УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА
DEVICE FOR MEASURING THICKNESS OF SHEET MATERIAL

[0001] В настоящей заявке испрашивается приоритет по заявке на патент КНР № 201510062226.9 "Устройство для измерения толщины листового материала", поданной в Китайское государственное ведомство по интеллектуальной собственности 5 февраля 2015 года, все содержание которой включено в настоящее описание путем отсылки.
Область изобретения
[0002] Настоящее изобретение относится к устройству для измерения толщины листовых материалов и, более конкретно, к устройству для измерения толщины для листовых ценных документов в оборудовании финансового самообслуживания.
Предпосылки
[0003] В оборудовании для финансового самообслуживания для проверки листовых ценных документов (таких как банкноты, чеки, векселя), которые обрабатываются в пачках по одному, ценные документы во всей пачке необходимо отделить друг от друга по одному. После этого на разделенных отдельных листовых ценных документах осуществляется идентификация, например идентификация изображения, измерение толщины и считывание магнитной информации, чтобы определить, что степень новизны и аутентичность обрабатываемых листовых ценных документов соответствует требованиям. Измерение толщины является критической операцией, без нее невозможно обойтись. Основной функцией устройства для измерения толщины является обнаружение сигналов толщины от проходящего листового материала и на основании этих сигналов толщины определение степени новизны листового ценного документа, наличия прилипших к поверхности ценного документа посторонних веществ, и т.п. Кроме того, это позволяет определить, является ли ценный документ, отделенный от пачки машиной, единственным листом, т.е. не является ли отделенная банкнота на самом деле двумя банкнотами, чтобы обеспечить точность подсчета банкнот.
[0004] Известное устройство для изменения толщины состоит из двух частей, которыми соответственно являются часть измерительного тела и часть измерительного датчика. Принцип измерения толщины заключается в следующем: когда листовой материал (например, банкнота) проходит сквозь устройство для измерения толщины, толщина банкноты приводит к изменению расстояния между измерительным телом и датчиком. Это изменение расстояния приводит к количественному изменению измеряемого физического параметра и, соответственно, датчик выводит электрический сигнал, соответствующий этому изменению. Измененный электрический сигнал после усиления усилителем передается на последующую схему обработки, состоящую из микропроцессора или аппаратной схемы для обработки. Затем определяется, соответствует ли толщина проходящего листового материала стандарту, чтобы определить, не приклеилось ли к поверхности листового материала постороннее вещество, является ли банкнота одним листом и т.п.
[0005] Известное устройство для измерения толщины банкнот имеет конструкцию, показанную на фиг. 1, и ниже описан принцип его работы.
[0006] На валу 005, который смонтирован на раме 001 модуля, установлено множество узлов 008 ведомых колес. На раме 001 модуля на фланцевых подшипниках 011 установлен приводной вал 004. На раме 001 модуля с помощью прижимной пластины 007 и винтов 009 установлена плоская пружина 006. Плоская пружина 006 после деформации прилагает давление ко множеству узлов 008 ведомых колес, и это давление заставляет множество узлов 008 ведомых колес прижиматься к приводному валу 004 для образования прохода для транспортировки банкноты 010. Мощность, передаваемая от внешнего источника, воздействует на ведущее колесо 003, установленное на приводном валу 004, приводя приводной вал 004 во вращение. Приводной вал 004 за счет трения приводит во вращение подшипники на узлах 008 ведомых колес, которые контактируют с приводным валом 004 для генерирования мощности для транспортировки банкноты 010. Плата 002 обнаружения сигнала установлена на верхней части рамы 001 модуля.
[0007] На фиг. 2 показано рабочее состояние вышеописанного устройства. После того как будут смонтированы множество узлов 008 ведомых колес и приводной вал 004, свободное состояние плоской пружины 006 может измениться на деформированное состояние плоской пружины 013. Деформированная плоская пружина 013 прилагает рабочую силу к узлу 008 ведомого колеса, тем самым прилагая через ведомое колесо 016 рабочую силу к приводному валу 004, с которым контактирует ведомое колесо 016, и образуя проход 017 для транспортировки банкноты 010. Направление прохода 017 определяется рабочей силой 014, действующей на ведущее колесо 003 и прилагаемой от внешнего источника, при этом проход 017 может быть двунаправленным проходом. Ведомое колесо 016 находится в контакте с приводным валом 004 для образования точки 018 измерения толщины. Когда банкнота 010 транспортируется по проходу 017 и проходит точку 018 измерения толщины, изменение толщины банкноты можно измерить платой 002 обнаружения сигнала через изменение высоты блока 015 измерения толщины. Множество узлов 008 ведомых колес может покрыть банкноту 010 в направлении длины банкноты, и все изменения толщины банкноты 010 могут быть со временем измерены и преобразованы в образ толщины платой 002 обнаружения сигнала, который передается на внешнюю систему идентификации, где обрабатывается информация о толщине банкноты.
[0008] В вышеописанном устройстве для измерения толщины банкнот возникают следующие проблемы: блок 015 измерения толщины закреплен на узле 008 ведомого колеса, а узел 008 ведомого колеса вращается вокруг вала 005 для компонентов, и смещение, генерируемое блоком 015 измерения толщины, имеет компоненты, проходящие в двух направлениях, т.е. смещение в направлении толщины банкноты и смещение в направлении движения банкноты. Поскольку смещение в направлении движения банкноты может негативно влиять на результат измерения на плате обнаружения сигнала, электрический сигнал, выводимый датчиком, является неточным. Эта ошибка вызывается смещением блока 015 измерения толщины в направлении движения банкноты. Между двумя ведомыми колесами 016, установленными на узле 008 ведомых колес, имеется зазор 012, как показано на фиг. 3. Когда банкнота 010 проходит точку 018 измерения, толщину части банкноты, соответствующей зазору 012, измерить нельзя, поэтому вышеописанное устройство для измерения толщины не может измерить толщину всей банкноты.
[0009] Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по устранению вышеуказанных недостатков, на создание устройства для измерения толщины банкнот, в котором измеряющее тело имеет только одно смещение в направлении толщины и которое способно измерять толщину всей банкноты.
Краткое описание изобретения
[0010] Принимая во внимание вышеописанные проблемы известной технологии, целью настоящего изобретения является создание высокоточного устройства для измерения толщины банкноты, способного измерять толщину всей банкноты.
[0011] Устройство для измерения толщины листового материала содержит несущую раму, выполненную с возможностью установки и поддержки эталонного вала и вала измерительного узла;
вал измерительного узла фиксировано установлен на несущей раме, при этом расстояние между валом измерительного узла и эталонным валом является относительно фиксированным, и на валу измерительного узла имеется по меньшей мере один измерительный ролик, при этом измерительный ролик находится в упругом контакте с эталонным роликом;
измерительный ролик посажен на вал измерительного узла с помощью втулки, при этом во втулке выполнено удлиненное отверстие, с помощью которого втулка посажена на вал измерительного узла, при этом между концом удлиненного отверстия и валом измерительного узла имеется упругий элемент, позволяющий валу измерительного узла упруго поддерживать определенное расстояние от конца удлиненного отверстия, при этом упругий элемент прилагает силу к втулке в направлении эталонного вала, чтобы измерительный ролик находился в упругом контакте с эталонным роликом, при этом на одной стороне измерительного ролика, удаленной от эталонного ролика, расположен датчик расстояния, и датчик расстояния фиксированно установлен на несущей раме и непосредственно обращен к измерительному ролику.
[0012] Предпочтительно измерительный ролик является группой измерительных роликов, образованной по меньшей мере двумя измерительными роликами и установленной на валу измерительного узла через втулку.
[0013] Далее, количество групп измерительных роликов равно по меньшей мере двум, и по меньшей мере две группы измерительных роликов расположены параллельно друг другу в осевом направлении вала измерительного узла.
[0014] Предпочтительно вал измерительного узла имеет две боковые плоскости, которые проходят относительно параллельно, и вал измерительного узла и втулка собраны так, чтобы боковые плоскости соответствовали длинным краям удлиненного отверстия во втулке.
[0015] Предпочтительно упругий элемент является дугообразной упругой полосой.
[0016] Далее, дугообразная упругая полоса расположена внутри удлиненного отверстия на конце, расположенном рядом с эталонным роликом.
[0017] Предлагаемое устройство для измерения толщины имеет следующие преимущества по сравнению с известной технологией.
[0018] В этом устройстве для измерения толщины изменение расстояния между измерительным роликом и эталонным роликом в одном направлении достигается техническими средствами благодаря посадке измерительных роликов на эталонном ролике последовательно и благодаря применению упругого элемента и втулки, что решает проблему смещения измерительного ролика в направлении движения банкноты в известной технологии. Поэтому полученный сигнал толщины не искажен смещениями в других направлениях, и поскольку соседние плавающие измерительные ролики плотно прижаты друг к другу, между ними нет никакого зазора, что позволяет измерять толщину всей банкноты.
Краткое описание чертежей
[0019] Фиг. 1 - схематический вид известного устройства для измерения толщины, применяемого в финансовом оборудовании.
[0020] Фиг. 2- схематический вид сбоку, показывающий измерение толщины устройством по фиг. 1.
[0021] Фиг. 3 - схематический вид узла измерительного ролика в измерительном устройстве по фиг. 2.
[0022] Фиг. 4 - схематический вид в перспективе устройства измерения толщины для листового материала по настоящему изобретению.
[0023] Фиг. 5 - схематический вид, иллюстрирующий установку измерительного узла в измерительном устройстве по фиг. 4.
[0024] Фиг. 6 - схематический вид, иллюстрирующий соотношение между измерительными роликами и втулкой в измерительном узле по фиг. 5.
[0025] Фиг. 7 - схематический вид в сечении группы измерительных роликов по фиг. 6 по линии А-А.
[0026] Фиг. 8 - схематический вид в сечении группы измерительных роликов по линии В-В.
[0027] Фиг. 9 - состояние измерительного узла устройства для измерения толщины по настоящему изобретению до и после прохождения банкноты.
[0028] Фиг. 10 - состояние измерительного узла устройства для измерения толщины по настоящему изобретению во время прохождения банкноты.
Подробное описание
[0029] Для дополнительной иллюстрации устройства для измерения толщины листового материала по настоящему изобретению далее следует его подробное описание со ссылками на чертежи предпочтительного варианта настоящего изобретения.
[0030] Как показано на фиг. 4, предпочтительное устройство для измерения толщины листового материала по настоящему изобретению содержит опорную раму 101, выполненную с возможностью установки и поддержки эталонного вала 104 и вала 105 измерительного узла. Два конца эталонного вала 104 установлены на опорной раме 101 в подшипниках 111 и один конец является приводным. Эталонный ролик 1041 фиксированно посажен на эталонный вал 104. Вал 105 измерительного узла фиксированно установлен на опорной раме 101 и расстояние от вала 105 измерительного узла до эталонного вала 104 относительно фиксированно. На валу 105 измерительного узла расположен по меньшей мере один измерительный ролик 116. Измерительный ролик 116 находится в упругом контакте с эталонным роликом 1041. Между измерительным роликом 116 и эталонным роликом 1041 определен измерительный канал 118 для прохождения листового материала 110.
[0031] Как показано на фиг. 5 и 6, измерительные ролики 116 установлены на втулке 107 группами, при этом каждая группа содержит три измерительных ролика, образуя измерительный узел 108. Затем измерительный узел 108 надевается на вал 105 измерительного узла и крепится на нем. Втулка 107 имеет удлиненное отверстие 1071, сквозь которое проходит вал 105 измерительного узла, и между одним концом удлиненного отверстия 1071 и валом 105 измерительного узла расположен упругий элемент 109. Упругий элемент 109 позволяет валу 105 измерительного узла упруго поддерживать некоторое расстояние от одного конца удлиненного отверстия 1071, расположенного рядом с эталонным роликом 1041. В этом варианте расстояние задано большим, чем толщина одного листа стандартной банкноты. Упругий элемент 109 прилагает силу к втулке 107, направленную к эталонному валу 104, чтобы измерительный ролик 116 находился в упругом контакте с эталонным роликом 1041. На одной стороне измерительного ролика 116, удаленной от эталонного ролика 1041, находится датчик расстояния (не показан). Этот датчик расстояния фиксированно расположен на опорной раме 101 и обращен прямо к измерительному ролику 116. Следует отметить, что датчик расстояния имеет плату 120 обнаружения сигнала, выполненную с возможностью обрабатывать информацию, собираемую датчиком расстояния. Для того чтобы измерять толщину всего листового материала, как показано на фиг. 5, группа измерительных роликов по настоящему изобретению является группой, образованной тремя измерительными роликами, а общее количество групп равно одиннадцати. Одиннадцать групп измерительных роликов расположены параллельно в осевом направлении вала 105 измерительного узла. Понятно, что количество измерительных роликов 116 можно увеличить или уменьшить в соответствии с шириной конкретного материала.
[0032] На фиг. 6-8 показан узел измерительных роликов устройства для измерения толщины истового материала по настоящему изобретению, подробное описание которого следует ниже. Для смещения измерительного ролика 216 относительно эталонного ролика 1041 в одном направлении и сборки с относительной нулевой фазой между втулкой 107 и валом 105 измерительного узла, вал 105 измерительного узла имеет две боковые плоскости, проходящие относительно параллельно, а вал 105 измерительного узла и втулка собраны так, чтобы эти боковые плоскости соответствовали длинным краям удлиненного отверстия 1071 втулки 107. Предпочтительно вал 105 измерительного узла выполнен как вал прямоугольного сечения. В этом варианте упругий элемент 109 является дугообразной упругой полосой. Упругий элемент 1089 установлен внутри удлиненного отверстия 1071 втулки 107 на конце, ближайшем к эталонному валу 104. Упругий элемент 109 позволяет валу 105 измерительного узла сохранять некоторое расстояние от конца удлиненного отверстия 1071. Упругий элемент 109 прилагает силу к втулке 107, направленную к эталонному валу 104, чтобы вал 105 измерительного узла упруго сохранял некоторое расстояние от внутренней стенки втулки 107 в направлении толщины. Следует отметить, что упругий элемент 109 также может иметь другую форму, например форму пружины.
[0033] Далее следует описание принципа работы устройства для измерения толщины листового материала со ссылками на фиг. 3, 9 и 10. Когда устройство для измерения толщины листового материала находится в состоянии ожидания, измерительный ролик 116 поддерживается втулкой 107, а втулка 107 подвергается воздействию упругого элемента 109 и вала 105 измерительного узла так, чтобы измерительный ролик 116 находился в плотном контакте с эталонным роликом 03. Когда листовой материал 110 входит в устройство для измерения толщины, мощность, передаваемая от внешнего источника, воздействует на ведущее колесо 103, установленное на эталонном валу 104, и приводит эталонный вал 104 во вращение. Эталонный ролик 1041, в свою очередь, за счет трения приводит во вращение измерительный ролик 116, находящийся в контакте с эталонным роликом 1041, для генерирования мощности для транспортировки листового материала 110. Когда листовой материал 110 затягивается в измерительный проход 118, определенный измерительными роликами 16 и эталонными роликами 1041, поскольку эталонный ролик зафиксирован, измерительный ролик 116 может сместиться, сжимая упругий элемент 109, и датчик расстояния обнаруживает сигналы смещения измерительного ролика 116, при этом сигналы смещения в наивысшей точке ведомого колеса 116 регистрируются платой 102 измерения сигналов в реальном времени, тем самым осуществляя измерение толщины проходящего листового материала 110.
[0034] Как показано на фиг. 9, когда листовой материал 110 еще не вошел в измерительный проход 118, упругий элемент 109 деформирован, поскольку сжат, и эта деформация создает направленное вверх давление на вал 105 измерительного узла. Поскольку вал 105 измерительного узла зафиксирован на опорной раме 101 и двигаться не может, давление передается на измерительный ролик 116 и прижимает его в направлении эталонного валу 104 в плотный контакт с эталонным роликом 1041.
[0035] Как показано на фиг. 10, когда листовой материал 110 проходит по измерительному проходу 118, две стороны листового материала 110 сжимают эталонный ролик 1041 и измерительный ролик 116 соответственно. Листовой материал 110 движется вперед под действием трения эталонного ролика 1041, и измерительный ролик вращается под действием трения листового материала 110 в направлении, противоположном направлению вращения эталонного ролика 1041. Поскольку эталонный ролик зафиксирован относительно опорной рамы 101, листовой материал 110 может только отжать измерительный ролик 116 вверх в направлении толщины, и в это время втулка 107 смещается, а упругий элемент 109 сжимается. После того как весь листовой материал 110 пройдет по измерительному проходу 118, упругий элемент 109 восстанавливает свою форму, генерируя направленную вниз упругую силу, действующую на втулку 107, чтобы сдвинуть измерительный ролик 116 в исходное положение в плотном контакте с эталонным роликом 1041. Плата 102 измерения сигналов регистрирует в реальном времени смещения наивысшей точки измерительного ролика 116 в течение всего процесса прохождения листового материала 110 по измерительному проходу 118 и преобразует эти смещения в сигналы толщины, которые передаются на внешнюю систему идентификации, и далее, выполняется процесс идентификации, например, для определения соответствия листового материала требованиям и наличия постороннего вещества, прилипшего к листовому материалу.
[0036] Вышеприведенное описание относится лишь к предпочтительным вариантам настоящего изобретения. Следует отметить, что вышеописанные предпочтительные варианты не следует считать ограничением настоящего изобретения и объем изобретения определяется его формулой. Специалистам понятно, что в настоящее изобретение можно внести различные усовершенствования и изменения, не выходящие за пределы изобретательской идеи и объема изобретения, и такие усовершенствования и изменения входят в объем настоящего изобретения.