一种硬币分离机构的研究

摘 要：随着中国经济的腾飞，零售业，服务业和银行业的日益发展，硬币流通的频率不断上升。人工分离硬币不仅费时费力，增加了各行各业的劳动力成本；大部分市面上的硬币分离机器有结构复杂，价格昂贵的缺点，本研究提出一种利用离心转盘和倾斜滑道的设计思路，提出一种硬币分离机构，主要创新点是利用新式的机械结构能高效，便捷的分离。

关键词：实用创新；硬币分离；离心转盘；倾斜滑道

随着中国经济的迅速发展，零售业，服务业以及银行业的日益繁荣，导致硬币的流通频率不断上升。传统硬币的清点和分类需要人手动分离，这不仅费时费力，而且增加了企业的经营成本；而市场上的硬币分离机器一般有着复杂，昂贵的不足。通过简单巧妙地利用机械结构以及物理定理使得硬币高效，便捷的分离。这样可以减少不必要的劳动力浪费。

1 设计思路及原理

现有硬币分离机器，大致有以下几种原理：有的利用不同种类硬币的材料不同，采用磁铁吸附等措施：有的利用红外传感器扫描识别，再通过机械装置的分离：有的利用振动分离的思路。但是均存在结构过于复杂，效率不高。

要想设计结构简单并且高效的分离机器，应从最直观的方面入手。注意到硬币外观的不同，想到利用大小不同的孔来使硬币过滤，从而实现分离；注意到要使叠在一起的硬币分离，联想到利用离心装置；考虑到硬币的传送的效率问题，尝试利用倾斜的滑道来引导硬币分离。

综合分析上述情况，提出以下技术方案解决：

离心装置采用回转圆盘。其功能主要是两方面：一是利用不同硬币质量及质心位置的不同，在离心力作用下硬币间产生相对运动，使硬币相互分离开来，为后续硬币的分离做好准备；二是回转运动给硬币一定的速度，硬币获得一定动能，有利于硬币分离及效率的提高。

倾斜椭圆形轨道。这个结构可以起到传送带的作用，利用斜面产生一定的加速度，加快硬币的分离，提高工作效率。圆弧形轨道设计可以减少硬币与轨道的撞击，可以防止硬币掉落以及轨道破损。

轨道下硬币收集管。在轨道正下方装有硬币收集管。收集管上管壁上开有一条细缝，能通过这条缝观察硬币是否集满。

在轨道开有略大于硬币的孔，最上两个孔是用与分离5角硬币，中间两个孔用于分离1角硬币，最下方硬币用于分离1块硬币。孔由上而下依次变大，与5角，1角，1块的硬币大小一一对应。

整体结构由4大部分组成：1.离心转盘2.倾斜椭圆滑道3.硬币收集管4.小电机。

2 使用方法

使用方法：将整个装置固定在机架上；启动电机，使电机以合适角速度旋转；往转盘上放入适量硬币；通过硬币窥视条观察硬币是否集满，若集满，则使电机停止转动，打开管帽并取出硬币。

注意事项：电机的转速应处于合适的范围，转速过快可能导致硬币甩出转盘和滑道，过慢导致分离效率不高。电机转时人应与装置保持一定距离，以免造成伤害。

3 创新及不足

本设计的创新点有以下几点。

1）利用离心转盘分离硬币，并使硬币获得一定速度，提高分离效率和分离率；

2）利用倾斜椭圆滑道，既起到传送带的作用，又减少了硬币与滑道的冲击；

3）硬币收集管道设计巧妙，利用窥视条可以方便看到硬币是否收集满。

但也存在一些不足：由于整个滑道以及收集管均绕电机旋转，刚度和强度得不到保障；在装置旋转过程中观察收集管是否集满有一定难度。

参考文献：

[1] 孙桓，陈作模主编.机械原理[M].北京：高等教育出版社，2000.

[2] 吴宗泽，罗圣国主编.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社，2000.

作者簡介：

朱文杰（1993-），男，汉族，浙江宁波人，在校大学生，南京农业大学，研究方向：机械制造及自动化。