DE3605802C2 - Verfahren zum Prüfen von Münzen und Münzprüfer zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Prüfen ferromagnetischer Eigenschaften abhängig von Ge­ stalt und Verlauf der ferromagnetischen Schichten plattier­ ter oder nichtplattierter Münzen, die dazu in Drehung ver­ setzt werden, sowie auf einen Münzprüfer zur Durchführung des Verfahrens.

Mechanische und elektronische Münzprüfer sind bekannt. In ihnen läßt man die zu prüfenden Münzen an Meßspulen oder magnetischen Systemen vorbeirollen bzw. vorbeifallen. Dabei werden Signale oder Fallkurvenänderungen erzeugt, die eine Selektierung von Gut-Münzen und Falschmünzen ermöglichen.

In elektronischen Münzprüfern werden beispielsweise in Flä­ chenspulen oder Ringspulen hochfrequente Felder erzeugt, durch die die zu prüfenden Münzen hindurchrollen. Dabei kommt es zu Änderungen der Amplitudenhöhen, der Frequenz oder zu Phasendrehungen, die als Meßgrößen ausgewertet wer­ den.

Die DE 34 25 251 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vor­ richtung, die in der Lage sind, zwischen geringen Mengen stark magnetisierbarer Werkstoffe und größeren Mengen schwach magnetisierbarer Werkstoffe einzelner Münzen zu un­ terscheiden. Sie können jedoch nicht die in einer Münze enthaltene ferromagnetische Schicht in Gestalt und Verlauf erkennen.

Alle diese Systeme haben den Nachteil, daß die Summenwir­ kung der Gesamtmünze als Meßwert in die Messung eingeht. Man erhält also eine Integralmessung. Eine Aussage über die Gestalt der magnetischen Schicht bei plattierten Münzen läßt sich so nicht erhalten.

In mechanischen Münzprüfern werden die Fallkurven der Mün­ zen mit magnetischen Feldern verändert. Da die Masse der Münzen relativ groß ist, müssen solche mechanischen Münz­ prüfer mit relativ starken Magneten ausgerüstet sein, wo­ durch stark streuende Magnetfelder erhalten werden. Hierbei wirken sonach magnetische Kräfte auf das Verhalten der Mün­ ze ein, d. h. es muß die Masse der Münze in ihrer Bewegung verändert werden. Da die Masse der Münze sehr groß ist, müssen demzufolge große Kräfte vorhanden sein, die nur eine relativ grobe Selektierung ermöglichen. Bei diesem Prüfver­ fahren wirken also magnetische Kräfte auf eine bewegte Mas­ se ein und damit werden kleine Änderungen in den magneti­ schen Kräften nicht wirksam, weil diese in den konstruktiv bedingten Nebeneffekten, die durch das Reibungsverhalten der Münze und durch die Ungenauigkeit der Führung der Münze entstehen, untergehen. In Abhängigkeit von dem verwendeten Magnetsystem werden die Münzen entweder flächenförmig abge­ tastet, was zu einer Integralmessung führt, oder die Magne­ te beeinflussen, insbesondere bei Abrollmagneten, nur einen Teilbereich der Münzen, was zu einer rein zufälligen Mes­ sung führt. Auch bei diesen Münzprüfverfahren ist somit ei­ ne Aussage über die Dickenschwankung der magnetisierbaren Schicht von plattierten Münzen nicht oder nur partiell mög­ lich.

Aus der DE 32 07 592 A1 ist ein Prüfverfahren für Münzen bekannt, die in einem einheitlichen metallischen Grundwerk­ stoff eine Codierung aus kleinen, weichmagnetischen Teil­ chen aufweisen, bei dem die durch Bewegung der weichmagne­ tischen Teilchen in einem Magnetfeld hervorgerufenen Fluß­ änderungen mit einer auf die Abmessung der Teilchen abge­ stimmten Induktionsspule in Spannungsimpulse umgewandelt werden, wobei die Spannungsimpulse mit einem "Muster" ver­ glichen und das Ergebnis zur Auslösung eines Schaltvorgan­ ges ausgenutzt wird. Ein solches Verfahren ist nur auf eine spezielle, mit einer Codierung aus kleinen, weichmagneti­ schen Teilchen versehenen Münzsorte anwendbar, die sich je­ doch nicht im Handel befindet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mit dem die in ei­ ner Münze enthaltene ferromagnetische Schicht in Gestalt und Verlauf erkannt werden kann, um zwischen Gut- und Falschmünzen zu unterscheiden und diese voneinander trennen zu können.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß dem Verfahren dadurch, daß eine festmagnetische Sensoren enthaltende Meßeinrichtung die Gestalt und den Verlauf der magnetischen Schicht einer Münze durch mehrfache punktuelle Messung erfaßt und den ferromagnetischen Eigenschaften der Münze proportionale Signale durch eine Auslenkung eines mit einem Meßfühler der Meßeinrichtung zusammenwirkenden Magneten durch die ferro­ magnetische Münze erzeugt werden, die in einem bestimmten Abstand zu dem Magneten angeordnet wird, wobei die von der Summe mehrerer Meßpunkte erzeugten Signale von einer der Meßeinrichtung nachgeordneten Auswerteeinheit erfaßt und zur Gut-Schlecht-Erkennung der Münze genutzt werden.

Dieses Verfahren, das bei den im Umlauf befindlichen Münzen die vorhandene magnetische Schicht als Codierung benutzt, ist praktisch frei von äußeren Einflüssen und vor allen Dingen weniger massebehaftet, d. h. Grundlage des Verfahrens ist die Messung der Rückwirkung der magnetischen Schicht auf die Meßeinrichtung, wobei die wirksamen magnetischen Kräfte gemessen werden. Als Unterscheidungskriterium dient also die Gestalt der magnetischen Schicht.

In Ausgestaltung des Verfahrens nach der Erfindung kann bei der Messung mehrerer Meßpunkte die Summe der Meßpunkte zu einer Meßkurve zusammengefaßt werden. Die Auswerteeinheit kann dabei so programmiert werden, daß sie nur dann ein Gut-Signal abgibt, wenn die Meßkurve innerhalb einer vorge­ gebenen Bandbreite der Werte liegt. Fällt die Meßkurve aus der vorgegebenen Bandbreite heraus, die für Gut-Münzen cha­ rakteristisch ist, so wird von der Auswerteeinheit kein Gut-Signal mehr abgegeben, wodurch Falschmünzen selektiert werden können. Die Signalhöhe innerhalb der vorgegebenen Grenzen kann beispielsweise mit Hilfe eines Fensterdiskri­ minators überprüft werden. Dabei kann beispielsweise in Ab­ hängigkeit von der durch die Münzprägung bedingten Gestalt der ferromagnetischen Schicht eine Referenzkurve festgelegt werden und die Bandbreite der Gut-Signale mittels einer auf die Reverenzkurve bezogenen Hüllkurve überprüft werden. Die Signale können durch Messung einmal am Rand und zum anderen auch an der aversen bzw. reversen Fläche der Münze erzeugt werden. Dabei können die Rand- und Flächensignale gemeinsam ausgewertet werden.

Der bevorzugte Münzprüfer, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, umfaßt einen Münzdurch­ laufkanal und mindestens einen Magneten und zeichnet sich dadurch aus, daß der oder die Magnete an der Lauffläche des Münzdurchlaufkanals und/oder an der Führungswand des Münz­ durchlaufkanals federnd angeordnet sind, wobei der Magnet auf einer Blattfeder befestigt und ihm ein Stellungsgeber zugeordnet ist, und die Blattfeder zu dem als Kraftmesser wirkenden Stellungsgeber in einer Grundstellung gehalten ist, und die durch eine Münze hervorgerufenen Auslenk­ kräfte in Signale umgewandelt werden. Bevorzugt ist der Stellungsgeber eine Hallsonde, ein Dehnungsmeßstreifen, ein piezoelektrisches System oder ein optisches System.

Um mehrere Meßpunkte von einer Münze zu erhalten, kann die Münze in der Untersuchungsposition auf Antriebsrollen ge­ führt sein, die die Münze zur Abtastung in verschiedene Un­ tersuchungspositionen drehen. Der federnd aufgehängte Mag­ net kann auf einer Vorrichtung angeordnet sein, die die ge­ samte Breite der Münzfläche überstreicht. Auf diese Art kann eine Vielzahl von Meßpunkten erhalten werden.

In der Beschreibung werden mehrerer Vorrichtungen zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Randmessung der magnetisier­ baren Schicht einer Münze in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Vorrichtung zur Flächenmessung der magnetisier­ baren Schicht einer Münze in schematischer Dar­ stellung,

Fig. 3 eine Vorrichtung zur kombinierten Rand- und Flächen­ der magnetisierbaren Schicht einer Münze in sche­ matischer Darstellung,

Fig. 4 einen Vergleich des Verlaufs der Meßkurve mit dem Verlauf der Nickelschicht einer Münze.

Für die Abtastung des Randes einer Münze 26 dient die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung. Die Münze läuft auf einer Lauffläche 14 und wird seitlich von Führungswänden 18 gehalten. Lauffläche 14 und Führungswände 18 bilden den Münzdurchlaufkanal 16. Unter der Lauffläche 14 ist ein Magnet 10 angebracht, der an einer Blatt­ feder 20 befestigt ist, die im Rahmen 38 der Vorrichtung verankert ist. Ein Stellungsgeber 22 befindet sich unterhalb des an der Blatt­ feder 20 befestigten Magneten 10.

Die Vorrichtung zur Flächenabtastung einer Münze 26 ist in der Fig. 2 dargestellt. In diesem Falle befindet sich der auf einer Blattfeder 20 befestigte Magnet 10 in einer der seitlichen Führungs­ wände 18 und ihm ist ebenfalls ein Stellungsgeber 22 zugeordnet.

Zur Abtastung der Fläche und des Randes einer Münze 26 dient die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung. Die Randabtastung entspricht im wesentlichen der in Fig. 1 dargestellten Methode. Zur Flächen­ abtastung dient ein Magnet 10, dessen Blattfeder 20 an einem hin- und herbewegbaren Schwenkarm 34 befestigt ist, der in einem Lager 36 drehbar gelagert ist. Die Münze 26 ist hierbei in ihrer Untersuchungs­ position auf einer Antriebsrolle 30 und einer Führungsrolle 32 zur Verdrehung in verschiedene Untersuchungspositionen gehaltert.

Die auf den Blattfedern 20 montierten Magnete werden mit den Blatt­ federn 20 jeweils so justiert, daß die der Münze 26 zugewandte Seite des Magneten 10 im angezogenen Zustand einen geringen Ab­ stand "A" zur Münze 26 einnimmt. Diese Stellung wird mit dem Stellungsgeber 22 überwacht. Der Stellungsgeber 22 kann eine Hallsonde sein, die in einem Abstand "B" hinter dem Magneten 20 auf der Blattfeder 20 angebracht ist. Die Stellung des Magneten 10 kann auch mit Dehnungsmeßstreifen auf der Blattfeder 20 oder mit anderen druckempfindlichen Sensoren, wie z . B. piezoelektrischen Systeme oder druckempfindlichen Transistoren oder optischen Systemen, die die Materialspannungen des Federelements meßbar machen, über­ wacht werden.

Stimmen die ferromagnetischen Eigenschaften einer Münzfälschung nicht mit denen der Gut-Münze überein, z. B. bei Verwendung falscher Werkstoffe, abweichender Schichtdicke oder ungenügenden Randab­ stand der Schicht, so nimmt das System aus Magnet 10 und Blattfe­ der 20 eine von der Sollstellung abweichende Stellung ein. Da sich das Feder-Magnetsystem mit seiner Anziehungskraft zur Münze 26 und seiner entgegengesetzten Rückstellkraft der Blattfeder 20 im Gleichgewicht befindet, arbeitet das die von der magnetischen Schicht der Münze ausgehenden Kräfte messende System sehr feinfühlig und spricht auf geringste Abweichungen von den ferromagnetischen Eigenschaften der Gut-Münze an.

Die Blattfeder 20 benötigt keine mechanische Führung. Die innere Reibung des Federmaterials selbst ist vernachlässigbar klein und kann daher bei der Messung außer Betracht gelassen werden.

Bei Verwendung einer Hallsonde als Stellungsgeber 22 wird durch den sich ändernden Abstand "B" des Magneten 10 von der Sonde eine Widerstands- und damit eine Spannungsänderung erzeugt, die problemlos elektronisch verarbeitet und zum Selektieren der betref­ fenden Münze herangezogen werden kann.

Die zulässige Streuung der ferromagnetischen Eigenschaften einer Gut-Münze, z. B. eines 5-DM-Stücks, können in einem oberen und unteren Spannungsgrenzwert festgelegt werden. Beim Über- bzw. Unterschreiten der Grenzwerte durch Falschgeld oder Fremdmünzen wird der Gut-Geld-Impuls nicht gegeben. Hierzu können beispiels­ weise Triggerschaltungen, Fensterdiskriminatoren usw. verwendet werden.

Zur weiteren Erhöhung der Prüfsicherheit ist es vorteilhaft, die Münze 26 gleichzeitig sowohl axial als auch radial zu messen. Dabei werden zweckmäßigerweise nicht nur Einzelpunkte der Münze sondern möglichst viele Punkte gemessen und mit den Grenzwerten der Gut-Münze verglichen. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß man die Münze axial rotieren läßt, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dadurch bewegt sich der Münzrand kontinuierlich über das Radialmeßsystem hinweg. Der Rand der Münze kann auf diese Weise über seinen gesamten Umfang, d. h. über einen Bereich von 360°, zusammenhängend vermessen werden.

Da das Axialmeßsystem auf dem Schwenkarm 34 derart beweglich aufgehängt ist, daß es eine Bewegung parallel zur Fläche der Münze 26 ausführen kann, kann es während einer 360°-Drehung mehr­ mals die Münz-Fläche überstreichen, so können durch Hin- und Her­ schwenken des Schwenkarmes 34 beliebig viele Punkte der Münze zusammenhängend gemessen werden. Ein mehrmaliges Hin- und Her­ schwenken des Axialmeßsystems über der sich drehenden Münze ergibt rosettenförmige Abtastbahnen. Bei konstanter Drehgeschwin­ digkeit der Münze und steigender Schwingfrequenz ändert sich die Schleifenform der Abtastkurven und geht immer mehr in Geraden mit scharfen Umkehrpunkten über.

Die Meßkurven der Axialmessungen bei geprägten Münzen mit Nickel- Innenplattierung für bestimmte Münzen, z. B. für ein 5-DM-Stück oder ein schwedisches 5-Kronen-Stück, weisen charakteristische Verläufe auf, da die Nickel-Schichten durch die Prägung in axialer Richtung verbeult und in sich gestreckt und gestaucht werden. Diese charakte­ ristischen Meßkurven können in einem Rechner gespeichert und mit den Kurven der zu prüfenden Münzen verglichen werden. Bei Über­ einstimmung charakteristischer Werte, die je nach erforderlicher Prüfgenauigkeit festlegbar sind, kann der Gut-Geld-Impuls gegeben werden.

Die Prägestempel von Zahl und Adler führen bei einer Münze zu Stauchungen, Streckungen und Verbeulungen der magnetischen Schicht (Nickelschicht). Stehen sich zwei Vertiefungen der Prägestempel gegenüber, so wird die Nickelschicht gestaucht. Stehen sich zwei Erhöhungen gegenüber, so wird die Nickelschicht gestreckt. Stehen sich eine Vertiefung und eine Erhöhung gegenüber,so wird die Nickel­ schicht verbeult. Der Verlauf der Nickelschicht innerhalb der Münze ist also eine prägetechnische Gesetzmäßigkeit und wiederholt sich bei allen Münzen, da Zahl und Adler sich immer aufrecht gegen­ überstehen. Der Zusammenhang zwischen dem durch die Prägung bedingten Verlauf der Nickelschicht und dem Verlauf der zugehörigen Meßkurven ist in der Fig. 4 dargestellt.

Claims (10)

1. Verfahren zum Prüfen ferromagnetischer Eigenschaften abhängig von Gestalt und Verlauf der ferromagnetischen Schichten plattierter oder nichtplattierter Münzen, die dazu in Drehung versetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine festmagnetische Sensoren enthaltende Meßein­ richtung die Gestalt und den Verlauf der magnetischen Schicht einer Münze durch mehrfache punktuelle Messung erfaßt und den ferromagnetischen Eigenschaften der Münze proportionale Signale durch eine Auslenkung ei­ nes mit einem Meßfühler der Meßeinrichtung zusammen­ wirkenden Magneten durch die ferromagnetische Münze erzeugt werden, die in einem bestimmten Abstand zu dem Magneten angeordnet wird, wobei die von der Summe meh­ rerer Meßpunkte erzeugten Signale von einer der Meßeinrichtung nachgeordneten Auswerteeinheit erfaßt und zur Gut-Schlecht-Erkennung der Münze genutzt wer­ den.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Meßpunkte zu einer Meßkurve zusam­ mengefaßt wird, und die Auswerteeinheit nur innerhalb einer vorbestimmten Bandbreite der Meßkurve ein Gut- Signal abgibt.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Signalhöhe innerhalb vorgegebe­ ner Grenzen mit Hilfe eines Fensterdiskriminators überprüft wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Referenzkurve in Abhängigkeit von dem durch die Münzprägung bedingten Verlauf der ferromagnetischen Schicht festgelegt wird und die Bandbreite der Gut-Signale mittels einer auf die Re­ ferenzkurve bezogenen Hüllkurve überprüft wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale durch Mes­ sung am Rand und/oder der aversen bzw. reversen Flä­ che der Münze erzeugt werden.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rand- und Flächen­ signale gemeinsam ausgewertet werden.

7. Münzprüfer zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einem Münzdurchlaufkanal und mindestens einem Magneten, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Magnete (10) an der Lauffläche (14) des Münz­ durchlaufkanals (16) und/oder an der Führungswand (18) des Münzdurchlaufkanals (16) federnd angeordnet sind, wobei der Magnet (10) auf einer Blattfeder (20) befestigt und ihm ein Stellungsgeber (22) zugeord­ net ist und die Blattfeder (20) zu dem als Kraftmes­ ser wirkenden Stellungsgeber (22) in einer Grundstel­ lung gehalten ist, und die durch eine Münze (26) her­ vorgerufenen Auslenkkräfte in Signale umgewandelt werden.

8. Münzprüfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Münze (26) in der Untersuchungsposition auf einer Antriebsrolle (30) und einer Führungsrolle (32) geführt ist, die die Münze zur Abtastung in verschie­ denen Untersuchungspositionen drehen.

9. Münzprüfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der federnd aufgehängte Magnet (10) auf einer Vorrichtung angeordnet ist, die die gesamte Breite der Münzfläche überstreicht.

10. Münzprüfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellungsgeber (22) eine Hallsonde, ein Deh­ nungsmeßstreifen, ein piezoelektrisches System oder ein optisches System ist.