一键式盖章机的设计

丁文超 金东君 金山海

摘 要：通过研究调查国内盖章及发展情况，并对市场中存在的盖章机进行分析，我们设计了一款针对A4纸大小，可实现对任意位置盖章的自动盖章机。该设计的讨论模块主要分为盖章机的结构和工作原理以及盖章机各装置的设计任务。本设计采用减小盖章机体积、紧凑机构、简化功能以及实现进纸-盖章-出纸一体化等方式，实现了在节约成本的同时保证功能的目的。

关键词：自动盖章机;曲柄滑块;成本

引言：

印章在我们日常办公领域应用范围极广，使用次数极其频繁，例如学校及政府机构，在特定时间段，其使用次数可达上千次。这么庞大的工作量，都是依靠人力来完成，在长时间重复劳动中易发生搓章现象。社会的需求便是发展的动力，近年来市场中不乏自动盖章机的出现。但经调查研究发现，在价格和功能方面两极分化现象较为严重。目前大型盖章机的应用范围较广，其售价在一万五到两万之间，中小型盖章机的基数较小，售价在两百到两千不等。大型盖章机可以实现全自动盖章，并且功能多元化，中小型盖章机只能实现盖章功能，工作时人工操作占的比重多。针对这一现象，本文中提出通过减小盖章机体积、紧凑机构、简化功能以及实现进纸-盖章-出纸一体化的方法，对设计中小型低成本全自动盖章机提出了一种思路。

一、盖章机的结构及工作原理

盖章机可分为四个部分，分别为送纸机构、盖章机构、出纸机构和收集装置。进纸摩擦轮和进纸台组成进纸机构，进纸装置在机器启动后将纸张卷出，当纸张到达盖章指定位置，A红外传感器检测到纸张时，进纸摩擦轮停止转动，等待盖章。

盖章台、印章、限位装置以及曲柄滑块机构组成盖章机构，当B红外传感器确认纸张达到指定位置后，盖章电机启动，曲柄滑块开始运动，当滑块运行一个周期后，撞到限位装置上的开关时，盖章电机停止运行。出纸摩擦轮运转，将纸张传送至抽拉式集纸箱中，C红外传感器判断是否传输完成，当纸张完全脱离盖章台时，一个盖章周期完成。A红外传感器继续判断送纸机构中是否有待盖章纸张并继续下一个盖章周期。其中集纸箱在机器停止运转后可将其推入盖章机平台下，能够减少1/3的占用空间。

二、盖章机的设计

1.盖章机的外形设计

盖章机外形如图1所示，此盖章机的外形简洁，不同部分实现不同功能，更容易分别维修和改善。分两侧支撑盖章驱动电机，可以有效增大盖章过程中的稳定性。限位装置通过螺栓组固连在电机架下端，可以在保证盖章稳定的同时减少装置复杂性，节省成本。

H形架和5-出纸机构可以在盖章台上手动前后移动，通过螺栓定位，工作时不可以移动。这对于与A4纸相近大小的纸张也有适应性，并且适应不同位置的盖章。由于盖章通常是大批量同样的位置，所以相比于自动定位的盖章机构，机械式的调节要简单实用，稳定性更高。

2.盖章机的进纸装置

此盖章机的进纸装置由进纸摩擦轮、放纸板和弹簧组成，其中摩擦轮固定在轴上，进纸板与机器主体通过铰连接，另一侧用弹簧支撑，并且倾斜放置。倾斜放置可以有效利用待印纸张的自身重力来减少纸张与纸张之间的相对摩擦力。3-弹簧给进纸板一个向上的推力，保证最上层的纸张在任意时刻都能与摩擦轮紧密接触，可以实现自动进纸。摩擦轮套在驱动轴上，考虑到尺寸小、传递功率不大，可以采用过盈配合传递动力。驱动轴两侧通过深沟球轴承安装在机架上，其中一端通过联轴器与驱动电机相连。工作原理如图2所示。

3.盖章装置的设计

盖章装置是整个盖章机的核心部分，考虑到盖章所需力度较小，精度要求一般，故可设计相对简单的机构来降低成本，并且加快工作效率。因为曲柄滑块机构是面接触低副，压强小、便于润滑、磨损轻、寿命长、传递动力大，并且成本低。因此，本设计中用曲柄滑块机构使印章做直线往复运动。

图中一中可以看到支撑架，支撑架为H形两侧支撑，可以减少危险截面应力，内部三角形固定，增大稳定性。其中设置横向移动支撑板，通过螺栓定位，称之为x方向架子;支撑架可以相对印章台前后移动，与x方向架子一栋房是相同，称之为y方向架子，设计灵感来源于3D打印机，由于x和y方向移动并不是主要工作方向，故采用机械方式移动。

限位装置固定在支撑板上，其下侧装有限位开关。当B红外传感器触发传递信号时，电机启动进行盖章动作，当印章盖完毕回程触碰到限位开关时，电机停止工作，等待下一个工作信号。

4.盖章机出纸装置

处置装置与进纸装置机构相同，驱动轴带动摩擦轮将纸张传递至收纳箱内，出纸摩擦轮可以前后移动，使与A4纸尺寸相近的纸张也可以使用，同时确保纸张从始至终都在摩擦轮的控制下。

出纸摩擦轮后面也有红外传感器，称为C红外传感器，只有当B、C红外传感器都检测成功时才进行盖章操作，当限位开关触发后，出纸摩擦轮运转，直到C红外传感器检测没有纸张时才进行下一步操作，即A传感器检测送纸板上是否有纸张。

三、结语

现今机械自动化发现迅速，运用自动化技术的机器代替人工完成简单且重复性高的劳动的趋势避不可免。本设计在分析市场中大型和小型盖章机后，综合二者的优势和缺陷，通过文中所述的改进方式，不仅实现了自动盖章功能，提高工作效率，亦达到了节约成本的目的。并且由于占地面积小，方便存放和运输。填补了市场的需求，具有一定的推广价值。

参考文献：

[1]张向红，杨博雅.机械式盖章机设计[J].科学技术创新，2018（15）：1.

[2]薛梅，王凯.小型自动盖章机的设计[J].机电产品开发与创新，2016（2） ：26-27.

[3]颜定祎，谭华，肖鹏，等.递送式自动翻页盖章机研究[J].机械，2014.41（3）：40-42.

[4]孙恒，陈作模.机械原理[M].6版.北京：高等教育出版社，2001.

作者简介：

丁文超（1999-），男，汉族，吉林省梨树县，延边大学工学院机械设计制造及其自动化专业，本科生.

金东君（1998-），男，朝鲜族，吉林省延吉市，延边大学工学院机械设计制造及其自动化专业，本科生.

通讯作者：金山海（1982-），男，朝鲜族，博士，单位：延邊大学工学院.

基金项目：延边大学大学生创新创业训练资助项目（项目编号：YDCXCY2019035）.