一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構及其運行方式的制作方法

一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構及其運行方式的制作方法
【專利摘要】一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構及其運行方式，通過摩擦分離方式來分離紙幣，其通過改變紙幣與入鈔機構各輪系與紙幣的位置關系，將重力調整分布到活動壓板和載鈔臺上，同時引入壓板及壓簧組件、壓力傳感器和控制單元，通過感應作用于入鈔輪系上的壓力大小，反饋給控制電路，計算出實際壓力值與標準壓力值的差，并以一定關系控制步進電機的步速，進而通過控制活動壓板運動，改變作用在入鈔輪系上的壓力，以此解決由紙幣重量變化引起的摩擦力變化較大的問題，并將紙幣分離所需外力A1、ΔA1、∑F的大小控制在適合范圍。本發明能確保紙幣分離可靠，下鈔效果穩定，入鈔速度均勻，同時還能有效增加載鈔臺容鈔量，甚至達到3000張以上。
【專利說明】
-種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構及其運行方式
技術領域
[0001] 本發明設及紙幣處理技術及相關設備的技術領域，具體為一種紙幣清分類機器載 鈔入鈔機構及其運行方式。
【背景技術】
[0002] 近年來根據中國人民銀行"假幣零容忍"，"現鈔全額清分"等行業政策的要求，人 民幣必須在屯成新W上才能在市場上流通，運使得銀行紙幣全額清分幣的任務相當繁重。 基于運些原因，紙幣清分類機器越來越成為銀行和金融機構不可缺少的金融設備。為提高 清分機器的工作效率，相關行業的工作人員在希望清分機器能夠實現連續不停機工作，需 要清分機單次進行清分工作時能夠一次清分足夠厚度的鈔量，運就要求載鈔臺容量足夠 大，能一次將足夠多的待清點紙幣放在載鈔臺上，而相關的入鈔機構內部的處理部件也要 求能適應載鈔臺上鈔量變化過程中施加在鈔面上的各外力的動態變化，運樣就能在兩次加 鈔時間中有更多的時間處理別的工作任務(如扎把、蓋章、處理異常紙幣等）。
[0003] -般認為，載鈔臺容量的大小與下鈔方式有關。目前已有的下鈔方式分為邸式下 鈔和立式下鈔兩種。邸式下鈔載鈔容量一般在200張左右，故清分機一般采用立式下鈔方 式。
[0004] 立式下鈔的原理如圖1所示，其結構中主要包括入鈔臺2001、送鈔輪2002,并在進 鈔道內設置有搶鈔輪組件2003、阻力輪2005、前壓輪2004及后壓輪組件2016，阻力輪2005、 前壓輪2004及后壓輪組件2016分別與搶鈔輪組件3相抵接。工作時，紙幣放置在入鈔臺2001 的上表面，在搶鈔輪組件2003、阻力輪2005及前壓輪2004磨擦帶動下，將最下面的一張紙幣 與其上面的紙幣分開，送到后壓輪組件2016與搶鈔輪組件2003之間，然后在后壓輪組件 2016與搶鈔輪組件2003摩擦力的作用下，將待清點的紙幣逐張送入機器內部，使相鄰兩張 紙幣的間距保持相對固定，紙幣在入鈔通道內不傾斜，使紙幣按照理想狀態進入清分機的 內部，在此種下鈔條件下，紙幣置于送鈔輪2002、搶鈔輪組件2003之間，送鈔輪2002作用主 要是將整疊紙幣推向搶鈔輪組件2003上方。運種結構的載鈔臺的載鈔量一般設定在500張 左右，相對于點鈔機的處理量大了幾倍，但也不夠多，同時還存在著下鈔效果不穩定的情 況，尤其就最后幾張紙幣很難正常搶入。
[0005] 也有在立式下鈔裝置上進行改進的先例，但是思路基本也都是在對載鈔臺的尺寸 進行改進的同時增加壓鈔裝置，在專利CN102376124A中就公開了一種紙幣檢測裝置中的壓 鈔系統，運種壓鈔系統的結構如圖2所示，其下鈔方式也是立式下鈔方式，通過加入一套復 雜的壓鈔系統，當載鈔臺上載鈔量減小到一定量時，啟動壓鈔系統，使得此時紙幣幣面所受 壓力增加。運種下鈔方案的主要缺點是結構復雜，其在載鈔臺上承載紙幣低于某高度時，引 入外來的壓鈔力，因此確保最后幾張紙幣能正常搶入。但仍沒解決前一張在入鈔方向所受 外力和兩張紙幣之間受力的差值W及單張紙幣受外力和隨著載鈔臺上紙幣數量增大而變 大，且變化值為變量的問題，為了保證鈔票的正常搶入，在載鈔臺上設置的壓鈔系統也通常 是需要施加一個大于變化值平均值的一個量值，因而，當載鈔量增大時，增加壓鈔裝置雖然 下鈔效果要好一些，但對紙幣（特別是舊鈔和已有損傷的鈔）的損害更大。另外，即使采用壓 鈔系統，考慮到壓鈔系統不至于破壞鈔片紙面的大前提，運一立式下鈔裝置的載鈔臺容量 設置也多為1000張 W內，相比來說還是不夠大。

【發明內容】

[0006] 本發明所解決的技術問題在于提供一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構及其運行 方式，運種載鈔入鈔結構能最大程度弱化入鈔機構受載鈔量變化的影響，使其入鈔摩擦力 相對穩定在預計范圍內，從而使紙幣分離順利可靠，下鈔效果穩定，入鈔速度均勻。
[0007] 本發明所解決的技術問題采用W下技術方案來實現：
[0008] -種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構，包括載鈔臺、入鈔機構W及電控系統：
[0009] 所述載鈔臺包括活動壓板、載鈔臺、運動傳動系統，活動壓板上設置有用于判定是 否有鈔的判定傳感器，載鈔臺裝置了起始位置傳感器，另外，在活動壓板上還設置有一凸 片，此凸片在達到起始位置傳感器時使起始位置傳感器信號發生改變，并W此作為活動壓 板的起始位置，另外，在載鈔臺和活動壓板的兩側邊上還有若干掛鉤，用于安裝有可拆卸式 的紙幣保持器；
[0010] 所述入鈔機構包括送鈔輪組、搶鈔輪組、搶輪支架、阻鈔輪組、通道內送鈔輪組、通 道內壓鈔輪組、壓板及壓黃組件、同步帶及帶輪，所述送鈔輪組和搶鈔輪組通過軸承安裝在 搶輪支架上，搶鈔輪組通過軸承固定在機架上，搶輪支架繞搶鈔輪組的軸屯、線轉動時帶動 送鈔輪組一起轉動；阻鈔輪組內安裝有單向軸承，其作用是使阻鈔輪組僅能朝相背于進鈔 方向的方向轉動；同步帶及帶輪使送鈔輪組和搶鈔輪組保持一定速比傳動。
[0011] 所述電控系統包括壓力傳感器、壓力信號處理單元、控制單元、電機驅動單元、步 進電機、有無鈔判定傳感器、起始位置傳感器、手動加鈔按鍵和SPI通訊單元，其壓力傳感器 安裝在機架的固定面上，與入鈔機構相接觸，入鈔機構與壓力傳感器之間為柔性連接，通過 壓板及壓黃組件與搶輪支架接觸來感應踢鈔輪組所受壓力值。
[0012] 在本發明中，所述活動壓板的壓鈔面與載鈔臺的承鈔面之間呈45°~85°的夾角， W利于紙幣傾斜進行提前分離，且在載鈔臺靠近搶鈔輪端設置在圓弧狀，W利于紙幣進一 步次提前分離。
[0013] 本發明還提供了一種具有上述技術特征的紙幣清分類機器載鈔入鈔機構的運行 方式，該方式通過電控系統指導載鈔臺W及入鈔機構的相關部件運動，其運動步驟包括：
[0014] 步驟Sl 1:系統自檢初始化
[0015] 系統上電后，系統進入初始化工作，即檢查起始位置傳感器信號，判斷活動壓板是 否處于初始位置，如果活動壓板不在初始位置，則使其回到初始位置;另一方面系統進行自 檢過程，檢查各模塊相應的參數。然后進入有無故障的判定過程，判斷各功能模塊是否有故 障。如果有故障，程序進入通過SPI通訊單元上傳故障點及解決方法W方便排障，然后重新 進入自檢過程。如此循環，直至自檢結果為無故障。
[0016] 步驟S12:載鈔臺加鈔準備
[0017] 如果自檢無故障，則檢測活動壓板表面有無鈔票。運時操作者可W直接往載鈔臺 上加鈔。當有紙幣擋住有無鈔票判斷傳感器時，如果系統收到有鈔票信號，電機控制活動壓 板直接進入壓鈔過程;如果檢測無鈔票，則操作者手動設置并進入加鈔程序，電機帶動活動 壓板走到起始工作位置，操作者進行加鈔操作，加鈔完成后，再按手動加鈔按鍵，通知加鈔 完畢，電機控制活動壓板直接進入壓鈔過程。
[0018] 步驟S13:載鈔臺壓鈔就緒
[0019] 系統進入電機控制活動壓板進入壓鈔過程時，先檢測壓力值，通過電控系統中的 控制元件控制步進電機W相應的步速壓鈔。壓鈔過程實時檢測壓力值，當壓力值達到Nmin 時，壓鈔過程完成，并通過SPI通訊單元上傳載鈔臺準備就緒指令。
[0020] 步驟S14:連續入鈔
[0021] 系統上傳載鈔臺準備就緒指令，通知清分機本模塊已經準備就緒，可W進行入鈔， 然后判斷有無入鈔命令。如果有入鈔命令，啟動入鈔機構，接著控制步進電機送鈔，送鈔后 判斷有無停止入鈔命令，有該命令則進入步驟S16;如果沒有，則再通過傳感器進一步檢測 有無鈔票，無鈔時，進入步驟S16;有鈔時，檢測壓力判定是否需要送鈔，當N<Nmax，同時操 作者不需要加鈔時，控制步進電機送鈔，重復前面的過程，機器連續入鈔;N>Nmax，程序進 入停止送鈔程序，步進電機停止工作t時間，活動壓板停在當前位置t時間后，又進入檢測壓 力判定是否需要送鈔;操作者需要加鈔時，程序將轉入步驟S15。
[0022] 步驟S15:中間加鈔
[0023] 系統接到加鈔命令后，控制步進電機加鈔，電機帶動活動壓板走到起始位置，W空 出加鈔空間，操作者運時可W進行加鈔操作。運期間程序實時判斷是否完成加鈔。操作者完 成加鈔，給出完成加鈔指令，程序進入檢測有無鈔票判定過程。
[0024] 當本次加鈔為少量加鈔時，紙幣未遮住活動壓板，判定無鈔，此時步進電機快進， 步進電機快進的同時，系統持續進行檢測有無鈔票檢測，直到檢測到有鈔信號，程序跳到步 驟S14的控制步進電機送鈔過程W完成中間加鈔任務。
[0025] 當本次加鈔為滿載加鈔時，紙幣遮住活動壓板，判定有鈔，程序跳到步驟S14的控 制步進電機送鈔過程，中間加鈔任務完成。
[00%] 步驟S16:停止入鈔
[0027]當控制單元收到停止入鈔命令或步驟S14中的檢測有無鈔票為無時，程序進入S16 停止入鈔機構和壓鈔，先停止入鈔機構運轉，再停止壓鈔，活動壓板停在當前位置。W停止 前有無鈔判定傳感器36的信號狀態分為兩種處理方式:停止前為有鈔時，等待新的入鈔命 令;停止前為無鈔時，等待加鈔命令。
[002引在本發明中，
[0029] 在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"和S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"運 兩個判定過程中，采用相應的算法將實際壓力值N與標準壓力值N標的差AN換算成控制步 進電機的步速。AN與步進電機步速n的數學模型，見式(a)。
[0030] ,、 (a)
[0031] 式中:n為步進電機的步速(單位:步/分）；
[0032] AN為實際壓力值N與標準壓力值Nmin的差(單位:牛頓）；
[0033] K為壓黃剛度系數(單位:牛頓/mm);
[0034] 0為步進電機步距角(單位:度）；
[0035] P為傳動系統螺桿的螺距(單位:mm);
[0036] H為入鈔速度(單位:張/分）；
[0037] T為時間，AN變為0的期望時間（單位:分）；
[003引在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"判定過程中，入鈔速度H=O,即此過程只有 壓鈔動作，而不向通道內入鈔，壓力值處于0~Nmin,N標設置為Nmin,此過程AN=Nmin-N, 式(a)轉換成式化）：
[0039] 做
[0040] 在S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"的判定過程中，此過程不僅有壓鈔動作，而 還向通道內入鈔，壓力值處于Nmin~Nmax，N標設置為Nmax，此過程AN = Nmax-N,式(a)轉換 成式(C):
[0041] 似
[0042] 機停止工作，停止工作t(單位:秒)時間按式(d):
[0043] 州
[0044] 在步驟S14中，確保順利下鈔具有相對穩定的A1、AA1、EF所需的正壓力N范圍：2 牛頓~6牛頓，其中Nmin取2.5 ± 0.5牛頓，Nmax取6 ± 2牛頓。
[0045] 有益效果:本發明通過摩擦分離方式來分離紙幣，但通過改變紙幣與入鈔機構各 輪系的位置關系，將重力調整分布到活動壓板和載鈔臺上，同時引入壓板及壓黃組件，壓力 傳感器和控制單元，通過感應作用于入鈔輪系上的壓力大小，反饋給控制電路，計算出實際 壓力值與標準壓力值的差，并W-定關系控制步進電機的步速，進而通過控制活動壓板運 動，改變作用在入鈔輪系上的壓力，W此解決由紙幣重量變化引起的摩擦力變化較大的問 題，并將紙幣分離所需外力AU AAUEF的大小控制在適合范圍W確保紙幣分離可靠，下鈔 效果穩定，入鈔速度均勻，而基于此種方式的載鈔入鈔機構能有效增加載鈔臺容鈔量，在實 驗條件下可達3000張 W上，而理論條件W及工藝允許的條件下可實現無限延長。
【附圖說明】
[0046] 圖1為現有技術中常用的立式下鈔機構的結構圖。
[0047] 圖2為現有技術中另一改進結構圖。
[0048] 圖3為將結構簡化后的最靠近搶鈔輪和送鈔輪的第一張紙幣受力分析示意圖。
[0049] 圖4為圖3條件下的第二張紙幣受力分析示意圖。
[0050] 圖5為本發明載鈔入鈔機構一個實用例示意圖。
[0051] 圖6為圖5實施例的機構結構簡化后第一、二張紙幣受力分析示意圖。
[0052] 圖7為圖5實施例的控制系統組成圖。
[0053] 圖8是本發明的控制流程圖。
【具體實施方式】
[0054] 為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0055] 參見圖5所示，在本發明的較佳實施例中包括載鈔臺1、入鈔機構2、W及電控系統3 =部分。
[0056] 載鈔臺1包括活動壓板11、載鈔臺12、運動傳動系統13、載鈔空間14、紙幣保持器 15。活動壓板11上裝置了有無鈔判定傳感器36;載鈔臺12上裝置了起始位置傳感器37;活動 壓板11還有一凸片111，凸片111達到起始位置傳感器37,使其信號發生改變，標志著活動壓 板11位于起始位置。活動壓板11兩側各有一個用于安裝紙幣保持器15的掛鉤112。載鈔臺12 的兩側邊有若干用于安裝紙幣保持器15的安裝掛鉤121。
[0化7] 入鈔機構2包括送鈔輪組21、搶鈔輪組22、搶輪支架23、阻鈔輪組24、通道內送鈔輪 組25、通道內壓鈔輪組26、壓板及壓黃組件27、同步帶28、帶輪29。送鈔輪組21和搶鈔輪組22 通過軸承安裝在搶輪支架23上，搶鈔輪組22還通過軸承固定在機架上，搶輪支架23帶著送 鈔輪組21繞搶鈔輪組22的軸屯、線轉動。阻鈔輪組24內安裝有單向軸承241，其作用是使阻鈔 輪組24僅能朝相背于進鈔方向的方向轉動。同步帶28、帶輪2則尋送鈔輪組21和搶鈔輪組22 聯接，并使它們保持一定速比傳動。
[0化引電控系統3包括:壓力傳感器31、壓力信號處理單元32、控制單元33、電機驅動單元 34、步進電機35、有無鈔判定傳感器36、起始位置傳感器37、手動加鈔按鍵38和SPI通訊單元 39。壓力傳感器31安裝在機架的固定面上，通過壓板及壓黃組件27與搶輪支架23接觸感應 送鈔輪組21所受壓力。
[0059] 而電控系統3的硬件示意框圖如圖7所示，包括:壓力傳感器31、壓力信號處理單元 32、控制單元33、電機驅動單元34、步進電機35、有無鈔判定傳感器36、起始位置傳感器37、 手動加鈔按鍵38和SPI通訊單元39。
[0060] 控制單元33是電控系統3的控制中屯、，采用PIC24FJ64,通過內部程序對各外設進 行狀態采集和控制，實現本發明各模塊的各個功能。所有傳感器的信號均輸入控制單元33 來分析處理。
[0061] 壓力傳感器31主要用于檢測作用于送鈔輪組的壓力值，加鈔完成或連續入鈔過程 中該壓力值應保持在2牛頓~6牛頓；
[0062] 壓力信號處理單元32對壓力傳感器31的輸出電信號進行調整放大，送入控制單元 33的AD輸入端口；
[0063] 有無鈔票判斷傳感器36用于檢測活動壓板11表面是否有鈔票，采用SG-2BC;
[0064] 起始位置傳感器37主要用于檢測活動壓板11是否在初始位置，它可W采用遮光型 光電傳感器，也可W采用行程開關；
[0065] 手動加鈔按鍵38主要用于在需要手動加鈔時，向控制單元33發"手動加鈔"、"手動 加鈔完成"命令，它可W采用狀態開關；
[0066] 電機驅動單元34采用TB62209FG步進電機驅動忍片。控制單元33根據各接口接收 的信號，輸出邏輯信號，電機驅動單元34將其轉換為步進電機驅動信號；
[0067] 步進電機35采用57皿P76AL4,步進電機35根據驅動信號驅動運動傳動系統13帶動 活動壓板11運動；
[0068] SPI通訊單元39與清分機主機交互狀態信息和控制命令。
[0069] 本發明的電控系統控制流程如圖8所示，圖中：
[0070] "各功能模塊的自檢"過程指:載鈔臺初始化，檢查起始位置傳感器37信號，判斷活 動壓板11是否處于初始位置，如果活動壓板11不在初始位置，則使其回到初始位置，判斷各 功能模塊是否工作正常、有無故障的過程。
[0071] "SPI上傳故障點及解決方法"過程指：SPI上傳檢測到的故障點，并顯示故障點和 提供解決方法的過程。
[0072] "控制步進電機加鈔"過程指：系統檢測起始位置傳感器37的信號，控制步進電機 帶動活動壓板11WV快速度快速退回到起始位置，W空出加鈔空間的過程。
[0073] "控制步進電機壓鈔"過程指:將紙幣壓緊的過程，壓力值由0變到Nmin的過程。
[0074] "控制步進電機送鈔"過程指：系統處于正常連續入鈔過程，此時入鈔機構正常運 轉，步進電機帶動活動壓板壓緊紙幣，此過程壓力值穩定在Nmin到Nmax之間。
[0075] "SPI上傳載鈔臺準備就緒"過程指:載鈔臺加鈔已完成，上傳載鈔臺就緒命令，等 待接收入鈔命令。此時壓力值為Nmin。
[0076] "啟動入鈔機構"過程指:啟動入鈔機構2,即使送鈔輪、搶鈔輪組運轉起來。
[0077] "停止送鈔"過程指:步進電機停止工作t時間，活動壓板11停在當前位置t時間不 動。此過程入鈔機構繼續入鈔，壓力值緩慢由Nmax變到Nmin。
[007引"停止入鈔機構和壓鈔"過程指：先停止入鈔機構2運轉，即使送鈔輪組、搶鈔輪組 停止運轉;再停止壓鈔，即使活動壓板停在當前位置不動。
[0079] "步進電機快進"過程指:步進電機WV快速度快速前進若干步的過程。
[0080] 在如圖5的實施例的結構，其受力部分與圖1、圖2結構存在一定的類似部分，但又 有著不同點。載鈔入鈔機構的工作過程具體分為4種工作過程，下面分別說明：
[00川 1、"第一次加沙'過程
[0082] "第一次加鈔"過程即指機器初始化后，載鈔臺上無紙幣，活動壓板位于初始位置， 將紙幣裝到載鈔臺，并壓緊的過程。據第一次加鈔數量不同可分為二種加鈔過程："第一次 滿載加鈔"過程和"第一次少量加沙'過程。圖5為"第一次滿載加沙'過程的工作示意圖。圖 中B為所加紙幣總厚度，Lmax為載鈔臺上可用于放置紙幣的最大長度。
[0083] 滿載加鈔指:紙幣總厚度載鈔臺載鈔最大長度Lmax時的加鈔狀態。
[0084] 少量加鈔指:紙幣總厚度B<載鈔臺載鈔最大長度Lmax時的加鈔狀態。
[0085] 運兩種加鈔工作過程分別如下：
[00化]1. r第一次滿載加鈔"過程
[0087] 第一次加鈔時，活動壓板11位于初始位置，運時步進電機和入鈔機構2均未啟動。 滿載加鈔時，紙幣總厚度B =載鈔臺總長度Lmax,紙幣遮住有無鈔判定傳感器36,其檢測到 有鈔信號，而壓力傳感器31也可檢測到壓力值，但低于Nmin,運時控制單元33通過電機驅動 單元34啟動步進電機35,步進電機Ww低轉速旋轉，帶動活動壓板11 Wv低速度推動整疊紙 幣P向入鈔機構2壓緊。入鈔機構2受壓力后壓向壓板及壓黃組件27,壓力傳遞給壓力傳感器 31。活動壓板11持續WV低速度前進，壓板及壓黃組件27持續壓縮，儲存彈力，并將壓力持續 傳遞給壓力傳感器31。當壓力傳感器31上感應到壓力值達到Nmin時，步進電機停止工作，活 動壓板停在當前位置，加鈔完成。此過程各參數如表1所示。
[008引1.2"第一次少量加沙'過程
[0089]第一次加鈔為少量加鈔時，活動壓板11位于初始位置，紙幣總厚度B<載鈔臺總長 度Lmax。運時步進電機和入鈔機構2均未啟動。操作人員將紙幣靠緊活動壓板11放置，并用 一只手輕輕支撐著(或用掛在活動壓11兩側的掛鉤112上的紙幣保持器15保持紙幣直立）。 少量加鈔時，紙幣遮住有無鈔判定傳感器36，傳感器檢測到有鈔信號，而紙幣與入鈔機構2 未接觸，故壓力傳感器31檢測到壓力值為0,運時控制單元33通過電機驅動單元34控制步進 電機35 Ww高轉速旋轉，帶動運動傳動系統13較快速運動，進而帶動活動壓板11W V高速度 推動整疊紙幣P向入鈔機構2接近。當整疊紙幣P與入鈔機構2接觸后，壓力傳感器31開始可 感應到壓力值，活動壓板11改Wv低速度持續前進，壓力傳感器31上感應到壓力值由0逐漸 達到Nmin,當壓力值達到Nmin時，步進電機35停止工作，活動壓板11停在當前位置，加鈔動 作完成。此過程各參數如表1所示。
[0090] 2、"持續人沙'過程
[0091] 當壓力值增加到Nmin后，接收到來自主控程序下達的"入鈔"指令后，機器即進入 "持續入鈔"過程。
[0092] 接到來自主控程序的"入鈔"命令后，主控程序啟動入鈔機構2,入鈔機構2中的各 輪開始轉動，送鈔輪組21與緊貼著的紙幣P表面摩擦，其壓力值N>Nmin，按受力分析知，AU AAl均遠大于0,送鈔輪能將第一張紙幣P送入搶鈔輪組22與阻鈔輪組24之間。因搶鈔輪組 22與阻鈔輪組24之間的間隙僅允許一張紙幣通過，搶鈔輪組22與阻鈔輪組24共同作用下， 模擬人手磋搶紙幣的動作，成功將運一張紙幣與后面的紙幣分離出來，送入通道內送鈔輪 組25和通道內壓鈔輪組26之間，由二者共同將紙幣送入通道。送鈔輪組21與搶鈔輪組22直 徑相同，轉速相同，它們每轉動一圈搶入一張紙幣P。
[0093] 活動壓板11持續Wv低速度前進，當壓力傳感器31上感應到壓力值超過Nmax時，控 制單元33通過電機驅動單元34控制步進電機35停止工作，活動壓板11停在當前位置。入鈔 機構2仍繼續運轉，繼續正常入鈔。此時，活動壓板11支撐著整疊紙幣P，搶鈔入口與活動壓 板之間的距離L保持不變。隨著入鈔機構2的不間斷工作，紙幣被連續搶入通道，則存留在載 鈔臺上紙幣數量減少，紙幣總厚度B也減小。壓板及壓黃組件27回彈，釋放儲存的彈力，推動 搶輪支架23帶動踢鈔輪組21向紙幣P靠緊，從而繼續提供足夠大的壓力產生摩擦力分離紙 幣P。隨著壓板及壓黃組件27釋放儲存的彈力，其傳遞給壓力傳感器31逐漸減小，經過約t時 間后，當壓力值由Nmax變化到Nmin附近，因為此時有無鈔判定傳感器36仍被紙幣遮擋，有無 鈔判定傳感器36向控制單元33發出有鈔信號，控制單元33通過電機驅動單元34重新啟動步 進電機35WW低轉速工作，活動壓板11又開始WV低速度前進，又開始新一輪的活動壓板推 進紙幣前進的運動。如此反復，直到將載鈔臺上所有紙幣都搶入通道。此過程各參數如表1 所示。
[0094] 3、"停止人沙'過程
[00M]"停止入鈔"過程指停止向通道內送入紙幣直到重新開始入鈔的過程。此過程內， 入鈔機構2停止轉動，不向通道內送入紙幣。根據停止入鈔時載鈔臺上是否有紙幣，可將"停 止入鈔"過程分成"停止入鈔"過程I和"停止入鈔"過程II運兩種過程。
[0096] 3.1"停止入鈔"過程I
[0097] 當載鈔臺上所有紙幣P全都搶入通道，即載鈔臺上無紙幣時，控制單元33接收有無 鈔判定傳感器36的無鈔信號，程序進入"停止入鈔"過程I:主控程序先控制入鈔機構2停止 工作，再控制步進電機35停止工作，活動壓板11停止在當前位置;接著控制單元33詢問是否 有加鈔命令，直到接收到加鈔命令后，控制單元33通過電機驅動單元34控制步進電機35快 速反轉，帶動運動傳動系統13快速反向運動，最后帶動活動壓板11快速向與壓緊方向相反 的方向運動。當活動壓板11到達起始位置，其上的凸片111觸動位于起始位置的起始位置傳 感器37,傳感器發出到達初始位置信號，控制單元33通過電機驅動單元34控制步進電機35 停止工作，活動壓板11停在起始位置，等待操作者完成加鈔任務。此過程各參數如表1所示。 [009引 3.2"停止入鈔"過程II
[0099] 無論機器當前處于哪種過程，當主控程序下達停止入鈔命令時，且有無鈔判定傳 感器36的信號為有鈔時，程序進入"停止入鈔"過程II:主控程序先控制入鈔機構2停止工 作，再控制步進電機35停止工作，活動壓板11停止在當前位置，接著等待新的入鈔命令。此 過程各參數如表1所示。
[0100] 4、"中間加鈔"過程
[0101] "中間加鈔"過程又據當次加鈔數量的多少分為"中間少量加鈔"過程和"中間滿載 加鈔"過程兩種過程。當操作人員想進行中途加鈔時，操作人員用一個手支撐著(或裝上紙 幣保持器15壓住)余下來的運少部分整疊紙幣P并向下鈔機構2方向輕推，隨后用按動手動 加鈔按鍵38,控制單元33通過電機驅動單元34控制步進電機35快速反轉，帶動運動傳動系 統13快速反向運動，帶動活動壓板11快速向與壓緊方向相反的方向運動，回到起始位置，W 空出加鈔位置實現加鈔。此過程各參數如表1所示。
[0102] 4.1"中間少量加鈔"過程
[0103] 當本次加鈔為少量加鈔，加鈔后紙幣總厚度B<載鈔臺總長度Lmax,紙幣不能填滿 載鈔臺，此時按一次手動加鈔按鍵38表示加鈔完畢。運時有無鈔判定傳感器36反饋的是無 鈔信號，控制單元啟動步進電機35快速帶動運動傳動系統13快速運動，帶動活動壓板11快 速向壓緊方向運動，當活動壓板11接觸到紙幣即寸，有無鈔判定傳感器36被紙幣遮擋，發出 有鈔信號，控制單元控制步進電機35W較低的轉速運轉，活動壓板11W較低速度推動整疊 紙幣P向入鈔機構2壓緊，至此本次中間加鈔即算完成，機器進入前述持續點鈔過程。運時可 W松開支撐紙幣的手或解開紙幣保持器15。此過程各參數如表1所示。
[0104] 4.2"中間滿載加鈔"過程
[0105] 本次加鈔為滿載加鈔，加鈔后紙幣總厚度載鈔臺總長度Lmax,紙幣填滿載鈔 臺，此時按一次手動加鈔按鍵38表示加鈔完畢。此時有無鈔判定傳感器36被紙幣遮擋，發出 有鈔信號，控制單元啟動步進電機W較低轉速工作，開始新一輪的活動壓板推進紙幣前進 的運動。至此本次中間加鈔即算完成，機器進入到前述持續點鈔過程。運時可W松開支撐紙 幣的手或解開紙幣保持器15。此過程各參數如表1所示。
[0106] 表1(前半部分）
[0107]
[C
[C
[0110] 在"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"和"檢測壓力判斷是否需要送鈔"運兩個判定過 程中，采用相應的算法將實際壓力值N與標準壓力值N標的差AN換算成控制步進電機的步 速。AN與巧講由化巧巧n的數學模型，見式(a)。
[0111] (a)
[0112] 式中:n為步進電機的步速(單位:步/分）；
[0113] AN為實際壓力值N與標準壓力值Nmin的差(單位:牛頓）；
[0114] K為壓黃剛度系數(單位:牛頓/mm);
[0115] 0為步進電機步距角(單位:度）；
[0116] P為傳動系統螺桿的螺距(單位:mm);
[0117] H為入鈔速度(單位:張/分）；
[0118] T為時間，AN變為0的期望時間(單位:分）；
[0119] 在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"判定過程中，入鈔速度H=O,即此過程只有 壓鈔動作，而不向通道內入鈔，壓力值處于0~Nmin,N標設置為Nmin,此過程AN=Nmin-N, 式(a)傳換成式(b):
[0120' _ 似
[0121] 在S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"的判定過程中，此過程不僅有壓鈔動作，而 還向通道內入鈔，壓力值處于Nmin~Nmax，N標設置為Nmax，此過程AN = Nmax-N,式(a)轉換 成式(C):
[0122] (C)
[0123] I停止工作，停止工作時間t (單位:秒)按式(d):
[0124] 州
[012引在實際例中，取K = 0.25N/mm;目= 1.8° ;P = 2mm;壓緊過程中H = O張/分，T=l/60 分;連續入鈔時，H= 1000張/分，T = 5分;Nmin = 2牛頓;Nmax = 4牛頓。其具體參數表示如表 2:
[0126]表2不同取值條件下的系統不同參數表現 [01271
[0128] 而分別對圖1、圖及本實施例中的結構的下鈔方式進行受力分析，其結果如下：
[0129] 見圖1的下鈔機構，該機構具有入鈔臺2001、送鈔輪2002，設有搶鈔輪組件2003、阻 力輪2005、前壓輪2004及后壓輪組件2016,阻力輪2005、前壓輪2004及后壓輪組件2016分別 與搶鈔輪組件3相抵接。工作時，紙幣放置在入鈔臺2001的上表面，在搶鈔輪組件2003、阻力 輪2005及前壓輪2004磨擦帶動下，將最下面的一張紙幣與其上面的紙幣分開，送到后壓輪 組件2016與搶鈔輪組件2003之間，在后壓輪組件2016與搶鈔輪組件2003摩擦力的作用下， 將待清點的紙幣逐張送入機器內部，使相鄰兩張紙幣的間距保持相對固定，紙幣在入鈔通 道內不傾斜，使紙幣按照理想狀態進入清分機的內部。
[0130] 此種下鈔方式紙幣置于送鈔、搶鈔輪系上方。送鈔輪作用主要是將整疊紙幣送入 到搶鈔輪組件上方。圖3是將結構簡化后的最靠近搶鈔輪和送鈔輪的第一張紙幣受力分析 示意圖（為了方便表示第一張紙幣受力情況，將原本相互緊貼的第一、二張紙幣之間的間隙 夸張畫出）。圖4是第二張紙幣受力分析示意圖。
[0131] 與送鈔輪接觸的第一張紙幣在入鈔方向（即順著載鈔臺平面的入鈔方向）上主要 受Gn、F送和F紙IS種力作用：
[0132] l、Gn是n張紙幣的重力G在入鈔方向的分量，表達如式（1)。式中g是單張紙幣的重 量，n是載鈔臺上紙幣的總數量，a是載鈔臺平面與重力方向的夾角。
[0133] 2、F送是送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼著的第一張紙幣下表面的摩擦力，表達如 式(3)。式中山t是送鈔輪上膠輪部分與紙幣間的摩擦系數;化為n張紙幣重力形成的垂直于 載鈔面的正壓力，表達如式(2)"F送方向如圖3中所示。
[0134] 3、F紙1是第二張紙幣對第一張紙幣施加的摩擦力，表達如式(4)。它不僅與重力相 關，而且與兩紙之間(特別是新幣印刷生產中所帶來的靜電吸力和污損紙幣之間的粘接力） 吸附力相關。式中y紙是二張紙幣之間的摩擦系數。F紙1如圖3所示，F送與F紙1大小不同，方 向相反。
[0135] WAl來表示第一張紙幣在入鈔方向所受外力和，其表達如式(5)。
[0136] Gn=GXcosa = gXnXcos 曰 （1)
[0137] Nn=GXsin 曰= gXnXsin 曰 （2)
[013 引 F送=U送 X化=U送 Xg Xn X Sina (3)
[0139] F紙I = U紙X (化-1+F附）=]i紙XgX (n-1) Xsina+u紙XF附 （4)
[0140] Al=Gn+F 送-F 紙 1
[0141] =gXnXcosa+]i送XgXnXsina-U紙XgX (n-1) Xsina-U紙XF附
[0142] =gXnXcosa+(li送-li紙）XgXnXsina+li紙XgXsina-li紙XF附 （5)
[0143] 第二張紙幣在入鈔方向（即順著載鈔臺平面的入鈔方向）上主要受Gn-I、F紙1'和F 紙2S種力作用，如圖4所示：
[0144] UGn-I是第一張紙幣上方n-1張紙幣的重力G在入鈔方向的分量，其表達如式(6)。
[0145] 2、F紙1/第一張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，其表達如式(7)。方向見圖4。
[0146] 3、F紙2是第S張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，其表達如式(8)。方向與F紙1/ 相反。
[0147] Gn-I =g X (n-1) Xcosa (6)
[014 引 F 紙 1'=y紙 X(化-1+F 附）=y紙 XgX(n-l)Xsina+y紙 XF 附（7)
[0149] F紙2 = i^紙X(Nn-2+F附）=i^紙XgX(n-2)Xsina+i^紙XF附（8)
[0150] WA2來表示第二張紙幣在入鈔方向所受外力和，其表達如式(9)。
[0151] A2 = Gn-l+F紙I'-F紙2 = gX(n-l) Xcosa+(y紙XgX(n-l)Xsina+i^紙XF附）-(i^ 紙XgX(n-2)Xsina+]i紙XF附）
[0152] =gX (n-1) Xcosa+u紙XgXsina (9)
[0153] 類似的，第=張紙幣在入鈔方向（即順著載鈔臺平面的入鈔方向）上的受力情況與 第二張紙幣類似，主要受Gn-2、F紙2'和F紙3S種力作用，只是均比第二張紙幣少一張紙幣 的重力的影響：
[0154] l、Gn-2是第二張紙幣上方n-2張紙幣的重力G在入鈔方向的分量，其表達如式 (10)。
[0155] 2、F紙y第二張紙幣對第S張紙幣施加的摩擦力，其表達如式（11)。方向與F紙1/ 相同。
[0156] 3、F紙3是第四張紙幣對第S張紙幣施加的摩擦力，其表達如式（12)。方向與F紙y 相反。
[0157] Gn-2 = gX (n-2) Xcosa (11)
[015 引 F紙2'=i^紙X(化-2+F附）=i^紙XgX(n-2)Xsina+i^紙XF附 （12)
[0159] F紙3 = i^紙X(Nn-3+F附）=i^紙XgX(n-3)Xsina+i^紙XF附 （13)
[0160] WA3來表示第S張紙幣在入鈔方向所受外力和，其表達如式(14)。
[0161] 43=611-2+。紙2'斗紙2
[0162] =gX (n-2) Xcosa+(]i 紙 XgX (n-2) Xsina+u 紙 XF 附）-(]i 紙 XgX (n-3) Xsina+ y紙X F附）
[016；3] =gX(n-2)Xcosa+^XgXsina (14)
[0164] 由式(9)可知，當n很小時，A2>0,雖然此時A2很小，第二張能被送到搶鈔輪組和阻 力輪間。
[0165] W此類推，第n-1張紙幣在入鈔方向所受外力和An-I的表達如式(15)
[0166] A n-l=gX [n-(n-2)] Xcosa+u紙XgXsina = 2gXcosa+]i紙XgXsina (15)
[0167] 由上述分析知，從第二張紙幣起直到第n-1張紙幣，它們的受力基本類似，不同的 只是位于其上紙幣數量不同，其所受重力影響不同。
[0168] AAn表示本張紙幣受力與其上方的那一張所受外力和之差，如AAl表示Al與A2的 差，WAA2表示A2與A3的差……
[0169] AA1=A1-A2,即式(5)與(9)相減，得：
[0170] AAl=Al-A2 = gXcosa+(y 送-y 紙）XgXnXsina-y 紙 XF 附 （16)
[0171] AA2=A2-A3,即式(9)與（14)相減，得：
[0172] AA2 = gX (n-1) Xcosa+u紙XgXsina]-[gX (n-2) Xcosa+u紙XgXsina]
[0173] =gXcosa (17)
[0174] W此類推，W AAn-I表示An-I與An-2的差，得：
[0175] AAn-I =g Xcosa (18)
[0176] 由式（16)、（17)、（18)知，除AAl不同外，隨后AA2到AAn-I均穩定為g X cosa。因 單張紙幣g很小，故它們實際為一個很小的數值。
[0177]能否按順序正常入鈔，特別要看第一張紙幣是否能與第二張紙幣分離，即要看AU AAl是否遠大于0。當Al遠大于加寸，第一張紙幣能被送到搶鈔輪組和阻力輪間。當AAl遠大 于0,即Al遠大于A2時，第一張紙幣才能與第二張紙幣分開，先一步到達搶鈔輪組和阻力輪 前。
[017引 由式(5)可知，要Al>0，即要gXnXcosa+(]i送-]i紙）XgXnXsina+]i紙XgXsina > F附。
[0179] -般機構設計時，都會選擇山紙，且山t>2 X y紙。同時在一個已有的機構中 cosa、Sina是定值，y紙X F附與紙幣的物理特性有關，一般不易改變，由式(5)可知，Al主要 與載鈔臺上的紙幣數量n有關，隨著放在載鈔臺上紙幣數量n增加而增加。
[0180] 當n較小時，可能出現g X n X cosa+(山t-y紙）X g X n X Sina<y紙 X F附，即Al >0， 運時，第一張紙幣不能與整疊紙幣分離。
[0181] 由式(16)可知，為增大AAl值，需增加 gXcosa+(]i送-]i紙）XgXnXsina，減小]i紙 X F附。而y紙X F附與紙幣的物理特性有關，不易改變;在一個已有的機構中，g X cosa是一 個相對穩定的數據，所W最終只能設法增加(山t-y紙）X g X n X Sina。增加(山t-y紙）X g X n X Sina，一方面可選擇送鈔輪膠輪的山t遠大于y紙，使山t-ii紙增大;另一方面增大g X n，g Xn隨著放在載鈔臺上的紙幣數量n的增加而增加;第=方面就是取較大的sina"a取值為0° ~90°，對應Sina值為0~1。
[0182] 由上分析可知，AAl不是一個恒定值。在一個已有的機構中，AAl變化主要與載鈔 臺上承鈔數量n有關，它隨著放在載鈔臺上的紙幣數量n的增加而增加。當載鈔臺上紙幣數 量較多時，（Ji送-Ji紙）X g X n X sina+g X cosa>y紙XF附，AAl >0，能夠保證有效將最下一 張紙幣與整疊紙幣順利分離。當載鈔臺上只有少量紙幣時，（山t-y紙）XgXnXsina+gX cosa^ii紙XF附，AAl^O,不能保證將最下一張紙幣與整疊紙幣有效分離，運時因為紙幣 處于送鈔輪之上，隨著送鈔輪轉動，將整疊紙幣一起送到搶鈔輪與阻力輪之間，就可能造成 多張連張，甚至將機構堵死的結果。在實踐中發現，AAl也不是越大越好，AAl過大，會增加 對紙幣的損害。
[0183] 當第一張紙幣被送入到搶鈔輪組和阻力輪間后，運張紙幣除了原受的外力W外， 又將受到搶鈔輪組和阻力輪給予的摩擦力F搶和F阻，其大小分別見式(19)和式(20)，式中y 搶是搶鈔輪組的膠輪部分與紙幣間的摩擦系數，邱且是阻力輪的膠輪部分與紙幣間的摩擦 系數，N搶是紙幣擠入搶鈔輪組和阻力輪間時變形產生的壓力，與搶鈔輪組和阻力輪間的間 隙S有關，當S設定時，N搶就基本穩定不變，它們的方向見圖3。此時，運張紙幣受外力和用E F表示，EF見式(21)。
[0184] F 搶=y 搶 XN 搶 (19)
[01 化]F阻=y阻 XN搶 (20)
[0186] EF=Al+y$^XN$^-iiPlXN$^
[0187] =八1+(噓-邱且姉搶 (21)
[018引一般機構設計時，都會選擇4搶> y阻，且y搶> 2 X y阻。由式(21)可知，E F變化僅 與Al有關，隨著Al增減而增減。
[0189]綜上，Al隨著放在載鈔臺上的紙幣數量n的增減而增減，AAl隨著放在載鈔臺上的 紙幣數量n的增減而增減，EF隨著Al增減而增減。當Al遠大于加寸，第一張紙幣才能被順利 送到搶鈔輪組和阻力輪前；AAl遠大于O時，第一張紙幣才能與第二張紙幣順利摩擦分離； EF遠大于O，進入搶鈔輪組和阻力輪的紙幣才能順利搶入通道。Al、AAl值越大，摩擦分離 越順利，送鈔效果越好。E F值越大，紙幣搶入通道越順利。但在實踐中發現，Al、AAl、E F值 也不能無限大，AU AAUEF值過大，會增加對紙幣的損害。
[0190] 目前圖1運種下鈔方式載鈔臺的載鈔量一般設定在500張左右。運種下鈔方案的主 要缺點是下鈔效果不穩定，特別是當n較小，即最后幾張紙幣很難正常搶入。載鈔臺容量僅 500張，不夠大。
[0191] 而在此類結構上增加壓鈔裝置，當載鈔臺上載鈔量減小到一定量時，啟動壓鈔系 統，使得此時紙幣所受壓力N不僅有紙幣的重力，還新增一個壓力N壓，實際是增加了 F送，確 保紙幣數量變少時AA>0。WF送S表示啟動壓鈔機構工作后送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼 著的第一張紙幣下表面的摩擦力，F送S表達如式(22)。
[0192] F送s = y送X EN=W送X(gXnXsina+N壓） (22)
[0193] 運種下鈔方案的主要缺點是結構復雜，其在載鈔臺上承載紙幣低于某高度時，引 入外來的壓鈔力，因此確保最后幾張紙幣能正常搶入。但仍沒解決AU AAUEF隨著載鈔臺 上紙幣數量增大還變大的問題。當載鈔量增大時，由前述受力分析可知，當載鈔臺上承載紙 幣數量越大，AU AAUEF越大，雖然下鈔效果要好一些，但對紙幣（特別是舊鈔和已有損傷 的鈔)的損害也更大。
[0194] 而在本實施例中，入鈔裝置從改變紙幣與送鈔、搶鈔輪系位置關系入手，從而改變 紙幣在入鈔方向的受力情況，特別是使紙幣在入鈔方向的受力與紙幣重力無關。紙幣可W 位于送鈔、搶鈔輪系的從側邊(如圖5)到側下邊，直到下邊之間的、紙幣重力不作用于送鈔、 搶鈔輪系的上的任意位置。送鈔輪作用主要是將最貼近送鈔輪系的紙幣送入到搶鈔輪組件 22與阻鈔輪組24之間。圖6是將結構簡化后的最靠近搶鈔輪和送鈔輪的第一、二張紙幣受力 分析示意圖（為了方便表示第一、二張紙幣受力情況，將原本相互緊貼的紙幣之間的間隙夸 張畫出）。與送鈔輪接觸的第一張紙幣在入鈔方向主要受F送、F紙和g X COS0運=力的作用： [01M] 1、F送是送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼著的第一張紙幣接觸表面的摩擦力；
[0196] 2、F紙1是第二張紙幣對第一張紙幣施加的摩擦力；
[0197] 3、gXcos0是單張紙幣在入鈔方向的分力，g為單張紙幣的重力，0是紙幣平面與重 力方向的夾角。因 g很小，5°，所Wg X COS的良小，可忽略不計。
[0198] F送是送鈔輪上膠輪部分施加給緊貼著的第一張紙幣表面的摩擦力，方向如圖6所 示，F送表達如式(23)。
[0199] 其中，山t是送鈔輪上膠輪部分與紙幣間的摩擦系數，T壓是活動壓板施加在紙幣 上的推力，N是壓力傳感器反饋出來的、送鈔輪作用在第一張紙幣上的正壓力，N是此方向所 有外力和的綜合實際反應。
[0200] F紙是第二張紙幣對第一張紙幣施加的摩擦力，它與送鈔輪施加在紙幣上的壓力 相關，也與兩紙之間(特別是新幣印刷生產中所帶來的靜電吸力和污損紙幣之間的粘接力） 吸附力相關，方向如圖6所示，其與F送方向相反，F紙表達如式(24)。
[0201] y紙是二張紙幣之間摩擦系數。F送與F紙大小不同，方向相反。WAl來表示第一張 紙幣在入鈔方向所受外力之和，其表達如式(25)。
[0202] 愧二蠟 XN (23)
[020；3] F紙I = y紙 X EN=y紙 X (N+F附）=y紙 X化y紙 XF附 （24)
[0204] Al=邑Xcos(6+F送一F紙l=邑Xcos(6+i^送XN-i^紙XN-i^紙XF附 [020引=gXcos(6+(i^送-i^紙）XN-i^紙XF附
[0206] >(山t-i^紙）XN-i^紙XF附 （25)
[0207] 第二張紙幣的兩面接觸的均是紙幣，在入鈔方向主要受F紙r、F紙2和gXcosP運 S力的作用：
[0208] UF紙1/是第一張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，表達如式(26)，方向見圖6;
[0209] 2、F紙2是第=張紙幣對第二張紙幣施加的摩擦力，表達如式(27)。方向與F紙相 反；
[0210] 3、gXcos0，同上。
[0別。F紙 l'=y紙 XEN=i^紙X(N+F附） （26)
[0別^ F紙 2 = y紙 XEN=i^紙X(N+F附） （27)
[0213] A2來表示第二張紙幣在入鈔方向所受外力之和，其表達如式(28)。 惦14] A2 = gXcos0+F 紙 I'-F 紙 2 = gXcos0>O (28)
[0215]由于本方案載鈔臺上每張紙幣在與入鈔方向垂直方向上所受正壓力都相等，所W 除第一張 W外的余下紙幣在入鈔方向上的受力情況完全相同，An-I =A2 = g XcosP [0216] WAAn表示本張紙幣受力與其后的那一張所受外力和之差，如AAl表示Al與A2的 差，WAA2表示A2與A3的差。
[0217] AAl =Al-A2=Al-g X cosP^Al [021 引 AA2 = 0. .. .AAn-I=O
[0219] 當Al、AAl是一個遠大于0的數值時，第一張紙幣與第二張紙幣即可摩擦分離開。 Al、AAl值越大，摩擦分離越順利，送鈔效果越好。
[0220] 由式(25)知，增大Al值，需增加（山t-ii紙）X N，減小y紙XF附。而y紙X F附與紙幣 的物理特性有關，不易改變，所W主要設法增加（山t-y紙）XN。增加（山t-ii紙）XN，一方面 可選擇送鈔輪膠輪的山t遠大于y紙，使山t-y紙增大;另一方面增大N。
[0221] 在一個已有的機構中，y紙XF附、山t-ii紙均為相對穩定的值，由式(25)可知，Al的 變化僅與N有關。N設定在一定范圍，Al即也控制在一定范圍。從實際應用來看，Al值不是越 大越好，相應N值也不是越大越好，運些參數過大，將對紙幣造成損傷。實例中設定Nmin<N <Nmax時，入鈔效果最優。
[0222] 同樣的，當那張紙幣送入到搶鈔輪組件與阻鈔輪組間時，在入鈔方向上作用于紙 幣上的外力和Al外，另外還增加二種外力:F搶、F阻。F搶是搶鈔輪膠輪作用于紙幣表面的摩 擦力，F阻是阻力輪膠輪作用于紙幣表面的摩擦力，它們的方向如圖6中所示，大小分別用式 (29)和(30)表示。式中y搶是搶鈔輪膠輪與紙幣下表面間的摩擦系數，y阻是阻力輪膠輪與 紙幣上表面間的摩擦系數，N搶是紙幣擠入搶鈔輪組件和阻力輪間時所形成的壓力。
[0223] F 搶=y 搶 XN 搶 (29)
[0224] F阻=y阻 XN搶 (30)
[0225] 用EF表示所有入鈔方向上作用于第一張紙幣的外力和，見式(31)
[0226] EF=F搶-F阻+A= (y搶-y阻）XN搶+Al (31)
[0227] 最終紙幣能順利送入通道的條件是EF>0。由式(31)可知，為確保下鈔可靠，在機 構設計時會加大搶鈔輪膠和阻力輪膠的摩擦系數的差值，即增大y搶-y阻。N搶與搶鈔輪組 件和阻力輪之間間隙值S有關，S越小，N搶越大。在一個已有的機構中，搶鈔輪組件和阻力輪 之間間隙值S設定后，（ii搶-ii阻）XN搶值就基本確定了。最終EF的大小與Al大小相關。當N 設定在一定范圍，Al能控制在一定范圍，即EF也可控制在一定范圍。
[0228] 基于上述受力分析數據可W發現，目前常用的如圖1、2所示的紙幣清分類機器下 鈔結構中，均采用摩擦分離方式來分離紙幣，待清分紙幣置于入鈔機構入鈔輪系的上方，形 成分離紙幣所需的外力變化主要與紙幣本身的重力有關，分離紙幣所需的A1、AAUEF隨 著堆疊紙幣的重力增減而增減，導致紙幣分離效果不穩定。當堆疊紙幣的重量過小時，下鈔 不楊通;當堆疊紙幣的重量過大時，對紙幣本身損害又加大。
[0229] 本發明也是通過摩擦分離方式來分離紙幣，但通過改變紙幣與入鈔機構各輪系與 紙幣的位置關系（如圖5所示），將重力調整分布到活動壓板和載鈔臺上，同時引入壓板及壓 黃組件27、壓力傳感器31和控制單元33,通過感應作用于入鈔輪系上的壓力大小，反饋給控 制電路，計算出實際壓力值與標準壓力值的差，并W-定關系控制步進電機的步速，進而通 過控制活動壓板運動，改變作用在入鈔輪系上的壓力，W此解決由紙幣重量變化引起的摩 擦力變化較大的問題，并將紙幣分離所需外力AU AAUEF的大小控制在適合范圍（即在預 定下限值~預定上限值）。可W實現紙幣在入鈔方向的AU AAUEF均遠大于0,并相對穩定 在預計范圍內的目的。
[0230] W上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特征和本發明的優點。本行業的技術 人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，運些變 化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【主權項】
1. 一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構，其特征在于，包括載鈔臺、入鈔機構以及電控系 統： 所述載鈔臺包括活動壓板、載鈔臺、運動傳動系統，活動壓板上設置有用于判定是否有 鈔的判定傳感器，載鈔臺裝置了起始位置傳感器，另外，在活動壓板上還設置有一凸片，此 凸片在達到起始位置傳感器時使其信號發生改變，并以此作為活動壓板的起始位置，另外， 在載鈔臺和活動壓板的兩側邊上還設置有掛鉤，用于安裝有可拆卸式的紙幣保持器； 所述入鈔機構包括送鈔輪組、捻鈔輪組、捻輪支架、阻鈔輪組、通道內送鈔輪組、通道內 壓鈔輪組、壓板及壓簧組件，所述送鈔輪組和捻鈔輪組通過軸承安裝在捻輪支架上，捻鈔輪 組通過軸承固定在機架上，捻輪支架繞捻鈔輪組的軸心線轉動時帶動送鈔輪組一起轉動； 阻鈔輪組內裝有單向軸承，單向軸承使阻鈔輪組僅能朝相背于進鈔方向的方向轉動；同步 帶及帶輪使送鈔輪組和捻鈔輪組保持一定速比傳動； 所述電控系統包括壓力傳感器、壓力信號處理單元、控制單元、電機驅動單元、步進電 機、有無鈔判定傳感器、起始位置傳感器、手動加鈔按鍵和SPI通訊單元，其壓力傳感器安裝 在機架的固定面上，與入鈔機構相接觸，入鈔機構與壓力傳感器之間為柔性連接，通過壓板 及壓簧組件與捻輪支架接觸來感應送鈔輪組所受壓力值。2. 根據權利要求1所述的一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構，其特征在于，所述活動壓 板的壓鈔面與載鈔臺的承鈔面之間呈45°~85°的夾角，以利于紙幣傾斜進行提前分離，且 在載鈔臺靠近捻鈔輪端設置在圓弧狀，以利于紙幣進一步次提前分離。3. -種載鈔入鈔機構的運行方式，其特征在于，使用到如權利要求1~2中所述的任意 一種紙幣清分類機器載鈔入鈔機構，其包括如下運動步驟： 步驟Sll:系統自檢初始化 系統上電后，系統進入初始化工作，即檢查起始位置傳感器信號，判斷活動壓板是否處 于初始位置，如果活動壓板不在初始位置，則使其回到初始位置;另一方面系統進行自檢過 程，檢查各模塊相應的參數。然后進入有無故障的判定過程，判斷各功能模塊是否有故障。 如果有故障，程序進入通過SPI通訊單元上傳故障點及解決方法以方便排障，然后重新進入 自檢過程。如此循環，直至自檢結果為無故障； 步驟S12:載鈔臺加鈔準備 如果自檢無故障，則檢測活動壓板表面有無鈔票。這時操作者可以直接往載鈔臺上加 鈔。當有紙幣擋住有無鈔票判斷傳感器時，如果系統收到有鈔票信號，電機控制活動壓板直 接進入壓鈔過程;如果檢測無鈔票，則操作者手動設置并進入加鈔程序，電機帶動活動壓板 走到起始工作位置，操作者進行加鈔操作，加鈔完成后，再按手動加鈔按鍵，通知加鈔完畢， 電機控制活動壓板直接進入壓鈔過程； 步驟Sl 3:載鈔臺壓鈔就緒 系統進入電機控制活動壓板進入壓鈔過程時，先檢測壓力值，通過電控系統中的控制 元件控制步進電機以相應的步速壓鈔。壓鈔過程實時檢測壓力值，當壓力值達到Nmin時，壓 鈔過程完成，并通過SPI通訊單元上傳載鈔臺準備就緒指令； 步驟S14:連續入鈔 系統上傳載鈔臺準備就緒指令，通知清分機本模塊已經準備就緒，可以進行入鈔，然后 判斷有無入鈔命令。如果有入鈔命令，啟動入鈔機構，接著控制步進電機送鈔，送鈔后判斷 有無停止入鈔命令，有該命令則進入步驟S16;如果沒有，則再通過傳感器進一步檢測有無 鈔票，無鈔時，進入步驟S16;有鈔時，檢測壓力判定是否需要送鈔，當N<Nmax，同時操作者 不需要加鈔時，控制步進電機送鈔，重復前面的過程，機器連續入鈔 ;N>Nmax，程序進入停 止送鈔程序，步進電機停止工作t時間，活動壓板停在當前位置t時間后，又進入檢測壓力判 定是否需要送鈔;操作者需要加鈔時，程序將轉入步驟S15; 步驟S15:中間加鈔 系統接到加鈔命令后，控制步進電機加鈔，電機帶動活動壓板走到起始位置，以空出加 鈔空間，操作者這時可以進行加鈔操作。這期間程序實時判斷是否完成加鈔。操作者完成加 鈔，給出完成加鈔指令，程序進入檢測有無鈔票判定過程； 當本次加鈔為少量加鈔時，紙幣未遮住活動壓板，判定無鈔，此時步進電機快進，步進 電機快進的同時，系統持續進行檢測有無鈔票檢測，直到檢測到有鈔信號，程序跳到步驟 S14的控制步進電機送鈔過程以完成中間加鈔任務； 當本次加鈔為滿載加鈔時，紙幣遮住活動壓板，判定有鈔，程序跳到步驟S14的控制步 進電機送鈔過程，中間加鈔任務完成； 步驟S16:停止入鈔 當控制單元收到停止入鈔命令或步驟S14中的檢測有無鈔票為無時，程序進入S16停止 入鈔機構和壓鈔，先停止入鈔機構運轉，再停止壓鈔，活動壓板停在當前位置。以停止前有 無鈔判定傳感器36的信號狀態分為兩種處理方式:停止前為有鈔時，等待新的入鈔命令;停 止如為無鈔時，等待加鈔命令；4.根據權利要求3所述的一種載鈔入鈔機構的運行方式，其特征在于，在步驟S13中"檢 測壓力判斷是否完成壓鈔"和步驟S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"這兩個判定過程中， 采用相應的算法將實際壓力值N與標準壓力值N標的差ΛΝ換算成控制步進電機的步速。ΛΝ 與步進電機步速η的數學模型，見式(a):(a) 式中:η為步進電機的步速； ΛΝ為實際壓力值N與標準壓力值Nmin的差； K為壓簧剛度系數； Θ為步進電機步距角； P為傳動系統螺桿的螺距； H為入鈔速度； T為時間，ΛΝ變為O的期望時間；在S13中"檢測壓力判斷是否完成壓鈔"判定過程中，入鈔速度Η = 0,即此過程只有壓鈔 動作，而不向通道內入鈔，壓力值處于〇~Nmin，N標設置為Nmin，此過程AN = Nmin-N，式(a) 轉化成式(b): (b) 在S14中"檢測壓力判斷是否需要送鈔"的判定過程中，此過程不僅有壓鈔動作，而還向 通道內入鈔，壓力值處于Nmin~Nmax，％設置為Nmax，此過程AN = Nmax-N，式(a)轉換成式 (C):(C) 當壓力值達到Nmax后，步進電機停止工作，停止工作時間t (單位:秒)按式(d):(d)5. 根據權利要求3所述的一種載鈔入鈔機構的運行方式，其特征在于，設定ΛΝ與步進 電機行進的速度及步數關系為正比關系。6. 根據權利要求3所述的一種載鈔入鈔機構的運行方式，其特征在于，確保順利下鈔具 有相對穩定的Al、ΛΑ1、ΣF所需的正壓力N范圍：2牛頓~6牛頓，其中Nmin取2.5±0.5牛頓， Nmax取6 ±2牛頓。7. 根據權利要求3所述的一種載鈔入鈔機構的運行方式，其特征在于，活動壓板走到起 始位置后，操作者可以進行加鈔操作，程序通過判斷手動加鈔鍵狀態判斷操作者是否完成 加鈔，如果操作者完成加鈔，程序跳回到步驟S13的控制步進電機壓鈔過程。
【文檔編號】G06M7/06GK106022455SQ201610217984
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年4月2日
【發明人】李程艷, 羅承彪, 彭聯貼, 王連珍
【申請人】湖南豐匯銀佳科技股份有限公司