DE19841432C1 - Vorrichtung zum Überprüfen der Dicke von Blattmaterial mit Messung im Transportspalt - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung zum Überprüfen der Dicke von Blattmaterial, insbesondere von Banknoten in einem Geldausgabeautomaten. Eine Tastkufe (26) wird abhängig von der Dicke der Banknote (14) ausgelenkt. Die Auslenkung wird von einem Magnetsensor (34, 38) erfaßt. Das Sensormagnetfeld und der Magnetsensor (34, 38) sind im Bereich der Tastkufe (26) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen der Dicke von Blattmaterial, insbesondere von Banknoten in einem Geldausgabeautomaten, mit einem Antriebselement und einem Gegendruckelement, in deren Transportspalt das Blattmaterial unter Anlage an ein Gegenlager transpor­ tiert wird, mindestens einem Tastelement, dessen Tastab­ schnitt auf der dem Gegenlager gegenüberliegenden Ober­ fläche des Blattmaterials anliegt und um einen Weg ent­ sprechend der Dicke des Blattmaterials ausgelenkt wird, und mit einem Magnetsensor, der ein sich abhängig vom Weg des Tastabschnitts änderndes Sensormagnetfeld erfaßt und ein diesem Weg entsprechendes Signal abgibt.

Bei einem bekannten Geldausgabeautomaten werden aus den Banknotenkassetten Banknoten einzeln nacheinander ausge­ geben, bis der vom Kunden gewünschte Betrag erreicht ist. Bei dieser Ausgabe kann es geschehen, daß mehrere Bankno­ ten übereinanderliegend transportiert werden, was zu ei­ ner fehlerhaften Ausgabe führen würde. Der Geldausgabeau­ tomat enthält daher Vorrichtungen, die den Mehrfachtrans­ port von Banknoten erkennen und die fehlerhaften Bankno­ ten oder das Banknotenbündel aussortieren.

Aus der DE 38 16 943 A1 ist ein Verfahren zum Prüfen von Blattmaterial durch Abtasten des Blattmaterials mit Strahlung längs einer vorgegebenen Abtaststrecke bekannt. Das Abtasten erfolgt nach dem Durchlichtprinzip. Auf der Sendeseite werden lichtemittierende Dioden mit einem Strom aus einer steuerbaren Stromquelle beaufschlagt, und auf der Empfängerseite erfassen Fotodioden das durch das Blattmaterial hindurchgehende Licht. Liegen mehrere Blät­ ter übereinander, so unterschreitet das Signal der Foto­ diode einen vorgegebenen Grenzwert, und es wird ein feh­ lerhafter Transport des Blattmaterials signalisiert.

Aus der DE 93 10 528 U1 ist eine Papierdicken-Meßvorrichtung bekannt, die einen mechanischen Sensor enthält. Der Sen­ sor enthält eine stromdurchflossene Sensorspule, deren Impedanz sich bei einem Eintauchen eines Elementes in ihr Magnetfeld ändert.

Ein Abtastabschnitt wird von der Dicke des Papiers ausge­ lenkt. Der Tastsensor ist in einem Lager geführt, wobei er auf der dem Tastabschnitt gegenüberliegenden Ende eine Ausnehmung in Form eines offenen Rotationsparaboloiden hat. In diese Ausnehmung ragt eine Induktionsspule. Auf­ grund der Form der Ausnehmung, die einen magnetischen Wi­ derstand bildet, kann die Eintauchtiefe anhand der indu­ zierten Spannung festgestellt und so die Auslenkung des Tastabschnitts ermittelt werden.

Die DE 33 00 320 A1 und die DE 37 05 304 C2 beschreiben die Verwendung von induktiven Wegaufnehmern zur Messung der Dicke von Papierbögen, wobei die Auslenkung eines Ta­ stabschnitts, der auf dem Papierbogen aufliegt, mithilfe von Hebeln zum induktiven Sensor übertragen wird.

Aus der US 3,968,364 ist eine Sensorvorrichtung bekannt, die die Stapelhöhe eines Papierstapels ermittelt. Mittels einer Hebelvorrichtung wird die Auslenkung eines Tastab­ schnitts, der auf dem oberen Blatt des Papierstapels auf­ liegt, zu einem Sensor übertragen.

Die EP 0 025 976 A2 beschreibt eine Vorrichtung zum Fest­ stellen bzw. Messen der Dicke eines Papierblattes, bei­ spielsweise einer Banknote, wobei eine Dickenmeßwalze die Dickenänderung eines zwischen Meß- und Transportwalze transportierten Papierblattes erfaßt. Die Auslenkung der Dickenmeßwalze wird mittels eines Traghebels zu einem Sensor übertragen, der die Auslenkung in ein elektrisches Signal wandelt.

Weiterhin ist aus der DE 197 09 458 A1 eine Vorrichtung zum Überprüfen der Dicke von Blattmaterial bekannt, bei der die Dicke des Blattmaterials durch einen Tasthebel abgetastet wird. Der Tasthebel ist drehbar gelagert. Sei­ ne Winkelauslenkung wird von einem Magnetsensor erfaßt, der auf der vom Tastabschnitt abgewandten Ende des Ta­ sthebels angeordnet ist.

Bei den bekannten Vorrichtungen ist es erforderlich, den Sensor präzise zu lagern, damit sein Arbeitspunkt mit en­ gen Toleranzen eingehalten werden kann. Das Lagerspiel führt nämlich zu einer Hysterese und mindert so die Ge­ nauigkeit der Abtastung. Außerdem sind die bekannten Vor­ richtungen aufwendig in der Herstellung und erfordern ei­ ne erhebliche Justierarbeit.

In der DE 32 21 379 A1 ist eine Meßvorrichtung für Bogen­ dicken beschrieben, bei der an einem Tasthebel eine elek­ trische Spule angebracht ist. Der Spule steht direkt eine metallische Auflage gegenüber. Der Abstand zwischen der Spule und der Auflage wird durch zwischen beiden hin­ durchlaufendes Blattmaterial verändert, so daß sich in der Auflage gebildete Wirbelströme entsprechend ändern und ein mit der Spule gebildeter Schwingkreis verstimmt wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Über­ prüfen der Dicke von Blattmaterial anzugeben, die einfach aufgebaut ist und mit hoher Genauigkeit arbeitet.

Diese Aufgabe wird für eine Vorrichtung eingangs genann­ ter Art dadurch gelöst, daß das Sensormagnetfeld und der Magnetsensor im Bereich des Tastabschnitts des Tastele­ ments angeordnet sind.

Gemäß der Erfindung wandelt der Magnetsensor den Weg, um den der Tastabschnitt durch die Dicke des Blattmaterials ausgelenkt wird, in ein elektrisches Signal um. Wenn nun das Sensormagnetfeld, das eine an den Magnetsensor ange­ paßte Intensität der Feldliniendichte und des Feldgra­ dienten hat, unmittelbar in der Nähe des Tastabschnitts wirksam ist und der Magnetsensor ebenfalls in diesem Be­ reich des Tastabschnittes angeordnet ist, so wird die Auslenkung direkt erfaßt und in ein elektrisches Signal gewandelt. Die Übertragung der Bewegung über einen Hebel entfällt. Somit entfallen die Probleme im Zusammenhang mit einem Tasthebel, wie z. B. Hystereseeffekte und das Lagerspiel. Vorzugsweise ist der Magnetsensor oder ein das Sensormagnetfeld erzeugendes Bauelement direkt am Ta­ stabschnitt angeordnet.

Vorzugsweise wird das Sensormagnetfeld durch einen Perma­ nentmagneten erzeugt. Beispielsweise werden als Magnetma­ terial Werkstoffe der Kombination Seltene Erde und Kobalt verwendet. Permanentmagnet und Magnetsensor, der als Hall-Generator ausgebildet ist, sind vorzugsweise annä­ hernd in einer Ebene angeordnet, die senkrecht zum Blatt­ material steht und vorzugsweise im Transportspalt ange­ ordnet ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das dem Abtastabschnitt gegenüberliegende Ende des Tastelementes starr an einem Rahmen befestigt, wobei sich das Tastele­ ment abhängig von der Auslenkung des Abtastabschnitts elastisch verbiegt. Auf diese Weise entfällt eine Drehla­ gerung des Tastelements und damit die im Zusammenhang mit dem Lagerspiel entstehenden Probleme.

Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält das Tastelement magnetisch leitfähiges Material, insbesondere im Bereich des Tastabschnitts. Durch diese Maßnahmen entsteht eine Bündelung der Magnetfeldlinien, wodurch die Empfindlichkeit der Anordnung aus Magnetsen­ sor und Magnetfeld weiter gesteigert wird.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung ist dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Gleitfläche des Abtastabschnitts eine Beschichtung, vorzugsweise eine Beschichtung aus TiN, oder eine Schicht aus chemisch abgeschiedenem Nickel hat. Durch diese Maßnahmen wird der Verschleiß der Gleit­ fläche vermindert und auch der Reibungskoeffizient er­ niedrigt. Die Reibungskraft auf das Material bleibt dem­ gemäß niedrig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 in einer Seitenansicht den Aufbau der Vor­ richtung zum Überprüfen der Dicke von Banknoten in einem Geldausgabeautomaten, und

Fig. 2 eine Vorderansicht des Aufbaus der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt in einer seitlichen Ansicht eine Vorrich­ tung zum Überprüfen der Dicke von Banknoten in einem Geldausgabeautomaten. Eine von einem Motor (nicht darge­ stellt) angetriebene untere Antriebswalze 10 ist über ein Getriebe (in Fig. 2 dargestellt) mit einer oberen An­ triebswalze 12, die die Funktion einer Gegendruckwalze übernimmt, gekoppelt. Im Transportspalt zwischen beiden Antriebswalzen 10, 12 wird eine Banknote 14 entlang einem Leitblech 16 geführt. Die Banknote 14 liegt mit ihrer oberen Oberfläche an einem Gegenlager 18 an, welches an einer Gegenlager-Halterung 20 befestigt ist. Das Gegenla­ ger 18 ist ein Blechteil, das im Bereich der Berührung mit der Banknote 14 gewölbt ist, um eine staufreie Zufüh­ rung der Banknote 14 zu ermöglichen. Auf der dem Gegenla­ ger 18 gegenüberliegenden Seite ist ein Tastelement 24 angeordnet, welches eine Tastkufe 26 und einen Befe­ stigungsabschnitt 28 hat. Das Tastelement 24 ist als Blattfeder ausgebildet und seine gewölbte Tastkufe 26 liegt unter Federspannung am Gegenlager 18 an, wenn keine Banknote 14 im Transportspalt gefördert wird. Bei Förde­ rung der Banknote 14 wird die Tastkufe 26 nach unten ab­ hängig von der Dicke der Banknote 14 bzw. bei Mehrfach­ förderung von der Gesamtdicke der Banknoten ausgelenkt. Im Bereich des Befestigungsabschnitts 28 ist das Tastele­ ment 24 mit einer Halterung 30 starr verbunden, die wie­ derum mit einem Rahmenteil 32 verbunden ist.

Auf der der Banknote 14 abgewandten Seite des Gegenlagers 18 ist ein Permanentmagnet 34 befestigt. Sein Sensorma­ gnetfeld mit einem relativ großen Gradienten ist in einer Ebene 36 innerhalb des Transportspalts wirksam. Die Ebene 36 steht annähernd senkrecht zur Banknote 14. Ein Hall- Generator 38 ist auf der der Banknote 14 gegenüberliegen­ den Seite der Tastkufe 26 angeordnet und beispielsweise mit der Tastkufe 26 verklebt. Eine Signalleitung 40 führt vom Hall-Generator 38 zum Rahmenteil 32. Die Signallei­ tung 40 kann beispielsweise eine flexible Leiterplatte sein.

Die Gleitfläche der Tastkufe 26 hat eine Beschichtung, beispielsweise aus TiN, die einen geringen Verschleiß und eine geringe Reibung gewährleistet. Auch das Gegenlager 18 kann mit einer entsprechenden Beschichtung versehen sein.

Der Hall-Generator 38 hat einen integrierten Verstärker, der das aufgrund des Hall-Effektes erzeugte Signal vor­ verstärkt. Auf diese Weise wird ein hohes Signal-Rausch- Verhältnis erreicht.

Wenn sich zwischen Gegenlager 18 und Tastkufe 26 eine oder mehrere Banknoten 14 befinden, so wird der Abstand zwischen Gegenlager 18 und Tastkufe 26 vergrößert. Der Hall-Generator 38 erfährt aufgrund des Feldgradienten des Sensormagnetfeldes eine Änderung des Magnetfeldes und gibt entsprechend dieser Änderung ein elektrisches Signal ab. Dieses elektrische Signal ist eine Funktion des Ab­ standes. Eine Steuerung, in Fig. 1 nicht dargestellt, wertet das elektrische Signal aus und kann so einen Mehr­ fachabzug von Banknoten feststellen.

In Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung nach Fig. 1 dargestellt. Die durch ein Getriebe 42 verbundene untere Antriebswalze 10 und obere Antriebswalze 12 haben Aussparungen A, in welchen jeweils eine Tastkufe 26 bzw. der Endabschnitt des jeweiligen Gegenlagers 18 geführt sind. Auf der unteren Welle 44 sind weitere Walzen W1, W2, W3, W4 vorgesehen, die den Gegenwalzen nach Art der oberen Antriebswalzen 12 zugeordnet sind. Diese Gegenwal­ zen sind aus Übersichtsgründen in Fig. 2 weggelassen worden. Bei einem Ausführungsbeispiel können die obere und untere Antriebswalze 10, 12 axial verschiebbar ange­ ordnet sein, um den Abstand der von den Tastkufen 26 ab­ getasteten Bahnen zu variieren und an die Dimensionen der Banknoten anzupassen.

Es ist vorteilhaft, zwei Tastelemente mit Tastkufen 26 zu verwenden, um die Dicke der Banknoten gleichzeitig an zwei verschiedenen Stellen zu messen. Die Dicke der Bank­ note bzw. der Banknoten kann mit erhöhter Genauigkeit beispielsweise durch Mittelung der vom jeweiligen Hall- Generator abgegebenen Signale erfaßt werden. Die beiden Tastelemente und Gegenlager werden vorzugsweise jeweils durch ein einziges U-förmiges Stanzteil gebildet.

Die Tastkufen 26 sind relativ schmal und dünn und haben demgemäß eine geringe Masse. Die sich daraus ergebende hohe Eigenfrequenz gemäß der Beziehung

worin ω die Eigenfrequenz, c die Federkonstante des Ma­ terials und m die Masse ist, ist vorteilhaft. Aufgrund der hohen Eigenfrequenz können nämlich auch unebene Bank­ noten gut abgetastet werden, ohne daß es zum freien Abhe­ ben der jeweiligen Tastkufe 26 kommt.

In einer Abwandlung des gezeigten Ausführungsbeispiels besteht das Tastelement oder zumindest die Tastkufe aus magnetisch leitfähigem Material. Auf diese Weise wird ei­ ne Bündelung der Feldlinien an der Meßstelle erreicht, so daß der Hall-Generator bei der Bewegung der Tastkufe 26 eine starke Magnetfeldänderung erfährt. Die Empfindlich­ keit und das Nutzsignal-Störsignal-Verhältnis der gesam­ ten Vorrichtung wird dadurch erhöht.

In Fig. 1 sind einige typische Maße für die Vorrichtung angegeben. Der Abstand zwischen dem Permanentmagneten 34 und dem Hall-Generator 38 beträgt typischerweise a = 1,55 mm; die Dicke des Blechteils, welche das Gegenlager 18 bildet, ist typischerweise b = 0,5 mm. Dieselbe Dicke hat das Tastelement 24.

In einer anderen Abwandlung des gezeigten Ausführungsbei­ spiels ist nicht nur das Tastelement 24 sondern auch das Gegenlager 18 als elastisch biegbare Blattfeder ausgebil­ det. Die Lage der Berührungslinie zwischen dem Gegenlager 18 und der Tastkufe 26 kann sich damit der Lage des Transportspalts zwischen den beiden Antriebswalzen 10, 12 elastisch anpassen, so daß sich eine Justage des Tastele­ ments 24 und des Gegenlagers 18 bezüglich des Transport­ spalts erübrigt.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Überprüfen der Dicke von Blattmateri­ al, insbesondere von Banknoten in einem Geldausgabe­ automaten,
mit einem Antriebselement (10) und einem Gegendrucke­ lement (12), in deren Transportspalt das Blattmateri­ al (14) unter Anlage an ein Gegenlager (18) transpor­ tiert wird,
mindestens einem Tastelement (24), dessen Tastab­ schnitt (26) auf der dem Gegenlager (18) gegenüber­ liegenden Oberfläche des Blattmaterials (14) anliegt und um einen Weg entsprechend der Dicke des Blattma­ terials (14) ausgelenkt wird,
und mit einem Magnetsensor (38), der ein sich abhän­ gig vom Weg des Tastabschnitts (26) änderndes Sensor­ magnetfeld erfaßt und ein diesem Weg entsprechendes Signal abgibt,
dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormagnetfeld und der Magnetsensor (38) im Bereich des Tastabschnitts (26) derart angeordnet sind, daß das Sensormagnetfeld den Transportspalt oder in diesem befindliches Blatt­ material durchsetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensormagnetfeld durch einen Permanentmagne­ ten (34) erzeugt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Magnetsensor ein Hall-Generator (38) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (34) auf der dem Blattmaterial (14) abgewandten Seite des Gegenlagers (18) angeordnet ist, und daß der Ma­ gnetsensor (38) auf der dem Blattmaterial (14) gegen­ überliegenden Seite des Abtastabschnitts (26) des Ta­ stelements (24) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Abtastabschnitt (26) ferne Ende (28) des Tastelementes (24) starr be­ festigt ist und das Tastelement (24) sich abhängig von der Auslenkung des Abtastabschnitts (26) ela­ stisch verbiegt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Abtastabschnitt (26) ferne Ende (28) des Gegenlagers (18) starr befe­ stigt ist und das Gegenlager (18) elastisch biegbar ist.

7. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (24) oder auch das Gegenlager (18) aus Federbandstahl besteht.

8. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (24) oder auch das Gegenlager (18) aus einem nichtrostenden Material besteht.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfläche des Ab­ tastabschnitts (26) oder auch des Gegenlagers (18) eine verschleiß- und reibungsmindernde Beschichtung hat.

10. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus TiN, oder eine Schicht aus chemisch abgeschiedenem Nickel ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tastelement (24) oder auch das Gegenlager (18) als Blattfeder ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüch, dadurch gekennzeichnet, daß der Hall-Generator (38) einen integrierten Verstärker hat.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehen Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Tastelement magnetisch leitfähiges Material enthält.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastabschnitt (26) als Gleitkufe ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tastelemente (26) vorgesehen sind, die ein U-förmiges Stanzteil bilden.