CN105574980B - 一种硬币自动分拣装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬币自动分拣装置，包括PLC控制***、动力机构、漏斗缓冲机构、单层挡板机构、颜色分离机构、滑槽分离机构、计数机构、包装机构。动力机构由电机驱动，漏斗缓冲机构由缓冲叶片轮和漏斗构成，单层挡板机构由四块挡板构成，颜色分离机构由颜色传感器、导向轨道、步进电机和叶片拨轮构成，滑槽分离机构由汇集漏斗、导向滑槽和设置在导向滑槽上的分离槽构成，计数机构由对射式光电传感器构成，包装机构由曲柄滑块机构、硬币收集筒、带筒轮盘、硬币收集筒供给盒、贯通式直线丝杆步进电机构成。本发明功能齐全，效率高，结构简单，使用方便，分离精确，实用性强，易于推广使用。

Description

一种硬币自动分拣装置

技术领域

本发明属于硬币分离、计数和包装机械技术领域，具体涉及一种硬币自动分拣装置。

背景技术

硬币(HardCurrency)，即金属铸造的货币。用金属铸造货币在我国已有几千年历史，最早的金属铸币是商代的宝德铜贝，距今已3000多年。由于金属币具有使用方便，耐磨损，流通寿命长等优点。它除了自身所具备的货币职能外，还有很高艺术欣赏和收藏保值功能。硬币一般不必清洗，特别是不能用普通橡皮或市面上出售的玻璃纤维擦拭棒擦拭，这样会划伤硬币表面。如果硬币表面上有有害材料包装后产生的绿粘液，可用无水酒精清洗。对于硬币上的污迹、指纹，也可用酒精清洗，这对于新迹有效，并可防止污迹和指纹对硬币的进一步侵蚀。对于旧迹，必要时可用无砂粒高级绘图橡皮适度擦试。对于粘有大块污物和特别脏的硬币，有条件时可用超声波清洗机进行清洗，这时应用酒精作为清洗液。硬币应用网袋悬吊在清洗液中，以防止硬币直接与清洗机内壁接触而导致损伤，因为内壁的机械振动与硬币碰撞将损伤硬币。用这种方法可去掉污物而又不擦伤硬币。

目前在世界范围内，硬币以其成本低，流通次数多、耐磨损、易回收等无可替代的优势占领小面额货币市场。随着无人售票、自动售货机等的推广，硬币流通量大大增加，特别是公交公司、大型超市以及金融部门等每天要对大量硬币进行分类、计数和包装，工作量巨大。

目前国内外对硬币分离、计数和包装装置的研究也有很多，查询到的专利如CN104157066A，通过振动筛分不同体积的硬币，噪音大且仅局限于硬币分离，不能实现计数和包装；如CN101465013A由分离筒和分离板组成，分离时需要更换设置有不同分离圆孔分离板，效率低，自动化程度低且只能实现分离和计数，不能包装；如CN104933801A根据硬币直径的不同，采用轨道与挡板结合分离，虽然实现绿色分离，但1角硬币和5角硬币直径相差太小，分离时容易出错，分离不够精准，另外也未实现包装功能；如CN104794799A由德国的温科尼克斯多夫国际有限公司研发，通过检查装置识别出的硬币的种类，然后通过加速装置给硬币加速，当硬币具有第一硬币种类时，将硬币加速到第一加速类型，并且当硬币具有第二硬币种类时，加速到与第一加速类型不同的第二加速类型，此分离方法仅局限于一次分离两种硬币，且结构复杂成本高，当两种硬币叠加时分离失效，另外只实现了两种功能，不能实现包装功能。

虽然市场上也经有各种硬币分类装置，但都有功能少，价格昂贵，在分选过程中无法保证高准确度和高效率，此外，还有操作复杂，噪音大等原因，目前国内仍普遍采用人工处理的方式。然而手工分离、计数和包装硬币成本大、效率低、误差多，且随着硬币流通量的增加，市场急需一种成熟可靠的硬币自动分类、计数和包装装置。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开一种硬币自动分拣装置，能够解决功能少，价格昂贵，效率低，误差多，操作复杂，噪音大等问题，可实现自动化操作。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种自动硬币分拣装置，包括PLC控制***、动力机构、分离装置和计数包装装置。所述的PLC控制***控制步进电机I、步进电机II、步进电机III、贯通式直线丝杆步进电机IV，进而使得叶片拨轮转动、曲柄滑块运动、带筒轮盘转动、推杆运动。所述的动力机构采用齿轮传动，传送带传送硬币保证了传动的平稳性。所述分离装置包括漏斗缓冲机构、单层挡板机构、颜色分离机构、滑槽分离机构，所述计数包装装置包括计数机构和包装机构。所述的漏斗缓冲机构其特征是在漏斗内安装一个缓冲叶片轮；所述硬币单层机构其特征是在传送带上方依次安装四块挡板；所述颜色分离机构其特征是由安装在机架上色彩传感器接收信号，信号传递给PLC,PLC控制步进电机I，进而使得步进电机上的叶片拨轮转动；所述滑槽分离机构其特征是在导向滑槽中间开矩形分离槽，使得1角硬币从分离槽落下，1元硬币沿导向滑槽运动；所述计数机构其特征是当汇集漏斗底部被硬币挡光，对射式光电传感器将硬币挡光信号传递给PLC,PLC计数显示数量于显示屏上，同时PLC控制步进电机II运动，进而使得步进电机II上的半圆形推板运动；所述包装机构其特征在于筒体和筒盖储存在有弹簧弹力作用的硬币筒储存盒盒内，筒和盖被压紧在带筒轮盘上的半圆形卡槽内；半圆形卡槽与机架上的偏心圆环板不同心；PLC控制步进电机III，进而使得带筒轮盘转动；PLC控制安装在收集满硬币的硬币筒体和筒盖的正上方的贯通式直线丝杆步进电机IV,使得推杆上下运动，进而实现硬币收集筒的封装。

优选的，所述PLC控制***，PLC使用灵活、通用性强、可靠性高、调试周期短。

优选的，所述动力机构采用齿轮传动，以保证其平稳性，在上层传送带的底部安装一块平稳板，以保证传送带与单层挡板的高度，进而有益于硬币单层通过。

优选的，所述的漏斗缓冲机构，在漏斗内设置矩形孔和安装缓冲叶片轮以避免同时落到传送带上的硬币过多，导致硬币分离不准确，方便连续化高效作业。

优选的，所述的单层挡板机构由四块挡板构成，挡板与传送带上表面的高度逐级递减，挡板I底部安装在距传送带高度为7.5mm、挡板II底部安装在距传送带高度为4.5mm、挡板III底部安装在距传送带高度为3.5mm、挡板IV底部安装在距传送带高度为1.85mm。其中前三块挡板底部安装有橡胶软板，硬币堆叠通过时，受到其阻力作用会被推平但不会出现卡死现象，最后一块挡板底部未安装橡胶软板，保证单层硬币通过。

优选的，所述的颜色分离机构采用多道独立控制，大大提高分离效率当单层硬币在每个单道内通过颜色传感器时颜色传感器识别5角硬币颜色，信号传递至PLC，进而控制步进电机I，步进电机I上的叶片拨轮快速转动60°分离出5角硬币。叶片拨轮为六片叶片，只需转动60°即可完成一次分离动作，大大提高了分离的反应速度。

优选的，所述的滑槽分离机构采用多道滑槽分离，大大提高效率，所述导向滑槽宽度为26mm,导向滑槽上设置有分离槽，所述分离槽为设置在导向滑槽中间矩形孔，孔宽为23mm，孔长为200mm。1元硬币沿槽滑下，1角硬币沿矩形孔落下。矩形孔开在导向滑槽中间防止1元硬币落下，采用多道同时分离，分离效率高，此分离方法实现了绿色分离。

优选的，所述的计数机构采用对射式光电传感器技术，硬币汇集漏斗下方机架上安装对射式光电传感器，当硬币落入汇集漏斗底部挡光时产生信号，PLC采集信号并计数，挡光一次，计数一次，同时PLC控制步进电机II,进而控制曲柄滑块半圆形推板，将硬币推进入硬币筒体内。硬币计数和硬币收集同时进行，缩短了工作周期，提高了工作效率。

优选的，所述的包装机构，当计数数量为50的倍数时硬币筒体内硬币恰好达到50枚，此时PLC控制步进电机III转动，进而控制带筒轮盘转动90°，在转动过程中筒体和筒盖被机架上的偏心偏心圆环板作用使得筒体和筒盖被紧紧卡入半圆形卡槽内，在转过90°时，此时空筒体补充接硬币，同时硬币供给盒内筒体和筒盖在弹簧力作用下卡入半圆形卡槽，同时在收集50枚硬币的筒体和筒盖的正上方安装的贯通式直线丝杆步进电机IV由PLC控制运动，推杆将筒盖压封在硬币筒上，同时硬币收集筒筒体和筒盖也一起也随之下落，当硬币筒底部接触下挡板时，挡板起支撑作用，完成硬币筒的封盖。当下一次带筒轮盘转动90°，封装完成的硬币收集筒被带筒套带入收集盒内。上述动作执行同时进行，使得机构简单化，同时也大大缩短工作周期，节省成本，提高效率。

使用方法，将混合的硬币倒入矩形孔漏斗中，硬币在缓冲叶片轮的作用下均匀落入到传送带上。随着传送带的传送，经过单层挡板机构所包含的四块挡板，硬币单层进入不同的导向轨道。当硬币通过颜色传感器安装板下方，颜色传感器识别5角硬币颜色，PLC控制***控制叶片拨轮，将5角硬币拨入另一轨道。随着传送带的运动继续向前运动，当运动到滑槽分离机构顶端,5角硬币落入5角硬币汇集漏斗中；1元硬币和1角硬币沿导向滑槽滑下，当滑到导向滑槽上设置的分离槽时，1角硬币落入1角硬币汇集漏斗中；1元硬币继续沿导向滑槽滑下至底端，1元硬币落入1元硬币汇集漏斗中。当硬币落汇集漏斗底部时，对射式光电传感器7受硬币遮挡而产生信号，并由PLC处理计数，记录数量的同时，PLC控制曲柄滑块机构，将硬币推入筒体内，当计数为数量50的倍数时，此时刚好筒体内硬币数量为50枚，PLC控制带筒轮盘转动90°。在转动90°的过程中由于偏心偏心圆环板的作用，筒体和筒盖逐渐卡紧在卡槽上。转过90°后，在硬币筒供给盒中筒体和筒盖,由于弹簧力作用筒体和筒盖被压在卡槽上，为下一次动作补充空的筒体和筒盖；同时PLC控制推杆进行封盖。当下一次带筒轮盘转动90°封装完成的硬币收集筒被带筒套带入收集盒9内，完成硬币的分离、计数和包装。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：该硬币自动分拣装置，它集分离、计数、包装于一体，功能齐全，采用多道分离，效率高；使用PLC控制，控制可靠；采用齿轮传动平稳性高；硬币投入口，安装缓冲轮，可有效控制硬币落入的数量，从而避免了硬币过多机器超负荷工作，降低机器的使用寿命；四块挡板的安装保证了硬币的单层平铺在传送带上，避免硬币堆叠多层使得硬币分离不精确；一级分离采用颜色传感器分离，分离效果准确无误，效率高；二级分离采用滑槽分离，成本低，操作简单，效率高；计数采用PLC收集光敏传感器产生的信号来计数，计数精准，效率高；包装各动作同时进行缩短工作周期，自动补给空筒，完全实现自动化，另外机构简单，包装效果好，包装效率高。该硬币自动分拣装置实现完全自动化分离、计数、包装，效率高，解放劳动力；该装置采用传感器技术，分离计数准确无误；成本低，操作简单，实用性强，易于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的立体结构示意图；

图2是本发明中的机架和传动机构立体结构示意图；

图3是本发明中漏斗缓冲机构立体结构示意图；

图4是本发明中漏斗缓冲机构剖示结构示意图；

图5是本发明中单层挡板机构和颜色分离机构立体结构示意图；

图6是本发明中颜色分离机构局部放大结构示意图；

图7是本发明的颜色分离机构工作控制流程图；

图8是本发明中滑槽分离机构立体结构示意图；

图9是本发明中计数机构和包装机构立体结构示意图；

图10是本发明中计数机构和包装机构前视结构示意图；

图11是本发明中计数机构局部放大结构示意图；

图12是本发明中硬币收集筒供给盒局部剖视结构示意图；

图13是本发明的计数机构和包装机构工作控制流程图。

附图标记中：1-机架、2-电机、3-漏斗缓冲机构、4-单层挡板机构、5-颜色分离机构、6-滑槽分离机构、7-对射式光电传感器、8-包装机构、9-收集盒、101-传送带轴齿轮、102-传送带轴、103-储物柜、104-柜门、105-电机安装板、106-传送带、107-传送带轴、108-步进电机II安装板、109-推板卡槽、1010-贯通式直线丝杆步进电机IV安装板、1011-偏心圆环板、1012-安装盖、1013-硬币筒供给盒安装槽、1014-收集盒安装槽、201-电机齿轮、301-漏斗、302-缓冲叶片轮、303-缓冲叶片轮齿轮、401-挡板I、402-挡板II、403-挡板III、404-挡板IV、501-导向轨道、502-分离部件、5021-步进电机I、5022-叶片拨轮、5023-软橡胶、503-颜色传感器安装板、601-导向滑槽、602-分离槽、603-导向滑槽盖、604-5角硬币汇集漏斗、605-1角硬币汇集漏斗、606-1元硬币汇集漏斗、801-曲柄滑块机构、8011-步进电机II、8012-曲轴、8013-连杆、8014-半圆形推板、802-带筒轮盘、8021-步进电机III、8022-带筒套、8023-筒体卡槽、8024-筒盖卡槽、8025-带筒轮盘轴、803-筒盖供给盒、8031-卡扣槽、8032-弹簧、8033-矩形推板、8034-卡扣、804-筒体供给盒、8041-卡扣槽、8042-弹簧、8043矩形推板、8044-卡扣、805-封盖电机、8051-推杆、8052-贯通式直线丝杆步进电机IV、806-硬币收集筒、8061-筒盖、8062-筒体、80621-筒体凸起卡环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅说明书附图1-13，在本发明实施例中，一种硬币自动分拣装置，包括PLC控制***、动力机构、漏斗缓冲机构3、单层挡板机构4、颜色分离机构5、滑槽分离机构6、计数机构7、包装机构8、收集槽9。所述PLC控制***相关部件被安装在储物柜103内；所述动力机构包括电机2、电机齿轮201、传送带轴齿轮101、传送带轴102、传送带106，各部件安装在机架1上运输硬币；所述漏斗缓冲机构3包括漏斗301、缓冲叶片轮302、缓冲叶片轮齿轮303，通过缓冲叶片轮齿轮303与包含在动力机构力的传送带轴齿轮101啮合传动，进一步控制硬币下落数量；所述单层挡板机构4包括四块挡板，分别为401-挡板I、402-挡板II、403-挡板III、404-挡板IV，四块挡板依次等距安装在传送带上方，挡板I底部安装在距传送带高度为7.5mm、挡板II底部安装在距传送带高度为4.5mm、挡板III底部安装在距传送带高度为3.5mm、挡板IV底部安装在距传送带高度为1.85mm，其中前三块挡板底部为安装有特殊的软材质，最后一块挡板底部未安装材质，从而保证了硬币的单层通过；所述颜色分离机构5包括导向轨道501、步进电机I5021、叶片拨轮5022、软橡胶5023、颜色传感器安装板503、颜色传感器，颜色传感器安装在颜色传感器安装板503上，在步进电机I5021正下方，软橡胶安装在叶片拨轮5022前端，以上各部件均安装于导向轨道501，硬币被导向轨道501分为多个独立轨道，同时分离，提高了分离效率，软橡胶5023可有效的拨离硬币；所述滑槽分离机构6包括导向滑槽601、分离槽602、导向滑槽盖603、5角硬币汇集漏斗604、1角硬币汇集漏斗605、1元硬币汇集漏斗606，5角硬币汇集漏斗604过渡连接传送带106，1角硬币汇集漏斗605过渡连接分离槽602，1元硬币汇集漏斗606过渡连接包括导向滑槽601底端，导向滑槽601宽度为26mm,导向滑槽上设置有分离槽602，分离槽为设置在导向滑槽中间矩形孔，孔宽为23mm，孔长为200mm，保证了1角硬币的快速落下，此分离方法绿色环保，效率高；所述的计数机构包括采用对射式光电传感器7、PLC处理程序、显示装置，硬币汇集漏斗底部安装对射式光电传感器7，当硬币落入底部挡光时计数，挡光一次，计数一次，PLC处理程序处理，结果通过显示装置显示；所述包装机构8包括步进电机II8011、曲轴8012、连杆8013、半圆形推板8014组成曲柄滑块机构801，步进电机III8021、带筒套8022、筒体卡槽8023、筒盖卡槽8024、带筒轮盘轴8025组成带筒轮盘802，卡扣槽8031、弹簧8032、矩形推板8033、卡扣8034组成筒盖供给盒803，卡扣槽8041、弹簧8042、矩形推板8043、卡扣8044组成筒体供给盒804，推杆8051、贯通式直线丝杆步进电机IV8052组成封盖电机805，筒盖8061、筒体8062、筒体凸起卡环80621组成硬币收集筒806，PLC计数时同时控制步进电机II,进而控制曲柄滑块机构801推硬币进入硬币收集筒806筒体8062内，当筒体8062内硬币达到50枚，PLC控制步进电机III转动，进而控制带筒轮盘802转动90°，在转动过程中由于偏心偏心圆环板1011的作用下筒体8062和筒盖8061都紧扣在半圆形卡槽内，半圆形卡槽与机架上的偏心圆环板不同心；转动90°后，此时空硬币筒体8062补充接硬币，同时硬币筒供给盒内筒体8062和筒盖8061在弹簧力作用下卡入半圆形卡槽，同时在装满硬币的筒的正上方安装的贯通式直线丝杆步进电机IV8052由PLC控制运动，推杆8051将筒盖8061压封在筒体8062上，由于筒体凸起卡环80621的作用两者紧扣在一起同时硬币收集筒806也随之下落，当硬币收集筒806底部接触下挡板时，挡板起支撑作用，完成硬币收集筒806的封盖，当带筒轮盘再一次转过90°，封装完成的硬币收集筒806被带筒套8022带入收集盒9内，动作同时执行，使得机构简单化，同时也大大缩短工作周期，节省成本，提高效率；所述收集盒9安装在，机架1上设置的收集盒安装槽1014内，方便收集。

使用时，将混合的硬币倒入矩形孔漏斗301中，硬币在缓冲叶片轮302的作用下均匀落入到传送带106上。随着传送带106的传送，经过单层挡板机构4所包含的四块挡板，硬币单层进入不同的导向轨道501。当硬币通过颜色传感器安装板503下方，颜色传感器识别5角硬币颜色，PLC控制***控制叶片拨轮5022，将5角硬币拨入另一轨道。随着传送带106的运动继续向前运动，当运动到滑槽分离机构6顶端,5角硬币落入5角硬币汇集漏斗604中；1元硬币和1角硬币沿导向滑槽601滑下，当滑到导向滑槽601上设置的分离槽602时，1角硬币落入1角硬币汇集漏斗605中；1元硬币继续沿导向滑槽601滑下至底端，1元硬币落入1元硬币汇集漏斗606中。当硬币落入汇集漏斗底部时，对射式光电传感器7产生信号并将其传给PLC处理计数，记录数量的同时，PLC控制曲柄滑块机构801，将硬币推入筒体8062内，当计数为数量50的倍数时，此时刚好筒体8062内硬币数量为50枚，PLC控制带筒轮盘802转动90°。在转动90°的过程中由于偏心偏心圆环板1011的作用，筒体8062和筒盖8061被压紧在卡槽上。转过90°后，在硬币筒供给盒中筒体8062和筒盖8061,由于弹簧力作用筒体8062和筒盖8061被压在卡槽上，为下一次动作补充空的筒体8062和筒盖8061；同时PLC控制推杆8051进行封盖。当下一次带筒轮盘802转动90°封装完成的硬币收集筒806被带筒套8022带入收集盒9内，完成硬币的分离、计数和包装。

综上所述本发明公开一种硬币自动化分拣装置，该装置自动化分离、计数和包装，功能齐全；采用多道分离，效率高；结构简单，成本低；使用方便，分离精确；实用性强，易于推广使用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种硬币自动分拣装置，其特征在于：包括PLC控制***、动力机构、漏斗缓冲机构、单层挡板机构、颜色分离机构、滑槽分离机构、计数机构、包装机构；所述的PLC控制***分别控制步进电机I、步进电机II、步进电机III、贯通式直线丝杆步进电机IV，所述的步进电机I、步进电机II、步进电机III、贯通式直线丝杆步进电机IV分别控制叶片拨轮转动、曲柄滑块运动、带筒轮盘转动、推杆运动；

所述的动力机构采用齿轮传动，硬币通过传送带传送，所述传送带下面设有一块安装在机架上的平稳板；

所述的漏斗缓冲机构由漏斗和缓冲叶片轮构成，所述缓冲叶片轮安装在漏斗口内；

所述的单层挡板机构由四块挡板构成，四块挡板依次等距安装在传送带上方，挡板I底部安装在距传送带高度为7.5mm，挡板II底部安装在距传送带高度为4.5mm，挡板III底部安装在距传送带高度为3.5mm，挡板IV底部安装在距传送带高度为1.85mm；其中，前三块挡板底部安装有橡胶软板，最后一块挡板底部不安装橡胶软板；

所述的滑槽分离机构的导向滑槽宽度为26mm,所述导向滑槽上设置有分离槽，所述分离槽为设置在导向滑槽的中间开设的矩形孔，孔宽为23mm，孔长为200mm；所述的颜色分离机构即将安装在导向轨道上的颜色传感器识别5角硬币颜色时产生的信号传给PLC,PLC控制步进电机I，进一步控制叶片拨轮转动；

所述的计数机构即安装在汇集漏斗下方机架上的对射式光电传感器，受硬币遮挡时其产生计数信号并将其传递给PLC，PLC处理信号计数，数量显示于显示屏上；所述的包装机构即将对射式光电传感器受硬币遮挡时产生的信号传递给PLC，PLC控制步进电机II运动，进而使得曲柄滑块推板运动，所述曲柄滑块推板前部呈半圆形；所述带筒轮盘上设置有半圆形卡槽和带筒套，半圆形卡槽与机架上的偏心圆环板不同心；所述带筒轮盘由步进电机III驱动，所述步进电机III由PLC控制，当硬币数量为50的倍数时，PLC控制驱动步进电机III，进而使得带筒轮盘转动90°，然后PLC控制所述贯通式直线丝杆步进电机IV使得推杆上下运动；

其中，所述的颜色分离机构采用多道独立控制，当单层硬币在每个单道内通过颜色传感器时颜色传感器识别5角硬币颜色，信号传递至PLC，进而控制所述步进电机I，所述步进电机I上的叶片拨轮快速转动60°分离出5角硬币。