УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОВЕРТЫВАНИЯ БАНКНОТ ЛИЦЕВОЙ СТОРОНОЙ ВВЕРХ ПРИ ИХ ОБРАБОТКЕ С БОЛЬШОЙ СКОРОСТЬЮ
DEVICE FOR TURNING BANKNOTES FACE UP DURING HIGH SPEED PROCESSING THEREOF

Перекрестные ссылки на родственные заявки
данная заявка претендует на права по заявке США №11/562267, поданной 21 ноября 2006 г.
Предпосылки создания изобретения
1. Область техники
Данное изобретение относится, в общем случае к машинам для обработки наличных денег, а конкретнее - к способу повертывания банкнот лицевой стороной вверх во время обработки наличных денег с большой скоростью, чтобы все банкноты данного номинала были повернуты лицевой стороной в одном направлении при их упаковке в пачки.
2. Описание уровня техники
Автоматическая обработка большого объема наличных денег представляет собой растущую во всем мире область промышленности, затрагивающую различные аспекты распределения, сбора и подсчета бумажных денег. Обработка бумажных денег ставит задачи исключительной трудоемкости, которые переплетаются с соображениями безопасности. Обработка наличных денег требует выполнения отдельных задач, например: сбора отдельных банкнот кассиром или банковским служащим, счет отдельных коммерческих депозитов или пополняемых счетов, объединение и транспортировка отдельных депозитов или счетов в центр обработки, обработка и счет груза наличных денег после его поступления в центр обработки и обработка отдельных счетов посредством автоматических машин для обработки. Каждый шаг в этом процессе, который можно автоматизировать, устранив тем самым необходимость ручного труда, будет экономить трудозатраты для обработки наличных денег и увеличивать безопасность всего процесса. Безопасность увеличивается при введении автоматических процессов за счет устранения возможности воровства, неумышленных потерь или неправильного обращения с наличными деньгами и увеличения точности счета.
Высокоавтоматизированная система для обработки большого объема наличных денег является необходимой на различных уровнях сетей распределения и сбора наличных денег. Несколько конструкций высокопроизводительных обрабатывающих машин уже известны в данной области техники, и они используются в таких различных организациях, как национальные центральные банки, независимые компании, занимающиеся транспортировкой наличных денег, предприятия, печатающие деньги, и отдельные банки. В общем случае, машины для обработки наличных денег используют конвейерную систему, которая транспортирует отдельные банкноты мимо ряда детекторов. В качестве примера, банкнота может перемещаться через ряд электрических преобразователей, предназначенных для измерения ширины, длины и толщины банкноты. Следующим комплектом датчиков могут быть оптические датчики, регистрирующие цветовой рисунок банкноты и ее серийный номер. Подобным образом детекторы могут использоваться для определения специфических магнитных или других физических характеристик отдельных банкнот.
Машины для обработки больших объемов наличных денег обычно перемещают отдельные банкноты из пачки посредством механического конвейера через несколько различных детекторов с целью облегчить сортировку различных банкнот и накопить данные, касающиеся каждой банкноты, проходящей через машину. Например, машина для обработки наличных денег может осуществить простую задачу обработки пачки денег, с целью обеспечить, чтобы она вся состояла из банкнот одного номинала с соответствующими характеристиками соответствия, при этом одновременно пересчитать пачку, чтобы подтвердить правильность предыдущего счета. Точно так же можно выполнить более сложную задачу разделения пачки наличных денег на отдельные номиналы при одновременном счете денег.
В более сложных случаях использования машин для обработки наличных денег пачка денег, содержащая банкноты различного номинала, может быть помещена в машину для обработки, результатом которой будет отделение каждого номинала, выбраковка всех банкнот, не отвечающих характеристикам соответствия, идентификация фальшивых банкнот и прослеживание отдельных банкнот по их серийным номерам.
В современные машины для обработки больших объемов наличных денег загружается одна пачка денег, идентифицируемая по одному набору учетных параметров, до выполнения процесса сортировки. Например, пачка денег, связанная с конкретным коммерческим депозитом в банке, может быть загружена в начале цикла обработки денег. Затем деньги подаются в машину для обработки наличных денег и сортируются на основании потребностей клиента. В типичном случае они укладываются в пачки в соответствии с номиналом. В США, например, машины для обработки наличных денег обрабатывают банкноты шести основных номиналов: $1, $5, $10, $20, $50 и $100. Хотя существуют другие менее распространенные номиналы (например, $2), их так мало, что их можно собрать в бункер для выбракованных банкнот. В США приблизительно 80% всех банкнот, обрабатываемых машинами для обработки денег, составляют банкноты $20.
Цель обработки больших партий наличных денег заключается в получении пачек, которые будут организованы в соответствии с номиналом, при этом все банкноты в каждой пачке должны быть повернуты лицевой стороной в одном направлении. В настоящее время данный процесс может потребовать нескольких проходов через машину. Основной задачей в банковском деле и в деле обработки наличных денег является сортировка всех банкнот в загружаемой партии в соответствии с их номиналом и одинаковой ориентацией лицевой стороны за один проход. Это вызвано, главным образом, стандартами многих центральных банков, требующих, чтобы коммерческие банки возвращали банкноты в осуществляющий эмиссию орган повернутыми лицевой стороной в одном направлении и ориентированными.
При формировании пачки для загрузки в машину для обработки наличных денег банкноты повернуты лицевой стороной вверх или вниз. Общим правилом является то, что банки предпочитают укладывать в пачку и упаковывать банкноты, лежащие лицевой стороной в одном направлении. Следовательно, для банкнот каждого номинала формируются две пачки: одна - из банкнот, лежащих лицевой стороной вверх, и другая - из банкнот, лежащих лицевой стороной вниз. В случае с банкнотами по $20, обычно требуются четыре пачки (две лицевой стороной вверх и две лицевой стороной вниз), вследствие большого объема обрабатываемых банкнот характерного для этого номинала. Следовательно, для машин, обрабатывающих наличные деньги США, всего может потребоваться 15 приемных бункеров (четыре бункера для банкнот по $20, по два для каждого из оставшихся пяти номиналов и один бункер для выбракованных банкнот, в который будут собираться необычные номиналы помимо непригодных банкнот).
В банковской отрасли имеется возрастающая потребность уменьшить насколько возможно площадь, занимаемую машинами для обработки наличных денег. Самый простой путь выполнить эту задачу состоит в уменьшении количества приемных бункеров. Однако для выполнения этого требуется, чтобы все банкноты данного номинала в пачке каждого бункера лежали лицевой стороной в одном направлении. Выполнение этого могло бы сократить количество приемных бункеров до восьми (два для банкнот по $20, по одному для каждого для составляющих пяти номиналов и одним для отбракованных банкнот). Также имеется необходимость увеличить производительность. Способность повертывать должным образом банкноты во время их обработки сократила бы вполовину время, необходимое для второго прохода.
Следовательно, в данной области имеется потребность иметь быстродействующую машину для обработки наличных денег, которая бы обеспечивала, чтобы все банкноты каждого номинала лежали во время обработки лицевыми сторонами в одном направлении.
Краткое изложение сущности изобретения
В данном изобретении предлагается устройство для повертывания документов лицевой стороной вверх во время их обработки с большой скоростью. В данном изобретении используется по крайней мере один датчик, который сканирует документы по отдельности в то время, когда они последовательно пропускаются через машину для обработки. Датчик определяет направление, в которое обращена лицевая сторона документов. В зависимости от того направления, в которое обращена лицевая сторона документа, как его определил датчик, переключатель маршрута направляет документы по одному из двух маршрутов, имеющих равную длину, внутри машины для обработки. Если документ обращен лицевой стороной вверх, переключатель маршрута направляет документ по первому маршруту, который ведет непосредственно в точку сбора, такую как бункеры для сортировки денежных знаков, которые разделены в соответствии с номиналом. Если документ обращен лицевой стороной вниз, переключатель маршрута направляет документ по второму маршруту, который содержит перекрученную ленту конвейера, которая поворачивает документ вокруг его продольной оси таким образом, чтобы он был обращен лицевой стороной вверх. Второй маршрут встречается с первым маршрутом, при этом лента конвейера вставляет повернутые лицевой стороной вверх документы обратно в том же порядке следования, в котором этот документ находился относительно других документов до того, как он был направлен по второму маршруту переключателем маршрутов. Таким же образом, все документы, подаваемые в быстродействующую машину для обработки достигают конечной точки сбора в том же порядке следования, в котором они подавались в эту машину, но при этом все документы обращены лицевой стороной вверх.
Краткое описание чертежей
Новые признаки, которые, как предполагается, являются отличительными признаками данного изобретения, изложены в прилагаемых пунктах патентных притязаний. Однако само изобретение, а также предпочтительный способ его использования, его дополнительные цели и преимущества станут более понятными при рассмотрении следующего подробного описания данных в качестве иллюстрации вариантов выполнения, при его чтении вместе с прилагаемыми чертежами.
На Фиг.1 показана машина для обработки наличных денег, воплощающая данное изобретение, в которую загружена партия наличных денег до начала цикла обработки денег.
На Фиг.2А показан механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения.
На Фиг.2В показана обратная сторона пластины, на которой монтируется механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх, согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения.
На Фиг.3А показано детальное изображение направляющей пластины переключателя маршрута в нижнем положении.
На Фиг.3В показано детальное изображение направляющей пластины переключателя маршрута в верхнем положении.
На Фиг.4 показана блок-схема процесса работы механизма для повертывания банкнот лицевой стороной вверх, согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения.
Подробное описание
На Фиг.1 показана машина 10 для обработки наличных денег, воплощающая данное изобретение, в которую до начала цикла обработки денег загружена партия 12 наличных денег. Эта партия 12 наличных денег подается в машину для обработки наличных денег по одной банкноте. Затем отдельные банкноты перемещаются на конвейере мимо нескольких различных датчиков прежде, чем они попадут в один из сортировочных бункеров 14. В типичном случае один сортировочный бункер используется для сбора банкнот одного номинала в конце процесса сортировки.
Повертывание банкнот лицевой стороной вверх создает несколько практических проблем для быстродействующих машин для обработки наличных денег. Основным среди этих препятствий являются сложность и надежность физического механизма, который повертывает банкноты лицевой стороной вверх (переворачивает их).
Следовательно, когда банкноты отводятся от основного маршрута обработки для того, чтобы быть повернутыми лицевой стороной в нужном направлении, их необходимо вставить обратно в поток банкнот в том же порядке следования, в котором они были до повертывания.
На Фиг.2А показан механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения. Переключатель 201 маршрута определяет маршрут проходящих банкнот в зависимости от того, куда обращена их лицевая сторона. Эту информацию получают с помощью камеры (не показана), расположенной выше переключателя маршрута. Данные о положении лицевой стороны банкноты, полученные с помощью камеры, передаются на устройство управления переключателем 201 маршрута, расположенное ниже.
Переключатель маршрута имеет подвижную пластину 210 выбора направления, которая перемещается между положениями "вверх" и "вниз", определяющими маршрут, по которому будет перемещаться банкнота, аналогично стрелочному переводу на железнодорожном пути. На Фиг.3А и 3В показаны детальные изображения направляющей пластины 210 переключателя маршрута 201 в нижнем и верхнем положениях соответственно.
Если банкнота повернута лицевой стороной вверх, направляющая пластина 210 находится в нижнем положении, как показано на Фиг.3, в котором путь на прямой конвейер 220, который направляет банкноту непосредственно в приемный бункер (не показан), предназначенный для банкнот соответствующего номинала. Если банкнота повернута лицевой стороной вниз, направляющая пластина 210 смещается в верхнее положение, показанное на Фиг.4В, в котором закрывается путь на прямой конвейер 220 и открывается путь на механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх.
Механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх содержит ленту 230 конвейера, которая перекручивается, чтобы повернуть банкноту на 180° вокруг продольной оси. Когда расположенная лицевой стороной вниз банкнота направляется на механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх переключателем 210 маршрута, она захватывается лентой 230 конвейера и повертывается, чтобы оказаться лицевой стороной вверх. Как только банкнота будет повернута лицевой стороной вверх, она снова вставляется в поток банкнот в точке 221 ввода на трассе конвейера 220 в том же порядке следования относительно других обрабатываемых банкнот.
Как показано на Фиг.2А, эти два альтернативных маршрута образуют симметричную конфигурацию в форме прямоугольника. Для того чтобы гарантировать, что банкноты, повернутые механизмом для повертывания банкнот вернулись в соответствующее им положение в порядке следования, расстояние между переключателем 201 маршрута и точкой 221 повторного ввода банкнот в поток должно быть одинаковым как для маршрута по прямому конвейеру 220, так и для маршрута, содержащего перекрученную ленту 230. Следовательно, банкноты, перевернутые лицевой стороной вниз, направляются в механизм для повертывания банкнот, и они достигнут точки 221 повторного ввода за то же время, как в случае, если бы они перемещались по прямому маршруту 220, что позволяет им сохранять то же положение в последовательности относительно других банкнот в обрабатываемой партии, несмотря на прохождение по маршруту через механизм для повертывания банкнот.
Вследствие того, что банкноты необходимо повернуть на коротком расстоянии, представляется нецелесообразным выполнять полный поворот на 360° ленты конвейера в пределах одного контура вокруг двух роликов. Если это выполнить на таком коротком расстоянии, то лента натянется слишком туго, что может создать проблемы для движения ленты. Чтобы решить проблему короткого расстояния, на котором повертываются банкноты, перекручивание ленты конвейера распределяется на несколько витков вокруг роликов, чтобы избежать необходимости выполнить тугое перекручивание на 360°.
Повертывающая лицевой стороной вверх лента 230 перекручена в форме цифры 8, когда она монтируется на ролики. Как показано на Фиг.2А, лента 230 конвейера, повертывающая банкноты лицевой стороной вверх, перекручивается на четверть оборота между точкой 270 подачи от переключателя маршрута 201 и точкой 221 повторного ввода банкнот в последовательность для обработки. Лента 230 складывается вдвое между точкой 270 подачи и верхним роликом 260, расположенным около точки 221 повторного ввода. Это удвоение происходит вследствие положения в цифре 8, что позволяет ленте перемещать банкноты от точки 270 подачи до точки 221 повторного ввода.
Когда лента 230 доходит до наклонной направляющей 221, примыкающей к ролику 260, лента 230 расходится налево и направо, когда кончается участок наложения на цифре 8. Левый участок 230 повторяет наклонную направляющую до пачки 221 повторного ввода. Правый участок ленты 230 перекручивается на четверть оборота между роликом 265 и роликом 266 в нижней части пластины около переключателя 201 маршрута.
После прохождения точки 221 повторного ввода левый участок ленты 230 поворачивается к нижней части пластины и перекручивается на четверть оборота, когда она движется между роликами 261 и 262. Затем траектория ленты снова меняет направление на обратное, и лента 230 перекручивается еще раз на четверть оборота, когда она движется между роликами 262 и 263. Лента 230 последний раз перекручивается на четверть оборота между направляющими роликами 263 и 264 прежде, чем она вернется в точку 270 подачи.
Несколько перекручиваний на четверть оборота, совершаемых лентой 230 конвейера, когда она петляет между роликами 260-266, позволяют цифре 8 на ленте закручиваться и раскручиваться постепенно на контуре ленты, без образования тугих перекручиваний и отмеченных выше возможных проблем с движением.
На Фиг.2В показана обратная сторона пластины, на которой монтируется механизм для повертывания банкнот, согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения. Перекрученная лента 230 конвейера в механизме для повертывания банкнот приводится в движение непосредственно отдельным приводным ремнем 240, который вращается приводом 250, который приводит в движение первичный конвейер. Вследствие ограниченных размеров, приводной ремень 240 для механизма повертывания банкнот монтируется на нижней стороне пластины, как показано на Фиг.2В.
В традиционных устройствах для обработки наличных денег все банкноты следуют по одному маршруту через это устройство до тех пор, пока они не будут направлены в бункеры для соответствующих номиналов или для выбракованных банкнот недалеко от конца маршрута обработки. При такой конфигурации конвейеры по трассе могут приводиться в движение одним двигателем, при этом крутящий момент передается от одного конвейера к следующему. Однако такая конфигурация привода не будет работать в данном изобретении вследствие незначительных потерь крутящего момента на периферии, а следовательно, и скорости при переходе от одного конвейера к следующему. Потери скорости конвейера на периферии вследствие попытки приводить в движение перекрученную ленту 230 не непосредственно, а с использованием первичного конвейера является слишком значительным, чтобы гарантировать, что повернутые лицевой стороной вверх банкноты будут последовательно вводиться обратно в соответствующее им место на маршруте обработки наличных денег. Это в значительной степени является следствием высоких скоростей обработки, достигающих 2000 банкнот в минуту.
Приведение в движение перекрученной ленты 230 непосредственно от привода 250 посредством ремня 240 поддерживает необходимую скорость перекрученной ленты 230 конвейера, что гарантирует, что банкноты, подаваемые в механизм для повертывания банкнот лицевой стороной вверх, последовательно вводятся обратно в первоначальный поток банкнот в их исходное положение в последовательности.
На Фиг.4 представлена блок-схема процесса полного цикла работы механизма для повертывания банкнот лицевой стороной вверх согласно предпочтительному варианту выполнения данного изобретения. Процесс начинается, когда банкнота подается в устройство для обработки наличных денег из области ввода (шаг 401). В типичном случае банкнота является частью пачки банкнот.
После того как банкнота подана в сортировочную систему, она входит в область сканирования (шаг 402). В области сканирования автоматизированная система обнаружения использует один или несколько датчиков (например, камеры строчного сканирования), чтобы считать характеристики банкноты (шаг 403). По данным, собранным системой обнаружения, анализирующая система определяет характеристики банкноты, включая номинал банкноты, ориентацию, пригодность и подлинность, но не ограничиваясь только этими (шаг 404).
Система управления также определяет, какой стороной вверх лежит банкнота, стороной А или В (шаг 405). За А и В можно принять любую сторону по выбору. Если в качестве примера взять валюту США, то за сторону А можно принять сторону с изображением портрета.
Затем банкнота выходит из области сканирования устройства для обработки и выходит в область формирования пачки (шаг 406). Система управления определяет назначение банкноты (шаг 407). Это назначение относится к сортировочному бункеру или карману, в который будет направлена банкнота, что обычно определяется номиналом банкноты.
После того как система управления определяет назначение банкноты, она направляет банкноту по одному из двух маршрутов в зависимости от того, какой стороной, А или В, перевернута вверх банкнота (шаг 408). Если банкнота повернута вверх стороной А, система управления направляет банкноту в конечный путь назначения (приемный карман) по прямой трассе конвейера (шаг 409). Если банкнота повернута вверх стороной В, система управления направит ее в пункт назначения по перекрученному конвейеру, как было описано выше (шаг 410).
Конечный результат состоит в том, что вне зависимости от того, какой стороной вверх была обращена банкнота, когда она поступит в сортировочную машину, она будет подана в карман в точке назначения вверх стороной А (шаг 411). Выбор того, какая сторона, А или В, считается предпочтительной, является произвольным. Существенным является то, что все банкноты будут поданы в конечный накопительный карман, расположенными в одну сторону лицевой стороной вне зависимости от того, какой стороной вверх они были первоначально поданы в систему сортировки.
Данное изобретение гарантирует, что все банкноты каждого номинала будут во время обработки повернуты в одном направлении лицевой стороной. Например, случай использования машин для обработки денежных знаков США данное изобретение позволяет сократить количество приемных бункеров до восьми (два для банкнот по $20, по одному для каждого из оставшихся пяти номиналов и один бункер для отбракованных банкнот), что позволит минимизировать площадь, занимаемую этим устройством.
В альтернативном варианте выполнения данного изобретения можно установить последовательно несколько моделей для повертывания банкнот лицевой стороной вверх для того, чтобы банкноты различного размера можно было повертывать одним и тем же устройством для обработки банкнот. Это может быть особенно полезным в больших коммерческих банках, которые постоянно обрабатывают много различных денежных знаков. Поскольку физические размеры различных денежных знаков могут отличаться друг от друга, механизм для повертывания банкнот должен иметь немного отличную конфигурацию для каждой валюты, банкноты которой имеют одинаковый размер.
Например, банкноты британских фунтов шире, чем банкноты Федеральной резервной системы США. По существу, перекрученную ленту конвейера, используемую для повертывания фунтов, придется слегка приподнять над поверхностью пластины для того, чтобы обеспечить достаточный просвет для банкнот фунтов при их повертывании лентой. Кроме того, сама лента для повертывания также может быть шире, чтобы лучше контролировать банкноты фунтов.
Использование нескольких модулей для повертывания банкнот в одном устройстве для обработки наличных денег позволит банку работать со множеством валют без необходимости иметь отдельное устройство для обработки банкнот каждой национальной валюты.
Хотя предпочтительные варианты выполнения данного изобретения были описаны в приведенном выше подробном описании и проиллюстрированы сопровождающими чертежами, следует понимать, что данное изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами выполнения, но может быть подвергнуто многим перекомпоновкам, модификациям и замене частей и элементов, которые не будут выходить за пределы сущности изобретения. Следовательно, подразумевается, что данное изобретение охватывает подобные перекомпоновки, модификации и замены частей и элементов, которые попадают в объем прилагаемых пунктов патентных притязаний.