滾筒復(fù)合式硬幣分揀機(jī)

杜哲民 孫鄭杰 張佳林 李彥 王忠祥 張沖沖

摘要：目前國內(nèi)的硬幣分揀大多為人工操作，篩選效率低，勞動成本高。設(shè)計出一種硬幣分揀機(jī)，包括主體部分以及控制部分，主體部分主要由帶孔滾筒、各類滑道和轉(zhuǎn)盤組成，控制部分主要由電機(jī)和顏色傳感器組成。在滾筒分揀模塊中，通過帶孔滾筒的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)長距離篩選，在轉(zhuǎn)盤單個分離模塊中通過轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動和柱形滑道實現(xiàn)硬幣單個分離，在顏色識別分離模塊中通過顏色識別控制滑道的導(dǎo)向分揀不同顏色的硬幣。

關(guān)鍵詞：滾筒分揀；轉(zhuǎn)盤單個分離；顏色識別

0引言

隨著無人售票、自動售貨機(jī)的推廣，硬幣流通量也將大大增加，但大量硬幣的清分工作卻是擺在我們面前的難題，特別是公交公司、金融部門等每天要對大量硬幣進(jìn)行分類，篩選工作需要大量的人力和時間來完成，導(dǎo)致的結(jié)果便是高成本低效率。

現(xiàn)如今國內(nèi)市場上硬幣分揀機(jī)種類繁多，但是制造復(fù)雜、價格昂貴、缺少實用價值，不適用于中小型硬幣處理機(jī)構(gòu)。因此，研究與開發(fā)符合我國使用標(biāo)準(zhǔn)且性能穩(wěn)定、功能完善、高速節(jié)能的自動化硬幣分揀機(jī)有著非常重要的實際意義。本設(shè)備旨在通過主體結(jié)構(gòu)部分和自動控制部分的相互配合，實現(xiàn)自動分揀、收集功能，最終達(dá)到提高效率，減輕勞動成本。

1 國內(nèi)外研究概況

硬幣分揀問題，國際上多個國家已經(jīng)研制出來硬幣分揀和包裝的機(jī)器，如日本GLORY公司生產(chǎn)的WR-400C型硬幣點(diǎn)算包裝機(jī)，日本的LAUREL公司生產(chǎn)的LAC-16、勞雷爾LPS-25，瑞士SCANCOIN公司生產(chǎn)的SC22型小型硬幣分揀設(shè)備。 在國內(nèi)[1-3]也有多個大學(xué)和企業(yè)進(jìn)行過硬幣處理機(jī)的研制工作。1995年底清華大學(xué)與昆明機(jī)床有限公司共同研制出YB50型硬幣包卷機(jī)成功。河北邯鄲商通電子有限公司于2007年研制出了ST800A型硬幣清分機(jī)。

2總體設(shè)計構(gòu)想

作出如圖1所示的總體結(jié)構(gòu)圖。該設(shè)計分為主體部分和控制部分。圖中，1-漏斗、2-一號電機(jī)、3-外筒、4-收集滑道、5-柱形滑道、6-固定環(huán)形缺口擋板、7-顏色傳感器、8-新版一角硬幣收集滑道、9-五角硬幣收集滑道、10-單刀雙擲閥門、11-普通滑道、12-二號電機(jī)11、13-轉(zhuǎn)盤、14-老版一角硬幣收集滑道、15-一元硬幣收集滑道、16-芯筒、17-滾筒端蓋。

3主體部分

主體部分由漏斗、芯筒、外筒、滾筒端蓋、收集滑道、柱形滑道、新版一角硬幣收集滑道、五角硬幣收集滑道、普通滑道、老版一角硬幣收集滑道、一元硬幣收集滑道、轉(zhuǎn)盤以及固定環(huán)形缺口擋板組成。芯筒為無端蓋圓柱薄壁筒，芯筒右側(cè)有螺紋，芯筒壁上沖有圓孔，成楊輝三角排布，所沖孔的長度距芯筒右端的距離為Ll，芯筒內(nèi)壁上排布成楊輝三角分布的圓柱體，能防止硬幣重疊，減緩硬幣滑落速度；外筒為無端蓋圓柱薄壁筒，外筒右側(cè)有螺紋，外筒壁上圓孔成楊輝三角排布，沖孔的長度距芯筒右端的距離為L2，在外筒內(nèi)壁上排布成楊輝三角分布的圓柱體能防止硬幣重疊，減緩硬幣滑落速度；收集滑道，兩端為弧形擋板，收集滑道總長為L3，L1、L2、L3滿足L1< L2< L3；滾筒端蓋車有螺紋并與芯筒和外筒通過螺紋連接，滾筒端蓋中部為圓形孔，以使漏斗向芯筒中加入混合硬幣；柱形滑道底面為正方形的薄壁滑道，底部與轉(zhuǎn)盤平行，距離為1.5d，d為五角硬幣厚度；普通滑道、老版一角硬幣收集滑道以及一元硬幣收集滑道呈Y型連接。

4控制部分

控制部分由電機(jī)、顏色傳感器以及單刀雙擲閥門組成。電機(jī)有兩個，其中一個與滾筒端蓋連接，從而帶動芯筒和外筒轉(zhuǎn)動，一個與轉(zhuǎn)盤連接，從而帶動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動。顏色傳感器安放在普通滑道的頂端。單刀雙擲閥門安裝于老版一角硬幣收集滑道和一元硬幣收集滑道交點(diǎn)處。

5具體實施方式

滾筒復(fù)合式硬幣分揀機(jī)，包括主體部分以及控制部分。在作業(yè)時，打開電源，將適量混合的硬幣放入漏斗，硬幣會隨漏斗底部的導(dǎo)管進(jìn)入芯筒，在芯筒的轉(zhuǎn)動下，除一元硬幣外的硬幣進(jìn)入外筒，一元硬幣從芯筒的底端進(jìn)入一元硬幣收集滑道；進(jìn)入外筒的硬幣，在外筒的轉(zhuǎn)動下，除老版一角硬幣外的硬幣進(jìn)入收集滑道，老版一角硬幣從外筒的底端進(jìn)入老版一角硬幣收集滑道；進(jìn)入收集滑道的硬幣沿滑道進(jìn)入柱形滑道成柱形排布，柱形滑道的底端與轉(zhuǎn)盤平行，且相距1.5倍五角硬幣厚度，硬幣通過固定環(huán)形缺口擋板的缺口進(jìn)入普通滑道，經(jīng)過顏色傳感器的識別區(qū)時，由顏色傳感器進(jìn)行顏色辨別，如若識別為銀白色，則將信號傳至單刀雙擲閥門，單刀雙擲閥門至于五角硬幣收集滑道滑道人口處打開新版一角硬幣收集滑道入口，硬幣進(jìn)入新版一角硬幣收集滑道，如識別為黃色，則將信號傳至單刀雙擲閥門，單刀雙擲閥門至于新版一角硬幣收集入口處打開五角硬幣收集滑道入口，五角硬幣進(jìn)入五角硬幣收集滑道。當(dāng)漏斗中無剩余硬幣，則分揀完成，切斷電源，整理己分揀完成的硬幣。

6機(jī)構(gòu)優(yōu)勢

該滾筒復(fù)合式硬幣分揀機(jī)降低了人工分揀工作成本，減少了大量人力消耗，通過滾筒上孔和圓柱的配合加大了混合硬幣的分散度，在通過滾筒傾斜角度和一號電機(jī)轉(zhuǎn)速的協(xié)調(diào)，可提高硬幣分揀的精確度，通過顏色的差異，可精確地區(qū)分外觀尺寸區(qū)別較小的新版一角硬幣和五角硬幣，使用方便，便于安裝及操作，分離精確度好，分離效率高。

7經(jīng)濟(jì)性分析

該裝置采用滾筒式篩選，避免了傳送帶式結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占用空間較大的缺點(diǎn)，滾筒可以通過增加轉(zhuǎn)動的圈數(shù)從而提升硬幣與孔接觸的頻率，這樣既節(jié)約了空間，又節(jié)省了材料。由于該滾筒式硬幣篩選機(jī)的篩選桶和硬幣摩擦接觸，所以選擇有機(jī)玻璃作為篩選桶材料，化學(xué)穩(wěn)定，耐磨，易加工，透明性強(qiáng)。硬幣的收集裝置，采用ABS板作為材料，成本較低。該硬幣篩選機(jī)可以在1分鐘篩選約500枚硬幣，篩選效率高，篩選精度大。

8應(yīng)用前景

此滾筒式硬幣篩選機(jī)制造容易、使用方便，可以解決人工分揀的繁瑣，可以廣泛地應(yīng)用于超市、銀行及公交公司等場合。該裝置無需二次清分，準(zhǔn)確性高，省時省力，而其單件制造成本約為1000元，有良好的市場前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭星，商云男.ST800A型硬幣清分機(jī)造型設(shè)計研究[J].包裝工程.2007.28（8）：164-166.

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[3]郎家峰.硬幣檢測清分系統(tǒng)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2005.