CN102219129B - 用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮及收纸装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮，所述收纸轮的沟槽内侧曲线包括第一多条圆弧曲线，所述第一多条圆弧曲线交接连续光滑、相切、一阶可导且连续、各段曲线曲率依次减小；所述收纸轮的沟槽外侧曲线包括第二多条圆弧曲线，所述第二多条圆弧曲线交接连续光滑、相切、一阶可导且连续、各段曲线曲率依次减小。能够保证小张印刷产品质量检分机工作过程连续平稳、降低歪张和飞张率。

Description

用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮及收纸装置

技术领域

本发明涉及印刷品检测技术，具体而言，涉及用于小张印刷产品(例如纸币)质量检分机的收纸轮及收纸装置。

背景技术

随着印刷机械的发展，小张印刷产品分检速度越来越高，最高已达到每小时十四万张(10米/秒)，同时要求分检空张率≤1％，分检双张率≤0.1‰，歪张、飞张、步距误差、顺序差错等不合格分检率≤0.1‰，收纸轮是小张印刷产品质量检分机的重要部分之一，把从传输单元传输来的具有高速直线运动的小张印刷产品转化为慢速的旋转运动，当承接小张印刷产品的沟槽旋转到下面时小张印刷产品碰到挡块，而收纸轮继续旋转，小张印刷产品落在收集板上被打捆收集起来，这对实现高速分检、降低歪张率、飞张率以及按不同质量收集、准确计数起重要作用。因此，保证良好的收纸轮的沟槽曲线已成为小张印刷产品质量检分机收纸轮设计必须的条件和重要内容，它也是保证小张印刷产品质量检分机工作过程连续平稳、降低歪张、飞张率的一项关键技术。

因此，存在着对具有交接连续光滑、相切、一阶可导且连续、各段圆弧曲线曲率依次减小的内外沟槽曲线的收纸轮的需求。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮，所述收纸轮的沟槽内侧曲线包括第一多条圆弧曲线，所述第一多条圆弧曲线交接连续光滑、相切、一阶可导且连续、各段曲线曲率依次减小；所述收纸轮的沟槽外侧曲线包括第二多条圆弧曲线，所述第二多条圆弧曲线交接连续光滑、相切、一阶可导且连续、各段曲线曲率依次减小。

在上述技术方案中，优选地，所述第一多条圆弧曲线为四条内侧圆弧曲线，包括：第一内侧圆弧曲线，其具有第一内侧圆心坐标x_i1，y_i1和第一内侧半径R_i1；第二内侧圆弧曲线，其具有第二内侧圆心坐标x_i2，y_i2和第二内侧半径R_i2；第三内侧圆弧曲线，其具有第三内侧圆心坐标x_i3，y_i3和第三内侧半径R_i3；第四内侧圆弧曲线，其具有第四内侧圆心坐标x_i4，y_i4和第四内侧半径R_i4。

在上述技术方案中，优选地，所述第一内侧曲线的曲线方程为：

其中-84.86°≤α≤-16.91°；

所述第二内侧曲线的曲线方程为：

其中-16.91°≤α≤22.03°；

所述第三内侧曲线的曲线方程为：

其中22.03°≤α≤89.99°；

所述第四内侧曲线的曲线方程为：

其中89.99°≤α≤117.68°。

在上述技术方案中，优选地，所述第一内侧圆心坐标为x_i1＝33.44，y_i1＝38.48；所述第一内侧半径为R_i1＝37.23；所述第二内侧圆心坐标为x_i2＝20.05，y_i2＝42.55；所述第二内侧半径为R_i2＝51.23；所述第三内侧圆心坐标为x_i3＝-28.87，y_i3＝22.66；第三内侧半径为R_i3＝104.03；所述第四内侧圆心坐标为x_i4＝-27.51，y_i4＝8.84；第四内侧半径为R_i4＝117.91。

在上述技术方案中，优选地，所述第二多条圆弧曲线为四条外侧圆弧曲线，包括：第一外侧圆弧曲线，其具有第一外侧圆心坐标x_o1，y_o1和第一外侧半径R_o1；第二外侧圆弧曲线，其具有第二外侧圆心坐标x_o2，y_o2和第二外侧半径R_o2；第三外侧圆弧曲线，其具有第三外侧圆心坐标x_o3，y_o3和第三外侧半径R_o3；第四外侧圆弧曲线，其具有第四外侧圆心坐标x_o4，y_o4和第四外侧半径R_o4。

在上述技术方案中，优选地，所述第一外侧曲线的曲线方程为：

其中-87.30°≤α≤-20.80°，α表示表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述第二外侧曲线的曲线方程为：

其中-20.80°≤α≤21.52°；

所述第三外侧曲线的曲线方程为：

其中21.52°≤α≤75.99°；

所述第四外侧曲线的曲线方程为：

其中77.09°≤α≤91.77°。

在上述技术方案中，优选地，所述第一外侧圆心坐标为x_O1＝33.44，y_O1＝38.48；所述第一外侧半径为R_O1＝39.22；所述第二外侧圆心坐标为x_O2＝20.05，y_O2＝42.55；所述第二外侧半径为R_O2＝52.13；所述第三外侧圆心坐标为x_O3＝-34.10，y_O3＝21.18；第三外侧半径为R_O3＝111.76；所述第四外侧圆心坐标为x_O4＝-38.87，y_O4＝-9.24；第四外侧半径为R_O4＝142.46。

在上述技术方案中，优选地，将所述收纸轮片的内、外侧曲线以原点为中心旋转18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，所述收纸轮的沟槽外侧曲线的旋转矩阵为：

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

其中：θ＝18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，

旋转后的曲线为：

$\left[\begin{array}{c}x\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right].$

在上述技术方案中，优选地，所述沟槽内侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-84.86°≤α≤117.68°；

所述沟槽外侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-87.30°≤α≤91.77°。

在上述技术方案中，优选地，所述收纸轮的沟槽内、外侧曲线的曲率可用下面公式表示：

其中，x表示x轴，y表示y轴，α表示圆弧半径R与X轴夹角。

在上述技术方案中，每个沟槽内侧的根部均设置有一个具有弹性的舌部，在所述收纸轮传送小张印刷产品时，所述舌部可逐渐吸收高速运动的所述小张印刷产品的动能，最终使所述小张印刷产品停止，在所述收纸轮处的挡板的作用下，使所述小张印刷产品依次退出沟槽。

在上述技术方案中，优选地，所述第一多条圆弧曲线为五条内侧圆弧曲线，包括：第一内侧圆弧曲线，其具有第一内侧圆心坐标x_i1，y_i1和第一内侧半径R_i1；第二内侧圆弧曲线，其具有第二内侧圆心坐标x_i2，y_i2和第二内侧半径R_i2；第三内侧圆弧曲线，其具有第三内侧圆心坐标x_i3，y_i3和第三内侧半径R_i3；第四内侧圆弧曲线，其具有第四内侧圆心坐标x_i4，y_i4和第四内侧半径R_i4；第五内侧圆弧曲线，其具有第五内侧圆心坐标x_i5，y_i5和第五内侧半径R_i5。

在上述技术方案中，优选地，所述第一内侧曲线的曲线方程为：

其中-76.55°≤α≤-14.24°；

所述第二内侧曲线的曲线方程为：

其中-14.24°≤α≤13.17°；

所述第三内侧曲线的曲线方程为：

其中13.17°≤α≤55.64°；

所述第四内侧曲线的曲线方程为：

其中55.64°≤α≤89.99°；

所述第五内侧曲线的曲线方程为：

其中89.99°≤α≤117.68°。

在上述技术方案中，优选地，所述第一内侧圆心坐标为x_i1＝31.99，y_i1＝40.47；所述第一内侧半径为R_i1＝35.03；所述第二内侧圆心坐标为x_i2＝17.54，y_i2＝41.44；所述第二内侧半径为R_i2＝49.93；所述第三内侧圆心坐标为x_i3＝-20.22，y_i3＝35.30；第三内侧半径为R_i3＝88.72；所述第四内侧圆心坐标为x_i4＝-28.87，y_i4＝22.66；第四内侧半径为R_i4＝104.03；所述第五内侧圆心坐标为x_i5＝-27.51，y_i5＝8.84；第五内侧半径为R_i5＝＝117.91。

在上述技术方案中，优选地，所述第二多条圆弧曲线为四条外侧圆弧曲线，包括：第一外侧圆弧曲线，其具有第一外侧圆心坐标x_o1，y_o1和第一外侧半径R_o1；第二外侧圆弧曲线，其具有第二外侧圆心坐标x_o2，y_o2和第二外侧半径R_o2；第三外侧圆弧曲线，其具有第三外侧圆心坐标x_o3，y_o3和第三外侧半径R_o3；第四外侧圆弧曲线，其具有第四外侧圆心坐标x_o4，y_o4和第四外侧半径R_o4。

在上述技术方案中，优选地，所述第一外侧曲线的曲线方程为：

其中-75.28°≤α≤1.94°，α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述第二外侧曲线的曲线方程为：

其中1.94°≤α≤44.14°；

所述第三外侧曲线的曲线方程为：

其中44.14°≤α≤75.99°；

所述第四外侧曲线的曲线方程为：

其中77.09°≤α≤91.77°。

在上述技术方案中，优选地，所述第一外侧圆心坐标为x_o1＝30.70，y_o1＝42.29；所述第一外侧半径为R_o1＝38.98；所述第二外侧圆心坐标为x_o2＝-13.90，y_o2＝40.78；所述第二外侧半径为R_o2＝83.62；所述第三外侧圆心坐标为x_o3＝-34.10，y_o3＝21.18；第三外侧半径为R_o3＝111.76；所述第四外侧圆心坐标为x_o4＝-38.87，y_o4＝-9.24；第四外侧半径为R_o4＝142.46。

在上述技术方案中，优选地，将所述收纸轮片的内、外侧曲线以原点为中心旋转18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，所述收纸轮的沟槽外侧曲线的旋转矩阵为：

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

其中：θ＝18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°；

旋转后的曲线为：

$\left[\begin{array}{c}x\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right].$

在上述技术方案中，优选地，所述沟槽内侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-87.30°≤α≤91.77°；

所述沟槽外侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-84.86°≤α≤117.68°。

在上述技术方案中，优选地，所述收纸轮的沟槽内、外侧曲线的曲率可用下面公式表示：

其中，x表示x轴，y表示y轴，α表示圆弧半径R与X轴夹角。

本发明还提供了一种收纸装置，包括：第一收纸轮和第二收纸轮；所述第一收纸轮的轴线与所述第二收纸轮的轴线重合，所述第一收纸轮与所述第二收纸轮配合使用，两个收纸轮的叶片错开一定角度，便于在弹力的作用下，将纸币夹持在这两个收纸轮的叶片之间。

在上述技术方案中，由于各段圆弧曲线交接相切、一阶可导且连续，各段曲线曲率依次减小，这样就使收纸轮的沟槽内、外曲线连续光滑，各段曲线曲率依次减小，保证小张印刷产品在沟槽中运动过程平稳，沟槽弯曲程度增大，小张印刷产品运动逐渐减速且不易飞出。

附图说明

图1示出了根据本发明的第一实施例中的用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮的沟槽内外曲线实施形态的剖面图；

图2示出了图1示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线；

图3示出了图1示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线；

图4示出了图1示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的曲率；

图5示出了图1示出的收纸轮片的沟槽外侧曲线的曲率；

图6示出了根据本发明的第二实施例中的用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮的沟槽内外曲线实施形态的剖面图；

图7示出了图6示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线；

图8示出了图6示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线；

图9示出了图6示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的曲率；

图10示出了图6示出的收纸轮片的沟槽外侧曲线的曲率；

图11示出了图1示出的收纸轮片的整体视图；以及

图12示出了图6示出的收纸轮片的整体视图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施例中的用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮的沟槽内外曲线实施形态的剖面图。具体而言是沟槽内外曲线实施形态的轴垂直方向断面图中的20条沟槽曲线中的一条沟槽内外曲线的轨迹。

图中，沟槽内侧曲线是由圆心坐标(x_i1＝33.44，y_i1＝38.48)、半径R_i1＝37.23的第一条圆弧曲线，圆心坐标(x_i1＝20.05，y_i1＝42.55)、半径R_i2＝51.23的第2条圆弧曲线，圆心坐标(x_i1＝-28.87，y_i1＝22.66)、半径R_i2＝104.03的第3条圆弧曲线，圆心坐标(x_i1＝-27.51，y_i1＝8.84)、半径R_i2＝117.91的第4条圆弧曲线构成的收纸轮的沟槽内曲线的轨迹。图中，沟槽外侧曲线是由圆心坐标(x_O1＝33.44，y_O1＝38.48)、半径R_O1＝39.22的第一条圆弧曲线，圆心坐标(x_O2＝20.05，y_O2＝42.55)、半径R_O2＝52.13的第2条圆弧曲线，圆心坐标(x_O3＝-34.10，y_O3＝21.18)、半径R_i3＝111.76的第3条圆弧曲线，圆心坐标(x_O4＝-38.87，y_O4＝-9.24)、半径R_O4＝142.46的第4条圆弧曲线构成的收纸轮的沟槽外侧曲线的轨迹。

构成沟槽内侧曲线的第1条圆弧曲线、第2条圆弧曲线、第3条圆弧曲线、第4条圆弧曲线可用下面方程加以表示。

沟槽内侧的第1条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=33.44+37.23\cos \mathrm{\α}\\ y=38.48+37.23\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中：-84.86°≤α≤-16.91°

沟槽内侧的第2条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=20.05+51.23\cos \mathrm{\α}\\ y=42.55+51.23\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中-16.91°≤α≤22.03°

沟槽内侧的第3条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-28.87+104.03\cos \mathrm{\α}\\ y=22.66+104.03\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(3\right)$

其中22.03°≤α≤89.99°

沟槽内侧的第4条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-27.51+117.91\cos \mathrm{\α}\\ y=8.84+117.91\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(4\right)$

其中89.99°≤α≤117.68°

构成沟槽外侧曲线的第1条圆弧曲线、第2条圆弧曲线、第3条圆弧曲线、第4条圆弧曲线可用下面方程加以表示：

沟槽外侧的第1条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=33.44+39.22\cos \mathrm{\α}\\ y=38.48+39.22\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(5\right)$

其中-87.30°≤α≤-20.80°

沟槽外侧的第2条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=20.05+52.13\cos \mathrm{\α}\\ y=42.55+52.13\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(6\right)$

其中-20.80°≤α≤21.52°

沟槽外侧的第3条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-34.10+111.76\cos \mathrm{\α}\\ y=21.18+111.76\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(7\right)$

其中21.52°≤α≤75.99°

沟槽外侧的第4条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-38.87+142.46\cos \mathrm{\α}\\ y=-9.24+142.46\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(8\right)$

其中77.09°≤α≤91.77°

将上面收纸轮片的内、外侧曲线以原点为中心旋转18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，旋转矩阵为：

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(9\right)$

其中θ＝18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°

旋转后的曲线为：

$\left[\begin{array}{c}x\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]---\left(10\right)$

根据方程式(1)-(8)、(10)，可以得到收纸轮片所有其它19条沟槽的曲线方程数学表达式。

所述的构成沟槽内侧曲线中，沟槽内侧曲线函数的导数可用下面公式加以表示：

$\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}=-1/\tan \mathrm{\α}---\left(11\right)$

其中-84.86°≤α≤117.68°。

图2示出了图1示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线。沟槽内侧曲线一阶导数是连续的，这可保证收纸轮片沟槽内曲线连续光滑，小张印刷产品在沟槽中运动平稳。

所述的构成沟槽外侧曲线中，沟槽外侧曲线函数的导数可用下面公式加以表示：

$\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}=-1/\tan \mathrm{\α}---\left(12\right)$

其中-87.30°≤α≤91.77°

图3示出了收纸轮片沟槽外侧曲线的一阶导数曲线，沟槽外侧曲线一阶导数是连续的，这可保证纸轮片沟槽外侧曲线连续光滑，小张印刷产品在沟槽中运动平稳。

所述的构成沟槽内、外侧曲线中，沟槽内、外侧曲线的曲率可用下面公式加以表示：

$k=\frac{\left|y^{\′\′}\right|}{{(1+y^{\′2})}^{1.5}}=\frac{|y^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)x^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)-x^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)y^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)|}{{(x^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2+y^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2)}^{1.5}}---\left(13\right).$

图4和图5分别示出了图1示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线和沟槽外侧曲线的曲率。收纸轮片沟槽内、外沟槽曲线的向中心方，曲率越来越小，这可保证小张印刷产品运动速度逐渐减慢。收纸轮的每个沟槽内侧根部，都有一个倒向小舌头，主要作用是通过它的弹性变形，逐渐吸收高速运动的纸币动能，最终使纸币停止，然后在收纸轮处的挡板作用下，纸币依次退出沟槽、被收集打捆。如图11所示。

图6示出了根据本发明的第二实施例中的用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮的沟槽内外曲线实施形态的剖面图。

轴垂直方向断面图中的20条沟槽曲线的一条沟槽内外曲线的轨迹。图中，沟槽内侧曲线是由圆心坐标(x_i1＝31.99，y_i1＝40.47)、半径R_i1＝35.03的第一条圆弧曲线，圆心坐标(x_i2＝17.54，y_i2＝41.44)、半径R_i2＝49.93的第2条圆弧曲线，圆心坐标(x_i3＝-20.22，y_i3＝35.30)、半径R_i3＝88.72的第3条圆弧曲线，圆心坐标(x_i4＝-28.87，y_i4＝22.66)、半径R_i4＝104.03的第4条圆弧曲线，圆心坐标(x_i5＝-27.51，y_i5＝8.84)、半径R_i5＝117.91的第5条圆弧曲线构成的收纸轮的沟槽内曲线的轨迹。图中，沟槽外侧曲线是由圆心坐标(x_o1＝30.70，y_o1＝42.29)、半径R_o1＝38.98的第一条圆弧曲线，圆心坐标(x_o2＝-13.90，y_o2＝40.78)、半径R_o2＝83.62的第2条圆弧曲线，圆心坐标(x_o3＝-34.10，y_o3＝21.18)、半径R_o3＝111.76的第3条圆弧曲线，圆心坐标(x_o4＝-38.87，y_o4＝-9.24)、半径R_o4＝142.46的第4条圆弧曲线构成的收纸轮的沟槽内曲线的轨迹。

构成沟槽内侧曲线的第1条圆弧曲线、第2条圆弧曲线、第3条圆弧曲线、第4条圆弧曲线、第5条圆弧曲线可用下面方程加以表示。

沟槽内侧的第1条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=31.99+35.03\cos \mathrm{\α}\\ y=40.47+35.03\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(14\right)$

其中-76.55°≤α≤-14.24°

沟槽内侧的第2条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=17.54+49.93\cos \mathrm{\α}\\ y=41.44+49.93\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(15\right)$

其中-14.24°≤α≤13.17°

沟槽内侧的第3条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-20.22+88.72\cos \mathrm{\α}\\ y=35.30+88.72\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(16\right)$

其中13.17°≤α≤55.64°

沟槽内侧的第4条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-28.87+104.03\cos \mathrm{\α}\\ y=22.66+104.03\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(17\right)$

其中55.64°≤α≤89.99°

沟槽内侧的第5条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-27.51+117.91\cos \mathrm{\α}\\ y=8.84+117.91\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(18\right)$

其中89.99°≤α≤117.68°

构成沟槽外侧曲线的第1条圆弧曲线、第2条圆弧曲线、第3条圆弧曲线、第4条圆弧曲线可用下面方程加以表示。

沟槽外侧的第1条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=30.70+38.98\cos \mathrm{\α}\\ y=42.29+38.98\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(19\right)$

其中-75.28°≤α≤1.94°

沟槽外侧的第2条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=20.05+51.23\cos \mathrm{\α}\\ y=42.55+51.23\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(20\right)$

其中1.94°≤α≤44.14°

沟槽外侧的第3条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-34.10+111.76\cos \mathrm{\α}\\ y=21.18+111.76\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(21\right)$

其中44.14°≤α≤75.99°

沟槽外侧的第4条曲线方程：

$\left\{\begin{array}{c}x=-38.87+142.46\cos \mathrm{\α}\\ y=-9.24+142.46\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.---\left(22\right)$

其中77.09°≤α≤91.77°

将上面收纸轮片的内、外侧曲线以原点为中心旋转18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，旋转矩阵为：

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]---\left(23\right)$

其中：θ＝18°、36°、54°、……、342°

旋转后的曲线为：

$\left[\begin{array}{c}x\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]---\left(24\right)$

根据方程式(14)-(22)、(24)，可以得到收纸轮片(B)所有其它19条沟槽的曲线方程数学表达式。

所述的构成沟槽内侧曲线中，沟槽内侧曲线函数的导数可用下面公式加以表示。

$\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}=-1/\tan \mathrm{\α}---\left(25\right)$

其中-76.55°≤α≤117.68°。

图7示出了图6示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线，沟槽内侧曲线一阶导数是连续的，这可保证纸轮片沟槽内曲线连续光滑，小张印刷产品在沟槽中运动平稳。

所述的构成沟槽外侧曲线中，沟槽外侧曲线函数的导数可用下面公式加以表示：

$\frac{\mathrm{dy}}{\mathrm{dx}}=-1/\tan \mathrm{\α}---\left(26\right)$

其中-75.28°≤α≤91.77°

图8示出了图6示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线的一阶导数曲线，沟槽外侧曲线一阶导数是连续的，这可保证纸轮片沟槽外侧曲线连续光滑，小张印刷产品在沟槽中运动平稳。

所述的构成沟槽内、外侧曲线中，沟槽内、外侧曲线的曲率可用下面公式加以表示。

$k=\frac{\left|y^{\′\′}\right|}{{(1+y^{\′2})}^{1.5}}=\frac{|y^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)x^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)-x^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)y^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)|}{{(x^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2+y^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2)}^{1.5}}---\left(27\right).$

图9和图10分别示出了图6示出的收纸轮片的沟槽内侧曲线和沟槽外侧曲线的曲率。收纸轮片沟槽内、外沟槽曲线的向中心方，曲率越来越小，这可保证小张印刷产品运动速度逐渐减慢。

图11示出了图1示出的收纸轮片的整体视图。图12示出了图6示出的收纸轮片的整体视图。图11和图12使用的沟槽为分别为20个。图11中示出的收纸轮的每个沟槽内侧根部，都有一个倒向小舌头，主要作用是通过它的弹性变形，逐渐吸收高速运动的纸币动能，最终使纸币停止，然后在收纸轮处的挡板作用下，纸币依次退出沟槽、被收集打捆。

图11示出的收纸轮片和图12示出的收纸轮片可配合使用，两个收纸轮片的轴线在同一条线上，两个收纸轮的叶片错开一定角度，便于在弹力的作用下，将纸币夹持在这两个收纸轮的叶片之间。

通过上述技术方案中，由于各段圆弧曲线交接相切、一阶可导且连续，各段曲线曲率依次减小，这样就使收纸轮的沟槽内、外曲线连续光滑，各段曲线曲率依次减小，保证小张印刷产品在沟槽中运动过程平稳，沟槽弯曲程度增大，小张印刷产品运动逐渐减速且不易飞出。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种用于小张印刷产品质量检分机的收纸轮，其特征在于，所述收纸轮的沟槽内侧曲线包括第一多条圆弧曲线，所述第一多条圆弧曲线交接连续光滑、相切，沟槽内侧曲线的一阶导数是连续的，沟槽内侧曲线向中心方向，曲率越来越小；所述收纸轮的沟槽外侧曲线包括第二多条圆弧曲线，所述第二多条圆弧曲线交接连续光滑、相切，沟槽外侧曲线的一阶导数是连续的，沟槽外侧曲线向中心方向，曲率越来越小；

其中，每个沟槽内侧的根部均设置有一个具有弹性的舌部，在所述收纸轮传送小张印刷产品时，所述舌部可逐渐吸收高速运动的所述小张印刷产品的动能，最终使所述小张印刷产品停止，在所述收纸轮处的挡板的作用下，使所述小张印刷产品依次退出沟槽。

2.根据权利要求1所述的收纸轮，其特征在于，所述第一多条圆弧曲线为四条内侧圆弧曲线，包括：第一内侧圆弧曲线，其具有第一内侧圆心坐标x_i1,y_i1和第一内侧半径R_i1；第二内侧圆弧曲线，其具有第二内侧圆心坐标x_i2,y_i2和第二内侧半径R_i2；第三内侧圆弧曲线，其具有第三内侧圆心坐标x_i3,y_i3和第三内侧半径R_i3；第四内侧圆弧曲线，其具有第四内侧圆心坐标x_i4,y_i4和第四内侧半径R_i4。

3.根据权利要求2所述的收纸轮，其特征在于，

所述第一内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i1}+R_{i1}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i1}+R_{i1}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-84.86°≤α≤-16.91°,α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述第二内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i2}+R_{i2}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i2}+R_{i2}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-16.91°≤α≤22.03°；

所述第三内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i3}+R_{i3}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i3}+R_{i3}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中22.03°≤α≤89.99°；

所述第四内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i4}+R_{i4}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i4}+R_{i4}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中89.99°≤α≤117.68°。

4.根据权利要求3所述的收纸轮，其特征在于，所述第一内侧圆心坐标为x_i1＝33.44，y_i1＝38.48；所述第一内侧半径为R_i1＝37.23；所述第二内侧圆心坐标为x_i2＝20.05，y_i2＝42.55；所述第二内侧半径为R_i2＝51.23；所述第三内侧圆心坐标为x_i3＝-28.87，y_i3＝22.66；第三内侧半径为R_i3＝104.03；所述第四内侧圆心坐标为x_i4＝-27.51，y_i4＝8.84；第四内侧半径为R_i4＝117.91。

5.根据权利要求1所述的收纸轮，其特征在于，所述第二多条圆弧曲线为四条外侧圆弧曲线，包括：第一外侧圆弧曲线，其具有第一外侧圆心坐标x_o1,y_o1和第一外侧半径R_o1；第二外侧圆弧曲线，其具有第二外侧圆心坐标x_o2,y_o2和第二外侧半径R_o2；第三外侧圆弧曲线，其具有第三外侧圆心坐标x_o3,y_o3和第三外侧半径R_o3；第四外侧圆弧曲线，其具有第四外侧圆心坐标x_o4,y_o4和第四外侧半径R_o4。

6.根据权利要求5所述的收纸轮，其特征在于，

所述第一外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o1}+R_{o1}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o1}+R_{o1}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-87.30°≤α≤-20.80°，α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述第二外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o2}+R_{o2}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o2}+R_{o2}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-20.80°≤α≤21.52°；

所述第三外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o3}+R_{o3}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o3}+R_{o3}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中21.52°≤α≤75.99°；

所述第四外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o4}+R_{o4}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o4}+R_{o4}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中77.09°≤α≤91.77°。

7.根据权利要求6所述的收纸轮，其特征在于，所述第一外侧圆心坐标为x_O1＝33.44，y_O1＝38.48；所述第一外侧半径为R_O1＝39.22；所述第二外侧圆心坐标为x_O2＝20.05，y_O2＝42.55；所述第二外侧半径为R_O2＝52.13；所述第三外侧圆心坐标为x_O3＝-34.10，y_O3＝21.18；第三外侧半径为R_O3＝111.76；所述第四外侧圆心坐标为x_O4＝-38.87，y_O4＝-9.24；第四外侧半径为R_O4＝142.46。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的收纸轮，其特征在于，将所述收纸轮片的内、外侧曲线以原点为中心旋转18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，所述收纸轮的沟槽外侧曲线的旋转矩阵为:

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

其中:θ＝18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，

旋转后的曲线为:

$\left[\begin{array}{c}x\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right].$

9.根据权利要求1至7中任一项所述的收纸轮，其特征在于，

所述沟槽内侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-84.86°≤α≤117.68°,α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述沟槽外侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-87.30°≤α≤91.77°。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的收纸轮，其特征在于，所述收纸轮的沟槽内、外侧曲线的曲率可用下面公式表示：

$k=\frac{\left|\right|y^{\′\′}\left|\right|}{{(1+y^{\′2})}^{1.5}}=\frac{{|y}^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)x^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)-x^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)y^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)|}{{(x^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2+y^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2)}^{1.5}},$ 其中，x表示x轴，y表示y轴，α表示圆弧半径R与X轴夹角。

11.根据权利要求1所述的收纸轮，其特征在于，所述第一多条圆弧曲线为五条内侧圆弧曲线，包括：第一内侧圆弧曲线，其具有第一内侧圆心坐标x_i1,y_i1和第一内侧半径R_i1；第二内侧圆弧曲线，其具有第二内侧圆心坐标x_i2,y_i2和第二内侧半径R_i2；第三内侧圆弧曲线，其具有第三内侧圆心坐标x_i3,y_i3和第三内侧半径R_i3；第四内侧圆弧曲线，其具有第四内侧圆心坐标x_i4,y_i4和第四内侧半径R_i4；第五内侧圆弧曲线，其具有第五内侧圆心坐标x_i5,y_i5和第五内侧半径R_i5。

12.根据权利要求11所述的收纸轮，其特征在于，

所述第一内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i1}+R_{i1}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i1}+R_{i1}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-76.55°≤α≤-14.24°,α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述第二内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i2}+R_{i2}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i2}+R_{i2}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-14.24°≤α≤13.17°；

所述第三内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i3}+R_{i3}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i3}+R_{i3}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中13.17°≤α≤55.64°；

所述第四内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i4}+R_{i4}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i4}+R_{i4}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中55.64°≤α≤89.99°；

所述第五内侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{i5}+R_{i5}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{i5}+R_{i5}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中89.99°≤α≤117.68°。

13.根据权利要求12所述的收纸轮，其特征在于，所述第一内侧圆心坐标为x_i1＝31.99，y_i1＝40.47；所述第一内侧半径为R_i1＝35.03；所述第二内侧圆心坐标为x_i2＝17.54，y_i2＝41.44；所述第二内侧半径为R_i2＝49.93；所述第三内侧圆心坐标为x_i3＝-20.22，y_i3＝35.30；第三内侧半径为R_i3＝88.72；所述第四内侧圆心坐标为x_i4＝-28.87，y_i4＝22.66；第四内侧半径为R_i4＝104.03；所述第五内侧圆心坐标为x_i5＝-27.51，y_i5＝8.84；第五内侧半径为R_i5＝＝117.91。

14.根据权利要求12所述的收纸轮，其特征在于，所述第二多条圆弧曲线为四条外侧圆弧曲线，包括：第一外侧圆弧曲线，其具有第一外侧圆心坐标x_o1,y_o1和第一外侧半径R_o1；第二外侧圆弧曲线，其具有第二外侧圆心坐标x_o2,y_o2和第二外侧半径R_o2；第三外侧圆弧曲线，其具有第三外侧圆心坐标x_o3,y_o3和第三外侧半径R_o3；第四外侧圆弧曲线，其具有第四外侧圆心坐标x_o4,y_o4和第四外侧半径R_o4。

15.根据权利要求14所述的收纸轮，其特征在于，

所述第一外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o1}+R_{o1}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o1}+R_{o1}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中-75.28°≤α≤1.94°，α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述第二外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o2}+R_{o2}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o2}+R_{o2}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中1.94°≤α≤44.14°；

所述第三外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o3}+R_{o3}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o3}+R_{o3}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中44.14°≤α≤75.99°；

所述第四外侧圆弧曲线的曲线方程为：

$\left\{\begin{array}{c}x=x_{o4}+R_{o4}\cos \mathrm{\α}\\ y=y_{o4}+R_{o4}\sin \mathrm{\α}\end{array}\right.,$ 其中77.09°≤α≤91.77°。

16.根据权利要求15所述的收纸轮，其特征在于，所述第一外侧圆心坐标为x_o1＝30.70，y_o1＝42.29；所述第一外侧半径为R_o1＝38.98；所述第二外侧圆心坐标为x_o2＝-13.90，y_o2＝40.78；所述第二外侧半径为R_o2＝83.62；所述第三外侧圆心坐标为x_o3＝-34.10，y_o3＝21.18；第三外侧半径为R_o3＝111.76；所述第四外侧圆心坐标为x_o4＝-38.87，y_o4＝-9.24；第四外侧半径为R_o4＝142.46。

17.根据权利要求11至16中任一项所述的收纸轮，其特征在于，将所述收纸轮片的内、外侧曲线以原点为中心旋转18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°，所述收纸轮的沟槽外侧曲线的旋转矩阵为:

$R=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]$

其中:θ＝18°、36°、54°、72°、90°、108°、126°、144°、162°、180°、198°、216°、234°252°、270°、288°、306°、324°、342°；

旋转后的曲线为:

$\left[\begin{array}{c}x\left(\mathrm{\θ}\right)\\ y\left(\mathrm{\θ}\right)\end{array}\right]=R\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\θ}& -\sin \mathrm{\θ}\\ \sin \mathrm{\θ}& \sin \mathrm{\θ}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}x\\ y\end{array}\right].$

18.根据权利要求11至16中任一项所述的收纸轮，其特征在于，

所述沟槽内侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-87.30°≤α≤91.77°,α表示圆弧半径R与X轴夹角；

所述沟槽外侧曲线的函数的导数可用下面公式表示：

其中-84.86°≤α≤117.68°。

19.根据权利要求11至16中任一项所述的收纸轮，其特征在于，所述收纸轮的沟槽内、外侧曲线的曲率可用下面公式表示：

$k=\frac{\left|\right|y^{\′\′}\left|\right|}{{(1+y^{\′2})}^{1.5}}=\frac{{|y}^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)x^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)-x^{\′\′}\left(\mathrm{\α}\right)y^{\′}\left(\mathrm{\α}\right)|}{{(x^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2+y^{\′}{\left(\mathrm{\α}\right)}^2)}^{1.5}},$ 其中，x表示x轴，y表示y轴，α表示圆弧半径R与X轴夹角。

20.一种收纸装置，其特征在于，包括：

如权利要求2至10中任一项所述的收纸轮，为第一收纸轮；

如权利要求11至19中任一项所述的收纸轮，为第二收纸轮；

其中，所述第一收纸轮的轴线与所述第二收纸轮的轴线重合，所述第一收纸轮与所述第二收纸轮配合使用。