新型環保硬幣清分機的設計

劉洋 王慶 王麗麗

摘 要：硬幣作為全世界存在的一種貨幣形式，因其不易磨損，便于貯存等優點而被大量使用，但是過多數量的硬幣不易分揀，社會上缺少可以高效率，高識別度的分揀裝置，如銀行、公交公司、超市等，每天收到的硬幣需要大量的人力或者效率極其低的裝置來進行分揀，浪費時間和人力，而且容易出錯，由于硬幣的重量和剛性也使其不易包裝，所以對硬幣的分類和包裝問題亟待解決。本文所研究的產品主要依據一元、五角及一角硬幣的直徑、厚度和材料的不同（重力不同），通過機械設計、機械原理的相關理論知識，設計出機械軌道清分裝置，同時以電機作為輔助部件實現錢幣快速有效的清分。

關鍵詞：硬幣；清分機；節能環保

在國際上，多個國家已經研究出硬幣的分類和包裝裝置，日本GLORY公司生產的WR400C型硬幣點算機，LAUREL公司生產的LAC16等，其技術已經較為成熟，大型機械分揀速度已經達到1000枚每分鐘，小型的也可以達到600枚每分鐘。

國內也有多個大學進行了對硬幣分類機械的研究，清華大學，北京科技大學等多個大學對裝置進行過深入研究，1995年清華大學曾經與昆明機床廠仿制過日本的分揀裝置，但最終因為技術原因沒有廣泛應用于社會中。因此本文研究一種新型硬幣清分裝置其主要依據一元、五角及一角硬幣的直徑、厚度和材料的不同（重力不同），通過機械設計、機械原理的相關理論知識，設計出機械軌道清分裝置，同時以電機作為輔助部件實現錢幣快速有效的清分。

1 新型環保硬幣清分機的結構介紹

本次設計的新型環保硬幣清分機主要由兩部分構成，減速分流裝置以及錢幣分離裝置，整體圖如圖1所示：

2 工作原理

2.1 硬幣進入軌道

將大量硬幣從入口倒入，由于進入硬幣碰撞或者倒入人員操作等原因，影響進入分離軌道的狀態，所以在此入口設置多個擋板對硬幣多次調整，使其以理想速度進入分揀軌道，以便于在分揀軌道，硬幣可以以穩定速度滾動。機構如圖2所示：

在該環節中，傾斜板上根據一角硬幣的直徑大小開一系列均勻分布的小孔，使部分一角硬幣在此環節中落入硬幣出口，以減輕后續環節的工作量。

2.2 硬幣減速

硬幣經過前述裝置的處理進入此裝置，多次對硬幣軌道進行調整使硬幣斜躺并與板平行狀態進入減速軌道。減速軌道由板與間距2mm釘子陣組成，硬幣由上裝置調整后進入此裝置撞擊釘子達到減速的目的，其裝置結構如圖3所示：

2.3 硬幣清分

一元和五角硬幣經過裝置后，以與豎直方向成30度的角度進入該軌道。軌道向左（有側板方向）側微傾斜，如圖4所示：距離軌道下板距離擋板為五角硬幣直徑距離。當一元硬幣滾到斜擋板處，即從軌道沒有側面的一邊掉入容器，五角和一角硬幣由于小于擋板到軌道底的距離所以順利滾過此擋板進入下一次分離，下一個擋板為一角硬幣的高度，在這個位置五角硬幣被擋滑下軌道進入特定的容器，一角硬幣順利通過進入特定容器。同時，為了提高效率，可以設置多條軌道，對硬幣進行分揀。

3 新型環保硬幣清分機的功能與特點

該裝置以實現高效環保的理念進行設計制作，實現不同面值錢幣的清分功能。在錢幣的清分過程中運用改變錢幣行走軌道傾角、添加擋板、布置釘子陣等環保措施達到減振緩沖、勻速穩定的目的。同時，采用多軌道同步運行實現高效清分。

該產品的創新點主要有：

（1）利用帶孔及不帶孔的多塊擋板按一定角度傾斜布置，減緩了硬幣的下降速度，使其下滑過程更加穩定，同時實現了初次分離減輕了機構的后續工作量；

（2）運用簡單的軌道機構調整硬幣運動狀態，使硬幣實現單排多個連續運動；

（3）借助重力和電機篩振動使硬幣順暢有序的下落；

（4）利用硬幣直徑差異實現硬幣高效分揀，讓硬幣借助自身滾動的慣性觸碰斜面擋板來自行進行分離。

（5）該裝置結構簡單，成本較低廉；制作過程倡導綠色制造，實現環保制作及使用。

4 結語

通過大量的實踐調研資料收集工作，確立研究硬幣清分機構的重要性及實用性。基于機械原理相關知識，合理確定了硬幣清分機的整體結構。運用UG軟件對所設計的機構進行了二維三維模型的建立，并進行了運動仿真，證實了機構的合理性。最后新型環保硬幣清分機進行了實體制作，證實了設計的正確性及可行性。

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