专利名称：从大量硬币中分离出外来物的装置和方法
技术领域：
本发明涉及用于在硬币分选和/或计数机内在硬币入口和硬币提升装置之间从大量硬币中分离出外来物的装置和方法。
现有技术描述现在，已知有许多用于硬币分选和/或计数的装置。这些装置或机器通常都装备有硬币入口和硬币提升装置(如料斗)，其中硬币入口被设置成接收进入的大量硬币并将此大量硬币供给硬币提升装置，它在整体硬币中大体上建立某种顺序，如一种连贯的顺序，以便可以将硬币一个接一个地以合适的速度供给后面的分选和/或计数工序。
最近，这种打算让顾客按照其自理方法直接使用的硬币分选机和硬币计数机已日益普遍。这种顾客自理的硬币处理机可以安放在例如银行的营业厅内，由任何想要兑换现金或存入未分选的大量硬币的顾客使用。例如，一个商人可能想要存入他每天的营业收入，或者一个人可能带来他的存款。该顾客将在硬币入口中存入许多硬币，然后硬币处理机将对收到的硬币进行分选和计数，并且由例如一个书面收据承认所收到的数量，在该书面收据上详细说明所计数的总量。
本发明的发明人已经观察到，采用上述这种类型的顾客自理的硬币处理机存在的一个问题是大量硬币中存在的外来物可能引起损坏或降低性能。以前已知的硬币处理机通常都具有一种分离功能，其中任何由于如错误的货币、硬币变形等而不被接收的硬币与其余硬币分离并被返还给顾客，或者作为一种交换物被机器没收。如果硬币总体含有这些外来物，该外来物的形状、尺寸等与机器可以接受的硬币有很大不同的话，问题就变得更糟糕。这类外来物例如是纸夹、安全销、螺丝、螺母、发夹、衣袋绒毛等等。如果这些外来物被存放到硬币处理机中，则损坏机器中机械元件或电器元件的危险就是不可忽视的。
此外，如果大量硬币被顾客以这种体积或这种速度存放到硬币入口中，以致硬币处理机将被填得过满而不能处理硬币总体，则会产生另外的问题。
发明概述当大量具有不合适内容物或不合适体积的硬币被顾客供给硬币处理机时，按照本发明，已经研究出一种装置和一种方法，以便消除或减少上述问题。
本发明的目的是通过用于在硬币分选和/或计数机内在硬币入口和硬币提升装置之间从大量硬币中分离出外来物的一种装置和一种方法来达到，它们具有所附属独立权利要求特征部分的特征。
附图简述下面将参照附图更详细地描述本发明，其中
图1是本发明的一种优选实施方案的一种装置的局部剖开的侧视图；图2是图1所示装置的局部分解的透视图；图3和4示出在该装置中所用的一种插入元件的其它实施方案；图5是本发明的另一实施方案的一种装置的透视图；图6是图5中的装置的侧视图；以及图7是图5和6所示装置的分解透视图。
发明详述现在将参照图1～4描述本发明装置的一个优选实施方案。
该装置包括硬币入口10、悬挂装置11、12，具有孔眼14的转鼓13、带有驱动带16的驱动装置15、收集容器17和转鼓插入件18。该装置被设置成利用悬挂装置11、12安装在硬币分选和/或计数机内的硬币入口和硬币提升装置之间。转鼓13在其各个端部是敞开的，它在其第一端连接到硬币入口10上，而该硬币入口10又连接到硬币分选机和/或计数机内的硬币入口上，该转鼓13在其第二端连接到上述机器内的硬币提升装置上。转鼓13具有基本上呈圆形的横截面，它最好是由例如金属或塑料制成，并且按照优选实施方案水平地安装，但是作为另一种可供选择的方案，它可以以向下或向上倾斜的方式安装。
插入元件18安装在转鼓13的内部，如图1中所示。在图2的分解图中，为清楚起见，示出已从转鼓13中取出的插入元件18。基本上，插入元件18具有所谓的阿基米德螺旋的形状，大体上可以将它描述成是一组相互连接的并且基本上呈圆形的圆片，每个圆片都沿着其直径的主要部分切开，而留下每个圆直径的一小部分不切开，以保持两个半圆连在一起。
按照图2，每个圆的一个半圆是垂直安装的(也就是在转鼓13的径向方向上安装)，而第二个半圆被安装成与第一个半圆成一定角度。每个垂直的半圆在其第一端连接到后面的成一定角度的半圆上，并在其第二端连接到前面的成一定角度的半圆上。对于相对于垂直半圆成一定角度的半圆来说，情况同样如此，当然，除了在插入元件18各个端部处的最外半圆之外。根据下面所讨论的两个垂直半圆之间的距离，成一定角度的半圆分别具有基本上呈圆形(短距离)或椭圆形(较长距离)的形状。
最好是，插入元件18用一种比较薄的金属板制成，并且将该插入元件通过例如钎焊或熔焊牢固地安装在转鼓13的内部。
由于上述设置的结果，由插入元件18形成许多小槽或隔段，每个隔段由两个垂直的半圆和一个中间的有一定角度的半圆组成(或者同等地，由两个有一定角度的半圆和一个中间的垂直半圆组成)。结果是，当转鼓13旋转时，由于插入元件18进行螺旋运动，所以经硬币入口10放入的大量硬币经过转鼓13输送。但是，在转鼓13和插入元件18旋转一半期间，该大量的硬币“就地”翻滚(即沿输送方向上基本不运动)，因为一个半圆是垂直安装的，由此阻挡该大量硬币。这个事实具有重要的影响，即增加了外来物-尤其是细长物体-沿适合于通过转鼓13的孔眼14分离的方向上、即相对于转鼓13的径向方向上自行调整的机会，并且这种影响下面将要更详细说明。
由于几个原因，隔段的数目是重要的。将一定长度的插入元件分成的隔段越多，外来物的分离效果就越好，因为这些物体受到的翻滚越多，并因此给出的分离机会就越好。另一方面，当隔段数目增加时，转鼓轴向方向上的输送速度降低。而且，两个相邻的垂直半圆之间的距离应稍大于在上述硬币系统中出现的最大硬币的直径，以便避免这种硬币堵塞的危险。试验表明，对本发明的优选实施方案来说，在两个垂直半圆之间45mm的距离与按照图2的四个隔段相结合将产生很高的分离概率，而没有将输送速度降低到不能接受的低水平。
在图3中示出有插入元件的另一种设计19。基本上，和上述插入元件18相比，唯一的差别在于这里半圆或半椭圆二者与转鼓的径向方向所成角度相同。这种设计提供一种较平衡的输送，由于大量硬币现在是在转鼓整个旋转期间向前输送。另一方面，对翻滚作用有某种程度的损失，按照前面的实施方案，翻滚作用是周期进行的，因此，第一实施方案的18目前被认为是最适合在优选实施方案的装置中使用的设计，并且从制造的观点来说，情况也是如此。
在图4中还示出插入元件的另一个实施方案20。这里，插入元件是由用例如金属制成的丝形或条形元件螺旋式形成的。但是，其功能与按照图3的另一种元件19基本上相同。
按照图2的插入元件18及按照图3的插入元件19可以设置有细小孔眼，以避免湿的硬币或外来物由于毛细力的作用而粘着到插入元件的表面上。
最好是，转鼓的孔眼14为圆孔，选定其直径稍小于上述硬币处理机中能接受的最小硬币的尺寸。
作为驱动装置15，最好使用任何以前已知的简单电动机，该电动机能通过驱动带16驱动转鼓围绕其纵向轴线旋转。驱动装置15对用于设定转鼓旋转速度的控制信号作出响应。
现在将描述本发明优选实施方案中装置的操作和功能。
大量可能未经分选并且可能含有外来物的硬币被顾客放入用于对该硬币进行分选和/或计数的机器内的硬币入口中。硬币入口连接到入口10上，因而将大量硬币通过入口10供给转鼓13。借助驱动装置15通过旋转转鼓13，使大量硬币以下述方式从硬币入口穿过转鼓输送到硬币提升装置，然后将硬币向前传送到后面的分选和计数工序。在输送期间，大量硬币中存在的任何外来物在转鼓中通过转鼓的孔眼14被分离出来，并且这些物品都被收集在收集容器17中。
具有细长形状且长度超过孔眼直径的外来物，如纸夹、发夹、螺丝等必须处于相对于转鼓横截面的径向方向，以便能穿过转鼓孔眼，并因此指定了插入元件如上所述的设计。和转鼓的旋转相结合，插入元件使输送的大量硬币受到翻滚运动。因此，由于通过转鼓输送期间的翻滚，使大量硬币中的细长外来物和其余物品一起处于一个经常改变的方向。在这种输送期间，迟早这种细长外来物将处于相对于转鼓横截面的径向方向，并因此将穿过最近的孔眼6。“有效的”硬币被硬币计数和分选机接受，它们决不会通过孔眼被滤出，因为所有这些硬币的直径都大于选定的孔眼直径。
当按照本发明设计装置时，一个重要的参数是转鼓13的长度。更具体地说，如果转鼓太短，则所有的外来物在通过该转鼓中输送期间都没有被分离的时间。另一方面，转鼓不可以任意长，因为该装置最好安装在硬币分选和计数机的内部。
如上所述，孔眼的直径也是重要的，并且转鼓的旋转速度也是如此。
对本发明的优选实施方案来说，合适的孔眼直径是13～16mm，但其它数值可能也是适合的。
现在将参照图5～7描述本发明装置的另一个实施方案。
与上述装置类似，该装置包括硬币入口30，悬挂装置31、32，具有孔眼34的转鼓33和驱动装置35。和前面所述的优选实施方案相比，即使这个实施方案显示出设计上的差异，但上面列举的按照图5～7的部件基本上全都具有和图1～4所示相应部件相同的功能，因此这些部件在这里将不作更详细地描述。
但是，差别在于由于下述显而易见的原因，现在转鼓33被安装成朝着硬币提升装置方向向下倾斜。
在图6中，标号39表示转鼓相对于水平面的角度。
基本上沿转鼓33的轴向方向将多个输送导轨38安装在该转鼓的内壁上。这些导轨最好是用金属或塑料制成，最好将它们安装成在转鼓的轴向方向上相互之间间隔一定距离，并且它们在背向硬币入口的端部处被弯成钝角。所提出的输送导轨38的结构在图7中更清楚地示出。
因此，用输送导轨38代替了上述插入元件18、19、20，并且采用这种方法的一个优点是导轨可以用很低的成本制造。这些导轨的用途是当转鼓33转动时使大量硬币受到一个翻滚力并促使大量硬币通过转鼓输送。由于上述转鼓的向下倾斜，所以输送大量硬币变得很方便。具体而言，为了防止细长的外来物没被分离就穿过整个转鼓33，导轨38如上所述在面向硬币提升装置的远端被弯曲，因而目的在于使这些外来物具有一个适合通过孔眼34中的任何一个分离的方向。
作为这个实施方案的替换形式，转鼓的内壁另外设置了多个构件，这些构件在图中未示出，它们形成为基本上在径向方向上伸出的销钉或棱边。这些构件还有助于使细长的外来物具有主要垂直于转鼓轴向方向的取向，因而便于通过孔眼分离出去。
该实施方案的一个重要参数是转鼓相对于水平面的斜度或角度39。如果斜度太陡，则大量硬币将过快地被输送通过转鼓，因而不能使所有的外来物分离。如果斜度太小，则在输送大量硬币时会产生困难。实际上，业已证明倾斜角约为10～15°是合适的。
按照上述两个实施方案中任何一个的驱动装置15、35相应于设定转鼓旋转速度的外部控制信号作出响应。最好是，这个外部控制信号由硬币提升装置中的传感器产生，因而当进入硬币提升装置的硬币流-或者该装置中的硬币水平面-处于用于硬币提升装置及随后的分选和计数工序中成功处理硬币的范围之内时，该控制信号具有一个标称值。根据这个控制信号的标称值，驱动装置将按上述的预定旋转速度驱动转鼓，因而得到一定的硬币流动速度。当硬币流量达到这种事先定好的水平时，硬币提升装置或任何后面的分选和计数工序存在达到过量状态的危险而不再能成功地处理所有进入的硬币。控制信号给出另一个数值，其中驱动装置将检测出改变了的控制信号并降低转鼓的旋转速度。结果硬币流速将降低，并且硬币提升装置将能处理在硬币提升装置处的多余硬币。当硬币提升装置中硬币的水平恢复到低于预定的水平时，控制信号给出其标称值，因而转鼓恢复到它的标称旋转速度。
或者，可以设置一个用于测量转鼓速度的传感器。这个传感器有效地连接到能够监测由传感器检测的瞬时速度的控制装置上，因而检测过量或装填的转鼓状态，因为此后速度将会降低到低于预定值。当情况这样时，控制信号就传给驱动装置15、35，以类似于上述的一种方式调节旋转速度。
因此，在这方面，本发明的装置具有一种作为防止过量的保护或缓冲容器的功能。在本发明的范围内，旋转速度的上述降低可以在几个步骤中进行，其中控制信号可以给出相应的许多不同数值。此外，旋转速度可以降低到零值，其中转鼓不动；或者降低到负值，其中转鼓以与标称方向相反的方向旋转。这特别适合补救这些情况，其中细长物品以某种方式粘附在转鼓中，因而妨碍硬币流动。
按照本发明的又一个实施方案，将转鼓制造成带有基本上呈多角形的横截面，如正方形或六角形。由于这种横截面的棱角，通过旋转转鼓输送的大量硬币受到类似于上述用于图5～7中实施方案的翻滚力。采用多角形横截面的转鼓，消除或减少了对分开安装输送导轨38的需要。该实施方案装置的其余部分的设计基本上与上述实施方案一致。
权利要求
1.一种在硬币分选和/或计数机内在硬币入口和硬币提升装置之间从大量硬币中分离外来物的装置，其特征在于，一种有孔眼的转鼓(13；33)，该转鼓被安装成围绕其纵向轴线旋转，转鼓在其各个端部是敞开的，并且在其第一端部连接到硬币入口而在其第二端部连接到硬币提升装置；一种使转鼓旋转的驱动装置(15，16；35)。
2.一种按照权利要求1所述的装置，其特征在于，一种转鼓插入件(18；19；20；38)，以用于输送和翻滚大量硬币。
3.一种按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，转鼓(13；33)具有基本上呈圆形的横截面。
4.一种按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于转鼓(13；33)具有基本上呈多角形的横截面。
5.一种按照前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，该转鼓插入件(18；19；20)在转鼓(13)的内壁上螺旋式地形成。
6.一种按照权利要求5所述的装置，其特征在于，转鼓插入件(18；19)贯穿转鼓(13)长度延伸部的主要部分，因而转鼓插入件(18；19)和转鼓(13)一起形成阿基米德螺旋。
7.一种按照权利要求5所述的装置，其特征在于，转鼓插入件(20)是条形或丝形。
8.一种按照权利要求1～4中任一项所述的装置，其特征在于，转鼓插入件(38)由在转鼓(33)的内壁上形成的多个细长输送导轨(38)构成。
9.一种按照权利要求8所述的装置，其特征在于，至少导轨(38)中有一些沿转鼓(33)的轴向方向彼此间隔开。
10.一种按照权利要求8或9所述的装置，其特征在于，至少导轨(38)中有一些在背向硬币入口(30)的一端被弯成钝角。
11.一种按照前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，转鼓(13；33)被设置成在向着硬币提升装置的方向相对于水平面向下倾斜一个角度(39)。
12.一种按照权利要求1～4或8～11中任一项所述的装置，其特征在于，在转鼓(13；33)的内壁上形成许多基本上沿径向伸出的销钉或棱边。
13.一种用于在硬币分选和/或计数机内在硬币入口和硬币提升装置之间从大量硬币中分离外来物的方法，其特征在于，它包括以下步骤在有孔眼的转鼓(13；33)的第一敞开端处接收大量硬币，利用驱动装置(15，16；35)使转鼓(13；33)围绕其纵向轴线旋转，通过转鼓旋转连续地将硬币输送到该转鼓的第二敞开端，以及通过转鼓旋转使大量硬币和其中存在的任何外来物受到翻滚力的作用，其中所述的外来物通过转鼓的孔眼(14；34)被分离。
14.一种按照权利要求13所述的方法，其特征在于，附加的步骤是得到关于安装在转鼓(13；33)第二敞开端的硬币提升装置中硬币量的信息和/或关于转鼓旋转速度的信息，和根据所述信息控制转鼓的旋转速度和/或转鼓的旋转方向。
15.利用前述权利要求中任一项所述的装置在硬币入口和硬币提升装置之间从大量硬币中分离出外来物的方法，其中利用旋转转鼓(13；33)使这些硬币沿轴向从硬币入口通过转鼓连续输送到硬币提升装置，通过转鼓的孔眼(14；34)将外来物分离出来，其特征在于，根据硬币提升装置中硬币的量控制转鼓(13；33)的旋转速度，从而在硬币提升装置中预定的硬币最大量时旋转速度降低，由此降低硬币通过转鼓的轴向流量。
全文摘要
一种在硬币分选和/或计数机内在硬币入口和硬币提升装置之间从大量硬币中分离出外来物的装置。该装置具有一个有孔眼的转鼓(13;33),该转鼓可围绕其纵向轴线旋转,它在其各个端部是敞开的,并且在第一端部连接到硬币入口而在第二端部连接到硬币提升装置上。该机器还具有驱动装置(15、16;35)以用于使转鼓旋转。
文档编号G07D3/02GK1184545SQ9619396
公开日1998年6月10日 申请日期1996年2月7日 优先权日1995年3月28日
发明者J·克尼特斯松, S·隆格份 申请人:审视硬币公司