办公室有一台微型断头台式电动裁纸机,用来给文书切边,长这样 :
它的原理是减速电机带动曲柄连杆,将旋转运动转换为直线运动,带动裁刀上下起落。
这个机器有一个巨大的BUG,有一定概率裁完之后,刀会自己掉下来,或者经受震动后,刀也可能掉下来。并且,必须持续按压开关到它自己停止,稍有操作急躁,刀就不能达到顶点,必然会滑下来。
使用的减速电机是齿轮减速的,没有自锁作用,当刀被提到顶点时,稍有偏差或震动,刀的重力就会带动电机飞速旋转,同时刀迅速落下。
视频是加装刹车后手动释放刹车时的滑落场面。
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此时若手指不小心放在刀下,就会被挤压甚至切断。
机器上的所谓光电保护措施,对此毫无作用,因为即使不插电,也不能避免刀的重力下落。
为了保证刀提到顶点时停机,它采用了一个引脚巨长的直插霍尔传感器,在曲柄上安装了一个磁铁,通过调整霍尔传感器的位置(扭曲引脚)来找到刚好不会掉下来的顶点。
图:右侧连杆中部的磁铁和对面的霍尔传感器
显然这是极不可靠的。设计这玩意儿的逼人得鬼才到什么程度,才能想出如此瓦房店化的办法…
同许多牛逼国货一样,这种裁纸刀一经推出,迅速成为爆款产品,普及到了几乎所有稍有规模的文印店。而原来需要上万元的液压裁纸机,就只剩下印刷厂用了。
几年前这种裁纸机刚流行的时候,我买了一台,开始很少发生刀掉下来的情况,但随着时间推移,越来越多的发生,甚至到了不能使用的程度——刀锁不住,那么就会掉下来挡住物料。
为了避免事故,我想应该换一台最新的产品,因为经过这么多年,想必已经有很多人断了手指,早就应该改进了。于是,我翻开淘宝,找销量大的几家咨询,遗憾的是,至今未有任何改进:
这里当然放不下巨大的液压裁刀,于是想到在机器上改进。
最简单的办法,就是给电机装上刹车,虽然这仍然不规范(刹车应当装在主轴上,而不是减速器前面,否则减速器如果崩了,也会导致事故),但安全性已经有巨大的提升。
拆开机壳,发现电机尾部装有风扇,由于不是连续运转,这个风扇作用不大,拆掉风扇,就能露出电机轴。
电机轴的直径是10mm。本着用魔法打败魔法的精神,我又跑到淘宝寻找国货精品。用关键词“刹车 电机”搜索,发现有很多产品。
本着最少工时的原则,选中一款合适的:
电机虽然为D轴,但小径却是9mm。用角磨机加深至8.3mm左右。
这样就能装下抱闸的六方轴了。电机壳子是密封的,以刹车为模板,钻了三个孔,可以看见铜线,同时掉了一些铝屑到电机里面,似乎没有什么影响。
刹车的原理是弹簧推动钢板压紧刹车片,通电后电磁铁拉开钢板,刹车片即可活动。
装上刹车的样子
刹车是24V的,装一个开关电源。裁纸机为“选件”预留了一路经过电源开关的220V线路,刚好用上。
接下来的问题就是如何控制刹车了。经过检查发现,机器的两个控制开关都是双刀单掷开关,两个刀并联在一起 。
拆除并连线,将空余的一刀用作24V直流开关,在按下开关时给刹车通电,刹车同步释放。综合考虑,只使用了一个开关来控制刹车,没有将两个开关串联,因此可以单手操作释放刹车。
由于刹车断电时会产生高压(被电了一下),给装了一个二极管。
原机接线浓浓的八十年代江浙风,各种线路乱七八糟,线头直接拧在一起,没有任何焊接。不过就这样吧,懒得弄了。
复装后因为刹车片拉开时仍有少量摩擦,噪声变大。
为了加这个刹车,我跟两位小伙伴忙活了两个多钟头,人力成本上千。如果原厂就做好,人力成本则几乎可以忽略不计。这无疑是巨大的浪费。
这个刹车本身还是比较贵的,但这台机器我记得也花了三四千元,增加一百多元刹车费,所占的比例很小。或者换成带自锁能力的蜗杆减速器也是一个办法。但这样一个必要的、简单的装置,却会严重降低“产品竞争力”,以至于无人采纳,也是一件有趣的事情。
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