DE10135542A1 - Control of roller store for sheet shaped items, bank notes, keeps tension of band foil at predetermined set value - Google Patents

Control of roller store for sheet shaped items, bank notes, keeps tension of band foil at predetermined set value

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Abstract

Control unit (62) determines control signals for the motors (46,56) to maintain predetermined set values for the foil (22) tension and the rotational speed of the winding drum (14). Each motor is coupled with encoder (58,60) which outputs to control unit which also receives input of actual foil tension from strain gauge strip. Bank notes are stored between winding layers of band shaped foil (22). The foil is wound back and forwards between foil drum (12) and winding drum (14) from foil supply (24) on drum (12) driven by motor (46) and notes are stored on winding drum driven by second motor (56). Tension of foil is kept at set value and current tension is determined from detected power input of first motor, current radius and inertial of foil drum. Circumferential speed of winding drum is kept to set value. Rotational speed of second motor (56) is measured by encoder (60) to calculate actual value of circumferential speed and angle of winding roller. Rotational speed of foil drum is measured. Physically coupled control loop for foil tension and rotational speed of winding drum is decoupled by a mathematical filter network. The control signals for the two motors are determined on the basis of the actual values for foil tension and rotational speed of winding drum, rotational speed of the foil drum and predetermined system parameters. Independent claim included for roller storage device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Rollenspeichers zum Speichern blattförmiger Gegenstände, insbesondere Banknoten, zwischen den Wickellagen einer bandförmigen Folie, die zwischen einer von einem ersten Motor angetriebenen, einen Folienvorratswickel umfassenden Folientrommel und einer von einem zweiten Motor angetriebenen, die blattförmigen Gegenstände speichernden Wickeltrommel hin und her gespult wird. The invention relates to a method for controlling a Roll storage for storing sheet-shaped objects, especially banknotes, between the winding layers of one ribbon-shaped film between one of a first Motor driven, comprising a film supply wrap Foil drum and one from a second motor driven, storing the sheet-shaped objects Winding drum is wound back and forth.

Rollenspeicher werden häufig in Geldautomaten verwendet, da sie auf einfache Weise das Einspeichern und Ausgeben derselben Banknoten ermöglichen. Beim Befüllen oder Einspeichern werden die ankommenden Banknoten nacheinander auf die Wickeltrommel zwischen die Wickellagen gewickelt. Die Drehzahl der Wickeltrommel kann dabei beispielsweise abhängig von den gezählten Banknoten angepaßt werden. Beim Entspeichern bzw. Ausgeben der Banknoten werden diese nach dem Prinzip "Last in, First out" wieder von der Wickeltrommel abgewickelt, wobei die Folie dabei auf die Folientrommel aufläuft. Roll storage is often used in ATMs because they are easy to store and output enable the same banknotes. When filling or The incoming banknotes are stored one after the other on the Winding drum wound between the winding layers. The The speed of the winding drum can be dependent, for example be adjusted from the counted banknotes. At the The banknotes are saved or output after the Principle "Last in, First out" again from the winding drum unwound, the film being on the film drum runs.

Damit das Hin- und Herspulen der Folie nicht dazu führt, daß die Folie aus einer vorhandenen seitlichen Führung herausläuft, muß die Folie stetig unter Zug gehalten werden, um eine Schlaufenbildung zu vermeiden. So that winding the film back and forth does not result in that the film from an existing side guide runs out, the film must be kept constantly under tension, to avoid loops.

Eine möglichst gleichmäßige Zugspannung in der Folie läßt sich beispielsweise durch eine in beide Richtungen wirkende Reibbremse erreichen. Reibbremsen haben aber den Nachteil, daß sie hohe Änderungen im Reibmoment, insbesondere nach längeren Betriebspausen oder auch durch Temperaturänderungen bei längerem Betrieb aufweisen. Um dies zu kompensieren, d. h. immer einen sicheren Betriebszustand zu gewährleisten, müssen vergleichsweise hohe Reibmomente eingestellt werden, die wiederum zu einem entsprechenden Verschleiß an der gesamten Mechanik führen, so daß eine häufige Wartung und Nachstellung des Reibmomentes erforderlich ist. Außerdem tritt ein entsprechend hoher Energieverlust auf. The tension in the film is as uniform as possible for example, by acting in both directions Reach the brake. Friction brakes have the disadvantage, however, that they have high changes in frictional torque, especially after longer breaks or through Show temperature changes during extended operation. To do this compensate, d. H. always a safe operating state ensure comparatively high friction torques can be set, which in turn to a corresponding Wear on the entire mechanics, so that a frequent maintenance and readjustment of the friction torque required is. In addition, there is a correspondingly high loss of energy on.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem unter Vermeidung der vorstehend genannten Nachteile eine Schlaufenbildung der Folie zuverlässig vermieden und ein energiesparender Betrieb des Rollenspeichers gewährleistet werden kann. The invention has for its object a method of Specify the type mentioned in the avoidance one of the disadvantages mentioned above a loop formation the film reliably avoided and an energy-saving Operation of the roll memory can be guaranteed.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Spannung der Folie auf einen vorgegebenen Soll-Wert geregelt wird. This object is achieved in that the Tension the film to a predetermined target value is regulated.

Durch die Regelung der Folienspannung oder Folienzugkraft auf einen vorgegebenen niedrigen Wert, beispielsweise 10 Newton, kann eine längere Lebensdauer der Folie garantiert werden. Häufig beobachtete Reckvorgänge, die insbesondere an den Rändern der Kunststoffolien auftreten und zu Rissen an den Folienrändern oder wegen der ungleichmäßigen Längung der Folie zum Ablaufen der Folie aus ihrer Spur führen, lassen sich dadurch vollständig eliminieren. Dadurch daß ein niedriger Wert für die Folienspannung vorgegeben und eingehalten werden kann, können Antriebsmotoren mit geringeren Leistungen eingesetzt werden, wodurch sich der Energieverbrauch des Rollenspeichers verringert. Die geringere Beanspruchung der Folie ermöglicht eine Reduzierung der Foliendicke, so daß bei gleichem Bauraum für den Rollenspeicher dieser eine höhere Speicherkapazität hat. By regulating the film tension or film tensile force to a predetermined low value, for example 10 Newtons can guarantee a longer life of the film become. Frequently observed stretching processes, in particular occur at the edges of the plastic sheets and crack on the edges of the film or because of the uneven elongation cause the film to run out of track, can be completely eliminated. As a result of that a low value for the film tension is given and can be complied with, drive motors with lower powers are used, which makes the Reduced energy consumption of the roll storage. The lesser Strain on the film allows a reduction in Foil thickness, so that with the same space for the Role storage this has a higher storage capacity.

Für die Regelung muß der Ist-Wert der Folienspannung erfaßt werden. Dies kann durch eine direkte Messung der Folienspannung, beispielsweise durch die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen erfolgen. Der Ist-Wert der Folienspannung kann aber auch indirekt aus der ermittelten Leistungsaufnahme des ersten Motors sowie dem aktuellen Radius und Trägheitsmoment der Folientrommel berechnet werden. The actual value of the film tension must be recorded for the control become. This can be done by measuring the Film tension, for example through the use of Strain gauges are made. The actual value of the film tension can but also indirectly from the determined power consumption of the first motor as well as the current radius and Moment of inertia of the film drum can be calculated.

Rollenspeicher werden, wie oben erläutert wurde, in der Regel in übergeordneten Geräten, beispielsweise Geldverarbeitungseinrichtungen eingesetzt, wie z. B. in automatischen Kassentresoren oder in Geldrecyclingsystemen. Das bedeutet, daß der Rollenspeicher Banknoten mit einer der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Banknoten in dem übergeordneten Gerät entsprechenden Geschwindigkeit einspeichern und ausgeben können muß. Hierzu ist es zweckmäßig, wenn die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel auf einen vorgegebenen Soll-Wert geregelt werden kann. Durch die Regelung der Umfangsgeschwindigkeit kann die Einspeicher- und Ausgabegeschwindigkeit des Rollenspeichers flexibel an Änderungen in dem übergeordneten System angepaßt werden. Außerdem können durch eine derartige Regelung die Abstände zwischen den einzuspeichernden Blättern oder Banknoten auf ein Minimum reduziert werden. Dies führt wiederum zu einer höheren Speicherkapazität des Rollenspeichers. Role storage, as explained above, in the Usually in higher-level devices, for example Money processing equipment used such. B. in automatic Cash vaults or in money recycling systems. That means, that the roll storage banknotes with one of the Processing speed of the banknotes in the parent Store the device at the appropriate speed and must be able to spend. For this it is useful if the Peripheral speed of the winding drum to one predetermined target value can be regulated. By regulating the Circumferential speed can be the injection and Output speed of the roll memory flexible to changes in be adapted to the higher-level system. You can also such a regulation the distances between the sheets or banknotes to be stored to a minimum be reduced. This in turn leads to a higher one Storage capacity of the roll storage.

Bei der gleichzeitigen Regelung der Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel und der Folienspannung durch die Ansteuerung der Motoren für die Folientrommel und die Wickeltrommel erhält man ein System mit einer Mehrgrößenregelung. Die Drehmomente beider Motoren wirken sowohl auf die Wickeltrommelgeschwindigkeit als auch auf die Folienspannung oder Zugkraft der Folie, indem einerseits eine vorgegebene Wickelgeschwindigkeit erreicht werden soll, andererseits durch eine entsprechende Ansteuerung beider Motoren die Folie abgebende Trommel jeweils gegenüber der Folie aufnehmenden Trommel leicht abgebremst wird, um die Folie zwischen den Trommeln zu spannen. Das bedeutet, daß das Moment des Motors der Folientrommel über die eigentlich zu beeinflussende Folienspannung auch auf die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel wirkt. Umgekehrt soll zwar durch das Drehmoment des Motors der Wickeltrommel primär nur die Umfangsgeschwindigkeit der letzteren geregelt werden, jedoch entsteht auch hier eine Rückwirkung auf die Folienspannung. Um eine solche Mehrgrößenregelung praktisch handhaben zu können, werden die physikalisch gekoppelten Regelkreise für die Folienspannung und die Umfangsgeschwindigkeit der Wikkeltrommel durch ein mathematisches Filternetzwerk rechnerisch entkoppelt, wonach auf der Basis der ermittelten Ist- Werte für die Folienspannung und die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel, der Drehzahl der Folientrommel und der vorgegebenen Systemparameter die Ansteuersignale für den ersten und den zweiten Motor berechnet werden können. With simultaneous regulation of the peripheral speed the winding drum and the film tension through the Control of the motors for the film drum and the A drum with a multi-size control is obtained. The Torques of both motors affect both Winding drum speed as well as on the film tension or Tensile force of the film, on the one hand, a predetermined Winding speed is to be achieved, on the other hand by a corresponding control of both motors the film dispensing drum each opposite the film Drum is braked slightly to slide the film between the To tension drums. That means that the moment of Motors of the film drum over the actually too influencing film tension also on the peripheral speed of the Winding drum works. Conversely, the Torque of the winding drum motor primarily only that Peripheral speed of the latter are regulated, however here too there is an effect on the film tension. Around to handle such a multi-size control practically the physically coupled control loops for the film tension and the peripheral speed of the Winding drum through a mathematical filter network mathematically decoupled, according to which on the basis of the actual Values for film tension and peripheral speed the winding drum, the speed of the film drum and the given system parameters the control signals for the first and second motor can be calculated.

Die Erfindung betrifft ferner einen Rollenspeicher zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens gemäß den Ansprüchen 8 bis 16. The invention further relates to a roller storage for Implementation of the method described above claims 8 to 16.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen: Further features and advantages of the invention result from the following description, which in connection with the accompanying drawings, the invention based on a Embodiment explained. Show it:

Fig. 1-3 jeweils eine schematische Darstellung eines Rollenspeichers zur Erläuterung der Arbeitsweise desselben, Fig. 1-3 each show a schematic representation of the same a storage roller for explaining the operation,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der wesentlichen Elemente des erfindungsgemäßen Rollenspeichers und ihre Verbindung mit einer Steuereinrichtung, Fig. 4 is a schematic representation of the essential elements of the role of reservoir of the invention and its connection with a control device,

Fig. 5 ein vereinfachtes physikalisches Blockschaltbild der Regelstrecke des in Fig. 4 dargestellten Rollenspeichers ohne die Motoren, Fig. 5 is a simplified physical block diagram of the control system of the storage roller shown in FIG. 4 without the motors,

Fig. 6 ein mathematisches Blockschaltbild des Rollenspeichers und Fig. 6 is a mathematical block diagram of the roll memory and

Fig. 7 ein mathematisches Blockschaltbild des Rollenspeichers mit Entkopplungsfilter. Fig. 7 is a mathematical block diagram of the roll memory with decoupling filter.

Der in Fig. 1 schematisch dargestellte Rollenspeicher umfaßt ein Gehäuse 10, in dem eine allgemein mit 12 bezeichnete Folientrommel und eine mit 14 bezeichnete Wickeltrommel um zueinander parallele Achsen 16 bzw. 18 drehbar gelagert sind. Die Folientrommel 12 hat einen Trommelkern 20, auf den eine bandförmige, aus Kunststoff bestehende Folie 22 zu einem Wickel 24 aufwickelbar ist, wobei in der Fig. 1 der minimale und der maximale Durchmesser des Folienwickels 24 angedeutet sind. Die Folie 22 verläuft von der Folientrommel 12 über stationäre Umlenkrollen 26 und eine bewegliche Umlenkrolle 28 zu der Wickeltrommel 14, wo sie auf einen Trommelkern 30 der Wickeltrommel 14 aufläuft und einen Speicherwickel 32 bildet. Die bewegliche Umlenkrolle 28 wird dabei durch nicht dargestellte Mittel jeweils am Umfang der Wickeltrommel 14 gehalten. Die Stellungen der beweglichen Umlenkrolle 28 bei minimalem Radius und maximalem Radius der Wickeltrommel 14 sind in Fig. 1 ebenfalls angedeutet. The roll storage shown schematically in Fig. 1 comprises a housing 10 in which a generally designated 12, and a film drum designated 14, winding drum about parallel axes 16 and are rotatably supported 18th The film drum 12 has a drum core 20 , on which a band-shaped, plastic film 22 can be wound to form a winding 24 , the minimum and maximum diameters of the film winding 24 being indicated in FIG. 1. The film 22 runs from the film drum 12 via stationary deflection rollers 26 and a movable deflection roller 28 to the winding drum 14 , where it runs onto a drum core 30 of the winding drum 14 and forms a storage winding 32 . The movable deflection roller 28 is held on the circumference of the winding drum 14 by means not shown. The positions of the movable deflection roller 28 with a minimum radius and maximum radius of the winding drum 14 are also indicated in FIG. 1.

Zum Einführen von blattförmigen Gegenständen, beispielsweise Banknoten 34 in den Spalt zwischen der Umfangsfläche der Wickeltrommel 14 und der beweglichen Umlenkrolle 28, und somit zwischen zwei Wickellagen der auf die Wickeltrommel 14 auflaufenden Folie 22 dient eine Transportkulisse 36, die ebenso wie die bewegliche Umlenkrolle 28 verstellbar ist. For the insertion of sheet-like objects, for example banknotes 34 into the gap between the peripheral surface of the winding drum 14 and the movable deflection roller 28 , and thus between two winding layers of the film 22 running onto the winding drum 14 , a transport link 36 is used , which, like the movable deflection roller 28, is adjustable is.

Werden die Folientrommel 12 und die Wickeltrommel 14 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 2 gedreht, so daß die Folie 22 in der durch die Pfeile in Fig. 2 angegebenen Richtung auf die Wickeltrommel 14 aufläuft, werden Banknoten 34 in den Wickel 32 eingewickelt, d. h. in den Rollenspeicher eingespeichert. Werden dagegen die Trommel 12 und 14 in der in der Fig. 3 dargestellten Weise im Uhrzeigersinn angetrieben, läuft die Folie 22 von der Wickeltrommel 14 auf die Folientrommel 12 auf, wobei die Banknoten 34 aus dem Spalt zwischen der Oberfläche der Wickeltrommel 14 und der beweglichen Umlenkrolle 28 herausgegeben, d. h. ausgespeichert werden. Die soweit beschriebene Funktionsweise eines Rollenspeichers ist an sich bekannt. If the film drum 12 and the winding drum 14 are rotated counterclockwise according to FIG. 2, so that the film 22 runs onto the winding drum 14 in the direction indicated by the arrows in FIG. 2, banknotes 34 are wrapped in the winding 32 , ie in the Role memory saved. On the other hand, if the drums 12 and 14 are driven clockwise in the manner shown in FIG. 3, the film 22 runs from the winding drum 14 onto the film drum 12 , the banknotes 34 emerging from the gap between the surface of the winding drum 14 and the movable one Deflection pulley 28 issued, that is, saved. The operation of a roll memory described so far is known per se.

Fig. 4 zeigt die wesentlichen Elemente des Rollenspeichers und ihre Verknüpfung mit einer Steuer- und Regelvorrichtung. Dabei sind die mit der Darstellung in den Fig. 1 bis 3 übereinstimmenden Elemente auch mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 4 shows the essential elements of the roll memory and their link to a control and regulating device. The elements corresponding to the illustration in FIGS. 1 to 3 are also provided with the same reference numerals.

Der Trommelkern 20 der Folientrommel 12 ist mit einer Welle 38 verbunden, die ein Riemenzahnrad 40 trägt. Dieses ist über einen Zahnriemen 42 mit dem Antriebsritzel 44 eines Elektromotors 46 gekoppelt. The drum core 20 of the film drum 12 is connected to a shaft 38 which carries a belt gear 40 . This is coupled to the drive pinion 44 of an electric motor 46 via a toothed belt 42 .

In gleicher Weise ist der Trommelkern 30 der Wickeltrommel 14 mit einer Welle 48 verbunden, die ein Riemenzahnrad 50 trägt. Dieses ist über einen Zahnriemen 52 mit dem Antriebsritzel 54 eines zweiten Elektromotors 56 verbunden. In the same way, the drum core 30 of the winding drum 14 is connected to a shaft 48 which carries a belt gear 50 . This is connected via a toothed belt 52 to the drive pinion 54 of a second electric motor 56 .

Jeder der Elektromotoren 46 und 56 ist mit einem Encoder 58 bzw. 60, z. B. einem Inkrementaldecoder gekoppelt, dessen Ausgangssignal jeweils einer Steuereinrichtung 62 zugeführt wird. Ein weiteres Eingangssignal erhält die Steuereinrichtung 62 von einem Dehnungsmeßstreifen 64, der zur Messung des Ist-Wertes der Folienspannung dient, wobei die aktuelle Folienspannung auch auf anderem Wege ermittelt werden kann, wie dies oben erläutert wurde. Each of the electric motors 46 and 56 is equipped with an encoder 58 and 60 , e.g. B. coupled to an incremental decoder, the output signal of which is fed to a control device 62 . The control device 62 receives a further input signal from a strain gauge 64 , which is used to measure the actual value of the film tension, the current film tension also being able to be determined in another way, as was explained above.

Auf der Basis der von den Encodern 58 und 60 ermittelten Drehzahlinformation und des Ist-Wertes der Folienspannung, der vorgegebenen Soll-Werte für die Folienspannung und die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel 14 sowie der vorgegebenen Systemparameter ermittelt die Steuereinrichtung 62 dann Ansteuersignale für die Motoren 46 und 56, um diese so anzutreiben, daß die vorgegebenen Soll-Werte für die Folienspannung und die Umfangsgeschwindigkeit der Wickeltrommel 14 eingehalten werden. The control device 62 then determines control signals for the motors 46 and 56 on the basis of the speed information determined by the encoders 58 and 60 and the actual value of the film tension, the specified target values for the film tension and the peripheral speed of the winding drum 14, and the specified system parameters to drive them so that the predetermined target values for the film tension and the peripheral speed of the winding drum 14 are observed.

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 5 zeigt die Kopplung zwischen den Stellgrößen und den Regelgrößen des Systems. Dabei bezeichnen die Formelzeichen in Fig. 5 folgende Größen:
MG, MF = Momente der Motoren 56, 46
vg, vf = Umfangsgeschwindigkeiten der Trommeln 14, 12
F = Folienspannung
d, c = Dämpfung und Federkonstante der Folie
JG, JF = Trägheitsmomente der Trommeln 14, 12
rG, rF = aktuelle Radien der Trommeln 14, 12 The block diagram according to FIG. 5 shows the coupling between the manipulated variables and the controlled variables of the system. The formula symbols in FIG. 5 denote the following quantities:
M G , M F = moments of motors 56 , 46
v g , v f = peripheral speeds of the drums 14 , 12
F = film tension
d, c = damping and spring constant of the film
J G , J F = moments of inertia of the drums 14 , 12
r G , r F = current radii of the drums 14 , 12

Die Regelgrößen sind die Folienspannung F und die Umfangsgeschwindigkeit vg der Wickeltrommel 14. Die Stellgrößen sind die Motordrehmomente MF und MG. Das Drehmoment MF des Folientrommelmotors 12 wirkt über die eigentlich zu beinflussende Folienspannung F auch auf die Geschwindigkeit vG der Wickeltrommel. Durch das Drehmoment MG des Wickeltrommelmotors 56 soll primär nur die Umfangsgeschwindigkeit vG der Wickeltrommel 14 geregelt werden. Aber auch hier entsteht eine Rückwirkung auf die Folienspannung, da diese ja durch eine Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten der Folientrommel 12 und der Wickeltrommel 14 erzeugt werden soll. The controlled variables are the film tension F and the peripheral speed v g of the winding drum 14 . The manipulated variables are the motor torques M F and M G. The torque M F of the film drum motor 12 also acts on the speed v G of the winding drum via the film tension F that is actually to be influenced. The torque M G of the winding drum motor 56 should primarily only regulate the peripheral speed v G of the winding drum 14 . But here, too, there is an effect on the film tension, since this should be generated by a difference in the peripheral speeds of the film drum 12 and the winding drum 14 .

Die Kopplung zwischen den Stell- und Regelgrößen wird durch das mathematische Blockschaltbild gemäß Fig. 6 wiedergegeben. Dabei bezeichnet Gi (s) die Übertragungsfunktionen, die das dynamische Verhalten des Systems beschreiben. Die Pfeile zeigen die Kopplungswege zwischen den Stellgrößen MF, MG und den Regelgrößen F, vg auf. The coupling between the manipulated and controlled variables is represented by the mathematical block diagram according to FIG. 6. G i (s) denotes the transfer functions that describe the dynamic behavior of the system. The arrows show the coupling paths between the manipulated variables M F , M G and the controlled variables F, v g .

Um eine solche Mehrgrößenregelung praktisch handhaben und die erforderlichen Regler bestimmen zu können, muß die Kopplung zwischen MG und F bzw. MF und vg eliminiert werden. Dies kann auf mathematischem Wege durch ein Filternetzwerk gemäß Fig. 7 erfolgen. Dieses Filternetzwerk umfaßt Übertragungsfunktionen Vi(s), die so zu bestimmen sind, daß das folgende Gleichungssystem erfüllt ist:

V1(s).G3(s) = V3(s).G4(s)

V2(s).G1(s) = V4(s).G2(s)
In order to be able to handle such a multivariable control practically and to be able to determine the required controllers, the coupling between M G and F or M F and v g must be eliminated. This can be done mathematically through a filter network according to FIG. 7. This filter network comprises transfer functions V i (s) which are to be determined so that the following system of equations is satisfied:

V 1 (s) .G 3 (s) = V 3 (s) .G 4 (s)

V 2 (s) .G 1 (s) = V 4 (s) .G 2 (s)

Sind die vorstehenden Gleichungen erfüllt, werden die unerwünschten Kopplungspfade im System durch das vorgeschaltete Filternetzwerk eliminiert, so daß nur noch das Motordrehmoment MG mit der Umfangsgeschwindigkeit vg und das Motordrehmoment MF mit der Folienspannung F gekoppelt sind. Dadurch sind zwei Regelkreise entstanden, die unabhängig voneinander ausgelegt werden können. If the above equations are fulfilled, the undesired coupling paths in the system are eliminated by the upstream filter network, so that only the motor torque M G is coupled with the peripheral speed v g and the motor torque M F with the film tension F. This creates two control loops that can be designed independently of each other.

Beim Entwurf der Regelung ist neben der zuvor beschriebenen Kopplung der Systemgrößen zu beachten, daß sich durch das Auf- und Abwickeln der Folie auch die Radien der Trommeln und damit verbunden die Trägheitsmomente derselben ändern. Die sich zeitlich ändernden Radien und Trägheitsmomente ergeben ein nicht-lineares Systemverhalten. Die Änderung der Radien kann näherungsweise durch eine archimedische Spirale beschrieben werden:


When designing the control system, in addition to the coupling of the system sizes described above, it should be noted that winding and unwinding the film also changes the radii of the drums and the associated moments of inertia. The changing radii and moments of inertia result in a non-linear system behavior. The change in the radii can be approximately described by an Archimedean spiral:


Erläuterung der Formelzeichen:
rFolientrommel = aktueller Radius der Trommel mit Folie
rTrommelkern = Radius der Trommel ohne Folie, d. h. Radius des Trommelkerns
a = Dicke der Folie
j0 = Startwinkel der Trommel
φ = aktuelle Winkellage der Trommel Explanation of the formula symbols:
r Foil drum = current radius of the drum with foil
r Drum core = radius of the drum without foil, ie radius of the drum core
a = thickness of the film
j 0 = starting angle of the drum
φ = current angular position of the drum

Die Winkellage φ der Trommeln kann durch Messung und Integration der Winkelgeschwindigkeit der Motoren 46 und 56 ermittelt werden. The angular position φ of the drums can be determined by measuring and integrating the angular velocity of the motors 46 and 56 .

Mit Hilfe der zuvor ermittelten Radien und der Materialkennwerte der Folie 22 wird das Trägheitsmoment der Folie bestimmt:


The moment of inertia of the film is determined using the radii previously determined and the material properties of the film 22 :


Erläuterung der Formelzeichen:
bFolie = Breite der Folie
ρFolie = Dichte der Folie Explanation of the formula symbols:
b Foil = width of the foil
ρ film = density of the film

Der jeweilige Folienwickel 24, 32 wird dabei als Hohlzylinder betrachtet, der auf dem jeweiligen Trommelkern 20 bzw. 30 steckt. Die Trägheitsmomente der Trommelkerne 20, 30 sind Konstanten und werden aus den Konstruktionsdaten ermittelt. The respective film roll 24 , 32 is considered as a hollow cylinder which is placed on the respective drum core 20 or 30 . The moments of inertia of the drum cores 20 , 30 are constants and are determined from the design data.

Um den Einfluß der zu speichernden Banknoten auf den Radius und das Trägheitsmoment der Wickeltrommel 14 zu berücksichtigen, wurde ein einfaches Modell entwickelt, das die Banknoten als eine "Papierlage" zwischen den Folienlagen beschreibt. Bei der Papierlage wird eine Dichte berechnet, die die durch die Regelung eingestellten Abstände zwischen den Banknoten berücksichtigt. In order to take into account the influence of the bank notes to be stored on the radius and the moment of inertia of the winding drum 14 , a simple model was developed which describes the bank notes as a "paper layer" between the film layers. A density is calculated for the paper layer, which takes into account the distances between the banknotes set by the regulation.

Da die Änderungsgeschwindigkeit der Radien und damit der Trägheitsmomente bei einer geforderten maximalen Wickeltrommelgeschwindigkeit vg von 1,2 m/s relativ gering ist, kann die zeitliche Änderung der Streckenparameter durch einfache lineare Übertragungsfunktionen mit sich ändernden Koeffizienten kompensiert werden. Since the rate of change of the radii and thus of the moments of inertia is relatively low at a required maximum winding drum speed v g of 1.2 m / s, the change in the route parameters over time can be compensated for by simple linear transfer functions with changing coefficients.

Für die Regelung der Folienspannung und der Umfangsgeschwindigkeit vg der Wickeltrommel 14 können aus der Literatur bekannte Regelungskonzepte, wie z. B. Kaskadenregelungen oder auch Zustandsregelungen mit Beobachter verwendet werden. Unabhängig von der jeweiligen Drehrichtung stellt dann der Motor 56 an der Wickeltrommel 14 nur die gewünschte Wickelgeschwindigkeit vg ein. Der Folientrommelmotor 56 hingegen ist ausschließlich für die Einhaltung der gewünschten Folienspannung F verantwortlich. For the control of the film tension and the peripheral speed v g of the winding drum 14 known control concepts, such as. B. cascade or state control with observer can be used. Regardless of the respective direction of rotation, the motor 56 then only sets the desired winding speed v g on the winding drum 14 . The film drum motor 56, on the other hand, is solely responsible for maintaining the desired film tension F.

Anstelle eines Inkrementalencoders 58 am Folientrommelmotor 46 kann auch ein einfacher Impulsgeber oder -zähler verwendet werden, der bei jeder vollen Umdrehung der Folientrommel 12 inkrementiert oder dekrementiert wird, da sich das Trägheitsmoment der Folientrommel 12 bei jeder Umdrehung nur relativ wenig ändert und da für die Regelung des Gesamtsystems die Bestimmung der Folientrommelgeschwindigkeit nicht unbedingt notwendig ist. Instead of an incremental encoder 58 on the film drum motor 46, it is also possible to use a simple pulse generator or counter, which is incremented or decremented with every full rotation of the film drum 12 , since the moment of inertia of the film drum 12 changes only relatively little with each rotation and therefore for the control the determination of the film drum speed of the overall system is not absolutely necessary.

Zur Messung der Folienspannung dient im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Dehnungsmeßstreifen 64. Der Ist-Wert der Folienspannung kann aber auch durch die Messung des Stroms im Motor 46 und durch Berechnung des Radius und des Trägheitsmomentes der Folientrommel 12 indirekt bestimmt werden. In the exemplary embodiment shown, a strain gauge 64 is used to measure the film tension. However, the actual value of the film tension can also be determined indirectly by measuring the current in the motor 46 and by calculating the radius and the moment of inertia of the film drum 12 .

Claims (16)

1. Verfahren zur Steuerung eines Rollenspeichers zum Speichern blattförmiger Gegenstände, insbesondere Banknoten zwischen den Wickellagen einer bandförmigen Folie (22), die zwischen einer von einem ersten Motor (46) angetriebenen, einen Folienvorratswickel (24) umfassenden Folientrommel (12) und einer von einem zweiten Motor (56) angetriebenen, die blattförmigen Gegenstände (34) speichernden Wickeltrommel (14) hin- und hergespult wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der Folie (22) auf einen vorgegebenen Soll-Wert geregelt wird. 1. A method for controlling a roller store for storing sheet-shaped objects, in particular banknotes between the winding layers of a band-shaped film ( 22 ), which is between a film drum ( 12 ) driven by a first motor ( 46 ) and a film drum ( 24 ) and one of one second motor ( 56 ) driven, the sheet-shaped objects ( 34 ) storing winding drum ( 14 ) back and forth, characterized in that the tension of the film ( 22 ) is regulated to a predetermined target value. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert der Folienspannung direkt gemessen wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the actual value of the film tension is measured directly. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ist-Wert der Folienspannung aus der ermittelten Leistungsaufnahme des ersten Motors (46) sowie dem aktuellen Radius und Trägheitsmoment der Folientrommel (12) berechnet wird. 3. The method according to claim 1, characterized in that the actual value of the film tension is calculated from the determined power consumption of the first motor ( 46 ) and the current radius and moment of inertia of the film drum ( 12 ). 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit (vg) der Wickeltrommel (14) auf einen vorgegebenen Soll-Wert geregelt wird. 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the peripheral speed (v g ) of the winding drum ( 14 ) is regulated to a predetermined target value. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des zweiten Motors (56) mittels eines Encoders (60) gemessen und daraus der Ist-Wert der Umfangsgeschwindigkeit (vg) der Wickeltrommel (14) und deren Winkellage berechnet wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the speed of the second motor ( 56 ) is measured by means of an encoder ( 60 ) and from this the actual value of the peripheral speed (v g ) of the winding drum ( 14 ) and its angular position is calculated. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Folientrommel (12) gemessen wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the speed of the film drum ( 12 ) is measured. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die physikalisch gekoppelten Regelkreise für die Folienspannung (F) und für die Umfangsgeschwindigkeit (vg) der Wickeltrommel (14) durch ein mathematisches Filternetzwerk entkoppelt werden und daß auf der Basis der ermittelten Ist-Werte für die Folienspannung (F) und die Umfangsgeschwindigkeit (vg) der Wickeltrommel (14), der Drehzahl der Folientrommel (12) und der vorgegebenen Systemparameter die Ansteuersignale für den ersten und den zweiten Motor (46, 56) berechnet werden. 7. The method according to any one of claims 4 to 6, characterized in that the physically coupled control loops for the film tension (F) and for the peripheral speed (v g ) of the winding drum ( 14 ) are decoupled by a mathematical filter network and that on the basis of determined actual values for the film tension (F) and the peripheral speed (v g ) of the winding drum ( 14 ), the speed of the film drum ( 12 ) and the predetermined system parameters, the control signals for the first and the second motor ( 46 , 56 ) are calculated , 8. Rollenspeicher zum Speichern blattförmiger Gegenstände, insbesondere Banknoten (34), umfassend eine durch einen ersten Motor (46) antreibbare Folientrommel (12) mit einem Vorratswickel (24) einer bandförmigen Folie (22), eine durch einen zweiten Motor (56) antreibbare Wickeltrommel (14), wobei die Folie (22) zwischen der Folientrommel (12) und der Wickeltrommel (14) hin- und herspulbar ist, Mittel (36) zum Zuführen von blattförmigen Gegenständen (34) zwischen die Wickellagen der Folie (22) beim Aufwickeln derselben auf die Wickeltrommel (14) bzw. zum Abführen der blattförmigen Gegenstände (34) beim Abwickeln der Folie (22) von der Wickeltrommel (14) und eine Steuereinrichtung (62) zum Ansteuern des ersten und zweiten Motors (46, 56), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (62) für eine Regelung der Spannung der Folie (22) zwischen den beiden Trommeln (12, 14) auf einen vorgegebenen Soll-Wert ausgebildet ist. 8. Roll storage for storing sheet-shaped objects, in particular banknotes ( 34 ), comprising a film drum ( 12 ) which can be driven by a first motor ( 46 ) with a supply roll ( 24 ) of a band-shaped film ( 22 ), one which can be driven by a second motor ( 56 ) Winding drum ( 14 ), the film ( 22 ) being able to be wound back and forth between the film drum ( 12 ) and the winding drum ( 14 ), means ( 36 ) for feeding sheet-like objects ( 34 ) between the winding layers of the film ( 22 ) during Winding the same onto the winding drum ( 14 ) or for removing the sheet-like objects ( 34 ) when the film ( 22 ) is being unwound from the winding drum ( 14 ) and a control device ( 62 ) for controlling the first and second motors ( 46 , 56 ), characterized in that the control device ( 62 ) is designed to regulate the tension of the film ( 22 ) between the two drums ( 12 , 14 ) to a predetermined target value. 9. Rollenspeicher nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (62) für eine Regelung der Umfangsgeschwindigkeit (vg) der Wickeltrommel (14) auf einen vorgegebenen Soll-Wert ausgebildet ist. 9. Roll storage according to claim 8, characterized in that the control device ( 62 ) for regulating the peripheral speed (v g ) of the winding drum ( 14 ) is formed to a predetermined target value. 10. Rollenspeicher nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (64) zur Messung des Ist-Wertes der Folienspannung (F). 10. Roll storage according to claim 8 or 9, characterized by a device ( 64 ) for measuring the actual value of the film tension (F). 11. Rollenspeicher nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung des Ist-Wertes der Folienspannung (F) ein Dehnungsmeßstreifen (64) ist. 11. Roll storage according to claim 10, characterized in that the device for measuring the actual value of the film tension (F) is a strain gauge ( 64 ). 12. Rollenspeicher nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch Mittel zum Erfassen der Leistungsaufnahme des ersten Motors (46) und Mittel (62) zum Berechnen des Ist- Wertes der Folienspannung (F) aus den erfaßten Daten sowie dem aktuellen Radius und Trägheitsmoment der Folientrommel (12). 12. Roll storage according to claim 8 or 9, characterized by means for detecting the power consumption of the first motor ( 46 ) and means ( 62 ) for calculating the actual value of the film tension (F) from the detected data and the current radius and moment of inertia of the film drum ( 12 ). 13. Rollenspeicher nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem zweiten Motor (46) ein Encoder (60) zugeordnet ist. 13. Roll storage according to one of claims 8 to 12, characterized in that the second motor ( 46 ) is assigned an encoder ( 60 ). 14. Rollenspeicher nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Motor (56) ein Encoder (58) zugeordnet ist. 14. Roller storage according to one of claims 8 to 13, characterized in that the first motor ( 56 ) is assigned an encoder ( 58 ). 15. Rollenspeicher nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Folientrommel (12) ein Drehzahlmesser zugeordnet ist. 15. Roll storage according to one of claims 8 to 13, characterized in that the film drum ( 12 ) is assigned a tachometer. 16. Rollenspeicher nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (62) einen programmgesteuerten Rechner enthält, der so programmiert ist, daß er die Funktionswerte der resultierenden Übertragungsfunktionen, die den beiden durch ein mathematisches Filternetzwerk entkoppelten Regelkreisen entsprechen, aus den ermittelten aktuellen und den vorgegebenen Daten berechnet und daraus die Ansteuersignale für den ersten und den zweiten Motor (46, 56) ermittelt. 16. Roll memory according to one of claims 9 to 15, characterized in that the control device ( 62 ) contains a program-controlled computer which is programmed so that it the function values of the resulting transfer functions, which correspond to the two control loops decoupled by a mathematical filter network the determined current and the predetermined data are calculated and the control signals for the first and the second motor ( 46 , 56 ) are determined therefrom.
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