硬幣分類整理裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化

左潤東　蔣啟茂　易修遠(yuǎn)

摘要：本裝置經(jīng)過設(shè)計(jì)和優(yōu)化后可以實(shí)現(xiàn)硬幣的分類、整理和計(jì)數(shù)的功能，極大提高了硬幣分離的效率與準(zhǔn)確率，而且本裝置制作成本低廉，降低了人工成本并且避免了人工清撿硬幣時(shí)存在的誤差。在市場上有廣闊的應(yīng)用前景并在社會的發(fā)展中起到推動的作用。目前本裝置適用于公交車公司、地鐵售票機(jī)和銀行等需要對硬幣進(jìn)行大量清分的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：硬幣分類；創(chuàng)新點(diǎn)

硬幣因?yàn)榱魍ù螖?shù)多、耐磨損、易回收等優(yōu)勢占領(lǐng)了小面額貨幣市場。隨著人們生活水平的不斷提高、生活節(jié)奏的加快、無人售票和自動售貨機(jī)的推廣，硬幣流通量大大增加。公共場所需要對硬幣進(jìn)行大量清分的場合越來越多。由于硬幣手工清分耗時(shí)耗力，因此硬幣處理自動化成為迫切的社會需求。

但市場上的硬幣分類機(jī)，由于其價(jià)格昂貴，分離量少，功能單一等原因，未得到很好的推廣，因此急需一種自動化程度高的硬幣清點(diǎn)、計(jì)數(shù)、整理一體機(jī)。

一、整體分析

本硬幣分類整理裝置外形為長方體，整體框架由角鋼構(gòu)成，簡單大方；底部裝有四個(gè)萬向輪，移動方便且可隨時(shí)固定；本裝置由以下幾部分組成，包括：送幣機(jī)構(gòu)、分流限位漏斗裝置、一元硬幣分離層、五角及一角硬幣分離層、收納采集裝置、計(jì)數(shù)裝置。整體圖如圖所示。

經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，本裝置的處理能力能達(dá)到每分鐘800枚。硬幣分類整理裝置主要功能是實(shí)現(xiàn)硬幣的分類和計(jì)數(shù)。工作時(shí)，電動機(jī)驅(qū)動驅(qū)動曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使出幣盒來回運(yùn)動。硬幣受到慣性的作用后被投入分流限位漏斗裝置，限制同一時(shí)間進(jìn)入硬幣分離層的硬幣數(shù)量。硬幣在硬幣分離層中靠重力沿板滑落，通過分離板前中部為交叉排列的圓孔將不同種類的硬幣分離開。最后，硬幣通過分離導(dǎo)向器分類落入收納采集裝置，并通過壓力傳感器對硬幣進(jìn)行計(jì)數(shù)，從而完成硬幣處理的全部過程。

1.送幣機(jī)構(gòu)2.分流限位漏斗裝置3.一元硬幣分離層

4.五角及一角硬幣分離層5.收納采集裝置6.計(jì)數(shù)裝置

二、硬幣分類整理裝置

（一）送幣機(jī)構(gòu)

送幣機(jī)構(gòu)由曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、電動機(jī)、送幣盒組成。由12伏電動機(jī)提供動力，通過兩個(gè)相互嚙合的齒輪傳遞給曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，長桿與送幣盒相聯(lián)接，持續(xù)送幣。送幣盒分為兩層，上層用于盛放硬幣，正面為柵欄狀用于控制送幣量，下層設(shè)有肋板，增大上層底板的承受能力，下層底板長于上層，前端用于盛接硬幣并將其投入分流限位漏斗裝置，從而起到限量的作用。送幣盒底部裝有四個(gè)滾動軸承且軸承設(shè)有軌道，可限定送幣盒運(yùn)動范圍，減小運(yùn)動時(shí)與支撐板的摩擦。

由于硬幣是在慣性的作用下下落，所曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的齒輪組對硬幣的下落影響最大?？紤]到該裝置的傳動效率不大，點(diǎn)幣量為每分鐘800枚，通過相關(guān)設(shè)計(jì)計(jì)算和強(qiáng)度校核，大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)作熱處理分度圓直徑為78.75mm，轉(zhuǎn)速為65n/min。小齒輪40Cr調(diào)質(zhì)作熱處理分度圓直徑43.75mm。轉(zhuǎn)速為117n/min。

漏斗裝置與送幣機(jī)構(gòu)相接，其右視圖為直角梯形，上底邊與一元硬幣分離板緊密接觸，下底邊與分離板相距15mm，用于限制硬幣同一時(shí)間進(jìn)入分離板的數(shù)量并防止硬幣飛起，起到減速限位的作用；漏斗中還設(shè)有兩層分流孔板，形成排列整齊的矩形孔且交錯(cuò)排列，對投送的大量硬幣進(jìn)行分流定向及減速，矩形孔孔壁為圓弧形，避免硬幣滯留于方孔之上。

（二）硬幣分離層

分離層裝置由一元硬幣分離層和五角及一角硬幣分離層組成。每個(gè)分離層分為三部分：擋板、分離板、底板。分離層呈30度，三塊板平行放置，硬幣靠重力沿板滑落；擋板上端為圓弧狀與漏斗相聯(lián)接，下端與分離板平行且與分離板間隔設(shè)為30mm高度，用于限定硬幣流量并防止硬幣飛出；分離板前中部為交叉排列的圓孔，將一元與五角和一角分離開，尾部用三個(gè)分離條形成一元硬幣滑行軌道，末端指向收集裝置，利于穩(wěn)定收集，軌道上設(shè)有二次分離孔，提高分幣準(zhǔn)確率；底板用于接收分離出的五角和一角。

由于分離層裝置完全是依靠分離板前中部的交叉排列的圓孔對不同規(guī)格的硬幣進(jìn)行分離，則開孔的大小將會直接影響到硬幣分離的準(zhǔn)確率。因此，對圓孔直徑大小進(jìn)行了一系列的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，最終選取出最優(yōu)的直徑為：一號分離板板孔23mm，二號分離板板孔20mm。

三、創(chuàng)新點(diǎn)

（1）本裝置實(shí)現(xiàn)了硬幣的分類、整理和計(jì)數(shù)三大功能。

（2）雙層曲柄滑塊機(jī)構(gòu)送幣，能夠保證一定的送幣數(shù)量。利用硬幣運(yùn)動的慣性，保證每次進(jìn)入裝置的硬幣量相對穩(wěn)定并且不易出現(xiàn)卡幣的情況。

（3）本裝置利用硬幣自身重力進(jìn)行分離，通過第一次的分離能夠分離出大部分的硬幣，再進(jìn)入二次分離裝置 ，能夠使硬幣的分辨率達(dá)到百分百并且能夠有序的進(jìn)入收納盒。

（4）收納盒入口采用外廓為圓弧形的硬幣導(dǎo)向器，使硬幣能夠有序的進(jìn)入收納量筒并自動堆疊整齊，實(shí)現(xiàn)硬幣整理打包功能。

本硬幣分類整理裝置根據(jù)直徑的大小對硬幣進(jìn)行分 類，可以實(shí)現(xiàn)不同幣值快速、準(zhǔn)確的分類，還可以對其進(jìn)行計(jì)數(shù)，能處理現(xiàn)在市面上流行的1角、5角、1元3種 面值的硬幣，包裝速度可達(dá)每分鐘800枚左右。目前本裝置適用于公交車公司、地鐵售票機(jī)和銀行等需要對硬幣進(jìn)行大量清分的領(lǐng)域。