EP1108667A1 - Verfahren zum Ein- und Ausspeichern von blattartigen Gegenständen, insbesondere von Banknoten sowie Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

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EP1108667A1
EP1108667A1 EP99811062A EP99811062A EP1108667A1 EP 1108667 A1 EP1108667 A1 EP 1108667A1 EP 99811062 A EP99811062 A EP 99811062A EP 99811062 A EP99811062 A EP 99811062A EP 1108667 A1 EP1108667 A1 EP 1108667A1
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EP
European Patent Office
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tape
storage
reel
belt
lashing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP99811062A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Olivier Conca
Gäumann Olivier
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De la Rue International Ltd
Original Assignee
De la Rue International Ltd
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Publication date
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    • B65H5/00—Feeding articles separated from piles; Feeding articles to machines
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
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    • B65H2301/40—Type of handling process
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    • B65H2301/4191—Winding, unwinding from or to storage, i.e. the storage integrating winding or unwinding means for handling articles of limited length, e.g. AO format, arranged at intervals from each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/10—Handled articles or webs
    • B65H2701/19—Specific article or web
    • B65H2701/1912—Banknotes, bills and cheques or the like

Definitions

  • the invention relates to a method for storing and withdrawing sheet-shaped Objects, in particular banknotes between storage tapes on a storage reel.
  • the invention further relates to a device for performing this storage method.
  • Sheet-like objects are preferably understood to mean banknotes.
  • the method according to the invention and the associated device can also other sheet-like objects, such as vouchers, checks etc. in one Tape reel of a storage reel can be saved.
  • GB-A 2 143 493 describes a device for storing and withdrawing banknotes known in or from a storage coil.
  • the Banknotes between two, namely an upper and a lower, storage tapes jammed wound on a storage spool.
  • One end of each of the two bands was attached to the axis of the storage reel and the other ends of the tape on each axis of two tape supply spools. So that there is a certain tension of the two bands was, the storage reel was driven and the two tape supply reels when storing slowed down. The two tape supply spools were then used for the withdrawal driven and the storage coil braked.
  • EP-A 0 409 809 Another generic device is known from EP-A 0 409 809.
  • the drives were used to maintain the belt tension when the belt was at a standstill of the two tape supply spools with a reduced electrical voltage and the storage coil with a magnetic pawl against reverse running secured. It was saved with a constant translation speed.
  • a banknote storage device with a storage reel and a tape supply reel arrangement is also known from EP-A 0 290 731. So the belt speed regardless of the diameter of the banknotes jammed on the storage spool Tape reel could be kept constant, was not the reel axis here, but the jacket of the respective tape winding is driven. A ligament tension was through a larger number of revolutions of the winding reel compared to the unwinding Coil reached. A limitation of the band tension was achieved by using a Friction is reached.
  • the object of the invention is to have sheet-like objects on a storage spool store the highest possible packing density in a stable position.
  • the invention now provides a remedy here in that, in time ranges between the inputs and / or withdrawal cycles in contrast to the above-mentioned prior art at least a band lashing process with an increased compared to the normal band tension Belt lashing is carried out.
  • the prior art knew only one up to a tolerance constant belt tension, which is caused by braking or a higher Rotation speed of the moving coil with respect to the drive coil took place.
  • FIG. 1 shows the thickness ratios of the banknotes 2 to be stored in the tape roll 4 on a storage reel 3 and those of the storage tape 1 are greatly exaggerated.
  • Figure 1 shows a schematic side view of the device.
  • One end of a single storage tape 1, which is integral in the transport direction T is attached to a storage reel 3 and the other end is attached to a tape supply reel 5 .
  • the storage tape 1 can be wound up and unwound from a tape roll 8 of the tape supply reel 5 .
  • the tape supply reel 3 is rotatable about its axis 6 .
  • a stepper motor 7 acts on the axis 6 .
  • the storage tape 1 runs from the tape supply reel 5 over a deflection roller 9 , opposite which a pressure roller 10 is arranged.
  • the path of the storage tape 1 leads from the deflection roller 9 via a tension roller 11 to the tape winding 4 of the storage reel 2 .
  • a roller 13 is pressed onto the jacket of the tape roll 4 and is thus driven via the storage reel 3 .
  • the storage coil 3 can be rotated about a fixed axis 15 which can be driven and also braked with a further stepping motor 16 .
  • the storage tape 1 is wound onto the storage reel 3 in the layers of the tape roll 4 and the tape end is fastened in the vicinity of the axis 15 .
  • the stored banknotes 2 are clamped between the wound up storage tape layers.
  • In the width direction that is to say perpendicular to the transport direction T , there can of course be a plurality of belts preferably running parallel to one another.
  • the diameter of the tape roll 4 changes when the banknotes 2 are stored and stored as a result of the winding and unwinding of the storage tape 1 with the notes 2 in between .
  • To store the objects 2 are successively brought to an insertion or output slot 17 , usually with a belt conveyor (not shown).
  • the slot 17 is formed from the storage belt 1 running over the deflection roller 9 and the jacket of the pressure roller 10 .
  • the banknotes 2 After entering the slot 17 , the banknotes 2 are transported lying on the storage tape 1 and protected against being lifted off by a guide plate 19 which is mechanically connected to the rollers 10, 11 and 13 .
  • the tensioning roller 11 presses the banknotes 2 against the storage tape 1 again .
  • the distance between the pressure roller 10 and the tension roller 11 is smaller than the smallest width of the banknotes 2 to be stored.
  • the distance between the tension roller 11 and the jacket of the tape roll 4 is smaller than this width.
  • the storage of the banknotes 2 is preferably monitored for optimal use of memory space on the storage reel 3 with sensors 20.
  • An optical sensor 20 can now be arranged in front of the insertion / output slot 17 , which monitors the distance of the incoming banknotes 2 from one another and accordingly controls the storage process .
  • the optical sensor 20 and the two stepping motors 7 and 16 as drives for the tape supply reel 5 and the storage reel 3 are signal-connected to a control device 21 .
  • the drives 7 and 16 are then switched off, on or switched on by the control device 21 .
  • the axis 25 of the deflection roller 9 is connected to a belt speed measuring sensor 27 .
  • the belt speed measuring sensor 27 is connected to the control device 21 in terms of signal. Since the diameter of the deflection roller 9 is known, the belt speed v can always be determined.
  • stepper motors 7 and 16 are acted upon by the control device 21 in a conventional manner depending on the desired number of revolutions with corresponding current pulses.
  • excitation windings of the stepping motor 7 or 16 in question can now be briefly closed for braking.
  • the excitation windings can be acted upon in a controlled manner with a predetermined resistance. This is applied here, for example, with a clock frequency of 16 kHz.
  • the braking behavior of the stepper motor is only insignificantly dependent on the selected clock frequency (100 Hz to 100 kHz and higher), but depends on the selected duty cycle.
  • Stepper motors have a limited working area.
  • the torque is limited at a high speed. This means that acceleration is limited at high belt speeds.
  • the corresponding starting curve is therefore impressed on the corresponding motor 7 or 16 with the control device 21 .
  • the operating state of the roll-in or roll-out serves to move the storage tape 1 through relatively large distances.
  • top speeds of 800 mm / s are reached.
  • the curling is used to store the banknotes in the tape roll 4 of the storage reel 3 .
  • the associated motion sequence is shown in Figure 2 .
  • the tape speed v tape is plotted on the ordinate and the time t on the abscissa.
  • the acceleration phase A is divided here, for example, into three linear segments a1, a2 and a3 in accordance with the type of stepper motor 16 used .
  • the stepper motor 16 is operated in the so-called “boost mode”.
  • the stepper motor 7 is without excitation.
  • a certain storage tape tension is only achieved by the mass acceleration of the tape supply reel 5 , its tape reel 8 , its stepping motor 7 and the associated moving parts.
  • the motor 16 remains in the boost mode in a time range B for about half a second in order to avoid overloading through transient processes.
  • a speed regulation for driving the stepping motor 16 described below is switched on for the following constant translation movement (time range C ).
  • the stepper motor 7 is switched on brakes according to the above-mentioned method described in EP-99 810 303.0. At regular intervals, speed measurements of the storage tape 1 for speed regulation described below are carried out. If braking is to take place (time range D ), a last speed measurement is carried out.
  • the rollout serves to remove banknotes 2 from the tape roll 4 of the storage reel 3 .
  • the stepper motor 7 is now driven and the stepper motor 16 is braked.
  • a short pulling phase in which, in contrast to pulling phase E, motor 16 is driven and motor 7 remains on "full braking".
  • the approach curve also consists of three linear acceleration segments analogous to those in FIG . 2 .
  • the final speed to be reached is lower. Since the creeping takes place only over a short storage tape section, no consideration must be given to the tape roll changing during the creeping.
  • the crawling in and out is carried out, for example, when positioning the last bank note 2 , when starting up before being stored, and when lashing down as described below.
  • the lashing takes place in the idle state of the storage tape 1 , ie not in the state of rolling in or rolling out, crawling in or out, and also not in the state of a constant translation speed.
  • both stepper motors 7 and 16 are operated simultaneously in opposite directions. The belt speed and its direction is undefined. The storage tape 1 is pulled at both ends. The stronger motor pulls the weaker.
  • a resting phase R is inserted and a pulling phase Z is carried out immediately thereafter in order to prevent loosening of the storage tape in the tape winding. Connect can be lashed down again. Lashing down several times gives a better result than lashing down once.
  • the band lashing is carried out in a pulsed manner with a repetition frequency in the Hertz range and with a pulse duty factor of effective tensioning force to a nominal value between 0.2 and 2.0, preferably in the range of 1.0.
  • the control device 21 In order to always have the same storage tape speed v, the control device 21 must determine the corresponding tape winding diameter of the spool 7 or 16 driven by a stepper motor. The relationship between the angular velocity ⁇ coil of the respectively driven coil and the storage tape speed v tape is determined here. As already stated above, the storage tape speed v tape is calculated by the control device 21 using measured values from the tape speed measuring sensor 27 . The angular velocity of the driven coil ( 3 or 5 ) is known from the control of the corresponding stepping motor ( 7 or 16 ).
  • the driving stepper motor rotates with a predetermined angular velocity ⁇ coil, test .
  • the angular velocity of the deflection roller 9 is measured and the storage tape speed v tape is, and from this the current winding radius r winding is determined, from which the required storage tape speed v tape is then to be adjusted via the drive of the corresponding drive motor with a new angular speed ⁇ reel .
  • the measurement is always made for the drive roller. The determination must be made continuously since the winding radii change continuously. Only the angular velocity of the stepper motor being driven is known; the other's is unknown.
  • the winding radius for the drawn coil can thus be driven by a stepper motor cannot be measured since there is no active drive. (By flanging an angular speedometer it could, however, be determined analogously to the pulling coil.) Er but is required for the braking torque to be applied. However, an approximation is sufficient Appraisal.
  • the control device 21 is used to control the movement sequences when the bank notes 2 are loaded and unloaded, and here, for example, to control a so-called bank note machine, the further functions of which are not discussed here.
  • Some of the control modules of the control device are shown in FIG. 3 .
  • the control device 21 has a drive module 31 , which sends the corresponding current pulses to the stepper motors in the drive phase and, for braking, pulsed to the excitation winding of the stepper motor in question to be braked in accordance with a description set out in EP 99 810 303.0 ( Clock frequency from 100 Hz to 100 kHz and higher) and passively applies a predetermined resistance with an adjustable duty cycle.
  • a clock frequency of 16 kHz is preferably used and the pulse duty factor is set according to the braking behavior desired via the angular velocity.
  • the drive module is additionally connected to the belt speed measuring sensor 27 , the optical sensor 20 and an input and command unit 33 of the bank note machine. Further connections of the drive module 31 run to six calculation modules 35a to 35f .
  • the calculation module 35a controls the basic movements and the sequence of movements between the two stepper motors 7 and 16 , such as, for example, the coordinated start and stop times for drive and braking.
  • the calculation module 35b generates the acceleration and braking ramps for the speed regulation.
  • the calculation module 35c calculates the relevant winding diameter on the storage reel 3 or on the tape supply reel 5 .
  • the calculation module 35d controls the braking process and monitors the lashing process.
  • the calculation module 35e monitors the active phase of the stepper motors 7 and 16 and switches them off after a predetermined period of time, for example with an error message, when the motor is at a standstill.
  • the calculation module 35f performs staggered speed monitoring .
  • the storage reel 3 and the tape supply reel 5 are moved via the stepping motors 7 and 16 in the exemplary embodiment mentioned above.
  • a movement using the belt lashing process can also be carried out with other drives (direct current, alternating current, pneumatic drives, ).
  • a banknote receiving tape wrap contracted by applying a "pulsed" band lashing tension In the examples set out above, a banknote receiving tape wrap contracted by applying a "pulsed" band lashing tension. With the methods described above can also be used to wind tape without banknotes or without a storage of sheet-like objects are pulled together.

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Abstract

Beim Verfahren zum Ein- und Ausspeichern von blattartigen Gegenständen, insbesondere von Banknoten, zwischen wenigstens einem gespannten Speicherband in eine bzw. von einer Speicherspule wird in Zeitbereichen zwischen den Ein- und/oder Ausspeicherzyklen wenigstens ein Bandfestzurrvorgang (F1 - F3) mit einer gegenüber der Grundbandspannung erhöhten Bandfestzurrspannung durchgeführt. Dieser Vorgang dient dazu, das Band im Bandwickel der Speicherspule nachzuziehen, damit die Gegenstände im Bandwickel zur Erhöhung der Speicherspulenkapazität festgezurrt werden, und um vorzugsweise dem Bandwickel eine größere mechanische Stabilität zu geben, damit dieser insbesondere auch bei einem hohen Füllgrad seitlich stabil bleibt. Vorteilhafterweise wird das Bandfestzurren gepulst mit einer Repetitionsfrequenz im Hertz-Bereich mit einem Tastverhältnis von wirkender Spannkraft zu einem Grundnennwert zwischen 0,2 und 2,0, bevorzugt im Bereich von 1,0, durchgeführt. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ein- und Ausspeichern von blattförmigen Gegenständen, insbesondere von Banknoten zwischen Speicherbändem auf einer Speicherspule. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Speicherverfahrens.
Stand der Technik Definition von blattartigen Gegenständen
Unter blattartigen Gegenständen werden bevorzugt Banknoten verstanden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sowie der dazu gehörenden Vorrichtung können jedoch auch andere blattartige Gegenstände, wie beispielsweise Gutscheine, Schecks etc. in einem Bandwickel einer Speicherspule abgespeichert werden.
Aus der GB-A 2 143 493 ist eine Vorrichtung zum Ein- und Ausspeichern von Banknoten in bzw. aus einer Speicherspule bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wurden die Banknoten zwischen zwei, nämlich einem oberen und einem unteren, Speicherbändern eingeklemmt auf eine Speicherspule aufgewickelt. Das jeweils eine Ende der beiden Bänder war an der Achse der Speicherspule befestigt und die anderen Bandenden an je einer Achse von zwei Bandvorratsspulen. Damit eine gewisse Spannung der beiden Bänder vorhanden war, wurde beim Einspeichern die Speicherspule angetrieben und die beiden Bandvorratsspulen abgebremst. Beim Ausspeichern wurden dann die beiden Bandvorratsspulen angetrieben und die Speicherspule gebremst.
Eine weitere gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der EP-A 0 409 809 bekannt. Auf ihr wurden die beiden Speicherbänder unter Spannung gehalten. Beim Einspeichern wurde immer nur eine Banknote eingespeichert und jeweils nach dem Einspeichern das Speicherband angehalten. Dieser Vorgang erfolgte mit einer Geschwindigkeit von zehn Banknoten pro Sekunde. Um die Bandspannung im Bandstillstand aufrecht zu halten, wurden die Antriebe der beiden Bandvorratsspulen mit einer reduzierten elektrischen Spannung beaufschlagt und die Speicherspule mit einer magnetbehafteten Sperrklinke gegen Rückwärtslaufen gesichert. Ausgespeichert wurde mit einer konstanten Translationsgeschwindigkeit.
Eine Banknotenspeichereinrichtung mit einer Speicherspulen- und einer Bandvorratsspulenanordnung ist auch aus der EP-A 0 290 731 bekannt. Damit die Bandgeschwindigkeit unabhängig vom Durchmesser des auf der Speicherspule Banknoten einklemmenden Bandwickels konstant gehalten werden konnte, wurde hier nicht die Spulenachse, sondern der Mantel des jeweiligen Bandwickels angetrieben. Eine Bandspannung wurde durch eine jeweils größere Umdrehungszahl der aufwickelnden Spule gegenüber der abwickelnden Spule erreicht. Eine Begrenzung der Bandspannung wurde durch Verwendung eines Reibschlusses erreicht.
Eine weitere Banknotenspeichereinrichtung mit einer Speicherspulen- und einer Bandvorratsspulenanordnung ist aus der EP-A 0 655 407 bekannt. Die bekannte Einrichtung war derart aufgebaut, daß sie für beide Spulenanordnungen mit nur einem Antriebsmotor auskam. Die Bandspannung wurde auch hier durch unterschiedliche Antriebsgeschwindigkeiten erreicht.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, blattartige Gegenstände auf einer Speicherspule mit einer möglichst hohen Packungsdichte lagestabil abzuspeichern.
Lösung der Aufgabe
Wurden blattartige Gegenstände, bevorzugt Banknoten, im Bandwickel einer Speicherspule abgespeichert, so war die Speicherkapazität durch einen vorgegebenen Radius des Bandwickels begrenzt. Bei Überschreiten dieses Radius konnte es geschehen, daß der äußere Teil des Bandwickels gegenüber dem inneren sich bei mehreren Ein- und Ausspeichervorgängen axial verschob, wodurch der Bandwickel entweder von selbst oder durch Erschütterungen oder unsachgemäße Lagerung auseinander zu fallen drohte. Diese Gefahr des Auseinanderfallens wurde verstärkt bei einem Abspeichern von jeweils in einer vorgegebenen Lage geprüften Banknoten. Banknoten sind nämlich über ihrer Fläche nicht gleich dick. Ein derartiger Bandwickel konnte somit eine konische Mantelform annehmen, durch die eine Instabilitätsneigung noch verstärkt wurde.
Durch wiederholtes Ein- und Ausspeichern von Banknoten konnte es zudem geschehen, daß die Noten vom kleinen Konusdurchmesser zum größeren hin wanderten, wodurch ein sauberes Abspeichern nicht mehr gegeben war. Um diese Wanderbewegung in Grenzen zu halten und nicht in Instabilitätsbereiche des Bandwickels zu kommen, wurden deshalb typischerweise auf den Speicherspulen nur maximal etwa 240 Banknoten eingelagert.
Hier schafft nun die Erfindung Abhilfe, indem in Zeitbereichen zwischen den Ein- und/oder Ausspeicherzyklen im Gegensatz zum oben erwähnten Stand der Technik wenigstens ein Bandfestzurrvorgang mit einer gegenüber der normalen Bandspannung erhöhten Bandfestzurrspannung durchgeführt wird. Der Stand der Technik kannte nämlich nur eine bis auf eine Toleranz konstante Bandspannung, welche durch Abbremsen oder eine höhere Rotationsgeschwindigkeit der Laufspule gegenüber der Antriebsspule erfolgte.
Durch das Aufbringen einer gegenüber der kontinuierlichen Bandspannung erhöhten Bandfestzurrspannung erfolgt nämlich ein Nachziehen des Speicherbandes, welches bei einer wiederholten Durchführung zwischen Ein- und/oder Ausspeicherzyklen eine Durchmesserverringerung mit einem sehr festen Aufwickelzustand ergibt. Bei dem hier vorgeschlagenen erfindungsgemäßen Aufwickelverfahren ergibt sich ein äußerst fester und stabiler Bandwickel, der zu keinem Auseineinderfallen neigt und gegenüber dem bekannten Aufwickelverfahren eine bedeutend höhere Kapazität eingespeicherter Banknoten sowie einen größeren Bandwickeldurchmesser zuläßt.
Bevorzugt wird man zwischen den Zyklen nicht nur einmal, sondern mehrere Male festzurren. Gute Ergebnisse sind mit einer Repetitionsfrequenz im Hertz-Bereich bei etwa 4 Hz und einem Tastverhältnis von Zurrkraft zu normaler Grundbandspannkraft von 0,2 bis 2,0, bevorzugt von 1,0, erreicht worden. Die Festzurrphasen dauern in der Regel ebenso lange wie die Ein- bzw. Ausspeicherphasen von einigen Sekunden (Größenordnung 1 bis 60 Sekunden).
Weitere Vorteile der Erfindung sowie Ausführungsvarianten ergeben sich aus dem untenstehenden Text.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im folgenden werden Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Vorrichtung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
Eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Ein- und Ausspeichern von blattartigen Gegenständen,
Fig. 2
eine Darstellung der zeitlichen Abhängigkeit der Bandgeschwindigkeit eines Speicherbandes der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung,
Fig. 3
eine Darstellung der zeitlichen Abhängigkeit der Bandgeschwindigkeit eines Speicherbandes der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung beim Vorgang des Festzurrens eines Bandwickels auf der Speicherspule und
Fig. 4
ein Blockschaltbild der mit einer Steuereinrichtung der in Figur 1 dargestellten Vorrichtung zusammenarbeitenden Berechnungsmodulen.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Anhand der in Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der erfindungsgemäße Vorgang des Auf- und Abwickelns eines band- bzw. fadenartigen Materials, hier eines sog. Speicherbands 1, unter Einlagerung von blattartigen Gegenständen z.B. Banknoten 2, beschrieben. In Figur 1 sind die Dickenverhältnisse der im Bandwickel 4 auf einer Speicherspule 3 abzuspeichernden Banknoten 2 und diejenigen des Speicherbandes 1 stark überhöht dargestellt.
Figur 1 zeigt eine schematische Seitenansicht der Vorrichtung. Das eine Ende eines in Transportrichtung T einstückigen, einzigen Speicherbands 1 ist an einer Speicherspule 3 und das andere Ende an einer Bandvorratsspule 5 befestigt. Das Speicherband 1 ist aus einem Bandwickel 8 der Bandvorratsspule 5 auf- sowie von diesem abwickelbar. In Figur 1 sind vereinfacht nur die Bandwickel 4 und 8 der Speicherspule 2 und der Bandvorratsspule 5 dargestellt. Die Bandvorratsspule 3 ist um ihre Achse 6 drehbar. Auf die Achse 6 wirkt ein Schrittmotor 7. Von der Bandvorratsspule 5 läuft das Speicherband 1 über eine Umlenkrolle 9, gegenüber welcher eine Anpressrolle 10 angeordnet ist. Von der Umlenkrolle 9 führt der Weg des Speicherbandes 1 über eine Spannrolle 11 zum Bandwickel 4 der Speicherspule 2. Eine Rolle 13 ist auf den Mantel des Bandwickels 4 angedrückt und wird somit über die Speicherspule 3 angetrieben. Die Speicherspule 3 ist um eine feststehende Achse 15 drehbar, welche mit einem weiteren Schrittmotor 16 antreib- sowie auch bremsbar ist. Das Speicherband 1 ist auf der Speicherspule 3 in den Lagen des Bandwickels 4 aufgewikkelt und das Bandende in der Nähe der Achse 15 befestigt. Zwischen den aufgewickelten Speicherbandlagen sind die abgespeicherten Banknoten 2 eingeklemmt. In Breitenrichtung, also senkrecht zur Transportrichtung T, können selbstverständlich mehrere Bänder bevorzugt parallel zueinander verlaufend vorhanden sein. Der Durchmesser des Bandwickels 4 ändert sich beim Ein- und Abspeichern der Banknoten 2 infolge Auf- und Abwickelns des Speicherbandes 1 mit den dazwischen liegenden Noten 2. Zum Einspeichern werden die Gegenstände 2 nacheinander zu einem Einführ- bzw. Ausgabeschlitz 17, in der Regel mit einem (nicht dargestellten) Bandförderer, gebracht. Der Schlitz 17 wird gebildet aus dem über die Umlenkrolle 9 laufenden Speicherband 1 und dem Mantel der Anpreßrolle 10. Nach dem Eintritt in den Schlitz 17 werden die Banknoten 2 auf dem Speicherband 1 liegend durch eine Führungsplatte 19, welche mechanische mit den Rollen 10, 11 und 13 verbunden ist, gegen Abheben geschützt transportiert. Die Spannrolle 11 drückt die Banknoten 2 wieder gegen das Speicherband 1. Der Abstand zwischen der Anpreßrolle 10 und der Spannrolle 11 ist kleiner als die kleinste Breite der abzuspeichernden Banknoten 2. Auch ist der Abstand der Spannrolle 11 vom Mantel des Bandwickels 4 kleiner als diese Breite.
Das Einspeichern der Banknoten 2 überwacht man bevorzugt zur optimalen Speicherplatzausnützung auf der Speicherspule 3 mit Sensoren 20. Es kann nun vor dem Einführ-/Ausgabeschlitz 17 ein optischer Sensor 20 angeordnet werden, der den Abstand der ankommenden Banknoten 2 zueinander überwacht und dementsprechend den Einspeichervorgang steuert. Der optische Sensor 20 sowie die beiden Schrittmotore 7 und 16 als Antrieb für die Bandvorratsspule 5 bzw. die Speicherspule 3 sind signalmäßig mit einer Steuereinrichtung 21 verbunden. Je nach Abstand der Banknoten 2 werden dann über die Steuereinrichtung 21 die Antriebe 7 und 16 aus, ein bzw. auf Bremsen geschaltet.
Die Banknoten haften auf Grund eines Biegeeffektes gut auf dem Mantel des Bandwickels 4, da sie während einer nahezu vollständigen Umdrehung gebogen werden. Dieser Haftungseffekt wird ferner durch eine gewisse statische Aufladung bei einem Speicherband 1 aus elektrisch isolierendem Material und ebenfalls elektrisch nichtleitenden Banknoten verstärkt. Bei stark verschmutzten und/oder "lappigen" Banknoten 2 kann jedoch diese Haftung stark reduziert sein. Um ein zwar äußerst unwahrscheinliches Abheben der Banknoten 2 im Ein- bzw. Auslaufbereich 23 zu verhindern, kann dort ein im Querschnitt zwickelartiges, nur angedeutet dargestelltes Führungselement 24 angeordnet werden.
Für eine unten beschriebene Ermittlung der Bandgeschwindigkeit v ist die Achse 25 der Umlenkrolle 9 mit einem Bandgeschwindigkeitsmeßsonsor 27 verbunden. Der Bandgeschwindigkeitsmeßsensor 27 ist signalmäßig mit der Steuereinrichtung 21 verbunden. Da der Durchmesser der Umlenkrolle 9 bekannt ist, kann immer die Bandgeschwindigkeit v ermittelt werden.
Beim Antrieb werden die Schrittmotore 7 und 16 von der Steuereinrichtung 21 in herkömmlicher Weise je nach gewünschter Umdrehungszahl mit entsprechenden Strompulsen beaufschlagt.
Zum Abbremsen kann nun eine oder beide Erregerwicklungen des betreffenden Schrittmotors 7 bzw. 16 kurz geschlossen werden. Die Erregerwicklungen können jedoch, wie in der europäischen Patentanmeldung EP 99 810 303.0 beschrieben, gesteuert mit einem vorgegebenen Widerstand beaufschlagt werden. Dieses Beaufschlagen erfolgt hier beispielsweise mit einer Clockfrequenz von 16 kHz. Das Bremsverhalten des Schrittmotors ist nur unwesentlich von der gewählten Clockfrequenz abhängig (100 Hz bis 100 kHz und höher), aber abhängig vom gewählten Tastverhältnis.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird das Zusammenspiel der beiden Motoren 7 und 16 neben dem erfindungsgemäßen Festzurren auch beim Ein- und Ausspeichern der Banknoten 2 beschrieben.
Die beiden Motore 7 und 16 sind gemeinsam für die Translationsbewegung des Speicherbandes 1 verantwortlich. Das Speicherband 1 darf sich niemals lockern. Es muß immer eine minimale Bandspannung vorhanden sein, da ansonsten beim Anfahren ein mechanischer Spannungsschlag entstehen würde, wenn das Band 1 gestrafft wird. Beschleunigung und Abbremsen sind derart "weich" ausgeführt, daß keine Geschwindigkeitssprünge auftreten. Für die Speicherspule 3 bzw. die Bandvorratsspule 5 ergeben sich die nachfolgenden Bewegungszustände:
  • Figure 00070001
    Einrollen bzw. Ausrollen
  • Einkriechen bzw. Auskriechen
  • Festzurren
  • konstante Translationsgeschwindigkeit
    • Vom Ein- bzw. Ausrollen spricht man, wenn die Spulen maximal beschleunigt bzw. abgebremst werden. Beim Ein- bzw. Auskriechen werden langsame Positionieraufgaben bewältigt. Beim Festzurren drehen die beiden Motore 7 und 16 in entgegengesetzten Richtungen, um das Speicherband 1 mit der maximal zur Verfügung stehenden Kraft zu spannen. Dieser Vorgang wird mehrere Male hintereinander ausgeführt. Da Schrittmotore verwendet werden, ist nicht mit einem Reißen des Speicherbandes 1 zu rechnen; einer der beiden Motoren "hängt" vorher "aus".
    Bei allen Bewegungsabläufen ist ferner zu berücksichtigen, daß sich beim Ein- bzw. Ausspeichern die Durchmesser des jeweiligen Bandwickels von Speicher- sowie Bandvorratsspule 3 bzw. 5 ändert. Es wird unten beispielsweise ausgeführt, wie die Bandgeschwindigkeit v und auch die Bandbeschleunigung unabhängig vom Bandwickeldurchmesser auf einem vorgegebenen Wert gehalten wird.
    Schrittmotore haben einen begrenzten Arbeitsbereich. Das Drehmoment ist bei einer hohen Drehzahl begrenzt. D.h. bei großen Bandgeschwindigkeiten ist die Beschleunigung begrenzt. Mit der Steuereinrichtung 21 wird deshalb dem entsprechenden Motor 7 bzw. 16 die entsprechende Anfahrkurve aufgeprägt.
    Der Betriebszustand des Ein- bzw. Ausrollens dient dazu, das Speicherband 1 um relativ große Wege zu verfahren. In dem hier erläuterten Beispiel werden Endgeschwindigkeiten von 800 mm/s erreicht. Das Einrollen dient zum Einspeichern der Banknoten in den Bandwickel 4 der Speicherspule 3. Der dazu gehörende Bewegungsablauf ist in Figur 2 dargestellt. In dem in Figur 2 dargestellten Diagramm ist auf der Ordinate die Bandgeschwindigkeit v Band und auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen. Die Beschleunigungsphase A ist hier beispielsweise entsprechend dem verwendeten Typ von Schrittmotor 16 in drei lineare Segmente a1, a2 und a3 unterteilt. Für die Beschleunigung A wird der Schrittmotor 16 im sogenannten "Boost-Mode" betrieben. In der Beschleunigungsphase A ist der Schrittmotor 7 ohne Erregung. Eine gewisse Speicherbandspannung wird lediglich durch die Massenbeschleunigung der Bandvorratsspule 5, dessen Bandwickel 8, dessen Schrittmotor 7 und der dazugehörenden bewegten Teile erreicht. Nach dem Ende der Beschleunigungsphase A verbleibt der Motor 16 in einem Zeitbereich B noch etwa eine halbe Sekunde im Boost-Mode, um eine Überlast durch Einschwingvorgänge zu vermeiden. Für die nun folgende konstante Translationsbewegung (Zeitbereich C) wird eine unten beschriebene Geschwindigkeitsregulierung für den Antrieb des Schrittmotors 16 eingeschaltet. Der Schrittmotor 7 wird auf Bremsen gemäß dem oben erwähnten, in der EP-99 810 303.0 beschriebenen Verfahren geschaltet. In regelmäßigen zeitlichen Abständen werden unten beschriebene Geschwindigkeitsmessungen des Speicherbandes 1 zur Geschwindigkeitsregulierung vorgenommen. Soll abgebremst werden (Zeitbereich D), wird eine letzte Geschwindigkeitsmessung vorgenommen.
    Mit dem Schrittmotor 7 wird nun die "Vollbremsung" durchgeführt. Der Schrittmotor 16 wird schwach angetrieben. Die Bremsrampe ist linear, um den Bremsweg so kurz wie möglich zu halten. Ein "aus dem Tritt fallen" des Schrittmotors 7 ist nicht zu beachten. Nach dem Bremsen wird noch eine kurze Ziehphase E angeschlossen, damit kein Verlust der Bandspannung auftritt.
    Das Ausrollen dient zum Ausspeichern von Banknoten 2 aus dem Bandwickel 4 der Speicherspule 3. Analog zum oben beschriebenen Bewegungsablauf wird jetzt der Schrittmotor 7 angetrieben und der Schrittmotor 16 gebremst. Um eine Bandspannung nach dem Bremsen aufrecht zu erhalten, erfolgt nun eine kurze Ziehphase, in der im Gegensatz zur Ziehphase E der Motor 16 angetrieben und der Motor 7 weiterhin auf "Vollbremsung" bleibt.
    Auch beim Einkriechen besteht die Anfahrkurve ebenfalls aus drei linearen Beschleunigungssegmenten analog zu denjenigen in Figur 2. Die zu erreichende Endgeschwindigkeit ist jedoch kleiner. Da das Einkriechen nur über eine kurze Speicherbandstrecke erfolgt, muß auch keine Berücksichtigung des sich während des Einkriechens ändernden Bandwickels vorgenommen werden.
    Das Ein- bzw. Auskriechen wird beispielsweise beim Positionieren der letzten Banknote 2, beim Anlaufnehmen vor dem Ausspeichern sowie bei dem unten beschriebenen Festzurren vorgenommen.
    Um die Banknoten 2 als blattartige Gegenstände auf der Speicherspule 3 erfindungsgemäß mit einer möglichst hohen Packungsdichte lagestabil abzuspeichern, wird in den Zeitbereichen zwischen den Ein- und/oder Ausspeicherzyklen wenigstens ein Bandfestzurrvorgang mit einer gegenüber der normalen Grundbandspannung erhöhten Bandfestzurrspannung durchgeführt, wie in Figur 3 angedeutet ist. In Figur 3 sind drei Festzurrvorgänge F1, F2 und 3 eingetragen.
    Das Festzurren erfolgt jeweils im Ruhezustand des Speicherbands 1, d. h. nicht im Zustand des Einrollens bzw. Ausrollens, des Ein- bzw. Auskriechens und auch nicht im Zustand einer konstanten Translationsgeschwindigkeit. Beim Festzurren werden beide Schrittmotore 7 und 16 gleichzeitig in entgegengesetzte Richtungen betrieben. Die Bandgeschwindigkeit und deren Richtung ist hierbei undefiniert. Das Speicherband 1 wird an beiden Enden gezogen. Der stärkere Motor zieht den schwächeren. Nach einer Festzurrphase wird eine Ruhephase R eingelegt und unmittelbar darauf eine Ziehphase Z vorgenommen, um eine Speicherbandlockerung im Bandwickel zu unterbinden. Anschließen kann wieder festgezurrt werden. Mehrmals kurz festzurren bringt ein besseres Ergebnis als einmal lang festzurren. Das Bandfestzurren erfolgt gepulst mit einer Repetitionsfrequenz im Hertzbereich und mit einem Tastverhältnis von wirkender Spannkraft zu einem Nennwert zwischen 0,2 und 2,0, bevorzugt im Bereich von 1,0.
    Wie bereits schon oben angedeutet, wird der sich ändernde Durchmesser des Bandwickels auf der Speicherspule 3 und der Bandvorratsspule 5 infolge Ein- bzw. Ausspeichern von Banknoten 2 berücksichtigt. Um immer dieselbe Speicherbandgeschwindigkeit v zu haben, muß die Steuereinrichtung 21 den entsprechenden Bandwickeldurchmesser der mit einem Schrittmotor angetriebenen Spule 7 bzw. 16 ermitteln. Es wird hier das Verhältnis zwischen Winkelgeschwindigkeit ωSpule der jeweils angetriebenen Spule und der Speicherbandgeschwindigkeit v Band ermittelt. Die Speicherbandgeschwindigkeit v Band wird, wie bereits oben ausgeführt, über Meßwerte des Bandgeschwindigkeitsmeßsensors 27 von der Steuereinrichtung 21 errechnet. Die Winkelgeschwindigkeit der angetriebenen Spule (3 bzw. 5) ist durch die Ansteuerung des entsprechenden Schrittmotors (7 bzw. 16) bekannt. Der Radius r Wickel des Bandwickels 4 bzw. 8 auf der angetriebenen Spule ist dann rWickel = vBand / ωSpule. Der antreibende Schrittmotor dreht mit einer vorgegebenen Winkelgeschwindigkeit ωSpule, Test. Gleichzeitig wird die Winkelgeschwindigkeit der Umlenkrolle 9 gemessen und die Speicherbandgeschwindigkeit v Band, ist und hieraus der aktuelle Wickelradius r Wickel ermittelt, woraus dann die geforderte Speicherbandgeschwindigkeit v Band, soll über den Antrieb des entsprechenden Antriebsmotors mit einer neuen Winkelgeschwindigkeit ωSpule, nach nachgestellt wird. Die Messung erfolgt immer für die Antriebsrolle. Die Bestimmung muß laufend vorgenommen werden, da sich die Wickelradien laufend ändern. Es ist nämlich immer nur die Winkelgeschwindigkeit des gerade angetriebenen Schrittmotors bekannt; die des anderen ist unbekannt.
    Der Wickelradius für die gezogene Spule kann somit über einen Schrittmotorantrieb nicht gemessen werden, da kein aktiver Antrieb erfolgt. (Durch Anflanschen eines Winkelgeschwindigkeitsmessers ließe er sich jedoch analog zur ziehenden Spule ermitteln.) Er wird aber für das aufzubringende Bremsmoment benötigt. Hierzu reicht jedoch eine näherungsweise Abschätzung.
    Die Steuereinrichtung 21 dient zur Steuerung der Bewegungsabläufe beim Ein- und Ausspeichern der Banknoten 2 sowie hier beispielsweise zur Steuerung eines sogenannten Banknotenautomaten, auf dessen weitere Funktionen hier nicht eingegangen wird. Einige der Steuerungsmodule der Steuereinrichtung sind in Figur 3 aufgezeigt. Zur Steuerung der beiden Schrittmotore 7 und 16 hat die Steuereinrichtung 21 ein Antriebsmodul 31, welches in der Antriebsphase die entsprechenden Strompulse an die Schrittmotore sendet und zum Bremsen entsprechend einer in der EP 99 810 303.0 niedergelegten Beschreibung an die Erregerwicklung des betreffenden zu bremsenden Schrittmotors gepulst (Clockfrequenz von 100 Hz bis 100 kHz und höher) und mit einem einstellbaren Tastverhältnis passiv einen vorgegebenen Widerstand anlegt. Bevorzugt wird eine Ckockfrequenz von 16 kHz verwendet und das Tastverhältnis entsprechend dem über der Winkelgeschwindigkeit gewünschten Bremsverhalten eingestellt.
    Das Antriebsmodul ist neben den beiden Schrittmotoren 7 und 16 zusätzlich mit dem Bandgeschwindigkeitsmeßsensor 27, dem optischen Sensor 20 und einer Eingabe- und Kommandoeinheit 33 des Banknotenautomaten verbunden. Weitere Verbindungen des Antriebsmoduls 31 verlaufen zu sechs Berechnungsmodulen 35a bis 35f.
    Das Berechnungsmodul 35a steuert die Grundbewegungen und den Bewegungsablauf zwischen den beiden Schrittmotoren 7 und 16, wie beispielsweise die aufeinander abgestimmten Start- und Stoppzeiten für Antrieb und Bremsen. Das Berechnungsmodul 35b generiert die Beschleunigungs- und Bremsrampen für die Geschwindigkeitsregulierung. Das Berechnungsmodul 35c berechnet, wie oben erläutert, den betreffenden Wickeldurchmesser auf der Speicherspule 3 bzw. auf der Bandvorratsspule 5. Das Berechnungsmodul 35d steuert den Bremsvorgang und überwacht den Festzurrvorgang. Das Berechnungsmodul 35e überwacht die Aktivphase der Schrittmotore 7 und 16 und schaltet bei einem Motorenstillstand diesen nach einer vorgegebenen Zeitspanne beispielsweise mit einer Fehlermeldung ab. Das Berechnungsmodul 35f führt eine gestaffelte Geschwindigkeitsüberwachung durch.
    Die Speicherspule 3 und die Bandvorratsspule 5 werden im oben angeführten Ausführungsbeispiel über die Schrittmotore 7 und 16 bewegt. Eine Bewegung unter Ausnutzung des Bandfestzurrvorgangs kann jedoch auch mit anderen Antrieben (Gleichstrom, Wechselstrom, pneumatische Antriebe, ...) vorgenommen werden.
    In den oben ausgeführten Beispielen wird ein Banknoten aufnehmender Bandwickel durch Aufbringen einer "gepulsten" Bandfestzurrspannung zusammengezogen. Mit den oben beschriebenen Verfahren können jedoch auch Bandwickel ohne Banknoten bzw. ohne eine Einlagerung blattartiger Gegenstände zusammen gezogen werden.

    Claims (9)

    1. Verfahren zum Ein- und Ausspeichern von blattartigen Gegenständen, insbesondere von Banknoten (2), zwischen wenigstens einem gespannten Speicherband (1) in eine bzw. von einer Speicherspule (3), dadurch gekennzeichnet, daß in Zeitbereichen zwischen Ein- und/oder Ausspeicherzyklen wenigstens ein Bandfestzurrvorgang mit einer gegenüber der Grundbandspannung erhöhten Bandfestzurrspannung durchgeführt wird, um das Band (1) im Bandwickel (4) der Speicherspule (3) nachzuziehen, damit die Gegenstände (2) im Bandwickel (4) zur Erhöhung der Speicherspulenkapazität festgezurrt werden und um insbesondere dem Bandwickel (4) eine größere mechanische Stabilität zu geben, damit dieser insbesondere auch bei einem hohen Füllgrad seitlich stabil bleibt.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bandende jedes Speicherbands (2) an einer Bandvorratsspule (5) und das andere Ende an der Speicherspule (3) gehalten sind, die Bandvorrats- und die Speicherspule (3,5) durch je einen Antrieb (7, 16) angetrieben werden und zum Bandfestzurren die Antriebe (7, 16) eine entgegengesetzt gerichtete Kraftkomponente auf jedes Band (1) aufbringen.
    3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bandfestzurren gepulst mit einer Repetitionsfrequenz im Hertz-Bereich mit einem Tastverhältnis von wirkender Spannkraft zu einem Grundnennwert zwischen 0,2 und 2,0, bevorzugt im Bereich von 1 durchgeführt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandvorrats- und die Speicherspule (5, 3) durch je einen Schrittmotor (7, 16) angetrieben werden, mehrere Zurrvorgänge hintereinander vorgenommen werden und jeder Zurrvorgang beendet wird, sobald einer der Motoren (7, 16) "aushängt", wobei bevorzugt jeder Motor (7, 16) nach einer vorgegebenen Zeitdauer während des Festzurrens ausgeschaltet wird, um dessen Überhitzung zu vermeiden.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Einspeichern die Speicherspule (3) mit einer vorgegebenen ersten Winkelgeschwindigkeit (ωSpule, Test) gedreht und gleichzeitig die Bandgeschwindigkeit (v) gemessen wird, hieraus der aktuelle Radius (r Wickel) des Bandwickels (4) auf der Speicherspule (3) und aus diesem dann eine zweite Winkelgeschwindigkeit (ωSpule, nach) derart ermittelt wird, daß die Bandgeschwindigkeit (v) bis auf eine Toleranz beim Einspeichervorgang konstant ist, wobei zum Ausspeichern analog betreffend des Antriebs (16) der Bandvorratsspule (5) verfahren wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch ein einstellbares Bremsmoment während des Aufwickelns zum Gegenstandseinspeichern und während des Abwickelns zum Gegenstandsausspeichern, wobei hier jeweils ein Antrieb (7, 16) auf Treiben und der andere auf Bremsen geschaltet wird; und das Bremsmoment ein Nennbremsmoment ist, welches derart reduziert wird, daß die Bandspannungskraft unabhängig vom augenblicklichen Bandwickeldurchmesser konstant ist.
    7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Ein- und Ausspeichern von blattartigen Gegenständen (2), insbesondere von Banknoten zwischen wenigstens einem von einer Bandvorratsspule (5) kommenden Speicherband (1) auf eine Speicherspule (3), gekennzeichnet durch je einen Antrieb (7, 16) für die Bandvorrats- und die Speicherspule (5, 3) und eine auf jeden Antrieb (7, 16) wirkende Steuereinrichtung (21) mit der jeder Antrieb (7, 16) getrennt ansteuerbar ist, damit ein Bremsverhalten gesteuert durchführbar bzw. bei einem entgegengesetzt gerichtet angesteuerten Antrieb (7, 16) die Gegenstände (2) auf der Speicherspule (3) im Speicherspulenbandwickel (4) zwischen den Bandlagen mit einer Bandfestzurrspannung festzurrbar sind, um die Speicherspulenkapazität sowie die mechanische Bandwickelstabilität zu erhöhen.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antrieb (7, 16) ein Schrittmotor ist.
    9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, gekennzeichnet durch eine mit der Steuereinrichtung (21) verbundene Geschwindigkeitsmeßeinrichtung (27) zur Ermittlung der Bandgeschwindigkeit zwischen Bandvorrats- und Speicherspule (5,3), wobei die Steuereinrichtung (21) in Abhängigkeit ermittelter Bandgeschwindigkeitswerte die Schrittmotore zum Antrieb bzw. Abbremsen der Bandvorrats- und der Speicherspule (5, 3) entsprechend ansteuert.
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