專利名稱：電動裝訂機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電池驅動的電動裝訂機，它帶有一個設在裝訂機殼體中的，最好由電池供電的控制電路，一個可通過控制電路供以電流的旋轉磁體，和一個在釘槽的推釘?shù)乐幸龑У?，可通過旋轉磁鐵28在一上行程開始位置和一下行程終止位置之間推動的推板以排出釘子。以下電池可理解為直流的原電池和蓄電池。
已知的這種形式的電動裝訂機中控制磁體為直流長行程磁體，它具有一和推板剛性相連的活動銜鐵(Tauchanker)。推釘?shù)乐械尼斪佑捎谕瓢逋ㄟ^行程銜鐵(Hubanker)推動而產(chǎn)生的向下運動而被推入到待裝訂物中并且釘腳朝向該待裝訂物背側彎曲。盡管起重磁體一般可產(chǎn)生一個高的磁引力，但它要求一個大的勵磁電流，特別在電池驅動中這比較困難并且會導致電源高的負荷。此外，通過推板傳遞的高的力沖擊可以保證即使在厚的待裝訂物時也能得到一個安全的訂緊。但由此而產(chǎn)生的噪音聲仍會對人形成干擾。
由此本發(fā)明目的在于進一步完善一種最好是電池驅動的裝訂機，以使在良好的效率時可達到數(shù)量多的裝訂，及保證在不同待裝訂物厚度時也能使訂書釘可靠地推過待裝訂物并且閉合，同時噪聲較小。
為了實現(xiàn)該目的建議采用權利要求1給出的特征組合，由從屬權利要求給出了本發(fā)明有利的設計和進一步的設計。
本發(fā)明的核心在于，以最佳方式通過速度和/或運動部件質(zhì)量的匹配來得到在裝訂運動過程中作用在推板上的行程作業(yè)。為了在結構方面特別簡單地達到這一點，按本發(fā)明建議，使用旋轉磁體作為控制磁體，在該旋轉磁體可有限轉動的驅動軸和推板之間設有將轉動變?yōu)樾谐踢\動的傳動機構。
按一優(yōu)選結構該傳動機構可為凸輪傳動機構，它具有一個相對于驅動軸偏心設置并且可由于驅動軸的轉動而在有限擺角區(qū)擺動的月牙板滑塊(Kulissenstein)和一個與該月牙板滑塊嚙合的且設在推板上的月牙縫隙。由此可以一個少的費用來得到轉動變?yōu)樾谐踢\動時變化的轉換。另外也有可能，使旋轉磁體以其驅動軸垂直于可垂直移動的推板設置，因而與一個垂直磁體結構的這種裝訂機相比，其結構高度降低。
用于凸輪傳動機構運動轉換中與角度有關的變化中的另一種可能性在于月牙板滑塊與月牙板縫隙的嚙合點具有一個相對于驅動軸隨角度而變化的偏心率。在偏心率增大時，在裝訂運動的末端可獲得用于驅動推板的最大的轉矩。
旋轉磁體擺動角區(qū)域小于180°，最好在80°到140°之間是有利的。為了將旋轉磁體的擺動轉變?yōu)橐粋€推板的推進運動，月牙板縫隙可具有一個最好由其下界緣形成的，可相對月牙板滑塊壓緊的，并且其上面移動有該滑塊的月牙板曲線。
本發(fā)明又一有利的結構中規(guī)定，月牙板曲線具有多個相對于推板的行程方向以不同斜率延伸的局部區(qū)域。因此有可能使得由推板所運動經(jīng)過的行程和行程速度相應地和裝訂過程的裝訂力和能量需求相匹配。
月牙板曲線在推板推進時由滑塊首先移經(jīng)的開始區(qū)域中以有利的方式與月牙板滑塊的擺動導道等距延伸。因而在接通勵磁電流時可容易使旋轉磁體的銜鐵產(chǎn)生運動。
月牙板曲線基本上為平的并且橫向于推板行程方向延伸，因而在推板上作用小橫向力時可得到高的傳遞角和一個有利的運動傳遞。
月牙板曲線在起動區(qū)域比與之相連的開始作用區(qū)陡，因而可得到一個高的推板開始速度，由此而存儲的動能隨后就在較小的擺角-行程轉換時用作訂書釘?shù)耐苿雍妥冃巍?br>
為了得到無損運動傳遞月牙板滑塊可為滾子，它偏心地并可繞其轉軸旋轉地支承在一個與旋轉磁體的驅動軸旋轉固定相連的支架上。
用一個由旋轉磁體驅動的，最好同時用作月牙板滑塊支架的飛輪來存儲動能也是本發(fā)明有益的方面。
本發(fā)明的一有利的結構中規(guī)定，旋轉磁體具有一個與驅動旋轉固定相連且為永磁體的旋轉銜鐵(Drehanker)，它在由一勵磁線圈產(chǎn)生的磁場作用下可有限轉動。該旋轉銜鐵同時用作轉動質(zhì)量。為了規(guī)定一個確定的轉動方向該旋轉銜鐵在旋轉磁體無電流的靜止態(tài)時其南北極軸線相對于由于勵磁線圈產(chǎn)生的磁場的磁軸線偏轉一個預定的10到30°的角度。
通過一復位彈簧來實現(xiàn)將該推板回復到行程開始位置，該復位彈簧可為螺旋拉簧并且設置在飛輪的一周向槽中。
在一電池驅動的裝訂機的又一有利結構中規(guī)定，所述的控制電路具有一個通過一個充電電流分路與電池相連并且通過一個放電電流分路與旋轉磁體的勵磁線圈相連的存儲電容器。由此可與電池內(nèi)阻無關地產(chǎn)生一個在裝訂過程中控制旋轉磁體的電流脈沖。在此，在該存儲電容器中可供使用的能量可通過一個在充電電流分路中設置的直流變壓器來得以提高，因為通過該變壓器可使該存儲電容器施以一個大于電池供電電壓的電壓。
通過一設在充電電流分路中的在將待裝訂物推到排釘?shù)老虏繒r接通的斷開觸點的作用，使只是在開始一裝訂過程時方對存儲電容器進行充電，這樣是有優(yōu)點的。因而電池即使在較長的非使用狀態(tài)時不會產(chǎn)生漏電損耗。同時該方法可導致該裝置的操作簡化。
電路技術上可以簡單的方式通過一個設在放電電流分路中的最好是半導體開關特別可為場效應三極管的勵磁電流開關來進行存儲電容器的放電。若控制電路具有一個監(jiān)控電容器充電電壓的觸發(fā)電路(Triggerstufe)，當達到充電電壓的上述閾值時接合最好是用于給定的起動時間的勵磁電流開關，這樣是特別有利的。由此可自動進行裝訂過程，并且可避免在電容器沒有完全充上電特別是在惡劣的電池狀態(tài)下而產(chǎn)生的誤放電。為了保護電池和避免產(chǎn)生不希望的后裝訂(Nachheften)，可通過切斷直流變壓器來避免電容器的補充充電直到重新操作斷開觸點。若充電電壓的閾值可由于一個測待裝訂物厚度的傳感器而改變，這也是特別有利的。由此推板的最大推力可與待裝訂物厚度相匹配。為了在具有變小的起動行程的較高的待裝訂物厚度時在推板上得到推力，該閾值最好隨著待裝訂物厚度的增加而以有利的方式不斷地或者階躍式升高。
用蓄電池裝置作為電池，并且它可通過設置在裝置殼體外側的太陽能電池和/或一個可與電源裝置相連的插座充電，這樣做也是有利的。
以下借助附圖中簡述的實施例對本發(fā)明進行進一步說明，附圖中
圖1是帶一個作為驅動機構的旋轉磁體的電動裝訂機按圖2中I-I線局剖切的側視圖；圖2是按圖1裝訂機前視圖；圖3是按圖1和2的裝訂機推板的放大細圖；圖4a為一電動裝訂機旋轉磁體的剖視圖；圖4b為沿圖4a線b-b的剖視圖；圖5為一電動裝訂機電子控制電路的線路圖；圖6為在兩個不同的待裝訂物厚度條件下在推板行程上裝訂力的分布。
圖1和2所示的電池驅動的電動裝訂機基本上由一矩形的且在其前部支承有一砧板10和一引導件12的底板14，一剛性支承在底板14上的釘槽16，一伸進釘槽16頭部的排釘?shù)?8的可在一上部行程開始位和一下部行程終止位置之間滑移的推板20和一通過傳動機構22和推板20相連并通過一個由電池24供電的控制電路26施以電流的旋轉磁體28組成。側面固定在底板14上的支承卡箍30′，30″和前部設置的安裝板32，34用于夾持住單個構件。總體結構設在一個可拆卸地固定在底板14上的未示出的殼體中。
通過一個局部沉頭地設置在底板凹口36中的觸發(fā)鍵來啟動裝訂過程，當待裝訂物置入釘槽16和砧板10之間延伸的導入空隙42時，通過一垂直突出的接觸彈簧40來實現(xiàn)電鍵的電子開關功能。裝訂時推板20以其向下的端側推動釘槽16中釘排49的一個位于排釘?shù)乐械挠啎?7使其進入到待裝訂物中。為了調(diào)整裝訂力設有一作為電鍵(Taster)的待裝訂物高度傳感器44，它具有一從上伸進導入空隙42的接觸彈簧46，在超過一個預定的裝訂厚度時用以改變其電子開關狀態(tài)。
在其結構和功能要在下說明的旋轉磁體28的可有限旋轉的驅動軸48上轉動固定地設置一同時用作擺動質(zhì)量的驅動輪50，其一側偏心地支承有一可繞其轉軸轉動的滾子52。如圖3放大所示，球軸承支承的滾子52與一個在推板20中的月牙板縫隙(Schlitz Kulisse)54嚙合并且與它一起構成為將旋轉磁體28的旋轉運動轉化為推板20的行程運動而設置的傳動機構22。對此分別通過滾子52與在其下部界緣58上滾動的縫隙接合器54之間的接觸點來形成力線。由該下界緣58所形成的月牙曲線大致可分成三部分60，62，64，它們在關于椎板20的行程方向以不同的斜率延伸并且導致由驅動輪50的轉角變化推板20的行程變化的不同轉換。在推板20推進時首先經(jīng)過的起始部分60中該月牙板曲線基本上相對于滾子52的導軌等距延伸，從而使得在該處不產(chǎn)生或產(chǎn)生很小的行程。在隨后的起動部分62中該月牙板曲線比與其相連的工作段60傾斜程度大，因而在該部分對于滾子52的一個給定的轉動或擺動位置改變一個最大的局部行程。對此仍需注意由于滾子52的根據(jù)驅動輪50的轉角所作的呈正弦延伸行垂直位置變化而使另一種非線性疊加于由月牙板曲線斜率給出的非線性轉角-行程分布曲上。通過對月牙板曲線的形狀進行設計，利用行程形成的可變性即可用簡單的方式針對下面還要描述的力或能量需求來在裝訂過程中優(yōu)化旋轉磁體28可供使用的驅動力矩。
圖4a和b中所示的旋轉磁體28具有一個勵磁線圈66，它包住一個基本U形的，引導線圈66通電時產(chǎn)生的磁力線的勵磁磁軛68。在勵磁磁軛68的腿端上設有極靴70，極靴70具有相對的呈半圓柱形凹入的界面72，在由此而形成的圓柱形空間中設有一個與極靴70有較小間隙的可旋轉支承的旋轉銜鐵74(Drehanker)作為驅動機構。所述的旋轉銜鐵74具有一個支承在一前、后支承蓋76，78之間的，與驅動軸48旋轉固定相連的，最好為非磁體的支承芯80和一個包圍該支承芯80的永磁性的磁罩82。所述的磁罩82在一個確定的，沿一直徑線延伸的南北軸線上被偏磁化并且在所示的旋轉磁體28的無電流靜止態(tài)相對于在極靴70上形成的磁場的磁軸線偏轉約20°的預定角度μ。在旋轉磁體28通電狀態(tài)下，勵磁線圈66被極化，使銜鐵74由于在極靴70和磁罩82之間產(chǎn)生的磁場排斥和吸引力作用下從起始位置開始在預定方向進一步轉動，由此可達到的最大旋轉或擺動角度等于180°減去預定角度。
可通過勵磁線圈66的極性轉換或通過一個復位彈簧84來實現(xiàn)將旋轉銜鐵74轉回其起始位置同時也因而使推板20置于行程起始位置。按圖1所規(guī)定的復位彈簧84為螺旋拉簧，它設置在驅動輪50的周槽中，并且其一端固定在驅動輪50上另一端則固定在也用于引導推板20的螺栓86上。
設置圖5中的控制電路來對裝訂過程進行控制。在此由多個串聯(lián)的蓄電池86供應電壓，該蓄電池可通過太陽能電池88和一個與供電設備相連的插座(Anschlu buchse)90進行充電。為了能在不忽略蓄電池86內(nèi)阻的情況下得到一個控制旋轉磁體28所要求的高的電流，設有一個在圖5中心處的存儲電容器92。該電容器一端接地，另一端則一方面通過一個充電電流分路94與電壓源相連，另一方面則通過一個放電電流分路96和旋轉磁體28的勵磁線圈66相連。
在充電電流分路94中設有在推入待裝訂物時閉合的斷開獨點38和一個連接于其后的脈沖的閉塞變流器97(Sperrwandler)。該閉塞變流器97由一扼流線圈98和一個通過一用作振蕩器的運算放大器100以固定頻率對其發(fā)射脈沖的半導體開關102組成。斷開觸點38閉合時在半導體開關102的導通狀態(tài)期間，有電流流過軛流線圈，其中磁能儲存在其磁場中。而在開關102的切斷態(tài)時所存儲的能量以一個短電流脈沖的形式以比供給電壓高的電壓傳遞給存儲電容器92。因而該電容器就被“一份一份地”充電。通過一個與電容器92串聯(lián)在充電電流分路94中的、阻止通向供電電路側的二極管104來阻止產(chǎn)生提前放電。
存儲電容器92的放電和由此產(chǎn)生的旋轉磁體28的操作發(fā)生在放電電流分路96中的與勵磁線圈66串聯(lián)的勵磁電流開關106的導通狀態(tài)下，該勵磁電流開關為場效應管。在裝訂過程中通過一個在達到存儲電容器92的充電電壓的上閾值時會自動響應的觸發(fā)電路(Triggerstufe)108來控制該勵磁電流開關106。對此，觸發(fā)電路108具有一運算放大器112，其非-反向輸入端110通過一個電阻后接地并且與待裝訂物高度傳感器44的開關位置有關通過一個或兩個串聯(lián)的Z-二極管116，118與存儲電容器92施加有充電電壓的接觸端相連。開關44閉合(小的待裝訂物高度)，當充電電壓超過Z-二極管116的擊穿電壓時，該運算放大器因而就接通，而在開關44斷開(高的待裝訂物厚度)時，只有在充電電壓超過Z-二極管116，118的擊穿電壓之和時，才接通運算放大器。接通運算放大器112之后它通過反饋分路120保持該開關狀態(tài)。該運算放大器113的輸出上端也和運算放大器100反向輸入端相連(連線122)，因而在觸發(fā)電路108響應時激活該運算放大器的負反饋電路從而可在一裝訂過程中避免產(chǎn)生存儲電容器92的補充充電。
觸發(fā)電路108的輸出信號通過一個后置的用于有限時間段的脈沖形成電路124加到勵磁電流開關106的控制電極上。在勵磁電流開關106的接合時間內(nèi)該存儲電容器92通過勵磁線圈66放電。
如圖6所示，在裝訂過程中推釘板20上的裝訂力的分布與行程有關且具有不同的特性段。在將釘47從釘排49上分離時出現(xiàn)一個起始的力的峰值A，然后在將釘47推進待裝訂物時又產(chǎn)生一個新的力的上升段B，其中當釘腳到達砧板10上時出現(xiàn)一個力的最大值C。如從圖6中上部的用于一較厚待裝訂物的曲線可看出，開始上升段B和C的最大高度都與待裝訂物的厚度有關。最后在閉合釘腳時在釘子變形的末端出現(xiàn)曲線的陡然升高段D。通過傳動機構22可最佳充分利用在存儲電容器92或勵磁線圈66中的能量來形成所要求的裝訂力。在開始階段，也即滾子52通過月牙板曲線的開始區(qū)域60運動時，驅動輪50的動態(tài)擺動質(zhì)量被加速但不產(chǎn)生行程。在隨后經(jīng)過起動區(qū)62運動時，動能被存進運動的質(zhì)量中直到推動訂書釘47。在大的驅動輪50的慣性矩情況下，一個大的轉角變化對應于一個短的推板20的行程是有利的。因而接合器曲線在起動區(qū)62要比相連的作用區(qū)60陡，在該區(qū)所存儲的動能被用于變?yōu)橐蟮母叩难b訂力。原則上也可能，在其它運動質(zhì)量的分配情況下，如推板20較重時，可設有一個修正的月牙板曲線，以得到對于開始動能存儲的最有利的運動過程。
總的來說可這樣概括本發(fā)明涉及一種電池驅動的電動裝訂機，它帶有一個設在裝訂機殼體中的、由電池86供電的控制電路26，一個可通過控制電路26供以電流的旋轉磁體28，和一個在釘槽16的推釘?shù)?8中引導的，可通過旋轉磁體28在上行程開始位置和一下行程終止位置之間推動的推板20以排出釘子。在旋轉磁體28進行有限旋轉的驅動軸48和推板20之間設有可將旋轉運動轉變?yōu)樾谐踢\動的傳動機構22。該傳動機構最好是一個可借助驅動軸48轉動的滾子52和一個與該滾子52相嚙合的，在推板20上的月牙形縫隙54。
權利要求
1.電動裝訂機，它帶有一個設在裝訂機殼體中的，最好由電池(86)供電的控制電路(26)，一個可通過控制電路(26)供以電流的控制磁體(28)，和一個在釘槽(16)的推釘?shù)?18)中引導的、可通過控制磁鐵(28)在一上行程開始位置和一個行程終止位置之間推動的推板(20)用以排出訂書釘(47)，其特征在于，控制磁體(28)為旋轉磁體，在進行有限旋轉的旋轉磁體的驅動軸(48)和推板(20)之間設有可將旋轉運動轉變?yōu)樾谐踢\動的傳動機構(22)。
2.按權利要求1所述的電動裝訂機，其特征在于，傳動機構(22)為凸輪傳動機構。
3.按權利要求2所述的電動裝訂機，其特征在于，所述的凸輪傳動機構具有一個偏心于驅動軸(48)設置的并由于該驅動軸的轉動而在有限擺角區(qū)域內(nèi)擺動的月牙板滑塊(52)和一個與月牙板滑塊(52)嚙合的在推板上形成的月牙板縫隙(54)。
4.按權利要求3所述的電動裝訂機，其特征在于，月牙板滑塊(52)和月牙板縫隙(54)的嚙合點具有一個隨擺動角變化的，最好是相對于驅動軸(48)增大的偏心率。
5.按權利要求3或4所述的電動裝訂機，其特征在于，所述的擺動角區(qū)域小于180°，優(yōu)選在80°到140°之間。
6.按權利要求3至5中任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，月牙板縫隙(54)具有一個優(yōu)選由其下界緣(58)形成的，可壓向月牙板滑塊(52)的并且在推板(20)推進時由所述滑塊移經(jīng)過的月牙板曲線。
7.按權利要求6所述的電動裝訂機，其特征在于，月牙板曲線具有多個關于推板(20)的行程方向帶不同斜率的分區(qū)域(60、62、64)。
8.按權利要求6或7所述的電動裝訂機，其特征在于，月牙板曲線在一個在推板(20)推進時由滑塊首先移經(jīng)的開始區(qū)域中相對月牙板滑塊(52)的擺動道等距離延伸。
9.按權利要求6所述的電動裝訂機，其特征在于，月牙板曲線基本上為平的并且橫向于推板(20)的行程方向延伸。
10.按權利要求8或9所述的電動裝訂機，其特征在于月牙板曲線在其起動區(qū)(62)中比在相連的開始作用區(qū)(64)中要陡。
11.按權利要求3至10中任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，將月牙板滑塊(52)設計為一個滾子，該滾子偏心地并且可繞其轉軸轉動地支承在一個與旋轉磁體(28)固定相連的支架(50)上。
12.按權利要求3到11中任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，一個由旋轉磁體(28)驅動的，最好同時用作月牙板滑塊(52)支架的飛輪。
13.按權利要求1到12之任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，釘槽(16)剛性支承在裝置殼體上。
14.按權利要求1到13中任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，旋轉磁體(28)具有一個與驅動軸(48)轉動固定相連的，作為永久磁體的旋轉銜鐵(74)，所述的旋轉銜鐵在由一個勵磁線圈(66)產(chǎn)生的磁場作用下可有限地旋轉。
15.按權利要求14所述的電動裝訂機，其特征在于，旋轉銜鐵(74)在旋轉磁體無電流的靜止狀態(tài)下，其南北極軸線偏離由勵磁線圈(66)產(chǎn)生的磁場的磁軸線一個預定的10°～30°的角度。
16.按權利要求15所述的電動裝訂機，其特征在于，一復位彈簧(84)用于將推板(20)回復到行程開始位置。
17.按權利要求16所述的電動裝訂機，其特征在于，復位彈簧(84)為螺旋拉簧，并設置在所述飛輪的周向槽中。
18.按權利要求1到17中任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，控制電路(26)具有一個通過一個充電電流分路(94)和電池(86)相連并通過一個放電電流分路(96)和旋轉磁體(28)的勵磁線圈(66)相連的存儲電容器(92)。
19.按權利要求18所述的電動裝訂機，其特征在于，存儲電容器(92)通過一個設置于充電電流分路(94)中的直流變壓器(97)施加一個高于電池電壓的充電電壓。
20.按權利要求18或19所述的電動裝訂機，其特征在于，一個設置在充電電流分路(94)中的、可在將待裝訂物推到推釘?shù)?18)下面時閉合的斷開觸點(38)。
21.按權利要求18到20中任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，一個設置在放電電流分路中的，最好作為半導體開關特別是為場效應三極管的勵磁電流開關(106)。
22.按權利要求18到21之一所述的電動裝訂機，其特征在于，控制電路(26)具有一個監(jiān)控存儲電容器(92)充電電壓的觸發(fā)電路(108)，在達到充電電壓的一個閾值時它接通勵磁電流開關(106)一段時間，并且同時通過切斷直流變壓器(97)來防止存儲電容器(92)的補充充電直到重新操作斷開觸點(38)。
23.按權利要求22所述的電動裝訂機，其特征在于，充電電壓閾值可通過一個測量待裝訂物厚度的高度傳感器(44)來改變。
24.按權利要求23所述的電動裝訂機，其特征在于，所述的閾值隨待裝訂物厚度的增加最好累進地持續(xù)或階段地增大。
25.按權利要求1到24之任一項所述的電動裝訂機，其特征在于，所述的電池(86)為蓄電池結構，它可通過設在裝置殼體外側上的太陽能電池和/或一個與電源裝置相連的接線插座(90)充電。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池驅動的電動裝訂機，它帶有一個設在裝訂機殼體中的、由電池(86)供電的控制電路(26)，一個可通過控制電路(26)供以電流的旋轉磁體(28)，和一個在釘槽(16)的推釘?shù)?18)中引導的，可通過旋轉磁體(28)在一上行程開始位置和一下行程終止位置之間推動的推板(20)以排出釘子。在旋轉磁體(28)進行有限旋轉的驅動軸(48)和推板(20)之間設有可將旋轉運動轉變?yōu)樾谐踢\動的傳動機構(22)。該傳動機構最好是一個可借助驅動軸(48)轉動的滾子(52)和一個與該滾子(52)相嚙合的，在推板(20)上的月牙形縫隙(54)。
文檔編號B27F7/23GK1144500SQ95192201
公開日1997年3月5日 申請日期1995年10月13日 優(yōu)先權日1994年10月21日
發(fā)明者曼弗雷德·庫亨貝克爾, 賴納·特倫克納 申請人:路易斯·萊茨兩合公司