DE4139503C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen von Münzen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen von Münzen unter Verwendung induktiver und opto-elektronischer Mittel.

Um den Wert und die Echtheit einer Münze zu prüfen, sind bereits unterschiedliche Verfahren und Einrichtun­ gen bekannt, die bestimmte charakteristische Parameter einer Münze, wie beispielsweise ihre geometrischen Abmessungen, das Münzgewicht, das Material der Münze, mit mechanischen und/oder induktiven Mitteln erfassen und auswerten.

In zunehmendem Maße werden auch opto-elektronische Münz­ prüfeinrichtungen und Verfahren angewandt, die eine exakte Abtastung der Münzprägung bzw. ausgewählter Abschnitte der Münzprägung und/oder der Rändelung einer Münze ermöglichen.

Diese Einrichtungen gewährleisten eine hochgenaue Bestimmung der Echtheit und des Wertes einer Münze und führen zu Gerätekonfigurationen mit einer hohen Genauig­ keitsklasse und einer hohen Wiederholbarkeit der Genau­ igkeit der gewonnen Prüfergebnisse.

Voraussetzung für eine mit hoher Genauigkeit arbeitende opto-elektronische Münzprüfeinrichtung ist jedoch ein genaues und exaktes Erfassen und Zentrieren der zu prüfenden Münze für die nachfolgende opto-elektronische Abtastung, da bereits kleinste Ungenauigkeiten und Abweichungen beim Erfassen, Zentrieren und in der Münzführung während des Abtastprozesses zu Fehlinterpre­ tationen und Betriebsstörungen führen.

Bekannt ist eine Vorrichtung zum Aufnehmen und Drehen rotationssymmetrischer Teile, insbesondere Münzen, die eine exakte Aufnahme und Zentrierung der zugeführten Teile gewährleistet.

Diese Vorrichtung besteht aus zwei auf einer gemeinsa­ men Achse gelagerter, verdrehbarer Scheiben, von denen die zur Aufnahme und planparallelen Anlage der Münzen dienende Scheibe mit kreisbogenförmigen Langlöchern aus­ gestattet ist, die strahlenförmig von der Scheibenmitte zu ihrer Peripherie ausgehen. Durch diese Langlöcher sind die zum Aufnehmen und Halten der Münzen dienenden Mitnehmerzapfen von Winkelhebeln hindurchgeführt, die an der zweiten, zur ersten Scheibe relativ verdrehbaren Scheibe, verschwenkbar angelenkt sind.

Obwohl diese Einrichtung ein genaues Aufnehmen und Halten der Münze für die opto-elektronischen Abtastung gestattet, besteht ihr Nachteil darin, daß infolge von größeren Schwingungen, was bei mobilen Prüfgeräten nicht ausgeschlossen werden kann, die notwendige planpa­ rallele Anlage der Münze durch die Mitnehmerzapfen nicht mehr gesichert werden kann.

Sowohl bei den bekannten Münzprüfeinrichtungen als auch bei der vorstehend diskutierten Vorrichtung ist weiter­ hin von Nachteil, daß zum Prüfen weiterer charakteristi­ scher Parameter, wie beispielsweise für die Prüfung des Materials der Münze, zusätzliche bzw. gesonderte Prüf­ sektionen in der betreffenden Einrichtung vorgesehen werden müssen. Diese zusätzlichen Prüfsektionen erfor­ dern weiteren Bauraum, der ohnehin sehr knapp bemessen ist.

Die EP-PS 0 245 805 schlägt eine Münzprüfeinrichtung vor, bei der in gesonderten nacheinander geschalteten Prüfstationen innerhalb einer Prüfeinrichtung zunächst der Münzdurchmesser erfaßt und nach Überführung der Münze in eine zweite Prüfstation mittels induktiver Prüfverfahren die Münzlegierung und die Münzdicke erfaßt und zusammen mit dem Münzdurchmesser in einer elektronischen Einrichtung ausgewertet werden. Die über einen Einlaufkanal zugeführte Münze wird für die Bestim­ mung des Münzdurchmessers zwischen zwei Meßfühlern aufgenommen, von denen ein Meßfühler fest und der andere Meßfühler beweglich von einem Schrittmotor über einen Schubantrieb angetrieben angeordnet ist. Beide Meßfühler werden diametral gegenüber dem Rand der Münze angelegt, wobei der vom Schrittmotor zurückgelegte Weg von einem vorbestimmten Anfangsabstand des beweglichen Fühlers bis zum Anstoßen der Fühler an den Rand der Münze für die Bestimmung des Münzdurchmessers erfaßt und ausgewertet werden. Die so erfolgende Durchmesser­ prüfung ist gleichzeitig Voraussetzung für eine Einstel­ lung der Halte- und Zentrierelemente in der nachfolgen­ den Prüfstation, in der die Münzdicke und die Mate­ riallegierung der Münze geprüft werden. Neben dem Münzdurchmesser werden mit Hilfe dieser Prüfeinrichtung die Münzlegierung und die Münzdicken erfaßt und ausge­ wertet, die, wie vorstehend beschrieben, heute nicht mehr für eine sichere Erkennung der Echtheit und des Wertes einer Münze ausreichend sind. Diese Prüfeinrich­ tung ist somit mit den gleichen Nachteilen behaftet wie vorstehend diskutiert und läßt eine sichere Falschgel­ derkennung und -abweisung nicht zu.

Die vorrichtungsbedingte Aufnahme der Münze gestattet es nicht, neben den drei genannten Prüfparametern weitere zusätzliche Prüfinformationen für eine exaktere und gründlichere Auswertung der Münze heranzuziehen. Darüber hinaus ist diese Prüfeinrichtung auf einen relativ engen Münzdurchmesserbereich beschränkt. Münzen mit größerem Durchmesser können durch die Meßfühler zur Bestimmung des Münzdurchmessers nicht mehr sicher erfaßt werden, während demgegenüber Münzen mit einem wesentlich kleineren Durchmesser durch die Halteelemen­ te in der zweiten Prüfstation nicht mehr sicher aufge­ nommen und in ausreichendem Maße für die Bestimmung der Münzdicke in einem ausgewählten Bereich zentriert werden können.

Die ebenfalls bereits bekannte DE-OS 40 16 680 sieht eine Münzbestimmungs- und -zählvorrichtung vor, mit der der Münzdurchmesser sowie die Materiallegierung der Münze und gegebenenfalls die Münzdicke mittels Licht- und Magnetsensoren abgetastet werden. Die ermittelten Daten werden anschließend über Referenzmagneten ausge­ wertet. Wie bereits in der Diskussion zur EP-PS 0 245 805 dargelegt, gestattet die Lösung nach DE-OS 40 16 680 aufgrund ihrer konstruktiven Ausbildung lediglich die Prüfung von Münzen zu drei spezifischen Parametern und ist so mit den gleichen Nachteile behaftet wie die vorstehend genannten Lösungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu entwickeln, die ohne Einschränkung der Prüfmöglichkeiten relevanter Parame­ ter einer Münze eine platzsparende Konstruktion gewähr­ leisten und darüber hinaus auch für mobile Prüfeinrich­ tungen einsetzbar sind und eine fehlerfreie Arbeits­ weise sichern.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 und 2 aufgeführten Merkmale gelöst.

Mit dem vorgeschlagenen Verfahren werden vorbestimmte Prüfparameter unabhängig voneinander in einer einzigen Prüfstation, in der die zugeführte Münze aufgenommen, zentriert, eingespannt und in zentrischer Einspannung gedreht wird, erfaßt, wobei der Münzdurchmesser über den Verdrehwinkel zweier relativ zu einander verdreh­ barer konzentrischer Scheiben zwischen dem Beginn und dem vollständigen Abschluß der Zentrierung der zugeführ­ ten Münze ermittelt wird.

Die vorgeschlagene Lösung ermöglicht Prüfeinrichtungen mit einer auf engstem Raum ausgerichteten Bauform. In einer einzigen Station können innerhalb eines Prüfzy­ klusses, neben der opto-elektronischen Abtastung und Auswertung der Münzprägung gleichzeitig weitere Parame­ ter einer Münze in beliebiger Reihenfolge, unabhängig voneinander erfaßt und mit Hilfe rechentechnischer Mittel ausgewertet werden.

Der jeweilige Durchmesser der zu prüfenden Münze wird vorteilhafterweise in der Zentrierphase der zugeführten Münze abgetastet, in dem der Wert der gegenseitigen Verdrehung zweier gegeneinander verdrehbarer Scheiben nach Abschluß des Zentriervorganges, d. h. nachdem die Münze aufgenommem und genau zentriert ist, über den Verdrehwinkel gemessen.

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine weiter ver­ besserte Vorrichtung mit zwei auf einer gemeinsamen Drehachse gelagerten, unabhängig voneinander drehbaren Scheiben verwendet, die Gegenstand der DE 41 12 106 A1 ist.

Die Aufnahmescheibe der weiter verbesserten Vorrichtung ist mit einer Hohlwelle, die über ein Getriebe von einem Motor angetrieben und auf der die zweite Scheibe frei drehbar gelagert ist, fest verbunden, wobei die Scheibe in ihrer Ausgangsstellung genau fixiert und mit Markierungen zur Abtastung ihres Verdrehwinkels ausge­ stattet ist, während die freien Enden der Mitnehmerzap­ fen mit Auflaufschrägen, die eine noch sichere Zentrie­ rung und Einspannung während des gesamten Prüfprozes­ ses gewährleisten, versehen sind und in die Hohlwelle eine Prüfspule zur induktiven Werkstofferkennung einge­ setzt ist.

Die Auflaufschrägen sind zweckmäßigerweise unter einem Winkel zur Längsachse der Winkelhebel angeordnet, der der Tangente der kreisbogenförmigen Langlöcher, die in der Aufnahmescheibe vorhanden sind, entspricht.

Dadurch ist gewährleistet, daß Münzen unabhängig von ihrem jeweiligen Durchmesser innerhalb einer, im Ver­ gleich zu bekannten Lösungen, sehr großen Stückelung immer sicher erfaßt und durch diese Auflaufschrägen ständig in eine stabile planparallele und zentrierte Position gegen die Anlagefläche der Aufnahmescheibe, insbesondere bei auftretenden Schwingungen und Stößen gezogen werden.

In der gleichen Einspannung und Zentrierung der Münze wird auch ihre Materialzusammensetzung geprüft. Die Ma­ terialprüfung erfolgt in bekannter Weise mit Hilfe der induktiven Werkstofferkennung.

Während bisher bekannte elektronische oder elektro-me­ chanische Prüfeinrichtungen hierfür einen gesonderten Prüfsektor innerhalb der Prüfeinrichtung vorsehen, besitzt die Prüfeinrichtung nach der vorliegenden Erfindung eine Hohlwelle, in die eine zylinderförmige Prüfspule eingesetzt ist, die auf bekannte Weise für die Werkstofferkennung dient. Besonders vorteilhaft wirken sich dabei auch die erfindungsgemäß an den freien Enden der Mitnehmerzapfen vorgesehenen Auflauf­ schrägen aus, wodurch die Münze planparallel anliegt und die Prüfspule vollkommen überdeckt wird. Die Münze hat somit eine genau definierte Lage mit einem weitge­ hend reduzierten Dielektrikum innerhalb des induktiven Feldes, so daß die Toleranzbreite, die bei bekannten Prüfeinrichtungen mit durchlaufender Münze, bei denen die Münze praktisch keine definierte Anlage besitzt, relativ groß ist, sehr weit eingeschränkt werden kann.

Eine vorteilhafte Lösung für die Erzeugung der notwendi­ gen Drehbewegung der Aufnahmescheibe, an der die zu prüfende Münze planparallel anliegt, besteht in der Verwendung eines Schrittmotors als Antriebsorgan. Durch Auszählen der Schritte vom Beginn des Zentriervorgan­ ges, d. h. mit Beginn der Umlaufbewegung der Aufnahme­ scheibe bis zum Abschluß der Zentrierphase, d. h. bis auch die zweite Scheibe in eine drehende Umlaufbewegung versetzt wird, läßt sich die gegenseitige Verdrehung der Scheiben relativ einfach feststellen und daraus mit Hilfe rechentechnischer Mittel der Münzdurchmesser bestimmen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbei­ spiel näher erläutert werden. In der dazugehörigen Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Prüfeinrich­ tung im Teilschnitt;

Fig. 2 die Seitenansicht eines Winkelhebels mit den Mitnehmerzapfen,

Fig. 3 die Draufsicht des Winkelhebels,

Fig. 4 die Vorderansicht der Aufnahmescheibe mit eingespannter Münze.

Auf der Hohlwelle 8, die über Zahnräder 2; 11 eines Zahn­ radgetriebes von einem Antriebsmotor 1, vorzugsweise ein Schrittmotor oder ein Analogmotor mit einem inkre­ mentalen Meßsystem, nach Aufnahme einer zu prüfenden Münze 6 in eine periodische, umlaufende Drehbewegung von 360° angetrieben wird, ist eine Aufnahmescheibe 4 verdrehfest angebracht. Der Antriebsmotor 1 ist an einer Aufnahmeplatte 20 befestigt, die gleichzeitig als Lagerschild für die Lagerung der Hohlwelle 8 dient. Auf der gleichen Hohlwelle 1 befindet sich frei drehbar eine zweite Scheibe 3, die durch einen Sicherungsring 12 axial gesichert ist und an der die Winkelhebel 10 vermittels Drehzapfen 15, die in die entsprechenden Bohrungen 14 der Winkelhebel 10 eingreifen, verschwenk­ bar angelenkt sind. Beide Scheiben 3; 4 sind mit Markie­ rungen 19 ausgestattet, wobei die Scheibe 3 in ihrer Ausgangsstellung durch ein Grenzkraftgesperre 21 zusätz­ lich fixiert werden kann.

Die Aufnahmescheibe 4 ist mit kreisbogenförmigen Langlö­ chern 9 versehen, die sich strahlenförmig, von der Mitte der Scheibe ausgehend, zur Peripherie der Scheibe 4 erstrecken - Fig. 4. Durch diese Langlöcher 9 sind die Mitnehmerzapfen 5 der Winkelhebel 10 hindurchge­ führt, die beim Öffnen und Schließen der Einrichtung zwecks Aufnahme bzw. Ausgabe der zu prüfenden bzw. der geprüften Münze 6 durch die Langlöcher 9 geführt wer­ den.

An den freien Enden der Mitnehmerzapfen 5 sind Auflauf­ schrägen 7 vorgesehen, die zur Anlagefläche 13 der Auf­ nahmescheibe 4 gerichtet und unter einem Winkel α zur Längsachse 18 der Winkelhebel 10 angeordnet sind - Fig. 2 und 3.

Zu Beginn des Prüfprozesses wird vorteilhafterweise die Ausgangsstellung der Scheibe 3 durch das Grenzkraftge­ sperre 21 mit definiertem Reib- bzw. Drehmoment fi­ xiert, während sich die Mitnehmerzapfen 5 in ihrer "Of­ fen"-Stellung in der äußeren Peripherie der Aufnahme­ scheibe 4 zur Aufnahme einer Münze 6 befinden.

Die einlaufende Münze 6 wird zunächst von den in der Einlaufrichtung liegenden Mitnehmerzapfen 5 erfaßt und liegt lose an der Anlagefläche 13 der Aufnahmescheibe 4 an. Hierzu ist die Prüfeinrichtung im Gesamtgerät unter einem Winkel schräg angeordnet, der ein loses Anlegen der Münze 6 an die Anlagefläche 13 sicher gewährlei­ stet.

Mit einsetzender Drehbewegung der Aufnahmescheibe 4 werden die Mitnehmerzapfen 5, geführt durch die kreisbo­ genförmigen Langlöcher 9 in der Aufnahmescheibe 4, blendenartig zum Mittelpunkt der Scheibe 4 geführt und die Münze 6 solange zentriert, bis alle Mitnehmer 5 gleichmäßig am Münzrand 17 anliegen. Bei diesem Vorgang wird die Münze 6 durch die Auflaufschräge 7, an der der Münzrand 17 praktisch anliegt, zur Anlagefläche 13 der Aufnahmescheibe gezogen, wodurch eine genau definierte und schwingungsgesicherte stabile Anlage und Einspan­ nung der Münze 6 für die nachfolgende opto-elektroni­ sche Abtastung der Münzprägung und/oder ihrer Rändelung gewährleistet ist.

Mit dem Anliegen sämtlicher Mitnehmerzapfen 5 am Münzrand 17 ist der Zentriervorgang praktisch abge­ schlossen. Über die Münze 6, den Mitnehmerzapfen 5 und die Winkelhebel 10 wird eine kinematische Drehverbin­ dung zur Scheibe 3 hergestellt und nach Überwindung des durch das Grenzkraftgesperre 21 aufgebrachten definier­ ten Reib-/Drehmomentes die Scheibe 3 ebenfalls in eine zur Aufnahmescheibe 4 synchrone Drehbewegung versetzt. Das hierbei auftretende höhere Drehmoment unterstützt gleichzeitig eine sichere und stabile Einspannung der Münze 6 bei exakter planparalleler Anlage an der Anlage­ fläche 13 der Scheibe 4 für die nachfolgende opto-elek­ tronische Abtastung.

Durch Abtasten der an den Scheiben 3; 4 angebrachten Markierungen 19 mit Hilfe einer Sensorik oder beispiels­ weise durch das Erfassen und Auszählen der Schritte eines als Antriebsmotor 1 verwendeten Schrittmotors vom Einsetzen der Drehbewegung der Aufnahmescheibe 4, d. h. vom Beginn des Zentriervorganges, bis zu dem Moment, in dem alle Mitnehmerzapfen 5 am Münzrand 17 anliegen und die Scheibe 3 ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt wird, was gleichbedeutend der Abschluß des Zentriervor­ ganges ist, wird der Drehwinkel der gegenseitigen Verdrehung der beiden Scheiben 3; 4 in dieser Bewegungsphase festgestellt und hieraus mit rechentech­ nischen Mitteln der jeweilige Durchmesser der zu prüfen­ den Münze 6 bestimmt.

In der Hohlwelle 8 ist erfindungsgemäß eine zylinderför­ mige Prüfspule 16 für die induktive Werkstofferkennung angeordnet. Die Materialprüfung der Münze 6 erfolgt zweckmäßigerweise nach Abschluß des Zentrierprozesses bei vollständiger planparalleler Anlage der Münze an der Anlagefläche 13 und vollständiger, stabiler Über­ deckung der Prüfspule 16.

Claims (4)

1. Verfahren zum Prüfen der Echtheit und des Geldwer­ tes von Münzen durch Feststellung des Münzdurchmes­ sers, der Materialbeschaffenheit und der Münzprä­ gung unter Einsatz einer rechnergestützten Auswer­ tung der mittels opto-elektronischer und magneti­ scher Sensoren erfaßten vorbestimmten Kenndaten, wobei der Münzdurchmesser über den zurückgelegten Weg mindestens eines verstellbaren Meßfühlers bis zum Anschlag an den Münzrand festgestellt und die Materiallegierung der Münze auf induktivem Wege mit Hilfe einer Prüfspule ermittelt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß vorbestimmte Prüfparameter unab­ hängig voneinander in einer einzigen Prüfstation, in der die zugeführte Münze aufgenommen, zentriert, eingespannt und in zentrischer Einspannung gedreht wird, erfaßt werden, wobei der Münzdurchmesser über den Verdrehwinkel zweier relativ zu einander ver­ drehbarer konzentrischer Scheiben (3; 4) zwischen dem Beginn und dem vollständigen Abschluß der Zen­ trierung der zugeführten Münze (6) ermittelt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, die zwei auf einer gemeinsamen Achse gelagerte, unabhängig voneinander drehbare Scheiben aufweist, von denen eine als Aufnahmescheibe kreis­ bogenförmige, von der Scheibenmitte strahlenförmig ausgehende Langlöcher besitzt, durch die Mitnehmer­ zapfen abgewinkelter, an der zweiten Scheibe ver­ drehbar angelenkte Hebel hindurchgeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmescheibe (4) mit einer Hohlwelle (8), die über ein Getriebe (2; 11) von einem Motor (1) angetrieben und auf der die zweite Scheibe (3) frei drehbar gelagert ist, fest verbunden ist, wobei die zweite Scheibe (3) in ihrer Ausgangsstellung genau fixiert und mit Markierungen (19) zur Abtastung ihres Verdrehwin­ kels ausgestattet ist, während die freien Enden der Mitnehmerzapfen (5) mit Auflaufschrägen (7), die eine schwingungssichere Einspannung während des gesamten Prüfprozesses gewährleisten, versehen sind und in die Hohlwelle (8) eine Prüfspule (16) zur in­ duktiven Materialprüfung eingesetzt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Auflaufschrägen (7) der Mitnehmerzap­ fen (5) zur Anlagefläche (13) der Aufnahmescheibe (4) gerichtet und unter einem Winkel (α) zur Läng­ sachse (18) des Winkelhebels (10) angeordnet sind, wobei der Winkel (α) der Tangente der Kurvenbahn der kreisförmigen Langlöcher (9) in der Aufnahme­ scheibe (4) entspricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die zweite Scheibe (3) durch ein Grenz­ kraftgesperre (21) mit definiertem Reib-/Drehmo­ ment fixiert ist.