一種自動(dòng)化硬幣包裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引言

在日常生活中，由人工整理包裝硬幣是一項(xiàng)非常繁瑣的工作，效率低、速度慢，造成了人力資源的巨大浪費(fèi)[1]。超市、公交公司和地鐵等場所是硬幣大量集中的地點(diǎn)，每天有數(shù)以萬計(jì)的硬幣流通，用機(jī)械整理包裝硬幣將是以后的發(fā)展趨勢，因此本文設(shè)計(jì)一種硬幣包裝機(jī)。

1 硬幣包裝機(jī)的國內(nèi)外現(xiàn)狀研究

國外發(fā)達(dá)國家對硬幣包裝設(shè)備研究開展的較早，著名廠家有日本的榮光和瑞典的SCANCOIN AB[2]。其中，圖1為日本GLORY公司生產(chǎn)的WR-400C型（高速）硬幣包裝機(jī)，圖2為日本勞雷爾LAC-16HRC型硬幣包裝機(jī)。國內(nèi)也有少數(shù)公司研發(fā)硬幣包裝機(jī)，蘇州少士電子科技有限責(zé)任公司采用德國REIS公司全套整機(jī)技術(shù)生產(chǎn)YBJ-600型全自動(dòng)硬幣包裝機(jī)，如圖3所示。此類設(shè)備體積較大，占據(jù)空間較大，價(jià)格較昂貴，主要用于銀行的貨幣庫和造幣廠，而公交公司、超市以及地鐵等一些中小型企業(yè)還沒能引進(jìn)此類設(shè)備，因此本文設(shè)計(jì)一種小型硬幣包裝機(jī)。

2 設(shè)計(jì)要求

硬幣包裝機(jī)的設(shè)計(jì)要求為[6]：

1）產(chǎn)品為小型機(jī)器；

2）產(chǎn)品能夠?qū)τ矌胚M(jìn)行計(jì)數(shù)、堆疊和包裝；

3）產(chǎn)品的成本應(yīng)盡可能的低；

4）產(chǎn)品的工作環(huán)境為：220V電壓，正常日光燈或白熾燈光下；

5）產(chǎn)品至少要達(dá)到30秒完成50枚硬幣的包裝，準(zhǔn)確率在99%以上。

圖1 WR-400C型[3]

圖2 LAC-16HRC型[4]

圖3 YBJ-600型[5]

3 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該自動(dòng)化硬幣包裝機(jī)由機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，其中機(jī)械系統(tǒng)由離心甩桶裝置、傳送裝置、分瓣式集幣筒和壓緊裝置四部分組成，如圖4所示。

圖4 硬幣包裝機(jī)

該硬幣包裝機(jī)的工作過程：硬幣在離心甩桶內(nèi)通過離心力將硬幣甩出掉落在傳送裝置上，光電傳感器對掉落的硬幣進(jìn)行計(jì)數(shù)，傳送裝置將硬幣傳送到分瓣式集幣筒內(nèi)，分瓣式集幣筒將硬幣整齊地堆疊在集幣筒內(nèi)，將壓緊裝置的壓緊彈簧壓下，集幣筒下方圓臺(tái)帶動(dòng)硬幣轉(zhuǎn)動(dòng)，將紙放入分瓣式集幣筒，由電氣控制裝置控制各個(gè)模塊的相互協(xié)調(diào)動(dòng)作，即可完成50枚硬幣的包裝。

3.1 離心甩桶

離心甩桶裝置主要由圓桶、軸、聯(lián)軸器和電機(jī)組成，如圖5所示。由PLC控制電機(jī)成正反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤正反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)盤正轉(zhuǎn)兩圈反轉(zhuǎn)半圈以防止卡幣。圓桶壁一側(cè)開一圓弧口，當(dāng)硬幣在轉(zhuǎn)盤中運(yùn)動(dòng)時(shí)由于受到離心力的作用從出幣口逐個(gè)甩出，圓桶壁上的硬幣甩出口設(shè)計(jì)成圓弧口，以便硬幣更通暢地甩出，如圖6所示。

圖5 離心甩桶

圖6 圓桶內(nèi)部結(jié)構(gòu)

3.2 傳送裝置

傳送裝置主要由傳送帶、帶輪、軸承座、帶輪軸和電機(jī)組成，如圖7所示。

圖7 傳送裝置

3.3 分瓣式集幣筒

分瓣式集幣筒顧名思義由兩瓣組成，當(dāng)兩瓣組合在一起時(shí)，硬幣掉落在集幣筒內(nèi)。根據(jù)收集硬幣的不同可更換不同直徑的集幣筒，集幣筒的直徑略大于硬幣的直徑，使硬幣整齊的堆疊在集幣筒內(nèi)。當(dāng)兩瓣分開可取出卷好的成品，節(jié)省了空間。

3.4 壓緊裝置

壓緊裝置主要由圓筒、壓緊軸、雙彈簧、軸承座和圓形底座組成，如圖8所示。壓緊裝置模仿車床頂尖工作原理[7]，由雙彈簧結(jié)構(gòu)組成的壓緊裝置，上部分彈簧控制壓緊，下部分彈簧用于復(fù)位，用軸承座連接兩根軸，使壓緊裝置可同時(shí)實(shí)現(xiàn)壓緊與旋轉(zhuǎn)功能。

圖8 壓緊裝置

4 結(jié)論

本文介紹了硬幣包裝機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，闡述了硬幣包裝機(jī)的設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)了硬幣包裝機(jī)。硬幣包裝機(jī)機(jī)械系統(tǒng)由離心甩桶裝置、傳送裝置、分瓣式集幣筒和壓緊裝置四部分組成。本文研制的硬幣包裝機(jī)不僅價(jià)格便宜，而且體積小、效率高，具有很大的市場應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]http://news.qingdaonews.com/zhongguo/2016-03/12/content_11517169.html[EB/OL].

[2]徐莉,劉喜平,常盛,等.一種新型硬幣包裝機(jī)的研究與設(shè)計(jì)[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2017,30(1):101-102,105.

[3]WR-400高速硬幣清點(diǎn)包裝機(jī)[日本光榮].http://detail.b2b.cn/product/601828722.html[EB /OL],2017-11-20.

[4]勞雷爾LAC-16HRC硬幣包裝機(jī).http://www.sohu.com/a/152972852_342088[EB/OL],2017-11-20.

[5]少士硬幣包裝機(jī)YBJ-600.https://b2b.hc360.com/supplyself/381320805.html[EB/OL],2017-11-20.

[6 芮曉明,翟江蘭.基于虛擬裝配的硬幣自動(dòng)包裝機(jī)設(shè)計(jì)方法[J].包裝工程,2006,27(1):92-94,108.

[7]盧宏,都學(xué)飛,林偉明,等.自動(dòng)化臺(tái)式硬幣包裝機(jī)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新與研制擇析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2016(33):48-49.