專利名稱：帶有受控出幣口的硬幣處理系統(tǒng)的制作方法
對相關(guān)申請書的參照本申請書是共同未決的美國專利申請書第07/951731號的部分繼續(xù)申請，美國專利申請書第07/951731號于1992年9月25日提交，題為“硬幣處理系統(tǒng)”，它是共同未決的美國專利第07/904161號的部分繼續(xù)申請，美國專利第07/904161號于1992年8月21日提交，題為“能自動轉(zhuǎn)換硬幣袋或自動停止的硬幣分揀器”并且是美國專利申請書第07/524134號的繼續(xù)申請，美國專利申請書第07/524134號于1990年5月14日提交(目前被授予美國專利5141443號)，題為“能自動轉(zhuǎn)換硬幣袋或自動停止的硬幣分揀器”。
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明在總體上涉及到硬幣處理系統(tǒng)，具體地說，本發(fā)明涉及到這樣一種類型的硬幣處理系統(tǒng)，它使用了一彈性轉(zhuǎn)盤，該彈性轉(zhuǎn)盤可在一個固定的硬幣處理頭的下方旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明的背景合格的硬幣處理系統(tǒng)一般包括至少三個要素。這些要素有在分揀硬幣過程中判別硬幣面額的精確度；分揀硬幣的速度；以及，控制排放分揀后硬幣以便計數(shù)和裝袋的能力。提高這些要素的質(zhì)量業(yè)已成為試圖改進硬幣處理系統(tǒng)的設(shè)計者們的當(dāng)前目標。不幸的是，提高上述任何一個要素的質(zhì)量一般都會導(dǎo)致其他要素質(zhì)量下降。
例如，業(yè)已證明，分揀硬幣的速度的增加與控制分揀后硬幣排放質(zhì)量呈反相關(guān)。一般地說，提高分揀硬幣的速度需要增加位于固定頭下方的轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)速度，而控制分揀后硬幣的排放則需要高速的機械反應(yīng)(例如堵塞住出幣通路〕和/或使轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)突然減慢或停止?？吭黾臃謷矌诺乃俣群茈y以機械方式起作用和/或使轉(zhuǎn)盤適時地停轉(zhuǎn)。
提高分揀硬幣過程中判別硬幣面額的精確度一般需要對固定式硬幣處理頭進行完全的改裝，這項工作是勞動密集型的并且是高成本的。此外，上述每一種固定頭均規(guī)定了一種硬幣辨別技術(shù)，這種技術(shù)對大多數(shù)商業(yè)上的應(yīng)用來說具有可接受的精確性，并且，對重新設(shè)計固定頭的昂貴投資只能略微改進精確性。
因此，需要有一種改進型硬幣分揀系統(tǒng)，這種系統(tǒng)既能增加分揀硬幣的速度，又能提高控制排放分揀后硬幣的能力，同時，還能保持分揀硬幣過程中判別硬幣面額的精確度。
本發(fā)明概要本發(fā)明通過主要使用周知的轉(zhuǎn)盤式固定頭結(jié)構(gòu)并且通過按硬幣在轉(zhuǎn)盤上的位置來控制相關(guān)的轉(zhuǎn)盤而提供一種改進型的硬幣分揀系統(tǒng)和技術(shù)。轉(zhuǎn)盤受控的方式既能顯著地增加分揀硬幣的速度，又能顯著地提高控制排放分揀后硬幣的能力。由于使用了周知的轉(zhuǎn)盤式固定頭，所以，可以保持硬幣分揀過程中判別硬幣面額的精確度。
本發(fā)明提供了一種改進型硬幣處理系統(tǒng)，它在僅排出預(yù)定數(shù)量的預(yù)定面額硬幣之后能可靠地停止排放硬幣，因此，不會有這種面額的額外硬幣排出。本發(fā)明還提供了一種改進型硬幣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可避免需要收回所排出的超過了預(yù)定數(shù)量的硬幣。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點在于它提供了這樣一種硬幣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)可按事先未知的速度來分揀硬幣，同時還能在實際上立即停止排放分揀后的硬幣。
本發(fā)明的再一個重要優(yōu)點在于它提供了一種能以廉價方式加以生產(chǎn)的改進型硬幣處理系統(tǒng)。
依照前述優(yōu)點，本發(fā)明的一個實施例是這樣一種硬幣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個轉(zhuǎn)盤，它具有一彈性表面以便接收硬幣并使硬幣作旋轉(zhuǎn)運動；一個驅(qū)動電機，它用于使上述轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)；以及，一個固定的硬幣處理頭，它具有一成形表面，此表面與轉(zhuǎn)盤的彈性表面略有間隔并大致平行于轉(zhuǎn)盤的彈性表面。處理后的硬幣在一個或多個出口處排出轉(zhuǎn)盤，而所說的出口則位于轉(zhuǎn)盤和/或固定頭的邊緣處，并且，在位于上述出口上游的檢測臺處檢測所說的硬幣，以便進行計數(shù)和/或控制。通過控制轉(zhuǎn)盤的角位移，可以控制所檢測到的硬幣在檢測臺下游處的運動，以確定所檢測到的硬幣何時沿硬幣運動方向移至了位于檢測臺下游處的預(yù)定位置。
本發(fā)明的系統(tǒng)可用于硬幣分揀器或硬幣裝載器(例如供裝載包裝機使用的)以控制在排放出預(yù)定數(shù)量的硬幣時自動地停止排幣，從而防止排放不必要的過量硬幣。
本發(fā)明的另一個實施例包括對控制器進行編程以便根據(jù)分揀系統(tǒng)中混合硬幣的類型來使分揀系統(tǒng)進行操作。所說的控制器響應(yīng)于可由用戶選擇的多種不同操作模式中的一種模式而對硬幣進行取樣以便按照每種硬幣面額的百分比來進行自學(xué)習(xí)。例如，如果控制器檢測到系統(tǒng)中有過多的無效硬幣，則分揀速度就會下降以便提高分揀的精確性。如果控制器檢測到某種特定面額的硬幣占較高的百分比，則該控制器就會提高用于這種特定面額硬幣的分揀速度直至檢測到更標準的硬幣混合。
上述本發(fā)明概要并不能說明本發(fā)明的每一個實施例或本發(fā)明的所有方面。這就是以下進行詳細說明的目的。
附圖的簡要說明通過閱讀以下的詳細說明并參照附圖，可以看出本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點，附圖中

圖1是體現(xiàn)了本發(fā)明的硬幣計數(shù)及分揀系統(tǒng)的透視圖，所說的系統(tǒng)帶有一斷開部分以顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖2是圖1中系統(tǒng)內(nèi)的分揀頭或?qū)О宓姆糯蟮撞科矫鎴D；圖3是大致沿圖2中3-3線的放大剖面；圖4是大致沿圖2中4-4線的放大剖面；圖5是大致沿圖2中5-5線的放大剖面；圖6是大致沿圖2中6-6線的放大剖面；圖7是大致沿圖2中7-7線的放大剖面；圖8是大致沿圖2中8-8線的放大剖面；圖9是大致沿圖2中9-9線的放大剖面；圖10是大致沿圖2中10-10線的放大剖面；圖11是大致沿圖2中11-11線的放大剖面；
圖12是大致沿圖2中12-12線的放大剖面；圖13是大致沿圖2中13-13線的放大剖面；圖14是大致沿圖2中14-14線的放大剖面并且說明了一處在出口通道內(nèi)的硬幣，所說的出口通道內(nèi)帶有處于回縮位置的可移動部件；圖15是與圖14相同的剖面，所說的可移動部件處于前進位置；圖16是用于圖1系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)盤的最佳驅(qū)動系統(tǒng)的放大透視圖；圖17是圖1中硬幣分揀器一部分的透視圖，它顯示了六個出幣口中的兩個出幣口以及裝袋站和包括在該裝袋站內(nèi)的某些組件；圖18是大致沿圖17中18-18線的放大剖面，它顯示了一個出幣口以及裝袋站的其他細節(jié)；圖19是圖1至圖18中硬幣計數(shù)和分揀系統(tǒng)所使用的基于微處理器的控制系統(tǒng)的框圖；圖20A和圖20B合在一起構(gòu)成了一部分程序的流程圖，所說的程序用于控制包括圖19控制系統(tǒng)內(nèi)的微處理器的操作；圖21是圖2分揀頭改進形式的局部剖面；圖22是大致沿圖21中22-22線的放大剖面；圖23是大致沿圖21中23-23線的放大剖面；圖24是另一種用于圖1中硬幣計數(shù)和分揀系統(tǒng)并體現(xiàn)了本發(fā)明的改進型分揀頭的底部平面圖；圖25是大致沿圖24中25-25線的放大剖面；圖26是與圖25相同的剖面，它帶有一枚代替圖24和圖25所示硬幣的較大直徑的硬幣；圖27是大致沿圖24中27-27線的放大剖面；圖28是與圖27相同的剖面，它帶有一枚代替在圖24和圖27所示硬幣的較小直徑的硬幣；圖29是又一種用于圖1中硬幣計數(shù)和分揀系統(tǒng)并且體現(xiàn)了如圖24所示之發(fā)明的改進型分揀頭的底部平面圖；圖30是圖29上部右側(cè)部分的放大圖；圖31是大致沿圖30中31-31線的剖面；圖32是用于圖29中分揀頭的改進型硬幣計數(shù)區(qū)的部分底部平面圖；圖33是大致沿圖32中33-33線的剖面；圖34是用于圖29中分揀頭的另一種改進型硬幣計數(shù)區(qū)的部分底部平面圖；圖35是大致沿圖34中35-35線的剖面；圖36是用于圖24中分揀頭的又一種改進型硬幣計數(shù)區(qū)的部分底部平面圖；圖37是說明圖36所示計數(shù)區(qū)操作的時序圖；圖38是再一種用于圖1中硬幣計數(shù)和分揀系統(tǒng)并且體現(xiàn)了本發(fā)明的改進型分揀頭的底部平面圖；圖39是大致沿圖38中39-39線的剖面；圖40是大致沿圖38中40-40線的剖面；圖41是圖38所示分揀頭一部分的放大平面圖；圖42是大致沿圖41中42-42線的剖面；圖43是大致沿圖41中43-43線的剖面；
圖44a和圖44b構(gòu)成了微處理器程序的流程圖，所說的微處理器程序用于控制使用了圖38中改進型分揀頭的硬幣分揀器內(nèi)的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動電機和制動器；圖45a和圖45b構(gòu)成“微動階段”子例程的流程，該子例程是由圖44a和圖44b的程序啟動的；圖46是一可選子例程的流程圖，圖45a和圖45b的子例程可以啟動該可選子例程；圖47是說明由圖45a和圖45b的子例程所控制的操作的時序圖；圖48是說明由圖45和圖46的子例程所控制的操作的時序圖；圖49是用于控制提供給制動器的電流的子例程的流程圖；圖50是另一種改進型分揀頭和相配合的出口斜槽的頂部平面圖；圖51是大致沿圖50中51-51線的放大剖面；圖52是微處理器程序的流程圖，所說的微處理器程序用于控制使用了圖50中改進型分揀頭的硬幣分揀器內(nèi)的轉(zhuǎn)盤驅(qū)動電機和制動器；圖53是另一種改進型分揀頭和相配合的出口斜槽的頂部平面圖；圖54是大致沿圖53中54-54線的放大剖面；圖55是一種用于監(jiān)控轉(zhuǎn)盤作角位移的改進型編碼器的透視圖；圖56是說明了依照本發(fā)明原理使用了編碼器、制動器以及轉(zhuǎn)速減速器的硬幣分揀系統(tǒng)的圖；圖57是說明圖56所示的轉(zhuǎn)速減速器的實施例的圖；圖58是說明圖56所示的轉(zhuǎn)速減速器的另一實施例的圖；圖59a是時序圖，它顯示了在按本發(fā)明進行操作時用于圖56中系統(tǒng)的各種控制信號和狀態(tài)信號；圖59b是另一種時序圖，它顯示了用于圖56中系統(tǒng)的各種控制信號和狀態(tài)信號；圖60是說明本發(fā)明的用于控制電機的電路的框圖；圖61是顯示依照本發(fā)明對微機進行編程的方式的流程圖，所說的微機用于控制諸如圖56所示那種硬幣分揀系統(tǒng)中的交流電機和制動器；圖62是說明了依照本發(fā)明原理使用了兩個轉(zhuǎn)速減速器、一個編碼器、一個離合器以及一個制動器的另一種硬幣分揀系統(tǒng)的圖；圖63是時序圖，它說明了圖62中系統(tǒng)的操作；以及圖64a和圖64b包括了本發(fā)明的一種流程圖，該流程圖顯示了對微機進行編程的方式，所說的微機用于對諸如圖62所示那種硬幣分揀系統(tǒng)中的多種面額的硬幣進行分揀和計數(shù)；圖65a和圖65b是本發(fā)明的另一種硬幣檢測器/辨別器電路結(jié)構(gòu)的框圖，該電路結(jié)構(gòu)用于區(qū)分有效硬幣和無效硬幣；圖66是依照本發(fā)明的一種硬幣分揀結(jié)構(gòu)的透視圖，該結(jié)構(gòu)包括圖65中的硬幣檢測器/辨別器以及一種硬幣轉(zhuǎn)向器，可以根據(jù)上述檢測器/辨別器來對硬幣轉(zhuǎn)向器進行控制；圖67是圖66之硬幣分揀結(jié)構(gòu)中所示的本發(fā)明的固定導(dǎo)板的底視圖；圖68是依照本發(fā)明的另一種硬幣分揀結(jié)構(gòu)的透視圖；圖69是圖68所示系統(tǒng)的剖面圖，它顯示了一個偏離硬幣出口斜槽的無效硬幣；以及圖70是依照本發(fā)明的流程圖，它顯示了對一控制器進行編程的方式，所說的控制器用于對諸如圖62和圖67所示那種硬幣分揀器系統(tǒng)中的多種面額的硬幣進行分揀和計數(shù)。
盡管本發(fā)明有多種改進形式和替代形式，但附圖中仍以舉例的方式顯示了本發(fā)明的某些特定的實施例并對這些實施例作詳細的說明。然而，應(yīng)該認識到，其目的并不是要把本發(fā)明局限于所說明的特定形式。相反，其目的是要包括屬于后附權(quán)利要求所述的本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的全部改進形式、等價形式以及替代形式。對最佳實施例的說明以下參照附圖，首先參照圖1，漏斗10接收各種面額的硬幣并使這些硬幣穿過環(huán)形分揀頭或?qū)О?2的中心開口。當(dāng)硬幣穿過上述中心開口時，硬幣會存放在轉(zhuǎn)盤13的頂面上。轉(zhuǎn)盤13安裝成能靠一短軸(未顯示)旋轉(zhuǎn)并且受電機14驅(qū)動。轉(zhuǎn)盤13包括一彈性墊16，它最好由彈性橡膠或聚合材料制成并粘接在實心金屬盤17的頂面上。
當(dāng)盤13旋轉(zhuǎn)時，存放在該盤頂面上的硬幣會因離心力在彈性墊的表面上向外滑動。當(dāng)硬幣向外移動時，平置于彈性墊上的硬幣會進入該彈性墊表面與導(dǎo)板12之間的空隙，這是因為，導(dǎo)板內(nèi)緣的下側(cè)與彈性墊16的上方間隔開一定的距離，該距離約等于最厚硬幣的厚度。
從圖2可以看得很清楚，向外移動的硬幣最初會進入環(huán)形凹槽20，該槽形成在導(dǎo)板12的下側(cè)并圍繞著環(huán)形導(dǎo)板的大部分內(nèi)緣延伸。凹槽20的外壁21向下延伸至導(dǎo)板的最低表面22(見圖3)，導(dǎo)板的最低面22與彈性墊16的頂面間隔開一個距離，該距離比最薄的硬幣的厚度略小，例如為0.010英寸。因此，當(dāng)硬幣碰到凹槽20的壁面21時，盡管硬幣會因彈性墊16的旋轉(zhuǎn)運動而沿壁面21繼續(xù)作圓周運動，但該硬幣的原有徑向運動卻會停止，僅僅部分進入凹槽20的重疊硬幣會被豁口20a所分開，該豁口20a是沿凹槽20的內(nèi)緣形成在該凹槽的頂面上的(見圖4) 。
只有不直接與凹槽20相通的導(dǎo)板12的中心開口那一部分是被臺階23所占據(jù)的邊緣區(qū)段，該臺階23的下表面與導(dǎo)板的最低面22同一高度。臺階23的上游端構(gòu)成了一斜面23a(圖5)，此斜面可阻止某些彼此重疊的硬幣到達斜面24。當(dāng)兩個或多個硬幣彼此重疊時，這些硬幣即使在較深的邊緣凹槽20內(nèi)也會被壓進彈性墊16。因此，重疊的硬幣在接近臺階23時會處于通道20內(nèi)不同的徑向位置處。在有一對重疊的硬幣僅部分地進入凹槽20內(nèi)時，這對硬幣會碰到臺階23前緣上的斜面23a。斜面23a會向下將重疊的硬幣壓入彈性墊16，這就會使下部硬幣放慢運動，而上部硬幣會繼續(xù)前進。這樣，這些重疊硬幣就會分開，因而得以重復(fù)循環(huán)并再次進入凹槽20，這時，這些硬幣處于單層形式。
當(dāng)一對重疊的硬幣在到達臺階23之前向外移進凹槽20時，重疊的硬幣會碰到內(nèi)部螺旋壁面26。壁面26的垂直尺寸略小于最薄硬幣的厚度，因此，一對重疊硬幣中的下面的硬幣會在上述壁面的下方經(jīng)過并可以重復(fù)循環(huán)，而該對重疊硬幣中的上面的硬幣則會沿壁面26向外作偏心運動(見圖6和圖7)。這樣，可以將這兩個硬幣分離開，上面的硬幣沿導(dǎo)向壁面26移動，而下面的硬幣重復(fù)循環(huán)。
凹槽20內(nèi)的硬幣在接近臺階23時會在臺階23的周圍向外移動并碰到通向凹槽25的斜面24，凹槽25則是內(nèi)邊緣凹槽20的向外延伸。凹槽25最好略寬于有最大直徑的硬幣的直徑。大部分凹槽25的頂面按一定的距離間隔開彈性墊16的頂部，所說的距離小于最薄硬幣的厚度，因此，可在硬幣旋轉(zhuǎn)經(jīng)過凹槽25時將它們夾在導(dǎo)板12與彈性墊16之間。這樣，所有移進凹槽25的硬幣會旋轉(zhuǎn)成與向外盤旋的內(nèi)壁面26相碰，然后在所有硬幣的內(nèi)緣均沿螺旋壁面26行進的情況下繼續(xù)向外移經(jīng)凹槽25。
如圖6至圖8所示，與內(nèi)壁面26相鄰的凹槽25頂面的狹窄區(qū)25a按大約為最薄硬幣的厚度這樣的距離間隔開彈性墊16。這就能確保所有面額的硬幣(僅指一對重疊或疊置的硬幣中的上面的硬幣)在向外盤旋時牢固地接合于該壁面26。凹槽25頂面的其余部分從區(qū)域25a朝向凹槽25的外緣呈向下的錐形。如圖6至圖8所示，上述錐形會使得硬幣在移經(jīng)凹槽25時略微傾斜，從而進一步使得硬幣與向外盤旋的壁面26作持續(xù)的接合。
壁面26所形成的向外盤旋的主要目的是使硬幣分開，因此，在分揀器的正常穩(wěn)定操作過程中，相繼進入的硬幣不會彼此相接觸。正如以下將要說明的那樣，硬幣的分離會使得對硬幣進行計數(shù)的過程有高度的可靠性。
彈性墊16的旋轉(zhuǎn)會繼續(xù)使硬幣沿壁面26移動，直至這些硬幣碰到斜面27，斜面27從凹槽25朝向?qū)О?2之最低面22的區(qū)域22a向下傾斜(見圖9)。由于表面22位于比上述凹槽更靠近彈性墊16的位置，所以，斜面27的作用是在轉(zhuǎn)盤使硬幣沿該斜面向前運動時進一步將硬幣壓入彈性墊16。這就能將硬幣更牢固地夾在導(dǎo)板表面區(qū)域22a與彈性墊16之間，從而，能在轉(zhuǎn)盤使硬幣繼續(xù)沿導(dǎo)板的下側(cè)旋轉(zhuǎn)時將硬幣保持在固定的徑向位置處。
硬幣在從斜面27中排出時會進入一個定位及計數(shù)的凹槽30，此凹槽也使所有面額的硬幣牢固地貼在彈性墊16上。凹槽30的外緣構(gòu)成了一個向內(nèi)盤旋的壁面31，此壁面在硬幣到達出口通道之前碰到硬幣的外緣并使硬幣的外緣精確地定位，而所說的出口通道是充當(dāng)根據(jù)硬幣直徑來區(qū)分不同面額硬幣的裝置。
向內(nèi)盤旋的壁面31僅能在很小程度上減少相繼進入的硬幣之間的距離，因此，相鄰的硬幣會保持分離。向內(nèi)盤旋會封住壁面31與硬幣外緣之間的任何空間，因此，不管硬幣的外緣在硬幣最初進入凹槽30時處于什么位置，所有硬幣的外緣最終都會貼著壁面31上并位于一共同的徑向位置。
在定位凹槽30的下游端位置處，斜面32(圖13)是從定位凹槽30的頂面向下朝向?qū)О遄畹兔?2的區(qū)域22b傾斜。這樣，可以在斜面32的下游端處用最大的壓力將硬幣夾在導(dǎo)板12與彈性墊16之間。這就能確保將硬幣牢固地保持在最初由定位凹槽30的壁面31所確定的徑向位置處。
在超出了定位凹槽30的位置處，導(dǎo)板12形成了一系列出口通道40，41，42，43，44和45，這些通道起選擇裝置的作用以便在導(dǎo)板邊緣周圍的不同圓周位置處排放不同面額的硬幣。這樣，通道40-45會在導(dǎo)板12的外緣周圍按圓周相間隔，而相鄰成對的通道的最內(nèi)部邊緣則逐漸遠離所有硬幣外緣的共同徑向位置以便按直徑遞增的次序接收和排出硬幣。在所說明的特定實施例中，確定六個通道40-45的位置并選定它們的尺寸以便只排出一角硬幣(通道40和41)，五分硬幣(通道42和43)以及二十五分硬幣(通道44和45)。使出口通道40-45的最內(nèi)部邊緣定位以便只有一種特定面額的硬幣內(nèi)緣能進入一個通道，而到達一給定出口通道的所有其它面額的硬幣則會向內(nèi)延伸超過該特定通道的最內(nèi)部邊緣，因此，這些硬幣不會進入該通道，所以會繼續(xù)至下一個出口通道。
例如，頭兩個出口通道40和41(圖2和圖14)只用于排放一角硬幣，因此，這些通道的最內(nèi)部邊緣40a和41a位于一定的半徑處，該半徑按僅略大于一角硬幣直徑的距離向內(nèi)間隔開定位壁面31。所以，只有一角硬幣會進入通道40和41。由于所有面額硬幣的外緣在離開定位凹槽30時均處在同一徑向位置處，所以，五分硬幣和二十五分硬幣的內(nèi)緣均會向內(nèi)延伸超過通道40的最內(nèi)側(cè)邊緣40a，從而會阻止了這些硬幣進入前述特定的通道。這種情況在圖2中作了說明，圖2顯示了收集在通道40內(nèi)的一角硬幣D，而五分硬幣N和二十五分硬幣Q則會繞過通道40，這是因為上述兩種硬幣的內(nèi)緣會向內(nèi)延伸超過所述通道的最內(nèi)側(cè)邊緣40a，因此，這兩種硬幣會被夾持在導(dǎo)板表面22b與彈性墊16之間。
在到達通道42和43的硬幣中，只有五分硬幣的內(nèi)緣位于足夠靠近導(dǎo)板12邊緣的位置處從而能進入這些出口通道。二十五分硬幣的內(nèi)緣向內(nèi)延伸超過通道42和43的最內(nèi)側(cè)邊緣，所以，二十五分硬幣會被夾持在導(dǎo)板與彈性墊之間。因此，二十五分硬幣會轉(zhuǎn)過通道41并繼續(xù)至下一個出口通道。這種情況在圖2中作了說明，圖2顯示了收集在通道42的五分硬幣N，而二十五分硬幣Q則會繞過通道42，這是因為，二十五分硬幣的內(nèi)緣會向內(nèi)延伸超過上述通道的最內(nèi)側(cè)邊緣42a。
與此相似，只有二十五分硬幣能進入通道44和45，因此，任何誤裝入分揀器的較大硬幣只能重復(fù)循環(huán)，這是因為，這些硬幣不能進入任何一個出口通道。
圖14清晰地顯示了出口通道40-45的剖面，該剖面是經(jīng)過一角硬幣通道40的剖面。當(dāng)然，所有出口通道的剖面結(jié)構(gòu)都是相類似的，只是在寬度及圓周和徑向位置方面有所不同。每個出口通道的最深部分的寬度均小于該特定出口通道所要接收和排出的硬幣的直徑，并且，導(dǎo)板與各個出口通道的徑向向外邊緣相鄰的階梯形表面會將該出口通道所接收的硬幣的外側(cè)部分壓進彈性墊，因此，硬幣的內(nèi)緣會向上傾斜進出口通道(見圖14)。出口通道向外延伸至導(dǎo)板的邊緣，因而，該出口通道的內(nèi)緣會向外引導(dǎo)傾斜的硬幣并最終將硬幣從導(dǎo)板12與彈性墊16之間排出。
例如，第一個一角硬幣通道40具有小于一角硬幣直徑的寬度。因此，當(dāng)轉(zhuǎn)盤使一角硬幣作圓周運動時，一角硬幣的內(nèi)緣會逆著內(nèi)部壁面40a向上傾斜，而內(nèi)部壁面40a則會向外引導(dǎo)一角硬幣直至該硬幣到達導(dǎo)板12的邊緣并且最終會從導(dǎo)板與彈性墊之間排出。這時，硬幣的沖力會使得該硬幣移離分揀頭進入一弧形導(dǎo)向件，該導(dǎo)向件將硬幣引導(dǎo)到諸如硬幣袋或硬幣盒之類的適當(dāng)接收裝置。
在把硬幣從六個出口通道40-45中排放出來時，六個弧形導(dǎo)向通道50會向下將硬幣引導(dǎo)至六個相應(yīng)的裝袋站BS，如圖17和圖18所示。圖17只顯示了六個裝袋站中的兩個，而圖18則顯示了一個裝袋站。
硬幣在離開導(dǎo)向通道50的下端時會進入相應(yīng)的圓柱形導(dǎo)向管51，這些導(dǎo)向管是裝袋站BS的一部分。導(dǎo)向管51的下端向外擴張以容納通常的夾持環(huán)結(jié)構(gòu)，該夾持環(huán)結(jié)構(gòu)用于將硬幣袋B安裝在導(dǎo)向管51的正下方以接收來自該導(dǎo)向管的硬幣。
如圖18所示，每個夾持環(huán)結(jié)構(gòu)均包括一個支架71，在該支架的下方以這樣的方式支承著相應(yīng)的硬幣導(dǎo)向管51，即導(dǎo)向管的入口與相應(yīng)導(dǎo)向通道的出口相對齊。直徑略大于導(dǎo)向管51上部直徑的夾持環(huán)72以可滑動的方式設(shè)置在各個導(dǎo)向管上。這就能夠通過將硬幣袋的袋口放置在導(dǎo)向管的漏斗端上然后使夾持環(huán)向下滑動直至該夾持環(huán)在導(dǎo)向管的漏斗部分上緊緊地嵌在硬幣袋周圍而將硬幣袋B以可拆卸的方式固定于導(dǎo)向管51，如圖18所示。卸下硬幣袋只需將夾持環(huán)向上推至導(dǎo)向管的圓柱形部分上。夾持環(huán)最好由鋼制成，并且，在支架71的下側(cè)設(shè)置多個磁體73以便在用空袋替換滿硬幣袋時將夾持環(huán)72固定在拆卸位置處。
每個夾持環(huán)結(jié)構(gòu)上還均設(shè)置有一硬幣袋聯(lián)鎖開關(guān)，該開關(guān)用于指示每個裝袋站上有或者沒有硬幣袋。在所述的實施例中，每個夾持環(huán)結(jié)構(gòu)的支架71的下方均設(shè)置有一“通常為關(guān)閉”式的磁性簧片開關(guān)74。當(dāng)相應(yīng)的夾持環(huán)72與磁體73相接觸從而將磁體73所產(chǎn)生的磁場傳導(dǎo)至開關(guān)74附近時，就會啟動開關(guān)74。在拆下并且還未用空硬幣袋替換先前所夾持的滿硬幣袋時就會出現(xiàn)上述情況。為各個其它的裝袋站BS均提供了類似的裝置。
如上所述，為每種面額的硬幣均提供了兩個不同的出口通道。因此，可在導(dǎo)板12邊緣周圍的兩個不同位置處即在用于一角硬幣的通道40和41的外端、用于五分硬幣的通道43和43的外端處以及用于二十五分硬幣的通道45和46的外端處排放出一種面額的硬幣。為了選定兩個可用于每種面額硬幣的出口通道中的一個，能以可控方式啟動的分流裝置與三對相似的出口通道40-41、42-43及44-45中每一對內(nèi)的第一個出口通道相聯(lián)。在啟動上述分流裝置中的一個時，該分流裝置會將相應(yīng)面額的硬幣從第一個出口通道分流至為該特定面額硬幣設(shè)置的前述兩個出口通道中的第二個出口通道。
首先來看為一角硬幣設(shè)置的成對出口通道40和41，在第一通道40的入口端靠近該通道內(nèi)緣的位置處設(shè)置有一可垂直移動的橋接件80。正如以下要詳細說明的那樣，通常用彈簧81將橋接件80保持在抬高、回縮的位置(圖14)。當(dāng)橋接件80處于抬高的位置時，該橋接件的底部會如圖14所述那樣與通道40的頂壁相平齊，因此，一角硬幣D會進入通道40并且以正常的方式經(jīng)由該通道排出。
在要使一角硬幣繞過第一出口通道40分流至第二出口通道41時，就使電磁鐵SD(圖14、圖15和圖19)通電以克服彈簧81的彈力并使橋接件80下降到前進位置。如圖15所示，在該下降位置處，橋接件80的底部與導(dǎo)板12的底面22b相平齊，這就能起到阻止一角硬幣D進入出口通道40的作用。因此，二十五分硬幣會因滑過橋接件80的轉(zhuǎn)盤而轉(zhuǎn)過出口通道40并進入第二個出口通道41。
為了能保證剛好有預(yù)定數(shù)量的一角硬幣經(jīng)由出口通道40排出，必須將橋接件80插入在預(yù)定一批硬幣的最后一個一角硬幣與下一個相鄰一角硬幣(該硬幣通常為下一批硬幣的第一個一角硬幣)之間。為了便于將橋接件80插入在兩個相鄰的一角硬幣之間，橋接件80沿硬幣運動方向的尺寸應(yīng)相當(dāng)短，并且，該橋接件應(yīng)處在沿硬幣邊緣的位置處，在該位置處，相鄰硬幣之間的間隔為最大。出口通道40窄于硬幣還會有助于確保硬幣的外緣在橋接件從回縮位置移至前進位置時不會進入該出口通道。事實上，利用所示的結(jié)構(gòu)會在一角硬幣業(yè)已部分地進入出口通道40之后使橋接件80向前，以便蓋住橋接件的全部或一部分，從而，所說的橋接件會將該硬幣分流至下一個出口通道41。
分別位于五分硬幣和二十五分硬幣的第一出口通道42和44處的可垂直移動的橋接件90和100(圖2)以與橋接件80相同的方式進行操作。因此，五分硬幣的橋接件90沿第一個五分硬幣出口通道42的內(nèi)緣位于該出口通道的入口端。通常用彈簧將橋接件90保持在升高、回縮的位置處。在這一升高位置處，橋接件90的底部與出口通道42的頂壁相平齊，因此，五分硬幣會進入通道42并經(jīng)由該通道排出。在要使五分硬幣轉(zhuǎn)向第二出口通道43時，就使電磁鐵SN(圖19)通電以克服前述彈簧的彈力并使橋接件90下降至前進的位置，在該前進的位置處，橋接件60的底部與導(dǎo)板12的最底面22b相平齊。橋接件90在處于前進的位置時會阻止任何硬幣進入第一出口通道42。因此，五分硬幣會滑過橋接件90、前進至第二出口通道43并經(jīng)由該通道排出。二十五分硬幣的橋接件100(圖2)及其電磁鐵SQ(圖19)以完全相同的方式進行操作。最好在所有橋接件80、90和100的邊緣上開槽以防硬幣卡在該邊緣上。
圖14和圖15詳細說明了用于橋接件80的啟動裝置。橋接件90和100具有相似的啟動裝置，所以，只說明用于橋接件80的啟動裝置。橋接件80安裝在活塞110的下端，活塞可經(jīng)由導(dǎo)向套筒111垂直地滑動，而套筒111則擰在穿鉆于導(dǎo)板12上的開口內(nèi)。鎖定螺帽112將套筒111固定在適當(dāng)位置處。在導(dǎo)板12的下部與套筒111的下端相鄰的位置處形成有一較小的開口113以使得橋接件80能進入出口通道40。壓縮在鎖定螺帽112與位于活塞110上端處的頭部114之間的壓簧81通常使橋接件80保持在回縮位置處。彈簧81的向上彈力會使橋接件80貼在套筒111的下端上。
為了能使活塞110在出口通道40內(nèi)前進至下降的位置(圖15)，使電磁鐵的線圈通電以便利用足以克服彈簧81的向上彈力的力來向下推擠活塞110。只要使電磁鐵保持通電，活塞就會保持在向前的位置上，并且，一旦電磁鐵斷電，彈簧81就會使活塞立即返回至通常為升高的位置處。
電磁鐵SN及SQ以與上述橋接件80與電磁鐵SD方面的同樣方式控制著橋接件90和100。
當(dāng)硬幣沿定位凹槽30的壁面31移動時，所有面額硬幣的外緣在沿該硬幣外緣的任何給定角位置處均處于同樣的徑向位置。因此，在任何給定的角位置處不同面額硬幣的內(nèi)緣會因硬幣有不同的直徑而彼此相偏離(見圖2)。這些硬幣相偏離的內(nèi)緣被用來在硬幣離開定位凹槽30之前分別對每種硬幣進行計數(shù)。
如圖2和圖10至圖12所示，在凹槽30的上表面上安裝有三個硬幣傳感器S1、S2和S3，這些傳感器均為絕緣的電觸針。最外部的傳感器S1位于和所有三種面額硬幣相接觸的位置，中間的傳感器S2位于只和五分硬幣及二十五分硬幣相接觸的位置，而最內(nèi)部的傳感器S3位于只和二十五硬幣相接觸的位置。為每個傳感器均提供一定的電壓，因此，當(dāng)硬幣接觸到電觸針和跨接于電觸針絕緣體的橋接件時，電源會通過硬幣及包圍絕緣傳感器的金屬頭而接地。在硬幣接觸傳感器的時間間隔內(nèi)使傳感器接地會產(chǎn)生一電脈沖，該電脈沖可被與傳感器相連的計數(shù)系統(tǒng)檢測到。在本文中，與三個傳感器S1，S2和S3相接觸的硬幣所產(chǎn)生的脈沖分別稱為脈沖P1、P2和P3，計數(shù)系統(tǒng)內(nèi)這些脈沖的總數(shù)分別稱為值C1、C2和C3。
當(dāng)硬幣橫向移過一個傳感器時，會因硬幣表面的形狀而使得該硬幣與傳感器之間產(chǎn)生周期性的接觸。因此，傳感器的輸出信號包括一系列短脈沖而不是單個的寬脈沖，這是一種被稱為“接觸反射”(contact bounce)的常見問題。通過在硬幣橫向經(jīng)過傳感器所需的時間間隔內(nèi)僅檢測第一個脈沖然后忽略隨后的脈沖就可以克服上述問題。因此，對與傳感器相接觸的各個硬幣來說，只會檢測到一個脈沖。
外部傳感器S1與所有三種面額的硬幣相接觸，因此，通過從C1(二十五分硬幣、五分硬幣和一角硬幣的總數(shù))中減去C2(二十五分硬幣和五分硬幣的總數(shù))可以得出一角硬幣的實際數(shù)CD，中間的傳感器S2與二十五分硬幣及五分硬幣相接觸，因此，通過從C2(二十五分硬幣和五分硬幣的總數(shù))中減去C3(二十五分硬幣數(shù))可以得出五分硬幣的實際數(shù)CN。由于最內(nèi)部的傳感器S3僅與二十五分硬幣相接觸，所以硬幣數(shù)C3是二十五分硬幣的實際數(shù)CQ。
另一種計數(shù)技術(shù)用(1)有來自傳感器S1的脈沖P1和(2)沒有來自傳感器S2的脈沖P2的組合來檢測一角硬幣的存在。用(1)有來自傳感器S2的脈沖P2和(2)沒有來自傳感器S3的脈沖P3的組合來檢測五分硬幣，而用來自傳感器S3存在的脈沖P3則可檢測二十五分硬幣。可以用硬件或軟件所執(zhí)行的簡單例程來檢測有或者沒有相應(yīng)的脈沖。
為了能夠用上述第一種計數(shù)技術(shù)即減法算法來同時對預(yù)定批量的每種面額硬幣進行計數(shù)，必須在兩個不同的時間周期內(nèi)同時累加數(shù)值C2和C3。例如，C3是二十五分硬幣的實際數(shù)CQ，它通常有自己的選擇算符極限CQMAX。但是，當(dāng)二十五分硬幣數(shù)CQ(＝C3)正向自身的極限CQMAX累加時，五分硬幣數(shù)CN(＝C2-C3)會達到自身的極限CNMAX并被重置為零以便開始對另一批五分硬幣進行計數(shù)。為了在CN重置為零之后精確地計算CN，必須同時重置數(shù)值C3。但是，正在對二十五分硬幣所進行的計數(shù)仍需要數(shù)值C3，因此，要將脈沖P3提供給一第二計數(shù)器C3′，該第二計數(shù)器對第一計數(shù)器C3所計數(shù)的相同脈沖P3進行計數(shù)，但是，在每次重置計數(shù)器C2時均重置此第二計數(shù)器。所以，兩個計數(shù)器C3和C3′均對相同的脈沖P3進行計數(shù)，但可以在不同的時間將這兩個計數(shù)器重置成零。
在將數(shù)值C1重置成零時也存在著上述同樣的問題，每次一角硬幣數(shù)CD到達自身極限CMAX時，就會出現(xiàn)這種問題。也就是說，需用數(shù)值C2來計算通常在不同時間加以重置的一角硬幣數(shù)CD和五分硬幣數(shù)CN。因此，將脈沖P2提供給兩個不同的計數(shù)器C2和C2′。只有在五分硬幣數(shù)CN到達極限CNMAX時才將第一計數(shù)器C2重置為零，并且，在CD到達極限CDMAX時，每當(dāng)C1重置為零，就將第二計數(shù)器重置為零。
一旦數(shù)CD，CN或CQ中的一個達到了自身的極限，就產(chǎn)生一控制信號以啟動硬幣袋開關(guān)或硬幣袋停止的功能。
對硬幣袋開關(guān)來說，前述控制信號用來啟動可移動的分流器，該分流器位于為適當(dāng)面額硬幣所提供的兩個出口通道中的第一個出口通道內(nèi)。這就能使得硬幣分揀器連續(xù)地進行操作(假定在同種面額硬幣的第二硬幣袋裝滿之前用一空袋換下了各個裝滿了的硬幣袋)，這是因為，不需要使分揀器停止以便拆除裝滿的硬幣袋或者從該硬幣袋中去掉多余的硬幣。
對硬幣袋停止功能來說，控制信號以最佳的方式使用于轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動器停止并同時啟動用于該轉(zhuǎn)盤的制動器。通過使驅(qū)動電機斷電或者通過啟動使驅(qū)動電機與轉(zhuǎn)盤相分離的離合器，可以使轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動器停止。另一種硬幣袋停止系統(tǒng)使用了一種可移動的轉(zhuǎn)向器，該轉(zhuǎn)向器位于計數(shù)傳感器與出口通道之間的硬幣循環(huán)槽內(nèi)。例如，1986年1月14日授權(quán)的題為“能夠以可控方式停止的硬幣分揀系統(tǒng)”的美國專利第4564036號說明了上述轉(zhuǎn)向器。
參照圖19，它顯示了一示意性的基于微機的控制系統(tǒng)200的高層框圖，該控制系統(tǒng)用于控制包括有本發(fā)明之計數(shù)和分揀系統(tǒng)的硬幣分揀器的操作。控制系統(tǒng)200包括一中央處理器(CPU)201，它用于監(jiān)控并調(diào)整與硬幣分揀/計數(shù)以及硬幣袋停止和開關(guān)操作有關(guān)的各種參數(shù)。CPU201接收來自以下幾個裝置的信號(1)硬幣袋聯(lián)鎖開關(guān)74，該開關(guān)指示硬幣袋夾持環(huán)72的位置以便指示是否可用硬幣袋來接收各種面額的硬幣，所說的硬幣袋夾持環(huán)則用來將硬幣袋B固定在六個硬幣導(dǎo)向管51上；(2)三個硬幣傳感器S1-S3；(3)編碼器傳感器ES；以及(4)三個硬幣跟蹤計數(shù)器CTCD，CTCN和CTCQ。CPU201產(chǎn)生輸出信號以便控制三個分流電磁鐵SD，SN和SQ，主驅(qū)動電機M1、輔助驅(qū)動電機M2、制動器B以及三個硬幣跟蹤計數(shù)器。
圖16說明了一用于轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動系統(tǒng)，該驅(qū)動系統(tǒng)和圖19中的控制系統(tǒng)一道使用。轉(zhuǎn)盤通常由一交流主驅(qū)動電機M1驅(qū)動，而交流主驅(qū)動電機則通過一減速器210而直接與硬幣承載盤13相連。為了能使盤13停止運動，要在主電機M1斷電的同時啟動制動器B。為了能夠精確監(jiān)控轉(zhuǎn)盤13的角運動，該轉(zhuǎn)盤的外緣表面上裝有一編碼器，該編碼器為多個均勻間隔的標記211(光學(xué)的或磁性的)，編碼器傳感器212可以檢測到這些標記。在所說明的特定實例中，轉(zhuǎn)盤上有720個標記211，因此，轉(zhuǎn)盤13每移動0.5°傳感器212就會產(chǎn)生一輸出脈沖。
來自編碼器傳感器212的脈沖供給三個硬幣跟蹤遞減計數(shù)器CTDD，CTCN和CTCQ，以便分別監(jiān)控三種面額硬幣中每一種硬幣在分揀頭的固定點之間的運動。然后，可用上述三個計數(shù)器CTDD，CTCN和CTCQ的輸出去分別控制硬幣袋開關(guān)的橋接件80，90及100和/或所述驅(qū)動系統(tǒng)的啟動。例如，當(dāng)傳感器S1-S3業(yè)已檢測到預(yù)定一批硬幣中的最后一個一角硬幣時，就預(yù)置一角硬幣跟蹤計數(shù)器CTCD以便對轉(zhuǎn)盤邊緣上預(yù)定數(shù)量的標記211移過編碼器傳感器212的情況進行計數(shù)。這是一種測定最后一個一角硬幣移過一定角位移量的方法。所說的角位移量會使上述最后一個一角硬幣到達一定的位置，在該位置處，應(yīng)啟動硬幣袋開關(guān)的橋接件80以便將該橋接件置于最后一個一角硬幣與下一個相鄰一角硬幣之間。
在圖2的分揀頭中，一角硬幣必須橫移20°角才能從該硬幣剛好經(jīng)過最后一個計數(shù)傳感器S1的位置處移至該硬幣剛好經(jīng)過硬幣袋開關(guān)的橋接件80的位置處。當(dāng)轉(zhuǎn)盤速度為250轉(zhuǎn)/分時，轉(zhuǎn)盤會以每毫秒1.5°的速率轉(zhuǎn)動，因而硬幣也以這個速率移動。使橋接件80運動的電磁鐵的一般響應(yīng)時間為6毫秒(轉(zhuǎn)盤移動4度)，因此，應(yīng)在最后一個一角硬幣距離經(jīng)過橋接件的位置為4度時傳遞啟動電磁鐵的控制信號。在編碼器有720個圍繞轉(zhuǎn)盤圓周的標記的情況下，轉(zhuǎn)盤每移動0.5°編碼器傳感器就產(chǎn)生一個脈沖。所以，可在檢測到最后一個一角硬幣時將用于該硬幣的硬幣跟蹤計數(shù)器CTCD預(yù)置成32，因此，當(dāng)一角硬幣向前超過最后一個傳感器S116°時，計數(shù)器CTCD會遞減計數(shù)為零并產(chǎn)生所需的控制信號。這就能保證僅在最后一個一角硬幣經(jīng)過橋接件80之后使該橋接件80運動，從而，會將橋接件80置于最后一個一角硬幣與下一個相鄰一角硬幣之間。
為了擴大可用于任何一個設(shè)置在預(yù)定一批硬幣中最后一個硬幣與下一個相鄰?fù)瑯用骖~硬幣之間的硬幣袋開關(guān)的橋接件的時間間隔，提供了控制裝置，以便在預(yù)定一批硬幣中的最后一個硬幣接近橋接件時減小轉(zhuǎn)盤13的速度。在上述短暫的時間間隔內(nèi)減小轉(zhuǎn)盤的速度幾乎對系統(tǒng)的整個吞吐量沒有影響，但卻會顯著地增加最后一個硬幣的后緣經(jīng)過橋接件與下一個連續(xù)硬幣的前沿到達橋接件之間存在的時間間隔。因此，所述橋接件相對流過它的硬幣的介入運動的時限并不很重要，所以，這項工作能夠很容易地實現(xiàn)并且在操作過程中有更高的穩(wěn)定性。
通過減小驅(qū)動轉(zhuǎn)盤的電機的速度可以最佳地減小轉(zhuǎn)盤的速度。另外，也可以通過啟動用于轉(zhuǎn)盤的制動器或者通過啟動制動器和使驅(qū)動電機減速這兩者的結(jié)合而使轉(zhuǎn)盤減速。
圖16說明了驅(qū)動系統(tǒng)的一個實例，該驅(qū)動系統(tǒng)用于以可控的方式使轉(zhuǎn)盤13減速。所說的驅(qū)動系統(tǒng)包括一輔助的直流電機M2，它通過牙輪傳動帶213以及超速離合器214與主驅(qū)動電機M1的傳動軸相連。一驅(qū)動控制電路215通過電流傳感器216控制著輔助電機M2的速度，而電流傳感器216則以不間斷的方式監(jiān)控著供給輔助電機M2的電樞電流。當(dāng)主驅(qū)動電機M1斷電時，輔助直流電機M2可在主電機M1減速的同時很快地加速至正常速度。輔助電機的輸出軸能使一齒輪轉(zhuǎn)動，而此齒輪則通過牙輪傳動帶213與一更大的齒輪相連，從而形成了一個用于輔助電機M2輸出的減速器。超速離合器214只有在輔助電機M2通電時才嚙合并且能在輔助電機驅(qū)動轉(zhuǎn)盤時防止轉(zhuǎn)盤13的轉(zhuǎn)速降至預(yù)定水平之下。
參照圖19，對給定一批硬幣來說，在已對預(yù)定數(shù)量的預(yù)定面額的硬幣進行了計數(shù)時，控制器201就會產(chǎn)生控制信號，該控制信號可啟動制動器B和輔助電機M2并使主電機M1斷電。輔助電機M2會迅速地加速至正常速度，而主電機M1則減速。當(dāng)主電機的速度減少至由輔助電機所驅(qū)動的超速離合器214的速度時，上述制動器會使輔助電機的輸出無效，從而使輔助電機的電樞電流迅速增加。電樞電流在超過預(yù)定值時會使制動器停止。然后，制動器會在短時間的延時之后分離。制動器分離之后，輔助電機的電樞電流會迅速地下降至維持輔助電機正常速度所需的正常水平上。此后，輔助電機會單獨繼續(xù)按已減少后的轉(zhuǎn)速驅(qū)動轉(zhuǎn)盤，直至編碼器傳感器212指示出上述一批硬幣中的最后一個硬幣業(yè)已通過了一特定的位置，在該位置處，所說的硬幣已通過了特定面額硬幣的第一個出口槽內(nèi)的硬幣袋開關(guān)橋接件。這時，主驅(qū)動電機重新通電，而輔助電機則被斷電。
參照圖20，它顯示了流程圖220，該流程圖說明了與使用圖1中示例性分揀頭的硬幣袋開關(guān)系統(tǒng)以及參照圖19所述的基于微機的系統(tǒng)有關(guān)的操作過程。
圖20所示的子例程每毫秒均可多次執(zhí)行。任何一個給定的硬幣均以約每毫秒1.5°的速率移過硬幣傳感器。因此，每個硬幣均需要若干毫秒才能橫向移過上述傳感器，所以，圖20的子例程會在每個硬幣橫向移過傳感器的過程中執(zhí)行若干次。
圖20所示子例程中的頭六個步驟判斷中斷控制器是否已從三個傳感器S1-S3中接收到任何脈沖。如果對上述三個傳感器中的任何一個傳感器來說回答是肯定的，則相應(yīng)的計數(shù)C1、C2、C2′、C3和C3′增一。然后，在步驟306處通過從C1中減去C2′而計算出一角硬幣的實際數(shù)量CD。此后，在步驟307處將最終的值CD與當(dāng)前選定的極限值CDMAX作比較，以便判斷是否有選定數(shù)量的一角硬幣已經(jīng)通過了所說的傳感器。如果回答是否定的，則子例程前進至步驟308，在步驟308處，通過從C2中減去C3′而計算出五分硬幣的實際數(shù)量CN。然后，在步驟309處將最終的值CN與選定的五分硬幣極限值CNMAX作比較，以便判斷是否有選定數(shù)量的五分硬幣已經(jīng)通過了所說的傳感器。步驟309處的否定回答會使程序前進至步驟310，在步驟310處，比較二十五分硬幣數(shù)CQ(＝C3)與CDMAX，以便判斷是否已對選定數(shù)量的二十五分硬幣進行了計數(shù)。
當(dāng)實際硬幣數(shù)CD、CN或CQ中的一個達到相應(yīng)的極限CDMAX、CNMAX或CQMAX時，就會在步驟311、312或313處給出肯定的回答。
步驟311處的肯定回答表示業(yè)已對選定數(shù)量的一角硬幣進行了計數(shù)，因此，就必須啟動一角硬幣的第一個出口槽40內(nèi)的橋接件80，從而，該橋接件能使整個一批硬幣中的最后一個一角硬幣之后的所有一角硬幣轉(zhuǎn)向。要能夠判斷最后一個一角硬幣何時已到達一預(yù)定位置，在該預(yù)定位置處，應(yīng)傳送可啟動電磁鐵SD的控制信號，那么，步驟311就應(yīng)將硬幣跟蹤計數(shù)器CTCD預(yù)置成值PD。然后，在最后一個一角硬幣從最后一個傳感器S3移至橋接件80時，計數(shù)器CTCD會響應(yīng)來自編碼器傳感器ES的連續(xù)脈沖而從PD開始遞減計數(shù)。為了控制一角硬幣的速度以便該硬幣能在啟動了電磁鐵SD的時間間隔內(nèi)以已知的恒定速度移動，步驟314關(guān)閉主驅(qū)動電機M1并開啟輔助直流驅(qū)動電機以及制動器B。這就會啟動上述操作過程，在該操作過程中，制動器B會在主驅(qū)動電機M1減速時嚙合，然后在輔助電機M2驅(qū)動轉(zhuǎn)盤13時分離，因此，最后一個一角硬幣在接近并經(jīng)過橋接件80時會以受控的恒定速度移動。
為了判斷是否必須使電磁鐵SD通電或斷電，所述子例程的步驟315判斷是否已使電磁鐵SD通電。在步驟315處的肯定應(yīng)答表示硬幣袋B包含有預(yù)定數(shù)量的硬幣，因此，系統(tǒng)前進至步驟316以判斷是否存在有硬幣袋A。如果回答是否定的，即表示不存在有硬幣袋B，那么，就是沒有用于接收一角硬幣的硬幣袋，因此，分揀器必須停止操作。所以，系統(tǒng)會前進至步驟317，在該步驟中，關(guān)閉輔助電機M2并啟動制動器B以便在最后一個一角硬幣排放至硬幣袋B內(nèi)之后使轉(zhuǎn)盤13停轉(zhuǎn)。如果供一角硬幣使用的硬幣袋聯(lián)鎖開關(guān)未指示出已經(jīng)移去并用一空硬幣袋代替了裝滿的硬幣袋，那么，就無法重新啟動分揀器。
步驟316處的肯定回答表示存在有硬幣袋A，因此，系統(tǒng)會前進至步驟318以判斷硬幣跟蹤計數(shù)器CTCD是否已達到零，即是否出現(xiàn)OVFLD信號。系統(tǒng)反復(fù)地進行這一查詢，直至出現(xiàn)了OVFLD信號。然后，系統(tǒng)前進至步驟319以生成控制信號，從而使電磁鐵SD斷電，因此，橋接件80會移至回縮(上部)的位置。這就會使下一批的所有一角硬幣均進入第一出口通道40，因此，這些硬幣會排放進硬幣袋A。
步驟315處的否定回答表示裝滿的硬幣袋是硬幣袋A而不是硬幣袋B，所以，系統(tǒng)會前進至步驟320以判斷是否存在有硬幣袋B。如果回答是否定的，就意味著既沒有硬幣袋A去接收一角硬幣，也沒有硬幣袋B去接收一角硬幣，因此，分揀器會前進至步驟317從而停止操作。步驟320處的肯定回答表示實際上存在有硬幣袋B，所以，系統(tǒng)會前進至步驟321以便按著與步驟318相同的方式判斷是否要使電磁鐵SD斷電。電磁鐵SD通電會使橋接件80前進至下降位置，因此，下一批硬幣的所有一角硬幣均會繞過第一出口通道40而分流至第二出口通道41。當(dāng)步驟320檢測到有OVFLD時，會在步驟321處生成用于使上述電磁鐵通電的控制信號。
每當(dāng)電磁鐵SD在步驟322處通電或者在步驟319處斷電時，所說的子例程就會在步驟323處重置計數(shù)器C1和C2′并在步驟324處關(guān)閉輔助電機M2和制動器B同時開啟主驅(qū)動電機M1。這就恢復(fù)系統(tǒng)的一角硬幣計數(shù)部分，以便開始對新的一批一角硬幣計數(shù)。
因此，可以看出，只要在裝滿用于接收同種面額硬幣的第二硬幣袋之前卸下各個裝滿的硬幣袋并用空袋替換，分揀器就可以不間斷地繼續(xù)進行操作。所述示例性的分揀器用于處理只由一角硬幣、五分硬幣和二十五分硬幣構(gòu)成的混合硬幣，但是，應(yīng)該認識到，對任何其它預(yù)定面額的硬幣來說，可根據(jù)分揀器所要處理的特定混合硬幣中的硬幣面額來修改上述示意性實施例中針對前述三種硬幣所說明的結(jié)構(gòu)。
圖21至圖23說明了另一種硬幣傳感器的排列。在這種結(jié)構(gòu)中，定位槽30頂面上包含有計數(shù)傳感器S1-S3的那部分呈階梯狀，因此，每個傳感器均沿軸向(垂直)和徑向(水平)偏離另外兩個傳感器。因此，臺階300和301構(gòu)成了三個不同寬度及深度的硬幣通道302、303以及304。具體地說，最深的通道302也是最窄的通道，因此，該通道只接收一角硬幣，中間的通道303的寬度是接收五分硬幣但不能接收二十五分硬幣，而最淺的通道304的寬度足以接收二十五分硬幣。所有三個通道302-304的頂面均非?？拷鼜椥詨|16以便將所有三種面額的硬幣壓進該彈性墊。
三個計數(shù)傳感器S1、S2和S3均位于相應(yīng)的通道302、202和304內(nèi)，因此，每個傳感器均僅與一種面額的硬幣相接觸。例如，傳感器S1與通道302內(nèi)的一角硬幣相接觸，但不能與五分硬幣或二十五分硬幣接觸，這是因為，通道302太窄從而無法接收比一角硬幣大的硬幣。與此相似，傳感器S2以徑向向內(nèi)的方式間隔開一角硬幣的內(nèi)緣，因此，該傳感器只能與通道303內(nèi)的五分硬幣相接觸。傳感器S3與通道304內(nèi)的二十五分硬幣相接觸，但以徑向向內(nèi)的方式間隔開五分硬幣和一角硬幣。
從以上對圖21-23中傳感器排列的說明中可以看出，這種定位方式能在不使用以上連同圖2-15中實施例所說明的減法算法或脈沖處理邏輯電路的情況下直接對不同面額的硬幣進行計數(shù)。
圖24至圖28顯示了圖2至圖15實施例中的分揀頭的另一種改進形式，該分揀頭能夠在不自動進行硬幣袋轉(zhuǎn)換的情況對六種不同面額的硬幣進行計數(shù)和分揀。這種分揀頭帶有六個不同的出口通道40′-45′，每一個通道均用于六種不同面額硬幣中的一種，而不是將一對出口通道用于一種面額的硬幣。
在圖24至圖28的計數(shù)系統(tǒng)中，六個傳感器S1-S6沿徑向方向彼此間隔開，因此，只有一個傳感器與五十分硬幣相接觸，而其它傳感器則與按不同的組合形式與不同面額的硬幣相接觸。例如，如圖25和圖26所示，傳感器S4不僅與二十五分硬幣相接觸(圖25)而且與所有較大的硬幣相接觸(圖26)，同時不與所有比傳感器S2小的硬幣接觸，而傳感器S2則可與一分硬幣相接觸(圖27)但不與一角幣接觸(圖28)。
對每種不同的面額的硬幣來說，傳感器的整個陣列會產(chǎn)生一種唯一的信號組合，如下表所示。其中“1”表示與傳感器相接觸，“0”表示不與傳感器接觸P1 P2 P3P4P5P6十分硬幣1 0 0 0 0 0一分硬幣1 1 0 0 0 0五分硬幣1 1 1 0 0 0二十五分硬幣 1 1 1 1 0 0一元硬幣1 1 1 1 1 0
五十分硬幣 1 1 1 1 1 1通過分析六個傳感器S1-S6因有硬幣在其上經(jīng)過而產(chǎn)生的信號組成形式，可以立即確定硬幣的面額，并且，在不使用任何減法算法的情況下可以直接使該種面額的實際數(shù)加一。而且，上述傳感器的排列可以使得分揀頭下表面上必須用于傳感器的扇形區(qū)域減至最小。
通過只檢查每種信號組合形式中為一種面額的硬幣所特有的那部分，可以簡化對上述六個傳感器S1-S6因響應(yīng)給定硬幣而產(chǎn)生的信號所進行的分析。從上表中可以看出，所說的特有部分對一角硬幣來說是P1＝0且P2＝1，對一分硬幣來說是P2＝0且P3＝1，對五分硬幣來說是P3＝0且P4＝1，對二十五分硬幣來說是P4＝0且P5＝1，對一元硬幣來說是P5＝0且P6＝1，對五十分硬幣來說是P6＝1。
作為上述信號處理系統(tǒng)的另外一種形式，可以按下述方式處理來自圖24至圖28中六個傳感器S1-S6的脈沖P1-P6的計數(shù)值C1-C6，以便形成一角硬幣、一分硬幣、五分硬幣、二十五分硬幣、一元硬幣和五十分硬幣的實際計數(shù)值CD，CP，CN，CQ，CS及CHCD＝C1-C2CP＝C2-C3CN＝C3-C4CQ＝C4-C5CS＝C5-C6CH＝C6
圖29至圖31說明了一個六種面額硬幣的分揀頭，該分揀頭使用了另外一種硬幣傳感器排列。在這種結(jié)構(gòu)中，傳感器S1-S6在定位凹槽30的外壁31上位于該凹槽的上游端。由于硬幣在所有面額硬幣的內(nèi)緣均處于相同的半徑內(nèi)的情況下離開向外盤旋的通道25，硬幣的外緣會因硬幣直徑(面額)的不同而彼此偏離。因此，不同面額的硬幣會在不同的圓周位置處與向內(nèi)盤旋的壁面31相接合。而六個傳感器S1-S6就位于不同的園周位置上，所以，各個傳感器均會與不同面額硬幣的組合相接合。
圖29至圖31的傳感器排列的最終效果與圖24至圖28的傳感器排列的效果相同。也就是說，傳感器S1與六種面額的硬幣相接觸，傳感器S2與五種面額的硬幣相接觸，傳感器S3與四種面額的硬幣相接觸，傳感器S4與三種面額的硬幣相接觸，傳感器S5與兩種面額的硬幣相接觸，傳感器S6僅與一種面額的硬幣相接觸?？梢园磁c圖24至圖28所述相同的方式處理來自六個傳感器S1-S6的脈沖P1-P6的計數(shù)值C1-C6，以形成實際的計數(shù)值CD，CP，CN，CQ，CS和CH。
如圖31所示，圖29至圖31中實施例所使用的傳感器可形成為凹槽30的外壁31的整體組成部分。這樣，可以在通過切削用于形成分揀頭的金屬板的表面以加工出不同形狀之前，將絕緣電觸針安裝在所說的金屬板內(nèi)。然后，當(dāng)在該金屬板內(nèi)形成凹槽30時，就好象電觸針是金屬板的一部分那樣，切削刀具只需切割電觸針的一部分即可。
圖32和圖33顯示了再一種硬幣傳感器的排列。在這種結(jié)構(gòu)中，只有兩個傳感器用來檢測所有面額的硬幣。傳感器S1位于在檢測硬幣時能引導(dǎo)該硬幣的壁面內(nèi)，而另一傳感器S2則按特定的距離與傳感器S1徑向地間隔開，所說的特定距離小于傳感器S2要檢測的最小硬幣的直徑。每個硬幣均與傳感器S1和S2相接觸，但開始和傳感器S2接觸的時間與開始和傳感器S1接觸的時間之間的間隔隨硬幣直徑的不同而不同。(就與傳感器S1的接觸而言)大直徑的硬幣要比小直徑的硬幣更早地與傳感器S2相接觸。這樣，對任何給定的硬幣來說，通過測定與兩個傳感器S1和S2開始接觸時的時間間隔，就可以判斷硬幣的直徑。
另外，還可以用位于轉(zhuǎn)盤13邊緣上的編碼器來測定每個硬幣從開始與傳感器S1接觸時到開始與傳感器S2接觸時的角位移a。角位移a隨硬幣直徑的增加而增加，所以，可根據(jù)所測定的角位移量來判斷各個硬幣的直徑。這種硬幣面額傳感技術(shù)不受轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速變化的影響，這是因為，該技術(shù)是以硬幣的位置為基礎(chǔ)的，而不是以硬幣的速度為基礎(chǔ)的。
圖34和圖35顯示了圖32和圖33中雙傳感器結(jié)構(gòu)的改進形式。在這種情況下，傳感器S1與硬幣的平面?zhèn)认嘟佑|，而不是與硬幣的邊緣相接觸。它們的操作在其它方面均相同。
圖36顯示了又一種改進型計數(shù)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)使用了一個傳感器S1，該傳感器按特定的距離間隔開硬幣導(dǎo)向壁31，所說的特定距離小于最小硬幣的直徑。每種面額硬幣均會在角位移b的特定范圍內(nèi)橫向經(jīng)過傳感器S1，位于轉(zhuǎn)盤13邊緣上的編碼器能夠精確地測出上述角位移b，如圖37的時序圖所示。當(dāng)硬幣的前緣最初接觸到傳感器S1時，就開始對來自編碼器傳感器212的脈沖進行計數(shù)，并且，如果硬幣的后緣未離開上述傳感器，則繼續(xù)進行計數(shù)。如前所述，傳感器通常并不產(chǎn)生均勻平緩的脈沖，但是，當(dāng)硬幣開始接觸到傳感器時以及在硬幣離開傳感器時，該傳感器的輸出信號中通常就會出現(xiàn)有可以檢測到的上升或下降。由于每種面額的硬幣均需要唯一的角位移b以便橫向經(jīng)過傳感器，所以，在硬幣橫向經(jīng)過傳感器的運動過程中所產(chǎn)生的編碼器脈沖的數(shù)量可直接表示出硬幣的大小，從而指示出硬幣的面額。
圖38至圖43說明了一種在分揀了硬幣之后硬幣離開轉(zhuǎn)盤之前對硬幣進行檢測的系統(tǒng)。將六個相似的傳感器S1-S6分別沿六個硬幣出口通道350-355的外側(cè)邊緣安裝在分揀頭內(nèi)。通過使傳感器S1-S6定位在出口通道之內(nèi)，每一個傳感器都可用于一種特定面額的硬幣，所以，不必處理傳感器的輸出信號就能確定硬幣的面額。傳感器S1-S6的有效電場均剛好位于半徑Rg的外側(cè)，所有面額硬幣的外緣在到達出口通道350-355之前，均被限制在半徑Rg處，所以，每個傳感器都只能檢測到進入其出口通道的硬幣而不會檢測到繞過該出口通道的硬幣。因此，在圖38中用虛線弧Rg來表示硬幣橫向經(jīng)過出口通道時硬幣外緣所走過的圓周路徑。只有最大的硬幣(例如美國的五十分硬幣)會到達第六個出口通道355，因此，傳感器在該出口通道內(nèi)的位置不像在其它出口通道350-354內(nèi)那么重要。
最佳的是，每個出口通道均具有如圖38所示的平直側(cè)壁而不是具有多種先有轉(zhuǎn)盤式硬幣分揀器的出口通道中所使用的彎曲側(cè)壁。在已檢測到最后一個硬幣之后，上述平直側(cè)壁便于硬幣在驅(qū)動電機的微動操作模式中移經(jīng)一出口狹槽，這將在以下予以詳細說明。
為了能可靠地監(jiān)控硬幣在相應(yīng)傳感器下游的移動并可靠地檢測各個硬幣，每個出口通道350-355的尺寸均能將出口通道內(nèi)的硬幣向下壓進轉(zhuǎn)盤的彈性頂面。這種擠壓作用不僅是出口通道深度的函數(shù)而且是分揀頭最低表面與轉(zhuǎn)盤最頂部表面之間間隙的函數(shù)。
為了確保能將硬幣壓入轉(zhuǎn)盤的彈性表面，每個出口通道350-355的深度均必須顯著地小于經(jīng)由該通道排出的硬幣的厚度。就一角硬幣的通道350而言，該通道的頂面356如圖42和圖43所示那樣是傾斜的，以便能使經(jīng)由該通道的硬幣傾斜，因而能將磨損的一角硬幣夾持在該出口通道內(nèi)。從圖42中可以看出，傳感器S1也是傾斜的，所以，該傳感器的表面平行于經(jīng)過此傳感器的硬幣。
由于一角硬幣的通道350的傾斜頂面356在實際上切斷了通道350傾斜頂面區(qū)域內(nèi)的外壁，所以，一角硬幣的通道會延伸進測量槽357。一角硬幣通道350的頂面在該通道外緣位于半徑Rg之內(nèi)的區(qū)域上是扁平的，從而形成了外壁358。外壁358可防止硬幣在進入一個出口通道之前向外移動超過測量半徑Rg。正如以下將要詳細說明的那樣，承載硬幣的轉(zhuǎn)盤會在某些停轉(zhuǎn)條件下略作后退，并且，某些硬幣可能會在沒有外壁358的情況下因轉(zhuǎn)盤的微小后退運動而向外移動超過半徑Rg。壁面358會使硬幣保持在半徑Rg的范圍之內(nèi)，從而阻止了硬幣在到達出口通道之前移至半徑Rg外側(cè)時所產(chǎn)生的誤分揀。通道350在壁面358所限定的區(qū)域內(nèi)的內(nèi)壁面最好呈45度角的錐形，以便使硬幣朝向外壁358的方向與上述內(nèi)壁面的邊緣接合。
傾斜的表面356終止于出口通道的出口邊緣350的內(nèi)側(cè)，從而構(gòu)成了扁平表面360和外壁361。外壁361的作用與上述壁面358的作用相似，也就是說，即使轉(zhuǎn)盤在被制動停轉(zhuǎn)之后產(chǎn)生后退運動，上述外壁也能防止硬幣移離出口通道350的內(nèi)壁。
如圖38、圖41和圖43所示，每個出口通道的出口端均沿近似垂直于該通道側(cè)壁的邊緣而終止。例如，就圖41至圖43所示的一角硬幣出口通道350而言，該出口通道終止于邊緣350a。盡管分揀頭的上部向外延伸超過邊緣350a，但該上部在轉(zhuǎn)盤和硬幣的上方遠離該轉(zhuǎn)盤和硬幣(見圖43)因而所說的上部不會起作用。
在有另一個硬幣緊跟著要從通道中排出的最后一個硬幣時，使該通道的出口邊緣垂直于其側(cè)壁是有利的。也就是說，當(dāng)后一個硬幣還完全包含在通道之內(nèi)時，前一個硬幣已完全離開了該通道。例如，在預(yù)定一批n個硬幣中的最后一個硬幣后面是下一批硬幣的第一個硬幣，硬幣n+1時，轉(zhuǎn)盤必須在排放出硬幣n之后且在排放出硬幣n+1之前停轉(zhuǎn)。利用出口邊緣垂直于側(cè)壁的出口通道可以很容易做到這一點。
一旦傳感器S1-S6的任何一個檢測到預(yù)定數(shù)目中的最后一個硬幣，就會通過使驅(qū)動電機斷電或分離并使制動器通電而使得轉(zhuǎn)盤359停轉(zhuǎn)。在最佳的操作模式中，一旦“最后一個”硬幣或第n個硬幣的后緣離開了傳感器，就開始使轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)盤停止轉(zhuǎn)動時，第n個硬幣仍完全處在出口通道之內(nèi)。然后，借助一個或多個電脈沖使驅(qū)動電機微動而將第n個硬幣排出，直至第n個硬幣的后緣離開了其出口通道的出口邊緣。對每種面額的硬幣來說，都可根據(jù)實驗來確定轉(zhuǎn)盤要使硬幣的后緣從傳感器移至出口通道的出口邊緣所應(yīng)有的精確移動量，然后，將該移動量存儲在控制系統(tǒng)的存儲器內(nèi)。隨后，用編碼器的脈沖測定轉(zhuǎn)盤在檢測到第n個硬幣之后的實際移動量，因此，可以使轉(zhuǎn)盤359停轉(zhuǎn)于第n個硬幣能離開其出口通道的出口邊緣的精確位置處，從而保證了不會排出第n個硬幣之后的硬幣。
圖44至圖46說明了用于在檢測到任何一種面額的第n個硬幣之后控制電機和制動器的軟件例程，并且，在圖47和圖48中顯示了相應(yīng)的時序圖。上述例程可連同接收來自六個相似傳感器S1-S6的輸入信號微處理器以及編碼器212一道工作，并能以手工的方式對不同面額的硬幣設(shè)定邊界數(shù)。來自微處理器的輸出信號用于控制轉(zhuǎn)盤359的驅(qū)動電機和制動器。上述程序的一個優(yōu)點是它可將簡單的交流感應(yīng)電機用作唯一的驅(qū)動電機，并且使用簡單的電磁制動器。每當(dāng)來自傳感器S1-S6中任何一個傳感器的輸出信號發(fā)生變化時，不管這種變化是由進入傳感器電場的硬幣引起的還是由離開傳感器電場的硬幣引起的，都會進入圖44a和圖44b所示的例程。微處理器會在一定的時間內(nèi)處理來自所有六個傳感器的輸出信號的變化，所說的一定時間要比最小硬幣橫過傳感器所需的時間短。
圖44a中例程的第一步是步驟500，該步驟判斷傳感器的信號是否代表硬幣的前緣，即傳感器輸出的變化是由進入該傳感器電場的金屬引起的。當(dāng)金屬離開傳感器的電場時，傳感器輸出的變化是不同的。如果步驟500處的回答是肯定，例程就會前進至步驟501以判斷同一個傳感器所檢測到的前一個硬幣的邊緣是否是硬幣的后緣。否定的回答表示使系統(tǒng)進入這一例程的傳感器輸出信號是錯誤，所以，系統(tǒng)會立即退出此例程。步驟501處的肯定回答確認了傳感器業(yè)已檢測到了出口狹槽內(nèi)的新硬幣的前緣，并且在步驟502處將這一事實保存起來。步驟503重置硬幣寬度計數(shù)器，然后，此計數(shù)器對編碼器脈沖進行計數(shù)直至檢測到硬幣的后緣。系統(tǒng)在步驟503之后退出所說的例程。
步驟500處的否定回答表示剛剛檢測到的傳感器輸出不代表硬幣的前緣，這意味著可能是硬幣后緣。上述否定的回答能使例程前進至步驟504以便判斷同一個傳感器所檢測到的前一個硬幣的邊緣是否是前緣。如果回答是肯定的，則系統(tǒng)業(yè)已確認在先前檢測到硬幣前緣之后檢測到了硬幣的后緣，步驟504處的這種肯定回答會使例程前進至步驟505，該步驟505處，將剛剛檢測到硬幣后緣這一事實保存起來，然后，步驟506判斷在檢測到硬幣前緣與檢測到硬幣后緣之間的間隔內(nèi)編碼器脈沖是否已達到了適當(dāng)?shù)臄?shù)量。步驟504或步驟506處的否定回答都會使系統(tǒng)判定該系統(tǒng)進入本例程的傳感器輸出信號是錯誤的，因此本例程會退出。
步驟506處的肯定回答確認了真實地檢測到了沿適當(dāng)方向移經(jīng)出口通道的新硬幣的前緣及后緣，所以，例程會前進至步驟507以判斷所檢測到的硬幣是否是特定面額硬幣中的第n+1個硬幣。如果回答是肯定的，則例程開始通過對來自編碼器的輸出脈沖進行計數(shù)而跟蹤硬幣的運動。
例程在步驟509處判斷驅(qū)動電機是否已處于微動模式。如果回答是肯定的，則例程前進至步驟511以設(shè)置一標識，該標識表示上述特定面額的硬幣需要使驅(qū)動電機微動。步驟509處的否定回答則會在步驟511設(shè)置上述標識之前于步驟510處啟動微動模式(以下將予以說明)。
圖44b的例程在步驟512處判斷最近所檢測到的硬幣是否超出了為這種特定面額硬幣所設(shè)置的數(shù)量邊界n。如果回答是肯定的，就在步驟513處把該特定硬幣的計數(shù)值加至保持寄存器以供下一次硬幣計數(shù)使用。步驟512處的否定回答會使例程前進至步驟514，在步驟514處，把該特定硬幣的計數(shù)值加至當(dāng)前計數(shù)寄存器，然后，步驟515判斷上述寄存器內(nèi)的當(dāng)前計數(shù)值是否已達到了該特定面額硬幣的數(shù)量邊界n。如果回答是否定的，則例程退出。如果回答是肯定的，則在步驟516處啟動計時器以便在諸如0.15秒的預(yù)定時間段結(jié)束時還沒有檢測到這種特定面額的其它硬幣的情況下使轉(zhuǎn)盤在該時間段結(jié)束時停轉(zhuǎn)。最后一個步驟516的目的是在已排出了第n個硬幣時使轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)。并且，將上述時間段設(shè)定得足夠長以確保在通道內(nèi)的傳感器檢測到第n個硬幣之后能將該硬幣從出口通道中排出。正如以下連同微動過程的例程所要詳細說明的那樣，如果在上述時間段結(jié)束之前檢測到了另外一個同樣面額的硬幣，那么，轉(zhuǎn)盤就會在上述時間段結(jié)束之前停轉(zhuǎn)，以便阻止排出所說的另外一個硬幣。
在圖44b的例程中，無論何時到達步驟510，都會進入圖45a和圖45b的微動過程的例程。該例程的頭兩個步驟是步驟600和601，它們關(guān)閉驅(qū)動電機并打開制動器。這是圖47和圖48的時序圖中的時刻t1，并且，在時刻t1還啟動一計時器以測定時刻t1與t2之間的預(yù)定時間間隔，將上述預(yù)定時間間隔設(shè)定得足夠長以便確保能使轉(zhuǎn)盤完全停轉(zhuǎn)，如圖47和圖48中的速度與位置曲線所示。圖45a例程的步驟602判斷何時到達時刻t2，然后在步驟603處關(guān)閉制動器。
應(yīng)該注意，對多種面額的硬幣來說，可能會同時或者至少幾乎是同時出現(xiàn)第n+1個硬幣。因此，圖45a例程的步驟604判斷所檢測到的多個第n+1個硬幣中的哪一個與其終點位置最接近。當(dāng)然，如果對只有一種面額的硬幣來說已檢測到了一個第n+1個硬幣，那么，該硬幣就是在步驟604所選定的那種面額的硬幣。然后，步驟605判斷所選定面額的第n+1個硬幣是否處在其終點位置。該終點位置是指這樣的位置，即在該位置處，第n+1個硬幣已經(jīng)前移得足以保證能使第n個硬幣從出口通道中完全排出但不足以使該第n+1個硬幣無法留在上述出口通道內(nèi)。從理論上說，第n+1個硬幣的終點位置是這樣一種位置，即在該位置處，第n+1個硬幣的前緣與其出口通道的出口邊緣350a相對齊。
當(dāng)?shù)趎+1個硬幣到其終點位置時，步驟605會產(chǎn)生一肯定的應(yīng)答，從而例程前進至步驟606，在步驟606處，顯示一信息以指示已排出了第n個硬幣，然后退出所說的例程。如果步驟605處的應(yīng)答是否定的，則在步驟607處開啟驅(qū)動電機并在步驟608處開啟制動器。這就是圖47和圖48的時序圖中的時刻t3。在步驟609所測定的預(yù)定延遲時間間隔之后，于時刻t4關(guān)閉制動器(步驟610)。盡管驅(qū)動電機已經(jīng)開啟，但是，一直到關(guān)閉制動器的時刻t4，制動器都會使驅(qū)動電機不能起作用，從而轉(zhuǎn)盤會保持靜止。但是，當(dāng)在時刻t4關(guān)閉制動器時，驅(qū)動電機就開始使轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，從而使第n+1個硬幣和第n個硬幣均沿出口通道前進。
步驟611判斷第n+1個硬幣何時因預(yù)定數(shù)量的編碼器脈沖而向前移動。在步驟611產(chǎn)生肯定的應(yīng)答時，于步驟612處再次啟動制動器，并在步驟613處關(guān)閉驅(qū)動電機。這就是所述時序圖中的時刻t5。此后，例程返回至步驟602以重復(fù)微動過程?？梢园葱枰刮舆^程重復(fù)多次，直至步驟605指示出第n+1個硬幣已到達了預(yù)定的終點位置。如上所述，所說的終點位置是這樣一種位置，即在該位置處，第n+1個硬幣具有能確保第n個硬幣已從出口通道中排出、同時又能確保第n+1個硬幣尚未從出口通道中排出的位置。然后，在步驟606處顯示了邊界數(shù)信息之后退出所說的例程。
依照圖46的子例程以及圖48的時序圖，不是在如圖47的時序圖所示的時刻t4突然關(guān)閉制動器，而是在步驟610處僅部分地關(guān)閉制動器，然后逐漸地斷開該制動器。在這種制動器“軟”斷開方式中，步驟614測量時刻t4之后的較小時間增量，并且，步驟615在上述時間增加結(jié)束時，判斷制動器是否全開或全關(guān)。如果回答是肯定的，所說的子例程退出至步驟611。如果回答是否定的，則在步驟616處略微降低制動器的功率。每次重復(fù)微動過程時都重復(fù)上述子例程，直至步驟615產(chǎn)生一肯定的應(yīng)答。圖48中時刻t4之后的制動器曲線內(nèi)的階梯說明了最終“軟”關(guān)閉了制動器。
圖49所示的附加子例程可以自動調(diào)節(jié)供給制動器的電流以便補償線電壓、溫度以及可能在制動器通電之后對停轉(zhuǎn)距離產(chǎn)生影響的其它變量的變化。每次制動器關(guān)閉時上述子例程的步驟700就測定所說的停轉(zhuǎn)距離。然后，步驟701判斷所測出的停轉(zhuǎn)距離是否大于預(yù)定的標稱停轉(zhuǎn)距離。如果回答是肯定的，則在步驟702處增加制動器的電流。如果回答是否定的，則在步驟703處減小制動器的電流。此后退出上述子例程。
在圖50和圖51的改進型實施例中，在轉(zhuǎn)盤外側(cè)的各出口通道的端部均設(shè)置有一個第二傳感器S′以便確認第n個硬幣已在實際上排出了轉(zhuǎn)盤。通過這種結(jié)構(gòu)，可以不再需要編碼器并且可以使用圖52中的軟件例程。正如從圖51中可看到的那樣，第二傳感器S′是由光源400和光測器403構(gòu)成的，光源400安裝在頭部401超出轉(zhuǎn)盤402的延伸部位，而光測器403則安裝在出口斜槽404的底壁上。
圖52的例程始于步驟650，該步驟判斷第一傳感器所檢測到的硬幣是否是上述面額的預(yù)定數(shù)量硬幣中的第n個硬幣。如果回答是否定的，則退出所說的例程。如果回答是肯定的，則該子例程在步驟651處通過使電機斷電并使制動器通電而使得轉(zhuǎn)盤651停轉(zhuǎn)。然后，步驟652判斷第二傳感器S′是否已檢測到了第n個硬幣。
只要步驟652產(chǎn)生一否定應(yīng)答以表示第二傳感器S′尚未檢測到第n個硬幣，那么，例程就會前進至步驟654，步驟654關(guān)閉制動器并通過用受控脈沖短暫地驅(qū)動電機通電從而該電機微動。然后在步驟655處立即再次關(guān)閉該電機并開啟制動器。隨后，例程返回至步驟652。
在步驟652產(chǎn)生一肯定應(yīng)答以表示第二傳感器已檢測到了第n個硬幣時，就在步驟653處進入“硬幣袋滿”例程。“硬幣袋滿”例程能使轉(zhuǎn)盤保持靜止，直至拆下并且用空硬幣袋替換了裝滿的硬幣袋。
在圖53和圖54中，顯示了另一個改進型實施例，在該實施例中，第二傳感器S′完全位于出口斜槽410內(nèi)。這里，第二傳感器S′也是由光源411和光測器412構(gòu)成的，但是，在這種情況下，這兩個部件均安裝在出口斜槽410內(nèi)。而且，光源411和光測器412按一定的距離間隔開轉(zhuǎn)盤的外緣，所說的一定距離約等于要在該處排出的特定面額硬幣的直徑。因此，不論何時傳感器S′檢測到了一新硬幣，該硬幣均已經(jīng)從轉(zhuǎn)盤和分揀頭中釋放出來了。
圖55說明了用于代替圖16中編碼器212的最佳編碼器800。編碼器800帶有一齒輪801，它與金屬轉(zhuǎn)盤803邊緣上的齒牙802相嚙合。嚙合的齒牙能使編碼器800確實地跟蹤轉(zhuǎn)盤803的旋轉(zhuǎn)運動。
參照圖56，它顯示了本發(fā)明的另一種硬幣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用基于微處理器的控制器810來對旋轉(zhuǎn)著的硬幣轉(zhuǎn)盤808上的硬幣進行排放控制?？刂破?10響應(yīng)包括在固定頭811內(nèi)硬幣傳感器809以及編碼器816而通過電機驅(qū)動器817對交流電機814以及制動器812進行控制。硬幣傳感器809用于對通過該傳感器的各種面額的硬幣進行計數(shù)，編碼器816用于監(jiān)控減速器819的角位移?？梢杂弥T如圖17、圖24、圖29和圖38所述的多種方式來形成硬幣傳感器809。
如圖57和圖58所示，利用脊形傳動帶820將電機的傳動軸821與齒輪822連接起來從而形成減速器819，或用齒輪傳動裝置824來形成減速器819，或者，減速器819是上述兩種減速器的組合。諸如美國專利第5021026號和第5055086號所示的這種類型的減速器是通用的減速器。
通過以能監(jiān)控減速器819的電機轉(zhuǎn)軸一側(cè)的方式配置編碼器816，可以使得電機轉(zhuǎn)軸821的每一圈轉(zhuǎn)動均只能轉(zhuǎn)化為硬幣轉(zhuǎn)盤808的一小部分角運動，從而能精確地監(jiān)控硬幣轉(zhuǎn)盤的位置。例如，利用具有5∶1傳動比的減速器819，電機軸821轉(zhuǎn)動100度只會轉(zhuǎn)化為硬幣轉(zhuǎn)盤808的20度的旋轉(zhuǎn)運動。控制器810利用這種轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)去正確地判斷硬幣被固定分揀頭上的硬幣傳感器檢測到以后行進了多長距離。
圖59a說明了圖56所示系統(tǒng)的示例性操作的時序圖。圖59a時序圖中標記為I的第一行表示在將特定面額的第一百個硬幣用作邊界硬幣情況下來自硬幣傳感器809的信號輸出。該時序圖中的第二行II和第三行III分別表示電機814的速度以及傳給電機814的電源控制信號(開或關(guān))?？刂破?10利用電源控制信號(第III行)去接通和關(guān)閉電機的電源并有選擇地啟動制動器812，從而控制著所述電機的速度。第IV行顯示了制動器電流的時間分配和大小。第V行表示一間隔時間信號，控制器810利用該信號去判斷是否在檢測到邊界硬幣之前已經(jīng)過去了很長時間。
假定在把第一百個特定面額的硬幣當(dāng)做邊界硬幣并把該面額的第九十五個硬幣當(dāng)做前邊界硬幣的情況下，對上述控制器進行了編程，那么，控制器會使電機全速旋轉(zhuǎn)直至硬幣傳感器檢測到了前邊界硬幣。在檢測到了前邊界硬幣時，控制器就會立即使轉(zhuǎn)盤減速，然后使轉(zhuǎn)盤緩慢地前進直至檢測、分揀并排放出邊界硬幣。這就能夠保證轉(zhuǎn)盤分揀硬幣的高速度不會將預(yù)定硬幣邊界以外的任何硬幣排放出去。
為了達到上述目的，控制器隨檢測到前邊界硬幣而發(fā)信號給繼電器或電磁鐵或者其它裝置(圖中未顯示)以便切斷電機的電源。圖59a的第III行中電機電源控制信號的第一個下降邊緣顯示了上述斷電信號的時間分配。在與斷開電機電源大致相同的時間內(nèi)，控制器發(fā)信號給制動器以便對轉(zhuǎn)盤施加最大的制動力。這一信號的時間分配在第IV行中如制動器電流信號的第一個上升邊緣所示。短時間之后并且在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)大約50度的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)盤從全速(例如360轉(zhuǎn)/分)變成如第II行速度曲線中的第二條水平線所示的靜止狀態(tài)。同時，在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)50度的過程中，硬幣傳感器會檢測到第九十六的硬幣和第九十七個硬幣，如第I行所示。
在轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)之后的很短時間內(nèi)，控制器發(fā)信號給制動器以便對轉(zhuǎn)盤施加減小了的制動力。這一信號的時間分配在第IV行中如制動器電流信號的第一個下降邊緣所示。如在上述第一個下降邊緣之后所示的那樣，前述減小了的制動力對應(yīng)于0.5安培的電流，或者是約為最大制動力的10％。在有這種減小了的制動力的情況下，控制器會再次開啟驅(qū)動電機同時啟動一個兩分鐘的計時器。轉(zhuǎn)盤會以例如120轉(zhuǎn)/分的很低速度再次轉(zhuǎn)動。
轉(zhuǎn)盤的這種低速旋轉(zhuǎn)會持續(xù)到三個事件發(fā)生的初期。第一個事件是控制器接收了已檢測到邊界硬幣以外的第一個硬幣(邊界數(shù)+1)的指示。如果出現(xiàn)這種情況，控制器就會接通制動器并同時斷開電機的電源。到轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)時，邊界硬幣會旋出適當(dāng)?shù)挠矌懦隹谕贰?br> 第二個事件基于最好在內(nèi)部傳送給控制器的定時信號以便表示從檢測到邊界硬幣以來已經(jīng)過去了100毫秒。一旦在前述低速狀態(tài)下檢測到邊界硬幣之后轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)了100毫秒，控制器就假定已經(jīng)排出了邊界硬幣?？筛鶕?jù)轉(zhuǎn)盤的上述低速度、轉(zhuǎn)盤的大小以及傳感器相對硬幣出口通道的位置來選定100毫秒的時間周期。
第三個事件基于圖59b中第V行中的兩秒定時信號。一旦向電機供電從而啟動了低速(120轉(zhuǎn)/分)模式，控制器就會利用內(nèi)部計數(shù)器啟動定時信號。在過去了兩秒種之后，控制器就會在假定上述頭兩種情況不會出現(xiàn)或不會即將出現(xiàn)的情況下進行操作。在預(yù)先考慮到附加的全速分揀會使邊界硬幣出現(xiàn)的情況下，控制器會完全撤去對轉(zhuǎn)盤的制動力直至檢測到并對邊界硬幣進行了計數(shù)。如果在邊界硬幣之后還有硬幣，則恢復(fù)全速旋轉(zhuǎn)一般都會使硬幣排放超額，超額量取決于低速階段(例如120轉(zhuǎn)/分)所計算出的硬幣數(shù)。最壞情況下的超額量要小于分揀器固有的超額量(SIO)。SIO是指在轉(zhuǎn)盤從最大速度停止時特定面額硬幣的最壞超額量。
不能完全停止的概率是非常低的，并且直接取決于達到邊界數(shù)之前的硬幣分布。該概率的數(shù)學(xué)說明如下如果在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)R轉(zhuǎn)之內(nèi)測出有最后N個硬幣，則超額量為零，其中，N為SIO，R為低速模式下所允許的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)數(shù)。N和R的示例值分別為5和4。實際的超額量總是低于SIO數(shù)。R的值是隨機的，并且，如果需要的話，可以加以改變以滿足特定的硬幣分揀應(yīng)用。
在轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)4轉(zhuǎn)之內(nèi)還測不出有5個預(yù)定面額的硬幣的可能性是相當(dāng)?shù)偷摹?br> 控制器會響應(yīng)第一或第二事件或者響應(yīng)在第三事件中檢測到邊界硬幣而發(fā)出一適當(dāng)信號從而使轉(zhuǎn)盤立刻停轉(zhuǎn)。因此，電機的電源會被斷開，并且，控制器指令制動器對旋轉(zhuǎn)著的轉(zhuǎn)盤施加最大的制動力。在這一階段中，轉(zhuǎn)盤會在旋轉(zhuǎn)了約7度之后停轉(zhuǎn)。圖59a說明了響應(yīng)第一事件而使轉(zhuǎn)盤停轉(zhuǎn)的情況。例如，隨著控制器接收到與檢測到邊界硬幣之后的硬幣相對應(yīng)的信號的后沿(第I行)，就如第III行第二個后沿所示那樣切斷電機的電源。
作為加以編程以判斷上述三個事件中第一和第二事件出現(xiàn)的控制器的另一種形式，可與編碼器配合使用位于轉(zhuǎn)盤外側(cè)的第二傳感器，以便告知控制器邊界硬幣在什么時候排出了轉(zhuǎn)盤。由于當(dāng)一段延時時間之后未檢測到邊界硬幣時，上述外側(cè)傳感器無法解決所說的問題，所以，在本實施例中，應(yīng)對控制器加以編程以判斷前述第三事件并對此做出反應(yīng)。上述實施程序中的任何一種轉(zhuǎn)盤結(jié)構(gòu)均可與外側(cè)傳感器配合使用以便實現(xiàn)此過程。在圖29中顯示了用于一個硬幣排放出口通路的外側(cè)硬幣傳感器，該傳感器用如S7的虛線所示。
圖59b是另一種時序圖。它顯示了圖56的系統(tǒng)響應(yīng)上述第三個事件的操作情況。通過比較圖59a和圖59b時序圖中的信號可以看出，在檢測第九十九個硬幣的進程中，系統(tǒng)的操作是相同的。但是，檢測完第九十九個硬幣之后，在圖59b第V行所表示的定時信號的兩秒鐘時間內(nèi)不去檢測邊界硬幣。當(dāng)上述兩秒鐘的時間結(jié)束時，控制器將作用于轉(zhuǎn)盤的制動力完全撤除，因此，轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)動會躍升至最大速度直至檢測到邊界硬幣。在所述的兩秒鐘時間結(jié)束(圖59b中第V行所示的信號后沿)的位置處，顯示出電機的速度躍升至圖59b中第II行所示的360轉(zhuǎn)/分的最大速度。
另外，對控制器加以編程以便只能在一段預(yù)定的時間內(nèi)使轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速躍升，此后，控制器向系統(tǒng)使用者顯示一信號以表示是否獲得了邊界硬幣，如果不是，則給出缺少的數(shù)量。
依照圖56系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，合格的硬幣分揀系統(tǒng)包括在CumminsMode1 3400中使用的直徑為13英寸的精密硬幣袋止動分揀頭，該分揀頭如圖56所示那樣進行了改進以包括內(nèi)置于分揀頭中的傳感器。
圖60說明了用于控制圖56所示交流電機以獲得低速(120轉(zhuǎn)/分)模式的系統(tǒng)。圖60的框圖包括一測速儀840以及兩個比較器842和844，測速儀840可提供表示交流電機速度的信號。比較器842和844使用測速儀840所提供的信號來比較電機的速度與相應(yīng)的高速閾值和低速閾值VH及VL，以便判斷電機在何時轉(zhuǎn)得太快或太慢。通過設(shè)置高速閾值和低速閾值VH和VL以使得它們的平均值等于轉(zhuǎn)盤的低速轉(zhuǎn)數(shù)，從而，可以控制電機的電源以便保持對應(yīng)于轉(zhuǎn)盤低速旋轉(zhuǎn)的平均速度。例如，對120轉(zhuǎn)/分的預(yù)定平均速度來說，應(yīng)將相應(yīng)的高速閾值和低速閾值VH和VL設(shè)置成對應(yīng)于125轉(zhuǎn)/分和115轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)盤速度。當(dāng)轉(zhuǎn)盤速度超出125轉(zhuǎn)/分時，比較器842的輸出會提供一高電平輸出信號以表示應(yīng)該切斷電機的電源。當(dāng)轉(zhuǎn)盤速度低于115轉(zhuǎn)/分時，比較器844的輸出會提供一低電平輸出信號以表示應(yīng)接通電機的電源。通過這種方式，可以使電機的電源作脈沖式的開和關(guān)，從而很有效地控制轉(zhuǎn)盤速度。
比較器842和844的輸出信號與S-R觸發(fā)器(置位復(fù)位雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器)846的相應(yīng)S-R輸入相連，S-R觸發(fā)器可根據(jù)S-R輸入端的信號提供一輸出信號Q。輸出信號Q經(jīng)由“與”門850和“或”門851與開關(guān)848相連，以便控制交流電機的電源。當(dāng)比較器844的輸出為高時，S-R觸發(fā)器846會產(chǎn)生一高電平輸出信號，以便向電機供電，從而使電機加速。當(dāng)比較器842的輸出為高時，S-R觸發(fā)器846會產(chǎn)生一低電平輸出信號，以便使得開關(guān)848斷開電機的電源，從而使電機減速。當(dāng)測速儀840所提供的信號表明電機的速度等于高速閾值與低速閾值VH與VL之間的某一速度時，比較器842和844的輸出為低，并且，S-R觸發(fā)器的狀態(tài)不會改變。
當(dāng)比較器842的輸出為高時，比較器844的輸出不應(yīng)為高，這是因為比較器842和844的輸出提供的是相互排斥的信號。電機或者是太快或者是太慢，但不可能既太快又太慢。為了能夠在使比較器842和844以及觸發(fā)器846增加功率時不侵犯上述邏輯邊界。在S-R觸發(fā)器846的S端輸入處使用了一種R-C電路(阻容電路)852以及“與”門。因此，應(yīng)選定R-C電路的RC時間常數(shù)，以便通過“與”門854使得S-R觸發(fā)器846的S輸入保持為低，直至比較器842和844以及觸發(fā)器846達到滿功率。
“與”門850接收來自S-R觸發(fā)器846的輸出Q以及來自控制器的低速啟動信號，因此，只有在控制器提供了低速啟動信號(高)時才能實現(xiàn)低速模式。在控制器不提供低速啟動信號時，“與”門850的輸出為低，并且觸發(fā)器846無效。
“或”門851接收來自“與”門850的輸出以及來自控制器全速啟動信號，因此，無論何時控制器提供了全速啟動信號(高)，電機都能全速運轉(zhuǎn)。在控制器不提供全速啟動信號時，“或”門851的輸出受控于來自S-R觸發(fā)器846的Q輸出以及前述低速啟動信號。為了能關(guān)閉電機的電源，控制器發(fā)送低速啟動信號和全速啟動信號。
參照圖61，框圖顯示了如何按著圖56至圖60的說明對圖56的控制器(例如用微機實現(xiàn)的)進行編程，以便對多種面額硬幣中的特定面額硬幣進行分揀和計數(shù)。具體的執(zhí)行過程始于框860，在框860中，控制器執(zhí)行諸如寄存器和顯示器初始化以及計數(shù)器更新等后臺控制功能。在框862中，控制器通過開啟電機并且如果存在有制動力則除去轉(zhuǎn)盤的制動力而進行全速分揀。
流程以框862前進至框864或框866?？?64說明了一個中斷例程，該例程響應(yīng)向控制器報告已檢測到硬幣的(特定面額硬幣的)傳感器而運行，并且，從框862至框882中的任何一處均可以進入上述中斷例程。該中斷例程用于使特定面額硬幣的計數(shù)值加1。一旦中斷例程結(jié)束或者如果未檢測到硬幣，則流程前進至框866，在框866處，控制器判斷硬幣計數(shù)值是否已達到了預(yù)邊界數(shù)即N-1。如果硬幣計數(shù)值已達到了預(yù)邊界數(shù)，則流程前進至框868，在框868處，控制器啟動預(yù)邊界速度并開始遞減計數(shù)兩秒鐘。如果硬幣計數(shù)值未達到預(yù)邊界數(shù)，則流程前進至框870，在框870處，控制器判斷最近檢測到的硬幣是否是邊界硬幣。
在框870處，如果最近檢測到的硬幣不是邊界硬幣，則流程前進至框872，在框872處，控制器判斷硬幣是否是邊界硬幣之后的第一個硬幣。如果該硬幣是邊界硬幣之后的第一個硬幣，則流程前進至框874，在框874處，控制器斷開電機的電源并對轉(zhuǎn)盤施加最大的制動力。如果所述硬幣不是邊界硬幣之后的第一個硬幣，則控制器認為尚未達到預(yù)邊界硬幣。因而流程返回至框866，在框866處，控制器繼續(xù)進行轉(zhuǎn)盤的全速分揀。
參照框866和框868，一旦控制器開始啟動轉(zhuǎn)盤的預(yù)邊界速度，控制器就會檢查它的內(nèi)部計時器以便判斷是否已過了兩秒的時限。這在框876處做了說明。這樣，在上述時限尚未結(jié)束時，流程會從框868前進至框876、框868、框876等等。一旦上述時限結(jié)束，就會退出循環(huán)，流程會從框876前進至框878，在框878處，控制器設(shè)置一標識(2秒標識)以表示前述兩秒鐘的時限已經(jīng)結(jié)束。流程從框878前進至框862，在框862處重新開始全速分揀。
如果在上述時限結(jié)束之前檢測到了特定面額的硬幣，則流程從所說的循環(huán)前進至框864，在框864處使硬幣的計數(shù)值加1。如前所述，流程從框864返回至框866，但是，在這種情況下，轉(zhuǎn)盤會按預(yù)邊界速度旋轉(zhuǎn)。
在框870處，如果控制器判斷出業(yè)已檢測到了邊界硬幣，則控制器利用前述100毫秒的暫停開始遞減計數(shù)。然后，控制器必須判斷是否監(jiān)控了上述100毫秒的暫停?？?80說明了這種判斷，在框880中，控制器查詢是否設(shè)置了兩秒標識。如果設(shè)置了這個標識，則系統(tǒng)正在全速操作，且用于控制預(yù)邊界速度的兩秒時限已經(jīng)結(jié)束，所以，100毫秒的暫停是不切實際的。流程會從框880前進至框874以便中止分揀操作。
在框880中，如果未設(shè)置兩秒標識，則系統(tǒng)按預(yù)邊界速度運轉(zhuǎn)，并且，控制器監(jiān)控100毫秒的暫停。流程從框880前進至框882，在框882處，控制器開始監(jiān)控100毫秒暫停。除非上述暫停時間結(jié)束，控制器會在框882處保持循環(huán)，框864處的中斷例程提供了上述循環(huán)的出口。如果借助中斷例程退出循環(huán)，則流程會返回至框866、框870、框872，在框872處，控制器判斷出所檢測到的硬幣是邊界硬幣之后的硬幣。然后，控制器關(guān)閉電機的電源，如框874處所示。如果上述循環(huán)因時間已過而退出，則流程也會前進至框874以便關(guān)閉電機的電源。
流程從框874前進至框880，在框880處，重置兩秒標識并停止對特定面額硬幣的分揀操作。
圖62說明了與圖56相似的硬幣分揀系統(tǒng)，但此系統(tǒng)改進成了包括兩個減速器900和902以及一離合器904。圖62中說明了的電機906可以是交流電機也可以是直流電機。另外，對同樣類型的組件來說，圖56和圖62使用了相同的標號。
減速器900和902以及離合器904能使得圖62中的系統(tǒng)以顯著高于圖56所示系統(tǒng)的速度進行分揀，但兩者卻有著同樣的控制分揀后硬幣排放的質(zhì)量水準?？梢杂脠D57或圖58中所示的結(jié)構(gòu)來分別實現(xiàn)減速器900和902以提供電機906與轉(zhuǎn)盤(或轉(zhuǎn)臺)808之間3∶1和4∶1的減速比?？梢杂媒涣麟娀蛑绷麟妼﹄姍C906供電。
圖63說明了圖62系統(tǒng)的最佳操作。該分揀器起始于時刻T1。它于時刻T2達到額定分揀速度Vs。Vs的值取決于分揀過程(硬幣特征)以及特定應(yīng)用的要求。例如，假設(shè)Vs的值為500轉(zhuǎn)/分，在時刻T3也即在邊界前有預(yù)定數(shù)量的硬幣時，向分揀器預(yù)告即將來臨的邊界。因此，轉(zhuǎn)盤的速度會從分揀速度(Vs＝500轉(zhuǎn)/分)減小至邊界速度VL。VL的值取決于制動器的扭矩以及轉(zhuǎn)盤(或轉(zhuǎn)臺)的慣量。在本例中，VL的值假定為360轉(zhuǎn)/分。
最后，在時刻T4檢測到邊界硬幣，因而分揀器停止。約為20度的停止距離會將邊界硬幣送進硬幣袋并使接在邊界硬幣之后的硬幣立即停留在分揀頭內(nèi)。
如果象來自編碼器的跟蹤信號或因缺少外側(cè)傳感器(例如圖29中的S7)的信號所指示的那樣，用于排放邊界硬幣的停止距離變短，控制器就會啟動微動模式。時刻T5顯示了這種情況，在時刻T5按微動速度Vj(例如Vj＝50轉(zhuǎn)/分)來重新啟動分揀器。在時刻T6到達了規(guī)定的頭部位置，因而分揀器會最終停止。
由于上述微動狀態(tài)不是全部機器操作的最佳組成部分，所以最好將制動器的扭矩設(shè)置成這樣的值，即該值能在不進行微動的情況下獲得預(yù)定精度的邊界停止。只有在強迫機器停止、同時機器正以低于邊界速度VL的速度進行操作時才會偶而出現(xiàn)微動狀態(tài)。
上述方法與圖56和圖59a、圖59b所述方法的主要差別是使用了離合器，該離合器會使得邊界速度VL從120明顯地增加至360轉(zhuǎn)/分。能夠按120轉(zhuǎn)/分的邊界速度傳遞預(yù)定最后五個硬幣的窗孔(Window)應(yīng)限制在不超過若干秒的范圍內(nèi)。另一方面，360轉(zhuǎn)/分的高邊界速度允許這一時間間隔是任意的。為了能使轉(zhuǎn)盤的速度非常迅速地下降至可以控制的水平，應(yīng)同時分離離合器并接通制動器。
依照圖63的時序圖，對圖62系統(tǒng)的控制器進行編程以便能夠以與圖61的流程圖所述的相似方式對特定面額的硬幣進行分揀和計數(shù)。通過在后臺控制框(圖61中的框860)之后增加幾個步驟，就可以使Vs(500轉(zhuǎn)/分)速度等于系統(tǒng)的最高操作速度。利用這種改進形式，圖61中所說的全速及預(yù)邊界速度可轉(zhuǎn)換為圖63中時序圖所示的三種速度的操作。執(zhí)行Vs速度直至檢測到小于邊界硬幣的約15個硬幣。這時，全邊界速度轉(zhuǎn)換成邊界速度VL(例如360轉(zhuǎn)/分)，預(yù)邊界速度轉(zhuǎn)換為微動速度(Vj) 。
圖64a和圖64b顯示了用于控制圖62中系統(tǒng)的微機(它是控制器的一部分)在對多種面額硬幣進行分揀和計數(shù)時的最佳操作。圖64a顯示了主程序的流程，該流程始于這樣的位置，即在該位置處，特定面額硬幣的傳感器指示出已檢測到了一個硬幣。用略微不對稱于硬幣通路的傳感器通過硬幣的前緣或后緣來檢測該硬幣。利用這種方法，可以分別檢測到兩個疊置行進的硬幣。因此，控制器在圖64a的框930處進行測試以判斷是否檢測到了硬幣的前緣或后緣。如果檢測到了硬幣的前緣，則流程從框930前進至框932，在框932處進行另一項測試以判斷該特定面額的硬幣是否是邊界硬幣。如果檢測到的硬幣不是邊界硬幣， 則流程從框932前進到本流程圖的結(jié)尾以便退出這段程序。這時會退出這段程序，因為，只有在檢測到硬幣的后緣才對硬幣進行計數(shù)。
如果檢測到的硬幣是邊界硬幣，則流程從框932前進至框934以判斷是否有硬幣正在緩慢行進即在轉(zhuǎn)盤上接微動速度Vj移動。如果轉(zhuǎn)盤尚未按微動速度運轉(zhuǎn)，則流程從框934前進至框936以便開始微動操作。如果硬幣正在緩慢行進，則流程前進至程序段的結(jié)尾以便退出。
參照判別框930，如果所檢測到的硬幣不是硬幣的前緣，則流程從框930前進至框938，在框938處進行測試以判斷所檢測到的特定面額(對應(yīng)于傳感器位置)的硬幣是否是邊界硬幣?？?38與前述的框932完全相同。如果所檢測到的硬幣不是邊界硬幣，則流程從框938前進至框940，在框940處對檢測到的硬幣進行計數(shù)。如前所述，根據(jù)檢測到硬幣的后緣而對硬幣進行計數(shù)。在框940處對硬幣進行計數(shù)之后，就退出這段程序。
在框938處，如果所檢測到的硬幣是邊界硬幣，則流程從框938前進至框942以便執(zhí)行涉及到是否有已啟動所述微動程序的其它面額硬幣的測試。因此，在框942處控制器會查詢是否有任何別的硬幣正在緩慢行進。如果沒有其它硬幣在緩慢行進，則流程從框942前進至框944，在框944處控制器進行測試以判斷在邊界中是否有(其它面額的)其它硬幣，也就是說，作為邊界硬幣是否已經(jīng)檢測到了其它面額的硬幣。如果不是這樣，則不存在沖突，流程會從框944前進至框946，在框946處，用于所檢測到的那種面額硬幣的邊界硬幣的微動過程開始運行。
在框942處，如果在上述微動過程中已存在有其它面額的硬幣，則流程從框942前進至框948，在框948處控制器進行測試以判斷哪個(相應(yīng)面額的)邊界硬幣幾乎要被排出。如果最近檢測到的硬幣幾乎要被排出，則流程從框948前進至框950。在框950處控制器利用編碼器來跟蹤上述硬幣。如果所說的硬幣不是快要被排出的硬幣，則流程從框948(跳過框950)前進至框952。在這種情況下跳過了框950，因為，編碼器已正在跟蹤另一種面額的邊界硬幣。所以，流程會從框946或框950前進至框952，在框952處設(shè)置一標識以表示所檢測到的(這種特定面額的)硬幣應(yīng)處在微動過程中以便適當(dāng)?shù)嘏欧懦鋈??？刂破骺梢岳蒙鲜鰳俗R進行框944處所述判斷，也就是說，判斷在邊界內(nèi)是否存在有(其它面額的)任何其它硬幣。流程從框952向前以便退出所述的程序段。
參照圖64b所述的流程，該流程是圖46a流程中框936和框946所執(zhí)行的微動過程的操作。假定已用制動器中止了邊界速度(并有選擇地分離了離合器)，則在框960處進行判別以判斷轉(zhuǎn)盤是否完全停轉(zhuǎn)。如果不是這樣，則流程繼續(xù)圍繞框960循環(huán)直至編碼器指示出轉(zhuǎn)盤完全停轉(zhuǎn)。流程從框960前進至框962，在框962處控制器指令釋放制動器。流程從框962前進至框964，在框964處，控制器進行判別以判斷在端部位置處是否存在有邊界硬幣，即該硬幣已被排放出去。如果在端部位置處存在有邊界硬幣，則流程從框964前進至框966，在框966處設(shè)置一標識以指示硬幣被排出。可以同圖64a的框942一道使用框966的標識以指示不再有任何硬幣正在緩行。流程從框966前進以執(zhí)行退出命令，從而從微動例程中退出。這一位置處的出口對應(yīng)于圖64a中框936或框946的結(jié)尾。
當(dāng)控制器判斷出在端部位置處沒有邊界硬幣時，流程從框964前進至框968。在框968處，控制器用編碼器跟蹤最接近端部的邊界硬幣。流程從框968前進至框970，在框970處電機進行微動(對交流電機通以脈沖)并以可變的方式控制直流電機的電源(以便將最靠近端部的硬幣慢慢地引導(dǎo)至該端部)。流程從框970前進至框972，在框972處，控制器進行測試以判斷邊界硬幣是否處在端部位置。如果不是這樣，流程圍繞框972保持循環(huán)直至將邊界硬幣排放出去。流程從框972前進至框974以及框976，在框974處按最大的力供給制動器，而在框976處則關(guān)閉電機。流程從框976處返回至本例程的頂點(框960)以判斷微動速度是否停止。在使用者業(yè)已清理了插接式邊界硬幣的容器之后，會以遞歸的方式再次執(zhí)行框960至框976，直至將各種面額的邊界硬幣全部都排放出去。
本發(fā)明原理所包括的另一個重要特征在于檢測和處理無效硬幣的步驟?！盁o效硬幣”一詞系指在轉(zhuǎn)盤上循環(huán)的但不是所要分揀的一種硬幣(包括代用幣)。例如，經(jīng)常會有外國硬幣或假幣進入硬幣分揀系統(tǒng)。從分揀系統(tǒng)中檢測并除去無效硬幣是有好處的，因此，這類物品作為無效硬幣不予分揀和計數(shù)。圖65a說明了可用于上述目的電路結(jié)構(gòu)的框圖。
圖65a的電路結(jié)構(gòu)包括一個振蕩器1002和一數(shù)字信號處理器(DSP)1004，這兩個部件一道操作以檢測在線圈1006下方經(jīng)過的無效硬幣。線圈1006位于分揀頭內(nèi)并略微凹進，因此，經(jīng)過的硬幣不會與該線圈1006接觸。把線圈1006短路再連接另一個線圈1006的虛線說明了上述傳感結(jié)構(gòu)的另一種電學(xué)形式。DSP在內(nèi)部將模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，然后對該數(shù)字信號進行分析以判斷測試中的硬幣是否是無效硬幣。振蕩器1002通過電感部件1006發(fā)送振蕩信號。放大器1007對電感部件1006另一側(cè)的振蕩信號進行電平調(diào)節(jié)，然后，DSP1004對該振蕩信號作位相、振幅和/或諧振蕩特征等方面的分析。DSP1004分別在沒有任何硬幣經(jīng)過電感部件1006的情況下、以及在有各種面額的硬幣經(jīng)過電感部件1006時，針對每種面額的硬幣分析并以符號的形式記錄所說的位相、振幅和/或諧振蕩特征。這些記錄是實際分揀硬幣之前在工廠內(nèi)或在裝配過程中進行的。沒有硬幣經(jīng)過電感部件1006的特征記錄在DSP1004內(nèi)部的存儲電路中，而在有特定面額的硬幣經(jīng)過電感部件1006時用于各種面額硬幣的特征則分別存儲在存儲電路1008、1010和1012中。存儲電路1008、1010、1012說明了一種用于分揀三種面額硬幣即一角硬幣、一分硬幣以及五分硬幣的實例，但是，也可以使用更多或更少的硬幣。
利用上述適當(dāng)位置處的記錄，每當(dāng)有效或無效硬幣經(jīng)過電感部件1006時，DSP1004就會(在導(dǎo)線1013上)提供一允許信號并為各個多位數(shù)字比較器1014、1016、1018提供輸出信號。在一有效硬幣經(jīng)過電感部件1006時，上述輸出信號對應(yīng)于以符號形式記錄的用于被測面額硬幣的特征。各個比較器1014、1016和1018接收上述輸出信號以及記錄在相關(guān)存儲電路1008、1010、1012內(nèi)的多位輸出。用于被測面額硬幣的比較器1014、1016或1018可形成一高電平(數(shù)字“1”)輸出以通知控制器業(yè)已檢測到了被測面額的有效硬幣。然后，控制器利用上述允許信號提供的時間分配去保存圖65a中電路結(jié)構(gòu)所檢測到的硬幣的數(shù)量。
在一無效硬幣經(jīng)過電感部件1006時，DSP1004所提供的輸出信號與以符號形式記錄的用于被測面額硬幣的特征不一致。比較器1014、1016和1018均不提供表示“符合”的輸出信號，所以，每個比較器1014、1016、1018的輸出均會保持于低電平。來自比較器1014、1016、1018的上述低電平輸出經(jīng)由“或非”門1019結(jié)合在一起以形成一用于“與”門1020的高電平輸出。在所說的允許信號出現(xiàn)時，“與”門1020會產(chǎn)生一高電平信號，該信號表示無效硬幣經(jīng)過了電感部件1006(或傳感器/判別電路)。
如果需要并使用上述允許信號所提供的定時，則控制器會保存圖65a中電路結(jié)構(gòu)所檢測到的無效硬幣的數(shù)量。然后，將所檢測到的無效硬幣的數(shù)量顯示在受驅(qū)于控制器的顯示器上。
至于振蕩器1002、數(shù)字信號處理器1004、存儲電路1008、1010、1012以及比較器1014、1016、1018的其它信息，請參閱題為“電子硬幣確認器”的美國專利第4579217號。應(yīng)該注意，該文中所述的硬幣等價電路可與本發(fā)明的上述實例結(jié)合使用。
圖65b顯示了另一種用于檢測有效硬幣并判別無效硬幣的電路結(jié)構(gòu)。這一電路結(jié)構(gòu)包括一低頻振蕩器1021以及一高頻振蕩器1022，通過一常規(guī)的求和電路1023對上述兩個振蕩器求和。一旦使用了放大器1024進行放大，就經(jīng)由第一線圈1025傳遞來自求和電路1023輸出端的信號，以供第二線圈1026接收。最佳的是，線圈1025和1026設(shè)置在一傳感器外罩(虛線所示)內(nèi)，傳感器外罩則安裝在固定導(dǎo)板下側(cè)之內(nèi)，因此，在導(dǎo)板下側(cè)經(jīng)過的硬幣會使第二線圈1026所接收到的信號衰減。衰減量例如取決于硬幣的厚度及導(dǎo)電性。
通過這種方式，線圈1026所接收的信號具有這樣的特征，這些特征是在傳感器外罩下方?jīng)]有硬幣出現(xiàn)這種情況，以及在傳感器外罩下方經(jīng)過的各種類型的硬幣所獨有的。利用例如25KHz的高頻振蕩器1022以及例如2KHz的低頻振蕩器1021，會更有可能檢測到各種硬幣之間的信號差異。因此，在放大器1027放大了線圈1026所接收的信號之后，沿第一信號通路對該信號進行處理以便分析該信號的高頻分量，而沿第二信號通路對該信號進行處理以便分析該信號的低頻分量。
從框圖的角度看，第一和第二信號通路中的電路框圖是相似的，并且，用相同的標號說明這種相似性。
對圖65b的電路來說，基本上有兩種操作模式，即正常模式和檢測模式，在正常模式下，不存在有在傳感器外罩下方經(jīng)過的硬幣，而在檢測模式下，有硬幣正在傳感器外罩下方經(jīng)過。
在正常模式中，所接收信號的高頻分量經(jīng)過高通濾波器1028、由可調(diào)增益放大器1029的放大、被轉(zhuǎn)換成具有與所接收信號相應(yīng)的電壓的直流信號并經(jīng)由常通開關(guān)1032送出。在開關(guān)1032的另一側(cè)，上述信號被暫時保存在電壓存儲電路1033內(nèi)、由放大器1034進行放大并通過模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)1035轉(zhuǎn)換成數(shù)字，微機(MPU)1036對該數(shù)字進行分析以便在傳感器外罩下方?jīng)]有硬幣經(jīng)過時判斷上述信號的特征。在正常模式中，根據(jù)糾錯比較器1030來設(shè)置可調(diào)增益放大器1029的增益，糾錯比較器1030接收放大器1034的輸出以及基準電壓(VRef)并對放大器1034的輸出進行糾錯，直至該放大器的輸出與基準電壓相一致。通過這種方式，微機1036將線圈1026所接收的信號作為硬幣在經(jīng)過線圈1026下方之前調(diào)節(jié)所接收到的信號的基準。由于可以有規(guī)律地調(diào)整所說的基準，所以，用于實現(xiàn)圖65b的電路結(jié)構(gòu)的組件中任何公差變化都是沒有關(guān)系的。
當(dāng)硬幣在傳感器外罩下方經(jīng)過時，信號轉(zhuǎn)換器1031輸出端處的信號會突然上升，邊緣檢測器1037可檢測到這種信號變化，邊緣檢測器1037立即斷開開關(guān)1032并通知微機1036檢測到了硬幣作為應(yīng)答。開關(guān)1032斷開以保存存儲在電壓存儲電路1033內(nèi)并經(jīng)由ADC1035提供給微機1036的電壓。微機1036因被告知有硬幣經(jīng)過而開始將信號轉(zhuǎn)換器1031輸出端經(jīng)由ADC1038的信號與存儲在電壓存儲電路1033內(nèi)的電壓進行比較。通過利用這兩種信號之間的差別可限定正在經(jīng)過的硬幣的特征，微機1036將上述特征與每種面額有效硬幣的預(yù)定特征范圍作比較，以便判斷哪種面額的有效硬幣與正在經(jīng)過的硬幣相符合。如果不符合，則微機1036確定正在經(jīng)過的硬幣是無效的。將比較的結(jié)果作為例如分別對應(yīng)于“一分硬幣”、“五分硬幣”、“十分硬幣”、“無效硬幣”的幾種數(shù)字中的一種提供給位于微機1036輸出端的控制器。
用于低頻分量的信號通路通常都是相同的，微機1036利用各信號通路中的信號去判斷正在經(jīng)過的硬幣的特征。但是，應(yīng)該注意，邊緣檢測器電路1037只響應(yīng)高頻信號通路中的信號。至于圖65b所示框圖1021-1034、1037的結(jié)構(gòu)和/或功能的示例性實施例，請參閱美國專利第4462513號。
對每種面額的有效硬幣利用容差校準處理將各種面額的有效硬幣的預(yù)定特征存儲在微機1036的內(nèi)部存儲器中?？衫酶鞣N面額的眾多硬幣來實現(xiàn)上述處理。例如，可利用下述過程來形成五分硬幣和一角硬幣的預(yù)定特征。首先，分揀系統(tǒng)中只裝載有五分硬幣(數(shù)量越多且類型(年限和磨損程度)越多樣，容差范圍就會越精確)。在接通開關(guān)1032和1032′以及對微機進行編程以存儲各個五分硬幣的高頻和低頻衰減值的情況下，啟動分揀系統(tǒng)直至每個五分硬幣均在傳感器外罩下方經(jīng)過。然后，微機查找前述高頻和低頻衰減值、高頻和低頻以及在傳感器外罩下方經(jīng)過的五分硬幣群。將最大值和最小值存儲起來并用作外部約束條件，以便限定五分面額的硬幣的容差范圍。對一角硬幣來說，重復(fù)同樣的過程。
因此，圖65a和圖65b的相應(yīng)電路結(jié)構(gòu)可向控制器提供何時有一有效硬幣或一無效硬幣經(jīng)過電感部件1006；上述硬幣是有效的還是無效的；以及，如果硬幣有效，硬幣面額的類型為何。通過以與適當(dāng)結(jié)構(gòu)的固定導(dǎo)板相配合的方式使用圖65的電路結(jié)構(gòu)，控制器可以提供對各種面額硬幣的精確計數(shù)、提供精確的硬幣袋制動(EBS)分揀以及檢測無效硬幣并防止將無效硬幣作為有效硬幣排放出去。
本發(fā)明包括多種檢測和處理無效硬幣的方法。這些方法可歸入以下類型中的一個或多個連續(xù)重復(fù)循環(huán)、內(nèi)側(cè)偏移(或轉(zhuǎn)向)以及外側(cè)偏移。
圖66和圖67說明了第一類和第二類即連續(xù)重復(fù)循環(huán)和內(nèi)側(cè)偏移的分揀結(jié)構(gòu)。圖66和圖67分別顯示了用于上述分揀結(jié)構(gòu)的導(dǎo)板12′(帶有彈性轉(zhuǎn)盤16)的平面圖和導(dǎo)板12′的底視圖。除了以下要說明的某些變化之外，圖66和圖67是與圖17所示結(jié)構(gòu)相同的分揀結(jié)構(gòu)。
圖66和圖67所示的導(dǎo)板12′包括位于各個硬幣出口通路40′至45′內(nèi)的轉(zhuǎn)向器1040。這些轉(zhuǎn)向器用于阻止硬幣(有效或無效的)進入相應(yīng)的硬幣出口通路。利用電磁鐵使轉(zhuǎn)向器從導(dǎo)板12′內(nèi)部向下受力并與出口通路的內(nèi)側(cè)壁面凹槽相對齊，以便在硬幣沿出口通路旋轉(zhuǎn)時防止硬幣的內(nèi)緣碰到內(nèi)側(cè)壁面凹槽。通過將傳感器/判別器(“S/D”或圖65中的電感部件1006)設(shè)置在硬幣出口通路的上游并響應(yīng)檢測到無效硬幣而有選擇地接通各個轉(zhuǎn)向器(1040a、1040b等等)，控制器(圖56或圖62)可以阻止將無效硬幣排進一個用于有效硬幣的硬幣出口通路內(nèi)。
通過響應(yīng)用控制器檢測到無效硬幣而順序地接通各個轉(zhuǎn)向器(1040a、1040b等等)，可實現(xiàn)連續(xù)重復(fù)循環(huán)技術(shù)。這就迫使無效硬幣重復(fù)循環(huán)返回至轉(zhuǎn)盤16的中心。一旦無效硬幣經(jīng)過相關(guān)的硬幣出口通路， 控制器就根據(jù)機器的速度和/或用編碼器進行旋轉(zhuǎn)跟蹤順序地斷開各個轉(zhuǎn)向器(1040a、1040b等等)。通過這種方式，無效硬幣會繼續(xù)重復(fù)循環(huán)，而只要轉(zhuǎn)向器未接通，有效硬幣就會被分揀出來并適當(dāng)?shù)嘏懦?。一旦分揀器排出了所?或顯著數(shù)量)的有效硬幣，就可以人工地取出并排除掉無效硬幣，或者用以下說明的無效硬幣排出技術(shù)中的一種，自動地排除無效硬幣。
在某些高速系統(tǒng)中，在檢測到無效硬幣之后，接通轉(zhuǎn)向器所需的時間可能會要求減慢轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的速度。最好使用連同圖56和圖62所說明的前述制動器和/或離合器來實現(xiàn)用于上述目的的減速。這也適用于以下所說的實例。
通過用硬幣出口通路之一(例如硬幣出口通路45′)來排除無效硬幣，可以實現(xiàn)內(nèi)側(cè)偏移技術(shù)。所說的硬幣出口通路既可以只用于排放無效硬幣也可以用于有選擇地排放最大面額的硬幣和無效硬幣。
假定硬幣出口通路45′只用于排放無效硬幣，則所說的實例如下?？刂破黜憫?yīng)指示有無效硬幣的S/D而順序地接通各個轉(zhuǎn)向器1040a至1040e，也就是說，接通除與硬幣出口通路45′相連的最后一個轉(zhuǎn)向器以外的所有轉(zhuǎn)向器。這就迫使所檢測到的無效硬幣轉(zhuǎn)過各個硬幣出口通道40′至44′。假定硬幣出口通路45′的寬度足夠大，以致能容納所檢測到的無效硬幣，則可以通過硬幣出口通路45′排除無效硬幣。一旦無效硬幣經(jīng)過相關(guān)的硬幣出口通路，控制器就根據(jù)機器和/或用編碼器跟蹤的速度順序地斷開各個轉(zhuǎn)向器(1040a、1040b等等)。通過這種方式，在檢測到無效硬幣時，可以排除掉無效硬幣，而只要轉(zhuǎn)向器未被接通，則可分揀并適當(dāng)?shù)嘏懦黾词共皇侨恳彩亲畲笙薅鹊挠行в矌?。一旦分揀器排出了所?或顯著數(shù)量)的有效硬幣，就可以人工地回收被錯誤排除掉的有效硬幣并將它們插回系統(tǒng)。
假定硬幣出口通路45′用于有選擇地排放最大面額的硬幣和無效硬幣，則要對上述實例略作改進。在使所檢測到的無效硬幣連同所分揀的最大面額硬幣一道進入硬幣出口通路45′之后，將排放有有效及無效硬幣的硬幣袋送還給運行中的系統(tǒng)并用上述連續(xù)循環(huán)技術(shù)進行分揀，以便將有效硬幣與無效硬幣分開。此后，拆下所分揀的最大面額硬幣的硬幣袋。然后，人工地清除掉留在系統(tǒng)內(nèi)的無效硬幣，或者，將上述內(nèi)側(cè)偏移技術(shù)用于出口通道45′以便排出無效硬幣。
傳感器S1-S6不是必需的，但可以有選擇地加以使用以驗證或代替S/D所執(zhí)行的硬幣面額計數(shù)功能。通過用傳感器S1-S6代替S/D所執(zhí)行的硬幣面額計數(shù)功能，可以顯著地減少圖65中電路所需的處理時間。
圖68和圖69說明了外側(cè)偏移技術(shù)的一個實例。除圖68的導(dǎo)板包括一個位于硬幣出口通路內(nèi)的傳感器/判別器(S/D2)以及位于轉(zhuǎn)盤16邊緣外側(cè)的硬幣致偏器1050以外，圖68與圖66相似?？刂破黜憫?yīng)檢測到退出硬幣出口通路之無效硬幣的傳感器/判別器(S/D2)而接通剛好位于轉(zhuǎn)盤外側(cè)的硬幣致偏器1050。圖69顯示了從側(cè)面來看的使無效硬幣偏轉(zhuǎn)的硬幣致偏器1050，標記NC表示無效硬幣。
傳感器/判別器(S/D1)不是必需的部件，但可用來在有無效硬幣經(jīng)過傳感器/判別器(S/D1)下方時降低分揀速度(借助前述的微動模式)。通過按這種方式降低分揀速度，控制器會有更多的時間使致偏器1050到達其最佳的硬幣偏轉(zhuǎn)位置。最佳的是，所說的分揀系統(tǒng)包括一位于各硬幣出口通路內(nèi)的硬幣傳感器/判別器以及一位于外側(cè)的相關(guān)致偏器，該致偏器用于使進入上述硬幣出口通道的無效硬幣偏離。
本發(fā)明的另一個重要方面是圖67中系統(tǒng)(或附圖中所示的其它系統(tǒng)之一)在按四種模式中的選定一種進行操作時的效率。這四種模式包括自動模式、無效模式、快速模式以及正常模式。自動模式開始時驅(qū)動分揀系統(tǒng)以用于由不同面額構(gòu)成的正?；旌嫌矌?，并且，如果所檢測到的無效硬幣的比例過大或者一種面額的硬幣比例過大，就改變分揀速度。通過用傳感器/判別器通知控制器混合硬幣的類型，控制器可以控制分揀系統(tǒng)的速度以使分揀的速度和精度達到最佳。分揀系統(tǒng)的使用者可以手工地選擇無效模式以使分揀系統(tǒng)按較低的速度運轉(zhuǎn)。這種模式可以保證不對無效硬幣進行計數(shù)并且不會把無效硬幣分揀為有效硬幣。可用手工選擇快速模式，這種模式包括分揀系統(tǒng)判斷哪種面額的硬幣是主要的，并且以較高的分揀速度來分揀這種面額的硬幣。正常模式也用手工加以選擇以便在不對過量比例的無效硬幣或在混合硬幣中占主要地位的特定面額硬幣采取任何特殊操作的情況下使分揀系統(tǒng)運行。圖70說明了對控制器進行編程以包括上述四種分揀模式的過程。
所說的流程始于框1200，在框1200處，分揀系統(tǒng)顯示出四種分揀操作的選擇。流程從框1200前進至框1202，在框1202處控制器開始等待使用者選擇四種模式中的一種。在框1202處，控制器判斷是否已選擇了自動模式。如果沒有，則流程前進至框1204，在框1204處控制器判斷是否已選擇了無效模式，如果既未選自動模式也未選無效模式，則流程前進至框1206，在框1206處控制器判斷是否已選擇了快速模式。最后，流程前進至框1208以判斷是否已選擇了正常模式。如果未選擇任何一種模式，則流程從框1208返回至框1200，在框1200處控制器繼續(xù)顯示運行選擇。
流程響應(yīng)控制器判斷出使用者選擇了自動模式而從框1202前進至框1210。在框1210處控制器使分揀系統(tǒng)針對一般的混合面額硬幣而進行操作。流程從框1210前進至框1212，在框1212處，控制器開始跟蹤每分鐘所檢測到的每種面額硬幣的比例?？梢杂脠D65a和圖65b所示的電路結(jié)構(gòu)來做這項工作。流程從框1214前進至框1216，響應(yīng)控制器判斷出所檢測到的無效硬幣的速率大于預(yù)定的閾值(x個硬幣/分)，例如，x＝5。上述閾值可針對當(dāng)前的特定應(yīng)用而進行選擇。
在框1216處，控制器將分揀速度減少特定的量(Z％)，例如10％。這樣做是為了增加分揀無效硬幣的精確度。
流程從框1216前進至框1218，在框1218處控制器監(jiān)控?zé)o效硬幣的比例以判斷無效硬幣的比率是否有顯著的減少。在框1220處，控制器比較無效硬幣的比率和一閾值，該閾值略小于連同框1214所述預(yù)定閾值(X)。舉例來說，如果所說的預(yù)定閾值為每分鐘五個硬幣，則用于框1220的閾值(X-n)可設(shè)定為每分鐘兩個硬幣(x-n＝2)。這就提供了一滯后量，因此，控制器不會過量地改變分揀速度。流程從框1220前進至框1222以判斷分揀系統(tǒng)是否完全分揀了硬幣。一傳感器/判別器在超過預(yù)定時間內(nèi)未檢測到任何硬幣(有效的或無效的)時就確認分揀工作結(jié)束。如果分揀工作未結(jié)束，則流程從框1222前進至框1224，在框1224處控制器將分揀速度增加一系數(shù)(Z)，該系數(shù)與用來降低分揀速度的系數(shù)相同。流程從框1224返回至框1210。在框1210處控制器繼續(xù)使分揀系統(tǒng)針對正常混合硬幣來進行操作并重復(fù)同樣的過程。流程響應(yīng)控制器判斷出已完成了對所有硬幣的分揀而從框1222前進至框1226。在框1226處，控制器關(guān)閉機器以結(jié)束分揀過程，并且返回至框1200以向使用者提供全顯示并使得使用者能再次選擇四種運行模式中的一種。
如果未選擇自動模式(框1202)但選擇了無效模式，則流程從框1204前進至框1244，在框1244處控制器將分揀速度減小一預(yù)定的系數(shù)(Z％)。流程從框1244前進至框1254，在框1254處分揀系統(tǒng)繼續(xù)進行分揀直至分揀工作結(jié)束。當(dāng)使用者認為可能有過量的無效硬幣并想要減少誤分揀的可能性時，使用者就可選擇無效模式。這樣，分揀系統(tǒng)從分揀過程的開始就按較低的分揀速率進行分揀。
如果使用者選擇了快速模式，則流程從框1206前進至框1246，在框1246處，控制器對每種面額的硬幣進行計數(shù)并作比較以便判斷哪種面額的硬幣是主要的。例如，如果在分揀三十秒之后控制器判斷出系統(tǒng)中最多的硬幣是一角硬幣，則控制器會認為一角硬幣是主要硬幣。流程從框1246前進至框1248，在框1248處，控制器會用轉(zhuǎn)向器(圖67)阻塞住除一角硬幣出口通路之外的所有硬幣出口通路。流程從框1248前進至框1250，在框1250處，控制器使分揀速度增加一預(yù)定的系數(shù)(P％)，例如10％。通過這種方式，控制器會了解哪種面額的硬幣是主要硬幣，并且只對這種面額的硬幣進行高速分揀。其它面額硬幣的出口通路被堵塞住，從而能使誤揀的硬幣達最低限度。
如果使用者選擇了正常模式，則流程從框1208前進至框1252，在框1252處，控制器使分揀系統(tǒng)針對正常的混合硬幣進行操作。由于控制器不對過量的無效硬幣或主要硬幣采取特殊的操作，所以，控制器會使分揀系統(tǒng)如前述(例如結(jié)合圖56-64b所示的任何一種系統(tǒng))那樣進行操作，直至完成了對所有硬幣的分揀，如框1254所示。流程從框1254前進至框1256，在框1256處，控制器結(jié)束所說的分揀過程，然后，流程前進至框1200以便允許使用者選擇另一種運行選項。
至此，業(yè)已用多個實施例連同多種硬幣檢測、硬幣計數(shù)以及硬幣判別技術(shù)對本發(fā)明進行了說明。本發(fā)明可極大地促進當(dāng)前的分揀技術(shù)并顯著地增加精確地將有效硬幣分揀進分揀站(或硬幣袋)的可能性，同時能夠按高于迄今為止所能達到的速度進行分揀。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會很容易地認識到可以對本發(fā)明進行多種改進和改型。例如，在上述實例中，可配合幾種上述分揀頭結(jié)構(gòu)來全部或部分地使用前述學(xué)習(xí)模式(圖70)。而且，微動模式可與編碼器配合使用，以便一旦檢測到了無效硬幣就去跟蹤該硬幣。這些改變均未脫離后附權(quán)利要求所述的本發(fā)明的實質(zhì)精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種硬幣分揀器，包括一轉(zhuǎn)盤，它具有一彈性上表面；一固定分揀頭，它帶有一下表面，此下表面總體上平行于前述轉(zhuǎn)盤的彈性上表面并與該上表面略有間隔，上述分揀頭的下表面構(gòu)成了多個硬幣出口通道，這些出口通道與前述分揀頭的周邊相交，以便相對所述轉(zhuǎn)盤的上表面徑向向外地分揀和排放不同面額的硬幣，因此，硬幣會在一平面內(nèi)水平地離開所述轉(zhuǎn)盤，而所說的平面是前述轉(zhuǎn)盤的上表面的徑向向外的延伸部分；以及一分流裝置，它設(shè)置在從前述出口通道之一延伸至相關(guān)硬幣收集容器的硬幣路徑內(nèi)，以便將從上述出口通道之一排放的硬幣分離成兩組或更多的組，所述分流裝置相對前述分揀頭和轉(zhuǎn)盤設(shè)置成能接收從前述出口通道之一經(jīng)由分揀頭的周邊排放出來的硬幣，所排放的硬幣在位于所述硬幣路徑內(nèi)時總是保持在前述分揀頭下表面的高度或位于該高度之下。
2.一種硬幣分揀器，包括一轉(zhuǎn)盤，它具有一彈性上表面；一固定分揀頭，它帶有一下表面，此下表面總體上平行于前述轉(zhuǎn)盤的彈性上表面并與該上表面略有間隔，上述分揀頭的下表面構(gòu)成了多個出口通道，這些出口通道用于將不同面額的硬幣引導(dǎo)至位于轉(zhuǎn)盤周邊的不同排放站；一硬幣傳感器/識別器，它用于在硬幣被承載于轉(zhuǎn)盤上時識別出上述固定分揀頭所引導(dǎo)的有效和無效硬幣。
3.如權(quán)利要求2所述的硬幣分揀器，其特征在于，它還包括一控制器，此控制器與所述硬幣傳感器/識別器相連，以便對該硬幣傳感器/識別器所檢測到的有效硬幣進行計數(shù)。
4.如權(quán)利要求2所述的硬幣分揀器，其特征在于，它還包括一控制器，此控制器與所述硬幣傳感器/識別器相連，以便對該硬幣傳感器/識別器所檢測到的無效硬幣進行計數(shù)。
5.如權(quán)利要求2所述的硬幣分揀器，其特征在于，所說的硬幣傳感器/識別器在前述多個出口通道的上游處安裝在前述固定分揀頭內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的硬幣分揀器，其特征在于，它還包括一轉(zhuǎn)向器，此轉(zhuǎn)向器定位于前述傳感器/識別器與排放站之間的硬幣路徑內(nèi)；以及，一控制電路，此電路響應(yīng)硬幣傳感器/識別器檢測到硬幣路徑內(nèi)無效硬幣以便接合該轉(zhuǎn)向器，從而阻止無效硬幣被排放進相應(yīng)的排放站。
7.如權(quán)利要求2所述的硬幣分揀器，其特征在于，所說的硬幣傳感器/識別器在前述多個出口通道之一上安裝于前述固定分揀頭內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的硬幣分揀器，其特征在于，所說的控制電路與轉(zhuǎn)盤相連并控制該轉(zhuǎn)盤的速度。
9.如權(quán)利要求8所述的硬幣分揀器，其特征在于，所說的控制電路通過降低前述轉(zhuǎn)盤的速度來響應(yīng)所述硬幣傳感器/識別器。
10.如權(quán)利要求2所述的硬幣分揀器，其特征在于，所說的硬幣傳感器/識別器在所述轉(zhuǎn)盤上定位于一固定檢測站內(nèi)。
11.一種在硬幣分揀器內(nèi)對混合面額的硬幣進行計數(shù)和分揀的方法，所說的硬幣分揀器帶有一轉(zhuǎn)盤，它具有一彈性上表面以便接收前述硬幣并使該硬幣作旋轉(zhuǎn)運動；以及一固定分揀頭，它帶有一成形的下表面，此表面總體上平行于前述轉(zhuǎn)盤的彈性上表面并略微間隔于該上表面，上述方法包括下列步驟在把不同面額的硬幣填加至轉(zhuǎn)盤與分揀頭之間的同時使位于該分揀頭下方的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)；將分揀頭的下表面與轉(zhuǎn)盤的上表面之間的硬幣分揀至多個出口通道；將所分揀出的硬幣引導(dǎo)至位于分揀頭周邊周圍的不同排放站；以及用一硬幣傳感器/識別器在硬幣被承載于轉(zhuǎn)盤上時識別出有效和無效硬幣。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟對所述硬幣傳感器/識別器檢測到的有效硬幣加以計數(shù)。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，它還包括下列步驟對所述硬幣傳感器/識別器檢測到的無效硬幣加以計數(shù)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所說的硬幣傳感器/識別器在前述多個出口通道的上游處安裝在前述固定分揀頭內(nèi)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，它還包括一轉(zhuǎn)向器，此轉(zhuǎn)向器定位于前述硬幣傳感器/識別器與排放站之間的硬幣路徑內(nèi)；以及，一控制電路，此電路響應(yīng)硬幣傳感器/識別器檢測到硬幣路徑內(nèi)無效硬幣以便接合該轉(zhuǎn)向器，從而阻止無效硬幣被排放進相應(yīng)的排放站。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所說的硬幣傳感器/識別器在前述多個出口通道之一上安裝于前述固定分揀頭內(nèi)。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所說的控制電路與轉(zhuǎn)盤相連并控制該轉(zhuǎn)盤的速度。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所說的控制電路通過降低前述轉(zhuǎn)盤的速度來響應(yīng)所述硬幣傳感器/識別器。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所說的硬幣傳感器/識別器在所述轉(zhuǎn)盤上定位于一固定檢測站內(nèi)。
全文摘要
一種按面額分揀混合硬幣的分揀器,它包括一轉(zhuǎn)盤,此轉(zhuǎn)盤帶有一彈性表面以便接收硬幣并使硬幣旋轉(zhuǎn)。固定分揀頭帶有一略微間隔于轉(zhuǎn)盤彈性表面并大致平行于該表面的成型表面。固定分揀頭在位于其邊緣周圍的不同出口處分揀并排放不同面額的硬幣。上述分揀頭包括用于每種面額硬幣的獨立出口通道、以及用于對該面額出口通道內(nèi)各種面額硬幣的傳感器。編碼器通過監(jiān)控轉(zhuǎn)盤的角運動監(jiān)控著所檢測到的位于傳感器下游處的轉(zhuǎn)盤上的硬幣的運動。硬幣判別器用于檢測外幣和假幣并阻止無效硬幣同有效硬幣一道排出。
文檔編號G07D3/16GK1195150SQ9711962
公開日1998年10月7日 申請日期1997年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月1日
發(fā)明者R·A·馬祖爾, G·瓦特斯, D·E·拉特曼 申請人:卡明斯-艾利森公司