纸硬币快速分离装置的设计与开发＊

唐晶，张乃，袁畅，袁培龙，颜疆湾，牛浩，张磊，赵南生



纸硬币快速分离装置的设计与开发＊

唐晶1，张乃1，袁畅3，袁培龙1，颜疆湾1，牛浩1，张磊1，赵南生2

（1.南通大学机械工程学院，江苏 南通 2260192；2.南通大学工程训练中心，江苏 南通 226019； 3.南通大学电气工程学院，江苏 南通 226019）

针对传统纸硬币分离速度较慢或成功率难以保证的问题，设计开发了一种纸硬币快速分离装置。该装置采用筛网式清分结构，筛网整体呈倾斜状态，并采用前端上下振动的方式。为了防止纸币卡在筛孔中，设计了吹风机构。为防止硬币下滑速度过快，进而随纸币一起滑出筛网，在筛网的前端设计了挡条。分离后的纸币在筛网的抖动以及吹风的双重作用下滑出筛网，而硬币则从筛孔掉落。实验结果表明，该装置分离速度快、成功率高、可靠性高。

钱币处理；电子货币；纸币；硬币

虽然电子货币较为流行，但银行、公交系统等单位仍然存在大量人工处理钱币的情况，纸硬币分离的速度仍然较慢或成功率难以保证。

武汉理工大学的张雨萍设计的一种在公交车上分离混杂钱币的装置[1]是依靠毛刷来判断纸硬币的分离，该场合下的分离成功性难以保证；西安石油大学王博等人设计的纸硬币分离装置[2]对纸硬币进行分离后，纸币仍然残留在装置上，需操作人工二次分拣；华东理工大学研发的装置[3]依靠特制的倾斜滚筒对混合纸硬币进行分离，筒表面错落布置孔洞，使得硬币从孔洞漏出，纸币下滑，而为了使纸币快速下滑，增加倾斜度，这将导致硬币随纸币一起滑出；武汉理工大学针对公交公司的钱币分类整理装置[4]在其装置的侧面，利用风扇将纸币吹出，但该装置仅针对于纸币数量较少的情况，一旦大批量倾倒纸硬币，依旧会发生堆积；芜湖职业技术学院设计的钱币分离装置[5]对装置的连续运作也进行了相应的改进，但所述的筛孔为圆形只稍大于一元硬币，硬币掉落慢。基于以上问题，本文从纸硬币分离的效率、装置的可靠性和连续运作等多方面进行改进，设计并制作了一种混合纸硬币快速分离装置。

1 设计目标与分离原理

1.1 设计目标

能根据纸币和硬币在形状、材质、质量上的区别，对2种货币进行快速分离，从而避免出现当前纸硬币分离普遍较慢或分离不彻底的问题。

1.2 分离原理

硬币小而重，均为圆饼形；纸币大而轻。常见的混合纸硬币分离为筛网式分离，但靠筛网本身纸币仍易残留在筛网上。本文的设计通过适当地振动外加吹风，可避免纸币堆积以及纸硬币缠在一起，使硬币快速从筛孔中掉落，纸币从左侧（前端）排出，如图1所示。

图1 筛网分离原理示意图

2 结构设计

2.1 上下振动机构

上下振动由曲柄摇杆机构实现，利用曲柄摇杆中摇杆的来回摆动，实现本装置前端在竖直面的上下振动，提高了纸硬币的分离速度，加快排出纸币。

2.2 挡条的设计

倾斜的筛孔板虽加快了纸币滑出的速度，但也增加了硬币随纸币滑出的可能性，降低了纸硬币分离的可靠性。因此，在筛分网的前端设计了挡条，进一步提高了纸硬币分离的准确性与可靠性。设计过高的挡条可能会降低纸币的排出速度，因此，结合实验选取挡条高度为10 mm。

2.3 筛孔的设计

传统装置筛孔较多为圆形，硬币掉落慢的问题如图2（a）所示，往往需要借助多次振动才能掉落。本文设计的筛孔为矩形，如图6（b）所示，掉落孔的面积占总面积的比例增加，提高了硬币掉落的概率与速度。

图2 传统筛孔与本装置的矩形筛孔对比示意图

2.4 装置整体三维设计

综上所述，整体装置三维设计和相关实物运行的分离效果如图3所示。

图3 本文装置的三维设计图

3 实验与结果

实验中，对本文装置连续进行3次试验，每次试验选取15张纸币和50枚硬币。相关试验数据如表1所示。相关实验视频截图如图4所示。本装置的纸硬币成功率基本上为100%.经对比，本文所述装置分离速度远远快于传统人工，装置能连续运作，提高了实用性。

表1 纸硬币分离时间实验结果

实验方法试验1试验2试验3 本文样机分离时间/s1.71.92 手工分离时间/s5

4 总结

针对传统纸硬币分离速度较慢或成功率难以保证的问题，本文设计并制作了一种结构简单、成本低廉、分离速度快、效果好的混合纸硬币分离装置，具有较好的市场推广价值与前景。

［1］张雨萍.应用于公交车的钱币清分投币机［J］.科技与创新，2016（15）：81.

［2］王博，陈震，鱼自强，等.纸硬币分离装置的设计及推广［J］.山东工业技术，2016（16）：240.

［3］严武林，贺明明，周锦煜，等.智能化纸币硬币联合分拣装置［J］.轻工机械，2016，34（06）：73-76.

［4］邓志豪.针对公交公司的钱币分类整理装置［J］.科技与创新，2016（15）：80.

［5］叶素娣，刘玉婷，贾冕茜，等.钱币分离装置：中国，CN201621422478.4［P］.2016-12-23.

南通大学“挑战杯”校内培育项目（编号：28）；南通市应用研究计划项目（编号：GY12016003）；2018年国家级大学生创新训练项目纸硬币快速分离装置的设计（编号：201810304018Z）

2095－6835（2018）21－0047－02

TP391.41

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2018.21.047

赵南生（1967—），男，研究方向为机械装备设计与制造。

〔编辑：张思楠〕