DE4235652A1 - Verstellbare Weiche für ein Münzgerät - Google Patents
Verstellbare Weiche für ein MünzgerätInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine verstellbare Weiche für
ein Münzgerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In Geräten, in denen Münzen geprüft und/oder verarbeitet
werden, werden sogenannte Münzweichen eingesetzt, die zur
Aufgabe haben, ankommende Münzen wahlweise unterschied
lichen Kanälen zuzuleiten, die sich an die Münzweiche an
schließen. So ist zum Beispiel erforderlich, nicht akzep
tierbare Münzen zurückzugeben und akzeptierbare Münzen in
die Kasse zu lenken bzw. zu einer Sortiereinrichtung. Die
Münzweichen sind in der Regel schwenkbare Klappen oder
Schieber, die wahlweise den Durchgangsweg für eine Münze
sperren oder freigeben.
Die heute übliche Betätigung derartiger Münzweichen er
folgt mit Hilfe eines Elektromagneten. Diesem wird ein
verstellbarer Anker zugeordnet, der die Münzweiche bei
Aktivierung verschwenkt oder verschiebt. Elektromagneten
haben jedoch verschiedene Nachteile. Sie sind relativ auf
wendig, platzraubend und verhältnismäßig schwer. Sie erfor
dern außerdem eine Mindestenergiemenge zur Aktivierung und
erweisen sich als verhältnismäßig träge. Insbesondere bei
schwenkbaren Münzweichen ist ferner ein relativ aufwendi
ges Getriebe vorzusehen, um die translatorische Bewegung
des Ankers in eine Rotationsbewegung zu verwandeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verstell
bare Weiche für ein Münzgerät zu schaffen, die energiearm
betätigbar und aus wenigen einfachen Teilen aufgebaut ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentan
spruchs 1.
Bei der erfindungsgemäßen Weiche wird als Betätigungsvor
richtung ein Piezoelement verwendet, das wahlweise an eine
Gleichspannungsquelle anschließbar und mit der Weiche
gekoppelt ist. Piezokristalle haben bekanntlich die Eigen
schaft, bei Einwirkung von Zug und Druck an ihren Ober
flächen spontane elektrische Ladungen zu bilden. Piezo
kristalle sind auch reziprok, d. h. sie werden beim Anlegen
einer elektrischen Spannung deformiert. Je nach Formgebung
des Piezoelementes und der Elektrodenanordnung kann eine
dehnende oder biegende S-Verformung angeregt werden. Diese
Eigenschaft wird bei der Erfindung ausgenutzt. Durch An
legen einer Gleichspannung wird eine Verformung des Piezo
elements aktiviert. Diese Verformung kann unmittelbar auf
die Weiche gekoppelt werden. Nach einer Ausgestaltung der
Erfindung ist das Piezoelement länglich und erleidet quer
zu seiner Längsachse eine Biegeverformung. Die Verbiegung
des Piezoelements kann wiederum auf die Weiche übertragen
und zum Beispiel in eine Schwenkbewegung verwandelt werden.
Um eine leichte Betätigung der Weiche zu erreichen, sieht
eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Wei
che aus Kunststoffmaterial besteht und über ein Filmgelenk
an einem gerätefesten Abschnitt angelenkt ist. Ein Filmge
lenk ist verschleißfrei und verbraucht eine sehr geringe
Energiemenge bei der Verstellung der Weiche.
Es sind verschiedene Möglichkeiten denkbar, den Verfor
mungsweg des Piezoelements zur Betätigung auf die Weiche
zu übertragen. Eine erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht
hierzu vor, daß das längliche Piezoelement sich annähernd
parallel zur Drehachse der Weiche erstreckt und zwischen
dem Piezoelement und einem Punkt der Weiche ein federndes
Element annähernd senkrecht zur Drehachse angeordnet ist.
Eine Verformung des Piezoelements verlagert den Anlenk
punkt des als Pendelstütze ausgeführten federnden Elements
und erzeugt ein Drehmoment auf die Weiche, die mithin eine
Schwenkbewegung ausführt, bis die Pendelstütze ihre Feder
kraft annähernd in der Ebene der Weiche auf diese ausübt.
Es versteht sich, daß bei umgekehrter Polarisierung des
Piezoelements in entgegengesetzter Richtung verschwenkt
werden kann. Damit die beschriebene Kinematik möglichst
effektiv ist, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor,
daß der lose Angriffspunkt des Federelements am Piezoele
ment annähernd auf der Drehachse der Weiche liegt. Das
federnde Element ist nach einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung zweckmäßigerweise eine zickzackförmig gebogene
Bandfeder, welche auch den Vorteil hat, daß sie mit einer
Schneide an dem Piezoelement bzw. der Weiche zusammenwir
ken kann, um eine lose Abstützung der Pendelstütze unab
hängig von der Position der Weiche zu gewährleisten. Das
federnde Element bzw. die Pendelstütze wird vorzugsweise
in einer Ausnehmung der Weiche angeordnet.
Um das Piezoelement zu schützen, kann nach einer Ausge
staltung der Erfindung vorgesehen sein, daß das Piezoele
ment in einem im Gerät festgelegten annähernd parallel zur
Drehachse verlaufenden Kanalelement angeordnet ist mit
Abstand zumindest zu einer Kanalinnenwand. Das Piezoele
ment kann mithin innerhalb des Kanals verformt werden,
beispielsweise eine durch Biegung verursachte Schwenkbewe
gung ausführen, die dann, zum Beispiel über die erwähnte
Pendelstütze auf die Weiche übertragen wird. Das Kanalele
ment kann mittels gerätefester Ansätze, die in die Enden
des Kanalelements hineinstehen, festgelegt sein.
Das Piezoelement kann, wie erwähnt, an einem Ende festge
legt werden, damit das verformbare andere Ende seine Bewe
gung auf die Weiche übertragen kann. In diesem Zusammen
hang sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß das
Piezoelement in einer verformbaren Muffe eingesteckt wer
den kann, die ihrerseits in einer Ausnehmung des Gerätes
einpreßbar ist zur Festlegung des Endes des Piezoelements.
Piezoelemente sind bekanntlich relativ empfindlich und
spröde. Durch eine relativ weiche Muffe ist das Piezoele
ment geschützt und sicher gehalten.
Alternativ kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen sein, daß das Piezoelement an den Enden in Aus
nehmungen des Gerätes aufgenommen und begrenzt längsbeweg
lich ist. Auf diese Weise kann das Piezoelement in der
Mitte eine Durchbiegung erfahren. Die zwischen der Durch
biegung und dem geraden Zustand stattfindende Längenände
rung ist von den Ausnehmungen aufzunehmen. Damit auch bei
dieser Ausführungsform das Piezoelement geschützt ist,
kann wiederum ein Kanalelement das Piezoelement umgeben.
In diesem Fall ist jedoch das Kanalelement ebenfalls ver
biegbar, und seine Verbiegung wird an die vorzugsweise
schwenkbar gelagerte Weiche angekoppelt. Besonders vor
teilhaft ist, wenn Weiche und Kanalelement einteilig aus
Kunststoff geformt sind. Zwischen ihnen ist dann minde
stens ein Filmgelenk ausgebildet.
Die erfindungsgemäße Weiche hat den Vorteil, daß die Ver
formung des Piezoelements unmittelbar ohne Zwischenschal
tung von Getriebeteilen in eine Bewegung der Münzweiche
umgesetzt wird. Die Betätigung erfolgt rasch und erfordert
minimale Energie. Da nur relativ geringe Ströme fließen,
ist auch die Beschaltung des Piezoelements auf einfache
Weise zu bewerkstelligen. Stabile Endlagen sind erreicht
bei Nichtbestromung des Elementes, weil dann ein stati
scher Zustand entsteht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen
näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Münzweiche nach der Erfindung
in Seitenansicht.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig.
1 entlang der Linie 2-2.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig.
1 entlang der Linie 3-3.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig.
1 entlang der Linie 4-4 in Richtung A.
Fig. 5 zeigt die Weiche nach Fig. 3 in zwei verschiedenen
Betriebszuständen.
Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Münzweiche
nach der Erfindung schematisch in Seitenansicht.
Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig.
6 entlang der Linie 7-7.
Fig. 8 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig.
7 entlang der Linie 8-8.
Eine Weiche 10 aus Kunststoffmaterial ist einteilig mit
einem umgekehrt U-förmigen Kanalelement 12 geformt, wobei
die Verbindung zwischen den Teilen 10, 12 durch zwei beab
standete Filmgelenke 14, 16 erfolgt. Das Gehäuse eines
Münzgerätes, das im einzelnen nicht gezeigt ist, ist bei
18 bzw. 20 angedeutet. Die Weiche 10 befindet sich zum
Beispiel am Ende eines Münzkanalabschnitts und zum Bei
spiel oberhalb von zwei oder mehreren Schächten, zu denen
die Weiche 10 ankommende Münzen lenken soll.
Das Gehäuse 18, 20 weist seitlich vorstehende Ansatzpaare
22 bzw. 24 auf, welche von den Enden in das Kanalelement
12 eingreifen und diesen festlegen. Im Kanal ist ein im
Querschnitt rechteckförmiger bandartiger Piezoelement 26
annähernd mittig angeordnet, der sich, wie aus Fig. 1
hervorgeht, vom linken Gehäuseteil 18 bis annähernd zum
rechten Gehäuseteil 20 erstreckt, mit seinem freien Ende
jedoch einen gewissen Abstand zum Ansatzpaar 24 hält. Das
Piezoelement erstreckt sich durch eine Öffnung 28 im Ge
häuse sowie durch eine im Querschnitt rechteckige Muffe 30
aus verformbarem Material, welche in eine entsprechend
geformte erweiterte Öffnung 32 des Gehäuseteils 18 einge
preßt ist. Dadurch ist das Piezoelement 26 sicher und ge
schützt am Gehäuseteil 18 festgelegt. Die wirksame Länge
des Piezoelementes 26 beginnt mit Austritt aus der Muffe
30.
Auf der Oberseite des Piezoelements 26 sitzt reitend ein
Schneidenelement 34 relativ nahe seinem freien Ende, das
sich durch eine Öffnung 36 des Kanalelements 12 hindurch
erstreckt. Die Weiche 10 hat in diesem Bereich eine Aus
nehmung 38 zur Aufnahme einer zickzackförmigen Bandfeder
40. Der Boden der Ausnehmung 38 weist eine schneidenartige
Ausbildung 42 auf, ebenso wie das Schneidenelement 34 bei
44. Die Bandfeder 40 hat an den Enden V-förmige Ein
schnitte, die mit den Schneiden 42 bzw. 44 zusammenwirken.
Eine elektrische Gleichspannung kann bei 46 an das Piezo
element 26 angelegt werden. Die Elektroden sind nicht dar
gestellt.
Das Piezoelement 26 ist so gewählt, daß es beim Anliegen
einer Gleichspannung eine Biegeverformung erleidet, wo
durch das Piezoelement 26 abhängig von der Polung der an
gelegten Gleichspannung zur einen oder anderen Seite im
Kanalabschnitt 12 verschwenkt. Dies ist in Fig. 5 darge
stellt. Dadurch wandert auch das Schneidenelement 34 zur
Seite und nimmt die als Pendelstütze wirkende Bandfeder 40
mit. Von der Schneide 42 wird ein Moment auf die Weiche 10
ausgeübt und verschwenkt diese so lange, bis ein erneutes
Gleichgewicht hergestellt ist. Das Drehmoment ergibt sich
dadurch, daß der Abstand zwischen der Schneide 42 und der
Drehachse, welche bei 48 angedeutet ist, stets konstant
ist, während der Abstand zwischen den Schneiden 42, 44
sich bei einer Auslenkung des Piezoelements 26 ändert.
Bei der Beschreibung der Ausführungsform nach den Fig.
6 bis 8 werden Teile, die der Ausführungsform nach den
Fig. 1 bis 5 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen
versehen, denen ein Index a hinzugefügt ist.
Eine Weiche 10a ist über Filmgelenke 14a, 16a mit einem
umgekehrt U-förmigen Kanalabschnitt 12a einteilig ausge
bildet. Im Kanalabschnitt 12a sitzt passend ein längliches
im Querschnitt rechteckiges Piezoelement 26a. In der Weiche
10a ist eine Ausnehmung 38a vorgesehen, in der eine Pen
delstütze 40a aus Kunststoff mit der Weiche 10a, mit dem
Kanalelement 12a über Filmgelenke 42a und 44a verbunden
ist.
Der Kanalabschnitt 12a befindet sich an den Enden in Aus
nehmungen 50, 52 eines nur allgemein bei 54 angedeuteten
Gerätegehäuses. Wird an das Piezoelement 26 eine Gleich
spannung angelegt, findet eine Biegeverformung statt, wo
bei der maximale Verformungsweg mit x gekennzeichnet ist
(Fig. 8). Diese Verformung führt zu einer Verlagerung der
Filmgelenka 44a und es kommt zu einer ähnlichen Schwenk
bewegung wie bei der oben dargestellten Ausführungsform
erläutert.
Claims (18)
1. Verstellbare Weiche für ein Münzgerät, mit einer elek
trisch betriebenen Betätigungsvorrichtung zur Verstel
lung der Weiche zwischen mindestens zwei Positionen,
bei denen die Münzen wahlweise in einen von mindestens
zwei Kanälen gelenkt werden, dadurch gekennzeichnet,
daß die Betätigungsvorrichtung ein durch Gleichspannung
verformbares Piezoelement (26, 26a) enthält, das an
eine Gleichspannung anschließbar und mit der Weiche
(10, 10a) gekoppelt ist.
2. Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Weiche (10, 10a) um eine Achse schwenkbar gelagert ist.
3. Weiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Piezoelement (26, 26a) länglich ist und quer
zur Längsachse eine Biegeverformung erleidet.
4. Weiche nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Weiche (10, 10a) aus Kunststoffmaterial besteht
und über ein Filmgelenk (14, 16, 14a, 16a) an einen
gerätefesten Abschnitt angelenkt ist.
5. Weiche nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das längliche Piezoelement (26, 26a) sich annä
hernd parallel zur Drehachse (14, 14a) erstreckt und
zwischen dem Piezoelement (26, 26a) und einem Punkt
(42, 42a) der Weiche (10, 10a) ein federndes Element
(40, 40a) annähernd senkrecht zur Drehachse (48, 48a)
angeordnet ist.
6. Weiche nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Angriffspunkt des federnden Elements (40, 40a) an
nähernd auf der Drehachse (48, 48a) der Weiche (10,
10a) liegt.
7. Weiche nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das federnde Element (40, 40a) quer zu seiner
Längsachse ein relativ großes Flächenträgheitsmoment
aufweist.
8. Weiche nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das federnde Element (40, 40a) eine
zickzackförmig gebogene Blattfeder ist.
9. Weiche nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß das federnde Element (40, 40a) in
einer Ausnehmung (38, 38a) der Weiche (10, 10a) ange
ordnet ist.
10. Weiche nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß sich das federnde Element (40) über
eine Schneide (42 44) am Piezoelement (26) und/oder an
der Weiche (10) abstützt.
11. Weiche nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß das federnde Element (40a) über
Filmscharniere (42a, 44a) mit dem Piezoelement (26a)
und/oder der Weiche (10a) verbunden ist.
12. Weiche nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Piezoelement (26a) in einem im
Gerät festgelegten annähernd parallel zur Drehachse
verlaufenden Kanalabschnitt (12, 12a) angeordnet ist
mit Abstand zumindest zu einer Kanalinnenwand.
13. Weiche nach Anspruch 5 und 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das nach unten offene Kanalelement (12) eine Öff
nung (36) im Kanalboden aufweist, durch die hindurch
sich das federnde Element (40) erstreckt.
14. Weiche nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich
net, daß das Kanalelement (12) mittels gerätefester
Ansätze (22, 24), die in die Enden des Kanalelements
(12) hineinstehen, festgelegt ist.
15. Weiche nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Piezoelement (26) an einem Ende
festgelegt ist.
16. Weiche nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß
das Piezoelement (26) in eine verformbare Muffe (30)
einsteckbar ist, die ihrerseits in eine Ausnehmung
(32) des Gerätes (18) einpreßbar ist zur Festlegung
des Endes des Piezoelements (26).
17. Weiche nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Piezoelement (26a) an den Enden
in Ausnehmungen (50, 52) des Gerätes (54) aufgenommen
und begrenzt längsbeweglich gelagert ist.
18. Weiche nach Anspruch 4 und 12, dadurch gekennzeichnet,
daß Weiche (10, 10a) und Kanalelement (12, 12a) ein
teilig aus Kunststoff geformt sind.
Priority Applications (3)
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