CN103466299B - 一种硬币无压翻面装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硬币无压翻面装置，属于造币设备技术领域。该装置包括上下设置且运动方向相反的第一级输送带和第二级输送带，所述第一级输送带的输出端与第二级输送带的输入端之间通过C形翻面导币板衔接，所述C形翻面导币板上端与第一级输送带最高点之间具有大于硬币厚度的间距，所述C型翻面导币板的下端朝第二级输送带输送方向延伸衔接。采用本发明后，可以在无任何压力的情况下完成硬币的翻面输送，并确保稳定可靠，彻底避免对硬币表面的磨损伤害。

Description

一种硬币无压翻面装置

技术领域

本发明涉及一种硬币翻面装置，尤其是一种硬币无压翻面装置，属于造币设备技术领域。

背景技术

据申请人了解，现有硬币翻面装置主要有两类，一类是C型包夹输送翻面装置，被申请号为200310106384.7的中国专利所公开；另一类是交叉(8字形)输送翻面装置，被申请号为201210063107.1的中国专利申请公开。这两类现有装置虽然翻面可靠，但均需要借助输送带夹持硬币进行翻面，因此容易损伤硬币表面和皮带磨损。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的缺点，提出一种不仅可以实现短距离可靠翻面，而且无需输送带夹持的硬币翻面装置，从而减少硬币表面的磨损伤害。

为了达到以上目的，本发明的硬币翻面装置基本技术方案为：包括上下水平设置且运动方向相反的第一级输送带和第二级输送带，所述第一级输送带的输出端与第二级输送带的输入端之间通过C形翻面导币板衔接，所述C形翻面导币板上端与第一级输送带最高点之间具有大于硬币厚度的间距，所述C型翻面导币板的下端朝第二级输送带输送方向延伸衔接。

本发明进一步的完善是，所述C形翻面导币板为圆弧板，所述第一级输送带输出端的皮带轮(俗称皮带轮)直径D满足：

式中：D为第一级输送带输出端的皮带轮直径，单位m；

v₀为第一级输送带的输送速度，单位m/s；

g为重力加速度，单位m/s²；

这样可以保证硬币从皮带轮最高点切向以抛物线输出，而不至于随皮带轮转落，产生随机运动。

进一步研究表明，硬币以抛物线输出后，其质心以一定始触角p(即圆弧形C形翻面导币板圆心至始触点的连线与水平线的夹角)切向始触C形翻面导币板可以使硬币沿C形翻面导币板稳定滑落，以保持输币的稳定。试验表明，p为30°-45°为宜。换言之，硬币以抛物线输出后质心以始触角β切向触及C形翻面导币板，所述始触角β为圆弧形C形 翻面导币板圆心至始触点的连线与水平线的夹角，取值30°-45°。

根据以上约束条件，本发明更进一步的完善是，当以圆弧形C形翻面导币板圆心为平面直角坐标原点时，所述第一级输送带输出端的皮带轮最高点的坐标(-x₀，y₀)由下式确定：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_0=\frac{v_0^2\sin \mathrm{\β}-\mathrm{rg}\cos {\mathrm{\β}}^2}{g\cos \mathrm{\β}}\\ y_0=\frac{v_0^2\sin {\mathrm{\β}}^2+2\mathrm{gr}\sin \mathrm{\β}\cos {\mathrm{\β}}^2}{2g\cos {\mathrm{\β}}^2}\end{array}\right.$

式中：p为圆弧形C形翻面导币板圆心至始触点的连线与水平线的夹角，单位度；

r为C型翻面导币板圆半径，单位m；

v₀为第一级输送带的输送速度，单位m/s；

g为重力加速度，单位m/s²。

以上公式推导详见实施例部分。采用本发明后，可以在无任何压力的情况下完成硬币的翻面输送，彻底避免对硬币表面的磨损伤害，并确保稳定可靠。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一个实施例的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1实施例的立体结构示意图。

图4为图1实施例的几何模型示意图。

具体实施方式

本实施例的硬币翻面装置如图1至图3所示，机架墙板1上、下分别设置相互平行的回环第一级输送带4和第二级输送带7，两级输送带的回环运动方向相反。第一级输送带4的输出端与第二级输送带7的输入端之间通过C形翻面导币板3衔接，C形翻面导币板3的上端与第一级输送带4的最高点之间具有大于硬币厚度的间距，C型翻面导币板3的下端朝第二级输送带输送方向延伸衔接，C型翻面导币板3与第二级输送带7入口之间的距离应尽可能减小硬币落到皮带上后产生跳动，以保持输币的稳定。图中2、6分别是第一级输送带4输出端和输入端皮带轮，8是减速电机、9是同步齿形传动带。

具体设计时，硬币沿输送方向5运动到脱离第一级输送带4输出端的皮带轮2的位 置角α与皮带速度Vo和皮带轮2的直径D直接相关，其具体关系为

对于水平输送而言，当时，硬币将在输送带4与皮带轮2起始切点离开输送带；而当时，硬币将随皮带轮2转过一个α角后再离开输送带。具体设计时，显然应限定以避免硬币随皮带轮转落，产生不确定的随机运动，应保证硬币从输送带与皮带轮的起始切点、即皮带轮最高点切向离开输送带，之后以抛物线轨迹运动。

此外，硬币以抛物线输出后，其质心将从始触点开始接触C形翻面导币板内表面，当始触点正好为硬币抛物线轨迹与C形翻面导币板的切点时，硬币可以顺利过渡到沿C形翻面导币板内壁运动，稳定滑落。以圆弧形C形翻面导币板圆心至始触点的连线与水平线的夹角为始触角p，试验表明p为30°-45°为宜。

如图4所示，以C型翻面导币板的圆心为直角坐标原点O，C型翻面导币板与皮带轮2出币处(即a点)的相对位置为x₀，y₀，则硬币离开皮带轮2后的抛物线方程为：

      $y-y_0-\frac{1}{2}g{\left(\frac{x+x_0}{v_0}\right)}^2$     ①

C型翻面导币板的方程表示为：

x²+y²＝r²    ②

b点坐标为：b_x＝rcosβ，b_y＝rsinβ

试验证明，当输送带的输送速度一定时，控制好p角可以使硬币翻面状态最佳。在理想情况下，交点b为抛物线与圆弧曲线的切点，因此

$\frac{x}{y}=\frac{v_0}{\mathrm{gt}}=-\frac{v_0}{g\sqrt{\frac{2(y_0-y)}{g}}}$      ③

当通过理论或试验确定合适的p角，并算出b点坐标后，不难由以上算式得出第一级输送带输出端的皮带轮最高点即硬币脱离第一级输送带的坐标点(-x₀，y₀)，从而使第一级输送带 输出端的皮带轮相对C形翻面导币板的位置得到优化确定：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_0=\frac{v_0^2\sin \mathrm{\β}-\mathrm{rg}\cos {\mathrm{\β}}^2}{g\cos \mathrm{\β}}\\ y_0=\frac{v_0^2\sin {\mathrm{\β}}^2+2\mathrm{gr}\sin \mathrm{\β}\cos {\mathrm{\β}}^2}{2g\cos {\mathrm{\β}}^2}\end{array}\right.$

本实施例的r＝67mm，皮带初速度V₀＝40m/min＝067m/s(通常该速度控制在40-60m/s之间)，并将始触角p确定为38°，算出b点坐标圆整为(-0.053，0.041)，代入上式得：

$\left\{\begin{array}{c}0.041=y_0-0.5\×9.8\×{\left(\frac{x_0-0.053}{0.67}\right)}^2\\ \frac{-0.053}{0.041}=-\frac{0.67}{9.8\×\sqrt{\frac{2(y_0-0.041)}{9.8}}}\end{array}\right.$

进而求出：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_0=35\mathrm{mm}\\ y_0=55\mathrm{mm}\end{array}\right.$

本实施例的硬币翻面装置工作时，硬币从理币装置被单枚平铺输送到第一级输送带，在电机的驱动下，第一级输送带带动硬币往箭头所示方向运动。由于惯性作用，硬币由第一级输送带端头呈抛物线抛出，当接触到C型翻面导币板的内圆弧后，在重力作用下顺着C型翻面导板的内圆弧完成了翻面动作，落到第二级输送带上，并在其带动下朝另一方向运动，进入下一个装置。C型翻面导币板3的安装位置要求其与第一级输送带4出口之间的距离大于两枚硬币的厚度，保证输送速度一定时硬币能自由落到C型翻面导币板3内表面。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。例如更换电机，改变皮带长度、宽度、前后位置，变换皮带轮大小，更改C型翻面导币板的圆弧半径，增大减少功率、输币皮带速度等等。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种硬币无压翻面装置，包括上下水平设置且运动方向相反的第一级输送带和第二级输送带，其特征在于：所述第一级输送带的输出端与第二级输送带的输入端之间通过C形翻面导币板衔接，所述C形翻面导币板上端与第一级输送带最高点之间具有大于硬币厚度的间距，所述C形翻面导币板的下端朝第二级输送带输送方向延伸衔接；所述C形翻面导币板为圆弧板，所述第一级输送带输出端的皮带轮直径满足： 

式中：D为第一级输送带输出端的皮带轮直径，单位m；

为第一级输送带的输送速度，单位m/s；

g为重力加速度，单位m/s²。

2.根据权利要求1所述的硬币无压翻面装置，其特征在于：所述硬币以抛物线输出后质心以始触角β切向触及C形翻面导币板，所述始触角β为圆弧形C形翻面导币板圆心至始触点的连线与水平线的夹角，取值30°-45°。

3.根据权利要求2所述的硬币无压翻面装置，其特征在于：以圆弧形C形翻面导币板圆心为平面直角坐标原点，所述第一级输送带输出端的皮带轮最高点的坐标（）由下式确定：

式中：β为圆弧形C形翻面导币板圆心至始触点的连线与水平线的夹角，单位度；

r为C形翻面导币板圆半径，单位m;

为第一级输送带的输送速度，单位m/s；

g为重力加速度，单位m/s²。