CN113706765B - 一种纸币转弯通道结构动力设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纸币转弯通道结构动力设计方法，包括如下步骤：测量得到纸币在水平通道中的运输阻力f，确定运输纸币所需驱动动力的最小值为运输阻力f和安全系数K之和；获取上部皮带稳定工作时的张力值F；根据传输轮的宽度选取得到上部皮带和下部皮带的宽度B；计算上部皮带施加在支撑轮和下主动轮处的正压力值G，其中正压力值G为张力值F和宽度B相乘得到的乘积；计算上部皮带与纸币上表面的最大静摩擦力、纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力，均为Fm，此处忽略纸币重量对纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力的影响，最大静摩擦力Fm为正压力值与摩擦系数相乘得到的乘积，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为两个最大静摩擦力之和2Fm。

Description

一种纸币转弯通道结构动力设计方法

技术领域

本发明属于自助金融设备领域，尤其涉及一种纸币转弯通道结构动力设计方法。

背景技术

机芯是自助柜员机的核心模块，承担了纸币在自助柜员机中流转的全过程。鉴于实际需要，机芯还承担了识别鉴伪、暂存等功能，且由于设备空间有限，因此纸币在机芯的流转中会发生多次转弯，且转弯角度较大，一般在60~180°左右。

在正常水平通道内，为了保证纸币传输过程中有足够的静摩擦力，因此涉及了浮动轮和单侧皮带的设计方法，如附图1的水平通道部分，即浮动轮在上、单侧皮带在下，纸币从单侧皮带下方通过，即使纸币由于新旧程度不同、年份不同，而出现的细微厚度变化，由于浮动轮的作用，也能提供给纸币足够的静摩擦力，从而保证纸币能随着皮带传动而运输，不会与皮带发生相对运动。

但是浮动轮对空间有要求，当在转弯通道时，多会出现空间不足，无法安置浮动轮的情况，如何在这种情况下进行通道设计，保证纸币的高效传输是本领域技术人员需要解决的技术难题。除了做结构设计之外，我们还需要结合新设计的机械结构寻找一种匹配的动力设计方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种纸币转弯通道结构动力设计方法，本方法简单有效，可以准确计算出通道动力，进而为通道电机的选型提供了准确的依据。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种纸币转弯通道结构动力设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，测量得到纸币在水平通道中的运输阻力f，确定运输纸币所需驱动动力的最小值为运输阻力f和安全系数K之和；

步骤2：获取上部皮带稳定工作时的张力值F；

步骤3：根据传输轮的宽度选取得到上部皮带和下部皮带的宽度B；

步骤4：计算上部皮带施加在支撑轮和下主动轮处的正压力值G，其中正压力值G为张力值F和宽度B相乘得到的乘积；

步骤5：计算上部皮带与纸币上表面的最大静摩擦力、纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力，均为Fm，此处忽略纸币重量对纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力的影响，最大静摩擦力Fm为正压力值与摩擦系数相乘得到的乘积，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为两个最大静摩擦力之和2Fm。

作为优选的，安全系数取决于纸币本身特性，包括纸币国别、纸币新旧程度、纸币褶皱情况。

作为优选的，摩擦系数是皮带相对于纸币的摩擦系数，摩擦系数与皮带、纸币本身特性都有关，皮带本身特性包括伸缩性和耐磨性，纸币本身特性包括纸币国别、纸币新旧程度、纸币褶皱情况，摩擦系数是一个区间范围值。

作为优选的，最大静摩擦力是一个区间范围值，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为区间范围值的最小值。

作为优选的，根据运输纸币所需驱动动力进行通道电机的选型以及适配。

作为优选的，当步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值大于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值时，重新选取其它规格的上部皮带，重复进行步骤1到步骤5，直至步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值小于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值。

本发明的有益效果在于：

在转弯通道区域，纸币运行过程中比较容易发生褶皱和变形，双皮带的夹持有效减少了纸币变形概率，从而降低了卡钞率。针对上下皮带传输纸币的结构，提出了一种动力设计方法，本方法仅适用于双皮带传输的情况，既结合了实际使用方法，又利用了皮带特性，得到的通道动力准确率高，进而为电机的选型提供了精确的数据保障。

附图说明

图1是纸币转弯通道结构示意图。

其中：

1.上部通道组件 2.下部通道组件 3.上部皮带 4.下部皮带 5.支撑轮 6.下主动轮。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种纸币转弯通道结构，包括位于上方的上部通道组件1和位于下方的下部通道组件2，上部通道组件包括若干上传动轮和一条上部皮带3，下部通道组件包括若干下传动轮和一条下部皮带4，上部皮带和下部皮带之间形成传输通道，纸币在上部皮带和下部皮带之间传输；使用皮带进行传输，改变了以往采用上下两个传输轮进行传输的方式，降低了传输轮处卡钞的概率。也解决了空间有限，无法安装浮动轮的问题。

鉴于纸币在通道中的转弯角度较大，（一般在60~180°左右，此处设计为90°），因此纸币在通道中阻力较大，所需要的静摩擦力较大。再加上针对这种特殊的结构，需要对通道动力进行重新设计，再满足传输的前提下，选择性价比最优的电机。具体设计方法如下：

步骤1，实际测量得到纸币在水平通道中的运输阻力f，确定运输纸币所需驱动动力M的最小值为运输阻力f和安全系数K之和；由于纸币本身特性，极大可能性在通道中发生褶皱和堆叠情况，针对这种异常情况，增加安全系数，安全系数K取决于纸币本身特性，包括纸币国别、纸币新旧程度、纸币褶皱情况，通过多次试验可得出。

运输阻力f测量方法：

电机和通道之间连接扭力测试仪，以指定速度v运行时，水平通道运输纸币时测量出来的扭力与通道空载时扭力之差，可计算出通道运输阻力。此处的水平通道并非是附图1中水平通道，因为附图1水平通道上部是皮带、下部是支撑轮，与转弯通道的上下双皮带不同，因此为了保证测量的准确度，我们重新搭设了上下都是皮带的水平通道，从而保证了实际应用到转弯通道的场景相一致。

对于指定速度，在于银行对每秒存多少张纸币是有要求的，不同银行不同机型，要求不同，通过每秒存款纸币数量，可以转换出通道的运行速度，因此此处的指定速度，就是通过这样计算得到的。

安全系数K测量方法：

电机和通道之间连接扭力测试仪，以指定速度v运行时，通道运输恶劣纸币（褶皱，孔洞，堆叠等恶劣使用条件下的纸币）与通道运输普通纸币的扭力之差，可计算出运输通道安全系数，安全系数的单位与运输阻力一致。

本实施例中实际测量f<0.3N，试验得到K=1.2N；

所以设计运输纸币所需驱动动力时应满足：M≥K+f>1.5N。

步骤2：通过产品规格书获取上部皮带稳定工作时的张力值F；

即在标准拉伸时，作用在轴向的稳定载荷，本实施例中标准拉伸率为5%，该张力值是皮带的出厂参数值，可以根据实际要求选用不同的皮带，同样的，当通道电机是确定好的，我们也可以反推出应该选用何种规格的皮带。常规的做法是根据经验选取某种规格的皮带，进行本次计算，得到符合要求的运输纸币所需驱动动力，评判运输纸币所需驱动动力的合规标准是：步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值小于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值；否则重新选取皮带。

步骤3：根据传输轮的宽度选取得到上部皮带和下部皮带的宽度B；为了使得设备运转稳定，建议将上下各传输轮的宽度设置为统一值，且选取的上部皮带和下部皮带各参数也相同，包括张力值和宽度。

步骤4：计算上部皮带施加在支撑轮和下主动轮处的正压力值G，其中正压力值G为张力值F和宽度B相乘得到的乘积；皮带的出厂参数中张力值单位为N/mm，而并非常规理解的N/mm²，N/mm是弹性系数单位，比如说，一个弹簧的弹性系数是1N/mm，就是说用1N 的力，能把弹簧拉长1mm。这是弹力领域的常用参数。因此本步骤中张力值F和宽度B相乘得到的乘积单位为N，正好是压力值的单位。

为了方便理解，将上部皮带施加作用力在支撑轮和下主动轮的两处，分别标记为P1和P2。由于上部皮带与支撑轮和下主动轮是相切的，因此上部皮带作用在这两个轮的相切点是垂直作用力，也就是正压力。

步骤5：计算上部皮带与纸币上表面的最大静摩擦力、纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力，均为Fm，此处忽略纸币重量对纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力的影响，最大静摩擦力Fm为正压力值G与摩擦系数μ相乘得到的乘积，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为两个最大静摩擦力之和2Fm。

上部皮带对纸币产生压力，而使得上部皮带和纸币上表面之间产生了静摩擦力；而压力是可以传递的，鉴于纸币重量产生的作用力相对于上部皮带产生的压力较小，可以忽略纸币重量对纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力的影响，因此纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力等于上部皮带与纸币上表面的最大静摩擦力。

摩擦系数是皮带相对于纸币的摩擦系数，摩擦系数与皮带、纸币本身特性都有关，皮带本身特性包括很好的伸缩性和耐磨性，长时间使用，仍然能提供稳定的表面摩擦力，在复杂的机械结构处也能容易装拆，运输精度较高。

纸币本身特性包括纸币国别、纸币新旧程度、纸币褶皱情况，摩擦系数是一个区间范围值，相应的最大静摩擦力也是一个区间范围值，为了保证所有情况下的纸币都能被传输，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为区间范围值的最小值。

本实施例中上部皮带和下部皮带的规格参数都相同，当步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值大于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值时，重新选取其它规格的上部皮带，重复进行步骤1到步骤5，直至步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值小于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值。

下面就实际的数据例子对本实施例进行说明。

本实施例中F=0.44N/mm，B=10mm ，μ=0.3~0.6，因此G=F*B=4.4N，Fm=G*μ=1.32N~2.64N，2Fm=2.64N~5.28N；为了保证所有情况下的纸币都能被传输，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为2.64N，最小值应该大于1.5N。

根据运输纸币所需驱动动力值进行通道电机的选型以及适配，运输纸币所需驱动动力值也可以理解为运输负载。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，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 (5)

1.一种纸币转弯通道结构动力设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，测量得到纸币在水平通道中的运输阻力f，确定运输纸币所需驱动动力的最小值为运输阻力f和安全系数K之和；

运输阻力f测量方法：电机和通道之间连接扭力测试仪，以指定速度v运行时，与转弯通道的场景相一致，且上下都是皮带的水平通道运输纸币时测量出来的扭力与通道空载时扭力之差，计算出通道运输阻力f；

安全系数K测量方法：

电机和通道之间连接扭力测试仪，以指定速度v运行时，通道运输恶劣纸币与通道运输普通纸币的扭力之差，可计算出运输通道安全系数，安全系数的单位与运输阻力一致；

对于指定速度，由于银行对每秒存多少张纸币是有要求的，不同银行不同机型，要求不同，通过每秒存款纸币数量，可以转换出通道的运行速度，从而计算得到指定速度；

步骤2：获取上部皮带稳定工作时的张力值F；

步骤3：根据传输轮的宽度选取得到上部皮带和下部皮带的宽度B；

步骤4：计算上部皮带施加在支撑轮和下主动轮处的正压力值G，其中正压力值G为张力值F和宽度B相乘得到的乘积；

步骤5：计算上部皮带与纸币上表面的最大静摩擦力、纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力，均为Fm，此处忽略纸币重量对纸币下表面与下部皮带的最大静摩擦力的影响，最大静摩擦力Fm为正压力值与摩擦系数相乘得到的乘积，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为两个最大静摩擦力之和2Fm，根据运输纸币所需驱动动力进行通道电机的选型以及适配。

2.根据权利要求1所述的一种纸币转弯通道结构动力设计方法，其特征在于，安全系数取决于纸币本身特性，包括纸币国别、纸币新旧程度、纸币褶皱情况。

3.根据权利要求1所述的一种纸币转弯通道结构动力设计方法，其特征在于，摩擦系数是皮带相对于纸币的摩擦系数，摩擦系数与皮带、纸币本身特性都有关，皮带本身特性包括伸缩性和耐磨性，纸币本身特性包括纸币国别、纸币新旧程度、纸币褶皱情况，摩擦系数是一个区间范围值。

4.根据权利要求3所述的一种纸币转弯通道结构动力设计方法，其特征在于，最大静摩擦力是一个区间范围值，确定运输纸币所需驱动动力的最大值为区间范围值的最小值。

5.根据权利要求1所述的一种纸币转弯通道结构动力设计方法，其特征在于，当步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值大于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值时，重新选取其它规格的上部皮带，重复进行步骤1到步骤5，直至步骤1确定的运输纸币所需驱动动力的最小值小于步骤5确定的运输纸币所需驱动动力的最大值。

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