朱澎鋒　曹建波　高昭　張狄鋒　張銘穎　馬斌　朱鴻杰　李曉慧

【摘 要】針對目前國內(nèi)銀行、公交公司等機構(gòu)其硬幣分揀、整理、封裝大多為人工操作，存在效率低、浪費勞動成本等問題，本文設(shè)計制造了集錢幣分類整理封裝為一體的自動化機器，采用通過硬幣直徑的大小對幣值進(jìn)行清分的方法，多工位流水線作業(yè)，功能齊全，可實現(xiàn)對我國目前各類流通硬幣的分類、清點、整理及封裝，各模塊排列緊湊，各機構(gòu)互相有序協(xié)調(diào)，通過PLC控制、步進(jìn)電機驅(qū)動實現(xiàn)。該全自動錢幣分類整理封裝一體機可以節(jié)約人工，提高效率。

【關(guān)鍵詞】分揀機；硬幣包裝；傳輸系統(tǒng)；傳感裝置；自動化

0 引言

大面值貨幣的電子化，小面值貨幣的硬幣化是各國貨幣發(fā)行的趨勢。隨著硬幣在公交車、自動售貨機等場合的使用，對硬幣的高效率自動化處理提出了要求，硬幣計數(shù)機、硬幣分揀裝置由此而得到發(fā)展。而硬幣計數(shù)、包卷的前提必須使分揀裝置按照順序排列，以方便電子設(shè)備對其進(jìn)行計數(shù)。因此對硬幣進(jìn)行計數(shù)、包裝、分類等各種機械產(chǎn)品應(yīng)運而生，但是對分揀整理包裝一體型硬幣處理機的開發(fā)和研究卻一直沒有出現(xiàn)。所以，市場需要一種成熟可靠的全自動多功能的硬幣自動處理設(shè)備，而全自動錢幣分類整理封裝一體機就是針對這種需求而進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計的。

1 全自動錢幣分類整理封裝一體機機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

該全自動錢幣分類整理封裝一體機可分為三個機構(gòu)：分類機構(gòu)、整理機構(gòu)、封裝機構(gòu)。

1.1 分類機構(gòu)

分類機構(gòu)，是對錢幣進(jìn)行分類的機構(gòu)。采用硬幣直徑不同的原理進(jìn)行分類，將硬幣分成1元，5毛，老版大1毛，新版小1毛。分類機構(gòu)由電機、旋轉(zhuǎn)盤、以及與旋轉(zhuǎn)盤相配合使用的固定基座三個部分組成。旋轉(zhuǎn)盤上有不規(guī)則圓，不規(guī)則圓根據(jù)四類硬幣尺寸設(shè)計，每個不規(guī)則圓在面積范圍內(nèi)只可放入一枚任何種類的硬幣；有4個硬幣分類口，分別按照四類硬幣尺寸設(shè)計，從小到大排列；中間圓孔為電機主軸留出位，電機旋轉(zhuǎn)帶動旋轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)時將帶走硬幣，當(dāng)所帶走硬幣到達(dá)適合的硬幣出口時，硬幣掉落。

1.2 計數(shù)機構(gòu)

整理計數(shù)機構(gòu)，是對分類機構(gòu)中所掉落的硬幣進(jìn)行整理計數(shù)的機構(gòu)。整理計數(shù)機構(gòu)可分為步進(jìn)電機、打片、安裝板、寄存軌道、方形金屬[1-3]接近開關(guān)等5個部分組成。計數(shù)機構(gòu)包括步進(jìn)電機、方形金屬接近開關(guān)、寄存軌道，從上往下看此部件，可看出上部是一個錐形孔，接住分類機構(gòu)所掉落的硬幣，并起導(dǎo)向作用，將所接到的硬幣引導(dǎo)進(jìn)其下的長孔（長孔的直徑尺寸按照硬幣直徑尺寸設(shè)計），硬幣在此孔產(chǎn)生堆疊，該部件的側(cè)面設(shè)有一個平面，用于安裝傳感器；安裝板上除了設(shè)置各部件的安裝孔位外，還有一條槽，該槽的寬度也根據(jù)所掉落的硬幣直徑尺寸設(shè)計；計數(shù)打片由步進(jìn)電機帶動，旋轉(zhuǎn)打擊硬幣進(jìn)入下一階段。

1.3 封裝機構(gòu)

封裝機構(gòu)，是將計數(shù)機構(gòu)所打出來的硬幣進(jìn)行收集，隨后進(jìn)行封裝的機構(gòu)。設(shè)定每次封裝50枚一罐。封裝機構(gòu)主要由收發(fā)口、轉(zhuǎn)子、軸、電機、齒輪、模擬傳輸帶、約束欄、汽缸、軸承等一系列部件組成。

2 全自動錢幣分類整理封裝一體機控制系統(tǒng)設(shè)計

該全自動錢幣分類整理封裝一體機的所有功能是通過可編程控制器（PLC）來實現(xiàn)的[4-5]。在設(shè)定PLC輸入輸出端功能端口之后，將PLC端口與實物相連[6-7]，其具體工作原理如下：

按下啟動按鈕SB1，分類電機開始轉(zhuǎn)動，硬幣進(jìn)行分類，兩側(cè)輸送帶工作，將罐子和塞子送入工位1，通過PLC延時5s后；包裝機構(gòu)電機運動，旋轉(zhuǎn)90°，將罐子運送到工位2；此時計數(shù)電機運動，并由金屬接近開關(guān)控制，累計記滿50個硬幣，停止1s；包裝機構(gòu)電機再次運動，旋轉(zhuǎn)90°；此過程循環(huán)3次后將硬幣運送至工位5；此時氣缸運動，向下將塞子塞入罐子；之后包裝電機選裝90°，將裝滿硬幣的罐子送至工位6，罐子落下；此工作過程一直循環(huán)，直至金屬接近開關(guān)檢測到無硬幣落下為止；此時，包裝機構(gòu)將送入機構(gòu)剩余的罐子和塞子打包后，運送出機構(gòu)；最后停止所有工作部件，等待下一次啟動。如遇緊急情況，按下停止按鈕SB2，所有工作部件停止工作。

3 結(jié)論

本文設(shè)計的錢幣分類整理封裝一體機其價值在于一體化程度高，囊括了硬幣的分揀、整理、計數(shù)、封裝四個步驟，在保證穩(wěn)定性的前提下，還能夠有較高的效率，包裝所用的材料可以回收多次利用，節(jié)約成本的同時也響應(yīng)保護(hù)環(huán)境的號召，且該機器操作簡單，工作人員只需控制開和關(guān)兩個按鈕，倒入硬幣后，等待時間短，平均只需10—15秒就能夠得到一罐包裝好的硬幣，在這基礎(chǔ)上，該機器還有很大的升級空間。因此，其能夠為現(xiàn)今企業(yè)帶來方便，將有很大的實用價值和良好的社會效益。

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[責(zé)任編輯：朱麗娜]