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      點(diǎn)鈔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性設(shè)計(jì)研究

      2020-11-28 11:46:31
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2020年1期
      關(guān)鍵詞:點(diǎn)鈔鈔票間隔

      張 成

      (北京兆維電子(集團(tuán))有限責(zé)任公司,北京 100015)

      0 引言

      為了降低先進(jìn)處理工作的難度以及工作量,點(diǎn)鈔機(jī)的使用不可或缺。由于流通的鈔票中包括偽鈔、不同面額或版面的人民幣,因此對(duì)點(diǎn)鈔機(jī)展開兼容性設(shè)計(jì)具有極高的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。

      1 點(diǎn)鈔機(jī)的工作原理分析

      點(diǎn)鈔機(jī)的工作原理極為簡單,主要使用了光電計(jì)數(shù)器完成點(diǎn)鈔。但是,相比于其他的光電計(jì)數(shù)器來說,其結(jié)構(gòu)更為精巧、機(jī)械更加復(fù)雜。當(dāng)待清點(diǎn)鈔票放入點(diǎn)鈔機(jī)的為喂鈔口中時(shí),點(diǎn)鈔機(jī)能夠自動(dòng)運(yùn)行;此時(shí),捻鈔結(jié)構(gòu)將不同的鈔票分開,并由加速結(jié)構(gòu)拉大鈔票之間的距離;在技術(shù)及檢測(cè)對(duì)管、光電計(jì)數(shù)器等檢測(cè)結(jié)構(gòu)的支持下,結(jié)合信號(hào)轉(zhuǎn)換處理完成點(diǎn)鈔以及真?zhèn)蔚尿?yàn)證,并將點(diǎn)鈔結(jié)果在顯示器中顯示[1]。

      同時(shí),點(diǎn)鈔機(jī)還具備驗(yàn)鈔功能。當(dāng)前,第五版人民幣為主要的流通貨幣,因此激光檢測(cè)驗(yàn)鈔更加常見,其原理如下:當(dāng)特定波長的紅外激光照射到第五版人民幣上的熒光字時(shí),熒光字會(huì)產(chǎn)生一定波長的激光,通過檢測(cè)該產(chǎn)生的激光,即可完成鈔票真假的辨別。

      2 點(diǎn)鈔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性設(shè)計(jì)機(jī)理

      2.1 設(shè)計(jì)要求及預(yù)期功能

      在該點(diǎn)鈔機(jī)的兼容性設(shè)計(jì)中,總體的設(shè)計(jì)要求如下所示:喂鈔口容量達(dá)到500 張、出鈔口容量達(dá)到200 張;適應(yīng)的紙幣會(huì)規(guī)格長度在90 mm~203 mm 內(nèi)、寬度在50 mm~110 mm、厚度在0.075 mm~0.15 mm。這樣的設(shè)計(jì)主要是為了適應(yīng)第五版人民幣的制造工藝。

      在設(shè)計(jì)該具備兼容性的點(diǎn)鈔機(jī)時(shí),需要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)或是功能具體如下所述。1)點(diǎn)鈔速度可以人工調(diào)節(jié)。在正常點(diǎn)鈔狀態(tài)下,點(diǎn)鈔速度為1 000 張/min;在開機(jī)的狀態(tài)下,點(diǎn)鈔速度可達(dá)到1 500 張/min;在低速清點(diǎn)的狀態(tài)下,點(diǎn)鈔速度保持在500 張/min。2)能夠兼容第五版人民幣的所有的面值鈔票。

      2.2 結(jié)構(gòu)選擇

      就當(dāng)前市面上存在的點(diǎn)鈔機(jī)來說,主要包括臥式點(diǎn)鈔機(jī)以及立式點(diǎn)鈔機(jī)2 種結(jié)構(gòu)。其中,對(duì)于臥式點(diǎn)鈔機(jī)來說,其體積與重量相對(duì)較大、傳輸距離更長、結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,因此點(diǎn)鈔速度的提升空間較低、難度也更大,但是其點(diǎn)鈔的穩(wěn)定性更好[2]。對(duì)于立式點(diǎn)鈔機(jī)來說,其體積與重量相對(duì)較輕、結(jié)構(gòu)更為緊湊、點(diǎn)鈔速度更快(平均為1 500 張/min),所以該次設(shè)計(jì)中主要選擇了立式點(diǎn)鈔機(jī)。

      2.3 總體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      在進(jìn)行點(diǎn)鈔機(jī)中的傳鈔輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中,要重點(diǎn)考量鈔票的最大及最小尺寸,并以此確定各個(gè)傳送輪之間的間距??傮w來說,必須要保證這些間距低于鈔票的最小寬度,確保在實(shí)際的點(diǎn)鈔環(huán)節(jié)中所有鈔票可以持續(xù)傳送。在確定各個(gè)傳送輪直徑大小的過程中,需要參考鈔票的最大寬度,保證所有傳送輪的周長大于鈔票的最大寬度。

      同時(shí),各個(gè)傳送輪的直徑還影響著點(diǎn)鈔中兩相鄰鈔票之間的距離。一般來說,當(dāng)傳送輪的直徑增大時(shí),其周長也隨之增大,促使鈔票之間的間隔增加。在這樣的條件下,點(diǎn)鈔過程中出現(xiàn)連張問題的概率降低,反之則容易出現(xiàn)連張問題。需要注意的是,要避免出現(xiàn)傳送輪直徑過大的情況,此時(shí),線速度也相對(duì)較大,對(duì)鈔票施加的拉力、輪的磨損程度增加,造成點(diǎn)鈔機(jī)外形尺寸、實(shí)際重量增大,也極易導(dǎo)致鈔票損壞。

      基于此,在該次點(diǎn)鈔機(jī)兼容性設(shè)計(jì)中,使用了立式點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)以及齒形帶傳動(dòng)、阻力捻鈔的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

      2.4 具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

      2.4.1 點(diǎn)鈔輪

      在該點(diǎn)鈔機(jī)中,主要使用了喂鈔輪、捻鈔輪、壓輪以及加速對(duì)轉(zhuǎn)輪這些點(diǎn)鈔輪結(jié)構(gòu)。其中,喂鈔輪主要實(shí)現(xiàn)了將待清點(diǎn)鈔票中的最下面一張鈔票傳送至捻鈔輪入口的位置,為點(diǎn)鈔環(huán)節(jié)提供支持。同時(shí),還能夠通過捻鈔輪,將鈔票傳送進(jìn)點(diǎn)鈔機(jī)內(nèi)。捻鈔輪在運(yùn)行的過程中,主要將待檢測(cè)鈔票中最下面一張鈔票傳送至點(diǎn)鈔機(jī)內(nèi),通常情況下,捻鈔輪運(yùn)行1 周即能夠傳送1 張鈔票。壓輪以及加速對(duì)轉(zhuǎn)輪來說,主要與送鈔輪以及加速輪形成對(duì)轉(zhuǎn)的狀態(tài),為進(jìn)鈔、點(diǎn)鈔環(huán)節(jié)的展開提供可靠性保證。

      2.4.2 傳送方式的選擇及傳送比

      該點(diǎn)鈔機(jī)中主要使用了直流電機(jī)提供動(dòng)力,電機(jī)的轉(zhuǎn)速為3 000 rpm。同時(shí),使用了通用零件,且保證各個(gè)傳動(dòng)齒輪數(shù)具體如下:電機(jī)軸的傳動(dòng)齒輪數(shù)為20、加速軸的傳動(dòng)齒輪數(shù)為32、加速輪的傳動(dòng)齒輪數(shù)為43、捻鈔輪的傳動(dòng)齒輪數(shù)為54、捻鈔軸的傳動(dòng)齒輪數(shù)為20、喂鈔軸的傳動(dòng)齒輪數(shù)為20。由此,能夠確定出各級(jí)傳動(dòng)比為1.6(加速軸:電機(jī)軸)與1.256(捻鈔輪:加速輪);由于捻鈔輪與加速輪之間的比例為1,所以總傳動(dòng)比為2.01。結(jié)合總傳動(dòng)比與電機(jī)轉(zhuǎn)速,能夠的得出喂鈔輪的轉(zhuǎn)速為1 493 rpm,可以說,這樣的設(shè)計(jì)滿足前文要求的最高點(diǎn)鈔速度為1 500 張/min 的要求。

      2.4.3 主要傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)輪線速度的計(jì)算

      使用公式n2=n1/i即能完成主要傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算,其中,n1 代表前級(jí)轉(zhuǎn)速,單位為rpm;n2 代表著后級(jí)轉(zhuǎn)速,單位為rpm;i代表兩級(jí)之間的傳動(dòng)比。同時(shí),使用公式v=π×D×n÷60÷1000 能夠完成轉(zhuǎn)輪線速度的計(jì)算,其中,v代表著待計(jì)算輪的線速度,單位為m/s;D代表著待計(jì)算輪的直徑,單位為mm;n代表著待計(jì)算輪的轉(zhuǎn)速,單位為rpm。

      2.4.4 鈔票運(yùn)行間隔驗(yàn)算

      該點(diǎn)鈔機(jī)的點(diǎn)鈔規(guī)律為:喂鈔輪或捻鈔輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周,即有一張鈔票進(jìn)入點(diǎn)鈔機(jī)。同時(shí),在經(jīng)過加速輪之前,鈔票的運(yùn)行間距可以使用以下公式完成計(jì)算,即:a=Lw-Lc=π×DIV-50 以及π×DIV-100。其中,a為鈔票運(yùn)行的間隔,單位為mm;Lw 為喂鈔輪的周長,單位為mm;Lc 為鈔票的寬度,單位為mm;DIV 為喂鈔輪的直徑,單位為mm。由此能夠得出,鈔票運(yùn)行的間隔為75.66 mm ~15.66 mm。

      當(dāng)鈔票達(dá)到加速輪之后,在加速度的作用下,鈔票之間的間隔明顯提升,此時(shí)增加的間隔可以使用以下公式完成計(jì)算,即Δa=(v2-v4)Lc-Lc,其中,Δa為鈔票間隔增大的數(shù)值,單位為mm;v2 為加速輪線速度,單位為m/s;v4 為喂鈔輪線速度,單位為m/s。由此能夠得出,增加的間隔為10.43 mm ~22.95 mm。

      經(jīng)過加速輪后,當(dāng)前鈔票間隔可以使用以下公式完成計(jì)算,即b=a+Δa,其中,b為加速后的鈔票間隔,單位為mm。由此能夠得出,加速后的鈔票間隔為86.09 mm ~38.61 mm。

      設(shè)定待測(cè)鈔票通過檢測(cè)對(duì)管的時(shí)間為tc,由于檢測(cè)對(duì)管設(shè)置在該驗(yàn)鈔機(jī)的加速輪與加速對(duì)轉(zhuǎn)輪的中心連線處,因此待測(cè)鈔票在此處的速度保持穩(wěn)定,不會(huì)發(fā)生滑移。

      此時(shí)tc=Lc/v2。帶入數(shù)據(jù)可得,待測(cè)鈔票通過檢測(cè)對(duì)管的時(shí)間為13.175 ms ~28.99 ms。設(shè)定待測(cè)鈔票運(yùn)行的時(shí)間間隔為tb,則由公式tb=b/v2 得出,待測(cè)鈔票運(yùn)行的時(shí)間間隔為10.17 ms ~22.69 ms??梢哉f,這樣的驗(yàn)鈔機(jī)兼容性設(shè)計(jì)滿足檢測(cè)對(duì)管的檢測(cè)時(shí)間要求,有著較高的使用價(jià)值。

      3 點(diǎn)鈔機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性設(shè)計(jì)措施

      3.1 優(yōu)化捻鈔部件

      捻鈔部件的設(shè)計(jì)需要結(jié)合鈔票的具體寬度而確定,且周長應(yīng)該大于鈔票寬度,使用橡皮膠圈作為主要材料。如果捻鈔輪發(fā)生磨損,則必然會(huì)影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性,因此應(yīng)該增加外徑,并運(yùn)用鋸齒形的方式完成設(shè)計(jì),強(qiáng)化該部件的耐磨性。不僅如此,此種設(shè)計(jì)方式還可以強(qiáng)化鈔票、捻鈔輪之間的摩擦面積,進(jìn)而增強(qiáng)其附著力。另外,調(diào)節(jié)螺絲也是捻鈔輪中的關(guān)鍵部件之一。如果鈔票進(jìn)入到面板以下發(fā)生歪斜等現(xiàn)象,則會(huì)出現(xiàn)誤報(bào)或者計(jì)數(shù)結(jié)果偏差等問題,因此為了提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性,需要對(duì)其螺絲進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。如果螺絲過緊,則會(huì)加速橡皮圈的磨損速度,過松則會(huì)發(fā)生分鈔不順、歪斜等現(xiàn)象,難以強(qiáng)化機(jī)械的兼容性,使用應(yīng)該對(duì)螺絲的緊實(shí)度予以合理控制。

      3.2 優(yōu)化出鈔部件

      驗(yàn)鈔機(jī)的出鈔部件主要是由齒輪塑料輪、對(duì)轉(zhuǎn)輪、壓鈔輪、內(nèi)部傳輸組件等構(gòu)成的。其中,傳輸擋板是不同行業(yè)中重要的構(gòu)成部分,包括紫外識(shí)別、紅外識(shí)別、磁性傳感器、技術(shù)傳感器、磁頭和磁鋼等。因此,每張鈔票經(jīng)過擋板時(shí),其中冠字號(hào)、真?zhèn)魏兔嬷档?,均?huì)被擋板識(shí)別,確保最終結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此,為了能夠提高驗(yàn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)的兼容性,需要重點(diǎn)優(yōu)化傳輸檔案。例如在新發(fā)行的2019 版第五套人民幣后,相關(guān)部門便必須對(duì)驗(yàn)鈔機(jī)的內(nèi)部傳輸檔案進(jìn)行升級(jí),否則無法識(shí)別全新鈔票的信息,進(jìn)而降低最終結(jié)果的精準(zhǔn)度。如此一來,可以提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性,使其滿足金融行業(yè)、商業(yè)等相關(guān)使用需求。

      3.3 優(yōu)化接鈔部件

      驗(yàn)鈔機(jī)的接鈔部件主要包括擋鈔板、托鈔板、鈔抓輪等結(jié)構(gòu)。在使用驗(yàn)鈔機(jī)的過程中,鈔票經(jīng)過內(nèi)部擋板后便會(huì)進(jìn)入到接鈔部件中,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)量的統(tǒng)計(jì)。為了能夠提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性,需要對(duì)這部分的機(jī)械部件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),避免在使用期間發(fā)生撕鈔等現(xiàn)象。具體而言,在設(shè)計(jì)接鈔部件的過程中,需要將以下方式應(yīng)用在其中。1)確保接鈔的葉輪中心位置與鈔軸的距離合理,便于紙幣可以盡快進(jìn)入到葉爪中,防止出現(xiàn)飛鈔等問題。2)在設(shè)計(jì)葉爪形狀的過程中,還應(yīng)該優(yōu)化其彎曲的形態(tài)。其中,彎曲程度越大,越能夠防止飛鈔的問題出現(xiàn)。3)調(diào)整葉輪的旋轉(zhuǎn)速度,不能過快或者過慢,否則會(huì)影響機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性能。

      3.4 優(yōu)化齒輪傳動(dòng)帶

      驗(yàn)鈔機(jī)屬于1 種十分經(jīng)典的齒輪傳動(dòng)帶,其依靠小電機(jī)、大電機(jī)完成運(yùn)行。因此,要想從根本上提高機(jī)械結(jié)構(gòu)的兼容性,必須對(duì)其齒輪傳動(dòng)帶進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),使其可以協(xié)調(diào)內(nèi)部各個(gè)部件的關(guān)系,逐步、逐次地發(fā)揮自身作用。因此,在調(diào)整驗(yàn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)的過程中,可以運(yùn)用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置,從而實(shí)現(xiàn)預(yù)置數(shù)的目的,為獲得準(zhǔn)確的驗(yàn)鈔機(jī)效果提供保證。除此之外,還需要對(duì)電流的形式進(jìn)行合理的選擇,使其可以提高機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性,進(jìn)而增強(qiáng)整體的兼容性,彰顯齒輪傳動(dòng)帶的重要作用,為相關(guān)工作提供有價(jià)值的幫助。

      4 結(jié)語

      綜上所述,該文主要使用了立式點(diǎn)鈔機(jī)結(jié)構(gòu)以及齒形帶傳動(dòng)、阻力捻鈔的機(jī)械結(jié)構(gòu)完成了點(diǎn)鈔機(jī)兼容性設(shè)計(jì)。驗(yàn)算結(jié)果顯示,該設(shè)計(jì)滿足最高點(diǎn)鈔速度為1 500 張/min 的要求;達(dá)到了檢測(cè)對(duì)管的檢測(cè)時(shí)間要求,有著較高的使用價(jià)值。

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