層式重力硬幣分揀機的設計

[摘 要] 利用機械結構原理，硬幣直徑差別設計分揀軌道，從而完成各種硬幣的自分揀的層式重力硬幣分揀機。

[關 鍵 詞] 硬幣；分揀機；分揀軌道；平鋪機構

[中圖分類號] G718 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）23-0037-01

一、硬幣分揀機概述

本硬幣分揀機利用硬幣在分揀機內自身的重力和離心力進行自動分揀，并將各面值硬幣進行整理歸類。該機器主要由離心平鋪盤和硬幣分揀板兩部分組成。前者利用離心力及機械結構特點使硬幣不疊加平鋪下行。分揀板則根據待分揀硬幣直徑不同，設計不同寬度的槽體，使硬幣自動沿與其匹配的槽體自行下滑分類。

二、硬幣分揀機核心部件設計

受到硬幣分揀市場對分揀方法簡單、高效、成本低的需求影響，本設計方案決定采用機械分揀。

（一）硬幣分揀板的設計

分揀板是硬幣分揀的核心部分。該設計采用短式四口硬幣分揀板，如圖1所示。硬幣通過第一分揀轉角分離一元硬幣，到達第二分揀轉角時離心力與慣性不足以將一毛和五毛進行順利分離，故增長分揀板上轉角間的動能軌道長度，使硬幣在第二轉角處，仍然有足夠的動能，使硬幣能順利無錯地進行分揀。另外加設了第四硬幣分揀口，為老式一毛硬幣專用。

（二）離心平鋪盤的設計

當硬幣分揀板分揀硬幣時，需要將硬幣平鋪下滑，不能有疊幣現象，所以特別設計了離心平鋪機構。

利用液壓泵葉片工作原理對硬幣施加慣性力，將原動機的機械能傳送給硬幣，再配合加速圓錐結構，使硬幣能自動滑落至高速區，從而施加足夠的離心力將硬幣甩出，設計了離心平鋪盤。

三、硬幣分揀機主要機械部件結構設計

硬幣分揀機主要機械部件包括分揀板、離心平鋪機構、軌道斜坡件等。

（一）分揀板結構設計

分揀板主要由分揀板主體和三款層次連接件構成。

1.分揀板軌道寬度設計

在設計過程中需要設計四種軌道寬度和三塊銜接階梯槽口。分揀板軌道寬度主要根據已有的硬幣直徑參數確定，本設計在直徑基礎上各加寬0.2 mm，作為硬幣分揀軌道寬度。

2.軌道的軌跡及轉角位置設計

確定硬幣分揀板軌道寬度后，為了增加硬幣滑動的行程，滑行軌道在布置時與滑板邊緣成一定角度，沿板面斜向布置。而當軌道相互角度呈90度時，慣性方向的分力和離心力最大，分揀最高效。在硬幣分揀轉角處，設置斜坡鍵，直徑較大的硬幣由于斜坡鍵和軌道變窄的作用，造成單邊斜置于第二層上，硬幣位置如圖2所示。

3.硬幣分揀板的安裝角度

確定硬幣分揀軌道的相對位置布置后，需要確定硬幣分揀板的安裝角度。

實驗中選分揀板角度分別是30°、45°、60°，經受力分析和實驗驗證，在傾斜角度α=45°時，分揀速度與分揀準確度匹配為最佳，故分揀板傾斜角度選α=45°。

4.硬幣收集軌道及落幣口確定

硬幣收集軌道及收集口是為了將分揀出的硬幣收集并計數，本設計中收集軌道比分揀軌道略寬，防止在落幣口出現硬幣擁擠，各收集軌道形狀尺寸相同。

最后確認落幣口尺寸，按照直徑大于硬幣1 mm開設硬幣掉落口。

（二）分揀板軌道斜坡件設計

當硬幣滑動到分揀轉角處時，如果沒有額外部件進行輔助，無法利用慣性和離心力使硬幣完成分揀。

由此特別設計了斜坡形連接件，使第二層平面與第三層平面無縫連接起來，達到所需要的效果。仿真圖如圖3所示。

四、層式重力硬幣分揀機性能效果測試

在每種模式經過100次，總計30 000枚硬幣的實驗分揀，得到準確率均在99.7%以上。

參考文獻：

[1]王育平.材料力學實驗[M].北京航空航天大學出版社，2004.

[2]芮延年.機電一體化系統設計[M].北京機械工業出版社，2004.