張向紅 韓忠義 席曉燕

(河北省智能裝備數(shù)字化設(shè)計(jì)及過程仿真重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 唐山學(xué)院,河北 唐山063000)

1 概述

硬幣是貨幣的重要組成部分,硬幣具有流通量大、耐磨損、易回收等優(yōu)點(diǎn),在日常生活中扮演著重要的、無可替代的角色。隨著硬幣的廣泛應(yīng)用,銀行在日常工作中需要對(duì)數(shù)量龐大的回收硬幣進(jìn)行整理、分揀,將破損硬幣剔除,將完好的硬幣分類包裝,使回收的硬幣不斷重新投入市場進(jìn)行流通。在這個(gè)過程中,分類工作是一個(gè)重要環(huán)節(jié),也是最繁瑣和最耗時(shí)的工作。一方面,硬幣種類雜亂,需要一一識(shí)別分類；另一方面,分揀工作需要大量的人力,費(fèi)時(shí)、費(fèi)力。為了提高分揀效率,銀行需要有對(duì)硬幣能夠進(jìn)行高效處理的設(shè)備,同時(shí)大型超市、大型商場等單位也對(duì)硬幣處理設(shè)備有一定需求,而目前市場上的硬幣處理設(shè)備或者結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,價(jià)格較高,只能在銀行使用,而且不易維修,一般的超市或商場難以配置；或者結(jié)構(gòu)過于簡陋,還需要多人手工操作,不能滿足大量硬幣分揀工作的要求。因此十分有必要開發(fā)新的硬幣分揀設(shè)備。

本文介紹了一種篩筒式硬幣分揀機(jī),這種分揀機(jī)能夠?qū)τ矌胚M(jìn)行快速分揀,節(jié)省人力,并且結(jié)構(gòu)簡單、容易制作、價(jià)格低廉,能夠廣泛應(yīng)用,滿足各方面分揀硬幣的工作需求。

2 篩筒式硬幣分揀機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 篩筒式硬幣分揀機(jī)總體方案設(shè)計(jì)

篩筒式硬幣分揀機(jī)如圖1 所示,它由機(jī)架1、分揀箱14、分揀箱移動(dòng)部分、分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)部分和硬幣收集部分五部分組成。

篩桶式硬幣分揀機(jī)是利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行硬幣分揀,篩桶即為滑塊,利用滑塊的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方式,把混合在一起的不同面值的硬幣進(jìn)行篩揀。由于目前市場上流通的四種硬幣分別為一元硬幣一種、五角硬幣一種、一角硬幣兩種共四種,因此,篩桶式硬幣分揀機(jī)能實(shí)現(xiàn)四種硬幣的篩選即可。

篩桶做成長方體的殼體,三個(gè)側(cè)面分別開有多個(gè)直徑不同的孔,依次為小一角硬幣、五角硬幣、大一角硬幣。為了操作簡單且節(jié)省時(shí)間,篩筒的第四個(gè)面上可不做出孔,方便一元硬幣直接從篩桶內(nèi)倒出。

篩揀時(shí)按直徑從小到大依次篩選,以防止直徑小的硬幣從大孔中漏出。每篩完一種硬幣轉(zhuǎn)動(dòng)一次篩桶,進(jìn)行另一種硬幣的篩選。篩桶的滑道做成方軸,篩桶上開有方孔和軸配合,換面時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)軸來帶動(dòng)篩桶的轉(zhuǎn)動(dòng)。

篩桶下面放有接幣收集盒,收集盒上表面的長度和寬度分別稍大于篩桶的行程和寬度,保證硬幣全部落入收集盒中。收集盒的底面為斜面,可以作為硬幣滑道,且底端開槽,保證硬幣依次從滑道中滑出。最后,在滑道出口處放有光電計(jì)數(shù)器給依次滑出的硬幣計(jì)數(shù)。

在硬幣下落的地方放有直徑不同的儲(chǔ)幣筒對(duì)硬幣進(jìn)行包裝,所選出的硬幣分別裝入四種儲(chǔ)幣筒中。儲(chǔ)幣筒內(nèi)壁光滑,直徑比對(duì)應(yīng)硬幣稍大一些,足以讓硬幣下落后整齊碼垛。儲(chǔ)幣筒的高度正好等于五十枚硬幣的高度,因此四種儲(chǔ)幣筒的高度分別為,一元硬幣筒的高度是93mm、五角硬幣筒的高度為84mm、一角硬幣筒的高度分別為85mm 和120mm。

篩桶式硬幣分揀機(jī)操作簡便,實(shí)用性高。采用電機(jī)驅(qū)動(dòng),可靠性高,功耗低?？捎行П苊獯罅坑矌盘幚砉ぷ鞣敝亍⑷斯で妩c(diǎn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的情況。

圖1 篩筒式硬幣分揀機(jī)

2.2 分揀箱移動(dòng)部分設(shè)計(jì)

分揀箱移動(dòng)部分如圖2 所示。結(jié)合圖1、圖2 可以看到,它包括電機(jī)4,聯(lián)軸器5、輪盤6、轉(zhuǎn)軸7、連桿8、平移軸承套9、平移軸承13、滑軌17、滑動(dòng)套管18、分揀箱14 等。

電機(jī)安裝在機(jī)架的一端,通過聯(lián)軸器與輪盤軸相連接,輪盤的一側(cè)通過轉(zhuǎn)軸與連桿的一端相連接,連桿的另一端與平移軸承套相連接,電機(jī)通過輪盤、轉(zhuǎn)軸、連桿組成曲柄滑塊往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu),帶動(dòng)平移軸承套進(jìn)行左右移動(dòng)。

平移軸承套裝在平移軸承套內(nèi),平移軸承套兩個(gè)半圓形套環(huán)連接后的內(nèi)孔直徑與平移軸承的外徑相匹配。平移軸承套和平移軸承在分揀箱和曲柄往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)之間起到連接作用,一方面可以保證連桿通過平移軸承套和平移軸承帶動(dòng)分揀箱往復(fù)運(yùn)動(dòng),另一方面是保證分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),曲柄往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)由于平移軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)作用不會(huì)受到分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)的影響。分揀箱的平移運(yùn)動(dòng)是在滑軌上滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。分揀箱長度方向的兩個(gè)端面上分別有滑動(dòng)孔,兩個(gè)滑動(dòng)孔分別焊接滑動(dòng)套管,滑動(dòng)套管內(nèi)孔與滑軌外壁為滑動(dòng)配合,分揀箱通過兩端滑動(dòng)套管可以在滑軌上左右滑動(dòng),實(shí)現(xiàn)往復(fù)移動(dòng)。

滑軌在支撐分揀箱進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí),還起到帶動(dòng)分揀箱一起轉(zhuǎn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)分揀的作用。其結(jié)構(gòu)是,滑軌的截面為正方形,分揀箱兩端滑動(dòng)套管的內(nèi)孔為方孔,二者為滑動(dòng)配合,滑軌在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可以通過滑動(dòng)套管帶動(dòng)分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)滑軌和分揀箱的轉(zhuǎn)動(dòng),分揀箱與電機(jī)相對(duì)一端的滑動(dòng)套管的外壁為圓形,圓形外壁與平移軸承內(nèi)孔為轉(zhuǎn)動(dòng)配合,滑軌的兩端為圓柱體,分別套裝在兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承的內(nèi)孔中(圖4)。采用這樣的結(jié)構(gòu),滑軌的兩端通過兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸承進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng),分揀箱通過平移軸承可以避免轉(zhuǎn)動(dòng)受到連桿的約束。

分揀箱14 的長方形箱體的一個(gè)側(cè)面為箱體蓋15,箱體的另外三個(gè)側(cè)面分別有硬幣分揀孔16。三個(gè)側(cè)面上的硬幣分揀孔16 分別為一元硬幣分揀孔32、五角硬幣分揀孔33、一角硬幣分揀孔34,它們的直徑分別與一元硬幣、五角硬幣、一角硬幣的直徑相匹配(圖3)。

圖2 分揀箱移動(dòng)部分

圖3 分揀箱的三個(gè)側(cè)面示意圖

2.3 分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)部分設(shè)計(jì)

分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)部分如圖4 所示,包括轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪21、撥盤24、銷釘25、搖把26、支座27。轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪為圓盤,轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪的圓周有四個(gè)相對(duì)的圓形凹槽,相鄰的圓形凹槽之間的部位有撥動(dòng)槽,四個(gè)撥動(dòng)槽分別沿著半徑的方向,撥盤與轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪平行相對(duì),撥盤上有銷釘與轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪的撥動(dòng)槽相對(duì),撥盤的中心與搖把軸垂直固定連接,搖把軸通過支座固定安裝在機(jī)架的一端的直立框架上端。使用時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)搖把帶動(dòng)撥盤轉(zhuǎn)動(dòng),撥盤上的銷釘進(jìn)入轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪的撥動(dòng)槽,使轉(zhuǎn)動(dòng)槽輪轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)滑軌轉(zhuǎn)動(dòng),滑軌帶動(dòng)分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖4 分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)部分

圖5 硬幣收集部分

2.4 硬幣收集部分設(shè)計(jì)

硬幣收集部分如圖5 所示,包括漏斗28、滑槽29、收集盒30、計(jì)數(shù)器31 等。漏斗為錐形盒體,漏斗的兩端固定連接在機(jī)架的下方,漏斗的上方開口與分揀箱的底面相對(duì),漏斗的下方開口連接傾斜的滑槽,滑槽下方放置收集盒,滑槽上安裝有計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器為紅外感應(yīng)計(jì)數(shù)器。當(dāng)硬幣掉入漏斗時(shí),分揀出的硬幣每經(jīng)過一次計(jì)數(shù)器,就會(huì)計(jì)數(shù)一次,工作人員可根據(jù)需要,當(dāng)收集夠一定數(shù)目的硬幣時(shí)將收集盒取走。

3 機(jī)架設(shè)計(jì)

機(jī)架結(jié)構(gòu)如圖6 所示。機(jī)架1 由兩個(gè)平行的直立框架2 組成,兩個(gè)直立框架之間由橫桿相連接。分揀箱在機(jī)架的兩個(gè)直立框架上端之間,分揀箱移動(dòng)部分位于一個(gè)直立框架上,分揀箱轉(zhuǎn)動(dòng)部分位于另一個(gè)直立框架上,硬幣收集部分位于分揀箱的下方。篩筒式硬幣分揀機(jī)實(shí)物如圖7 所示。

圖6 機(jī)架

圖7 篩筒式硬幣分揀機(jī)實(shí)物

結(jié)束語

篩筒式硬幣分揀機(jī)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、分揀效果良好,可以快速對(duì)硬幣進(jìn)行分揀,同時(shí)具有制作容易、價(jià)格低廉、維修方便的優(yōu)點(diǎn),適用于各種需要分揀硬幣的單位使用,可以有效地節(jié)約人力,提高硬幣分揀整理工作的效率。