筛筒式硬币分拣机设计

张向红 韩忠义 席晓燕

(河北省智能装备数字化设计及过程仿真重点实验室 唐山学院,河北 唐山063000)

1 概述

硬币是货币的重要组成部分,硬币具有流通量大、耐磨损、易回收等优点,在日常生活中扮演着重要的、无可替代的角色。随着硬币的广泛应用,银行在日常工作中需要对数量庞大的回收硬币进行整理、分拣,将破损硬币剔除,将完好的硬币分类包装,使回收的硬币不断重新投入市场进行流通。在这个过程中,分类工作是一个重要环节,也是最繁琐和最耗时的工作。一方面,硬币种类杂乱,需要一一识别分类；另一方面,分拣工作需要大量的人力,费时、费力。为了提高分拣效率,银行需要有对硬币能够进行高效处理的设备,同时大型超市、大型商场等单位也对硬币处理设备有一定需求,而目前市场上的硬币处理设备或者结构比较复杂,价格较高,只能在银行使用,而且不易维修,一般的超市或商场难以配置；或者结构过于简陋,还需要多人手工操作,不能满足大量硬币分拣工作的要求。因此十分有必要开发新的硬币分拣设备。

本文介绍了一种筛筒式硬币分拣机,这种分拣机能够对硬币进行快速分拣,节省人力,并且结构简单、容易制作、价格低廉,能够广泛应用,满足各方面分拣硬币的工作需求。

2 筛筒式硬币分拣机设计

2.1 筛筒式硬币分拣机总体方案设计

筛筒式硬币分拣机如图1 所示,它由机架1、分拣箱14、分拣箱移动部分、分拣箱转动部分和硬币收集部分五部分组成。

筛桶式硬币分拣机是利用曲柄滑块机构进行硬币分拣,筛桶即为滑块,利用滑块的往复运动方式,把混合在一起的不同面值的硬币进行筛拣。由于目前市场上流通的四种硬币分别为一元硬币一种、五角硬币一种、一角硬币两种共四种,因此,筛桶式硬币分拣机能实现四种硬币的筛选即可。

筛桶做成长方体的壳体,三个侧面分别开有多个直径不同的孔,依次为小一角硬币、五角硬币、大一角硬币。为了操作简单且节省时间,筛筒的第四个面上可不做出孔,方便一元硬币直接从筛桶内倒出。

筛拣时按直径从小到大依次筛选,以防止直径小的硬币从大孔中漏出。每筛完一种硬币转动一次筛桶,进行另一种硬币的筛选。筛桶的滑道做成方轴,筛桶上开有方孔和轴配合,换面时转动轴来带动筛桶的转动。

筛桶下面放有接币收集盒,收集盒上表面的长度和宽度分别稍大于筛桶的行程和宽度,保证硬币全部落入收集盒中。收集盒的底面为斜面,可以作为硬币滑道,且底端开槽,保证硬币依次从滑道中滑出。最后,在滑道出口处放有光电计数器给依次滑出的硬币计数。

在硬币下落的地方放有直径不同的储币筒对硬币进行包装,所选出的硬币分别装入四种储币筒中。储币筒内壁光滑,直径比对应硬币稍大一些,足以让硬币下落后整齐码垛。储币筒的高度正好等于五十枚硬币的高度,因此四种储币筒的高度分别为,一元硬币筒的高度是93mm、五角硬币筒的高度为84mm、一角硬币筒的高度分别为85mm 和120mm。

筛桶式硬币分拣机操作简便,实用性高。采用电机驱动,可靠性高,功耗低。可有效避免大量硬币处理工作繁重、人工清点费时费力的情况。

图1 筛筒式硬币分拣机

2.2 分拣箱移动部分设计

分拣箱移动部分如图2 所示。结合图1、图2 可以看到,它包括电机4,联轴器5、轮盘6、转轴7、连杆8、平移轴承套9、平移轴承13、滑轨17、滑动套管18、分拣箱14 等。

电机安装在机架的一端,通过联轴器与轮盘轴相连接,轮盘的一侧通过转轴与连杆的一端相连接,连杆的另一端与平移轴承套相连接,电机通过轮盘、转轴、连杆组成曲柄滑块往复移动机构,带动平移轴承套进行左右移动。

平移轴承套装在平移轴承套内,平移轴承套两个半圆形套环连接后的内孔直径与平移轴承的外径相匹配。平移轴承套和平移轴承在分拣箱和曲柄往复移动机构之间起到连接作用,一方面可以保证连杆通过平移轴承套和平移轴承带动分拣箱往复运动,另一方面是保证分拣箱转动时,曲柄往复移动机构由于平移轴承的转动作用不会受到分拣箱转动的影响。分拣箱的平移运动是在滑轨上滑动实现的。分拣箱长度方向的两个端面上分别有滑动孔,两个滑动孔分别焊接滑动套管,滑动套管内孔与滑轨外壁为滑动配合,分拣箱通过两端滑动套管可以在滑轨上左右滑动,实现往复移动。

滑轨在支撑分拣箱进行往复运动的同时,还起到带动分拣箱一起转动,实现分拣箱转动分拣的作用。其结构是,滑轨的截面为正方形,分拣箱两端滑动套管的内孔为方孔,二者为滑动配合,滑轨在转动时可以通过滑动套管带动分拣箱转动。为了实现滑轨和分拣箱的转动,分拣箱与电机相对一端的滑动套管的外壁为圆形,圆形外壁与平移轴承内孔为转动配合,滑轨的两端为圆柱体,分别套装在两个转动轴承的内孔中(图4)。采用这样的结构,滑轨的两端通过两个转动轴承进行转动,分拣箱通过平移轴承可以避免转动受到连杆的约束。

分拣箱14 的长方形箱体的一个侧面为箱体盖15,箱体的另外三个侧面分别有硬币分拣孔16。三个侧面上的硬币分拣孔16 分别为一元硬币分拣孔32、五角硬币分拣孔33、一角硬币分拣孔34,它们的直径分别与一元硬币、五角硬币、一角硬币的直径相匹配(图3)。

图2 分拣箱移动部分

图3 分拣箱的三个侧面示意图

2.3 分拣箱转动部分设计

分拣箱转动部分如图4 所示,包括转动槽轮21、拨盘24、销钉25、摇把26、支座27。转动槽轮为圆盘,转动槽轮的圆周有四个相对的圆形凹槽,相邻的圆形凹槽之间的部位有拨动槽,四个拨动槽分别沿着半径的方向,拨盘与转动槽轮平行相对,拨盘上有销钉与转动槽轮的拨动槽相对,拨盘的中心与摇把轴垂直固定连接,摇把轴通过支座固定安装在机架的一端的直立框架上端。使用时,转动摇把带动拨盘转动,拨盘上的销钉进入转动槽轮的拨动槽,使转动槽轮转动,从而带动滑轨转动,滑轨带动分拣箱转动。

图4 分拣箱转动部分

图5 硬币收集部分

2.4 硬币收集部分设计

硬币收集部分如图5 所示,包括漏斗28、滑槽29、收集盒30、计数器31 等。漏斗为锥形盒体,漏斗的两端固定连接在机架的下方,漏斗的上方开口与分拣箱的底面相对,漏斗的下方开口连接倾斜的滑槽,滑槽下方放置收集盒,滑槽上安装有计数器,计数器为红外感应计数器。当硬币掉入漏斗时,分拣出的硬币每经过一次计数器,就会计数一次,工作人员可根据需要,当收集够一定数目的硬币时将收集盒取走。

3 机架设计

机架结构如图6 所示。机架1 由两个平行的直立框架2 组成,两个直立框架之间由横杆相连接。分拣箱在机架的两个直立框架上端之间,分拣箱移动部分位于一个直立框架上,分拣箱转动部分位于另一个直立框架上,硬币收集部分位于分拣箱的下方。筛筒式硬币分拣机实物如图7 所示。

图6 机架

图7 筛筒式硬币分拣机实物

结束语

筛筒式硬币分拣机结构简单、操作方便、分拣效果良好,可以快速对硬币进行分拣,同时具有制作容易、价格低廉、维修方便的优点,适用于各种需要分拣硬币的单位使用,可以有效地节约人力,提高硬币分拣整理工作的效率。