自動蓋章分揀機的設計

王 碩，朱霄霄，修 霞，謝立孟，張建宇

（青島恒星科技學院，山東 青島 266000）

引言

目前蓋章大多數都是人工蓋章，蓋完章還需要人工整理，人工勞動強度大且工作效率低下，像銀行部門，產品質量檢驗部門，學校等每天有大量的蓋章工作，人工的工作方式費時費力，為了克服以上問題，解放勞動力，本文提出一種高效的自動蓋章分揀裝置，特點是結構簡單、緊湊，工藝性好，操作方便，通用性高，設計效果如圖1 所示。

圖1 自動蓋章分揀機的結構圖

1 整體方案的設計

該設計主要由機架，分揀紙張裝置，蓋章裝置三部分組成；機架主要由安裝導軌的進紙盒和出紙盒構成，通過導軌的運動完成紙張的進出；蓋章裝置的連接桿底端安裝印章，印章可拆卸，實現不同印章的印蓋，可以對A3、A4 和A5 等多種尺寸的紙張進行自動蓋章，自動蓋章和分揀紙張相結合解決繁瑣的重復蓋章問題；通過搓紙輪和分頁器，完成紙張的自動分揀。

2 電機的選擇和應用

目前，伺服電機多用于自動化設備的傳動，但考慮到電機的啟動和停止需要一個加速和減速過程，這將影響重復定位的精度，并影響系統的速度。在新自動蓋章和分揀機的水平方向和垂直方向上，選擇了低速電機。同時，該設計進行蓋章時用的力較小，消耗的功率就較小，所以最終選擇型號為YDS100B5 的電機，啟動時可以順利地運行，對于電動機來說，轉速選擇930 r/min，可以保證運行的穩定性。功能見表1。

表1 電動機的參數

3 機架及其進出紙盒的設計

機架的主要功能是在電機的帶動下完成紙張的自動進出。設計如圖2 所示。系統由機架、進紙盒、出紙盒和導向板構成；機架為長方體結構，進紙盒與所述出紙盒均安裝有導軌，使用時分別向左右拉開，所述導向板一側的兩端通過軸承安裝在所述機架的軸承座上，另一側與所述出紙盒內側底面相切。

圖2 系統組成示意圖

4 分揀紙張裝置的設計

分揀紙張裝置主要完成紙張的自動分揀。目前，市場上大多數蓋章分揀機使用電動真空吸盤進行紙張更換和傳輸。常見的是真空吸盤，然而，真空吸盤的操作需要很大的空間，A4 紙的操作面積幾乎是紙張大小的三倍，無疑增加了成本，在本設計中，章分揀機選用了電機與紙輪齒輪傳動方案。

分揀紙張裝置由電機、離合器、搓紙輪軸、搓紙輪、分離爪和軸承座構成，所述電機安裝在機架的上面，離合器套在搓紙輪軸一端，并與電機相連，搓紙輪軸的另一端通過軸承安裝在機架上，搓紙輪內孔有環形凸起，卡在搓紙輪軸的中間兩搓紙輪護板的卡槽中，分離爪有兩個，與機架的進紙盒放紙板的凹槽相對應。具體設計如圖3 所示。

圖3 分揀紙張裝置

分揀紙張裝置的電機通電，給離合器電壓，使離合器吸合，帶動搓紙輪軸上的搓紙輪轉動，使紙張穿過搓紙輪和分離器，沿著導向板整齊地裝進出紙盒中。

5 蓋章裝置的設計

蓋章結構一般有凸輪推桿機結構和曲柄滑塊機結構。

5.1 凸輪推桿結構

該結構功能是將凸輪的連續往復轉動轉換成印頭的上下往復移動，從而實現蓋章功能。它的優點是構造簡單，在行程的起此點有較好的邊界條件：在各段不同的運動規律的鏈接點上滿足。位移、速度連續，即其運動曲線應光滑過度：各段不同的運動規律有較好的動力性能和工藝性能，打印精度高。缺點是凸輪制造較困難，維護性不好。

5.2 曲柄滑塊機結構

該結構功能：將曲柄連續往復轉動轉換成滑塊在導軌上連續往復移動，實現蓋章功能。優點：設計制作簡單，易于維護、經濟性好、可靠性高、使用范圍廣。缺點：運動規律任意性較差，運轉精度較低。

對以上備選方案在運動性能，工作性能，動力性能，經濟性和結構緊湊性等方面的比較，最終自動蓋章機的蓋章機構選擇方案3 曲柄滑塊機構。

蓋章裝置包括支撐架、電機、滾珠絲杠、光桿、移動板、齒輪、齒條、短軸、連接桿、螺母、印章和印泥；支撐架為長方體框架結構，軸端的法蘭盤通過螺栓安裝在支撐架上頂面，支撐架上頂面和下底面的并排開有三個圓孔，電機通過聯軸器連接所述滾珠絲杠，聯軸器使用緊定螺釘實現軸向固定，滾珠絲杠兩端通過止推軸承固定在所述支撐架上頂面和下底面的中心開的圓孔中，光桿有兩根，通過軸承安裝在支撐架的左右開的圓孔中，分布在滾珠絲杠的左右兩邊，移動板相應的開有三個圓孔，中間孔安裝有絲母，與滾珠絲杠連接，左右兩個圓孔與兩個光桿配合，在移動板位于左側光桿和滾珠絲杠中間位置前側開有一個通孔，安裝短軸，短軸一側開有鍵槽，與齒輪連接，另一側連接一個伸縮桿，伸縮桿前端為扁圓柱體，圓柱體中間開有螺紋，連接桿上開有螺紋，穿過短軸的扁圓柱體，兩端通過螺母固定。結構圖如圖4 所示。

圖4 蓋章裝置結構圖

當電機通電后，移動板的絲母與滾珠絲杠配合，帶動齒輪向上移動，當齒輪與齒條嚙合時，轉化為連接桿的180°轉動，使印章印一下印泥，當移動板向下移動時，經過齒輪與齒條的再次嚙合，使印章朝下，把章蓋到紙張上，蓋完章。

6 創新點

該設計的特色是蓋章裝置與自動分揀紙張裝置相結合：蓋章裝置的齒條通過螺栓固定安裝在支撐架左側豎直方板內側的中間位置，齒條與齒輪有模數和壓力角分別相等的輪齒，相互嚙合，通過齒輪嚙合帶動連接桿實現180°的轉動；蓋章裝置的連接桿底端安裝印章，印章可拆卸，實現不同印章的印蓋，印泥與印章的軸線重合，安裝在所述蓋章裝置的支撐架上頂面，由四根短立柱固定；與自動分揀紙張裝置相結合，解決了繁瑣的重復蓋章問題，解放了人力。

7 結論

通過查閱大量有關自動蓋章分揀機的資料，對自動蓋章分揀機的發展過程有了充分的了解。在自動蓋章分揀機生產車間進行生產試驗，通過軟件進行應力分析，對現有自動分揀蓋章機內部結構進行優化，并對優化前后的效果和效率進行對比分析，從而為自動分揀蓋章機行業的發展提供參考和依據。