科技创新导报
2016 NO.22
Science and Technology Innovation Herald
工业技术
DOI： 10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.068
新型硬币分拣包装机的设计
郝志伟刘思聪程亚亚田时勇尚豪华马志浩 (长春理工大学机电工程学院吉林长春130022)
摘要：该文设计的新型硬币分拣包装机，可解决现有硬币清分机存在的无法包装，分拣效率低，易出错，包装计数不准确等问 题。新型硬币分拣包装机基于不同面值的硬币直径及厚度不相同的特点，利用分拣机构，集币机构，包装机构，实现大量硬币的 高效分类，清点和包装，可以一次性实现硬币的分拣，计数，包装多方面需求，实现硬币分拣包装自动化，降低人工成本。关键词：硬币计数自动化分拣包装中图分类号：TH69
文献标识码：A
文章编号：1674—098X(2016)08(a)—0068—03
目前硬币以其成本低、流通次数多、耐磨损、易回收等无 可替代的优势广泛流通。日常生活中，越来越多的人在乘坐 公交车时投放硬币，在满足人们方便的同时，大量硬币的投
放造成了公交公司清点难的难题。据调查，一家公交公司平均 每天收进硬币20余万，而公交公司采用的是典型的手工分拣 包装方式，面对大量的硬币，手工分拣、包装明显不能满足
1.分拣机构;2.集币机构；3.包装机构
图1
分拣包装机三维模型图
1.集币筒;2.紧固件；3.固定板;4.转盘;5.支撑盘;6.主动转盘;
7.槽轮;8.支撑板 图3 集币机构
1.底座;2.挡片;3.挡板;4.转子;5.转盘;6.锥齿轮;7.电机固定座;
8.梯形挡板；9.分离板;10.挡块;11.挡板
图2 分拣机构
1.正弦机构;2.集币筒;3.集币筒支撑;4.凸轮机构;5.支撑;
6.安装座;7.底座 图4
包装机构
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2结构设计 2.1分拣机构
分拣机构如图2所示，包括转盘和分拣轨道，主要功能是 实现硬币的分类。电机带动转盘匀速转动，转盘中待分拣的 硬币运动到挡环位置，由于受到阻力陆续掉入分拣轨道。分 拣轨道由梯形挡板、分离板、挡块和硬币挡板组成。梯形分 拣轨道上设有3个依次增大的分币卡槽，利用不同面值硬币 之间的直径差异，使得硬币通过分离板的时候从相应的位置 掉下到集币筒中。
由于硬币是在自身重力的作用下下落，所以倾斜轨道分 离板倾斜角度对硬币的下落影响最大。为了确定倾角的大
1.支撑板;2.转盘;3.电机安装座;4.压杆
图5
正弦机构
小，假设硬币与滑道之间为纯滑动，则硬币能够下滑的条件 为：
m^sin a
> 故
cx > arc tan a
9.87°
umg cos a W!ju < tan a
,而硬币与铝件之间的摩擦系数u = 0.17 故 ct > arc tan 0.17
a
>出于安全考虑，由于滑道与硬币之间不止存在滑动摩 擦，亦有滚动摩擦，而滚动摩擦的阻力小于滑动摩擦，则20° 可以保证硬币在滑道上下滑，同时具有一定初速度。
1.凸轮;2.大顶杆;3.弹簧;4.滑座;5.底座;6.小顶杆
图6
凸轮机构
2.2集币机构
卡槽的下端接有3个圆筒用来堆币（如图3所示），在圆筒 上方安装有光电门对硬币进行计数。接下来控制计数，当计 数达到设定的币数时，通过执行单片机编好的程序，槽轮机 构带动切币盘间歇转动，进行切币，并为硬币的定量包装做 准备。
集币机构主要由槽轮机构及集币筒等构成。槽轮机构是 由槽轮和圆柱销组成的单向间歇运动机构。它可以将主动件 电机的连续转动转换成从动件输币盘的带有停歇的单向周 期性转动。槽轮机构的结构简单，外形尺寸小，机械效率高，
要求，不仅劳动力成本高且效率低下。然而，现有的硬币清分 机是利用离心力将硬币从转盘分离出来，再通过集币袋将硬 币收集。缺点是：需要二次投放硬币来分拣出不同面值的硬 币，不仅没有对硬币进行定量的包装，而且分拣效率不高、 易出错，不能对硬币进行准确计数。故针对这一问题，笔者 设计了这款集分拣、计数与包装于一体的新型硬币分拣包装 机。
1整体分析
该新型硬币分拣包装机主要实现了不同面值硬币的分 类、计数和定量包装。通过分拣机构—
转盘和分拣轨道，
实现硬币的初步分离，再利用集币机构进行堆币和计数，最 后通过包装机构完成包装纸侧面开口塑封以及下端开口的 塑封和剪断。此发明基于不同硬币直径大小不同的特点，巧 妙利用离心原理和各种机构的特性，实现了大量硬币的高效 分类、清点和简单包装，不仅人工成本低，又一次性实现了硬 币的分拣、计数、包装多方面需求，具有价格低、易操作、占 地小、运输便利等优势。
硬币分拣包装机主要功能是实现硬币的分类、计数、包 装。总体来看，可分为3层。第一层分拣机构，利用转盘和分 拣轨道将不同币值分类，收集在3个集币筒内；第二层集币机 构，用集币筒接收来自上一层机构的硬币，通过光电门进行计 数，再利用槽轮机构将集币筒内的币一个个送至包装机构； 第三层包装机构，利用正弦机构带动包装纸下移，利用凸轮 机构对包装纸进行塑封，从而完成硬币处理的全部过程。
并能较平稳地、间歇地进行转位。用槽轮机构可以使输币盘 实现间歇转动。2.3包装机构
包装机构（如图4所示）主要实现的功能有：⑴包装纸的 下移和侧面开口塑封；（2)包装纸下端塑封剪断。
包装纸的下移和侧面开口塑封：首先将包装纸包在包装 筒外，利用正弦机构（如图5所示）带动包装纸下移，用推杆 推动硬币和包装纸向下移动，运用机械原理课程中学到的凸 轮机构，带动加热条和压板相互作用，瞬时温度达到132 \"C， 完成包装纸侧面开口塑封。
包装纸下端塑封剪断：包装纸下端的封口，还是通过凸 轮机构（如图6所示）带动加热条和压板反向作用，对包装纸 下端进行塑封。在压板上安装刀片，进而在塑料纸下端塑封 后对它进行剪断。
3新型硬币分拣包装机创新点
通过一个凸轮机构和弹簧的共同作用，实现压条的双向
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移动，进行包装纸下端的塑封、剪断。
用槽轮机构带动切币盘间歇转动，为硬币的定量包装做 准备。
通过转盘和倾斜轨道实现了不同面值硬币的一次性分离。
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4结语
该新型硬币分拣包装机根据直径的大小对硬币进行分 类，可以实现不同币值快速、准确的分类，还可以对其进行计 数和简单包装，能处理现在市面上流行的1角、5角、1元3种 面值的硬币，包装速度可达每分钟15袋左右（30枚/袋）。随 着硬币流通量的增加以及公交、银行系统自动化程度要求愈 来愈高，该机具有良好的市场前景。
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(上接48页）
么水压线必然移动到图中灰色线段所处位置。根据水泵特性 曲线，由于管网阻力的增大导致压差增大，如，一电厂主循环 泵的频率不改变流量会下降，二电厂的流量就会增加。如果 联网运行中热源压差过大，甚至会造成压力低的热源不能正 常供热的情况发生，这时就需要对热源进行相应的调整。调 整的原则应遵循尽量保持末端资用压头并调整水力交汇点 最近阀门的方法来消耗掉两者的差值，即最小剩余压头的 消除。
(1) (2) 程。
(3)
实时测量各站点的流量和热源的流量。计算整个网 若各站点的总体流量分布变化达到设定量或水力汇
络的实时流量分布，确定水力汇交点的位置。
交点位置发生较大偏移，则可以启动干管阀门优化调度过
根据实测的各末端供回水压力确定各热源所供范围
的最小剩余压头。若存在差值，关小最小剩余压头小的一侧 离汇交点最近的阀门使之消耗掉二者的差值。
(4) 在这一过程中相应地降低另一侧热源循环水泵的转速。
(5) 重复(3)(4)步骤直到两侧用户的小剩余压头接近相等。
在上述调度过程中，时间步长可取得大一些，而且只有当 工况变化到一定程度时才会启动水力调度过程，因此这一过 程一般不会破坏各末端流量调节的稳定性。
4联网供热时的水力优化调度总结
通过对一电、二电联网运行水力工况的分析，基本上找 出了联网运行时容易出现的问题，如，各自热源在独网运行 时压力不同必然会导致联网运行时压力低的热源一部分供 热区域被高压侧热源所取代，这时需要将高压侧的压力消 耗掉，但需要寻找对管网影响最大的点来完成操作即水力 平衡点附近消耗剩余压头，同时要结合各自热源主循环泵的 特性及变频技术的应用。
水力优化调度是指在现有管网形式水力计算结果的基 础上，如，一电、二电联网运行的前后对比可以发现：要想达 到最佳的联网运行状态，需要对压力、温度（太原各个热源 供回水温度相对一致）进行控制，这就需要调节阀门或者水 泵等一系列措施。对于多个热源的联网运行研究方法也需 要对联网前后的各项参数进行对比分析，发现水力工况问题 及时通过技术手段进行完善。比如，通过对多个热源水联网 运行计算结果可知各个热源所提供的流量、水泵的扬程、水 利平衡点以及各个热力站的资用压头，其目的在于使管道中 的流量分布满足连续性方程和流量方程。多热源枝状管网 水力优化包括干管上阀门的调度和各循环泵的调度。其中主 循环泵可以按照管网中某一点的压差来调节，而各辅助热源 的循环泵则按照各自的流量进行调节。综合上述调节方法总 结提出了多热源水力优化调节的基本步骤。
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