硬币分类整理装置的结构设计与优化

左润东　蒋启茂　易修远

摘要：本装置经过设计和优化后可以实现硬币的分类、整理和计数的功能，极大提高了硬币分离的效率与准确率，而且本装置制作成本低廉，降低了人工成本并且避免了人工清捡硬币时存在的误差。在市场上有广阔的应用前景并在社会的发展中起到推动的作用。目前本装置适用于公交车公司、地铁售票机和银行等需要对硬币进行大量清分的领域。

关键词：硬币分类；创新点

硬币因为流通次数多、耐磨损、易回收等优势占领了小面额货币市场。随着人们生活水平的不断提高、生活节奏的加快、无人售票和自动售货机的推广，硬币流通量大大增加。公共场所需要对硬币进行大量清分的场合越来越多。由于硬币手工清分耗时耗力，因此硬币处理自动化成为迫切的社会需求。

但市场上的硬币分类机，由于其价格昂贵，分离量少，功能单一等原因，未得到很好的推广，因此急需一种自动化程度高的硬币清点、计数、整理一體机。

一、整体分析

本硬币分类整理装置外形为长方体，整体框架由角钢构成，简单大方；底部装有四个万向轮，移动方便且可随时固定；本装置由以下几部分组成，包括：送币机构、分流限位漏斗装置、一元硬币分离层、五角及一角硬币分离层、收纳采集装置、计数装置。整体图如图所示。

经过试验验证，本装置的处理能力能达到每分钟800枚。硬币分类整理装置主要功能是实现硬币的分类和计数。工作时，电动机驱动驱动曲柄滑块机构，使出币盒来回运动。硬币受到惯性的作用后被投入分流限位漏斗装置，限制同一时间进入硬币分离层的硬币数量。硬币在硬币分离层中靠重力沿板滑落，通过分离板前中部为交叉排列的圆孔将不同种类的硬币分离开。最后，硬币通过分离导向器分类落入收纳采集装置，并通过压力传感器对硬币进行计数，从而完成硬币处理的全部过程。

1.送币机构2.分流限位漏斗装置3.一元硬币分离层

4.五角及一角硬币分离层5.收纳采集装置6.计数装置

二、硬币分类整理装置

（一）送币机构

送币机构由曲柄滑块机构、电动机、送币盒组成。由12伏电动机提供动力，通过两个相互啮合的齿轮传递给曲柄滑块机构，长杆与送币盒相联接，持续送币。送币盒分为两层，上层用于盛放硬币，正面为栅栏状用于控制送币量，下层设有肋板，增大上层底板的承受能力，下层底板长于上层，前端用于盛接硬币并将其投入分流限位漏斗装置，从而起到限量的作用。送币盒底部装有四个滚动轴承且轴承设有轨道，可限定送币盒运动范围，减小运动时与支撑板的摩擦。

由于硬币是在惯性的作用下下落，所曲柄滑块机构的齿轮组对硬币的下落影响最大。考虑到该装置的传动效率不大，点币量为每分钟800枚，通过相关设计计算和强度校核，大齿轮45钢调质作热处理分度圆直径为78.75mm，转速为65n/min。小齿轮40Cr调质作热处理分度圆直径43.75mm。转速为117n/min。

漏斗装置与送币机构相接，其右视图为直角梯形，上底边与一元硬币分离板紧密接触，下底边与分离板相距15mm，用于限制硬币同一时间进入分离板的数量并防止硬币飞起，起到减速限位的作用；漏斗中还设有两层分流孔板，形成排列整齐的矩形孔且交错排列，对投送的大量硬币进行分流定向及减速，矩形孔孔壁为圆弧形，避免硬币滞留于方孔之上。

（二）硬币分离层

分离层装置由一元硬币分离层和五角及一角硬币分离层组成。每个分离层分为三部分：挡板、分离板、底板。分离层呈30度，三块板平行放置，硬币靠重力沿板滑落；挡板上端为圆弧状与漏斗相联接，下端与分离板平行且与分离板间隔设为30mm高度，用于限定硬币流量并防止硬币飞出；分离板前中部为交叉排列的圆孔，将一元与五角和一角分离开，尾部用三个分离条形成一元硬币滑行轨道，末端指向收集装置，利于稳定收集，轨道上设有二次分离孔，提高分币准确率；底板用于接收分离出的五角和一角。

由于分离层装置完全是依靠分离板前中部的交叉排列的圆孔对不同规格的硬币进行分离，则开孔的大小将会直接影响到硬币分离的准确率。因此，对圆孔直径大小进行了一系列的计算和实验，最终选取出最优的直径为：一号分离板板孔23mm，二号分离板板孔20mm。

三、创新点

（1）本装置实现了硬币的分类、整理和计数三大功能。

（2）双层曲柄滑块机构送币，能够保证一定的送币数量。利用硬币运动的惯性，保证每次进入装置的硬币量相对稳定并且不易出现卡币的情况。

（3）本装置利用硬币自身重力进行分离，通过第一次的分离能够分离出大部分的硬币，再进入二次分离装置 ，能够使硬币的分辨率达到百分百并且能够有序的进入收纳盒。

（4）收纳盒入口采用外廓为圆弧形的硬币导向器，使硬币能够有序的进入收纳量筒并自动堆叠整齐，实现硬币整理打包功能。

本硬币分类整理装置根据直径的大小对硬币进行分 类，可以实现不同币值快速、准确的分类，还可以对其进行计数，能处理现在市面上流行的1角、5角、1元3种 面值的硬币，包装速度可达每分钟800枚左右。目前本装置适用于公交车公司、地铁售票机和银行等需要对硬币进行大量清分的领域。