硬币分拣机

硬币分拣机设计者:刘明远、胡宝华、张海波、陈力嘉、杨让（西京学院，西安710123）一、硬币分拣机的组成1、简述本次设计题目为硬币分拣机设计，本项目属于应用于现代化的创新性设计。

该设备主要用于多种硬币的分选、计数、包装，该设备实现了自动化操作，达到高效、可靠、生产率高、减轻劳动成本的目的。

在目前国内的小面值货币流通的领域，硬币分拣大多为人工操作，生产率低，浪费劳动成本。

所以，此设备的研制可以改善这一状况，节约劳动力成本，提高劳动生产率。

表1-1 我国目前流通币种及其基本信息币种材质直径（mm）重量（g）厚度（mm）边形形状发行年份中国第三套普通流通硬币菊花1角铝镁合金22.5 2.2. 2.4 平边外圆内九边形1991-1999 梅花5角铜锌合金20.5 3.8 1.65间断丝齿圆形1991-2001 牡丹1元钢芯镀镍25 6.05 1.85 平边圆形1991-1999中国第四套普通流通硬币兰花1角铝镁合金19 1.15 1.67 平边圆形1999-2003 不锈钢19 3.2 1.67 平边圆形2005-2011 荷花5角钢芯镀铜20.5 3.8 1.65间断丝齿圆形2002-2011 菊花1元钢芯镀镍25 6.05 1.85 平边圆形1999-20112、硬币分拣机的系统组成由机械系统和控制系统两部分组成。

机械系统可分为7个主要功能单元，各个功能单元具有一定的独立性。

（1）硬币的堆放和首次分选功能。

（2）硬币的二次分选功能。

（3）硬币的分选计数功能。

（4）硬币的堆码、整理功能。

（5）顶杆顶硬币堆码功能。

（6）薄膜输送、包装功能。

（7）机械手夹断、封边功能。

图1-1 硬币自动分选计量机械设计的原理图1、斗式电磁振动送料机2、滑道3、槽式电磁振动送料机4、滑道5、包装机构6、包装切断机械二、硬币自动分选机构1、硬币自动分选机构的工作原理电磁振动送料机工作时，将交流电经半波整流后，接通电磁铁的线圈，则在Ta瞬间吸力最大，衔铁被吸向下，使料斗压着片簧向下振动，而在Tb瞬间吸力减小为零，片簧向上弹推，迫使料斗向上振动，这样，一吸一推，使料斗产生伴随着扭动的上下振动。

图2—2 电磁振动送料机工作原理图1-物料 2-送料槽体 3-弹簧 4-衔铁 5-线圈上图中物料放在由主振弹簧3支撑的供料槽体2上，衔铁4与主振弹簧联成一体，绕于铁心上的线圈5中流过的是经过半波整流后的单向脉动电流，电磁铁就产生了相应的脉冲电磁力。

图2—2（b）表示在正半周期内线圈中有电流流过，铁心便产生一次脉冲电磁力吸引衔铁，使槽体向后运动，主振弹簧因此而变形，贮存了一定的势能；在负半周内线圈中无电流通过，电磁力消失，弹簧就恢复变形，带着槽体向前运动，在达到振幅位置之后又返回向后运动。

由于电磁力是一个周期变化的强迫作用力，因此电振机是一个以电磁力为周期干扰力的强迫振动系统。

（1）斗式硬币自动分选机构在斗式电磁振动送料机中，它的运动方式是做扭转运动，硬币在料斗中随着惯性向前运动，在料斗的侧面开出四个滑道，在料槽中有不同大小的椭圆形小孔，符合规格的硬币通过小孔直接落入滑道，滑道由上至下依次分选1元硬币、菊花1角硬币、5角硬币、兰花1角硬币。

斗式电磁振动送料机起到的是首次分选1元硬币、菊花1角硬币、5角硬币、兰花1角硬币的作用。

（2）槽式硬币自动分选机构和斗式电磁振动送料机的分选过程不同的地方就是他的工作表面是直线槽形的，并且槽式电磁振动送料机做的是直线往复运动，物料在里面的运动是水平的。

物料经过滑道进入到槽式电磁振动送料机，在槽式振动送料机上有四层滑道，每一层有三个滑道。

第一层分选的是1元硬币，第二层是分选5毛的硬币，第三层是分选1毛的硬币。

在每一层槽的底部开有椭圆行的槽，使不符合规格的硬币直接落入下面的滑道中，从而达到硬币的二次分选。

图2—4 槽式电磁振动送料机1、振动料斗2、滑道3、衔铁4、电磁铁5、线圈6、隔振座7、橡胶垫 8、底座三、自动计量机构1、自动计量机构的概述自动计量机构采用光电检测技术。

光电检测技术是光学与电子学技术相结合而产生的一门新兴检测技术，是利用电子技术对光学信息进行检测，并进一步传递、存储、控制、计算和显示等。

光电检测系统的基本组成：作为一个完整的检测系统，应包括信息的获得、变换、处理和显示等几个部分。

因此，具体来说，光电检测系统由光电传感器、处理电路和显示控制等三个基本部分组成，如图3—1所示。

图3—1 光电检测系统的基本组成显然，框图中的光电传感器是检测系统的核心部分。

它以光为媒介，以光电探测器件为手段，将各种待测量变换成电量（电流、电压或频率）。

它将决定整个检测系统的灵敏度、精度、动态响应等。

处理电路的作用是将光电传感器输出的微弱电信号进行放大、处理（解调、数/模或模/数转换）、运算等，以适应后续显示、控制或执行机构的要求。

光电传感器通常都由光源、光学系统和光电探测器三部分组成，他们之间的关系如图3—2所示。

图3—2光电传感器方框图光电传感器的优点和缺点：优点：①非接触式检测。

不触及被测对象，不扰乱被测系统，无损耗。

②响应速度高。

通常响应时间为101-～106-s。

③检测范围宽。

④大量的相关作用。

缺点：①玷污影响大，必须采取措施，否则使用受限制。

②外界干扰光影响大，背景光及外干扰光的影响使信噪比变差，但可采取措施减至最小。

③使用温度范围小，不能用在高温。

2、硬币分拣机的控制原理在硬币分拣机中，控制方面是很重要的一部分，主要涉及到硬币的记数，防满，丝杠螺母往复运动的控制及机械手切断装置的控制。

其控制原理图如下图3—3所示。

图3-3 硬币分拣机的控制原理图首先振动送料机开始送料，光电记数器开始记数，每次记满50个，隔板就会挡在滑道上，是硬币不再下落。

同时电机1开始正转，丝杠向下运动，当碰到在硬币筒底部的行程开关1，电机就开始反转，丝杠向上运动，电机1停转，送料机开始送料。

在电机1正转的同时，电机2反转，机械手张开，延时一小段时间，在硬币被丝杠顶到机械手下面的同时，电机2正转，机械手夹紧。

当滑道里的硬币排满的时候，光电管感受光照，给送料机一个信号，送料机停止送料。

四、自动包装机构1、硬币分拣机的包装原理（1）硬币经过振动送料机的两次分选后经过滑道直接滑入装币筒中。

滑道上要安装光电记数装置和电磁铁隔板防满装置，光电记数装置是用来控制硬币滑入币筒的数量，每次记数为50枚。

电磁铁隔板的作用是防满，每次滑入币筒的硬币如果满了，电磁铁隔板就挡在滑道上，使硬币不再滑入币筒。

（2）币筒的高度正好等于五十枚硬币的高度，我所设计的硬币自动分选包装机要分选出1元、5毛、1毛的硬币，应设计好币筒的高度，所以分选出的硬币分别装入三个不同高度的硬币筒,分别是1元硬币筒的高度为100mm，5角硬币筒的高度为75mm，1角硬币筒的高度也是75mm。

装币筒的作用就是装分选出来的硬币，是硬币的整理过程。

（3）丝杠顶杆是有电动机带动齿轮转动，从而带动丝杠螺母做上下往复运动，从而完成顶杆顶硬币的动作。

每次装满50枚硬币，丝杠向下运动一次，将硬币顶下，丝杠回转。

顶杆装置的作用是顶硬币，由于硬币落入币筒中可能有不平整的，用顶杆使之平整，还有就是使堆好的硬币在机械手张开的时候用顶杆将硬币顶入机械手的下面，然后顶杆向上运动，机械手再一次夹紧，使落下的硬币上面封好，完成一次包装。

在封好落下的硬币的上部的时候也就是对下一次包装硬币的底部的封接。

这样往复运动，从而完成一次硬币的记数，包装。

（4）塑料薄膜固定在轴承座上，伸长的部分要包在币筒的外面，下面要长出币筒，用机械手夹紧热封，在币筒的侧面用一个横向封接器完成热封薄膜的作用。

每次硬币装满50个，热封器自动热封一次。

（5）机械手主要是由电动机带动齿轮转动，通过电动机的正转和反转，从而使机械手做夹紧和张开运动。

五、作品优点本机可以对中国现行硬币快速准确按币值进行清分。

而且系统具备扩展的潜能，可以满足将来硬币清分机发展的需求。

其发展前景相当广阔。

主要特色是设计简便、清分准确、使用可靠、维护简便、价格低廉等。

六、参考文献1、机械原理课程设计指导书。

同济大学机械原理与设计教研室2、孙桓，陈作模，葛文杰，机械原理（第七版）高等教育出版社，20063、李兴华，机械设计课程设计清华大学出版社，2012七、设计心得通过本次课程设计，从初步想法到具体的数据，设计逐渐成形。

在设计过程中我们遇到了不少问题，由于计算与设计的繁琐，让我们付出了大量的脑力。

也比如如何让硬币实现分拣功能，为此我们多次开会，讨论可行性。

最终选定了目前的分拣装置，更好地满足效率与准确分离的功能。

像包装功能的实现，间歇机构的设计等等难点，无不暴露了我们在学科学习中的遗漏点与不足。

通过这次课程设计，我们脚踏实地地掌握了知识，串联了书本的相关知识点。

更明白了集体的力量与智慧，合作的创造力。

齐心协力，我们的设计会更完美。