本發(fā)明涉及硬幣分離裝置，具體是一種多層式硬幣清分包裝機。

背景技術(shù)：

多層式硬幣清分包裝機是集硬幣分離、硬幣包裝等多功能為一體的機器。它可以實現(xiàn)一整套功能，也可以拆分開實現(xiàn)獨立的某一功能。

硬幣相對于紙幣，有形狀相對固定，不易損壞，衛(wèi)生等優(yōu)點。正因為如此，硬幣在特定場所，諸如交通出行，自動售貨等自動化支付系統(tǒng)中起到非常重要的作用。就目前而言，我國的硬幣集中在小面額(1元，5角，1角)，這更增加了其流通性和便捷性。于是，在中國的各大城市，都在大力發(fā)展小面額幣種硬幣化。

硬幣的大規(guī)模普及帶來一個非?，F(xiàn)實的問題，就是如何做到硬幣回收的準(zhǔn)確高效處理。在這一問題中，大數(shù)量多幣種硬幣的準(zhǔn)確高效處理是關(guān)鍵。但據(jù)本團隊的實際調(diào)研，目前各大銀行支行，公交公司等地點依然普遍采用人工分揀包裝的方法，為了提高速度，不得不采用人海戰(zhàn)術(shù)來進行，增加了人力成本和總工作量，而效率很低。目前市場上存在的錢幣清分包裝機大多較為笨重，體積大，且多為進口發(fā)明，價格昂貴，維修不便，不適合推廣和普及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多層式硬幣清分包裝機。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡便、分離準(zhǔn)確、價格低廉、環(huán)保高效的優(yōu)點，可以有效解放了大量勞動力，同時提高了效率和準(zhǔn)確率，具有廣泛的應(yīng)用前景。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)手段：

一種多層式硬幣清分包裝機，包括設(shè)置在機架上的清分裝置、包裝裝置和記數(shù)裝置；

所述的清分裝置至少設(shè)置兩層；每層清分裝置均包括儲幣斗、轉(zhuǎn)盤和分選滑軌；所述的儲幣斗和轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置有擋圈，擋圈上設(shè)置有缺口；所述的分選滑軌的一端設(shè)置在缺口內(nèi)，分選滑軌的滑軌槽寬度僅容一枚硬幣出入；所述的分選滑軌的滑軌槽上開設(shè)有多個滑落分選口，滑落分選口能夠使進入該層清分裝置上最大規(guī)格硬幣不掉落；

所述的記數(shù)裝置的數(shù)量比清分裝置數(shù)量多一個，其設(shè)置在對應(yīng)的分選滑軌的出幣口下方及最后一個分選滑軌的滑落分選口下方；

所述的包裝裝置的數(shù)量與清分裝置數(shù)量一致，其設(shè)置在對應(yīng)的分選滑軌的出幣口處。

所述的每層清分裝置的轉(zhuǎn)盤均通過中心主軸、聯(lián)軸器與設(shè)置在機架底部的清分電機連接。

所述的分選滑軌設(shè)置在缺口內(nèi)的一端設(shè)置有引導(dǎo)弧，滑軌槽的中心線與引導(dǎo)弧的切線平行。

所述的清分裝置還包括設(shè)置在分選滑軌上的皮帶壓碾輸送裝置，所述的皮帶壓碾輸送裝置包括由直流電機驅(qū)動的同步帶，同步帶與分選滑軌平行且接觸設(shè)置用于給硬幣提供動力。

相鄰兩層清分裝置的分選滑軌設(shè)置方向相反。

所述的清分裝置包括兩層；上層用于清分一元硬幣，該層的滑落分選口寬度小于一元硬幣的寬度、大于五角硬幣的寬度；下層用于清分五角硬幣，該層的滑落分選口寬度小于五角硬幣的寬度、大于一角硬幣的寬度。

所述的計數(shù)裝置包括光電傳感器；光電傳感器設(shè)置在對應(yīng)的分選滑軌的出幣口下方及最后一個分選滑軌的滑落分選口下方，光電傳感器與分選滑軌的方向一致；光電傳感器與單片機連接，并通過LCD顯示屏顯示計數(shù)結(jié)果。

所述的包裝裝置包括設(shè)置在固定架上的多個儲幣桶，固定架中部固定有小軸，小軸與設(shè)置在收集底盤15上的包裝電機連接；所述的包裝電機與單片機連接。

所述的儲幣桶數(shù)量為六個，六個儲幣桶均布在固定架上。

所述的儲幣桶的直徑與對應(yīng)包裝的硬幣直徑一致。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的多層式硬幣清分包裝機包括清分、記數(shù)和包裝三個裝置，分別實現(xiàn)三項功能。其中清分裝置根據(jù)硬幣在高速旋轉(zhuǎn)的慣性離心力和硬幣直徑大小的區(qū)別，設(shè)計了離心運動的導(dǎo)幣裝置，實現(xiàn)了硬幣分揀的目的并提升整個機器效率。三部分功能機構(gòu)完美連接，能綜合實現(xiàn)三種功能，提高了工作效率；也可以拆分開單獨實現(xiàn)某一功能，有針對性的滿足使用者的需求，為使用者提供了極大地便利。本發(fā)明具有高效準(zhǔn)確的特點，每分鐘硬幣清點數(shù)量可達580枚，并可連續(xù)工作，大大減輕了工作強度，成本較低，能夠解決硬幣處理和規(guī)范化硬幣回籠的實際問題。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡便、分離準(zhǔn)確、價格低廉、環(huán)保高效的優(yōu)點，可以有效解決目前市場上硬幣量大，清理困難，耗費人力物力的問題，解放了大量勞動力，同時提高了效率和準(zhǔn)確率，性價比高于市場上現(xiàn)有的機器，具有廣泛的應(yīng)用前景。適用于需要大量多幣種的硬幣做同時清分收集的場所，例如，公交車，地鐵站，銀行，超市等硬幣流通量大的地方，對硬幣清分和收集工作的簡化和效率提升有重要意義。

相比于人工分揀和市場同類發(fā)明，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)清分硬幣高效、準(zhǔn)確。經(jīng)過測試，本發(fā)明清分效率可達每分鐘580枚硬幣，清分、記數(shù)準(zhǔn)確率可達99％以上，能夠滿足實際應(yīng)用的要求。

(2)自動化程度高。本發(fā)明集清分、記數(shù)、包裝三項功能于一體，工作全程由控制系統(tǒng)自行調(diào)控，不需要人工參與，大大解放了人力，提高了工作效率。

(3)體積小巧、易于操作、成本低廉。相較于市場其他發(fā)明，本發(fā)明體積輕巧，易于攜帶，降低了對工作場合和工作空間的要求；操作簡便，降低了對操作人員的技術(shù)要求；成本較低，可實現(xiàn)大量普及推廣。

進一步，設(shè)計了皮帶壓碾硬幣輸送裝置，有效解決了卡幣現(xiàn)象，提高了硬幣分揀的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確度。

基于硬幣直徑的多孔式分離裝置，達到了不同硬幣分選的目的。設(shè)計原理簡單，效果可觀，近一步加快快了硬幣的分選工作。

進一步，設(shè)計了雙層式重力引導(dǎo)滑落分選裝置，可以一次性同時分揀三種硬幣，高效地實現(xiàn)了不同面值硬幣分離，清點與計數(shù)功能，極大地提升了整個裝置的效率。

進一步，采用多桶式整理包裝方法，提高了硬幣整理包裝的工作效率。設(shè)計符合實際生產(chǎn)生活，能高效，便利地服務(wù)社會?；谘b置化的設(shè)計思路，利用單片機實現(xiàn)了各工作裝置的銜接與配合，提升了準(zhǔn)確度和機器效率，體現(xiàn)自動化和智能化的特點。

【附圖說明】

圖1是整體機構(gòu)簡圖；

圖2是硬幣分離裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是硬幣分離裝置的出幣口局部示意圖；

圖4是硬幣選擇裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是滑落分選口的示意圖；

圖6是硬幣選擇裝置的原理示意圖；

圖7是皮帶壓碾輸送裝置示意圖；

圖8是計數(shù)裝置的原理示意圖；

圖9是計數(shù)裝置的示意圖；

圖10是硬幣清分包裝機中硬幣包裝裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11是儲幣桶分布原理圖；

圖12是硬幣清分包裝機控制流程圖。

其中，1.儲幣斗；2.同步帶；3.光電傳感器；4.機架；5.第一聯(lián)軸器；6.清分電機；7.LCD顯示屏；8.單片機；9.儲幣桶；10.包裝電機；11.轉(zhuǎn)盤；12.固定架；13.第二聯(lián)軸器；14.小軸；15.收集底盤；16.清分軌道；1a.擋圈；1b.缺口；16a.引導(dǎo)?。?6b.滑落分選口。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，本發(fā)明不限于以下實施例。

如圖1所示，本發(fā)明多層式硬幣清分包裝機包括清分、記數(shù)和包裝三個裝置，分別實現(xiàn)三項功能。清分裝置有上下兩層(如果要篩分多余三種硬幣可以設(shè)置多層)，由選擇性分選滑軌16、轉(zhuǎn)盤11和擋圈1a組成，利用慣性離心力和不同種硬幣尺寸的不同實現(xiàn)硬幣的清分，上下嵌套式結(jié)構(gòu)在極大提高效率的同時實現(xiàn)一次性清分三種硬幣；記數(shù)裝置中，硬幣在滑出導(dǎo)軌的同時，遮擋光電傳感器3產(chǎn)生矩形脈沖，通過單片機8將精確記數(shù)的數(shù)字顯示到LCD屏幕7上；在包裝裝置中，硬幣逐個經(jīng)滑軌16滑落至硬幣收集桶中，光電計數(shù)器3產(chǎn)生精確計數(shù)，計數(shù)到一定數(shù)目時，由單片機8控制步進電機10和其上的硬幣收集桶9依次轉(zhuǎn)過一定角度，在實現(xiàn)將空硬幣收集桶移動至工作區(qū)域的同時，移動已經(jīng)完成收集工作的硬幣收集桶至非工作區(qū)域，便于取出。下面對各個裝置進行具體說明。

1)硬幣清分裝置

清分裝置的主要功能是實現(xiàn)硬幣的存儲，輸送和分揀。如圖2所示，具體實現(xiàn)過程如下：

1.1)基于離心運動的加速裝置

堆積在儲幣斗內(nèi)大量的混幣需要輸送至相應(yīng)的位置，所以要讓各種雜亂狀態(tài)的硬幣沿著一定的方式運動。根據(jù)硬幣的形狀特點，可利用在硬幣高速旋轉(zhuǎn)下受到的慣性離心力將其甩到擋圈1a邊緣，獲得初速度，為下一步的分選做好準(zhǔn)備。在本發(fā)明中，上、下轉(zhuǎn)盤通過中心主軸、聯(lián)軸器5與單相異步電機6連接，單相異步電機6帶動上、下轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動，硬幣在離心力的加速作用下獲得切向速度，實現(xiàn)了硬幣的加速。單相異步電機6采用無極調(diào)速，其速度可根據(jù)硬幣數(shù)量和實際處理能力調(diào)節(jié)。

1.2)基于離心運動的導(dǎo)幣裝置

分選滑軌16的一端邊緣有引導(dǎo)弧16a和分選滑軌16相通，引導(dǎo)弧16a是一條弧狀口(如圖2所示)。其高度僅容一枚硬幣出入，其橫向?qū)挾葹橐幻队矌诺膶挾?，防止硬幣成摞或多個硬幣橫向同時進入分選滑軌的情況出現(xiàn)，從而達到了使硬幣單個排列，單向輸出的目的。如圖3所示。

1.3)多孔分離和重力引導(dǎo)滑落分選裝置

硬幣通過導(dǎo)幣裝置后，在壓幣皮帶2的壓碾輸送下，進入分揀環(huán)節(jié)。依據(jù)不同面值硬幣直徑的不同，設(shè)計了基于多孔分離和重力引導(dǎo)的硬幣滑落分選裝置。上分選滑軌只容許1元硬幣通過，考慮到摩擦力的阻滯作用，分選滑軌寬度略大于1元硬幣直徑；滑軌上開有滑落分選口16b，滑落分選口16b寬度比1元硬幣直徑稍小，容許其他硬幣下落。下滑軌原理與上導(dǎo)軌完全相同。分選滑軌只允許特定硬幣通過軌道，從而達到了分揀的目的。如圖5和圖6所示：

1.4)皮帶壓碾輸送裝置

盡管硬幣在離心加速裝置中獲得了較大的初速度，但在實際運行中，由于大量硬幣之間、硬幣與導(dǎo)幣裝置之間存在碰撞、摩擦作用，硬幣在進入分選滑軌后的速度有所降低。為了使硬幣能夠順利通過分選滑軌，本發(fā)明設(shè)的皮帶壓碾輸送裝置。同步帶2通過帶輪、聯(lián)軸器、減速器與直流電機連接。如圖7所示。為達到同時分揀三種硬幣的目的，清分裝置設(shè)計了雙層嵌套式結(jié)構(gòu)，上層分揀后，一元硬幣通過軌道進入記數(shù)裝置，5角和1角硬幣直接落入下層擋圈中，進行下一步分揀，上下兩層聯(lián)動工作，原理相同，合理利用空間，提高工作效率。

2)硬幣計數(shù)裝置

本發(fā)明基于光電信號的轉(zhuǎn)換和單片機控制電路設(shè)計了硬幣記數(shù)裝置，具體實現(xiàn)過程如下：

2.1)采用脈沖開關(guān)式光電傳感器3實現(xiàn)硬幣的記數(shù)：在上下分選滑軌出口處和1角硬幣下落處安裝光電傳感器3，硬幣下落時遮擋感光口，刺激傳感器內(nèi)部的光敏三極管導(dǎo)通，發(fā)出矩形脈沖信號，由單片機8控制進行記數(shù)，如圖8和圖9所示。

2.2)采用單片機8控制和LCD液晶顯示屏7實現(xiàn)面額的實時顯示：單片機接收到傳感器發(fā)出的脈沖信號后，控制LCD液晶顯示屏上顯示出1元、5角和1角的硬幣個數(shù)及硬幣總額。

3)硬幣包裝裝置

如圖10和圖11所示，考慮到硬幣取放和使用的便捷，設(shè)計可重復(fù)使用的亞克力材質(zhì)圓柱狀硬幣儲幣桶9，儲幣桶9內(nèi)徑略大于一元硬幣直徑，可使硬幣在其內(nèi)部摞成一摞。儲幣桶9安裝在圓盤形固定架12上，固定架上開有六個孔用以安放六個儲幣桶9，固定架由步進電機帶動。儲幣桶9正對一元硬幣導(dǎo)軌出口位置，當(dāng)落入其中的硬幣達到50個時，光電傳感器向單片機發(fā)送的脈沖信號達到50個，單片機發(fā)出信號，控制驅(qū)動器驅(qū)動步進電機定向轉(zhuǎn)動60度，替換為下一個儲幣桶9繼續(xù)工作，同時可以取下包裝好的硬幣，這樣就實現(xiàn)了循環(huán)工作。

與傳統(tǒng)的熱敏紙包裝硬幣相比，本設(shè)計方法使得硬幣取用更加便捷，儲幣桶9可重復(fù)使用，經(jīng)濟環(huán)保。具體的各個功能裝置的特點如下：

3.1)清分裝置。將不同面值的硬幣進行準(zhǔn)確清分，而本發(fā)明的準(zhǔn)確實現(xiàn)硬幣清分的基礎(chǔ)上最大限度提高效率。本發(fā)明基于硬幣的離心運動和硬幣尺寸的不同設(shè)計了清分裝置，關(guān)鍵部件有基于離心運動的加速裝置(旋轉(zhuǎn)圓盤)、導(dǎo)幣裝置(軌道)、皮帶壓碾輸送裝置2、多孔分離和重力引導(dǎo)滑落分選裝置，并且采用雙層裝置實現(xiàn)硬幣的存儲、排列、輸送、分選功能。清分準(zhǔn)確，效率很高。

3.2)計數(shù)裝置。相較于清分功能，硬幣的精確記數(shù)功能同樣不可或缺，這樣就避免了人工清點硬幣效率低、耗時多的問題。本發(fā)明利用光電傳感器、LCD顯示屏和C51單片機控制設(shè)計了計數(shù)裝置，各種面值的硬幣數(shù)量以及硬幣總金額均得以實時顯示在LCD屏上，計數(shù)準(zhǔn)確，使用方便。

3.3)包裝裝置。為了更加便于使用，本發(fā)明在硬幣清分和記數(shù)的基礎(chǔ)上加入了包裝裝置。包裝裝置采用多桶循環(huán)式包裝機構(gòu)，由步進電機控制帶動，實現(xiàn)定額、定角度旋轉(zhuǎn)；摒棄了傳統(tǒng)的熱敏紙包裝方式，采用亞克力材料的包裝圓筒，取用方便，可循環(huán)使用，綠色環(huán)保。

4)控制系統(tǒng)

4.1)控制裝置

控制部分采用單相異步電機調(diào)速器，步進電機驅(qū)動器，光電傳感記數(shù)器和單片機控制。

4.1.1)單相異步電機通過專用調(diào)速器控制，電機直接連接220V交流電。調(diào)速器可實現(xiàn)電機的無極調(diào)速，從而可以根據(jù)情況實時調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速，合理控制硬幣旋轉(zhuǎn)速度，提高清分效率。

4.1.2)步進電機通專用驅(qū)動器和單片機控制。驅(qū)動器采用24V直流電，電源箱將220V交流電轉(zhuǎn)換為24V直流電供給步進電機驅(qū)動器，在單片機的控制下實現(xiàn)步進電機的快速、定角度轉(zhuǎn)動。

4.1.3)單片機是控制系統(tǒng)的核心，綜合控制計數(shù)和清分裝置。單片機連接5V直流電源，光電傳感器將脈沖信號傳給單片機，經(jīng)單片機處理后進行計數(shù)并實時顯示：同時，單片機起到整體控制的作用，當(dāng)光電傳感器的脈沖信號達到50的倍數(shù)時(即儲幣桶9內(nèi)硬幣達到指定枚數(shù))，單片機控制步進電機轉(zhuǎn)過一定角度。

4.2)動力裝置

動力部分采用單相異步電機、直流電機和步進電機。本發(fā)明選用的單相異步電機功率為200W，最大轉(zhuǎn)速為1250rpm，正常工作轉(zhuǎn)速約為500rpm,扭矩較大，因此主軸的旋轉(zhuǎn)由單相異步電機實現(xiàn)，轉(zhuǎn)速可調(diào)；直流電機額定轉(zhuǎn)速為200RPM，工作穩(wěn)定，帶動壓幣帶工作；步進電機額定電壓為24V，可控制旋轉(zhuǎn)特定角度，因此用于包裝裝置的固定架12旋轉(zhuǎn)。

本裝置的工作原理為：

本發(fā)明控制流程如圖12所示，首先，不同面值的混幣進入上層儲幣斗1，經(jīng)離心加速后，沿上擋圈內(nèi)壁的導(dǎo)幣裝置進入硬幣分選滑軌16。5角和1角硬幣由于直徑較小，在重力引導(dǎo)下從分選裝置落入下層；1元硬幣在壓幣皮帶的壓碾輸送下向前移動，從分選滑軌出口處落下。1元硬幣下落的同時遮擋光電傳感器，單片機接收到脈沖信號后進行計數(shù)并實時顯示到液晶顯示屏上。與此同時，1元硬幣進入堆幣系統(tǒng)，堆碼到指定枚數(shù)后，單片機通過驅(qū)動器控制步進電機轉(zhuǎn)過60度角(根據(jù)儲幣桶的數(shù)量而定)，便于取出包裝好的硬幣，同時進入下一包裝流程，實現(xiàn)循環(huán)工作。落入下層的5角和1角硬幣工作流程與上層一致，在下層分選滑軌實現(xiàn)硬幣的清分。本發(fā)明最終能夠同時實現(xiàn)三種硬幣的清分、記數(shù)和包裝，且效率極高。

本發(fā)明在使用時，三部分功能機構(gòu)完美連接，能綜合實現(xiàn)三種功能，提高了工作效率；也可以拆分開單獨實現(xiàn)某一功能，有針對性的滿足使用者的需求，為使用者提供了極大地便利。能實現(xiàn)每分鐘580枚硬幣的清分計數(shù)和包裝，能夠解決在銀行儲蓄所、超市商場、公交部門等中小企業(yè)單位面臨的硬幣處理和規(guī)范化硬幣回籠的實際問題。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。