一種可用于斜工作面的自動(dòng)蓋章機(jī)設(shè)計(jì)

陳東 張培碩 張文波 張晨 樊虎

摘 要：在對(duì)蓋章結(jié)構(gòu)研究對(duì)比的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)了一款用于斜工作面的自動(dòng)蓋章機(jī)，從機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制兩個(gè)方面詳細(xì)闡述了設(shè)計(jì)方案，最終，經(jīng)仿真驗(yàn)證，其完全適應(yīng)不平工作面的蓋章需求，大大提高了適用面。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)蓋章機(jī);結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);蓋章矯偏裝置;控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP273? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ?文章編號(hào)：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(yīng)用于各行各業(yè)。在日常的工作生活中，常見的是人工手動(dòng)蓋章的小批量印章，當(dāng)遇到大量文件需要蓋章時(shí)，就會(huì)造成勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低的問(wèn)題[1]。在工業(yè)生產(chǎn)線等需要大批量、高效率的蓋章時(shí)，自動(dòng)蓋章機(jī)的優(yōu)點(diǎn)就顯得非常重要。到現(xiàn)在為止，多家企業(yè)和高校設(shè)計(jì)的自動(dòng)蓋章機(jī)已投入生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了送紙、蓋章等基本功能，有效解決了人工效率低的問(wèn)題。然而目前市場(chǎng)的自動(dòng)蓋章機(jī)只適用于規(guī)整平面的蓋章對(duì)象，在對(duì)厚度不一的紙張文件或蓋章平面存在傾斜角時(shí)，不能完成蓋章功能。因此，經(jīng)過(guò)對(duì)蓋章結(jié)構(gòu)的深入研究，提出了一種可用于斜工作面的自動(dòng)蓋章機(jī)，解決了現(xiàn)有自動(dòng)蓋章機(jī)適應(yīng)性差的問(wèn)題。

1 自動(dòng)蓋章機(jī)技術(shù)方案

自動(dòng)蓋章機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由機(jī)體，Z軸進(jìn)給系統(tǒng)，蓋章位置定位臺(tái)，蓋章機(jī)構(gòu)，紙張輸入輸出機(jī)構(gòu)組成。整個(gè)蓋章機(jī)由STC89C51單片機(jī)進(jìn)行控制，利用燒錄好的程序，單片機(jī)通過(guò)處理各個(gè)傳感器的信息來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)順序，電機(jī)正反轉(zhuǎn)和蓋章機(jī)構(gòu)進(jìn)給量[2]。在進(jìn)行一次蓋章運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，首先由操作人員調(diào)整好印章在定位臺(tái)平面的位置，當(dāng)傳感器1感應(yīng)到紙張信號(hào)，送紙機(jī)構(gòu)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾輪，將紙張送入，然后Z軸絲桿帶動(dòng)連接在定位臺(tái)上的印章向下進(jìn)給[3]，當(dāng)蓋章機(jī)構(gòu)向下進(jìn)給一定距離后，進(jìn)給量控制傳感器2反饋信號(hào)，電機(jī)反轉(zhuǎn)帶動(dòng)定位臺(tái)，到上限位開關(guān)處停止，等待下一個(gè)循環(huán)。針對(duì)工作面不規(guī)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(yùn)送裝置，啟用半自動(dòng)模式，進(jìn)一步擴(kuò)寬了適用面。如圖1所示。

2 主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 蓋章定位臺(tái)機(jī)構(gòu)

如圖2所示，由兩條平行導(dǎo)軌固定連接板，連接板可以沿導(dǎo)軌方向移動(dòng)和固定。連接板連接蓋章機(jī)構(gòu)，保證蓋章機(jī)構(gòu)工作時(shí)的穩(wěn)定性同時(shí)可以使蓋章機(jī)構(gòu)沿連接板方向移動(dòng)與固定，從而使蓋章機(jī)構(gòu)可以定位到定位臺(tái)平面任意位置。定位臺(tái)與絲桿導(dǎo)塊連接，由絲桿電機(jī)正反轉(zhuǎn)帶動(dòng)定位臺(tái)Z軸方向上下移動(dòng)。

蓋章工作臺(tái)材料選用鋁合金，相較于其他材料，鋁合金質(zhì)量輕，強(qiáng)度高，耐腐蝕，能夠滿足自動(dòng)蓋章機(jī)質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊的要求，同時(shí)完全滿足受力零件在工作時(shí)的強(qiáng)度條件。

2.2 蓋章機(jī)構(gòu)

將蓋章結(jié)構(gòu)通過(guò)連接板固定在定位臺(tái)上，利用絲桿帶動(dòng)定位臺(tái)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)蓋章。整個(gè)蓋章機(jī)構(gòu)如圖3所示，當(dāng)蓋章機(jī)構(gòu)蓋章過(guò)程中，彈簧被壓縮，根據(jù)彈簧受力公式

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

式中，[k]為彈簧壓縮系數(shù)，[N·m]，[x]為彈簧壓縮量，cm。

通過(guò)試驗(yàn)得到蓋章效果最佳時(shí)需要的力，利用公式（1）計(jì)算出彈簧壓縮量。利用彈簧來(lái)控制蓋章過(guò)程的力，同時(shí)還能起到緩沖作用，保證蓋章的效果。

蓋章機(jī)構(gòu)中設(shè)計(jì)一個(gè)印章矯偏裝置，如圖3，由壓力彈簧2和圓臺(tái)3構(gòu)成，圓臺(tái)保持彈簧的壓縮方向。通過(guò)印章矯偏裝置，使蓋章機(jī)構(gòu)在對(duì)厚度不一的紙張蓋章過(guò)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(jī)構(gòu)

如圖5所示，紙張輸入輸出機(jī)構(gòu)主要通過(guò)電機(jī)1帶動(dòng)傳動(dòng)軸2上的滾輪1，通過(guò)滾輪1與紙張表面的摩擦力，將紙張輸出，斜面擋板4通過(guò)一定的坡度增大紙張輸出過(guò)程的阻力，防止紙張多張輸出，通過(guò)滾輪1將紙張帶出，滾輪1和滾輪2采用同步帶連接[4]。