EP0541842A1

EP0541842A1 - Vorrichtung zum Prüfen von Münzen

Info

Publication number: EP0541842A1
Application number: EP91119223A
Authority: EP
Inventors: Hans-Ulrich Cohrs; Ekkhart Dr. Wohlrab; Wilfried Dipl.-Ing Meyer
Original assignee: National Rejectors Inc GmbH
Current assignee: Crane Payment Innovations GmbH
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1993-05-19
Anticipated expiration: 2011-11-12
Also published as: ES2081416T3; EP0541842B1; DE59107092D1

Abstract

Es erfolgt eine Prüfung von Münzen durch Bestimmung der Masse. Die Münze wird vorübergehend Teil eines Masse-Feder-Systems, dessen Schwingungscharakteristik von der Masse der Münze abhängt. Diese Tatsache kann als Unterscheidungskriterium herangezogen werden. Eine weitere gewichtsabhängige Prüfung kann auf einfache Weise vorgenommen werden, wenn ein Wiegetisch im Zuge der Münzlaufbahn angeordnet ist dergestalt, daß er von einem Federsystem gehalten wird, dessen Verformung von der Lage der Münze auf dem Wiegetisch unabhängig ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Prüfen von Münzen in einem Münzprüfer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei mit Münzen betriebenen Automaten, zum Beispiel Verkaufsautomaten, Spielgeräten und dergleichen, werden die eingeworfenen Münzen in einem Münzprüfer auf Echtheit geprüft. Unechte Münzen werden abgewiesen, während echte Münzen einen Verkaufsvorgang oder eine andere Funktion auslösen. Die Echtheit von Münzen läßt sich mit mechanischen Mitteln (mechanische Münzprüfer) prüfen oder mit elektronischen (elektronische Münzprüfer). Mechanische Prüfer verwenden zum Beispiel Münzwaagen zum Prüfen des Gewichts und des Durchmessers von Münzen, Schlitze zur Prüfung der Dicke und Permanentmagneten zur Bestimmung des Werkstoffs. Elektronische Prüfer verwenden zumeist elektromagnetische oder optische Sonden, die in erster Linie die Werkstoffbeschaffenheit, den Durchmesser und die Dicke der Münzen ermitteln und ggf. auch die Beschaffenheit des Münzrandes. Die Ausgangssignale der Sensoren werden in einer elektronischen Auswerteschaltung (Mikroprozessor) mit Referenzwerten verglichen. Die Auswerteschaltung steuert nach Maßgabe des Vergleichs verschiedene Gatter, um die Münzen abzuweisen oder zu einer Kasse oder einer Sortierung zu lenken. Elektronische Münzprüfer haben den Vorteil, daß Münzen verschiedenen Werts entlang einer gemeinsamen Münzlaufbahn rollen; sie können daher sehr klein gebaut werden.
Es versteht sich, daß die Zuverlässigkeit einer Echtheitsprüfung mit der Zahl der Prüfkriterien steigt. Wird nur ein Prüfkriterium gewählt, zum Beispiel Werkstoffbeschaffenheit, ist es oft nicht möglich, Münzen fremder Währungen von einem viel niedrigerem Wert, welche einen ähnlichen Werkstoff aufweisen, zu diskriminieren. Wird indessen der Durchmesser oder die Dicke oder ein weiteres Merkmal hinzugenommen, ist zumeist eine bessere Unterscheidung möglich. Bei der Echtheitsprüfung ist indessen zu berücksichtigen, daß die Referenzgrenzen nicht zu eng sein dürfen, weil die Eigenschaften von Münzen Toleranzen unterliegen und sich im Gebrauch, zum Beispiel durch Abnutzung oder mechanische Beeinträchtigungen, verändern.
Aus der CH 6245 00 A5 ist eine Münzprüfvorrichtung bekannt geworden, bei der ein Abschnitt der Münzlaufbahn als Wiegetisch ausgebildet ist. Da die Münze während ihres Laufs über den Wiegetisch nicht angehalten wird, ist es sehr schwierig, ein exaktes Gewichtssignal zu erhalten.
Aus der EP 0 038 911 ist bekanntgeworden, oberhalb und am Ende einer Münzlaufbahn eine Feder anzuordnen, die von einer herabrollenden Münze ausgelenkt wird. Der Feder sind zwei Sensoren zugeordnet, welche die Auslenkung messen. Es wird die Zeit gemessen, die während der Auslenkung in der einen Richtung und bis zur Ausgangslage zurück vergeht. Diese ist proportional der Masse der Münze. Dem Ende der Laufbahn ist außerdem eine Klappe zugeordnet, welche nach erfolgter Messung öffnet, um die Münze zu einem Gutgeld- oder einem Rückgabekanal zu lenken. Das Verfahren ist verhältnismäßig umständlich, weil die Münze während der Meßzeit nahezu stationär bleibt. Dies kann die Einwurfschnelligkeit sehr stark beeinträchtigen. Außerdem ist eine zusätzliche Betätigung für das der Feder zugeordnete Gatter notwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung der Masse von Münzen zu schaffen, die die obigen Nachteile nicht aufweist, insbesondere einen einfachen Aufbau aufweist und während des normalen Durchlaufs der Münzen eine Messung ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Wie bei der zuletzt beschriebenen Vorrichtung ist auch bei der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung ist der Münzlaufbahn ein Federsystem zugeordnet, das beim Auftreffen einer Münze in Schwingung versetzt wird. Eine Zeitmeßvorrichtung mißt die Zeitdauer vom Beginn der Auslenkung des Federsystems und dem ersten Annähern bzw. dem ersten Erreichen der Ausgangslage und vergleicht den gemessenen Zeitwert mit einem vorgegebenen Wert.
Bei der Erfindung wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß beim Auftreffen und Überrollen eines Anschlages einer Münze mit Federsystem ein Feder-Masse-System gebildet ist, das einen mechanischen Schwingkreis darstellt, dessen Periodendauer von einer bekannten Federkonstanten und von der Masse der Feder und der Münze abhängt. Wird nun die Zeit gemessen, die zwischen der Auslenkung des Federsystems bis zur Wiedererlangung einer Ausgangslage vergeht, wird diejenige Zeit zugrundegelegt, in der Federsystem und Münze mechanisch gekoppelt sind. Unabhängig von der Schwingungsamplitude stellt mithin die Zeit ein Maß für die Masse dar, so daß auf einfache Weise eine Diskriminierung nach Masse an der Münze vorgenommen werden kann. Mithin können z.B. Bleischeiben, die anstelle von Münzen zur Manipulation eines Automatens verwendet werden, ohne weiteres ausgesondert werden. Das Federsystem kann oberhalb des Laufweges der Münzen angeordnet werden. Es kann auch eine unterhalb der Münzlaufbahn einseitig eingespannte Balkenfederanordnung vorgesehen sein, von der ein Abschnitt durch eine Öffnung in der Münzlaufbahn in den Laufweg der Münze hineinragt. Es kann mithin eine Art Blattfeder verwendet werden, von der ein seitlicher Ansatz in den Laufweg der Münze hineinragt.
Zur Messung der Auslenkzeit ist ein geeigneter Meßfühler vorzusehen. Hierfür bieten sich verschiedene Typen an. Vorteilhaft ist ein Meßfühler, der in Abhängigkeit von der Auslenkung des Federsystems ein entsprechendes analoges Signal erzeugt. So kann eine Ausgestaltung der Erfindung im Meßfühler eine magnetische Spule aufweisen, deren Dämpfung sich mit der Auslenkung des Federsystems ändert. Die Spule kann Bestandteil einer Oszillatorschaltung sein, deren Dämpfung sich bei Verringerung des Luftspaltes ändert.
Eine andere Möglichkeit besteht erfindungsgemäß darin, eine optische Meßstrecke vorzusehen. Schließlich kann auch ein Hall-Element vorgesehen werden, das z.B. wegabhängig arbeitet. Wegunabhängig arbeitende Sensor-Systeme haben jedoch den Vorteil, daß mechanische Gegebenheiten und Bautoleranzen keinen Einfluß auf das Meßergebnis haben.
Bei einer alternativen Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist auch eine Gewichtsbestimmung möglich, wenn ein Wiegetisch vorgesehen ist, der mit einer Federanordnung so gekoppelt ist, daß ihre Verformung von der Lage der Münze auf dem Wiegetisch unabhängig ist. Es verbleibt dann für eine Wiegemeßeinrichtung genügend Zeit, ein dem Gewicht entsprechendes Signal zu produzieren.
Eine derartige Federanordnung kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung in einem Doppelbiegebalkensystem bestehen. Bei diesem System sind zwei Federbalken an den Enden starr miteinander gekoppelt. Der Wiegetisch ist seinerseits mit einem Endbereich der Doppelbalkenanordnung starr verbunden. Bei einer derartigen Anordnung ist die Verformung der Doppelbalken allein von dem Gewicht auf dem Wiegetisch abhängig, unabhängig von seiner Lage.
Die Wegmeßvorrichtung mißt die Verformung der Federanordnung. Die Verformung kann beispielsweise aus der Durchbiegung eines Balkens ermittelt werden. Sie kann auch ermittelt werden durch Bestimmung des Abstandes des Wiegetisches relativ zur Fest-Einspannstelle der Balken, die sich bei einer Durchbiegung der Balken ändert. Wegemeßvorrichtungen sind im Stand der Technik bekannt. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht hierzu vor, daß die Verformung der Federanordnung mittels eines Dehnungsmeßstreifens gemessen wird. Der Dehnungsmeßstreifen kann zum Beispiel mit einem Biegebalken verbunden werden, um ein von der Biegung abhängiges Signal zu erzeugen. Alternativ kann die Verformung der Federanordnung mittels eines Piezoelements,einer Spule als Sensorelement oder eines Hall-Sensors in Verbindung mit einem Dauermagneten gemessen werden. Bei Verwendung eines Dehnungsmeßstreifens kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ein flexibler Streifen in der neutralen Zone zwischen dem Biegebalken angeordnet werden, der einen Dehnungsmeßstreifen trägt. Bei dieser Anordnung wird der flexible Streifen ausschließlich auf Biegung und nicht auf Zug oder Druck wie die Biegebalken beansprucht, so daß eine relativ genaue Messung möglich ist.
Die Verwendung von Dehnungsmeßstreifen für elektronische Waagen ist bekannt. Die zur Verfügung stehenden Dehnungsmeßstreifen wiegen Massen von 100 g bis zu mehreren Tonnen. Für die weltweit im Umlauf befindlichen Münzen ist eine Wägekapazität von ca. 25 g ausreichend. Gleichwohl können Dehnungsmeßstreifen, die zum Beispiel Gewichte ab 100 g zu messen in der Lage sind, für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden.Der Grund liegt darin, daß bei einer Vorrichtung zum Trennen von Münzen nicht erforderlich ist, das genaue Gewicht zu bestimmen. Eine Wiegevorrichtung nach der Erfindung unterliegt auch nicht den behördlichen Eichvorschriften. Es kommt lediglich darauf an, Gewichtsunterschiede zu diskriminieren, d.h. festzustellen, ob eine zu prüfende Münze bezüglich eines Referenzwertes von 25 g um 0,1 bzw. 0,2 g abweicht. Eine derartige Unterscheidung läßt sich mit herkömmlichen Dehnungsmeßstreifen sehr wohl vornehmen.
Eine Wegemessung kann erfindungsgemäß auch dadurch erfolgen, daß mit der Federanordnung eine elektromagnetische Spule zusammenwirkt in der Weise, daß zwischen den Teilen ein Luftspalt gebildet ist, der sich bei der Verformung der Federanordnung ändert. Die sich hierbei ergebende Induktivitätsänderung kann entsprechend von der Auswerteschaltung ausgewertet werden. Mit der Federanordnung kann zum Beispiel eine Metallfahne verbunden sein, die einen Ferritkern mehr oder weniger abdeckt. Alternativ kann ein Hall-Sensor vorgesehen werden, der vom Feld eines Dauermagneten durchsetzt wird. Die Feldänderung im Hall-Sensor kann wiederum zur Wegemessung herangezogen werden. Zu diesem Zweck kann wiederum ein Luftspalt zur Feldänderung verwendet werden oder eine Änderung der Überdeckung des Magneten mit Hilfe einer Metallfahne.
Die Federanordnung bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorzugsweise als Stanz- und/oder Biegeteil aus einem geeigneten Blechmaterial geformt. So kann zum Beispiel ein U-förmiges Blechteil vorgesehen werden, dessen Schenkel die Biegebalken bilden und deren Steg zwischen den Enden eine Durchbrechung aufweist. Eine derartige U-förmige Federanordnung kann den Wiegetisch umschließen oder diesen tragen, indem er auf der Oberseite eines Schenkels starr angebracht wird. Der Wiegetisch bzw. der den Wiegetisch bildende Laufbahnabschnitt kann so angeordnet werden, daß die Münze auf diesem ohne Wandberührung abläuft. Es hat sich indessen gezeigt, daß der Einfluß der Reibung an der Wand bei der Gewichtsbestimmung vernachlässigbar ist. Die Münze kann daher auf dem Laufbahnabschnitt sich gleichzeitig an einer Seitenwand abstützen.
Es ist sinnvoll, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Trennen von Münzen mit anderen die Beschaffenheit von Münzen messenden Sensoren zu verbinden. Das verhältnismäßig schwache Ausgangssignal der Wegmeßvorrichtung kann in einem elektronischen Verstärker zur Weiterverarbeitung verstärkt werden. Ist nun ein weiterer Sensor vorgesehen, kann dieser auch dazu verwendet werden, eine eingeworfene Münze im Hinblick auf ihren Wert zu ermitteln. Für manche Münzen ist eine verhältnismäßig hohe Auflösung erforderlich, um sie von unechten Münzen zu diskriminieren. Daher sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der Verstärker mindestens zwei Stufen unterschiedlicher Verstärkung aufweist und die Wahl der Verstärkungsstufe von dem Ausgangssignal des weiteren Sensors abhängig gemacht wird.
Aufgrund der wegunabhängigen Wiegung ist das Ausgangssignal der Wegmeßvorrichtung, beispielsweise einer einen Dehnungsmeßstreifen enthaltenden Zelle annähernd konstant, während die Münze über den Wiegetisch läuft. Voraussetzung hierfür ist jedoch, daß die Münze vollkommen ruhig läuft und keine Unwucht hat. Ist die Masse in einer Münze ungleichmäßig verteilt und/oder weist der Rand Unregelmäßigkeiten auf, zum Beispiel eine Rändelung, wird der Biegetisch dynamisch belastet, was zu einer entsprechenden Änderung des Ausgangssignals der Meßvorrichtung führt. Dieses Phänomen kann ebenfalls zur Diskriminierung von Münzen verwendet werden. Zu diesem Zweck kann der Verlauf des Ausgangssignals der Wiegemeßvorrichtung mit einer Sollkurve verglichen werden zum Ausscheiden von unechten bzw. der Annahme von echten Münzen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1: zeigt schematisch in Seitenansicht eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 2: zeigt eine ähnliche Darstellung wie Fig. 1, jedoch mit einem abgewandelten Meßfühler.
Fig. 3: zeigt das Schwingungsverhalten des Federsystems der Vorrichtungen nach Fig. 1 und Fig. 2.
Fig. 4: zeigt das aus Fig. 3 abgewandelte digitale Signal.
Fig. 5: zeigt in Vorder- und Seitenansicht, teilweise im Schnitt, eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 6: zeigt in Vorder- und Seitenansicht, teilweise im Schnitt,eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 7: zeigt schematisch eine Wiegevorrichtung für eine Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 8: zeigt schematisch eine praktische Ausführungsform der Wiegevorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 9: zeigt ein Blockschaltbild zur Auswertung der Signale aus der Wiegevorrichtung.
Fig. 10: zeigt schematisch die praktische Ausführung einer anderen Ausführungsform einer Wiegevorrichtung.
Fign. 11a bis 11c: zeigen verschiedene Ausgangssignale der Wiegevorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 12: zeigt eine ähnliche Federanordnung wie Fig. 6 mit einem alternativen Wegemesser.
Fig. 13: zeigt die gleiche Federanordnung wie Fig. 12 mit einer weiteren Ausführungsform einer Wegemessung.
Fig. 14: zeigt die gleiche Federanordnung wie Fig. 12 in Verbindung mit einer weiteren Ausführungsform zur Wegemessung.

In den Fign. 1 und 2 ist eine Münzlaufbahn 1 dargestellt, der entlang eine Münze 5 rollt. Unterhalb der Münzlaufbahn 1 ist eine Blattfeder an einem Ende fest eingespannt und weist am freien Ende einen abgewinkelten Ansatz 2 auf, der durch eine Öffnung in der Münzlaufbahn 1 in den Laufweg der Münze ragt. Unterhalb des freien Endes der Blattfeder 3 ist eine sog. Gabellichtschranke 4 angeordnet, bei der ein Schenkel einen Phototransistor und die andere eine Lichtquelle, z.B. eine lichtelektrische Diode aufweist. Am freien Ende der Blattfeder 3 ist ein Blech 2a angeordnet, das teilweise zwischen die Schenkel der Gabellichtschranke 4 greift. Der Ausgang des Phototransistors ist mit einer Signalaufbereitungsschaltung 7 verbunden, welche über eine Leitung 8 mit einem Mikroprezessor 9 verbunden ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist unterhalb der Blattfeder 3 eine Magnetspule 10 angeordnet.
Trifft die Münze 4 auf den Ansatz 2 auf, bildet die Münze 5 mit der Feder 3 ein Federsystem, dessen Periodendauer von der Federkonstanten der Feder 3 und von der Masse der Feder der Münze 5 abhängt. Die Gabellichtschranke 4 mißt die Abdeckung des Phototransistors bei einer Schwingung der Blattfeder 3, so daß sich ein analoges Signal gemäß Fig. 3 ergibt. Auf der Ordinate ist der Auslenkweg angegeben und auf der Abzisse die Auslenkzeit. s bezeichnet mithin die Ausgangslage der Blattfeder 3 und der Zeitpunkt t_o die Zeit zu Beginn der Auslenkung der Blattfeder. Die Zeit t1 gibt wieder, wann die Blattfeder sich das erste Mal wieder in die Ausgangsposition zurückbegeben hat. Mithin ist die Zeitdifferenz t1-t0 ein Indikator für die Masse der Münze.
Es ist jedoch Sorge dafür zu tragen, daß unabhängig von der Masse der zu prüfenden Münze der Ansatz 2 während der Auslenkung stets mit der Münze 5 gekoppelt ist, d.h. daß er auch bei der größten Masse nicht unterhalb der Münzlaufbahn gedrückt werden darf.
Die Auswerteschaltung 7 wertet das Signal aus und wandelt es in ein digitales Signal gemäß Fig. 4 um. Das digitale Signal wird dann im Mikroprozessor 9 mit vorgespeicherten Soll-Werten verglichen.
Bei der induktiven Erfassung nach Fig. 2 nähert sich die Feder 3 der Spule 10. Diese ist Bestandteil einer Oszillatorschaltung. Bei Verringerung des Luftspalts verändert sich die Dämpfung des Schwingungskreises. Diese wird in der Signalauswerteschaltung 7 ausgewertet und im Mikroprozessor 9 mit einem vorgegebenem Wert verglichen.
Nachfolgend werden die weiteren Figuren beschrieben.
Zunächst sei auf Fig. 7 Bezug genommen. In Fig. 7 ist ein Wiegetisch 10 über einen Stab 12 starr mit zwei Biegebalken 14, 16 an deren einem Ende verbunden. Die Biegebalken 14, 16 sind fest mit einer Tragkonstruktion 18 verbunden. In Fig. 7 ist gezeigt, wie eine Münze 20 auf dem Wiegetisch 10 entlangläuft. Die dadurch verursachte Durchbiegung f der Balken 14, 16 ist ein Maß für das Gewicht der Münze 10, wobei die Durchbiegung von der Lage der Münze 10 auf dem Wiegetisch 10 unabhängig ist. Da eine gewisse Einschwingzeit erforderlich ist, beispielsweise die Strecke s1, steht zu einer einwandfreien Gewichtsmessung der Münze 20 etwa der Weg s2 zur Verfügung. Die Durchbiegung f kann auch mit Hilfe einer geeigneten Wegmeßvorrichtung gemessen werden.
Der Wiegetisch 10 ist Bestandteil einer Münzlaufbahn in einem Münzprüfer, wie sie in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. Hierauf wird noch weiter unten eingegangen. Zunächst sei Bezug auf Fig. 8 genommen, in der eine praktische Gewichtsbestimmung für eine Münze dargestellt ist. Soweit mit Fig. 5 übereinstimmende konstruktive Merkmale vorlieen, werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
In Fig. 8 ist die Tragkonstruktion 18 für die Balken 14, 16 an der Unterseite einer Münzlaufbahn 22 befestigt, von der der Wiegetisch 10 einen Abschnitt darstellt. Mit der Tragkonstruktion 18 und dem starren Stab 12 ist ein Federstreifen 24 starr verbunden. Der Streifen 24 befindet sich in der neutralen Zone, d.h. er wird ausschließlich auf Biegung beansprucht, im Gegensatz zu den Balken 14, 16, die auch auf Zug bzw. Druck beansprucht werden. Auf dem Streifen 24 sind zwei Dehnungsmeßstreifen 26 angebracht, beispielsweise durch Klebung. Ihre Verformung ist abhängig von der Durchbiegung des Streifens 24, die ihrerseits vom Gewicht der Münze 20 abhängig ist. Das Ausgangssignal der Dehnungsmeßstreifen 26 ist daher ein Indikator für das Gewicht der Münze 12 unabhängig von ihrer Lage auf dem Wiegetisch 10.
Das Material der Biegebalken 14, 16 besteht aus einem Werkstoff mit wenig temperaturabhängigem E-Modul. Zur Kompensation und Verringerung der Temperaturabhängigkeit werden die Dehnungsmeßstreifen so gewählt, daß sie umgekehrt temperaturabhängiges Verhalten aufweisen.
Ein Münzprüfer 30 nach Fig. 5 weist einen Münzeinwurf 32 auf sowie eine Münzlaufbahn 34 unterhalb des Einwurfs 32. Ein Wiegetisch 10a ist Bestandteil eines annähernd U-förmigen Blechteils 36, das auf der in Fig. 5 linken Seite zwei Löcher 38, 40 aufweist. Hinter dem U-förmigen Blechteil 36 ist eine U-förmige Federanordnung 42 mit Hilfe von Schrauben 44, 46 am Münzprüfer 30 befestigt. Die Schrauben können über die Löcher 38, 40 betätigt werden. Oberer Schenkel 48 und unterer Schenkel 50 bilden einen Doppelbiegebalken, die durch zwei beabstandete Abschnitte 52, 54 des Steges der U-Anordnung starr gekoppelt sind. Die Abschnitte 52, 54 werden durch Ausstanzen einer mittleren Ausnehmung 56 gebildet. Über ein oberes Verbindungsstück 58 und ein unteres Verbindungsstück 60 ist die U-Anordnung 36 mit der Unterseite des oberen Schenkels 48 bzw. der Oberseite des unteren Schenkels 50 starr verbunden. Somit ergibt sich ein Doppelbiegebalkensystem,wie es schematisch in Fig. 7 dargestellt ist. Der Steg des U-förmigen Bauteils 36 ist geneigt (Seitenansicht in Fig. 5), so daß eine auf den Wiegetisch 10a rollende Münze keine Wandberührung hat.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 ist ein Wiegetisch 10b Bestandteil der Münzlaufbahn 34. Die in Fig. 6 dargestellte Federanordnung weist ein ähnliches U-förmiges Bauteil wie Fig. 5 auf. Parallele Schenkel 48b, 50b sind über Stegabschnitte 52b, 54b gekoppelt, wobei der Abschnitt 52b mit Hilfe einer Schraube 46b am Münzprüfer 30 befestigt ist. Ein Wiegetisch 10b ist über ein Verbindungsstück 62 mit der Oberseite des oberen Schenkels 48b starr verbunden. Die Oberseite des Wiegetisches 10b ist zur Horizontalen leicht geneigt, so daß die Münze 20 mit Wandberührung über diesen rollt. Die Wandberührung der Münze während der Messung beeinflußt diese nur geringfügig, so daß auch das in Fig. 6 dargestellte Meßsystem mit geringerem Platzbedarf auskommt.
In Fig. 10 ist eine Federanordnung gezeigt, die der nach Fig. 6 gleicht, es werden daher gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Wiegetisch 10b ist über einen nach unten weisenden Ansatz 66 an einem Ende mit dem Stegabschnitt 54b verbunden, wobei der Ansatz 66 den unteren Schenkel 50b von unten untergreift. Mit dem Stegabschnitt 54b ist außerdem eine Schneide 68 starr verbunden, die auf ein längliches Piezoelement 70 wirkt, das starr mit dem Stegabschnitt 52b verbunden ist. Eine Verformung des Doppelbiegebalkensystems führt daher auch zu einer Biegung des Piezoelements 70. Aufgrund der Kraftübertragung sind Längskräfte auf das Piezoelement 70 ausgeschlossen, so daß wiederum die erforderliche Wegunabhängigkeit der Messung garantiert ist.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 9 wird davon ausgegangen, daß die Wegmessung mit Hilfe eines oder mehrerer Dehnungsmeßstreifen erfolgt, was im Block 80 angedeutet ist. Deren Ausgangssignal gelangt auf einen Verstärker 82. Das verstärkte Signal wird über ein Filter 84 auf einen Analog-Digitalwandler 86 gegeben, dessen Ausgang mit einem Mikroprozessor 88 verbunden ist. Mit dem Mikroprozessor 88 ist auch ein Speicher 90 verbunden, der das Programm für die Trennung von Münzen mit den gezeigten Vorrichtungen enthält. Der Speicher enthält zum Beispiel die Referenzwerte für die Gewichte einzelner Münzen, die mit den jeweiligen gemessenen Gewichtssignalen verglichen werden.
Der Nennlastbereich bekannter DMS-Wiegezellen (DMS = Dehnungsmeßstreifen) bewegt sich von etwa 2N bis 10⁷N für den eichpflichtigen Bereich. Hierfür werden Teilungswerte von 5000 Schritten notwendig. Der Meßbereich für Münzen geht bis etwa 0,25N. Eine Auflösung von 1 x 10⁻³N ist völlig ausreichend, da die im Umlauf befindlichen Münzen eine Gewichtstoleranz von etwa ± 2 x 10⁻³ haben. Die erforderlichen Meßschritte von zum Beispiel 250 Teilen lassen sich daher gut mit dem bekannten DMS-Aufnehmern mit einer Nennlast von bis zu 10N erreichen.
Rollt eine Münze völlig gleichmäßig über den Wiegetisch, ergibt dies ein Ausgangssignal am Ausgang des Verstärkers 82 bzw. des Filters 84 wie es in Fig.11a dargestellt ist. Nach einer gewissen Einschwingzeit bleibt die Höhe oder Amplitude des Meßsignals annähernd konstant und schwingt dann wieder auf Null zurück, wenn die Münze den Wiegetisch verläßt. Eine Meßzeit von 0,1 Sekunden ist dabei für die Gewichtsmessung völlig ausreichend. Die Kurve nach Fig.11a unterstellt indessen, daß die Masseverteilung bei der Münze völlig gleichmäßig ist. Fig.11b stellt einen Signalverlauf dar, der durch eine regelmäßig geformte mehreckige Münze erzeugt wird. Die der statischen Gewichtskraft überlagerten dynamischen Kräfte sind bei unterschiedlicher Masseverteilung dargestellt. Ein entsprechender Kurvenverlauf würde sich auch zum Beispiel bei einer segmentiert gerändelten Münze ergeben. Durch Analyse der Signalkurven läßt sich ebenfalls eine Münztrennung ermöglichen, wenn zum Beispiel zwei Münzen eine gleiche statische Gewichtskraft haben, jedoch eine unterschiedliche Masseverteilung aufweisen.
Es sei noch nachgetragen, daß zwischen dem Dehnungsmeßstreifen 80 und dem Verstärker 82 eine gleichspannungsmäßige Entkopplung stattfindet, so daß mögliche Driftprobleme zum Beispiel des Nullpunktes durch Temperaturen oder andere Umwelteinflüsse ausgeschlossen sind.
Der Verstärker 82 kann zwei oder mehr Verstärkungsstufen enthalten, die wahlweise über die Signalleitungen 92 vom Mikroprozessor einschaltbar sind. Die Wahl der Verstärkungsstufe bestimmt die Auflösung bei der Gewichtsbestimmung. Ist zum Beispiel eine hohe Auflösung bei einer bestimmten Münze notwendig, wird eine höhere Verstärkung gewählt. Das Entscheidungskriterium für die Ansteuerung der jeweiligen Verstärkungsstufe kann von einem Sensor kommen, der der Wiegevorrichtung vorgeordnet ist. Mit Hilfe dieses Sensors wird der jeweilige Wert der Münzen erkannt, so daß bei einer bestimmten Münze ein bestimmter Verstärkungsbereich gewählt werden kann. Aus diesem Grunde ist es auch zweckmäßig, den Wiegetisch an das Ende der Münzlaufbahn zu setzen oder nahe dem Ende.
In den Figuren 12 bis 14 ist die gleiche Federanordnung wie in Fig. 6 dargestellt, so daß auch gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind. Auf den Aufbau der Federanordnung wird im einzelnen auch nicht mehr eingegangen. Unterschiedlich sind indessen die Sensoren zur Wegemessung.
In Fig. 12 ist mit dem unteren Steg 50b der Federanordnung ein Abdeckblech 74 verbunden. Unterhalb des Abdeckblechs 74 ist eine Spule 70 angeordnet mit einem Ferritschalenkern 71. Zwischen der Spule 70 und dem Abdeckblech 74 ist ein Luftspalt 72, dessen Größe sich bei der Verformung der Federanordnung ändert, d.h. beim Überlaufen einer Münze über den Wiegetisch 10b kleiner wird. Dies macht sich in einer Veränderung der Induktivität der Spule 70 bemerkbar. Diese wird gemessen. Beispielsweise kann die Spule Bestandteil einer Oszillatorschaltung sein. Eine Luftspaltverminderung führt zu einer Dämpfung des Schwingungskreises, und ein nachgeschalteter Meßverstärker wertet die Amplitude und/oder die Frequenz der Hüllkurve aus. Das analoge Ausgangssignal wird zum Beispiel auf den Eingangsverstärker 82 der in Fig. 9 beschriebenen Auswerteschaltung geleitet und entsprechend weiterverarbeitet.
Bei der Ausführungsform nach Fig.13 ist ein Abdeckblech 75 an der Unterseite des Steges 50b angebracht oberhalb eines Hall-Sensors 76, der mit einem Permanentmagneten 77 verbunden ist. Das Magnetfeld des Magneten 77 durchsetzt die magnetoresistive Chipfläche des Hall-Sensors 76. Das Magnetfeld ändert sich mit dem Abstand zwischen Abdeckblech 75 und Hall-Sensor 76. Die Ausgangsspannung des Hall-Sensors 76 kann in der oben beschriebenen Art und Weise verarbeitet werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 14 ist die Anordnung aus Hall-Sensor 75 und Dauermagnet 76 gegenüber Fig.13 um 90° gedreht. Ein winkliges Abdeckblech 77 ist an der Unterseite des Steges 50b angebracht und überdeckt einen Teil der Fläche des Hall-Sensors 75. Bei einer Durchbiegung der Federanordnung verändert sich die überdeckte Fläche und somit das den Hall-Sensor 75 durchsetzende Magnetfeld.

Claims

Vorrichtung zum Prüfen von Münzen, die entlang einer Münzlaufbahn rollen, mit einem der Münzlaufbahn zugeordneten Federsystem (3), das beim Auftreffen einer Münze (5) in Schwingung versetzt wird, und einer Zeitmeßvorrichtung (7, 9), die die Zeitdauer zwischen dem Beginn der Auslenkung des Federsystems (3) und dem ersten Annähern bzw. Erreichen der Ausgangslage mißt und mit einem vorgegebenen Wert vergleicht, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb oder oberhalb der Münzlaufbahn (1) eine einseitig eingespannte annähernd parallel verlaufene Balkenfederanordnung (3) vorgesehen ist, von der ein abstehender Abschnitt (2) durch eine Öffnung in der Münzlaufbahn (1) oder von oben in den Laufweg der Münze (5) so hineinragt, daß er die Münze (5) unter Auslenkung der Federanordnung in ihrem Lauf nicht unterbricht.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Abschnitt (2a) des Federsystems (3) mit einem Meßfühler (4, 10) zusammenwirkt, der ein der Auslenkung des Federsystems (3) entsprechendes analoges Signal erzeugt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler eine Magnetspule (10) aufweist, deren Dämpfung sich bei Auslenkung des Federsystems (3) ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler eine optische Meßstrecke (4) aufweist.
Vorrichtung zum Prüfen von Münzen, die entlang einer Münzlaufbahn rollen, der eine eine Wegemeßvorrichtung (26; 70) aufweisende Wiegevorrichtung zugeordnet ist, deren Wiegetisch (10, 10a, 10b) von einem getrennten Abschnitt der Münzlaufbahn (22) gebildet ist und die ein dem Gewicht der jeweiligen Münze entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das auf eine elektronische Auswerteschaltung gegeben wird zwecks Vergleich mit einem vorgegebenen Wert, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiegetisch (10, 10a, 10b) mit einer Federanordnung (14, 16; 48b, 50b) zugekoppelt ist, und daß ihre Verformung von der Lage der Münze (20) auf dem Wiegetisch unabhängig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung von einem zwei parallele, einseitig eingespannte Biegebalken aufweisenden Doppelbiegebalkensystem gebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der Federanordnung mittels eines Dehnungsmeßstreifens (26) gemessen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung mit einer elektromagnetischen Spule (70, 71) einen Luftspalt (72) bildet, der sich bei Verformung der Federanordnung ändert und die Auswerteschaltung ein von der Induktivität der Spule abhängiges Signal erhält.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6,dadurch gekennzeichnet, daß der Federanordnung ein Hall-Sensor (76) zugeordnet ist, der vom Feld eines Permanentmagneten (77) durchsetzt ist und das Feld des Permanentmagneten sich bei der Verformung der Federanordnung ändert.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (77) auf der der Federanordnung gegenüberliegenden Seite des Hall-Sensors (76) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet an der Federanordnung angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Teile dergestalt, daß durch die Verformung der Federanordnung ein Luftspalt des Permanentmagneten verändert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch eine Anordnung der Teile, daß die Überdeckung des Permanentmagneten (77) durch ein ferromagnetisches Teil (77) bei der Verformung der Federanordnung verändert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung der Federanordnung mittels eines Piezoelements (70) gemessen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der neutralen Ebene zwischen den Biegebalken (14, 16) ein flexibler Streifen (24) fest mit den starren Verbindungspunkten der Federanordnung verbunden ist und mindestens einen Dehnungsmeßstreifen (26) trägt.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Federanordnung eine Schneide (68) fest verbunden ist, die auf einen freien Abschnitt eines fest eingespannten länglichen Piezoelements (70) wirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung als Stanz- und/oder Biegeteil aus Blechmaterial geformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine U-förmige Federanordnung vorgesehen ist, deren Schenkel (48, 50; 48b, 50b) die Biegebalken bilden und deren Steg zwischen den Enden eine Durchbrechung (56; 56b) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stegabschnitt (52, 52b) an dem Gehäuse des Münzprüfers (30) angebracht ist, vorzugsweise durch Verschraubung.
Vorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Laufbahnabschnitt (10b) sich auf dem oberen sich horizontal erstreckenden Schenkel (48b) abstützt.
Vorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein Träger für den Laufbahnabschnitt (10a) zwischen horizontal verlaufenden Schenkeln (58, 60) angeordnet und an den einander zugekehrten Seiten der Schenkel (48, 50) mit diesen verbunden ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge Ausgangssignal der Wegmeßvorrichtung (80) in einem Verstärker (82) verstärkt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker gegenüber der Wegmeßvorrichtung (80) hinsichtlich des Gleichanteils entkoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Münzprüfer mindestens ein weiterer Sensor zur Bestimmung einer weiteren Eigenschaft von Münzen in Laufrichtung der Münzen der Wiegevorrichtung vorgeordnet ist und der Verstärker mindestens zwei Stufen unterschiedlicher Verstärkung aufweist und die Umschaltung des Verstärkers auf eine vorgegebene Verstärkungsstufe in Abhängigkeit von einem Signal der Auswerteschaltung erfolgt, das seinerseits nach Maßgabe des Ausgangssignals des weiteren Sensors gebildet wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kurvenvergleich im Mikroprozessorsystem (88, 90) der Verlauf des Ausgangssignals der Wegmeßvorrichtung (80) beim Überrollen der Münzen über den Laufbahnabschnitt mit mindestens einer vorgegebenen Sollkurve verglichen wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitter der Dehnungsmeßstreifen aus einem Werkstoff bestehen, dessen Temperaturverhalten umgekehrt ist wie das des Werkstoffs für die Federanordnung.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung aus einem Werkstoff besteht, dessen E-Modul ein nur geringfügig temperaturabhängiges Verhalten aufweist.