硬幣分類、整理、包裝機械系統(tǒng)設計關鍵問題研究

羅夢佳 李志國 高立峰

摘? 要：為了降低錢幣在流通過程中的磨損度，國家在小面值錢幣的印刷和發(fā)行方面，相對于保存和流通壽命較低的紙幣來講更加傾向于使其硬幣化，因此目前硬幣的發(fā)行和流通量正處于一個不斷增長的態(tài)勢。而硬幣分類、整理及包裝工作又是一項十分繁雜的工作。基于此現(xiàn)象，本文首先介紹了硬幣分類、整理、包裝機械系統(tǒng)的設計思路，繼而提出了其總體設計方案，最后展開了硬幣分類、整理、包裝機械系統(tǒng)設計中關鍵問題的研究。

關鍵詞：硬幣分類;硬幣整理;硬幣包裝;機械系統(tǒng)設計

中圖分類號：TH693.5? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）08-0190-03

Abstract：In order to reduce the wear and tear of coins in circulation，the printing and issuing of small denomination coins in the state is more inclined to monetize than the paper money with lower preservation and circulation life. As a result，the current issue and circulation of coins are in a growing trend. And coin classification，sorting and packaging work is a very complicated job. Based on this phenomenon，this paper first introduces the design ideas of coin classification，finishing，packaging machinery system，and then puts forward its overall design scheme. Finally，the research on the key problems in coin classification，finishing and packaging machinery system design is carried out.

Keywords：coin classification;coin arrangement;coin packaging;mechanical system design

0? 引? 言

商業(yè)社會伊始時期，人們從事經濟活動基本上都是通過以物易物、物物交換的形式來獲得自己所需要的事物，在當時的社會條件下，要想得到某種稱心如意的商品，人們不得不輾轉多個集市，消耗很大的精力和時間，但即使在這樣的情況下，也很難滿足最基本的交易需求。而貨幣的出現(xiàn)使得這一困擾人類的重大問題得到了妥善的解決，直至今日，貨幣在社會經濟生活中仍然發(fā)揮著巨大的作用。

在當前社會，信息科技的發(fā)展也帶來了人們交易方式的變革，特別是網商經濟的日漸繁榮，使得貨幣虛擬化的進程不斷加快，給傳統(tǒng)的實體貨幣交易方式帶來了一定程度上的沖擊，特別是大額交易方面，人們更加傾向于使用網上轉賬、網上支付等手段來代替現(xiàn)金交易。此種現(xiàn)象的出現(xiàn)是社會發(fā)展的必然結果，雖然對大額實體貨幣交易存在影響，但在另一個方面，這也刺激了小額貨幣特別是硬幣交易市場的繁榮：一方面，人們在進行小額交易時，掏出硬幣比掏出手機實施操作更具便捷性;另一方面，對小額貨幣而言，硬幣比紙幣更具耐磨損性，因此其流通量和發(fā)行量也越來越大。在這樣的前提下，設計一類機械系統(tǒng)用以實現(xiàn)對硬幣進行分類、整理及包裝的工作也有著很強的實用性。

1? 硬幣分類、整理、包裝機械系統(tǒng)設計思路介紹

1.1? 設計靈感來源

科技的發(fā)展使人們的生活更加智能化，同樣使得人們的交易方式更加智能化。在很多公共場所可以看到，各類自助經商設備越來越多地投入市場，這些設備一般情況下都具備一個共同點，就是其“自動找零”功能，在對多個設備進行使用測試后不難發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)設備找零的結果是通過吐出硬幣的形式來實現(xiàn)的。這種現(xiàn)象反饋出，必然有一套處理部件存在于設備內部，在進行著硬幣的相關處置工作。因此，設計一整套機械系統(tǒng)，用來進行硬幣分類、整理和包裝工作，其可行性是比較強的。

1.2? 市場前景分析

設計的意義在于其使用價值，一類設計僅僅滿足符合可行性是遠遠不夠的，還必須考慮其應用性。目前，就硬幣的分類、整理以及包裝工作而言，加快其機械化操作進程的研究確實是社會需求的實際反映，因此該機械系統(tǒng)的發(fā)展前景也十分廣闊。這種社會需求性主要體現(xiàn)在兩個層面上。

一是大量使用硬幣的單位、機構或企業(yè)增多及經營范圍的擴大。公共交通領域是硬幣使用最典型的行業(yè)，公交公司每天都在收入大量的硬幣，必定需要面對硬幣的清點處理工作;同時，軌道交通領域也大范圍地投放了很多自助售票機代替人工窗口，硬幣的使用量激增;除此之外，多類盈利性便民服務設施和商業(yè)經營設備越來越普遍地存在于人們的生活中，如自助洗車、娃娃機、自動售賣機等等，其收入形式基本都是硬幣，這些經營企業(yè)也迫切需要提高硬幣的整理效率。

二是硬幣的人工清點及分類、整理、包裝等工作問題弊端較多?，F(xiàn)在很多單位和企業(yè)都在使用人工手段來進行大量的硬幣清點整理分類以及包裝工作，經常有新聞報道某地銀行或某公交公司多名員工耗時很久去完成一項硬幣清點任務。在這樣的模式下，不僅會造成人力資源和時間上的大大浪費，降低工作效率影響正常工作，同時也無法保證清點人員在長時間的工作下硬幣清點結果的準確性。而基于硬幣分類、整理、包裝的機械系統(tǒng)設計與人工手段相比，無論是時間成本還是勞動力成本，都有著極大優(yōu)勢。

2? 硬幣分類、整理、包裝機械系統(tǒng)的總體設計方案概述

依據上文中的相關可行性分析，現(xiàn)對此機械系統(tǒng)總體方案架構進行設計。系統(tǒng)整體由硬幣分類裝置、硬幣整理計數(shù)裝置和硬幣自動包裝裝置組成，系統(tǒng)驅動方式采用電力驅動。分類裝置根據硬幣的重量和大小依托離心旋轉盤及分揀集幣容器對硬幣進行分類;整理計數(shù)裝置以齒輪滾筒、集幣容器和匯集軌道等為主體，依靠電機的控制和計數(shù)器實現(xiàn)多次計數(shù);自動包裝裝置中包括傾斜的滑道、曲柄滑塊機構、彈簧和傳送帶等要素，從硬幣入盒、入盒后包裝、包裝后傳送三個環(huán)節(jié)實現(xiàn)整個系統(tǒng)的工作過程。

3? 硬幣分類、整理、包裝機械系統(tǒng)設計關鍵問題研究

在整體設計中，幾類裝置雖然各司其職，但同樣要完善地融合在整個系統(tǒng)之中，特別是在其機械部件的設置和構造上，應考慮到硬幣這一類處理對象體積小、質量輕的特點，在每一個設計環(huán)節(jié)中都要注重設計內容的精細化程度。因而在此機械系統(tǒng)的設計上，其關鍵問題就是如何保證幾類裝置工作性能在整個系統(tǒng)設計中得到有效發(fā)揮。

3.1? 影響硬幣分類裝置功能實現(xiàn)的關鍵問題探究

在硬幣分類裝置這一模塊中，保證硬幣進入過程定量、均勻、有序以及實現(xiàn)其分類的準確性是該部分最為關鍵的技術問題，因此在該部分的機械系統(tǒng)具體設計中，著重注意的要素有以下幾個方面。

（1）進幣口設計傾斜度和形狀要求。進幣口是硬幣進入設備的第一通道，在傾斜度的把握上一要防止傾斜不足導致硬幣掉出，二要防止傾斜過大導致硬幣堵塞或單位時間內進入硬幣過多，經試驗，將傾斜度定為40°;為方便硬幣投入，進幣口形狀設計為漏斗形。（如圖1所示。1為柜體，2為出幣口）

（2）傳送帶與離心旋轉盤的同步配合。傳送帶的設計主要解決硬幣進盤的定量和均勻問題，避免離心盤超出載荷導致硬幣卡堵和裝置損壞，在完善二者同步配合機制的設計上，加入擋片及分離引流軌道，可有效保證此環(huán)節(jié)正常運行。

（3）分揀集幣部件的分揀方式依據。本設計主要根據硬幣性狀差異實現(xiàn)此項功能，通過電渦流傳感器發(fā)出的阻抗值信號進行幣類區(qū)分，利用數(shù)據分析模塊和電磁鐵控制模塊同步進行偽幣篩除，使一元、五角、舊版一角以及新版一角硬幣得以迅速分類。

3.2? 影響硬幣整理裝置功能實現(xiàn)的關鍵問題探究

就這一環(huán)節(jié)而言，該模塊設計內容對整個機械裝置而言最需要實現(xiàn)的成果就是對硬幣進行精確計數(shù)。而為了保證計數(shù)結果的準確性，有兩項具體工作不能忽視。

第一個是為了避免硬幣掉落異常，在其匯集軌道的設計上不能忽視。本設計通過多次測量取平均值的方式，得出一元硬幣、五角硬幣、舊版一角硬幣以及新版一角硬幣的重量分別為6.1g、3.8g、2.2g和3.2g，對其重力和阻力情況進行分析后，針對以上四種硬幣分別設計40°、45°、55°以及50°為軌道傾角。（如表1所示）

表1? 不同硬幣的參數(shù)列表

第二個是為了保證設備使用壽命和統(tǒng)計的準確性，在計數(shù)器的選取和采用上不能忽視。本設計通過調查研究，最終確定使用運行速度快、計數(shù)效率高、穩(wěn)定性強的M12激光對射光電計數(shù)開關傳感器直流三線NPN作為系統(tǒng)計數(shù)部件。

3.3? 影響硬幣包裝裝置功能實現(xiàn)的關鍵問題探究

對于整個機械系統(tǒng)的設計而言，硬幣的包裝模塊已經屬于硬幣處理的最后環(huán)節(jié)，在設備的物理位置上也處于最后端，在這一過程中如出現(xiàn)包裝失敗導致硬幣散落等情況，則會造成前期成果的浪費以及大量重復性工作的產生，因此一要注意防止卡幣問題的發(fā)生，二要保證包裝盒的正常傳送。

（1）防止發(fā)生卡幣問題。此模塊設計中，利用彈簧的彈力將硬幣夾在滑塊和彈簧擋板之間，通過改變彈簧的長度控制硬幣一次性落入硬幣包裝盒的數(shù)量，實現(xiàn)對硬幣流量進行控制。

（2）包裝盒的正常傳送。通過設備的機電運轉，使硬幣包裝盒置通過傳送帶的轉動被送入相應的工作位，等待收取硬幣，同時傳送帶也將裝滿硬幣的硬幣包裝盒送出，此設計的關鍵在于傳送帶的速度設計，需要考慮硬幣收取前和收取后的包裝盒重量差異，設定其勻速運行。

參考文獻：

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[2] 黃紅霞.基于電渦流傳感器的硬幣識別研究 [J].湖北理工學院學報，2012，28（5）：5-7.

作者簡介：羅夢佳（1997.05-），女，漢族，山東濱州人，本科在讀，研究方向：機械工程。