全自动钱币分类整理封装一体机设计

朱澎锋　曹建波　高昭　张狄锋　张铭颖　马斌　朱鸿杰　李晓慧

【摘 要】针对目前国内银行、公交公司等机构其硬币分拣、整理、封装大多为人工操作，存在效率低、浪费劳动成本等问题，本文设计制造了集钱币分类整理封装为一体的自动化机器，采用通过硬币直径的大小对币值进行清分的方法，多工位流水线作业，功能齐全，可实现对我国目前各类流通硬币的分类、清点、整理及封装，各模块排列紧凑，各机构互相有序协调，通过PLC控制、步进电机驱动实现。该全自动钱币分类整理封装一体机可以节约人工，提高效率。

【关键词】分拣机；硬币包装；传输系统；传感装置；自动化

0 引言

大面值货币的电子化，小面值货币的硬币化是各国货币发行的趋势。随着硬币在公交车、自动售货机等场合的使用，对硬币的高效率自动化处理提出了要求，硬币计数机、硬币分拣装置由此而得到发展。而硬币计数、包卷的前提必须使分拣装置按照顺序排列，以方便电子设备对其进行计数。因此对硬币进行计数、包装、分类等各种机械产品应运而生，但是对分拣整理包装一体型硬币处理机的开发和研究却一直没有出现。所以，市场需要一种成熟可靠的全自动多功能的硬币自动处理设备，而全自动钱币分类整理封装一体机就是针对这种需求而进行创新设计的。

1 全自动钱币分类整理封装一体机机械结构设计

该全自动钱币分类整理封装一体机可分为三个机构：分类机构、整理机构、封装机构。

1.1 分类机构

分类机构，是对钱币进行分类的机构。采用硬币直径不同的原理进行分类，将硬币分成1元，5毛，老版大1毛，新版小1毛。分类机构由电机、旋转盘、以及与旋转盘相配合使用的固定基座三个部分组成。旋转盘上有不规则圆，不规则圆根据四类硬币尺寸设计，每个不规则圆在面积范围内只可放入一枚任何种类的硬币；有4个硬币分类口，分别按照四类硬币尺寸设计，从小到大排列；中间圆孔为电机主轴留出位，电机旋转带动旋转盘自转时将带走硬币，当所带走硬币到达适合的硬币出口时，硬币掉落。

1.2 计数机构

整理计数机构，是对分类机构中所掉落的硬币进行整理计数的机构。整理计数机构可分为步进电机、打片、安装板、寄存轨道、方形金属[1-3]接近开关等5个部分组成。计数机构包括步进电机、方形金属接近开关、寄存轨道，从上往下看此部件，可看出上部是一个锥形孔，接住分类机构所掉落的硬币，并起导向作用，将所接到的硬币引导进其下的长孔（长孔的直径尺寸按照硬币直径尺寸设计），硬币在此孔产生堆叠，该部件的侧面设有一个平面，用于安装传感器；安装板上除了设置各部件的安装孔位外，还有一条槽，该槽的宽度也根据所掉落的硬币直径尺寸设计；计数打片由步进电机带动，旋转打击硬币进入下一阶段。

1.3 封装机构

封装机构，是将计数机构所打出来的硬币进行收集，随后进行封装的机构。设定每次封装50枚一罐。封装机构主要由收发口、转子、轴、电机、齿轮、模拟传输带、约束栏、汽缸、轴承等一系列部件组成。

2 全自动钱币分类整理封装一体机控制系统设计

该全自动钱币分类整理封装一体机的所有功能是通过可编程控制器（PLC）来实现的[4-5]。在设定PLC输入输出端功能端口之后，将PLC端口与实物相连[6-7]，其具体工作原理如下：

按下启动按钮SB1，分类电机开始转动，硬币进行分類，两侧输送带工作，将罐子和塞子送入工位1，通过PLC延时5s后；包装机构电机运动，旋转90°，将罐子运送到工位2；此时计数电机运动，并由金属接近开关控制，累计记满50个硬币，停止1s；包装机构电机再次运动，旋转90°；此过程循环3次后将硬币运送至工位5；此时气缸运动，向下将塞子塞入罐子；之后包装电机选装90°，将装满硬币的罐子送至工位6，罐子落下；此工作过程一直循环，直至金属接近开关检测到无硬币落下为止；此时，包装机构将送入机构剩余的罐子和塞子打包后，运送出机构；最后停止所有工作部件，等待下一次启动。如遇紧急情况，按下停止按钮SB2，所有工作部件停止工作。

3 结论

本文设计的钱币分类整理封装一体机其价值在于一体化程度高，囊括了硬币的分拣、整理、计数、封装四个步骤，在保证稳定性的前提下，还能够有较高的效率，包装所用的材料可以回收多次利用，节约成本的同时也响应保护环境的号召，且该机器操作简单，工作人员只需控制开和关两个按钮，倒入硬币后，等待时间短，平均只需10—15秒就能够得到一罐包装好的硬币，在这基础上，该机器还有很大的升级空间。因此，其能够为现今企业带来方便，将有很大的实用价值和良好的社会效益。

【参考文献】

[1]陈国华.金属传感器IC及其应用[J].电气时代，1989（4）：12-13.

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[3]何道清.传感器与传感器技术[M].北京：科学出版社，2004，08.

[4]刘光起，周亚夫.PLC技术及应用[M].北京：化学工业出版社，2008，01.

[5]夏田，陈婵娟，祁广利.PLC电气控制技术[M].北京：化学工业出版社，2008，02.

[6]倪志莲.单片机应用技术[M].北京：北京理工大学出版社，2010，07.

[7]麦桂飞.PLC编程技术的灵活教学与运用[J].广东教育（职教版），2015（3）：87-88.

[责任编辑：朱丽娜]