摘?要：硬幣在經(jīng)濟(jì)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(chǎn)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(shè)計(jì)了一種硬幣清分機(jī)，本文從硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)理念、原則，以及硬幣分類結(jié)構(gòu)的原理、尺寸參數(shù)等方面進(jìn)行了較為詳細(xì)的設(shè)計(jì)說明。最后總結(jié)了該硬幣清分機(jī)的使用優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)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(shí)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(jìn)行高效的處理，如清分、計(jì)數(shù)、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(jì)數(shù)、包裝成為一個(gè)急需解決的問題?，F(xiàn)在北京、上海、深圳等一線大城市的地鐵、公交車公司連續(xù)發(fā)生營運(yùn)收取的大量硬幣難以入繳銀行的現(xiàn)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(jī)有的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不利于推廣，有的靠人工清點(diǎn)、分辨硬幣費(fèi)時(shí)耗工，成本太高。怎么來彌補(bǔ)現(xiàn)有清分機(jī)的不足，從而設(shè)計(jì)出一種結(jié)構(gòu)簡單的硬幣清分機(jī)成為現(xiàn)實(shí)之需。

1 硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)原則

基于現(xiàn)有的各種硬幣清分包裝機(jī)存在的不足，我們研發(fā)了此型結(jié)構(gòu)簡單、能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有硬幣清分包裝機(jī)不足的裝置。機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)市場需求與實(shí)際需要，對產(chǎn)品的功能、原理、技術(shù)參數(shù)進(jìn)行規(guī)劃決策并以一定的形式表達(dá)出來的過程。本硬幣清分機(jī)的設(shè)計(jì)思路主要有以下幾點(diǎn)：

（1）利用其物理特征對其進(jìn)行分類、計(jì)數(shù)與包裝，減少復(fù)雜技術(shù)，尤其是復(fù)雜的電子技術(shù)，以降低成本，減小操作難度。

（2）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，工作穩(wěn)定，不受環(huán)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(jì)數(shù)、包裝的其一或全部功能。

2 清分機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該硬幣清分機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本著簡單、易懂、易使用的原則，主要結(jié)構(gòu)有分類裝置、收集計(jì)數(shù)裝置等。整個(gè)裝置機(jī)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(shí)可方便將其拆開，易于修理與保養(yǎng)，且沒有運(yùn)用復(fù)雜的電子技術(shù)，使得操作非常簡便，成本低廉，同時(shí)本裝置體積小，輕便易于移動。主要結(jié)構(gòu)包括旋轉(zhuǎn)撥叉、硬幣分類孔盤、硬幣收集與計(jì)數(shù)裝置等，整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示：

2.1 旋轉(zhuǎn)曲形撥叉設(shè)計(jì)

曲形撥叉的物理參數(shù)。旋轉(zhuǎn)撥叉的功用主要是把倒進(jìn)桶里的混合硬幣進(jìn)行攪動，使硬幣運(yùn)動起來，在旋轉(zhuǎn)過程中，硬幣能夠充分、有序地通過圓孔進(jìn)入篩選計(jì)數(shù)裝置。因此，對該撥叉的大小、厚度以及倒角等參數(shù)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(qiáng)度為33～40Mpa;彎曲強(qiáng)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(shè)計(jì)

分類裝置主要是用來在旋轉(zhuǎn)的過程中把放在盛幣盒內(nèi)的各種硬幣進(jìn)行分類，根據(jù)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(shè)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(gòu)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(zhuǎn)曲桿撥叉在電機(jī)的帶動下工作，撥叉逆時(shí)針撥動硬幣，在硬幣被撥叉攪動時(shí)，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(dāng)落入收集筒中的硬幣直徑小于收集筒的側(cè)面開口弦長時(shí)，硬幣會從收集筒中滑出;當(dāng)落入其中的硬幣直徑大于收集筒的側(cè)面開口弦長時(shí)，硬幣會卡在收集筒中。利用硬幣直徑大小的不同，就達(dá)到了將硬幣分類的目的。

2.3 收集與計(jì)數(shù)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(zhuǎn)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(shí)三種硬幣也會從出幣口流出（因?yàn)閾懿嫘D(zhuǎn)時(shí)給硬幣的離心力），硬幣收集筒的下部會插入一個(gè)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(shí)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(jī)封口即可，收集筒中兩個(gè)插銷的高度是固定的，所以每筒中收集的硬幣數(shù)是固定的，因而可計(jì)數(shù)。

2.3.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

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(yīng)硬幣的直徑，這樣就保證了直徑大的硬幣進(jìn)不來，直徑小的硬幣會從下面排出。

2.3.3 裝置尺寸的設(shè)定

（1）1元收集筒：收集筒內(nèi)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(nèi)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(nèi)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(jié)語

作為一種新型的硬幣分離機(jī)，在設(shè)計(jì)之初就本著結(jié)構(gòu)簡單、功能完善的理念，在制作完成后的試驗(yàn)過程中也較好地達(dá)到了預(yù)期的效果。本清分機(jī)具有以下幾方面優(yōu)點(diǎn)：

（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(wěn)定，沒有環(huán)境限制，成本低。

（2）電機(jī)安裝在底部，增加了穩(wěn)定性，可以防止搖晃，在圓盤的中心安裝撥叉，由電機(jī)帶動，能夠?qū)A盤上的硬幣更快地?fù)苤劣矌攀占壑?，加快了分類速度，提高分類的效率?/p>

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

（4）在三個(gè)硬幣收集筒的上部設(shè)置活動插銷，當(dāng)硬幣收集筒裝滿硬幣時(shí)，將活動插銷插入以阻止硬幣繼續(xù)掉入收集筒中，完成定量收集。

（5）三個(gè)硬幣收集筒的底部在閉合時(shí)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(qū)間，提高了硬幣分類的準(zhǔn)確度。

（6）對三個(gè)硬幣收集筒的高度進(jìn)行限定，使一個(gè)收集筒可以固定收集15枚硬幣，同時(shí)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(shí)驗(yàn)師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電控制。