阅读说明：本技术 基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置及工作方法 (Batch paper money rapid automatic sorting device based on double-layer four-channel structure and working method ) 是由 袁畅 颜疆湾 牛浩 张乃 宋来富 王兵涛 章子玮 张磊 赵南生 于 2020-05-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置及工作方法,包括第一层整理机构、第二层整理机构、定时吐出机构、收集机构。本发明能够完全达成全自动的高效的一体化批量纸币处理的要求；解决了人工处理效率低下、清分机、点钞机和扎把机等装置无法直接处理杂乱纸币的问题。(The invention discloses a batch paper money quick automatic sorting device based on a double-layer four-channel structure and a working method. The invention can completely meet the requirements of full-automatic high-efficiency integrated batch paper money processing; the problem of artifical processing efficiency low, devices such as clear extension, counting currency machine and binding machine can't directly handle mixed and disorderly paper currency is solved.)

基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置及工作 方法

技术领域

本发明涉及一种批量纸币快速自动整理装置及工作方法。

背景技术

在加油站、公交公司以及银行等一些特定场合，会出现零散现金汇集的过程，汇集后需。要人工整理、校对，尤其是在金融机具行业中，回收得到的纸币数量极大且非常杂乱；由此可见：在人工清算钱币的环节，对于代替人工将纸币整理整齐的装备有很大需求。尽管一些自动化装置如清分机、点钞机、扎把机等在减轻劳动强度以及提高生产效率等方面发挥了巨大的作用，但由于送达现金中心的纸币是未经整理的散乱状态，这是清分机等装置无法直接处理的，因此它们的功能并不完善，不能对杂乱的纸币加以整理。目前国内还没有一个能够批量整理杂乱纸币的机器。

本发明之前也由同样专利权人的开发小组发明了“散乱纸币的自动整理装置”和“带准确定位的双排振动型散乱纸币整理收集装置及其控制方法”等专利，但前期发明存在自由度过多，结构不能大，造成处理纸币的量有限的缺点。根据本小组企业调研，目前押钞中心、银行等单位存在需要处理大量纸币的情形，由于市面上并无纸币整理装置，仍然采取的是人工方式。而研制的机器如果不能明显超过人工的速度，其推向市场将存在困难。本发明应此需求，对之前的发明进行了重大改进，力求精简结构，同时大大提高纸币整理量。首先，仅保留了一个方向上的振动自由度；其次，为提高处理量，采用四排（即四槽道）的整理装置，大大提高了一次性的处理量；再者，由于纸币量大，为防止一次性处理能力不足，采用双层结构的整理容器；最后，为方便收集纸币，设计了专门的纸币收集装置，可使纸币整理装置不必停下来，这样进一步提高了本发明的处理速度，提高了实用性。本发明通过相互作用力和特殊设计的纸币整理容器实现对纸币的快速整理，采取双层整理机构、定时吐出机构和收集机构，能够快速地将散乱的纸币整理为整齐的一摞，具有结构简单、成本低廉、安全可靠等特点，能够极大地提高工作效率。本发明的装置能够一次性处理最多达3000张纸币，远远高于本开发小组以往专利一次性只能处理最多300张纸币的速度。

综上所述，如何设计一种具有效率高、结构简洁、价格低廉等特点的纸币快速整理装置是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能将散乱的纸币整理整齐的基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置及工作方法。

本发明的技术解决方案是：

一种基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置，其特征是：包括第一层整理机构、第二层整理机构、定时吐出机构、收集机构；

所述第一层整理机构设置在机架上，主体为第一层整理容器，固装在第一层整理容器下端的第一层整理容器滑块条通过连杆连接带有偏心盘的直流电机，第一层整理容器后端设有挡线和分钞板，滑轨通过固定件固定在机架上，滑轨安装角度为与水平线呈10°；其中偏心盘、连杆、滑轨、机架和第一层整理容器滑块条构成曲柄滑块机构，由电机带动，使第一层整理容器沿滑轨方向做直线往复运动；

第一层整理容器底部设有四条槽道，槽道的截面为上宽下窄的等腰梯形；槽道底部是高低起伏形式；每条槽道后端设置一个分钞板分隔成的分钞间，分钞间宽度为大于一百元人民币宽度、远小于一百元人民币长度；挡线的在分钞间入口处自下而上排列，其两两间距大于纸币宽度、远小于纸币长度；

所述第二层整理机构固定在机架上，位于第一层整理机构下方，主体为第二层整理容器；第二层整理容器为四道沟槽结构；每道沟槽的宽度与100元人民币宽带匹配，固定在第二层整理容器上端的第二层整理容器滑块条通过第二连杆连接带有第二偏心盘的第二直流电机，第二滑轨通过固定件安装在机架上，安装角度为与水平线呈10°；其中机架、第二滑轨、第二层整理容器滑块条、第二连杆和第二偏心盘构成曲柄滑块机构，由第二直流电机带动，使第二层整理容器沿第二滑轨方向做直线往复运动；

所述定时吐出机构由转轴、压钞板固定件、前压钞板、后压钞板、法兰盘联轴器、轴承座、舵机、舵盘联轴器、固定支架组成；其中转轴、轴承座、舵机和舵盘联轴器通过紧固件固定在第二层整理容器侧面的末端，压钞板固定件、前压钞板、后压钞板、法兰盘联轴器通过紧固件固定在转轴上，轴承座和舵机通过紧固件固定在固定支架上，固定支架通过紧固件固定在第二层整理容器上，并随之一起运动；舵机可带动前压钞板、后压钞板转动；

所述收集机构包括传送带、收集器；在收集器中，包括四排收集槽，每排收集槽从侧视角度，亚克力板呈八个斜“u”字型依次叠靠的状态，将收集器分割为多个连续的收集槽；传送带电机设置在传送带首端。

分钞间宽度为85mm，可限制100元人民币不能横躺着通过分钞板。

挡线的在分钞间入口处自下而上排列，其两两间距为100mm。

一种基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置的工作方法，其特征是：包括下列步骤：

S1：批量纸币整理为同一方向排列：大批量的纸币被投入第一层整理机构，第一层整理容器底部为多槽道结构，并沿滑轨方向做直线往复运动；杂乱的纸币在第一层整理容器中前后振动，在重力和惯性的作用下，纸币将撞击分钞板，并在分钞板和槽道的约束下变为竖向；此时被整理为竖向的纸币可通过分钞板进入第二层整理机构，而其他方向的纸币则会继续振动撞击分钞板，直至变为顺沿槽道方向才可通过分钞板；挡线可防止纸币未经过整理就“飘过”分钞板；由于第一层整理容器槽道底部是高低起伏的；纸币在进入第一层整理容器并落入容器底部时，仅第一层整理容器底部拱起的位置给其支撑力，因此纸币的重心并不稳定，在容器的振荡和重力的作用下，纸币极易产生运动，避免了大量纸币被投入容器中纸币大量叠压导致整理速度缓慢的问题；槽道亦可以在振动中约束纸币的方向，在一定程度上能够促进了纸币的整理；上述过程实现了第一层整理机构粗略将散乱纸币整理为同一方向排列的功能；

S2：批量同向纸币整理为一摞：第二层整理容器每道沟槽的宽度仅比100元纸币的宽度略大；通过分钞板的纸币将在重力作用下进入第二层整理容器对应的沟槽；前压钞板和后压钞板挡在第二层整理结构末端，第二层整理机构沿第二滑轨方向做直线往复运动，产生的振动可使进入第二层整理机构内的纸币在重力作用下沿着容器底部运动，在运动的过程中不同的纸币顺着槽道方向相互穿插重叠，在第二层整理机构的末端因定时吐出机构的前压钞板挡住可形成较为整齐的一摞；

S3：吐出成摞纸币：定时吐出机构的舵机设有定时程序，当第二层整理机构工作时，舵机驱动前压钞板压在第二层整理容器的出口处沟槽上，此时舵机同时驱动后钞板抬起，可不阻挡纸币沿沟槽滑向出口处，持续一定时间以阻止纸币的滑出，并使得第二层整理容器中前方出口处形成较为整齐的一摞纸币；一段时间后，舵机驱动后压钞板压在正从沟槽上方滑过来的下一摞纸币上，阻止后面这些纸币跟着被吐出；此时，因前压钞板也由舵机驱动而抬起，使得被阻挡在出口处的纸币由于第二层整理容器持续运动和自身重力作用被吐出；而后舵机再重新驱动前压钞板压在第二层整理容器的出口处的沟槽上，如此循环；即由舵机的正反旋转同时驱动前压钞板和后压钞板轮流抬起、压下，源源不断吐出整理整齐的成摞纸币，实现纸币整理；

S4：纸币收集：在重力作用下，被吐出的纸币将滑落至收集器并斜着插入收集槽中；在收集槽的约束下，纸币将彻底被整理为整齐的一摞，且易于拿取；在纸币被吐出的过程中，传送带带动收集器缓慢移动，使每个收集槽都能较均匀地收集到纸币，适应大批量纸币整理的需求；

S5：该批纸币处理完毕，准备下一批纸币的处理。

本发明能够完全达成全自动的高效的一体化批量纸币处理的要求；解决了人工处理效率低下、清分机、点钞机和扎把机等装置无法直接处理杂乱纸币的问题。目前国内外鲜有能够批量整理纸币的装置。

本发明利用容器的振动，使纸币撞击分钞板并在分钞板的约束下整理为竖向，实现将散乱纸币整理为同一方向排列的功能；结构简单，较为精妙。这种方式在国内外不太多见。个别可参见我们同组人员（南通大学的专利）的纸币整理装置。但本发明与那些装置又有了很大改进与不同，旨在能够处理大量纸币，使本发明更满足市场要求。

本发明的最突出特点是利用双层往复振动容器，将批量纸币整理整齐。因为是整理批量纸币，纸币量大，仅设计单层整理容器易发生纸币堆叠拥堵现象，且一次性难以十分整齐，故设计成双层。上一层的设计有意让纸币大致整理整齐后即快速排出，防止在本层拥堵；第二层（下层）整理容器既可以缓解上一层易拥堵的弊端，又可以将上一层零乱掉下来的纸币进一步整理整齐，提高了整个装置工作的可靠性以及纸币整理整齐的成功率。目前国内外没有相关装置。

本发明的另一特色是定时吐出机构，因为如果直接让纸币从第二层整理容器的沟槽里滑出，纸币会在纵向上叠成一长串排出，还是未能叠成一摞一摞，也不利收集。因此利用定时吐出机构，可使整理好的纸币能一摞一摞的被吐出，达到将纸币整理整齐的效果。目前国内外没有相关装置。

本发明因自由度少，整体刚性好，运作稳定；本发明成本低，结构简单，利于控制实现。对于需要快速处理大量纸币的单位或相关装置生产企业来说具有较好的推广价值。

根据有关单位反映，当前处理大量纸币主要集中在百元、五十元等大钞，而且钞票基本上是平整的（即很少有折叠、褶皱、团块型的疑难纸币），所以本发明主要应对这样的纸币(纸币宽度不超过一百元人民币即可)，百元纸币的宽度为75mm, 设计的槽道宽度为80mm。疑难纸币的应对一是太困难，二是目前市场需求已很少。本发明不处理前述折叠、褶皱、团块型的疑难纸币。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的整体图。

图2为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的处理方法流程图。

图3为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的第一层整理结构示意图。

图4为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的第一层整理机构容器本身运动原理图。

图5为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的第一层整理机构容器内部纸币运动原理图。

图6为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的第二层整理机构示意图。

图7为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的第二层整理机构容器本身运动原理示意图。

图8为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的第二层整理机构容器内部纸币状态示意图。

图9为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的定时吐出机构出口处局部向视图。

图10为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的定时吐出机构侧向原理示意图。

图11为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的定时吐出机构正向原理示意图。

图12为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的收集机构的斜视图。

图13为本发明的双层四槽道的批量纸币快速自动整理装置的收集过程原理图。

具体实施方式

一种基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置，包括第一层整理机构1、第二层整理机构2、定时吐出机构3、收集机构4；

所述第一层整理机构1设置在机架9上，主体为第一层整理容器10，固装在第一层整理容器下端的第一层整理容器滑块条13通过连杆7连接带有偏心盘6的直流电机5，第一层整理容器10后端设有挡线11和分钞板12，滑轨8通过固定件固定在机架9上，滑轨8安装角度为与水平线呈10°；其中偏心盘6、连杆7、滑轨8、机架9和第一层整理容器滑块条13构成曲柄滑块机构，由电机5带动，使第一层整理容器10沿滑轨8方向做直线往复运动；

第一层整理容器底部设有四条槽道，槽道的截面为上宽下窄的等腰梯形，这样设计的好处在于可以架空纸币，使纸币31更加松弛；槽道底部是高低起伏形式；每条槽道后端设置一个分钞板分隔成的分钞间，分钞间宽度为大于一百元人民币宽度、远小于一百元人民币长度；挡线11的在分钞间入口处自下而上排列，其两两间距大于纸币宽度、远小于纸币长度；

所述第二层整理机构2固定在机架9上，位于第一层整理机构1下方，主体为第二层整理容器14；第二层整理容器14为四道沟槽结构；每道沟槽的宽度与100元人民币宽带匹配，仅比100元纸币的宽度略大，固定在第二层整理容器上端的第二层整理容器滑块条16通过第二连杆17连接带有第二偏心盘18的第二直流电机19，第二滑轨15通过固定件安装在机架9上，安装角度为与水平线呈10°；其中机架9、第二滑轨15、第二层整理容器滑块条16、第二连杆17和第二偏心盘18构成曲柄滑块机构，由第二直流电机19带动，使第二层整理容器14沿第二滑轨15方向做直线往复运动；

所述定时吐出机构3由转轴20、压钞板固定件21、前压钞板22、后压钞板23、法兰盘联轴器24、轴承座25、舵机26、舵盘联轴器27、固定支架28组成；其中转轴20、轴承座25、舵机26和舵盘联轴器27通过紧固件固定在第二层整理容器14侧面的末端，压钞板固定件21、前压钞板22、后压钞板23、法兰盘联轴器24通过紧固件固定在转轴20上，轴承座25和舵机26通过紧固件固定在固定支架28上，固定支架28通过紧固件固定在第二层整理容器14上，并随之一起运动；舵机26可带动前压钞板22、后压钞板23转动；

所述收集机构4包括传送带29、收集器30；在收集器30中，包括四排收集槽，每排收集槽从侧视角度，亚克力板呈八个斜“u”字型依次叠靠的状态，将收集器分割为多个连续的收集槽；传送带电机31设置在传送带首端。

分钞间宽度为85mm，可限制100元人民币不能横躺着通过分钞板。

挡线11的在分钞间入口处自下而上排列，其两两间距为100mm。（略大于一百元人民币宽度77mm，远小于一百元人民币长度155mm），如此设置可以防止纸币站立着通过分钞板12；以上分钞板12和挡线11的限制作用使纸币只能在顺沿槽道躺着时才能通过分钞间；此后被整理为顺沿槽道方向的纸币通过分钞板12进入第二层整理机构2，而其他方向的纸币则会继续振动撞击分钞板12，直至变为顺沿槽道方向才可通过分钞板12。

一种基于双层四槽道结构的批量纸币快速自动整理装置的工作方法，包括下列步骤：

S1：批量纸币整理为同一方向排列：大批量的纸币被投入第一层整理机构1，第一层整理容器底部为多槽道结构，并沿滑轨方向做直线往复运动；杂乱的纸币在第一层整理容器10中前后振动，在重力和惯性的作用下，纸币将撞击分钞板12，并在分钞板12和槽道的约束下变为竖向；此时被整理为竖向的纸币可通过分钞板12进入第二层整理机构2，而其他方向的纸币则会继续振动撞击分钞板12，直至变为顺沿槽道方向才可通过分钞板12；挡线11可防止纸币未经过整理就“飘过”分钞板12；由于第一层整理容器10槽道底部是高低起伏的；纸币在进入第一层整理容器10并落入容器底部时，仅第一层整理容器10底部拱起的位置给其支撑力，因此纸币的重心并不稳定，在容器的振荡和重力的作用下，纸币极易产生运动，避免了大量纸币被投入容器中纸币大量叠压导致整理速度缓慢的问题；槽道亦可以在振动中约束纸币的方向，在一定程度上能够促进了纸币的整理；上述过程实现了第一层整理机构1粗略将散乱纸币整理为同一方向排列的功能；

S2：批量同向纸币整理为一摞：第二层整理容器14每道沟槽的宽度仅比100元纸币的宽度略大；通过分钞板12的纸币将在重力作用下进入第二层整理容器14对应的沟槽；前压钞板22和后压钞板23挡在第二层整理结构2末端，第二层整理机构2沿第二滑轨15方向做直线往复运动，产生的振动可使进入第二层整理机构2内的纸币在重力作用下沿着容器底部运动，在运动的过程中不同的纸币顺着槽道方向相互穿插重叠，在第二层整理机构2的末端因定时吐出机构3的前压钞板22挡住可形成较为整齐的一摞；

S3：吐出成摞纸币：定时吐出机构3的舵机26设有定时程序，当第二层整理机构2工作时，舵机26驱动前压钞板22压在第二层整理容器14的出口处沟槽上，此时舵机26同时驱动后钞板23抬起，可不阻挡纸币沿沟槽滑向出口处，持续一定时间以阻止纸币的滑出，并使得第二层整理容器14中前方出口处形成较为整齐的一摞纸币；一段时间后，舵机26驱动后压钞板23压在正从沟槽上方滑过来的下一摞纸币上，阻止后面这些纸币跟着被吐出；此时，因前压钞板22也由舵机26驱动而抬起，使得被阻挡在出口处的纸币由于第二层整理容器14持续运动和自身重力作用被吐出；而后舵机26再重新驱动前压钞板22压在第二层整理容器14的出口处的沟槽上，如此循环；即由舵机26的正反旋转同时驱动前压钞板22和后压钞板23轮流抬起、压下，源源不断吐出整理整齐的成摞纸币，实现纸币整理；

S4：纸币收集：在重力作用下，被吐出的纸币将滑落至收集器26并斜着插入收集槽中；在收集槽的约束下，纸币将彻底被整理为整齐的一摞，且易于拿取；在纸币被吐出的过程中，传送带25带动收集器缓慢移动，使每个收集槽都能较均匀地收集到纸币，适应大批量纸币整理的需求；

S5：该批纸币处理完毕，准备下一批纸币的处理。

工作原理：首先，纸币通过第一层整理容器的振动，撞击分钞板，在分钞板的约束下整理为同一方向、较为整齐的纸币；其次，通过前后压钞板挡住第二整理容器的末端，使其暂时封闭，可使纸币在振动以及重力作用下沿着容器底部运动，并在运动的过程中不同的纸币顺着槽道方向相互穿插重叠，在第二层整理机构的末端互相重叠，形成较为整齐的一摞；最后，前压钞板升起，前一摞纸币被吐出，同时，后压钞板降下，阻止后面没有成摞纸币跟着被吐出；一段时间后，后压钞板升起，前压钞板落下，第二整理容器重新被封闭，纸币将继续相互穿插重叠；被吐出的纸币将直接落入收集器中的收集槽中，随着传送带的运动，每个收集槽都能均匀地收集到一些纸币；收集槽中整齐的纸币可以方便地取出。

图4、图5、图7、图8图10中的双向箭头表示循环振动；图10中的单向箭头表示纸币吐出方向；图13中的单向箭头表示收集器运动方向。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定 。