一种专用纸币清点整理装置的设计

张玲，张洪涛，张琅，杨浩浩，汪建伟

（1.兰州工业学院，甘肃兰州730050；2.中国人民解放军94106部队64分队，陕西西安710614）

一种专用纸币清点整理装置的设计

张玲1，张洪涛2，张琅1，杨浩浩1，汪建伟1

（1.兰州工业学院，甘肃兰州730050；2.中国人民解放军94106部队64分队，陕西西安710614）

为解决目前公交车等领域常用的投币系统无法对不同面额的纸币进行自动计数及收集等问题，研制了智能化纸币收集整理装置，包括纸币的分离收集装置和计数扎把装置两部分。其中，通过采用碾轮传动装置及光电感应设备实现对纸币的自动的分离、展平、传送和计数；采用转动拨叉、橡皮筋、收集盒等零件组成的扎把装置实现对纸币的捆扎功能。该装置调试简单，性能稳定，既方便了人们的出行和消费，又节省了人力及相应的开支。

纸币；分离；收集；计数；捆扎

目前公交车和自动零售机所采用的大多为简易式投币机，只能实现对货币的单一收集，没有对投入的纸币进行分类清点功能，一方面，货币种类杂乱，需要一一识别，另一方面，分拣工作需要大量的人力，耗时耗力。以兰州公交为例，40%以上的乘客刷卡，大约1万辆公交车，每台投币机每天收款500 ~1000元人民币不等。兰州西部欢乐园节假日期间，每天的人流量大是1万人次，每天收款10 000~15 000元不等。大量的货币的现金交易，使公交公司对于钱币的人工化分类、整理、清点的财力投入甚大，且效率低下，降低公司收入营业额。因此，货币的分离以及统计成为一个亟待解决的社会难题。而现有的货币分类机，则因体积大、工作电压不在安全范围、成本高等因素[1]不适用于公交、自动售货系统。针对该类领域对货币进行清点、收集的需要，为此研制了一种基于单片机控制[2-4]的专用的智能化的纸币清点整理装置。

1　结构与组成

为完成不同面额纸币（一元、五角）能实现自动分离、计数、收集及后期的捆扎等功能，依据机械设计[5-9]等理论知识，研制了一种自动对纸币进行收集、整平、清点、捆扎为一体的纸币收集装置，结构如图1所示。

图1　纸币清点整理装置结构原理图

由图1可以看出，该装置中的收集箱体上开设了一元和五角两种投币口，投币口处的收集箱体内均对应设有钱币收集系统；通过第一碾轮3和第二碾轮18的啮合传动来夹取钱币，第一碾轮和第二碾轮分别由第一主动轮28和第一从动轮19通过皮带驱动。此外，还包括纸币平整装置，其中，第一主动轮28、第一张紧轮21、第一中间轮22形成第一带轮组件；第一从动轮19、第二张紧轮20、第二中间轮23形成第二带轮组件；第一带轮组件与第二带轮组件的皮带同时绕过第一张紧轮21，实现了平整纸币的配合传动。

第一碾轮轴5和第二碾轮轴29、主动轮轴6、从动轮轴、第一张紧轮轴8、第二张紧轮轴、第一中间轮轴9以及第二中间轮轴均安装在收集箱体内的支板4上；在主动轮轴和张紧轮轴8之间的左右支板上各安装一个光电传感器，对经过的纸币进行计数。钱币收集盒15安装在纸币平整装置的出口处，通过支架27安装了辅助压板12，通过拉簧24压紧纸币。

在钱币收集盒15上设计了钱币捆扎装置，即在收集盒上方装有捆扎转动轴16，该轴上安装了转动拔叉11，在收集盒底部装有固定钩25，橡皮筋26的一端设置在固定钩25上，另一端卡设在钱币收集盒15上的凹槽内，通过电机驱动转动拔叉11进行顺时针圆周运动，从而将橡皮筋26从凹槽内拔出，使其滑至整捆的钱币上进行捆扎，同时，电机带动固定钩25逆时针转动，使橡皮筋26脱离钱币收集盒，在收集盒尾部装有挡板13，在单片机控制下顺时针转动，将钱币排出钱币收集盒15.

2　工作原理及设计特点

该装置通过采用一系列碾轮传动装置，完成纸币的传送和平整动作；利用收集盒、转动拨叉、橡皮筋、收集盒底部的固定钩以及上方的凹槽，在电机的驱动下实现对纸币的捆扎功能。实物如图2所示（该装置为图片左边部分）。

图2　装置实物

在装置运行过程中，将纸币放入第一碾轮和第二碾轮之间，主动轮轴通过主轴联轴器与主动电机相连，第一主动轮一边通过带传动，将运动和动力通过传送带传递给第一碾轮，另一边与第一从动轮外啮合，使从动轮与之转向相反。第一从动轮通过传送带带动第二碾轮与之一起传动，一对碾轮反向转动，从而实现对不同面额纸币的逐张分离和展平。中间轮及张紧轮对传输皮带起到张紧作用，依靠摩擦力使皮带将纸币带出。通过安装在第一主动轴和张紧轮轴之间的左右支板上的计数传感器，完成对纸币的计数。

纸币通过自重进入收集盒之后，每个收集盒上安装的辅助压板会将纸币轻轻压住，防止纸币从收集盒掉落，辅助压板的压力可通过更换辅助拉簧来控制。预先将配套的橡皮筋套在收集盒与收集盒底部的橡皮筋固定钩上。在实际收集工作中，当第一百张纸币进入收集盒时，传送装置停止工作，收集装置进行扎把工作，此时由单片机控制的控制电机带动拨叉顺时针转动，拨叉在转动过程将拉紧在槽中的橡皮筋挑起，然后继续转动，转到180°之后，橡皮筋的挑起端自动脱落，橡皮筋自动拉紧，纸币下部橡皮筋固定钩在电机的驱动下，逆时针转动一定角度，橡皮筋会从固定钩脱落，自动拉紧纸币，这样橡皮筋上下先后配合工作，拉紧纸币，完成对一百张的纸币进行捆扎。

扎把工作完成后，由单片机控制的收集盒尾部挡板驱动电机开始运转，挡板顺时针转动90°，将收集盒中已扎把的纸币掉落，而后挡板驱动电机逆时针转动90°后停止工作。

控制系统是整个装置的核心，根据投币机的所需完成的功能，其提供了串行接口[1]，控制芯片通过串口通信获取投币机检验纸币的信息，根据相应指令来控制元件。本装置运用串行接口与单片机计数来控制纸币的分离与收集，流程如图3所示。

图3　数控流程

3　结论

（1）该装置能够按步骤自动完成不同面额纸币的整平、传送、计数、收集和捆扎功能；

（2）采用单片机开发板和光电感应等元件实现了省力高效率的控制；

（3）该装置性能稳定，维护简便，成本低，但还未能解决自动分离不同面额纸币的功能，这也将成为接下来要研究的课题。

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Abtstract:In order to solve the problem of common coin system cannot automatic counting on different denominations of notes such as the public transport system，and the collecting intelligent paper money collecting device was developed，which including the separation of the bill collecting device and count the device.By adopting grinding wheel transmission device and photoelectric device for automatic separation of paper money，flattening，transmitted and count；by turning fork，rubber band，collecting box for strapping notes.The device has the advantages of simple debugging，stable performance，that is convenient for people’s travel and consumption，and save the manpower and the corresponding expenses.

The Design of a Special Note Counting Sorting Device

ZHANG Ling，ZHANG Hong-tao，ZHANG Lang，YANG Hao-hao，WANG Jian-wei
（1.Lanzhou Institute of Technology，Lanzhou Gansu 730050，China；2.64 Troops of T2he People’s Liberation Army of China 94106，Xi’an Shaanxi 710614，China）

paper money；separation；collect；count；strapping

TH693

A

1672-545X（2016）10-0232-03

2016-07-02

甘肃省教育厅基金资助项目（2015A-164）；兰州工业学院青年科技创新项目（15k-003）

张玲（1980-），女，甘肃酒泉人，工学硕士，讲师，主要从事机械制造、机械设计，材料断裂力学及机理方面的教学与科研工作。