傳動原理［4］，連線離合器從動輪被驅動，方向與主動輪相反，即順時針。同理，連線凸輪的從動輪逆時針轉動，壓下紙擋，紙張迅速被抬升並與搓紙輪接觸，從動輪以順時針方向傳遞紙張進入進紙器。進紙離合器的作用是控制進紙摩擦軸止動與旋轉。此裝置離合器採用吸引式電磁離合器，當電磁鐵接收控制電路脈衝訊號時，電磁鐵線圈中有電流流過，產生電磁場吸合銜鐵，凸輪釋放，由傳動齒輪帶動搓紙輪一同轉動，搓紙輪表面有橡膠層，隨著搓紙輪旋轉，凸輪前緣帶動一張試卷進入進紙器，然後重複迴圈。凸輪作用是控制搓紙輪的快速升降，實現自動供給紙張；紙託作用是存託試卷；紙壓翻板作用是透過試卷的重力檢測來驅動檢測器檢測是否有試卷存在；紙擋作用是使紙張規整進入進紙器［5］。六臺進紙器在控制電路驅動下可實現精準、高效進紙，同時可避免進紙器產生試卷連帶現象。
2．2分頁整理模組的機械結構設計
分頁整理模組對分別從六臺進紙器中輸出的試卷進行分頁及整理。分頁整理模組機械結構由R60mm*450mm的電動滾筒、傳送帶、擋條和型材框架構成。採用3030和3060型材作為傳送帶框架，可調速的滾筒電機提供系統工作動力，滾筒與電控部分連線，由主控板程式進行柔性化控制調節滾筒電機轉速。傳送帶採用厚度為2mm的PVC綠色平面材料，其特點防水性好、摩擦小且價格經濟和不會損壞試卷。以一份試卷總頁數不超過6頁計算，則設計傳送帶長度為3150mm。該長度可由教學需求來改變。傳送帶上均勻設計7個孔，其作用是透過紅外感測器進行探測調節傳送帶所停留位置。傳送帶上表面設計了檔條，其作用是實現分卷的準確整齊性。分頁整理模組採用傳送帶迴圈式執行的工作方式，為實現一體化提供了高效性。
2．3裝訂模組的機械結構設計
裝訂模組能夠精確裝訂。該模組採用電磁訂書機，所使用書釘為12＃統一標準書釘。當試卷傳送至裝訂口時，在程式控制下，對試卷進行準確裝訂，保證試卷整齊性和裝訂位置的統一性。裝訂模組透過電磁加力的方式實現試卷的不間斷地裝訂。創新點在於改造了容納書釘的空間，其可容納書釘數量是普通訂書機的4倍，減少了新增書釘次數。裝訂模組結構設計大大提高了裝訂、分頁整理速率。
3運動原理分析
在研發試卷自動分頁裝訂一體機基礎上，研發了功能性手機端APP應用程式，透過APP可實現遠端操作，實現一體化、自動化。該APP應用程式佔記憶體小，普通智慧手機便可下載安裝。試卷自動分頁裝訂一體機在程式的控制下，透過APP、鍵盤及無線遙控器等多種方式進行編輯設定透過無線模組將資訊傳遞給主控板，可實時反饋，又將命令傳遞給進紙模組、分頁整理模組、裝訂模組，三個模組緊密配合完成試卷分頁裝訂［7］。當分頁管理模組接收到來自主控板命令時與進紙模組緊密配合實現試卷分頁整理，準確地將速印好的試卷進行分類；採用傳送帶形式將接收來試卷自動運送到指定位置，其特徵在於：以3150mm為一週，導條設定為270mm和180mm為一處，實現以450mm為一個工位；裝訂系統模組完成對試卷的同步裝訂。整個系統採用迴圈式執行的工作方式，極大提高分頁裝訂效率及質量。透過計算機將程式匯入主控制器中，主控制器將對進紙模組、分頁整理模組、裝訂模組進行協調控制，統一管理。
4總結
試卷分頁裝訂一體機是針對試卷進行智慧分頁整理並裝訂的機械傳動裝置，是一種能夠代替手工對試卷進行分頁、裝訂的一體化裝置，是為教學定向研發的裝置。該系統的研發解決了試卷試題保密性差、人工分類裝訂費時費力、佔用室內空間大、試卷易破損、人為的疏忽等矛盾。隨著科技的飛速發展，試卷分頁裝訂一體機的系統會不斷的更新升級來順應社會需求。
參考文獻：
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