CN1072130C - 小型打印机的切纸装置 - Google Patents

Abstract

小型打印机的切纸装置，包括：在一侧设有纸张进口的切纸底座；一安装在切纸底座上部的固定切纸刀；一安装在切纸底座上部的切纸器盖；一安装在切纸底座上方的移动切纸刀，它紧密地贴在固定切纸刀上部，在其下部有一导向装置；一用于使移动切纸刀运动的凸轮；一为凸轮提供转动力的驱动装置；一用弹力为切纸工序提供压紧力的压紧装置；一减少切纸底座与移动切纸刀之间产生的摩擦力的装置；以及一用于及时使开关接通或断开的辅助凸轮。

Description

小型打印机的切纸装置

本发明涉及一种用于打印凭证或收据的小型打印机的切断纸张的装置，更具体的说，涉及这样一种用于小型打印机的切纸装置，这种切纸装置在移动切纸刀向着固定切纸刀运动以完成切纸工序时始终在施加压力，并且借助于一种简单的结构精确地从旋转运动转换为线性运动，而不消耗动能。

各种现金出纳机中的用于打印凭证或收据的小型打印机都需要有切纸装置，用于各种现金出纳机的普通的切纸装置示于图1、2和3。

图1所示的普通的切纸装置安装在一个切纸底座1上，在底座1上盖着一个切纸器盖2。请参阅图2，切纸底座1上有一条狭窄的在水平方向呈长形的纸张进口12，而在切纸器盖2上有一个纸张出口21。在纸张进口12上设有一把固定切纸刀3。

一把移动切纸刀4在底座1的上方作往复运动，使得刀片的前刃擦过固定切纸刀3，切断通过纸张进口12的纸张。

移动切纸刀4是借助于一个导向组件8完成线性往复运动的，而作线性运动所需的动能是从一个驱动组件90传递过来的。

导向组件8包括一个长形滑动孔13，该滑动孔开在切纸底座1上向着固定切纸刀3延伸，还有一块滑动板81，该滑动板装入滑动孔13内，并且固定在移动切纸刀4的底平面上。此外，一块比活动板81宽的固定板82固定在滑动板81的底面上，还有一块加压板19从移动切纸刀4的上面推动这把移动切纸刀。加压板19、移动切纸刀4、活动板81和固定板82用一根销子91联结成一体，同时，在后方安装了一根垂直的轴销92，用于接受动力。

驱动组件90包括一个固定安装在切纸器盖2底面上的蜗轮95，一根驱动蜗轮95的蜗杆96，以及一台轴上固定安装着蜗杆96的驱动电机54。一根摇杆9安装成能绕着切纸底座1上的一根铰链销98摇摆，移动切纸刀4的轴销92穿过该摇杆中部的长槽93，而一根从蜗轮95上凸出来的凸销97则插进该摇杆的牵引孔94中。

从上述结构可知，当固定安装在驱动电机54的电动机轴上的蜗杆96驱动蜗轮95旋转时，该蜗轮每转动一圈，安装在蜗轮95上插入摇杆9端部的牵引孔94中的凸销97便使摇杆9上下摇摆一次。

当摇杆9上下摇摆时，插入摇杆中部的长槽93中的轴销92便带着整个移动切纸刀4前进/后退。由于移动切纸刀4在导向组件8的引导下完成了上述线性往复运动，处于移动切纸刀4与固定切纸刀3之间的纸张就被移动切纸刀4的这个动作所切断。

但是，以上所说的这种普通的切纸装置存在下述问题。

首先，摇杆9是用来把电动机的转动的动力转换成移动切纸刀4的线性运动的。这样就引起了需要摇杆9、用于安装摇杆9的铰链销98等许多零件，以及摇杆9要占据较大的空间，和成套设计的限制等等缺点。

其次，需要消耗很大的动力。因为，如上所述，移动切纸刀4一定要借助于加压板19向着紧紧附着在切纸底座1的方向施加相当大的压力因而，如图1-3所示，移动切纸刀4的两个端部都处在前部重叠在固定切纸刀3上的准备状态。因此，移动切纸刀4是倾斜的，其前部向着前进的方向被抬高，倾斜的角度为θ。

如果移动切纸刀4在这样的状态下向前行进，则角度θ会进一步扩大，会很不利地过度增大压紧力和载荷。

这就是说，图2所示的状态是原始的状态，此时移动切纸刀4开始向前进的方向运动。当移动切纸刀4运动到前方时，其状态如图3所示。此时，如果加压板19和移动切纸刀4都运动到前方的位置上时，如图1和3所示，由于用了轴销92和销子91，这两点都是固定的。由于这一事实，当移动切纸刀4运动到前进位置时，它的倾斜度将进一步增大。

如果剪切荷载逐渐增大，就需要大大增加完成剪切工作的力量，等等，从而引发各种问题。

因此，本发明的一个目的就是提供一种小型打印机的切纸装置，其特征在于，为了解决以上所列举的经常遇到的问题，用一种凸轮机构作为将旋转运动转换为线性运动的装置，该凸轮机构在完成切纸工序中时直接使一把移动切纸刀作往复运动，以减少所需的零件数量，而且使操作精确，同时防止切纸刀在完成切纸工序中向前运动时压紧力不正常的增大，以降低负荷，并且提供为切纸工序所需的恒定的驱动力。

为了达到本发明的上述目的，一种小型打印机的切纸装置包括：一切纸底座，在其一侧设有一纸张进口；一固定切纸刀，安装在上述切纸底座上部的一侧；一切纸器盖，安装在上述切纸底座的上部，用于与切纸底座一起围成一个空间；一移动切纸刀，安装在上述切纸底座的上方，在该移动切纸刀上装有一从其中央部分垂直朝向上方的轴销，同时紧密地附着在上述固定切纸刀的上部，并且在其下部有一用于完成直线前进运动的导向装置；一凸轮机构，安装在上述切纸器盖的底平面上的一根固定轴上，并且与上述移动切纸刀的轴销接触，用于使该移动切纸刀运动；以及一为上述凸轮提供转动力的驱动装置。一压紧装置，它固定在切纸底座上，与上述移动切纸刀的上平面接触，用它本身的弹性为切纸工序提供压紧力；一减少摩擦力的装置，设置在切纸底座与移动切纸刀之间，它与上述切纸底座和移动切纸刀接触，用于使上述切纸底座和移动切纸刀在移动切纸刀运动期间保持平衡，减少切纸底座与移动切纸刀之间产生的摩擦力；以及一辅助凸轮，设置在上述凸轮的固定轴上，用于使一个开关接通或断开，及时使上述驱动装置停止。

下面，参照附图详细描述本发明的实施例，将使得本发明的上述目的和其他优点变得更加清楚。附图中：

图1是一种普通切纸装置的构造的平面图；

图2是一种普通切纸装置的侧剖视图；

图3是表示上述普通切纸装置的工作状态的侧剖视图；

图4是本发明的切纸装置的整体结构的分解后的立体图；

图5是本发明的切纸装置的整体结构的平面图；

图6是本发明的切纸装置在开动之前的状态的侧剖视图；

图7是本发明的切纸装置在开动之后的状态的侧剖视图；

图8是表示本发明的凸轮的底视图；

图9是表示本发明的凸轮的平面图；

图10是表示本发明的弹性板的立体图；

图11是表示移动切纸刀的支承装置的侧剖视图；

图12是表示本发明的切纸装置的导向装置的主要部分的剖视图；

图13是一台使用本发明的切纸装置的打印机的框图；

图14是启动本发明的切纸装置的流程图；

图15是说明本发明的整个操作状态的流程图。

图4是本发明的切纸装置的整体结构的分解后的立体图；图5是本发明的切纸装置的整体结构的平面图；图6和图7分别表示完成相应的操作之前和之后的状态。

图8和图9表示按照本发明的凸轮机构5；图10表示压紧装置6的弹性板60。图11是表示减少摩擦力的装置7的侧视图，而图12表示一导向装置8。

如图8所示，图中表示一凸轮机构5的凸轮50，它用于带动一把移动切纸刀4作前进/后退运动。当凸轮50固定安装在一根固定轴22上时，在其底面上有一圈凸轮凹槽51，在其上面有一个辅助凸轮52，在其圆周上有一蜗轮53。此外，一根安装在电动机54上的蜗杆55与凸轮50上的蜗轮53啮合，以便传递动力。特别是，一根安装在被导向的移动切纸刀4的上平面上的凸出来的轴销41插入该凸轮50的凸轮凹槽51内。

如图8所示，在这种凸轮的结构中，圆周上的凸轮凹槽51上有一个下止点51b，用于使移动切纸刀4向凸轮的中心部分后退，而上止点51a用于使移动切纸刀4向凸轮的周边部分前进。特别是，用于使移动切纸刀4后退的凸轮凹槽的后退段51B的长度比用于使移动切纸刀4前进的前进段51A的长度短，从而使得移动切纸刀4能够很快的退回。

如图9所示，上面提到的辅助凸轮52在其圆周上切掉一块，它便能随着凸轮50的转动而使设置在它一侧的开关56打开或关闭。这一操作与移动切纸刀4的位置和电动机54的运转有关，将在下面详细叙述。

下面，描述用于为移动切纸刀4作直线前进/后退动作导向的导向装置8。

如图4或12所示，在切纸底座1底部有一条长形的滑动孔13，一块固定在移动切纸刀4底部的滑动板81正好嵌入这条长形的滑动孔13中。在滑动孔13的另一面上固定板82固定在滑动板81上，用以防止偏斜。

图10中所示的用于压紧移动切纸刀4的压紧装置6用一块弹性板60做成，它具有下述重要的特性：

具体的说，弹性板60做成L形，由一个垂直部分61和一个水平部分62组成在切纸底座1的左右两侧壁11或后侧壁11上有固定孔63，用于固定压紧装置6。然后，把垂直部分61穿过固定孔63，用螺钉固定住。当垂直部分61用这种方式固定了之后，水平部分62便产生向下压紧的弹力。

在制造上述弹性板60时，通常把水平部分62的端部向上弯曲成弧形，以减小与移动切纸刀4的上平面之间的摩擦力，并且沿着水平部分62的长度方向形成凹进或凸起的槽64，以增强其弹力。

同时，当用压紧装置6的弹性板60压紧移动切纸刀4时，可以在切纸底座1的左侧和右侧设置多块弹性板。除了可以使用多块弹性板之外，还可以把弹性板的水平部分62在横向(或与移动切纸刀4的运动方向成直角相交的方向)上固定住。如有需要，可将垂直部分61固定在切纸器盖2上，而不是固定在切纸底座1上，让水平部分62压住移动切纸刀4。这种方向性应该由切纸装置的不同特性来确定。

当移动切纸刀4运动时，减少摩擦力的装置7能使它在运动时的摩擦力减少到最小，该装置可用一块接触平面构件71，或者一个凸块72形成，如图11所示。

接触平面构件71和凸块72示于图4、5和11，图中，接触平面构件71固定在切纸底座1的上平面上，而凸块72整体地从切纸底座1向上凸出。

图13是一个具有本发明的切纸装置的打印机的实施例的框图，该框图从大的方面分为左方控制器单元100，右方打印机部分200，和底部右方切纸器部分300三个部分。控制器单元100包括一驱动装置101，一个门阵列102，一个CPU103，一个ROM104，一个RAM105，和一个定时器106。打印机部分200包括一打印机头部201和一台用于送进纸张的操作电动机202。切纸器部分300则设有辅助凸轮52的开关56，和驱动凸轮50用的电动机54。

在附图中，标号P表示纸张，而标号21表示纸张出口。

下面，描述具有以上结构的切纸装置的工作过程。

首先，如图4所示，当开动电动机54时，由于蜗轮53与蜗杆55啮合，于是凸轮50便转动。

当凸轮50转动时，插入其底平面上的凸轮凹槽51中的轴销41便沿着凸轮凹槽51运动。因此，促使移动切纸刀4运动的力就传递过去了，于是，移动切纸刀4便从图3中的状态运动到图7中的状态，或者，从图7中的状态运动到图6中的状态。此时，移动切纸刀4是借助于导向组件8，压紧装置6和减少摩擦力的装置7来实现前进和后退，与固定切纸刀3一起对通过纸张进口12的纸张P进行切断工序的。

下面，参照图8详细描述在这一工序中，凸轮50的凸轮凹槽51和轴销41的运动状态。

当凸轮50转动时，插入凸轮凹槽51中的轴销41便从下止点51b通过前进段51A运动到上止点51a。在这一过程中，装有凸出的轴销41的移动切纸刀4向前推进。

当轴销41移动到凸轮凹槽51中的上止点51a时，便如图7所示，移动切纸刀4的刀刃越过了固定切纸刀3，切断了纸张。然后，当凸轮50继续转动时，轴销41便沿着后退段51B从上止点51a运动到下止点51b。于是，移动切纸刀4退回到图6所示的原始位置。由于凸轮凹槽51的后退段51B比它的前进段51A短，所以移动切纸刀4在向前行进用力切断纸张时运动得比较慢，而在切断了纸张之后向后退时就比较快。

此外，移动切纸刀4在完成线性往复运动时要借助于上述导向组件8。

即，固定在移动切纸刀4的底平面上的滑动板81的宽度正好配合在长形滑动孔13中。在这样的状态下，当移动切纸刀4上的运动着的轴销41将力量施加在滑动板81上时，滑动板便向着滑动孔13的长度方向运动，从而完成正确的线性运动。

当移动切纸刀4按照以上所述进行往复运动切断纸张P时，用于提供切断力的压紧装置6的弹性板60以下列方式进行工作。

首先，如图4和5所示，当弹性板60的垂直部分61穿过切纸底座1上的固定孔63牢固地固定住之后，其水平部分62便压住平板状的移动切纸刀4的上平面。因此，它的刀刃部分是在紧贴着固定切纸刀3的状态下运动的，所以这两把刀的刀刃之间的接触一直保持在最佳状态。

最主要的是，如图10所示，由于弹性板60的水平部分62上具有沿长度方向的凸起的槽64，所以它的弹力倍增。此外，它的端缘是向上弯曲的，所以能将摩擦力减小到最小的程度。

如图5所示，把弹性板60布置成与移动切纸刀4的运动方向垂直的理由是，这样能有效地利用由凸轮50和其他零件所占据的空间。如有需要，为了进一步减小摩擦力，也可以把弹性板60布置成与移动切纸刀4的运动方向一致。此外，把弹性板固定在切纸底座的后壁和左右侧壁上，能够提供更大的压紧力。

尽管如上面所说的那样，继续不断地对移动切纸刀4施加压紧力，但由于设置了减少摩擦力的装置7，所以能有效地减小对底面的摩擦力，使得移动切纸刀4顺利地实现往复运动。

换一种方式，如图11所示，移动切纸刀4可与固定在切纸底座1的上平面上的接触板构件71接触，这样，摩擦就只在非常狭窄的区域内发生。特别是，如图11的右侧所示，从切纸底座1的底部凸出来的凸起72，使得移动切纸刀的滑动几乎没有了摩擦，对于电动机54和凸轮机构5不产生什么大的阻力。

另一方面，在凸轮50的上平面上形成的辅助凸轮52通过与开关56的接触和脱离来操纵凸轮50，使凸轮机构处在纸张P的切断状态，并操纵电动机54的运转等等。

例如，当辅助凸轮52处在图9所示的位置时，开关56处在断开状态。于是，开关56便把该机构处于断开状态这个信息传递给CPU 103。然后，如果凸轮50继续向前转动，进行切断工序，则辅助凸轮52的较高的部分便推动开关56，把它压紧，从而使开关56处于接通状态。

当切断工序完成时，开关56继续保持在接通状态。然后，当凸轮50又转动到它原始的位置时，开关56就断开。

下面，将与描述整个切纸装置的工作过程一起，详细描述与开关56协同工作的过程。

请参阅图14中的流程图，下面将说明上述切纸装置的内部信息处理过程。

当小型打印机接通电源时，此时必须确定开关56是处在接通位置还是断开位置。这一点决定于开关56是否回到了它的原始位置。在正常状态下，开关56应该处在断开状态，即，如图9所示，回到原始位置。

如果开关56是接通的，就要进行错误校正程序，即，要校正到开关处在断开位置时为止。下面，详细描述错误校正程序。

开始时，需要确定，打印机部分200是否已经停止工作。在本实施例中，这是指纸张已经由切纸装置切断，打印机部分200的打印操作已经停止。

如果打印机部分200没有停止，就要决定重新完成该工序。当打印机部分200停止时，定时器106设定为在300毫秒后开动打印机。300毫秒是在估计到开关56从原始状态(断开状态)到达接通状态所需要的时间来设定的，这一时间是由图9中的辅助凸轮的切掉部分来提供的。

然后，一当电动机54开始向前转动，凸轮50便沿着图中的反时针方向转动。由于凸轮的转动，移动切纸刀4便开始向前进方向运动。

此后，就要决定定时器106是否溢出(即300毫秒是否超过)。这就是说，要确定开关56是否正常地在设定的300毫秒时间间隔之内转换到接通状态。如果开关56在300毫秒之内没有转换到接通状态(即，定时器106溢出)，程序便进入错误校正程序。

上述错误的状态表明，开关56本身有故障，移动切纸刀4因为纸张由于某种原因被卡住限制了移动切纸刀4的向前运动而停止在原始位置上，等等。错误校正程序的详细内容将在下面介绍。

当定时器106没有溢出时，就要确定开关56是否处在接通位置。如果开关56是接通的，那么就将定时器106设定在1200毫秒后开动。

这里，1200毫秒表示完成一次切纸工序所需要的时间，这一时间是在考虑到移动切纸刀4在向前运动时与固定切纸刀3一起切断纸张之后，再退回到原始位置所需要的时间来确定的。

此后，就要确定定时器106所设定的时间是否到了。

更具体的说，要确定这一次切纸工序是否在设定的1200毫秒时间内正常完成了。如果这一次切纸工序没有在设定的1200毫秒时间内正常完成(在定时器106设定的时间到达时)，程序便进行一次回程处理。

这种情况可能是因为移动切纸刀4在向前运动的过程中被挡住了。例如，可以设想在移动切纸刀4向前运动时，纸张被卡住在移动切纸刀4与固定切纸刀3之间，阻碍了移动切纸刀4的进一步运动，除此之外，也可以设想移动切纸刀4在向退回方向运动时被锁定了，等等。

这种情况是在完成了切纸工序之后，纸张因为被卡住而不能顺利地排出来，从而阻碍了移动切纸刀4向退回的方向运动。

如果定时器106的时间并没有到，就要确定开关56是断开的还是接通的。

更详细的说，当一次切纸工序正常地完成时，开关56要从接通状态恢复到原始的断开状态。只要开关56没有断开，便重新回到执行上述决定的程序。相反，如果开关56已经断开，电动机54便停止工作。

这样，一次切纸工序便正常地完成了。

下面，概略说明上述错误校正程序。

错误校正程序是指，在原始状态下规定的300毫秒时间内，开关56正常地进入接通状态之后，移动切纸刀4在完成切纸工序的过程中被卡住时，使切纸装置回到正常的原始状态的程序。其他的错误校正程序还有，例如，与上述情况相反，当开关56没有在原始状态下规定的1200毫秒时间内正常地进入接通状态时，使切纸装置回到正常的原始状态的程序。

如上所述，在本发明的切纸装置中，弹性构件的一侧固定在切纸底座上，利用该弹性构件的弹力为移动切纸刀提供压紧力。此外，还装有减少摩擦力的装置，使得移动切纸刀只有一部分与底部接触。借助于这种结构当移动切纸刀在切纸工序中向前运动时，能够恒定地为其提供切断力，而且动能是直接传递给凸轮，使得能有效地控制为切纸工序所需的驱动力。

虽然以上只对本发明的具体实施例进行了具体的描述，但，本技术领域的技术人员能在不脱离权利要求书的宗旨和范围的前提下，对其形式和细节进行各种变化。

Claims (11)

1．一种小型打印机的切纸装置，它包括：一固定切纸刀，其沿着一具有纸张进口的切纸底座的上表面的一侧设置；一切纸器盖，其安装在上述切纸底座上，在上述切纸盖与切纸底座之间围成一个空间；一移动切纸刀，其安装在上述切纸底座的上表面上，并带有一轴销和一导向装置，该轴销紧密地附着在上述移动切纸刀的上表面的中央部分，并且从上述移动切纸刀向上延伸到一预定高度，该导向装置设置在上述移动切纸刀的下表面上，用于引导移动切纸刀在切纸底座上进行直线运动；其特征在于，上述切纸装置还包括：

一凸轮机构，其通过一根固定轴安装在上述切纸器盖的底平面上，并且与上述移动切纸刀的上述轴销接合，以便使上述移动切纸刀随着凸轮机构的旋转运动而进行直线运动；以及

一使上述凸轮机构转动的驱动装置。

2．如权利要求1所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述移动切纸刀的导向装置包括：

一在上述切纸底座底部中央形成的滑动孔，该滑动孔在与上述固定切纸刀相交成直角的方向上呈长形；

一块滑动板，它安装在上述移动切纸刀的底平面上，其宽度与上述滑动孔宽度相同；

一块固定在上述滑动板底平面上的固定板；以及

至少两根用于将上述滑动板和固定板固定在上述移动切纸刀的底平面上的固定销，从而使得上述移动切纸刀只能作线性运动。

3．如权利要求1所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述凸轮机构包括：一条在凸轮底面上的凸轮凹槽，上述移动切纸刀的轴销与该凸轮凹槽配合；以及一个沿着凸轮圆周形成的蜗轮，上述凸轮安装在一根从上述切纸器盖向内伸出的固定轴上。

4．如权利要求3所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述凸轮机构的凸轮凹槽的形状呈心形的封闭路线，并且使得上述移动切纸刀的轴销从下止点运动到上止点的前进段的长度比较长些，而从上止点运动到下止点的后退段的长度比较短些。

5．如权利要求1所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述驱动装置包括：

一根沿着上述凸轮机构的圆周与上述蜗轮啮合的蜗杆；

一根固定安装着上述蜗杆的电动机轴；

一台具有上述电动机轴，安装在上述切纸器盖底平面一侧的电动机；以及

一个安装在上述切纸器盖底平面另一侧的，用于开动和停止上述电动机的开关。

6．如权利要求1所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，在凸轮机构的上述固定轴上设有一辅助凸轮，用于及时停止上述驱动装置的运转。

7．如权利要求6所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述凸轮机构包括：一条在凸轮底面上的凸轮凹槽，上述移动切纸刀的轴销与该凸轮凹槽配合；以及一个沿着凸轮圆周形成的蜗轮，上述凸轮安装在一根从上述切纸器盖向内伸出的固定轴上。

8．如权利要求7所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述凸轮机构的凸轮凹槽的形状呈心形的封闭路线，并且使得上述移动切纸刀的轴销从下止点运动到上止点的前进段的长度比较长些，而从上止点运动到下止点的后退段的长度比较短些。

9．如权利要求6所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述驱动装置包括：

一根沿着上述凸轮机构的圆周与上述蜗轮啮合的蜗杆；

一根固定安装着上述蜗杆的电动机轴；

一台具有上述电动机轴，安装在上述切纸器盖底平面一侧的电动机；以及

一个安装在上述切纸器盖底平面另一侧的，用于开动和停止上述电动机的开关。

10．如权利要求6所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述辅助凸轮设置成与上述凸轮机构同轴线，其形状象一个半边的月亮，具有一个下止点，以便使上述开关断开。

11．如权利要求10所述的小型打印机的切纸装置，其特征在于，上述辅助凸轮与上述凸轮机构做成一体，布置在上述凸轮的上平面或底平面上。

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