CN103482382A - 一种分纸装置与分纸方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分纸装置与分纸方法，分纸装置包括电机、同步带、主动轮、至少一行星轮以及气泵；电机通过同步带驱动主动轮转动；主动轮与至少一行星轮联动设置，用于在主动轮转动时，带动至少一行星轮转动；行星轮上设置吸纸头以及分支吸气管，吸纸头设置吸气通道，吸气通道一端为吸气口、另一端为入气口；吸纸头用于在转动时，入气口连通分支吸气管，吸气口与外部的纸张邻近；气泵与分别连通各分支吸气管，用于受控时从分支吸气管吸入气体，在对应的吸气口形成负压以吸附外部的纸张。采用上述方案，本发明结构简单、成本低廉、应用方便，对纸张的质量要求低，适合各种规格的纸张，并且有效地避免了卡纸的发生，具有很好的实用价值。

Description

一种分纸装置与分纸方法

技术领域

本发明涉及分纸领域，尤其涉及的是，一种分纸装置与分纸方法。

背景技术

高校教师都担负繁重的教学和科研任务，每到期末考试需要大量的人力进行试卷分发，费时费力，浪费了老师的宝贵时间，而且人工数试卷容易出错，一旦数错需要监考老师挨个考场要试卷，不利于老师监考也影响了学生正常答卷。所以在校教师迫切需要一种成本低廉、体积小、数纸快速准确的机器。此设备必须具有以下特点：数纸准确、成本低廉、体积小、可以数B4的试卷纸和B4以下的纸、简单可靠。

目前，市场上还没有针对高校考试数试卷的机器，常用的点钞机制造成本高，而且不适合高校数试卷主要原因如下：人民币体积远小于考试试卷、人民币纸质质量远好于试卷、仪器成本太高。

市场上其他的相关设备，普遍存在以下问题：结构复杂、体积大、价格高；数纸准确度差，对纸质的质量要求高，纸质受潮或带静电时严重影响计数精度；针对性强，数纸时严格限制纸张的大小。

这些设备通常采用渡边拨片分纸结构，其主要由一套真空气源系统和数纸头组成。通过数纸头上的拨片的机械传动，0-1500转/分的可调速度旋转，在数纸头上的拨纸杆每转一周将纸堆角上的纸分离，此时数纸头上的吸气叶片上有一小气源孔，能瞬时吸住纸角，同时电子器件发出数纸信号，计数成功。通过数纸头上的拨片和吸纸刀片的组合动作实现纸张的计数。其要求拨片与纸之间的摩擦力大于纸与纸直接的摩擦力，从而实现捻纸，这种结构对拨片材料、拨片加工精度、拨片与纸之间的压力大小调整要求很高。当天气潮湿或纸质带电时极容易发生卡纸或者一次捻多页现象，如果发生纸张折角极易出现卡纸，一旦卡纸取纸十分不方便。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种新的分纸装置与分纸方法。

本发明的技术方案如下：一种分纸装置，其包括电机、同步带、主动轮、至少一行星轮以及气泵；所述电机通过所述同步带驱动所述主动轮转动；所述主动轮与至少一所述行星轮联动设置，用于在所述主动轮转动时，带动至少一所述行星轮转动；所述行星轮上设置吸纸头以及分支吸气管，所述吸纸头设置吸气通道，所述吸气通道一端为吸气口、另一端为入气口；所述吸纸头用于在转动时，所述入气口连通所述分支吸气管，所述吸气口与外部的纸张邻近；所述气泵与分别连通各所述分支吸气管，用于受控时从所述分支吸气管吸入气体，在对应的所述吸气口形成负压以吸附外部的纸张。

优选的，所述分纸装置还设置控制器，其与所述电机连接，用于控制所述电机的输出，以控制所述行星轮的转动圈数。

优选的，所述分纸装置还设置气压传感器，其分别与所述控制器、所述行星轮连接，用于感应所述吸纸头的气压信息，传送到所述控制器；所述控制器设置计算模块、以及与所述计算模块连接的显示模块；所述计算模块用于根据所述气压信息，计算已经分纸完成的纸张数量；所述显示模块用于显示所述纸张数量。

优选的，所述分纸装置中，所述控制器还设置控制模块与输入模块；所述输入模块与所述显示模块连接，用于设置分纸的纸张数量、以及输入电机开关的控制指令；所述控制模块分别与所述输入模块、所述计算模块、所述显示模块连接，用于根据所述纸张数量控制所述电机的输出，并控制所述显示模块显示试卷数量。

优选的，所述分纸装置中，所述吸纸头设置平面部与弧面部，所述吸气口设置于所述平面部。

优选的，所述分纸装置中，所述行星轮上设置5个吸纸头。

优选的，所述分纸装置中，所述吸纸头设置两个所述弧面部，其相连处形成一个远离所述平面部的角端部。

本发明的又一技术方案是，一种分纸方法，其应用于任一上述分纸装置，其包括以下步骤：电机通过同步带驱动主动轮转动，主动轮带动至少一行星轮转动，行星轮上的吸纸头随之转动；吸纸头的吸气通道的入气口在吸纸头转动时连通行星轮上的分支吸气管；气泵通过行星轮上的分支吸气管吸入气体，在所述分支吸气管所连通吸纸头的吸气通道的吸气口形成负压吸附纸张；行星轮每转动一次，行星轮上的吸纸头吸附、松开一张纸。

优选的，所述分纸方法中，还执行以下步骤：预设置分纸的纸张数量；根据预设置分纸的纸张数量，控制电机的输出。

采用上述方案，本发明采用气体吸纸结构，有效解决了上述问题，结构简单、成本低廉、应用方便，对纸质的质量要求低，适合各种规格的纸张，并且避免了卡纸的发生，具有很好的实用价值。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的示意图；

图2为本发明的一个实施例的主动轮与行星轮示意图；

图3至图5分别为本发明的各个吸纸头的实施例的形状示意图；

图6为本发明的一个实施例的控制电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。

如图1所示，本发明的一个实施例是，一种分纸装置，其包括电机101、同步带102、主动轮103、至少一行星轮104以及气泵105。

所述电机通过所述同步带驱动所述主动轮转动；例如，同步带为皮带或者链条。优选的，所述电机受控制器控制。优选的，分纸装置还包括所述控制器。

如图2所示，所述主动轮与至少一所述行星轮联动设置，用于在所述主动轮转动时，带动至少一所述行星轮转动；例如，设置3、4或5个所述行星轮，所述主动轮与各个行星轮联动设置，在所述主动轮转动时，带动每一所述行星轮转动。如图2所示，所述主动轮与5个所述行星轮联动设置，这样，结合下面各相关实施例的硬件和配套的使用软件，可以同步或者异步进行分纸、数纸工作。

所述行星轮上设置吸纸头以及分支吸气管，所述吸纸头设置吸气通道，所述吸气通道一端为吸气口、另一端为入气口；所述吸纸头用于在转动时，所述入气口连通所述分支吸气管，所述吸气口与外部的纸张邻近；所述气泵与分别连通各所述分支吸气管，用于受控时从所述分支吸气管吸入气体，在对应的所述吸气口形成负压以吸附外部的纸张。例如，所述行星轮上设置一吸纸头，吸纸头底部开孔，当吸纸头和纸接触时，吸纸头底部开孔和吸气管相连，形成负压捻纸；所述气泵与各分支吸气管相连吸入气体，用于受控时从所述分支吸气管吸入气体，以从对应的所述吸气口吸附外部的纸张。又如，所述行星轮上设置2、3、4或5个吸纸头，例如，所述行星轮上设置5个吸纸头。又如，所述所有吸纸头对应一个吸气管，吸纸头底部有一个出气孔，当吸纸头底部的出气孔对准吸气管时完成数纸动作，2、3、4或5个，吸纸头只对应一个吸气管，减少了吸气管数量，降低了加工成本，提高了可靠性。行星轮转动时，行星轮上的吸纸头随之转动；或者，行星轮轴心设置一根旋转轴，行星轮以旋转轴为中心旋转，旋转轴保持不动，分支吸气管设置于所述旋转轴内部。

优选的，所述气泵通过所述分支吸气管吸气。进气孔，即分支吸气管的吸气口，气体从行星轮上的进气孔进入，用于捻纸。行星轮对准纸张时负压气体将纸吸到行星轮上，行星轮在电机的带动下旋转从而实现了捻纸动作。

优选的，所述分纸装置还设置控制器，其与所述电机连接，用于控制所述电机的输出，以控制所述行星轮的转动圈数。例如，设置要分纸500张，则所述行星轮转动200圈，由控制器根据所述行星轮的转动圈数，控制所述电机的输出。这样，就实现了按需分纸功能。

或者，优选的，所述分纸装置还设置控制器，其与所述电机连接，用于控制所述电机的输出，以控制所述行星轮的转动圈数；并且，所述分纸装置还设置气压传感器，其分别与所述控制器、所述行星轮连接，用于感应所述吸纸头的气压信息，传送到所述控制器；所述控制器设置计算模块、以及与所述计算模块连接的显示模块；所述计算模块用于根据所述气压信息，计算已经分纸完成的纸张数量；所述显示模块用于显示所述纸张数量。

优选的，所述控制器还设置控制模块与输入模块；所述输入模块与所述显示模块连接，用于设置分纸的纸张数量、以及输入电机启停开关的控制指令和显示所述纸张数量；所述控制模块分别与所述输入模块、所述计算模块、所述显示模块连接，用于根据所述纸张数量控制所述电机的输出，并控制所述显示模块显示试卷数量。纸张数量包括了需要分纸的纸张数量，以及已经完成分纸的纸张数量等。又如，所述输入模块与所述显示模块一体设置，即整体设置为一输入、显示模块。

这样，用户就可以一目了然、明确地设置需要分出多少张纸，在分纸过程中获取已经分了多少张等信息。这样，就能够实现数纸、数卷功能，当分纸装置，或称为分卷机所分纸张达到设定值时，电机停转，行星轮的吸纸头卡在被数过的纸和没有数的纸之间，行星轮的吸纸头起到隔离纸的作用，操作人员可以将数好的试卷取走。

例如，采用飞思卡尔气压传感器MPX5100DP代替霍尔转速传感器A44E，飞思卡尔气压传感器安装于行星轮底部或者吸纸头一端或者分支吸气管一端或者总吸气管一端，纸张被行星轮上的吸气孔吸住和松开时气压传感器的输出发生改变，从而实现纸张计数，如果出现纸折角张捻纸失败时气压传感器的输出不会发生变化，优选的，控制器的MCU在2秒内检测到气压传感器输出没有变化则进行停机并且声音提醒，从而有效保证了数纸的准确性。例如，控制器中设置一信号处理和滤波电路，优选的，该信号处理和滤波电路如图6所示，当纸张捻过时，压力传感器输出一个带毛刺的近似馒头波，由于压力传感器的输出信号驱动能力很弱，必须将其处理成一个完整的脉冲送MCU后才能准确计数，传感器的输入接在LM358 U1B的同相输入端进行电压，再经过C1、C2两只104滤波电容进行滤波，除去气压波动引起的毛刺，然后送进LM358  U1A的同相输入端从而和LM358 U1A的反相输入端电压阈值进行比较产生一个砖墙特性很好的脉冲，最后送进MCU进行计数处理。压力传感器在没有纸张时会产生一个带有噪声的幅值500mV左右的直流波形，纸张经过时会产生一个最高幅值3.5V左右的波形，为保证脉冲的可靠性，LM358U1A的反相输入端通过电阻分压得到一个1.2V左右的阈值电压，此电压幅度必须大于500mV，小于3.5V，从而在有效滤除噪声的前提下又必须保证行星轮每捻过一页纸不能丢一个脉冲，优选的，经过反复试验最终确定此电压幅度定在1.2V，从而保证了数纸的准确性。

优选的，所述吸纸头设置平面部与弧面部，所述吸气口设置于所述平面部。优选的，如图3、图4或图5所示，所述吸纸头设置两个所述弧面部，其相连处形成一个远离所述平面部的角端部。角端部为弧形或者尖角形。

结合应用于上述任一实施例，优选的，所述分纸装置还设置载纸部，其设置出气管以及与所述出气管连通的至少一出气口；所述气泵还连通所述出气管，用于受控时从所述出气管吹出气体，以从所述出气口吹动外部的纸张。例如，所述纸张层叠，竖置于所述载纸部上，出气口位于各张纸之间的下方，例如A4纸的页脚位置，出气口吹出气体时，气体从下方吹动所述纸张，使得各张纸容易分离，即，被吸附的纸张容易与其相邻的纸张分离。又如，所述纸张层叠，载纸部的出气口位于各张纸之间的上方，出气口吹出气体时，气体从上方吹动所述纸张，例如A4纸的页眉位置，使得各张纸容易分离。又如，所述纸张层叠，载纸部的出气口位于各张纸之间的侧方，例如A3或者A4纸的左页边距或者右页边距处，出气口吹出气体时，气体从侧方吹动所述纸张，使得各张纸容易分离。优选的，所述出气口设置负离子发生装置，用于产生负离子，消除静电。例如，出气孔，即出气口，气泵产生的气体从此处泄出，用于吹开纸张防止纸张沾粘，纸张底部放在出气孔上，这样，采用气体吹纸结构，有效解决了纸张沾粘问题。

优选的，所述分纸装置还设置固定部，其邻近所述载纸部设置，用于固定外部的纸张；优选的，所述载纸部至少一出气口设置于所述纸张的下方，用于使得气体从下方吹动所述纸张。例如，固定部为一框架，框架上下梁设置横槽，两横槽之间卡设一竖杆，该竖杆滑动于横槽，纸张叠置，竖置于所述框架的一竖边，该层叠的纸张竖起放置，下方由下横梁支撑，两边由该竖边、竖杆夹持，吸气口从该层叠的纸张一侧面吸纸，吸纸时被吸的纸张一侧面被吸气孔所吸附，下方、上方或者侧方被出气口吹气致使被吸的纸张易于与其相邻的纸张分离。优选的，载纸部至少一出气口设置于所述纸张的四方中的至少一方。例如，一叠A4纸，竖起来摆放，类似于一本放置在书架上的书籍，载纸部至少一出气口设置于所述一叠A4纸的四方中的至少一方。四方，可参考理解为A4纸的上下左右页边距的方向；侧面，可参考理解为A4纸打印文字的任一面。

优选的，所述固定部设置调整装置，用于调整所述纸张的位置。例如，根据出气口的位置，调整所述纸张的位置，使得出气口的效率更高、效果更好。

本发明的又一实施例是，一种分纸方法，其应用于上述任一例所述分纸装置，其包括以下步骤：电机通过同步带驱动主动轮转动，主动轮带动至少一行星轮转动，行星轮上的吸纸头随之转动；吸纸头的吸气通道的入气口在吸纸头转动时连通行星轮上的分支吸气管；气泵通过行星轮上的分支吸气管吸入气体，在所述分支吸气管所连通吸纸头的吸气通道的吸气口形成负压吸附纸张；行星轮每转动一次，行星轮上的吸纸头吸附、松开一张纸。或者说，行星轮上的吸纸头每吸附一张纸，行星轮转动一次。例如，主动轮转一圈，行星轮转5圈。

优选的，所述分纸方法中，还执行以下步骤：预设置分纸的纸张数量；根据预设置分纸的纸张数量，控制电机的输出。又如，根据预设置分纸的纸张数量，以及已经分纸完成的纸张数量，控制电机的输出。例如，在分纸之前或者电机通过同步带驱动主动轮转动之前，预设置分纸的纸张数量；又如，在开始分纸时，根据预设置分纸的纸张数量，控制电机的输出。又如，在分纸过程中，根据预设置分纸的纸张数量，以及已经分纸完成的纸张数量，控制电机的输出。

本发明上述各实施例，采用出气吹纸，进气吸纸的结构代替了传统的渡边拨片分纸结构，降低了捻纸结构的精度要求、降低了成本、减小了设备体积、减少了卡纸的次数、提高了数纸的准确性；优选的，采用出气孔吹纸结合进气孔捻纸，出气孔吹气有利于去除静电、吹散纸张、便于捻纸，两者默契配合大大降低了卡纸的概率，即提高了工作效率又保证了数纸的准确性；优选的，采用压力传感器代替了霍尔转速传感器，提高了纸张折角时计数的准确性；优选的，控制器采用滤波电路保证了脉冲的准确性，既降低了成本，又提高了数纸的准确性。

本发明的系统已试制样机并且进行了大量的内部测试，系统运行平稳可靠，数纸准确，误差小于2页，每分钟数纸3000页左右，误差通常为零，基本上保持于小于2页之内，为老师节省了大量宝贵时间，同时也避免了人工数错导致监考老师挨个考场要试卷，影响学生答卷的现象，收到了良好的效果，已完全达到应用的要求。

例如，数卷过程是这样的，假设一个班40人，用户输入40按下启动，页数够后电机停转，利用行星轮卡在纸中间起到隔离纸的作用；本发明通过设计合理的捻纸结构，提高捻纸的准确度、减小分卷机的体积、降低成本，设计好的滤波电路提高计数的准确性。采用合理的结构在降低成本和体积的前提下，提高数卷、分纸的准确性，利于批量成产。

进一步地，本发明的实施例还可以是，上述各实施例的各技术特征，相互组合形成的分纸装置与分纸方法。实际应用中，本发明的装置与方法，不仅可以分纸、数纸，还能数书、数票据、数书册等，实为廉价、准确、实用的优秀产品。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种分纸装置，其特征在于，包括电机、同步带、主动轮、至少一行星轮以及气泵；

所述电机通过所述同步带驱动所述主动轮转动；

所述主动轮与至少一所述行星轮联动设置，用于在所述主动轮转动时，带动至少一所述行星轮转动；

所述行星轮上设置吸纸头以及分支吸气管，所述吸纸头设置吸气通道，所述吸气通道一端为吸气口、另一端为入气口；所述吸纸头用于在转动时，所述入气口连通所述分支吸气管，所述吸气口与外部的纸张邻近；

所述气泵与分别连通各所述分支吸气管，用于受控时从所述分支吸气管吸入气体，在对应的所述吸气口形成负压以吸附外部的纸张。

2.根据权利要求1所述分纸装置，其特征在于，还设置控制器，其与所述电机连接，用于控制所述电机的输出，以控制所述行星轮的转动圈数。

3.根据权利要求2所述分纸装置，其特征在于，还设置气压传感器，其分别与所述控制器、所述行星轮连接，用于感应所述吸纸头的气压信息，传送到所述控制器；

所述控制器设置计算模块、以及与所述计算模块连接的显示模块；

所述计算模块用于根据所述气压信息，计算已经分纸完成的纸张数量；

所述显示模块用于显示所述纸张数量。

4.根据权利要求3所述分纸装置，其特征在于，所述控制器还设置控制模块与输入模块；

所述输入模块与所述显示模块连接，用于设置分纸的纸张数量、以及输入电机开关的控制指令；

所述控制模块分别与所述输入模块、所述计算模块、所述显示模块连接，用于根据所述纸张数量控制所述电机的输出，并控制所述显示模块显示试卷数量。

5.根据权利要求1所述分纸装置，其特征在于，所述吸纸头设置平面部与弧面部，所述吸气口设置于所述平面部。

6.根据权利要求5所述分纸装置，其特征在于，所述行星轮上设置5个吸纸头。

7.根据权利要求5所述分纸装置，其特征在于，所述吸纸头设置两个所述弧面部，其相连处形成一个远离所述平面部的角端部。

8.根据权利要求1所述分纸装置，其特征在于，各分支吸气管汇总为至少一位于所述主动轮上的总吸气管，所述气泵通过所述总吸气管连通到各所述分支吸气管。

9.一种分纸方法，其应用于如权利要求1至8任一所述分纸装置，其特征在于，包括以下步骤：

电机通过同步带驱动主动轮转动，主动轮带动至少一行星轮转动，行星轮上的吸纸头随之转动；

吸纸头的吸气通道的入气口在吸纸头转动时连通行星轮上的分支吸气管；

气泵通过行星轮上的分支吸气管吸入气体，在所述分支吸气管所连通吸纸头的吸气通道的吸气口形成负压吸附纸张；

行星轮每转动一次，行星轮上的吸纸头吸附、松开一张纸。

10.根据权利要求9所述分纸方法，其特征在于，还执行以下步骤： 

预设置分纸的纸张数量；

根据预设置分纸的纸张数量，控制电机的输出。

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