CN1792642A - 全自动打孔装订设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有工作可靠、效率高、寿命长、利于环保的全自动打孔装订设备，包括机架、打孔装置、工作台、装订模具和电路控制系统，所述打孔装置由与第一电机连接的空心钻头、套在导柱上的自锁套压紧机构，及套在导柱上的第一弹簧组成；所述装订模具为电加热模具，仅采用两组并接式组合的凸轮机构，其结构简单合理；电加热模具中的凸轮轴上分别设置有制动装置。在打孔装订过程中，上下加热模具在一个运动循环中既有水平运动又有直线运动，并且还可以在运动中有停歇；另外，运用凸轮机构还使得模具运动到极限位置是固定的，便于上、下加热模具定位，从而，可实现打孔、装订全过程的完全自动化。同时，本发明中还公开了相应的全自动打孔装订方法。

Description

全自动打孔装订设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种打孔装订设备及其方法，尤其涉及一种全自动打孔装订设备及其方法。

背景技术

随着市场经济的繁荣，商业活动的效率越来越高，作为经济生活主要舞台和社会生活重要枢纽的金融业所承担的业务量也随之空前提高，各种新型支付方式的规范和完善使各种票据的使用量不断上升，票据装订工作已经由一个辅助工序转变成一个重要步骤，这项任务完成的效率会直接影响金融活动的效率，同样，此项工作的质量也会影响金融活动的质量，从而进一步影响金融机构在市场中的信誉。所以传统的手工装订方式已经不再适应这种优质高效的工作要求，应被淘汰。与此同时，现代人的环保和健康意识越来越高，传统纸张打孔(钻孔、冲孔)方式产生大量飞屑，对空气和人体都非常有害。在日常生产和生活中，打孔和装订工作随处可见，这样的设备也形形色色，多种多样，但集装订和打孔功能于一身的联合打孔装订机，迄今为止，还未见相关文献发表。

市场上常见的几种打孔设备的现状是：1.台历打孔机：台历打孔一般是冲制异形孔，我国台历印刷企业采用的方法是针对各种孔对形状和精度的不同要求，制作不同的冲具，在液压打孔机上一次成型。2.邮票打孔机：邮票被称为“国家的名片”，不但要求印刷精美，而且对齿孔的形状及位置精度也有很高的要求。目前我国所采用的邮票打孔设备以数控梳针式邮票打孔机为最先进，它是在机械式打孔机的基础上应用PLC控制完成的。3.蓄电池槽打孔机：我国生产的很多汽车用蓄电池外壳产品都要求每槽之间的隔板上加工出一连接孔，以便连接极板。由于该孔处于槽的内部，并且受到槽宽的限制，所以需要用特殊的方法加工，为此一种以液压传动方式实现冲孔的液压打孔机应运而生。该打孔机为适应多种规格的蓄电池冲孔，除液压系统外，还要考虑包括上下、左右、前后方向的机械调整机构的设计，以及密封等实际问题。4.激光打孔机：激光技术是60年代发展起来的一门高新技术，广泛应用于电子、机械加工制造、轻工、交通、通讯、能源及军事工业等，近年来发展尤为迅速。国际上各先进国家都十分重视激光技术的发展，籍以促进科学技术和生产的发展。我国的激光技术，通过“六五”、“七五”攻关已有很大的发展，但和国际上先进工业国家相比还有较大的差距。目前国内激光市场约有50％被国外激光制造商占领；尤其是激光打孔类仪器设备，80％左右依靠进口。为了尽快改变这种状况，满足我国经济建设的需要，必须牢牢抓住激光技术的开发应用和激光加工工业的建设这一中心环节，通过“八五”科技攻关提供成套激光加工设备(包括激光打孔机一类的激光加工仪器)，基本满足国内市场的需求。与此同时，还应积极引进国外先进技术，现已引进的激光产品，研制智能化激光打孔机。这种智能化激光打孔机的主要指标是：加工材料：Al₂O₃陶瓷，不锈钢，并向其它材料扩展；加工材料厚度：5mm；加工孔径：Φ0.05～1mm；加工速度：50孔/分钟；加工最大工件：100×100mm；稳定性、可靠性：满足上述技术指标情况下，连续工作4小时。目前，世界激光市场正在迅猛发展。据国外有关资料报道，在激光产品市场中，以金属切割、焊接、表面处理、打孔、打标增长最快，其中，激光切割约占激光加工的70％，激光打孔占15％左右。5.还有卷烟纸打孔机、草坪打孔机、食用菌木打孔机等等，其工作原理与上述几种打孔机大同小异，这里不再一一赘述。

我国装订机市场也在向国际市场接轨，世界知名的办公用品厂商如法国宝、彪马、亚大力、美连、意必高、利宝等公司产品相继进入我国市场，欧美的、日本的及我国大陆、香港特别行政区、台湾省产的装订机，各式各样品种不断推陈出新并展示于中国市场，使广大用户大开眼界，领略各种新潮风格的产品。目前，市场上的一种电子操作热熔装订机，属于无孔式装订机，它是通过电子或热板把“热能封套”脊上的热胶熔解，将文件或其它档案、资料熔合后冷却锁紧成册。胶圈+热熔、铁圈+胶圈的二合一装订机是将胶圈、热熔“二合一”装订机与热熔装订机两种功能合在一个机型上。

由于工作和生活对打孔装订联合设备的迫切需要，国内有几十个厂家生产过打孔装订联合自动设备，现有技术中无飞屑、环保型的自动打孔装订机，基本上都是半自动设备，通常，是当打孔自动完成后，需要人工操作将塑料管放入孔中，压下上加热模具热熔塑料管完成装订，其不足之处是：

1.故障率高，无故障工作时间短，而且故障多样；

2.寿命低，保修期内返修率高；

3.性能不高，打孔厚度超过50mm时，打孔质量明显下降；

4.磨损严重，零件失效快；

5.不能实现打孔装订全过程的自动化。

综上所述，现有的自动打孔装订机整体性能不高，设备仍属于半自动化水平，因此，需要对设备进行创新设计，提高设备的整体性能，同时创新出真正意义上的全自动打孔装订机。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种具有工作可靠、效率高、寿命长、利于环保的全自动打孔装订设备及其方法。

为了解决上述技术问题，本发明全自动打孔装订设备所采用的技术方案是：包括机架、打孔装置、工作台、装订模具和电路控制系统，所述打孔装置由与第一电机连接的空心钻头、套在导柱上的自锁套压紧机构，及套在导柱上的第一弹簧组成，所述空心钻头的下端设置有光电开关，所述光电开关与所述电路控制系统连接；所述自锁套压紧机构包括套在导柱上的滑块和压板，所述压板孔呈大口朝上的锥型孔，所述锥型孔内设置有保持架，所述保持架中设置有金属球，所述滑块与所述锥型孔中的保持架之间设置有第二弹簧；在所述导柱的位于滑块上方处设置有行程开关，所述行程开关与所述电路控制系统连接；

所述工作台包括固定机架和浮动机架，所述固定机架上设置有多个槽，所述浮动机架下面设置有与所述多个槽的数量和位置一一对应相的多个支柱，每个支柱上套装有弹簧后插入对应的槽中；在所述浮动机架水平方向的两端分别设置有皮带轮，所述皮带轮由步进电机带动，所述浮动机架的上表面设置有与所述皮带轮配合的皮带，由此构成了皮带工作台；所述皮带工作台上设置有游标机构；

所述装订模具为电加热模具，由上、下两套相同结构的模具机构组成，每套加热模具机构包括进给电机、与进给电机连接的凸轮轴，及与圆柱凸轮同轴设置的盘状凸轮，与所述圆柱凸轮工作端面接触的滚子机构，与所述盘状凸轮回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构与所述滑块机构中的滑块固定连接；所述滑块机构包括支撑杆上的滑块、支撑杆上位于滑块与机架之间的弹簧，所述滑块的一端设置有与所述盘状凸轮回转工作面接触的导轨，所述导轨的另一端部设置有凹模，所述圆柱凸轮和所述盘状凸轮为并接式组合；所述上、下两套加热模具机构之间设置有传动装置，所述进给电机输出轴和凸轮轴上分别设置有离合器；

所述上、下加热模具机构中的凸轮轴上分别设置有制动装置，包括线圈、衔铁、机架、弹簧、位于凸轮轴外表面的第一闸块和第二闸块；所述机架分别与衔铁的一端和第一闸块、及第二闸块连接，所述弹簧的另一端与衔铁连接，所述衔铁的一端与机架连接，所述运动连杆的两端分别与所述第一闸块和第二闸块的支撑连接，所述第二闸块的支撑上设置有转动支点。

本发明全自动打孔装订设备中，设置有自动测长切管装置。

本发明全自动票据打孔装订方法，包括以下步骤：(1)利用设备中的游标机构，确定装订票据的孔数及各孔的位置；启动电源后，步进电机转动；(2)皮带工作台带动其上的游标和票据一同移动，当游标触发钻头下方的光电开关时，电路控制系统接收到信号；(3)电路控制系统接收到信号后，步进电机停转，票据停在欲设打孔的位置，进给电机和主电机启动，螺旋传动系统带动机架上的滑块向下运动，自锁套压紧板一起向下运动，从而压紧、固定票据；主电机带动钻头完成打孔后，触发设置在工作台上的接触传感器，使进给电机反转，滑块向上运动，回到原位时，触发设置在机架上的行程开关，螺旋升降杆的传动停止，滑快也停止向上运动，自锁套压紧板继续压紧文件；(4)滑块触发行程开关后，电路控制系统使进给电机正转，第三离合器断开，第一离合器、第二离合器接通；上、下加热模具运动，下加热模具水平运动到右极限位置并停歇，自动测长切管装置自动将塑料管切断；(5)上述塑料管落在下加热模具定位针上，下加热模具将塑料管运送到票据的孔中，上、下加热模具热熔塑料管完成装订，上、下加热模具返回原位触发行程开关，自锁套压紧装置在上加热模具的作用下松开文件，在弹簧力的作用下返回上方；此时，下加热模具触发信号，第一离合器、第二离合器断开，第一制动装置、第二制动装置启动，上、下加热模具的输入轴制动，上、下加热模具完成360°一个循环；同时，步进电机启动；上述步骤(2)至步骤(5)完成票据上一个孔的打孔装订，以此类推，直至完成票据的打孔装订工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明设备中的上、下加热模具结构相同，仅采用两组并接式组合的凸轮机构，其结构简单合理。在装订过程中，上、下加热模具在一个运动循环中既有水平运动，又有直线运动，并且还可以在运动中有停歇；另外，运用凸轮机构还使得模具运动到极限位置是固定的，便于上、下加热模具定位，从而，可实现打孔、装订全过程的完全自动化。

(2)整个打孔装订过程都是自动化过程，不需要人工操作；一次装订的纸张厚度高，最多可达8cm；同时产生的纸屑丛空心钻头通过排屑管排出，无污染，有利于环保和人体健康。

附图说明

图1是本发明全自动打孔装订设备的结构简图；

图2-1和图2-2是图1中所示自锁套压紧机构8的结构简图；

图3-1是图1中所示螺旋传动机构的结构简图；

图3-2是现有技术中齿轮齿条传动结构简图；

图4-1是图1中所示下加热模具机构简图；

图4-2是图1中所示上加热模具机构简图；

图4-3是图1中所示上、下加热模具运动循环图；

图4-4、图4-5和图4-6是下加热模具实施例的机构简图；

图4-7是如图4-1所示下加热模具17的运动轨迹图；

图4-8是图4-2所示上加热模具23的运动轨迹图；

图5-1和图5-2是图1中所示工作台29的结构简图；

图6-1是图1中所示制动装置14或25的机构简图；

图6-2至6-7是图1中所示制动装置几种实施例的机构简图。

1——电路控制系统                     2——减速器

3——第一电机                         4——螺旋升降杆

5——滑块                             6——集屑器

7——空心钻头                         8——自锁套压紧机构

9——排屑管                           10——步进电机

11——圆锥齿轮减速器                  27、12——盘形凸轮

24、13——圆柱凸轮                    14、25——第一、第二制动装置

15、26、28——第一、第二、第三离合器  16——齿轮减速器

23、17——上、下加热模具              18——进给电机

19——皮带轮及皮带                    20标

21——皮带轮减速器                    22——塑料管

29——工作台                          30——导柱

31——第一弹簧

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。

如图1、图3-1和图3-2所示，现有技术中的打孔装订机在打孔过程中，一般都使用齿轮——齿条传动系统，其存在的主要问题是在额定打孔深度(即装订厚度)条件下，其进给系统传动零部件失效率高。表现为：开式齿轮齿条传动啮合间隙不稳定，齿轮或齿条上的轮齿变形或断裂。其原因是：当装订的纸张强度较高时，随着空心钻头7钻孔的深入，纸张对钻头的阻力变大，同时碎纸屑从空心钻头7内排出时，也进一步增大了钻头的阻力，因此，使得对于安装精度要求很高的齿轮—齿条进给系统出现了上述问题。

本发明中采用的螺旋传动有螺旋升降杆4和滑块5组成，其承载能力好，安装精度要求低，质量、体积小，噪音小，微调、微位移好，自锁性好，寿命长，平稳性好，更适合作为自动打孔装订机的进给传动系统。通过对螺旋传动进给系统进行实际工况运转和样机实验，证明了螺旋传动能够准确地实现自动打孔的进给。

图1、图2-1和图2-2示出了本发明中打孔机构及自锁套压紧机构的结构及工作过程：

所述打孔装置由与第一电机3连接的空心钻头7、套在导柱30上的自锁套压紧机构8，及套在导柱30上的第一弹簧31组成，所述空心钻头7的正下端设置有光电开关，所述光电开关与所述电路控制系统1连接；所述自锁套压紧机构8包括套在导柱30上的滑块5和压板81，所述压板81上的孔呈大口朝上的锥型孔，所述锥型孔内设置有保持架82，所述保持架82中设置有金属球83，所述滑块5与所述锥型孔中的保持架82之间设置有第二弹簧84；在所述导柱30的位于滑块5的上方处设置有行程开关，所述行程开关与所述电路控制系统1连接。

进行打孔时，螺旋传动使滑块5向下运动，通过第二弹簧84的作用，压板81向下运动，同时压缩第一弹簧31，压板81压住工作台29上的票据并停止运动，滑块5继续压缩第一弹簧31并进行打孔，打孔完成后，滑块5向上运动返回原位，根据摩擦学原理，当压板81与导柱30之间的角度A小于金属球83与压板81的摩擦角B时，即A＜B，压板81在金属球83的作用下保持自锁，压板81继续压住票据，第二弹簧84作用力由压力变为了拉力。

当滑块5回到原位后触发行程开关，滑块5停在原位，因为滑块5与螺旋升降杆4组成了螺旋传动系统，如图3-1所示，该螺旋传动有自锁的功能，因此滑块5并不向下运动。同时上、下电加热模具23和17进行装订过程。

上电加热模具23运动到票据上方，压住压板81并对票据孔中的塑料管进行热熔，在上加热模具23的作用下，金属球83与压板81出现瞬间的分离，在第二弹簧84拉力的作用下两个金属球83随保持架82一起向上运动，回到原位。

上电加热模具23完成热熔装订后，先向上运动，然后水平运动回到原位，压板81由于没有金属球83的作用，在第一弹簧31压力的作用下使得压板81随上电加热模具23一起向上运动，回到原位。

图1、图4-1至图4-8示出了本发明中装订模具中上、下加热模具的结构和工作过程：

如图1所示，本发明全自动打孔装订设备中采用的电加热模具装置，包括上加热模具23和下加热模具17，所述上加热模具23或下加热模具17的基本结构是相同的，为了便于叙述以下加热模具17为例进行描述，如图4-1所示，所述下加热模具17包括机架、与圆柱凸轮13同轴设置的盘状凸轮12，与所述圆柱凸轮13的工作端面接触的滚子机构45，与所述盘状凸轮12回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构45与所述滑块机构固定连接；所述滑块机构包括支撑杆上的滑块44、支撑杆上位于滑块44与机架之间的弹簧40，所述滑块44的一端设置有与所述盘状凸轮12回转工作面接触的导轨41，其另一端设置有凹模M。如图4-3所示，另外一种实施方式是将上述中的弹簧40设置在所述导轨41与机架之间。

图4-5示出了以本发明用于全自动打孔装订机的电加热模具装置中的下加热模具17为例的本发明另外一种技术方案，即所述下加热模具17包括机架、与圆柱凸轮13同轴设置的盘状凸轮12，与所述圆柱凸轮13的工作端面接触的滚子机构45，与所述盘状凸轮12的回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构45与所述滑块机构是滑动连接，即所述滑块44是套装在滚子机构45的滚子轴上的；所述滚子轴的一端设置有滚子，其另一端设置有凹模M；在与所述滑块44与设备上的机架之间设置有支撑杆，所述支撑杆与滑块是焊接在一起的，并呈相交位置关系，在所述支撑杆上位于滑块44与机架之间套装有弹簧40，与所述滑块44呈相交位置的另一端上设置有导轨41，所述导轨41是焊接在支撑杆上的，所述导轨41与所述盘状凸轮12的回环工作面接触。如图4-6所示，另外一种实施方式是将上述图3-3中的弹簧40设置在所述导轨31与机架之间。

无论采用上述哪种具体的实施方案，本发明中的上加热模具23或下加热模具17结构中的所述圆柱凸轮24(或13)和所述盘状凸轮27(或12)均为并接式组合；在所述的上加热模具23与下加热模具17之间设置有传动装置，所述传动装置采用减速器结构，可以包括皮带轮减速器21和齿轮减速器16构成的多级减速器。本发明的打孔装订设备在工作过程中，对上、下加热模具都要求有水平运动和直线运动，并要求有停歇，因此上、下加热模具的结构是相同的。众所周知，机械传动中的凸轮机构虽然能实现任意轨迹，但是单个凸轮无法同时满足水平运动和垂直运动的合成，因此，本发明中的圆柱凸轮和盘状凸轮采用的是并接式组合方式将两组凸轮组合。

下面进一步说明该两组凸轮组合后可实现的运动轨迹。

当打完孔后，空心钻头7退回原位，通过本发明中的模具装置中的加热模具23和17将孔中的塑料管22加热。下加热模具17需要先水平运动到极限位置并保持停歇，当自动测长切管组件将塑料管22切断，塑料管22利用其重力落在下加热模具17的定位针上，该定位针起到定位作用，用来确定落下来的塑料管22的位置，并将该塑料管22送到票据孔中，下加热模具17水平运动到原位后，立即向上运动到极限位置并保持停歇，当热熔塑料管后，下加热模具17垂直向下运动到原位，完成一个循环，其运动轨迹如图4-7所示，即：下加热模具17首先从B→A，在A点停歇，然后从A→B→C，在C点停歇，然后C→B，至此完成一次循环。与此同时，上加热模具23对孔中的塑料管热熔，需要有垂直运动，由于上加热模具23不能和带空心钻头7的滑块5在同一个垂直面，因此，需要有水平运动，所以上加热模具23的运动轨迹如图4-8所示，即：E点为原位，先从E→D→F，在F点停歇加热，然后从F→D→E，回到原位完成循环。从上述的上、下加热模具的运动轨迹可知，这两个加热模具需要的功能是相同的：能同时实现水平运动和垂直运动，并且能够停歇。

根据运动转换基本功能得知，能够实现连续转动→双侧停歇直线移动的机构有：移动从动件凸轮机构、利用连杆轨迹实现停歇运动机构、不完全齿轮齿条往复移动间歇机构、不完全齿轮移动导杆间歇机构。由于连杆机构的轨迹是曲线，不完全齿轮机构在开始啮合与脱离啮合时有较大的冲击和噪声等缺点，因此本发明采用了凸轮机构。

下面结合图1和图4→4分别对本发明中下加热模具和上加热模具的运动循环进行更详细的说明。

下加热模具17：在w1匀速角速度输入，以360°为一个循环周期，在0～Φ3内，如图1-1中，盘状凸轮12的转动发生在小半径r1对应的弧面上，导轨31保持垂直停歇，即下加热模具17的M点保持垂直停歇。在0～Φ1(Φ1＜Φ2＜Φ3＜360°)圆柱凸轮13实现水平运动，在弹簧40的作用下，滚子机构35中的滚子轴移动到左极限位置，即下加热模具17的M点从右极限位置运动到左极限位置；在Φ1～Φ2，圆柱凸轮13使得加热模具17的M点保持水平停歇；在Φ2～Φ3，由于圆柱凸轮13转动一个角度后，压缩弹簧40，此时，下加热模具17的M点从左极限位置水平运动到右极限位置。下加热模具17完成了如图5-1所示的从B→A→B的过程。在Φ3～360°，圆柱凸轮13作用使得M点保持水平右极限停歇。在Φ3～Φ4(Φ3＜Φ4＜Φ5＜Φ6＜360°)，在盘状凸轮12的作用下，M点运动到上极限位置；在Φ4～Φ5，盘状凸轮12使得M点在上极限保持垂直停歇，完成加热模具热熔塑料管的过程；在Φ5～Φ6，盘状凸轮12使得M点从上极限运动到下极限(即原位)，Φ6～360°，M点保持停歇垂直停歇。下加热模具17完成了如图5-1中所示从B→C→B的过程。

上加热模具23：如图1-2中所示，同样，所述盘状凸轮27实现垂直运动，圆柱凸轮24实现水平运动。在w1匀速角速度输入，以360°为一个循环周期，在0～Φ2内，如图1-2中，由于圆柱凸轮24和盘状凸轮27的作用使得上加热模具23上的K点保持原位停歇；在Φ2～Φ3(Φ2＜Φ3＜Φ4＜Φ5＜Φ6＜Φ7＜360°)，由于圆柱凸轮24的作用使K点水平运动从原位(左极限)运动到右极限，盘状凸轮27仍然使K点保持垂直停歇；在Φ3～Φ4，盘状凸轮27使K点实现垂直运动，即K点从上极限运动到下极限，圆柱凸轮24使K点保持水平停歇；在Φ4～Φ5，圆柱凸轮24和盘状凸轮27使得K点保持水平、垂直停歇，完成上加热模具23热熔塑料管的过程；在Φ5～Φ6，盘状凸轮27使得K点从下极限位置运动到上极限位置，圆柱凸轮24使K点保持水平停歇；在Φ6～Φ7，盘状凸轮27使K点保持垂直停歇，圆柱凸轮24使K点从右极限运动到左极限(原位)。上加热模具23完成了如图5-2中所示的从E→D→F→D→E的过程。

本发明中的上电加热模具23和下电加热模具17分别都能实现水平运动和垂直运动，从而使上电加热模具23在运动过程中能避开打孔装置，下电加热模具17能够自动选取塑料管，然后与上电加热模具23完成热熔过程。

本发明中制动装置的结构和特点：

如图6-1所示，在本发明全自动打孔装订设备中上、下加热模具机构的凸轮轴上分别设置有制动装置25和14，包括线圈、衔铁62、机架、弹簧63、位于凸轮轴外表面的第一闸块64和第二闸块65；所述机架分别与衔铁62的一端和第一闸块64、及第二闸块65连接，所述弹簧63的另一端与衔铁62连接，所述衔铁62的一端与机架连接，所述运动连杆66的两端分别与所述第一闸块64和第二闸块65的支撑连接，所述第二闸块65的支撑上设置有转动支点。根据一般的机械设计原理，可以在上述制动装置结构的启发下延伸出数十种具体的实施例，如图6-2至图6-7示出了其中的6种实施例，其余的实施例在此不再赘述。

上述制动装置结构简单，制动快速，成本低廉。所述制动装置在制动过程中，运动轴由于惯性的作用，实际的停止转角与理论的停止转角度有微小角度的偏差，因为在票据打孔装订的过程中并不需要实现瞬间制动，所以即使存在上述小角度的偏差，也不会影响打孔装订的质量，因此，加工该制动装置不需要非常高的精度，从而大大地降低了产品的生产成本。

上述制动装置的工作过程是：当线圈通电时，产生磁力，使衔铁62向右或左运动，并压缩或拉伸弹簧63，带动运动连杆66运动，从而使得第一闸块64、第二闸块65抱紧中间的运动轴67，产生制动。当线圈不通电时，电磁力消失，弹簧63在自身弹性力的作用下恢复原长，使得衔铁62和连杆66向左或右运动，第一闸块64和第二闸块65松开中间的运动轴67，运动轴67恢复运动。

本发明中工作台的结构和工作过程：

如图1、图5-1和图5-2所示，工作台包括固定机架54和浮动机架52，所述固定机架54上设置有多个槽，所述浮动机架52下面设置有与所述多个槽的数量和位置一一对应相的多个支柱，每个支柱上套装有弹簧53后插入对应的槽中；在所述浮动机架52水平方向的两端分别设置有皮带轮19，所述皮带轮19由步进电机10带动，所述浮动机架52的上表面设置有与所述皮带轮19配合的皮带，由此构成了皮带工作台B，所述皮带工作台B上设置有游标20机构。其中，皮带工作台B在弹簧53的作用下高于固定机架54上的工作台A。

上述工作台的工作过程是：将要装订的票被在皮带工作台B上后，由于皮带工作台B由皮带轮19带动，因此其上的票据也随之一起水平向右运动，由于皮带工作台B高于固定机架54上的工作台A，并且票据的重心在皮带工作台B面上，票据在运动过程中不会与静止的工作台A的工作面接触，因而票据仍能整齐地在皮带工作台B面上，不会出现混乱。

当步进电机10停止工作后，皮带工作台B随之停止水平运动，此时，设备可进行打孔与装订，如图2-1中的压板81压住票据，并使浮动机架52向下压缩弹簧53，当浮动机架52与设备机架刚性接触后，皮带工作台B停止向下移动，同时皮带工作台B设计成与工作台A表面在同一水平高度，便于打孔和装订。

当完成上述打孔和装订过程后，压板81返回原位，皮带工作台B在弹簧53的作用下托着票据向上浮起，至此完成了票据上一个孔的打孔和装订的工作周期。随后，票据随皮带工作台B一起运动，进行下一个孔的打孔和装订。以此类推，当完成票据整个打孔装订的任务后，皮带工作面B将票据运送到最右边，使其脱离全自动打孔装订设备，从而完成了票据打孔装订的整个作业。

本发明的设备中，进给电机18的输出轴与螺旋升降杆4之间设置有圆锥齿轮减速器11，从而达到了既变速又变向的传动。

本发明全自动打孔装订方法包括以下步骤：

1、确定装订票据时的孔数目及各孔的位置：首先，把票据整齐地放在皮带做成的工作台B面上，将设备中的游标20移动到需要打孔的位置，一个游标对应一个孔的位置。然后，启动电源，步进电机10旋转，带动皮带工作台B缓慢向右移动，游标20和票据文件随工作台B移动。在打孔空心钻头7的正下方有光电开关，当游标20移动到光电开关处，触发光电开关，电路控制系统1接收到信号。

2、打孔：

电路控制系统1接收到信号后，步进电机10停转，票据停在欲设打孔的位置，进给电机18和第一电机3启动，螺旋传动系统带动机架上的滑块5向下运动，自锁套压紧机构8中的压板81一起向下运动，从而压紧、固定票据；第一电机3带动空心钻头7完成打孔后，触发设置在工作台上的接触传感器，所述触发器的位置在空心钻头7的正下方，空心钻头7打穿票据就会触发到该触发器，使进给电机18反转，通过螺旋升降杆4的作用，滑块5向上运动，当滑块5回到原位时触发设置在机架上的行程开关，此时，离合器28为断开状态，螺旋升降杆4停止传动，滑快5也停止向上运动，自锁套压紧机构8中的压板81继续压紧文件；

3、切管：滑块5触发行程开关后，电路控制系统1使进给电机18正转，第三离合器28断开，第一离合器15和第二离合器26接通；上、下加热模具23和17运动，下加热模具17水平运动到右极限位置并停歇，自动测长切管装置自动将塑料管22切断。

4、装订：上述塑料管落在下加热模具17的定位针上，下加热模具将塑料管22运送到票据的孔中，上、下加热模具23和17热熔塑料管完成装订，上、下加热模具23和17返回原位触发行程开关，自锁套压紧机构8在上加热模具23的作用下松开票据，在弹簧31的作用下返回上方；此时，下加热模具17触发信号，第一离合器15、第二离合器26断开，第一制动装置14和第二制动装置25启动，上、下加热模具23和17的输入轴制动，上、下加热模具23和17完成360°一个循环；同时，步进电机10启动。

上述步骤1至步骤4完成票据上一个孔的打孔装订，以此类推，直至完成票据的打孔装订工作。在票据的打孔过程中，纸屑先存在空心钻头7上方的集屑器6中，随着纸屑的增多，将通过排屑管9排出，避免了出现纸屑飞扬的现象。

尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (9)

1.一种全自动打孔装订设备，包括机架、打孔装置、工作台、装订模具和电路控制系统，其特征在于，

所述打孔装置由与第一电机连接的空心钻头、套在导柱上的自锁套压紧机构，及套在导柱上的第一弹簧组成，所述空心钻头的下端设置有光电开关，所述光电开关与所述电路控制系统连接；所述自锁套压紧机构包括套在导柱上的滑块和压板，所述压板孔呈大口朝上的锥型孔，所述锥型孔内设置有保持架，所述保持架中设置有金属球，所述滑块与所述锥型孔中的保持架之间设置有第二弹簧；在所述导柱的位于滑块上方处设置有行程开关，所述行程开关与所述电路控制系统连接；

所述工作台包括固定机架和浮动机架，所述固定机架上设置有多个槽，所述浮动机架下面设置有与所述多个槽的数量和位置一一对应相的多个支柱，每个支柱上套装有弹簧后插入对应的槽中；在所述浮动机架水平方向的两端分别设置有皮带轮，所述皮带轮由步进电机带动，所述浮动机架的上表面设置有与所述皮带轮配合的皮带，由此构成了皮带工作台；所述皮带工作台上设置有游标机构；所述工作台上设置有接触传感器；所述接触传感器与电路控制系统连接；

所述装订模具由上、下两套加热模具机构组成，每套加热模具机构包括进给电机、与进给电机连接的凸轮轴，及与圆柱凸轮同轴设置的盘状凸轮，与所述圆柱凸轮工作端面接触的滚子机构，与所述盘状凸轮回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构与所述滑块机构中的滑块固定连接；所述滑块机构包括支撑杆上的滑块、支撑杆上位于滑块与机架之间的弹簧，所述滑块的一端设置有与所述盘状凸轮回转工作面接触的导轨，所述导轨的另一端部设置有凹模，所述圆柱凸轮和所述盘状凸轮为并接式组合；所述上、下两套加热模具机构之间设置有传动装置，所述进给电机输出轴和凸轮轴上分别设置由离合器；

所述上、下加热模具机构中的凸轮轴上分别设置有制动装置，包括线圈、衔铁、机架、弹簧、位于凸轮轴外表面的第一闸块和第二闸块；所述机架分别与衔铁的一端和第一闸块、及第二闸块连接，所述弹簧的另一端与衔铁连接，所述衔铁的一端与机架连接，所述运动连杆的两端分别与所述第一闸块和第二闸块的支撑连接，所述第二闸块的支撑上设置有转动支点。

2.根据权利要求1所述全自动打孔装订设备，其中设置有自动测长切管装置。

3.一种全自动打孔装订设备，包括机架、打孔装置、工作台和装订模具，其特征在于，

所述打孔装置由与第一电机连接的空心钻头、套在导柱上的自锁套压紧机构，及套在导柱上的第一弹簧组成，所述空心钻头的下端设置有光电开关，所述光电开关与所述电路控制系统连接；所述自锁套压紧机构包括套在导柱上的滑块和压板，所述压板孔呈大口朝上的锥型孔，所述锥型孔内设置有保持架，所述保持架中设置有金属球，所述滑块与所述锥型孔中的保持架之间设置有第二弹簧；在所述导柱的位于滑块上方处设置有行程开关，所述行程开关与所述电路控制系统连接；

所述工作台包括固定机架和浮动机架，所述固定机架上设置有多个槽，所述浮动机架下面设置有与所述多个槽的数量和位置一一对应相的多个支柱，每个支柱上套装有弹簧后插入对应的槽中；在所述浮动机架水平方向的两端分别设置有皮带轮，所述皮带轮由步进电机带动，所述浮动机架的上表面设置有与所述皮带轮配合的皮带，由此构成了皮带工作台，所述皮带工作台上设置有游标机构；所述工作台上设置有接触传感器；所述接触传感器与电路控制系统连接；

所述装订模具由上、下两套加热模具机构组成，所述每套加热模具机构包括进给电机、与进给电机连接的凸轮轴，及与圆柱凸轮同轴设置的盘状凸轮，与所述圆柱凸轮工作端面接触的滚子机构，与所述盘状凸轮回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构与所述滑块机构中的滑块固定连接；所述滑块机构包括支撑杆上的滑块、所述滑块的一端设置有与所述盘状凸轮回转工作面接触的导轨，所述导轨的另一端部设置有凹模；所述导轨与机架之间设置有弹簧；所述圆柱凸轮和所述盘状凸轮为并接式组合；所述上、下两套加热模具机构之间设置有传动装置；所述进给电机输出轴和凸轮轴上分别设置由离合器；

所述上、下加热模具机构中的凸轮轴上分别设置有制动装置，包括线圈、衔铁、机架、弹簧、位于凸轮轴外表面的第一闸块和第二闸块；所述机架分别与衔铁的一端和第一闸块、及第二闸块连接，所述弹簧的另一端与衔铁连接，所述衔铁的一端与机架连接，所述运动连杆的两端分别与所述第一闸块和第二闸块的支撑连接，所述第二闸块的支撑上设置有转动支点。

4.根据权利要求所述3全自动打孔装订设备，其中设置有自动测长切管装置。

5.一种全自动打孔装订设备，包括机架、打孔装置、工作台和装订模具，其特征在于，

所述打孔装置由与第一电机连接的空心钻头、套在导柱上的自锁套压紧机构，及套在导柱上的第一弹簧组成，所述空心钻头的下端设置有光电开关，所述观点开关与所述电路控制系统连接；所述自锁套压紧机构包括套在导柱上的滑块和压板，所述压板孔呈大口朝上的锥型孔，所述锥型孔内设置有保持架，所述保持架中设置有金属球，所述滑块与所述锥型孔中的保持架之间设置有第二弹簧；在所述导柱的位于滑块上方处设置有行程开关，所述行程开关与所述电路控制系统连接；

所述工作台包括固定机架和浮动机架，所述固定机架上设置有多个槽，所述浮动机架下面设置有与所述多个槽的数量和位置一一对应相的多个支柱，每个支柱上套装有弹簧后插入对应的槽中；在所述浮动机架水平方向的两端分别设置有皮带轮，所述皮带轮由步进电机带动，所述浮动机架的上表面设置有与所述皮带轮配合的皮带，由此构成了皮带工作台，所述皮带工作台上设置有游标机构；所述工作台上设置有接触传感器；所述接触传感器与电路控制系统连接；

所述装订模具由上、下两套加热模具机构组成，所述每套加热模具机构包括进给电机、与进给电机连接的凸轮轴，及与圆柱凸轮同轴设置的盘状凸轮，与所述圆柱凸轮工作端面接触的滚子机构，与所述盘状凸轮回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构与所述滑块机构滑动连接；所述滚子轴一端设置有滚子，其另一端设置有凹模；所述滑块机构中的滑块设置在滚子轴上，所述滑块与机架之间设置有支撑杆，所述支撑杆上位于滑块与机架之间设置有弹簧，所述滑块上设置有导轨，所述导轨与所述盘状凸轮的回环工作面接触；所述圆柱凸轮和所述盘状凸轮为并接式组合；所述上、下两套加热模具机构之间设置有传动装置；所述进给电机输出轴和凸轮轴上分别设置由离合器；

所述上、下加热模具机构中的凸轮轴上分别设置有制动装置，包括线圈、衔铁、机架、弹簧、位于凸轮轴外表面的第一闸块和第二闸块；所述机架分别与衔铁的一端和第一闸块、及第二闸块连接，所述弹簧的另一端与衔铁连接，所述衔铁的一端与机架连接，所述运动连杆的两端分别与所述第一闸块和第二闸块的支撑连接，所述第二闸块的支撑上设置有转动支点。

6.根据权利要求5所述全自动打孔装订设备，其中设置有自动测长切管装置。

7.一种全自动打孔装订设备，包括机架、打孔装置、工作台和装订模具，其特征在于，

所述打孔装置由与第一电机连接的空心钻头、套在导柱上的自锁套压紧机构，及套在导柱上的第一弹簧组成，所述空心钻头的下端设置有光电开关，所述观点开关与端例控制系统连接；所述自锁套压紧机构包括套在导柱上的滑块和压板，所述压板孔呈大口朝上的锥型孔，所述锥型孔内设置有保持架，所述保持架中设置有金属球，所述滑块与所述锥型孔中的保持架之间设置有第二弹簧；在所述导柱的位于滑块上方处设置有行程开关，所述行程开关与所述电路控制系统连接；

所述工作台包括固定机架和浮动机架，所述固定机架上设置有多个槽，所述浮动机架下面设置有与所述多个槽的数量和位置一一对应相的多个支柱，每个支柱上套装有弹簧后插入对应的槽中；在所述浮动机架水平方向的两端分别设置有皮带轮，所述皮带轮由步进电机带动，所述浮动机架的上表面设置有与所述皮带轮配合的皮带，由此构成了皮带工作台，所述皮带工作台上设置有游标机构；所述工作台上设置有接触传感器；所述接触传感器与电路控制系统连接；

所述装订模具由上、下两套加热模具机构组成，所述每套加热模具机构包括进给电机、与进给电机连接的凸轮轴、及与圆柱凸轮同轴设置的盘状凸轮，与所述圆柱凸轮工作端面接触的滚子机构，与所述盘状凸轮回转工作面接触的滑块机构；所述滚子机构与所述滑块机构滑动连接；所述滚子轴一端设置有滚子，其另一端设置有凹模；所述滑块机构中的滑块设置在滚子轴上，所述滑块与机架之间设置有支撑杆，所述滑块上设置有导轨，所述导轨与所述盘状凸轮的回环工作面接触；所述导轨与机架之间设置有弹簧；所述圆柱凸轮和所述盘状凸轮为并接式组合；所述上、下两套加热模具机构之间设置有传动装置；所述进给电机输出轴和凸轮轴上分别设置由离合器；

所述上、下加热模具机构中的凸轮轴上分别设置有制动装置，包括线圈、衔铁、机架、弹簧、位于凸轮轴外表面的第一闸块和第二闸块；所述机架分别与衔铁的一端和第一闸块、及第二闸块连接，所述弹簧的另一端与衔铁连接，所述衔铁的一端与机架连接，所述运动连杆的两端分别与所述第一闸块和第二闸块的支撑连接，所述第二闸块的支撑上设置有转动支点。

8.根据权利要求7所述全自动打孔装订设备，其中设置有自动测长切管装置。

9.一种全自动打孔装订方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)利用设备中的游标机构，确定装订票据的孔数及各孔的位置；启动电源后，步进电机转动；

(2)皮带工作台带动其上的游标和票据一同移动，当游标触发钻头下方的光电开关时，电路控制系统接收到信号；

(3)电路控制系统接收到信号后，步进电机停转，票据停在欲设打孔的位置，进给电机和主电机启动，螺旋传动系统带动机架上的滑块向下运动，自锁套压紧板一起向下运动，从而压紧、固定票据；主电机带动钻头完成打孔后，触发设置在工作台上的接触传感器，使进给电机反转，滑块向上运动，回到原位时，触发设置在机架上的行程开关，自锁套压紧板继续压紧文件；

(4)滑块触发行程开关后，电路控制系统使进给电机正转，第三离合器断开，第一离合器、第二离合器接通；上、下加热模具运动，下加热模具水平运动到右极限位置并停歇，自动测长切管装置自动将塑料管切断；

(5)上述塑料管落在下加热模具定位针上，下加热模具将塑料管运送到票据的孔中，上、下加热模具热熔塑料管完成装订，上、下加热模具返回原位触发行程开关，自锁套压紧装置在上加热模具的作用下松开文件，在弹簧力的作用下返回上方；此时，下加热模具触发信号，第一离合器、第二离合器断开，第一制动装置、第二制动装置启动，上、下加热模具的输入轴制动，上、下加热模具完成360°一个循环；同时，步进电机启动；

上述步骤(2)至步骤(5)完成票据上一个孔的打孔装订，以此类推，直至完成票据的打孔装订工作。

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