CN113526182A - 一种纸张储存分离一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种纸张储存分离一体化装置，在所述纸张储存分离一体化装置的壳体底部侧壁设有推拉门，在壳体内设有竖直轴向进给机构和水平轴向进给机构，在壳体顶部一侧设有吐纸机构，吐纸机构与水平轴向进给机构的输出端相连。本发明采用纸张分离机构与纸张进给机构相配合，纸张进给机构分为水平方向与竖直方向进行进给，其中竖直方向进给原理采用齿轮传动，水平方向进给原理采用曲柄滑块机构，两者均简化了装置内储存的试卷输送到纸张分离机构处机械结构设计。并且水平推杆仅需要将试卷推进3～5cm距离即可实现纸张进给，大大节省了装置的空间占用大小；通过核心单片机控制各机构运动，设置电气控制按钮操作简单，可适用于不同监考人员和不同监考环境。

Description

一种纸张储存分离一体化装置
技术领域
本发明涉及机械传动机构，具体涉及到一种纸张储存分离一体化装置。
背景技术
目前在市场上，应用于考试考场的试卷储存分离装置并不是很多，对于该类发面在技术上的主要缺点有：对于普通试卷储存分离装置，为了实现装置内储存的试卷输送到纸张分离机构处机械结构设计复杂，这种复杂的机械结构设计增加了生产制造成本；同时普通试卷储存分离装置操作较复杂，占用空间大，很不适用于不同的考场场地应用。
在大型考试的过程中,监考教师需在开考前限定时间开启密封袋，进行试卷分离分发，而往往由于监考教师分离试卷的快慢，一方面造成考试时间上的不公平，另一方面人工在分离的过程中也会数错,导致有些后排同学有试卷,有些后排同学没有，需要向考场老师提出问题,造成开场就不好的考场环境,增加了在场考生的心理压力。故考试试卷存储分离一体化机械装置旨在解放人力手工分离试卷的同时，快速准确高效地完成试卷分离工作。
发明内容
本发明是一种考试试卷存储分离一体化机械装置，旨在解放人力手工分离试卷的同时，快速准确高效地完成试卷纸张分离工作。具体方案如下：
一种纸张储存分离一体化装置，在所述纸张储存分离一体化装置的壳体底部侧壁设有推拉门，在壳体内设有竖直轴向进给机构和水平轴向进给机构，在壳体顶部一侧设有吐纸机构，吐纸机构与水平轴向进给机构的输出端相连；其中，
水平轴向进给机构安装在竖直轴向进给机构上，由竖直轴向进给机构带动水平轴向进给机构做升降运动，水平轴向进给机构设有曲柄摇杆机构和进给平台储纸区，打开推拉装置将成叠的纸张放置在位于底部的进给平台储纸区，水平轴向进给机构上升至顶后由曲柄摇杆机构将进给平台储纸区上的整叠纸张推送至所述吐纸机构；
吐纸机构设有纸张分离机构以将纸张逐张分离并输出到延伸到壳体外侧的输出支架上。
进一步的，水平轴向进给机构包括有一与进给平台储纸区固定连接的进给平台；
曲柄摇杆机构由两相步进电机、曲柄、连杆和推杆组成，两相步进电机通过紧定螺钉安装在进给平台上，并通过凸缘联轴器与曲柄连接，曲柄通过曲柄销轴与连杆一端连接，在连杆的另一端通过连杆销轴和推杆连接，进给平台在曲柄运动行程处留有运动空槽。
进一步的，竖直轴向进给机构包括有：
横向转动机构，横向转动机构设有蜗轮蜗杆减速电机，该蜗轮蜗杆减速电机通过凸缘联轴器与横向的第一驱动杆相连接，在第一驱动杆两端固定有第一锥齿轮；
竖向升降机构，竖向升降机构设有两根竖向的第二驱动杆，第二驱动杆底端设有与第一锥齿轮相啮合的第二锥齿轮，在第二驱动杆顶端同轴固定有第三驱动杆，第三驱动杆顶端设有螺杆与固定在进给平台上的滚珠螺母螺纹配合。
进一步的，竖直轴向进给机构包括有支撑座，在支撑座竖立有两个基座板，在基座板上安装有第一圆锥滚子轴承，第一驱动杆穿过两个圆锥滚子轴承以安装在基座板上；
在基座板顶端还固定有水平的安装基座板，第二驱动杆底端穿过安装基座板径向限位。
进一步的，竖向升降机构包括有平行设于支撑座上方的安装托板，安装托板通过紧定螺钉与4个竖直支架固定，且该安装托板一侧通过螺栓螺母与竖直托板固定，托板通过紧定螺钉与竖直基板相固定，且该竖直基板与支撑座固定连接；
安装托板上设置有两个第二圆锥滚子轴承，第三驱动杆底部穿过第二圆锥滚子轴承以径向限位。
进一步的，纸张分离机构由在吐纸方向上依次设置的摆杆机构和搓纸机构组成；
摆杆机构设有按压杆，按压杆一端通过联轴器与齿轮舵机输出轴相连，齿轮舵机固定安装在托板上，由齿轮舵机通过联轴器带动按压杆进行上下摆动以调节按压杆和托板之间的间距；
搓纸机构设有搓纸轮驱动轴，在搓纸轮驱动轴上安装有若干橡胶搓纸轮，搓纸轮驱动轴的一端与蜗轮蜗杆减速直流电机输出轴相连，该蜗轮蜗杆减速直流电机通过托板固定安装在壳体上；
所述输出支架由多个依次连接的支撑板构成，吐纸方向末端的支撑板角度可调。
进一步的，还包括控制单片机，竖直轴向进给机构、水平轴向进给机构和纸张分离机构均与该控制单片机相连，
在进给平台储纸区上设有重力传感器，在托板上安装有纸张检测传感器，重力传感器和纸张检测传感器均与所述控制单片机相连。
本发明的优点在于：
1)通过使用曲柄摇杆机构中摇杆行程范围与受力的特点，实现了减速增矩，使电机能够输出更大的转矩以增加系统刚度与灵敏度并且限制了作为摇杆机构的摆动角度以保护该机构不会因为行程超限而损坏机械，也降低了电机控制精度的要求。
2)相比于大部分同类装置可以适应不同监考条件，纸张分离机构与竖直轴向进给机构、水平轴向进给机构的设计一定程度上增加了装置运行的安全性、稳定性并且在具备前这一技术优点的同时能够简化了装置内储存的试卷输送到纸张分离机构处机械结构设计，节省了生产制造成本。
3)本装置为立式装置，使用时放置在平面上，大大减少了空间占用面积。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一种纸张储存分离一体化装置的外形及内部机构透视图。
图2为吐纸机构的结构图。
图3为竖直轴向进给机构的结构图。
图4为水平轴向进给机构的结构图。
附图标记说明：
1-纸张分离机构；2-输出支架；3-竖直轴向进给机构；4-单片机；5-水平轴向进给机构；6-推拉门；7-电气控制按钮；8-蜗轮蜗杆减速直流电机；9-螺钉；10-托板；11-销；12-按压杆；13-齿轮舵机；14-搓纸轮驱动轴；15-搓纸轮；16-第一支撑板；17-第一塑性连杆；18-第二支撑板；19-第二塑性连杆；20-蜗轮蜗杆减速电机；21-支撑座；22-第一驱动杆；23-第二圆锥滚子轴承；24-基座板；25-安装基座板；26-第一锥齿轮；27-第二锥齿轮；28-轴承座；29-第二驱动杆；30-安装托板；31-第三驱动杆；32-托板；33-竖直支架；34-竖直基板；35-两相步进电机；36-进给平台；37-曲柄；38-曲柄销轴；39-连杆；40-连杆销轴；41-推杆；42-运动空槽；43-滚珠螺母；44-进给平台储纸区；45-纵向挡板。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
参照图1-4所示，本发明提供了一种纸张储存分离一体化装置，在纸张储存分离一体化装置的壳体底部侧壁设有推拉门6，在壳体内设有竖直轴向进给机构3和水平轴向进给机构5，在壳体顶部一侧设有吐纸机构，吐纸机构与水平轴向进给机构5的输出端相连。
装置电气控制与试卷放置如图1所示：电气控制按钮7安装在壳体背面，电气控制采用单片机控制并通过螺栓螺母安装在壳体顶部；采用推拉门进行试卷放置，推拉门上下轨道安装在壳体侧面，推拉装置开启关闭依靠铝框上的导轨滑动推拉，使用灵活方便。
水平轴向进给机构5安装在竖直轴向进给机构3上，由竖直轴向进给机构3带动水平轴向进给机构5做升降运动，水平轴向进给机构5设有曲柄摇杆机构和进给平台储纸区44，打开推拉装置6将成叠的纸张放置在位于底部的进给平台储纸区44，水平轴向进给机构5上升至顶后由曲柄摇杆机构将进给平台储纸区44上的纸张推送至吐纸机构；吐纸机构设有纸张分离机构1以将纸张逐张分离并输出到延伸到壳体外的输出支架2上。
如图4所示，进给平台储纸区44用于储存试卷纸张，并通过纵向挡板45固定纸张，防止纸张滑落。水平轴向进给机构5包括有一与进给平台储纸区44固定连接的进给平台36，进给平台36与进给平台储纸区44在同一水平面上；曲柄摇杆机构由两相步进电机35、曲柄37、连杆39和推杆41组成，两相步进电机35通过紧定螺钉安装在进给平台36上，并通过凸缘联轴器与曲柄37连接，曲柄37通过曲柄销轴38与连杆39一端连接，在连杆39的另一端通过连杆销轴40和推杆41连接，进给平台36在曲柄37运动行程处留有运动空槽42。
水平轴向进给机构5用于将储存试卷推进到吐纸机构，增加试卷分离的精度与连续，采用曲柄摇杆机构用于水平轴向进给机构的优点在于：(1)减速增矩，使电机能够输出更大的转矩以增加系统刚度与灵敏度；(2)行程限位，限制了作为滑块机构的摆动角度以保护该机构不会因为行程超限而损坏机械，也降低了电机控制精度的要求，节省了电机选用成本；(3)水平推杆仅需要将试卷向前推进3～5cm距离即可实现将纸张进给至吐纸机构，大大节省了装置的空间占用大小；(4)简化纸张进给机构设计，便于装置生厂加工。
在一可选的实施例中，如图3所示，竖直轴向进给机构3包括有横向转动机构和竖向升降机构。横向转动机构设有蜗轮蜗杆减速电机20，该蜗轮蜗杆减速电机20通过凸缘联轴器与横向的第一驱动杆22相连接，在第一驱动杆22两端固定有第一锥齿轮26；竖向升降机构设有两根竖向的第二驱动杆29，第二驱动杆29底端设有与第一锥齿轮26相啮合的第二锥齿轮27，在第二驱动杆29顶端同轴固定有第三驱动杆31，第三驱动杆31顶端设有螺杆与固定在进给平台36上的滚珠螺母43螺纹配合，由第三驱动杆31的转动带动图4机构整体升降。
在一可选的实施例中，竖直轴向进给机构3包括有支撑座21，在支撑座21竖立有两个基座板24，在基座板24上安装有第一圆锥滚子轴承23，第一驱动杆22穿过两个圆锥滚子轴承23以安装在基座板24上；在基座板24顶端还固定有水平的安装基座板25，第二驱动杆29底端穿过安装基座板25径向限位。
在一可选的实施例中，竖向升降机构包括有平行设于支撑座21上方的安装托板30，安装托板30通过紧定螺钉与4个竖直支架33固定，且该安装托板30一侧通过螺栓螺母与竖直托板32固定，托板32通过紧定螺钉与竖直基板34相固定以承受安装托板30上平面安装的其他机构的重力与弯矩，且该竖直基板34与支撑座21固定连接；安装托板30上设置有两个第二圆锥滚子轴承28，第三驱动杆31底部穿过第二圆锥滚子轴承28以径向限位。
在一可选的实施例中，如图2所示，纸张分离机构1由在吐纸方向上依次设置的摆杆机构和搓纸机构组成：摆杆机构设有按压杆12，按压杆12一端通过联轴器与齿轮舵机13输出轴相连，大扭力齿轮舵机13通过固定销11与托板10固定安装，由齿轮舵机13通过联轴器带动按压杆12进行上下摆动以调节按压杆12和托板10之间的间距。搓纸机构设有搓纸轮驱动轴14，在搓纸轮驱动轴14上安装有若干橡胶搓纸轮15，搓纸轮15通过轴套实现轴向定位并固定，搓纸轮驱动轴14的一端与蜗轮蜗杆减速直流电机8输出轴相连，该蜗轮蜗杆减速直流电机8通过托板10固定安装在壳体上，蜗轮蜗杆减速直流电机8通过4个螺钉9安装在托板10上，托板10紧贴于壳体框架端面安装固定，以承受托板10上平面安装的其他机构的重力与弯矩。
所述输出支架2由多个依次连接的支撑板构成，在吐纸方向末端的几个支撑板的角度可调。如图2可见，输出支架2由向外延伸的3块支撑板构成，后端的第一支撑板16通过第一塑性连杆17与托板10固定安装，末端的第二支撑板18与第二塑性连杆19相固定并可以转动塑性连杆19调节角度，进而调节最终的出纸角度。
在一可选的实施例中，还包括控制单片机4，竖直轴向进给机构3、水平轴向进给机构5和纸张分离机构1均与该控制单片机4相连；在进给平台储纸区44上设有重力传感器，该重力传感器与所述控制单片机4相连。
下面对本发明的工作原理进行进一步的叙述：
1、将该装置放置于平台上，并将电气控制7处电源入口通220V直流电源。
2、打开电气控制按钮7装置电源开关启动该装置，此时装置处于初始上电状态，水平轴向进给机构5处于最低位。
3、打开推拉门6放置考试试卷至进给平台储纸区44上，安装在进给平台储纸区44的重力传感器感应到考试试卷重力，传递信号给核心控制单片机4，系统启动。
4、竖直轴向进给机构3带动水平轴向进给机构5升降：安装在支撑座21上蜗轮蜗杆减速电机20启动，并通过凸缘联轴器带动第一驱动杆22运动，通过蜗轮蜗杆传动带动第一锥齿轮26、第二锥齿轮27实现安装于安装基座板25与安装托板30之间的第二驱动杆29运动，并传动于第三驱动杆31，通过丝杠螺母运动副使进给平台36作竖直轴向运动，从而实现水平轴向进给机构5在竖直方向由最低点运动到最高点。
5、水平轴向进给机构5推动试卷前端纸张进入吐纸机构：水平轴向进给机构5到达最高点时，核心控制单片机4控制安装在进给平台36上的两相步进电机35开启，通过凸缘联轴器实现曲柄37在运动空槽42做周转运动，并由连杆39带动推杆41作水平直线运动，推动试卷纸张前端进入吐纸机构。
6、吐纸机构逐张出吐纸：当纸张检测传感器感应到纸张时纸张进给完成，核心控制单片机4使能安装在托板10上的大扭力齿轮舵机13通过联轴器带动按压杆12向下摆动按压在纸张上面，对进入纸张垂直于托板面方向施加一定压力，方便搓纸轮15分离纸张。同时，核心控制单片机4控制蜗轮蜗杆减速直流电机8通过联轴器传动使搓纸轮驱动轴14作周转运动，带动安装在搓纸轮驱动轴14的橡胶材质搓纸轮15运动。基于搓纸轮、试卷纸张之间与搓纸垫(即托板10)三者间摩擦系数不同，从而实现试卷纸张分离；当纸张检测传感器未检测到纸张时，单片机4控制齿轮舵机13抬起按压杆12，并关闭蜗轮蜗杆减速直流电机8。
7、当安装在进给平台储纸区44的重力传感器未感应到考试试卷重力或感受到信号过低时系统休眠。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种纸张储存分离一体化装置，其特征在于，在所述纸张储存分离一体化装置的壳体底部侧壁设有推拉门(6)，在壳体内设有竖直轴向进给机构(3)和水平轴向进给机构(5)，在壳体顶部一侧设有吐纸机构，吐纸机构与水平轴向进给机构(5)的输出端相连；其中，
水平轴向进给机构(5)安装在竖直轴向进给机构(3)上，由竖直轴向进给机构(3)带动水平轴向进给机构(5)做升降运动，水平轴向进给机构(5)设有曲柄摇杆机构和进给平台储纸区(44)，打开推拉装置(6)将成叠的纸张放置在位于底部的进给平台储纸区(44)，水平轴向进给机构(5)上升至顶后由曲柄摇杆机构将进给平台储纸区(44)上的整叠纸张推送至所述吐纸机构；
吐纸机构设有纸张分离机构(1)以将纸张逐张分离并输出到延伸到壳体外侧的输出支架(2)上。
2.如权利要求1所述的纸张储存分离一体化装置，其特征在于，水平轴向进给机构(5)包括有一与进给平台储纸区(44)固定连接的进给平台(36)；
曲柄摇杆机构由两相步进电机(35)、曲柄(37)、连杆(39)和推杆(41)组成，两相步进电机(35)通过紧定螺钉安装在进给平台(36)上，并通过凸缘联轴器与曲柄(37)连接，曲柄(37)通过曲柄销轴(38)与连杆(39)一端连接，在连杆(39)的另一端通过连杆销轴(40)和推杆(41)连接，进给平台(36)在曲柄(37)运动行程处留有运动空槽(42)。
3.如权利要求2所述的纸张储存分离一体化装置，其特征在于，竖直轴向进给机构(3)包括有：
横向转动机构，横向转动机构设有蜗轮蜗杆减速电机(20)，该蜗轮蜗杆减速电机(20)通过凸缘联轴器与横向的第一驱动杆(22)相连接，在第一驱动杆(22)两端固定有第一锥齿轮(26)；
竖向升降机构，竖向升降机构设有两根竖向的第二驱动杆(29)，第二驱动杆(29)底端设有与第一锥齿轮(26)相啮合的第二锥齿轮(27)，在第二驱动杆(29)顶端同轴固定有第三驱动杆(31)，第三驱动杆(31)顶端设有螺杆与固定在进给平台(36)上的滚珠螺母(43)螺纹配合。
4.如权利要求3所述的纸张储存分离一体化装置，其特征在于，竖直轴向进给机构(3)包括有支撑座(21)，在支撑座(21)竖立有两个基座板(24)，在基座板(24)上安装有第一圆锥滚子轴承(23)，第一驱动杆(22)穿过两个圆锥滚子轴承(23)以安装在基座板(24)上；
在基座板(24)顶端还固定有水平的安装基座板(25)，第二驱动杆(29)底端穿过安装基座板(25)径向限位。
5.如权利要求4所述的纸张储存分离一体化装置，其特征在于，竖向升降机构包括有平行设于支撑座(21)上方的安装托板(30)，安装托板(30)通过紧定螺钉与4个竖直支架(33)固定，且该安装托板(30)一侧通过螺栓螺母与竖直托板(32)固定，托板(32)通过紧定螺钉与竖直基板(34)相固定，且该竖直基板(34)与支撑座(21)固定连接；
安装托板(30)上设置有两个第二圆锥滚子轴承(28)，第三驱动杆(31)底部穿过第二圆锥滚子轴承(28)以径向限位。
6.如权利要求1所述的纸张储存分离一体化装置，其特征在于，纸张分离机构(1)由在吐纸方向上依次设置的摆杆机构和搓纸机构组成；
摆杆机构设有按压杆(12)，按压杆(12)一端通过联轴器与齿轮舵机(13)输出轴相连，齿轮舵机(13)固定安装在托板(10)上，由齿轮舵机(13)通过联轴器带动按压杆(12)进行上下摆动以调节按压杆(12)和托板(10)之间的间距；
搓纸机构设有搓纸轮驱动轴(14)，在搓纸轮驱动轴(14)上安装有若干橡胶搓纸轮(15)，搓纸轮驱动轴(14)的一端与蜗轮蜗杆减速直流电机(8)输出轴相连，该蜗轮蜗杆减速直流电机(8)通过托板(10)固定安装在壳体上；
所述输出支架(2)由多个依次连接的支撑板构成，吐纸方向末端的支撑板的角度可调。
7.如权利要求6所述的纸张储存分离一体化装置，其特征在于，还包括控制单片机(4)，竖直轴向进给机构(3)、水平轴向进给机构(5)和纸张分离机构(1)均与该控制单片机(4)相连，
在进给平台储纸区(44)上设有重力传感器，在托板(10)上安装有纸张检测传感器，重力传感器和纸张检测传感器均与所述控制单片机(4)相连。
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