一鍵式蓋章機的設(shè)計

丁文超 金東君 金山海

摘 要：通過研究調(diào)查國內(nèi)蓋章及發(fā)展情況，并對市場中存在的蓋章機進行分析，我們設(shè)計了一款針對A4紙大小，可實現(xiàn)對任意位置蓋章的自動蓋章機。該設(shè)計的討論模塊主要分為蓋章機的結(jié)構(gòu)和工作原理以及蓋章機各裝置的設(shè)計任務(wù)。本設(shè)計采用減小蓋章機體積、緊湊機構(gòu)、簡化功能以及實現(xiàn)進紙-蓋章-出紙一體化等方式，實現(xiàn)了在節(jié)約成本的同時保證功能的目的。

關(guān)鍵詞：自動蓋章機;曲柄滑塊;成本

引言：

印章在我們?nèi)粘＾k公領(lǐng)域應(yīng)用范圍極廣，使用次數(shù)極其頻繁，例如學校及政府機構(gòu)，在特定時間段，其使用次數(shù)可達上千次。這么龐大的工作量，都是依靠人力來完成，在長時間重復(fù)勞動中易發(fā)生搓章現(xiàn)象。社會的需求便是發(fā)展的動力，近年來市場中不乏自動蓋章機的出現(xiàn)。但經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在價格和功能方面兩極分化現(xiàn)象較為嚴重。目前大型蓋章機的應(yīng)用范圍較廣，其售價在一萬五到兩萬之間，中小型蓋章機的基數(shù)較小，售價在兩百到兩千不等。大型蓋章機可以實現(xiàn)全自動蓋章，并且功能多元化，中小型蓋章機只能實現(xiàn)蓋章功能，工作時人工操作占的比重多。針對這一現(xiàn)象，本文中提出通過減小蓋章機體積、緊湊機構(gòu)、簡化功能以及實現(xiàn)進紙-蓋章-出紙一體化的方法，對設(shè)計中小型低成本全自動蓋章機提出了一種思路。

一、蓋章機的結(jié)構(gòu)及工作原理

蓋章機可分為四個部分，分別為送紙機構(gòu)、蓋章機構(gòu)、出紙機構(gòu)和收集裝置。進紙摩擦輪和進紙臺組成進紙機構(gòu)，進紙裝置在機器啟動后將紙張卷出，當紙張到達蓋章指定位置，A紅外傳感器檢測到紙張時，進紙摩擦輪停止轉(zhuǎn)動，等待蓋章。

蓋章臺、印章、限位裝置以及曲柄滑塊機構(gòu)組成蓋章機構(gòu)，當B紅外傳感器確認紙張達到指定位置后，蓋章電機啟動，曲柄滑塊開始運動，當滑塊運行一個周期后，撞到限位裝置上的開關(guān)時，蓋章電機停止運行。出紙摩擦輪運轉(zhuǎn)，將紙張傳送至抽拉式集紙箱中，C紅外傳感器判斷是否傳輸完成，當紙張完全脫離蓋章臺時，一個蓋章周期完成。A紅外傳感器繼續(xù)判斷送紙機構(gòu)中是否有待蓋章紙張并繼續(xù)下一個蓋章周期。其中集紙箱在機器停止運轉(zhuǎn)后可將其推入蓋章機平臺下，能夠減少1/3的占用空間。

二、蓋章機的設(shè)計

1.蓋章機的外形設(shè)計

蓋章機外形如圖1所示，此蓋章機的外形簡潔，不同部分實現(xiàn)不同功能，更容易分別維修和改善。分兩側(cè)支撐蓋章驅(qū)動電機，可以有效增大蓋章過程中的穩(wěn)定性。限位裝置通過螺栓組固連在電機架下端，可以在保證蓋章穩(wěn)定的同時減少裝置復(fù)雜性，節(jié)省成本。

H形架和5-出紙機構(gòu)可以在蓋章臺上手動前后移動，通過螺栓定位，工作時不可以移動。這對于與A4紙相近大小的紙張也有適應(yīng)性，并且適應(yīng)不同位置的蓋章。由于蓋章通常是大批量同樣的位置，所以相比于自動定位的蓋章機構(gòu)，機械式的調(diào)節(jié)要簡單實用，穩(wěn)定性更高。

2.蓋章機的進紙裝置

此蓋章機的進紙裝置由進紙摩擦輪、放紙板和彈簧組成，其中摩擦輪固定在軸上，進紙板與機器主體通過鉸連接，另一側(cè)用彈簧支撐，并且傾斜放置。傾斜放置可以有效利用待印紙張的自身重力來減少紙張與紙張之間的相對摩擦力。3-彈簧給進紙板一個向上的推力，保證最上層的紙張在任意時刻都能與摩擦輪緊密接觸，可以實現(xiàn)自動進紙。摩擦輪套在驅(qū)動軸上，考慮到尺寸小、傳遞功率不大，可以采用過盈配合傳遞動力。驅(qū)動軸兩側(cè)通過深溝球軸承安裝在機架上，其中一端通過聯(lián)軸器與驅(qū)動電機相連。工作原理如圖2所示。

3.蓋章裝置的設(shè)計

蓋章裝置是整個蓋章機的核心部分，考慮到蓋章所需力度較小，精度要求一般，故可設(shè)計相對簡單的機構(gòu)來降低成本，并且加快工作效率。因為曲柄滑塊機構(gòu)是面接觸低副，壓強小、便于潤滑、磨損輕、壽命長、傳遞動力大，并且成本低。因此，本設(shè)計中用曲柄滑塊機構(gòu)使印章做直線往復(fù)運動。

圖中一中可以看到支撐架，支撐架為H形兩側(cè)支撐，可以減少危險截面應(yīng)力，內(nèi)部三角形固定，增大穩(wěn)定性。其中設(shè)置橫向移動支撐板，通過螺栓定位，稱之為x方向架子;支撐架可以相對印章臺前后移動，與x方向架子一棟房是相同，稱之為y方向架子，設(shè)計靈感來源于3D打印機，由于x和y方向移動并不是主要工作方向，故采用機械方式移動。

限位裝置固定在支撐板上，其下側(cè)裝有限位開關(guān)。當B紅外傳感器觸發(fā)傳遞信號時，電機啟動進行蓋章動作，當印章蓋完畢回程觸碰到限位開關(guān)時，電機停止工作，等待下一個工作信號。

4.蓋章機出紙裝置

處置裝置與進紙裝置機構(gòu)相同，驅(qū)動軸帶動摩擦輪將紙張傳遞至收納箱內(nèi)，出紙摩擦輪可以前后移動，使與A4紙尺寸相近的紙張也可以使用，同時確保紙張從始至終都在摩擦輪的控制下。

出紙摩擦輪后面也有紅外傳感器，稱為C紅外傳感器，只有當B、C紅外傳感器都檢測成功時才進行蓋章操作，當限位開關(guān)觸發(fā)后，出紙摩擦輪運轉(zhuǎn)，直到C紅外傳感器檢測沒有紙張時才進行下一步操作，即A傳感器檢測送紙板上是否有紙張。

三、結(jié)語

現(xiàn)今機械自動化發(fā)現(xiàn)迅速，運用自動化技術(shù)的機器代替人工完成簡單且重復(fù)性高的勞動的趨勢避不可免。本設(shè)計在分析市場中大型和小型蓋章機后，綜合二者的優(yōu)勢和缺陷，通過文中所述的改進方式，不僅實現(xiàn)了自動蓋章功能，提高工作效率，亦達到了節(jié)約成本的目的。并且由于占地面積小，方便存放和運輸。填補了市場的需求，具有一定的推廣價值。

參考文獻：

[1]張向紅，楊博雅.機械式蓋章機設(shè)計[J].科學技術(shù)創(chuàng)新，2018（15）：1.

[2]薛梅，王凱.小型自動蓋章機的設(shè)計[J].機電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新，2016（2） ：26-27.

[3]顏定祎，譚華，肖鵬，等.遞送式自動翻頁蓋章機研究[J].機械，2014.41（3）：40-42.

[4]孫恒，陳作模.機械原理[M].6版.北京：高等教育出版社，2001.

作者簡介：

丁文超（1999-），男，漢族，吉林省梨樹縣，延邊大學工學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，本科生.

金東君（1998-），男，朝鮮族，吉林省延吉市，延邊大學工學院機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)，本科生.

通訊作者：金山海（1982-），男，朝鮮族，博士，單位：延邊大學工學院.

基金項目：延邊大學大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練資助項目（項目編號：YDCXCY2019035）.