曲柄搖桿式硬幣分離機設計

梁艷　尚偉偉　馬澤華　楊少聰　安勇勇

【摘 要】本文詳細闡述了曲柄搖桿式硬幣分離機的分離工作原理及運動機構的設計，并且已經依據這種原理制作出了曲柄搖桿式硬幣分離機，驗證了此種設計的合理性。

【關鍵詞】曲柄；搖桿；硬幣分離

0 引言

硬幣是日常生活中必不可少的貨幣，在很多商品銷售和服務收費環節都用到了硬幣，尤其在公交公司和自動售賣機構上，硬幣的使用率很高。繼一角和五角的硬幣投放率加大后，中央銀行從2016年起將加大部分城市的1元硬幣投放率，這也意味著硬幣的使用頻率在我們今后的生活中將越來越頻繁。硬幣的使用一方面給我們生活帶來便利，另一邊給我們的清點和分離帶來了麻煩，秉承著方便人民生活的理念，本文作者設計了這款曲柄搖桿式硬幣分離機。

對于硬幣分離機的設計，國內也有不少同類的硬幣分離的產品，但是大多數的產品結構比較復雜，體積比較大，價格較昂貴，主要使用于大型的商場和公司等地方。本設計采用曲柄搖桿式的工作原理，機構簡單、占地面積小、成本較低，可使用在硬幣使用頻繁的銀行、商場等大型場所也可使用于家庭中。

1 工作原理和工作過程

本設計清分的為第五版人民幣的一角（新）、五角、一元的硬幣，其工作原理主要是利用各種面值硬幣直徑大小的不同，利用篩箱來進行分離，但是硬幣的厚度較小，單純利用重力很難分離，所以為了提高分離的效率，采用的曲柄搖桿裝置，該裝置可以使篩箱震動起來，增強分離器中硬幣重心的不穩定性，從而達到分離的目的。

2 方案設計

2.1 硬幣投入裝置設計

對于硬件分離機的硬幣收集裝置，本設計采用了漏斗加布袋，保證硬幣在投入的過程中的順暢和較小噪音。

2.2 分離裝置設計

本設計利用硬幣的直徑大小來進行分離，所以設計了三個帶篩孔抽屜的篩箱，抽屜按照從上到下排列，抽屜篩孔的大小根據一角、五角、一元硬幣的直徑大小來確定。三種不同硬幣的直徑如表1所示：

表1 第五套人民幣硬幣直徑及厚度

根據三種硬幣直徑的不同設計篩箱的篩孔直徑，最上層抽屜孔直徑大小為23mm這樣就可以分離出一元的硬幣，五角和一角的硬幣漏到下一層，中間層抽屜用于分離五角和一角的硬幣，因為這兩種硬幣的直徑相差較小，為了更好的分離它們并考慮到制造篩孔時的誤差所以這層抽屜孔直徑設計為19.8mm，可以保證一角硬幣能順利的漏下，最下面一層做成實心抽屜，并未設計篩孔，這一層用來接收一角的硬幣，這樣，分離出的三種硬件就收集在三個抽屜中，方便硬幣的取出及后續包裝。

2.3 運動裝置的設計

本設計中怎樣讓硬幣順暢無摻雜的分離很重要，因為硬幣的厚度不超過2mm，重心很低，所以用篩孔漏下時要設計合理的運動方向，使篩箱的運動能夠打破硬幣的穩態，讓硬幣處于一種不穩的狀態，這樣更利于硬幣的分離。根據這樣的設計要求采用了曲柄搖桿裝置，該運動裝置底部的一端采用搖桿機構，另一端采用曲柄機構，這樣運動過程中產生的曲線運動軌跡，使篩箱具有上下前后的往復運動，這種運動方式帶有急回特性，故能讓硬幣在篩面上不疊加，可以更充分的利用篩孔，使硬幣能夠更高效的分離。

對于硬幣的分離過程，考慮到不同的用戶硬幣的多少不同，所以設計了不同的運動速度，以便于能更有效的對硬幣進行分離。圖1所示為整個裝置的實物圖。

圖1 硬幣分離機實物圖

3 分離機特點

本硬幣分離機總體尺寸為40×35×50mm，該硬幣分離機體積小、結構簡單，便于制造及維修；分離速度快，500枚混合硬幣僅用時20秒即可精確分離。該分離機既可家用也可商用。此分離機不足之處在于分離硬幣時噪聲較大，在后續工作中可以進行改進。

[責任編輯：張濤]