专利名称：用于验收纸币的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于验收纸币的设备，尤其纸币自动柜员机，包括一个盛放成捆纸币的机柜和一个分离机构，用于从成捆纸币抽出单张纸币。
背景技术：
在纸币自动柜员机内部的机械装置是一些高度先进的复杂部件，它们经细心地制造和调整，以便能具有高节奏频率地检验、分类、点数和输送一张张纸币。这些机械装置对异物，尤其金属物体，如回形针、大头针、硬币等反应比较灵敏。因此，必须防止这些异物与纸币一起进入设备内部。
发明内容
本发明的目的是设计一种上述类型的设备，它可以避免因金属异物损坏设备内的机械部件。
按本发明为达到此目的采取的措施是，沿至少一个构成机柜边界的壁，设一个用于检测与纸币连在一起的金属异物的传感器装置。
若传感器装置在放入的成捆纸币中发现了金属物体，中止或根本不再开始进行纸币的回收。顾客可能被要求再次检查纸币的异物。
不接触地检测金属物体的可能性在于，将传感器装置设计为涡流传感器。这种涡流传感器包括一个振荡器，振荡器的振荡被在附近的金属物体内感应的涡流衰减和相移。振荡特征值的这些改变可作为干扰信号加以评估。
所使用的涡流传感器由一个电流通过的线圈组成，线圈设在金属支承板上。在恰当地设计时，通过两个元件感应地相互作用产生传感器期望的特性。一个扁平地延伸的导体对处于此导体上方的电流通过的线圈磁场分布的影响，与导体的电和磁特性有关。由投影法得出，此装置的场分布与相同的线圈和一个在导体界面上反映的线圈的场分布一致。将一个线圈按距离Δ布置在一个扁平导体的上方、通过设置两个按间距2Δ有相同几何尺寸、相同电流振幅和一个取决于扁平导体电和磁特性的电流相位的线圈代替。为了满足有关在界面上电场强度切向分量由麦克斯韦方程导出的边界条件，在理想导体(电导率σ→∞)的极限情况下，在反映线圈内的电流方向必须与在原始线圈内的方向相反。与相流耦合的磁场彼此削弱。当距离减小为Δ→0时总磁场消失。在另一种理想磁导体的极限情况下(导磁率μr→∞)，在反映线圈内的电流方向必须与在原始线圈内的电流方向一致，以使满足在导体界面上磁场强度切向分量的边界条件。与电流耦合的磁场沿正向增强。当距离减小为Δ→0时总磁场加倍以及沿反向消失。
因此，所述类型适用于作为涡流传感器的装置要求有高导磁率和低电导率的反射材料(Spiegelmaterial)。烧结的纯铁体在这些方面非常适用。然而它们大多只能提供圆柱形或环形，很少能提供扁平的形状。此外，它们松脆，不太结实以及难以机械加工。锰合金或软磁性铁氧体钢在测量灵敏度、可加工性、可用性和费用等方面形成一种良好的妥协。在这种情况下，在线圈及其镜像内交流电的同相性不能准确地满足。在恰当选择线圈电流的频率时，电导率和导磁率作用之比尽管如此仍明显地处于导磁率一方，所以导致在结构上重叠两个磁场分量并因而增强沿正向的测量灵敏度。
按一种特别优选的实施形式，传感器装置有至少一个测量线圈和至少一个在其电特性方面与此测量线圈设计成一致的补偿线圈，它们彼此隔开一个距离扁平地放在一个构成机柜边界的金属支承板上并与一振荡器和一测定电路连接。这一装置尤其适用于高灵敏度地探测扁平的物体，如纸币。测量线圈和补偿线圈在这里彼此应离得足够远，使它们不会以相同的方式受异物如回形针或类似物的影响，所以当存在一金属物体时在测量线圈和补偿线圈之间人们得到一个明显的差频信号，可对此信号进行评估。
优选地，传感器装置有多个测量线圈和为它们配设的补偿线圈，它们分布地排列在支承板上，其中总是一个测量线圈和一个与其一致的补偿线圈可通过一个乘法器线路先后与振荡器和测定电路连接。由此获得一个大面积扁平的传感器装置，它允许监测整个机柜壁。
支承板至少在其面朝线圈的表面由一种高导磁率的材料组成，例如一种锰合金或软磁性铁氧体钢。支承板可全部用这些材料构成。如果不可能这样做，则在另一种金属材料上铺设一层由这种高导磁率的材料制的薄膜也就足够了。
线圈应尽可能扁平，因而合乎目的的方式是单层线圈式绕组或用石板印刷的腐蚀技术制造，以及例如粘贴在支承板上或压印在一薄膜上，薄膜然后被粘贴在支承板上。
带有线圈的支承板恰当地平行于放在机柜内的成捆纸币的表面。例如支承板本身可由纸币支持板构成，分离机构的抽拉件穿过此支持板。在这里，金属支承板屏蔽此线圈装置防止来自设备内部的电磁干扰信号。
此装置也可以这样设计，即带测量和补偿线圈的这一或另一块支承板横向于成捆纸币的表面定向。若有两块互相垂直地定向的相邻支承板，则可以共同评估从这些支承板上的线圈获得的信号，目的是提高传感器装置对盛放机柜内金属物体的灵敏度。
恰当地，传感器应答的节奏速度与分离机构的抽拉速度相协调，确切地说，每抽出一张纸币被传感器装置的全部线圈对检测一次。由此保证在一张纸币抽取前检验应由传感器装置检测的整个空间。
在按本发明方案的另一种实施形式中，涡流传感器包括两组线圈，它们排列在两个互相平行的在它们之间构成盛放成捆纸币的机柜的边界的壁上，其中一组线圈接通为发射线圈，而另一组线圈接通为接收线圈。采用此装置可以保证涡流传感器有高的灵敏度，所以即使是在成捆纸币内的小的金属物体，如订书钉，也能被检测出来。
每组线圈优选并列地沿机柜的整个宽度布置，所以可以无遗漏地监测此机柜。
按一种特别优选的实施形式，设在一个壁上的一个线圈组的线圈相对于设在另一个壁上的那个线圈组的线圈错开半个线圈直径地布置。因此例如一个接收线圈获得两个并列的发射线圈的信号。由此无遗漏地监测机柜的宽度，并避免忽略，亦即未检测到，正好在两个线圈之间的小的金属物体。
如上面已说明的那样，线圈组的线圈分别通过一乘法器线路先后与发射振荡器或接收及测定电路连接，其中也总是同时激活多个彼此隔开距离的线圈，以便能使传感器装置以高的速度检测。这就提供了可能性，在成捆纸币推入时，亦即在纸币运动过程中可以监测整个机柜宽度。
为避免传感器受设备安装在设备内部的金属部分的影响和干扰，两个线圈组的线圈优选地设置在一金属支承板面朝机柜的那一侧上，此金属支承板为线圈屏蔽来自设备的干扰。
本发明其他特征和优点由以下的说明给出，下面的说明结合附图借助实施例阐述本发明。其中图1纸币自动柜员机纸币盛放机柜的示意侧视图；图2带有按本发明的传感器装置的测量线圈和补偿线圈的支承板示意俯视图；图3包括振荡器和测定电路的传感器装置电路原理图；图4通过纸币自动柜员机输入井筒的示意局部剖面图；图5带有一组线圈的支承板局部示意俯视图；以及图6两个彼此错开的线圈组的示意俯视图。
具体实施例方式
图1用10表示纸币自动柜员机外壳，纸币自动柜员机适用于验收纸币。纸币自动柜员机通常可按任何已知的方式设计，在这里无需详述。在纸币自动柜员机操作区12的内部设计一盛放机柜14，用于放入一捆纸币16。盛放机柜14有后壁18、底20、顶面22和两个侧壁24，在这里只表示了其中一个侧壁。成捆纸币16这样放入，即将它竖立在底20上以及平贴在后壁18上。后壁18有通孔26，抽拉滚轮28穿过此通孔，它们与分离机构的分离滚轮30配合作用逐个抽出成捆纸币16的一张张纸币32并送入纸币自动柜员机内进行处理。
实际工作中表明，在纸币上往往有回形针或大头钉，纸币与它们粘附在一起，它们会导致在纸币自动柜员机内部的检验和处理装置的损坏。因此必须防止这些东西进入纸币自动柜员机内。为此，在后壁18上以及也在底20上平行于后壁18或底20地设扁平的传感器装置34或36，下面借助图2和3详细说明之。
传感器装置包括一支承板38，它用一种高导磁率的金属例如一种锰合金或软磁性铁氧体钢制成，或覆盖至少一个这种金属的薄层。为了使传感器装置有最佳的灵敏度，支承板用纯铁体制。然而这种材料通常不能加工成板状或不能在仪器内如在纸币自动柜员机内使用。在支承板上有至少两个，但优选两个成对的相同的扁平线圈，即所谓盘饼式线圈(Pfannkuchenspulen)，它们以单个线圈式绕组的形式或作为印制线圈设在支承板表面上。这些线圈例如可以粘贴或压印在一薄膜上，薄膜本身然后固定在支承板上。总是两个彼此隔开距离的线圈应设计成一致的。线圈之一构成测量线圈，而另一个称为补偿线圈，在这里测量线圈和补偿线圈物理性质相同。
如图3所示，测量线圈组40与乘法器48的第一开关44连接，以及补偿线圈组42与其第二开关46连接。通过开关44和46，测量线圈40或42可成对地与电源50和振荡器52以及差频放大器54不可逆转和可逆转的进口连接。差频放大器54的出口与两个用于相位选择的整流器56或58的整流线路连接，此外向整流器输入振荡器信号或相位差90°的振荡器信号。整流线路56或58的出口分别通过一AD转换器60或62与微控制器64连接，微控制器一方面控制差频放大器54以及另一方面控制乘法器48，并通过接口66与PC68连接。此外，微控制器与振荡器52连接，以便能调整其频率。
若激活包括测量线圈40、42的传感器装置，则乘法器48的开关44、46先后分别主动接通一个包括测量线圈40和一个补偿线圈42的线圈对。若在机柜内，亦即在成捆纸币16的纸币32上有金属物体，则在线圈40、42内振荡的振幅和相位通过在金属物体内感应的涡流改变。测量信号上不仅携带振幅信息而且携带相位信息，借助相位选择可利用相位信息来区别不同金属零件(质量、材料)的信号量值与在传感器装置和在电子检验装置上因温度影响引起的信号量值。
由于在纸币自动柜员机内部电开关过程引起的在传感器装置内的电磁干扰耦合，可以通过涡流信号的窄频带滤波和线圈40和42的差频线路遏制。
若计算在线圈40和42上产生的差频信号得出，在盛放机柜内肯定存在一金属物体，则中止连续地抽拉或根本不开始抽拉。告知顾客他应再次取出纸币和检查存在的金属物品。
还可以采取措施提高传感器装置的灵敏度，为此除了在后壁18上存在传感器装置34外还在盛放机柜14的底20上有传感器装置36。传感器装置36的信号可以自行评估或可与传感器装置34的信号比较，以便创造出另一些针对在盛放机柜14内金属物体存在性的准则。
乘法器48扫描测量及补偿线圈的节奏速度恰当地与纸币32的抽拉速度匹配，从而保证每张纸币被整个传感器装置应答。
由图4可见总体用70表示的银行自动柜员机的输入井筒，它适用于验收一捆纸币、票据或类似物。井筒70在其入口侧被一弧形弯曲的罩72封闭，罩72通过电动机74可在图示的关闭位置和打开位置之间调整，在打开位置它释放井筒70。在背对罩72的一侧，在井筒70上连接一抽拉及输送装置76，在这里无需详细对其加以说明，它将输入的成捆纸币输往其他处理装置。
输入井筒或输入机柜70以两个塑料壁78和80为界，它们起先在与罩72的连接段确定一漏斗状的输入区，接着互相平行地定向。在壁78和80的这一平行区段彼此相背的一侧，分别设一金属支承板82，在支承板面朝井筒70的那一侧带一组线圈84，如图5所示。各自线圈组的线圈84粘贴在一支承薄膜86上，它有一延长段88，图中未表示的用于各线圈84的连接导线在延长段88上延伸。线圈84在各自支承板82上的排列在这里按这样的方式进行当观察者的视向在图4上方时，这两个线圈组彼此错开二分之一线圈直径，如图6示意表示的那样，图中的线90表示沿图4的观察者视向计量的井筒70的宽度。
由线圈S1至S6发射的振荡信号通过引入井筒70内的金属物体在振幅和相位方面发生畸变，因而在各自的接收线圈E1至E6处通过信号的这种改变可以识别在井筒70内存在一金属物体。在这里，线圈S1至S6和E1至E6分别通过乘法器线路先后与一发射振荡器或一接收和测定电路连接。在按图6的装置中，接收线圈E1既与发射线圈S1又与发射线圈S2组合。接收线圈E2与发射线圈S2和发射线圈S3组合，以此类推。通过这种重叠的应答，可以无遗漏地监测井筒宽度。此外，为了节省时间，可例如发射-接收线圈对S1、E1和S4、E4、发射-接收线圈对S2、E2和S5、E5等同时应答，所以即使当成捆纸币比较迅速地通过井筒70运动时，仍能监测井筒70的宽度。
业已证明，此装置的灵敏度如此之高，以致例如可以辨别，是否有起源于在票据上的订书钉或磁性墨水的干扰。以此方式可以可靠地避免金属零件进入此设备内部并例如损坏或干扰用于纸币或票据分离的分离机构。
附图标记一览表10 外壳 12 操作区14 盛放机柜 16 成捆纸币18 后壁 20 底22 顶面 24 侧壁26 通孔 28 抽拉滚轮30 分离滚轮 32 纸币34 传感器装置36 传感器装置38 支承板40 测量线圈42 补偿线圈 44 第一开关46 第二开关 48 乘法器50 电源 52 振荡器54 差频放大器56 相位选择的整流器58 相位选择的整流器 60 AD转换器62 AD转换器 64 微控制器66 接口 68 PC70 机柜 72 罩74 电动机76 抽拉和输送机构78 塑料壁80 塑料壁82 支承板84 线圈86 支承薄膜 88 延长段90 线
权利要求
1.用于验收纸币、票据和类似物的设备，尤其纸币自动柜员机，包括一个盛放成捆纸币(16)的机柜(14)和一个分离机构(28、30)用于从成捆纸币(16)抽出单张纸币(32)，其特征为沿至少一个构成机柜(14)边界的壁(18、20、22、24)，设一个传感器装置(34、36)，用于检测与纸币(32)连在一起的金属异物。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征为传感器装置(34、36)设计为涡流传感器。
3.按照权利要求2所述的设备，其特征为传感器装置(34、36)有至少一个测量线圈(40)和至少一个在其电特性方面与此测量线圈设计成一致的补偿线圈(42)，它们彼此隔开一个距离扁平地放在一块构成机柜(14)边界的金属支承板(38)上并与一振荡器(52)和一测定电路(54、56、58、60、62、64、68)连接。
4.按照权利要求3所述的设备，其特征为传感器装置(34、36)有多个测量线圈(40)和为它们配设的补偿线圈(42)，它们分布地排列在支承板(38)上，其中总是一个测量线圈(40)和一个与其一致的补偿线圈(42)可通过一个乘法器线路(48)先后与振荡器(52)和测定电路连接。
5.按照权利要求3或4之一所述的设备，其特征为支承板(38)平行于处于机柜(14)内成捆纸币(16)的表面。
6.按照权利要求5所述的设备，其特征为支承板(18)由纸币支持板构成，分离机构的抽拉件(28)穿过此支承板。
7.按照权利要求3至6之一所述的设备，其特征为这一或另一支承板(38)配备有横向于成捆纸币(16)表面的测量和补偿线圈(40、42)。
8.按照权利要求2所述的设备，其特征为涡流传感器包括两组线圈(84)，它们排列在两个互相平行的在它们之间构成盛放成捆纸币的机柜(70)边界的壁(78、80)上，其中一组线圈(84)接通作为发射线圈，而另一组线圈接通作为接收线圈。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征为每组线圈(84)并列地沿机柜(70)的整个宽度设置。
10.按照权利要求8或9所述的设备，其特征为设在一个壁(78、80)上的一个线圈组的线圈S1至S6相对于设在另一个壁(80、78)上的那个线圈组的线圈E1至E6彼此错开二分之一线圈直径布置。
11.按照权利要求8至10之一所述的设备，其特征为线圈组的线圈(84)可分别通过一乘法器线路先后与发射振荡器或接收及测定电路连接。
12.按照权利要求11所述的设备，其特征为总是同时激活多个彼此隔开距离的线圈(84)。
13.按照权利要求8至12之一所述的设备，其特征为两个线圈组的线圈(84)设置在金属支承板(82)面朝机柜(70)的那一侧上。
14.按照权利要求3至7和13之一所述的设备，其特征为支承板(38、82)至少在其面朝线圈(40、42、84)的表面由一种高导磁率的材料组成。
15.按照权利要求14所述的设备，其特征为高导磁率的材料是一种锰合金。
16.按照权利要求14所述的设备，其特征为高导磁率的材料是软磁性铁氧体钢。
17.按照权利要求3至7和13至16之一所述的设备，其特征为线圈(40、42、84)制成单层的线圈式绕组或用石板印刷的腐蚀技术制造。
18.按照权利要求3至7和13至17之一所述的设备，其特征为线圈粘贴在一薄膜上，薄膜粘贴在支承板(38、82)上。
19.按照权利要求3至7和13至18之一所述的设备，其特征为线圈粘贴在支承板(38、82)上。
20.按照权利要求1至18之一所述的设备，其特征为传感器应答的节奏速度与分离机构(28、30)的抽拉速度协调。
21.设备，其特征为通过在狭窄的磁场耦合器内设通过电流的扁平线圈，此磁场耦合器含有扁平的高电导率(相互作用)的支承材料，实现了一种可通用的涡流传感器，它沿正向(支承板面朝线圈的那一侧)有增强的测量灵敏度，以及沿反向屏蔽。
22.按照权利要求21所述的设备，其特征为传感器用于确定材料和构件的性质，例如硬度、淬火深度、组织、尺寸和层厚以及用于检测磁不均匀性和磁杂散场。
23.按照权利要求21和22所述的设备，其特征为传感器外壳直接用作线圈架，其中，在不能磁化的外壳材料(例如铝、不锈钢、塑料)的情况下，线圈绕组用一种锰合金的薄层或箔衬垫。
全文摘要
本发明涉及一种用于验收纸币的设备，它包括一个盛放成捆纸币(16)的机柜(14)和一个分离机构(28、30)用于从成捆纸币(16)抽出单张纸币(32)，其中，沿至少一个构成机柜(14)边界的壁(18、20、22、24)，设一个传感器装置(34、36)，用于检测与纸币(32)连接的金属异物。
文档编号G07D7/04GK1494707SQ02806076
公开日2004年5月5日 申请日期2002年1月28日 优先权日2001年2月5日
发明者马丁·兰德韦尔, 海因茨·安德默, 雷纳·贝克, 诺伯特·博斯, 艾弗里特·基塞尔曼, 克里斯托弗·罗德纳, 安德里·亚山, 亚山, 博斯, 安德默, 托弗 罗德纳, 特 基塞尔曼, 贝克, 马丁 兰德韦尔 申请人:温克尔尼克斯多夫国际有限公司