专利名称：一种货币分发装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种货币分发装置。本发明将通过硬币分发装置加以介绍。但是此技术也可以应用于纸币分发。
还已经知道要设置马达形式的促动器，通过离合器促动器可有选择地从两个分开的存储室分发硬币。参见专利WO 94/16411中的示例。
还希望有设置了便宜、能耗低、和小型的驱动机构的改进的装置来分发硬币。
在本发明的一个方面，离合器用于根据促动器产生的移动有选择性地进行分发操作，离合器包括可在脱离状态和接合状态之间移动连接件的电磁铁。连接件最好被电磁铁移动至接合状态并在重力和/或通过反转离合器驱动方向的作用下返回到脱离状态(虽然如果希望的话，这些不同的影响可能有相反的作用)。
离合器最好有驱动件和从动件，驱动件和从动件可以有不同的相对位置。处于接合状态的连接件限制驱动件和从动件之间的相对运动，故驱动件可驱动从动件。可以设想驱动件和从动件设置成可转动，最好围绕一共同轴，因为这将导致特别紧凑的配置。然而，其它的配置也是可能的，如可以使驱动件和从动件中的一个或两个设置成可以线性互换。
配置最好可防止连接件移动到位于一相对位置的脱离状态和/或位于另一相对位置的接合状态。这意味着电磁铁只需操作相当短的时间来使离合器接合(或者是脱开)，因此可降低整个的能量消耗。
连接件处于接合状态时，驱动件和从动件最好在一个有限的范围互相相对移动，连接件传递驱动力至位于移动范围一端的从动件。连接件还能够移动到位于移动范围另一端的脱离状态。在这两端之间连接件保持在接合状态，连接件在两个状态之间的方向上要受到一个当接近驱动极限位置时是逐渐增加的量的控制，这样的要求可以通过在驱动件和从动件中的一个或两个上设置斜面来实现。这样设置有多种好处，(a)连接件可以更容易地进入接合状态，(b)连接件的相对移动自由度意味着驱动件和从动件之间的干涉可以避免，直至非常接近驱动极限位置，而且不要求离合器件的尺寸有精确的公差，和(c)连接件在需要时将更容易地移动到脱离状态。
连接件最好能够滚动(例如，可以是滚筒或最好是球形)以帮助接合状态和脱离状态之间的移动和减少连接件粘住的机会。
根据本发明的离合器可以便宜地和紧凑地制造。单个促动器如马达最好可用来驱动多个分别连接到各自硬币储存室的离合器，最好设置三个这种离合器和硬币存储室。这意味着要求设置比多项现有技术中的配置少的促动器。因此导致较便宜和更紧凑的配置，同时还可使用较大的和功率更大的促动器。取决于所选择的促动器的功率，本装置可以允许促动器从多个储存室同步地进行分发。
图2是说明硬币如何从分发装置的硬币储存室分发的示意透视图；图3是包括多个离合器的分发装置的一部分的平面图；图4是一个离合器的部分剖开的侧视图；和图5和图6分别是离合器上部和下部的分解图；图7(A)到(K)是说明离合器操作的说明图；图8是离合器的从动件的部件的近距视图。
接受的硬币然后进入硬币分选器10，分选器有许多由装置的电路控制的门(未示出)可以有选择地将硬币从主通道12转移到多个下一个通道14，16，18，19和20中的任一个，或使硬币沿通道12进入通道22然后到达钱箱24。如果硬币不能被接受，不进入分选器10而是直接经通道26直接去到退回口。
各通道14，16，18，19和20分别连通到五个硬币管或容器28，30，31，32和34中的一个。各个容器设定为存放垂直堆叠的特定币值的硬币。虽然显示了五个容器，但可设置任何数量的容器。
用36示意性地表示的分发装置在装置给付零钱时可从容器中分发硬币。分发装置36包括可驱动马达40的控制机构38。如将在下面将解释的，马达轴的转动造成硬币从选出的容器28，30，31，32和34中之一分发出来。控制机构38可以通过操纵多个用44示意性表示的离合器中的各离合器选择一个容器，其中各个离合器分别连接到一个容器。
参考图2，此图说明硬币是如何分发的，为了更清楚起见，只是显示了一个容器30的下部。容器在底部有开口，所以各叠硬币堆叠在容器下面延伸的底表面48。底表面48在各容器的下面形成狭缝50。
分发臂或分发件52在底表面48的下面延伸，并有从件52的一端向上突出的可推动硬币的延长部54，其穿过狭缝50突出。如将在下面介绍的，臂52可以大致上沿其长度方向移动，这将使延长部54沿狭缝50从容器30的后部移动，与容器中最下面的硬币的边接触，这样该硬币经过容器30的下部前边58和底表面48之间的空间被推出来。因此，硬币便可以从分发装置沿箭头A的方向落下。分发臂设有从件52的端部向下突出的导向延伸部60，并落在位于表面48下面的基板63上的凹槽62，以便更精确地引导件52的运动。
分发臂52的相对延长部54的端部可枢轴转动地安装在曲柄臂64。曲柄臂固定在轴66以便可以绕轴线68转动。轴66转一圈将从图2所示的位置移动曲柄臂64，其中分发臂52位于其基本位置，这样分发臂就沿狭缝50的长度被向前拉，再沿狭缝50被推回到基本位置。这就构成了单次分发循环。
在图2中示意地显示的曲柄臂64和轴66构成了离合器44的一部分。离合器44有圆形驱动轮形式的驱动件80，其周边并带有轮齿。马达40可以带动驱动轮80转动，如果离合器44已经接合该旋转运动就被传递到轴66。通过操作电磁铁84可实现离合器接合。
参阅图3，五个离合器44的驱动轮80都通过驱动齿轮86和惰轮88可驱动地互相啮合。因此，全部五个驱动轮80当马达40驱动驱动齿轮86时都转动。取决于哪个离合器44是啮合的，硬币就会从一个容器中被分发进入分发区90。
参考图4-6，在各个离合器44，驱动轮80支承从动盖92。从动盖不可转动地固定在轴66的顶部并被夹子93保持不动。具有含铁的钢球94形式的连接件位于驱动轮80的轴向突出的延伸部100的上表面98中的凹槽96。凹槽96由两个主要部分形成，凹部102和槽104。
凹部102有足够的深度，故当球94位于其中时，球不会突出到上表面98之上。在这种情况下，即处于离合器的脱离状态，轮80的转动不会造成固定在延伸部100上的盖92的转动。
叠放的盖92在其下表面106有上球槽108。假设槽108位于凹部102之上，那么球94可自由向上移动进入上球槽108。在这里连接驱动轮80和盖92，因而限制了相对转动。
假定驱动轮80然后转向左边，如图4所示。球94将夹在上球槽108的左边和下球槽104的右边之间，任何驱动轮80的进一步转动因此将造成盖92和轴66的相应转动。
现在将参考图7介绍离合器的操作。图中为清楚起见，驱动轮80和从动盖92的一部分用示意的形式显示，其旋转运动用直线运动代表。
参见图7(A)，其显示驱动轮80和从动盖92处于静止的位置，马达40的输出轴处于基本位置。线120表示凹槽96左边的基本位置，线122表示盖92的上球槽108左边的静止位置。图7(A)显示球处于脱离状态，位于凹槽96的凹部102。
为了分发硬币，马达40沿图7(B)中的箭头F的方向驱动驱动轮。电磁铁84动作吸引球94，使球沿箭头B的方向上升。然而盖92的下表面106阻止球离开凹部102直到驱动轮80几乎完成了完整的转动，见图7(C)。这时，当上球槽108重叠凹部102，球94可自由离开凹部。进一步的转动(见图7(D))导致球94部分位于上球槽108和部分位于下球草4104。如果必要的话，球94可被槽108的左边推进槽104。
当驱动轮80转到其基本位置(见图7(E))，球94被夹在上球槽108的左边和下球槽104的右边之间。驱动轮80的进一步转动因此将造成盖92的相应转动(见图7(F))。
可以理解，当驱动轮80已经移动到上球槽108不再叠加在凹部102之上的位置时，球94不再回到凹部。因此，球94的电磁铁吸引不再需要，因而电磁铁可以断电。马达40最好设置位置传感器来控制马达的启动和停止。位置传感器指示何时驱动轮80到达其基本位置(见图7(E))。因此，这是个方便的信号可用于关断电磁铁。
图7(G)显示在驱动轮80已经完成两圈和盖92已经完成一圈时离合器的状态，实现了一个硬币的分发。如果要从相同的容器中分发下一个硬币，驱动轮80继续转动，继续转动的每圈都造成盖转动一圈，因此分发下一个硬币。
假定分发操作完成，然后就是要脱开离合器。这个操作是在步骤7(H)到7(K)之间完成。在步骤7(H)，驱动轮80沿相反的方向R转动(到图示的右面)。当凹部102移动到上球槽108的下面，球94可自由地进入凹部，因而使离合器脱开。在下球槽104形成从凹部102向上延伸的斜面和作为连接件的球94滚下该斜面会有助于离合器的脱开。图7(H)到7(I)显示了向凹部102移动并且位于其中的球94。虽然这些特征最好是有，但又不是必需的，因为驱动轮80的继续移动将使得上球槽108的右边推动球94进入凹部102，因此可以确保离合器的脱开。
图7(J)到7(K)显示当驱动齿轮朝基本位置移动然后进入该位置时的离合器的状态，这时离合器回到图7(A)所示的状态。
上面介绍的配置最好具有下面的特征以便改进性能和可靠性。
(a)参考图8，上球槽108在右端可以有曲面或斜面，如100所代表的，以便对球94施加凸轮作用以保证球在离合器脱开时能返回到凹部中。
(b)上球槽108的相对端在112处可以有圆弧面以便形成更大的与球94的接触面，因而减少摩擦。
(c)下球槽104的右端可形成小于球94半径的曲率半径，如图7(F)所示，这样与球94的接触面就减小并减少与球粘结的机会。
应当指出根据上面的介绍，驱动轮80必须转动n+1次才能分发n个硬币，几乎是盖92被驱动接合之前进行的所有转动。这意味着驱动轮80在较大的载荷施加以前以一定速度移动，因此进一步增强了性能。
如上所示，为了接合离合器电磁铁84只需要在硬币的分发操作进行的部分时间里带电。在上面介绍的特定实施例中，为了方便在整个驱动轮80的初始转动期间电磁铁都带电。然而这不是必要的，电磁铁只要在凹部102位于上球槽108之下(见图7(c))时带电。
上球槽108有基本上大于连接件的对应尺寸，即球的直径，的长度，所以当球可以移出凹部102进入上球槽108时，角度位置可以有很大的范围，这可以保证进入很容易。下球槽104也有基本上大于连接件94的对应尺寸的长度，所以在图7(E)所示的驱动位置，球基本上是从凹部102的位置位移，因此保证了离合器可方便地接合。由于下球槽104的倾斜度，槽104具有相对较宽的口，故球能够容易地进入槽104，即使在电磁铁带电后有一定程度的反弹。另外，由于存在斜面任何制造误差都不可能干扰球从凹部102移动到驱动状态，如图7(E)所示。在另一方面，当处于驱动状态时，对球严格控制是有必要的，因为可以保证驱动力通过球直径传递，避免了剪切作用。
如果发现振动造成球94离开凹部102，因此造成与离合器错误地接合，要避免这种情况可以通过设置永久磁铁来将球保持在凹部，电磁铁应具有足够的磁力以克服永久磁铁的磁力。
上面介绍的实施例仅作为示例，可以通过很多方式来改进，例如，配置可以反过来，即凹部102和/或斜面可以在从动件形成，而不是在驱动件。控制系统38可以操纵离合器使多个硬币从不同的容器中同步分发，如果促动器有足够的功能或可以设置成，就可以在任何给定的时间内只有一个离合器接合。
权利要求
1.一种分发货币的装置，其包括储存多种货币单位的现金储存室；分发促动器；和一离合器；具有由所述促动器促动的驱动件，可移动使货币单位从所述现金储存室分发出来的从动件，可将驱动力从所述驱动件传递到所述从动件的连接件，该驱动过程取决于所述连接件是处于接合状态或是脱离状态；和可将连接件从一个状态移动到另一个状态的电磁铁。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电磁铁可以将所述连接件从脱离状态移动到接合状态。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当连接件处于接合状态和当驱动件沿第一方向移动时，所述连接件可以将所述驱动力传递到所述从动件；所述连接件可对沿相对所述第一方向的第二方向移动的所述驱动件作出反应，移动到脱离状态。
4.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，取决于所述驱动件和从动件的相对位置，所述连接件可被阻止移动到第一状态，由此，所述电磁铁可以动作以便移动所述连接件从第一状态到其它状态，然后在所述连接件未返回到第一状态时释放。
5.根据前面权利要求任一项所述的装置，其特征在于，所述连接件位于所述驱动和从动件中一个的凹槽，所述凹槽具有第一和第二部分，所述连接件当位于所述凹槽的第一部分时处于所述脱离状态，当位于所述凹槽的第二部分时处于所述接合状态。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述凹槽在所述件的移动方向上有一定长度，所述凹槽基本上大于所述连接件的相应尺寸，所以，当传递驱动力至所述从动件时，所述连接件主要从所述凹槽的第一部分位移。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，当所述连接件朝其传递驱动力所在的位置移动时，所述驱动件和从动件的配置可使所述连接件逐渐地更加局限在其中间。
8.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述连接件被设置成可以在其脱离状态和接合状态之间滚动。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述连接件基本是球形。
10.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述驱动和从动件设置成可转动。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述驱动和从动件设置成可绕一公共轴转动。
12.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述连接件在所述电磁铁的作用下可从一个状态移动到另一状态；在重力的作用下可从所述另一状态移动回到所述一个状态。
13.一种用于分发货币的装置，所述装置包括一用于存放多种货币单位的现金储存室；一分发促动器；和一离合器；具有由所述促动器促动的驱动件，可通过移动使一个货币单位从所述现金储存室分发出来的从动件，可将驱动力从所述驱动件传递到所述从动件的连接件，可从脱离状态移动接合状态的连接件，其中驱动力从所述驱动件传递到所述从动件；其特征在于，在所述连接件离开所述第一状态后，所述驱动件和从动件相对移动到可防止所述连接件返回到所述第一状态的位置。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第一状态是所述脱离状态，当所述连接件处于其接合状态时，所述驱动件可沿第一方向移动使货币单位分发，所述连接件可响应所述驱动件沿相对所述第一方向的第二方向移动，而移动到其脱离状态。
15.一种分发货币的装置，所述装置包括一用于存放多种货币单位的现金储存室；一分发促动器；和一离合器；具有由所述促动器促动的驱动件，可通过移动使一个货币单位从所述现金储存室分发出来的从动件，位于所述驱动件和所述从动件之一的凹槽中的连接件，所述连接件可从脱离状态移动到接合状态，处于所述脱离状态时所述连接件位于所述凹槽的第一部分，处于所述接合状态时位于所述凹槽的第二部分，其中驱动力从驱动件被传递到从动件，所述凹槽的第一和第二部分被一基本上大于所述连接件相应尺寸的距离隔开。
16.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括多个现金存储室，各自具有离合器和共用的促动器。
17.根据前面权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置适用于分发硬币。
全文摘要
一种硬币(或钞票)分发装置。其包括:多个现金储存室、共用促动器、和离合器。各储存室的离合器可有选择地传递驱动力促使货币分发。离合器设有由促动器促动的驱动件,可通过移动使货币单位从现金储存室分发出来的从动件,可将驱动力从驱动件传递到从动件的连接件,该驱动过程取决于连接件是处于接合状态或是脱离状态;和可将连接件从一个状态移动到另一个状态的电磁铁。
文档编号G07D1/02GK1362697SQ0114529
公开日2002年8月7日 申请日期2001年12月28日 优先权日2000年12月28日
发明者C·R·弗伦克 申请人:马尔斯公司