一种阶梯式轨道硬币清分机

摘 要：随着社会的发展，各行各业对硬币的使用越来越频繁，从而也增加了硬币清分工作的压力。为了解决这些问题，设计的这种集硬币分类、清点、计数等功能于一体的硬币清分机，提高了硬币清分的效率，减轻了硬币清点的压力。该装置在设计上满足了低成本、易操作、高效率等要求，并且创新性很强。该装置主要由传送部分、分离部分、收集部分组成。传送部分用到了独特的V型辊板和硬币挡板等机构，能顺利完成硬币的传送；分离部分的阶梯式分离导轨是整个机构最大的创新点，独特的结构能够准确实现不同种硬币的分类；收集部分采用双桶旋转收集，大大提高了收集效率。

关键词：硬币清分机；阶梯式导轨；V型辊板；双桶旋转收集

1 技术背景及研究意义

目前，在世界范围内，硬币以其成本低、耐磨性好、流通次数多、易回收的优势广泛流通于市场。当多种硬币混合在一起时，手工清分硬币不仅成本高，效率还很低；另一方面，市场上现有的普通钱币分类机功能比较单一而且易出现误差等。这个硬币清分机构具有设计简便，分离准确，批量生产成本低，环保高效等优点，完全符合社会的需求，尤其是运用到公交公司和各大金融机构等地方，不仅减少了很多劳动力，降低支出成本，还大大提高了分离效率。

2 整体方案的设计

阶梯式轨道硬币清分机的主要结构如图1所示，它以铝型材框架为整体的结构框架，其他传送、分离等装置通过紧固件固定在铝型材框架上[1-3]。工作原理：首先，硬币在皮带传送装置上经过挡板装置后，排列有序的进入阶梯式分离导轨；然后，硬币在独特设计的导轨上被分成不同类别，并进入不同的收集桶，同时收集桶上端口的传感器记录下硬币的数目；最后，待部分收集桶中硬币收集满后下端的舵机旋转适当的角度，以便另一个收集桶进入工作状态，并将收集完的硬币取出，完成最终的工作。另外，该机构采用简单的MC9S12XS128单片机控制整个机构的工作。

3 主要结构的设计

3.1 皮带传送装置

皮带传送装置的主要结构如图2所示，它主要由辊轴、V型辊板、传送皮带、皮带张紧块、挡板、旋转轴、可动辊板、舵机等组成。其中V型辊板和可动辊轴的设计主要是为了实现皮带松紧的调试，这样的设计有效的实现了皮带松紧的调控，并且操作简单方便。传送带由摩擦系数大的橡胶制作而成，保证硬币能在传送带上顺利移动。另外，在皮带的上方还设有特有的挡板机构，以保证硬币有序的进入分离机构。

3.2 分离导轨装置

分离导轨装置的主要结构如图3所示，它由多个导轨单元并列而成，每个独立的单元均是具有独特形状的分离轨道。该结构在设计上巧妙地利用了不同硬币在直径、厚度等特征上存在的差异，将分离导轨设计成多阶梯式的，巧妙地实现各种硬币的分类。

3.3 旋转收集装置

旋转收集装置的主要结构如图4所示，主要由收集桶、旋转舵机、上下纵梁、舵机固定梁等组成。收集桶主要是盛装分类完毕的硬币，待其中一个收集桶收集满后舵机旋转180度，让另一个收集桶处于工作状态，并同时取下收集满的硬币，取下硬币的过程中可以直接从收集桶侧面设有的开口处直接取下，避免拆卸收集桶的工作。另外，此装置还在收集桶上端口设有光感计数装置，能够准确地实现硬币的计数。

4 创新点与应用前景

4.1 创新点

独特的V形传送带实现传送带的张紧，相比其他张紧机构，设计结构简单，操作方便；巧妙的挡板结构将硬币排成一列列的进入分离装置，间接提高了效率；独特的三阶梯式分离轨道实现不同尺寸硬币分类，不仅结构简单巧妙而且效果很好；可旋转的双筒收集装置，有效地解决了分类计数问题，且效率高。

4.2 应用前景

目前，硬币在社会上的流通越来越广，公交公司、银行、大型商场等场所有大量的硬币需要分类、收集，而当时硬币的清分工作大部分是靠人力来完成。我们设计的这款机构具有设计简便，分离准确，批量生产成本低，环保高效等优点，完全符合社会的需求，不仅减少了很多劳动力，降低支出成本，还提高了分离效率，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]濮良贵，陈国定.机械设计[M].第9版.北京：高等教育出版社，2013.

[2]孙桓，陈作模.机械原理[M].第7版.北京：高等教育出版社，2013.

[3]机械设计手册编委会.机械设计手册[M].北京：机械工业出版社，2003.

*通讯作者：陈光。