自动盖章分拣机的设计

2022-05-08朱霄霄谢立孟张建宇

现代工业经济和信息化 2022年3期

王硕，朱霄霄，修霞，谢立孟，张建宇

（青岛恒星科技学院，山东青岛 266000）

引言

目前盖章大多数都是人工盖章，盖完章还需要人工整理，人工劳动强度大且工作效率低下，像银行部门，产品质量检验部门，学校等每天有大量的盖章工作，人工的工作方式费时费力，为了克服以上问题，解放劳动力，本文提出一种高效的自动盖章分拣装置，特点是结构简单、紧凑，工艺性好，操作方便，通用性高，设计效果如图1 所示。

图1 自动盖章分拣机的结构图

1 整体方案的设计

该设计主要由机架，分拣纸张装置，盖章装置三部分组成；机架主要由安装导轨的进纸盒和出纸盒构成，通过导轨的运动完成纸张的进出；盖章装置的连接杆底端安装印章，印章可拆卸，实现不同印章的印盖，可以对A3、A4 和A5 等多种尺寸的纸张进行自动盖章，自动盖章和分拣纸张相结合解决繁琐的重复盖章问题；通过搓纸轮和分页器，完成纸张的自动分拣。

2 电机的选择和应用

目前，伺服电机多用于自动化设备的传动，但考虑到电机的启动和停止需要一个加速和减速过程，这将影响重复定位的精度，并影响系统的速度。在新自动盖章和分拣机的水平方向和垂直方向上，选择了低速电机。同时，该设计进行盖章时用的力较小，消耗的功率就较小，所以最终选择型号为YDS100B5 的电机，启动时可以顺利地运行，对于电动机来说，转速选择930 r/min，可以保证运行的稳定性。功能见表1。

表1 电动机的参数

3 机架及其进出纸盒的设计

机架的主要功能是在电机的带动下完成纸张的自动进出。设计如图2 所示。系统由机架、进纸盒、出纸盒和导向板构成；机架为长方体结构，进纸盒与所述出纸盒均安装有导轨，使用时分别向左右拉开，所述导向板一侧的两端通过轴承安装在所述机架的轴承座上，另一侧与所述出纸盒内侧底面相切。

图2 系统组成示意图

4 分拣纸张装置的设计

分拣纸张装置主要完成纸张的自动分拣。目前，市场上大多数盖章分拣机使用电动真空吸盘进行纸张更换和传输。常见的是真空吸盘，然而，真空吸盘的操作需要很大的空间，A4 纸的操作面积几乎是纸张大小的三倍，无疑增加了成本，在本设计中，章分拣机选用了电机与纸轮齿轮传动方案。

分拣纸张装置由电机、离合器、搓纸轮轴、搓纸轮、分离爪和轴承座构成，所述电机安装在机架的上面，离合器套在搓纸轮轴一端，并与电机相连，搓纸轮轴的另一端通过轴承安装在机架上，搓纸轮内孔有环形凸起，卡在搓纸轮轴的中间两搓纸轮护板的卡槽中，分离爪有两个，与机架的进纸盒放纸板的凹槽相对应。具体设计如图3 所示。

图3 分拣纸张装置

分拣纸张装置的电机通电，给离合器电压，使离合器吸合，带动搓纸轮轴上的搓纸轮转动，使纸张穿过搓纸轮和分离器，沿着导向板整齐地装进出纸盒中。

5 盖章装置的设计

盖章结构一般有凸轮推杆机结构和曲柄滑块机结构。

5.1 凸轮推杆结构

该结构功能是将凸轮的连续往复转动转换成印头的上下往复移动，从而实现盖章功能。它的优点是构造简单，在行程的起此点有较好的边界条件：在各段不同的运动规律的链接点上满足。位移、速度连续，即其运动曲线应光滑过度：各段不同的运动规律有较好的动力性能和工艺性能，打印精度高。缺点是凸轮制造较困难，维护性不好。

5.2 曲柄滑块机结构

该结构功能：将曲柄连续往复转动转换成滑块在导轨上连续往复移动，实现盖章功能。优点：设计制作简单，易于维护、经济性好、可靠性高、使用范围广。缺点：运动规律任意性较差，运转精度较低。

对以上备选方案在运动性能，工作性能，动力性能，经济性和结构紧凑性等方面的比较，最终自动盖章机的盖章机构选择方案3 曲柄滑块机构。

盖章装置包括支撑架、电机、滚珠丝杠、光杆、移动板、齿轮、齿条、短轴、连接杆、螺母、印章和印泥；支撑架为长方体框架结构，轴端的法兰盘通过螺栓安装在支撑架上顶面，支撑架上顶面和下底面的并排开有三个圆孔，电机通过联轴器连接所述滚珠丝杠，联轴器使用紧定螺钉实现轴向固定，滚珠丝杠两端通过止推轴承固定在所述支撑架上顶面和下底面的中心开的圆孔中，光杆有两根，通过轴承安装在支撑架的左右开的圆孔中，分布在滚珠丝杠的左右两边，移动板相应的开有三个圆孔，中间孔安装有丝母，与滚珠丝杠连接，左右两个圆孔与两个光杆配合，在移动板位于左侧光杆和滚珠丝杠中间位置前侧开有一个通孔，安装短轴，短轴一侧开有键槽，与齿轮连接，另一侧连接一个伸缩杆，伸缩杆前端为扁圆柱体，圆柱体中间开有螺纹，连接杆上开有螺纹，穿过短轴的扁圆柱体，两端通过螺母固定。结构图如图4 所示。

图4 盖章装置结构图

当电机通电后，移动板的丝母与滚珠丝杠配合，带动齿轮向上移动，当齿轮与齿条啮合时，转化为连接杆的180°转动，使印章印一下印泥，当移动板向下移动时，经过齿轮与齿条的再次啮合，使印章朝下，把章盖到纸张上，盖完章。

6 创新点

该设计的特色是盖章装置与自动分拣纸张装置相结合：盖章装置的齿条通过螺栓固定安装在支撑架左侧竖直方板内侧的中间位置，齿条与齿轮有模数和压力角分别相等的轮齿，相互啮合，通过齿轮啮合带动连接杆实现180°的转动；盖章装置的连接杆底端安装印章，印章可拆卸，实现不同印章的印盖，印泥与印章的轴线重合，安装在所述盖章装置的支撑架上顶面，由四根短立柱固定；与自动分拣纸张装置相结合，解决了繁琐的重复盖章问题，解放了人力。