一种拨片漏盘式硬币清分机的研究

王志钢,陈 斌,王 飞

（宁波工程学院,浙江 宁波 315211）

一种拨片漏盘式硬币清分机的研究

王志钢,陈 斌,王 飞

（宁波工程学院,浙江 宁波 315211）

随着硬币取代小额纸币的趋势日益明显，主流市场上的硬币清分机又存在价格高昂、结构复杂、一次分离量少的问题，因此研制一款结构简单、功能多样、高效可靠的新型硬币清分机十分必要。本文依据硬币直径的不同，通过结构设计上的改进和创新，成功设计出一分钟至少能分离三百枚硬币的新型硬币清分机。对硬币高效的分离、清点、收集、整理，使其具有一定的实用价值和市场推广前景。

拨片；漏盘；硬币清分机

1 作品简介

作品主体如图1所示，长52cm，宽52cm，高96cm。整个作品主要分为四大部分：漏斗装置、分离装置、接收装置、电控装置。其分离原理是根据硬币直径的不同，硬币在拨片旋转的过程中下落到不同孔径的圆形漏盘上，从而实现分离工作。该作品不仅具有制作成本低、机构简单、工作效率高的特点，还可实现对硬币的清点和整理。

工作过程：首先将硬币倒入漏斗，打开漏币电磁开关，使硬币下落。再打开减速电机开关，使电机带动主轴旋转，弹性拨片将1元硬币从圆筒开口处（开口大小为被扫出硬币直径1.5倍）扫出，5角和1角硬币则落入下层漏盘，从而实现分离。5角和1角硬币的分离与此相同。硬币被扫出后将进入圆桶两侧的不锈钢轨道，不锈钢轨道采用氩弧焊拼接，然后再进入不锈钢管，通过不锈钢管时，两侧的光电计数器进行计数（光电感应位置应位于不锈钢管最低处），最后落入亚克力收集管。收集管安装在由槽轮装置带动的六工位收集盘上，当计数器每记满50枚硬币时，PLC发出指令，控制槽轮机构使收集盘旋转60º，此时下一个收集管与不锈钢管对齐，继续接收硬币，如此循环。

图1 主体

2 设计方案

（1）漏斗装置。漏斗装置由摇杆滑块机构、电磁铁、拨叉、漏斗、轨道等组成。漏斗的使用有效的增加了硬币的储存量，避免频繁的人工倒币，提高了工作效率。摇杆滑块的材料为铝合金，是作品的主要机械机构之一。摇杆一端连接电磁铁，另一端连接漏斗底部的拨叉。通过电磁铁的吸合来带动摇杆控制漏斗漏口的大小，从而间接控制硬币下落的数量，有利于机器平稳高效的工作。

（2）分离装置。分离装置由减速电机、有机玻璃外壳、主轴、不同规格的漏盘、弹性拨片等组成。电机的型号为51K60GN-CF,电压为220V,功率为60W，转速为1350rmp。主轴的材料为铝合金，一端通过联轴器与电机相连接，另一端安装在底部的推力球轴承上。弹性拨片的材料为橡胶，与主轴的连接方式为键连接，发挥着像“手”一样的作用，是硬币分离的主要零件之一。其弧形设计，不仅有利于硬币较为均匀的分布在漏盘上，以加快硬币分离的速度，还有利于将分离好的硬币根据弧线导入轨道。漏盘的材料是铝合金，是硬币分离的另一个主要零件。根据不同硬币直径不同这一分离原理和使用需求（孔尽可能多）对漏盘进行了相应的设计。孔的布置形式为均布。这样设计的优势主要有三点：1）硬币分离效率高；2）在保证结构强度的情况下，有效的减少装置负荷；3）外观美观大方。

（3）接收装置。接收装置由电机、槽轮机构、收集盘、收集管、光电传感器、计数器等组成，实现对硬币的清点和收集。电机的型号为GW180-26，电压为24V,功率为7.2W。收集盘采用六工位设计，即收集盘上安装六个收集管，其内径略大于硬币直径。如一元的收集管内径为28mm，管高度约为50个硬币叠加高度即92.5mm。收集盘可对硬币进行收集和整理，配合光电门实现计数功能。而槽轮机构具有结构简单、外形尺寸小、机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位[1]等特点，是作品的另一主要机械机构。槽轮机构与收集盘结合，增加了硬币收集整理的数量，避免了收集管过高，还能使硬币准确落入收集管内。

（4）电控装置。电控装置主要由PLC、配电箱、24V电源、电线、开关等组成。PLC是该作品的“大脑”，从光电传感器和计数器接收信号，再输出信号显示各硬币的分离数量和总金额并控制电机转动，保证了机器的正常运作，实现了机电一体化设计。配电箱的使用不仅避免了线路的杂乱，防止电源短路，提高了安全性，还在外观上体现出整洁美观，提高用户的认可度，体现了产品化设计。

3 总结

（1）创新点。1）采用了弹性拨片，与刚性拨片相比较，弹性拨片避免了刚性碰撞产生的死点问题，并且提高了拨片及漏盘核心零件的使用寿命，从而提高整个装置的使用期限。2）采用了多孔漏盘。根据试验发现，当硬币刚下落时，近一半的硬币已经直接通过漏孔下落到下一层漏盘，从而高效地提高了硬币的分离速度。3）硬币收集盘与槽轮机构的组合设计，能使电机带动转盘以每次60º间歇转动，实现六工位的设计要求，既保证硬币能准确落入收集管内，又增加了硬币的收集数量。4）漏斗装置中采用摇杆滑块机构，其优势是可以调节下落钱币的数量，减少人工倒落硬币的次数，有效提高工作效率，为使用者提供便利的人性化服务。5）采用配电箱，注重用电安全，并且在电路布局上整齐严谨，开关集中在特定区域，极大地方便了用户的使用。6）机电一体化和人机交互数字化设计。

（2）性能与推广。在大量连续的硬币分离测试中，本作品一分钟至少能分离出三百枚硬币，且没有发生任何故障，体现出设计以及制作的合理性。由于设计制作过程时间仓促，其美观程度稍有欠缺，但其出色的工作能力是最大的亮点，也从侧面反映出设计中创新改进获得了成功。总而言之，本作品完成了高效可靠、制作成本低、操作简便、功能多样的设计要求，是可以在超市、银行、公交公司等硬币频繁使用的场所进行推广应用。

[1]孙桓等.机械原理.8版[M].北京:高等教育出版社,2013:264.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.01.042

浙江省科技创新活动计划资助项目（2017R424010）