自动订书机

刘悦 孙渊 田奕江 崔哲伟 李梓橦

本文主要针对大量装订时，传统订书机存在需花费大量时间和力气以及剩余针数不明等问题，设计了一款省时省力的自动订书机。该装置在传统订书机的基础上进行了改装，以实现自动弹出针槽进行装订的功能，同时利用红外线传感器检测纸张来启动步进机工作，完成订书机的装订。

1、总体方案设计

这种机械装置主要用于装订资料较薄且较多的教学办公场所。而目前在生活、办公等领域对一般材料的装订，大多使用普通的订书机进行装订，采取“一按一订”的方式，会消耗员工大量时间，同时也要施加力才能装订，并且当订书钉用完后，需要人工进行订书钉的续补。此外，市场上具有复印打印装订一体机，这种自动化设备先进，效率高，成本贵，用于大量的印刷，材料装订领域，不适合目前生活、办公等对一般材料的装订。因此本发明一种实现自动装订的订书机，从而代替员工的“一按一订”手动装订，不消耗员工大量时间和体力，并且能够自动显示订书钉剩余个数，进行及时续补，适用于生活、办公等领域对一般材料的装订，结构简单，成本低。

2、机械结构设计

自动订书机结构如图2-1所示，该装置主要包括：（1）红外线感应器，（2）步进机，（3）电源，（4）马达，（5）转动轴， （6）51控制板， （7）继电器，（8）连杆，（9）变压器，（10）插销，（11）底座（12）开关等部分。改变了传统订书机的装针槽设计。传统订书机装订时需采用手动掀开上盖以露出装针槽的方式，而自动订书机采用程序控制按钮下压，装针槽自动弹出。接通电源后，打开开关。自动订书机工作时利用红外线感应器自主感应到装订资料的存在，然后进行数据計算，获得信号，启动步进机工作来使得装置下压，完成自动装订。添加了特色的暗槽设计，在底座设计添加多个暗槽，使排线布线更加清晰、安全。通过3D打印技术优化复杂零部件，使底座更加简洁，提高了使用空间。发动机与弹簧装置相配合，达到解放双手，自主装订的目的。同时编程上计数功能，使用记针器，让剩余针数更加清晰，提醒使用者剩余个数。当计数器计数到预先设好的订书钉容量时，开关启动，按下弹出按钮，使装针槽弹出。

3、控制系统设计

自动订书机的控制主要用于实现订书机的自动装订以及计数功能。在红外线感应器感应到纸张的进入时，51控制板控制启动步进机，步进机带动马达进而带动转动轴，最后通过连杆执行下压步骤。并且编程上计数功能，该过程每完成一次，计数加一，达到设定次数以后自动摁下按钮装针槽弹出进行装钉。由此完成自动装订工作。自动订书机的工作原理如图3-1所示。

控制程序进入主程序之前，对各个模块进行初始化。初始化完毕后，正式进入工作阶段。在接收到红外线传感器传来的信号后启动步进机工作，将电源输入的电能转化成机械能。由开关控制马达。通过通电线圈在磁场中受力转动而带动起动机转子旋转，马达启动，进而带动转动轴，最后通过连杆完成下压步骤。一次装订工作完成。

计数器有若干个计数型触发器所组成，各触发器之间的连接方式取决于触发器的类型。从初始状态000开始，连杆每下压一次即装订完成一次输入一个计数脉冲，计数器的状态按二进制递增（加1），递增到预先设定好的数值N（即该款订书机所能容纳的最大订书钉容量）时，自动摁下按钮，装针槽弹出进行装钉。装订完成后，计数器又回到000状态，往复循环上述程序。

4、现有技术与实用性创新

目前在生活、办公等领域对一般材料的装订，大多使用普通的订书机进行装订，采用普通订书机装订的结果是：需要人员“一按一订”手动装订，费时费力。除此之外，市场上还具有复印打印装订一体机，这种自动化设备先进，效率高，成本贵，用于大量的印刷，材料装订领域，不适合目前生活、办公等对一般材料的装订。因此本发明一种实现自动装订的订书机，从而代替员工的“一按一订”手动装订，不消耗员工大量时间和体力，并且能够自动显示订书钉剩余个数，进行及时续补。自动订书机相对于相似产品的创新性在于：首先将机械和红外线相结合运用于订书机上，实现订书机的全自动工作，并且订书机的订书钉仅通过红外线感应就可以实现自动针订的功能，同时将计时器，记针器运用在订书机上，使其更智能化。除此之外，在机械设计方面的设计也具有一定的创新型。拆除了原有订书机的上盖并对装针槽进行修改，通过下压按钮启动开关自动弹出装针槽。并在底座设计多个暗槽结构，极大程度上简化了排线布线并提供一定安全保障。

5、结束语

自动订书机在传统订书机的基础上增添了自动装订、换钉功能。将机械和红外线相结合运用于订书机上，实现订书机的全自动工作。将计时器，记针器运用在订书机上，使其更智能化。该项发明结构简单，操作方便，成本低，适用于在生活、办公等领域对一般材料的装订。