硬幣分類(lèi)、整理、包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究

羅夢(mèng)佳 李志國(guó) 高立峰

摘? 要：為了降低錢(qián)幣在流通過(guò)程中的磨損度，國(guó)家在小面值錢(qián)幣的印刷和發(fā)行方面，相對(duì)于保存和流通壽命較低的紙幣來(lái)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(gè)不斷增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。而硬幣分類(lèi)、整理及包裝工作又是一項(xiàng)十分繁雜的工作?；诖爽F(xiàn)象，本文首先介紹了硬幣分類(lèi)、整理、包裝機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，繼而提出了其總體設(shè)計(jì)方案，最后展開(kāi)了硬幣分類(lèi)、整理、包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)中關(guān)鍵問(wèn)題的研究。

關(guān)鍵詞：硬幣分類(lèi);硬幣整理;硬幣包裝;機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)

中圖分類(lèi)號(hào)：TH693.5? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(huì)伊始時(shí)期，人們從事經(jīng)濟(jì)活動(dòng)基本上都是通過(guò)以物易物、物物交換的形式來(lái)獲得自己所需要的事物，在當(dāng)時(shí)的社會(huì)條件下，要想得到某種稱(chēng)心如意的商品，人們不得不輾轉(zhuǎn)多個(gè)集市，消耗很大的精力和時(shí)間，但即使在這樣的情況下，也很難滿(mǎn)足最基本的交易需求。而貨幣的出現(xiàn)使得這一困擾人類(lèi)的重大問(wèn)題得到了妥善的解決，直至今日，貨幣在社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活中仍然發(fā)揮著巨大的作用。

在當(dāng)前社會(huì)，信息科技的發(fā)展也帶來(lái)了人們交易方式的變革，特別是網(wǎng)商經(jīng)濟(jì)的日漸繁榮，使得貨幣虛擬化的進(jìn)程不斷加快，給傳統(tǒng)的實(shí)體貨幣交易方式帶來(lái)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(wǎng)上轉(zhuǎn)賬、網(wǎng)上支付等手段來(lái)代替現(xiàn)金交易。此種現(xiàn)象的出現(xiàn)是社會(huì)發(fā)展的必然結(jié)果，雖然對(duì)大額實(shí)體貨幣交易存在影響，但在另一個(gè)方面，這也刺激了小額貨幣特別是硬幣交易市場(chǎng)的繁榮：一方面，人們?cè)谶M(jìn)行小額交易時(shí)，掏出硬幣比掏出手機(jī)實(shí)施操作更具便捷性;另一方面，對(duì)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(lái)越大。在這樣的前提下，設(shè)計(jì)一類(lèi)機(jī)械系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬幣進(jìn)行分類(lèi)、整理及包裝的工作也有著很強(qiáng)的實(shí)用性。

1? 硬幣分類(lèi)、整理、包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路介紹

1.1? 設(shè)計(jì)靈感來(lái)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(chǎng)所可以看到，各類(lèi)自助經(jīng)商設(shè)備越來(lái)越多地投入市場(chǎng)，這些設(shè)備一般情況下都具備一個(gè)共同點(diǎn)，就是其“自動(dòng)找零”功能，在對(duì)多個(gè)設(shè)備進(jìn)行使用測(cè)試后不難發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)設(shè)備找零的結(jié)果是通過(guò)吐出硬幣的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這種現(xiàn)象反饋出，必然有一套處理部件存在于設(shè)備內(nèi)部，在進(jìn)行著硬幣的相關(guān)處置工作。因此，設(shè)計(jì)一整套機(jī)械系統(tǒng)，用來(lái)進(jìn)行硬幣分類(lèi)、整理和包裝工作，其可行性是比較強(qiáng)的。

1.2? 市場(chǎng)前景分析

設(shè)計(jì)的意義在于其使用價(jià)值，一類(lèi)設(shè)計(jì)僅僅滿(mǎn)足符合可行性是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還必須考慮其應(yīng)用性。目前，就硬幣的分類(lèi)、整理以及包裝工作而言，加快其機(jī)械化操作進(jìn)程的研究確實(shí)是社會(huì)需求的實(shí)際反映，因此該機(jī)械系統(tǒng)的發(fā)展前景也十分廣闊。這種社會(huì)需求性主要體現(xiàn)在兩個(gè)層面上。

一是大量使用硬幣的單位、機(jī)構(gòu)或企業(yè)增多及經(jīng)營(yíng)范圍的擴(kuò)大。公共交通領(lǐng)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(duì)硬幣的清點(diǎn)處理工作;同時(shí)，軌道交通領(lǐng)域也大范圍地投放了很多自助售票機(jī)代替人工窗口，硬幣的使用量激增;除此之外，多類(lèi)盈利性便民服務(wù)設(shè)施和商業(yè)經(jīng)營(yíng)設(shè)備越來(lái)越普遍地存在于人們的生活中，如自助洗車(chē)、娃娃機(jī)、自動(dòng)售賣(mài)機(jī)等等，其收入形式基本都是硬幣，這些經(jīng)營(yíng)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(diǎn)及分類(lèi)、整理、包裝等工作問(wèn)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(lái)進(jìn)行大量的硬幣清點(diǎn)整理分類(lèi)以及包裝工作，經(jīng)常有新聞報(bào)道某地銀行或某公交公司多名員工耗時(shí)很久去完成一項(xiàng)硬幣清點(diǎn)任務(wù)。在這樣的模式下，不僅會(huì)造成人力資源和時(shí)間上的大大浪費(fèi)，降低工作效率影響正常工作，同時(shí)也無(wú)法保證清點(diǎn)人員在長(zhǎng)時(shí)間的工作下硬幣清點(diǎn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。而基于硬幣分類(lèi)、整理、包裝的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)與人工手段相比，無(wú)論是時(shí)間成本還是勞動(dòng)力成本，都有著極大優(yōu)勢(shì)。

2? 硬幣分類(lèi)、整理、包裝機(jī)械系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案概述

依據(jù)上文中的相關(guān)可行性分析，現(xiàn)對(duì)此機(jī)械系統(tǒng)總體方案架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。系統(tǒng)整體由硬幣分類(lèi)裝置、硬幣整理計(jì)數(shù)裝置和硬幣自動(dòng)包裝裝置組成，系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方式采用電力驅(qū)動(dòng)。分類(lèi)裝置根據(jù)硬幣的重量和大小依托離心旋轉(zhuǎn)盤(pán)及分揀集幣容器對(duì)硬幣進(jìn)行分類(lèi);整理計(jì)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(jī)的控制和計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)多次計(jì)數(shù);自動(dòng)包裝裝置中包括傾斜的滑道、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、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(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的工作過(guò)程。

3? 硬幣分類(lèi)、整理、包裝機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題研究

在整體設(shè)計(jì)中，幾類(lèi)裝置雖然各司其職，但同樣要完善地融合在整個(gè)系統(tǒng)之中，特別是在其機(jī)械部件的設(shè)置和構(gòu)造上，應(yīng)考慮到硬幣這一類(lèi)處理對(duì)象體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，在每一個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中都要注重設(shè)計(jì)內(nèi)容的精細(xì)化程度。因而在此機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上，其關(guān)鍵問(wèn)題就是如何保證幾類(lèi)裝置工作性能在整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到有效發(fā)揮。

3.1? 影響硬幣分類(lèi)裝置功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題探究

在硬幣分類(lèi)裝置這一模塊中，保證硬幣進(jìn)入過(guò)程定量、均勻、有序以及實(shí)現(xiàn)其分類(lèi)的準(zhǔn)確性是該部分最為關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題，因此在該部分的機(jī)械系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)中，著重注意的要素有以下幾個(gè)方面。

（1）進(jìn)幣口設(shè)計(jì)傾斜度和形狀要求。進(jìn)幣口是硬幣進(jìn)入設(shè)備的第一通道，在傾斜度的把握上一要防止傾斜不足導(dǎo)致硬幣掉出，二要防止傾斜過(guò)大導(dǎo)致硬幣堵塞或單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入硬幣過(guò)多，經(jīng)試驗(yàn)，將傾斜度定為40°;為方便硬幣投入，進(jìn)幣口形狀設(shè)計(jì)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(zhuǎn)盤(pán)的同步配合。傳送帶的設(shè)計(jì)主要解決硬幣進(jìn)盤(pán)的定量和均勻問(wèn)題，避免離心盤(pán)超出載荷導(dǎo)致硬幣卡堵和裝置損壞，在完善二者同步配合機(jī)制的設(shè)計(jì)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(yùn)行。

（3）分揀集幣部件的分揀方式依據(jù)。本設(shè)計(jì)主要根據(jù)硬幣性狀差異實(shí)現(xiàn)此項(xiàng)功能，通過(guò)電渦流傳感器發(fā)出的阻抗值信號(hào)進(jìn)行幣類(lèi)區(qū)分，利用數(shù)據(jù)分析模塊和電磁鐵控制模塊同步進(jìn)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(lèi)。

3.2? 影響硬幣整理裝置功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題探究

就這一環(huán)節(jié)而言，該模塊設(shè)計(jì)內(nèi)容對(duì)整個(gè)機(jī)械裝置而言最需要實(shí)現(xiàn)的成果就是對(duì)硬幣進(jìn)行精確計(jì)數(shù)。而為了保證計(jì)數(shù)結(jié)果的準(zhǔn)確性，有兩項(xiàng)具體工作不能忽視。

第一個(gè)是為了避免硬幣掉落異常，在其匯集軌道的設(shè)計(jì)上不能忽視。本設(shè)計(jì)通過(guò)多次測(cè)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(duì)其重力和阻力情況進(jìn)行分析后，針對(duì)以上四種硬幣分別設(shè)計(jì)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(gè)是為了保證設(shè)備使用壽命和統(tǒng)計(jì)的準(zhǔn)確性，在計(jì)數(shù)器的選取和采用上不能忽視。本設(shè)計(jì)通過(guò)調(diào)查研究，最終確定使用運(yùn)行速度快、計(jì)數(shù)效率高、穩(wěn)定性強(qiáng)的M12激光對(duì)射光電計(jì)數(shù)開(kāi)關(guān)傳感器直流三線(xiàn)NPN作為系統(tǒng)計(jì)數(shù)部件。

3.3? 影響硬幣包裝裝置功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵問(wèn)題探究

對(duì)于整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)而言，硬幣的包裝模塊已經(jīng)屬于硬幣處理的最后環(huán)節(jié)，在設(shè)備的物理位置上也處于最后端，在這一過(guò)程中如出現(xiàn)包裝失敗導(dǎo)致硬幣散落等情況，則會(huì)造成前期成果的浪費(fèi)以及大量重復(fù)性工作的產(chǎn)生，因此一要注意防止卡幣問(wèn)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(wèn)題。此模塊設(shè)計(jì)中，利用彈簧的彈力將硬幣夾在滑塊和彈簧擋板之間，通過(guò)改變彈簧的長(zhǎng)度控制硬幣一次性落入硬幣包裝盒的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬幣流量進(jìn)行控制。

（2）包裝盒的正常傳送。通過(guò)設(shè)備的機(jī)電運(yùn)轉(zhuǎn)，使硬幣包裝盒置通過(guò)傳送帶的轉(zhuǎn)動(dòng)被送入相應(yīng)的工作位，等待收取硬幣，同時(shí)傳送帶也將裝滿(mǎn)硬幣的硬幣包裝盒送出，此設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于傳送帶的速度設(shè)計(jì)，需要考慮硬幣收取前和收取后的包裝盒重量差異，設(shè)定其勻速運(yùn)行。

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作者簡(jiǎn)介：羅夢(mèng)佳（1997.05-），女，漢族，山東濱州人，本科在讀，研究方向：機(jī)械工程。