CN1114555C - 智能切卡机 - Google Patents

Abstract

一种微处理器控制的智能切卡机，包括进纸、横向切纸、纵向切纸装置和控制单元。进纸及纵向切纸由进纸电机(125)驱动，横向切纸机构由切纸电机(133)通过齿轮传动带动同步轮(136)、同步带(132)传动，从而带动横向滚刀(129)沿横向滚刀轴(129、130)对被切割纸张进行横向切割。这种智能切卡机，可以实现多张进纸，一次进纸可以自动完成多张卡片的切制，由于切割尺寸可调，可实现一次切割多张卡片，并且成本低，使用方便。

Description

智能切卡机

技术领域

本发明涉及智能专用机械，更具体地说，涉及一种采用微处理技术实现方便、灵活、精确切卡的新型智能切卡机。

背景技术

现有技术中，切卡机缺少智能控制，如中国专利99214295.4公开的“电动名片切卡机”，存在例如所切割尺寸不易控制的缺点，由于横向切割采用自上而下的运动方式，切割效率不高，效果不够理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能切卡机，这种智能切卡机，可以克服现有技术的上述缺点，可以实现方便、灵活、精确的切卡操作。

本发明的目的是这样实现的，构造一种智能切卡机，包括进纸装置、纵向切纸装置、横向切纸装置以及对上述装置进行控制的控制单元，其中，所述纵向切纸装置包括上滚刀轴120、下滚刀轴121、装在上滚刀轴120上的上滚刀110以及装在下滚刀轴121上可与上滚刀110对滚切合的下滚刀111；所述进纸装置包括可接收控制装置指令开始或停止运作的进纸电机125，所述进纸电机125通过由齿轮1、2、3、4、5、6组成的齿轮机构传动，带动进纸轴113、进纸轮组126按逆时针方向转动，带动被切割纸119张完成进纸功能，同时，进纸电机通过齿轮1、2、3、7、8、9、10的传动，带动上、下滚刀轴120、121及压纸轴127转动，实现被切割纸张连续进纸及纵向切纸；所述横向切纸机构包括切纸电机133、齿轮11、齿轮12及同步轮136、同步带132和横向滚刀轴131组成，切纸电机133通过齿轮传动带动同步轮136、同步带132传动，从而带动横向滚刀129沿横向滚刀轴129、130作横向直线运动，对被切割纸张进行横向切割。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述控制单元包括CPU、与CPU输入端口连接的输入接口，所述CPU的输出端口连接有马达控制模块，所述马达控制模块可对纵向进纸马达及横向切割马达进行控制，所述输入接口连接有切卡规格设定开关和纸张传感器单元。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述传感器单元包括安装在切卡机弯板上的进纸传感器以及分别成直线安装在行纸两侧用于检测横向切割是否到位的左限位和右限位传感器，所述传感器是光传感器。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述切卡规格设定开关设在所述切卡机的后板上，用于设置所切卡片的纵向尺寸。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述纵向切纸装置中的成对上/下滚刀之间的距离为目标卡片的横向尺寸，该距离可通过限位装置进行调节，纵向切割速度等于纵向进纸速度。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述横向切纸装置是在纵向进纸电机停止时，由控制单元控制横向切纸电机133驱动横向滚刀129从一端走到另一端完成横向切割，两次所述横向切割之间，所述纵向进纸的尺寸为目标卡片的纵向尺寸，所述横向切割的速度取决于横向滚刀轴的速度。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述横向滚刀129从一端走到另一端的位置是通过左限位传感器和右限位传感器检测的。

按照本发明提供的智能切卡机，其特征在于，所述横切一刀的步骤以下步骤：滚刀向左裁切，碰到左传感器后向右裁切，碰到右传感器后停止。

实施本发明的智能切卡机，具有以下优点，可以实现多张进纸，一次进纸可以自动完成多张例如10张卡片(如名片)的切制工作，由于横向、纵向切割尺寸可调，可实现切割多达16种大小规格的卡片，同时，还具有作为办公设备成本低的优点。结合附图和实施例，进一步说明本发明的特点。

附图说明

图1是本发明的智能切卡机一实施例的立体结构示意图；

图2是图1所示实施例的智能切卡机另一方向的立体结构示意图；

图3是说明本发明智能切卡机切卡过程和原理的侧向示意图；

图4是说明本发明智能切卡机切卡过程和原理的水平示意图；

图5是本发明的智能切卡机一实施例的电路框图；

图6是本发明的智能切卡机一实施例的电路原理图；

图7是本发明的智能切卡机控制流程示意图。

具体实施方式

图中各个标号统一说明如下：51是电源单元，52是纸张传感及左右位传感单元，53是卡片规格设定开关，54纵向进纸电动机，55是横向切纸电动机，56是输入接口，57是CPU，58是马达驱动模块，59是主板，101是左机壳，102是右机壳，103是盖板103，104是抽屉，105是进纸托架，106是U形托纸架，107是启动按钮，108是电源开关，109是电源线插座，110是上滚刀，111是横刀，112是限纸支架，113是进纸轴，114是导纸板，115是进纸从动轮，116是进纸光耦，117是下滚刀，118是横向滚刀，119是纸，120是上滚刀轴，121是下滚刀轴，122是进纸口，123是进纸从动轮轴，124是进纸从动轮组，125是进纸电机，126是进纸轮组，127是压纸轴，128是横刀，129是横向滚刀，130是横向滚刀轴，131是横向滚刀轴，132是同步带，133是横向切纸电机，134是刀轮轴组，135是钢丝，136是导轮组。

如图1和图2所示，本发明的智能切卡机，机箱主体包括左机壳101、右机壳102、设在顶部的盖板103，设在底部的抽屉104，设在抽屉另一侧的进纸托架105和U形托纸架106，在托纸架下方设有电源线插座109和电源开关108以及启动按钮107。

在图3、图4示出的切卡机原理图中，进纸机构包括进纸机构A和进纸机构B，切纸包括纵向和横向切纸，分述如下：1)进纸机构A

本发明的智能切卡机起动时，进纸电机125接到控制单元主板的指令，开始运作，通过由齿轮1、2、3、4、5、6组成的齿轮机构传动，带动进纸轴113、进纸轮按逆时针方向转动，带动卡片纸119，实现进纸功能。

其中，齿轮组传动比为： $i_{61}=\frac{W_6}{W_1}=\frac{Z_6\·Z_5\·Z_4\·Z_2}{Z_5\·Z_4\·Z_3\·Z_1}=\frac{40\×16\×28\×140}{16\×28\×16\×15}=\frac{70}{3}$

进纸轮直径φ＝37mm，则进纸机构A进纸速度为：进纸电机转动一圈时，卡片纸向前进纸长度L为

L＝IId/i₆₁＝3.1415×37×3÷70＝4.98mm2)进纸机构B

进纸机构B不但起进纸作用，保证本智能切卡机连续进纸，而且在进纸的同时完成卡片纸纵向切割，进纸电机通过齿轮1、2、3、7、8、9、10齿轮传动，带动上、下滚刀轴及压纸轴转动，上下滚刀轴上的进纸轮及压纸轴起进纸作用，上下滚刀则对卡片纸起纵向切纸作用。

齿轮传动比为： $i_{71}=\frac{W_7}{W_1}=\frac{Z_7\·Z_2}{Z_3\·Z_1}=\frac{28\×140}{16\×15}=\frac{49}{3}$ $i_{101}=\frac{W_{10}}{W_1}=\frac{Z_{10}\·Z_7{\·Z}_2}{Z_7{\·Z}_3\·Z_1}=\frac{16\×28\×140}{28\×16\×15}=\frac{28}{3}$

上、下滚刀轴上的进纸轮直径φ＝18mm，压纸轴直径φ＝10.3mm，则上、下滚刀轴进纸速度L为：

L＝IId/i₇₁＝3.1415×18×3÷49＝3.46mm

压纸轴进纸速度为：L＝IId/i₇₁＝3.1415×10.3×3÷28＝3.46mm所以上、下滚刀轴与压纸轴进纸速度相等，可以保证切卡机连续进纸。3)纵向切纸机构

切卡机在进纸同时，通过上、下滚刀轴上的上、下滚刀 110、111对滚，实现卡片纸的纵向切割，滚刀间距为90mm，其长度正好等于欲切卡片如名片的长度，其切纸速度等于进纸速度。4)横向切纸机构

横向切纸机构由切纸电机133、齿轮11、齿轮12及同步轮、同步带和横向滚刀组成，切纸电机133通过齿轮传动带动同步轮、同步带传动，从而带动横向滚刀作横向直线运动，对卡片纸进行横向切割。

图4中示出有12个齿轮，各齿轮的技术参数见表1：

         表1各齿轮技术参数

齿轮	齿数	模数
			1	Z＝15	M＝0.5
2	Z＝140	M＝0.5
			3	Z＝16	m＝1
4	Z＝28	m＝1
			5	Z＝16	m＝1
6	Z＝40	m＝1
			7	Z＝28	m＝1
8	Z＝18	m＝1
			9	Z＝18	m＝1
10	Z＝16	m＝1
			11	Z＝15	M＝0.5
12	Z＝40	M＝0.5

使用过程如下：1、首先将纸119装在托纸架105上，打开电源开关108接通电源。接着按下复位按钮，进纸电机125接收到主板启动指令，按顺时针方向旋转，通过一组齿轮传动(齿轮1→齿轮2→齿轮3→齿轮4→齿轮5→齿轮6)，驱动转动齿轮6按逆时针方向旋转，从而带动单向进纸轴113、进纸轮组126以及进纸从动轮组124组成的进纸机构实现自动进纸。

2、当进纸进到进纸光耦116的位置时，由光耦给主板发出进纸电机125反转信号，由主板给进纸电机125发出反转指令，齿轮6按照顺时针方向空转，由齿轮1、齿轮2、齿轮3、齿轮7、齿轮10组成的齿轮组通过传动驱动上、下滚刀轴120、121按逆时针方向旋转，带动卡片纸119，实现进纸功能，保证切卡机连续进纸。由单向进纸轴113、进纸轮组126以及进纸从动轮115组组成的进纸装置在被动力的作用下继续按逆时针方向旋转。在进纸的同时，上、下滚刀110、111对滚，实现卡片纸的纵向切割。

3、卡片纸经过纵向切割后，通过压纸轴127，在经过由横刀128及横向滚刀129组成的横向切割装置时，由主板向进纸电机125发出停止转动指令，切卡机停止进纸，与此同时，主板向横向切纸电机133发出运作指令，通过齿轮传动、同步轮及同步带传动带动横向滚刀129作横向运动，由横刀与横向滚刀对卡片纸作横向切割，完成卡片纸的第一次切割。

4、当卡片纸完成横向切割后，由主板向横向切纸电机133发出停止动作指令，横向滚刀129停止动作，同时由主板向进纸电机125发出运作指令，由齿轮组及压纸轴127传动带动卡片纸继续向前进纸，并实现卡片纸的纵向切割。当进纸长度等于程序设定卡片纸宽度时，由主板向进纸电机125发出停止转动指令，向横向切纸电机133发出运作指令，切卡机停止进纸，通过横向切割装置实现卡片纸的第二次切割。

5、这样，该智能切卡机根据程序设定卡片的宽度，不断地重复进纸、纵向切纸、横向切纸功能，切出长度、宽度等相等的卡片。

6、当卡片纸切割完毕时，即卡片纸退出光耦而供纸架上又无纸时，由光耦给主板发出信号，由主板给进纸电机及横向切纸电机发出停机指令。切卡机切完最后一张名片，完成切卡作业，并等待下一次切卡指令。

当卡片纸未进入光耦时，进纸功能主要由齿轮1、齿轮2、齿轮3、齿轮4、齿轮5、齿轮6、进纸轴、进纸轮及进纸从动轮组成的进纸机构A来完成。当卡片纸进入光耦后，进纸机构A不起作用，进纸功能由齿轮1、2、3、7、8、9、10及上滚刀轴、下滚刀轴和压纸轴组成的进纸机构B来完成。

切纸机构由纵向切纸机构和横向切纸机构组成。纵向切纸机构对卡片纸实行纵向切割，以保证所切卡片(如名片)的长度。横向切纸机构对卡片纸进行横向切割，以保证所切卡片(如名片)的宽度。

如图5-图6所示，本发明的智能切卡机可以实现以下功能：自动供纸、进纸，通过后板上的卡片尺寸设置开关可以设置16种切卡尺寸，每种尺寸大小由程序预先设定，只要按下“启动按钮”，即可将供纸架上的纸自动连续切完，当进纸传感器检测到纸架上无纸时，切卡机自动停止切卡。为实现上述功能，控制单元在主板59上设置有CPU 57、输入接口单元56和马达驱动模块58，还设置有给主板供电的电源单元51，输入接口单元56一端连接在CPU57输入端口，另一端尺寸设置开关53、传感器单元52之间，CPU57输出端口通过马达驱动模块58驱动纵向进纸(兼纵向切割)电动机54和横向切纸电动机55，这两种电动机均为步进马达。所述传感器单元52包括三个光感测器，如电路图6所示，其中的进纸传感器(SENSOR(1))通过74LS244连接到CPU(16C84)的PB3口，左传感器(SENSOR(2))通过74LS244连接到CPU(16C84)的PB2口，右传感器(SENSOR(3))通过74LS244连接到CPU(16C84)的PB1口，其中，进纸传感器1安装在切卡机弯板上，用于传感有无继续进纸，左传感器和右传感器分别安装在行纸两侧，用于控制横向切纸。

用于卡片尺寸设置的四位拨动开关(图5中53)，用于设定16种卡片规格中的一种，如设置位数不同的开关，则可有不同的选择范围，所述拨动开关通过74LS244连到CPU(16C84)的PB4-7口，而启动按钮连接到16C84的PB4口。

图7示出本发明智能切卡机中控制单元中微处理器的执行流程，如图所示，具体地说，在加电后，所述控制单元依次执行以下步骤：

1)将横向切刀复位到右端；

2)根据尺寸设置开关的当前状态值，初始化设置各种尺寸(确定P1-P4的数值)；

3)检查启动开关是否按下，如已按下，则进行步骤4)，否则反复本步骤；

4)纵向走纸；

5)检查纵向走纸到固定时间否，如是进到步骤3)；

6)检测进纸传感器有无信号，如没有传感信号则进到步骤4)；

7)纵向走纸；

8)判断是否到达第进纸端口，如没有到达进纸端口，则进到步骤7)；

9)进纸；

10)判断到达片头长度P1吗，如未到达返回步骤9)；

11)横切一刀，即滚刀向左裁切，碰到左传感器后向右裁切，碰到右传感器后停止。

12)进纸；

13)判断到达长度P2吗，(长度P2是欲切卡片的长度)如未到达返回步骤12)；

14)横切一刀；

15)对横向切刀次数P4进行计数(P4-1)；

16)横向切刀次数P4达到0否，如未达到，进到步骤12)；

17)进纸；

18)判断到达片尾长度P3吗，如未到达返回步骤17)，如已到达，返回到步骤4)。

作为本发明一个实施例的名片切卡机技术规格及特性如下示：

名称	特性及参数
		纸张类型	A4297×210或100-225mm
切割名片规格	90.0×54.5mm
		页边距	左边边距8mm，上页边距4mm
刀具寿命	≥10万次
		机械精度	＜0.1mm
切割速度
		电源	220V，50HZ
重量	7.5Kg
		外形尺寸	344mm×226mm×158mm

Claims (10)

1、一种智能切卡机，其特征在于，包括进纸装置、纵向切纸装置、横向切纸装置以及对上述装置进行控制的控制单元，其中，所述纵向切纸装置包括上滚刀轴(120)、下滚刀轴(121)、装在上滚刀轴(120)上的上滚刀(110)以及装在下滚刀轴(121)上可与上滚刀(110)对滚切合的下滚刀(111)；所述进纸装置包括可接收控制装置指令开始或停止运作的进纸电机(125)，所述进纸电机(125)通过由齿轮(1、2、3、4、5、6)组成的齿轮机构传动，带动进纸轴(113)、进纸轮组126按逆时针方向转动，带动被切割纸张(119)完成进纸功能，同时，进纸电机通过齿轮(1、2、3、7、8、9、10)的传动，带动上、下滚刀轴(120)、(121)及压纸轴(127)转动，实现被切割纸张连续进纸及纵向切纸；所述横向切纸机构包括切纸电机133、齿轮11、齿轮(12)及同步轮(136)、同步带(132)和横向滚刀轴(131)组成，切纸电机(133)通过齿轮传动带动同步轮(136)、同步带(132)传动，从而带动横向滚刀(129)沿横向滚刀轴(129)、(130)作横向直线运动，对被切割纸张进行横向切割。

2、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，所述控制单元包括CPU、与CPU输入端口连接的输入接口，所述CPU的输出端口连接有马达控制模块，所述马达控制模块可对纵向进纸马达及横向切割马达进行控制，所述输入接口连接有切卡规格设定开关和纸张传感器单元。

3、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，所述传感器单元包括安装在切卡机进纸弯板上的进纸传感器以及分别成直线安装在行纸两侧用于检测横向切割是否到位的左限位和右限位传感器。

4、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，所述切卡规格设定开关设在所述切卡机的后板上，用于设置所切卡片的纵向尺寸。

5、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，所述纵向切纸装置中的成对上/下滚刀之间的距离为目标卡片的横向尺寸，该距离可通过限位装置进行调节，纵向切割速度等于纵向进纸速度。

6、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，所述横向切纸装置是在纵向进纸电机停止时，由控制单元控制横向切纸电机(133)驱动横向滚刀(129)从一端走到另一端完成横向切割，两次所述横向切割之间，所述纵向进纸量为目标卡片的纵向尺寸，所述横向切割的速度取决于横向滚刀轴的速度。

7、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，所述横向滚刀(129)从一端走到另一端的位置是通过左限位传感器和右限位传感器检测的。

8、根据权利要求1所述智能切卡机，其特征在于，在加电后，所述控制单元执行以下步骤：

1)将横向切刀复位到右端；

2)取尺寸设置开关状态值，初始化设置各种尺寸(P1-P4)；

3)检查启动开关是否按下，如已按下，则进行步骤4)，否则反复执行本步骤；

4)纵向走纸；

5)检查纵向走纸到固定时间否，如是进到步骤3)；

6)检测进纸传感器有无信号，如没有传感信号则进到步骤4)；

7)纵向走纸；

8)判断是否到达第进纸端口，如没有到达进纸端口，则进到步骤7)；

9)进纸；

10)判断到达片头长度P1吗，如未到达返回步骤9)；

11)横切一刀；

12)进纸；

13)判断到达长度P2吗，如未到达返回步骤12)；

14)横切一刀；

15)对横向切刀次数P4进行计数(P4-1)；

16)横向切刀次数P4达到0否，如未达到，进到步骤12)；

17)进纸；

18)判断到达片尾长度P3吗，如未到达返回步骤17)，如已到达，返回到步骤4)。

9根据权利要求8所述智能切卡机，其特征在于，所述横切一刀的步骤包括：滚刀向左裁切，碰到左传感器后向右裁切，碰到右传感器后停止。

10、根据权利要求3所述的智能切卡机，其特征在于，所述传感器是光传感器。

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