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Dokumentenidentifikation DE3883347T2 02.12.1993
EP-Veröffentlichungsnummer 0314463
Titel Münzsortiermaschine mit Zähler und Bremsvorrichtung.
Anmelder Cummins-Allison Corp., Mount Prospect, Ill., US
Erfinder Raterman, Donald E., Deerfield Illinois, US;
Primdahl, Richard D., Hoffman Estates Illinois, US
Vertreter Grünecker, A., Dipl.-Ing.; Kinkeldey, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Stockmair, W., Dipl.-Ing. Dr.-Ing. Ae.E. Cal Tech; Schumann, K., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat.; Jakob, P., Dipl.-Ing.; Bezold, G., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Meister, W., Dipl.-Ing.; Hilgers, H., Dipl.-Ing.; Meyer-Plath, H., Dipl.-Ing. Dr.-Ing.; Ehnold, A., Dipl.-Ing.; Schuster, T., Dipl.-Phys.; Vogelsang-Wenke, H., Dipl.-Chem. Dipl.-Biol.Univ. Dr.rer.nat.; Goldbach, K., Dipl.-Ing.Dr.-Ing.; Aufenanger, M., Dipl.-Ing.; Klitzsch, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 80538 München
DE-Aktenzeichen 3883347
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 27.10.1988
EP-Aktenzeichen 883100810
EP-Offenlegungsdatum 03.05.1989
EP date of grant 18.08.1993
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.12.1993
IPC-Hauptklasse G07D 3/16

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Münzsortierer mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem solchen Münzsortierer nach dem Stand der Technik (EP-A-149 906) sind Bremseinrichtungen in einer elektrischen Motorsteuereinrichtung vorhanden, die Schaltkreiseinrichtungen zur sofortigen Zuführung eines Bremspotentials zu dem elektrischen Motor anstelle des Antriebspotentials enthalten. Ein Verfahren zur Bildung eines Bremspotentials ist dasjenige, eine DC-Vorspannung an den elektrischen Motor anzulegen. Die Geschwindigkeits-Herabsetzungseinrichtung ist mit einem Übertragungsriemen ausgestattet, der antriebsmäßig eine Scheibe an der Abtriebswelle des elektrischen Motors mit einer Scheibe aufweist, die einen größeren Durchmesser besitzt, die mit der drehbaren Scheibe, die einen Drehteller für die Münzen, die sortiert werden sollen, bildet, verbunden ist.

Die US-A-2 351 197 offenbart eine ähnliche Münzsortiermaschine mit einer drehbaren Scheibe, die über ein Schneckenrad angetrieben wird, das in eine Schnecke eingreift, die weiterhin einen Bremssolenoid aufweist, um den Motor in Abhängigkeit einer vorgegebenen Anzahl an Münzen, die durch die Zähleinrichtung gezählt werden, anzuhalten.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Münzsortierer des vorstehend beschriebenen Typs anzugeben, der ein verbessertes Antriebs- und Bremssystem zum Anhalten der drehbaren Scheibe schnell und zuverlässig über eine große Zahl an Betriebszyklen besitzt und der relativ klein ist und billig in der Installation und Unterhaltung.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2-6 beansprucht.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die vorstehende Aufgabe durch einen Münzsortierer gelöst mit einer eine elastische Oberfläche aufweisenden drehbaren Scheibe und einer stationären Führungsplatte die neben der elastischen Oberfläche zum Führen von Münzen auf der elastischen Oberfläche bei Drehung der Scheibe angeordnet ist; einer Zähleinrichtung zum Zählen von Münzen mindestens eines Wertes, wenn die Münzen vom Münzsortierer sortiert werden; einem elektrischen Motor mit einer Ausgangswelle zum Antreiben der drehbaren Scheibe; einem die Geschwindigkeit herabsetzenden Zahnradstrang, der zwischen der Ausgangswelle des elektrischen Motors und der drehbaren Scheibe verbunden ist; und einer Bremseinrichtung, die auf die Zähleinrichtung zum Stillsetzen der drehbaren Scheibe anspricht, wenn eine vorgewählte Anzahl von Münzen gezählt wurde, wobei die Bremseinrichtung mit der Ausgangswelle des elektrischen Motors auf der der aus einem Zahnradstrang gebildeten Geschwindigkeits-Herabsetzungseinrichtung gegenüberliegenden Seite des Motors verbunden ist. Die Bremseinrichtung weist vorzugsweise einen Anker auf, der an der Ausgangswelle des Motors befestigt ist und eine eine flache Oberfläche bildende Scheibe, auf die Bremsdruck aufgebracht werden kann, und eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung zum Aufbringen des Bremsdrucks an die flache Oberfläche der Scheibe, wenn die Betätigungseinrichtung mit elektrischer Energie versorgt wird, umfaßt.

Figur 1 zeigt einen vertikalen Schnitt eines Münzsortierers, der die vorliegende Erfindung einsetzt;

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht, in einem verkleinerten Maßstab, des Münzsortierers, wie er in Figur 1 dargestellt ist; und

Figur 3 zeigt einen vertikalen Schnitt des Bremsenmechanismus, der in dem Münzsortierer der Figuren 1 und 2 eingesetzt wird.

In den Zeichnungen ist ein Münzsortierer dargestellt, der einen Trichter 10 zur Aufnahme von Münzen unterschiedlicher Größen und zur Führung dieser über eine zentrale Öffnung in ein Gehäuse 11 und einen ringförmigen Sortierkopf oder eine Führungsplatte 12 innerhalb des Gehäuses aufweist. Die Münzen werden auf der Oberfläche einer Scheibe 13 aufgelegt, die drehbar auf einem Keilwellenstummel 14 befestigt ist, der in eine Nabe 15 eingepaßt ist, die an dem Boden der Scheibe befestigt ist. Die Nabe 15 ist ihrerseits in Kugellagern 16 in der Basisplatte des Gehäuses 11 gelagert.

Die Scheibe 13 weist eine elastische Auflage 17 auf, die mit der oberen Fläche einer massiven Metallscheibe 18 verbunden ist. Die obere Fläche der elastischen Auflage 17 ist typischerweise mit einem härtbaren Gewebe abgedeckt, das an der Abdeckung selbst befestigt ist, die typischerweise aus einem elastischen Gummimaterial hergestellt ist, denn sich die Scheibe 13 dreht, tendieren die Münzen, die auf der oberen Oberfläche aufgelegt sind, dazu, sich nach außen über die Oberfläche der Auflage aufgrund der Zentrifugalkraft zu bewegen. Die Münzen, die flach auf der Auflage aufliegen, wandern nach außen unterhalb der Führungsplatte 12, da die Unterseite dieser Platte über der Auflage 17 mit einem Abstand beabstandet ist, der geringfügig größer als die Dicke der dicksten Münze ist.

Die Bodenfläche der Führungsplatte 12 ist so aufgebaut, um die Münzen aufgrund ihrer Werte zu sortieren, wenn die Münzen unterhalb der Platte 12 durch die Scheibe 13 gedreht werden. Wie in der Figur 2 gezeigt ist, werden unterschiedliche Münzwerte an unterschiedlichen Umfangsbereichen um den Umfang der Führungsplatte 12 ausgeworfen. Der spezielle Aufbau der Führungsplattenoberfläche, die das Sortieren bewirkt kann irgendeine Variation von unterschiedlichen Ausführungen sein, von denen eine in der anhängigen europäischen Patentanmeldung Nr. 88301053.0 des Anmelders, angemeldet am 09. Februar 1988, beschrieben ist.

Es ist wichtig, daß die Scheibe 13 flach verbleibt, ohne irgendeine Faltung, Verbiegung oder eine andere physische Verbiegung, um eine Fehlsortierung der Münzen zu verhindern. Um eine solche Stabilität zu bilden, muß die Metallscheibe 18 steif und massiv genug hergestellt werden, um dem Druck, der darauf durch die sich drehenden Münzen ausgeübt wird, standzuhalten, da sie nach unten auf die Auflage 17 durch die befestigte Führungsplatte 12 gedrückt werden.

Um die Scheibe 13 mit einer kontrollierten Winkelgeschwindigkeit anzutreiben, ist der elektrische Motor 20 mit der Scheibe über einen die Geschwindigkeit herabsetzenden Zahnradstrang verbunden. Entsprechend besitzt der Motor 20 eine Ausgangswelle 21, die ein schraubenförmiges Antriebsritzel 22 trägt. Das Ritzel 22 greift in ein Zahnrad 23 ein, das ein Ritzel 24 trägt, das seinerseits in ein Zahnrad 25 an dem unteren Ende der Stummelwelle 14 eingreift. Mit diesem die Geschwindigkeit verringernden Zahnradstrang wird die Scheibe 13 typischerweise mit 200 U/min bei einer Motordrehung von 1750 U/min angetrieben.

Aufgrund des Drehmoment-Multiplikationseffekts des Zahnradstrangs kann das Ausgangsdrehmoment des Motors 20 viel geringer als das Drehmoment sein, das erforderlich ist, um die Scheibe 13 anzutreiben. Beispielsweise bringt ein elektrischer Motor mit dem Typ eines Zahnradstrangs, wie er dargestellt ist, der ein Startdrehmoment von 84 Inch-Pound und ein Laufdrehmoment von 60 Inch-Pound liefert, eine 3-Pound, 11-Inch im Durchmesser große Scheibe 13 auf ihre Geschwindigkeit innerhalb von 0,3 Sekunden, auch wenn der Sortierer mit Münzen beladen ist.

Zum Zweck des Zählens der Anzahl der Münzen jedes Wertes, die von dem Sortierer ausgegeben werden, empfängt ein elektrischer Zähler 30 Signale von einer Vielzahl von Photosensoren 51-55, die benachbart des jeweiligen Münzabgabepfades angeordnet sind. Diese Photosensoren S1-S5 nehmen normalerweise Licht von entsprechenden Lichtquellen L1-L5 auf, allerdings wird der Lichtstrahl zu jedem Zeitpunkt unterbrochen, zu dem eine Münze zwischen einer der Lichtquellen L1-L5 und dem entsprechenden Sensor S1-S5 hindurchführt. Immer dann, wenn einer der Lichtstrahlen unterbrochen wird, liefert die Unterbrechung einen positiven Übergang in dem elektrischen Ausgang des entsprechenden Photosensors S1-S5 und dieser Übergang wird durch den Zähler 30 ermittelt. Jeder positive Übergang wird als eine getrennte Zählung behandelt und die Zahl der Zählungen von jedem Sensor wird akumuliert, bis er einen vorher ausgewählten Wert erreicht. Typischerweise stellt der zuvor ausgewählte Wert die Zahl der Münzen dar, die in einem bestimmten Typ eines Behälters, wie beispielsweise ein Münzsack, der an dem Sortierer befestigt ist, erforderlich ist. Ein Bremsenmechanismus, der auf den Zähler 30 anspricht, ist mit der Motor-Ausgangswelle 21 zum Anhalten der sich drehenden Scheibe 13 verbunden, wenn eine vorher ausgewählte Zahl der Münzen gezählt worden ist. Wenn sich die Scheibe 13 dreht, besitzt sie ein Trägheitsmoment, das eine Funktion der Masse, der Größe und der Gestalt der Scheibe ist.

Das Drehmoment, das auf den Antriebsstrang durch die sich drehende Scheibe einwirkt, ist eine Funktion sowohl des Trägheitsmoments als auch der Winkelbeschleunigung der Scheibe. Um die sich drehende Scheibe anzuhalten, muß dieses aufgebaute Drehmoment, das durch die Scheibe hervorgerufen wird, durch das Bremsmoment und den Reibungswiderstand, der auf die Scheibe durch irgendwelche Münzen darauf aufgebracht wird und den Druck der stationären Führungsplatte 12 auf diese Münzen überwunden werden. Durch Aufbringen der Bremskraft auf die Ausgangswelle des Antriebsmotors ist ein relativ kleines Moment erforderlich, um die sich drehende Scheibe zu bremsen, da das Bremsmoment, das auf die Motorwelle aufgebracht wird, durch den die Geschwindigkeit herabsetzenden Zahnradstrang multipliziert wird. Demzufolge kann die Scheibe schnell und zuverlässig mit einem relativ billigen Bremsmechanismus angehalten werden, der eine lange Betriebslebensdauer besitzt beispielsweise für mehr als eine Million Betriebszyklen.

Bei dem bevorzugten Bremsmechanismus zur Verwendung im Zusammenhang mit dieser Erfindung handelt es sich um eine elektrisch betriebene Scheibenbremse. Demzufolge bildet in der dargestellten Ausführungsform, wie sie in Figur 3 gezeigt ist, ein Anker 40, der an dem unteren Ende der Motorwelle 21 befestigt ist, eine Scheibe mit einer flachen Oberfläche 40a, auf die ein Bremsdruck aufgebracht werden kann, um den Antriebsstrang anzuhalten. Der Anker 40 ist mit einer begrenzten axialen Bewegungsfreiheit relativ zu der Welle 21 über eine Vielzahl von Federelementen 41 befestigt. Um einen Bremsdruck auf die Scheibe 40 aufzubringen, ist ein stationäres, elektromagnetisches Betätigungsglied unmittelbar unterhalb der Scheibe 40 befestigt. Dieses Betätigungsglied 42 weist einen Reibungsring 43 zum Greifen der Scheibenoberfläche 40a mit einem minimalen Schlupf auf. Das Betätigungsglied weist weiterhin eine Spule 44 auf, die, wenn sie von einer elektrischen Versorgungsquelle angeregt wird, einen Stator 45 magnetisiert, um die Scheibe 40 in dichtem Eingriff mit dem Peibungsring 43 zu ziehen. Das Bremsmoment, das so auf die Welle 41 aufgebracht wird, wird durch den die Geschwindigkeit reduzierenden Zahnradstrang multipliziert und auf die Scheibe 13 über die Stummelwelle 14 aufgebracht.

Ein Beispiel für einen kommerziell erhältlichen Bremsenmechanismus, der vorstehend beschrieben ist, ist der Typ FB17 "Power On Disc Break", hergestellt durch Inertia Dynamics, Inc. , Collinsville, Connecticut.

Um die Anregung der elektromagnetischen Bremse zu steuern, wird das Ausgangssignal von dem Zähler 30 einem Treiberschaltkreis 31 zugeführt, der den elektrischen Strom steuert, der der Spule 44 zugeführt wird. Derselbe Treiberschaltkreis 31 steuert auch die elektrische Energie, die dem elektrischen Antriebsmotor 20 zugeführt wird. Wenn der Zählerausgang anzeigt, daß die gewünschte Anzahl der Münzen aus einem der Sortierer-Ausgabeschlitze ausgegeben worden ist, nimmt der Treiberschaltkreis 31 von dem Motor 20 die Energie weg und regt die Spule 44 so an, daß der Motor 20 nicht länger seine Ausgangswelle antreibt, wenn die Bremsung vorgenommen wird.

Die Betätigungsspule 44 wird vorzugsweise zu Anfang mit einem relativ hohen Leistungsniveau angeregt, um schnell die Bremswirkung einzuleiten, und sie wird dann mit einem niedrigeren Leistungsniveau versorgt, um die Scheibe 13 und ihren Antriebsstrang vollständig anzuhalten. Beispielsweise führt mit dem speziellen Bremsenmechanismus, der vorstehend angegeben ist, der Treiberschaltkreis 31 vorzugsweise 36 Volt durch die Spule für etwa 5 Millisekunden und dann 12 Volt für weitere 25 Millisekunden. Mit diesen Spannungspegeln kann die Scheibe 13 zum vollständigen Stillstand innerhalb von 20 Millisekunden gebracht werden. Diese Bremszeit entspricht einer Winkelbewegung der Scheibe von nur 15 Grad, die klein genug ist, um eine Abgabe von zusätzlichen, unerwünschten Münzen in den meisten Fällen zu verhindern.

Gemäß einem weiteren Gedanken der Erfindung besitzt ein schraubenförmiges Antriebsritzel auf der Ausgangswelle des Motors 20 Zähne, die in einer Richtung geneigt sind, um die Welle axial fort von dem elektromagnetischen Betätigungsglied des Bremsenmechanismus in Abhängigkeit eines Antriebsdrehmoments von dem Motor zu zwingen, so daß das Aufbringen eines Bremsmoments auf die Welle diese Welle axial in Richtung des elektromagnetischen Betätigungsglieds drückt. Demzufolge liefert in der speziellen Ausführungsform, wie sie in Figur 2 gezeigt ist, die Neigung der Zähne des Antriebsritzels 22 einen Kraftvektor in Richtung der Achse der Motorwelle 21, der die Welle nach unten so vorspannt, daß der Anker 40 weg von dem stationären Betätigungsglied 42 gedrückt wird, wenn der Motor die Scheibe 13 während eines Sortiervorgangs antreibt. Wenn der Motor nicht mit Energie versorgt wird und die Bremse mit Energie versorgt wird, um die Scheibe 13 anzuhalten, wird die Richtung des axialen Kraftvektors umgekehrt, so daß die Motorwelle 21 nach oben vorgespannt wird, um den Anker 40 in Richtung des elektromagnetischen Betätigungsglieds 42 zu ziehen. Hierdurch wird eine Bremsverstärkung gebildet, wodurch die Bremskraft, die durch die Anregung des elektromagnetischen Betätigungsglieds aufgebracht wird, unterstützt wird.

Wie anhand der vorstehenden, detaillierten Beschreibung ersichtlich ist, gibt die Erfindung einen Münzsortierer mit einem verbesserten Antriebs- und Bremssystem an, das die drehbare Scheibe des Sortiermechanismus schnell und zuverlässig über eine große Zahl von Betriebszyklen anhält. In gleicher Weise wichtig ist die Tatsache, daß das Antriebsund Bremssystem relativ billig ist, um es zu installieren und zu betreiben.


Anspruch[de]

1. Münzsortierer mit

einer eine elastische Oberfläche (17) aufweisenden drehbaren Scheibe (13) und einer stationären Führungsplatte (12)' die neben der elastischen Oberfläche (17) zum Führen von Münzen auf der elastischen Oberflache (17) bei der Drehung der Scheibe (13) angeordnet ist;

einer Zähleinrichtung (30) zum Zählen von Münzen mindestens eines Wertes, wenn die Münzen vom Münzsortierer sortiert werden;

einem elektrischen Motor (20) mit einer Ausgangswelle (21) zum Antreiben der drehbaren Scheibe (13);

einer Geschwindigkeits-Herabsetzungseinrichtung (22, 23, 24, 25), die zwischen der Ausgangswelle (21) des elektrischen Motors (20) und der drehbaren Scheibe (13) verbunden ist, und

einer Bremseinrichtung, die auf die Zähleinrichtung (30) zum Stillsetzen der drehbaren Scheibe (13) anspricht, wenn eine vorgewählte Anzahl von Münzen gezählt wurde;

dadurch gekennzeichnet, daß

die Bremseinrichtung mit der Ausgangswelle (21) des elektrischen Motors (20) auf der der aus einem Zahnradstrang (22, 23, 24, 25) gebildeten Geschwindigkeits-Herabsetzungseinrichtung gegenüberliegenden Seite des Motors (20) verbunden ist.

2. Münzsortierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung eine elektrisch betriebene Bremse aufweist und eine Einrichtung (31) zum Abschalten des Motors (20) und zum Einschalten der Bremseinrichtung im Ansprechen auf das Zählen der vorgewählten Anzahl von Münzen umfaßt.

3. Münzsortierer nach Anspruch 2' dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch betriebene Bremse einen Anker (40), der an der Ausgangswelle (21) des Motors (20) befestigt ist und eine eine flache Oberfläche (40a) bildende Scheibe (40) umfaßt, auf die Bremsdruck aufgebracht werden kann, und eine elektromagnetische Betätigungseinrichtung (42) zum Aufbringen von Bremsdruck an die flache Oberfläche (40a) der Scheibe (40) umfaßt, wenn die Betätigungseinrichtung (42) mit elektrischer Energie versorgt wird.

4. Münzsortierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung eine stationäre elektromagnetische Betätigungsanordnung (42) und einen axial beweglichen Anker (40) umfaßt, der auf der Motorwelle (21) zum Bewegen in und außer Eingriff mit der Betätigungsanordnung (42) im Ansprechen auf ein Erregen und Aberregen der Betätigungsanordnung (42) gehaltert ist, sowie ein schraubenförmiges Antriebsritzel (22) auf der Motorwelle (21) zum Verbinden der Welle (21) mit dem Zahnradstrang (22, 23, 24, 25) umfaßt, wobei das Antriebsritzel (22) schraubenförmige Zähne hat, die in einer Richtung geneigt sind, um die Welle (21) axial fort von der Betätigungsanordnung (42) im Ansprechen auf ein Antriebsdrehmoment von dem Motor (20) zu zwingen, so daß das Aufbringen eines Bremsmomentes auf die Welle (21) diese Welle (21) axial in Richtung auf die Betätigungsanordnung (42) zwingt.

5. Münzsortierer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnradstrang (22, 23, 24, 25) eine Bremsunterstützung für die Bremseinrichtung im Ansprechen auf das Aufbringen eines Bremsmomentes auf den Motor (20) vorsieht.

6. Münzsortierer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Betätigungsanordnung (42) einen Reibring (43) uinfaßt, der reibungsmäßig die Ankerscheibe (40) beaufschlagt, wenn die elektromagnetische Betätigungsanordnung (42) mit elektrischer Energie versorgt wird.







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