丁文超 金東君 金山海

摘 要：通過研究調(diào)查國(guó)內(nèi)蓋章及發(fā)展情況，并對(duì)市場(chǎng)中存在的蓋章機(jī)進(jìn)行分析，我們?cè)O(shè)計(jì)了一款針對(duì)A4紙大小，可實(shí)現(xiàn)對(duì)任意位置蓋章的自動(dòng)蓋章機(jī)。該設(shè)計(jì)的討論模塊主要分為蓋章機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理以及蓋章機(jī)各裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)。本設(shè)計(jì)采用減小蓋章機(jī)體積、緊湊機(jī)構(gòu)、簡(jiǎn)化功能以及實(shí)現(xiàn)進(jìn)紙-蓋章-出紙一體化等方式，實(shí)現(xiàn)了在節(jié)約成本的同時(shí)保證功能的目的。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)蓋章機(jī);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(xué)校及政府機(jī)構(gòu)，在特定時(shí)間段，其使用次數(shù)可達(dá)上千次。這么龐大的工作量，都是依靠人力來完成，在長(zhǎng)時(shí)間重復(fù)勞動(dòng)中易發(fā)生搓章現(xiàn)象。社會(huì)的需求便是發(fā)展的動(dòng)力，近年來市場(chǎng)中不乏自動(dòng)蓋章機(jī)的出現(xiàn)。但經(jīng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在價(jià)格和功能方面兩極分化現(xiàn)象較為嚴(yán)重。目前大型蓋章機(jī)的應(yīng)用范圍較廣，其售價(jià)在一萬五到兩萬之間，中小型蓋章機(jī)的基數(shù)較小，售價(jià)在兩百到兩千不等。大型蓋章機(jī)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)蓋章，并且功能多元化，中小型蓋章機(jī)只能實(shí)現(xiàn)蓋章功能，工作時(shí)人工操作占的比重多。針對(duì)這一現(xiàn)象，本文中提出通過減小蓋章機(jī)體積、緊湊機(jī)構(gòu)、簡(jiǎn)化功能以及實(shí)現(xiàn)進(jìn)紙-蓋章-出紙一體化的方法，對(duì)設(shè)計(jì)中小型低成本全自動(dòng)蓋章機(jī)提出了一種思路。

一、蓋章機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理

蓋章機(jī)可分為四個(gè)部分，分別為送紙機(jī)構(gòu)、蓋章機(jī)構(gòu)、出紙機(jī)構(gòu)和收集裝置。進(jìn)紙摩擦輪和進(jìn)紙臺(tái)組成進(jìn)紙機(jī)構(gòu)，進(jìn)紙裝置在機(jī)器啟動(dòng)后將紙張卷出，當(dāng)紙張到達(dá)蓋章指定位置，A紅外傳感器檢測(cè)到紙張時(shí)，進(jìn)紙摩擦輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)，等待蓋章。

蓋章臺(tái)、印章、限位裝置以及曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成蓋章機(jī)構(gòu)，當(dāng)B紅外傳感器確認(rèn)紙張達(dá)到指定位置后，蓋章電機(jī)啟動(dòng)，曲柄滑塊開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)滑塊運(yùn)行一個(gè)周期后，撞到限位裝置上的開關(guān)時(shí)，蓋章電機(jī)停止運(yùn)行。出紙摩擦輪運(yùn)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(dāng)紙張完全脫離蓋章臺(tái)時(shí)，一個(gè)蓋章周期完成。A紅外傳感器繼續(xù)判斷送紙機(jī)構(gòu)中是否有待蓋章紙張并繼續(xù)下一個(gè)蓋章周期。其中集紙箱在機(jī)器停止運(yùn)轉(zhuǎn)后可將其推入蓋章機(jī)平臺(tái)下，能夠減少1/3的占用空間。

二、蓋章機(jī)的設(shè)計(jì)

1.蓋章機(jī)的外形設(shè)計(jì)

蓋章機(jī)外形如圖1所示，此蓋章機(jī)的外形簡(jiǎn)潔，不同部分實(shí)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(dòng)電機(jī)，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(jī)架下端，可以在保證蓋章穩(wěn)定的同時(shí)減少裝置復(fù)雜性，節(jié)省成本。

H形架和5-出紙機(jī)構(gòu)可以在蓋章臺(tái)上手動(dòng)前后移動(dòng)，通過螺栓定位，工作時(shí)不可以移動(dòng)。這對(duì)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(dòng)定位的蓋章機(jī)構(gòu)，機(jī)械式的調(diào)節(jié)要簡(jiǎn)單實(shí)用，穩(wěn)定性更高。

2.蓋章機(jī)的進(jìn)紙裝置

此蓋章機(jī)的進(jìn)紙裝置由進(jìn)紙摩擦輪、放紙板和彈簧組成，其中摩擦輪固定在軸上，進(jìn)紙板與機(jī)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(duì)摩擦力。3-彈簧給進(jìn)紙板一個(gè)向上的推力，保證最上層的紙張?jiān)谌我鈺r(shí)刻都能與摩擦輪緊密接觸，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)紙。摩擦輪套在驅(qū)動(dòng)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(dòng)力。驅(qū)動(dòng)軸兩側(cè)通過深溝球軸承安裝在機(jī)架上，其中一端通過聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連。工作原理如圖2所示。

3.蓋章裝置的設(shè)計(jì)

蓋章裝置是整個(gè)蓋章機(jī)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(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單的機(jī)構(gòu)來降低成本，并且加快工作效率。因?yàn)榍瑝K機(jī)構(gòu)是面接觸低副，壓強(qiáng)小、便于潤(rùn)滑、磨損輕、壽命長(zhǎng)、傳遞動(dòng)力大，并且成本低。因此，本設(shè)計(jì)中用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使印章做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

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(xiǎn)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(dòng)支撐板，通過螺栓定位，稱之為x方向架子;支撐架可以相對(duì)印章臺(tái)前后移動(dòng)，與x方向架子一棟房是相同，稱之為y方向架子，設(shè)計(jì)靈感來源于3D打印機(jī)，由于x和y方向移動(dòng)并不是主要工作方向，故采用機(jī)械方式移動(dòng)。

限位裝置固定在支撐板上，其下側(cè)裝有限位開關(guān)。當(dāng)B紅外傳感器觸發(fā)傳遞信號(hào)時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)進(jìn)行蓋章動(dòng)作，當(dāng)印章蓋完畢回程觸碰到限位開關(guān)時(shí)，電機(jī)停止工作，等待下一個(gè)工作信號(hào)。

4.蓋章機(jī)出紙裝置

處置裝置與進(jìn)紙裝置機(jī)構(gòu)相同，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)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(dòng)，使與A4紙尺寸相近的紙張也可以使用，同時(shí)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(dāng)B、C紅外傳感器都檢測(cè)成功時(shí)才進(jìn)行蓋章操作，當(dāng)限位開關(guān)觸發(fā)后，出紙摩擦輪運(yùn)轉(zhuǎn)，直到C紅外傳感器檢測(cè)沒有紙張時(shí)才進(jìn)行下一步操作，即A傳感器檢測(cè)送紙板上是否有紙張。

三、結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)今機(jī)械自動(dòng)化發(fā)現(xiàn)迅速，運(yùn)用自動(dòng)化技術(shù)的機(jī)器代替人工完成簡(jiǎn)單且重復(fù)性高的勞動(dòng)的趨勢(shì)避不可免。本設(shè)計(jì)在分析市場(chǎng)中大型和小型蓋章機(jī)后，綜合二者的優(yōu)勢(shì)和缺陷，通過文中所述的改進(jìn)方式，不僅實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)蓋章功能，提高工作效率，亦達(dá)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(yùn)輸。填補(bǔ)了市場(chǎng)的需求，具有一定的推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]張向紅，楊博雅.機(jī)械式蓋章機(jī)設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018（15）：1.

[2]薛梅，王凱.小型自動(dòng)蓋章機(jī)的設(shè)計(jì)[J].機(jī)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(dòng)翻頁(yè)蓋章機(jī)研究[J].機(jī)械，2014.41（3）：40-42.

[4]孫恒，陳作模.機(jī)械原理[M].6版.北京：高等教育出版社，2001.

作者簡(jiǎn)介：

丁文超（1999-），男，漢族，吉林省梨樹縣，延邊大學(xué)工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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(xué)工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)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(xué)工學(xué)院.

基金項(xiàng)目：延邊大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：YDCXCY2019035）.