EP2376865A1 - Vorrichtung zum feststellen einer dicke oder dickenvaration eines flachen gegenstandes - Google Patents

Vorrichtung zum feststellen einer dicke oder dickenvaration eines flachen gegenstandes

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Publication number
EP2376865A1
EP2376865A1 EP09804250A EP09804250A EP2376865A1 EP 2376865 A1 EP2376865 A1 EP 2376865A1 EP 09804250 A EP09804250 A EP 09804250A EP 09804250 A EP09804250 A EP 09804250A EP 2376865 A1 EP2376865 A1 EP 2376865A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
coil
guide element
coils
guide
guide elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP09804250A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas DÄHLER
Reto Schletti
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BEB Industrie Elektronik AG
Original Assignee
BEB Industrie Elektronik AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BEB Industrie Elektronik AG filed Critical BEB Industrie Elektronik AG
Publication of EP2376865A1 publication Critical patent/EP2376865A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B7/06—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness
    • G01B7/10—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance
    • G01B7/107—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness using magnetic means, e.g. by measuring change of reluctance for measuring objects while moving
    • G—PHYSICS
    • G07—CHECKING-DEVICES
    • G07D—HANDLING OF COINS OR VALUABLE PAPERS, e.g. TESTING, SORTING BY DENOMINATIONS, COUNTING, DISPENSING, CHANGING OR DEPOSITING
    • G07D7/00—Testing specially adapted to determine the identity or genuineness of valuable papers or for segregating those which are unacceptable, e.g. banknotes that are alien to a currency
    • G07D7/16—Testing the dimensions
    • G07D7/164—Thickness

Definitions

  • the invention is based on a device for determining a thickness or thickness variation of a flat object, in particular a banknote, in which the flat object is transported by means of first and second guide elements.
  • Such devices are used in the processing of flat objects. These include, for example, reading, detecting, controlling, verifying, checking, counting, (sorting), transporting and / or stacking flat objects.
  • the flat objects include in particular bank notes or documents such as banknotes, checks, shares,
  • Devices for detecting the thickness or thickness variation serve to detect flat objects with adhesive strips, multiple feeds or counterfeit articles. Due to the recognition of adhesive strips on flat objects, the devices are also referred to as tape sensors. Flat objects with adhesive tape are often after
  • Fake objects can only be identified with the device if they differ in their thickness from the real objects.
  • the device must be high in thickness
  • BEST ⁇ TIGUNGSKOPtE can.
  • the width of the article is measured perpendicular to the transport direction of the guide elements.
  • Such a device is known for example from WO 2006119926 A1.
  • the second guide elements are opposite to a first
  • the second guide elements are rigidly connected to electrically conductive elements.
  • Each second guide element is further associated with a stationarily arranged flat coil, to which an alternating voltage is applied. Since each of the electrically conductive elements is in the influence of the alternating magnetic field of the associated flat coil, are in a relative movement between the conductive element and
  • the cover corresponds to the partial surface of the flat coil surface, which is opposite to the conductive element. Furthermore, the influence depends on the distance between a flat coil and a conductive element. The influence of the electrically conductive elements on the alternating magnetic field of the flat coils is detected by means of an evaluation device.
  • the invention has for its object to provide a device for detecting
  • Each second guide element is associated with at least one stationarily arranged coil.
  • Each second guide element is also rigidly connected to a spool core, which in turn is movable relative to the spools.
  • the turns of the coils surround a cavity in which the coil core is movable.
  • the stationary coils and the movable coil cores work according to the plunger principle.
  • any flat objects in particular banknotes such as banknotes, checks and papers
  • a flat article with an adhesive strip at least in sections, has a greater thickness than a corresponding article without adhesive strip. If several flat objects are drawn in at the same time, the thickness of this stack is greater than the thickness of a single object. If the item is one
  • the device has a plurality of second guide elements, which can be deflected independently.
  • the thickness can therefore be determined over the entire width of a flat object.
  • the coils and coil cores associated with the second guide elements do not influence one another, so that the determination of the thickness is not disturbed or falsified by the superposition of magnetic fields.
  • the second guide elements are arranged on a line which runs perpendicular to the transport direction of the flat objects.
  • the guide elements are preferably transport rollers.
  • first guide element which extends over the entire width of the juxtaposed second guide elements, or it can be arranged side by side and a plurality of first guide elements together with each form a second guide element a pair.
  • the row of pairs preferably runs transversely to the conveying direction of the flat objects.
  • a plurality of first guide elements may be provided, wherein in each case two or more second guide elements are associated with a first guide element.
  • the device has inexpensive components and is therefore simple and inexpensive to manufacture. Additional or special sensors can be dispensed with.
  • the coils are arranged on a printed circuit board.
  • the turns of the coils formed as strip conductors are printed on a printed circuit board. These are flat coils.
  • all the coils of the device can be located on one or more printed circuit boards.
  • Each coil can also consist of several
  • Part coils exist. These can be located on the front and / or the back of the PCB.
  • each second guide element associated with two coils.
  • one of the two coils is located on the second guide elements facing side of the circuit board and the other coil on the side facing away from the second guide elements of the circuit board.
  • An inductance change can be detected with high sensitivity, in particular, when the coil core with its end facing away from the second guide elements is located between the two coils.
  • the circuit board has openings for the coil cores in the region of the coils.
  • An opening forms the cavity surrounded by the turns of a coil, in which the coil core is movable.
  • the openings are larger in cross section than the cross section of a coil core.
  • the spool core is in this
  • the coil cores have an elongated shape.
  • the coil cores are preferably aligned with their longitudinal axis perpendicular to the circuit board. They are arranged with their end facing away from the second guide elements in a non-deflected starting position in or at the opening of the circuit board. This starting position corresponds to a measuring range with high sensitivity.
  • the coil cores made of ferrite.
  • the second guide elements and the coil cores are arranged on transmission elements. These provide a rigid connection between the second guide elements and the coil cores.
  • the transmission elements are also movably mounted.
  • Each second guide element is associated with a transmission element which can be deflected independently of the transmission elements adjacent second guide elements.
  • Rotationally arranged transmission elements A deflection of a second guide element thus leads to a rotational movement of the associated transmission element.
  • a deflection of a second guide element thus leads to a rotational movement of the associated transmission element.
  • Transfer means arranged coil core approximately linear.
  • the coils associated with a second guide element together with a capacitor each form an LC resonant circuit.
  • the LC resonant circuits are preferably equipped with a device for applying a voltage.
  • Each LC resonant circuit oscillates at a natural frequency, which depends on the inductance of the coil and the capacitance of the capacitor. Changes due to a change in position of the coil core, the inductance of the coil, this leads to a change in the natural frequency.
  • a voltage DC voltage is preferably applied, which is sufficient to cause the LC resonant circuit to vibrate freely with its natural frequency.
  • the dependence of the frequency of an LC resonant circuit on the thickness of a flat object is at least approximately linear in one area. In this range, the measurement is preferably performed. It enables the measurement of the thickness with particularly high sensitivity.
  • the device is provided with evaluation electronics for determining the frequency of the LC
  • Equipped oscillating circuits Either a separate transmitter is provided for each LC resonant circuit or there is an evaluation for all LC resonant circuits.
  • the evaluation electronics have a measuring channel for each LC oscillating circuit assigned to a second guide element.
  • the transmitter is part of the evaluation device.
  • each LC resonant circuit is assigned a counter.
  • the counters count the output signals of the evaluation electronics for each LC resonant circuit in a predetermined time interval. This number is transferred to a memory. After this
  • adjacent coils on the circuit board on a predetermined ratio of their natural frequencies without spool core. It depends on this ratio how strongly the neighboring coils influence each other. At a certain, also dependent on the distance of the adjacent coils frequency ratio, the mutual influence is negligible. This is advantageous because the position of the coil cores has a certain inaccuracy due to the mechanical structure.
  • Figure 1 side view of an apparatus for detecting a thickness
  • Figure 2 is a circuit diagram of an LC resonant circuit of the device according to Figure 1,
  • FIG. 3 the position of a coil core with respect to two coils and with respect to a coil in the device according to FIG. 1,
  • FIG. 4 Circuit diagram of several LC resonant circuits with associated evaluation electronics of the device according to FIG. 1.
  • the device shown in FIG. 1 has a first guide element 1 and a plurality of second guide elements 2. In the illustration, only one of the second guide elements 2 can be seen. The other second guide elements are covered by the recognizable in Figure 1.
  • the first and the second guide elements are transport rollers.
  • the transport roller of the first guide element 1 is longer than the individual transport rollers of the second guide elements 2. The sum of the length of all second guide elements and the distances between each two adjacent
  • Guide elements corresponds to the length of the first guide element 1.
  • the first guide element 1 and the second guide elements 2 are rotatably mounted about different axes.
  • the direction of rotation 3 and 4 of the guide elements is marked in Figure 1 with arrows.
  • the first guide element 1 is characterized by a not shown in the drawing
  • Each of the second guide elements 2 is coupled to a transmission element 7, which is arranged rotatably about a rotation axis 8. Furthermore, a coil core 9 is rigidly connected to the transmission element 7. This spool core 9 is elongated in the form of a rod.
  • the second guide member 2 opposite end is slidably guided in two coils 10 and 11.
  • the two coils are printed on a printed circuit board 12.
  • Both coils 10 and 11 are flat coils.
  • the coil 10 is located on the second guide element 2 facing side of the circuit board 12 and the coil 11 on the side facing away from the second guide member of the circuit board 12.
  • the circuit board has an opening 13 for the coil core.
  • the windings of the two coils 10 and 11 surround this opening.
  • the cross section of the opening 13 is larger than the cross section of the spool core.
  • the printed circuit board 12 and the plane in which the two flat coils 10 and 11 are located run parallel to the transport direction 6 of the flat object.
  • the circuit board 12 with the coils 10 and 11 is arranged stationary.
  • All second guide elements 2 are each assigned a transmission element 7 with an axis of rotation 8 and a coil core 9 in the manner described above. All three parts are rigidly connected. For each second guide element with the transmission element and the coil core, one or two coils surrounding an opening are provided on the stationary printed circuit board 12.
  • the second guide elements 2 are deflected upwards relative to the first guide element 1.
  • the second guide elements 2 are additionally deflected as the thickness of the flat article changes.
  • Such thickness variation may be caused by a piece of tape attached to the flat article or by a stack of at least two flat articles. Of the Adhesive strips and the stack are not shown in the drawing. Since one does not extend over the entire width of the flat article 5, not all, but only part of the second guide elements 2 are additionally deflected by the adhesive strip.
  • the deflections of the second guide elements 2 lead to a rotation of the transmission elements 7 about its axis of rotation 8. This in turn leads to a deflection of the coil cores 9 upwards.
  • the second guide elements facing away from the end of the coil cores is pushed further up into the opening 13 of the circuit board 12 and thereby changes its position relative to the two coils 10 and 11. This changes the inductance of the two coils.
  • FIG. 2 shows a circuit diagram in which the two coils 10 and 11 are symbolized by a coil 14.
  • the inductance of the coil 14 corresponds to the sum of the inductances of the coils 10 and 11.
  • the coil 14 is coupled to a capacitor 15. This is an oscillator circuit, which is based on the
  • Printed circuit board 12 is arranged.
  • the consisting of the coil 14 and the capacitor 15 LC resonant circuit oscillates at its natural frequency, which depends on the inductance of the coil 14 and the capacitance of the capacitor 15. Changes the inductance of the coil 14 due to a change in position of the bobbin 9 in the coils 10 and 11, this leads to a change in frequency of the LC resonant circuit.
  • the LC resonant circuit is excited to a vibration with its natural frequency. For this purpose, a DC voltage is applied to the LC resonant circuit.
  • an evaluation electronics 16 is coupled to the LC resonant circuit, which converts the oscillation of the LC resonant circuit into a rectangular signal with the same frequency.
  • FIG. 4 shows the LC resonant circuits of a plurality of second guide elements 2.
  • the illustration contains the first, the second and the thirteenth LC resonant circuit.
  • the resonant circuits three to twelve are indicated by dots.
  • the LC resonant circuit of all second guide elements 2 are constructed as shown in FIG.
  • the rectangular signal of the transmitter 16 is output to a counter 17. This counts within one given time, the pulses of the square wave signal and passes this number to a memory 18 on. This number is output by all memories 18 to a control and read-out logic 19, which converts the different numbers into thicknesses and thickness changes and outputs them via an interface.
  • Evaluation electronics, counters, memory and control and read-out logic together form the evaluation device which determines the influence of the position of the coil cores relative to the coils, from which the thickness of a flat object is determined and output via its width measured perpendicular to the transport direction 6.
  • FIG. 3 shows a coil core 9 with coils 10 and 11. In the left half of the picture two coils 10 and 11 are shown. The two coils are arranged on a printed circuit board 12 as shown in FIG. The circuit board is not shown in Figure 3 for simplicity. The second guide element facing away from the end of the coil core is located between the two coils
  • Resonant circuit also approximately a linear function of thickness or thickness change.
  • Stopping and starting the counter will take little time of less than 1 ⁇ s so that there are practically 1000 measurement results per second and per channel.
  • Each of a combination of evaluation electronics, a counter and a memory associated with a second guide element corresponds to a channel.
  • the coils of a plurality of second guide elements are arranged close to one another, a mutual influencing of the LC resonant circuits via the magnetic alternating fields is basically possible. If the frequencies of adjacent LC resonant circuits on the printed circuit board are harmonious, superpositions of the magnetic fields result, which lead to a large jitter.
  • Optimal is a frequency ratio of about 1, 09 between adjacent LC resonant circuits, because this ratio a large frequency tolerance of about ⁇ 2% to ⁇ 3% can be allowed. This tolerance is required because the position of the coil cores has a certain inaccuracy due to the tolerances of the mechanical structure.

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Feststellen einer Dicke oder Dickenvariation eines flachen Gegenstandes (5), insbesondere eines Wertscheins, vorgeschlagen mit mindestens einem ersten Führungselement (1), mit mehreren nebeneinander in einer Reihe und gegenüber dem ersten Führungselement (1) angeordneten zweiten Führungselementen (2), wobei der flache Gegenstand (5) zwischen dem ersten Führungselement (1) einerseits und den zweiten Führungselementen (2) andererseits transportierbar ist, mit einer gegenüber dem ersten Führungselement (1) beweglichen Anordnung der zweiten Führungselemente (2) um bei einer Dickenvariation des zwischen den Führungselementen (1, 2) durchlaufenden flachen Gegenstandes (5) eine Auslenkung eines oder mehrerer der zweiten Führungselemente (2) gegenüber dem ersten Führungselement (1) zu bewirken, mit mehreren ortsfest angeordneten Spulen (10, 11), wobei jedem zweiten Führungselement (2) mindestens eine Spule zugeordnet ist, mit mindestens je einem starr mit je einem zweiten Führungselement (2) verbundenen Spulenkern (9), der beweglich in der dem zweiten Führungselement (2) zugeordneten Spule (10, 11) geführt ist, wobei eine Auslenkung eines zweiten Führungselements (2) eine Auslenkung des zugehörigen Spulenkerns (9) bewirkt, mit einer Auswertungseinrichtung (16, 17, 18, 19) zur Bestimmung des Einflusses der Position der Spulenkerne (9) relativ zu den Spulen (10, 11).

Description

Vorrichtung zum Feststellen einer Dicke oder Dickenvariation eines flachen Gegenstandes
B E S C H R E I B U N G
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Feststellen einer Dicke oder Dickenvariation eines flachen Gegenstandes, insbesondere eines Wertscheins, bei der der flache Gegenstand mittels ersten und zweiten Führungselementen transportiert wird.
Derartige Vorrichtungen werden bei der Verarbeitung flacher Gegenstände eingesetzt. Hierzu zählen beispielsweise das Lesen, Erkennen, Kontrollieren, Verifizieren, Prüfen, Zählen, (Aus-)sortieren, Transportieren und/ oder Stapeln flacher Gegenstände. Zu den flachen Gegenständen zählen insbesondere Wertscheine oder Dokumente wie beispielsweise Banknoten, Schecks, Aktien,
Papiere mit Sicherheitsaufdruck, Urkunden, Eintrittskarten oder Fahrkarten, Gutscheine, aber auch Kredit- oder Bankomatkarten und/oder von Identifikati- ons- oder Zugangskarten. Vorrichtungen zum Feststellen der Dicke oder einer Dickenvariation sind häufig Bestandteil eines aus mehreren Komponenten bestehenden Systems zur Be- und Verarbeitung flacher Gegenstände.
Vorrichtungen zum Feststellen der Dicke oder Dickenvariation dienen dazu, flache Gegenstände mit Klebestreifen, Mehrfacheinzüge oder gefälschte Gegenstände zu erkennen. Aufgrund der Erkennung von Klebestreifen auf flachen Gegenständen werden die Vorrichtungen auch als Tape-Sensoren bezeichnet. Flache Gegenstände mit Klebestreifen werden häufig nach dem
Erkennen aus dem Umlauf entfernt. Gefälschte Gegenstände können mit der Vorrichtung nur dann identifiziert werden, wenn sie sich in ihrer Dicke von den echten Gegenständen unterscheiden.
Die Vorrichtung muss hinsichtlich der gemessenen Dicke eine hohe
Empfindlichkeit aufweisen. Ferner ist eine Messung über die gesamte Breite des flachen Gegenstands notwendig, um einen Klebestreifen erkennen zu
BESTÄTIGUNGSKOPtE können. Die Breite des Gegenstands wird dabei senkrecht zu der Transportrichtung der Führungselemente gemessen.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der WO 2006119926 A1 bekannt. Dabei sind die zweiten Führungselemente gegenüber einem ersten
Führungselement beweglich gelagert. In Abhängigkeit von der Dicke eines zwischen dem ersten Führungselement und den zweiten Führungselementen hindurch geführten flachen Gegenstands werden die zweiten Führungselemente ausgelenkt. Die Stärke der Auslenkung hängt von der Dicke des flachen Gegenstands ab. Die zweiten Führungselemente sind starr mit elektrisch leitfähigen Elementen verbunden. Jedem zweiten Führungselement ist ferner eine ortsfest angeordnete Flachspule zugeordnet, an welche eine Wechsel- spannung angelegt wird. Da sich jedes der elektrisch leitfähigen Elemente im Einflussbereich des magnetischen Wechselfeldes der zugeordneten Flachspule befindet, werden bei einer Relativbewegung zwischen leitfähigem Element und
Flachspule in letzterem Wirbelströme angeregt, welche ihrerseits das Wechselfeld und damit auch die Impedanz der Flachspule beeinflussen. Der Einfluss ist um so größer, je kleiner der Abstand zwischen Flachspule und elektrisch leitfähigem Element ist, und je größer die Abdeckung ist. Die Abdeckung entspricht derjenigen Teilfläche der Flachspulen-Fläche, welche dem leitfähigen Element gegenüberliegt. Ferner hängt der Einfluss vom Abstand zwischen einer Flachspule und einem leitfähigen Element ab. Der Einfluss der elektrisch leitfähigen Elemente auf das magnetische Wechselfeld der Flachspulen wird mittels einer Auswerteeinrichtung erfasst.
Als nachteilig erweist sich bei dieser bekannten Vorrichtung, dass der Nachweis betreffend die Abdeckung und/ oder den Abstand von Flachspulen und ieitfähigen Elementen aufwendig, störanfällig und ungenau ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Feststellen von
Dicken und Dickenvariationen von flachen Gegenständen zur Verfügung zu stellen, welche eine genügend hohe Empfindlichkeit aufweist, nicht anfällig gegen Störungen und Beeinträchtigungen ist, exakte Messwerte liefert und in der Herstellung kostengünstig ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Jedem zweiten Führungselement ist mindestens eine ortsfest angeordnete Spule zugeordnet. Jedes zweite Führungselemente ist ferner starr mit einem Spulenkern verbunden, der wiederum gegenüber den Spulen beweglich ist. Die Windungen der Spulen umgeben einen Hohlraum, in dem der Spulenkern beweglich. Die stationären Spulen und die beweglichen Spulenkerne funktionieren nach dem Tauchspulen-Prinzip. Eine durch eine
Dickenänderung und eine Auslenkung eines zweiten Führungselements hervorgerufene Relativbewegung zwischen einer Spule und dem zugehörigen Spulenkern führt zu einer Änderung der Induktivität der Spule. Diese Induktivitätsänderung wird mittels einer Auswertungseinrichtung nachgewiesen. Die Induktivitätsänderung ist ein Maß für die Dicke des durch die Führungselemente transportierten flachen Gegenstands.
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können Dicken und Dickenänderungen bzw. Dickenvariationen beliebiger flacher Gegenstände, insbesondere von Wertscheinen wie Banknoten, Schecks und Papieren mit Sicherheitsaufdruck bestimmt werden. Ein flacher Gegenstand mit einem Klebestreifen weist zumindest abschnittsweise eine größere Dicke auf als ein entsprechender Gegenstand ohne Klebestreifen. Werden mehrere flache Gegenstände gleichzeitig eingezogen, so ist die Dicke dieses Stapels größer als die Dicke eines einzelnen Gegenstands. Handelt es sich bei dem Gegenstand um eine
Fälschung, deren Dicke von derjenigen eines echten Gegenstands abweicht, so kann dies ebenfalls nachgewiesen werden. Eine nachweisbare Induktivitätsänderung tritt bereits bei kleinen Dicken eines zu transportierenden Gegenstands ein. Die erfindungsgemäße Vorrichtung reagiert daher sehr empfindlich und mit hoher Genauigkeit auf Dickenänderungen. - A -
Die Vorrichtung weist mehrere zweite Führungselemente auf, die unabhängig voneinander ausgelenkt werden können. Die Dicke kann daher über die gesamte Breite eines flachen Gegenstands bestimmt werden. Die den zweiten Führungselementen zugeordneten Spulen und Spulenkerne beeinflussen sich gegenseitig nicht, so dass die Bestimmung der Dicke nicht durch Überlagerung von Magnetfeldern gestört oder verfälscht wird.
In bevorzugter Weise sind die zweiten Führungselemente auf einer Linie angeordnet, welche senkrecht zur Transportrichtung der flachen Gegenstände verläuft. Ferner handelt es sich in bevorzugter Weise bei den Führungselementen um Transportwalzen.
Es kann entweder ein erstes Führungselement vorgesehen sein, welches sich über die gesamte Breite der nebeneinander angeordneten zweiten Führungselemente erstreckt, oder es können mehrere erste Führungselemente nebeneinander angeordnet sein und zusammen mit je einem zweiten Führungselement ein Paar bilden. Die Reihe der Paare verläuft bevorzugt quer zur Förderrichtung der flachen Gegenstände. Darüber hinaus können mehrere erste Führungselemente vorgesehen sein, wobei jeweils zwei oder mehr zweite Führungselemente einem ersten Führungselement zugeordnet sind.
Die Vorrichtung weist kostengünstige Komponenten auf und ist daher einfach und preiswert in der Herstellung. Auf zusätzliche oder spezielle Sensoren kann verzichtet werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Spulen auf einer Leiterplatte angeordnet. Bevorzugt sind die als Leiterbahnen ausgebildeten Windungen der Spulen auf eine Leiterplatte aufgedruckt. Es handelt sich hierbei um Flachspulen. Dabei können sich alle Spulen der Vorrichtung auf einer oder auf mehreren Leiterplatten befinden. Jede Spule kann auch aus mehreren
Teilspulen bestehen. Diese können sich auf der Vorder- und/ oder der Rückseite der Leiterplatte befinden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind jedem zweiten Führungselement zwei Spulen zugeordnet. Dabei befindet sich jeweils eine der beiden Spulen auf der den zweiten Führungselementen zugewandten Seite der Leiterplatte und die andere Spule auf der den zweiten Führungselementen abgewandten Seite der Leiterplatte. Eine Induktivitätsänderung kann insbesondere dann mit hoher Empfindlichkeit nachgewiesen werden, wenn sich der Spulenkern mit seinem den zweiten Führungselementen abgewandten Ende zwischen den beiden Spulen befindet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Leiterplatte im Bereich der Spulen Öffnungen für die Spulenkerne auf. Eine Öffnung bildet den von den Windungen einer Spule umgebenen Hohlraum, in dem der Spulenkern beweglich ist. Die Öffnungen sind im Querschnitt größer als der Querschnitt eines Spulenkerns. Bevorzugt ist der Spulenkern in dieser
Öffnung verschiebbar.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Spulenkerne eine längliche Form auf. Die Spulenkerne sind mit ihrer Längsachse bevorzugt senkrecht zu der Leiterplatte ausgerichtet. Sie sind mit ihrem den zweiten Führungselementen abgewandten Ende in einer nicht ausgelenkten Ausgangsstellung in oder an der Öffnung der Leiterplatte angeordnet. Diese Ausgangsstellung entspricht einem Messbereich mit hoher Empfindlichkeit.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bestehen die Spulenkerne aus Ferrit.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die zweiten Führungselemente und die Spulenkerne an Übertragungselementen angeordnet. Diese sorgen für eine starre Verbindung zwischen den zweiten
Führungselementen und den Spulenkernen. Die Übertragungselemente sind ferner beweglich gelagert. Jedem zweiten Führungselement ist ein Übertragungselement zugeordnet, das unabhängig von den Übertragungselementen benachbarten zweiter Führungselemente auslenkt werden kann.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die
Übertragungselemente drehbar angeordnet. Eine Auslenkung eines zweiten Führungselements führt damit zu einer Drehbewegung des zugehörigen Übertragungselements. Bei kleinen Drehwinkeln und einem Abstand zwischen der Drehachse und dem Spulenkern, der größer ist als die maximale Auslenkung des Spulenkerns, ist die dabei erfolgte Bewegung des an dem
Übertragungsmittel angeordneten Spulenkerns näherungsweise linear.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung bilden die einem zweiten Führungselement zugeordneten Spulen zusammen mit einem Kondensator jeweils einen LC-Schwingkreis. Die LC-Schwingkreise sind bevorzugt mit einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannung ausgestattet. Jeder LC-Schwingkreis schwingt mit einer Eigenfrequenz, die von der Induktivität der Spule und der Kapazität des Kondensators abhängt. Ändert sich aufgrund einer Positionsänderung des Spulenkerns die Induktivität der Spule, so führt dies zu einer Änderung der Eigenfrequenz. Als Spannung wird bevorzugt eine Gleichspannung angelegt, die ausreicht um den LC- Schwingkreis frei mit seiner Eigenfrequenz schwingen zu lassen.
Die Abhängigkeit der Frequenz eines LC-Schwingkreises von der Dicke eines flachen Gegenstands ist in einem Bereich zumindest näherungsweise linear. In diesem Bereich wird die Messung bevorzugt durchgeführt. Er ermöglicht die Messung der Dicke mit besonders hoher Empfindlichkeit.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung mit einer Auswerteelektronik zur Bestimmung der Frequenz der LC-
Schwingkreise ausgestattet. Entweder es ist zu jedem LC-Schwingkreis eine separate Auswerteelektronik vorgesehen oder es gibt eine Auswerteelektronik für alle LC-Schwingkreise. Im zweiten Fall weist die Auswerteelektronik für jeden einem zweiten Führungselement zugeordneten LC-Schwingkreis einen Messkanal auf. Damit ist die Bestimmung der Dicke an jedem der zweiten Führungselemente simultan möglich. Dabei ist die Auswerteelektronik Teil der Auswertungseinrichtung.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist jedem LC- Schwingkreis ein Zähler zugeordnet. Die Zähler zählen in einem vorgegebenen Zeitintervall die Ausgangssignale der Auswerteelektronik zu jedem LC- Schwingkreis. Diese Anzahl wird in einen Speicher übertragen. Nach dem
Zeitintervall werden alle Zähler auf 0 gesetzt und es beginnt die nächste Messperiode. Aus der Anzahl der in einem vorgegebenen Zeitintervall von der Auswerteelektronik abgegebenen Ausgangssignale ergibt sich die Frequenz des zugehörigen LC-Schwingkreises. Die Speicher sind von Vorteil, damit genügend Zeit zur Verfügung steht, um die gezählten Ausgangssignale über eine Schnittstelle weiterzuleiten oder in der auf die Leiterplatte aufgedruckten Schaltung weiter zu verarbeiten. Auf einen A/D-Wandler kann verzichtet werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen benachbarte Spulen auf der Leiterplatte ein vorgegebenes Verhältnis ihrer Eigenfrequenzen ohne Spulenkern auf. Von diesem Verhältnis hängt ab, wie stark sich die benachbarten Spulen gegenseitig beeinflussen. Bei einem bestimmten, auch von dem Abstand der benachbarten Spulen abhängigen Frequenzverhältnis ist die gegenseitige Beeinflussung vernachlässigbar. Dies ist von Vorteil, weil die Position der Spulenkerne aufgrund des mechanischen Aufbaus eine gewissen Ungenauigkeit aufweist.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen. Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung dargestellt. Es zeigen:
Figur 1 Seitenansicht einer Vorrichtung zum Feststellen einer Dicke oder
Dickenvariation eines flachen Gegenstands, Figur 2 Schaltbild eines LC-Schwingkreises der Vorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 3 Position eines Spulenkerns bezüglich zwei Spulen und bezüglich einer Spule bei der Vorrichtung gemäß Figur 1 ,
Figur 4 Schaltplan mehrerer LC-Schwingkreise mit zugehöriger Auswerteelektronik der Vorrichtung gemäß Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung weist ein erstes Führungselement 1 und mehrere zweite Führungselemente 2 auf. In der Darstellung ist von den zweiten Führungselementen 2 nur eines erkennbar. Die anderen zweiten Führungselemente sind von dem in Figur 1 erkennbaren abgedeckt. Bei dem ersten und den zweiten Führungselementen handelt es sich um Transportwalzen. Die Transportwalze des ersten Führungselements 1 ist länger als die einzelnen Transportwalzen der zweiten Führungselemente 2. Die Summe der Länge aller zweiten Führungselemente und der Abstände zwischen je zwei benachbarten
Führungselementen entspricht der Länge des ersten Führungselements 1. Das erste Führungselement 1 und die zweiten Führungselemente 2 sind um verschiedene Achsen drehbar gelagert. Die Drehrichtung 3 und 4 der Führungselemente ist in Figur 1 mit Pfeilen gekennzeichnet. Das erste Führungselement 1 wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten
Antrieb zur Rotation angetrieben. Durch die Rotation der Führungselemente 1 und 2 wird ein flacher Gegenstand 5, beispielsweise eine Banknote, zwischen den Führungselementen transportiert. Die Transportrichtung 6 ist in Figur 1 durch einen Pfeil gekennzeichnet. Jedes der zweiten Führungselemente 2 ist an ein Übertragungselement 7 gekoppelt, das um eine Drehachse 8 drehbar angeordnet ist. Mit dem Übertragungselement 7 ist ferner ein Spulenkern 9 starr verbunden. Dieser Spulenkern 9 ist länglich in Form eines Stabs ausgebildet.
Sein dem zweiten Führungselement 2 abgewandtes Ende ist verschiebbar in zwei Spulen 10 und 11 geführt. Die beiden Spulen sind auf eine Leiterplatte 12 aufgedruckt. Beide Spulen 10 und 11 sind Flachspulen. Dabei befindet sich die Spule 10 auf der dem zweiten Führungselement 2 zugewandten Seite der Leiterplatte 12 und die Spule 11 auf der dem zweiten Führungselement abgewandten Seite der Leiterplatte 12. Die Leiterplatte weist eine Öffnung 13 für den Spulenkern auf. Die Windungen der beiden Spulen 10 und 11 umgeben diese Öffnung. Der Querschnitt der Öffnung 13 ist größer als der Querschnitt des Spulenkerns Die Leiterplatte 12 und die Ebene, in der sich die beiden Flachspulen 10 und 11 befinden, verlaufen parallel zur Transportrichtung 6 des flachen Gegenstands. Die Leiterplatte 12 mit den Spulen 10 und 11 ist ortsfest angeordnet.
Allen zweiten Führungselementen 2 sind jeweils ein Übertragungselement 7 mit Drehachse 8 und ein Spulenkern 9 in der oben beschriebenen Weise zugeordnet. Alle drei Teile sind jeweils starr miteinander verbunden. Zu jedem zweiten Führungselement mit Übertragungselement und Spulenkern sind an der ortsfest angeordneten Leiterplatte 12 eine oder zwei eine Öffnung umgebende Spulen vorgesehen.
Wird ein flacher Gegenstand 5 durch das erste und die zweiten Führungselemente 1 und 2 transportiert, so werden die zweiten Führungselemente 2 relativ zum ersten Führungselement 1 nach oben ausgelenkt. Die zweiten Führungselemente 2 werden zusätzlich ausgelenkt, wenn sich die Dicke des flachen Gegenstands ändert. Eine solche Dickenvariation kann durch ein auf dem flachen Gegenstand angebrachtes Stück Klebestreifen oder durch einen Stapel mit mindestens zwei flachen Gegenständen verursacht werden. Der Klebestreifen und der Stapel sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Da sich ein nicht über die gesamte Breite des flachen Gegenstands 5 erstreckt, werden nicht alle sondern nur ein Teil der zweiten Führungselemente 2 durch den Klebestreifen zusätzlich ausgelenkt. Die Auslenkungen der zweiten Führungselemente 2 führen zu einer Drehung der Übertragungselemente 7 um ihre Drehachse 8. Dies führt wiederum zu einer Auslenkung der Spulenkerne 9 nach oben. Dabei wird das den zweiten Führungselementen abgewandte Ende der Spulenkerne weiter nach oben in die Öffnung 13 der Leiterplatte 12 geschoben und verändert dabei seine Position relativ zu den beiden Spulen 10 und 11. Dadurch ändert sich die Induktivität der beiden Spulen.
Figur 2 zeigt ein Schaltbild, in dem die beiden Spulen 10 und 11 durch eine Spule 14 symbolisiert sind. Die Induktivität der Spule 14 entspricht der Summe der Induktivitäten der Spulen 10 und 11. Die Spule 14 ist an einen Kondensator 15 gekoppelt. Dabei handelt es sich um eine Oszillatorschaltung, die auf der
Leiterplatte 12 angeordnet ist. Der aus der Spule 14 und dem Kondensator 15 bestehende LC-Schwingkreis schwingt mit seiner Eigenfrequenz, die von der Induktivität der Spule 14 und der Kapazität des Kondensators 15 abhängt. Ändert sich die Induktivität der Spule 14 aufgrund einer Positionsänderung des Spulenkerns 9 in den Spulen 10 und 11, so führt dies zu einer Frequenzänderung des LC-Schwingkreises. Der LC-Schwingkreis wird zu einer Schwingung mit seiner Eigenfrequenz angeregt. Hierzu wird an den LC-Schwingkreis ein Gleichspannung angelegt. Ferner ist an den LC-Schwingkreis eine Auswerteelektronik 16 gekoppelt, die die Schwingung des LC-Schwingkreises in ein Rechtecksignal mit gleicher Frequenz wandelt.
In Figur 4 sind die LC-Schwingkreise mehrerer zweiter Führungselemente 2 dargestellt. Die Darstellung enthält den ersten, den zweiten und den dreizehnten LC-Schwingkreis. Die Schwingkreise drei bis zwölf sind durch Punkte angedeutet. Die LC-Schwingkreises aller zweiter Führungselemente 2 sind aufgebaut wie in Figur 2 dargestellt. Das Rechtecksignal der Auswerteelektronik 16 wird an einen Zähler 17 ausgegeben. Dieser zählt innerhalb einer vorgegebenen Zeit die Pulse des Rechtecksignals und gibt diese Anzahl an einen Speicher 18 weiter. Diese Anzahl wird von allen Speichern 18 an eine Steuer- und Ausleselogik 19 ausgegebenen, die die verschiedenen Anzahlen in Dicken und Dickenänderungen umrechnet und über eine Schnittstelle ausgibt. Auswerteelektronik, Zähler, Speicher und Steuer- und Ausleselogik bilden zusammen die Auswertungseinrichtung, welche den Einfluss der Position der Spulenkerne relativ zu den Spulen bestimmt, daraus die Dicke eines flachen Gegenstands über seine senkrecht zur Transportrichtung 6 gemessene Breite ermittelt und ausgibt.
In Figur 3 ist ein Spulenkern 9 mit Spulen 10 und 11 dargestellt. In der linken Bildhälfte sind zwei Spulen 10 und 11 gezeigt. Die beiden Spulen sind auf einer Leiterplatte 12 angeordnet wie in Figur 1 dargestellt. Die Leiterplatte ist in Figur 3 zur Vereinfachung nicht gezeigt. Das einem zweiten Führungselement abgewandte Ende des Spulenkerns befindet sich zwischen den beiden Spulen
10 und 11. Diese Position des Spulenkerns entspricht der höchsten Empfindlichkeit der Messung der Dicke. Nahe dieser Position ist die Frequenz des LC-Schwingkreises zumindest näherungsweise eine lineare Funktion der Dicke oder Dickenänderung. In der rechten Bildhälfte von Figur 3 ist nur eine Spule 10 mit einem Spulenkern 9 dargestellt. Für dieses Ausführungsbeispiel, bei dem nur eine Spule auf die Leiterplatte 12 aufgedruckt ist, entspricht der Bereich höchster Empfindlichkeit, wenn das einem zweiten Führungselement abgewandte Ende des Spulenkerns gerade in die Spule 10 eintaucht. Bei einer Dickenänderung, die eine Positionsänderung bewirkt, bei der sich das Ende des Spulenkerns in oder nahe der Spule 10 bewegt, ist die Frequenz des LC-
Schwingkreises ebenfalls näherungsweise eine lineare Funktion der Dicke oder der Dickenänderung.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel schwingen die LC- Schwingkreise mit Frequenzen zwischen 9 MHz und 16 MHz. Die Messzeit beträgt 1 ms. Für die Übertragung der Messresultate in die Speicher und das
Stoppen und Starten der Zähler wird nur wenig Zeit von weniger als 1μs benötigt, so dass praktisch 1000 Messresultate pro Sekunde und pro Kanal vorliegen. Jeder der einem zweiten Führungselement zugeordneten Kombination aus einer Auswerteelektronik, einem Zähler und einem Speicher entspricht einem Kanal.
Sind die Spulen mehrerer zweiten Führungselemente nahe beieinander angeordnet, so ist eine gegenseitige Beeinflussung der LC-Schwingkreise über die magnetischen Wechselfelder grundsätzlich möglich. Bei harmonischen Verhältnissen der Frequenzen benachbarter LC-Schwingkreise auf der Leiterplatte ergeben sich Überlagerungen der Magnetfelder, die zu einem großem Jitter führen. Optimal ist ein Frequenzverhältnis von ca. 1 ,09 zwischen benachbarten LC-Schwingkreisen, weil bei diesem Verhältnis eine große Frequenztoleranz von ca. ± 2% bis ± 3% zugelassen werden kann. Diese Toleranz wird benötigt, da die Position der Spulenkerne durch die Toleranzen- kette des mechanischen Aufbaus eine gewisse Ungenauigkeit aufweist.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszahlen
1 erstes Führungselement
2 zweites Führungselement
3 Drehrichtung des ersten Führungselements
4 Drehrichtung des zweiten Führungselements
5 flacher Gegenstand
6 Transportrichtung des flachen Gegenstands
7 Übertragungselement
8 Drehachse des Übertragungselements
9 Spulenkern
10 Spule
11 Spule
12 Leiterplatte
13 Öffnung der Leiterplatte
14 Spule
15 Kondensator
16 Auswerteelektronik
17 Zähler
18 Speicher
19 Steuer- und Ausleselogik

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Vorrichtung zum Feststellen einer Dicke oder Dickenvariation eines flachen Gegenstandes (5), insbesondere eines Wertscheins, mit mindestens einem ersten Führungselement (1), mit mehreren nebeneinander in einer Reihe und gegenüber dem ersten Führungselement (1) angeordneten zweiten Führungselementen (2), wobei der flache Gegenstand (5) zwischen dem ersten Führungselement (1) einerseits und den zweiten Führungselementen (2) andererseits transportierbar ist, mit einer gegenüber dem ersten Führungselement (1) beweglichen Anordnung der zweiten Führungselemente (2) um bei einer Dickenvariation des zwischen den Führungselementen (1 , 2) durchlaufenden flachen Gegenstandes (5) eine Auslenkung eines oder mehrerer der zweiten Führungselemente (2) gegenüber dem ersten Führungselement (1) zu bewirken, mit mehreren ortsfest angeordneten Spulen (10, 11), wobei jedem zweiten Führungselement (2) mindestens eine Spule zugeordnet ist, mit mindestens je einem starr mit je einem zweiten Führungselement (2) verbundenen Spulenkern (9), der beweglich in der dem zweiten Führungselement (2) zugeordneten Spule (10, 11) geführt ist, wobei eine Auslenkung eines zweiten Führungselements (2) eine Auslenkung des zugehörigen Spulenkerns (9) bewirkt, mit einer Auswertungseinrichtung (16, 17, 18, 19) zur Bestimmung des Einflusses der Position der Spulenkerne (9) relativ zu den Spulen (10, 11).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spulen (10, 11) auf einer Leiterplatte (12) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedem zweiten Führungselement (2) zwei Spulen (10, 11) zugeordnet sind, und dass jeweils eine der beiden Spulen (10) auf der den zweiten Führungs- elementen (2) zugewandten Seite der Leiterplatte (12) und die andere Spule (11) auf der den zweiten Führungselementen (2) abgewandten Seite der Leiterplatte (12) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leiterplatte (12) im Bereich der Spulen (10, 11) Öffnungen (13) für die Spulenkerne (9) aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne (9) eine längliche Form aufweisen und mit ihrem den zweiten
Führungselementen (2) abgewandten Ende in einer nicht ausgelenkten Ausgangsstellung in oder an der Öffnung (13) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spulenkern (9) aus Ferrit besteht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Führungselemente (2) und die Spulenkerne (9) an Übertragungselementen (7) angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungselemente (7) drehbar angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einem zweiten Führungselement (2) zugeordneten Spulen (10, 11) zusammen mit einem Kondensator (15) jeweils einen LC-Schwingkreis bilden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Auswerteelektronik (16) zur Bestimmung der Frequenz der LC-
Schwingkreise ausgestattet ist, und dass die Auswerteelektronik (16) Teil der Auswertungseinrichtung (16, 17, 18, 19) ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jedem LC- Schwingkreis ein Zähler (17) zugeordnet ist.
12. Vorrichtung zur Verarbeitung flacher Gegenstände, dadurch gekennzeichnet, dass sie mit einer Vorrichtung zum Feststellen einer Dicke oder Dickenvariation eines flachen Gegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
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