一種可用于斜工作面的自動蓋章機設計

陳東 張培碩 張文波 張晨 樊虎

摘 要：在對蓋章結構研究對比的基礎上，創造性地設計了一款用于斜工作面的自動蓋章機，從機械結構和電氣控制兩個方面詳細闡述了設計方案，最終，經仿真驗證，其完全適應不平工作面的蓋章需求，大大提高了適用面。

關鍵詞：自動蓋章機;結構設計;蓋章矯偏裝置;控制系統設計

中圖分類號：TP273? ?文獻標識碼：A? ?文章編號：1003-5168（2021）21-0055-04

Design of an Automatic Seal Machine for the Inclined Working Face

CHEN Dong? ? ZHANG Peishuo? ? ZHANG Wenbo? ? ZHANG Chen? ? FAN Hu

（College of Electrical and Mechanical Engineering， Beijing Information Science & Technology University， Beijing 100192）

Abstract： By analyzing the working situation of the automatic seal machine in the market， an automatic seal machine for inclined working face is designed， the positioning platform mechanism， seal mechanism， paper feeding mechanism and control system of the seal machine are designed， and the structure of the seal mechanism is improved.

Keywords： automatic seal machine; structural design; seal correction device; control system design

印章作為一種憑信，被廣泛應用于各行各業。在日常的工作生活中，常見的是人工手動蓋章的小批量印章，當遇到大量文件需要蓋章時，就會造成勞動強度大，效率低的問題[1]。在工業生產線等需要大批量、高效率的蓋章時，自動蓋章機的優點就顯得非常重要。到現在為止，多家企業和高校設計的自動蓋章機已投入生產，實現了送紙、蓋章等基本功能，有效解決了人工效率低的問題。然而目前市場的自動蓋章機只適用于規整平面的蓋章對象，在對厚度不一的紙張文件或蓋章平面存在傾斜角時，不能完成蓋章功能。因此，經過對蓋章結構的深入研究，提出了一種可用于斜工作面的自動蓋章機，解決了現有自動蓋章機適應性差的問題。

1 自動蓋章機技術方案

自動蓋章機機械結構主要由機體，Z軸進給系統，蓋章位置定位臺，蓋章機構，紙張輸入輸出機構組成。整個蓋章機由STC89C51單片機進行控制，利用燒錄好的程序，單片機通過處理各個傳感器的信息來實現電機運轉順序，電機正反轉和蓋章機構進給量[2]。在進行一次蓋章運動過程中，首先由操作人員調整好印章在定位臺平面的位置，當傳感器1感應到紙張信號，送紙機構電機驅動滾輪，將紙張送入，然后Z軸絲桿帶動連接在定位臺上的印章向下進給[3]，當蓋章機構向下進給一定距離后，進給量控制傳感器2反饋信號，電機反轉帶動定位臺，到上限位開關處停止，等待下一個循環。針對工作面不規則、厚度不一致的蓋章情況，例如，檔案袋的騎縫印章，停止使用紙張運送裝置，啟用半自動模式，進一步擴寬了適用面。如圖1所示。

2 主要結構設計

2.1 蓋章定位臺機構

如圖2所示，由兩條平行導軌固定連接板，連接板可以沿導軌方向移動和固定。連接板連接蓋章機構，保證蓋章機構工作時的穩定性同時可以使蓋章機構沿連接板方向移動與固定，從而使蓋章機構可以定位到定位臺平面任意位置。定位臺與絲桿導塊連接，由絲桿電機正反轉帶動定位臺Z軸方向上下移動。

蓋章工作臺材料選用鋁合金，相較于其他材料，鋁合金質量輕，強度高，耐腐蝕，能夠滿足自動蓋章機質量輕，結構緊湊的要求，同時完全滿足受力零件在工作時的強度條件。

2.2 蓋章機構

將蓋章結構通過連接板固定在定位臺上，利用絲桿帶動定位臺的上下往復運動，從而實現蓋章。整個蓋章機構如圖3所示，當蓋章機構蓋章過程中，彈簧被壓縮，根據彈簧受力公式

[FN=k·x]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

式中，[k]為彈簧壓縮系數，[N·m]，[x]為彈簧壓縮量，cm。

通過試驗得到蓋章效果最佳時需要的力，利用公式（1）計算出彈簧壓縮量。利用彈簧來控制蓋章過程的力，同時還能起到緩沖作用，保證蓋章的效果。

蓋章機構中設計一個印章矯偏裝置，如圖3，由壓力彈簧2和圓臺3構成，圓臺保持彈簧的壓縮方向。通過印章矯偏裝置，使蓋章機構在對厚度不一的紙張蓋章過程中，能夠矯正印章，保證與紙張充分貼合，如圖4所示。

2.3 紙張輸入輸出機構

如圖5所示，紙張輸入輸出機構主要通過電機1帶動傳動軸2上的滾輪1，通過滾輪1與紙張表面的摩擦力，將紙張輸出，斜面擋板4通過一定的坡度增大紙張輸出過程的阻力，防止紙張多張輸出，通過滾輪1將紙張帶出，滾輪1和滾輪2采用同步帶連接[4]。