一種主動式硬幣清分機的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種主動式硬幣清分機，包括用于安裝各裝置的機架，傾斜安裝在機架上的斜坡滑槽裝置，與斜坡滑槽裝置出口端相連的分篩計數(shù)裝置以及安裝在斜坡滑槽裝置下方用于撥動斜坡滑槽裝置內硬幣的硬幣撥片裝置。本發(fā)明所提供的主動式硬幣清分機，利用具有一定傾斜度的滑槽和篩分通道自動實現(xiàn)大量硬幣快速清分的目的，與現(xiàn)有的硬幣清分機相比，設計簡單，制造費用低，維護方便，能耗較低，清點效率高，方便使用。
【專利說明】
-種主動式硬幣清分機
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于混合硬幣清分技術領域，具體設及一種主動式硬幣清分機。
【背景技術】
[0002] 硬幣是日常貨幣組成中非常重要的一種形式，它具有不宜損壞、實用方便、流通壽 命長等優(yōu)點。實際生活中，很多行業(yè)和地點都會存在大量的硬幣流通，如：公交車、超市、銀 行等。由于硬幣具有不同面額，且經?；旌鲜褂煤屠鄯e，在進行大量硬幣分類及清點時，其 清分過程非常繁瑣，需要消耗大量的人力和物力。針對于上述問題，許多技術人員現(xiàn)已發(fā)明 了一些硬幣清點分類的裝置來替代人工清分，一定程度上提高了清分效率。
[0003] 目前市面上使用的硬幣清分機大多為W下兩類:一類是基于轉盤機構。如專利號 為"201420518157.9"的實用新型專利公開的一種新型硬幣清分機。該新型硬幣清分機采用 葉輪下料的方式將送幣漏斗內的硬幣分個地將其翻轉運送到送幣盤上，送幣盤在旋轉的過 程中將其上的硬幣運送投放至與該硬幣直徑大小對應的分幣孔中，硬幣再經分幣孔進入到 滾道和接幣盒中，完成硬幣的清分過程。其使用過程中主要存在W下不足:一、能耗較大，就 該設計而言需要在有電源插頭的情況下才能使用;二、此類硬幣清分機其機械設計復雜，審U 造費用較為昂貴，且維修成本高;=、采用快速旋轉的清分大量硬幣的方式無法避免較大的 噪音，且硬幣之間的摩擦較大。
[0004] 另一類是基于漏縫機構。如專利號為"201220542561.0"的實用新型專利所公開的 一種智能硬幣清分設備。對于該智能硬幣清分設備而言，當硬幣放入上盛幣斗時，設置在底 板上的過濾孔可將外接帶入的異物進行過濾分離，一方面異物通過過濾孔進入異物斗內， 并可通過異物出口排出；另一方面硬幣進入出幣孔前會被識幣傳感器所檢測，當硬幣是假 幣，識幣傳感器檢測到后將信息傳遞給中央處理器，中央處理器將信息進行處理后傳遞至 驅動控制單元，驅動控制單元接受命令驅動控制異物斗進行小幅度轉動，此時假幣通過出 幣孔傳輸?shù)疆愇锒飞?，并可通過異物出口排出；當硬幣為真幣時，硬幣通過出幣孔直接進入 對應設置的硬幣通道，W致最終被傳送到下盛幣斗上。雖然該設計集成硬幣清分、鑒偽及清 除異物等功能，但也存在W下不足:一、整個設計方案過于偏理論化，實際使用較困難;二、 設計方案復雜，制造與維修耗費同樣較高；S、通過小幅轉動異物斗除去異物和假幣的方 式，不僅效率較低，且正確性不高。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是解決上述問題，提供一種噪音較小、結構簡單造價便宜、易于檢修 維修且能夠長期使用、清分效率高的主動式硬幣清分機。
[0006] 為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案是:一種主動式硬幣清分機，包括用于安 裝各裝置的機架，傾斜安裝在機架上的斜坡滑槽裝置，與斜坡滑槽裝置出口端相連的分篩 計數(shù)裝置W及安裝在斜坡滑槽裝置下方用于撥動斜坡滑槽裝置內硬幣的硬幣撥片裝置。
[0007] 優(yōu)選地，所述斜坡滑槽裝置包括呈V字型設置的兩塊滑壁，兩塊滑壁的底部相交處 設有滑槽，滑槽在水平面和豎直面均傾斜設置，其中滑槽與水平面的夾角為〇,滑槽與豎直 面的夾角為e，滑槽的末端為斜坡滑槽裝置的出口端，出口端上方設有防止硬幣溢出的限位 板。
[0008] 優(yōu)選地，所述硬幣撥片裝置包括安裝在機架上的直線電機，直線電機的輸出端上 設有基座，基座上表面上設有撥桿單元;撥桿單元包括艙機、驅動桿、從動桿和支撐桿，艙機 固定安裝在基座上表面，艙機的輸出端與驅動桿的一端相連，驅動桿的另一端與從動桿較 接，支撐桿的一端與基座較接，另一端與從動桿的中部較接，從動桿的上端設有撥片。
[0009] 優(yōu)選地，所述基座上表面傾斜設置，使得撥片的運動軌跡與滑槽位于同一平面。
[0010] 優(yōu)選地，所述滑槽底部開設有用于撥片通過的撥幣縫隙，撥幣縫隙的寬度小于所 清分硬幣的最小厚度。
[0011] 優(yōu)選地，所述分篩計數(shù)裝置包括與滑槽末端相連的篩分通道，篩分通道與滑槽位 于同一平面，篩分通道側壁沿著硬幣運動方向設有開口寬度從小到大遞增的出幣口，每個 出幣口的起始處均設有光電傳感器，每個出幣口的末端均設有擋板，篩分通道下方設有收 集槽。
[0012] 優(yōu)選地，所述光電傳感器與處理模塊電連接，處理模塊與顯示模塊相連。
[0013] 優(yōu)選地，所述機架包括底板和安裝在底板上的支撐柱，支撐柱與斜坡滑槽裝置相 連，用于支撐固定斜坡滑槽裝置。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明所提供的主動式硬幣清分機，利用具有一定傾斜度 的滑槽和篩分通道自動實現(xiàn)大量硬幣快速清分的目的，與現(xiàn)有的硬幣清分機相比，具有W 下優(yōu)點：
[001引（1 )、設計簡單，制造費用低，維護方便。
[0016] (2)、電能只供光電計數(shù)及直線電機往復運動，能耗較低。
[0017] (3)、整個清點過程，硬幣的運動方式都為滾動，清點效率高。
[001引（4)、尺寸較小，重量較輕，方便使用。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明主動式硬幣清分機的立體結構示意圖；
[0020] 圖2是本發(fā)明主動式硬幣清分機的主視圖；
[0021 ]圖3是本發(fā)明主動式硬幣清分機的俯視圖；
[0022] 圖4是本發(fā)明主動式硬幣清分機的側視圖；
[0023] 圖5是本發(fā)明硬幣撥片裝置的結構示意圖；
[0024] 圖6是本發(fā)明控制系統(tǒng)的示意圖。
[0025] 附圖標記說明：1、機架；11、底板；12、支撐柱;2、斜坡滑槽裝置;21、第一滑壁;22、 第二滑壁;23、滑槽;24、限位板;25、撥幣縫隙；3、硬幣撥片裝置;31、直線電機;32、基座;33、 艙機;34、驅動桿;35、從動桿;36、支撐桿;37、撥片;38、基座平面;4、分篩計數(shù)裝置;41、篩分 通道;42、第一出幣口；43、第二出幣口；44、第S出幣口；45、光電傳感器;46、擋板;47、收集 槽;51、單片機。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步的說明：
[0027] 如圖1所示，本發(fā)明的主動式硬幣清分機，包括機架1、斜坡滑槽裝置2、硬幣撥片裝 置3和分篩計數(shù)裝置4。機架1主要用于安裝各裝置，斜坡滑槽裝置2傾斜安裝在機架1上，分 篩計數(shù)裝置4與斜坡滑槽裝置2出口端連通，斜坡滑槽裝置2用于整理硬幣，使硬幣能夠逐個 從斜坡滑槽裝置2的出口端進入分篩計數(shù)裝置4,分篩計數(shù)裝置4用于將不同面額的硬幣進 行分類篩選，并且統(tǒng)計各種面額硬幣的數(shù)目。硬幣撥片裝置3安裝在斜坡滑槽裝置2下方，用 于撥動斜坡滑槽裝置2內的硬幣，控制硬幣的滾動速度進行限流和防止卡死。
[0028] 如圖1和圖2所示，斜坡滑槽裝置2包括呈V字型設置的第一滑壁21和第二滑壁22， 所述第一滑壁21和第二滑壁22相對于豎直面對稱，第一滑壁21和第二滑壁22的底部相交處 設有滑槽23,滑槽23在水平面和豎直面均傾斜設置。在本發(fā)明中，假設單個滑槽23W及其所 對應的分篩計數(shù)裝置每秒鐘清點硬幣的數(shù)量為N個;所需分離硬幣的種類為n種;所分離硬 幣的直徑集合為{山,d2，d3......dmax};所分離硬幣的厚度集合為化I，h2，h3......hn}。其中 滑槽與水平面的夾角為a,滑槽與豎直面的夾角為e，滑槽的寬度為b，則b的數(shù)值滿足hmax<b< 2*hmin化max指清分的硬幣中最大的厚度，即hmax=化l，h2, . .，hn}max;hmin為清分硬幣中最小的 厚度，即hmin=化1山，..，hn}min)，即只能充分允許一個硬幣在其中滾動，滑槽23的末端為斜 坡滑槽裝置2的出口端。
[0029] 如圖2所示，機架1包括水平設置的底板11W及安裝在底板11上的六根支撐柱12， 底板11作為整個硬幣清分機的基座，六根支撐柱兩兩一組分為=組，運=組支撐柱橫截面 相同僅僅長度不同，=組支撐柱根據(jù)高矮順序依次垂直于底板11固定放置，最短的一組支 撐柱支撐斜坡滑槽裝置2滑壁的下端兩側，其次的一組支撐斜坡滑槽裝置2滑壁的中部位置 的兩側，最長的一組支撐柱支撐斜坡滑槽裝置2滑壁的上端兩側，W此支撐著與水平面向下 傾斜a的斜坡滑槽裝置2,使得滑壁和滑槽均與水平面具有a的夾角。具體的，呈V字型設置的 第一滑壁21和第二滑壁22中第一滑壁21與支撐柱的夾角為丫 0,（0° < 丫 〇<90° )，由于滑槽23 在豎直面均傾斜設置，滑槽23與第一滑壁21和第二滑壁22的夾角不相同，其中滑槽23與第 一滑壁21夾角為丫 1，與第二滑壁22夾角為丫2(其中丫 1、丫2滿足：丫 ^ 丫2且丫1+丫 2 = 360°-2 T 0)，所W滑槽在空間中與橫截面垂直的豎直平面的偏角P= T 1- T 2。
[0030] 如圖5所示，硬幣撥片裝置3包括安裝在機架1上的直線電機31，直線電機31的輸出 端上設有基座32,基座32在直線電機31的帶動下作往復運動，基座32上表面上設有撥桿單 元。撥桿單元包括艙機33、驅動桿34、從動桿35和支撐桿36,艙機33固定安裝在基座32上表 面，艙機33的輸出端與驅動桿34的一端相連，驅動桿34的另一端與從動桿35較接，支撐桿36 的一端與基座32較接，另一端與從動桿35的中部較接，從動桿35的上端設有撥片37。
[0031] 如圖4所示，基座32的上表面，既基座平面38傾斜設置，其與水平面的夾角也為0， 從而使得撥桿單元與滑槽23位于同一平面，保證了撥片37的運動軌跡與滑槽23位于同一平 面。同時，在滑槽底面的開有一條寬度為a細長的撥幣縫隙25(其中滿足曰<11。1。，即撥幣縫隙 25寬度小于清分硬幣的最小厚度)供撥片37伸入進行撥動硬幣，從而使滑壁上的硬幣更易 于進入到滑槽，從而在滑槽內部逐個滾動，從滑槽最下端的出口滾入到篩分軌道，滑槽出口 端上方設有限位板24,限位板24的左右兩側分別與第一滑壁21和第二滑壁22固定連接，用 于防止第一滑壁21和第二滑壁22上未滑入滑槽23的硬幣溢出的滑落到地面。
[0032] 硬幣撥片裝置3的撥幣過程為:直線電機31帶動著基座32作往復運動，使從動桿35 上端的撥片37運動軌跡沿著滑槽的撥幣縫隙25,同時基座32上艙機33帶動驅動桿34作一定 角度轉動，帶動整個撥桿單元運動，因此從動桿35上的撥片37能夠從撥幣縫隙25中伸入和 退出。
[0033] 如圖2和圖3所示，分篩計數(shù)裝置4包括與滑槽23末端相連的篩分通道41，篩分通道 41與滑槽23位于同一平面，篩分通道41側壁沿著硬幣運動方向設有開口寬度從小到大遞增 的出幣口，出幣口位于篩分通道41朝下的一側。每個出幣口的起始處均設有光電傳感器。
[0034] 由于篩分通道出幣口根據(jù)不同面額硬幣的直徑設計，即設有n個不同尺寸的出幣 口由小至大依次設置合適高度，所設置的合適高度應滿足在對于開口僅允許單種面額的硬 幣從開口中掉落，即硬幣在軌道中根據(jù)不同面額在不同出幣口處依次被分篩出來，在不同 出幣口的末端W及篩分通道末端設置擋板46，篩分通道41下方設有收集槽47，收集槽47被 擋板46分隔為與每個出幣口一一對應的n個槽口，使得不同面額的硬幣各自進入不同的槽 口，且在不同出幣口起始處放置光電傳感器，即每個出幣口起始處的光電傳感器依次分別 計得進入軌道的總硬幣數(shù)、軌道中除去最小尺寸硬幣之后的硬幣總數(shù)和軌道中除去最小尺 寸與第二小尺寸之后總數(shù)，依次類推。
[0035] 如圖6所示，本發(fā)明的主動式硬幣清分機還包括控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括處理模 塊，用處理模塊控制艙機讓撥片能夠在直線電機運動至滑槽上端伸入即一次周期中撥幣開 始，直線電機帶動基座運動到滑槽底端時撥片退出，從而在實現(xiàn)將硬幣撥入滑槽也不影響 硬幣在滑槽內部滾動同時對于滑槽內的硬幣啟到了限流的作用。
[0036] 處理模塊與光電傳感器相連，硬幣的計算過程可通過處理模塊計算得出，處理模 塊與顯示模塊相連，處理模塊計算處理后輸出最終數(shù)據(jù)并顯示到顯示模塊上，從而達到分 離和清點硬幣的功能。
[0037] 假設初始時，整個滑槽內從上到下均已連續(xù)不斷地填充滿了直徑為cUx的同一規(guī) 格硬幣，其中CUx= {dl，d2, . .，dn}max，且整個滑槽內所有硬幣均從靜止開始沿著滑槽作純滾 動，W滑槽最上端硬幣為研究對象，由動力學中的功率方程可得：
[003引 mvcac+Jc? e =mgvcsina (I)
[0039] 式中，Vc為任意時刻滑槽最上端硬幣質屯、速度,?^為滑槽最上端硬幣質屯、加速度，m 為硬幣質量，J。為硬幣相對于過質屯、C的轉動慣量：
，《為硬幣的角速度，
e為硬幣的角加速度，e = 2ac/dmax。
[0040] 將Jc、《和e的表達式代入式(1)，消去Vc和m后，即可算出任意時刻硬幣質屯、加速度
，進一步可W算得硬幣從滑槽頂端滾至底端所用時間
i后通過引入 清分效率影響系數(shù)k，即可得到每秒鐘清分硬幣數(shù)和滑槽傾角a的簡化估算模型，
6
[0041] 其中L為斜板滑槽裝置的長度、g為重力加速度、k為清分效率影響系數(shù)，由于實際 清分效率的精確估算非常難，所W通過在上述簡化估算模型中引入清分效率影響系數(shù)k來 綜合考慮硬幣下落受到斜面和自身之間的碰撞、斜面和滑槽側面摩擦力及落入滑槽時各硬 幣之間存在間隙等因素對清分效率的影響。
[0042] 現(xiàn)階段在我國市面上流通最為頻繁的硬幣只有=種面值，分別為1角、5角和1元面 值，且=種面值的硬幣又分為新舊兩版，從而導致兩版=種面值的硬幣出現(xiàn)了四種尺寸規(guī) 格，依次為:直徑為19mm、厚度為1.67mm的新版1角硬幣，直徑為22.5mm、厚度為2.4mm的舊版 1角硬幣，直徑尺寸均為20.5mm、厚度為1.65mm的新版及舊版5角硬幣，直徑均為25mm，厚度 為1.85mm的新版及舊版1元硬幣。在本實施例中的主動式硬幣清分機針對于上述=種硬幣 設計。
[0043] 本實施例中主動式硬幣清分機的設計參數(shù)指標如下:單個滑槽23W及其所對應的 分篩計數(shù)裝置每秒鐘清點硬幣的數(shù)量N = 3個（由實際實驗中得到清分效率影響系數(shù)k = 5); 斜板滑槽裝置的長度為0.3m，所需分離硬幣的種類:n = 3種;所分離硬幣的直徑分別為:di =19mm、d2 = 20.5mm、d3 = 25mm;所分離硬幣的厚度分別為：hi = 1.67mm、h2 = 1.65mm、h3 = 1.85mm。
[0044] 則滑槽與水平面的夾角呆
，取 整結果為8°。
[0045] 第一滑壁21與支撐柱的夾角為丫 0 = 45°，滑槽23與第一滑壁21夾角為丫 1 = 125°， 與第二滑壁22夾角為丫 2= 135°，滑槽在空間中與豎直平面的偏角0= 丫廣丫 2 = 10°?；蹖?度為b = 3mm,滑槽23的撥幣縫隙25的寬度為a = Imm。
[0046] 在本實施例中，根據(jù)中國新版硬幣的規(guī)格尺寸篩分通道41設有=個不同尺寸的出 幣口，開口高度為20mm的第一出幣口42,開口高度為23mm的第二出幣口43,開口高度為28mm 的第S出幣口 44,每個出幣口設置合適長度，進入篩分通道41的硬幣根據(jù)不同面額在不同 出幣口處依次被分篩出來，首先1角的硬幣在20mm的第一出幣口42處落下，5角硬幣在23mm 的第二出幣口 43處落下，最后1塊硬幣在28mm的第S出幣口 44處落下。
[0047] 本實施例中的光電傳感器采用紅外光電傳感器45,第一出幣口 42起始處的紅外光 電傳感器45計得進入篩分通道41的總硬幣數(shù)，第二出幣口 43起始處的紅外光電傳感器45計 得進入第二出幣口 43的硬幣數(shù)，第=出幣口 44起始處的紅外光電傳感器45計得進入第=出 幣口 44的硬幣數(shù)，總硬幣數(shù)減去進入第二出幣口 43的硬幣數(shù)即為1角硬幣的數(shù)量，進入第二 出幣口 43的硬幣數(shù)減去進入第S出幣口 44的硬幣數(shù)即為5角硬幣的數(shù)量，總硬幣數(shù)減去1角 硬幣的數(shù)量和5角硬幣的數(shù)量可計算出1塊硬幣的數(shù)量。
[004引如圖3所示，處理模塊包括安裝在收集槽47上的單片機51，電路采用STM32F103C8 最小系統(tǒng)板作為主控板，自制的電機驅動與艙機驅動板作直線電機驅動與艙機驅動。顯示 模塊為1.44寸液晶屏彩屏模塊，另有搖臂撥動開關用于控制電路通斷。電源模塊可使用 220V交流電，也可使用12V可充電裡電池，W適應不同工作情景。
[0049] 需要說明的是，為了增加硬幣清分機的工作效率，滑槽23的數(shù)量可W不僅限于一 組，每增加一組滑槽23,只需要同步增設相對應的滑壁、撥桿單元和篩分通道，即可進一步 提高清分效率。
[0050] 本領域的普通技術人員將會意識到，運里所述的實施例是為了幫助讀者理解本發(fā) 明的原理，應被理解為本發(fā)明的保護范圍并不局限于運樣的特別陳述和實施例。本領域的 普通技術人員可W根據(jù)本發(fā)明公開的運些技術啟示做出各種不脫離本發(fā)明實質的其它各 種具體變形和組合，運些變形和組合仍然在本發(fā)明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種主動式硬幣清分機，其特征在于:包括用于安裝各裝置的機架（I)，傾斜安裝在 機架（1)上的斜坡滑槽裝置(2)，與斜坡滑槽裝置(2)出口端相連的分篩計數(shù)裝置(4)以及安 裝在斜坡滑槽裝置(2)下方用于撥動斜坡滑槽裝置(2)內硬幣的硬幣撥片裝置(3)。2. 根據(jù)權利要求1所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述斜坡滑槽裝置(2)包括 呈V字型設置的兩塊滑壁，兩塊滑壁的底部相交處設有滑槽(23)，滑槽(23)在水平面和豎直 面均傾斜設置，滑槽(23)的末端為斜坡滑槽裝置(2)的出口端，出口端上方設有防止硬幣溢 出的限位板(24)。3. 根據(jù)權利要求2所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述硬幣撥片裝置(3)包括 安裝在機架（1)上的直線電機(31)，直線電機(31)的輸出端上設有基座(32)，基座(32)上表 面上設有撥桿單元;撥桿單元包括舵機(33)、驅動桿(34)、從動桿(35)和支撐桿(36)，舵機 (33) 固定安裝在基座（32)上表面，舵機（33)的輸出端與驅動桿（34)的一端相連，驅動桿 (34) 的另一端與從動桿（35)鉸接，支撐桿（36)的一端與基座（32)鉸接，另一端與從動桿 (35) 的中部鉸接，從動桿(35)的上端設有撥片(37)。4. 根據(jù)權利要求3所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述基座(32)上表面傾斜設 置，使得撥片(37)的運動軌跡與滑槽(23)位于同一平面。5. 根據(jù)權利要求3所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述滑槽(23)底部開設有用 于撥片(37)通過的撥幣縫隙(25)，撥幣縫隙(25)的寬度小于所清分硬幣的最小厚度。6. 根據(jù)權利要求2所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述分篩計數(shù)裝置(4)包括 與滑槽(23)末端相連的篩分通道(41)，篩分通道(41)與滑槽(23)位于同一平面，篩分通道 (41)側壁沿著硬幣運動方向設有開口寬度從小到大遞增的出幣口，每個出幣口的起始處均 設有光電傳感器，每個出幣口的末端均設有擋板，篩分通道(41)下方設有收集槽(47)。7. 根據(jù)權利要求6所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述光電傳感器與處理模塊 電連接，處理模塊與顯示模塊相連。8. 根據(jù)權利要求1所述的主動式硬幣清分機，其特征在于:所述機架（1)包括底板（11) 和安裝在底板(11)上的支撐柱，支撐柱與斜坡滑槽裝置(2)相連，用于支撐固定斜坡滑槽裝 置⑵。
【文檔編號】G07D3/16GK105957221SQ201610257209
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】蔣勁茂, 鄧旭斌, 謝毅, 徐澤皓, 嚴嵐, 武翔
【申請人】電子科技大學