自動訂書機

劉悅 孫淵 田奕江 崔哲偉 李梓橦

本文主要針對大量裝訂時，傳統訂書機存在需花費大量時間和力氣以及剩余針數不明等問題，設計了一款省時省力的自動訂書機。該裝置在傳統訂書機的基礎上進行了改裝，以實現自動彈出針槽進行裝訂的功能，同時利用紅外線傳感器檢測紙張來啟動步進機工作，完成訂書機的裝訂。

1、總體方案設計

這種機械裝置主要用于裝訂資料較薄且較多的教學辦公場所。而目前在生活、辦公等領域對一般材料的裝訂，大多使用普通的訂書機進行裝訂，采取“一按一訂”的方式，會消耗員工大量時間，同時也要施加力才能裝訂，并且當訂書釘用完后，需要人工進行訂書釘的續補。此外，市場上具有復印打印裝訂一體機，這種自動化設備先進，效率高，成本貴，用于大量的印刷，材料裝訂領域，不適合目前生活、辦公等對一般材料的裝訂。因此本發明一種實現自動裝訂的訂書機，從而代替員工的“一按一訂”手動裝訂，不消耗員工大量時間和體力，并且能夠自動顯示訂書釘剩余個數，進行及時續補，適用于生活、辦公等領域對一般材料的裝訂，結構簡單，成本低。

2、機械結構設計

自動訂書機結構如圖2-1所示，該裝置主要包括：（1）紅外線感應器，（2）步進機，（3）電源，（4）馬達，（5）轉動軸， （6）51控制板， （7）繼電器，（8）連桿，（9）變壓器，（10）插銷，（11）底座（12）開關等部分。改變了傳統訂書機的裝針槽設計。傳統訂書機裝訂時需采用手動掀開上蓋以露出裝針槽的方式，而自動訂書機采用程序控制按鈕下壓，裝針槽自動彈出。接通電源后，打開開關。自動訂書機工作時利用紅外線感應器自主感應到裝訂資料的存在，然后進行數據計算，獲得信號，啟動步進機工作來使得裝置下壓，完成自動裝訂。添加了特色的暗槽設計，在底座設計添加多個暗槽，使排線布線更加清晰、安全。通過3D打印技術優化復雜零部件，使底座更加簡潔，提高了使用空間。發動機與彈簧裝置相配合，達到解放雙手，自主裝訂的目的。同時編程上計數功能，使用記針器，讓剩余針數更加清晰，提醒使用者剩余個數。當計數器計數到預先設好的訂書釘容量時，開關啟動，按下彈出按鈕，使裝針槽彈出。

3、控制系統設計

自動訂書機的控制主要用于實現訂書機的自動裝訂以及計數功能。在紅外線感應器感應到紙張的進入時，51控制板控制啟動步進機，步進機帶動馬達進而帶動轉動軸，最后通過連桿執行下壓步驟。并且編程上計數功能，該過程每完成一次，計數加一，達到設定次數以后自動摁下按鈕裝針槽彈出進行裝釘。由此完成自動裝訂工作。自動訂書機的工作原理如圖3-1所示。

控制程序進入主程序之前，對各個模塊進行初始化。初始化完畢后，正式進入工作階段。在接收到紅外線傳感器傳來的信號后啟動步進機工作，將電源輸入的電能轉化成機械能。由開關控制馬達。通過通電線圈在磁場中受力轉動而帶動起動機轉子旋轉，馬達啟動，進而帶動轉動軸，最后通過連桿完成下壓步驟。一次裝訂工作完成。

計數器有若干個計數型觸發器所組成，各觸發器之間的連接方式取決于觸發器的類型。從初始狀態000開始，連桿每下壓一次即裝訂完成一次輸入一個計數脈沖，計數器的狀態按二進制遞增（加1），遞增到預先設定好的數值N（即該款訂書機所能容納的最大訂書釘容量）時，自動摁下按鈕，裝針槽彈出進行裝釘。裝訂完成后，計數器又回到000狀態，往復循環上述程序。

4、現有技術與實用性創新

目前在生活、辦公等領域對一般材料的裝訂，大多使用普通的訂書機進行裝訂，采用普通訂書機裝訂的結果是：需要人員“一按一訂”手動裝訂，費時費力。除此之外，市場上還具有復印打印裝訂一體機，這種自動化設備先進，效率高，成本貴，用于大量的印刷，材料裝訂領域，不適合目前生活、辦公等對一般材料的裝訂。因此本發明一種實現自動裝訂的訂書機，從而代替員工的“一按一訂”手動裝訂，不消耗員工大量時間和體力，并且能夠自動顯示訂書釘剩余個數，進行及時續補。自動訂書機相對于相似產品的創新性在于：首先將機械和紅外線相結合運用于訂書機上，實現訂書機的全自動工作，并且訂書機的訂書釘僅通過紅外線感應就可以實現自動針訂的功能，同時將計時器，記針器運用在訂書機上，使其更智能化。除此之外，在機械設計方面的設計也具有一定的創新型。拆除了原有訂書機的上蓋并對裝針槽進行修改，通過下壓按鈕啟動開關自動彈出裝針槽。并在底座設計多個暗槽結構，極大程度上簡化了排線布線并提供一定安全保障。

5、結束語

自動訂書機在傳統訂書機的基礎上增添了自動裝訂、換釘功能。將機械和紅外線相結合運用于訂書機上，實現訂書機的全自動工作。將計時器，記針器運用在訂書機上，使其更智能化。該項發明結構簡單，操作方便，成本低，適用于在生活、辦公等領域對一般材料的裝訂。