CN106530477A - 多层式硬币清分包装机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层式硬币清分包装机，包括设置在机架上的清分装置、包装装置和记数装置；清分装置至少设置两层；每层清分装置均包括储币斗、转盘和分选滑轨；储币斗和转盘之间设置有挡圈，挡圈上设置有缺口；分选滑轨的一端设置在缺口内，分选滑轨的滑轨槽宽度仅容一枚硬币出入；分选滑轨的滑轨槽上开设有多个滑落分选口，滑落分选口能够使进入该层清分装置上最大规格硬币不掉落；记数装置设置在对应的分选滑轨的出币口下方及最后一个分选滑轨的滑落分选口下方；包装装置设置在对应的分选滑轨的出币口处。本装置结构简便、分离准确、价格低廉、环保高效，有效解放了大量劳动力，提高了效率和准确率，具有广泛的应用前景。

Description

多层式硬币清分包装机

【技术领域】

本发明涉及硬币分离装置，具体是一种多层式硬币清分包装机。

【背景技术】

多层式硬币清分包装机是集硬币分离、硬币包装等多功能为一体的机器。它可以实现一整套功能，也可以拆分开实现独立的某一功能。

硬币相对于纸币，有形状相对固定，不易损坏，卫生等优点。正因为如此，硬币在特定场所，诸如交通出行，自动售货等自动化支付系统中起到非常重要的作用。就目前而言，我国的硬币集中在小面额(1元，5角，1角)，这更增加了其流通性和便捷性。于是，在中国的各大城市，都在大力发展小面额币种硬币化。

硬币的大规模普及带来一个非常现实的问题，就是如何做到硬币回收的准确高效处理。在这一问题中，大数量多币种硬币的准确高效处理是关键。但据本团队的实际调研，目前各大银行支行，公交公司等地点依然普遍采用人工分拣包装的方法，为了提高速度，不得不采用人海战术来进行，增加了人力成本和总工作量，而效率很低。目前市场上存在的钱币清分包装机大多较为笨重，体积大，且多为进口发明，价格昂贵，维修不便，不适合推广和普及。

【发明内容】

为解决上述背景技术中提出的问题，本发明的目的在于提供一种多层式硬币清分包装机。本发明具有结构简便、分离准确、价格低廉、环保高效的优点，可以有效解放了大量劳动力，同时提高了效率和准确率，具有广泛的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用以下技术手段：

一种多层式硬币清分包装机，包括设置在机架上的清分装置、包装装置和记数装置；

所述的清分装置至少设置两层；每层清分装置均包括储币斗、转盘和分选滑轨；所述的储币斗和转盘之间设置有挡圈，挡圈上设置有缺口；所述的分选滑轨的一端设置在缺口内，分选滑轨的滑轨槽宽度仅容一枚硬币出入；所述的分选滑轨的滑轨槽上开设有多个滑落分选口，滑落分选口能够使进入该层清分装置上最大规格硬币不掉落；

所述的记数装置的数量比清分装置数量多一个，其设置在对应的分选滑轨的出币口下方及最后一个分选滑轨的滑落分选口下方；

所述的包装装置的数量与清分装置数量一致，其设置在对应的分选滑轨的出币口处。

所述的每层清分装置的转盘均通过中心主轴、联轴器与设置在机架底部的清分电机连接。

所述的分选滑轨设置在缺口内的一端设置有引导弧，滑轨槽的中心线与引导弧的切线平行。

所述的清分装置还包括设置在分选滑轨上的皮带压碾输送装置，所述的皮带压碾输送装置包括由直流电机驱动的同步带，同步带与分选滑轨平行且接触设置用于给硬币提供动力。

相邻两层清分装置的分选滑轨设置方向相反。

所述的清分装置包括两层；上层用于清分一元硬币，该层的滑落分选口宽度小于一元硬币的宽度、大于五角硬币的宽度；下层用于清分五角硬币，该层的滑落分选口宽度小于五角硬币的宽度、大于一角硬币的宽度。

所述的计数装置包括光电传感器；光电传感器设置在对应的分选滑轨的出币口下方及最后一个分选滑轨的滑落分选口下方，光电传感器与分选滑轨的方向一致；光电传感器与单片机连接，并通过LCD显示屏显示计数结果。

所述的包装装置包括设置在固定架上的多个储币桶，固定架中部固定有小轴，小轴与设置在收集底盘15上的包装电机连接；所述的包装电机与单片机连接。

所述的储币桶数量为六个，六个储币桶均布在固定架上。

所述的储币桶的直径与对应包装的硬币直径一致。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

本发明的多层式硬币清分包装机包括清分、记数和包装三个装置，分别实现三项功能。其中清分装置根据硬币在高速旋转的惯性离心力和硬币直径大小的区别，设计了离心运动的导币装置，实现了硬币分拣的目的并提升整个机器效率。三部分功能机构完美连接，能综合实现三种功能，提高了工作效率；也可以拆分开单独实现某一功能，有针对性的满足使用者的需求，为使用者提供了极大地便利。本发明具有高效准确的特点，每分钟硬币清点数量可达580枚，并可连续工作，大大减轻了工作强度，成本较低，能够解决硬币处理和规范化硬币回笼的实际问题。该装置具有结构简便、分离准确、价格低廉、环保高效的优点，可以有效解决目前市场上硬币量大，清理困难，耗费人力物力的问题，解放了大量劳动力，同时提高了效率和准确率，性价比高于市场上现有的机器，具有广泛的应用前景。适用于需要大量多币种的硬币做同时清分收集的场所，例如，公交车，地铁站，银行，超市等硬币流通量大的地方，对硬币清分和收集工作的简化和效率提升有重要意义。

相比于人工分拣和市场同类发明，本发明具有以下优点：

(1)清分硬币高效、准确。经过测试，本发明清分效率可达每分钟580枚硬币，清分、记数准确率可达99％以上，能够满足实际应用的要求。

(2)自动化程度高。本发明集清分、记数、包装三项功能于一体，工作全程由控制系统自行调控，不需要人工参与，大大解放了人力，提高了工作效率。

(3)体积小巧、易于操作、成本低廉。相较于市场其他发明，本发明体积轻巧，易于携带，降低了对工作场合和工作空间的要求；操作简便，降低了对操作人员的技术要求；成本较低，可实现大量普及推广。

进一步，设计了皮带压碾硬币输送装置，有效解决了卡币现象，提高了硬币分拣的稳定性与准确度。

基于硬币直径的多孔式分离装置，达到了不同硬币分选的目的。设计原理简单，效果可观，近一步加快快了硬币的分选工作。

进一步，设计了双层式重力引导滑落分选装置，可以一次性同时分拣三种硬币，高效地实现了不同面值硬币分离，清点与计数功能，极大地提升了整个装置的效率。

进一步，采用多桶式整理包装方法，提高了硬币整理包装的工作效率。设计符合实际生产生活，能高效，便利地服务社会。基于装置化的设计思路，利用单片机实现了各工作装置的衔接与配合，提升了准确度和机器效率，体现自动化和智能化的特点。

【附图说明】

图1是整体机构简图；

图2是硬币分离装置的结构示意图；

图3是硬币分离装置的出币口局部示意图；

图4是硬币选择装置的结构示意图；

图5是滑落分选口的示意图；

图6是硬币选择装置的原理示意图；

图7是皮带压碾输送装置示意图；

图8是计数装置的原理示意图；

图9是计数装置的示意图；

图10是硬币清分包装机中硬币包装装置的结构示意图；

图11是储币桶分布原理图；

图12是硬币清分包装机控制流程图。

其中，1.储币斗；2.同步带；3.光电传感器；4.机架；5.第一联轴器；6.清分电机；7.LCD显示屏；8.单片机；9.储币桶；10.包装电机；11.转盘；12.固定架；13.第二联轴器；14.小轴；15.收集底盘；16.清分轨道；1a.挡圈；1b.缺口；16a.引导弧；16b.滑落分选口。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明，本发明不限于以下实施例。

如图1所示，本发明多层式硬币清分包装机包括清分、记数和包装三个装置，分别实现三项功能。清分装置有上下两层(如果要筛分多余三种硬币可以设置多层)，由选择性分选滑轨16、转盘11和挡圈1a组成，利用惯性离心力和不同种硬币尺寸的不同实现硬币的清分，上下嵌套式结构在极大提高效率的同时实现一次性清分三种硬币；记数装置中，硬币在滑出导轨的同时，遮挡光电传感器3产生矩形脉冲，通过单片机8将精确记数的数字显示到LCD屏幕7上；在包装装置中，硬币逐个经滑轨16滑落至硬币收集桶中，光电计数器3产生精确计数，计数到一定数目时，由单片机8控制步进电机10和其上的硬币收集桶9依次转过一定角度，在实现将空硬币收集桶移动至工作区域的同时，移动已经完成收集工作的硬币收集桶至非工作区域，便于取出。下面对各个装置进行具体说明。

1)硬币清分装置

清分装置的主要功能是实现硬币的存储，输送和分拣。如图2所示，具体实现过程如下：

1.1)基于离心运动的加速装置

堆积在储币斗内大量的混币需要输送至相应的位置，所以要让各种杂乱状态的硬币沿着一定的方式运动。根据硬币的形状特点，可利用在硬币高速旋转下受到的惯性离心力将其甩到挡圈1a边缘，获得初速度，为下一步的分选做好准备。在本发明中，上、下转盘通过中心主轴、联轴器5与单相异步电机6连接，单相异步电机6带动上、下转盘11转动，硬币在离心力的加速作用下获得切向速度，实现了硬币的加速。单相异步电机6采用无极调速，其速度可根据硬币数量和实际处理能力调节。

1.2)基于离心运动的导币装置

分选滑轨16的一端边缘有引导弧16a和分选滑轨16相通，引导弧16a是一条弧状口(如图2所示)。其高度仅容一枚硬币出入，其横向宽度为一枚硬币的宽度，防止硬币成摞或多个硬币横向同时进入分选滑轨的情况出现，从而达到了使硬币单个排列，单向输出的目的。如图3所示。

1.3)多孔分离和重力引导滑落分选装置

硬币通过导币装置后，在压币皮带2的压碾输送下，进入分拣环节。依据不同面值硬币直径的不同，设计了基于多孔分离和重力引导的硬币滑落分选装置。上分选滑轨只容许1元硬币通过，考虑到摩擦力的阻滞作用，分选滑轨宽度略大于1元硬币直径；滑轨上开有滑落分选口16b，滑落分选口16b宽度比1元硬币直径稍小，容许其他硬币下落。下滑轨原理与上导轨完全相同。分选滑轨只允许特定硬币通过轨道，从而达到了分拣的目的。如图5和图6所示：

1.4)皮带压碾输送装置

尽管硬币在离心加速装置中获得了较大的初速度，但在实际运行中，由于大量硬币之间、硬币与导币装置之间存在碰撞、摩擦作用，硬币在进入分选滑轨后的速度有所降低。为了使硬币能够顺利通过分选滑轨，本发明设的皮带压碾输送装置。同步带2通过带轮、联轴器、减速器与直流电机连接。如图7所示。为达到同时分拣三种硬币的目的，清分装置设计了双层嵌套式结构，上层分拣后，一元硬币通过轨道进入记数装置，5角和1角硬币直接落入下层挡圈中，进行下一步分拣，上下两层联动工作，原理相同，合理利用空间，提高工作效率。

2)硬币计数装置

本发明基于光电信号的转换和单片机控制电路设计了硬币记数装置，具体实现过程如下：

2.1)采用脉冲开关式光电传感器3实现硬币的记数：在上下分选滑轨出口处和1角硬币下落处安装光电传感器3，硬币下落时遮挡感光口，刺激传感器内部的光敏三极管导通，发出矩形脉冲信号，由单片机8控制进行记数，如图8和图9所示。

2.2)采用单片机8控制和LCD液晶显示屏7实现面额的实时显示：单片机接收到传感器发出的脉冲信号后，控制LCD液晶显示屏上显示出1元、5角和1角的硬币个数及硬币总额。

3)硬币包装装置

如图10和图11所示，考虑到硬币取放和使用的便捷，设计可重复使用的亚克力材质圆柱状硬币储币桶9，储币桶9内径略大于一元硬币直径，可使硬币在其内部摞成一摞。储币桶9安装在圆盘形固定架12上，固定架上开有六个孔用以安放六个储币桶9，固定架由步进电机带动。储币桶9正对一元硬币导轨出口位置，当落入其中的硬币达到50个时，光电传感器向单片机发送的脉冲信号达到50个，单片机发出信号，控制驱动器驱动步进电机定向转动60度，替换为下一个储币桶9继续工作，同时可以取下包装好的硬币，这样就实现了循环工作。

与传统的热敏纸包装硬币相比，本设计方法使得硬币取用更加便捷，储币桶9可重复使用，经济环保。具体的各个功能装置的特点如下：

3.1)清分装置。将不同面值的硬币进行准确清分，而本发明的准确实现硬币清分的基础上最大限度提高效率。本发明基于硬币的离心运动和硬币尺寸的不同设计了清分装置，关键部件有基于离心运动的加速装置(旋转圆盘)、导币装置(轨道)、皮带压碾输送装置2、多孔分离和重力引导滑落分选装置，并且采用双层装置实现硬币的存储、排列、输送、分选功能。清分准确，效率很高。

3.2)计数装置。相较于清分功能，硬币的精确记数功能同样不可或缺，这样就避免了人工清点硬币效率低、耗时多的问题。本发明利用光电传感器、LCD显示屏和C51单片机控制设计了计数装置，各种面值的硬币数量以及硬币总金额均得以实时显示在LCD屏上，计数准确，使用方便。

3.3)包装装置。为了更加便于使用，本发明在硬币清分和记数的基础上加入了包装装置。包装装置采用多桶循环式包装机构，由步进电机控制带动，实现定额、定角度旋转；摒弃了传统的热敏纸包装方式，采用亚克力材料的包装圆筒，取用方便，可循环使用，绿色环保。

4)控制系统

4.1)控制装置

控制部分采用单相异步电机调速器，步进电机驱动器，光电传感记数器和单片机控制。

4.1.1)单相异步电机通过专用调速器控制，电机直接连接220V交流电。调速器可实现电机的无极调速，从而可以根据情况实时调节主轴转速，合理控制硬币旋转速度，提高清分效率。

4.1.2)步进电机通专用驱动器和单片机控制。驱动器采用24V直流电，电源箱将220V交流电转换为24V直流电供给步进电机驱动器，在单片机的控制下实现步进电机的快速、定角度转动。

4.1.3)单片机是控制系统的核心，综合控制计数和清分装置。单片机连接5V直流电源，光电传感器将脉冲信号传给单片机，经单片机处理后进行计数并实时显示：同时，单片机起到整体控制的作用，当光电传感器的脉冲信号达到50的倍数时(即储币桶9内硬币达到指定枚数)，单片机控制步进电机转过一定角度。

4.2)动力装置

动力部分采用单相异步电机、直流电机和步进电机。本发明选用的单相异步电机功率为200W，最大转速为1250rpm，正常工作转速约为500rpm,扭矩较大，因此主轴的旋转由单相异步电机实现，转速可调；直流电机额定转速为200RPM，工作稳定，带动压币带工作；步进电机额定电压为24V，可控制旋转特定角度，因此用于包装装置的固定架12旋转。

本装置的工作原理为：

本发明控制流程如图12所示，首先，不同面值的混币进入上层储币斗1，经离心加速后，沿上挡圈内壁的导币装置进入硬币分选滑轨16。5角和1角硬币由于直径较小，在重力引导下从分选装置落入下层；1元硬币在压币皮带的压碾输送下向前移动，从分选滑轨出口处落下。1元硬币下落的同时遮挡光电传感器，单片机接收到脉冲信号后进行计数并实时显示到液晶显示屏上。与此同时，1元硬币进入堆币系统，堆码到指定枚数后，单片机通过驱动器控制步进电机转过60度角(根据储币桶的数量而定)，便于取出包装好的硬币，同时进入下一包装流程，实现循环工作。落入下层的5角和1角硬币工作流程与上层一致，在下层分选滑轨实现硬币的清分。本发明最终能够同时实现三种硬币的清分、记数和包装，且效率极高。

本发明在使用时，三部分功能机构完美连接，能综合实现三种功能，提高了工作效率；也可以拆分开单独实现某一功能，有针对性的满足使用者的需求，为使用者提供了极大地便利。能实现每分钟580枚硬币的清分计数和包装，能够解决在银行储蓄所、超市商场、公交部门等中小企业单位面临的硬币处理和规范化硬币回笼的实际问题。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多层式硬币清分包装机，其特征在于，包括设置在机架上的清分装置、包装装置和记数装置；

所述的清分装置至少设置两层；每层清分装置均包括储币斗(1)、转盘(11)和分选滑轨(16)；所述的储币斗(1)和转盘(11)之间设置有挡圈(1a)，挡圈(1a)上设置有缺口(1b)；所述的分选滑轨(16)的一端设置在缺口(1b)内，分选滑轨(16)的滑轨槽宽度仅容一枚硬币出入；所述的分选滑轨(16)的滑轨槽上开设有多个滑落分选口(16b)，滑落分选口(16b)能够使进入该层清分装置上最大规格硬币不掉落；

所述的记数装置的数量比清分装置数量多一个，其设置在对应的分选滑轨(16)的出币口下方及最后一个分选滑轨(16)的滑落分选口下方；

所述的包装装置的数量与清分装置数量一致，其设置在对应的分选滑轨(16)的出币口处。

2.根据权利要求1所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的每层清分装置的转盘(11)均通过中心主轴、联轴器(5)与设置在机架底部的清分电机连接。

3.根据权利要求1所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的分选滑轨(16)设置在缺口(1b)内的一端设置有引导弧(16a)，滑轨槽的中心线与引导弧(16a)的切线平行。

4.根据权利要求1所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的清分装置还包括设置在分选滑轨(16)上的皮带压碾输送装置，所述的皮带压碾输送装置包括由直流电机驱动的同步带(2)，同步带(2)与分选滑轨(16)平行且接触设置用于给硬币提供动力。

5.根据权利要求1所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，相邻两层清分装置的分选滑轨(16)设置方向相反。

6.根据权利要求1所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的清分装置包括两层；上层用于清分一元硬币，该层的滑落分选口(16b)宽度小于一元硬币的宽度、大于五角硬币的宽度；下层用于清分五角硬币，该层的滑落分选口(16b)宽度小于五角硬币的宽度、大于一角硬币的宽度。

7.根据权利要求1所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的计数装置包括光电传感器(3)；光电传感器(3)设置在对应的分选滑轨(16)的出币口下方及最后一个分选滑轨(16)的滑落分选口下方，光电传感器(3)与分选滑轨(16)的方向一致；光电传感器(3)与单片机(8)连接，并通过LCD显示屏(7)显示计数结果。

8.根据权利要求7所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的包装装置包括设置在固定架(12)上的多个储币桶(9)，固定架(12)中部固定有小轴(14)，小轴(14)与设置在收集底盘15上的包装电机(10)连接；所述的包装电机(10)与单片机(8)连接。

9.根据权利要求8所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的储币桶(9)数量为六个，六个储币桶(9)均布在固定架(12)上。

10.根据权利要求8所述的多层式硬币清分包装机，其特征在于，所述的储币桶(9)的直径与对应包装的硬币直径一致。