新型环保硬币清分机的设计

刘洋 王庆 王丽丽

摘 要：硬币作为全世界存在的一种货币形式，因其不易磨损，便于贮存等优点而被大量使用，但是过多数量的硬币不易分拣，社会上缺少可以高效率，高识别度的分拣装置，如银行、公交公司、超市等，每天收到的硬币需要大量的人力或者效率极其低的装置来进行分拣，浪费时间和人力，而且容易出错，由于硬币的重量和刚性也使其不易包装，所以对硬币的分类和包装问题亟待解决。本文所研究的产品主要依据一元、五角及一角硬币的直径、厚度和材料的不同（重力不同），通过机械设计、机械原理的相关理论知识，设计出机械轨道清分装置，同时以电机作为辅助部件实现钱币快速有效的清分。

关键词：硬币；清分机；节能环保

在国际上，多个国家已经研究出硬币的分类和包装装置，日本GLORY公司生产的WR400C型硬币点算机，LAUREL公司生产的LAC16等，其技术已经较为成熟，大型机械分拣速度已经达到1000枚每分钟，小型的也可以达到600枚每分钟。

国内也有多个大学进行了对硬币分类机械的研究，清华大学，北京科技大学等多个大学对装置进行过深入研究，1995年清华大学曾经与昆明机床厂仿制过日本的分拣装置，但最终因为技术原因没有广泛应用于社会中。因此本文研究一种新型硬币清分装置其主要依据一元、五角及一角硬币的直径、厚度和材料的不同（重力不同），通过机械设计、机械原理的相关理论知识，设计出机械轨道清分装置，同时以电机作为辅助部件实现钱币快速有效的清分。

1 新型环保硬币清分机的结构介绍

本次设计的新型环保硬币清分机主要由两部分构成，减速分流装置以及钱币分离装置，整体图如图1所示：

2 工作原理

2.1 硬币进入轨道

将大量硬币从入口倒入，由于进入硬币碰撞或者倒入人员操作等原因，影响进入分离轨道的状态，所以在此入口设置多个挡板对硬币多次调整，使其以理想速度进入分拣轨道，以便于在分拣轨道，硬币可以以稳定速度滚动。机构如图2所示：

在该环节中，倾斜板上根据一角硬币的直径大小开一系列均匀分布的小孔，使部分一角硬币在此环节中落入硬币出口，以减轻后续环节的工作量。

2.2 硬币减速

硬币经过前述装置的处理进入此装置，多次对硬币轨道进行调整使硬币斜躺并与板平行状态进入减速轨道。减速轨道由板与间距2mm钉子阵组成，硬币由上装置调整后进入此装置撞击钉子达到减速的目的，其装置结构如图3所示：

2.3 硬币清分

一元和五角硬币经过装置后，以与竖直方向成30度的角度进入该轨道。轨道向左（有侧板方向）侧微倾斜，如图4所示：距离轨道下板距离挡板为五角硬币直径距离。当一元硬币滚到斜挡板处，即从轨道没有侧面的一边掉入容器，五角和一角硬币由于小于挡板到轨道底的距离所以顺利滚过此挡板进入下一次分离，下一个挡板为一角硬币的高度，在这个位置五角硬币被挡滑下轨道进入特定的容器，一角硬币顺利通过进入特定容器。同时，为了提高效率，可以设置多条轨道，对硬币进行分拣。

3 新型环保硬币清分机的功能与特点

该装置以实现高效环保的理念进行设计制作，实现不同面值钱币的清分功能。在钱币的清分过程中运用改变钱币行走轨道倾角、添加挡板、布置钉子阵等环保措施达到减振缓冲、匀速稳定的目的。同时，采用多轨道同步运行实现高效清分。

该产品的创新点主要有：

（1）利用带孔及不带孔的多块挡板按一定角度倾斜布置，减缓了硬币的下降速度，使其下滑过程更加稳定，同时实现了初次分离减轻了机构的后续工作量；

（2）运用简单的轨道机构调整硬币运动状态，使硬币实现单排多个连续运动；

（3）借助重力和电机筛振动使硬币顺畅有序的下落；

（4）利用硬币直径差异实现硬币高效分拣，让硬币借助自身滚动的惯性触碰斜面挡板来自行进行分离。

（5）该装置结构简单，成本较低廉；制作过程倡导绿色制造，实现环保制作及使用。

4 结语

通过大量的实践调研资料收集工作，确立研究硬币清分机构的重要性及实用性。基于机械原理相关知识，合理确定了硬币清分机的整体结构。运用UG软件对所设计的机构进行了二维三维模型的建立，并进行了运动仿真，证实了机构的合理性。最后新型环保硬币清分机进行了实体制作，证实了设计的正确性及可行性。

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