篩筒式硬幣分揀機設計

張向紅 韓忠義 席曉燕

(河北省智能裝備數字化設計及過程仿真重點實驗室 唐山學院,河北 唐山063000)

1 概述

硬幣是貨幣的重要組成部分,硬幣具有流通量大、耐磨損、易回收等優點,在日常生活中扮演著重要的、無可替代的角色。隨著硬幣的廣泛應用,銀行在日常工作中需要對數量龐大的回收硬幣進行整理、分揀,將破損硬幣剔除,將完好的硬幣分類包裝,使回收的硬幣不斷重新投入市場進行流通。在這個過程中,分類工作是一個重要環節,也是最繁瑣和最耗時的工作。一方面,硬幣種類雜亂,需要一一識別分類；另一方面,分揀工作需要大量的人力,費時、費力。為了提高分揀效率,銀行需要有對硬幣能夠進行高效處理的設備,同時大型超市、大型商場等單位也對硬幣處理設備有一定需求,而目前市場上的硬幣處理設備或者結構比較復雜,價格較高,只能在銀行使用,而且不易維修,一般的超市或商場難以配置；或者結構過于簡陋,還需要多人手工操作,不能滿足大量硬幣分揀工作的要求。因此十分有必要開發新的硬幣分揀設備。

本文介紹了一種篩筒式硬幣分揀機,這種分揀機能夠對硬幣進行快速分揀,節省人力,并且結構簡單、容易制作、價格低廉,能夠廣泛應用,滿足各方面分揀硬幣的工作需求。

2 篩筒式硬幣分揀機設計

2.1 篩筒式硬幣分揀機總體方案設計

篩筒式硬幣分揀機如圖1 所示,它由機架1、分揀箱14、分揀箱移動部分、分揀箱轉動部分和硬幣收集部分五部分組成。

篩桶式硬幣分揀機是利用曲柄滑塊機構進行硬幣分揀,篩桶即為滑塊,利用滑塊的往復運動方式,把混合在一起的不同面值的硬幣進行篩揀。由于目前市場上流通的四種硬幣分別為一元硬幣一種、五角硬幣一種、一角硬幣兩種共四種,因此,篩桶式硬幣分揀機能實現四種硬幣的篩選即可。

篩桶做成長方體的殼體,三個側面分別開有多個直徑不同的孔,依次為小一角硬幣、五角硬幣、大一角硬幣。為了操作簡單且節省時間,篩筒的第四個面上可不做出孔,方便一元硬幣直接從篩桶內倒出。

篩揀時按直徑從小到大依次篩選,以防止直徑小的硬幣從大孔中漏出。每篩完一種硬幣轉動一次篩桶,進行另一種硬幣的篩選。篩桶的滑道做成方軸,篩桶上開有方孔和軸配合,換面時轉動軸來帶動篩桶的轉動。

篩桶下面放有接幣收集盒,收集盒上表面的長度和寬度分別稍大于篩桶的行程和寬度,保證硬幣全部落入收集盒中。收集盒的底面為斜面,可以作為硬幣滑道,且底端開槽,保證硬幣依次從滑道中滑出。最后,在滑道出口處放有光電計數器給依次滑出的硬幣計數。

在硬幣下落的地方放有直徑不同的儲幣筒對硬幣進行包裝,所選出的硬幣分別裝入四種儲幣筒中。儲幣筒內壁光滑,直徑比對應硬幣稍大一些,足以讓硬幣下落后整齊碼垛。儲幣筒的高度正好等于五十枚硬幣的高度,因此四種儲幣筒的高度分別為,一元硬幣筒的高度是93mm、五角硬幣筒的高度為84mm、一角硬幣筒的高度分別為85mm 和120mm。

篩桶式硬幣分揀機操作簡便,實用性高。采用電機驅動,可靠性高,功耗低。可有效避免大量硬幣處理工作繁重、人工清點費時費力的情況。

圖1 篩筒式硬幣分揀機

2.2 分揀箱移動部分設計

分揀箱移動部分如圖2 所示。結合圖1、圖2 可以看到,它包括電機4,聯軸器5、輪盤6、轉軸7、連桿8、平移軸承套9、平移軸承13、滑軌17、滑動套管18、分揀箱14 等。

電機安裝在機架的一端,通過聯軸器與輪盤軸相連接,輪盤的一側通過轉軸與連桿的一端相連接,連桿的另一端與平移軸承套相連接,電機通過輪盤、轉軸、連桿組成曲柄滑塊往復移動機構,帶動平移軸承套進行左右移動。

平移軸承套裝在平移軸承套內,平移軸承套兩個半圓形套環連接后的內孔直徑與平移軸承的外徑相匹配。平移軸承套和平移軸承在分揀箱和曲柄往復移動機構之間起到連接作用,一方面可以保證連桿通過平移軸承套和平移軸承帶動分揀箱往復運動,另一方面是保證分揀箱轉動時,曲柄往復移動機構由于平移軸承的轉動作用不會受到分揀箱轉動的影響。分揀箱的平移運動是在滑軌上滑動實現的。分揀箱長度方向的兩個端面上分別有滑動孔,兩個滑動孔分別焊接滑動套管,滑動套管內孔與滑軌外壁為滑動配合,分揀箱通過兩端滑動套管可以在滑軌上左右滑動,實現往復移動。

滑軌在支撐分揀箱進行往復運動的同時,還起到帶動分揀箱一起轉動,實現分揀箱轉動分揀的作用。其結構是,滑軌的截面為正方形,分揀箱兩端滑動套管的內孔為方孔,二者為滑動配合,滑軌在轉動時可以通過滑動套管帶動分揀箱轉動。為了實現滑軌和分揀箱的轉動,分揀箱與電機相對一端的滑動套管的外壁為圓形,圓形外壁與平移軸承內孔為轉動配合,滑軌的兩端為圓柱體,分別套裝在兩個轉動軸承的內孔中(圖4)。采用這樣的結構,滑軌的兩端通過兩個轉動軸承進行轉動,分揀箱通過平移軸承可以避免轉動受到連桿的約束。

分揀箱14 的長方形箱體的一個側面為箱體蓋15,箱體的另外三個側面分別有硬幣分揀孔16。三個側面上的硬幣分揀孔16 分別為一元硬幣分揀孔32、五角硬幣分揀孔33、一角硬幣分揀孔34,它們的直徑分別與一元硬幣、五角硬幣、一角硬幣的直徑相匹配(圖3)。

圖2 分揀箱移動部分

圖3 分揀箱的三個側面示意圖

2.3 分揀箱轉動部分設計

分揀箱轉動部分如圖4 所示,包括轉動槽輪21、撥盤24、銷釘25、搖把26、支座27。轉動槽輪為圓盤,轉動槽輪的圓周有四個相對的圓形凹槽,相鄰的圓形凹槽之間的部位有撥動槽,四個撥動槽分別沿著半徑的方向,撥盤與轉動槽輪平行相對,撥盤上有銷釘與轉動槽輪的撥動槽相對,撥盤的中心與搖把軸垂直固定連接,搖把軸通過支座固定安裝在機架的一端的直立框架上端。使用時,轉動搖把帶動撥盤轉動,撥盤上的銷釘進入轉動槽輪的撥動槽,使轉動槽輪轉動,從而帶動滑軌轉動,滑軌帶動分揀箱轉動。

圖4 分揀箱轉動部分

圖5 硬幣收集部分

2.4 硬幣收集部分設計

硬幣收集部分如圖5 所示,包括漏斗28、滑槽29、收集盒30、計數器31 等。漏斗為錐形盒體,漏斗的兩端固定連接在機架的下方,漏斗的上方開口與分揀箱的底面相對,漏斗的下方開口連接傾斜的滑槽,滑槽下方放置收集盒,滑槽上安裝有計數器,計數器為紅外感應計數器。當硬幣掉入漏斗時,分揀出的硬幣每經過一次計數器,就會計數一次,工作人員可根據需要,當收集夠一定數目的硬幣時將收集盒取走。

3 機架設計

機架結構如圖6 所示。機架1 由兩個平行的直立框架2 組成,兩個直立框架之間由橫桿相連接。分揀箱在機架的兩個直立框架上端之間,分揀箱移動部分位于一個直立框架上,分揀箱轉動部分位于另一個直立框架上,硬幣收集部分位于分揀箱的下方。篩筒式硬幣分揀機實物如圖7 所示。

圖6 機架

圖7 篩筒式硬幣分揀機實物

結束語

篩筒式硬幣分揀機結構簡單、操作方便、分揀效果良好,可以快速對硬幣進行分揀,同時具有制作容易、價格低廉、維修方便的優點,適用于各種需要分揀硬幣的單位使用,可以有效地節約人力,提高硬幣分揀整理工作的效率。