DE2630228C3

DE2630228C3 -

Info

Publication number: DE2630228C3
Application number: DE2630228A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl.-Ing. 8011 Neukaeferloh Mitzel
Original assignee: Gao Gesellschaft fur Automation und Organisation Mbh 8000 Muenchen
Current assignee: Gao Gesellschaft fur Automation und Organisation Mbh 8000 Muenchen
Priority date: 1975-07-15
Filing date: 1976-07-06
Publication date: 1979-01-11
Also published as: US4068385A; AT334118B; CH601868A5; FR2318401A1; SE405518B; ATA547075A; DE2630228A1; GB1552375A; SE7607927L; DE2630228B2; FR2318401B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von Dickenunterschieden in Aufzeichnungsträgern, wie Banknoten u. dgl.

Aus der DE-OS 14 74 903 ist ein Banknotenprüfer bekannt, bei dem unter anderem die Banknotenoberfläche während des Transportes durch das Prüfgerät mittels eines Meßfühlers abgetastet wird, um ein vom Oberflächenprofil abhängiges Prüfsignal zu erzeugen. Über eine Hebelübersetzung werden dabei die Auslenkungen des Meßfühlers an einem im Prinzip wie der Tonabnehmer bei der Schallplattenwiedergabe funktionierenden piezoelektrischen Druckgeber oder an eine Dehnmeßstreifenanordnung weitergegeben, wobei die Meßfühlerausschläge das Prüfsignal erzeugen.

Da bei dieser Vorrichtung ein Verhaken des Meßfühlers mit beschädigten Banknoten und damit die Zerstörung der Prüfvorrichtung oder der Banknoten nicht ausgeschlossen werden kann, scheint die Verwendung eines derartigen Dickenmessers nicht ganz unproblematisch, Da die obere Grenzfreqüenz dieser Vorrichtung außerdem in erster Linie vom Feder^Mas^ se-System der Anordnung abhängt und da auf Grund der zu messenden kleinen Dickenunterschiede große Übersetzungen notwendig sind, um brauchbare Signale zu erhalten, ist die obere Grenzfrequefiz der Vorrich' tung relativ gering, so daß nur eine sehr langsame

Prüfung der Banknoten möglich ist.

Aus der DE-OS 24 23 094 ist ein weiterer Banknotenprüfer bekannt, bei dem das OberflächEinrelief des Prüflings dem Prinzip der vorstehend beschriebenen Vorrichtung folgend über eine sich drehende Trommel geführt und mittels einer ruhenden Blattfeder mindestens längs einer randparallelen Linie abgetastet wird. Die Auslenkungen der Blattfeder erzeugen ebenfalls über eine Hebelanordnung und ein Piezoelement

ίο Signale, die der jeweiligen Papierdicke proportional sind. Durch die Verwendung einer Blattfeder dürfte bei diesem Dickenmesser die Beschädigungsgefahr der Banknoten und des Meßfühlers zwar vernachlässigbar gering sein, da der prinzipielle Aufbau jedoch dem der

is erstgenannten Veröffentlichung entspricht, treffen auch hier die Nachteile der geringen Bearbeitungsfrequenz zu.

Da bei beiden bekannten Prüfvorrichtungen jeweils nur das Oberflächenrelief einer Banknotenseite abgetastet wird, ergibt sich außerdem noch der Nachteil, daß echte Papierdickenänderungen von Prägungen, bei denen die Papieroberfläche zwar auch verformt ist, bei denen die Papierdicke aber im wesentlichen gleich bleibt, nicht unterschieden werden können. Banknotenfälschungen mit geprägten Wasserzei :hen werden von diesen Vorrichtungen daher mit großer Wahrscheinlichkeit als echt akzeptiert.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zurechten Dickenprüfung von Aufzeichnungsträgern zu schaffen, mit der die Dickenunterschiede in Aufzeichnungsträgern, wie Banknoten u. dgl., bei hoher Bearbeitungsgeschwindigkeit und ohne Beschädigungsgefahr gemessen werden können.

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Walze mit elastischer Oberfläche und einen zur Walzendrehachse senkrecht und starr angeordneten Kraftaufnehmer sowie einen zwischen der Walze und dem Kraftaufnehmer quasi starr angeordneten Meßfühler, der mit dem Kraftaufnehmer fest verbunden und so angeordnet ist. daß der Abstand zur Walzenoberfläche im Ruhezustand der Anordnung, d. h. ohne einen zwischen Meßfühler und Walze hindurchgeführten Prüfling, kleiner ist als die geringste zu messende Papierdicke.

Das Meßprinzip der Erfindung baut also auf einer Kraftmessung auf, bei der der Prüfling von einem mit einem Kraftaufnehmer verbundenen, starr angeordneten Meßfühler gegen eine als Federelement dienende, zum Meßfühler ebenfalls starr angeordnete elastische Walze gedruckt wird und bei der die durch unterschied-'iche Papierdicken entstehenden unterschiedlichen Kräfte als Maß für die Dicke dienen. Durch diese auf eine reine Kraftmessung zurückgeführte Dickenmessung ist, da im Prinzip keine Massenträgheiten des Meßfühlers zu berücksichtigen sind, eine sehr hohe Eigenfrequenz der Meßvorrichtung erreichbar.

Die Wahl des als Federelement dienenden elastischen Materials der Gegenwalze, von dem jeweils nur der Bereich genutzt wird, der dem Meßfühler gegenübersteht, erweist sich als relativ unkritisch, da die Relaxatiönszeiten des elastischen Materials relativ hoch sein können. Die Druckstelle tritt nämlich erst nach einer vollen Walzenumdrehung wieder in Meßposition Und hat so genügend Zeit zur Rückkehr in die ursprüngliche Lage. Die obere Grenzfrequenz und auch die Eigenfrequenz des Dickenrnessers wird damit im Wesentlichen nur durch die Eigenfrequenz des Meßfühlers bestimmt. Bei genügend empfindlichem Kraftaüf-

nehmer ist daher durch starre Dimensionierung des Federelements eine sehr hohe Grenzfrequenz zu erzielen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Meßfühler zur Prüfung allgemeiner Papierdickenänderungen mit einer Meßrolle ausgestattet, von der aus die durch unterschiedliche Papierdicken entstehenden Kräfte an d^n vorzugsweise als Piezokraftaufnehmer ausgebildeten Kraftmesser weitergegeben werden.

Zur Messung besonders hochfrequenter Dickenänderungen findet hingegen ein als Meßkufe mit scharfer Abrißkante ausgebildeter Meßfühler Verwendung. Die direkte Ausbildung des Kraftaufnehmerstiftes als Meßfühler ist ebenso möglich. Zur Unterdrückung von Eigenschwingungen des Abtastrollensystems kann zwischen Meßfühler und Kraftaufnehmer außerdem ein elastisches Plättchen vorgesehen werden.

Je nach Ausbildung des Meßfühlers und je nach Härte der Walzenoberfläche sind mit dieser Meßvorrichtung Arbeitsfrequenzen bis etwa 2OkMz gut zu realisieren. Im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen, deren oberste Grenzfrequenz etwa bei 2 kHz liegt stellt das eine Grenzfrequenzerhöhung um das 1 Ofache dar.

Durch die besondere Ausbildung des Meßfühlers, der auf Grund seines in sich geschlossenen Aufbaues ein Verhaken oder Beschädigen des Prüflings ausschließt, kann die Meßvorrichtung außerdem an die zu messenden Dickenänderungen angepaßt werden. Relativ grobe Dickenunterschiede, wie sie z. B. bei Wasserzeichen von Wertpapieren anzutreffen sind, werden so beispielsweise mit einer kleinen Meßrolle geprüft, wogegen das Relief des Stahltiefdruckes mit einer scharf abreißenden Kufe gemessen werden sollte, da damit auch sehr nah beieinanderliegende scharf abfallende Dickenbereiche erfaßt werden können, über die die Meßrolle auf Grund des zur Abrißkante vergleichsweise großen Durchmessers hinwegrollen würde. Sollen gleichzeitig grobe und feine Dickenunterschiede fejtgestellt werden, so ist der Meßfühler in sinnvoller Weise an die zu erwartende obere Arbeitsfrequenz anzupassen.

Da nicht nur das Oberflächenprofil des Prüflings abgetastet, sondern die von der Papierdicke zwischen Meßfühler und Walze erzeugte Preßkraft als Maß herangezogen wird, ist eine Täuscnung durch Prägungen nicht möglich. Wasserzeichenfälschungen können daher jederzeit von echten Wasserzeichen unterschieden werden.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. An Ausführungsbeispielen wird die Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fi g. 1 eine Dickenmeßvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der der Meßfühler mit einer Rolle versehen ist.

F i g. 2 eine erfindungsgemäße Dickenmeßvorrichtung mit einem als Kufe ausgebildeten Meßfühler;

F i g. 3 eine Banknote mit eingezeichneter Meßspur;

F i g. 4 die Meßsignale bei der Messung der Banknote gemäß F i g. 3 und

F i g_: 5 die räumliche Darstellung der Meßvorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 1 zeigt eine nach dem erfindurigsgerrtäßert Meßprinzip aufgebaute Dickenmeßvorrichtung, mit der beispielsweise eine mit Sicherheitsfaden, Wasserzeichen Und mit zusätzlichen Dickenänderungen in Form von Klebestreifen 19, 21 ausgestattete Banknote geprüft werden soll. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Walze i, die mit dem Festlager 2 im Gehäuse (nicht dargestellt) der Prüfvorrichtung drehbar gelagert ist und eine elastische Oberfläche 6 besitzt, dem mit der Abtast· oder Meßrolle 4 ausgestatteten Meßfühler 3 und dem Kraftaufnehmer 5, der, als Piezokraftaufnehmer ausgeführt, zum Festlager 2 starr und im festen Kontakt zum Meßfühler 3 angeordnet ist. Der Meßfühler 3 und der Kraftaufnehmer 5 sind vorzugsweise so über der vom Transportsystem 22 angetriebenen Walze 1 befestigt, daß selbst die dünnste Stelle des Prüflings einen auswertbaren Signalanteil erbringt Ist mit sehr dünnen Papierstellen zu rechnen, so kann es auch wünschenswert sein, die Meßrolle 4 in ständigem Kontakt mit der Walze 1 zu justieren. Um unnötige Abnutzungen zu vermeiden, wird man jedoch möglichst einen Spalt in Höhe der geringsten vorkommenden Papierdicke vorsehen, der dann allerdings geringere Papierdicken als diese Spalthöhe nicht mehr erkennen läßt

Wie dfr Fig. 1 weiter zu entnehmen ist, wird die aus Richtung des Pfeils 8 antranspor rte Banknote 9 bei Erreichen des Punktes, an dem sich di° Meßroüe 4 und die in Richtung des Pfeils 7 angetriebene Walze 1 gegenüberstehen, erfaßt und zwischen Meßrolle 4 und Walze 1 hindurchgezogen. Je nach PapierdicKe wird dabei das elastische Material 6 der Walze 1 mehr oder weniger stark zusammengedrückt b/w. je nach Papierstärke wirkt auf die Meßrolle 4 und damit über den Kraftaufnehmerstift 11 auf den Kraftaufnehmer 5 eine mehr oder weniger große Kraft, die im Kristallgefüge des Piezokristalls eine proportionale Spannung erzeugt.

Damit die jeweiligen Kräfte auf den Piezokristall des Kraftaufnehmers wirken können, ist es zwar notwendig, den Kraftaufnehmerstift 11 in axiale Richtung, d.h. in Richtung des Kristalls, geringfügig auszulenken. was durch den relativ dünnen und in Grenzen elastischen Arm der Meßfühler- und Kraftaufnehmerhalterung 14 ermöglicht wird. Da diese Auslenkung je nach verwendetem Kraftaufnehmer selbst be: Dickrnunterschieden von einigen Zehntel Millimetern höchstens im Bereich von einem Tausendstel Millimeter liegen, kjnnen sie jedoch bei den weiteren Betrachtungen vernachlässigt werden. Zur Kennzeichnung dieser Tatsache wird der Meßfühler daher ais quasi starr bezeichnet.

Da piezoelektrische Kraftaufnehmer handelsüblich sind, soll hier nicht näher auf deren Funktion eingegangen werden.

Bewegt man nun die Banknote 9 zwischen der Walze 1 und dem Meßfühler 3 in Richtung des Pfeils 7 hindurch, so wird die Banknote von der Meßrolle 4 des quasi starr angeordneten Meßfühlers 3 in das elastische Material 6 der Walze 1 je nach momentaner Papierdicke mehr odf*" weniger tief eingedrückt. Da die elastische Walzenoberfläche als Feder wirkt, entstehen dabei Kräfte, die im Kraftaufnehmer 5 die gewünschten dickenproportionalen Spannungssignale erzeugen, welche in bekannter Weise und zur weiteren Verarbeitung aufbereitet we'den.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Meßfühler als Abtastkufe ausgebildet ist. Die Kufe gewährt zwar einen sanften Einlauf der Banknote, sie tastet aber dknk der scharten Abrißkante 15 selbst feinste Dickenänderungen, die auch abrupt und in schneller Folge vorliegen können, in exakter Weise ab. Dieser Meßfühler ist besonders Vorteilhaft, wenn die Dickenänderungen in dem Prüfling steile Anstiegs- bzw. Abfallflanken haben, da die Kante 15 den dadurch vorhandenen Ecken gut folgen kann, während mit einer Abtastrolle nahe beieinanderliegen-

de Kanten gewissermaßen überrollt und daher nicht registriert werden.

Es lassen sich so noch höhere Frequenzen, d. h. noch engere Profiländerungen messen.

Die Erzeugung der Meßsignale soll nun anhand der P i g. 3 und 4 erläutert werden, F i g. 3 zeigt schemalisch eine Banknote 9 mit verschiedenen Dickenunterschieden. Auf das Portraitwasserzeichen 17 folgen der Sicherheilsfaden 18, das rückseitig aufgeklebte Klebeband 19, das Klebeband 21 auf der Vorderseite und drei verschieden breite Einschnitte 20,

Fig.4 zeigt die Ausgangssignale des Kraftaufnehmers 5 bei der Messung der in Fig,3 dargestellten Danknote. Im Ausgangsztistand isl die Signaispan'nung des Kraftäüfriehhiers 5, von eiriem leichtert Rauschpegel abgesehen, nahezu Null. Nach Eintritt der Banknote 9 in die Meßvorrichtung steigt die Signalspannung steil auf einen Pegel an, der der Papierdicke entspricht. Da das Banknotenpaier zum Teii aus sehr groben Fapierfasern besteht und da der Stahltiefdruck das Dickenprofil des Papiers ebenfalls beeinflußt, entstehen auch in den Bereichen, in denen keine bewußte Dickenänderungen vorliegen, mehr oder weniger große Signalspannungen. Da dieses von der Päpierwolkigkeit und dem DrUck bedingte Rauschen sehr viel feiner ist und wesentlich geringere Amplituden aufweist, unterscheidet es sich jedoch recht eindeutig von den Dickenänderungssignalen des Wasserzeichenbereiches und des Sicherheitsfadens.

Bei Erreichen der Klebestreifen 19 und 21 steigt die Spannungskurve wie beim Eintritt der Banknote erneut steil an, verharrt auf diesem Wert und fällt anschließend wieder steil auf den Normalpegel zurück. Beim Vorbeilaufen der schlitzförmigen Einschnitte 20 bricht das Signal demgegenüber dreimal kurz auf etwa den Wert Null zusammen, um dann wieder bis zum jBanknotenende leicht um den Durchschnitlpegel schwankend die dem Banknotenanfang entsprechende Signalgröße anzunehmen.

Fig.5 soll durch die räumliche Darstellung die Meßvorrichtung verdeutlichen Und zeigen, daß die Messung in der Bewegung stattfindet. Durch parallele Anordnung mehrerer elastischer Walzen 6 auf der Drehachse 2 üfiü ciüfcii VenVefiüüng entsprechend vieler Kraftaufnehmeranordnurigen 3, 4, 5, 14 kann damit auch eine Abtastung in mehreren Spuren durchgeführt werden. Da diese Figur in sich verständlich ist, soll lediglich das Riemen-Transportsystem 22, das die Banknote 9 transportiert, besonders erwähnt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Preßvorrichtung zum Messen von Dickenunterschieden in Aufzeichnungsträgern, wie Banknoten u.dgl., gekennzeichnet durch eine Walze (1) mit elastischer Oberfläche (6) und einen zur Walzendrehachse (2) senkrecht und starr angeordneten Kraftaufnehmer (5) sowie einen zwischen der Walze (1) und dem Kraftaufnehmer (5) quasi starr angeordneten Meßfühler (3), der mit dem Kraftaufnehmer (5) fest verbunden und so angeordnet ist, daß der Abstand zur Walzenoberfläche (6) im Ruhezustand der Anordnung, d. h. ohne einen zwischen Meßfühler (3) und Walze (1) hindurchgeführten Prüfling, kleiner ist als die geringste zu messende Papierdicke.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (5) ein Piezükräfiiiüiriehmer ist

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (3) über ein Federglied (10) der Kraftaufnehmerhalterung (14) mit dem Kraftaufnehmer (5) fest verbunden ist.

4. Meßvorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (3) mit einer Meßrolle (4) ausgestattet ist.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (3) als Abtastkufe (13) mit s harfer Abrißkante (15) ausgebildet ist.

6. Meßvorrichtung nach ei"»m oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmer (5) über ein elastisches Dämpfungsplättchen (12) mit dem Meßfühler (3) verbunden ist.

7. Meßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftaufnehmerstift (11) selbst als Meßfühler ausgebildet ist.