CN107845186A - 全自动纸币硬币分拣机及其分拣方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动纸币硬币分拣机及其分拣方法。其装置包括壳体总成、纸币硬币分离总成、硬币分拣总成和纸币分拣总成，壳体总成对内部各个总成起保护和提供固定支撑作用，纸币硬币分离总成能够实现对纸币和硬币的分离，并将两者送入各自的分拣总成，硬币分拣总成能够实现对一角、五角和一元硬币的分拣、计数和收集功能，纸币分拣总成能够实现对五角、一元和五元面值纸币的整理、分拣和收集，本发明结构安排合理，工作可靠性高，自动化程度高，功能强大，可以对各个总成进行模块化生产拆装。工作时，操作人员只需将杂乱纸币硬币倒入投币曲筒，在各总成协调配合下，机器能够实现对钱币的全自动化高效分拣和收集整理。

Description

全自动纸币硬币分拣机及其分拣方法

技术领域

本发明涉及一种全自动纸币硬币分拣机，特别适用于公交公司、商场、银行等有大量杂乱纸币硬币场所的钱币分拣。

背景技术

在商场、公交公司、银行等小额钱币交易频繁的场所，每天都需要流通大量的纸币和硬币，而目前对这些纸币硬币的分拣、计数、整理大多都是由人工来操作，因为钱币数量大、币值多且比较脏乱，这就造成了劳动量大，工作环境恶劣等缺陷，给工人的身心带来极其严重的负面影响。

目前市面上的钱币分拣机大多只能实现对硬币和纸币两者中的一种进行分拣、整理或者计数，缺少能对混杂在一起的纸硬币进行分拣的装置，不满足上述场所的工作要求。而少数能实现纸硬币同时分拣的装置对于纸币的初始状态都有比较严格的要求，工作前仍然需要大量的人工准备工作，自动化程度低，因而实用性差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种全自动纸币硬币分拣机及其分拣方法。

本发明的全自动纸币硬币分拣机包括壳体总成、纸币硬币分离总成、硬币分拣总成、纸币分拣总成，

壳体总成包括主壳体、硬币出口壳体、纸币出口壳体，

纸币硬币分离总成包括可移动投币口机构、落硬币机构、吹纸币机构，可移动投币口机构包括投币曲筒、筒支撑板、肋板连接架、底板、滑块、导轨、移动齿条、齿轮、电机组件，落硬币机构包括筛桶、支撑环座、连接杆、筛桶旋转电机、电机座、转板、固定支座，吹纸币机构包括叶片风扇、叶片电机、挡纸币板、转动铰接点、落纸币轨道、收集盒、风扇防护罩，

硬币分拣总成包括缓存机构、限币机构、分币机构，缓存机构包括传送带、侧挡板、带轮电机、主动带轮、轴承座、过滤板、导币板、从动带轮、电机座，限币机构包括螺旋滑币槽、旋转筒、连接架、回转支承、旋转电机、中空蜗轮、蜗杆、轴承座、限币筒，分币机构包括第一分拣轨道、一元收集管、中转弧管、T形连接座、一角收集管、第二分拣轨道、计数器、五角收集管，

纸币分拣总成包括取钞展开机构、传送压平机构、位姿调整机构、纸钞收集机构，取钞展开机构包括悬挂链电机、悬挂链组件、连接杆、悬挂链导轮、展开电机、吸盘、检测端口、气泵，传送压平机构包括主动传送带、从动传送带、带轮电机、带轮电机座、从动带轮、带轮轴、主动带轮，位姿调整机构包括调整板、联动轮杆、调整电机、主动轮、轮轴、联动轴、轴承、从动轮，纸钞收集机构包括电机、电机座、旋转轴、蜗杆、蜗轮、收集盒、行程开关、轴承、连杆；

投币曲筒和三层筒支撑板固连支撑，筒支撑板通过肋板连接架和底板固连，底板左右两侧固连若干个滑块，滑块和导轨滑动配合，导轨固连在机架上，底板的下部固连移动齿条，移动齿条与齿轮啮合，电机组件通过电机座和机架连接，并将动力输出到齿轮上，

筛桶旋转电机通过电机座和机架连接，筛桶旋转电机输出轴连接转板，转板和筛桶固连，筛桶可转动地嵌套在前后的支撑环座内，两个支撑环座通过固定支座和连接杆固连，连接杆和机架固连，四个叶片电机固连在转板上，电机输出轴连接叶片风扇，挡纸币板通过转动铰接点和支撑环座可开闭连接，落纸币轨道连接在机架上，与筛桶出口对接，落纸币轨道底部有收集盒与其出口接合，

侧挡板紧贴传送带边缘，并与机架固连，过滤板离传送带大于一个硬币厚度且两端与机架固连，带轮电机和电机座固连，其输出轴和主动带轮连接，从动带轮由轴承座支撑，前后带轮和传送带匹配，导币板和过滤板的硬币出口对接，

螺旋滑币槽嵌套固定在旋转筒内，回转支承内圈和旋转筒配合，外圈和连接架固连，连接架和机架连接，旋转电机输出轴通过联轴器和蜗杆连接，轴承座支撑蜗杆组件，蜗杆和中空蜗轮啮合，中空蜗轮和旋转筒下端固连，限币筒和机架连接，限币筒上部和旋转筒下部对接，

第一分拣轨道通过两个T形连接座和机架连接，在其出口处对接装有计数器和一元收集管，中转弧管和机架板固连，其上部和第一分拣轨道末端空心处对接，下部和第二分拣轨道的前端入口对接，第二分拣轨道通过两个T形连接座和机架连接，一角收集管和第二分拣轨道末端出口对接，五角收集管和第二分拣轨道空矩形槽处对接，

悬挂链电机和机架螺栓固定，并提供悬挂链组件的输入动力，悬挂链组件通过悬挂链导轮和机架连接，展开电机通过连接杆和悬挂链组件连接，并可随悬挂链一起做空间往复运动，悬挂链末端的机架上安装有检测端口，气泵和机架固定安装，带轮电机通过带轮电机座和机架螺栓固定，其输出轴与主动带轮固定连接，主动传送带与主动带轮匹配，从动带轮通过带轮轴和机架轴承连接，从动传送带和主动传送带紧贴布置，调整电机和机架固连，其输出轴和主动轮连接，主动轮轮面上的联动轴通过联动轮杆和一排上其余三个从动轮轮面上的联动轴固连，从动轮通过轮轴和机架轴承连接，轮轴通过轴承与从动轮可转动连接，左右两排轮组对称布置于调整板两侧，调整板上端入口与传送压平机构出口对接，下端出口与纸钞收集机构入口对接，存在倾斜角，其空间位置由机架内腔支架进行调整定位，电机通过电机座和机架连接，其输出轴和蜗杆连接，蜗杆由轴承座支撑，并和蜗轮啮合，蜗轮和旋转轴键连接，旋转轴通过轴承和机架连接，三个收集盒通过连杆和旋转轴固连，在位姿调整机构的出口处安装有一个和收集盒底部匹配的行程开关。

优选的，所述的投币曲筒外形为抛物线型，且圆截面尺寸为渐窄设计，投币曲筒入口大端水平，投币曲筒出口端和筛桶口平行。

优选的，所述的筛桶上设有方形网格，其网格间隙大于所要筛选的最大硬币直径，叶片电机在筛桶转板上呈四对分散布置，挡纸币板和固定环座可开闭式铰接。

优选的，所述的过滤板和传送带设有缝隙，其高度在一枚硬币厚度和两枚硬度厚度之间，限币筒的出口尺寸设计为能容纳一枚硬币通过，其出口抛物线与分拣机构的第一轨道相切。

优选的，所述的第一分拣轨道的末端开有一段长矩形空槽，空槽宽度介于一元硬币直径和五角硬币直径之间，第二分拣轨道的结构与第一分拣轨道相同，但其末端矩形槽空槽宽度在五角硬币直径和一角硬币直径之间，第一分拣轨道和第二分拣轨道与水平面呈30度的倾斜角度，所述的空槽占第一分拣轨道和第二分拣轨道的长度为2/7。

优选的，所述的悬挂链组件通过导轮实现两边低，中间高的拱桥形搭建，悬挂链组件上装有多个回环往复运动的纸币吸附和旋转装置，各个吸盘头处在不同的高度上，吸盘采用点接触吸附。

优选的，所述的位姿调节机构上主动轮通过联接轮杆和三个从动轮可传动连接，四轮均有八分之一段的轮面露在调整板内部，调整板的入口端宽度较大，出口端的宽度大于一张纸币宽度，左右两侧的四轮组对称布置，但轮系旋转方向相反。

优选的，所述的调整板出口端设置了行程开关，收集盒底部设置有与行程开关匹配的触发结构。

全自动纸币硬币分拣机的分拣方法包括以下步骤：

1)移动机构电机启动，驱动齿轮带动与其啮合的移动齿条，与移动齿条固连的底板在滑块和导轨的导向作用下，向右侧移动，从而推动与肋板连接架和三层筒支撑板固定支撑的投币曲筒向筛桶运动，直到曲筒前端出口顶开挡纸币板后运动停止，操作人员将混合在一起的杂乱纸币硬币一起倒入投币曲筒中，曲筒的抛物线设计使杂乱纸硬币能以较低的速度全部进入筛桶中，之后电机反向旋转，投币曲筒向相反方向移动，和筛桶分离；

2)筛桶电机启动，带动转板和与转板固连的筛桶转动，筛桶的支撑力由和机架固连的前后支撑环座提供，筛桶上的网格间隙比最大硬币的直径大，因此在筛桶的持续旋转作用下，散乱钱币中的硬币会顺着网格孔掉落到后续的硬币分拣机构中，包裹在钱币中的硬币也会因为筛桶旋转作用不断改变位姿最终从网格孔中掉落至下方传送带上，落币操作完成后，筛桶中仅留下纸币；

3)叶片电机驱动分布在转板四周的四个叶片风扇旋转，产生大范围的风力，提高了分离速度和效率，分离完毕后，将筛桶中的剩余纸币吹出，由于风力作用，此时挡纸币板向外张开，起到防止纸币乱飞，规范纸币飞行轨迹的作用，纸币顺着落纸币轨道下落至收集盒中；

4)硬币从筛桶中落入到传送带由侧板围起来的区域上，电机驱动带轮带动传送带转动，硬币跟随传送带向过滤板运动，过滤板和传送带仅存在稍大于一枚硬币厚度的缝隙，成堆的硬币经过该处被过滤为单层通过，从过滤板出来的硬币通过导币板落入旋转筒的内部螺旋滑币槽中，电机驱动蜗杆和蜗轮，从而使旋转筒绕中心轴旋转，旋转筒通过回转支承和机架连接，螺旋滑币槽的设计增大了单位高度的滑动行程，跟旋转筒末端对接的是限币筒，限币筒的出口处仅能容纳一枚硬币通过，其出口抛物线与分拣机构的第一轨道相切；

5)硬币平稳进入分拣机构中的第一分拣轨道，轨道安装机架的初始位置有向后的倾斜，使硬币以同一位置贴紧轨道某一侧边滑行，第一分拣轨道的末端开有一段长矩形空槽，空槽的一边边线和另一边轨道侧板的距离介于一元硬币直径和五角硬币直径之间，当一元硬币滑落至该处时，两边都有空槽两侧轨道的支撑，硬币进入轨道末端的一元硬币收集筒，筒口的计数器可对其计数，当一角或者五角硬币经过该槽时，会掉落到中转弧管道中，并顺着中转弧管道的管壁到达第二分拣轨道，第二分拣轨道的结构和连接方式和第一分拣轨道相同，但其末端矩形槽一边槽边线和另一边轨道侧板的距离在五角硬币直径和一角硬币直径之间，五角硬币可以通过空槽，在计数器的计数下进入轨道末端的五角硬币收集管，一角硬币则由空槽正下方的一角硬币收集管收集；

6)取钞展开机构中的悬挂链通过导轮实现两边低，中间高的拱桥形搭建，其左右两边的最低点分别对应传送压平机构的传送带和纸币硬币分离机构中的落钞盒，纸币分拣总成工作时，电机驱动悬挂链组件运动，和悬挂链条通过连杆连接的旋转电机和吸盘也随之进行“低——高——低”的回环往复运动，当吸盘到达右边最低点时，与落钞盒中的某张纸币接触，吸盘面积较小，可认为与纸币是点接触，气泵启动，将吸盘抽真空，单张纸币被吸起，随后旋转电机启动，带动吸盘和吸附的可能有折叠的纸币做旋转展开运动，当悬挂链组件将纸币传送到左边最低点时，气泵关闭，吸盘解除气压差，初步展开的纸币落在传送带上；

7)纸币落在传送带上时，电机驱动传送带运动，初步展开的纸币进入上下传送带中，并且被压平定型；

8)纸币之后进入位姿调节机构，电机驱动主动轮旋转，主动轮通过联接轮杆带动三个从动轮同步转动，四轮均有八分之一段的轮面露在调整板内部，调整板的入口端宽度较大，出口端的宽度大于一张纸币宽度，左右两侧的四轮组对称布置，但轮系旋转方向相反，当纸币进入调整板时会受到来自左右两边轮系的方向相反的摩擦调整力，构成一个旋转力矩，使得纸币的位姿能够边下落边调整，直到宽度方向刚好处于和调整板出口端一致；

9)当收集机构在检测端口检测出纸币面值时，电机通过旋转轴带动对应的收集盒提前旋转至调整板出口端，当收集盒底部触碰到行程开关时，运动立刻停止，纸币从调整板滑落至收集盒内，收集机构每次收集只有原地不动、左旋120度、右旋120度三个运动模式。

附图说明

图1为本发明全自动纸币硬币分拣机外观示意图；

图2为本发明全自动纸币硬币分拣机内部结构示意图；

图3为本发明全自动纸币硬币分拣机防护壳体示意图；

图4为本发明全自动纸币硬币分拣机纸币硬币分离总成示意图；

图5为本发明全自动纸币硬币分拣机可移动钱币入口示意图；

图6为本发明全自动纸币硬币分拣机落硬币机构示意图；

图7为本发明全自动纸币硬币分拣机吹纸币机构示意图；

图8为本发明全自动纸币硬币分拣机硬币分拣总成示意图；

图9为本发明全自动纸币硬币分拣机硬币缓存机构示意图；

图10为本发明全自动纸币硬币分拣机限币机构示意图；

图11为本发明全自动纸币硬币分拣机分拣硬币机构示意图；

图12为本发明全自动纸币硬币分拣机螺旋滑币槽示意图；

图13为本发明全自动纸币硬币分拣机限币筒示意图；

图14为本发明全自动纸币硬币分拣机分拣硬币轨道示意图；

图15为本发明全自动纸币硬币分拣机纸币分拣总成示意图；

图16为本发明全自动纸币硬币分拣机取钞展开机构示意图；

图17为本发明全自动纸币硬币分拣机传送压平机构示意图；

图18为本发明全自动纸币硬币分拣机位姿调整机构示意图；

图19为本发明全自动纸币硬币分拣机纸钞收集机构示意图；

图中，壳体总成1、纸币硬币分离总成2、硬币分拣总成3、纸币分拣总成4、主壳体11、硬币出口壳体12、纸币出口壳体13、可移动投币口机构21、落硬币机构22、吹纸币机构23、投币曲筒211、筒支撑板212、肋板连接架213、底板214、滑块215、导轨216、移动齿条217、齿轮218、电机组件219、筛桶221、支撑环座222、连接杆223、筛桶旋转电机224、电机座225、转板226、固定支座227、叶片风扇231、叶片电机232、挡纸币板233、转动铰接点234、落纸币轨道235、收集盒236、风扇防护罩237、缓存机构31、限币机构32、分币机构33、传送带311、侧挡板312、带轮电机313、主动带轮314、轴承座315、过滤板316、导币板317、从动带轮318、电机座319、螺旋滑币槽321、旋转筒322、连接架323、回转支承324、旋转电机325、中空蜗轮326、蜗杆327、轴承座328、限币筒329、第一分拣轨道331、一元收集管332、中转弧管333、T形连接座334、一角收集管335、第二分拣轨道336、计数器337、五角收集管338、取钞展开机构41、传送压平机构42、位姿调整机构43、纸钞收集机构44、悬挂链电机411、悬挂链组件412、连接杆413、悬挂链导轮414、展开电机415、吸盘416、检测端口417、气泵418、主动传送带421、从动传送带422、带轮电机423、带轮电机座424、从动带轮425、带轮轴426、主动带轮427、调整板431、联动轮杆432、调整电机433、主动轮434、轮轴435、联动轴436、轴承437、从动轮438、电机441、电机座442、旋转轴443、蜗杆444、蜗轮445、收集盒446、行程开关447、轴承448、连杆449。

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明的全自动纸币硬币分拣机包括壳体总成1、纸币硬币分离总成2、硬币分拣总成3、纸币分拣总成4。

壳体总成1对内部各个总成起保护作用，隔绝外界影响，同时也为各总成提供固定支撑，纸币硬币分离总成2能够实现对纸币和硬币的分离，并将两者送入各自的分拣总成，硬币分拣总成3能够实现对一角、五角和一元硬币的分拣、计数和收集功能，纸币分拣总成4能够实现对五角、一元和五元面值纸币的整理、分拣和收集，各个总成协调工作，实现对杂乱纸币硬币的高效分拣和收集整理。

如图3所示，壳体总成1包括主壳体11、硬币出口壳体12、纸币出口壳体13。

工作时，主壳体11提供内部主要零部件支架的固定支撑，硬币出口壳体12保护硬币分拣轨道，并提供零部件支撑，纸币出口壳体13保护纸币收集机构。

如图4所示，纸币硬币分离总成2包括可移动投币口机构21、落硬币机构22、吹纸币机构23，如图5所示，可移动投币口机构21包括投币曲筒211、筒支撑板212、肋板连接架213、底板214、滑块215、导轨216、移动齿条217、齿轮218、电机组件219，如图6所示，落硬币机构22包括筛桶221、支撑环座222、连接杆223、筛桶旋转电机224、电机座225、转板226、固定支座227，如图7所示，吹纸币机构23包括叶片风扇231、叶片电机232、挡纸币板233、转动铰接点234、落纸币轨道235、收集盒236。

投币曲筒211和三层筒支撑板212固连支撑，筒支撑板212通过肋板连接架213和底板214固连，底板214左右两侧固连六个滑块215，滑块215和左右导轨216滑动配合，左右导轨216固连在机架上，底板214的下部固连移动齿条217，齿条217与齿轮218啮合，电机组件219通过电机座和机架连接，并将动力输出到齿轮218上，筛桶旋转电机224通过电机座225和机架连接，筛桶旋转电机224输出轴连接转板226，转板226和筛桶221固连，筛桶221可转动地嵌套在前后支撑环座222内，支撑环座222通过固定支座227和连接杆223固连，连接杆223和机架固连，四个叶片电机232固连在转板226上，电机输出轴连接叶片风扇231。挡纸币板233通过转动铰接点234和支撑环座222可开闭连接，落纸币轨道235连接在机架上，与筛桶221出口对接，落纸币轨道235底部有收集盒236与其出口接合。

纸币硬币分离总成2工作时，移动机构电机组件219启动，驱动齿轮218旋转，带动与其啮合的移动齿条217，与移动齿条217固连的底板214在滑块215和导轨216的导向作用下，向右侧移动，从而推动与肋板连接架213和三层筒支撑板212固定支撑的投币曲筒211向筛桶运动，直到曲筒前端出口顶开挡纸币板233后运动停止，操作人员将混合在一起的散乱纸币硬币一起倒入投币曲筒211中，曲筒的抛物线设计使散乱纸硬币能以较低的速度全部进入筛桶221中，此时电机组件219反向旋转，投币曲筒211向相反方向移动，和筛桶221分离。筛桶电机211启动，带动转板和与转板固连的筛桶221转动，筛桶的支撑力由和机架固连的前后支撑环座222提供，筛桶上的网格间隙比一元硬币直径大，因此在筛桶的持续旋转作用下，散乱钱币中的硬币会顺着网格孔掉落到后续的硬币分拣机构中，包裹在钱币中的硬币也会因为筛桶旋转作用不断改变位姿最终从网格孔中掉落至下方传送带上，落币操作完成后，筛桶221中仅留下纸币，在分离过程中，叶片电机232驱动分布在转板四周的四个叶片风扇231旋转，产生大范围的风力，将筛桶221中的剩余纸币吹出，也提高了分离速度和效率，由于风力作用，此时挡纸币板223向外张开，起到防止纸币乱飞，规范纸币飞行轨迹的作用，纸币顺着落纸币轨道235下落至收集盒236中，等待后续分拣。

如图8所示，硬币分拣总成3包括缓存机构31、限币机构32、分币机构33，如图9所示，缓存机构31包括传送带311、侧挡板312、带轮电机313、主动带轮314、轴承座315、过滤板316、导币板317、从动带轮318、电机座319，如图10所示，限币机构32包括螺旋滑币槽321、旋转筒322、连接架323、回转支承324、旋转电机325、中空蜗轮326、蜗杆327、轴承座328、限币筒329，如图11所示，分币机构33包括第一分拣轨道331、一元收集管332、中转弧管333、T形连接座334、一角收集管335、第二分拣轨道336、计数器337、五角收集管338。

侧挡板312紧贴传送带311边缘，并与机架固连，过滤板316离传送带311略大于一个硬币厚度且两端与机架固连，带轮电机313和电机座319固连，其输出轴和主动带轮314连接，从动带轮318由轴承座315支撑，前后带轮和传送带311匹配，导币板317和过滤板316的硬币出口对接，螺旋滑币槽321嵌套固定在旋转筒322内，回转支承324内圈和旋转筒324配合，外圈和连接架323固连，连接架323和机架连接，旋转电机325输出轴通过联轴器和蜗杆327连接，轴承座328支撑蜗杆组件，蜗杆327和中空蜗轮326啮合，蜗轮326和旋转筒322下端固连，限币筒329和机架连接，其上部和旋转筒322下部对接。第一分拣轨道331通过两个T形连接座和机架连接，在其出口处对接装有计数器337和一元收集管332，中转弧管333和机架板固连，其上部和第一分拣轨道331末端空心处对接，下部和第二分拣轨道336的前端入口对接，和第一分拣轨道331结构类似，第二分拣轨道336通过两个T形连接座和机架连接，一角收集管335、五角收集管338分别和第二分拣轨道336末端出口和空矩形槽处对接。

硬币分拣总成3工作时，硬币从筛桶中落入到传送带311由侧板312围起来的区域上，带轮电机313驱动带轮314带动传送带311转动，硬币跟随传送带向过滤板316运动，由于过滤板316和传送带311仅存在稍大于一枚硬币厚度的缝隙，所以成堆的硬币经过该处被过滤为单层通过，又因为传送带311持续转动，该处不会发生堵塞现象，从过滤板316出来的硬币通过导币板317落入旋转筒322的内部螺旋滑币槽321中，电机325驱动蜗杆327和蜗轮326，从而使旋转筒322绕中心轴旋转，旋转筒322通过回转支承324和机架连接，如图12所示，螺旋滑币槽321通过增大单位高度的滑动行程来平稳硬币的下落轨迹，旋转筒322的旋转运动防止硬币在筒内出现堵塞现象，跟旋转筒322末端对接的是限币筒329，如图13所示，其弯曲弧度的设计经过了多次落币试验，限币筒329的出口处仅能容纳一枚硬币通过，其出口抛物线与分拣机构的第一轨道相切，即两者斜率在出口处相同，经过上述的层层分流后，实现限币筒329每次只有单枚硬币平稳进入分拣机构中的第一分拣轨道331，分拣轨道的示意图如图14所示，轨道安装机架的初始位置有向后的倾斜，可以使硬币贴紧轨道某一侧边滑行，从而规范了硬币的初始运动姿态，第一分拣轨道331的末端开有一段长矩形空槽，本发明根据最新版人民币的硬币尺寸，一元硬币直径为25mm，五角硬币直径为20.5mm，一角硬币直径为19mm，因此可认为一元硬币直径>五角硬币直径>一角硬币直径，一元硬币空槽的一边边线和另一边轨道侧板的距离介于一元硬币直径和五角硬币直径之间，当一元硬币滑落至该处时，两边都有空槽两侧轨道的支撑，因而可以顺利进入轨道末端的一元硬币收集筒332，且通过筒口的计数器可对其计数，当一角或者五角硬币经过该槽时，会掉落到中转弧管道333中，并顺着中转弧管道333的管壁到达第二分拣轨道336，第二分拣轨道336的结构和连接方式和第一分拣轨道331相同，但其末端一边槽边线和另一边轨道侧板的距离在五角硬币直径和一角硬币直径之间，所以五角硬币可以通过空槽，在计数器的计数下进入轨道末端的五角硬币收集管338，一角硬币则由空槽正下方的一角硬币收集管335收集。两个分拣轨道的倾斜角度设计决定了硬币下落后的速度，还有矩形槽的长度也会对分拣效率造成影响，经过了多次落币试验调整，采用了30度的倾斜角度和2/7长度的矩形槽长设计，达到了20次试验准确分拣的效果。本硬币分拣机构采用了传送带缓存、旋转筒和螺旋槽分流，限币筒调整等设置，实现了每次单枚硬币进入分拣轨道，再通过合理设计轨道结构，利用重力实现不同币值硬币的分离，结构简单，且方便收集计数。

如图15所示，纸币分拣总成4包括取钞展开机构41、传送压平机构42、位姿调整机构43、纸钞收集机构44，如图16所示，取钞展开机构41包括悬挂链电机411、悬挂链组件412、连接杆413、悬挂链导轮414、展开电机415、吸盘416、检测端口417、气泵418，如图17所示，传送压平机构42包括主动传送带421、从动传送带422、带轮电机423、带轮电机座424、从动带轮425、带轮轴426、主动带轮427，如图18所示，位姿调整机构43包括调整板431、联动轮杆432、调整电机433、主动轮434、轮轴435、联动轴436、轴承437、从动轮438，如图19所示，纸钞收集机构44包括电机441、电机座442、旋转轴443、蜗杆444、蜗轮445、收集盒446、行程开关447、轴承448、连杆449。

悬挂链电机411和机架螺栓固定，并提供悬挂链组件412的输入动力，悬挂链组件412通过导轮414和机架连接，展开电机415通过连接杆413和悬挂链组件412连接，并可随悬挂链一起做空间往复运动，悬挂链末端的机架上安装有检测端口417，气泵418和机架固定安装，带轮电机423通过电机座424和机架螺栓固定，其输出轴与主动带轮427固定连接，主动传送带421与带轮427匹配，从动带轮425通过带轮轴426和机架轴承连接，从动传送带422和主动传送带421紧贴布置，调整电机433和机架固连，其输出轴和主动轮434连接，主动轮434轮面上的联动轴436通过联动轮杆432和一排上其余三个从动轮438轮面上的联动轴436固连，从动轮438通过轮轴435和机架轴承连接，轮轴435通过轴承437与从动轮可转动连接，左右两排轮组对称布置于调整板431两侧，调整板431上端入口与传送压平机构出口对接，下端出口与纸钞收集机构入口对接，存在倾斜角，其空间位置由机架内腔支架进行调整定位，电机441通过电机座442和机架连接，其输出轴和蜗杆444连接，蜗杆444由轴承座443支撑，并和蜗轮445啮合，蜗轮445和旋转轴443键连接，旋转轴443通过轴承448和机架连接，三个收集盒通过连杆449和旋转轴443固连，在位姿调整机构的出口处安装有一个和收集盒底部匹配的行程开关447。

取钞展开机构41中的悬挂链通过导轮414实现两边低，中间高的拱桥形搭建，左右两边的最低点分别对应传送压平机构42的传送带421和纸币硬币分离机构中的落钞盒，纸币分拣总成4工作时，电机411驱动悬挂链组件运动，和悬挂链条通过连杆413连接的旋转电机415和吸盘416也随之进行“低——高——低”的回环往复运动，当吸盘416到达右边最低点时，吸盘416的面积较小，可以实现与落钞盒中的某张纸币点接触，气泵418启动，吸盘416抽真空，将纸币吸起，实现从大堆杂乱纸币中取出一张纸币的操作，随后旋转电机415启动，带动吸盘416和吸附的纸币做旋转展开运动，从而使一些初始状态是褶皱、折叠等状态的纸币可以充分展开，当悬挂链组件412将连杆413传送到左边最低点时，气泵418关闭，吸盘416解除气压差，初步展开的纸币落在传送带421上，检测端口417对纸币的颜色和图像进行采集比对检测出纸币面值，方便后续的收集操作，悬挂链组件412上有多个连杆413、旋转电机415和吸盘416组成的旋转吸附装置，因而大大提高了取钞展开效率，悬挂链组件412的拱形布置又使各个吸盘头416处在不同的高度上，防止各个装置在吸附和旋转纸币时发生干涉，从而提高了空间利用率。当纸币落在传送带421上时，电机423驱动传送带421运动，初步展开的纸币进入上下传送带422、421中，并且被压平定型，之后纸币进入位姿调节机构43，电机433驱动主动轮434旋转，主动轮通过联接轮杆432带动三个从动轮438同步转动，四轮均有八分之一段的轮面露在调整板431内部，调整板431的入口端宽度较大，出口端的宽度略大于一张纸币宽度，左右两侧的四轮组对称布置，但轮系旋转方向相反，因此当纸币进入调整板431时会受到来自左右两边轮系的方向相反的摩擦调整力，构成一个旋转力矩，使得纸币的位姿能够边下落边调整，直到宽度方向刚好处于和调整板431出口端一致，之后纸币从调整板431滑落至纸币收集机构44的收集盒446内，当收集机构44在检测端口417检测出纸币面值时，电机441就已经驱动蜗杆444和蜗轮445，通过旋转轴443带动对应的收集盒446提前旋转至调整板出口端，本发明设置了三种不同面值的收集盒，并在调整板431出口端设置了行程开关447，每次收集只有原地不动、左旋120度、右旋120度三个运动模式，控制简单，当收集盒底部触碰到行程开关447时，运动立刻停止，实现收集盒准确定位。

Claims (9)

1.一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于包括壳体总成(1)、纸币硬币分离总成(2)、硬币分拣总成(3)、纸币分拣总成(4)，

壳体总成(1)包括主壳体(11)、硬币出口壳体(12)、纸币出口壳体(13)，

纸币硬币分离总成(2)包括可移动投币口机构(21)、落硬币机构(22)、吹纸币机构(23)，可移动投币口机构(21)包括投币曲筒(211)、筒支撑板(212)、肋板连接架(213)、底板(214)、滑块(215)、导轨(216)、移动齿条(217)、齿轮(218)、电机组件(219)，落硬币机构(22)包括筛桶(221)、支撑环座(222)、连接杆(223)、筛桶旋转电机(224)、电机座(225)、转板(226)、固定支座(227)，吹纸币机构(23)包括叶片风扇(231)、叶片电机(232)、挡纸币板(233)、转动铰接点(234)、落纸币轨道(235)、收集盒(236)、风扇防护罩(237)，

硬币分拣总成(3)包括缓存机构(31)、限币机构(32)、分币机构(33)，缓存机构(31)包括传送带(311)、侧挡板(312)、带轮电机(313)、主动带轮(314)、轴承座(315)、过滤板(316)、导币板(317)、从动带轮(318)、电机座(319)，限币机构(32)包括螺旋滑币槽(321)、旋转筒(322)、连接架(323)、回转支承(324)、旋转电机(325)、中空蜗轮(326)、蜗杆(327)、轴承座(328)、限币筒(329)，分币机构(33)包括第一分拣轨道(331)、一元收集管(332)、中转弧管(333)、T形连接座(334)、一角收集管(335)、第二分拣轨道(336)、计数器(337)、五角收集管(338)，

纸币分拣总成(4)包括取钞展开机构(41)、传送压平机构(42)、位姿调整机构(43)、纸钞收集机构(44)，取钞展开机构(41)包括悬挂链电机(411)、悬挂链组件(412)、连接杆(413)、悬挂链导轮(414)、展开电机(415)、吸盘(416)、检测端口(417)、气泵(418)，传送压平机构(42)包括主动传送带(421)、从动传送带(422)、带轮电机(423)、带轮电机座(424)、从动带轮(425)、带轮轴(426)、主动带轮(427)，位姿调整机构(43)包括调整板(431)、联动轮杆(432)、调整电机(433)、主动轮(434)、轮轴(435)、联动轴(436)、轴承(437)、从动轮(438)，纸钞收集机构(44)包括电机(441)、电机座(442)、旋转轴(443)、蜗杆(444)、蜗轮(44)、收集盒(446)、行程开关(447)、轴承(448)、连杆(449)；

投币曲筒(211)和三层筒支撑板(212)固连支撑，筒支撑板(212)通过肋板连接架(213)和底板(214)固连，底板(214)左右两侧固连若干个滑块(215)，滑块(215)和导轨(216)滑动配合，导轨(216)固连在机架上，底板(214)的下部固连移动齿条(217)，移动齿条(217)与齿轮(218)啮合，电机组件(219)通过电机座和机架连接，并将动力输出到齿轮(218)上，

筛桶旋转电机(224)通过电机座(225)和机架连接，筛桶旋转电机(224)输出轴连接转板(226)，转板(226)和筛桶(221)固连，筛桶(221)可转动地嵌套在前后的支撑环座(222)内，两个支撑环座(222)通过固定支座(227)和连接杆(223)固连，连接杆(223)和机架固连，四个叶片电机(232)固连在转板(226)上，电机输出轴连接叶片风扇(231)，挡纸币板(233)通过转动铰接点(234)和支撑环座(222)可开闭连接，落纸币轨道(235)连接在机架上，与筛桶(221)出口对接，落纸币轨道(235)底部有收集盒(236)与其出口接合，

侧挡板(312)紧贴传送带(311)边缘，并与机架固连，过滤板(316)离传送带(311)大于一个硬币厚度且两端与机架固连，带轮电机(313)和电机座(319)固连，其输出轴和主动带轮(314)连接，从动带轮(318)由轴承座(315)支撑，前后带轮和传送带(311)匹配，导币板(317)和过滤板(316)的硬币出口对接，

螺旋滑币槽(321)嵌套固定在旋转筒(322)内，回转支承(324)内圈和旋转筒(324)配合，外圈和连接架(323)固连，连接架(323)和机架连接，旋转电机(325)输出轴通过联轴器和蜗杆(327)连接，轴承座(328)支撑蜗杆组件，蜗杆(327)和中空蜗轮(326)啮合，中空蜗轮(326)和旋转筒(322)下端固连，限币筒(329)和机架连接，限币筒(329)上部和旋转筒(322)下部对接，

第一分拣轨道(331)通过两个T形连接座(334)和机架连接，在其出口处对接装有计数器(337)和一元收集管(332)，中转弧管(333)和机架板固连，其上部和第一分拣轨道(331)末端空心处对接，下部和第二分拣轨道(336)的前端入口对接，第二分拣轨道(336)通过两个T形连接座和机架连接，一角收集管(335)和第二分拣轨道(336)末端出口对接，五角收集管(338)和第二分拣轨道(336)空矩形槽处对接，

悬挂链电机(411)和机架螺栓固定，并提供悬挂链组件(412)的输入动力，悬挂链组件(412)通过悬挂链导轮(414)和机架连接，展开电机(415)通过连接杆(413)和悬挂链组件(412)连接，并可随悬挂链一起做空间往复运动，悬挂链末端的机架上安装有检测端口(417)，气泵(418)和机架固定安装，带轮电机(423)通过带轮电机座(424)和机架螺栓固定，其输出轴与主动带轮(427)固定连接，主动传送带(421)与主动带轮(427)匹配，从动带轮(425)通过带轮轴(426)和机架轴承连接，从动传送带(422)和主动传送带(421)紧贴布置，调整电机(433)和机架固连，其输出轴和主动轮(434)连接，主动轮(434)轮面上的联动轴(436)通过联动轮杆(432)和一排上其余三个从动轮(438)轮面上的联动轴(436)固连，从动轮(438)通过轮轴(435)和机架轴承连接，轮轴(435)通过轴承(437)与从动轮可转动连接，左右两排轮组对称布置于调整板(431)两侧，调整板(431)上端入口与传送压平机构出口对接，下端出口与纸钞收集机构入口对接，存在倾斜角，其空间位置由机架内腔支架进行调整定位，电机(441)通过电机座(442)和机架连接，其输出轴和蜗杆(444)连接，蜗杆(444)由轴承座(443)支撑，并和蜗轮(445)啮合，蜗轮(445)和旋转轴(443)键连接，旋转轴(443)通过轴承(448)和机架连接，三个收集盒通过连杆(449)和旋转轴(443)固连，在位姿调整机构的出口处安装有一个和收集盒底部匹配的行程开关(447)。

2.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的投币曲筒(211)外形为抛物线型，且圆截面尺寸为渐窄设计，投币曲筒(211)入口大端水平，投币曲筒(211)出口端和筛桶口(221)平行。

3.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的筛桶(221)上设有方形网格，其网格间隙大于所要筛选的最大硬币直径，叶片电机(232)在筛桶(221)转板上呈四对分散布置，挡纸币板(223)和固定环座(22)可开闭式铰接。

4.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的过滤板(316)和传送带(311)设有缝隙，其高度在一枚硬币厚度和两枚硬度厚度之间，限币筒(329)的出口尺寸设计为能容纳一枚硬币通过，其出口抛物线与分拣机构的第一轨道相切。

5.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的第一分拣轨道(331)的末端开有一段长矩形空槽，空槽宽度介于一元硬币直径和五角硬币直径之间，第二分拣轨道(336)的结构与第一分拣轨道(331)相同，但其末端矩形槽空槽宽度在五角硬币直径和一角硬币直径之间，第一分拣轨道(331)和第二分拣轨道(336)与水平面呈30度的倾斜角度，所述的空槽占第一分拣轨道(331)和第二分拣轨道(336)的长度为2/7。

6.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的悬挂链组件(412)通过导轮(414)实现两边低，中间高的拱桥形搭建，悬挂链组件(412)上装有多个回环往复运动的纸币吸附和旋转装置，各个吸盘头(416)处在不同的高度上，吸盘(416)采用点接触吸附。

7.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的位姿调节机构(43)上主动轮(434)通过联接轮杆(432)和三个从动轮(438)可传动连接，四轮均有八分之一段的轮面露在调整板(431)内部，调整板(431)的入口端宽度较大，出口端的宽度大于一张纸币宽度，左右两侧的四轮组对称布置，但轮系旋转方向相反。

8.根据权利要求1所述的一种全自动纸币硬币分拣机，其特征在于所述的调整板(431)出口端设置了行程开关(447)，收集盒底部设置有与行程开关(447)匹配的触发结构。

9.一种如权利要求1所述的全自动纸币硬币分拣机的分拣方法，其特征在于包括以下步骤：

1)移动机构电机组件(219)启动，驱动齿轮(218)带动与其啮合的移动齿条(217)，与移动齿条(217)固连的底板(214)在滑块(215)和导轨(216)的导向作用下，向右侧移动，从而推动与肋板连接架(213)和三层筒支撑板(212)固定支撑的投币曲筒(211)向筛桶运动，直到曲筒前端出口顶开挡纸币板(233)后运动停止，将混合在一起的杂乱纸币硬币一起倒入投币曲筒(211)中，曲筒的抛物线设计使杂乱纸硬币能以较低的速度全部进入筛桶(221)中，之后电机组件(219)反向旋转，投币曲筒(211)向相反方向移动，和筛桶(221)分离；

2)筛桶电机(211)启动，带动转板和与转板固连的筛桶(221)转动，筛桶的支撑力由和机架固连的前后支撑环座(222)提供，筛桶上的网格间隙比最大硬币的直径大，在筛桶的持续旋转作用下，散乱钱币中的硬币会顺着网格孔掉落到后续的硬币分拣机构中，包裹在钱币中的硬币也会因为筛桶旋转作用不断改变位姿最终从网格孔中掉落至下方传送带上，落币操作完成后，筛桶(221)中仅留下纸币；

3)叶片电机(232)驱动分布在转板四周的四个叶片风扇(231)旋转，产生大范围的风力，分离完毕后，将筛桶(221)中的剩余纸币吹出，由于风力作用，此时挡纸币板(223)向外张开，起到防止纸币乱飞，规范纸币飞行轨迹的作用，纸币顺着落纸币轨道(235)下落至收集盒(236)中；

4)硬币从筛桶中落入到传送带(311)由侧板(312)围起来的区域上，带轮电机(313)驱动带轮(314)带动传送带(311)转动，硬币跟随传送带向过滤板(316)运动，过滤板(316)和传送带(311)仅存在稍大于一枚硬币厚度的缝隙，成堆的硬币经过该处被过滤为单层通过，从过滤板(316)出来的硬币通过导币板(317)落入旋转筒(322)的内部螺旋滑币槽(321)中，电机(325)驱动蜗杆(327)和蜗轮(326)，从而使旋转筒(322)绕中心轴旋转，旋转筒(322)通过回转支承(324)和机架连接，螺旋滑币槽(321)的设计增大了单位高度的滑动行程，跟旋转筒(322)末端对接的是限币筒(329)，限币筒(329)的出口处仅能容纳一枚硬币通过，其出口抛物线与分拣机构的第一轨道相切；

5)硬币平稳进入分拣机构中的第一分拣轨道(331)，轨道安装机架的初始位置有向后的倾斜，使硬币以同一位置贴紧轨道某一侧边滑行，第一分拣轨道(331)的末端开有一段长矩形空槽，空槽的一边边线和另一边轨道侧板的距离介于一元硬币直径和五角硬币直径之间，当一元硬币滑落至该处时，两边都有空槽两侧轨道的支撑，硬币进入轨道末端的一元硬币收集筒(332)，筒口的计数器可对其计数，当一角或者五角硬币经过该槽时，会掉落到中转弧管道(333)中，并顺着中转弧管道(333)的管壁到达第二分拣轨道(336)，第二分拣轨道(336)的结构和连接方式和第一分拣轨道(331)相同，但其末端矩形槽一边槽边线和另一边轨道侧板的距离在五角硬币直径和一角硬币直径之间，五角硬币可以通过空槽，在计数器的计数下进入轨道末端的五角硬币收集管(338)，一角硬币则由空槽正下方的一角硬币收集管(335)收集；

6)取钞展开机构(41)中的悬挂链通过导轮(414)实现两边低，中间高的拱桥形搭建，其左右两边的最低点分别对应传送压平机构(42)的传送带(421)和纸币硬币分离机构中的落钞盒，纸币分拣总成(4)工作时，电机(411)驱动悬挂链组件运动，和悬挂链条通过连杆(413)连接的旋转电机(415)和吸盘(416)也随之进行“低——高——低”的回环往复运动，当吸盘(416)到达右边最低点时，与落钞盒中的某张纸币接触，吸盘(416)面积较小，与纸币是点接触，气泵(418)启动，将吸盘(416)抽真空，单张纸币被吸起，随后旋转电机(415)启动，带动吸盘(416)和吸附的可能有折叠的纸币做旋转展开运动，当悬挂链组件(412)将纸币传送到左边最低点时，气泵(418)关闭，吸盘(416)解除气压差，初步展开的纸币落在传送带(421)上；

7)纸币落在传送带(421)上时，电机(423)驱动传送带(421)运动，初步展开的纸币进入上下传送带(422)、(421)中，并且被压平定型；

8)纸币之后进入位姿调节机构(43)，电机(433)驱动主动轮(434)旋转，主动轮通过联接轮杆(432)带动三个从动轮(438)同步转动，四轮均有八分之一段的轮面露在调整板(431)内部，调整板(431)的入口端宽度较大，出口端的宽度大于其所要分拣最大纸币宽度，左右两侧的四轮组对称布置，但轮系旋转方向相反，当纸币进入调整板(431)时会受到来自左右两边轮系的方向相反的摩擦调整力，构成一个旋转力矩，使得纸币的位姿能够边下落边调整，直到宽度方向刚好处于和调整板(431)出口端一致；

9)当收集机构(44)在检测端口(417)检测出纸币面值时，电机(441)通过旋转轴(443)带动对应的收集盒(446)提前旋转至调整板出口端，当收集盒底部触碰到行程开关(447)时，运动立刻停止，纸币从调整板(431)滑落至收集盒(446)内，收集机构(44)每次收集只有原地不动、左旋120度、右旋120度三个运动模式。