[0061] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明:
[0062] 实施例:参见图1至图13。
[0063] 一种涂答题卡铅笔半自动削笔机,包括机架1、链传动装置2、多个夹钳、移动组件5、前后切削组件6和上下切削组件7。
[0064] 链传动装置2包括前支座211、后支座212、前右链轮221、前左链轮222、后右链轮223、后左链轮224、右链条231、左链条232和链条伺服电机24;前支座211和后支座212分别与机架1固定连接;前右链轮221和前左链轮222分别固定在前链轮轴25上,前链轮轴25与前支座211之间组成旋转副;后右链轮223和后左链轮224分别固定在后链轮轴26上,后链轮轴
26与后支座212之间组成旋转副;左链条232上设置有多个左弯角链片2321,右链条231上设置有多个右弯角链片2311,左链条232是环状,分别和前左链轮222与后左链轮224啮合,右链条231是环状,分别和前右链轮221与后右链轮223啮合;链条伺服电机24的固定法兰和前支座211固定连接,输出轴和前链轮轴25连接;左链条232和右链条231的工作边都是上边,非工作边是下边;链条伺服电机24驱动左链条232和右链条231的工作边由后支座212向前支座211方向运动,即图示的运行方向M,左链条232和右链条231绕过前左链轮222和前右链轮221从下部的非工作边返回,绕过后左链轮224和后右链轮223又回到工作边;左链条232和右链条231的链节数量相等;左弯角链片2321和右弯角链片2311的数量相等并且左右位置分别对齐,左右对齐的一对左弯角链片2321和右弯角链片2311同步运行,同步沿工作边直线运行,遇到前左链轮222和前右链轮221时同步沿圆弧运行,同步离开圆弧段进入非工作边,同步沿非工作边运行,同步遇到后左链轮224和后右链轮223后同步沿圆弧运行;
[0065] 夹钳包括夹钳支座36、压臂37、摇柄38和连杆39,压臂37与夹钳支座36通过支座-压臂铰链3637连接,压臂37与摇柄38之间通过压臂-摇柄铰链3738连接,摇柄38与连杆39之间通过摇柄-连杆铰链3839连接,夹钳支座36与连杆39之间通过支座-连杆铰链3639连接,即夹钳支座36、压臂37、摇柄38和连杆39组成平面四杆机构,夹钳支座36上设有开口朝上的下V形槽361,压臂37上设有上V形槽371,把铅笔放在下V形槽361中,掀动摇柄38,则上V形槽371摆动直至开口朝下和下V形槽361共同压紧铅笔,如图8,在这个运动过程中,压臂-摇柄铰链3738、摇柄-连杆铰链3839和支座-连杆铰链3639三个铰链的轴心线由图9所示的不在一条直线上,摇柄-连杆铰链3839朝压臂-摇柄铰链3738和支座-连杆铰链3639的连线上移动,直至在一条直线上,然后摇柄-连杆铰链3839继续向前移动很小的距离,处于既能锁紧铅笔又不会自动脱开的死点状态;所述的铅笔是指涂答题卡铅笔;反向掀动摇柄,又能使铅笔解锁可以取下;
[0066] 夹钳的夹钳支座36带有下V形槽361的一端和左链条232上的左弯角链片2321连接,带有支座-连杆铰链3639的另一端和右链条231上的右弯角链片2311连接;左弯角链片2321和右弯角链片2311是指左右对齐、同步运行的一对;
[0067] 多个夹钳连接在左链条232和右链条231之间,夹钳沿左链条232和右链条231的长度方向按区域分布,分别是夹持区、前后切削区、上下切削区、切削完成区和空回程区,处于以上各个区域的夹钳分别是夹持区夹钳31、前后切削区夹钳32、上下切削区夹钳33、切削完成区夹钳34和空回程区夹钳35,固定在夹持区夹钳31、前后切削区夹钳32、上下切削区夹钳33和切削完成区夹钳34上的铅笔分别是夹持区铅笔41、前后切削区铅笔42、上下切削区铅笔43和切削完成区铅笔44;
[0068] 在靠近后支座212的一端、左链条232的左边,设置有定位板11,即定位板11和右链条231不是在左链条232的同一边,而是在两侧,定位板11上有朝向左链条232的定位平面111,定位平面111方向竖直并且平行于左链条232的工作边,和定位平面正对的区域对应于夹钳的夹持区,处于这个区域的夹钳即是夹持区夹钳31,人工把铅笔放入下V形槽361,处于这个区域的铅笔是夹持区铅笔41,并使夹持区铅笔41的一端靠齐定位板11的定位平面111,然后掀动摇柄38把铅笔锁紧;
[0069] 移动组件5包括电缸51、滑块52和移动支架53,电缸51的缸杆末端和移动支架53连接,电缸51的缸体末端和机架1固定连接,滑块52和移动支架53固定连接,机架1上设有直线导轨12,滑块52和直线导轨12组成直线导轨副,电缸51驱动移动支架53沿水平方向且垂直于左链条232工作边的方向朝向或背向左链条232方向平移,即图示箭头所指的方向N或者与N相反的方向;
[0070] 前后切削组件6包括前刀盘61、后刀盘62、前齿轮63、后齿轮64、前后切削架65、前后切削电机66、前轴67和后轴68;前刀盘61和前齿轮63同时与前轴67固定连接,通过前轴67与前后切削架65组成旋转副;后刀盘62和后齿轮64同时与后轴68固定连接,通过后轴68与前后切削架65组成旋转副;前后切削电机66的固定法兰与前后切削架65固定连接,前后切削电机66的输出轴与前轴67固定连接;前后切削架65与移动支架53固定连接,前齿轮63与后齿轮64啮合;前后切削电机66通电旋转带动前轴67旋转,则驱动前刀盘61和前齿轮63随着旋转,前齿轮63带动后齿轮64旋转,后齿轮64带动后轴68旋转,后轴68带动后刀盘62旋转,前后切削组件6随着移动组件5朝向或背向左链条232方向平移,与前刀盘61和后刀盘62正对的区域是前后切削区,处于前后切削区的夹钳是前后切削区夹钳32,夹持于前后切削区夹钳32上的铅笔是前后切削区铅笔42,前后切削区铅笔42的后切削面45和前切削面46两处同时被后刀盘62和前刀盘61切削;
[0071] 上下切削组件7包括上刀盘71、下刀盘72、上齿轮73、下齿轮74、上下切削架75、上下切削电机76、上轴77和下轴78;上刀盘71和上齿轮73同时与上轴77固定连接,通过上轴77与上下切削架75组成旋转副;下刀盘72和下齿轮74同时与下轴78固定连接,通过下轴78与上下切削架75组成旋转副;上下切削电机76的固定法兰与上下切削架75固定连接,上下切削电机76的输出轴与上轴77固定连接;上下切削架75与移动支架53固定连接,上齿轮73与下齿轮74啮合;上下切削电机76通电旋转带动上轴77旋转,则驱动上刀盘71和上齿轮73随着旋转,上齿轮73带动下齿轮74旋转,下齿轮74带动下轴78旋转,下轴78带动下刀盘72旋转,上下切削组件7随着移动组件5朝向或背向左链条232方向平移,与上刀盘71和下刀盘72正对的区域是上下切削区,处于上下切削区的夹钳是上下切削区夹钳33,夹持于上下切削区夹钳33上的铅笔是上下切削区铅笔43, 上下切削区铅笔43的上切削面47和下切削面48两处同时被上刀盘71和下刀盘72切削;
[0072] 上下切削区夹钳33带着上下切削区铅笔43随着左链条232和右链条231继续朝前支座211方向运动,进入切削完成区,上下切削区夹钳33转换成切削完成区夹钳34,上下切削区铅笔43转换成切削完成区铅笔44,在该区域人工反向掀动摇柄38,切削完成区铅笔44被解锁并人工取下;
[0073] 切削完成区铅笔44离开上下切削区,运行至后面的区域,即切削完成区,处于切削完成区的夹钳是切削完成区夹钳34;在该区域人工反向掀动摇柄38,取下切削完成区铅笔44;
[0074] 右链条231和左链条232绕在前右链轮221和前左链轮222上的弧段、绕在后右链轮223或后左链轮224上的弧段以及右链条231和左链条232在非工作边的这些区域组成空回程区,处于空回程区的夹钳是空回程区夹钳35,空回程区夹钳35上不带有铅笔。
[0075] 以上所述的电缸是现代工业自动化中使用相当成熟的产品,是将电缸伺服电机与丝杠-螺母的组合一体化设计的模块化产品,将电缸伺服电机的旋转运动转换成直线运动,同时将电缸伺服电机最佳优点-精确转速控制、精确转数控制、精确扭矩控制转变成-精确线速度控制、精确位置控制、精确推力控制,是实现高精度直线运动系列的全新革命性产品。电缸的特点:闭环伺服控制,控制精度达到0.01mm;精密控制推力,控制精度可达0.1%;电缸很容易通过伺服控制器与计算机等控制系统连接,实现高精密运动控制,电缸噪音低、节能、干净、高刚性、抗冲击能力强、超长寿命、操作维护简单,电缸可以在恶劣环境下长期无故障运行,防护等级可以达到IP66。适应长期工作,并且实现高强度、高速度、高精度定位,运动平稳,噪音低。电缸伺服电机的控制方式有扭矩控制、转数控制和转速控制,相应地电缸的控制方式有力控制、位移控制和线速度控制。所以可以广泛的应用在文教用具、实验仪器、造纸行业、化工行业、汽车行业、电子行业、机械自动化行业、焊接行业等。
[0076] 以上所述的链条伺服电机24(servo motor )是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机,伺服电机可使控制速度,位置精度非常准确,可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。伺服电机转子转速受输入信号控制,并能快速反应,在自动控制系统中,用作执行元件,且具有机电时间常数小、线性度高、始动电压等特性,可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。分为直流和交流伺服电动机两大类,其主要特点是,当信号电压为零时无自转现象,转速随着转矩的增加而匀速下降。
[0077] 本实施例的工作过程:
[0078] 1)开启电源,
[0079] 链条伺服电机24启动,驱动右链条231和左链条232开始间歇式地运动,每次在固定长度的时间内运动一个固定长度的步距,然后再停止固定长度的时间;则固定在右链条231和左链条232上的夹钳和铅笔也随着一起间歇式地运动;
[0080] 电缸51推动移动组件5做往复运动;
[0081] 前后切削电机66高速旋转,驱动前刀盘61和后刀盘62不停地做高速旋转切削运动;
[0082] 上下切削电机76高速旋转,驱动上刀盘71和下刀盘72不停地做高速旋转切削运动;
[0083] 2)在右链条231和左链条232停止的时间段,人工把铅笔放入位于夹持区的夹持区夹钳31的下V形槽361中,并使夹持区铅笔41的一端靠齐定位平面111,掀动摇柄38,则上V形槽371摆动直至开口朝下和下V形槽361共同压紧铅笔,如图8,在这个运动过程中,开始时压臂-摇柄铰链3738、摇柄-连杆铰链3839和支座-连杆铰链3639三个铰链的轴心线如图9所示的不在一条直线上,摇柄-连杆铰链3839朝压臂-摇柄铰链3738和支座-连杆铰链3639的连线上移动,直至运动至在一条直线上,然后摇柄-连杆铰链3839继续向前移动很小的距离,处于既能锁紧铅笔又不会自动脱开的死点状态;
[0084] 3)链条伺服电机24驱动右链条231和左链条232朝M方向运行一个步距,夹持区夹钳31带动夹持区铅笔41随着一起运行一个步距,夹持区铅笔41靠齐定位平面111的一端和定位平面111相互摩擦,直至运行到前后切削区,即夹持区铅笔41转换成了前后切削区铅笔42,夹持区夹钳31变成前后切削区夹钳32,链条伺服电机24停止运行;
[0085] 4)电缸51推动移动组件5朝向左链条232移动,即图示的方向N,前后切削组件6随着朝向左链条232方向移动,高速旋转的后刀盘62和前刀盘61同时切削前后切削区铅笔42的后切削面45和前切削面46,直至切削完成;
[0086] 5)电缸51拉动移动组件5背向左链条232移动,后刀盘62和前刀盘61离开前后切削区铅笔42;
[0087] 6)链条伺服电机24驱动右链条231和左链条232朝M方向运行一个步距至上下切削区,前后切削区夹钳32带动前后切削区铅笔42随着一起运行一个步距,即前后切削区铅笔42转换成了上下切削区铅笔43,前后切削区夹钳32转换成上下切削区夹钳33,链条伺服电机24停止运行;
[0088] 7)电缸51推动移动组件5朝向左链条232移动,即图示的方向N,上下切削组件7随着朝左链条232方向移动,高速旋转的上刀盘71和下刀盘72同时切削上下切削区铅笔43的上切削面47和下切削面48,直至切削完成;
[0089] 8)电缸51拉动移动组件5背向左链条232移动,上刀盘71和下刀盘72离开上下切削区铅笔43;
[0090] 9)链条伺服电机24驱动右链条231和左链条232朝M方向运行一个步距至切削完成区,上下切削区夹钳33带动上下切削区铅笔43随着一起运行一个步距,即上下切削区铅笔43转换成了切削完成区铅笔44,上下切削区夹钳33转换成切削完成区夹钳34,链条伺服电机24停止运行;
[0091] 10)人工反向掀动摇柄38,则下V形槽361摆动离开铅笔,由图8所示的压臂-摇柄铰链3738、摇柄-连杆铰链3839和支座-连杆铰链3639三个铰链的轴心线在一条直线上,到摇柄-连杆铰链3839运动离开压臂-摇柄铰链3738和支座-连杆铰链3639的连线,即铅笔被解锁;
[0092] 11)链条伺服电机24驱动右链条231和左链条232朝M方向继续间歇式地运行,切削完成区夹钳34绕在前右链轮221和前左链轮222上进入空回程区,切削完成区夹钳34转换成了空回程区夹钳35,空回程区夹钳35继续间歇式地运行,走过右链条231和左链条232的非工作边,绕过后右链轮223和后左链轮224,又回到夹持区;
[0093] 12)不断重复步骤2)至11)。
[0094] 以上只是描述了其中一个夹钳的工作步骤,事实上每一个夹钳都在重复以上工作步骤。
[0095] 通过以上步骤,不停地把涂答题卡铅笔放入夹持区夹钳31的下V形槽361中并锁紧,则本实施例就能不停地经过多个步骤把涂答题卡铅笔削好,达到半自动切削涂答题卡铅笔的目的。
[0096] 本实施例的有益效果:
[0097] 1)切削的尺寸完全统一。只要使用前把前刀盘61和后刀盘62的距离调整好固定死,上刀盘71和下刀盘72的距离调整好固定死,使长方形端面的长边尺寸正好等于涂信息小格的宽度,则切削的铅笔尺寸会完全统一,一次涂抹正好能把信息小格涂满,不需要再涂第二次,节省考试时间。
[0098] 2)前刀盘61、后刀盘62、上刀盘71和下刀盘72做高速切削运动,移动组件5的移动速度并不快,所以各个刀盘每次切削的切削量较小,每次切下很薄的一层,这样会使切削表面非常光滑,长方形端面的长边尺寸非常平整,一次涂抹沿宽度方向的颜色深浅保持一致,并且不容易划破答复卡纸面,能有效提高答题卡的涂抹质量,有效避免光标阅读机误判考试分数。
[0099] 3)本实施例可以设置在考场的走廊里或者门厅里,供考生考前或中场休息时间切削涂答题卡铅笔,也可以由校园内或校园周边的小卖部购买本实施例,对考生提供削铅笔服务,适当收取一定的费用。这样就能把考生削铅笔的时间节省出来,让他们考前多复习一下资料,或者休息一下,看一看远处的景物以缓解眼睛疲劳。