CN108648328A - 操作简单的散乱纸币的自动整理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种操作简单的散乱纸币的自动整理装置，包括纸币整理容器、左右振动机构、前后摆动机构、左右摆动机构、上下振动机构。本发明主要让纸币靠在一边进行不同方向的振动，结合其它运动约束结构，实现对散乱纸币的整理。具体是采用两个曲柄滑块机构与两个摆动机构实现纸币整理容器的上下、左右振动、左右、前后摆动四自由度运动，将散乱的一元纸币整理好。本装置能整理散乱的一元纸币，操作简单，成本低廉，能够大大减轻工作人员的工作负担，适用于公交公司、银行等单位。

Description

操作简单的散乱纸币的自动整理装置

本申请是申请号 201610211887.8、申请日 2016.04.07、名称“散乱纸币的自动整理装置”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种散乱纸币的自动整理装置。

背景技术

随着科学技术的不断发展，在当今社会中，自动化装置在减轻劳动强度，提高生产效率方面发挥了巨大的作用。在公交公司、银行等单位，钱币清点类自动化装置的应用已相当广泛，然而，纸币整理方面的自动化装置却几乎是空白，工作人员往往要把大量散乱的纸币先手工整理好再进行自动化清点，这大大增加了工作人员的工作负担。因此，需要设计具有效率高、结构简洁、价格低廉的散乱纸币的自动整理装置，以减轻工作人员工作的负担。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理，效率高、结构简单、操作性好、成本低的散乱纸币的自动整理装置。

本发明的技术解决方案是：

一种散乱纸币的自动整理装置，其特征是：包括纸币整理容器、左右振动机构、前后摆动机构、左右摆动机构、上下振动机构；所述纸币整理容器包括前挡板、后挡板，与前挡板、后挡板曲面挡板固连在主壳体上构成容器的主体结构，主壳体包括左、右板及与左、右半连接的底板，前挡板下方设置向前伸出的取币口，底板宽度为68mm，左、右板与底板之间的倾角为100°，钢丝绳按左右对称、上下两排形式，一根根固连在主壳体的左、右板上，下排钢丝绳与主壳体底板距离为68-74mm，下排两相邻钢丝绳之间的水平距离为53mm；上排钢丝绳离底板的距离为77-81mm，上排两相邻钢丝绳之间的水平距离为53mm；限位条水平固连在主壳体左、右板上，共6个限位条分为两组，左、右板上分别固连一组，每组三个限位条与主壳体底板的距离均分别为125mm、120mm、125mm，且中间一根限位条与主壳体底板的距离最短；

所述左右振动机构包括分别固连在一个小滑块上的四个容器支架，容器支架与纸币整理容器固连，四个小滑块分别安装在两个小滑轨上，加强块固连于容器底部；两端固连着小关节轴承的小连杆一头铰接在加强块上，另一头与小偏心轮铰接；小偏心轮由固定在第一固定板上的直流减速电机驱动，第一固定板通过连接块固连在小滑轨上，构成一个曲柄滑块结构，通过电机驱动，依靠小连杆的传动，纸币整理容器可以沿小滑轨做左右平移运动，从而使纸币间、纸币与容器间产生速度差，这样纸币就可以沿着容器主轴方向通过钢丝绳之间的空档掉落，从而使纸币整齐地叠放在容器底面，达到整理效果；

所述前后摆动机构包括与第一固定板一端固连的第一支架，第一支架通过第一轴、第一联轴器与第一舵机相连，第一轴穿过固定在第二固定板上的第一轴承座，第一舵机固连在第二固定板上；第一固定板通过第二支架、第二轴承座与第二固定板铰接，第一、第二轴承座同轴安装，这样通过第一舵机转动，就可使纸币整理容器前后摆动；

所述左右摆动机构包括与第二固定板固连的两个摆动臂，其中的一个摆动臂通过轴法兰、菱形轴承座、第二联轴器与第二舵机相连，而菱形轴承座固连在第一支架上，另一个摆动臂通过螺栓与菱形轴承座连接在第二支架上，这样通过第二舵机转动可以使该机构做摆动运动；

所述上下振动机构包括分别与第一支架、第二支架固连的两个大滑块，这两个大滑块对称安装在两个大导轨上，两个大导轨则通过三角支架固连在底面板上；第三支架固连于第一支架、第二支架中间，关节轴承连杆的两端分别与第三支架、大偏心轮铰接，大偏心轮与第二轴的一端固连，第二轴的另一端通过梅花联轴器与大电机相连；安放第二轴的两个轴承座和大电机都与底面板固连，四个蹄形撑脚则固连在底面板上气支撑作用。

纸币整理容器的高为197mm，长为616mm。

纸币整理容器取币口长为93mm。

另设有控制系统对各个电机进行控制；当纸币倒入纸币整理容器后，按下启动按钮，左右振动机构先工作，使散乱的一元纸币全部掉落到容器底部；左右振动机构停止工作，前后摆动机构开始工作，当摆动至一定角度后停留在该角度，上下振动机构工作，使靠在容器两壁上的纸币平躺下来，结束后摆动归位并停止不动，上下振动机构继续工作；接着，左右摆动机构工作，将容器向左下倾斜并保持该状态不动，改变容器的最低势能点，使纸币松弛并最终整齐地叠放在取币口；最后，取下纸币，按下复位按钮，装置自动复位。

本发明主要让纸币靠在一边进行不同方向的振动，结合其它运动约束结构，实现对散乱纸币的整理。具体是采用两个曲柄滑块机构与两个摆动机构实现纸币整理容器的上下、左右振动、左右、前后摆动四自由度运动，将散乱的一元纸币整理好。本装置能整理散乱的一元纸币，操作简单，成本低廉，能够大大减轻工作人员的工作负担，适用于公交公司、银行等单位。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1的局部放大图。

图3是纸币整理容器结构示意图。

图4是图3的A-A剖视图。

图5是纸币整理容器内部示意图。

图6是纸币在钢丝绳约束下顺容器主轴方向掉落示意图。

图7是左右振动机构结构示意图。

图8是前后摆动机构结构示意图。

图9是左右摆动机构结构示意图。

图10是上下振动机构结构示意图。

图11是控制系统结构示意图。

图12是左右振动机构俯视图。

具体实施方式

一种散乱纸币的自动整理装置，包括纸币整理容器1、左右振动机构2、前后摆动机构3、左右摆动机构4、上下振动机构5；

本装置通过纸币整理容器实现在散乱纸币整理过程中对纸币运动的约束作用，如图3为纸币整理容器外观图，图4位纸币整理容器剖视图。其中前挡板11、后挡板7与曲面挡板8固连在主壳体6上构成容器的主体结构，其中，曲面挡板的设计可以防止纸币在容器两端形成扎堆并影响整理效果的情况发生。依据一元纸币的尺寸（长130mm，宽65mm），该容器的底面宽度设计为68mm（若过窄，会出现大量纸币竖起来的情况；若过宽，则纸币平躺方向不能保持一致，变得散乱无序），高为197mm（若过高，纸币掉落的距离会加大，在掉落的过程中会改变自身状态，掉落到底面会变得散乱；若过短，纸币最后不会平躺在底面，达不到整理效果），两边倾角为100°（若倾角过大，则纸币在底部不能整齐重叠；若倾角过小，则放币口会过窄，影响投币效率，且会使整理空间变小，降低整理效率），长为616mm（此长度根据布线的距离所确定，若过大，则会使机构过于臃肿；若过小，则会使每次的整理量降低，影响效率），取币口长为93mm（此长度设定便于对纸币的取出）。钢丝绳9按左右对称、上下两排一根根固连在主壳体上（如图5所示），下排中间处的钢丝绳与主壳体底板距离为68mm，下排其余的钢丝绳离底板距离按两边扩展依次为70、72、74、72mm（即位于所述下排中间处钢丝绳的左、右两侧的钢丝绳中，每侧的钢丝绳均按照距离中间处钢丝绳距离，自近至远依次为70mm、72mm、74mm、72mm），下排两相邻钢丝绳之间的水平距离为53mm；上排钢丝绳离底板的距离对称分别为77、79、81、81、79mm（即位于上排最中间处钢丝绳离底板的距离对称分别为77mm，位于所述上排最中间处钢丝绳的的左、右两侧的钢丝绳中，每侧的钢丝绳均按照距离最中间处钢丝绳距离，自近至远依次为79mm、81mm、81mm、79mm），上层两相邻钢丝绳之间的水平距离亦为53mm，该设计可使纸币在整个机构左右振动结合上下振动的的条件下，顺着主容器的主轴方向掉到主容器底面上（如图6所示），便于实现纸币掉下后整齐叠加，同时，钢丝绳离底面的距离也影响着整理效果（若太高，纸币在掉落的过程中会改变自身状态，掉落到底面时变得散乱；若太低，纸币很难掉落至底面），而且，两相邻钢丝绳之间的距离也是按整理效率最大化设计的（若距离过大，则起不到使纸币掉落的整齐性效果；若距离过小，纸币掉落速度降低，从而降低了整理效率）。限位条10对称水平固连在主壳体两板上，共6个分为两组，每组与主壳体底面的距离分别为125、120、125mm，其作用是在纸币未被钢丝绳约束前，对纸币先做一次约束，使靠在主壳体两板上的纸币通过左右振动而沿着容器主轴方向平躺在钢丝绳上，其可提高整理效率。因此，本发明根据1元纸币的尺寸，设计了如前所述的尺寸，可提高整理一元纸币的效果与效率。

设计了左右振动机构（如图7所示）。纸币整理容器通过4个容器支架12固连在4个小滑块上13，4个小滑块分别安装在两个小滑轨14上，加强块15固连于容器底部，两端固连着小关节轴承16的小连杆17一头铰接在加强块上，另一头与小偏心轮18铰接，小偏心轮通过固定在第一固定板21上的直流减速电机19驱动，第一固定板则靠连接块20固连在小滑轨上。由此，构成了一个曲柄滑块结构（如图12所示）。小偏心轮即曲柄滑块机构的曲柄，由电机19驱动，小偏心轮18带动小连杆17运动，连杆17通过加强块15带动纸币整理容器沿小滑轨14做左右平移运动，纸币整理容器即为曲柄滑块机构中的滑块。纸币整理容器的左右往复运动，由于速度比较快，可使纸币间、纸币与容器间产生速度差，这样纸币就可以沿着容器主轴方向通过钢丝绳之间的空档掉落，从而使纸币整齐地叠放在容器底面，达到整理效果。

设计了前后摆动机构（如图8所示）。为使纸币整理容器左右摇摆（即实现第一固定板的摇摆），设计了第一支架22与第一固定板固连，第一支架通过第一轴24、第一联轴器25与第一舵机26相连，第一轴穿过固定在第二固定板28上的轴承座23，第一舵机则固连在第二固定板上。设计了第一固定板的另一端通过第二支架27、轴承座与第二固定板铰接，同时为了确保平稳摆动，两轴承座同轴安装。这样，通过舵机转动，就可使纸币整理容器前后摆动。若没有该动作，纸币有可能横靠在容器两边，当通过摆动到一定角度并配合上下振动，可使横靠在两边的纸币横躺下来，达到整齐叠放的效果，因此设计了该机构。

设计了左右摆动机构（如图9所示）。设计了两个摆动臂29与第二固定板28固连。其中的一个摆动臂通过轴法兰30、菱形轴承座31、第二联轴器32与第二舵机33相连，而菱形轴承座固连在第一支架34上。另一个摆动臂通过螺栓与菱形轴承座连接在第二支架35上。这样，通过舵机转动可以使该机构绕图示轴线做摆动运动。若没有左右摆动，光靠左右、上下振动无法使纸币整齐重叠，由于纸币较多且受纸币自身重力的影响，纸币往往顺着容器主轴方向前后卡住堆积在底面，当容器左右摆动一定角度并停留在该角度的状态时，配合上下振动，可使纸币重新向新的最低势能点移动，从而使卡住而堆积的纸币松弛下来，当取币口处于最低势能处时，则纸币会在取币口处整齐重叠，所以设计了此机构。

设计了上下振动机构（如图10所示）。第一支架、第二支架分别与两个大滑块36固连，这两个大滑块对称安装在两个大导轨37上，两个大导轨则通过三角支架38固连在底面板39上。设计了第三支架40固连于第一支架、第二支架中间，关节轴承连杆41的两端分别与第三支架、大偏心轮42铰接，大偏心轮与第二轴43的一端固连，第二轴的另一端通过梅花联轴器45与大电机46相连。安放第二轴的两个轴承座44和大电机都与底面板固连，4个蹄形撑脚47则固连在底面板上其支撑作用。如此，构成了又一个曲柄滑块结构，当大电机转动就能带动整个上层机构沿大导轨做竖直上下振动。该机构可使不整齐堆积的纸币得以松弛，配合左右摆动机构与容器的约束，可使纸币一致地趋向最低势能处，从而使纸币整齐重叠，另外，该机构可配合前后摆动机构，使靠在一边的纸币通过振动而平躺下来。

为实现该装置能够进行自动化工作，设计了装置控制系统（如图11所示）。该控制系统的硬件由STM32单片机、电机驱动器、电源模块组成，采用了顺序结构的程序，通过STM32单片机对各个电机进行控制。当纸币倒入纸币整理容器后，按下启动按钮，左右振动机构先工作，使散乱的一元纸币全部掉落到容器底部；左右振动机构停止工作，前后摆动机构开始工作，当摆动至一定角度后停留在该角度，上下振动机构工作，使靠在容器两壁上的纸币平躺下来，结束后摆动归位并停止不动，上下振动机构继续工作；接着，左右摆动机构工作，将容器向左下倾斜并保持该状态不动，改变容器的最低势能点，使纸币松弛并最终整齐地叠放在取币口；最后，取下纸币，按下复位按钮，装置自动复位（当还有残余未整理的纸币时，先取走整理好的纸币，让残余的纸币留到下一次整理）。虽然如此，整个过程，仍然可能需要多次左右摆动与前后摆动，结合振动使纸币消除卡住与错乱的重叠，保证纸币一致地往最低势能点叠放。这样就完成了对散乱纸币的自动化整理。

Claims (1)

1.一种操作简单的散乱纸币的自动整理装置，其特征是：包括纸币整理容器、左右振动机构、前后摆动机构、左右摆动机构、上下振动机构等；所述纸币整理容器包括前挡板、后挡板，前挡板、后挡板与曲面挡板固连在主壳体上构成容器的主体结构，主壳体包括左、右板及与左、右板连接的底板，前挡板下方设置向前伸出的取币口，底板宽度为68mm，左、右板与底板之间的倾角为100°，钢丝绳按左右对称、上下两排形式，一根根固连在主壳体的左、右板上，下排钢丝绳与主壳体底板距离为68-74mm，下排两相邻钢丝绳之间的水平距离为53mm；上排钢丝绳离底板的距离为77-81mm，上排两相邻钢丝绳之间的水平距离为53mm；限位条水平固连在主壳体左、右板上，共6个限位条分为两组，左、右板上分别固连一组，每组三个限位条与主壳体底板的距离均分别为125mm、120mm、125mm，且中间一根限位条与主壳体底板的距离最短；

所述左右振动机构包括分别固连在一个小滑块上的四个容器支架，容器支架与纸币整理容器固连，四个小滑块分别安装在两个小滑轨上，加强块固连于容器底部；两端固连着小关节轴承的小连杆一头铰接在加强块上，另一头与小偏心轮铰接；小偏心轮由固定在第一固定板上的直流减速电机驱动，第一固定板通过连接块固连在小滑轨上，构成一个曲柄滑块结构，通过电机驱动，依靠小连杆的传动，纸币整理容器可以沿小滑轨做左右平移运动，从而使纸币间、纸币与容器间产生速度差，这样纸币就可以沿着容器主轴方向通过钢丝绳之间的空档掉落，从而使纸币整齐地叠放在容器底面，达到整理效果；

所述前后摆动机构包括与第一固定板一端固连的第一支架，第一支架通过第一轴、第一联轴器与第一舵机相连，第一轴穿过固定在第二固定板上的第一轴承座，第一舵机固连在第二固定板上；第一固定板另一端通过第二支架、第二轴承座与第二固定板铰接，第一、第二轴承座同轴安装，这样通过第一舵机转动，就可使纸币整理容器前后摆动；

所述左右摆动机构包括与第二固定板固连的两个摆动臂，其中的一个摆动臂通过轴法兰、菱形轴承座、第二联轴器与第二舵机相连，而菱形轴承座固连在第三支架上，另一个摆动臂通过螺栓与菱形轴承座连接在第四支架上，这样通过第二舵机转动可以使该机构做摆动运动；

所述上下振动机构包括分别与第三支架、第四支架固连的两个大滑块，这两个大滑块对称安装在两个大导轨上，两个大导轨则通过三角支架固连在底面板上；第五支架固连于第三支架、第四支架中间，关节轴承连杆的两端分别与第五支架、大偏心轮铰接，大偏心轮与第二轴的一端固连，第二轴的另一端通过梅花联轴器与大电机相连；安放第二轴的两个轴承座和大电机都与底面板固连，四个蹄形撑脚则固连在底面板上起支撑作用；

另设有控制系统对各个电机进行控制；当纸币倒入纸币整理容器后，按下启动按钮，左右振动机构先工作，使散乱的一元纸币全部掉落到容器底部；左右振动机构停止工作，前后摆动机构开始工作，当摆动至一定角度后停留在该角度，上下振动机构工作，使靠在容器两壁上的纸币平躺下来，结束后摆动归位并停止不动，上下振动机构继续工作；接着，左右摆动机构工作，将容器向左下倾斜并保持该状态不动，改变容器的最低势能点，使纸币松弛并最终整齐地叠放在取币口；最后，取下纸币，按下复位按钮，装置自动复位。