CN107093257A - 一种离心式硬币筛分装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开了一种离心式硬币筛分装置及其使用方法，包括机架、倾斜并固定安装在机架上的固定盘、转动盘以及用于驱动转动盘旋转的旋转驱动机构；所述转动盘包括盘底和沿盘底的边缘向外倾斜凸出的盘侧壁，所述盘侧壁与盘底形成用以容纳硬币的空间，转动盘的盘侧壁上开有供硬币穿过的异形孔；所述固定盘包括水平盘面以及沿水平盘面的边缘向外倾斜凸出的倾斜盘面，所述固定盘的倾斜盘面上开有供硬币穿过的长条孔；所述转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔在固定盘上的低处平行重叠后形成可供硬币掉落的空间该筛分包装机可以对大堆混杂的硬币进行筛分处理，能够提高筛分、包装效率。

Description

一种离心式硬币筛分装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及硬币筛分技术领域，具体涉及一种离心式硬币筛分装置及其使用方法。

背景技术

硬币作为一种世界范围内常用的流通货币之一，以坚固耐用、不易磨损、规格统一、易于识别、方便使用等诸多优点广泛应用在商业、交通、通讯、娱乐以及各种自动售货系统中。我国迄今为止已经发行了四套182种硬币，并都参与流通。从发展的角度看，硬币取代小面额纸币将成为一种趋势。

但硬币在使用中，相关实践经验指出“小硬币产生了大问题”。硬币作为国家公开发行的一种法定货币，在流通中起着零星交易和日常找零的重要作用，发展前景一直为金融界人士普遍看好。然而在大部分地区尤其是农村，硬币却频频遭遇拒收的情况。申请人发现：（1）由于许多金融机构没有专门清点、捆扎、包装和搬运硬币的设备，多道工序目前仍停留在手工操作层面上，尤其是硬币清点（筛选工序）劳动强度大，工作效率低。（2）金融机构的基层服务网点的业务窗口又少，为照顾其他前来办理业务的人，大额的硬币兑换很容易遭到拒绝。（3）交通行业，尤其是公交系统，也经常出现大量规格繁杂硬币，需要人工操作清点的烦恼。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能有效减少人工劳动强度、提高筛分效率的离心式硬币筛分装置及其使用方法。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：一种离心式硬币筛分装置，包括机架、倾斜并固定安装在机架上的固定盘、转动盘以及用于驱动转动盘旋转的旋转驱动机构；所述转动盘包括盘底和沿盘底的边缘向外倾斜凸出的盘侧壁，所述盘侧壁与盘底形成用以容纳硬币的空间，转动盘的盘侧壁上开有供硬币穿过的异形孔；所述固定盘包括水平盘面以及沿水平盘面的边缘向外倾斜凸出的倾斜盘面，所述固定盘的倾斜盘面上开有供硬币穿过的长条孔；所述转动盘位于固定盘上方，所述转动盘的盘侧壁与固定盘的倾斜盘面上下平行重叠；所述固定盘的倾斜盘面上的长条孔位于固定盘上的低处，所述转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔在固定盘上的低处平行重叠后形成可供硬币掉落的空间。

本方案的工作原理和优点在于：将待筛分的硬币通过料斗或者其它用于运输硬币的输送机构等放入筛分装置的转动盘内，通过旋转驱动机构驱动转动盘旋转，转动盘在旋转时，转动盘上的异形孔将与固定盘形成可供硬币掉落的空间，而且此空间的体积将在转动盘与固定盘之间不断的变化，进而实现不同大小的硬币分别在不同的位置掉落，使得不同大小的硬币得以区分开来。同时，固定盘与转动盘均倾斜设置，转动盘旋转时，硬币在离心力合重力的双重作用下，硬币一方面只能在转动盘的较低处集中、另一方面随着转动盘的转速的变化，硬币所受到的离心力发生改变，不同大小的硬币将会沿着长条孔的长度方向逐步排列，基于上述工作原理，同时由于转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔所形成的供硬币掉落的空间逐渐增大，因此，不同种类的硬币也将随着转动盘的转动而分别掉落至对应的收集桶或者其它的收集装置中，上述即可实现对不同大小的硬币的筛分。

本方案中的硬币筛分装置既实现了对硬币的机械化的自动振动筛分，而且由于转动盘可连续转动，因此筛分效率也较高。同时，因为利用了硬币的离心力与重力的双重作用力，因此筛分硬币更加精准，实现了硬币筛分的较低错误率，非常适合推广。

进一步，异形孔的形状设置为椭圆形、圆形、多边形中的任意一种或组合。本优化的技术给异形孔提供了多种可实现的组合，利于使用者的实现，同时适用范围也更广。

进一步，异形孔的边缘设有倒角。异形孔的边缘设置倒角可以防止异形孔卡主硬币，减少硬币通过异形孔的阻力，提高筛分效率。

进一步，长条孔的长度方向沿倾斜盘面的周向设置，所述长条孔的数量设置为7个，长条孔呈扇形扩散，长条孔的最小宽度值由小到大依次分别为18mm、19.5mm、20mm、22mm、22.5mm、26mm以及26.5mm。上述设置针对本技术方案提供了更为精确的实验数据，在此范围内，硬币筛分的效果更好，筛分效率更高，精度更能得以保障。

进一步，旋转驱动机构包括电机以及用于控制电机的PLC控制器，所述电机固定安装在机架上，固定盘的回转中心处设有供电机的输出轴贯穿的圆孔，转动盘的回转中心处设有与电机的输出轴轴孔配合的安装孔，电机的输出轴穿过圆孔并与固定盘通过花键进行可拆卸固定连接。上述设置时针对本筛分装置进行的设计，可进一步提高本方案的自动化程度，进一步减少人工劳动的消耗。

进一步，长条孔内固定设有两根具有弹性的钢丝，两根钢丝相互平行。上述设置可以使得筛分后的硬币能够更快的通过异形孔被收集，同时手机的时候由于钢丝的作用，可以防止被筛分的硬币重新混合，因此进一步提高硬币筛分的精度。

离心式硬币筛分装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：将混合在一起的硬币放入转动盘内，在固定盘的下方放置收集桶，收集桶与长条孔一一对应；

步骤二：接通电机的驱动电源，通过PLC控制器或者采用脉冲电路来对电机进行控制，利用PLC控制器对电机进行控制，包括控制电机的转角、角速度以及旋转方向；

步骤三：首先利用PLC控制器控制电机的输出轴顺时针旋转一周，然后再控制电机的输出轴逆时针旋转一周，然后再利用PLC控制器控制电机按照顺时针或者逆时针的方向以8～25rpm的速度旋转。

进一步，步骤三中控制电机或者转动盘的转速为15rpm。

通过上述操作，可以实现进一步降低硬币筛分的错误率，进而更加利于使用者使用。

附图说明

图1是本发明实施例中的离心式硬币筛分装置安装结构示意图；

图2是本发明实施例中的固定盘立体结构示意图；

图3是本发明实施例中的固定盘剖面图；

图4是本发明实施例中的转动盘平面结构示意图；

图5是本发明实施例中的转动盘A-A剖面结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：转动盘11、电机12、固定盘13、钢丝14、挡条15、机架16、收集桶17、长条孔111、圆孔112、水平盘面113、倾斜盘面114、异形孔131、通孔132、盘底133、盘侧壁134。

实施例基本如图1、图2、图3、图4以及图5所示：一种离心式硬币筛分装置，包括机架、旋转驱动机构、固定盘以及转动盘，固定盘倾斜并固定安装在机架上，旋转驱动机构用以驱动转动盘在固定盘上旋转。如图4和图5所示，转动盘包括盘底和沿盘底的边缘向外倾斜凸出的盘侧壁，由盘侧壁与盘底形成一个用以容纳硬币的空间，使得硬币放入转动盘以后，硬币不会由转动盘内向外掉落，同时，转动盘的盘侧壁上开有供硬币穿过的异形孔，本实施例中，盘侧壁上开有共计20个异形孔，20个异形孔围绕盘侧壁的周向均匀分布，为了便于硬币能够更好的通过异形孔，异形孔的边缘还设有倒角。为了使得硬币能够顺利的通过异形孔，本领域技术人员可以根据最大直径的硬币设置异形孔，如将异形孔的形状设置为椭圆形、圆形、多边形中的任意一种或组合，只需要满足异形孔的最小短边孔径大于硬币直径均可。

如图2和图3所示，固定盘包括水平盘面以及沿水平盘面的边缘向外倾斜凸出的倾斜盘面。本实施例中，固定盘的倾斜盘面可与转动盘的盘侧壁重合，当然也并非一定要贴合，因为倾斜盘面与盘侧壁需要相互转动同时还需要防止硬币卡入，因此，倾斜盘面与盘侧壁之间一般均留有一定的间隙。转动盘可平行重叠地放置于固定盘内、且转动盘的盘侧壁可与固定盘的倾斜盘面贴合。固定盘的倾斜盘面上开有供硬币穿过的长条孔，本优化的实施例中，长条孔的长度方向沿倾斜盘面的周向设置且长条孔的数量设置为7个，长条孔为呈扇形的长条孔，长条孔的宽度b（供硬币通过的最小宽度值）分别设置为18mm、19.5mm、20mm、22mm、22.5mm、26mm以及26.5mm，此为申请人基于本申请的技术方案通过理论计算以及大量的实验得出的最佳实验值，在此数值下的长条孔与异形孔配合后，能够对一分、二分、五分、一角、二角、五角、一元进行精准的筛分，也即与我国现有的硬币在尺寸上相对应，使得本装置的筛选范围更大和更全面。

如图1所示，本优化的实施例中，旋转驱动机构采用了电机驱动，当然也可以采用诸如液压马达、气压马达等作为动力，本实施例仅以电机作为旋转驱动机构做详细的说明。固定盘的水平盘面倾斜并通过螺栓固定连接在机架上，固定盘的中心设有一个圆孔，转动盘位于固定盘上、且转动盘的盘侧壁与固定盘的倾斜盘面上下平行重叠（盘侧壁位于倾斜盘面上方且盘侧壁与倾斜盘面相互平行），同时转动盘与固定盘同向倾斜设置，固定盘的倾斜盘面上的长条孔位于固定盘上的低处，由转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔在固定盘上的低处平行重叠后形成一个可供硬币掉落的空间，且此可供硬币掉落的空间随着转动盘的旋转可不断的变化（沿长条孔的长度方向或者宽度方向）：如当转动盘正向旋转时，此可供硬币掉落的空间逐渐增大；当转动盘反向旋转时，此可供硬币掉落的空间逐渐缩小。

如图1所示，电机固定安装在机架上，固定盘的回转中心处设有供电机的输出轴穿过的圆孔，转动盘的回转中心处设有与电机的输出轴键连接的安装孔，电机的输出轴穿过圆孔并与固定盘通过花键进行可拆卸固定连接，由电机驱动转动盘在固定盘内做圆周回转运动。

具体操作时，申请人根据本技术方案的特点，设定了如下操作步骤：

步骤一：将混合在一起的成堆的硬币放入转动盘内，在固定盘的下方放置7个收集桶（图中未示出），7个收集桶分别与7个长条孔一一对应；此为通过收集桶对不同种类的硬币分别进行收集归类。

步骤二：接通电机的驱动电源，通过PLC控制器或者采用脉冲电路来对电机进行控制，现有的PLC控制器应用非常广泛，如西门子的S7-200、S7-1200等，或者国产的信捷FC系列PLC控制器以及XC系列PLC控制器等，而脉冲电路则是通过时间控制器与脉冲发生电路来对电机进行控制，脉冲电路目前也广泛的广泛地应用于工业控制领域，利用PLC控制器对电机进行控制，包括控制电机的转角、角速度以及旋转方向。

步骤三：首先利用PLC控制器控制电机的输出轴顺时针旋转一周，然后再控制电机的输出轴逆时针旋转一周，然后再利用PLC控制器控制电机按照顺时针或者逆时针的方向以8～25rpm（转/分钟）的速度旋转，最优15rpm。步骤三中，电机的输出轴驱动转动盘旋转，转动盘先后顺时针旋转一圈外加逆时针旋转一圈，可以将转动盘内的硬币分散开，避免硬币集中在转动盘内，同时也可以防止硬币在转动盘与固定盘之间卡主，若有硬币卡入转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔所形成的供硬币掉落的空间内时，可通过上述的方式实现将卡入的硬币取出的效果（非正常状态下硬币卡入了转动盘与固定盘之间，上述方式可使硬币有转动盘与固定盘之间掉落出去）。转动盘旋转时，异形孔与长条孔所形成的供硬币掉落的空间不断的变化，本实施例中以转动盘顺时针旋转时、异形孔与长条孔所形成的供硬币掉落的空间不断增大来进一步说明本方案的工作原理。

随着转动盘由电机驱动顺时针旋转，以转动盘旋转一圈（即360°）为一个周期，异形孔与长条孔所形成的供硬币掉落的空间将实现由无→小→大→无的过程，具体为：由于固定盘倾斜设置，转动盘可平行重叠地放置于固定盘内、且转动盘与固定盘同向倾斜设置，所以硬币放入转动盘内后，硬币将向转动盘上的低处集中。当转动盘旋转时，由于不同大小的硬币尺寸不同同时质量也不相同，由F=mr²以及G=mg可知，硬币所受到的离心力F与重力G均因为硬币的质量不同而不相同，同时硬币在转动盘内时，在重力G的作用下，硬币会集中在转动盘的较低处，而转动盘在旋转时，硬币在转动盘内所受到的离心力F与重力G的合力处于同一个矢量方向，也即硬币受到离心力G与重力G的双重合力作用，进而使得硬币一方面只能在转动盘的较低处集中、另一方面随着转动盘的转速的变化，硬币所受到的离心力发生改变，不同大小的硬币将会沿着长条孔的长度方向逐步排列，由于我国的硬币的质量和尺寸误差均较小，因此同意种类的硬币所受到的离心力F与重力G基本等同，基于上述工作原理，同时由于转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔所形成的供硬币掉落的空间逐渐增大，因此，不同种类的硬币也将随着转动盘的转动而分别掉落至对应的收集桶中。

当然，由于硬币在转动盘内会向转动盘的较低处一直集中，同时硬币相互之间也会产生摩擦作用力，因此，也会出现小硬币掉落至大空间的现象，也即：如一角的硬币因为硬币相互之间的摩擦夹带作用而掉落至收集一元硬币的收集桶中。为此，申请人通过大量的实验，同时，也采用了大量的措施对此问题进行解决，并最终偶然发现，通过控制转动盘的旋转角速度可以解决上述问题，并将电机的输出轴的角速度限制在8～25rpm（转/分钟），同时确定最优为15rpm（电机的输出轴与转动盘的旋转角速度因为同轴键连接而等同），在常温常压以及正常的湿度的条件下，基于上述转动盘的转速对硬币进行筛分，可以防止小硬币掉落至大空间的现象发生，进而进一步提高本装置筛分硬币的精确度。

如图1所示，转动盘的盘侧壁上还螺栓连接有一圈挡条，因为转动盘处于倾斜状态，因此挡条用于进一步防止硬币有转动盘内向外滑落。如图2所示，本实施例中，固定盘上还焊接有具有弹性的钢丝，钢丝位于长条孔内且钢丝的长度方向垂直于长条孔的长度方向，每一个长条孔内均设有两根钢丝，两根钢丝相互平行，两根相互平行的钢丝形成一个可供硬币滑落的滑道。如图1所示，硬币经过转动盘与固定盘筛分后，将由固定盘的长条孔内掉落至收集桶中。由于硬币受到固定盘的斜面的抵触作用，因此硬币在通过长条孔时，硬币的边缘将与长条孔的长度方向上的边缘重合。当长条孔内设置有两根相互平行的钢丝后，硬币在通过长条孔时将受到钢丝的弹性作用力，而本实施例在固定盘上焊接钢丝的目的在于：若硬币的重力大于钢丝的弹性作用力，那么硬币能够顺利通过长条孔而进入到收集桶中；若硬币的重力小于钢丝的作用力，那么硬币将无法通过钢丝，两根相互平行的钢丝作为硬币的支撑点，无法克服钢丝弹力的硬币将沿着钢丝的长度方向滑落至收集桶之外。因此，本领域技术人员可以通过在长条孔中设置弹力不同的钢丝，则可以用于防止较小的硬币通过较大的长条孔，进而进一步避免了小硬币通过大的长条孔。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种离心式硬币筛分装置，其特征在于，包括机架、倾斜并固定安装在机架上的固定盘、转动盘以及用于驱动转动盘旋转的旋转驱动机构；所述转动盘包括盘底和沿盘底的边缘向外倾斜凸出的盘侧壁，所述盘侧壁与盘底形成用以容纳硬币的空间，转动盘的盘侧壁上开有供硬币穿过的异形孔；所述固定盘包括水平盘面以及沿水平盘面的边缘向外倾斜凸出的倾斜盘面，所述固定盘的倾斜盘面上开有供硬币穿过的长条孔；所述转动盘位于固定盘上方，所述转动盘的盘侧壁与固定盘的倾斜盘面上下平行重叠；所述固定盘的倾斜盘面上的长条孔位于固定盘上的低处，所述转动盘上的异形孔与固定盘上的长条孔在固定盘上的低处平行重叠后形成可供硬币掉落的空间。

2.根据权利要求1所述的离心式硬币筛分装置，其特征在于，所述异形孔的形状设置为椭圆形、圆形、多边形中的任意一种或组合。

3.根据权利要求2所述的离心式硬币筛分装置，其特征在于，所述异形孔的边缘设有倒角。

4.根据权利要求1所述的离心式硬币筛分装置，其特征在于，所述长条孔的长度方向沿倾斜盘面的周向设置，所述长条孔的数量设置为7个，长条孔呈扇形扩散，长条孔的最小宽度值由小到大依次分别为18mm、19.5mm、20mm、22mm、22.5mm、26mm以及26.5mm。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心式硬币筛分装置，其特征在于，所述旋转驱动机构包括电机以及用于控制电机的PLC控制器，所述电机固定安装在机架上，固定盘的回转中心处设有供电机的输出轴贯穿的圆孔，转动盘的回转中心处设有与电机的输出轴轴孔配合的安装孔，电机的输出轴穿过圆孔并与固定盘通过花键进行可拆卸固定连接。

6.根据权利要求5所述的离心式硬币筛分装置，其特征在于，所述长条孔内固定设有两根具有弹性的钢丝，两根钢丝相互平行。

7.根据权利要求5所述的离心式硬币筛分装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将混合在一起的硬币放入转动盘内，在固定盘的下方放置收集桶，收集桶与长条孔一一对应；

步骤二：接通电机的驱动电源，通过PLC控制器或者采用脉冲电路来对电机进行控制，利用PLC控制器对电机进行控制，包括控制电机的转角、角速度以及旋转方向；

步骤三：首先利用PLC控制器控制电机的输出轴顺时针旋转一周，然后再控制电机的输出轴逆时针旋转一周，然后再利用PLC控制器控制电机按照顺时针或者逆时针的方向以8～25rpm的速度旋转。

8.根据权利要求7所述的离心式硬币筛分装置的使用方法，其特征在于，所述步骤三中控制电机或者转动盘的转速为15rpm。