一種硬幣分離機構的研究

摘 要：隨著中國經濟的騰飛，零售業，服務業和銀行業的日益發展，硬幣流通的頻率不斷上升。人工分離硬幣不僅費時費力，增加了各行各業的勞動力成本；大部分市面上的硬幣分離機器有結構復雜，價格昂貴的缺點，本研究提出一種利用離心轉盤和傾斜滑道的設計思路，提出一種硬幣分離機構，主要創新點是利用新式的機械結構能高效，便捷的分離。

關鍵詞：實用創新；硬幣分離；離心轉盤；傾斜滑道

隨著中國經濟的迅速發展，零售業，服務業以及銀行業的日益繁榮，導致硬幣的流通頻率不斷上升。傳統硬幣的清點和分類需要人手動分離，這不僅費時費力，而且增加了企業的經營成本；而市場上的硬幣分離機器一般有著復雜，昂貴的不足。通過簡單巧妙地利用機械結構以及物理定理使得硬幣高效，便捷的分離。這樣可以減少不必要的勞動力浪費。

1 設計思路及原理

現有硬幣分離機器，大致有以下幾種原理：有的利用不同種類硬幣的材料不同，采用磁鐵吸附等措施：有的利用紅外傳感器掃描識別，再通過機械裝置的分離：有的利用振動分離的思路。但是均存在結構過于復雜，效率不高。

要想設計結構簡單并且高效的分離機器，應從最直觀的方面入手。注意到硬幣外觀的不同，想到利用大小不同的孔來使硬幣過濾，從而實現分離；注意到要使疊在一起的硬幣分離，聯想到利用離心裝置；考慮到硬幣的傳送的效率問題，嘗試利用傾斜的滑道來引導硬幣分離。

綜合分析上述情況，提出以下技術方案解決：

離心裝置采用回轉圓盤。其功能主要是兩方面：一是利用不同硬幣質量及質心位置的不同，在離心力作用下硬幣間產生相對運動，使硬幣相互分離開來，為后續硬幣的分離做好準備；二是回轉運動給硬幣一定的速度，硬幣獲得一定動能，有利于硬幣分離及效率的提高。

傾斜橢圓形軌道。這個結構可以起到傳送帶的作用，利用斜面產生一定的加速度，加快硬幣的分離，提高工作效率。圓弧形軌道設計可以減少硬幣與軌道的撞擊，可以防止硬幣掉落以及軌道破損。

軌道下硬幣收集管。在軌道正下方裝有硬幣收集管。收集管上管壁上開有一條細縫，能通過這條縫觀察硬幣是否集滿。

在軌道開有略大于硬幣的孔，最上兩個孔是用與分離5角硬幣，中間兩個孔用于分離1角硬幣，最下方硬幣用于分離1塊硬幣。孔由上而下依次變大，與5角，1角，1塊的硬幣大小一一對應。

整體結構由4大部分組成：1.離心轉盤2.傾斜橢圓滑道3.硬幣收集管4.小電機。

2 使用方法

使用方法：將整個裝置固定在機架上；啟動電機，使電機以合適角速度旋轉；往轉盤上放入適量硬幣；通過硬幣窺視條觀察硬幣是否集滿，若集滿，則使電機停止轉動，打開管帽并取出硬幣。

注意事項：電機的轉速應處于合適的范圍，轉速過快可能導致硬幣甩出轉盤和滑道，過慢導致分離效率不高。電機轉時人應與裝置保持一定距離，以免造成傷害。

3 創新及不足

本設計的創新點有以下幾點。

1）利用離心轉盤分離硬幣，并使硬幣獲得一定速度，提高分離效率和分離率；

2）利用傾斜橢圓滑道，既起到傳送帶的作用，又減少了硬幣與滑道的沖擊；

3）硬幣收集管道設計巧妙，利用窺視條可以方便看到硬幣是否收集滿。

但也存在一些不足：由于整個滑道以及收集管均繞電機旋轉，剛度和強度得不到保障；在裝置旋轉過程中觀察收集管是否集滿有一定難度。

參考文獻：

[1] 孫桓，陳作模主編.機械原理[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 吳宗澤，羅圣國主編.機械設計課程設計手冊[M].高等教育出版社，2000.

作者簡介：

朱文杰（1993-），男，漢族，浙江寧波人，在校大學生，南京農業大學，研究方向：機械制造及自動化。