曲柄搖桿式硬幣分離機(jī)設(shè)計(jì)

梁艷　尚偉偉　馬澤華　楊少聰　安勇勇

【摘 要】本文詳細(xì)闡述了曲柄搖桿式硬幣分離機(jī)的分離工作原理及運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并且已經(jīng)依據(jù)這種原理制作出了曲柄搖桿式硬幣分離機(jī)，驗(yàn)證了此種設(shè)計(jì)的合理性。

【關(guān)鍵詞】曲柄；搖桿；硬幣分離

0 引言

硬幣是日常生活中必不可少的貨幣，在很多商品銷售和服務(wù)收費(fèi)環(huán)節(jié)都用到了硬幣，尤其在公交公司和自動(dòng)售賣機(jī)構(gòu)上，硬幣的使用率很高。繼一角和五角的硬幣投放率加大后，中央銀行從2016年起將加大部分城市的1元硬幣投放率，這也意味著硬幣的使用頻率在我們今后的生活中將越來越頻繁。硬幣的使用一方面給我們生活帶來便利，另一邊給我們的清點(diǎn)和分離帶來了麻煩，秉承著方便人民生活的理念，本文作者設(shè)計(jì)了這款曲柄搖桿式硬幣分離機(jī)。

對于硬幣分離機(jī)的設(shè)計(jì)，國內(nèi)也有不少同類的硬幣分離的產(chǎn)品，但是大多數(shù)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積比較大，價(jià)格較昂貴，主要使用于大型的商場和公司等地方。本設(shè)計(jì)采用曲柄搖桿式的工作原理，機(jī)構(gòu)簡單、占地面積小、成本較低，可使用在硬幣使用頻繁的銀行、商場等大型場所也可使用于家庭中。

1 工作原理和工作過程

本設(shè)計(jì)清分的為第五版人民幣的一角（新）、五角、一元的硬幣，其工作原理主要是利用各種面值硬幣直徑大小的不同，利用篩箱來進(jìn)行分離，但是硬幣的厚度較小，單純利用重力很難分離，所以為了提高分離的效率，采用的曲柄搖桿裝置，該裝置可以使篩箱震動(dòng)起來，增強(qiáng)分離器中硬幣重心的不穩(wěn)定性，從而達(dá)到分離的目的。

2 方案設(shè)計(jì)

2.1 硬幣投入裝置設(shè)計(jì)

對于硬件分離機(jī)的硬幣收集裝置，本設(shè)計(jì)采用了漏斗加布袋，保證硬幣在投入的過程中的順暢和較小噪音。

2.2 分離裝置設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)利用硬幣的直徑大小來進(jìn)行分離，所以設(shè)計(jì)了三個(gè)帶篩孔抽屜的篩箱，抽屜按照從上到下排列，抽屜篩孔的大小根據(jù)一角、五角、一元硬幣的直徑大小來確定。三種不同硬幣的直徑如表1所示：

表1 第五套人民幣硬幣直徑及厚度

根據(jù)三種硬幣直徑的不同設(shè)計(jì)篩箱的篩孔直徑，最上層抽屜孔直徑大小為23mm這樣就可以分離出一元的硬幣，五角和一角的硬幣漏到下一層，中間層抽屜用于分離五角和一角的硬幣，因?yàn)檫@兩種硬幣的直徑相差較小，為了更好的分離它們并考慮到制造篩孔時(shí)的誤差所以這層抽屜孔直徑設(shè)計(jì)為19.8mm，可以保證一角硬幣能順利的漏下，最下面一層做成實(shí)心抽屜，并未設(shè)計(jì)篩孔，這一層用來接收一角的硬幣，這樣，分離出的三種硬件就收集在三個(gè)抽屜中，方便硬幣的取出及后續(xù)包裝。

2.3 運(yùn)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)中怎樣讓硬幣順暢無摻雜的分離很重要，因?yàn)橛矌诺暮穸炔怀^2mm，重心很低，所以用篩孔漏下時(shí)要設(shè)計(jì)合理的運(yùn)動(dòng)方向，使篩箱的運(yùn)動(dòng)能夠打破硬幣的穩(wěn)態(tài)，讓硬幣處于一種不穩(wěn)的狀態(tài)，這樣更利于硬幣的分離。根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)要求采用了曲柄搖桿裝置，該運(yùn)動(dòng)裝置底部的一端采用搖桿機(jī)構(gòu)，另一端采用曲柄機(jī)構(gòu)，這樣運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的曲線運(yùn)動(dòng)軌跡，使篩箱具有上下前后的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)方式帶有急回特性，故能讓硬幣在篩面上不疊加，可以更充分的利用篩孔，使硬幣能夠更高效的分離。

對于硬幣的分離過程，考慮到不同的用戶硬幣的多少不同，所以設(shè)計(jì)了不同的運(yùn)動(dòng)速度，以便于能更有效的對硬幣進(jìn)行分離。圖1所示為整個(gè)裝置的實(shí)物圖。

圖1 硬幣分離機(jī)實(shí)物圖

3 分離機(jī)特點(diǎn)

本硬幣分離機(jī)總體尺寸為40×35×50mm，該硬幣分離機(jī)體積小、結(jié)構(gòu)簡單，便于制造及維修；分離速度快，500枚混合硬幣僅用時(shí)20秒即可精確分離。該分離機(jī)既可家用也可商用。此分離機(jī)不足之處在于分離硬幣時(shí)噪聲較大，在后續(xù)工作中可以進(jìn)行改進(jìn)。

[責(zé)任編輯：張濤]