DE4235652C2 - Verstellbare Weiche für ein Münzgerät - Google Patents

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, wie etwa aus DE 40 01 188 A1 bekannt. 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, wie es etwa aus ABC Technik und Naturwissenschaft, Band 2 L-Z, 1970, Seite 760 bekannt geworden ist, 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.

Das Piezoelement ist 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.

Das längliche Piezoelement erstreckt sich annähernd parallel zur Drehachse der Weiche, und zwischen dem Piezoelement und einem Punkt der Weiche kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung ein federndes Element annähernd senkrecht zur Drehachse angeordnet sein. 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 Filmgelenke 44a und es kommt zu einer ähnlichen Schwenk­ bewegung wie bei der oben dargestellten Ausführungsform erläutert.

Claims (15)

1. Verstellbare Weiche für ein Münzgerät, mit einer elektrisch betriebenen Betätigungsvorrichtung zur Ver­ stellung der um eine Achse schwenkbar gelagerten Weiche zwischen mindestens zwei Positionen, bei denen Mün­ zen wahlweise in einen von mindestens zwei Münzkanälen ge­ lenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Betäti­ gungsvorrichtung ein durch Gleichspannung verformbares längliches Piezoelement (26, 26a) enthält, das quer zur Längsachse, welche sich annähernd parallel zur Drehachse der Weiche (10, 10a) erstreckt eine Biegeverformung erleidet und mit der ihm zugekehrten Seite der Weiche (10, 10a) gekoppelt ist.

2. Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiche (10, 10a) aus Kunststoffmaterial besteht und über ein Filmgelenk (14, 16, 14a, 16a) an einen gerätefesten Abschnitt angelenkt ist.

3. Weiche nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß 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.

4. Weiche nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 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.

5. Weiche nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das federnde Element (40, 40a) eine zickzackförmig gebogene Blattfeder ist.

6. Weiche nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das federnde Element (40, 40a) in einer Ausnehmung (38, 38a) der Weiche (10, 10a) ange­ ordnet ist.

7. Weiche nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich das federnde Element (40) über eine Schneide (42, 44) am Piezoelement (26) und/oder an der Weiche (10) abstützt.

8. Weiche nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das federnde Element (40a) über Filmscharniere (42a, 44a) mit dem Piezoelement (26a) und/oder der Weiche (10a) verbunden ist.

9. Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 8, 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.

10. Weiche nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das nach unten offene Kanalelement (12, 12a) eine Öff­ nung (36) im Kanalboden aufweist, durch die hindurch sich das federnde Element (40) erstreckt.

11. Weiche nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeich­ net, daß das Kanalelement (12) mittels gerätefester Ansätze (22, 24), die in die Enden des Kanalelements (12, 12a) hineinstehen, festgelegt ist.

12. Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Piezoelement (26) an einem Ende festgelegt ist.

13. Weiche nach Anspruch 12, 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).

14. Weiche nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Piezoelement (26a) an den Enden in Ausnehmungen (50, 52) des Gerätes (54) aufgenommen und begrenzt längsbeweglich gelagert ist.

15. Weiche nach Anspruch 2 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß Weiche (10, 10a) und Kanalelement (12, 12a) ein­ teilig aus Kunststoff geformt sind.