一种硬币分离打包一体机的制作方法
本发明属于机械领域，涉及一种硬币分离设备，具体涉及一种硬币分离打包一体机。
背景技术：
目前在世界范围内，硬币具有成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势，其占领小面额货币市场是大势所趋。硬币分离设备是金融行业设备中的用于清点硬币的技术产品，它的主要功能是硬币的计数和硬币币种的清分。目前主要适用于超市、公交、自动售货行业，零售业等行业。不仅在我国甚至全世界硬币化已经成为一种趋势，硬币的投放量还将大幅度增加。由于硬币手工清分成本大，利润小，一般不复点且误差多，那么人工分类计数的准确性将进一步减小。目前的硬币分离产品一般体积较大，结构复杂，如专利cn201210071058.6公开了一种硬币分离输送装置，其能把硬币一枚一枚地分离后可靠地转递给转动的输送件，该硬币分离输送装置小型且价格低。硬币通过与突出形成在转盘上侧的面上的推动件之间的保持面面接触，被一枚一枚地区分开并被保存。被保存的硬币被推动件推动并沿在转盘的半径方向上延伸的半径方向引导搁板被引导后，在转递位置成为静止状态，在该转递位置，硬币被与半径方向引导搁板连续形成的转递支承搁板和形成在推动件的外周边缘上的规定半径的保持搁板支承。硬币在该转递位置由转动输送件接收，在沿传感器部导向件移动的过程中，由传感器检测物理性质。结构复杂、功能也较单一，如专利200410037576.1公开一种使用感应装置自动控制硬币分离、对收纳的硬币进行计数的硬币分离机，包括：根据硬币大小分离的硬币分离装置、使分离的硬币移动到规定位置的导向板、在导向板一侧形成的给分离的硬币计数的第一感应装置、导向板末端位置收纳硬币的硬币收纳管、装着硬币收纳管并形成第二感应孔和滑动突起的管收纳容器、具有和滑动突起结合以使管收纳容器容易引出的滑道且两侧形成孔的滑动件、与滑动部件形成的孔以规定间隔隔离并在一直线上形成的第二感应装置、根据由第一感应装置和第二感应装置感应的信号控制硬币分离机的操作的微控制器。该装置只能清分单一版本或者特定国家的硬币，而常常市场流通硬币多为多代硬币混合流通，因此市场需要一种成熟可靠的硬币自动清分的产品。cn201410356000.5公开的一种硬币分离装置，通过振动筛分不同体积的硬币，实现不同币值硬币准确、高效的筛分；cn201010184300.1公开的一种滚筒式硬币分离机，利用多层筛选筒，通过在不同滚筒壁面上开的筛币孔，筛币孔大小从内层筛选滚筒到外层筛选滚筒依次减小，通过不同大小的筛选孔，将各种大小不同的硬币筛选分开，以上均是利用了硬币的大小尺寸的属性将不同币值的硬币逐步分离，不能达到一次性实现各种硬币的准确分离，且上述设备均通过大小来区分，能够识别、分离的币种有限。
技术实现要素：
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明目的在于提供一种硬币分离可靠、精确的硬币分离打包一体机，结构简单，其适合市场多代流通的混合硬币分离。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种硬币分离打包一体机，包括密闭壳体，密闭壳体为圆柱状，密闭壳体内从上至下依次设有硬币输入单元、硬币分离单元、及硬币计数收集单元；
硬币输入单元，包括硬币投入仓，硬币投入仓的顶端为硬币投入口，硬币投入仓的底端设有硬币出口，硬币出口倾斜设置，该口处设有与其配合使用的硬币传送带，硬币传送带的带面上分布有容纳硬币的圆形凹槽，硬币传送带通过第一电机驱动运行将硬币一枚一枚输出；
硬币分离单元，包括水平设置的电机支撑板，其位于硬币传送带下方，且其外围与密闭壳体内壁固接为一体，该电机支撑板具有一缺口，缺口与传送带硬币输出口相对应，缺口下方与力传感器相对应，电机支撑板上方安装有驱动转子旋转的第二电机，转子位于电机支撑板的下方，其由多个叶片组成，所有叶片与壳体同轴向的转轴相固接，且呈均匀分布，该转轴通过第二电机驱动旋转；力传感器位于叶片底端，且与相邻的两叶片之间形成的扇形空间对应，其余相邻叶片之间形成的扇形空间与可开合的扇形顶板呈一一对应；
硬币计数收集单元，设于壳体内的下部，沿壳体下部的轴向将壳体下部内腔分隔成与每一币种对应的收集室，每一收集室的顶面为所述扇形顶板，初始的扇形顶板为水平状态与力传感器处于同一水平面，下落的硬币掉落于力传感器上称重后第二电机带动转子转动相应角度，将力传感器上的硬币拨向相应的硬币收集室，该硬币收集室的扇形顶板通过第三电机带动打开，硬币则顺利落入室中，落入后扇形顶板再通过第三电机驱动恢复为水平状态。
优选的，硬币投入仓的硬币出口为倾斜设置的矩形口，矩形口平面与水平面呈20度夹角，矩形口两长边壁与硬币传送带两侧对应贴合，矩形口下端的短边与传送带贴合，矩形口上端的短边与传送带之间的间隙为0.75mm。
优选的，圆形凹槽比一元硬币直径大1mm，圆形凹槽的深度为五角硬币厚度。
优选的，电机支撑板为与密闭壳体匹配的四分之三圆面板，剩余的四分之一扇形圆面为所述缺口。
优选的，转子由四面矩形叶片组成，四面矩形叶片呈十字型分布。
优选的，呈十字型的转子形成4个扇形空间，其中一扇形空间与力传感器相对应，其余三个空间分别与一角硬币收集室、五角硬币收集室、一元硬币收集室呈一一对应关系。
优选的，沿壳体下部的轴向将壳体下部内腔平均分隔成了四个隔室，所述力传感器安装在其中一隔室的顶端，另外三个隔室，分别为一角硬币收集室、五角硬币收集室、和一元硬币收集室，三收集室的顶面均采用所述扇形顶板。
作为本发明的进一步改进，扇形顶板的尖角端与相应隔室内壁相铰接，扇形顶板下表面的中部接曲柄连杆，曲柄连杆的另一端接第三电机输出端。
作为本发明的更进一步改进，所述力传感器与控制器输入端相接，控制器的输出端分别与第二电机、第三电机电连；力传感器根据下落的硬币冲击力的大小来区分硬币的种类，将感应信号传送至第二电机，第二电机收到信号带动转子转动相应角度将硬币拨向相应硬币收集室的扇形顶板上，同时该硬币收集室的扇形顶板通过第三电机带动控制打开，硬币则顺利掉入对应的硬币收集室中。
本发明的装置准确的将不同版本，不同币制，不同面值的硬币进行分离计数；利用物理知识动量守恒，通过每种硬币的质量不同，在利用力传感器来读取每种硬币的对力传感器的冲击力来区分各种硬币，由能量守恒可知：
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1.本发明则采用硬币传送带将硬币一枚一枚可靠输出，无需对通过硬币大小尺寸做规定，运用能量守恒、动量守恒和三西格玛原理准确地实现了硬币的准确识别、精确的整理，本发明可用于多种年份硬币混合的分离及各币值硬币的分类与计数，满足市场流通的多代硬币的自动清分，适用于区分不同国家的不同币制、不同面值的硬币，使用范围广。
2.本发明通过第二电机带动转子转动相应的角度，将硬币拨向该硬币的收集室，该收集室顶面的扇形顶板通过第三电机的带动倾斜达到打开收集室的目的，则硬币落下进入收集室腔内，扇形顶板再通过第三电机带动恢复初始的水平状态，准确实现硬币的整理。
3.本发明硬币投入仓的硬币出口为倾斜设置的矩形口，矩形口平面与水平面呈20度夹角，硬币传送带也倾斜设置，矩形口两长边壁与硬币传送带的两侧对应贴合，矩形口下端短边壁与传送带贴合，防止硬币掉出，矩形口上端短边壁与传送带间隙为0.75mm，此距离为我国市面流通的最厚硬币的厚度既第四套的一角硬币2.40mm减去五角硬币厚度1.65mm，此间隙保证了硬币不会重叠送出，本发明通过斜向上运行的特制硬币传送带、及巧妙的装配方式很好的实现了硬币一个一个的落下。
4.本发明硬币传送带带面上圆形凹槽的尺寸比中国第五套和第四套一元硬币直径大1mm，即：26mm，凹槽深度为中国第五代和第四代五角硬币厚度1.65mm，可以容纳各种硬币，可针对现市面上流通的不同发行年的硬币进行分离，如：可以同时识别出我国的第五套和第四套硬币。
5.本发明通过对相同硬币控制信号的采集，记做次数，可以准确无误的实现硬币的计数。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明硬币传送带的安装示意图；
图3是本发明硬币传送带示意图；
图4是本发明硬币分离单元和硬币计数收集单元示意图；
图5是本发明扇形顶板关闭示意图；
图6是本发明硬币计数收集单元示意图；
图7是本发明扇形顶板打开示意图。
图中:1-硬币投入口，2-短边壁，3-硬币传送带，4-第二电机，5-电机支撑板，6-转子，7-力传感器，8-一元硬币收集器，9-五角硬币收集器，10-一角硬币收集器，11-第三电机，12-连杆，13-硬币收集层，14-扇形顶板，15-硬币分离层，16-第一电机，17-硬币输入层，18-电机架，19-长边壁，20-驱动齿轮，21-圆形凹槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的详细解释和说明；
一种硬币分离打包一体机，包括密闭壳体，密闭壳体为圆柱状，密闭壳体内从上至下依次设有硬币输入单元、硬币分离单元、及硬币计数收集单元；
硬币输入单元，包括梯形的硬币投入仓，梯形的硬币投入仓焊接在密闭壳体内顶面的下方，硬币投入仓的顶端与壳体顶面同平面，其上开有硬币投入口1,硬币投入仓的底端为硬币出口也为矩形，该矩形口倾斜设置，与水平面呈20度夹角，该口处设有与其配合使用的硬币传送带3，矩形口两长边壁19之间的硬币传送带3与两长边壁19贴合，防止硬币掉落出硬币传送带3，沿硬币传送带3带面的长度方向上分布有容纳硬币的圆形凹槽21，直径大小为26mm，此大小仅比中国第五套和第四套一元硬币直径大1mm，圆形凹槽深度为中国第五代和第四代五角硬币厚度1.65mm，矩形口下端短边壁与传送带贴合，防止硬币掉出，矩形口上端短边壁2与硬币传送带3间隙为0.75mm，此距离为我国市面流通的最厚硬币的厚度既第四套的一角硬币2.40mm减去五角硬币厚度1.65mm的差值，此间隙保证了硬币不会重叠送出，硬币传送带通过第一电机16驱动向上运行，硬币一个一个输出落下：环形硬币传送带3内的两头为齿轮20，齿轮通过第一电机16驱动，带动硬币传送带3向上运行，保证了硬币不会堆积在输出口，第一电机16固定在电机架18上，电机架18与硬币投入仓的侧壁相固接。
硬币分离单元，包括电机支撑板5，位于密闭壳体内硬币传送带3的下方，且其外围与密闭壳体内壁固接为一体，电机支撑板为与密闭壳体内径匹配的四分之三圆面板，剩余的四分之一夹角为90度的扇形圆面为缺口。该缺口上方对应着传送带硬币输出口，该缺口下方对应着力传感器7，以便硬币直接掉落在力传感器7上，电机支撑板上方的中心处安装驱动转子旋转的第二电机4，转子位于电机支撑板5下方，其由四片与壳体等半径长的矩形叶片组成，四片矩形叶片的一端均与壳体同轴向的转轴相固接，围绕该转轴呈十字型分布，该转轴通过第二电机4驱动带动旋转；呈十字型的转子形成4个扇形空间，所述力传感器7位于初始状态下两叶片的底端之间，力传感器7的上表面与初始状态下相邻两叶片的底端相接触，相邻两叶片形成的扇形夹角与力传感器7的顶面相对应；其余相邻叶片形成的每一扇形空间与可开合的扇形顶板呈一一对应关系；
硬币计数收集单元，设于壳体下部，包括了3块与壳体横截面四分之一圆相等大小的扇形顶板14，3个第三电机11、以及三组曲柄连杆12；沿壳体的轴向将壳体下部腔内平均分隔成四个隔室，所述力传感器7安装在其中一隔室的顶端，该隔室内可放置电源或控制器，本发明所有的用电元件均可通过该电源供电，另外三个隔室，分别为一角硬币收集室、五角硬币收集室、和一元硬币收集室，三个收集室的顶面均采用上述的扇形顶板，扇形顶板位于叶片的底端，且初始为水平状态的扇形顶板与力传感器7为同一水平面。呈十字型的转子形成4个扇形空间，初始状态时，其中，一个空间与力传感器7对应，其余三个空间分别与一角硬币收集室、五角硬币收集室、一元硬币收集室成一一对应。每一扇形顶板的尖角端与对应隔室的内壁相铰接（采用通用的销轴或活页连接即可），扇形顶板下表面的中部接曲柄连杆，曲柄连杆的另一端与第三电机输出端相接，第三电机11固定在隔室的内壁上，通过第三电机输出端逆时针转动60度，带动连杆打开硬币收集室的扇形顶板14，顺时针转动60度使扇形顶板14变为初始的水平状态，即：关闭硬币收集室。
力传感器与控制器输入端相接，控制器的输出端分别与第二电机、第三电机电连；逐一下落的硬币通过力传感器称重，力传感器根据下落的硬币冲击力的大小来区分硬币的种类，将感应信号传送至第二电机，第二电机收到信号带动转子转动将硬币拨向相应硬币收集室，该硬币收集室扇形顶板通过第三电机带动连杆控制朝下倾斜打开硬币收集室，硬币则顺利掉入该硬币的硬币收集室，然后第三电机驱动扇形顶板变为初始的水平状态。
识别分类硬币的原理：由能量守恒：
本发明整个硬币分离流程为：如图2所示，硬币从硬币投入口1投入硬币投入仓，由于硬币投入仓底端的硬币出口为矩形，与水平面呈20度倾斜设置的矩形口两长边壁19与硬币传送带3的两侧贴合，矩形口下端的短边壁与传送带贴合，矩形口上端的短边壁2与硬币传送带3间隙为0.75mm，进入硬币投入仓落在硬币传送带3上，如图7所示，硬币传送带3在第一电机的驱动下向上（顺时针）运行，运行时硬币进入硬币传送带3上带面的圆形凹槽中，容纳了硬币的圆形凹槽随硬币传送带的传动移动，当容纳了硬币的圆形凹槽到达环形硬币传送带3的上端头时，硬币传送带3继续运行则硬币从圆形凹槽中掉落，环形硬币传送带3的上带面逐渐变换为下带面，上述矩形口下端的短边壁与传送带贴合，矩形口上端的短边壁2与硬币传送带3间隙为0.75mm，此间隙保证了硬币不会重叠送出，硬币一个一个从圆形凹槽输出落下掉入到其下方的力传感器7上，（力传感器7的上表面与初始状态下相邻两叶片的底端相接触，）由于传送带运行缓慢，硬币以恒定低速度掉落至力传感器，力传感器7采集到的力输入控制器，与事先输入控制器内各类硬币应产生的冲击力进行对比，根据力的大小来辨别出硬币种类，控制器将该信号输出至第二电机4，第二电机4收到信号，如是一角硬币，第二电机带动转子6转动90度，通过叶片将硬币拨向一角硬币收集室；如是五角硬币，第二电机带动转子6转动180度，通过叶片将硬币拨向五角硬币收集室，如是一元硬币第二电机带动转子6转动270度，（根据需求可设置与转子旋转不同角度一一对应的多个硬币收集室，来进行市场流通的多代硬币的自动清分收集）通过叶片将硬币拨向一元硬币收集室，初始状态扇形顶板14均为水平面，当控制器识别硬币种类后同时将信号输出至相应的硬币收集室对应的第三电机11，第三电机11逆时针转动60度，带动连杆打开该硬币收集室的扇形顶板14，硬币则落入收集室内，然后第三电机11顺时针转动60度使扇形顶板14变为初始的水平状态。控制器通过对相应第三电机11开关信号次数的采集则可实现该电机对应的硬币收集室内硬币数量的准确计数。
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