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Die
Erfindung bezieht sich auf die Aufbewahrung von Banknoten oder anderen
Wertpapieren, die hier einfach als Banknoten bezeichnet werden.
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Es
ist bekannt, hierfür
einen Banknotenspeicher vorzusehen, der erste und zweite Trommeln
mit einem Streifen umfasst, die um beide Trommeln gewunden und so
angeordnet sind, um in Folge angeordnete Banknoten zwischen den
Windungen des Streifens auf der ersten Trommel aufzunehmen. Der Streifen
wird von der ersten Trommel zu der zweiten Trommel gewickelt, um
aufgenommene Banknoten aufeinanderfolgend zur Ausgabe herauszugeben und
wird von der zweiten Trommel auf die erste Trommel gewickelt, um
zu ermöglichen,
Banknoten aufeinanderfolgend auf der ersten Trommel zu positionieren.
Die zweite Trommel wird in Drehung versetzt, um den Streifen von
der ersten auf die zweite Trommel zu wickeln, während die erste Trommel angetrieben
sein kann, um der zweiten Trommel zu folgen. In entgegen gesetzter
Richtung wird die erste Trommel in Drehung versetzt, um den Streifen
von der zweiten auf die erste Trommel zu wickeln, während die
zweite Trommel angetrieben sein kann, um der ersten Trommel zu folgen.
Es ist für
die erste und die zweite Trommeln bekannt, dass diese zur Rotation
mit jeweils zugehörigen
Wellen verbunden sind, die selbst von einem oder mehreren Motoren
angetrieben werden.
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Wenn
der Streifen von der einen auf die andere Trommel gewickelt wird
ist es für
den Streifen wichtig, dass dieser ständig fest zwischen den beiden Trommeln
gehalten wird. Da die Banknoten an diskreten Positionen bezüglich des
Streifens abgelegt sind, würde
eine Bewegung des Streifens bedeuten, dass die Steuereinrichtung
des Banknotenspeichers nicht mehr in der Lage sein würde, die
exakte Position der einzelnen Banknoten zu lokalisieren.
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So
wie sich während
des Betriebs die Anzahl der Windungen auf einer Trommel reduziert,
reduziert sich auch die Länge
des davon abgewickelten Streifens, vorausgesetzt die Drehzahl der
Trommel bleibt konstant. Das Gleiche trifft in umgekehrter Richtung
zu. Dies bedeutet, wenn die Anzahl der Windungen auf der anderen
Trommel anwächst, wächst auch
die Länge
des Streifens, der auf die andere Trommel gewickelt wird ebenfalls
an, vorausgesetzt die Drehzahl der Trommel bleibt konstant. Dies ist
der Fall, da die Länge
des auf eine Trommel aufgewickelten oder von einer Trommel abgewickelten Streifens
vom Umfang der äußeren Windung
der Trommel abhängt.
Beim Stand der Technik kann der Streifen fest zwischen den Trommeln
beim Aufwickeln des Streifens auf eine Trommel gehalten werden,
wobei die Trommel in Drehung versetzt wird, während ein gewisser Rotationswiderstand
auf die andere Trommel angewendet wird, von der der Streifen abgewickelt
wird. Diese Anordnung ermöglicht es,
den Streifen nur dann festzuhalten, wenn die Trommeln rotieren,
aber nicht wenn die Trommeln still stehen.
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Bei
einer anderen Anordnung gemäß dem Stand
der Technik haben die Trommeln veränderliche Drehzahlen. Dabei
rotiert die Trommel allmählich schneller
so wie der Streifen von einer Trommel abgewickelt wird, da die Länge des
abgewickelten Streifens pro Umdrehung allmählich abnimmt. Das Gegenteil
trifft für
die andere Trommel zu, die allmählich langsamer
dreht, so wie die Länge
des auf ihr aufgewickelten Streifens pro Umdrehung allmählich zunimmt.
Die kontinuierliche Einstellung der Drehzahlen der Trommeln erfordert
verhältnismäßig komplizierte
und teure Anordnungen und Steuerungen für den oder die Motoren, die
die Antriebswellen antreiben.
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Die
US-A-5,622,027 offenbart einen Speicher für flexible, flache Teile mit
den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1, bei dem die Kopplungseinrichtungen
aus einer Riemenantriebsfolge bestehen und zwischen der Riemenantriebsfolge
und einer der Wickeleinrichtungen Vorspannungseinrichtungen vorgesehen
sind, um ständig
eine Spannung in dem Stützelement
aufrecht zu erhalten.
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Die
US-A-4,871,125 offenbart einen Banknotenspeicher gemäß Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, bei dem ein Reibungsgetriebe die Kopplungseinrichtungen
bildet und Vorspannungseinrichtungen zwischen den Kopplungseinrichtungen
und einem der Wickelelemente vorgesehen sind, um eine Spannung im
Stützelement
aufrecht zu erhalten.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung die oben erwähnten Schwierigkeiten zu eliminieren
oder zumindest zu lindern.
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Ausführungsformen
der Erfindung sind in den zugehörigen
Ansprüchen
aufgeführt.
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Um
die vorliegende Erfindung gut verstehen zu können, wird eine nur als Beispiel
angegebene Ausführung
nachfolgend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben,
wobei:
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1 eine
Seitenansicht von vier Banknotenspeichern gemäß der Erfindung ist;
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2 eine
schematische Ansicht ist, die das Arbeitsprinzip jedes Banknotenspeichers
verdeutlicht;
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3 eine
geringfügig
modifizierte Version eines der Banknotenspeicher von 1 zeigt;
und
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4 eine
Querschnittsansicht von modifizierten Streifen eines Banknotenspeichers
ist.
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Gemäß 1 werden
vier Banknotenspeicher 10, 12, 14, 16 gezeigt.
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Derartige
Banknotenspeicher können
Komponenten eines Automaten für
die Banknotenaufnahme und Banknotenausgabe bilden. Da die Speicher sehr
gleichartig sind, wird hier nur auf den Speicher 10 Bezug
genommen.
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Der
Speicher 10 umfasst eine erste Wickeleinrichtung oder Speichereinrichtung
und zwei zweite Wickeleinrichtungen oder Zufuhreinrichtungen. Die
erste Wickeleinrichtung kann die Form einer Speichertrommel 18 und
die zweite Wickeleinrichtungen können
die Form von Speichertrommeln 20, 22 haben. Andere
Arten von Wickeleinrichtungen können
soweit sie geeignet sind verwendet werden. Die Speichertrommel hat
ein Paar von Streifen 24, 26 um sich gewickelt,
die sich von der Speichertrommel zu Rollen 28, 30 erstrecken.
Dann trennen sich die Streifen, wobei ein Streifen sich um die Rolle 28 bis
zur Zufuhrtrommel 20 erstreckt und der andere Streifen 26 sich
um die Rolle 30 zur Zufuhrtrommel 20 erstreckt.
Zwischen der Rolle 28 und der Zufuhrtrommel 20 wird
der Streifen 24 durch zusätzliche Rollen 32 geführt. Die
Streifen sind ein Beispiel länglicher Stützelemente,
aber es können
stattdessen andere Ausführungsbeispiele
verwendet werden.
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Wenn
die Speichertrommel 18 und die Zufuhrtrommeln 20, 22 in
den durch Pfeile A angezeigten Richtungen rotieren, werden die Streifen 24, 60 von
der Spei chertrommel abgewickelt und jeweils auf die Zufuhrtrommeln 20, 22 aufgewickelt.
Die Speichertrommel 18 und die Zufuhrtrommeln 20, 22 können alternativ
in entgegengesetzten Richtungen rotieren, sodass die Streifen von
den Zufuhrtrommeln auf die Speichertrommel gewickelt werden.
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Banknoten
(60, s. 2) können zwischen die Streifen 24, 26 eingefügt werden,
wenn diese an den Rollen 28, 30 zusammenkommen
und die Streifen auf die Speichertrommel 18 aufgewickelt
werden. Auf diese Art können
einzelne Banknoten in einer Spiralanordnung auf der Speichertrommel
in aufeinanderfolgenden Positionen zwischen den Streifen 24, 26 gespeichert
werden. In der in 1 gezeigten Darstellung kann
ein Endlosband oder Endlosstreifen 34 und eine Folge von
Rollen 36 dazu verwendet werden, Banknoten von einer dem
Banknotenspeicher 10 zugeordneten Position zu führen, um
diese zwischen den Streifen 24, 26 aufzunehmen.
Unter der Annahme, dass die Streifen 24, 26 von
der Speichertrommel (Trommeln rotieren in Richtung A) abgewickelt
werden, werden daher jede von diesen gehaltenen Banknoten dem Riemen 34 zugeführt, um an
eine geeignete Position geführt
zu werden, beispielsweise in einem Automaten für die Banknotenaufnahme und
Banknotenausgabe. Umgekehrt kann eine in einen solchen Automaten
eingeführte
Banknote zu einer Position zwischen die Rollen 28, 30 geführt werden,
während
die Streifen 24, 26 auf die Speichertrommel 18 aufgewickelt
werden (Trommeln rotieren in entgegengesetzter Richtung zu A). Die Banknote
gelangt in Eingriff zwischen die Streifen 24, 26,
wenn diese an den Rollen 28, 30 zusammenlaufen,
und die Banknote wird dann zur Speichertrommel transportiert.
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Mit
Bezug auf 2 wird ein Motor 38 für den Antrieb
der Wellen der Rollen 28 und 30 über ein Zahnrad 40 verwendet,
um die Streifen 24, 26 mit einer konstanten Geschwindigkeit
in einer der beiden entgegengesetzten Richtungen zu transportieren.
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Zahnräder 44, 46 und 50 sind
mit Wellen 51 (s. 1) der Speichertrommel 18 und
der Zufuhrtrommeln 22 und 20 jeweils gekoppelt,
wie dies durch Linien 52 in 2 schematisch
dargestellt ist. Die Zahnräder
greifen ineinander, sodass sich diese gemeinsam drehen, wobei im
vorliegenden Fall das Speichertrommel-Zahnrad 44 mit dem
Zahnrad 46 der ersten Speichertrommel gekoppelt ist, und
das Zahnrad 46 der ersten Speichertrommel mit dem Zahnrad 50 der
zweiten Speichertrommel über
ein Zwischenzahnrad 48 gekoppelt ist. (In 2 weicht die
Anordnung geringfügig
von 1 ab, indem die Speichertrommeln sich in gleicher
Richtung drehen, da das Zwischenzahnrad 48 zwischen den
Zahnrädern 46 und 50 vorgesehen
ist, um dies zu erreichen.)
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Vorspanneinrichtungen
in Form von Spiral- oder Torsionsfedern 54, 56, 58 sind
mit den Wellen der jeweiligen Zahnräder 44, 46, 50 verbunden.
Die Federn erlauben eine vorgespannte Relativ-Drehbewegung zwischen
jeder Trommel und ihrem Zahnrad. Auf diese Weise können die
Streifen 24, 26, die um die Trommeln gewickelt
sind, ständig
straff gehalten werden. Die Federn sind in Richtungen vorgespannt, die
dazu tendieren, die Streifen auf die jeweiligen Trommeln aufzuwickeln,
was die Streifen ebenfalls unter Spannung hält. Die Verwendung von Federn oder
anderen Vorspannungseinrichtungen ergibt eine verhältnismäßig kompakte
Lösung
mit niedrigen Kosten. Ein ähnlicher
Effekt kann dadurch erreicht werden, dass die Federn alternativ
zwischen den Wellen und den Trommeln vorgesehen werden, wobei im
Falle, bei dem die Wellen durch die Trommeln geführt sind, die Federn zwischen
den Wellen und einer radial ausgerichteten inwandigen Oberfläche der jeweiligen
Trommel vorgesehen sein können.
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Eine
tatsächliche
Ausführung
ist in 3 gezeigt, bei der gleiche Bezugszahlen von gleichen Zahlen
repräsentiert
sind. Der Speicher von 3 ist zu dem der 1 und 2 ähnlich,
abgesehen von der Umstellung der Relativpositionen der Trommeln, Rollen
und Zahnräder.
In diesem Fall steht das Zahnrad 44 der Trommel 18 mit
jedem der Zahnräder 46 und 50 der
Zufuhrtrommeln 22 und 20 in Eingriff.
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Verschiedene
Versionen des Banknotenspeichers arbeiten wie folgt.
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Die
Rollen 28 und 30 werden mit einer konstanten Geschwindigkeit
angetrieben, die die Geschwindigkeit mit der die Streifen 24, 26 sich
bewegen bestimmt. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Trommeln passen
zur Geschwindigkeit, bei der das Band den Trommeln zugeführt oder
von diesen abgezogen wird. Allgemein gesprochen bedeutet dies, dass
die Trommeln mit einer unterschiedlichen Geschwindigkeit gegenüber ihren
zugeordneten Zahnrädern
gedreht werden, deren Relativgeschwindigkeiten durch die Zahnradverhältnisse
bestimmt werden. Dies ist durch die Kontraktion und Expansion der
zugeordneten Federn 54, 56 und 58 möglich.
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Beim
bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Zahnradverhältnisse
so festgesetzt, dass für
jede Trommel, wenn diese Trommel sich auf dem halben Weg zwi schen
dem leeren und dem vollen Zustand befindet, die Drehzahl des Antriebszahnrads
mit der Drehzahl der Trommel übereinstimmt,
wie dies durch die Geschwindigkeit der Bewegung der Streifen 24, 26 vorgegeben
ist. Entsprechende Zahnradverhältnisse
können
aus den Durchmessern der halb aufgewickelten Trommeln bestimmt werden.
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Bei
einer solchen Anordnung hat die Feder für jede Trommel ihr Spannungsminimum,
wenn die Trommel halb voll ist, obgleich diese Spannung noch erheblich
ist, da die Feder während
der Montage vorgespannt wird.
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Wenn
die Trommel weniger als halb voll ist, wird der Umfang verhältnismäßig klein,
sodass die Trommel sich schneller als das Zahnrad drehen sollte.
Wenn der Streifen abgewickelt wird, dreht die Geschwindigkeit des
Streifes die Trommel daher relativ zu ihrem zugeordneten Zahnrad,
was eine Spannung der Feder zur Folge hat. Andererseits, wenn der Streifen
auf die Trommel aufgewickelt wird, bedeutet die relativ schnelle
Zufuhr des Streifens zur Trommel, dass die Feder sich entspannen
kann, wodurch sich eine Erhöhung
der Umfangsgeschwindigkeit der Trommel ergibt.
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Umgekehrt,
wenn die Trommel mehr als halb voll ist, wird der Durchmesser der
Trommel einschließlich
des darauf aufgewickelten Streifens relativ groß und die Trommel sollte sich
demzufolge verhältnismäßig langsam
drehen. Die Spannung im Streifen wird die Trommel relativ zu dem
Antriebszahnrad verlangsamen, wodurch die Feder allmählich gespannt
wird, wenn der Streifen auf die Trommel aufgewickelt wird. Wenn
er abgewickelt wird, kann die Feder entspannen, entsprechend der
Relativdrehung der Trommel gegenüber
ihrem zugeordneten Zahnrad, was eine langsamere Drehung der Trommel
als des Zahnrads zur Folge hat.
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Das
Ergebnis für
jede Trommel besteht darin, dass wenn die Trommel sich dreht, um
ein Abwickeln des Streifens vom vollen Zustand zum leeren Zustand
zu ermöglichen,
fällt die
Spannung in der Feder erst auf ein Minimum ab und erhöht sich
dann wieder. Ich ähnlicher
Weise fällt
die Spannung in der Feder auf ein Minimum ab bevor diese wieder
ansteigt, wenn der Streifen auf die Trommel aufgewickelt wird.
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Diese
Anordnung hat wesentliche Vorteile. Zuerst bedeutet dies, dass der
Spannungsbereich in jeder Feder verhältnismäßig klein ist, was die Auswahl einer
geeigneten Feder und den Zusammenbau der Anordnung leichter macht,
und es wird der Spannungsbereich, der auf die Streifen einwirkt
reduziert. Zweitens treten die Spannungsänderungen in den Federn für die Zufuhrtrommeln 20, 22 im
Wesentlichen gleichzeitig auf, wie die zugehörigen Spannungsänderungen
in der Feder der Haupttrommel 18. Dies ergibt eine Balance
der Spannung auf beiden Seiten der Rolle 28, wodurch das
Risiko, dass die Streifen 24, 26 rutschen, reduziert
wird. Vorzugsweise wird die Anordnung so ausgeführt, dass die von den Federn
erzeugten Spannungen synchron in einer ausgeglichenen Art und Weise
sich ändern,
obwohl dies bedeuten kann, dass das Spannungsminimum nicht notwendig
dann auftritt, wenn die zugehörige
Trommel exakt halb voll ist.
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Obwohl
dies das bevorzugte Ausführungsbeispiel
ist, sind Alternativen möglich.
Beispielsweise könnten
die Zahnradverhältnisse
so gewählt
werden, dass die Drehgeschwindigkeit der Trommel mit dem zugehörigen Zahnrad übereinstimmt,
wenn die Trommel voll aufgewickelt (oder voll abgewickelt) ist,
wobei die Spannung in der Feder sich monoton ändert, während die Trommel voll abgewickelt
(oder aufgewickelt) wird.
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Ein
Vorteil der oben beschriebenen Anordnung ist der, dass die Transportgeschwindigkeit
der Streifen 24, 26 während des gesamten Betriebs
konstant bleibt, sodass der Betrieb des Speichergeräts mit den
weiteren Einrichtungen der Grundmaschine, in der es eingebaut ist,
synchronisiert werden kann, und wenn gewünscht, kann der gleiche Motor
für den Antrieb
des Speichergeräts
und anderer Teile der Maschine verwendet werden. Falls gewünscht, können zusätzliche
Einrichtungen vorgesehen sein, um diese konstante, berechenbare
Transportgeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, indem ein Gleiten
an den Rollen 28, 30 vermieden wird oder ein solches
Gleiten festgestellt und eine Korrekturmaßnahme vorgenommen wird.
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Obwohl 2 Federn
zeigt, die der Speichertrommel 18 und den Zuliefertrommeln 20, 22 zugeordnet
sind, könnte
es auch möglich
sein, Federn nur den Zuliefertrommeln oder nur der Speichertrommel
zuzuordnen, obgleich bei einer solchen Anordnung eine konstante
Transportgeschwindigkeit der Streifen 24, 26 schwieriger
zu erreichen sein kann. Wo Federn nur den Zuliefertrommeln zugeordnet sind,
müssen
diese ausreichend dehnbar sein, um die Geschwindigkeitsänderung
von beiden Zufuhrtrommeln und der Speichertrommel zu kompensieren.
Es kann möglich
sein, eine einzelne Feder nur der Speichertrommel zuzuordnen, wenn
die Zuliefertrommeln sich zueinander symmetrisch verhalten (beispielsweise
wenn sie unter Verwendung eines Differenzialgetriebes gekoppelt
sind). Andernfalls würden
die Streifen auf und von den Zuliefertrommeln ungleichmäßig aufgewickelt
beziehungsweise abgewickelt werden.
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Es
wurde auf Spiralfedern oder Torsionsfedern Bezug genommen, aber
andere Arten von Vorspanneinrichtungen können den Anforderungen entsprechend
verwendet werden. Der Zweck der Federn ist der, dass eine Relativ-Drehbewegung
zwischen den Trommeln und ihren zugeordneten Zahnrädern oder
Kopplungseinrichtungen ermöglicht
wird, während
die Trommeln in einer Richtung vorgespannt sind, um die Streifen
unter Spannung zu halten.
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In
den 1 und 2 werden zwei Streifen 24, 26 verwendet,
aber es wäre
möglich
einen einzelnen Streifen zu verwenden, der um eine Speichertrommel
und eine einzige Zuliefertrommel gewickelt wäre. Banknoten würden dann
zwischen Windungen auf der Speichertrommel gespeichert werden, anstatt zwischen
separaten Streifen auf der Speichertrommel, wie dargestellt. Wird
ein einzelner Streifen verwendet, wäre es möglich, Vorspannungseinrichtungen
entweder an der Speichertrommel oder an der Zufuhrtrommel oder vorzugsweise
an beiden zu integrieren.
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Bei
einer Modifikation des in 4 dargestellten
Ausführungsbeispiels überlappen
die Streifen 24, 26 nicht. Zwei Streifen 24 werden
um die Speichertrommel und eine erste Zuliefertrommel gewickelt.
Der andere Streifen 26 ist um die Speichertrommel und eine
zweite Zufuhrtrommel gewickelt. Werden die Streifen 24, 24, 26 um
die Speichertrommel gewickelt, überlappen
sie sich nicht. Die Banknote 60 wird zwischen den Streifen
aufgenommen, wobei die Streifen 24, 24 auf der
einen Seite sind und der Streifen 26 auf der anderen Seite
ist. Dies hat den Vorteil, dass zwei Windungen der modifizierten
Streifen ungefähr
die Gleiche radiale Stärke
haben, wie eine einzelne Windung der in 4 dargestellten Streifen 24, 26.
Mit der reduzierten Starke ist das Ausmaß der Verlängerung und deren Zurücknahme, die
von den Vorspannungseinrichtungen vorzunehmen ist, reduziert, da
die maximale Dickenänderung während des
Betriebs der Speichertrommel für
eine vorgegebene Zahl von Banknoten geringer ist. Dies ergibt eine
kompaktere Gestaltung oder bedeutet andererseits, dass mehr Banknoten
auf einer Trommel mit annähernd
gleicher Größe gespeichert
werden können,
wobei der bestimmende Faktor mehr die Stärke der Banknoten und weniger
die Dicke der Streifen betrifft.
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Die
oben beschriebene Anordnung kann dadurch modifiziert werden, dass
eine direkte Antriebskraft an die verschiedenen Trommeln angelegt
wird, beispielsweise durch Verwendung eines Zahnrads 42,
welches mit unterbrochener Linie in 2 dargestellt
ist, um die durch den Motor 38 bewirkte Drehung auf die
Zahnräder 44, 46 und 50 zu übertragen. Alternativ
kann ein separater Motor vorgesehen sein. Jedoch werden vorzugsweise
die Drehgeschwindigkeiten der Trommeln durch die Zufuhrrate der
Stützstreifen 24, 26 gesteuert.
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Anstelle
der in 2 schematisch dargestellten Zahnräder können andere
Anordnungen, wie Riemen für
die Kopplung der Wellen der verschiedenen Trommeln untereinander
verwendet werden.
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Anstelle
der Speicherung der Banknoten auf nur einer Trommel könnte die
Anordnung den Transfer von einer Trommel zur anderen ermöglichen.