一种自动化硬币包装机机械系统设计
2018-05-25刘佳欣,张含叶,林伟明等
0 引言
在日常生活中,由人工整理包装硬币是一项非常繁琐的工作,效率低、速度慢,造成了人力资源的巨大浪费[1]。超市、公交公司和地铁等场所是硬币大量集中的地点,每天有数以万计的硬币流通,用机械整理包装硬币将是以后的发展趋势,因此本文设计一种硬币包装机。
1 硬币包装机的国内外现状研究
国外发达国家对硬币包装设备研究开展的较早,著名厂家有日本的荣光和瑞典的SCANCOIN AB[2]。其中,图1为日本GLORY公司生产的WR-400C型(高速)硬币包装机,图2为日本劳雷尔LAC-16HRC型硬币包装机。国内也有少数公司研发硬币包装机,苏州少士电子科技有限责任公司采用德国REIS公司全套整机技术生产YBJ-600型全自动硬币包装机,如图3所示。此类设备体积较大,占据空间较大,价格较昂贵,主要用于银行的货币库和造币厂,而公交公司、超市以及地铁等一些中小型企业还没能引进此类设备,因此本文设计一种小型硬币包装机。
2 设计要求
硬币包装机的设计要求为[6]:
1)产品为小型机器;
2)产品能够对硬币进行计数、堆叠和包装;
3)产品的成本应尽可能的低;
4)产品的工作环境为:220V电压,正常日光灯或白炽灯光下;
5)产品至少要达到30秒完成50枚硬币的包装,准确率在99%以上。
图1 WR-400C型[3]
图2 LAC-16HRC型[4]
图3 YBJ-600型[5]
3 机械系统设计
该自动化硬币包装机由机械系统和控制系统组成,其中机械系统由离心甩桶装置、传送装置、分瓣式集币筒和压紧装置四部分组成,如图4所示。
图4 硬币包装机
该硬币包装机的工作过程:硬币在离心甩桶内通过离心力将硬币甩出掉落在传送装置上,光电传感器对掉落的硬币进行计数,传送装置将硬币传送到分瓣式集币筒内,分瓣式集币筒将硬币整齐地堆叠在集币筒内,将压紧装置的压紧弹簧压下,集币筒下方圆台带动硬币转动,将纸放入分瓣式集币筒,由电气控制装置控制各个模块的相互协调动作,即可完成50枚硬币的包装。
3.1 离心甩桶
离心甩桶装置主要由圆桶、轴、联轴器和电机组成,如图5所示。由PLC控制电机成正反转,带动转盘正反转,转盘正转两圈反转半圈以防止卡币。圆桶壁一侧开一圆弧口,当硬币在转盘中运动时由于受到离心力的作用从出币口逐个甩出,圆桶壁上的硬币甩出口设计成圆弧口,以便硬币更通畅地甩出,如图6所示。
图5 离心甩桶
图6 圆桶内部结构
3.2 传送装置
传送装置主要由传送带、带轮、轴承座、带轮轴和电机组成,如图7所示。
图7 传送装置
3.3 分瓣式集币筒
分瓣式集币筒顾名思义由两瓣组成,当两瓣组合在一起时,硬币掉落在集币筒内。根据收集硬币的不同可更换不同直径的集币筒,集币筒的直径略大于硬币的直径,使硬币整齐的堆叠在集币筒内。当两瓣分开可取出卷好的成品,节省了空间。
3.4 压紧装置
压紧装置主要由圆筒、压紧轴、双弹簧、轴承座和圆形底座组成,如图8所示。压紧装置模仿车床顶尖工作原理[7],由双弹簧结构组成的压紧装置,上部分弹簧控制压紧,下部分弹簧用于复位,用轴承座连接两根轴,使压紧装置可同时实现压紧与旋转功能。
图8 压紧装置
4 结论
本文介绍了硬币包装机的国内外研究现状,阐述了硬币包装机的设计要求,设计了硬币包装机。硬币包装机机械系统由离心甩桶装置、传送装置、分瓣式集币筒和压紧装置四部分组成。本文研制的硬币包装机不仅价格便宜,而且体积小、效率高,具有很大的市场应用前景。
参考文献:
[1]http://news.qingdaonews.com/zhongguo/2016-03/12/content_11517169.html[EB/OL].
[2]徐莉,刘喜平,常盛,等.一种新型硬币包装机的研究与设计[J].机械研究与应用,2017,30(1):101-102,105.
[3]WR-400高速硬币清点包装机[日本光荣].http://detail.b2b.cn/product/601828722.html[EB /OL],2017-11-20.
[4]劳雷尔LAC-16HRC硬币包装机.http://www.sohu.com/a/152972852_342088[EB/OL],2017-11-20.
[5]少士硬币包装机YBJ-600.https://b2b.hc360.com/supplyself/381320805.html[EB/OL],2017-11-20.
[6 芮晓明,翟江兰.基于虚拟装配的硬币自动包装机设计方法[J].包装工程,2006,27(1):92-94,108.
[7]卢宏,都学飞,林伟明,等.自动化台式硬币包装机的设计创新与研制择析[J].科技创新与应用,2016(33):48-49.