CN106023404B - 一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法，包括方形箱体状的安装架（1），所述安装架（1）的两对称侧板上均从上到下依次水平设置了第一导轨（1‑1）和第二导轨（1‑2），两所述第一导轨（1‑1）内设置有左凸轮机构，两所述第二导轨（1‑2）内设置有右凸轮机构。本发明提供的一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法，过双凸轮协作控制两推板之间的距离来限定不同硬币的通过槽孔径，进而实现不同硬币的分拣，结构简单，成本低，硬币分拣效率高。

Description

一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法，属于硬币分类技术领域。

背景技术

如何将硬币按照币值高效而准确的分拣，在生活中有着重要的意义。市面上的硬币分拣机构主要是以硬币尺寸的差异作为分拣依据，然而由于硬币尺寸之间比较接近，尤其是5角硬币和1角硬币之间的直径仅相差1mm，这就对分拣装置的精度提出了较高的要求，进而加大了成本。并且市面上大多数硬币分拣机构都是让硬币通过不同直径的孔来进行分层分拣，由于孔的数量的有限，并且硬币穿过孔时盲目性较大，导致分拣效率较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种通过双凸轮协作控制两推板之间的距离来限定不同硬币的通过槽孔径，进而实现不同硬币的分拣，结构简单，成本低，硬币分拣效率高的双凸轮协作的硬币分拣机；进一步地，本发明提供一种双凸轮协作的硬币分拣机的使用方法，该法操作简单，通过双凸轮的旋转角度来控制两推板之间的距离，进而实现不同硬币的分拣。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：包括方形箱体状的安装架，所述安装架的两对称侧板上均从上到下依次水平设置了第一导轨和第二导轨，两所述第一导轨内设置有左凸轮机构，两所述第二导轨内设置有右凸轮机构；所述左凸轮机构和右凸轮机构均包括设置于所述安装架底板上的电机座，所述电机座上设置有电机，凸轮轴的一端通过联轴器与所述电机相连，所述凸轮轴的另一端穿过固定在轴承座上的轴承，所述凸轮轴的内侧的所述安装架底板上设置有支撑架，所述支撑架上设置有定位孔，与所述第一导轨相垂直设置的推板的两端对称式设置有定位凸台，所述定位凸台位于所述第一导轨内且在所述第一导轨内滑动，所述推板与所述定位凸台的相反面中央设置有用于穿过所述定位孔的推杆，所述推杆的末端与所述凸轮轴的凸轮接触；所述第一导轨和第二导轨内均固定设置有弹簧；所述弹簧另一端与所述推杆末端相连；所述左凸轮机构的推板和右凸轮机构的推板相对设置，所述安装架底板上设置有若干硬币槽。

所述硬币槽包括从左到右依次设置的一角硬币槽、五角硬币槽和一元硬币槽；所述硬币槽均为斜坡形。

所述电机包括直流电动机，所述直流电动机的额定电压为12V。

所述电机与电机驱动模块相连，所述电机驱动模块与单片机相连。

所述电机驱动模块的型号包括L298N；所述单片机的型号包括AT89S52。

所述第一导轨和第二导轨的长度均大于所述安装架长度的1/2，所述第一导轨的左端与所述安装架的左端相平齐，所述第二导轨的右端与所述安装架的右端相平齐；所述弹簧分别与所述第一导轨的右端和所述第二导轨的左端相连。

所述凸轮轴的凸轮为轮廓线结构。

一种双凸轮协作的硬币分拣机的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：两所述凸轮旋转角度在0度到60度之间时，两所述推板的位置保持固定，并且两所述推板间的距离不能让直径最小的一角硬币掉落；

步骤二：两所述凸轮旋转角度在60度到80度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板向前，在所述右凸轮机构的弹簧的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板向后运动，两所述推板之间的距离逐渐变大，但两所述推板之间的距离依然不能让直径最小的一角硬币掉落；

步骤三：当两所述凸轮旋转角度在80度时，两所述推板恰好运动到所述一角硬币槽的上方，并且两所述推板之间的距离恰好只允许一角硬币掉落；两凸轮旋转角度在80度到140度之间时，两所述推板位置不发生变化，确保一角硬币完全掉落在所述一角硬币槽内；

步骤四：两所述凸轮旋转角度在140度到160度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板向前，在所述右凸轮机构的弹簧的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板向后运动，两所述推板之间的距离逐渐变大，但是两者之间的距离不能让直径第二小的五角硬币掉落；

步骤五：当两所述凸轮旋转角度在160度时，两所述推板恰好运动到所述五角硬币槽的上方，并且两所述推板之间的距离恰好只允许五角硬币掉落；两所述凸轮旋转角度在160度到220度之间时，两所述推板位置不发生变化，确保五角硬币完全掉落在所述五角硬币槽内；

步骤六：两所述凸轮旋转角度在220度到240度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板继续向前，在所述右凸轮机构的弹簧的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板继续向后运动，两所述推板之间的距离逐渐变大，但是两者之间的距离不能让一元硬币掉落；

步骤七：当两所述凸轮旋转角度在240度时，两所述推板恰好运动到所述一元硬币槽的上方，并且两所述推板之间的距离恰好允许一元硬币掉落；两所述凸轮旋转角度在240度到300度之间时，两所述推板位置不发生变化，确保一元硬币完全掉落在所述一元硬币槽内；

步骤八：两所述凸轮旋转角度在300度到360度之间时，所述左凸轮机构的推板在弹簧的弹力作用下恢复到初始位置，所述右凸轮机构的推板在凸轮的推动下恢复到初始位置，进而进入到下一个工作循环中。

将不同币值的硬币堆放在两推板之间，利用单片机实现两个直流电动机同时启动和电机转速的调节。电机启动，带动凸轮轴旋转，利用凸轮与推板的接触以及弹簧的弹力，带动推板沿导轨移动。通过对凸轮的轮廓线设计，可以使两推板之间的距离有规律的变化，恰好可以使两推板移动到一角硬币槽上方时一角硬币掉落，移动到五角硬币槽上方时五角硬币掉落，移动到一元硬币槽上方时一元硬币掉落。当凸轮旋转一圈后，两推板回到初始位置，通过设计两凸轮的轮廓线，使两推板的位置固定，并保持一段时间，此时手动将待分拣的硬币堆放在两推板之间，随后开始新一轮的分拣工作。

两推板的初始位置在一角硬币槽左侧，并且是还没有运动到一角硬币槽上方，推板在从左向右的运动中，之间的距离逐渐增大，推板在运动过程中，两推板之间最多只能有一个硬币槽，这样才可以在两推板运动到合适的位置时，硬币掉落到合适的硬币槽内。

本发明提供的一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法，在弹簧弹力的作用下，推杆始终能与凸轮轴的凸轮接触，确保两推板之间的相对运动；利用单片机实现直流电机的PWM控制系统，可以便捷地对电机的转速进行控制，进而调整硬币分拣的速度；通过双凸轮协作控制两推板之间的距离来限定不同硬币的通过槽孔径，进而实现不同硬币的分拣，优化了分拣策略，极大地提高了硬币分拣的效率；相对于单凸轮运动机构，本发明利用双凸轮运动机构调节推杆之间的距离，可以大大降低凸轮的加工难度，进而降低成本。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中推板的结构示意图；

图3为图1的立体图；

图4 为本发明中电路的原理框架图；

图5为本发明的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1~图5所示，一种双凸轮协作的硬币分拣机，包括控制部分和机械部分，其中，控制部分包括单片机和电机驱动模块，单片机可以选择AT89S52，电机驱动模块可以选择L298N，AT89S52通过L298N与两个直流电动机相连，直流电动机的额定电压为12V。

机械部分包括方形箱体状的安装架1、左凸轮机构和右凸轮机构三部分，所述安装架1的两对称侧板上均从上到下依次水平设置了第一导轨1-1和第二导轨1-2，两所述第一导轨1-1内设置有左凸轮机构，两所述第二导轨1-2内设置有右凸轮机构；所述左凸轮机构和右凸轮机构均包括设置于所述安装架1底板上的电机座18，所述电机座18上设置有电机2，凸轮轴4的一端通过联轴器3与所述电机2相连，所述凸轮轴4的另一端穿过固定在轴承座5上的轴承19，所述凸轮轴4的内侧的所述安装架1底板上设置有支撑架6，所述支撑架6上设置有定位孔，与所述第一导轨1-1相垂直设置的推板7的两端对称式设置有定位凸台7-1，所述定位凸台7-1位于所述第一导轨1-1内且在所述第一导轨1-1内滑动，所述推板7与所述定位凸台7-1的相反面中央设置有用于穿过所述定位孔的推杆7-2，所述推杆7-2的末端与所述凸轮轴4的凸轮接触；所述第一导轨1-1和第二导轨1-2内均固定设置有弹簧15；所述弹簧15另一端与所述推杆7-2末端相连；所述左凸轮机构的推板7和右凸轮机构的推板7相对设置，所述安装架1底板上设置有若干硬币槽。

所述硬币槽包括从左到右依次设置的一角硬币槽1-5、五角硬币槽1-4和一元硬币槽1-3；所述硬币槽均为斜坡形。

所述电机2包括直流电动机，所述直流电动机的额定电压为12V。

所述电机2与电机驱动模块相连，所述电机驱动模块与单片机相连。

所述电机驱动模块的型号包括L298N；所述单片机的型号包括AT89S52。

所述第一导轨1-1和第二导轨1-2的长度均大于所述安装架1长度的1/2，所述第一导轨1-1的左端与所述安装架1的左端相平齐，所述第二导轨1-2的右端与所述安装架1的右端相平齐；所述弹簧15分别与所述第一导轨1-1的右端和所述第二导轨1-2的左端相连。

所述凸轮轴4的凸轮为轮廓线结构。

本发明的工作原理如下：利用单片机实现两电机2同时启动，并利用单片机的PWM斩波技术将两个电机2的转速调节到合适的值，并确保两电机的转速相同。电机2启动，带动凸轮轴4旋转，利用凸轮与推杆7的接触以及弹簧15的弹力，带动推板7沿导轨移动。通过对第一凸轮轴4的凸轮和第二凸轮轴10的凸轮的轮廓线设计，实现两推板7之间的距离和位移不断调整，以适应不同硬币的分拣。

一种双凸轮协作的硬币分拣机的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：两所述凸轮旋转角度在0度到60度之间时，两所述推板7的位置保持固定，并且两所述推板7之间的距离不能让直径最小的一角硬币掉落；

步骤二：两所述凸轮旋转角度在60度到80度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板7向前，在所述右凸轮机构的弹簧15的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板7向后运动，两所述推板7之间的距离逐渐变大，但两所述推板7之间的距离依然不能让直径最小的一角硬币掉落；

步骤三：当两所述凸轮旋转角度在80度时，两所述推板7恰好运动到所述一角硬币槽1-5的上方，并且两所述推板7之间的距离恰好只允许一角硬币掉落；两凸轮旋转角度在80度到140度之间时，两所述推板7位置不发生变化，确保一角硬币完全掉落在所述一角硬币槽1-5内；

步骤四：两所述凸轮旋转角度在140度到160度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板7向前，在所述右凸轮机构的弹簧15的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板7向后运动，两所述推板7之间的距离逐渐变大，但是两者之间的距离不能让直径第二小的五角硬币掉落；

步骤五：当两所述凸轮旋转角度在160度时，两所述推板7恰好运动到所述五角硬币槽1-4的上方，并且两所述推板7之间的距离恰好只允许五角硬币掉落；两所述凸轮旋转角度在160度到220度之间时，两所述推板7位置不发生变化，确保五角硬币完全掉落在所述五角硬币槽1-4内；

步骤六：两所述凸轮旋转角度在220度到240度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板7继续向前，在所述右凸轮机构的弹簧15的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板7继续向后运动，两所述推板7之间的距离逐渐变大，但是两者之间的距离不能让一元硬币掉落；

步骤七：当两所述凸轮旋转角度在240度时，两所述推板7恰好运动到所述一元硬币槽1-3的上方，并且两所述推板7之间的距离恰好允许一元硬币掉落；两所述凸轮旋转角度在240度到300度之间时，两所述推板7位置不发生变化，确保一元硬币完全掉落在所述一元硬币槽1-3内；

步骤八：两所述凸轮旋转角度在300度到360度之间时，所述左凸轮机构的推板7在弹簧15的弹力作用下恢复到初始位置，所述右凸轮机构的推板7在凸轮的推动下恢复到初始位置，进而进入到下一个工作循环中。

本发明提供的一种双凸轮协作的硬币分拣机及其使用方法，利用单片机控制两电机2同时启动，并调节两电机2的速度至一合适值。将硬币堆放在两推板7之间，通过设计两凸轮的外轮廓线，使两推板7规律运动，实现硬币按照一角、五角和一元的顺序依次掉落到一角硬币槽1-5、五角硬币槽1-4和一元硬币槽1-3内。该硬币分拣机操作简单，成本较低，并且分拣效率较高，具有很高的市场推广价值。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：包括方形箱体状的安装架（1），所述安装架（1）的两对称侧板上均从上到下依次水平设置了第一导轨（1-1）和第二导轨（1-2），两所述第一导轨（1-1）内设置有左凸轮机构，两所述第二导轨（1-2）内设置有右凸轮机构；所述左凸轮机构和右凸轮机构均包括设置于所述安装架（1）底板上的电机座（18），所述电机座（18）上设置有电机（2），凸轮轴（4）的一端通过联轴器（3）与所述电机（2）相连，所述凸轮轴（4）的另一端穿过固定在轴承座（5）上的轴承（19），所述凸轮轴（4）的内侧的所述安装架（1）底板上设置有支撑架（6），所述支撑架（6）上设置有定位孔，与所述第一导轨（1-1）相垂直设置的推板（7）的两端对称式设置有定位凸台（7-1），所述定位凸台（7-1）位于所述第一导轨（1-1）内且在所述第一导轨（1-1）内滑动，所述推板（7）与所述定位凸台（7-1）的相反面中央设置有用于穿过所述定位孔的推杆（7-2），所述推杆（7-2）的末端与所述凸轮轴（4）的凸轮接触；所述第一导轨（1-1）和第二导轨（1-2）内均固定设置有弹簧（15）；所述弹簧（15）另一端与所述推杆（7-2）末端相连；所述左凸轮机构的推板（7）和右凸轮机构的推板（7）相对设置，所述安装架（1）底板上设置有若干硬币槽。

2.根据权利要求1所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：所述硬币槽包括从左到右依次设置的一角硬币槽（1-5）、五角硬币槽（1-4）和一元硬币槽（1-3）；所述硬币槽均为斜坡形。

3.根据权利要求1所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：所述电机（2）包括直流电动机，所述直流电动机的额定电压为12V。

4.根据权利要求1所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：所述电机（2）与电机驱动模块相连，所述电机驱动模块与单片机相连。

5.根据权利要求4所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：所述电机驱动模块的型号包括L298N；所述单片机的型号包括AT89S52。

6.根据权利要求1所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：所述第一导轨（1-1）和第二导轨（1-2）的长度均大于所述安装架（1）长度的1/2，所述第一导轨（1-1）的左端与所述安装架（1）的左端相平齐，所述第二导轨（1-2）的右端与所述安装架（1）的右端相平齐；所述弹簧（15）分别与所述第一导轨（1-1）的右端和所述第二导轨（1-2）的左端相连。

7.根据权利要求1所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机，其特征在于：所述凸轮轴（4）的凸轮为轮廓线结构。

8.根据权利要求2所述的一种双凸轮协作的硬币分拣机的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：两所述凸轮旋转角度在0度到60度之间时，两所述推板（7）的位置保持固定，并且两所述推板（7）之间的距离不能让直径最小的一角硬币掉落；

步骤二：两所述凸轮旋转角度在60度到80度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板（7）向前，在所述右凸轮机构的弹簧（15）的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板（7）向后运动，两所述推板（7）之间的距离逐渐变大，但两所述推板（7）之间的距离依然不能让直径最小的一角硬币掉落；

步骤三：当两所述凸轮旋转角度在80度时，两所述推板（7）恰好运动到所述一角硬币槽（1-5）的上方，并且两所述推板（7）之间的距离恰好只允许一角硬币掉落；两凸轮旋转角度在80度到140度之间时，两所述推板（7）位置不发生变化，确保一角硬币完全掉落在所述一角硬币槽（1-5）内；

步骤四：两所述凸轮旋转角度在140度到160度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板（7）向前，在所述右凸轮机构的弹簧（15）的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板（7）向后运动，两所述推板（7）之间的距离逐渐变大，但是两者之间的距离不能让直径第二小的五角硬币掉落；

步骤五：当两所述凸轮旋转角度在160度时，两所述推板（7）恰好运动到所述五角硬币槽（1-4）的上方，并且两所述推板（7）之间的距离恰好只允许五角硬币掉落；两所述凸轮旋转角度在160度到220度之间时，两所述推板（7）位置不发生变化，确保五角硬币完全掉落在所述五角硬币槽（1-4）内；

步骤六：两所述凸轮旋转角度在220度到240度之间时，所述左凸轮机构的凸轮推动所述左凸轮机构的推板（7）继续向前，在所述右凸轮机构的弹簧（15）的弹力作用下，所述右凸轮机构的推板（7）继续向后运动，两所述推板（7）之间的距离逐渐变大，但是两者之间的距离不能让一元硬币掉落；

步骤七：当两所述凸轮旋转角度在240度时，两所述推板（7）恰好运动到所述一元硬币槽（1-3）的上方，并且两所述推板（7）之间的距离恰好允许一元硬币掉落；两所述凸轮旋转角度在240度到300度之间时，两所述推板（7）位置不发生变化，确保一元硬币完全掉落在所述一元硬币槽（1-3）内；

步骤八：两所述凸轮旋转角度在300度到360度之间时，所述左凸轮机构的推板（7）在弹簧（15）的弹力作用下恢复到初始位置，所述右凸轮机构的推板（7）在凸轮的推动下恢复到初始位置，进而进入到下一个工作循环中。