新型硬幣清分機設計

摘?要：硬幣在經濟生活中的使用與流通，給我們的生活帶來了一定的方便，但是在使用中也產生了一些問題，突出的問題就是不同面值硬幣的分類與收集。針對該問題，我們利用離心力，巧妙地設計了一種硬幣清分機，本文從硬幣清分機的設計理念、原則，以及硬幣分類結構的原理、尺寸參數等方面進行了較為詳細的設計說明。最后總結了該硬幣清分機的使用優點。

關鍵詞：硬幣清分;曲型撥叉;硬幣收集

硬幣代替小面額紙幣流通給人們帶來許多方便，同時也帶來了一些問題，銀行等一些特殊部門要對大量的硬幣進行高效的處理，如清分、計數、包裝等，這樣要消耗很大的人力物力。隨著硬幣的廣泛流通，硬幣的清分、計數、包裝成為一個急需解決的問題。現在北京、上海、深圳等一線大城市的地鐵、公交車公司連續發生營運收取的大量硬幣難以入繳銀行的現象，致使部分公司的硬幣大量積壓。目前由于社會上使用的清分機有的結構復雜，不利于推廣，有的靠人工清點、分辨硬幣費時耗工，成本太高。怎么來彌補現有清分機的不足，從而設計出一種結構簡單的硬幣清分機成為現實之需。

1 硬幣清分機的設計原則

基于現有的各種硬幣清分包裝機存在的不足，我們研發了此型結構簡單、能夠彌補現有硬幣清分包裝機不足的裝置。機械結構的設計主要是根據市場需求與實際需要，對產品的功能、原理、技術參數進行規劃決策并以一定的形式表達出來的過程。本硬幣清分機的設計思路主要有以下幾點：

（1）利用其物理特征對其進行分類、計數與包裝，減少復雜技術，尤其是復雜的電子技術，以降低成本，減小操作難度。

（2）結構簡單，體積小，工作穩定，不受環境影響。

（3）便于拆卸，輕便，易于移動。

（4）能按照意愿完成硬幣清分、計數、包裝的其一或全部功能。

2 清分機結構的設計

該硬幣清分機結構設計本著簡單、易懂、易使用的原則，主要結構有分類裝置、收集計數裝置等。整個裝置機械原理簡單、零部件簡潔，并且易于拆裝，在硬幣卡殼或需要清潔時可方便將其拆開，易于修理與保養，且沒有運用復雜的電子技術，使得操作非常簡便，成本低廉，同時本裝置體積小，輕便易于移動。主要結構包括旋轉撥叉、硬幣分類孔盤、硬幣收集與計數裝置等，整體結構圖如圖1所示：

2.1 旋轉曲形撥叉設計

曲形撥叉的物理參數。旋轉撥叉的功用主要是把倒進桶里的混合硬幣進行攪動，使硬幣運動起來，在旋轉過程中，硬幣能夠充分、有序地通過圓孔進入篩選計數裝置。因此，對該撥叉的大小、厚度以及倒角等參數有一定要求，具體要求如下：

（1）總厚度為15mm，倒角高度為10mm，角度為45°，橫截面積為200mm2。

（2）撥叉的材料為PAL。

（3）PLA的抗拉強度為33～40Mpa;彎曲強度為67Mpa;彎曲模量為23～29J/CM;彈性模量為2370～2650Mpa。

2.2 分類裝置設計

分類裝置主要是用來在旋轉的過程中把放在盛幣盒內的各種硬幣進行分類，根據曲桿撥叉、帶有斜槽的圓盤篩、帶有T型槽口的圓柱形外、收集筒、插銷等。

2.2.1 分類裝置尺寸的設定

硬幣的分類裝置部分由曲桿撥叉，帶有斜槽的圓盤篩，帶有T型槽口的圓柱形外筒、收集筒、插銷構成。1元圓盤的孔直徑24mm，5角圓盤的孔直徑為20mm，由于1角硬幣不用再分類，只需要收集，所以1角圓盤沒有鉆孔。

2.2.2 分類裝置的工作原理

旋轉曲桿撥叉在電機的帶動下工作，撥叉逆時針撥動硬幣，在硬幣被撥叉攪動時，一部分直徑小于圓孔的硬幣就會落到下一層，并且還會有一部分硬幣會T從型槽落入收集筒中，當落入收集筒中的硬幣直徑小于收集筒的側面開口弦長時，硬幣會從收集筒中滑出;當落入其中的硬幣直徑大于收集筒的側面開口弦長時，硬幣會卡在收集筒中。利用硬幣直徑大小的不同，就達到了將硬幣分類的目的。

2.3 收集與計數裝置

2.3.1 工作原理

倒入第一層外筒中的5角和1角硬幣會在撥叉的旋轉下從圓盤的孔中下落到第二層（1元硬幣因直徑大于第一層圓盤篩孔的直徑而不會下落），同時三種硬幣也會從出幣口流出（因為撥叉旋轉時給硬幣的離心力），硬幣收集筒的下部會插入一個45°角的插銷，因硬幣收集筒的開口弦長小于1元硬幣直徑而大于5角和1角硬幣直徑，所以1元硬幣會卡在收集筒中，而5角和1角的硬幣會從開口處滑出，從而收集筒中會收滿1元硬幣（下面兩層同理依次收集5角和1角的硬幣），待硬幣收集筒中1元硬幣集滿，在上插銷口中插入插銷，阻止圓盤里的硬幣落入收集筒，取下下面的插銷，同時用小袋子在收集筒下部收集下落出來的硬幣，再將袋子放入包裝機封口即可，收集筒中兩個插銷的高度是固定的，所以每筒中收集的硬幣數是固定的，因而可計數。

2.3.2 結構設計

新型收集筒、插銷，采用圓柱形半切口形狀，圓柱直徑為其所收集的相應硬幣的直徑，這樣就保證了直徑大的硬幣進不來，直徑小的硬幣會從下面排出。

2.3.3 裝置尺寸的設定

（1）1元收集筒：收集筒內徑為28mm，筒壁厚5mm，開口寬度為21mm，高度為75mm，斜槽圓弧寬度為20mm，斜槽高度為2mm。

（2）5角收集筒：收集筒內徑為24mm，筒壁厚5mm，開口寬度為20mm，高度為75mm，斜槽圓弧寬度為20mm，高度為2mm。

（3）1角收集筒：收集筒內徑為22mm，筒壁厚5mm，開口寬度為15mm，高度為75mm，斜槽圓弧寬度為20mm，高度為2mm。

3 結語

作為一種新型的硬幣分離機，在設計之初就本著結構簡單、功能完善的理念，在制作完成后的試驗過程中也較好地達到了預期的效果。本清分機具有以下幾方面優點：

（1）不需要電子元件支撐就能夠由上往下依次隔離并收集1元、5角以及1角硬幣，工作穩定，沒有環境限制，成本低。

（2）電機安裝在底部，增加了穩定性，可以防止搖晃，在圓盤的中心安裝撥叉，由電機帶動，能夠將圓盤上的硬幣更快地撥至硬幣收集槽中，加快了分類速度，提高分類的效率。

（3）將撥叉設置為弧形且凸起方向與撥叉的運動方向一致，降低了撥叉在轉動過程中受到的扭剪強度，防止撥叉斷裂。

（4）在三個硬幣收集筒的上部設置活動插銷，當硬幣收集筒裝滿硬幣時，將活動插銷插入以阻止硬幣繼續掉入收集筒中，完成定量收集。

（5）三個硬幣收集筒的底部在閉合時呈45°角，使得不符合盛放要求的硬幣滑落至筒體的下一層區間，提高了硬幣分類的準確度。

（6）對三個硬幣收集筒的高度進行限定，使一個收集筒可以固定收集15枚硬幣，同時將硬幣束型，使之疊成圓柱形，便于包裝。

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作者簡介：郭偉（1984—?），男，漢族，碩士，實驗師，研究方向：機械設計、機電控制。