新型硬币分拣包装机的设计

2016-05-30郝志伟刘思聪程亚亚田时勇尚豪华马志浩

科技创新导报 2016年22期

郝志伟刘思聪程亚亚田时勇尚豪华马志浩

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.068

摘要：该文设计的新型硬币分拣包装机，可解决现有硬币清分机存在的无法包装、分拣效率低、易出错、包装计数不准确等问题。新型硬币分拣包装机基于不同面值的硬币直径及厚度不相同的特点，利用分拣机构、集币机构、包装机构，实现大量硬币的高效分类、清点和包装，可以一次性实现硬币的分拣、计数、包装多方面需求，实现硬币分拣包装自动化，降低人工成本。

关键词：硬币计数自动化分拣包装

中图分类号：TH69 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（a）-0068-03

目前硬币以其成本低、流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势广泛流通。日常生活中，越来越多的人在乘坐公交车时投放硬币，在满足人们方便的同时，大量硬币的投放造成了公交公司清点难的难题。据调查，一家公交公司平均每天收进硬币20余万，而公交公司采用的是典型的手工分拣包装方式，面对大量的硬币，手工分拣、包装明显不能满足要求，不仅劳动力成本高且效率低下。然而，现有的硬币清分机是利用离心力将硬币从转盘分离出来，再通过集币袋将硬币收集。缺点是：需要二次投放硬币来分拣出不同面值的硬币，不仅没有对硬币进行定量的包装，而且分拣效率不高、易出错，不能对硬币进行准确计数。故针对这一问题，笔者设计了这款集分拣、计数与包装于一体的新型硬币分拣包装机。

1 整体分析

该新型硬币分拣包装机主要实现了不同面值硬币的分类、计数和定量包装。通过分拣机构—— 转盘和分拣轨道，实现硬币的初步分离，再利用集币机构进行堆币和计数，最后通过包装机构完成包装纸侧面开口塑封以及下端开口的塑封和剪断。此发明基于不同硬币直径大小不同的特点，巧妙利用离心原理和各种机构的特性，实现了大量硬币的高效分类、清点和简单包装，不仅人工成本低，又一次性实现了硬币的分拣、计数、包装多方面需求，具有价格低、易操作、占地小、运输便利等优势。

硬币分拣包装机主要功能是实现硬币的分类、计数、包装。总体来看，可分为3层。第一层分拣机构，利用转盘和分拣轨道将不同币值分类，收集在3个集币筒内；第二层集币机构，用集币筒接收来自上一层机构的硬币，通过光电门进行计数，再利用槽轮机构将集币筒内的币一个个送至包装机构；第三层包装机构，利用正弦机构带动包装纸下移，利用凸轮机构对包装纸进行塑封，从而完成硬币处理的全部过程。

2 结构设计

2.1 分拣机构

分拣机构如图2所示，包括转盘和分拣轨道，主要功能是实现硬币的分类。电机带动转盘匀速转动，转盘中待分拣的硬币运动到挡环位置，由于受到阻力陆续掉入分拣轨道。分拣轨道由梯形挡板、分离板、挡块和硬币挡板组成。梯形分拣轨道上设有3个依次增大的分币卡槽，利用不同面值硬币之间的直径差异，使得硬币通过分离板的时候从相应的位置掉下到集币筒中。

由于硬币是在自身重力的作用下下落，所以倾斜轨道分离板倾斜角度对硬币的下落影响最大。为了确定倾角的大小，假设硬币与滑道之间为纯滑动，则硬币能够下滑的条件为：

故

而硬币与铝件之间的摩擦系数

出于安全考虑，由于滑道与硬币之间不止存在滑动摩擦，亦有滚动摩擦，而滚动摩擦的阻力小于滑动摩擦，则20°可以保证硬币在滑道上下滑，同时具有一定初速度。

2.2 集币机构

卡槽的下端接有3个圆筒用来堆币（如图3所示），在圆筒上方安装有光电门对硬币进行计数。接下来控制计数，当计数达到设定的币数时，通过执行单片机编好的程序，槽轮机构带动切币盘间歇转动，进行切币，并为硬币的定量包装做准备。

集币机构主要由槽轮机构及集币筒等构成。槽轮机构是由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构。它可以将主动件电机的连续转动转换成从动件输币盘的带有停歇的单向周期性转动。槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，机械效率高，并能较平稳地、间歇地进行转位。用槽轮机构可以使输币盘实现间歇转动。

2.3 包装机构

包装机构（如图4所示）主要实现的功能有：（1）包装纸的下移和侧面开口塑封；（2）包装纸下端塑封剪断。

包装纸的下移和侧面开口塑封：首先将包装纸包在包装筒外，利用正弦机构（如图5所示）带动包装纸下移，用推杆推动硬币和包装纸向下移动，运用机械原理课程中学到的凸轮机构，带动加热条和压板相互作用，瞬时温度达到132 ℃，完成包装纸侧面开口塑封。

包装纸下端塑封剪断：包装纸下端的封口，还是通过凸轮机构（如图6所示）带动加热条和压板反向作用，对包装纸下端进行塑封。在压板上安装刀片，进而在塑料纸下端塑封后对它进行剪断。

3 新型硬币分拣包装机创新点