一种钱币自动整理装置的制作方法

本发明涉及钱币分拣设备技术领域，尤其涉及一种钱币自动整理装置。

背景技术：

钱币作为当今社会下主要流通的货币，有着使用广泛，方便快捷等诸多优点，与此同时，钱币的分类、计数及包装也成为了一个急需解决的难题。例如，钱币广泛应用于银行、公交、自动贩卖机等诸多领域的普及应用已经成为一种趋势，其在市场上的投放量还将大幅度增加，世界上的各类钱币均可分为纸币和硬币，随之带来的是钱币的分拣，计数，包装等一系列新的课题。

目前，全国交通系统中有近75％的人群在使用传统的投币方式乘坐公共交通设施，庞大的客流量增加了人工售票与票款清点的难度。随着人工售票方式逐渐被无人售票所替代，出现了人工点钞的方式，尤其以一线城市为主，仍存在大量市政交通点钞员。据我们走访了解到，北京市某公交公司平均每天需要清点1600多袋，近1.25吨的钱币，全公司27个点钞员每天每人需要手动清点50公斤硬币，上万张纸币，每天工作近11个小时，工作量大，性质单一，工作环境恶劣。而目前银行等相关部门使用的硬币清分机价格过高，功能齐全技术先进的进口机需二十多万元，功能一般的也要几万到十多万元不等。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种钱币自动整理装置，体积较小，结构简单，且有效替代人工分拣钱币，能够快速高效的将纸币和硬币分离。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钱币自动整理装置，包括纸、硬币分离机构、纸币收拣机构和硬币分拣机构，所述纸、硬币分离机构分别与纸币收拣机构和硬币分拣机构连接，所述纸、硬币分离机构通过简谐平动将其内部的纸币和硬币分离，所述分离后的纸、硬币分别自动进入所述纸币收拣机构和硬币分拣机构内。

进一步的，所述纸、硬币分离机构包括驱动组件、滑轨和分离腔，所述驱动组件与分离腔连接，所述分离腔在驱动组件的带动下沿滑轨上作简谐平动；所述分离腔分别与纸币收拣机构和硬币分拣机构连接。

进一步的，所述分离腔包括：

硬币分离孔，设置于所述分离腔的底部，且与所述硬币分拣机构对应连接；

滑动门，可开闭的设置于所述分离腔与纸币收拣机构之间，且与所述硬币分离孔相隔离，所述滑动门通过推杆与分离腔的侧壁连接，所述推杆通过伸缩带动所述滑动门移动启闭。

进一步的，该装置还包括控制机构，所述控制机构包括控制主机和继电器，所述控制主机分别通过两个继电器与推杆连接，以控制所述推杆的伸缩；所述控制主机与驱动组件连接，以控制所述分离腔的简谐平动。

进一步的，所述驱动组件包括主电机和驱动连杆，所述主电机通过驱动连杆与分离腔连接，所述主电机带动驱动连杆运动，以带动所述分离腔作简谐平动。

进一步的，所述硬币分拣机构包括：

初筛槽，与所述纸、硬币分离机构连接，随所述纸、硬币分离机构作简谐运动；

收整通道，其一端通过硬币分离组件与所述初筛槽连通，另一端设有硬币分类组件，所述硬币分离组件用于将多个所述硬币逐个分离，所述硬币分类组件用于将每个所述硬币按大小分类；

分类收集器，与所述硬币分类组件对应连接，用于接收分类后的各个所述硬币。

进一步的，所述硬币分离组件包括顺次连通的限制槽和变向通道，所述限制槽通过收集槽与初筛槽连通，以实现逐级对各个所述硬币进行数量控制；变向通道与硬币分类组件连通，用于控制每个所述硬币的滑动速度。

进一步的，所述限制槽的内径沿所述硬币的滑动方向逐渐减小。

进一步的，所述硬币分类组件包括分类通道和分类孔，所述分类通道的一端与硬币分离组件连通，多个所述分类孔由小到大顺次排列于所述分类通道的另一端，且各个所述分类孔均与所述分类收集器对应设置。

进一步的，所述纸币收拣机构包括纸币接收通道和纸币收拣槽，所述纸币接收通道的纸币入口与纸、硬币分离机构连接，所述纸币接收通道的纸币出口与纸币收拣槽对应设置；所述纸币接收通道的纸币入口的截面积大于所述纸币出口的截面积。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：本发明的钱币自动整理装置包括纸、硬币分离机构、纸币收拣机构和硬币分拣机构，纸、硬币分离机构分别与纸币收拣机构和硬币分拣机构连接，纸、硬币分离机构通过简谐平动将其内部的纸币和硬币分离，分离后的纸、硬币分别自动进入纸币收拣机构和硬币分拣机构内。该装置体积较小、结构简单，利用纸、硬币分离机构作简谐平动，能够将混合在一起的纸币和硬币在很短的时间内高效的自动分离开，并进一步利用硬币分拣机构将不同面值的硬币根据其直径大小进行分离收集，从而实现纸币硬币分离、硬币分类、以及钱币收集的三类功能集为一体，通过自动化控制有效替代人工分拣钱币，且制作成本较低。

附图说明

图1为本发明实施例的钱币自动整理装置的主视图；

图2为本发明实施例的钱币自动整理装置的侧视图；

图3为本发明实施例的纸、硬币分离机构的结构示意图；

图4为本发明实施例的硬币分拣机构的结构示意图；

图5为本发明实施例的控制系统工作流程图。

其中，1、滑轨；2、分离腔；3、驱动连杆；4、主电机；5、控制主机；6、分类通道；7、分类收集器；8、万向轮；9、机体构架；10、纸币收拣槽；11、纸币接收通道；12、推杆电机；14、初筛槽；15、收整通道；16、收集口；17、收集槽；18、限制槽；19、变向通道；20、分类孔；21：滑动门；22：推杆；23：第二滑轨。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；除非另有说明，“缺口状”的含义为除截面平齐外的形状。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本实施例提供的钱币自动整理装置包括纸、硬币分离机构、纸币收拣机构和硬币分拣机构，纸、硬币分离机构分别与纸币收拣机构和硬币分拣机构连接，纸、硬币分离机构通过简谐平动将其内部的纸币和硬币分离，利用纸、硬币分离机构作简谐平动，能够将混合在一起的纸币和硬币在很短的时间内高效的自动分离开；分离后的纸、硬币分别自动进入纸币收拣机构和硬币分拣机构内，其中，利用硬币分拣机构将不同面值的硬币根据其直径大小进行分离收集，从而实现纸币硬币分离、硬币分类、以及钱币收集的三类功能集为一体，有效替代人工分拣钱币，且该装置结构简单、体积相对现有技术中的各类纸币硬币分拣机构更小，制作成本较低。

本实施例的纸、硬币分离机构用于实现纸币和硬币的高效分离功能，具体的，纸、硬币分离机构包括驱动组件、滑轨1和分离腔2，驱动组件与分离腔2连接，分离腔2在驱动组件的带动下沿滑轨1上作简谐平动，且分离腔2分别与纸币收拣机构和硬币分拣机构连接，利用简谐平动将分离腔2内的硬币发生横向振动，使所有硬币通过振动与纸币分离，且利用重力作用落入设置在分离腔2底部的硬币分拣机构中。

优选分离腔2为一箱体，上部设有一开口，以便纸币和硬币放入分离腔2内；分离腔2优选安装在机体构架9上，机体构架9的底部设有万向轮8以方便移动，该分离腔2的箱体内壁具有足够硬度，以便在分离腔2作简谐平动时，其内壁能够抵抗硬币对内壁的冲击力，以及能够承受主电机4带动驱动连杆3对分离腔2内壁单侧的拉、压力。本实施例中，以公交系统使用为例，综合考量车载人数和路线距离，考虑该装置的使用情况，优选分离腔2箱体尺寸为30cm×30cm×30cm，优选分离腔2的材料为201不锈钢，抗拉强度为520mpa，屈服强度为275mpa，伸长率为55％～60％，弹性模量为203000mpa，硬度要求(布氏硬度)hrb<183n/mm²(mpa)，密度为7.93g/cm3。其中，201不锈钢材具有耐酸、耐碱性能，密度高、抛光无气泡、无针孔等特点，是生产各种表壳、表带底盖优质材料，选定上述参数的分离腔2具有可靠的结构稳定性和材料强度，且满足应力要求。

为了确保纸币和硬币的分离能够高效快速的完成，且互不影响，优选分离腔2包括硬币分离孔和滑动门，硬币分离孔设置于分离腔2的底部，且与硬币分拣机构对应连接，进一步优选分离腔2的底部的横截面由上至下逐渐减小，在分离腔2的最低点并列设置有多个硬币分离孔，能够使硬币利用自身重力从多个硬币分离孔内同时滑动进入硬币分拣机构中；优选滑动门可开闭的设置于分离腔2与纸币收拣机构之间，且与硬币分离孔相隔离，进一步优选滑动门设置在分离腔2底部的侧面，当所有硬币滑入硬币分拣机构内之后，可控制滑动门滑动开启，使得纸币依靠自身重力通过滑动门自由散落至纸币收拣机构内，滑动门通过推杆与分离腔2连接，推杆通过伸缩带动滑动门移动启闭，以确保滑动门的启闭顺畅。

本实施例中，驱动组件包括主电机4和驱动连杆3，主电机4通过驱动连杆3与分离腔2连接，主电机4带动驱动连杆3运动，以带动分离腔2作简谐平动，其中，驱动连杆3优选为连杆组，以确保分离腔2的简谐平动的可靠性，主电机4优选为交流主电机4，根据上述的分离腔2的选定参数，本实施例的主电机4型号为yn90-120、yn90-60，额定转速1300/1600r/min。

如图3所示，该分离腔2由主电机4输出动力，额定转速1300/1600r/min，主电机4与分离腔2通过驱动连杆3连接，主电机4运转时，通过驱动连杆3带动分离腔2在滑轨1上做简谐平动，使分离腔2内的硬币通过箱体底部的五个硬币分离孔自由下落至硬币分拣机构中；分离腔2保持平动3分钟后，设置在分离腔2一侧的推杆电机12带动推杆22开始自动伸长，该推杆22的顶部与滑动门21连接，从而带动滑动门21沿第二滑轨23滑动打开，此时分离腔2内的纸币自由散落至纸币收拣机构中；等待2分钟后推杆22自动收缩，从而滑动关闭滑动门21，其中，主电机4与推杆电机12分别通过单片机控制，即可实现纸币和硬币的自动化高效分离。需要说明的是，分离腔2的平动时间、滑动门的启闭时间、以及推杆的伸缩时间均可根据实际需要进行调整。

如图4所示，本实施例的硬币分拣机构用于实现硬币的收集、规整和分类等功能，其包括顺次连通的初筛槽14、收整通道15和分类收集器7。

初筛槽14与纸、硬币分离机构连接，能随纸、硬币分离机构作简谐运动，优选初筛槽14的顶部敞开，且能与各个硬币分离孔对应设置，以便于接收通过硬币分离孔掉落下来的所有硬币；为了便于硬币的惯性滑动，优选该初筛槽14的侧壁沿其敞开的顶部向底部逐渐收缩，在初筛槽14的底部最低点设置有一收集口16，硬币落到初筛槽14后，被带动向收集口16运动；优选在收集口16的上方设有一斜坡，通过斜坡引导硬币沿同一方向顺次进入收集口16内；优选将收集口16的宽度限制成只能通过一枚硬币的距离，长度限制成两到三枚硬币通过的距离，通过纵向和横向的制约，达到了硬币收集由多化少的过程，防止大量硬币堵塞在收集口16。

收整通道15的一端通过硬币分离组件与初筛槽14连通，另一端设有硬币分类组件，硬币分离组件用于将多个硬币逐个分离，硬币分类组件用于将每个硬币按大小分类。

具体的，硬币分离组件包括顺次连通的限制槽18和变向通道19，限制槽18通过收集槽17与初筛槽14连通，以实现逐级对各个所述硬币进行数量控制，经过初筛槽14内的收集口16的初步限制，仅有少量的硬币逐批进入收集槽17内，收集槽17的作用是让硬币有足够的空间和运动间隙，以保证其能够顺向自由运动，硬币继续在重力作用下进入限制槽18内，限制槽18进一步限制了各个硬币的滑动方向和硬币数量，从而使硬币逐个沿着通道继续滑入变向通道19内，变向通道19与硬币分类组件连通，用于控制每个所述硬币的滑动速度。

其中，优选收集槽17为矩形，收集槽17的入口形状与收集口16形状相匹配，收集槽17的出口形状与限制槽18的入口形状相匹配；优选限制槽18的内径沿硬币的滑动方向逐渐减小，从而在收集口16对多个硬币进行横向限制后，利用限制槽18的侧壁圆滑过渡，使得多个硬币在限制槽18内受到包括纵向和横向的多方位限定，规整硬币的滑动方向和滑动姿态，使得硬币有序的逐个通过限制槽18进入变向通道19内，进而实现对多个硬币的逐级规整和分离，有效确保硬币的滑动顺畅；优选变向通道19为一扭转变形的通道，其具有预设倾斜度，使得每个硬币均能以规定斜度从该变向通道19进入硬币分类组件中，确保硬币的有序滑动。

硬币分类组件包括分类通道6和分类孔20，分类通道6的一端与硬币分离组件连通，多个分类孔20由小到大顺次排列于分类通道6的另一端，且各个分类孔20均与分类收集器7对应设置，优选分类通道6具有预设倾斜度，以便于硬币的可靠滑动；优选分类孔20的直径与不同硬币的面值对应的直径相匹配，以使得由硬币分离组件以预设速度滑入分类通道6的各个硬币，在分类通道6的末端分别根据不同直径大小，经由对应的分类孔20落入分类收集器7内，从而实现硬币的分类收集工作。

本实施例中，优选在分类通道6的末端顺次排列有两组分类孔20，第一组分类孔20的直径与五毛硬币直径相匹配，第二组分类孔20的直径与一元硬币直径相匹配；每组中各有至少两个分类孔20，且各个分类孔20均按照直径大小由小到大顺次排列。当进入分类通道6的硬币为一元硬币，因其直径最大，则自动略过第一组分类孔20，由第二组中的任一个分类孔20滑入分类收集器7内，且当硬币滑落速度较快时，可以从该组中的两个分类孔20中交替滑入分类收集器7内，从而加快分类速度；同理，当进入分类通道6的硬币为五毛硬币，可直接从第一组中的任一个分类孔20滑入分类收集器7内，从而保证了硬币分类的有序性和高效性。

需要说明的是，也可以在分类通道6的末端根据一毛硬币的直径大小设置第三组分类孔20，且使各组分类孔20均按照由小到大排列；当应用到外币硬币时，也可根据外币种类和直径大小，重新设置分类孔20的组别和直径，只需要满足所有分类孔20均按照由小到大顺序排列在分类通道6的末端即可。

本实施例的分类收集器7与硬币分类组件对应连接，用于接收分类后的各个硬币，具体的，该分类收集器7内具有多个储存腔，每个储存强分别对应一个分类孔20，从而实现对分类后的硬币进行逐个分类收拣工作。

如图1和2所示，本实施例的纸币收拣机构用于纸币快速收拣，该纸币收拣机构包括纸币接收通道11和纸币收拣槽10，纸币接收通道11的纸币入口与纸、硬币分离机构连接，纸币接收通道11的纸币出口与纸币收拣槽10对应设置；优选的，纸币接收通道11的纸币入口的截面积大于纸币出口的截面积，且具有平滑过渡逐渐缩小的侧壁，以便于纸币的快速流出，且对纸币流速能够合理限制。

本实施例中，纸币接收通道11为矩形，其上部设有与纸、硬币分离机构的滑动门对应设置的一敞口，以作为纸币入口；在纸币接收通道11的最低点设置有纸币出口，且该纸币接收通道11的侧壁由纸币入口向纸币出口逐渐缩小，厚度逐渐降低，从而实现对纸币流速的减缓作用。优选纸币收拣槽10的上部设有一漏斗形开口，该漏斗形开口套装在纸币接收通道11的纸币出口外，从而进一步减缓纸币的下落速度，进一步优选该漏斗形开口的截面为矩形，以扩大其收集面积；优选纸币收拣槽10的底部这是为矩形槽，以便收集更多的纸币。

如图5所示，本实施例的装置还包括控制机构，控制机构包括控制主机5和继电器，控制主机5分别通过两个继电器与推杆的电机连接，以控制推杆电机12的转动速度和转动方向，从而控制推杆的伸缩；同时，控制主机5与驱动组件的主电机4连接，以控制主电机4的转动，从而控制分离腔2的简谐平动。

进一步优选的，采用stc15w系列1t8051单片机控制，使用计时器0来计算时间，控制整体运行的时间。主电机4优选连接有交流调压器来控制转动速度，从而控制分离腔2的简谐平动速度。在该装置的推杆上设置两个i/o口，一个用于控制推杆电机12正转，以打开滑动门，另一个用于控制推杆电机12反转，以关闭滑动门；同时，两个继电器的公共触点分别接推杆电机12的两级，其中，常闭级接电源负极，常开级接电源正极，当两个继电器都没有触发时，推杆电机12的两极都接的是电源负极，推杆电机12停止；当其中一个继电器触发时，两极自动变为一个正极一个负极，此时推杆电机12开始转动，不同的继电器触发会使主电机4向不同方向转动；正常情况下，两个继电器不会同时触发，如果出现意外同时触发，主电机4的两级均为正极，没有电压因此不会转动，也不会产生电流烧毁主电机4，从而确保装置的控制线路安全可靠。

综上所述，本实施例的钱币自动整理装置包括纸、硬币分离机构、纸币收拣机构和硬币分拣机构，纸、硬币分离机构分别与纸币收拣机构和硬币分拣机构连接，纸、硬币分离机构通过简谐平动将其内部的纸币和硬币分离，分离后的纸、硬币分别自动进入纸币收拣机构和硬币分拣机构内。该装置体积较小、结构简单，利用纸、硬币分离机构作简谐平动，能够将混合在一起的纸币和硬币在很短的时间内高效的自动分离开，并进一步利用硬币分拣机构将不同面值的硬币根据其直径大小进行分离收集，从而实现纸币硬币分离、硬币分类、以及钱币收集的三类功能集为一体，通过自动化控制有效替代人工分拣钱币，且制作成本较低。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。