專利名稱:一種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)，通過摩擦分離方式來分離紙幣，其通過改變紙幣與入鈔機(jī)構(gòu)各輪系與紙幣的位置關(guān)系，將重力調(diào)整分布到活動壓板和載鈔臺上，同時(shí)引入壓板及壓簧組件、壓力傳感器和控制單元，通過感應(yīng)作用于入鈔輪系上的壓力大小，反饋給控制電路，計(jì)算出實(shí)際壓力值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值的差，并以一定關(guān)系控制步進(jìn)電機(jī)的步速，進(jìn)而通過控制活動壓板運(yùn)動，改變作用在入鈔輪系上的壓力，以此解決由紙幣重量變化引起的摩擦力變化較大的問題，并將紙幣分離所需外力A1、ΔA1、∑F的大小控制在適合范圍。本實(shí)用新型能確保紙幣分離可靠，下鈔效果穩(wěn)定，入鈔速度均勻，同時(shí)還能有效增加載鈔臺容鈔量，甚至達(dá)到3000張以上。
【專利說明】
-種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及紙幣處理技術(shù)及相關(guān)設(shè)備的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種紙幣清分類機(jī) 器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來根據(jù)中國人民銀行"假幣零容忍"，"現(xiàn)鈔全額清分"等行業(yè)政策的要求，人 民幣必須在屯成新W上才能在市場上流通，運(yùn)使得銀行紙幣全額清分幣的任務(wù)相當(dāng)繁重。 基于運(yùn)些原因，紙幣清分類機(jī)器越來越成為銀行和金融機(jī)構(gòu)不可缺少的金融設(shè)備。為提高 清分機(jī)器的工作效率，相關(guān)行業(yè)的工作人員在希望清分機(jī)器能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)不停機(jī)工作，需 要清分機(jī)單次進(jìn)行清分工作時(shí)能夠一次清分足夠厚度的鈔量，運(yùn)就要求載鈔臺容量足夠 大，能一次將足夠多的待清點(diǎn)紙幣放在載鈔臺上，而相關(guān)的入鈔機(jī)構(gòu)內(nèi)部的處理部件也要 求能適應(yīng)載鈔臺上鈔量變化過程中施加在鈔面上的各外力的動態(tài)變化，運(yùn)樣就能在兩次加 鈔時(shí)間中有更多的時(shí)間處理別的工作任務(wù)(如扎把、蓋章、處理異常紙幣等）。
[0003] -般認(rèn)為，載鈔臺容量的大小與下鈔方式有關(guān)。目前已有的下鈔方式分為邸式下 鈔和立式下鈔兩種。邸式下鈔載鈔容量一般在200張左右，故清分機(jī)一般采用立式下鈔方 式。
[0004] 立式下鈔的原理如圖1所示，其結(jié)構(gòu)中主要包括入鈔臺2001、送鈔輪2002,并在進(jìn) 鈔道內(nèi)設(shè)置有搶鈔輪組件2003、阻力輪2005、前壓輪2004及后壓輪組件2016，阻力輪2005、 前壓輪2004及后壓輪組件2016分別與搶鈔輪組件3相抵接。工作時(shí)，紙幣放置在入鈔臺2001 的上表面，在搶鈔輪組件2003、阻力輪2005及前壓輪2004磨擦帶動下，將最下面的一張紙幣 與其上面的紙幣分開，送到后壓輪組件2016與搶鈔輪組件2003之間，然后在后壓輪組件 2016與搶鈔輪組件2003摩擦力的作用下，將待清點(diǎn)的紙幣逐張送入機(jī)器內(nèi)部，使相鄰兩張 紙幣的間距保持相對固定，紙幣在入鈔通道內(nèi)不傾斜，使紙幣按照理想狀態(tài)進(jìn)入清分機(jī)的 內(nèi)部，在此種下鈔條件下，紙幣置于送鈔輪2002、搶鈔輪組件2003之間，送鈔輪2002作用主 要是將整疊紙幣推向搶鈔輪組件2003上方。運(yùn)種結(jié)構(gòu)的載鈔臺的載鈔量一般設(shè)定在500張 左右，相對于點(diǎn)鈔機(jī)的處理量大了幾倍，但也不夠多，同時(shí)還存在著下鈔效果不穩(wěn)定的情 況，尤其就最后幾張紙幣很難正常搶入。
[0005] 也有在立式下鈔裝置上進(jìn)行改進(jìn)的先例，但是思路基本也都是在對載鈔臺的尺寸 進(jìn)行改進(jìn)的同時(shí)增加壓鈔裝置，在專利CN102376124A中就公開了一種紙幣檢測裝置中的壓 鈔系統(tǒng)，運(yùn)種壓鈔系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其下鈔方式也是立式下鈔方式，通過加入一套復(fù) 雜的壓鈔系統(tǒng)，當(dāng)載鈔臺上載鈔量減小到一定量時(shí)，啟動壓鈔系統(tǒng)，使得此時(shí)紙幣幣面所受 壓力增加。運(yùn)種下鈔方案的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其在載鈔臺上承載紙幣低于某高度時(shí)，引 入外來的壓鈔力，因此確保最后幾張紙幣能正常搶入。但仍沒解決前一張?jiān)谌脞n方向所受 外力和兩張紙幣之間受力的差值W及單張紙幣受外力和隨著載鈔臺上紙幣數(shù)量增大而變 大，且變化值為變量的問題，為了保證鈔票的正常搶入，在載鈔臺上設(shè)置的壓鈔系統(tǒng)也通常 是需要施加一個(gè)大于變化值平均值的一個(gè)量值，因而，當(dāng)載鈔量增大時(shí)，增加壓鈔裝置雖然 下鈔效果要好一些，但對紙幣（特別是舊鈔和已有損傷的鈔）的損害更大。另外，即使采用壓 鈔系統(tǒng)，考慮到壓鈔系統(tǒng)不至于破壞鈔片紙面的大前提，運(yùn)一立式下鈔裝置的載鈔臺容量 設(shè)置也多為1000張W內(nèi)，相比來說還是不夠大。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006] 本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題在于提供一種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)，運(yùn)種 載鈔入鈔結(jié)構(gòu)能最大程度弱化入鈔機(jī)構(gòu)受載鈔量變化的影響，使其入鈔摩擦力相對穩(wěn)定在 預(yù)計(jì)范圍內(nèi)，從而使紙幣分離順利可靠，下鈔效果穩(wěn)定，入鈔速度均勻。
[0007] 本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題采用W下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)，包括載鈔臺、入鈔機(jī)構(gòu)W及電控系統(tǒng)：
[0009] 所述載鈔臺包括活動壓板、載鈔臺、運(yùn)動傳動系統(tǒng)，活動壓板上設(shè)置有用于判定是 否有鈔的判定傳感器，載鈔臺裝置了起始位置傳感器，另外，在活動壓板上還設(shè)置有一凸 片，此凸片在達(dá)到起始位置傳感器時(shí)使起始位置傳感器信號發(fā)生改變，并W此作為活動壓 板的起始位置，另外，在載鈔臺和活動壓板的兩側(cè)邊上還有若干掛鉤，用于安裝有可拆卸式 的紙幣保持器；
[0010] 所述入鈔機(jī)構(gòu)包括送鈔輪組、搶鈔輪組、搶輪支架、阻鈔輪組、通道內(nèi)送鈔輪組、通 道內(nèi)壓鈔輪組、壓板及壓黃組件、同步帶及帶輪，所述送鈔輪組和搶鈔輪組通過軸承安裝在 搶輪支架上，搶鈔輪組通過軸承固定在機(jī)架上，搶輪支架繞搶鈔輪組的軸屯、線轉(zhuǎn)動時(shí)帶動 送鈔輪組一起轉(zhuǎn)動；阻鈔輪組內(nèi)安裝有單向軸承，其作用是使阻鈔輪組僅能朝相背于進(jìn)鈔 方向的方向轉(zhuǎn)動；同步帶及帶輪使送鈔輪組和搶鈔輪組保持一定速比傳動。
[0011] 所述電控系統(tǒng)包括壓力傳感器、壓力信號處理單元、控制單元、電機(jī)驅(qū)動單元、步 進(jìn)電機(jī)、有無鈔判定傳感器、起始位置傳感器、手動加鈔按鍵和SPI通訊單元，其壓力傳感器 安裝在機(jī)架的固定面上，與入鈔機(jī)構(gòu)相接觸，入鈔機(jī)構(gòu)與壓力傳感器之間為柔性連接，通過 壓板及壓黃組件與搶輪支架接觸來感應(yīng)踢鈔輪組所受壓力值。
[0012] 在本實(shí)用新型中，所述活動壓板的壓鈔面與載鈔臺的承鈔面之間呈45°~85°的夾 角，W利于紙幣傾斜進(jìn)行提前分離，且在載鈔臺靠近搶鈔輪端設(shè)置在圓弧狀，W利于紙幣進(jìn) 一步次提前分離。
[0013] 本實(shí)用新型提供的具有上述技術(shù)特征的紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)通過電控 系統(tǒng)指導(dǎo)載鈔臺W及入鈔機(jī)構(gòu)的相關(guān)部件運(yùn)動，其運(yùn)動步驟包括：
[0014] 步驟Sl 1:系統(tǒng)自檢初始化
[0015] 系統(tǒng)上電后，系統(tǒng)進(jìn)入初始化工作，即檢查起始位置傳感器信號，判斷活動壓板是 否處于初始位置，如果活動壓板不在初始位置，則使其回到初始位置;另一方面系統(tǒng)進(jìn)行自 檢過程，檢查各模塊相應(yīng)的參數(shù)。然后進(jìn)入有無故障的判定過程，判斷各功能模塊是否有故 障。如果有故障，程序進(jìn)入通過SPI通訊單元上傳故障點(diǎn)及解決方法W方便排障，然后重新 進(jìn)入自檢過程。如此循環(huán)，直至自檢結(jié)果為無故障。
[0016] 步驟S12:載鈔臺加鈔準(zhǔn)備
[0017] 如果自檢無故障，則檢測活動壓板表面有無鈔票。運(yùn)時(shí)操作者可W直接往載鈔臺 上加鈔。當(dāng)有紙幣擋住有無鈔票判斷傳感器時(shí)，如果系統(tǒng)收到有鈔票信號，電機(jī)控制活動壓 板直接進(jìn)入壓鈔過程;如果檢測無鈔票，則操作者手動設(shè)置并進(jìn)入加鈔程序，電機(jī)帶動活動 壓板走到起始工作位置，操作者進(jìn)行加鈔操作，加鈔完成后，再按手動加鈔按鍵，通知加鈔 完畢，電機(jī)控制活動壓板直接進(jìn)入壓鈔過程。
[0018] 步驟S13:載鈔臺壓鈔就緒
[0019] 系統(tǒng)進(jìn)入電機(jī)控制活動壓板進(jìn)入壓鈔過程時(shí)，先檢測壓力值，通過電控系統(tǒng)中的 控制元件控制步進(jìn)電機(jī)W相應(yīng)的步速壓鈔。壓鈔過程實(shí)時(shí)檢測壓力值，當(dāng)壓力值達(dá)到Nmin 時(shí)，壓鈔過程完成，并通過SPI通訊單元上傳載鈔臺準(zhǔn)備就緒指令。
[0020] 步驟S14:連續(xù)入鈔
[0021] 系統(tǒng)上傳載鈔臺準(zhǔn)備就緒指令，通知清分機(jī)本模塊已經(jīng)準(zhǔn)備就緒，可W進(jìn)行入鈔， 然后判斷有無入鈔命令。如果有入鈔命令，啟動入鈔機(jī)構(gòu)，接著控制步進(jìn)電機(jī)送鈔，送鈔后 判斷有無停止入鈔命令，有該命令則進(jìn)入步驟S16;如果沒有，則再通過傳感器進(jìn)一步檢測 有無鈔票，無鈔時(shí)，進(jìn)入步驟S16;有鈔時(shí)，檢測壓力判定是否需要送鈔，當(dāng)N<Nmax，同時(shí)操 作者不需要加鈔時(shí)，控制步進(jìn)電機(jī)送鈔，重復(fù)前面的過程，機(jī)器連續(xù)入鈔;N>Nmax，程序進(jìn) 入停止送鈔程序，步進(jìn)電機(jī)停止工作t時(shí)間，活動壓板停在當(dāng)前位置t時(shí)間后，又進(jìn)入檢測壓 力判定是否需要送鈔;操作者需要加鈔時(shí)，程序?qū)⑥D(zhuǎn)入步驟S15。
[0022] 步驟S15:中間加鈔
[0023] 系統(tǒng)接到加鈔命令后，控制步進(jìn)電機(jī)加鈔，電機(jī)帶動活動壓板走到起始位置，W空 出加鈔空間，操作者運(yùn)時(shí)可W進(jìn)行加鈔操作。運(yùn)期間程序?qū)崟r(shí)判斷是否完成加鈔。操作者完 成加鈔，給出完成加鈔指令，程序進(jìn)入檢測有無鈔票判定過程。
[0024] 當(dāng)本次加鈔為少量加鈔時(shí)，紙幣未遮住活動壓板，判定無鈔，此時(shí)步進(jìn)電機(jī)快進(jìn)， 步進(jìn)電機(jī)快進(jìn)的同時(shí)，系統(tǒng)持續(xù)進(jìn)行檢測有無鈔票檢測，直到檢測到有鈔信號，程序跳到步 驟S14的控制步進(jìn)電機(jī)送鈔過程W完成中間加鈔任務(wù)。
[0025] 當(dāng)本次加鈔為滿載加鈔時(shí)，紙幣遮住活動壓板，判定有鈔，程序跳到步驟S14的控 制步進(jìn)電機(jī)送鈔過程，中間加鈔任務(wù)完成。
[00%] 步驟S16:停止入鈔
[0027]當(dāng)控制單元收到停止入鈔命令或步驟S14中的檢測有無鈔票為無時(shí)，程序進(jìn)入S16 停止入鈔機(jī)構(gòu)和壓鈔，先停止入鈔機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)，再停止壓鈔，活動壓板停在當(dāng)前位置。W停止 前有無鈔判定傳感器36的信號狀態(tài)分為兩種處理方式:停止前為有鈔時(shí)，等待新的入鈔命 令;停止前為無鈔時(shí)，等待加鈔命令。
[00%]在本實(shí)用新型中，
[0029] 在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"和S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"運(yùn) 兩個(gè)判定過程中，采用相應(yīng)的算法將實(shí)際壓力值N與標(biāo)準(zhǔn)壓力值N標(biāo)的差A(yù) N換算成控制步 進(jìn)電機(jī)的步速。AN與步進(jìn)電機(jī)步速n的數(shù)學(xué)模型，見式(a)。
[0030] ,、 (a)
[0031] 式中:n為步進(jìn)電機(jī)的步速(單位:步/分）；
[0032] A N為實(shí)際壓力值N與標(biāo)準(zhǔn)壓力值Nmin的差(單位:牛頓）；
[0033] K為壓黃剛度系數(shù)(單位:牛頓/mm);
[0034] 0為步進(jìn)電機(jī)步距角(單位:度）；
[0035] P為傳動系統(tǒng)螺桿的螺距(單位:mm);
[0036] H為入鈔速度(單位:張/分）；
[0037] T為時(shí)間，AN變?yōu)?的期望時(shí)間（單位:分）；
[003引在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"判定過程中，入鈔速度H=O,即此過程只有 壓鈔動作，而不向通道內(nèi)入鈔，壓力值處于0~Nmin,N標(biāo)設(shè)置為Nmin,此過程A N=Nmin-N, 式(a)轉(zhuǎn)換成式(b):
[0039] (b)
[0040] 在S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"的判定過程中，此過程不僅有壓鈔動作，而 還向通道內(nèi)入鈔，壓力值處于Nmin~Nmax，N標(biāo)設(shè)置為Nmax，此過程A N = Nmax-N，式(a)轉(zhuǎn)換 成式(C):
[0041] 似
[0042] 當(dāng)壓力值達(dá)到Nmax后，步進(jìn)電機(jī)停止工作，停止工作t(單位:秒)時(shí)間按式(d):
[0043] 仰
[0044] 在步驟S14中，確保順利下鈔具有相對穩(wěn)定的Al、AAl、SF所需的正壓力N范圍：2 牛頓~6牛頓，其中Nmin取2.5 ± 0.5牛頓，Nmax取6 ± 2牛頓。
[0045] 有益效果:本實(shí)用新型通過摩擦分離方式來分離紙幣，但通過改變紙幣與入鈔機(jī) 構(gòu)各輪系的位置關(guān)系，將重力調(diào)整分布到活動壓板和載鈔臺上，同時(shí)引入壓板及壓黃組件， 壓力傳感器和控制單元，通過感應(yīng)作用于入鈔輪系上的壓力大小，反饋給控制電路，計(jì)算出 實(shí)際壓力值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值的差，并W-定關(guān)系控制步進(jìn)電機(jī)的步速，進(jìn)而通過控制活動壓 板運(yùn)動，改變作用在入鈔輪系上的壓力，W此解決由紙幣重量變化引起的摩擦力變化較大 的問題，并將紙幣分離所需外力AU AA1、SF的大小控制在適合范圍W確保紙幣分離可靠， 下鈔效果穩(wěn)定，入鈔速度均勻，而基于此種方式的載鈔入鈔機(jī)構(gòu)能有效增加載鈔臺容鈔量， 在實(shí)驗(yàn)條件下可達(dá)3000張W上，而理論條件W及工藝允許的條件下可實(shí)現(xiàn)無限延長。
【附圖說明】

[0046] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中常用的立式下鈔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0047] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中另一改進(jìn)結(jié)構(gòu)圖。
[004引圖3為將結(jié)構(gòu)簡化后的最靠近搶鈔輪和送鈔輪的第一張紙幣受力分析示意圖。
[0049] 圖4為圖3條件下的第二張紙幣受力分析示意圖。
[0050] 圖5為本實(shí)用新型載鈔入鈔機(jī)構(gòu)一個(gè)實(shí)用例示意圖。
[0051] 圖6為圖5實(shí)施例的機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡化后第一、二張紙幣受力分析示意圖。
[0052] 圖7為圖5實(shí)施例的控制系統(tǒng)組成圖。
[0053] 圖8是本實(shí)用新型的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0054] 為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下 面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
[0055] 參見圖5所示，在本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例中包括載鈔臺I、入鈔機(jī)構(gòu)2、W及電控 系統(tǒng)3S部分。
[0056] 載鈔臺1包括活動壓板11、載鈔臺12、運(yùn)動傳動系統(tǒng)13、載鈔空間14、紙幣保持器 15。活動壓板11上裝置了有無鈔判定傳感器36;載鈔臺12上裝置了起始位置傳感器37;活動 壓板11還有一凸片111，凸片111達(dá)到起始位置傳感器37,使其信號發(fā)生改變，標(biāo)志著活動壓 板11位于起始位置?；顒訅喊?1兩側(cè)各有一個(gè)用于安裝紙幣保持器15的掛鉤112。載鈔臺12 的兩側(cè)邊有若干用于安裝紙幣保持器15的安裝掛鉤121。
[0化7] 入鈔機(jī)構(gòu)2包括送鈔輪組21、搶鈔輪組22、搶輪支架23、阻鈔輪組24、通道內(nèi)送鈔輪 組25、通道內(nèi)壓鈔輪組26、壓板及壓黃組件27、同步帶28、帶輪29。送鈔輪組21和搶鈔輪組22 通過軸承安裝在搶輪支架23上，搶鈔輪組22還通過軸承固定在機(jī)架上，搶輪支架23帶著送 鈔輪組21繞搶鈔輪組22的軸屯、線轉(zhuǎn)動。阻鈔輪組24內(nèi)安裝有單向軸承241，其作用是使阻鈔 輪組24僅能朝相背于進(jìn)鈔方向的方向轉(zhuǎn)動。同步帶28、帶輪2則尋送鈔輪組21和搶鈔輪組22 聯(lián)接，并使它們保持一定速比傳動。
[0化引電控系統(tǒng)3包括:壓力傳感器31、壓力信號處理單元32、控制單元33、電機(jī)驅(qū)動單元 34、步進(jìn)電機(jī)35、有無鈔判定傳感器36、起始位置傳感器37、手動加鈔按鍵38和SPI通訊單元 39。壓力傳感器31安裝在機(jī)架的固定面上，通過壓板及壓黃組件27與搶輪支架23接觸感應(yīng) 送鈔輪組21所受壓力。
[0059] 而電控系統(tǒng)3的硬件示意框圖如圖7所示，包括:壓力傳感器31、壓力信號處理單元 32、控制單元33、電機(jī)驅(qū)動單元34、步進(jìn)電機(jī)35、有無鈔判定傳感器36、起始位置傳感器37、 手動加鈔按鍵38和SPI通訊單元39。
[0060] 控制單元33是電控系統(tǒng)3的控制中屯、，采用PIC24FJ64,通過內(nèi)部程序?qū)Ω魍庠O(shè)進(jìn) 行狀態(tài)采集和控制，實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型各模塊的各個(gè)功能。所有傳感器的信號均輸入控制單 元33來分析處理。
[0061] 壓力傳感器31主要用于檢測作用于送鈔輪組的壓力值，加鈔完成或連續(xù)入鈔過程 中該壓力值應(yīng)保持在2牛頓~6牛頓；
[0062] 壓力信號處理單元32對壓力傳感器31的輸出電信號進(jìn)行調(diào)整放大，送入控制單元 33的AD輸入端口；
[0063] 有無鈔票判斷傳感器36用于檢測活動壓板11表面是否有鈔票，采用SG-2BC;
[0064] 起始位置傳感器37主要用于檢測活動壓板11是否在初始位置，它可W采用遮光型 光電傳感器，也可W采用行程開關(guān)；
[0065] 手動加鈔按鍵38主要用于在需要手動加鈔時(shí)，向控制單元33發(fā)"手動加鈔"、"手動 加鈔完成"命令，它可W采用狀態(tài)開關(guān)；
[0066] 電機(jī)驅(qū)動單元34采用TB62209FG步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動忍片?？刂茊卧?3根據(jù)各接口接收 的信號，輸出邏輯信號，電機(jī)驅(qū)動單元34將其轉(zhuǎn)換為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動信號；
[0067] 步進(jìn)電機(jī)35采用57皿P76AL4,步進(jìn)電機(jī)35根據(jù)驅(qū)動信號驅(qū)動運(yùn)動傳動系統(tǒng)13帶動 活動壓板11運(yùn)動；
[0068] SPI通訊單元39與清分機(jī)主機(jī)交互狀態(tài)信息和控制命令。
[0069] 本實(shí)用新型的電控系統(tǒng)控制流程如圖8所示，圖中：
[0070] "各功能模塊的自檢"過程指:載鈔臺初始化，檢查起始位置傳感器37信號，判斷活 動壓板11是否處于初始位置，如果活動壓板11不在初始位置，則使其回到初始位置，判斷各 功能模塊是否工作正常、有無故障的過程。
[0071] "SPI上傳故障點(diǎn)及解決方法"過程指:SPI上傳檢測到的故障點(diǎn)，并顯示故障點(diǎn)和 提供解決方法的過程。
[0072] "控制步進(jìn)電機(jī)加鈔"過程指：系統(tǒng)檢測起始位置傳感器37的信號，控制步進(jìn)電機(jī) 帶動活動壓板11WV快速度快速退回到起始位置，W空出加鈔空間的過程。
[007引"控制步進(jìn)電機(jī)壓鈔"過程指:將紙幣壓緊的過程，壓力值由0變到Nmin的過程。
[0074] "控制步進(jìn)電機(jī)送鈔"過程指：系統(tǒng)處于正常連續(xù)入鈔過程，此時(shí)入鈔機(jī)構(gòu)正常運(yùn) 轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)帶動活動壓板壓緊紙幣，此過程壓力值穩(wěn)定在Nmin到Nmax之間。
[0075] "SPI上傳載鈔臺準(zhǔn)備就緒"過程指:載鈔臺加鈔已完成，上傳載鈔臺就緒命令，等 待接收入鈔命令。此時(shí)壓力值為Nmin。
[0076] "啟動入鈔機(jī)構(gòu)"過程指:啟動入鈔機(jī)構(gòu)2,即使送鈔輪、搶鈔輪組運(yùn)轉(zhuǎn)起來。
[0077] "停止送鈔"過程指:步進(jìn)電機(jī)停止工作t時(shí)間，活動壓板11停在當(dāng)前位置t時(shí)間不 動。此過程入鈔機(jī)構(gòu)繼續(xù)入鈔，壓力值緩慢由Nmax變到Nmin。
[007引"停止入鈔機(jī)構(gòu)和壓鈔"過程指:先停止入鈔機(jī)構(gòu)2運(yùn)轉(zhuǎn)，即使送鈔輪組、搶鈔輪組 停止運(yùn)轉(zhuǎn);再停止壓鈔，即使活動壓板停在當(dāng)前位置不動。
[0079] "步進(jìn)電機(jī)快進(jìn)"過程指:步進(jìn)電機(jī)WV快速度快速前進(jìn)若干步的過程。
[0080] 在如圖5的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，其受力部分與圖1、圖2結(jié)構(gòu)存在一定的類似部分，但又 有著不同點(diǎn)。載鈔入鈔機(jī)構(gòu)的工作過程具體分為4種工作過程，下面分別說明：
[00川 1、"第一次加沙'過程
[0082] "第一次加鈔"過程即指機(jī)器初始化后，載鈔臺上無紙幣，活動壓板位于初始位置， 將紙幣裝到載鈔臺，并壓緊的過程。據(jù)第一次加鈔數(shù)量不同可分為二種加鈔過程："第一次 滿載加鈔"過程和"第一次少量加鈔"過程。圖5為"第一次滿載加鈔"過程的工作示意圖。圖 中B為所加紙幣總厚度，Lmax為載鈔臺上可用于放置紙幣的最大長度。
[0083] 滿載加鈔指:紙幣總厚度B 3載鈔臺載鈔最大長度Lmax時(shí)的加鈔狀態(tài)。
[0084] 少量加鈔指:紙幣總厚度B<載鈔臺載鈔最大長度Lmax時(shí)的加鈔狀態(tài)。
[0085] 運(yùn)兩種加鈔工作過程分別如下：
[00化]1. r第一次滿載加鈔"過程
[0087] 第一次加鈔時(shí)，活動壓板11位于初始位置，運(yùn)時(shí)步進(jìn)電機(jī)和入鈔機(jī)構(gòu)2均未啟動。 滿載加鈔時(shí)，紙幣總厚度B =載鈔臺總長度Lmax,紙幣遮住有無鈔判定傳感器36,其檢測到 有鈔信號，而壓力傳感器31也可檢測到壓力值，但低于Nmin,運(yùn)時(shí)控制單元33通過電機(jī)驅(qū)動 單元34啟動步進(jìn)電機(jī)35,步進(jìn)電機(jī)Ww低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動活動壓板11 Wv低速度推動整疊紙 幣P向入鈔機(jī)構(gòu)2壓緊。入鈔機(jī)構(gòu)2受壓力后壓向壓板及壓黃組件27,壓力傳遞給壓力傳感器 31?；顒訅喊?1持續(xù)WV低速度前進(jìn)，壓板及壓黃組件27持續(xù)壓縮，儲存彈力，并將壓力持續(xù) 傳遞給壓力傳感器31。當(dāng)壓力傳感器31上感應(yīng)到壓力值達(dá)到Nmin時(shí)，步進(jìn)電機(jī)停止工作，活 動壓板停在當(dāng)前位置，加鈔完成。此過程各參數(shù)如表1所示。
[008引1.2"第一次少量加沙'過程
[0089]第一次加鈔為少量加鈔時(shí)，活動壓板11位于初始位置，紙幣總厚度B<載鈔臺總長 度Lmax。運(yùn)時(shí)步進(jìn)電機(jī)和入鈔機(jī)構(gòu)2均未啟動。操作人員將紙幣靠緊活動壓板11放置，并用 一只手輕輕支撐著(或用掛在活動壓11兩側(cè)的掛鉤112上的紙幣保持器15保持紙幣直立）。 少量加鈔時(shí)，紙幣遮住有無鈔判定傳感器36，傳感器檢測到有鈔信號，而紙幣與入鈔機(jī)構(gòu)2 未接觸，故壓力傳感器31檢測到壓力值為0,運(yùn)時(shí)控制單元33通過電機(jī)驅(qū)動單元34控制步進(jìn) 電機(jī)35 Ww高轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，帶動運(yùn)動傳動系統(tǒng)13較快速運(yùn)動，進(jìn)而帶動活動壓板11W V高速度 推動整疊紙幣P向入鈔機(jī)構(gòu)2接近。當(dāng)整疊紙幣P與入鈔機(jī)構(gòu)2接觸后，壓力傳感器31開始可 感應(yīng)到壓力值，活動壓板11改Wv低速度持續(xù)前進(jìn)，壓力傳感器31上感應(yīng)到壓力值由0逐漸 達(dá)到Nmin,當(dāng)壓力值達(dá)到Nmin時(shí)，步進(jìn)電機(jī)35停止工作，活動壓板11停在當(dāng)前位置，加鈔動 作完成。此過程各參數(shù)如表1所示。
[0090] 2、"持續(xù)人沙'過程
[0091] 當(dāng)壓力值增加到Nmin后，接收到來自主控程序下達(dá)的"入鈔"指令后，機(jī)器即進(jìn)入 "持續(xù)入鈔"過程。
[0092] 接到來自主控程序的"入鈔"命令后，主控程序啟動入鈔機(jī)構(gòu)2,入鈔機(jī)構(gòu)2中的各 輪開始轉(zhuǎn)動，送鈔輪組21與緊貼著的紙幣P表面摩擦，其壓力值N>Nmin，按受力分析知，AU A Al均遠(yuǎn)大于0,送鈔輪能將第一張紙幣P送入搶鈔輪組22與阻鈔輪組24之間。因搶鈔輪組 22與阻鈔輪組24之間的間隙僅允許一張紙幣通過，搶鈔輪組22與阻鈔輪組24共同作用下， 模擬人手磋搶紙幣的動作，成功將運(yùn)一張紙幣與后面的紙幣分離出來，送入通道內(nèi)送鈔輪 組25和通道內(nèi)壓鈔輪組26之間，由二者共同將紙幣送入通道。送鈔輪組21與搶鈔輪組22直 徑相同，轉(zhuǎn)速相同，它們每轉(zhuǎn)動一圈搶入一張紙幣P。
[0093] 活動壓板11持續(xù)WV低速度前進(jìn)，當(dāng)壓力傳感器31上感應(yīng)到壓力值超過Nmax時(shí)，控 制單元33通過電機(jī)驅(qū)動單元34控制步進(jìn)電機(jī)35停止工作，活動壓板11停在當(dāng)前位置。入鈔 機(jī)構(gòu)2仍繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，繼續(xù)正常入鈔。此時(shí)，活動壓板11支撐著整疊紙幣P，搶鈔入口與活動壓 板之間的距離L保持不變。隨著入鈔機(jī)構(gòu)2的不間斷工作，紙幣被連續(xù)搶入通道，則存留在載 鈔臺上紙幣數(shù)量減少，紙幣總厚度B也減小。壓板及壓黃組件27回彈，釋放儲存的彈力，推動 搶輪支架23帶動踢鈔輪組21向紙幣P靠緊，從而繼續(xù)提供足夠大的壓力產(chǎn)生摩擦力分離紙 幣P。隨著壓板及壓黃組件27釋放儲存的彈力，其傳遞給壓力傳感器31逐漸減小，經(jīng)過約t時(shí) 間后，當(dāng)壓力值由Nmax變化到Nmin附近，因?yàn)榇藭r(shí)有無鈔判定傳感器36仍被紙幣遮擋，有無 鈔判定傳感器36向控制單元33發(fā)出有鈔信號，控制單元33通過電機(jī)驅(qū)動單元34重新啟動步 進(jìn)電機(jī)35WW低轉(zhuǎn)速工作，活動壓板11又開始WV低速度前進(jìn)，又開始新一輪的活動壓板推 進(jìn)紙幣前進(jìn)的運(yùn)動。如此反復(fù)，直到將載鈔臺上所有紙幣都搶入通道。此過程各參數(shù)如表1 所示。
[0094] 3、"停止人沙'過程
[00M]"停止入鈔"過程指停止向通道內(nèi)送入紙幣直到重新開始入鈔的過程。此過程內(nèi)， 入鈔機(jī)構(gòu)2停止轉(zhuǎn)動，不向通道內(nèi)送入紙幣。根據(jù)停止入鈔時(shí)載鈔臺上是否有紙幣，可將"停 止入鈔"過程分成"停止入鈔"過程I和"停止入鈔"過程II運(yùn)兩種過程。
[0096] 3.1"停止入鈔"過程I
[0097] 當(dāng)載鈔臺上所有紙幣P全都搶入通道，即載鈔臺上無紙幣時(shí)，控制單元33接收有無 鈔判定傳感器36的無鈔信號，程序進(jìn)入"停止入鈔"過程I:主控程序先控制入鈔機(jī)構(gòu)2停止 工作，再控制步進(jìn)電機(jī)35停止工作，活動壓板11停止在當(dāng)前位置;接著控制單元33詢問是否 有加鈔命令，直到接收到加鈔命令后，控制單元33通過電機(jī)驅(qū)動單元34控制步進(jìn)電機(jī)35快 速反轉(zhuǎn)，帶動運(yùn)動傳動系統(tǒng)13快速反向運(yùn)動，最后帶動活動壓板11快速向與壓緊方向相反 的方向運(yùn)動。當(dāng)活動壓板11到達(dá)起始位置，其上的凸片111觸動位于起始位置的起始位置傳 感器37,傳感器發(fā)出到達(dá)初始位置信號，控制單元33通過電機(jī)驅(qū)動單元34控制步進(jìn)電機(jī)35 停止工作，活動壓板11停在起始位置，等待操作者完成加鈔任務(wù)。此過程各參數(shù)如表1所示。 [009引 3.2"停止入鈔"過程II
[0099] 無論機(jī)器當(dāng)前處于哪種過程，當(dāng)主控程序下達(dá)停止入鈔命令時(shí)，且有無鈔判定傳 感器36的信號為有鈔時(shí)，程序進(jìn)入"停止入鈔"過程II:主控程序先控制入鈔機(jī)構(gòu)2停止工 作，再控制步進(jìn)電機(jī)35停止工作，活動壓板11停止在當(dāng)前位置，接著等待新的入鈔命令。此 過程各參數(shù)如表1所示。
[0100] 4、"中間加鈔"過程
[0101] "中間加鈔"過程又據(jù)當(dāng)次加鈔數(shù)量的多少分為"中間少量加鈔"過程和"中間滿載 加鈔"過程兩種過程。當(dāng)操作人員想進(jìn)行中途加鈔時(shí)，操作人員用一個(gè)手支撐著(或裝上紙 幣保持器15壓住)余下來的運(yùn)少部分整疊紙幣P并向下鈔機(jī)構(gòu)2方向輕推，隨后用按動手動 加鈔按鍵38,控制單元33通過電機(jī)驅(qū)動單元34控制步進(jìn)電機(jī)35快速反轉(zhuǎn)，帶動運(yùn)動傳動系 統(tǒng)13快速反向運(yùn)動，帶動活動壓板11快速向與壓緊方向相反的方向運(yùn)動，回到起始位置，W 空出加鈔位置實(shí)現(xiàn)加鈔。此過程各參數(shù)如表1所示。
[0102] 4.1"中間少量加鈔"過程
[0103] 當(dāng)本次加鈔為少量加鈔，加鈔后紙幣總厚度B<載鈔臺總長度Lmax,紙幣不能填滿 載鈔臺，此時(shí)按一次手動加鈔按鍵38表示加鈔完畢。運(yùn)時(shí)有無鈔判定傳感器36反饋的是無 鈔信號，控制單元啟動步進(jìn)電機(jī)35快速帶動運(yùn)動傳動系統(tǒng)13快速運(yùn)動，帶動活動壓板11快 速向壓緊方向運(yùn)動，當(dāng)活動壓板11接觸到紙幣即寸，有無鈔判定傳感器36被紙幣遮擋，發(fā)出 有鈔信號，控制單元控制步進(jìn)電機(jī)35W較低的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，活動壓板11W較低速度推動整疊 紙幣P向入鈔機(jī)構(gòu)2壓緊，至此本次中間加鈔即算完成，機(jī)器進(jìn)入前述持續(xù)點(diǎn)鈔過程。運(yùn)時(shí)可 W松開支撐紙幣的手或解開紙幣保持器15。此過程各參數(shù)如表1所示。
[0104] 4.2"中間滿載加鈔"過程
[0105] 本次加鈔為滿載加鈔，加鈔后紙幣總厚度B S載鈔臺總長度Lmax,紙幣填滿載鈔 臺，此時(shí)按一次手動加鈔按鍵38表示加鈔完畢。此時(shí)有無鈔判定傳感器36被紙幣遮擋，發(fā)出 有鈔信號，控制單元啟動步進(jìn)電機(jī)W較低轉(zhuǎn)速工作，開始新一輪的活動壓板推進(jìn)紙幣前進(jìn) 的運(yùn)動。至此本次中間加鈔即算完成，機(jī)器進(jìn)入到前述持續(xù)點(diǎn)鈔過程。運(yùn)時(shí)可W松開支撐紙 幣的手或解開紙幣保持器15。此過程各參數(shù)如表1所示。
[0106] 表1(前半部分）
[0107]
[010 引
[0109]
[0110] 在"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"和"檢測壓力判斷是否需要送鈔"運(yùn)兩個(gè)判定過 程中，采用相應(yīng)的算法將實(shí)際壓力值N與標(biāo)準(zhǔn)壓力值N標(biāo)的差A(yù) N換算成控制步進(jìn)電機(jī)的步 速。A N與步進(jìn)電機(jī)步速n的數(shù)學(xué)模型，見式(a)。
[0 …]
(a)
[0112] 式中:n為步進(jìn)電機(jī)的步速(單位:步/分）；
[0113] AN為實(shí)際壓力值N與標(biāo)準(zhǔn)壓力值Nmin的差(單位:牛頓）；
[0114] K為壓黃剛度系數(shù)(單位:牛頓/mm);
[0115] 0為步進(jìn)電機(jī)步距角(單位:度）；
[0116] P為傳動系統(tǒng)螺桿的螺距(單位:mm);
[0117] H為入鈔速度(單位:張/分）；
[011引T為時(shí)間，A N變?yōu)镺的期望時(shí)間（單位:分）；
[0119] 在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"判定過程中，入鈔速度H=O,即此過程只有 壓鈔動作，而不向通道內(nèi)入鈔，壓力值處于0~Nmin,N標(biāo)設(shè)置為Nmin,此過程A N=Nmin-N, 式(a)轉(zhuǎn)換成式(b):
[0120] (的
[0121] 在S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"的判定過程中，此過程不僅有壓鈔動作，而 還向通道內(nèi)入鈔，壓力值處于Nmin~Nmax，N標(biāo)設(shè)置為Nmax，此過程A N = Nmax-N，式(a)轉(zhuǎn)換 成式(C):
[0122] 似
[0123] 當(dāng)壓力值達(dá)到Nmax后，步進(jìn)電機(jī)停止工作，停止工作時(shí)間t(單位:秒)按式(d):
[0124]
州
[0125] 在實(shí)際例中，取K = O . 25N/mm;目=1.8° ;P = 2mm;壓緊過程中H = O張/分，T= 1/60 分;連續(xù)入鈔時(shí)，H= 1000張/分，T = 5分;Nmin = 2牛頓;Nmax = 4牛頓。其具體參數(shù)表示如表 2:
[0126] 表2不同取值條件下的系統(tǒng)不同參數(shù)表現(xiàn)
[0127]
[0128] 而分別對圖1、圖2W及本實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)的下鈔方式進(jìn)行受力分析，其結(jié)果如下：
[0129] 見圖1的下鈔機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)具有入鈔臺2001、送鈔輪2002，設(shè)有搶鈔輪組件2003、阻 力輪2005、前壓輪2004及后壓輪組件2016,阻力輪2005、前壓輪2004及后壓輪組件2016分別 與搶鈔輪組件3相抵接。工作時(shí)，紙幣放置在入鈔臺2001的上表面，在搶鈔輪組件2003、阻力 輪2005及前壓輪2004磨擦帶動下，將最下面的一張紙幣與其上面的紙幣分開，送到后壓輪 組件2016與搶鈔輪組件2003之間，在后壓輪組件2016與搶鈔輪組件2003摩擦力的作用下， 將待清點(diǎn)的紙幣逐張送入機(jī)器內(nèi)部，使相鄰兩張紙幣的間距保持相對固定，紙幣在入鈔通 道內(nèi)不傾斜，使紙幣按照理想狀態(tài)進(jìn)入清分機(jī)的內(nèi)部。
[0130] 此種下鈔方式紙幣置于送鈔、搶鈔輪系上方。送鈔輪作用主要是將整疊紙幣送入 到搶鈔輪組件上方。圖3是將結(jié)構(gòu)簡化后的最靠近搶鈔輪和送鈔輪的第一張紙幣受力分析 示意圖（為了方便表示第一張紙幣受力情況，將原本相互緊貼的第一、二張紙幣之間的間隙 夸張畫出）。圖4是第二張紙幣受力分析示意圖。
[0131] 與送鈔輪接觸的第一張紙幣在入鈔方向（即順著載鈔臺平面的入鈔方向）上主要 受Gn、F送和F紙IS種力作用：
[0132] l、Gn是n張紙幣的重力G在入鈔方向的分量，表達(dá)如式（1)。式中g(shù)是單張紙幣的重 量，n是載鈔臺上紙幣的總數(shù)量，a是載鈔臺平面與重力方向的夾角。
[0133] 2、F送是送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼著的第一張紙幣下表面的摩擦力，表達(dá)如 式(3)。式中y送是送鈔輪上膠輪部分與紙幣間的摩擦系數(shù);化為n張紙幣重力形成的垂直于 載鈔面的正壓力，表達(dá)如式(2) "F送方向如圖3中所示。
[0134] 3、F紙1是第二張紙幣對第一張紙幣施加的摩擦力，表達(dá)如式(4)。它不僅與重力相 關(guān)，而且與兩紙之間(特別是新幣印刷生產(chǎn)中所帶來的靜電吸力和污損紙幣之間的粘接力） 吸附力相關(guān)。式中y紙是二張紙幣之間的摩擦系數(shù)。F紙1如圖3所示，F(xiàn)送與F紙1大小不同，方 向相反。
[0135] WAl來表示第一張紙幣在入鈔方向所受外力和，其表達(dá)如式(5)。
[0136] Gn=GXcosa = gXnXcos 曰 （1)
[0137] Nn=GXsin 曰= gXnXsin 曰 （2)
[013 引 F送=Ji送 XNn=Ji送 X 邑 Xn X sin 曰 （3)
[0139] F紙I=Ji紙X (化-1+F附）=]i紙XgX (n-1) Xsina+u紙XF附 （4)
[0140] Al=Gn+F 送-F 紙 1
[0141 ] =g Xn X cosa+雌 X g Xn X sina-y紙 X g X (n-1) X sina-y紙 XF附
[0142] =gXnXcosa+(]i送-U紙）XgXnXsina+u紙XgXsina-U紙XF附 （5)
[0143] 第二張紙幣在入鈔方向（即順著載鈔臺平面的入鈔方向）上主要受Gn-I、F紙1'和F 紙2S種力作用，如圖4所示：
[0144] UGn-I是第一張紙幣上方n-1張紙幣的重力G在入鈔方向的分量，其表達(dá)如式(6)。
[0145] 2、F紙1/第一張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，其表達(dá)如式(7)。方向見圖4。
[0146] 3、F紙2是第S張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，其表達(dá)如式(8)。方向與F紙1/ 相反。
[0147] Gn-I =g X (n-1) Xcosa (6)
[014 引 F 紙 1'=y紙 X(化-1+F 附）=y紙 XgX(n-l)Xsina+y 紙 XF 附 （7)
[0149] F紙2=y紙X(N n-2+F附）=y紙XgX(n-2)Xsina+y紙XF附 （8)
[0150] WA2來表示第二張紙幣在入鈔方向所受外力和，其表達(dá)如式(9)。
[0151] A2 = Gn-l+F紙I'-F紙2 = gX(n-l) Xcosa+(y紙 XgX(n-l)Xsina+i^紙XF附）-(i^ 紙 X g X (n-2) X S ina+y紙 X F附）
[0152] =gX(n-l)Xcosa+li紙XgXsina (9)
[0153] 類似的，第=張紙幣在入鈔方向（即順著載鈔臺平面的入鈔方向）上的受力情況與 第二張紙幣類似，主要受Gn-2、F紙2'和F紙3S種力作用，只是均比第二張紙幣少一張紙幣 的重力的影響：
[0154] l、Gn-2是第二張紙幣上方n-2張紙幣的重力G在入鈔方向的分量，其表達(dá)如式 (10)。
[0155] 2、F紙y第二張紙幣對第S張紙幣施加的摩擦力，其表達(dá)如式（11)。方向與F紙1/ 相同。
[0156] 3、F紙3是第四張紙幣對第S張紙幣施加的摩擦力，其表達(dá)如式（12)。方向與F紙y 相反。
[0157] Gn-2 = gX (n-2) Xcosa (11)
[015 引 F 紙 2'=y紙 X(化-2+F 附）=y紙 XgX(n-2)Xsina+y 紙 XF 附 （12)
[0159] F紙3=y紙X(N n-3+F附）=y紙XgX(n-3)Xsina+y紙XF附 （13)
[0160] WA3來表示第S張紙幣在入鈔方向所受外力和，其表達(dá)如式(14)。
[0161] 43=611-2+。紙2'斗紙2
[0162] =gX (n-2) Xcosa+(]i 紙 XgX (n-2) Xsina+u 紙 XF 附）-(]i 紙 XgX (n-3) Xsina+ y紙X F附）
[0163] =gX (n-2) Xcosa+u紙XgXsina (14)
[0164] 由式(9)可知，當(dāng)n很小時(shí)，A2>0,雖然此時(shí)A2很小，第二張能被送到搶鈔輪組和阻 力輪間。
[0165] W此類推，第n-1張紙幣在入鈔方向所受外力和An-I的表達(dá)如式(15)
[0166] A n-l=gX [n-(n-2)] Xcosa+u紙XgXsina = 2gXcosa+]i紙XgXsina (15)
[0167] 由上述分析知，從第二張紙幣起直到第n-1張紙幣，它們的受力基本類似，不同的 只是位于其上紙幣數(shù)量不同，其所受重力影響不同。
[0168] A An表示本張紙幣受力與其上方的那一張所受外力和之差，如A Al表示Al與A2的 差，W AA2表示A2與A3的差……
[0169] AA1=A1-A2,即式(5)與(9)相減，得：
[0170] AAl=Al-A2 = gXcosa+(山t-y 紙）XgXnXsina-y 紙 XF 附 （16)
[0171 ] A A2=A2-A3，即式(9)與（14)相減，得：
[0172]
[0173] W此類推，W A An-I表示An-I與A n-2的差，得：
[0174] A An-I =g Xcosa (18)
[0175] 由式（16)、（17)、（18)知，除A Al不同外，隨后A A2到A An-I均穩(wěn)定為g X cosa。因 單張紙幣g很小，故它們實(shí)際為一個(gè)很小的數(shù)值。
[0176] 能否按順序正常入鈔，特別要看第一張紙幣是否能與第二張紙幣分離，即要看AU A Al是否遠(yuǎn)大于0。當(dāng)Al遠(yuǎn)大于0時(shí)，第一張紙幣能被送到搶鈔輪組和阻力輪間。當(dāng)A Al遠(yuǎn)大 于0,即Al遠(yuǎn)大于A2時(shí)，第一張紙幣才能與第二張紙幣分開，先一步到達(dá)搶鈔輪組和阻力輪 前。
[0177] 由式（5)可知，要Al >0，即要g X n X cosa+(]i送-U紙）X g X n X sina+u紙 X g X Sina >y紙XF附。
[017引一般機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，都會選擇4送>ii紙，且y送> 2 X y紙。同時(shí)在一個(gè)已有的機(jī)構(gòu)中 COSCUSina是定值，y紙XF附與紙幣的物理特性有關(guān)，一般不易改變，由式(5)可知，Al主要 與載鈔臺上的紙幣數(shù)量n有關(guān)，隨著放在載鈔臺上紙幣數(shù)量n增加而增加。
[01巧]當(dāng)n較小時(shí)，可能出現(xiàn)g Xn X cosa+(山t-y紙）X g Xn X Sina<y紙XF附，即Al》0， 運(yùn)時(shí)，第一張紙幣不能與整疊紙幣分離。
[0180] 由式（16)可知，為增大A Al值，需增加g Xcosa+(山t-y紙）Xg Xn X Sina，減小y紙 XF附。而y紙XF附與紙幣的物理特性有關(guān)，不易改變;在一個(gè)已有的機(jī)構(gòu)中，gXcosa是一 個(gè)相對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，所W最終只能設(shè)法增加(y送-y紙）XgXnXsina。增加(ii送-ii紙）XgX n X Sina，一方面可選擇送鈔輪膠輪的ii送遠(yuǎn)大于ii紙，使ii送-ii紙?jiān)龃?；另一方面增大g X n，g Xn隨著放在載鈔臺上的紙幣數(shù)量n的增加而增加;第=方面就是取較大的sina"a取值為0° ~90°，對應(yīng)Sina值為0~1。
[0181] 由上分析可知，AAl不是一個(gè)恒定值。在一個(gè)已有的機(jī)構(gòu)中，AAl變化主要與載鈔 臺上承鈔數(shù)量n有關(guān)，它隨著放在載鈔臺上的紙幣數(shù)量n的增加而增加。當(dāng)載鈔臺上紙幣數(shù) 量較多時(shí)，（Ji送-Ji紙）X g X n X sina+g X cosa>]i紙XF附，A Al >0，能夠保證有效將最下一 張紙幣與整疊紙幣順利分離。當(dāng)載鈔臺上只有少量紙幣時(shí)，（y送-y紙）XgXnX sina+gX cosa 紙XF附，AAl >0,不能保證將最下一張紙幣與整疊紙幣有效分離，運(yùn)時(shí)因?yàn)榧垘?處于送鈔輪之上，隨著送鈔輪轉(zhuǎn)動，將整疊紙幣一起送到搶鈔輪與阻力輪之間，就可能造成 多張連張，甚至將機(jī)構(gòu)堵死的結(jié)果。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，AAl也不是越大越好，AAl過大，會增加 對紙幣的損害。
[0182] 當(dāng)?shù)谝粡埣垘疟凰腿氲綋屸n輪組和阻力輪間后，運(yùn)張紙幣除了原受的外力W外， 又將受到搶鈔輪組和阻力輪給予的摩擦力F搶和F阻，其大小分別見式（19)和式(20)，式中y 搶是搶鈔輪組的膠輪部分與紙幣間的摩擦系數(shù)，啡且是阻力輪的膠輪部分與紙幣間的摩擦 系數(shù)，N搶是紙幣擠入搶鈔輪組和阻力輪間時(shí)變形產(chǎn)生的壓力，與搶鈔輪組和阻力輪間的間 隙S有關(guān)，當(dāng)S設(shè)定時(shí)，N搶就基本穩(wěn)定不變，它們的方向見圖3。此時(shí)，運(yùn)張紙幣受外力和用I： F表示，SF見式(21)。
[0183] F 搶=y 搶 XN 搶 (19)
[0184] F阻=y阻 XN搶 (20)
[0185] (21)
[0186] -般機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，都會選擇4搶>4阻，且y搶>2 Xii阻。由式(21)可知，SF變化僅 與Al有關(guān)，隨著Al增減而增減。
[0187] 綜上，Al隨著放在載鈔臺上的紙幣數(shù)量n的增減而增減，A Al隨著放在載鈔臺上的 紙幣數(shù)量n的增減而增減，SF隨著Al增減而增減。當(dāng)Al遠(yuǎn)大于0時(shí)，第一張紙幣才能被順利 送到搶鈔輪組和阻力輪前；A Al遠(yuǎn)大于0時(shí)，第一張紙幣才能與第二張紙幣順利摩擦分離； SF遠(yuǎn)大于0,進(jìn)入搶鈔輪組和阻力輪的紙幣才能順利搶入通道。AU A Al值越大，摩擦分離 越順利，送鈔效果越好。2F值越大，紙幣搶入通道越順利。但在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，AU A AU 2F值 也不能無限大，AU AA1、SF值過大，會增加對紙幣的損害。
[0188] 目前圖1運(yùn)種下鈔方式載鈔臺的載鈔量一般設(shè)定在500張左右。運(yùn)種下鈔方案的主 要缺點(diǎn)是下鈔效果不穩(wěn)定，特別是當(dāng)n較小，即最后幾張紙幣很難正常搶入。載鈔臺容量僅 500張，不夠大。
[0189] 而在此類結(jié)構(gòu)上增加壓鈔裝置，當(dāng)載鈔臺上載鈔量減小到一定量時(shí)，啟動壓鈔系 統(tǒng)，使得此時(shí)紙幣所受壓力N不僅有紙幣的重力，還新增一個(gè)壓力N壓，實(shí)際是增加了F送，確 保紙幣數(shù)量變少時(shí)A A>0。WF送S表示啟動壓鈔機(jī)構(gòu)工作后送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼 著的第一張紙幣下表面的摩擦力，F(xiàn)送S表達(dá)如式(22)。
[0190] F送s=y送X 2N=y送X(gXnXsina+N壓） (22)
[0191] 運(yùn)種下鈔方案的主要缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其在載鈔臺上承載紙幣低于某高度時(shí)，引 入外來的壓鈔力，因此確保最后幾張紙幣能正常搶入。但仍沒解決AU AA1、SF隨著載鈔臺 上紙幣數(shù)量增大還變大的問題。當(dāng)載鈔量增大時(shí)，由前述受力分析可知，當(dāng)載鈔臺上承載紙 幣數(shù)量越大，AU AA1、SF越大，雖然下鈔效果要好一些，但對紙幣（特別是舊鈔和已有損傷 的鈔)的損害也更大。
[0192] 而在本實(shí)施例中，入鈔裝置從改變紙幣與送鈔、搶鈔輪系位置關(guān)系入手，從而改變 紙幣在入鈔方向的受力情況，特別是使紙幣在入鈔方向的受力與紙幣重力無關(guān)。紙幣可W 位于送鈔、搶鈔輪系的從側(cè)邊(如圖5)到側(cè)下邊，直到下邊之間的、紙幣重力不作用于送鈔、 搶鈔輪系的上的任意位置。送鈔輪作用主要是將最貼近送鈔輪系的紙幣送入到搶鈔輪組件 22與阻鈔輪組24之間。圖6是將結(jié)構(gòu)簡化后的最靠近搶鈔輪和送鈔輪的第一、二張紙幣受力 分析示意圖（為了方便表示第一、二張紙幣受力情況，將原本相互緊貼的紙幣之間的間隙夸 張畫出）。與送鈔輪接觸的第一張紙幣在入鈔方向主要受F送、F紙和g X COS0運(yùn)=力的作用：
[0193] 1、F送是送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼著的第一張紙幣接觸表面的摩擦力；
[0194] 2、F紙1是第二張紙幣對第一張紙幣施加的摩擦力；
[01M] 3、gXcos0是單張紙幣在入鈔方向的分力，g為單張紙幣的重力，0是紙幣平面與重 力方向的夾角。因g很小，5° < 0 < 90°，所Wg X COS的良小，可忽略不計(jì)。
[0196] F送是送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼著的第一張紙幣表面的摩擦力，方向如圖6所 示，F(xiàn)送表達(dá)如式(23)。
[0197] 其中，y送是送鈔輪上膠輪部分與紙幣間的摩擦系數(shù)，T壓是活動壓板施加在紙幣 上的推力，N是壓力傳感器反饋出來的、送鈔輪作用在第一張紙幣上的正壓力，N是此方向所 有外力和的綜合實(shí)際反應(yīng)。
[0198] F紙是第二張紙幣對第一張紙幣施加的摩擦力，它與送鈔輪施加在紙幣上的壓力 相關(guān)，也與兩紙之間(特別是新幣印刷生產(chǎn)中所帶來的靜電吸力和污損紙幣之間的粘接力） 吸附力相關(guān)，方向如圖6所示，其與F送方向相反，F(xiàn)紙表達(dá)如式(24)。
[0199] y紙是二張紙幣之間摩擦系數(shù)。F送與F紙大小不同，方向相反。WAl來表示第一張 紙幣在入鈔方向所受外力之和，其表達(dá)如式(25)。
[0200] F 送二山tXN (23)
[0201] F紙l=y紙XI：N=y紙X(N+F附）=y紙XN+i^紙XF附 （24)
[0202] (25)
[0203]第二張紙幣的兩面接觸的均是紙幣，在入鈔方向主要受F紙r、F紙2和gXcosP運(yùn) S力的作用：
[0204] UF紙1/是第一張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，表達(dá)如式(26)，方向見圖6;
[0205] 2、F紙2是第=張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，表達(dá)如式(27)。方向與F紙相 反；
[0206] 3、gXcos0，同上。
[0207] F紙 1'=y紙X 2N=y紙X(N+F附） （26)
[020引 F紙2=y紙X 2N=y紙X(N+F附） （27)
[0209] A2來表示第二張紙幣在入鈔方向所受外力之和，其表達(dá)如式(28)。
[0210] A2 = gXcos0+F紙I'-F紙2 = gXcos0-0 (28)
[0211] 由于本方案載鈔臺上每張紙幣在與入鈔方向垂直方向上所受正壓力都相等，所W 除第一張W外的余下紙幣在入鈔方向上的受力情況完全相同，An-I =A2 = g XcosP
[0212] W A An表示本張紙幣受力與其后的那一張所受外力和之差，如A Al表示Al與A2的 差，W A A2表示A2與A3的差。
[0213] A Al =Al-A2=Al-g X cosP ? Al
[0214] aA2 = 0.... AAn-I=O
[0215] 當(dāng)Al、A Al是一個(gè)遠(yuǎn)大于0的數(shù)值時(shí)，第一張紙幣與第二張紙幣即可摩擦分離開。 Al、A Al值越大，摩擦分離越順利，送鈔效果越好。
[0216]由式（25)知，增大A1值，需增加(y送-ii紙）X N，減小y紙X F附。而y紙X F附與紙幣 的物理特性有關(guān)，不易改變，所W主要設(shè)法增加(y送-y紙）XN。增加(ii送-ii紙）XN，一方面 可選擇送鈔輪膠輪的y送遠(yuǎn)大于y紙，使y送-y紙?jiān)龃?另一方面增大N。
[0217]在一個(gè)已有的機(jī)構(gòu)中，y紙XF附、y送寸紙均為相對穩(wěn)定的值，由式(25)可知，Al的 變化僅與N有關(guān)。N設(shè)定在一定范圍，Al即也控制在一定范圍。從實(shí)際應(yīng)用來看，Al值不是越 大越好，相應(yīng)N值也不是越大越好，運(yùn)些參數(shù)過大，將對紙幣造成損傷。實(shí)例中設(shè)定Nmin<N <Nmax時(shí)，入鈔效果最優(yōu)。
[0218] 同樣的，當(dāng)那張紙幣送入到搶鈔輪組件與阻鈔輪組間時(shí)，在入鈔方向上作用于紙 幣上的外力和Al外，另外還增加二種外力:F搶、F阻。F搶是搶鈔輪膠輪作用于紙幣表面的摩 擦力，F(xiàn)阻是阻力輪膠輪作用于紙幣表面的摩擦力，它們的方向如圖6中所示，大小分別用式 (29)和(30)表示。式中y搶是搶鈔輪膠輪與紙幣下表面間的摩擦系數(shù)，y阻是阻力輪膠輪與 紙幣上表面間的摩擦系數(shù)，N搶是紙幣擠入搶鈔輪組件和阻力輪間時(shí)所形成的壓力。
[0219] F 搶=y 搶 X N搶 (29)
[0220] F 阻=(30)
[0221] 用SF表示所有入鈔方向上作用于第一張紙幣的外力和，見式(31)
[0222] SF=F搶-F阻+A= (y搶-y阻）XN搶+Al (31)
[0223] 最終紙幣能順利送入通道的條件是2F>0。由式(31)可知，為確保下鈔可靠，在機(jī) 構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)會加大搶鈔輪膠和阻力輪膠的摩擦系數(shù)的差值，即增大y搶-y阻。N搶與搶鈔輪組 件和阻力輪之間間隙值S有關(guān)，S越小，N搶越大。在一個(gè)已有的機(jī)構(gòu)中，搶鈔輪組件和阻力輪 之間間隙值S設(shè)定后，（ii搶-ii阻）XN搶值就基本確定了。最終SF的大小與Al大小相關(guān)。當(dāng)N 設(shè)定在一定范圍，Al能控制在一定范圍，即SF也可控制在一定范圍。
[0224] 基于上述受力分析數(shù)據(jù)可W發(fā)現(xiàn)，目前常用的如圖1、2所示的紙幣清分類機(jī)器下 鈔結(jié)構(gòu)中，均采用摩擦分離方式來分離紙幣，待清分紙幣置于入鈔機(jī)構(gòu)入鈔輪系的上方，形 成分離紙幣所需的外力變化主要與紙幣本身的重力有關(guān)，分離紙幣所需的A1、AA1、SF隨 著堆疊紙幣的重力增減而增減，導(dǎo)致紙幣分離效果不穩(wěn)定。當(dāng)堆疊紙幣的重量過小時(shí)，下鈔 不楊通;當(dāng)堆疊紙幣的重量過大時(shí)，對紙幣本身損害又加大。
[0225] 本實(shí)用新型也是通過摩擦分離方式來分離紙幣，但通過改變紙幣與入鈔機(jī)構(gòu)各輪 系與紙幣的位置關(guān)系(如圖5所示），將重力調(diào)整分布到活動壓板和載鈔臺上，同時(shí)引入壓板 及壓黃組件27、壓力傳感器31和控制單元33,通過感應(yīng)作用于入鈔輪系上的壓力大小，反饋 給控制電路，計(jì)算出實(shí)際壓力值與標(biāo)準(zhǔn)壓力值的差，并W-定關(guān)系控制步進(jìn)電機(jī)的步速，進(jìn) 而通過控制活動壓板運(yùn)動，改變作用在入鈔輪系上的壓力，W此解決由紙幣重量變化引起 的摩擦力變化較大的問題，并將紙幣分離所需外力AU AA1、SF的大小控制在適合范圍（即 在預(yù)定下限值~預(yù)定上限值）?？蒞實(shí)現(xiàn)紙幣在入鈔方向的AU AA1、SF均遠(yuǎn)大于0,并相對 穩(wěn)定在預(yù)計(jì)范圍內(nèi)的目的。
[0226] W上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述 的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還 會有各種變化和改進(jìn)，運(yùn)些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型 要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括載鈔臺、入鈔機(jī)構(gòu)以及電控系 統(tǒng)： 所述載鈔臺包括活動壓板、載鈔臺、運(yùn)動傳動系統(tǒng)，活動壓板上設(shè)置有用于判定是否有 鈔的判定傳感器，載鈔臺裝置了起始位置傳感器，另外，在活動壓板上還設(shè)置有一凸片，此 凸片在達(dá)到起始位置傳感器時(shí)使其信號發(fā)生改變，并以此作為活動壓板的起始位置，另外， 在載鈔臺和活動壓板的兩側(cè)邊上還設(shè)置有掛鉤，用于安裝有可拆卸式的紙幣保持器； 所述入鈔機(jī)構(gòu)包括送鈔輪組、捻鈔輪組、捻輪支架、阻鈔輪組、通道內(nèi)送鈔輪組、通道內(nèi) 壓鈔輪組、壓板及壓簧組件，所述送鈔輪組和捻鈔輪組通過軸承安裝在捻輪支架上，捻鈔輪 組通過軸承固定在機(jī)架上，捻輪支架繞捻鈔輪組的軸心線轉(zhuǎn)動時(shí)帶動送鈔輪組一起轉(zhuǎn)動； 阻鈔輪組內(nèi)裝有單向軸承，單向軸承使阻鈔輪組僅能朝相背于進(jìn)鈔方向的方向轉(zhuǎn)動；同步 帶及帶輪使送鈔輪組和捻鈔輪組保持一定速比傳動； 所述電控系統(tǒng)包括壓力傳感器、壓力信號處理單元、控制單元、電機(jī)驅(qū)動單元、步進(jìn)電 機(jī)、有無鈔判定傳感器、起始位置傳感器、手動加鈔按鍵和SPI通訊單元，其壓力傳感器安裝 在機(jī)架的固定面上，與入鈔機(jī)構(gòu)相接觸，入鈔機(jī)構(gòu)與壓力傳感器之間為柔性連接，通過壓板 及壓簧組件與捻輪支架接觸來感應(yīng)送鈔輪組所受壓力值。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紙幣清分類機(jī)器載鈔入鈔機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述活動壓 板的壓鈔面與載鈔臺的承鈔面之間呈45°~85°的夾角，以利于紙幣傾斜進(jìn)行提前分離，且 在載鈔臺靠近捻鈔輪端設(shè)置在圓弧狀，以利于紙幣進(jìn)一步次提前分離。
【文檔編號】G06M7/06GK205721927SQ201620286681
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月2日
【發(fā)明人】李程艷, 羅承彪, 彭聯(lián)貼, 王連珍
【申請人】湖南豐匯銀佳科技股份有限公司