离心筛网式电动硬币区分器

林思远+++王鸿朔+++刘亚勇+++高媛+++李思滢+++冯伟志+++施继红

摘 要：为了实现目前流通的三种硬币的快速分拣、计数的目的，研制了一款硬币分拣计数器。该机器利用电机带动各个部分运转，依据离心原理，使得硬币有序、无重叠地通过特制的分拣滑道，实现硬币的快速分离，利用光敏传感器进行计数。经实验表明，整机工作稳定、性能可靠、分拣速度可达300枚/分钟。

关键词：硬币分拣；计数；结构设计；离心式

在人们日常生活中，随处都可见到硬币，硬币扮演着不可替代的角色。一方面使用硬币确实给我们带来不少方便；另一方面像超市、公交公司、银行等地，清点硬币又是一项繁琐的工作。而市面上的硬币清点装置较少，且功能不健全[1]。在此基础上，为了满足市场需要，本文研究设计了用于解决上述问题的机器-离心式硬币分拣计数器。

1 离心式硬币分拣计数器的总体设计

1.1 应满足的性能要求

该分拣计数器是一种集硬币分拣、计数、收集为一体化的机械装置，它应满足的性能要求是将现行流通的三种面值硬币进行准确快速的分离[2]。准确性达到96%；计数快速正确并显示信息，正确率94%及以上；分拣速度能达到300枚/min；操作简便，使用方便。

1.2 硬币分拣计数器主要结构及工作原理

由图1可知，分拣计数器主要由进给机构（步进电机3、上下分拣圆盘5和4）、分拣装置（上下层分拣滑道7和9、两个直流电机6和8）、计数装置（图1中未画出）和收集装置（1、10和11）组成。工作时定时定量（防止一次放入过多导致分拣圆盘负担过大，引起堵塞和分拣不流畅）地将混杂的硬币放入旋转的上分拣圆盘5中，利用离心力原理，其被甩入盘边缘出口，由于出口规格尺寸只允许单个硬币通过，因而能使硬币排队无重叠地进入水平分拣滑道7。根据直径不同，一元硬币能顺利通过中间镂空的滑道进入收集计数装置1，利用常开式光电传感器进行计数。而五角和一角的硬币掉入下分拣圆盘4中，同样原理进行两者分拣计数。

2 分拣计数器主要部件设计及技术参数确定

2.1 进给机构

这是分拣计数器的最主要部分，由步进电机和分拣圆盘组成。

2.1.1 分拣圆盘

同轴的分拣圆盘有上下两个，规格尺寸相同，由步进电机驱动，实物图如图1所示，结构组成如图2所示。盘直径为170mm，圆周有高为80mm的挡板，在挡板与水平滑道连接处开一个宽25mm、高3mm的通道，用来使混杂的硬币排队无重叠进入水平滑道。下盘开同样的通道，用来使五角、一角混杂硬币进入下一水平滑道[3]。两个分拣圆盘采用PVC材料，3D打印制成，转速设定为280r/min。

2.1.2 电机的选用

选用TB6600型步进电机，转速设定为80r/min，用以驱动同轴的两个圆盘旋转。

2.2 分拣装置

分拣装置由分拣滑道和步进电机组成，分拣滑道的设计对硬币分拣准确性影响较大[4]。

2.2.1 分拣滑道

由图1可知，分拣滑道有两处，分为上下两层，均为轨道滑道。上层分拣装置由半径为100mm的圆弧和长为120mm的镂空直轨道组成，直轨道外框宽为22mm，滑道宽度21mm。镂空部分为长度120mm，宽度为20.5mm的长方形，如图3所示。下层分拣装置由半径为100mm的圆弧和长为120mm的镂空直轨道组成，直轨道外框宽为22mm，滑道宽度20.5mm。镂空部分为长度120mm，宽度为19.75mm的长方形[5]，如图4所示。

2.2.2 电机的选用

由图1可知需选用两个直流电机分别驱动两个皮带轮使硬币在滑道中移动，且因所受载荷较小，故选用FXD42BLDC-002C型电动机，完全满足设计要求。

2.3 计数装置

由三个光电传感器组成，其组成为发射器、接收器、检测电路和计数显示器。其主要参数为：U：5VDC；I：100mA；Sn：3-50CM；直径：18MM；传感器长度：65MM；引线长度：150CM。

2.4 收集装置

三个收集装置安放在机架最底部，分别盛装一元、五角和一角的硬币。通过分拣计数后硬币落入收集装置内，可以人工拿取再进行包装。

3 试验结果及分析

为了验证离心式硬币分拣计数器能否在实际应用中达到设计要求，利用研制出的样机进行了硬币分拣计数性能测试。

从表1中看出，在5次试验中，分拣效果最好的为第1次，最不理想的是第5次结果。其原因可能与机器的整体平稳性等有一定关系，需要进一步改进机件结构设计。但是5次试验的平均值还是满足设计目标要求的，分拣速度均值316枚/min、准确率均值97.2%、计数正确率均值94.2%。

4 结束语

本文论述了离心式硬币分拣计数器的结构及工作原理，并确定了主要部件技术参数（型号），利用研制出的样机进行了硬币分拣计数性能测试。通过多次试验证明该装置的实用与可靠性。其特点有准确率高，分拣速度快和操作方便的特点。试验结果表明：分拣计数器的分拣速度可达300枚/min、準确率97%以上，符合设计要求，计数正确率94%以上，达到了设计目标。

参考文献

[1]林洪贵.基于分离盘的硬币清分机实例介绍[J].现代商贸工业，2007，19（9）：280-281.

[2]熊建昌，肖悦，杨毅，等.分层多滑道式硬币分类清点装置的设计与开发[J].科技广场，2016，9：185-188.

[3]杨可桢.机械设计基础（第七版）[M].北京：高等教育出版社，2015.

[4]许恒.全自动硬币分拣机构设计[J].科技创新导报，2011，18：11.

[5]宋宝玉.机械设计课程设计指导书[M].北京：高等教育出版社，2011.

作者简介：林思远，男，大学本科，主要研究方向：交通运输、零部件设计。

*通讯作者：施继红，主要研究方向：交通运输工程、机械设计。