DE3856188T2

DE3856188T2 - Vorrichtung und Verfahren zum Sortieren von Münzen

Info

Publication number: DE3856188T2
Application number: DE3856188T
Authority: DE
Inventors: Ichiro Kawagoe-Shi Saitama-Ken Furuya; Yonezo Hatoyama-Shi Saitama-Ken Furuya; Takeshi Sakado-Shi Saitama-Ken Ishida; Genzo Kita-Ku Tokyo Yoshizawa
Original assignee: Nippon Conlux Co Ltd
Current assignee: Nippon Conlux Co Ltd
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-12-31
Publication date: 1998-12-03
Anticipated expiration: 2009-01-01
Also published as: EP0336018A2; AU2772089A; JPH01251292A; DE3856188D1; KR920002855B1; JP2567654B2; AU603274B2; KR890015176A; EP0336018A3; CA1332965C; EP0336018B1; US4971187A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Münzen bei Verkaufsautomaten, Geldwechslem, Servicegeräten usw., und insbesondere eine elektronische Münzsortiervorrichtung, die Münzen durch eine elektronische Einrichtung sortiert.
Es werden zwei Typen von Münzsortiervorrichtungen verwendet. Der erste Typ ist eine mechanische Sortiervorrichtung, bei der die Eigenschaften von zu sortierenden Münzen mechanisch untersucht oder festgestellt werden, und der andere Typ ist eine elektrische Sortiervorrichtung, bei der die Eigenschaften der Münzen durch eine elektronische Einrichtung detektiert werden und die Münzen gemäß den entsprechenden Ausgangssignalen sortiert werden. Da die elektronische Sortiervorrichtung eine hohe Sortiergenauigkeit aufweist und miniaturisiert werden kann, ist dieser Typ der Sortiervorrichtung weit verbreitet.
Eine elektronische Sortiervorrichtung ist im allgemeinen derart aufgebaut, daß eine durch ein Signal einer bestimmten Frequenz angeregte Primärspule an einer Seite eines Münzdurchgangs angeordnet ist, wobei eine mit der Primärspule elektronisch gekoppelte Sekundärspule an der anderen Seite des Münzdurchgangs angeordnet ist, ein zum Zeitpunkt des Durchgangs der Münze durch die Sekundärspule erzeugtes Dämpfungsspannungssignal verwendet wird, um festzustellen, ob die Münze echt oder gefälscht ist, und die Zuverlässigkeit der Münze aufgrund eines Bewertungsergebnisses untersucht wird.
Es wurde auch eine elektronische Münzsortiervorrichtung vorgeschlagen, bei der mehrere Münzdetektorenspulen-Paare mit jeweils einer primären Oszillatorspule und einer sekundären Empfangsspule zum Detektieren des Materials, der Dicke, des Außendurchmessers oder ähnlicher Eigenschaften der Münze vorgesehen sind. Ferner werden gemäß einem Veffahren Signale mit verschiedenen Frequenzen an verschiedene Primärspulen angelegt, während bei einem anderen Verfahren die Primärspule selbst als ein Element einer Oszillatorschaltung funktioniert, derart, daß sie eine selbstschwingende Schaltung bildet. Bei beiden Verfahren sind mehrere diskrete Treiberschaltungen oder Oszillatorschaltungen zum Erregen jeweiliger Primärspulen vorgesehen.
US-A-3870137 beschreibt eine Münzsortiervorrichtung, bei der wenigstens zwei elektromagnetische Felder mit verschiedenen Frequenzen zum Feststellen der Eigenschaften der Münze durch die Wirkung dieser elektromagnetischen Felder vorgesehen sind. Jeweilige elektromagnetische Felder weisen verschiedene Oszillatorschaltungen auf, an die verschiedene Pruffrequenzen so angelegt werden, daß geprüft wird, ob der Durchmesser und die Dicke der Münze in vorbestimmten Bereichen liegen, wobei das Zusammenwirken der Münze und der verschiedenen Prüffrequenzen verwendet wird. Wenn die Münze die Prüfstandards von wenigstens zwei verschiedenen Frequenzen erfüllt, wird die Münze als akzeptabel eingestuft.
Bei diesem Stand der Technik, der die Genauigkeit der Münnsortierung verbessert, ist es jedoch erforderlich, mehrere Oszillatorschaltungen und Oszillatorspulen zu verwenden, so daß die Anzahl der Bauteile und somit die Herstellungskosten zunehmen. Da darüber hinaus die jeweiligen Oszillatorspulen durch verschiedene Frequenzen erregt werden, ist mit dem Auftreten von Interferenzen zwischen diesen Spulen zu rechnen. Um die Interferenzen zu vermeiden, ist es erforderlich, die Distanz zwischen den Spulen zu vergrößern, was den Münzdurchgang verlängert.
Bei der Münzsortiervorrichtung nach dem Stand der Technik, der zum Beispiel in US-A- 3870137 beschrieben ist, werden zum Zusammenwirken mit der Münze mehrere Erregerspulen verwendet, die jeweils durch niedrige und hohe Frequenzen erregt werden. Wenn folglich plattierte Münzen zu untersuchen sind, bei denen Lagen aus Nickel und Kupfer übereinanderliegen, wie bei Münzen zu 10 Cent, 25 Cent und 50 Cent, ist es zum Zweck des Überprüfens der Eigenschaften jeweiliger Materialien erforderlich, mehrere Oszillatorschaltungen und Oszillatorspulen zu verwenden. Folglich wird die Sortierschaltung zusätzlich verkompliziert. Ferner sind zum Feststellen des Materials und der Dicke der Münze unabhängige Niedrigfrequenzoszillatorschaltungen und Hochfrequenzoszillatorschaltungen zum Erhalten diskreter gegenseitiger Reaktionen erforderlich, so daß der Aufbau der Bewertungseinrichtung kompliziert wird. Darüber hinaus kann eine derartige Bewertungseinrichtung nur für bestimmte Münzarten verwendet werden.
Der Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3 betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, die in GB-A-2 096 211 beschrieben sind. Eine Induktionsspule ist angrenzend an einen Münzweg vorgesehen und wird durch zwei Oszillatoren erregt, von denen einer mit einer niedrigen Frequenz und einer mit einer hohen Frequenz schwingt, wobei beide Frequenzen diskrete Frequenzen sind. Eine Empfangsinduktionsspule ist an der anderen Seite des Münzweges angeordnet. Die Ausgangssignale der Empfangsleiterspule werden simultan einem Hochpaßfilter und einem Tiefpaßfilter zugeführt. Durch Vergleichen der durch eine Prüfmünze erzeugten Dämpfung wird ein Münztest hinsichtlich des Materials und der Dicke einer Münze durchgeführt, wobei beide Frequenzen Wertbereiche für bestimmte Nennwerte akzeptabler Münzen aufweisen. Die beiden Erregerfrequenzen können Interferenzen bewirken, was die Zuverlässigkeit der Münzbewertung beeinträchtigen kann. Unabhängige Niedrigfrequenz- und Hochfrequenzoszillatorschaltungen sind erforderlich, und ferner werden sehr spezielle und komplizierte Bandpaßfilter benötigt.
GB-A-2 160 689 beschreibt eine Münzdetektionsvorrichtung, wobei eine angrenzend an den Münzweg vorgesehene Erregerspule durch eine Rechteckwelle erregt wird. Die Münzbewertung beruht auf den positiven und negativen Spitzenwerten eines durch eine Detektionsspule erzeugten Signals. Obwohl das Erregersignal ein Mehrfrequenzsignal ist, werden die verschiedenen Frequenzen nicht separat bewertet. Bewertet wird lediglich die Amplitude eines zusammengesetzten Empfangssignals.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sortieren von Münzen vorzusehen, die durch einen kostengünstigen Aufbau mit geringer Größe umgesetzt werden können, der eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 3 gelöst.
Das Erregersignal kann eine Rechteckwelle oder eine andere nicht sinusförmige Welle sein. Es kann eine Resonanzschaltung oder ein Bandpaßfilter vorgesehen sein, der ein Signal selektiv in einer bestimmten Frequenzbandbreite übermittelt. Eine Bewertungsschaltung kann mit der Empfangsspule verbunden sein, um zu bewerten, ob die Münze echt oder gefälscht ist, und um den Münzentyp und das Material, den Aufbau und den Außendurchmesser der Münze festzustellen. Die Münze wird durch das Ausgangssignal der Bewerttmgsschaltung sortiert.
Die Oszillatorspule kann eine einzelne Spule sein, und eine oder zwei Empfangsspulen können mit dieser elektromagnetisch gekoppelt sein. Als Alternative sind zwei Oszillatorspulen in Reihe geschaltet, und es können zwei jeweils mit den zwei Oszillatorspulen gekoppelte Empfangsspulen verwendet werden.
In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 2 eine Ansicht, die den allgemeinen Aufbau der Münzsortiervorrichtung der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 die Anordnung der Primär- oder Oszillatorspule und der Empfangsspule der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung;
Fig. 4 eine Perspektivansicht einer Münze, die zur Erläuterung eines Wirbelstromverlusts geeignet ist;
Fig. 5 ein Diagramm zur Erläuterung eines Skineffekts;
Fig. 6 ein Beispiel einer Rechteckwelle;
Fig. 7 ein Spektraldiagramm, das die Harmonischenkomponenten der Rechteckwelle darstellt;
Fig. 8 ein Beispiel einer Dreieckwelle;
Fig. 9 ein Spektraldiagramm, das die Harmonischenkomponenten der in Fig. 8 gezeigten Dreieckwelle darstellt;
Fig. 10 ein Beispiel einer Sägezalinwelle;
Fig. 11 ein Spektraldiagramm, das die Harmonischenkomponenten der in Fig. 10 gezeigten Sägezähnwelle darstellt;
Fig. 12 die Wellenform einer an der bei dieser Erfindung verwendeten Oszillatorspule angelegten Spannung;
Fig. 13 ein Spektraldiagramm, das die Harmonischenkomponenten der in Fig. 12 gezeigten Spannung darstellt;
Fig. 14 ein Blockdiagramm, das ein Detail dieser Ausführungsform darstelk;
Fig. 15 ein Spektraldiagramm, das zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 14 gezeigten Schaltungen geeignet ist;
Fign. 16, 17 und 18 Wellenformen, die zur Erläuterung des Betriebs der in Fig. 14 gezeigten Schaltungen geeignet sind;
Fig. 19 eine vertikale Sclmittansicht einer Münze, die gemäß der vorliegenden Erfindung bewertet werden kann;
Fig. 20, 21 und 22 Grafiken, die den Effekt der Bewertung zeigen;
Fig. 23 ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 24 ein Blockdiagramm, das ein Beispiel eines Bandpaßfilters zeigt, der bei der in Fig. 23 gezeigten Ausführungsform verwendet wird;
Fig. 25 ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausfühungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 26 eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel der Münzanordnung der in Fig. 25 gezeigten Ausführungsform darstellt;
Fig. 27 ein Blockdiagramm, das noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
Fig. 28 eine vertikale Schnittansicht, die ein Beispiel der Spulenanordnung der in Fig. 27 dargestellten Ausfilluungsform darstellt.
Eine in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform der vorliegenden Erfmdung weist eine Rechteckwellenoszillatorschaltung 1, eine Primär- oder Oszillatorspule L&sub1; und zwei Empfangsoder Sekundärspulen L&sub2; und L&sub3; auf
Das Ausgangssignal der Rechteckwellenoszillatorschaltung 1 wird über einen Verstärker 2 an die Oszillatorspule L&sub1; angelegt. Die Oszillatorspule L&sub1; ist an einer Seite eines Münzdurchgangs 4 vorgesehen, während die Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; an der anderen Seite vorgesehen sind und so der Oszillatorspule L&sub1; gegenüberliegen.
Die Oszillatorspule L&sub1; wird durch ein durch die Rechteckwellenoszillatorschaltung 1 ausgegebenes Rechteckwellensignal erregt, das die gegenseitige Induktivii.t M&sub1; zwischen der Oszillatorspule L&sub1; und der Empfangsspule L&sub2; und die gegenseitige Induktivität M&sub2; zwischen der Oszillatorspule L&sub1; und der Empfangsspule L&sub3; variiert, die durch den Durchgang einer zu bewertenden Münze 3 durch den Münzdurchgang 4 erzeugt wird, so daß Signale zum Feststellen, ob die Münze echt oder gefälscht ist, in den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; induziert werden.
Die Ausgangssignale der Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; werden an eine Münzbewertungsschaltung 5 angelegt, die auf die Ausgangssignale der Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; hin feststellt, ob die Münze 3 echt oder gefälscht ist und den Typ der Münze 3 feststellt. Wenn die Münze 3 echt ist, erzeugt die Münzbewertungsschaltung 5 Münzsignale A, B, C oder D, die den Typ der Münze 3 darstellen, während die Schaltung 5 ein Signal für eine gefälschte Münze erzeugt, wenn die Münze gefälseht ist. Die Details der Münzbewertungsschaltung 5 werden weiter unten beschrieben.
In Fig. 2 fällt die in einen Schlitz 30 eingeführte Münze 3 auf eine Schiene 4a und geht dann durch den Münzdurchgang 4 zwischen der Oszillatorspule L&sub1; und den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3;, während sie entlang der geneigten Schiene 4a nach unten rollt.
Während sie durch den Durchgang 4 zwischen den Spulen L&sub1;, L&sub2; und L&sub3; geht, werden das Material, die Dicke und der Außendurchmesser der Münze 3 durch die Münzbewertungsschaltung 5 festgestellt, und ein Tor 32 zum Trennen echter Münzen von gefälschten Münzen wird durch eine Magnetspule 31 gesteuert.
Wenn die Münze 3 falsch ist, wird die Magnetspule 31 durch das Signal für eine gefälschte Münze von der Münzbewertungsschaltung 5 aktiviert, derart, daß das Tor 32 die Munze in einen nicht dargestellten Münzdurchgang für gefälschte Münzen leitet, während das Tor 32 derart gesteuert wird, daß die erfaßte Münze 3 auf eine Schiene 33 geleitet wird, wenn die Münze 3 echt ist.
Die auf der Schiene 33 geleiteten echten Münzen werden durch eine Klassifizierungsmagnetspule 34, die durch ein von der Münzbewertungsschaltung 5 ausgegebenes Signal aktiviert wird und den Münzentyp darstellt, in Münzen A, B, C und D klassifiziert.
Obwohl die oben beschriebene Münzsortiervorrichtung so aufgebaut ist, daß sie vier Typen echter Münzen sortiert, kann die Vorrichtung so aufgebaut sein, daß sie jede beliebige Anzahl an Münzentypen erfaßt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Oszillatorspule L&sub1; an einer Seite des Münzdurchgangs 4 angeordnet, und die Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; sind an der gegenüberliegenden Seite angeordnet, und liegen so der Oszillatorspule L&sub1; gegenüber.
Bei dieser Ausführungsform wird die Empfangsspule L&sub3; hauptsächlich dazu verwendet, das Material der Münze festzustellen, und die Empfangsspule L&sub3; ist in der Nähe der Mitte der echten Münze mit dem geringsten Außendurchmesser angeordnet.
Die andere Empfangsspule L&sub2; wird hauptsächlich dazu verwendet, den Außendurchmesser der Münze festzustellen. Daher ist die Empfangsspule L&sub2; in der Nähe der Peripherie der Münze angeordnet, wo der Effekt des Außendurchmessers der echten Münze deutlich zum Tragen kommt.
Obwohl die Oszillatorspule L&sub1; einen Kern in Form eines Topfes verwendet, ist es möglich, einen trommelförmigen Kern zu verwenden, wie bei den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3;.
Im folgenden wird das Prinzip beschrieben, nach dem die Münze erfindungsgemäß bewertet wird. Wie in Fig. 4 dargestellt, wird in der Münze 3 ein Wirbelstrom i induziert, wenn ein durch die Oszillatorspule L&sub1; erzeugter varuerender Fluß φ durch die einen elektrischen Leiter aufweisende Münze 3 geht. Der Wirbelstrom verursacht aufgrund des Widerstands der Münze einen Wirbelstromverlust in Form von Jouleschem Wärmeverlust
Wenn man die Variationsrate des durch die Münze 3 verketteten Flusses φ durch f und die Maximaldichte des Flusses φ durch Bm bezeichnet, wird die Größe der in der Münze 3 induzierten elektromotorischen Kraft e durch folgende Beziehung ausgedrückt:
Der durch die elektromotorische Kraft e erzeugte Wirbelstrom i wird durch folgende Beziehung ausgedrückt:
wobei R den Widerstand eines Stromwegs ausdrückt.
Folglich kann der Wirbelstromverlust P durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:
Diese Gleichung zeigt, daß der Wirbelstromverlust proportional zu dem Quadrat der Frequenz des variierenden Flusses φ ist. Aufgrund dieses Wirbelstromverlustes wird der durch die Oszillatorspule erzeugte Fluß gedämpft, wenn der Fluß die Empfangsspulen verkettet. Der Grad des durch den Wirbelstrom erzeugten Verlustes des Flusses φ unterscheidet sich je nach dem Material, d.h., dem spezifischen Widerstand des bei echten Münzen verwendeten Metalls. So beträgt zum Beispiel der spezifische Widerstand bei 20 ºC von Kupfer, Aluminium, Nickel und Eisen 1,673, 2,6548, 6,84 bzw. 9,71 Mikroohm-cm.
Der Wirbelstrom ruft einen Skineffekt hervor. Fig. 5 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils der Münze 3 und zeigt den Skineffekt schematisch. In Fig. 5 fließt der durch den Fluß φ erzeugte Wirbeistrom in die Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite. Wenn in der Münze 3 ein Gleichstrom fließt, fließt ein elektrischer Strom relativ zu ihren Schnitt einheitlich durch die Münze 3. Wenn in der Münze 3 ein Wechselstrom fließt, fließt ein elektrischer Strom relativ zu ihren Schnitt nicht einheitlich durch die Münze 3, sondern fließt an der Oberfläche stärker und nimmt zur Mitte hin ab. Dieses Phänomen wird als Skineffekt bezeichnet.
Im folgenden wird auf Fig. 5 Bezug genommen, wobei ein Schnitt der Münze in kleine Abschnitte unterteilt ist, und wobei sich durch den in jedem Abschnitt fließenden Strom i'n, den durch den Strom i'n erzeugten Magnetfluß φ'n und die Zahl der Flußverkettung von φ'n herausstellt, daß die Zahl der Flußverkettung sich zu der Mitte des Schnittes der Münze hin erhöht. Daher ist die erhöhte elektromotorische Kraft groß, und der elektrische Strom fließt in der Mitte nur schwer.
Dieses Phänomen ist auffälliger, wenn die Frequenz des angelegten Wechselstroms höher ist. Wenn die Frequenz sehr hoch ist, fließt der größte Teil des elektrischen Stroms an der Oberfläche der Münze.
Andererseits tritt ein magnetischer Abschirmungseffekt auf. Wenn eine Münze aus einem magnetischen Stoff, wie etwa Eisen, zwischen der Oszillatorspule L&sub1; und den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; durchgeht, wird der durch die Oszillatorspule L&sub1; erzeugte magnetische Fluß in der Münze absorbiert, und die Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; empfangen einen verringerten Fluß.
Es ist bekannt, daß der Skineffekt und der magnetische Abschirrnungseffekt simultan auftreten und diese Effekte zusammenwirken.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der einzigartigen Nutzung dieses Phänomens. Insbesondere wird die Oszillatorspule L&sub1; durch eine regelmäßige Welle erregt, die eine Grundwelle und mehrere Harmonische aufweist, und die Bewertung der Münze wird unter Verwendung dieser Harmonischen durchgeführt.
Fig. 7 zeigt ein Frequenzspektrum, das die theoretischen Größen verschiedener Harmonischenkomponenten aufweist, die in einer in Fig. 6 dargestellten Rechteckwelle enthalten sind, in der auch eine Grundwelle mit einer Frequenz von 20 kHz enthalten ist.
Außer bei einem Rechteckwellenimpuls weisen solche nicht sinusförmigen Wellen als Dreieckwelle und als Sägezahnwelle ebenfalls viele Harmonischenkomponenten auf
Fig. 9 zeigt ein Frequenzspektrum, das theoretische Größen von Harmonischenkomponenten darstellt, die in einer in Fig. 8 dargestellten Dreieckwelle mit einer Grundwelle mit einer Frequenz von 20 kHz enthalten sind. In gleicher Weise zeigt Fig. 11 ein Frequenzspektrum einer in Fig. 10 dargestellten Sägezahnwelle.
Die Harmonischenkomponenten der Rechteckwelle, der Dreieckwelle und der Sägezaimwelle, die nicht sinusförmig sind, können durch eine Fourier-Reihe erläutert werden.
Im folgenden werden Fign. 7, 9 und 11 miteinander verglichen, wobei der Maximalwert der in einem nicht sinusförmigen Wechselstrom vorgesehenen Harmonischen abnimmt, wenn die Ordnungszahl der Harmonischen höher wird, aber die Dämpfungsrate groß ist, wenn der Diskontinuitätsgrad der Wellenform gering ist. Eine für die vorliegende Erfindung geeignete Wellenform weist einen hohen deren Diskontinuitätsgrad auf Entsprechend zeigt ein Vergleich der Fign. 7, 9 und 11, daß eine Rechteckwelle, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, am effektivsten ist.
Es wurde experimentell herausgefunden, daß bei der in Fig. 1 gezeigten Konfiguration die Spannungswellenform an der Oszillatorspule L&sub1; die in Fig. 12 gezeigte Wellenform ist. Das.
- Frequenzspektrum der bei den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; induzierten Spannung ist in Fig. 13 dargestellt, die flir diese Erfindung geeignete Harmonischenkomponenten darstellt.
Fig. 14 zeigt ein Detail des Aufraus der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform In Fig. 14 ist eine durch einen Widerstand R&sub1; und einen Kondensator C&sub1; gebildete Resonanzschaltung mit der Empfangsspule L&sub2; verbunden, und eine vergleichbare Resonanzschaltung mit einem Widerstand R&sub2; und einem Kondensator C&sub2; ist mit der Empfangsspule L&sub3; verbunden.
Diese Resonanzschaltungen weisen Filtereffekte mit in Fig. 15 dargestellten Resonzpunkten f&sub0;&sub1; und f&sub0;&sub2; auf Wie in Fig. 15 dargestellt, ist der Resonanzpunkt f&sub0;&sub1; zwischen der Grundfrequenz von 20 kHz und der dritten Harmonischen von 60 kHz angeordnet, und es werden effektive zusammengesetzte Komponenten abgeleitet, die jeweiligen Frequenzen entsprechen. Der Frequenzresonanzpunkt f&sub0;&sub2; ist zwischen den Frequenzen der neunten Harmonischen von 180 kllz und der elften Harmonischen von 220 kHz angeordnet, so daß effektive zusammengesetzte Komponenten abgeleitet werden, die jeweiligen Frequenzen entsprechen. Die der Frequenz foi entsprechende zusammengesetzte Komponente wird zum Untersuchen oder Feststellen des Materials und der Dicke der zu bewertenden Münze verwendet, während die der Frequenz f&sub0;&sub2; entsprechende zusammengesetzte Komponente zum Feststellen des Außendurchmessers der Münze verwendet wird. Wenn die Münze 3 durch den Münzdurchgang zwischen den Spulen L&sub1;, L&sub2; und L&sub3; geht, ist die entstehende Wellenform, die an den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; auftritt, so aufgebaut, wie in Fig. 16 dargestellt.
Durch den Betrieb der Resonanzschaltung R&sub1;, C&sub1; tritt eine zusammengesetzte Welle, wie sie in Fig. 16 dargestellt ist und die eine Resultante der Grundwelle (niedrige Frequenz) und der dritten Harmonischen (hohe Frequenz) ist, an der Empfangsspule L&sub2; auf. In gleicher Weise tritt eine zusammengesetzte Welle, die eine Resultante der neunten und elften Harmonischen ist, an der Empfangsspule L&sub3; auf.
Die durch den Betrieb der Resonanzschaltungen R&sub1;, C&sub1; und R&sub2;, C&sub2; an den Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; auftretenden zusammengesetzten Wellen werden jeweils über Verstärker A&sub2; und A&sub3; an Tiefpaßfilter LPF(A) und LPF(B) angelegt. Jedes der durch den Tiefpaßfilter gehenden Signale ist ein Hülisignal, wie es in Fig. 18 dargestellt ist, das durch Demodulation (d.h. durch Entfernen der Trägerwelle) einer in Fig. 17 dargestellten modulierten Welle erhalten wird. Nachdem die Signale durch die Tiefpaßfilter LPF(A) und LPF(B) gegangen sind, werden sie vorübergehend in Halteschaltungen HOLD(A) und HOLD(B) gespeichert und dann an Komparatoren COM (A&sub1;-A&sub4;) und COM (B&sub1;-B&sub4;) angelegt, die jeweils durch von Referenzspannungsschaltungen REF(A) und REF(B) erzeugten Schwellenwerten jeweiliger Münzen eingestellt sind. Wenn die Münze 3 als echt bewertet wird, erzeugt ein dieser Münze entsprechender Komparator ein Signal, das an einen Eingang einer der UND-Gatterschaltungen AND(1- 4) angelegt wird, wobei dem anderen Eingang ein Gattersignal zugeführt wird, das von einer Bewertungssignalschaltung 51 ausgegeben wird. Die UND-Gatterschaltungen AND(1-4) erzeugen Signale für echte Münzen A, B, C und D. Diese Signale steuern die echte und ge fälschte Münzen sortierende Magnetspule 31 über eine geeignete Steuereinheit, zum Beispiel eine Zentraleinheit, derart, daß die echten Münzen zu einem Gang für echte Münzen geleitet werden.
Wie oben beschrieben wird erfindungsgemäß eine einzelne Oszillatorspule L&sub1; durch einen durch die Reckteckwellenoszillatorschaltung 1 erzeugten nicht sinusförmigen Wechselstrom erregt, die Oszillatorspule wird mit den beiden Empfangsschaltungen L&sub2; und L&sub3; gekoppelt, deren Resonanzfrequenzen durch die Resonanzschaltungen R&sub1;, C&sub1; und R&sub2;, C&sub2; auf ausgewählte geeignete Frequenzen festgelegt wurden, und die Münze wird durch die Ausgangsspannungen der Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; bewertet. Somit ist es möglich, das Material, die Dicke und den Außendurchmesser der Münze 3 unter Verwendung lediglich einer Oszillatorschaltung und einer einzelnen Oszillatorspule festzustellen.
Wenn eine Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die eine einzige Frequenz verwendet, zum Bewerten US-amerikanischer 5c-, 10c- und 25c-Münzen, die jeweils einen Kern aus Kupfer und äußere Lagen aus Nickel aufweisen, wie in Fig. 19 dargestellt (d. h. eine sogenannte plattierte Münze), und einer ausschließlich aus Kupfer bestehenden Münze verwendet wird, erscheinen die Eigenschaften des Kupfers wie in Fig. 21 dargestellt, wobei somit nur aus Kupfer bestehende Münzen nicht von plattierten Münzen unterschieden werden.
Bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung entsprechen die festgestellten Eigenschaften der Münzen der Darstellung in Fig. 22. Somit wird der Unterschied zwischen den beiden Kurven größer als bei Fig. 21, was zu einer genaueren Bewertung führt.
Insbesondere werden eine plattierte Münze 60 mit einem Kern 61 aus Kupfer und Nickelplattierungen 62 und eine Kupfermünze mit demselben Durchmesser und derselben Dicke wie die plattierte Münze 60 als Beispiele genommen. Es wird angenommen, daß die Frequenz der Grundwelle in einen Bereich von 15-30 kHz und daß die Frequenzen der Harmonischen in. einen Bereich von 45-90 kllz eingestellt sind. Dann wirkt in dem Niedrigfrequenzbereich von 15-30 kHz der Fluß hauptsächlich mit dem den Kern der plattierten Münze bildenden Kupfer zusammen, und der Dämptungsgrad gleicht der in Fig. 20 gezeigten. Kurve des Kupfers. Die Harmonische führt jedoch zu einem Skineffekt. Durch die sich ergebende Funktion dieser. Effekte können eine plattierte Münze und eine Kupfermunze gut identifiziert werden, wie in Fig. 22 dargestellt. Wenn die Frequenz des durch die Oszillatorspule L&sub1; erzeugten Wechselstromerregerfelds zunimmt, wird der durch den Wirbelstrom erzeugte Skineffekt auffällig. Im Fall einer in Fig. 19 dargestellten Münze konzentriert sich der Skineffekt in den Plattierungen und unterscheidet sich von dem an der Kupferoberfläche unterscheidet. Folglich kann die Kupfermünze von der plattierten Münze unterschieden werden, wie in Fig. 22 dargestellt.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 23 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform wird die Oszillatorspule L&sub1; durch eine Rechteckwellenoszillatorschaltung 1 erregt, und die Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; sind jeweils mit Bandpaßfiltem BPF(A) und BPF(B) verbunden, die so aufgebaut sind, daß sie die in Fig. 15 dargestellten Frequenzen fc1, fc2 und fc3, fc4 durchlassen. Die aus diesen Filtern BPF(A) und BPF(B) ausgegebenen Signale weisen Wellenformen auf, wie sie in Fig. 16 dargestellt sind, aus denen eine zusammengesetzte Welle abgeleitet werden kann. Wie oben beschrieben fünktioniert diese Modifikation auf dieselbe Weise wie die in Fign. 1 und 14 dargestellten Ausführungsformen
Fig. 24 zeigt einen im allgemeinen verwendeten Bandpaßfilter
Fig. 25 zeigt noch eine weiter Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der zwei Oszillatorspulen L&sub1; und L1' durch denselben nicht sinusförmigen Wechselstrom erregt werden. Wie gezeigt sind die Oszillatorspulen L&sub1; und L1' in Reihe geschaltet, um über einen Verstärker 2 durch das Ausgangssignal der Rechteckwellenoszillatorschaltung 1 erregt zu werden. Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; sind derart vorgesehen, daß sie mit den Oszillatorspulen L&sub1; bzw. L1' gekoppelt sind.
Die Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; und die Kondensatoren C&sub1; und C&sub2; bilden Resonanzschaltungen und sehen in gleicher Weise wie die in Fig. 14 dargestellte Ausffihrungsform Filtereffekte mit den in Fig. 15 dargestellten Resonanzpunkten f&sub0;&sub1; und f&sub0;&sub2; vor. Folglich sind durch die Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; erzeugte Signale wie in Fig. 16 aufgebaut, was bedeutet, daß die in Fig. 25 dargestellten Modifikationen in derselben Weise ftmktionieren wie die in Fign. 1 und 14 gezeigte Ausfühmngsform
Ein tatsächlicher Aufbau der Oszillatorspulen L&sub1; und L1', der Empfangsspulen L&sub2; und L&sub3; und des Münzdurchgangs 4 sind in Fig. 26 dargestellt.
Eine in Fig. 27 dargestellte weitere Ausführungsform wird durch eine einzelne Oszillatorspule L&sub1; und eine dieser gegenüberliegenden einzelnen Empfangsspule L&sub2; gebildet. Wie in Fig. 27 dargestellt sind mehrere Bandpaßfilter BPF(1-n) mit der Empfangsspule L&sub2; verbunden, und die Ausgangssignale der Bandpaßfilter BPF(1-n) werden jeweils über Verstärker A(1-n) erhalten. Die Anordnung der Oszillatorspule L&sub1;, der Empfangsspule L&sub2; und des Münzdurchgangs 4 sind in Fig. 28 dargestellt.
Bei der oben beschriebenen Ausfhhungsform wird ein Rechteckwellenoszillator zum Erregen einer oder mehrerer Primärspulen verwendet, aber nicht sinusförmige Wellen, die keine Rechteckwellen sind, können verwendet werden, solange die nicht sinusförmige Welle gewünschte Harmonische mit ausreichenden Pegeln aufweist.
Es wird darauf hingewiesen, daß die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebenen speziellen Ausführungsformen beschränkt ist und daß viele Anderungen und Modifikationen innerhalb der Wesensart und des Schutzumfangs der Erfindung, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche definiert sind, durchgefühut werden können.

Claims

1. Verfahren zum Sortieren von Münzen mit folgenden Schritten:

Vorbeiführen einer zu sortierenden Münze in der Nähe einer Oszillatorspule (L&sub1;), die durch ein mehrere Harmonischenkomponenten aufweisendes Erregersignal erregt wird;

Erzeugen eines Empfangssignals (e1, e2) in einer elektromagnetisch mit der Oszillatorspule (L&sub1;) gekoppelten Empfangsspule (L&sub2;, L&sub3;);

Ableiten von wenigstens zwei Ableitungssignalen durch Filtern aus dem Empfangssignal, wobei jedes Ableitungssignal eine unterschiedliche Frequenzkomponente aufweist;

Feststellen, ob die Münzen echt oder gefälscht sind, und Feststellen des Typs der Münzen auf Grundlage der Ableitungssignale; und

Sortieren der Münzen gemäß der Durchführung des Feststellungsschriffes,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Erregersignal eine nicht sinusförmige Wellenform mit einer Grundwelle und mehreren Harmonischen aufweist,

das Filtern derart durchgeführt wird, daß ein erstes der wenigstens zwei Ableitungssignale ein erstes Summensignal der Grundwelle und einer angrenzenden Harmonischenkomponente ist und ein zweites der wenigstens zwei Ableitungssignale ein zweitens Summensignal einer Harmonischenkomponente höherer Frequenz und einer an die Harmonischenkomponente höherer Frequenz angrenzenden Harmonischenkomponente ist,

und dadurch, daß bei der Feststellung die Amplitudenhöhe jeweils der ersten und zweiten zusammengesetzten Signale separat bewertet wird.

2. Münzsortiervorrichtung mit:

einer durch ein mehrere Frequenzkomponenten aufweisendes Erregersignal erregten Oszillatorspule (L&sub1;);

einer elektromagnetisch mit der Oszillatorspule (L&sub1;) gekoppelten Empfangsspule (L&sub2;, L&sub3;);

einem Münzdurchgang (4) zum Durchführen von Münzen in der Nahe der Oszillatorspule;

einer Einrichtung (5) zum Ableiten von wenigstens zwei Ableitungssignalen durch Ausfiltern aus dem in der Empfangsspule als Ergebnis des Vorbeiführens der Münze in der Nahe der Empfangsspule erzeugten Empfangssignal; und

einer Einrichtung (AND) zum Sortieren der Münzen auf Grundlage des durch die Ableitungseinrichtung gewonnenen Signals,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Erregersignal eine nicht sinusförmige Wellenform mit einer Grundwelle und mehreren Harmonischen aufweist, und daß die Ableitungseinrichtung (5) eine Einrichtung zum Filtern aufweist, wobei ein erstes der wenigstens zwei Ableitungssignale ein erstes Summensignal einer Grundwellenkomponente und wenigstens einer an die Grundwellenkomponente angrenzenden Harmonischenkomponente ist und ein zweites der wenigstens zwei Ableitungssignale ein zweites Summensignal einer Harmonischenkomponente höherer Frequenz und einer an die Harmonischenkomponente höherer Frequenz angrenzenden Harmonischenkomponente ist,

und eine Feststelleinrichtung die jeweiligen Amplitudenhöhen der ersten und zweiten Summensignale bewertet.

3. Münzsortiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ableitungseinrichtung (5) zum Filtern wenigstens zwei Schwingkreise (R&sub1;, C&sub1;) aufweist, die jeweils mit einem Signal in einer speziellen Frequenzbandbreite in Resonanz sind.

4. Münzsortiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Ableitungseinrichtung (5) ein Bandpaßfilter (BPF) aufweist, das ein Signal in einer speziellen Frequenzbandbreite selektiv durchläßt.

5. Münzsortiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Oszillatorspule (L&sub1;) an einer Seite des Münzdurchgangs (4) vorgesehen ist, wobei die Empfangsspule erste und zweite Empfangsspulen (L&sub1;, L&sub2;) aufweist, die an der anderen Seite des Münzdurchgangs vorgesehen und elektromagnetisch mit der Oszillatorspule gekoppelt sind, wobei die Ableitungseinrichtung (5) eine mit der ersten Empfangsspule (L&sub1;) verbundene erste Ableitungseinrichtung (REF (A); HOLD (A); COM (A); COM (B)) zum Ableiten des ersten Summensignals und eine mit der zweiten Empfangsspule (L&sub2;) verbundene zweite Ableitungseinrichtung (REF (B); HOLD (B); COM (A); COM (B)) zum Ableiten des zweiten Summensignais aufweist und die Sortiereinrichtung eine Feststelleinrichtung (AND) aufweist, die zum Feststellen, ob Münzen echt oder gefälscht sind und zum Feststellen des Typs der durch den Münzdurchgang durchgeführten Münzen auf Amplitudenhöhen jeweils der ersten und der zweiten Ableitungssignale reagiert.

6. Münzsortiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Oszillatorspule (L&sub1;) an einer Seite des Münzdurchgangs (4) vorgesehene und durch denselben nicht sinusförrnigen Wechselstrom erregte erste und zweite Oszillatorspulen (L&sub1;, L1') aufweist, wobei die Empfangsspule an der anderen Seite des Münzdurchgangs vorgesehene und magnetisch mit den ersten bzw. zweiten Oszillatorspulen gekoppelte erste und zweite Empfangsspulen (L&sub2;, L&sub3;) aufweist, wobei die Ableitungseinrichtung eine mit der ersten Empfangsspule (L&sub2;) verbundene erste Ableitungseinrichtung zum Ableiten des ersten Sununensignals und eine mit der zweiten Empfangsspule (L&sub3;) verbundene zweite Ableitungseinrichtung zum Ableiten des zweiten Summensignals aufweist und die Sortiereinrichtung eine Feststelleinrichtung aufweist, die zum Feststellen, ob die Münzen echt oder gefälscht sind, und zum Feststellen des Typs der durch den Durchgang durchgeführten Münzen auf Amplitudenhöhen der ersten bzw. zweiten Ableitungssignale reagiert.

7. Münzsortiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Oszillatorspule eine an einer Seite des Münzdurchgangs (4) vorgesehene und durch einen nicht sinusförmigen Wechselstrom angeregte einzelne Oszillatorspule (L&sub1;) aufweist, wobei die Empfangsspule eine an der anderen Seite des Münzdurchgangs vorgesehene und elektromagnetisch mit der Oszillatorspule gekoppelte einzelne Empfangsspule (L&sub2;) aufweist und die Ableitungseinrichtung mit der Empfangsspule verbunden ist.