CN110258153A - 微型废纸重造装置 - Google Patents

Abstract

微型废纸重造装置，包括外壳，外壳上设置有上层非A4废纸进纸口、第二层A4纸进纸口、第三层进纸口和一个出纸口，外壳内有：碎纸系统：包括横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分；废纸重造系统、脱墨系统、打印系统、传动系统。微型废纸回收重造装置的设计，相比于传统市场大型废纸清理及重造机器，此机器的体型和功能所带来的方便性、系统性更符合个人办公情况的使用。废纸细碎回收重造打印相结合为一体系，突破传统个体功能的分离不便性。

Description

微型废纸重造装置

技术领域

本发明涉及废纸重造技术领域，特别涉及微型废纸重造装置。

背景技术

随着社会持续发展，社会经济水平的不断进步和人们生活水平的普遍提高，纸张的需求不断增加，尤其商业造纸产业快速的发展并正在成为研究的热点，并且造纸办公化、微型化成为社会研究设计的方向。近年来，我国造纸产业也随之快速发展，造纸业产值增长迅速，伴随而来的是纸张大量浪费现象的产生，尤其办公用纸与学生用纸的不可持续使用，令人困惑的是却没有方便、可行、可持续的技术设备能对这一资源浪费现象进行解决。虽然工厂级别的大型重新造纸已在社会技术很成熟，但对于适用企业公司学校的造纸机却难以应用市场，因此废纸循环利用已经成为社会必须面对色问题。据调查外国有了初代产品的概念，但对于微型化废纸重造机器用于个人的此类装置还未正式进入人们生活。

微型智能废纸回收重造装置的设计研究主要目的在于解决办公用纸与学生用纸不能快捷、方便、及时和纸循环可持续利用的问题，并把技术微型化、系统化、智能化的技术进化趋势应用在碎纸、纸张重造和印刷上。通过对微型智能废纸回收重造装置的研究设计，一方面可以借此装置的研究设计来解决树木大量砍伐浪费导致生态环境破坏的恶劣状态，另一方面积极倡导个性、方便、微型的设计理念让技术更好服务社会。

一种智能微型废纸回收重造装置的项目设计研究旨在解决学校学习和企业办公废纸回收利用重造并可打印的问题。在此设计研究中包括对学习办公使用后纸张的搅碎、重造、染色、打印功能。通过对此款项目的完成设计希望能够实现废纸的循环利用，倡导可持续经济发展，推广绿色环保理念，最现实的功能能够利用技术的力量方便人们生活，解决废纸浪费的社会痛点。

发明内容

为克服现有技术中存在的问题，本发明提供了微型废纸重造装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：该种微型废纸重造装置，包括外壳，外壳上设置有上层非A4废纸进纸口、第二层A4纸进纸口、第三层A4进纸口和一个出纸口，外壳内有：

碎纸系统：包括横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分；

废纸重造系统：通过粘连剂与碎纸屑的粘连形成聚合的纸浆进入纸张成型板，通过凸轮机构带动压板的上下移动给纸辊来回挤压纸浆形成空间，通过滚筒内部的电磁开关可锁主滚筒进行传送纸张；

脱墨系统：包括涂料平移板，经废纸重造系统处理后的纸进入涂料平移板进行漂白再加热干燥；

打印系统：由上层非A4废纸重造的A4纸和A4纸大小的废纸共同脱墨，脱墨后的废纸进入第三层进纸口并通过打印机进行打印；

传动系统：通过纵横传输机、步进电机进行动力输出，带动转动轴、传送带、齿轮、凸轮进行动力传输。

进一步地，碎纸系统：包括从上到下布置的横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分；横向碎纸部分包括两排横向布置的碎纸刀，两排横向布置的碎纸刀将从上层非A4废纸进纸口进入的废纸切割成条，在横向碎纸部分下安装两排纵向布置的碎纸刀，切割成条的碎纸经纵向碎纸部分的碎纸刀切割成块，在纵向碎纸部分的下方为混合式粉末碎纸部分，混合式粉末碎纸部分包括将切割成块的废纸切割粉碎成末的碎纸刀。

进一步地，在碎纸系统一侧还设有鼓风扇和绞龙装置，鼓风扇将碎纸系统内的碎纸吹起使纸屑被混合式粉末碎纸部分的碎纸刀充分打散并通过绞龙装置的绞龙筛纸网。

进一步地，所述绞龙装置包括多台绞龙，每台绞龙外均设有外壳，外壳顶部设有化学试剂流入口，外壳底部设有纸浆流出口，纸浆通过纸浆流出口进入废纸重造系统。

进一步地，废纸重造系统包括纸浆成型板、盖板、纸辊、滚筒、丝杠，盖板与凸轮机构连接，凸轮机构可带动盖板上下移动给纸辊来回挤压纸浆形成空间，滚筒在电机带动下沿丝杠移动滚压盖板，滚筒内部有电磁开关，电磁开关可锁住滚筒进行纸张传送，滚压结束后丝杠带回滚筒同时将滚压好的纸带到左边缘，滚筒将纸带入第二层A4纸进纸口，纸进入脱墨系统。

进一步地，还包括安装在脱墨系统一侧的烘纸热气筒，烘纸热气筒对脱墨后的纸烘干处理。

进一步地，烘干后的纸进入第三层进纸口，经第三层进纸口进入打印机。

综上，本发明的上述技术方案的有益效果如下：

(1)微型废纸回收重造装置的设计，相比于传统市场大型废纸清理及重造机器，此机器的体型和功能所带来的方便性、系统性更符合个人办公情况的使用。

(2)废纸细碎回收重造打印相结合为一体系，突破传统个体功能的分离不便性。

(3)碎纸三重设计，从纸张的纵横尺寸方向进行细碎到指定标准。

(4)对废纸大小类型细致分类，并针对不同类型采用三通道工作流程，各个模块可单独运行，互不干扰。

附图说明

图1为左视图。

图2为图1A-A剖视图。

图3为滚筒部分结构示意图。

图4绞龙装置右视图。

图5为绞龙装置俯视图。

图6为混合式粉末碎纸部分的碎纸刀的结构示意图。

图中：

10上层非A4废纸进纸口，11第二层A4纸进纸口，12第三层进纸口,13出纸口，14外壳；

20横向碎纸部分，21纵向碎纸部分，22混合式粉末碎纸部分，23碎纸刀，

30绞龙，31凸轮，32皮带轮、33齿轮，34纸辊，35纸浆成型板36盖板，37丝杠，38绞龙筛纸网，39斜坡轨道，301滚筒，302电磁弹簧，303绞龙外壳，304绞龙齿轮，305纸浆流出口，306鼓风扇；

50打印机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本发明，并非以此限定本发明的保护范围。

该种微型废纸重造装置，包括外壳14，外壳上设置有上层非A4废纸进纸口10、第二层A4纸进纸口11、第三层进纸口12和一个出纸口13，该装置共设有一个进纸口，两个储纸箱，一层进纸口主要通过非A4废纸从而进行细碎，二层废纸盒装有A4废纸，三层纸盒装有A4白纸可直接进行打印。该装置主要分为三条传递路线。

第三层工作流程为纸盒A4纸在压纸滚轮的旋转下带动纸张进入打印喷墨环节进行打印，之后进入底盘纵横传送机构把纸张传送达到装置外。

第二层工作流程为纸盒中的A4纸通过压纸滚轮的转动带动纸张进入双重染色环节，在加热烘干后进入第三层工作流程。

第三层工作流程为非A4纸张进入第一重碎纸环节进行竖向碎纸，再通过横向碎纸，微小纸屑进入碎纸封闭环节进行粉碎，当纸屑达到微粒级别后进入蛟龙传送机构，在此过程中纸屑充分于粘接剂结合把纸屑粘接为纸浆状态，纸浆按照轨道流入成型楔形盒子中，在滚轮的往复运动中完成对纸张的压平，成型纸张进入传送滚轮，在滚动滚轮的运动下进入第二层工作流程和第三层流程。

外壳内有：

碎纸系统：包括横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分。

废纸重造系统：通过粘连剂与碎纸屑的粘连形成聚合的纸浆进入纸张成型板，通过凸轮机构带动压板的上下移动给纸辊34来回挤压纸浆形成空间，通过滚筒内部的电磁开关可锁主滚筒进行传送纸张。

脱墨系统：包括涂料平移板，经废纸重造系统处理后的纸进入涂料平移板进行漂白。

打印系统：由上层非A4废纸重造的纸和A4纸大小的废纸共同脱墨，脱墨后的废纸进入第三层新A4纸纸箱的打印机50进行打印，打印后的纸从出纸口移出。

传动系统：通过纵横传输机及步进电机进行动力输出，带动转动轴、传送带(皮带轮32及皮带)、齿轮33、凸轮31进行动力传输。

碎纸系统：包括从上到下布置的横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分；横向碎纸部分20包括两排横向布置的碎纸刀23，两排横向布置的碎纸刀23将从上层非A4废纸进纸口进入的废纸切割成条。具体地，第一层非A4型废纸碎纸刀23，该碎纸刀23是由两种刀轴交错装配于同一壳体内，使两刀具上的刀轮彼此容置于对方间隔片所区隔的夹缝中，再经由传送带带动直齿轮传动两把碎纸刀23，使两刀具反向转动完成碎纸的工作纸张从相互咬合的刀刃中间送入，废纸分割为细长的纸条。

在横向碎纸部分20下安装两排纵向布置的碎纸刀23，切割成条的碎纸经纵向碎纸部分21的碎纸刀23切割成块。具体地，第二层碎纸机构，该机构为对心曲柄滑块机构，通过传送带带动曲柄轴转动，对应的滑块与切纸剪刀相连，通过往复运动滑块带动横向剪刀与固定刀刃相交切断水平方向废纸条，从而达到从水平方向碎纸的实现。

在纵向碎纸部分21的下方为混合式粉末碎纸部分22，混合式粉末碎纸部分22包括将切割成块的废纸切割粉碎成末的碎纸刀23。具体地，混合式粉末碎纸部分22的碎纸刀采用旋转碎纸刀对废纸屑进行细碎，废纸刀为5个相同模数和压力角的直齿轮啮合而成，位于旁侧的直齿轮的传动是由一对锥齿轮组合而成的，锥齿轮的传动由纵横传输机的纵轴旋转带动。该层碎纸必须把纸屑粉碎到指定微粒级别才可让纸屑通过过滤网，而在此空间中纸屑会在循环通风中往复按顺时针运动。

在碎纸系统一侧还设有鼓风扇306，碎纸系统的另一侧设有绞龙装置，鼓风扇将碎纸系统内的碎纸吹起使纸屑被混合式粉末碎纸部分22的碎纸刀充分打散并通过绞龙装置的绞龙筛纸网38。

绞龙装置包括多台绞龙30，每台绞龙30外均设有绞龙外壳303，绞龙外壳顶部设有化学试剂流入口，绞龙外壳底部设有纸浆流出口305，纸浆通过纸浆流出口进入废纸重造系统。

具体地，绞龙传送机构由绞龙外套、绞龙、离心风扇、离心风扇轴、绞龙筛纸网38、绞龙支撑挡圈、绞龙中间支撑轴、绞龙齿轮304、绞龙带轮套组成，其作用主要在于对达到微粒级别的粉末碎纸进行传送，并在此过程中粘连剂充分与废纸粉末混合，该绞龙外套分别设置绞龙传送料通道，碎纸气流循环通道，纸浆泄流通道，绞龙的转动由绞龙主轴上的齿轮带动，齿轮的传送由传送带连接绞龙带轮和纵横传输机的纵轴进行传送，离心风扇轴则由纵横传输机的横轴带动传送带转动。

绞龙传送机构主要的作用在于粉末纸屑在与粘连剂充分结合的同时对纸浆进行传送，绞龙的螺距后面应比前面小，但螺旋轴的直径后面比前面大，这样对物料产生了一定的挤压力，这个力迫使已切碎的纸屑从筛纸网的细网口中排出。

废纸重造系统包括纸浆成型板301、盖板36、纸辊34、滚筒301、丝杠37，盖板36与凸轮机构连接，凸轮机构可带动盖板36上下移动给纸辊34来回挤压纸浆形成空间，滚筒在电机带动下沿丝杠37移动滚压盖板，滚筒内部有电磁开关，电磁开关可锁住滚筒进行纸张传送，具体地，纸张成型结构主要由楔形盖板、纸浆成型板、凸轮机构、凸轮支架、丝杠光杆传动机构、纸辊34、电磁弹簧推杆组成，当纸浆成型板纸浆盛满时，楔形盖板连接着凸轮支架被凸轮31的转动升起，纸辊34在两侧一对丝杠光杆传动机构的工作转动下进行往复移动，纸辊34在往复移动过程中对成型纸张进行压紧，脱湿，电磁弹簧302推杆在通电时对纸辊34锁紧，对纸张往下一步传送。

凸轮机构由从动推杆、凸轮、滚轮组成，通过对从动推杆的距离控制，从而对凸轮轮廓进行设计，凸轮机构是由凸轮轴在传送带的带动下转动的，当凸轮支架碎凸轮的转动升起时，弹簧受压，对支架会有反弹力，助于支架的降落。

丝杠-光杆传动机构能够快速平稳的让纸辊在成型纸张往复滚动，相对于带传动强度更高，通过将轴的回转运动转化为直线运动，同时具备摩擦系数小，以及高精度、可逆性和高效率的特点。丝杠螺母机构又称螺旋传动机构，它主要用来将旋转运动变换为直线运动或将直线运动变换为旋转运动。按照摩擦性质和滑动(摩擦)丝杠螺母机构和滚动(摩擦)丝杠螺母机构之分。滑动丝杠螺母机构：结构简单、加工方便、制造成本低、具有自锁功能，但其摩擦阻力矩大、传动效率低(30％-40％)。滚珠丝杠螺母机构：结构复杂、制造成本高，无自锁功能，但其最大优点是摩擦阻力矩小、传动效率高(92％-98％)。因此在本次设计中使用滚珠丝杠螺母。

丝杠螺母机构的传动形式有：螺母固定、丝杠转动并移动。因螺母本身起着支承作用，消除了丝杠轴承可能产生的附加轴向窜动，结构较简单，可获得较高的传动精度。但其刚性较差，因此只适用于行程较小的场合。丝杠转动、螺母移动。需要限制螺母的转动，故需导向装置。其特点是结构紧凑、丝杠刚性较好，工作行程大，在机电一体化系统中应用较广泛。螺母转动、丝杠移动。需要限制螺母移动和丝杠的转动，由于结构较复杂且占用轴向空间较大，很少应用.丝杠固定、螺母转动并移动。结构简单、紧凑，但在多数情况下，使用极不方便，很少应用。所以在本装置的设计中可以选择丝杠转动、螺母移动的传动形式。

丝杠-光杆传动机构：

根据设计准则，参数设计如下，丝杠上滑块的平移速度10mm/s-100mm/s可调。滑块最大行程300mm，电机采用纵横传送电机装置，用联轴器连接电机输出轴丝杠。

纸张传送机构的原理

纸张传送机构主要包括排列滚轮、压纸滚轮机构、纵横传送机构。排列滚轮是由数十根摩擦系数很小的长滚轮按照斜坡轨道39排列组合而成，当纸张到达指定位置时会顺着滚轮而下，压纸滚轮机构是由齿轮、压纸筒、压制滚轮支架、弹簧、主轴组成，当主轴转动，相应主轴齿轮始终啮合支架上的齿轮进行转动，从而滚轮转动带动纸张的运动，纵横传送机构是由微型直流电机、传送带、主轴、滑动轴承、滚轮、滚轮支架组成，通过横向滚轮转动把纸张带动向前，在通过竖向滚轮转动把纸张带动到达指定位置。

纸张传送机构的设计：

压制滚轮的设计借助于办公打印机50器的相对应结构改装而成，通过侧面弹簧的拉伸，始终让转动滚轮于纸张紧密接触，滚轮则有相同模数、压力角的3个齿轮啮合而成，这种设计能够使纸张的数量比较灵活，同时通过多个齿轮传递转矩把竖直距离变为横向距离，减少整体空间高度。纵横传输机构的设计很好解决了传送带单向传送的局限性。纵横传输大电机采用蜗轮蜗杆结构实现纵轴横轴的转矩传递。

还包括安装在脱墨系统一侧的烘纸热气筒，烘纸热气筒对脱墨后的纸烘干处理。

烘干后的纸进入第三层进纸口12，经第三层进纸口12进入打印机50。

整个废纸重造装置各部件之间的动力及传动提供由传动系统完成。通过纵横传输机及步进电机进行动力输出，带动转动轴、传送带、齿轮、凸轮进行动力传输。

碎纸机各轴的设计根据负载和装配环境不同，对轴的分析主要为第一层碎纸刀两轴的分析与第二层碎纸刀轴进行细节分析。第一层碎纸刀轴承受的为横向压力，所以采用一对滚动滚子轴承，由于轴的中间承载着碎纸刀的切割力，轴向受力较小，且方便碎纸刀的拆装，故采用圆螺母与轴筒进行轴向定位和碎纸刀距离控制。第二层碎纸刀轴承受轴向压力，故采用压力轴承，同时轴开有轴环用于固定。

碎纸刀的设计：

碎纸刀的设计主要根据切割对象与装配环境决定的。第一层碎纸刀是根据数个刀片与数个间隔片交互穿设固定于主轴上。每一组刀片互相抵靠组成并向外径向延伸数道三角形齿部。齿部将刀片的圆周均等分。齿部的尖端形成锐利的刃部并且于两切片的中央向内凹设一V型槽。刀尖以及道口位置必须平整且锋利，不能有凸显的断层，要使碎纸屑达到指定直径。设定刀尖外径为20mm，刀背外径17mm，单刀片厚度为3mm。为了使碎纸效果更理想，采用螺旋穿刀法，同时纸屑有一定宽度，所以要碎纸刀在轴上轴向具有间隔。第二层碎纸刀类比剪刀剪切结构，注意控制滑块虽在碎纸刀的滑动距离，综合摇块周转速度确定剪刀频率来确定纸屑切碎大小。第三层碎纸刀采用立体刀架结构，以刀轴中点为球心刀片能够无死角的切割纸屑，同时每个刀片组合均有波浪切刃对刀片有一定保护作用，刀片顶部磨球在随着刀轴旋转的同时对纸屑进行打磨。

碎纸机构齿轮的设计：

该部分齿轮的设计主要为轴距较短且要求旋转精度较高的传动。第一层碎纸刀轴由一对相同直齿轮啮合。第三层碎纸刀轴由于三组碎纸刀联动且要求旋转精度较高且距离较近，所以选择5个直齿轮啮合进行传动。锥齿轮的采用主要因为传动轴与刀轴垂直相交，为方便传输动力，不过多损耗能量，故采用一对锥齿轮啮合传动。

碎纸机构四杆机构的设计：

该机构四杆机构的设计主要为解决第二层碎纸水平往复运动。该四杆机构为对心曲柄滑块机构。根据杆长、传动角、滑块最大位移距离确定速比系数和连杆运动轨迹。

该装置机电传动主要由纵横动力传输机装置提供主要动力，由该动力装置的纵横轴带动传送带把动力传给各运转轴，其中一些环节通过电磁离合器的闭合来控制相应轴的转动。在微动需高精度控制环节需要单独的步进电机控制，同时在第三层纵横传输面板上采用小型直流电机传动。在电路设计中设有熔断器保护和继电器开关保障电路安全，电源采用直流与220v交流电源共同为系统提供电源。

上述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.微型废纸重造装置，其特征在于，包括外壳，外壳上设置有上层非A4废纸进纸口、第二层A4纸进纸口、第三层A4进纸口和一个出纸口，外壳内有：

碎纸系统：包括横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分；

废纸重造系统：通过粘连剂与碎纸屑的粘连形成聚合的纸浆进入纸张成型板，通过凸轮机构带动压板的上下移动给纸辊来回挤压纸浆形成空间，通过滚筒内部的电磁开关可锁主滚筒进行传送纸张；

脱墨系统：包括涂料平移板，经废纸重造系统处理后的纸进入涂料平移板进行漂白再加热干燥；

打印系统：由上层非A4废纸重造的A4纸和A4纸大小的废纸共同脱墨，脱墨后的废纸进入第三层进纸口并通过打印机进行打印；

传动系统：通过纵横传输机、步进电机进行动力输出，带动转动轴、传送带、齿轮、凸轮进行动力传输。

2.根据权利要求1所述的微型废纸重造装置，其特征在于，碎纸系统：包括从上到下布置的横向、纵向及混合式粉末碎纸三部分；横向碎纸部分包括两排横向布置的碎纸刀，两排横向布置的碎纸刀将从上层非A4废纸进纸口进入的废纸切割成条，在横向碎纸部分下安装两排纵向布置的碎纸刀，切割成条的碎纸经纵向碎纸部分的碎纸刀切割成块，在纵向碎纸部分的下方为混合式粉末碎纸部分，混合式粉末碎纸部分包括将切割成块的废纸切割粉碎成末的碎纸刀。

3.根据权利要求2所述的微型废纸重造装置，其特征在于，在碎纸系统一侧还设有鼓风扇和绞龙装置，鼓风扇将碎纸系统内的碎纸吹起使纸屑被混合式粉末碎纸部分的碎纸刀充分打散并通过绞龙装置的绞龙筛纸网。

4.根据权利要求3所述的微型废纸重造装置，其特征在于，所述绞龙装置包括多台绞龙，每台绞龙外均设有外壳，外壳顶部设有化学试剂流入口，外壳底部设有纸浆流出口，纸浆通过纸浆流出口进入废纸重造系统。

5.根据权利要求1或3所述的微型废纸重造装置，其特征在于，废纸重造系统包括纸浆成型板、盖板、纸辊、滚筒、丝杠，盖板与凸轮机构连接，凸轮机构可带动盖板上下移动给纸辊来回挤压纸浆形成空间，滚筒在电机带动下沿丝杠移动滚压盖板，滚筒内部有电磁开关，电磁开关可锁住滚筒进行纸张传送，滚压结束后丝杠带回滚筒同时将滚压好的纸带到左边缘，滚筒将纸带入第二层A4纸进纸口，纸进入脱墨系统。

6.根据权利要求1所述的微型废纸重造装置，其特征在于，还包括安装在脱墨系统一侧的烘纸热气筒，烘纸热气筒对脱墨后的纸烘干处理。

7.根据权利要求6所述的微型废纸重造装置，其特征在于，烘干后的纸进入第三层进纸口，经第三层进纸口进入打印机。