新型環(huán)保硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)

劉洋 王慶 王麗麗

摘 要：硬幣作為全世界存在的一種貨幣形式，因其不易磨損，便于貯存等優(yōu)點(diǎn)而被大量使用，但是過(guò)多數(shù)量的硬幣不易分揀，社會(huì)上缺少可以高效率，高識(shí)別度的分揀裝置，如銀行、公交公司、超市等，每天收到的硬幣需要大量的人力或者效率極其低的裝置來(lái)進(jìn)行分揀，浪費(fèi)時(shí)間和人力，而且容易出錯(cuò)，由于硬幣的重量和剛性也使其不易包裝，所以對(duì)硬幣的分類和包裝問(wèn)題亟待解決。本文所研究的產(chǎn)品主要依據(jù)一元、五角及一角硬幣的直徑、厚度和材料的不同（重力不同），通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理的相關(guān)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出機(jī)械軌道清分裝置，同時(shí)以電機(jī)作為輔助部件實(shí)現(xiàn)錢幣快速有效的清分。

關(guān)鍵詞：硬幣；清分機(jī)；節(jié)能環(huán)保

在國(guó)際上，多個(gè)國(guó)家已經(jīng)研究出硬幣的分類和包裝裝置，日本GLORY公司生產(chǎn)的WR400C型硬幣點(diǎn)算機(jī)，LAUREL公司生產(chǎn)的LAC16等，其技術(shù)已經(jīng)較為成熟，大型機(jī)械分揀速度已經(jīng)達(dá)到1000枚每分鐘，小型的也可以達(dá)到600枚每分鐘。

國(guó)內(nèi)也有多個(gè)大學(xué)進(jìn)行了對(duì)硬幣分類機(jī)械的研究，清華大學(xué)，北京科技大學(xué)等多個(gè)大學(xué)對(duì)裝置進(jìn)行過(guò)深入研究，1995年清華大學(xué)曾經(jīng)與昆明機(jī)床廠仿制過(guò)日本的分揀裝置，但最終因?yàn)榧夹g(shù)原因沒(méi)有廣泛應(yīng)用于社會(huì)中。因此本文研究一種新型硬幣清分裝置其主要依據(jù)一元、五角及一角硬幣的直徑、厚度和材料的不同（重力不同），通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械原理的相關(guān)理論知識(shí)，設(shè)計(jì)出機(jī)械軌道清分裝置，同時(shí)以電機(jī)作為輔助部件實(shí)現(xiàn)錢幣快速有效的清分。

1 新型環(huán)保硬幣清分機(jī)的結(jié)構(gòu)介紹

本次設(shè)計(jì)的新型環(huán)保硬幣清分機(jī)主要由兩部分構(gòu)成，減速分流裝置以及錢幣分離裝置，整體圖如圖1所示：

2 工作原理

2.1 硬幣進(jìn)入軌道

將大量硬幣從入口倒入，由于進(jìn)入硬幣碰撞或者倒入人員操作等原因，影響進(jìn)入分離軌道的狀態(tài)，所以在此入口設(shè)置多個(gè)擋板對(duì)硬幣多次調(diào)整，使其以理想速度進(jìn)入分揀軌道，以便于在分揀軌道，硬幣可以以穩(wěn)定速度滾動(dòng)。機(jī)構(gòu)如圖2所示：

在該環(huán)節(jié)中，傾斜板上根據(jù)一角硬幣的直徑大小開(kāi)一系列均勻分布的小孔，使部分一角硬幣在此環(huán)節(jié)中落入硬幣出口，以減輕后續(xù)環(huán)節(jié)的工作量。

2.2 硬幣減速

硬幣經(jīng)過(guò)前述裝置的處理進(jìn)入此裝置，多次對(duì)硬幣軌道進(jìn)行調(diào)整使硬幣斜躺并與板平行狀態(tài)進(jìn)入減速軌道。減速軌道由板與間距2mm釘子陣組成，硬幣由上裝置調(diào)整后進(jìn)入此裝置撞擊釘子達(dá)到減速的目的，其裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示：

2.3 硬幣清分

一元和五角硬幣經(jīng)過(guò)裝置后，以與豎直方向成30度的角度進(jìn)入該軌道。軌道向左（有側(cè)板方向）側(cè)微傾斜，如圖4所示：距離軌道下板距離擋板為五角硬幣直徑距離。當(dāng)一元硬幣滾到斜擋板處，即從軌道沒(méi)有側(cè)面的一邊掉入容器，五角和一角硬幣由于小于擋板到軌道底的距離所以順利滾過(guò)此擋板進(jìn)入下一次分離，下一個(gè)擋板為一角硬幣的高度，在這個(gè)位置五角硬幣被擋滑下軌道進(jìn)入特定的容器，一角硬幣順利通過(guò)進(jìn)入特定容器。同時(shí)，為了提高效率，可以設(shè)置多條軌道，對(duì)硬幣進(jìn)行分揀。

3 新型環(huán)保硬幣清分機(jī)的功能與特點(diǎn)

該裝置以實(shí)現(xiàn)高效環(huán)保的理念進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，實(shí)現(xiàn)不同面值錢幣的清分功能。在錢幣的清分過(guò)程中運(yùn)用改變錢幣行走軌道傾角、添加擋板、布置釘子陣等環(huán)保措施達(dá)到減振緩沖、勻速穩(wěn)定的目的。同時(shí)，采用多軌道同步運(yùn)行實(shí)現(xiàn)高效清分。

該產(chǎn)品的創(chuàng)新點(diǎn)主要有：

（1）利用帶孔及不帶孔的多塊擋板按一定角度傾斜布置，減緩了硬幣的下降速度，使其下滑過(guò)程更加穩(wěn)定，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了初次分離減輕了機(jī)構(gòu)的后續(xù)工作量；

（2）運(yùn)用簡(jiǎn)單的軌道機(jī)構(gòu)調(diào)整硬幣運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使硬幣實(shí)現(xiàn)單排多個(gè)連續(xù)運(yùn)動(dòng)；

（3）借助重力和電機(jī)篩振動(dòng)使硬幣順暢有序的下落；

（4）利用硬幣直徑差異實(shí)現(xiàn)硬幣高效分揀，讓硬幣借助自身滾動(dòng)的慣性觸碰斜面擋板來(lái)自行進(jìn)行分離。

（5）該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低廉；制作過(guò)程倡導(dǎo)綠色制造，實(shí)現(xiàn)環(huán)保制作及使用。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)大量的實(shí)踐調(diào)研資料收集工作，確立研究硬幣清分機(jī)構(gòu)的重要性及實(shí)用性。基于機(jī)械原理相關(guān)知識(shí)，合理確定了硬幣清分機(jī)的整體結(jié)構(gòu)。運(yùn)用UG軟件對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了二維三維模型的建立，并進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真，證實(shí)了機(jī)構(gòu)的合理性。最后新型環(huán)保硬幣清分機(jī)進(jìn)行了實(shí)體制作，證實(shí)了設(shè)計(jì)的正確性及可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁永江.四連桿飛剪機(jī)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D].長(zhǎng)沙：湖南大學(xué)，2009.

[2]陳立德.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2007.8.

[3]陳光，張益民，蘭文強(qiáng).一種階梯式軌道硬幣清分機(jī)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016，29.

[4]薛棚升，王智勇，張振軍.一種紙硬幣清分裝置的設(shè)計(jì)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2016，17.

[5]孫桓，陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，2006，5.

[6]何耿煌，李凌祥，程程.UGNX10.0從入門(mén)到精通[M].中國(guó)鐵道出版社，2016，6.

[7]郭星，商云男.ST800A型硬幣清分機(jī)造型設(shè)計(jì)研究[J].包裝工程，2007，8.