CN108898730A - 硬币包装机及其硬币包装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种硬币包装机及其硬币包装方法，该机器包括控制部分、送料部分、订装部分、外壳部分。控制部分控制送料部分中硬币的运送任务和订装部分中硬币的订装任务。创新性的采用订书机订装的方式，而非平常的包卷方式来完成硬币包装任务。该机器降低了人工成本，提高了包装效率，同时，降低了硬币包装机使用价格，提高了硬币包装机的市场应用率。

Description

硬币包装机及其硬币包装方法

技术领域

本发明涉及机械设计领域，具体涉及到一种硬币包装机及其硬币包装方法。

背景技术

目前硬币包装方式有机器包装和人工包装两种方式，但目前硬币包装机大多价格高昂、结构复杂，人工包装费时费力。高使用价格极大地限制了硬币包装机的市场使用率，一般企业、学校、公司不愿意花高成本去使用这种硬币包装机，而人工包装又带来人工成本和时间成本的问题。高使用价格的主要原因是大多包装机采用纸张包卷硬币实现包装目的，而纸张包卷结构较复杂，实现难度大。

现有技术公开了一些硬币包装的工艺，以下列举其中3个专利公开的技术为例进行简要说明：

专利201710328273.2采用纸管包装方法，消耗纸量较多，封装繁琐，包装时易出现卡纸问题，不便于解决硬币包装问题；

专利CN201620311676.7所涉及的硬币包装盒，包装盒原料需求量大，虽然可以重复利用，但包装不便捷且不可用于大量的硬币流水包装，不能解决大量硬币的包装问题；

专利201710247429.4采用竖向包装，此包装方法容易造成纸张传输时运行不流畅，造成纸张的卡顿。

现有包装硬币的方法大多对原料的需求量较大、不环保，且包装方式采用纸管式包装，导致包装难度大，包装要求精度高，包装成本高，市场使用价格高，且包装过程使用繁琐、不便捷。另外，一些包装机不具备计数功能。

发明内容

针对目前硬币包装机使用成本高等情况，我们设计了一种将硬币整理、包装、清点于一体的低成本硬币包装机。该机器包括控制部分、送料部分、订装部分、外壳部分。控制部分控制送料部分中硬币的运送任务和订装部分中硬币的订装任务。创新性的采用订书机订装的方式，而非平常的包卷方式来完成硬币包装任务。该机器降低了人工成本，提高了包装效率，同时，降低了硬币包装机使用价格，提高了硬币包装机的市场应用率。具体方案如下：

一种硬币包装机，包括送料机构和订装机构；

送料机构包括第一驱动装置、硬币订装盒、滑轨，硬币订装盒安装在滑轨上并由第一驱动装置驱动以在滑轨上沿第一轴向滑动，硬币订装盒顶部设有用于放置硬币的弧形槽；

订装机构包括分立于滑轨后端两侧的承压板和推压板，承压板和推压板外侧分别连接有第二驱动装置，由第二驱动装置来驱动承压板和推压板做相对运动，承压板和推压板之间设有中间板，承压板、推压板和中间板通过导向轴连接在一起并能够在导向轴上沿第二轴向滑动，推压板和中间板之间设有订装出针结构，在承压板面朝中间板的端面设有订装底座，承压板、中间板底部开有矩形槽；

第二轴向和第一轴向垂直。

进一步的，第一驱动装置包括主动驱动装置和从动装置，主动驱动装置和从动驱动装置分别设置在滑轨同一侧的前后两端，主动驱动装置的同步带轮和从动装置的同步带轮通过同步带轮联动；

硬币订装盒通过连接件固定在同步带上，由同步带带动在滑轨上滑动。

进一步的，导向轴固定在承压板上并依次垂直穿过中间板和推压板，位于推压板和中间板之间的导向轴上设有弹簧。

进一步的，第二驱动装置为电动推杆，电动推杆的底部设有滑块。

进一步的，在承压板上围绕矩形槽设置有多个订装底座，各订装底座的端面设有2个敲弯槽；

中间板上安装有多个与订装底座位置、数量相匹配的订装出针结构。

进一步的，硬币包装机设有控制系统模组，与送料机构和订装机构相连，控制系统模组包括Arduino控制模块、显示模组、总开关、蜂鸣器、工作开关、正在订装显示灯、订装完成显示灯、急停按键、订装完成检测开关，显示模组、总开关、蜂鸣器、工作开关、正在订装显示灯、订装完成显示灯、急停按键、订装完成检测开关与Arduino控制模块相连。

进一步的，推压板上设置有接触式位置传感器，与Arduino控制模块相连。

进一步的，在滑轨的前端设有硬币订装盒前限位开关，滑轨的后端设有硬币订装盒后限位开关，与Arduino控制模块相连。

进一步的，承压板底部设有滑块用于调整矩形槽的开口宽度。

同时本发明还提供了一种采用如上述硬币包装机进行硬币包装的方法，包括如下步骤：

第一驱动装置驱动硬币订装盒滑动至滑轨前端，在硬币订装盒的弧形槽中铺上包装纸，并将一叠硬币平躺放置在包装纸上，该叠硬币的首尾端和顶端的包装纸外露于弧形槽外；

装载硬币的硬币订装盒滑动至滑轨后端；

位于滑轨后端两侧的承压板和推压板向中间做相对运动，承压板、中间板的矩形槽穿过一叠硬币与推压板接触，以将外露于弧形槽外的包装纸压合；

订装出针结构在推压板推力作用下出钉针，钉针穿过包装纸并与订装底座接触后弯折，将包装纸订装在一起；

承压板和推压板向两侧做相对运动，硬币订装盒承载包装订装好的一叠硬币滑动至滑轨前端后取出。

本发明的优点在于：

1.本新型硬币包装机具有结构简单，包装方案新颖，人性化的控制设计，高效率的包装水平等优点。

2.结构简单，包装方案新颖：一方面可极大地降低了硬币包装机领域的生产成本，成本低，可使市场价格低，可极大地提高市场应用率，另一方面可提高硬币包装机的产率。此外，具有加工容易、能耗减小、原材料使用量减少、工序节省等众多良好效益。

3.人性化的控制设计：使操作、控制、使用过程简便易行，推广性高。

4.高效率的包装水平：可提高硬币包装效率，实现低能耗输入，高效益输出。

5.此外，精准的包装纸尺寸设计，结合本专利采用末端订合封纸的方法，可避免纸张重复包卷所产生的浪费，提高了纸张的利用率，降低对环境的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为硬币包装机的整体外观图；

图2为硬币包装机的内部结构图；

图3为控制系统模组的示意图；

图4-5为送料机构的示意图；

图6-7示出了硬币订装盒与同步带的连接示意图；

图8为订装机构俯视图；

图9为订装机构立体图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

本发明提供了一种硬币包装机，包括送料机构和订装机构；

送料机构包括第一驱动装置、硬币订装盒37、滑轨39，硬币订装盒37安装在滑轨39上并由第一驱动装置驱动以在滑轨37上沿第一轴向滑动，硬币订装盒37顶部设有用于放置硬币的弧形槽；

订装机构包括分立于滑轨后端两侧的承压板54和推压板50，承压板54和推压板50外侧分别连接有第二驱动装置，由第二驱动装置来驱动承压板54和推压板50做相对运动，承压板54和推压板50之间设有中间板52，承压板54、推压板50和中间板52通过导向轴53连接在一起并能够在导向轴53上沿第二轴向滑动，推压板50和中间板52之间设有订装出针结构51，在承压板54面朝中间板52的端面设有订装底座60，承压板54、中间板52底部开有矩形槽54a；第二轴向和第一轴向垂直。

硬币包装机外壳的底部板12置于最底端；左右分别安装左部板7、右部板15；顶部安装顶部板4；外壳前部倾斜安装信息板3和控制面板5，并竖直安装A前部板8和B前部板13；清点硬币盒9和包装纸14置于底部板12指定位置上，供使用者初步整理和清点硬币、以及初步包装硬币；包装好的硬币置于包装机的右上方的收纳盒1中。

如图4-5所示，第一驱动装置包括主动驱动装置和从动装置，主动驱动装置和从动驱动装置分别设置在滑轨同一侧的前后两端，主动驱动装置的同步带轮和从动装置的同步带轮通过同步带轮联动；硬币订装盒37通过连接件37a固定在同步带上，由同步带带动在滑轨上滑动。如图6-7所示，硬币订装盒37有向左延伸的连接件37a，连接件37a有卡槽，同步带40伸入卡槽中，连接件37a与同步带40对应位置处有卡齿相互啮合，实现连接件37a固定在同步带40上，两者联动。

滑轨39安装在底部板12上；滑块38置于滑轨上，可以前后滑动；硬币订装盒37与滑块38固定连接，硬币订装盒37里的槽长度最多只能容纳五十枚硬币，符合银行一般的包装数量。图中滑轨39的右端位置为硬币订装盒37的初始位置；步进电机安装座32利用安装座紧固螺栓33和安装座紧固螺母34安装于底部板12上；将步进电机31(即主动驱动装置的电机)利用步进电机紧固螺栓30和步进电机紧固螺母42安装在步进电机安装座32上；主动同步带轮41安装在步进电机31输出轴上；将轴座46利用轴座紧固螺栓45和轴座紧固螺母48安装在底部板12上；将从动轴47过盈安装在轴座46上；从动同步带轮44安装在从动轴47上；轴套43安装在从动轴47的轴端，限制从动同步带轮44的轴向位移；将同步带40置于两个同步带轮上。至此，送料部分便可完成将硬币订装盒送入送出机器的任务。

导向轴53固定在承压板54上并依次垂直穿过中间板52和推压板50，位于推压板50和中间板52之间的导向轴53上设有弹簧49。

第二驱动装置为电动推杆，电动推杆的底部设有滑块，通过滑块来固定。

在承压板54上围绕矩形槽设置有多个订装底座60，各订装底座60的端面设有2个敲弯槽；中间板52上安装有多个与订装底座60位置、数量相匹配的订装出针结构51。订装出针结构51配合订装底座60等同于订书机。

将铝型材支架58用铝型材支架紧固螺钉59安装在底部板12设计位置上；用推杆电机紧固螺栓56和滑块螺母57将推杆电机55紧固在铝型材支架58上，以此来固定推杆电机位置；推压板50、承压板54通过承压板和推压板紧固螺钉61安装在推杆电机顶端上；导向轴53左端固定在承压板54上；将推压板50、中间板52、承压板54平行立与两推杆电机之间并通过导向轴53连接，推压板50和中间板52可以在导向轴53上轴向滑动；将订装出针结构51安装在中间板52上；弹簧49安装在推压板50和中间板52之间的导向轴53上，弹簧49的两端分别和推压板50、中间板52固定连接，利于订装结束后，两板可通过弹簧作用回到原位；将订装底座60安装在承压板54上，中间板52和承压板54设计为“门”字型(即承压板、中间板底部开有矩形槽)，以此方式给下端硬币留出包装空间。至此，订装部分便可完成硬币订装任务。

硬币包装机设有控制系统模组，包括Arduino控制模块、显示模组、总开关、蜂鸣器、工作开关、正在订装显示灯、订装完成显示灯、急停按键、订装完成检测开关，显示模组、总开关、蜂鸣器、工作开关、正在订装显示灯、订装完成显示灯、急停按键、订装完成检测开关与Arduino控制模块相连。在滑轨的前端设有硬币订装盒前限位开关27，滑轨的后端设有硬币订装盒后限位开关28，与Arduino控制模块相连24。推压板50上设置有接触式位置传感器，与Arduino控制模块相连，可以用来计数。

将液晶显示屏16利用显示屏安装螺钉17安装在控制面板5上；将总开关19和总开关显示灯18安装在控制板5上，打开总开关，总开关显示灯亮，且此开关为自锁开关，按下不同的档位执行不同的功能；将工作开关21和工作开关蜂鸣器20安装在控制面板5上，按一次工作开关，工作开关蜂鸣器20响一次，一方面代表工作开关正常，另一方面给使用者提示，且此开关为自动复位开关，按一次系统将动作一次；将正在订装显示灯23和订装完成显示灯25安装在控制板5上，工作进行时正在订装显示灯23显示为红色，工作完成后订装完成显示灯25显示为绿色；将开关电源22和Arduino控制模块24安装在机器内部指定位置；急停按钮26安装在控制板5上，以用于紧急停止工作。硬币订装盒前限位开关27安装在滑轨39的前端，用以检测硬币订装盒的滑出极限位置；硬币订装盒后限位开关28安装在滑轨39的后端，用以检测硬币订装盒滑入极限位置。硬币订装盒完全进入订装部分时硬币订装盒后限位开关28给Arduino控制模块24反馈信号，Arduino控制模块24发出指令，使两推杆电机55开始工作；订装完成检测开关29安装在中间板52和承压板54之间，当两板接触时，此开关闭合，代表订装完成，同时给Arduino控制模块24反馈信号，Arduino控制模块24发出指令，使两推杆电机反向运转，直至推杆电机自身的锁定点而停止。

在一可选的实施例中，承压板和中间板底部设有滑板，用于调整矩形槽的开口宽度，从而可以适应不同数量硬币的包装需求。

下面对本发明的工作原理进行详细的说明：

当使用者需要使用本包装机时，打开机器总开关，总开关显示灯亮，此时Arduino控制模块发出指令，控制送料部分的步进电机正向转动，驱动同步带转动，硬币订装盒在带传动作用下从机器内部移动出来，即从初始位置移动到中转位置，如图1所示的位置。当硬币订装盒传送至硬币订装盒前限位开关时，此开关反馈信号给Arduino控制模块，控制模块发出指令，步进电机接收到Arduino发出的信号，停止转动。此时使用者右手将一张包装纸的中部放在硬币订装盒上，左手从清点硬币盒拿出小格里的十枚硬币，竖直放入硬币订装盒，共放入五十枚硬币，同时将包装纸压入硬币订装盒上，整理好包装纸状态，以便订装任务顺利完成。按下工作开关，工作开关蜂鸣器响一次，此时Arduino控制模块发出指令，控制步进电机反向转动，硬币订装盒在带传动作用下进入机器内部，回到初始位置。至此，送料部分硬币送入任务完成。

当装好硬币和包装纸的硬币订装盒回到初始位置时，会碰撞到位于初始位置的硬币订装盒后限位开关，此开关反馈信号给Arduino控制模块，控制模块发出两个指令：一是让正在订装显示灯发出红色光，警示使用者，订装正在进行，禁止手伸入机器内部，以防意外发生；二是给推杆电机发出指令，让两个推杆电机运转，向前推动订装部分的推压板和承压板相向运动，推压板通过弹簧间接推动中间板，当中间板和承压板推合到一起后，包装纸上端和侧端开口在两板的压合作用下对合到一起，此时，推压板继续向前推压，压缩弹簧，并推压订装出针结构出针，和设在承压板上的订装底座一起订合包装纸的两端和侧端。至此，订装部分硬币订装任务完成。

当订装完成时，安装在承压板上的订装完成检测开关检测到信号，此开关反馈信号给Arduino控制模块，控制模块发出五个指令：一是让红色的正在订装显示灯熄灭；二是让绿色的订装完成显示灯亮，提示使用者订装完成；三是给推杆电机反转信号，两推杆电机在接收到Arduino给出的反转信号下相背运动至自身原始的锁定点而停止，推杆电机也带动所有订装结构回到原始位置，等待下一次订装指令；四是给步进电机正转信号，驱动同步带转动，硬币订装盒在带传动作用下从机器内部移动出来，到达硬币订装盒前限位开关时，此订装盒前限位开关反馈信号给Arduino控制模块，控制模块发出两个指令，一是步进电机接收到Arduino发出的信号，停止转动，二是让绿色的订装完成显示灯熄灭；五是给Arduino控制模块计数信号，计算硬币包装数量。此时使用者将包装好的硬币放入指定的包装好的硬币收纳盒。至此，送料部分硬币送出任务完成。

计数任务：包装机每次包装的硬币数目是50枚，每次执行订装任务会使订装完成检测开关工作一次，Arduino控制模块接收到订装完成检测开关的计数信号，通过记录其工作次数和利用换算公式：包装硬币总数＝50枚*工作次数，来计算硬币包装总数量。同时，Arduino控制模块将包装机包装过的硬币包数和硬币总数等信息实时显示在显示屏上，供使用者知晓。至此，计数任务完成。

至此，一个包装周期完成。当使用者需要继续进行包装工作时，只需要重复上述工作流程。若使用者完成了包装工作，只需要按下总开关，Arduino控制模块接收到信号后，发出两个指令：一是让总开关显示灯熄灭，二是让步进电机反向转动，硬币订装盒在带传动作用下进入机器内部，回到初始位置。当空载的硬币订装盒回到初始位置时，会碰撞到位于初始位置的硬币订装盒后限位开关，此开关反馈信号给Arduino控制模块，控制模块发出指令，让步进电机停止转动。至此，整个机器复位，结束工作。

本专利的创造性在于采用推杆电机直接推动压板压合包装纸并推动订装机构订合包装纸的包装硬币方案，从而达到高效、高用纸率的硬币包装水平。并且通过记录订装任务的完成次数来统计包装硬币的包数及硬币数。

本专利的新颖性在于采用推杆电机直接推动订书机订装的方式，而非平常的包卷方式来完成硬币包装任务。同时在其中一块压板上装有接触式位置传感器，以此记录包装次数来完成计数任务。

本发明的独特之处在于：

1.控制部分：主要控制整台机器的运作，通过控制电路来协调各部分、各机构之间的运转，使它们配合默契，高效合作，同时在其中一块压板上装有接触式位置传感器，以此记录包装次数来完成计数任务，可以显示包装数量等信息。

2.送料部分：通过带传动将目标硬币送入送出至指定位置，为订装和装入硬币做好准备工作。

3.订装部分：主要是通过推杆电机与压板连接，推杆电机驱动，推动压板运动，使订装出针结构工作，将包装纸订合。

4.外壳部分：为各部分结构提供安装载体，保护机器内部结构，容纳包装好的硬币等作用。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种硬币包装机，其特征在于，包括送料机构和订装机构；

送料机构包括第一驱动装置、硬币订装盒、滑轨，硬币订装盒安装在滑轨上并由第一驱动装置驱动以在滑轨上沿第一轴向滑动，硬币订装盒顶部设有用于放置硬币的弧形槽；

订装机构包括分立于滑轨后端两侧的承压板和推压板，承压板和推压板外侧分别连接有第二驱动装置，由第二驱动装置来驱动承压板和推压板做相对运动，承压板和推压板之间设有中间板，承压板、推压板和中间板通过导向轴连接在一起并能够在导向轴上沿第二轴向滑动，推压板和中间板之间设有订装出针结构，在承压板面朝中间板的端面设有订装底座，承压板、中间板底部开有矩形槽；

第二轴向和第一轴向垂直。

2.如权利要求1所述的硬币包装机，其特征在于，第一驱动装置包括主动驱动装置和从动装置，主动驱动装置和从动驱动装置分别设置在滑轨同一侧的前后两端，主动驱动装置的同步带轮和从动装置的同步带轮通过同步带轮联动；

硬币订装盒通过连接件固定在同步带上，由同步带带动在滑轨上滑动。

3.如权利要求1所述的硬币包装机，其特征在于，导向轴固定在承压板上并依次垂直穿过中间板和推压板，位于推压板和中间板之间的导向轴上设有弹簧。

4.如权利要求1所述的硬币包装机，其特征在于，第二驱动装置为电动推杆，电动推杆的底部设有滑块。

5.如权利要求1所述的硬币包装机，其特征在于，在承压板上围绕矩形槽设置有多个订装底座，各订装底座的端面设有2个敲弯槽；

中间板上安装有多个与订装底座位置、数量相匹配的订装出针结构。

6.如权利要求1所述的硬币包装机，其特征在于，硬币包装机设有控制系统模组，与送料机构和订装机构相连，控制系统模组包括Arduino控制模块、显示模组、总开关、蜂鸣器、工作开关、正在订装显示灯、订装完成显示灯、急停按键、订装完成检测开关，显示模组、总开关、蜂鸣器、工作开关、正在订装显示灯、订装完成显示灯、急停按键、订装完成检测开关与Arduino控制模块相连。

7.如权利要求6所述的硬币包装机，其特征在于，推压板上设置有接触式位置传感器，与Arduino控制模块相连。

8.如权利要求7所述的硬币包装机，其特征在于，在滑轨的前端设有硬币订装盒前限位开关，滑轨的后端设有硬币订装盒后限位开关，与Arduino控制模块相连。

9.如权利要求1所述的硬币包装机，其特征在于，承压板和中间板底部设有滑板，用于调整矩形槽的开口宽度。

10.一种采用如权利要求1-9任意一所述的硬币包装机进行硬币包装的方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一驱动装置驱动硬币订装盒滑动至滑轨前端，在硬币订装盒的弧形槽中铺上包装纸，并将一叠硬币平躺放置在包装纸上，该叠硬币的首尾端和顶端的包装纸外露于弧形槽外；

装载硬币的硬币订装盒滑动至滑轨后端；

位于滑轨后端两侧的承压板和推压板向中间做相对运动，承压板、中间板的矩形槽穿过一叠硬币与推压板接触，以将外露于弧形槽外的包装纸压合；

订装出针结构在推压板推力作用下出钉针，钉针穿过包装纸并与订装底座接触后弯折，将包装纸订装在一起；

承压板和推压板向两侧做相对运动，硬币订装盒承载包装订装好的一叠硬币滑动至滑轨前端后取出。