一种微型硬币分离器的研制

雷永刚，马富强，寇应欢，张果

（中原工学院，河南 新郑 451191）

一种微型硬币分离器的研制

雷永刚，马富强，寇应欢，张果

（中原工学院，河南 新郑 451191）

针对一元、五角、一角这三种面额不同的新式硬币，根据不同面额硬币直径的不同，设计一种简易、微型硬币分离器。研制后经测试，该微型硬币分离器分离效果好，结构简单，体积小，操作方便。

硬币；分离器；多轨道并列；凸轮机构

1　研究背景及意义

硬币在人们的日常生活消费中流通率很高，如果积存一定数量的硬币，若是没有合理地存储和分类，无论是个人家庭还是小型商店超市，使用时再分类都会消耗一定时间，带来一定的负担。当前市场上有很多硬币分离器，体积大，并且有的功能也很强大，价格相对昂贵，因此不利于在个人家庭和小型商店超市这些场所中推广。如果能设计出一种体积小、分离准确、易收集且经济的硬币分离器，既能节约人们分离硬币的时间，又便于整理和存储硬币，若再将硬币分离器的外观造型设计得具有一定的美观性，那么在个人家庭和小型商店超市这些场所中一定会有更多的推广和应用价值。

基于这样的想法，设计出一种简易、微型硬币分离器，该硬币通过自身重力作用沿特定轨道缓缓下滑，在下滑过程中实现对不同面额的硬币进行分离和收集［1］。该硬币分离器具有结构简单、成本低、体积小、操作方便、分离精确且稳定等特点，可应用于家用、小型商户等场所，具有一定的经济实用性［2］。

2　设计方案

该硬币分离器主要针对三种新式面额不同的硬币，即一元、五角、一角硬币，根据不同面额硬币直径的不同，采用了圆孔和轨道相结合的轨道板方案，该硬币分离器的结构主要由投料装置、分离装置以及收集装置等构成。

该投料装置设计方案是用滚筒加扇叶板传送钱币，电机以一定的速度带动滚轮在两个扇叶之间转动钱币，当转动到下方时钱币自动落下，达到钱币投放目的，投料装置利用机械原理知识设计并制作出的实物图如图1所示［3］。

图1　钱币的投放装置实物图

分离装置主体是一块有机玻璃板，前段打有直径19.8 mm的圆孔，用于一角硬币的掉落，之后是宽为22 mm的方孔轨道，用于五角轨道的掉落，一元硬币滑落到最后，达到三种硬币的分离，用solidworks 2015设计出的三维效果图如图2所示［4］。

图2　分离装置三维图

分离装置中的辅助动力，也就是本设计的创新点之一——凸轮机构，凸轮通过辅助电机的转动，以400 r/min的转速产生小幅度的震动，可以有效解决硬币重力不足而不能下滑进而引起堵塞的问题，凸轮机构的三维图形如图3所示。

图3　凸轮机构的三维图形

收集装置是由三个不同尺寸的方盒构成，分别对应圆孔的长度、方孔的长度以及一元硬币轨道的长度，能够有效收集所下落的硬币。

3　设计计算

滚筒的规格：直径30.5 mm，长127.5 mm。四个相同的扇叶规格：长127 mm，宽15 mm，厚度5 mm。四个扇叶均匀固定在滚筒的一周，即两个扇叶之间的绝对夹角为90°。

轨道板长450 mm，宽150 mm，厚5 mm，一角孔长度为220 mm，五角方孔长度80 mm。

一角分离部分圆孔直径为20 mm，一元轨道宽为22 mm，确保一元硬币顺利滑过，而五角硬币则会漏下。

一角圆孔直径19.5 mm；伍角圆孔直径20.5 mm；一元圆孔直径26 mm。

所用电机为两种，都为直流减速电机，工作电压为12 V，转速分别为：传送动力电机107 r/min，凸轮电机400 r/min，其中传送动力电机转速与滚筒转速比为1∶1，凸轮电机转速与凸轮转速比为1∶1。

根据材料与材料之间摩擦因数的不同，该硬币分离器制作时，轨道板所用材料选用有机玻璃板［5］。

4　该硬币分离器的工作过程

硬币通过投料装置的拨动进入传送轨道，有挡板格挡限制，保证硬币依次下滑。在轨道板上，由于硬币自身重力的作用，各种硬币会依次通过轨道下滑，当一角硬币通过设计的孔掉落进入一角硬币收集器时，五角和一元的硬币继续下滑，当到达方孔的位置，五角的则会掉下落入五角硬币收集器。然而由于一元硬币的直径较大，一元硬币会继续沿着轨道向下滑落，直到通过轨道滑到最后，落入一元硬币收集器，从而达到三种硬币的分离效果，目前该硬币分离器的研制只是针对三种新版硬币（不包括旧版一角）。

5　结语

针对三种新式面额不同的硬币，即一元、五角、一角硬币，根据不同面额硬币直径的不同，设计一种简易、微型硬币分离器，该硬币通过自身重力作用沿特定轨道缓缓下滑，在下滑过程中实现对不同面额硬币的分离。为了增加滑落的速率和分离的效率，在分离轨道的下面安装有凸轮结构，该结构能使轨道板上下小幅度振动，从而解决了硬币因重力不足产生的堵塞。研制后经测试，该微型硬币分离器分离精确且稳定，具有结构简单、成本低、体积小、操作方便等特点，可应用于家用、小型商户等场所进行硬币分离，具有一定的经济实用性。

［1］孙亮波，黄美发.机械创新设计与实践［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2015.

［2］雷永刚，韦沛东，侯文龙，等.一种简洁硬币分拣机的设计与实现［J］.河南科技，2016（7）：61-62.

［3］张荣.机械原理［M］.武汉：华中科技大学出版社，2015.

［4］江洪，于文浩，蒋侃. SolidWorks 2015基础教程［M］.北京：机械工业出版社，2016.

［5］赵程，杨建民.机械工程材料［M］.北京：机械工业出版社，2015.

（编辑：贾娟）Development of a Miniature Coin Separator

Lei Yonggang，Ma Fuqiang，Kou Yinghuan，Zhang Guo
（Zhongyuan University of Technology，Xinzheng Henan 451191）

According to the difference of the diameter of different denomination coins， a simple and micro coin separator is designed to separate three novel denomination coins， namely a Yuan RMB， 0.5 Yuan RMB，0.1 Yuan RMB. After the test， the miniature coin separator has the advantages of good separation effect， simple structure， small volume and convenient operation.

coin； separator； multi orbit coordinate； cam mechanism

TQ153

A

2095-0748（2016）15-0047-02

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.15.20

2016-06-08

雷永刚（1983—），男，河南周口人，硕士，助理实验师，研究方向：机电一体化测控技术。