本發(fā)明涉及硬幣篩分技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種離心式硬幣篩分裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

硬幣作為一種世界范圍內(nèi)常用的流通貨幣之一，以堅(jiān)固耐用、不易磨損、規(guī)格統(tǒng)一、易于識別、方便使用等諸多優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用在商業(yè)、交通、通訊、娛樂以及各種自動售貨系統(tǒng)中。我國迄今為止已經(jīng)發(fā)行了四套182種硬幣，并都參與流通。從發(fā)展的角度看，硬幣取代小面額紙幣將成為一種趨勢。

但硬幣在使用中，相關(guān)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)指出“小硬幣產(chǎn)生了大問題”。硬幣作為國家公開發(fā)行的一種法定貨幣，在流通中起著零星交易和日常找零的重要作用，發(fā)展前景一直為金融界人士普遍看好。然而在大部分地區(qū)尤其是農(nóng)村，硬幣卻頻頻遭遇拒收的情況。申請人發(fā)現(xiàn)：（1）由于許多金融機(jī)構(gòu)沒有專門清點(diǎn)、捆扎、包裝和搬運(yùn)硬幣的設(shè)備，多道工序目前仍停留在手工操作層面上，尤其是硬幣清點(diǎn)（篩選工序）勞動強(qiáng)度大，工作效率低。（2）金融機(jī)構(gòu)的基層服務(wù)網(wǎng)點(diǎn)的業(yè)務(wù)窗口又少，為照顧其他前來辦理業(yè)務(wù)的人，大額的硬幣兌換很容易遭到拒絕。（3）交通行業(yè)，尤其是公交系統(tǒng)，也經(jīng)常出現(xiàn)大量規(guī)格繁雜硬幣，需要人工操作清點(diǎn)的煩惱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能有效減少人工勞動強(qiáng)度、提高篩分效率的離心式硬幣篩分裝置及其使用方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)方案為：一種離心式硬幣篩分裝置，包括機(jī)架、傾斜并固定安裝在機(jī)架上的固定盤、轉(zhuǎn)動盤以及用于驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)；所述轉(zhuǎn)動盤包括盤底和沿盤底的邊緣向外傾斜凸出的盤側(cè)壁，所述盤側(cè)壁與盤底形成用以容納硬幣的空間，轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁上開有供硬幣穿過的異形孔；所述固定盤包括水平盤面以及沿水平盤面的邊緣向外傾斜凸出的傾斜盤面，所述固定盤的傾斜盤面上開有供硬幣穿過的長條孔；所述轉(zhuǎn)動盤位于固定盤上方，所述轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁與固定盤的傾斜盤面上下平行重疊；所述固定盤的傾斜盤面上的長條孔位于固定盤上的低處，所述轉(zhuǎn)動盤上的異形孔與固定盤上的長條孔在固定盤上的低處平行重疊后形成可供硬幣掉落的空間。

本方案的工作原理和優(yōu)點(diǎn)在于：將待篩分的硬幣通過料斗或者其它用于運(yùn)輸硬幣的輸送機(jī)構(gòu)等放入篩分裝置的轉(zhuǎn)動盤內(nèi)，通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動盤在旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)動盤上的異形孔將與固定盤形成可供硬幣掉落的空間，而且此空間的體積將在轉(zhuǎn)動盤與固定盤之間不斷的變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同大小的硬幣分別在不同的位置掉落，使得不同大小的硬幣得以區(qū)分開來。同時，固定盤與轉(zhuǎn)動盤均傾斜設(shè)置，轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)時，硬幣在離心力合重力的雙重作用下，硬幣一方面只能在轉(zhuǎn)動盤的較低處集中、另一方面隨著轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)速的變化，硬幣所受到的離心力發(fā)生改變，不同大小的硬幣將會沿著長條孔的長度方向逐步排列，基于上述工作原理，同時由于轉(zhuǎn)動盤上的異形孔與固定盤上的長條孔所形成的供硬幣掉落的空間逐漸增大，因此，不同種類的硬幣也將隨著轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)動而分別掉落至對應(yīng)的收集桶或者其它的收集裝置中，上述即可實(shí)現(xiàn)對不同大小的硬幣的篩分。

本方案中的硬幣篩分裝置既實(shí)現(xiàn)了對硬幣的機(jī)械化的自動振動篩分，而且由于轉(zhuǎn)動盤可連續(xù)轉(zhuǎn)動，因此篩分效率也較高。同時，因?yàn)槔昧擞矌诺碾x心力與重力的雙重作用力，因此篩分硬幣更加精準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了硬幣篩分的較低錯誤率，非常適合推廣。

進(jìn)一步，異形孔的形狀設(shè)置為橢圓形、圓形、多邊形中的任意一種或組合。本優(yōu)化的技術(shù)給異形孔提供了多種可實(shí)現(xiàn)的組合，利于使用者的實(shí)現(xiàn)，同時適用范圍也更廣。

進(jìn)一步，異形孔的邊緣設(shè)有倒角。異形孔的邊緣設(shè)置倒角可以防止異形孔卡主硬幣，減少硬幣通過異形孔的阻力，提高篩分效率。

進(jìn)一步，長條孔的長度方向沿傾斜盤面的周向設(shè)置，所述長條孔的數(shù)量設(shè)置為7個，長條孔呈扇形擴(kuò)散，長條孔的最小寬度值由小到大依次分別為18mm、19.5mm、20mm、22mm、22.5mm、26mm以及26.5mm。上述設(shè)置針對本技術(shù)方案提供了更為精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在此范圍內(nèi)，硬幣篩分的效果更好，篩分效率更高，精度更能得以保障。

進(jìn)一步，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括電機(jī)以及用于控制電機(jī)的plc控制器，所述電機(jī)固定安裝在機(jī)架上，固定盤的回轉(zhuǎn)中心處設(shè)有供電機(jī)的輸出軸貫穿的圓孔，轉(zhuǎn)動盤的回轉(zhuǎn)中心處設(shè)有與電機(jī)的輸出軸軸孔配合的安裝孔，電機(jī)的輸出軸穿過圓孔并與固定盤通過花鍵進(jìn)行可拆卸固定連接。上述設(shè)置時針對本篩分裝置進(jìn)行的設(shè)計，可進(jìn)一步提高本方案的自動化程度，進(jìn)一步減少人工勞動的消耗。

進(jìn)一步，長條孔內(nèi)固定設(shè)有兩根具有彈性的鋼絲，兩根鋼絲相互平行。上述設(shè)置可以使得篩分后的硬幣能夠更快的通過異形孔被收集，同時手機(jī)的時候由于鋼絲的作用，可以防止被篩分的硬幣重新混合，因此進(jìn)一步提高硬幣篩分的精度。

離心式硬幣篩分裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一：將混合在一起的硬幣放入轉(zhuǎn)動盤內(nèi)，在固定盤的下方放置收集桶，收集桶與長條孔一一對應(yīng)；

步驟二：接通電機(jī)的驅(qū)動電源，通過plc控制器或者采用脈沖電路來對電機(jī)進(jìn)行控制，利用plc控制器對電機(jī)進(jìn)行控制，包括控制電機(jī)的轉(zhuǎn)角、角速度以及旋轉(zhuǎn)方向；

步驟三：首先利用plc控制器控制電機(jī)的輸出軸順時針旋轉(zhuǎn)一周，然后再控制電機(jī)的輸出軸逆時針旋轉(zhuǎn)一周，然后再利用plc控制器控制電機(jī)按照順時針或者逆時針的方向以8～25rpm的速度旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步，步驟三中控制電機(jī)或者轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)速為15rpm。

通過上述操作，可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低硬幣篩分的錯誤率，進(jìn)而更加利于使用者使用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例中的離心式硬幣篩分裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例中的固定盤立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例中的固定盤剖面圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例中的轉(zhuǎn)動盤平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例中的轉(zhuǎn)動盤a-a剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

說明書附圖中的附圖標(biāo)記包括：轉(zhuǎn)動盤11、電機(jī)12、固定盤13、鋼絲14、擋條15、機(jī)架16、收集桶17、長條孔111、圓孔112、水平盤面113、傾斜盤面114、異形孔131、通孔132、盤底133、盤側(cè)壁134。

實(shí)施例基本如圖1、圖2、圖3、圖4以及圖5所示：一種離心式硬幣篩分裝置，包括機(jī)架、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)、固定盤以及轉(zhuǎn)動盤，固定盤傾斜并固定安裝在機(jī)架上，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)用以驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤在固定盤上旋轉(zhuǎn)。如圖4和圖5所示，轉(zhuǎn)動盤包括盤底和沿盤底的邊緣向外傾斜凸出的盤側(cè)壁，由盤側(cè)壁與盤底形成一個用以容納硬幣的空間，使得硬幣放入轉(zhuǎn)動盤以后，硬幣不會由轉(zhuǎn)動盤內(nèi)向外掉落，同時，轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁上開有供硬幣穿過的異形孔，本實(shí)施例中，盤側(cè)壁上開有共計20個異形孔，20個異形孔圍繞盤側(cè)壁的周向均勻分布，為了便于硬幣能夠更好的通過異形孔，異形孔的邊緣還設(shè)有倒角。為了使得硬幣能夠順利的通過異形孔，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)最大直徑的硬幣設(shè)置異形孔，如將異形孔的形狀設(shè)置為橢圓形、圓形、多邊形中的任意一種或組合，只需要滿足異形孔的最小短邊孔徑大于硬幣直徑均可。

如圖2和圖3所示，固定盤包括水平盤面以及沿水平盤面的邊緣向外傾斜凸出的傾斜盤面。本實(shí)施例中，固定盤的傾斜盤面可與轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁重合，當(dāng)然也并非一定要貼合，因?yàn)閮A斜盤面與盤側(cè)壁需要相互轉(zhuǎn)動同時還需要防止硬幣卡入，因此，傾斜盤面與盤側(cè)壁之間一般均留有一定的間隙。轉(zhuǎn)動盤可平行重疊地放置于固定盤內(nèi)、且轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁可與固定盤的傾斜盤面貼合。固定盤的傾斜盤面上開有供硬幣穿過的長條孔，本優(yōu)化的實(shí)施例中，長條孔的長度方向沿傾斜盤面的周向設(shè)置且長條孔的數(shù)量設(shè)置為7個，長條孔為呈扇形的長條孔，長條孔的寬度b（供硬幣通過的最小寬度值）分別設(shè)置為18mm、19.5mm、20mm、22mm、22.5mm、26mm以及26.5mm，此為申請人基于本申請的技術(shù)方案通過理論計算以及大量的實(shí)驗(yàn)得出的最佳實(shí)驗(yàn)值，在此數(shù)值下的長條孔與異形孔配合后，能夠?qū)σ环?、二分、五分、一角、二角、五角、一元進(jìn)行精準(zhǔn)的篩分，也即與我國現(xiàn)有的硬幣在尺寸上相對應(yīng)，使得本裝置的篩選范圍更大和更全面。

如圖1所示，本優(yōu)化的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用了電機(jī)驅(qū)動，當(dāng)然也可以采用諸如液壓馬達(dá)、氣壓馬達(dá)等作為動力，本實(shí)施例僅以電機(jī)作為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)做詳細(xì)的說明。固定盤的水平盤面傾斜并通過螺栓固定連接在機(jī)架上，固定盤的中心設(shè)有一個圓孔，轉(zhuǎn)動盤位于固定盤上、且轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁與固定盤的傾斜盤面上下平行重疊（盤側(cè)壁位于傾斜盤面上方且盤側(cè)壁與傾斜盤面相互平行），同時轉(zhuǎn)動盤與固定盤同向傾斜設(shè)置，固定盤的傾斜盤面上的長條孔位于固定盤上的低處，由轉(zhuǎn)動盤上的異形孔與固定盤上的長條孔在固定盤上的低處平行重疊后形成一個可供硬幣掉落的空間，且此可供硬幣掉落的空間隨著轉(zhuǎn)動盤的旋轉(zhuǎn)可不斷的變化（沿長條孔的長度方向或者寬度方向）：如當(dāng)轉(zhuǎn)動盤正向旋轉(zhuǎn)時，此可供硬幣掉落的空間逐漸增大；當(dāng)轉(zhuǎn)動盤反向旋轉(zhuǎn)時，此可供硬幣掉落的空間逐漸縮小。

如圖1所示，電機(jī)固定安裝在機(jī)架上，固定盤的回轉(zhuǎn)中心處設(shè)有供電機(jī)的輸出軸穿過的圓孔，轉(zhuǎn)動盤的回轉(zhuǎn)中心處設(shè)有與電機(jī)的輸出軸鍵連接的安裝孔，電機(jī)的輸出軸穿過圓孔并與固定盤通過花鍵進(jìn)行可拆卸固定連接，由電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤在固定盤內(nèi)做圓周回轉(zhuǎn)運(yùn)動。

具體操作時，申請人根據(jù)本技術(shù)方案的特點(diǎn)，設(shè)定了如下操作步驟：

步驟一：將混合在一起的成堆的硬幣放入轉(zhuǎn)動盤內(nèi)，在固定盤的下方放置7個收集桶（圖中未示出），7個收集桶分別與7個長條孔一一對應(yīng)；此為通過收集桶對不同種類的硬幣分別進(jìn)行收集歸類。

步驟二：接通電機(jī)的驅(qū)動電源，通過plc控制器或者采用脈沖電路來對電機(jī)進(jìn)行控制，現(xiàn)有的plc控制器應(yīng)用非常廣泛，如西門子的s7-200、s7-1200等，或者國產(chǎn)的信捷fc系列plc控制器以及xc系列plc控制器等，而脈沖電路則是通過時間控制器與脈沖發(fā)生電路來對電機(jī)進(jìn)行控制，脈沖電路目前也廣泛的廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，利用plc控制器對電機(jī)進(jìn)行控制，包括控制電機(jī)的轉(zhuǎn)角、角速度以及旋轉(zhuǎn)方向。

步驟三：首先利用plc控制器控制電機(jī)的輸出軸順時針旋轉(zhuǎn)一周，然后再控制電機(jī)的輸出軸逆時針旋轉(zhuǎn)一周，然后再利用plc控制器控制電機(jī)按照順時針或者逆時針的方向以8～25rpm（轉(zhuǎn)/分鐘）的速度旋轉(zhuǎn)，最優(yōu)15rpm。步驟三中，電機(jī)的輸出軸驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動盤先后順時針旋轉(zhuǎn)一圈外加逆時針旋轉(zhuǎn)一圈，可以將轉(zhuǎn)動盤內(nèi)的硬幣分散開，避免硬幣集中在轉(zhuǎn)動盤內(nèi)，同時也可以防止硬幣在轉(zhuǎn)動盤與固定盤之間卡主，若有硬幣卡入轉(zhuǎn)動盤上的異形孔與固定盤上的長條孔所形成的供硬幣掉落的空間內(nèi)時，可通過上述的方式實(shí)現(xiàn)將卡入的硬幣取出的效果（非正常狀態(tài)下硬幣卡入了轉(zhuǎn)動盤與固定盤之間，上述方式可使硬幣有轉(zhuǎn)動盤與固定盤之間掉落出去）。轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)時，異形孔與長條孔所形成的供硬幣掉落的空間不斷的變化，本實(shí)施例中以轉(zhuǎn)動盤順時針旋轉(zhuǎn)時、異形孔與長條孔所形成的供硬幣掉落的空間不斷增大來進(jìn)一步說明本方案的工作原理。

隨著轉(zhuǎn)動盤由電機(jī)驅(qū)動順時針旋轉(zhuǎn)，以轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)一圈（即360°）為一個周期，異形孔與長條孔所形成的供硬幣掉落的空間將實(shí)現(xiàn)由無→小→大→無的過程，具體為：由于固定盤傾斜設(shè)置，轉(zhuǎn)動盤可平行重疊地放置于固定盤內(nèi)、且轉(zhuǎn)動盤與固定盤同向傾斜設(shè)置，所以硬幣放入轉(zhuǎn)動盤內(nèi)后，硬幣將向轉(zhuǎn)動盤上的低處集中。當(dāng)轉(zhuǎn)動盤旋轉(zhuǎn)時，由于不同大小的硬幣尺寸不同同時質(zhì)量也不相同，由f=mr²以及g=mg可知，硬幣所受到的離心力f與重力g均因?yàn)橛矌诺馁|(zhì)量不同而不相同，同時硬幣在轉(zhuǎn)動盤內(nèi)時，在重力g的作用下，硬幣會集中在轉(zhuǎn)動盤的較低處，而轉(zhuǎn)動盤在旋轉(zhuǎn)時，硬幣在轉(zhuǎn)動盤內(nèi)所受到的離心力f與重力g的合力處于同一個矢量方向，也即硬幣受到離心力g與重力g的雙重合力作用，進(jìn)而使得硬幣一方面只能在轉(zhuǎn)動盤的較低處集中、另一方面隨著轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)速的變化，硬幣所受到的離心力發(fā)生改變，不同大小的硬幣將會沿著長條孔的長度方向逐步排列，由于我國的硬幣的質(zhì)量和尺寸誤差均較小，因此同意種類的硬幣所受到的離心力f與重力g基本等同，基于上述工作原理，同時由于轉(zhuǎn)動盤上的異形孔與固定盤上的長條孔所形成的供硬幣掉落的空間逐漸增大，因此，不同種類的硬幣也將隨著轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)動而分別掉落至對應(yīng)的收集桶中。

當(dāng)然，由于硬幣在轉(zhuǎn)動盤內(nèi)會向轉(zhuǎn)動盤的較低處一直集中，同時硬幣相互之間也會產(chǎn)生摩擦作用力，因此，也會出現(xiàn)小硬幣掉落至大空間的現(xiàn)象，也即：如一角的硬幣因?yàn)橛矌畔嗷ブg的摩擦夾帶作用而掉落至收集一元硬幣的收集桶中。為此，申請人通過大量的實(shí)驗(yàn)，同時，也采用了大量的措施對此問題進(jìn)行解決，并最終偶然發(fā)現(xiàn)，通過控制轉(zhuǎn)動盤的旋轉(zhuǎn)角速度可以解決上述問題，并將電機(jī)的輸出軸的角速度限制在8～25rpm（轉(zhuǎn)/分鐘），同時確定最優(yōu)為15rpm（電機(jī)的輸出軸與轉(zhuǎn)動盤的旋轉(zhuǎn)角速度因?yàn)橥S鍵連接而等同），在常溫常壓以及正常的濕度的條件下，基于上述轉(zhuǎn)動盤的轉(zhuǎn)速對硬幣進(jìn)行篩分，可以防止小硬幣掉落至大空間的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)而進(jìn)一步提高本裝置篩分硬幣的精確度。

如圖1所示，轉(zhuǎn)動盤的盤側(cè)壁上還螺栓連接有一圈擋條，因?yàn)檗D(zhuǎn)動盤處于傾斜狀態(tài)，因此擋條用于進(jìn)一步防止硬幣有轉(zhuǎn)動盤內(nèi)向外滑落。如圖2所示，本實(shí)施例中，固定盤上還焊接有具有彈性的鋼絲，鋼絲位于長條孔內(nèi)且鋼絲的長度方向垂直于長條孔的長度方向，每一個長條孔內(nèi)均設(shè)有兩根鋼絲，兩根鋼絲相互平行，兩根相互平行的鋼絲形成一個可供硬幣滑落的滑道。如圖1所示，硬幣經(jīng)過轉(zhuǎn)動盤與固定盤篩分后，將由固定盤的長條孔內(nèi)掉落至收集桶中。由于硬幣受到固定盤的斜面的抵觸作用，因此硬幣在通過長條孔時，硬幣的邊緣將與長條孔的長度方向上的邊緣重合。當(dāng)長條孔內(nèi)設(shè)置有兩根相互平行的鋼絲后，硬幣在通過長條孔時將受到鋼絲的彈性作用力，而本實(shí)施例在固定盤上焊接鋼絲的目的在于：若硬幣的重力大于鋼絲的彈性作用力，那么硬幣能夠順利通過長條孔而進(jìn)入到收集桶中；若硬幣的重力小于鋼絲的作用力，那么硬幣將無法通過鋼絲，兩根相互平行的鋼絲作為硬幣的支撐點(diǎn)，無法克服鋼絲彈力的硬幣將沿著鋼絲的長度方向滑落至收集桶之外。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以通過在長條孔中設(shè)置彈力不同的鋼絲，則可以用于防止較小的硬幣通過較大的長條孔，進(jìn)而進(jìn)一步避免了小硬幣通過大的長條孔。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)及特性等常識在此未作過多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。本申請要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說明書中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。