曲柄摇杆式硬币分离机设计

梁艳　尚伟伟　马泽华　杨少聪　安勇勇

【摘 要】本文详细阐述了曲柄摇杆式硬币分离机的分离工作原理及运动机构的设计，并且已经依据这种原理制作出了曲柄摇杆式硬币分离机，验证了此种设计的合理性。

【关键词】曲柄；摇杆；硬币分离

0 引言

硬币是日常生活中必不可少的货币，在很多商品销售和服务收费环节都用到了硬币，尤其在公交公司和自动售卖机构上，硬币的使用率很高。继一角和五角的硬币投放率加大后，中央银行从2016年起将加大部分城市的1元硬币投放率，这也意味着硬币的使用频率在我们今后的生活中将越来越频繁。硬币的使用一方面给我们生活带来便利，另一边给我们的清点和分离带来了麻烦，秉承着方便人民生活的理念，本文作者设计了这款曲柄摇杆式硬币分离机。

对于硬币分离机的设计，国内也有不少同类的硬币分离的产品，但是大多数的产品结构比较复杂，体积比较大，价格较昂贵，主要使用于大型的商场和公司等地方。本设计采用曲柄摇杆式的工作原理，机构简单、占地面积小、成本较低，可使用在硬币使用频繁的银行、商场等大型场所也可使用于家庭中。

1 工作原理和工作过程

本设计清分的为第五版人民币的一角（新）、五角、一元的硬币，其工作原理主要是利用各种面值硬币直径大小的不同，利用筛箱来进行分离，但是硬币的厚度较小，单纯利用重力很难分离，所以为了提高分离的效率，采用的曲柄摇杆装置，该装置可以使筛箱震动起来，增强分离器中硬币重心的不稳定性，从而达到分离的目的。

2 方案设计

2.1 硬币投入装置设计

对于硬件分离机的硬币收集装置，本设计采用了漏斗加布袋，保证硬币在投入的过程中的顺畅和较小噪音。

2.2 分离装置设计

本设计利用硬币的直径大小来进行分离，所以设计了三个带筛孔抽屉的筛箱，抽屉按照从上到下排列，抽屉筛孔的大小根据一角、五角、一元硬币的直径大小来确定。三种不同硬币的直径如表1所示：

表1 第五套人民币硬币直径及厚度

根据三种硬币直径的不同设计筛箱的筛孔直径，最上层抽屉孔直径大小为23mm这样就可以分离出一元的硬币，五角和一角的硬币漏到下一层，中间层抽屉用于分离五角和一角的硬币，因为这两种硬币的直径相差较小，為了更好的分离它们并考虑到制造筛孔时的误差所以这层抽屉孔直径设计为19.8mm，可以保证一角硬币能顺利的漏下，最下面一层做成实心抽屉，并未设计筛孔，这一层用来接收一角的硬币，这样，分离出的三种硬件就收集在三个抽屉中，方便硬币的取出及后续包装。

2.3 运动装置的设计

本设计中怎样让硬币顺畅无掺杂的分离很重要，因为硬币的厚度不超过2mm，重心很低，所以用筛孔漏下时要设计合理的运动方向，使筛箱的运动能够打破硬币的稳态，让硬币处于一种不稳的状态，这样更利于硬币的分离。根据这样的设计要求采用了曲柄摇杆装置，该运动装置底部的一端采用摇杆机构，另一端采用曲柄机构，这样运动过程中产生的曲线运动轨迹，使筛箱具有上下前后的往复运动，这种运动方式带有急回特性，故能让硬币在筛面上不叠加，可以更充分的利用筛孔，使硬币能够更高效的分离。

对于硬币的分离过程，考虑到不同的用户硬币的多少不同，所以设计了不同的运动速度，以便于能更有效的对硬币进行分离。图1所示为整个装置的实物图。

图1 硬币分离机实物图

3 分离机特点

本硬币分离机总体尺寸为40×35×50mm，该硬币分离机体积小、结构简单，便于制造及维修；分离速度快，500枚混合硬币仅用时20秒即可精确分离。该分离机既可家用也可商用。此分离机不足之处在于分离硬币时噪声较大，在后续工作中可以进行改进。

[责任编辑：张涛]