CN1227147C - 用于储入和转储片状物件的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在至少一条拉紧的存储带之间将片状物件储入存储卷筒或从存储卷筒转储的方法，按此方法，在储入和/或转储周期之间的时间间隔内，以一个高于基本带张力的带捆紧张力至少实施一次带捆紧过程(F1-F3)。这一过程是为了拉紧在存储卷筒的带卷内的带，以便捆紧在带卷内的物件提高存储卷筒的容量，以及，为了优选地给予带卷更高的机械稳定性，以便尤其使带卷即使在高充填度的情况下仍保持侧向稳定。有利地，脉动地以一种在赫兹范围内的脉冲重复频率并且使用有效张紧力与基本额定值之比在0.2与2.0之间，优选地在1.0的范围内的脉冲占空系数进行带的捆紧。

Description

用于储入和转储片状物件的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种在存储卷筒上存储带之间储入和转储片状物件尤其钞票的方法。本发明还涉及一种实施此存储方法的设备。

背景技术

片状物件的定义

片状物件优选地理解为钞票。不过采用按本发明的方法和与之相关的设备也可在存储卷筒的带卷内存储其他片状物件，例如凭单、支票等。

由GB-A 2 143 493已知将钞票储入存储卷筒或从存储卷筒转储的设备。在此已知的设备中，钞票卷绕在存储卷筒上夹紧在两条存储带之间，亦即一条上存储带和一条下存储带之间。两条带的各一个端部固定在存储卷筒的轴上，另一个带端固定在两个带备用卷筒的各自的一根轴上。为了使这两条带存在一定的张力，在储入时驱动存储卷筒以及两个带备用卷筒制动。在转储时，驱动这两个带备用卷筒以及制动存储卷筒。

由EP-A 0 409 809已知另一种按此类型的设备。在此设备中两条存储带保持处于拉紧状态。在储入时总是只储入一张钞票，并在储入后拉近存储带。这一过程以每秒十张钞票的速度进行。为了在带停止状态保持带的张力，两个带备用卷筒的驱动装置施加减小的电压，以及存储卷筒借助磁敏感的止动爪防止回动。转储以恒定的传送速度进行。

由EP-A 0 290 731还已知一种有存储卷筒装置和带备用卷筒装置的钞票存储设备。为了使带速能与在存储卷筒上夹紧钞票的带卷的直径无关地保持常数，在这里不是驱动卷筒轴，而是驱动各带卷的外面。带的拉紧通过使卷绕的卷筒相对于退卷的卷筒总是有一个较高的转速达到。带张力的限制通过采用一摩擦锁实现。

由EP-A 0 655 407已知另一种有存储卷筒装置和带备用卷筒装置的钞票存储设备。这种已知的设备设计为，它对于两个卷筒装置只用一个驱动电动机就够了。带的拉紧在这里也是通过不同的驱动速度达到的。

发明内容

本发明的目的是将片状物件有尽可能高的充填密度和位置稳定地存储在一存储卷筒上。

若片状物件，优选地钞票，存储在存储卷筒的带卷内，则存储容量受带卷预定的半径的限制。在超过此半径时，可能发生在多次储入和转储的过程中带卷的外部相对于内部轴向错移，由此使带卷或因自身的原因或由于振动或不适当地贮藏面临碎散的危险。这种碎散的危险在总是尝试在预定的层中储存钞票时进一步增大。因为钞票沿其表面并不是等厚的。因此，这种带卷可能呈现出圆锥状的外形，由于这种外形更强化了不稳定的倾向。

此外，通过重覆储入和转储钞票，可能发生钞票从较小的圆锥体直径向较大的圆锥体直径方向游动，因此不再能提供工整地存储。为了限制这种游动以及不会导致带卷处于不稳定状态，典型地在存储卷筒上最多只能插入约240张钞票。

现在本发明创造了一种补救措施，与上面提及的先有技术不同，按本发明在储入和/或转储周期之间的时间间隔内，以一个高于普通的带张力的带捆紧张力实施至少一次带捆紧过程。因为先有技术只能实现一种包括公差在内恒定的带张力，这种带张力通过制动或相对于驱动卷筒使工作卷筒有更高的转速获得。

也就是说，通过施加一个高于连续的带张力的带捆紧张力，实现了存储带的拉紧，当在储入和/或转储周期之间重复实施时，造成存储带具有一种非常紧的卷绕状态的直径减小。在这里所建议的按本发明的卷绕方法，提供了一种极紧和稳定的带卷，它没有碎散的倾向，以及与已知的卷绕方法相比，允许以高得多的容量储入钞票以及有更大的带卷直径。

优选地，在两个周期之间不是仅捆紧一次而是捆紧多次。当脉冲重复频率在赫兹范围例如约4Hz且捆紧力与普通的基本带张力之比的脉冲占空系数为0.2至2.0，优选地为1.0时，可获得良好的结果。捆紧阶段的持续时间通常与储入和转储阶段一样长为若干秒钟(数量级1至60秒)。

由下文给出本发明的其他优点及实施方案。

附图说明

下面借助附图进一步说明按本发明的方法以及按本发明的设备举例。其中：

图1示意表示按本发明的用于储入和转储片状物件的设备；

图2表示图1所示设备中存储带的带速随时间的变化关系；

图3表示在存储卷筒上的带卷捆紧过程中图1所示设备的存储带的带速随时间的变化关系；以及

图4与图1所示设备的控制器共同工作的计算模块方框图。

具体实施方式

借助图1中表示的按本发明的设备，说明带状或线状材料，在这里是所谓的存储带1，在插入片状物件例如钞票2的情况下，按本发明的卷绕和退卷过程。在图1中，要储存在存储卷筒3上的带卷4内的钞票4的厚度状况以及存储带1的厚度状况明显地夸大表示。

图1示意表示设备的侧视图。唯一的一条沿传送方向T整体式存储带1的一端固定在存储卷筒3上，另一端固定在带备用卷筒5上。存储带1可卷绕在带备用卷筒5的带卷8上和从此带卷8退卷。在图1中只是简化地表示了存储卷筒3和带备用卷筒5的带卷4和8。带备用卷筒5可绕其轴6旋转。步进电动机7作用在轴6上。存储带1从带备用卷筒5经转向轮9运行，在转向轮9对面设压紧轮10。存储带1的轨迹从转向轮9经张紧轮11引向存储卷筒3的带卷4。一个滚轮13压靠在带卷4的外表面上并因而被存储卷筒3驱动。存储卷筒3可绕一固定轴15旋转，它可用另一台步进电动机16驱动以及也可被它制动。存储带1卷绕在存储卷筒3上成带卷4的一些层，此带端固定在轴15附近。在卷绕好的存储带各层之间夹紧储存的钞票2。当然，沿宽度方向，亦即垂直于传送方向T，可优选地彼此平行延伸地存在多条带。带卷4的直径在储入和转储钞票2时，由于存储带1带着处于它之间的钞票2卷绕和退卷而发生改变。为了储入，通常借助图中未表示的传送带将物件2相继供入一个输入或排出缝17。缝17由通过转向轮9运行的存储带1与压紧轮10的外表面构成。在进入缝17后，钞票2平放在存储带1上通过导向板19防止抬起地输送，导向板19与滚轮10、11和13机械连接。张紧轮11再次将钞票2压靠在存储带1上。在压紧轮10与张紧轮11之间的距离小于要储存的钞票2的最小宽度。张紧轮11离带卷4外表面的距离也小于此宽度。

为了优化在存储卷筒3上存储空间的利用，优选地借助传感器20监测钞票的储入。可以只在输入/排出缝17前面设一光学传感器20，它监测输入的钞票2彼此的间距，并与此相应地控制储入过程。光学传感器20以及作为带备用卷筒5或存储卷筒3驱动装置的两个步进电动机7和16，在信号上与控制器21连接。然后，根据钞票2的间距，通过控制器21切断、接通或制动驱动装置7和16。

钞票基于弯曲效果所以良好地粘附在带卷4的外表面上，因为它们在几乎转一整圈的期间被弯曲。此外，这种粘附效果在存储带1用电绝缘材料制成再加上同样不导电的钞票的情况下，因充有一定的静电而加强。然而，在很脏和/或“浅裂的”钞票2的情况下，这种粘附效果大大下降。为防止在储入或转储区23内钞票2尽管极不可能的抬起，可在那里设一个横截面三角形的图中仅示意表示的导引件24。

为了下面要说明的带速v的测定，转向轮9的轴25与带速测量传感器27连接。带速测量传感器27在信号上与控制器21相连。因为转向轮9的直径是已知的，所以总是可以测定带速v。

在驱动时，步进电动机7和16由控制器21按传统的方式根据期望的转速施加相应的电流脉冲。

现在，为了制动，可短时关闭所涉及的步进电动机7或16的一个或两个励磁线圈。如在欧洲专利申请EP 99810303.0中所说明的那样，励磁线圈可以通过加上一个预定的电阻载荷来控制。在这里，这种加载例如用16kHz的时钟频率进行。步进电动机的制动特性与所选择的时钟频率(100Hz至100kHz和更高)关系不十分密切，但取决于所选择的脉冲占空系数。

为了更好地理解本发明，两台电动机7和16的协同工作，除实施按本发明的捆紧外，还可在储入和转储钞票2的过程中说明。

这两台电动机7和16共同为存储带1的传送运动负责。存储带1决不允许松开。它必须始终存在最小带张力，因为要不然在起动过程中在绷紧带1时会产生机械的张力冲击。加速和制动按这样的方式“柔和地”实施，亦即不出现速度的阶跃。对于存储卷筒3或带备用卷筒5提供下列运动状态：

>卷起或展开

>向里蠕动或向外蠕动

>捆紧

>恒定的传送速度

当卷筒最大加速或制动时，人们称卷起或展开。在向里或向外蠕动时，完成缓慢的定位任务。在捆紧时，两台电动机7和16反向旋转，以便用能提供的最大的力拉紧存储带1。这一过程相继实施多次。因为采用步进电动机，所以不必考虑存储带1会拉断：两台电动机之一事先“脱挂”。

此外，在所有的运动过程中应当考虑到，在储入或转储时，存储卷筒以及带备用卷筒3或5各自的带卷直径改变。下面举例说明，带速v以及还有带的加速度如何与带卷直径无关地保持为一个预定值。

步进电动机有一个有限的工作范围。在一个高转速下限制扭矩。也就是说，在高的带速时限制加速度。因此，借助控制器21按相应的起动曲线规范有关的电动机7或16。

卷起或展开的工作状态用于使存储带1移动比较大的距离。在这里所说明的例子中，最终速度达到800mm/s。卷起用于将钞票储入存储卷筒3的带卷4内。图2表示了与此相关的运动过程。图2所示曲线图中，纵坐标表示带速v_Band，横坐标表示时间t。在这里，加速阶段A例如根据步进电动机16所采用的类型分成三个直线段a1、a2和a3。在加速阶段A，步进电动机16按所谓的“Boost-Mode(加速模式)”工作。在加速阶段A中，步进电动机7没有励磁。存储带一定的张力仅通过带备用卷筒5、它的带卷8、它的步进电动机7以及与之相关的运动部分的质量加速度达到。在加速阶段A结束后，电动机16在大约半秒钟的时间段B内仍保持Boost-Mode，以避免通过起振过程而过载。对于现在随后的恒定传送运动(时间段C)，接通下面说明的用于驱动步进电动机16的速度调整装置。步进电动机7按上面已提及的在EP-99810303.0中说明的方法接通制动。按规律的时间间隔，进行下面说明的存储带1速度测量，以便调整速度。若应制动(时间段D)，则进行最后一次速度测量。

现在借助步进电动机7实施“全制动”。步进电动机16被柔弱地驱动。制动斜坡是直线状的，以便使制动行程保持得尽可能短。无需顾及步进电动机的“失步”。在制动后还连接一个短的绷紧阶段E，以便不出现带张力的损失。

展开用于从存储卷筒3的带卷4转储钞票2。现在，类似于上面已说明的运动过程，驱动步进电动机7和制动步进电动机16。为了在制动后保持带张力，这时实施一个短的绷紧阶段，与绷紧阶段E不同，在此阶段中驱动电动机16，以及电动机7继续保持“全制动”。

在向里蠕动时，类似于图2中的那些分段，起动曲线同样由三个直线的加速段组成。但是要达到的最终速度较小。因为向内蠕动只通过一个短的存储带段进行，所以也不必考虑在向内蠕动时改变的带卷。

向里或向外蠕动，例如在最后一张钞票2定位时、在转储前进行起动时、以及在下面说明的捆紧时进行。

为了使钞票工作为片状物件按本发明具有尽可能高的充填密度和位置稳定地储存在存储卷筒3上，在储入和/或转储周期之间的时间间隔内，如图3所示，以一个与正常的基本带张力相比提高了的带捆紧张力，实施至少一个带捆紧过程。图3中表示了三个捆紧过程F1、F2和F3。

捆紧总是在存储带1的静止状态下进行，换句话说不在卷起或展开、向里或向外蠕动的状态下进行，以及也不在恒定的传送速度状态下进行。在捆紧时，两台步进电动机7和16同时沿反方向驱动。在这种情况下带速及其方向是不确定的。在两个端部牵拉存储带1。较强的电动机牵拉较弱的。在一个捆紧阶段后插入一个静止阶段R，以及直接在这之后进行一个绷紧阶段Z，以消除在带卷内存储带的松动。接着可再次捆紧。多次短的捆紧比一次长的捆紧带来更好的结果。带的捆紧以在赫兹范围内的脉冲重复频率以及有效张力与额定值之比在0.2与2.0，优选地在1.0范围内的脉冲占空系数脉冲地进行。

如上面已说明的那样，在存储卷筒3和带备用卷筒5上的带卷由于储入或转储钞票2，要考虑到其直径的变化。为了始终有同一个存储带速度V，控制器21必须测定借助步进电动机驱动的卷筒7或16相应的带卷直径。在这里测定在总是被驱动的那个卷筒的角速度ω_Spule与存储带速度v_Band之间的比值。如上面已说明的那样，存储带速度v_Band通过控制器21的带速测量传感器27的测量值计算。被驱动的卷筒(3或5)的角速度通过相应的步进电动机(7或16)的控制装置得知。在被驱动的那个卷筒上的带卷4或8的半径r_Wickel便可由下式得出：

           r_Wickel＝v_Band/ω_Spule

被驱动的步进电动机以预定的角速度ω_Spule，Test旋转。与此同时测量转向轮9的角速度，以及测定存储带速度v_Band，Ist和由此测定当前的带卷半径r_Wickel，然后借助具有一个新的角速度ω_Spule，nach的相应的驱动电动机的驱动装置调整为所需要的存储带速度v_Band，soll。测量始终针对驱动轮进行。必须连续地进行这种确定，因为带卷的半径在持续地改变。因此始终只有正在被驱动的步进电动机的角速度是已知的；另一台步进电动机的角速度是未知的。

因此，通过一个步进电动机的驱动装置不能测量被绷紧的那个卷筒的带卷半径，因为没有实施主动式驱动。(不过通过法兰连接一个角速度测量计可以模拟正在绷紧的那个卷筒测定带卷半径。)但是带卷半径对于要施加的制动力矩是必要的。为此一种近似的估算也能满足要求。

控制器21用于在储入和转储钞票2时控制运动过程，以及在这里例如用于控制所谓的钞票自动机，有关它的其他功能在这里不展开说明。图3表示了控制器的一些控制模块。为了控制这两台步进电动机7和16，控制器21有一驱动模块31，它在驱动阶段将相应的电流脉冲发送给步进电动机，以及为了制动，根据写在EP 99810300.0中的说明，在涉及要制动的那个步进电动机的励磁线圈上脉冲地(时钟频率从100Hz至100kHz和更高)以及以一个可调的脉冲占空系数被动地加上一个预定的电阻。优选地采用16kHz的时钟频率，以及脉冲占空系数根据在该角速度的情况下所期望的制动特性调整。

驱动模块除两台步进电动机7和16外还与带速测量传感器27、光学传感器20和钞票自动机的输入和指令装置33连接。驱动模块31的其他连线延伸到六个计算模块35a至35f。

计算模块35a控制两台步进电动机7和16的基本运动和运动过程，例如互相协调的驱动和制动的起动和停止时间。计算模块35b发生用于速度调整的加速度和制动斜坡。计算模块35c，如上面已说明的那样，计算在存储卷筒3或带备用卷筒5上所涉及的带卷直径。计算模块35d控制制动过程和监测捆紧过程。计算模块35e监测步进电动机7和16的主动阶段，并在电动机停止运转时，在一预定的时间间隔后，例如借助一故障报警装置将它关闭。计算模块35f实施分阶段的速度监测。

存储卷筒3和带备用卷筒5在上述实施例中借助步进电动机7和16运动。但也可以用其他驱动装置(直流、交流、气动驱动装置、…)实施在充分利用带捆紧过程的情况下的运动。

在上面所说明的例子中，容纳钞票的带卷通过施加“脉冲式”的带捆紧张力拉紧。但采用上述方法也可以在没有钞票或没有插入的片状物件的情况下将带卷绷紧。

Claims (12)

1.一种用于储入和转储片状物件的方法，在至少一条拉紧的存储带(1)之间将片状物件储入存储卷筒(3)或从存储卷筒(3)转储，其特征为：在储入和/或转储周期之间的时间间隔内，以一个高于基本带张力的带捆紧张力至少实施一次带捆紧过程，为了拉紧在存储卷筒(3)带卷(4)内的带(1)，以便在带卷(4)内捆紧物件提高存储卷筒的容量，以及为了给予带卷(4)更高的机械稳定性，以便使带卷即使在高充填度的情况下仍保持侧向稳定。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征为：每一条存储带(1)的一个带端固定在带备用卷筒(5)上，另一端固定在存储卷筒(3)上，带备用卷筒和存储卷筒(3、5)各由一个驱动装置(7、16)驱动，以及为了捆紧带，驱动装置(7、16)在每一条带(1)上施加一个反向的分力。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征为：脉动地以一种在赫兹范围内的脉冲重复频率并且使用有效张紧力与一个基本额定值之比在0.2与2.0之间范围内的脉冲占空系数进行带的捆紧。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征为：带备用卷筒和存储卷筒(5、3)各由一步进电动机(7、16)驱动，连续地进行多个捆紧过程，以及，一旦电动机(7、16)之一“脱挂”，使所有的捆紧过程均终止。

5.按照权利要求1至4之一所述的方法，其特征为：在储入时，存储卷筒(3)以预定的第一角速度(ω_Spule，Test)旋转，与此同时测量带速(v)，由此获知在存储卷筒(3)上的带卷(4)目前的半径(r_Wickel)，并接着由此半径按这样的方式求得第二角速度(ω_Spule，nach)，即，使带速(v)包括公差在内在存入过程中为常数。

6.按照权利要求2或4所述的方法，其特征在于：在为了物件储入而进行的卷绕期间以及在为了物件转储而进行的退卷期间，施加一个可调的制动力矩，在此，总是一个驱动装置接通驱动而另一个驱动装置接通制动；并且，此制动力矩是一个额定制动力矩，它按这样的方式减少，即，使带的张力是常数，而与当前的带卷直径无关。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征为：所述片状物件是钞票(2)。

8.按照权利要求3所述的方法，其特征为：脉冲重复频率的脉冲占空系数在1.0范围内。

9.按照权利要求4所述的方法，其特征为：每台电动机(7、16)在捆紧期间经过一个预定的持续时间后停机，以免电动机过热。

10.用于在至少一条来自带备用卷筒(5)的存储带(1)之间将片状物件储入和转储到一个存储卷筒(3)上的设备，其特征在于：带备用卷筒和存储卷筒(5、3)各有一驱动装置(7、16)，以及作用在每一个驱动装置(7、16)上的控制器(21)可分开控制每一个驱动装置(7、16)，以便能可控制地实施制动特性，或在反向操纵驱动装置(7、16)时，在存储卷筒(3)上处于存储卷筒带卷(4)内的物件在各带层之间可借助带捆紧张力被捆紧，以增大存储卷筒的容量以及提高带卷的机械稳定性。

11.按照权利要求10所述的设备，其特征为：每一个驱动装置(7、16)是一台步进电动机。

12.按照权利要求10或11所述的设备，其特征在于有一个与控制器(21)连接的测速装置(27)，用于测定在带备用卷筒与存储卷筒(5、3)之间的带速，其中，控制器(21)根据测得的带速值，相应地控制步进电动机以便驱动或制动带备用卷筒和存储卷筒(5、3)。

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