CN204077121U - 一种自动翻书机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种全自动翻书机，包括上板、底板、压书装置、吸纸装置、翻书装置、传动机构以及支架。上板与底板之间用螺栓连接，两板之间安装有传动系统，传动机构动力来自步进电机；压书装置置于上板上，利用凸轮机构依次打开左右两个夹紧机构；本实用新型采用吸盘产生负压原理吸纸；翻书装置主要由翻书杆和一对圆锥齿轮构成。该自动翻书机利用单片机控制，按下启动按钮后可以按照预设程序运转，翻书效率较高，翻书速度在程序中可调，下板支架可以调节翻书机倾斜放置角度，具有结构简单，重量轻，携带方便等特点，适合大众推广。

Description

一种自动翻书机

技术领域

    本实用新型涉及一种自动翻书机。 

背景技术

    电子读物大行其道的今天，仍有许多人偏爱纸质书籍，习惯是很难改变的，尤其是在你不想改变的时候。随着时代的进步和科技的发展，人们对弱势群体的关注不仅仅在于丰富他们的物质生活，而且深入到怎么满足他们的精神需求。  对于双手残疾的朋友们来说，想要看书相对比较困难。这是因为他们无法像正常人一样用手翻书。虽然报刊杂志报道曾有残疾朋友历尽千辛万苦学会用脚翻书，但是书离眼睛的距离太远，不利于阅读。虽然他们也可以选择用电脑和特质的鼠标阅读电子书，但是长时间面对电脑会对眼睛造成一定的伤害，而且不太经济，同样，对于双手被束缚的伤员来说翻书这样简单的动作也成为一个很不方便的事情。于是，自动翻书机应需而生。 

    据资料检索，现在国外自动翻书机专利为数不多，最典型的要数BOOK TIME 5000自动翻书机。这种翻书机具有自动控制功能，大小与21寸电视机相仿，适用于各种规格的书籍的翻阅。但是由于其体积庞大，重量较重，携带不便，而且价格高达3000美金，可谓高级奢侈品，对于大多数残疾人朋友来说是很难接受的。 

      实用新型发明专利（申请号：CN201310270816）是一种自动翻书机，自动翻书页扫描仪包括：机架；设于所述机架的上表面的书板；自动翻书机构，压书机构和扫描机构，所述自动翻书机构可实现对书本的自动翻页，所述压书机构用于将书本紧压在所述书板上，避免书本的纸张折回等；所述扫描机构用于自动对书本进行扫描保存。本实用新型所述自动翻书页扫描仪，通过压书机构和自动翻书机构实现自动翻书页，又通过扫描机构把书中的内容扫描保存，可实现实体书向电子书的转变，便于网络传播，而且具有较大的可调性，可实现对不同形状、不同厚度及不同大小的书本的自动翻书扫描，翻书及扫描过程自动快速，翻书速度可调。但其体积较大，重量较重，携带不便且使用多个电机成本较高。 

    实用新型发明专利（申请号：CN201220606399）自动翻书机，其中机座上设有导向杆，夹书盒置于机座上与导向杆相连，夹书盒上设有压书板，机座内设有电机，电机转轴轴向连接丝杆一端，丝杆另外一端设有定位座，丝杆上设有滑块，两根连杆一端与滑块相连，另外一端分别与两个夹书盒相连。第一个舵机置于机座上，第一个舵机、第二个舵机和第三个舵机通过舵叶相连，第三个舵机上设有舵机架，舵机架另外一端与第四个舵机连接，第四个舵机的表面设有吸块，吸块连接管与真空泵相连，所述电机、压书板、翻书机构的舵机和真空泵与单片机相连，电机、压书板、翻书机构的舵机、真空泵和单片机与电源相连。 

相比于国外的自动翻书机，国内的自动翻书机具体可分为阅读架式、脚踏式和自动翻页器三类。自动翻页器运用较广。根据基本翻书原理，有吸盘式、搓轮式、胶带粘贴式以及棘轮式四种。吸盘吸纸原理较为简单，且吸纸效率高；搓轮式模仿人手翻书原理，结构简单但搓纸的压力需根据不同厚度的书而设置；胶带粘贴式翻书容易，但经常翻书对书本损害较大；棘轮式采用棘轮间歇运动原理，利用棘轮尖翻开纸张。 

现有的国内外自动翻书装置，发现有的是通过机械操纵实现翻书功能，有的是通过机电控制实现，但是控制电路比较复杂。所以如果能设计一款结构简单紧凑、自动控制电路简单、价格低廉的翻书机，一定很有市场发展前景。 

    开发一种自动翻书机不仅仅对双手残疾的人士来说意义重大，同时可以使正常人在做其他事情的时候也可以轻松享受阅读的乐趣，对于学生来说这无疑增加了他们的阅读兴致，使他们养成良好的阅读习惯，告别因电子阅读而带来的负面影响。 

发明内容

    针对现有的自动翻书机存在的结构繁琐，成本较高等缺点，本实用新型的目的是提供一种结构较为简单，重量更轻，且自动化程度较高的新型自动翻书机。 

本实用新型的目的通过以下技术方案实现： 

一种自动翻书机，其特征在于：该自动翻书机包括上板、底板、压书装置、吸纸装置、翻书装置、传动机构和支架，所述压书装置包括凸轮机构、书夹和弹簧；其中凸轮机构由凸轮轴、凸轮、从动杆和锁合弹簧组成；书夹置于上板左右两侧，并通过弹簧将书夹和上板连接在一起，凸轮从动杆与书夹直接接触，凸轮转动带动书夹夹紧或松开；所述吸纸装置包括翻书电机、摇杆、舵机、真空吸盘、直流气泵；翻书电机转动带动摇杆旋转；所述直流气泵安装于底板上，并通过气管与真空吸盘连接在一起；所述翻书装置包括竖直锥齿轮A、水平锥齿轮B、轴承座、转动轴、翻书杆；所述锥齿轮A与锥齿轮B完全啮合，锥齿轮A匀速转动从而驱动锥齿轮B在水平面上匀速转动；翻书杆与锥齿轮B同轴；锥齿轮B固定在转动轴上；所述传动机构置于底板上，传动机构包括步进电机，步进电机通过减速齿轮副与齿轮轴连接；齿轮轴通过带传动与在底板左右两侧对称设置的两根从动轴相连；可使翻书机倾斜放置的支架设置在底板底部。

本实用新型中，在上板上设有书槽，在上板左上角安装有照明小台灯。上板与底板间通过螺栓固定连接。在上板上设有启停按钮、设置翻书页数的键盘、显示剩余页数的显示屏。 

压书装置由安装在底板的两个对称的凸轮转动带动凸轮从动杆间歇运动依次打开置于上板的两个对称的书夹；所述两个凸轮中心线成135度角；所述书夹顶端固定在上板上，与上板间安装有拉簧，凸轮从动杆带动书夹打开与闭合；所述凸轮从动杆上设有锁合弹簧，避免从动件因腾跳而破坏工作端预期运动。 

凸轮轴与锥齿轮B转动轴使用同一驱动电机，简化了动力机构；所述翻书杆顶端装有可转动圆球，以免翻书杆擦坏纸张。 

吸纸装置中，直流气泵通电后使真空吸盘产生负压从而吸住纸张；所述翻书电机驱动摇杆转动从而翻开纸张；所述摇杆顶端装有舵机，能够逆时针旋转90度让摇杆处于同一直线，使翻书杆顺利翻书。 

该自动翻书机为双层结构，底板下方设有倾斜放置支架，翻书机主体部分应具有压住纸张以防止纸张折回、吸纸翻页、自动翻书、可以设置翻书时间和间隔时间以及翻书页数并且具有显示功能。 

    所述压书装置置于上板左右两侧，包括两个凸轮机构、一对对称书夹和拉伸弹簧；凸轮机构置于两板之间，上板间插有凸轮从动杆，从动杆上下运动从而使书夹松开或夹紧；凸轮与凸轮传动轴固定连接，凸轮轴转动带动凸轮运动；书夹与上板间应连接有拉伸弹簧以更好地夹紧书本。 

    所述吸纸装置由6V直流气泵、气管、翻书电机、摇杆、舵机以及真空吸盘组成；气管两端分别于真空吸盘和气泵进气口相连；利用气压原理，当气泵通电，进气口进气使吸盘产生一定负压而吸住纸张；所述翻书电机能够360o连续旋转翻书。 

    所述翻书装置通过一对锥齿轮传动与传动机构直接相连；其包括一组主从锥齿轮，传动比1：1,锥角β=45o；当齿轮轴匀速转动带动锥齿轮A旋转，从而使锥齿轮B以同样的转速在水平面上旋转，连接在转动轴上的翻书杆随之一起旋转，翻书杆置于上板中间下侧。 

    所述传动机构安装在两板之间，包含步进电机、减速齿轮副、带传动、凸轮运动以及锥齿轮传动；步进电机匀速转动通过减速齿轮副将速度传递至齿轮轴上，齿轮轴通过带传动使左右两侧凸轮逆时针旋转；所述齿轮轴上还应固定有锥齿轮A，通过锥齿轮传动驱动翻书杆旋转。 

    所述自动翻书机由通用的80C51单片机控制，所述压书装置、吸纸装置、翻书装置以及照明灯等均由单片机控制。所述单片机控制器置于底板上，通过编写程序可以设置翻书时间和翻书页数并通过1602显示屏显示剩余页数；当光线较暗时可自动开启台灯照明。上板应设有启动及停止按钮，当按下启动按钮，系统自动翻书；按下停止按钮，系统则自动断电停止；该自动翻书机机电结合，自动化程度较高，机构也较为简单。 

附图说明

     图1是该自动翻书机上板平面结构图； 

     图2是自动翻书机总体结构图；

     图3是自动翻书机内部结构示意图；

     图4是自动翻书机传动系统示意图；

     图5是翻书机吸纸装置结构简图；

     图6是翻书机纵向剖面视图；

     图中：1-上板、2-底板、3-压书装置、4-吸纸装置、5-翻书装置、6-传动机构以及7-支架组成。根据图1和图3，该自动翻书机还应包括11-书槽、12-台灯；21-螺栓、22-圆形沉头螺钉；31-凸轮机构、32-书夹、33-拉簧；31-凸轮机构还应包括311-凸轮、312-凸轮从动杆、313-锁合弹簧；41-翻书电机、42-摇杆、43-旋转舵机、44-吸盘、45-电机固定座、46-直流气泵、47-气管；51-主动锥齿轮A、52-从动锥齿轮B、53-轴承座、54-转动轴、55-翻书杆、56-球铰；61-步进电机、62-电机安装座、63-减速齿轮副、64-轴承、65-轴承座、66-同步轮、67-同步带、68-凸轮轴；63-减速齿轮副包括631-小齿轮、632-从动齿轮轴。

具体实施方式

     下面结合附图详细说明该自动翻书机的工作原理。 

 一种自动翻书机自动翻书机，包括上板1、底板2、压书装置3、吸纸装置4、翻书装置5、传动机构6和支架7。上板1中间设有书槽11；底板2与上板1之间用螺栓21连接，与传动机构6之间用螺钉22连接；压书装置包括凸轮机构31（包括凸轮311、凸轮从动杆312和锁合弹簧313）、书夹、32拉伸弹簧33；其中凸轮机构由凸轮轴、凸轮、从动杆和锁合弹簧组成；书夹置于上板左右两侧，并通过弹簧将书夹和上板连接在一起，凸轮从动杆与书夹直接接触，凸轮转动带动书夹夹紧或松开。吸纸装置包括翻书电机41、摇杆42、舵机43、真空吸盘44、电机固定座45、6V直流气泵46以及气管47等；直流气泵安装于底板上，并通过气管与真空吸盘连接在一起。翻书装置包括锥齿轮A51、锥齿轮B52（传动比1:1,锥角45度）、轴承座53、转动轴54、翻书杆55和球铰56；锥齿轮A与锥齿轮B完全啮合，锥齿轮A匀速转动从而驱动锥齿轮B在水平面上匀速转动；翻书杆与锥齿轮B同轴；锥齿轮B固定在转动轴上。传动机构应包括步进电机61、电机安装座62、减速齿轮副63（包括631小齿轮、632齿轮轴，减速比为1:2，采用直齿轮传动）、轴承64和轴承座65、同步轮66、同步带67和凸轮轴68；步进电机通过减速齿轮副与齿轮轴连接；齿轮轴通过带传动与在底板左右两侧对称设置的两根从动轴相连；可使翻书机倾斜放置的支架设置在底板底部。 

自动翻书机为双层结构，底板2下方设有支架7，可自由调整阅读视角，压书装置3、翻书装置5与传动机构6直接相连，形成一体；吸纸装置4中的直流气泵46安装于底板2上，其余安装于上板面。 

当使用自动翻书机时应事先将书本置于书槽11内，撑开支架7，调整视角至最佳阅读位置；此时按下启动按钮，系统上电启动，此时用户可根据需求用键盘设置翻书页数，以更好地指定阅读计划，设置完毕后按下确认键系统正式启动；整个系统采用单片机控制，翻书速度可调；系统上电后置于底板上的步进电机61随即匀速转动，通过减速直齿轮副63将转速减为原来一半，齿轮轴632带动锥齿轮1转动，与此同时又通过带传动带动齿轮轴68以同样速度旋转；由于两个凸轮中心线错开135o，右侧凸轮首先打开右侧书夹；此时直流气泵46上电，真空吸盘44吸住纸张，翻书电机41随即旋转90o至中部，当翻书杆55逆时针旋转至书槽11处时，气泵46断电，吸盘44松开纸张；舵机43逆时针旋转90o使摇杆42处于同一直线，翻书杆55顺利翻书；此时左侧凸轮已经带动书夹打开接受纸张，右侧书夹闭合；翻书杆55将纸张翻至左侧后回到原位而左侧书夹闭合，至此一个完整的翻书过程完毕；由于翻书页数可调，当经过预定时间后翻书机再次启动循环。 

     当按下停止按钮，系统在完成本次翻书过程后停止；整个系统由80C51单片机控制，电源采用6V直流电源供电。 

     所述自动翻书机具有以下特点： 

    采用双层结构设计，两板间距不大于75cm，4脚处用4根螺栓连接，底板设有可调节阅读视角的支架，满足不同用户的需求；

    系统置于板内，只用一个电机实现翻书和压书动作，另外一个电机实现吸纸动作，结构紧凑，机构简单，携带方便；可以自由设置翻书时间和翻书次数且以显示屏形式显示剩余页数，轻松制定阅读计划，方便实用，翻书效率较高，上板左上角设有可根据光线强弱自动开启的台灯。

Claims (7)

1.一种自动翻书机，其特征在于：该自动翻书机包括上板、底板、压书装置、吸纸装置、翻书装置、传动机构和支架，所述压书装置包括凸轮机构、书夹和弹簧；其中凸轮机构由凸轮轴、凸轮、从动杆和锁合弹簧组成；书夹置于上板左右两侧，并通过弹簧将书夹和上板连接在一起，凸轮从动杆与书夹直接接触，凸轮转动带动书夹夹紧或松开；所述吸纸装置包括翻书电机、摇杆、舵机、真空吸盘、直流气泵；翻书电机转动带动摇杆旋转；所述直流气泵安装于底板上，并通过气管与真空吸盘连接在一起；所述翻书装置包括竖直锥齿轮A、水平锥齿轮B、轴承座、转动轴、翻书杆；所述锥齿轮A与锥齿轮B完全啮合，锥齿轮A匀速转动从而驱动锥齿轮B在水平面上匀速转动；翻书杆与锥齿轮B同轴；锥齿轮B固定在转动轴上；所述传动机构置于底板上，传动机构包括步进电机，步进电机通过减速齿轮副与齿轮轴连接；齿轮轴通过带传动与在底板左右两侧对称设置的两根从动轴相连；可使翻书机倾斜放置的支架设置在底板底部。

2.根据权利要求1所述的自动翻书机，其特征在于：在上板上设有书槽，在上板左上角安装有照明小台灯。

3.根据权利要求1所述的自动翻书机，其特征在于：上板与底板间通过螺栓固定连接。

4.根据权利要求1所述的自动翻书机，其特征在于：压书装置由安装在底板的两个对称的凸轮转动带动凸轮从动杆间歇运动依次打开置于上板的两个对称的书夹；所述两个凸轮中心线成135度角；所述书夹顶端固定在上板上，与上板间安装有拉簧，凸轮从动杆带动书夹打开与闭合；所述凸轮从动杆上设有锁合弹簧。

5.根据权利要求1所述的自动翻书机，其特征在于：凸轮轴与锥齿轮B转动轴均与步进电机连接；所述翻书杆顶端装有可转动圆球。

6.根据权利要求1所述的自动翻书机，其特征在于：吸纸装置中，直流气泵通电后使真空吸盘产生负压从而吸住纸张；所述翻书电机驱动摇杆转动从而翻开纸张；所述摇杆顶端装有舵机，能够逆时针旋转90度让摇杆处于同一直线。

7.根据权利要求1所述的自动翻书机，其特征在于：在上板上设有启停按钮、设置翻书页数的键盘、显示剩余页数的显示屏。