全自动钢印打印机设计

顾晟吉

(南京机电职业技术学院，江苏 南京 211135)

0 引言

证件加盖钢印现仍然是人工操作来完成，耗时长，质量不稳定。如果证件数量很多，操作人员的工作强度大，难免会产生印迹部位受力不均匀，字迹不清晰。目前市场上的全自动钢印机虽解决了自动加盖钢印，但仍需人工把证书放在相应位置，并未真正解决人工操作难题，无法大幅度提高工作效率。现设计一种全自动钢印打印机，通过气动抓手抓取证书、自动打印，完成后自动取出证书，对提高工作效率具有实际的意义。

1 结构与工作原理

1.1 结构设计

首先确定全自动钢印打印所需运动方式，即证件必须正确堆放在固定区域，由抓手抓住证件，而后将证件准确送到钢印机打印位置，完成后打印后退回原位，抓手将证件通过另一方向移动将证件移至证件摆放区，松开抓手，抓手原位返回继续抓住第2个证件，重复上述动作，最终

完成证件打印。从所需动作分析，完成一个证件的打印共需2个水平运动、2个垂直方向运动以及抓纸及松纸动作。水平方向的纵向、横向运动分别由2个气缸控制，抓手的上下移动要求定位准确，采用伺服电机通过丝杆驱动实现垂直方向的进给运动[1]。所有驱动系统的各种动作完成后，均由传感器发出信号来连接相互位置关系。

1.2 工作原理

全自动钢印打印机的结构如图1和图2所示，首先伺服电机13通过件2上的两根直线导轨作垂直方向移动，移动到位后由抓手组件15取放印件。抓手组件由直空发生器7及气动吸盘8组成，纵向移动由推拉气缸3实现。当抓手装置将证件移至钢印机指定位置时，钢印机接收传感器信号后实施加盖钢印动作。动作到位后传感器信号发出停止动作并返回原位置，此刻推拉油缸3返回动作到位信号发生后气缸1作水平方向的横向移动，将证件移动摆放区16位置，此刻直空发生器7及与之连接的气动吸盘8动作松开证件，伺服电机13通过滚珠丝杆副垂直方向移动到指定位置后气缸1到达原位，至此一个循环动作完成，重复进行下一轮操作，完成下一个证件的盖印。

图1 全自动钢印打印机结构1

图2 全自动钢印打印机结构2

2 控制系统的整体结构与原理

系统采用西门子S7-200PLC作为全自动钢印打印机的控制系统。利用主程序来分解系统的各个主要动作，有利于程序结构的搭建与编写[2]。

为保证系统每次能够正常启动不报错，在每次开机启动的时候需要先对系统进行清零复位[3]。整个PLC程序分成上电初始化、上下料机构位置确立、自动上料、自动盖章、自动下料、输出线圈控制、调用报警ALM控制7个部分。 控制系统主程序如图3。

图3 主程序

子程序上电初始化把程序全部复位，其作用在于使系统做好工作准备，降低程序死循环的可能性，增加系统可靠性[4-5]。

在整个系统执行过程中，上下料机构位置的确定是每一个环节的节点，因此在程序中需要确定机构的几个位置，包括机构处于上料环节的位置(左侧上、下方位置)、盖章环节的位置(中间上方前、后侧)、放料环节的位置(右侧上、下方位置)。

在整个系统运行环节中，主要环节为自动上料与自动下料。

自动上料的运行轨迹为：在初始状态机构处于左侧上方位置，上电以后机构下行至左侧下方位置；开始吸纸，然后回到左侧上方，行至中间位置停下；机构开始前伸，上料完毕。

子程序自动上料如图4所示。

图4 自动上料

自动上料完成以后，进入自动盖章环节，机构完成前伸动作后触发盖章机动作执行盖章环节。自动盖章程序如图5。

图5 自动盖章

自动盖章环节结束以后进入自动下料，机构上抬至中间上方位置，然后继续移动至右侧上方位置，机构下放放纸后回到上料初始位置。子程序如图6。

图6 自动下料

子程序输出线圈控制如图7。

3 结语

全自动钢印打印机的应用将解决大批量证件加盖印的劳动强度大、效率低、质量不稳定的几大难题，整个操作过程可实施无人化，工作效率大幅度提高，质量稳定。该装置结构简单，布局合理，装拆方便，制造成本低，运行过程平稳无冲击，证件定位摆放准确，有利于使用及推广，是一种适用于大批量证件加盖钢印的自动化设备。

图7 输出线圈控制