[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung von mechanischen Papiervernichtern,
bei denen das zu vernichtende Blattgut zwischen rotierende und ineinandergreifende
Messerwalzen geführt wird.
[0002] Aus der EP-PS 0 184 786 B1 ist ein mechanischer Papiervernichter bekannt, mit dem
Blattgut, insbesondere nicht mehr umlauffähige Banknoten, zerstört werden kann. Die
zu vernichtenden Banknoten werden hierfür mittels eines Transportsystems einer Schneideeinrichtung
zugeführt. Die Schneideeinrichtung besteht aus zwei ineinandergreifenden Messerwalzen,
die in einem Gehäuse drehbar gelagert sind. Die Messerwalzen weisen mehrere, durch
Abstandsscheiben voneinander getrennte Messerscheiben auf. Die Breite der Messerscheiben
ist geringfügig kleiner als die der Abstandsscheiben, so daß die Messerscheiben der
Walzen jeweils in die Zwischenräume der anderen Walze hineinragen, ohne diese zu berühren.
Andererseits ist der Abstand zwischen zwei ineinandergreifenden Messerscheiben deutlich
kleiner als die Dicke des zu vernichtenden Blattguts.
[0003] Eine der Schneidevorrichtung zugeführte Banknote wird durch die zwei ineinandergreifenden
rotierenden Messerwalzen in Längsrichtung zerschnitten. Darüber hinaus wird die Banknote
aufgrund der vorliegenden Abstände zwischen zwei ineinandergreifende Messerscheiben
eingeklemmt und durch Einkerbungen in den Messerscheiben in Querrichtung zerschnitten
bzw. zerrissen. Insgesamt wird die Banknote in kleine rechteckige Schnipsel zerstückelt.
Aufgrund des Zerreißeffekts in Querrichtung wird das Papiergefüge irreversibel zerstört.
Das Zusammensetzen derartiger Schnipsel in betrügerischer Absicht kann somit ausgeschlossen
werden.
[0004] Nach dem Zerstörungsvorgang werden die Schnipsel in einem Behälter gesammelt. Zur
Unterstützung des Sammelvorgangs ist der Sammelbehälter an eine Luftabsaugeinrichtung
angeschlossen, mit deren Hilfe ein gezielter Luftstrom in der Schneideeinrichtung
erzeugt werden kann. Der Luftstrom trägt die im Schneidevorgang entstehenden Banknotenschnipsel
in den Sammelbehälter, wirbelt sie durcheinander und kühlt gleichzeitig die Schneideeinrichtung.
Die Gefahr eines durch Banknotenschnipsel herbeigeführten Staus ist somit ausgeschlossen,
da eventuell an den Messerwalzen haftende Schnipsel durch den Luftstrom mitgerissen
werden. Ferner wird durch die berührungslos rotierenden, ineinandergreifenden Messerwalzen
und durch die durch den Luftstorm erzeugte Kühlung ein Dauerbetrieb der Schneideeinrichtung
ermöglicht.
[0005] Beim Betrieb derartiger bekannter Schneidevorrichtungen hat man nun festgestellt,
daß an den Messerwalzen Verunreinigungen entstehen, die auch durch einen gezielten
Luftstrom nicht zu beseitigen sind. Die Verunreinigungen kommen wohl in erster Linie
durch die während des Schneidevorgangs zwischen den Messerscheiben eingeklemmten Banknoten
zustande. In der Phase, in der die Banknotenstreifen in Querrichtung zerrissen werden,
sind sie zwischen den Messerscheiben eingeklemmt, dabei arbeitet die Schneideeinrichtung
nicht mehr berührungslos. Vielmehr reiben die zu zerstückelnden Banknoten beidseitig
an den Messerscheiben, wodurch sich die Wärmeentwicklung in der ansonsten reibungslos
arbeitenden Scheideeinrichtung lokal erhöht und die Ablagerung von fett- und farbhaltigen
Papierpartikeln von verschmutzten Banknoten begünstigt wird. Dies kann auch durch
den gezielten Luftstrom nicht verhindert werden, zumal während des Schneidevorgangs
die Wirkung des Luftstroms zwischen den Messerscheiben ohnehin zu vernachlässigen
ist.
[0006] Insbesondere bei der Zerstörung stark verschmutzter Banknoten verschmieren die Zwischenräume
der rotierenden und ineinandergreifenden Messerwalzen im Laufe der Zeit so stark,
daß die Funktion des Papiervernichters in Frage gestellt sein kann. Es hat sich gezeigt,
daß ohne die Einleitung von Gegenmaßnahmen der Lauf stark verschmutzter Messerwalzen
zur Schädigung des Antriebsmotors bzw. bis zum Zerreißen des Antriebsriemens der Messerwalzen
führen kann.
[0007] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein einfach durchzuführendes Verfahren
zur Prüfung der Funktionstüchtigkeit von mechanischen Papiervernichtern anzugeben.
[0008] Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs
genannten Merkmale gelöst.
[0009] Der Grundgedanke der Erfindung besteht in der Ermittlung des Auslaufverhaltens der
nicht mehr angetriebenen, rotierenden Messerwalzen und dem Vergleich der ermittelten
Werte mit vorgegebenen Werten sauberer Messerwalzen.
[0010] In Abhängigkeit vom jeweiligen Leerlauf- bzw. Auslaufverhalten der zu prüfenden Messerwalzen
können so vor Erreichen kritischer Werte rechtzeitig die notwendigen Wartungsmaßnahmen
eingeleitet werden, bevor ein Schadensfall eintritt.
[0011] Es sind Kontrolleinrichtungen bekannt, die den Betrieb eines Papiervernichters überwachen,
um schädliche Auswirkungen eines plötzlichen Blockierens der Messerwalzen für Motor
und Mechanik, z. B. wegen eines Papierstaus, zu begrenzen. Eine aus der DE-OS 34 12
306 bekannte Einrichtung kann verschiedenartige Betriebsparameter des Motors kontrollieren,
wie z. B. die Leistungsaufnahme, die Drehzahl oder das Drehmoment. Hierbei bleibt
ein langsamer Leistungsanstieg (Anfahren des Antriebs) oder eine sich im Rahmen normaler
Verzögerung ergebende geringe oder langsame Abbremsung des Motors durch das Material
unberücksichtigt. Eine abrupte, starke Änderung der Motordrehzahl, bewirkt z. B. durch
eine Blockade der Messerwalzen, führt bei Unterschreitung eines kritischen Schwellenwertes
jedoch zur Abschaltung des Motors bzw. entkoppelt die Verbindung zwischen der Motorwelle
und den Messerwalzen. Die Überwachung der Kontrollparameter findet zwangsläufig im
Betriebszustand des Papiervernichters statt, da eine zeitliche Schwankung der Parameter,
bewirkt durch die Zuführung des zu vernichtenden Gutes erfaßt werden soll. Bewertet
werden starke relative Änderungen der aktuellen Betriebsparameter. Die Ursache von
langsamen zeitlichen Schwankungen der Parameter ist ebenso nebensächlich wie die Absolutwerte
der Parameter.
[0012] Im Gegensatz dazu wird das erfindungsgemäße Verfahren nicht im Betriebszustand des
Papiervernichters ausgeführt. Vielmehr wird unmittelbar nach dem Ausschalten des Papiervernichters
das Auslaufverhalten der zu prüfenden, eventuell verschmutzten Messerwalzen ermittelt.
Dieses Auslaufverhalten wird dem Auslaufverhalten funktionstüchtiger, unbeschmutzter
Messerwalzen gegenübergestellt, d. h. es wird eine Überprüfung von Absolutwerten vorgenommen.
Durch einen Vergleich der Auslaufverhalten kann unmittelbar auf den Verschmutzungsgrad
der Messerwalzen, und damit auf eine definierte Ursache für die Änderung des Auslaufverhaltens
des aktuell geprüften Papiervernichters, geschlossen werden. Der jeweilige Verschmutzungsgrad
der Messerwalzen steht also in direktem Zusammenhang zur Reibung der Messerwalzen.
Dadurch verkürzt sich die Auslaufzeit bzw. sinkt die Drehzahl der Messerwalzen schneller
ab.
[0013] Durch die Wahl der Meßphase und durch die dadurch vorliegenden definierten Randbedingungen
ist sichergestellt, daß das veränderte Auslaufverhalten ausschließlich durch die im
Laufe der Zeit zunehmende Verschmutzung bewirkt wird. So findet die erfindungsgemäße
Funktionsprüfung im unbelasteten Zustand der Messerwalzen statt, so daß schwankende,
nicht vorhersagbare Parameter, die während des Betriebs des Papiervernichters vorliegen,
mit Sicherheit keinen Eingang in die Funktionsprüfung finden. Solche unvorhersagbaren
Schwankungen werden beispielsweise durch verschiedenartiges Blattgut verursacht.
[0014] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird also vom Auslaufverhalten (z. B. die verkürzte
Auslaufzeit) auf den Grad der Verschmutzung geschlossen. Vorausgesetzt wird dabei
lediglich, daß die anderen Parameter, die das Auslaufverhalten der funktionstüchtigen,
unverschmutzten Messerwalzen bestimmen (z. B. Reibung in den Lagern) konstant bleiben.
Dies ist aber, wie die Praxis zeigt, in der Regel der Fall. Somit ist es möglich,
daß geänderte Auslaufverhalten auf den erhöhten Verschmutzungsgrad zurückzuführen,
da der Verschmutzungsgrad als einzig variabler Wert in die Messung eingeht. Das ermittelte
Auslaufverhalten der geprüften Messerwalzen wird in einem zweiten Schritt dem Auslaufverhalten
funktionstüchtiger Messerwalzen gegenübergestellt.
[0015] Eventuelle Abweichungen im Auslaufverhalten werden anhand vorgegebener Toleranzbereiche
bewertet. Ist z. B. die aktuell ermittelte Auslaufzeit beispielsweise auf die Hälfte
der Auslaufzeit eines funktionstüchtigen Papiervernichters abgesunken, so läßt dies
auf einen Verschmutzungsgrad schließen, der die Einleitung einer Reinigung der Messerwalzen
notwendig macht.
[0016] Diese Reinigung kann durch einen kompletten Austausch der verschmutzten Messerwalzen
gegen saubere Messerwalzen vorgenommen werden. Die verschmutzten Messerwalzen werden
nach dem Austausch gereinigt (beispielsweise im Ultraschallbad), um dann für den nächsten
Austausch als saubere Messerwalzeneinheit zur Verfügung zu stehen. Alternativ dazu
kann die Reinigung der eingebauten Messerwalzen natürlich auch auf mechanische Art
und Weise durchgeführt werden, beispielsweise durch das Einfahren eines kammförmigen
Reinigungselementes zwischen die unbelasteten, rotierenden Messerwalzen. Dies hat
den Vorteil, daß die Messerwalzen zumindest über einen längeren Zeitraum nicht ausgewechselt
zu werden brauchen.
[0017] Die Zunahme der Verschmutzung ist ein kontinuierlicher Prozeß, wobei der eine Reinigung
notwendig machende Grad der Verschmutzung erst nach einem längeren Zeitraum eintritt.
Dieser Zeitraum beträgt, wie sich gezeigt hat, einige Tage bis einige Wochen. Die
Funktionsprüfung der Messerwalzen ist also in einem Zeitintervall zu wiederholen,
das deutlich kleiner ist als der erfahrungsgemäß kleinste Zeitraum, der bis zur Erreichung
des kritischen Verschmutzungsgrades verstreicht. Andererseits sollte die Messung des
Auslaufverhaltens nicht so häufig erfolgen, daß die Effizienz des z. B. in eine Sortieranlage
eingebauten Papiervernichters durch zu hohe Todzeiten merklich beeinträchtigt wird.
Da der kleinste Zeitraum, der bis zur Erreichung des kritischen Verschmutzungsgrades
verstreicht, einige Tage beträgt, ist es ausreichend, das aktuelle Auslaufverhalten
täglich einmal zu testen und dem Auslaufverhalten funktionstüchtiger Messerwalzen
gegenüberzustellen.
[0018] Durch diese einfach durchzuführende Maßnahme wird ein hohes Maß an Sicherheit in
der Überwachung der Funktionstüchtigkeit erreicht, ohne die Effizienz der Vorrichtung
zu schmälern.
[0019] Weitere Vorteile der Erfindung sind den Figuren und der dazugehörigen Beschreibung
zu entnehmen.
[0020] Darin zeigen:
- Fig. 1
- eine Schneideeinrichtung
- Fig. 2
- eine Messerwalze im Längsschnitt
- Fig. 3
- eine Ausschnittsvergrößerung der Fig. 2 und
- Fig. 4
- eine schematische Darstellung einer Meßvorrichtung
[0021] Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Schneidevorrichtung. Die in jeweils zwei Lagern 80
gelagerten Messerwalzen bestehen aus mehreren, durch Abstandsscheiben 82 voneinander
getrennte Messerscheiben 84, die auf einem Achskörper 81 angeordnet sind. Die Breite
der Messerscheiben 84 ist geringfügig kleiner als die der Abstandsscheiben, so daß
sich die Messerscheiben der zweiten Walze 52 mit den Messerscheiben der ersten Walze
51 beim Ineinandergreifen nicht berühren. Andererseits ist der Abstand zweier zusammenwirkender
Messerwalzen bedeutend kleiner als die übliche Banknotendicke, so daß eine sichere
Klemmung der Banknoten zwischen den Messerscheiben, die für einen einwandfreie Schnipselung
Voraussetzung ist, gewährleistet wird.
[0022] Wie der Fig. 1 weiter entnehmbar ist, sind in den Lücken zwischen den Messerscheiben
Abstreifbleche 98 angeordnet. Die an den Dornen 97 angebrachten Abstreifbleche 98
sind so dimensioniert und befestigt, daß sie weder an den rotierenden Messerscheiben
84 noch an den Abstandsscheiben 82 reiben können. Die Bleche 98 entfernen eventuell
noch an den Messerwalzen 51, 52 haftende Banknotenschnipsel.
[0023] Die Messerwalzen 51, 52 sind an ihrem Umfang mit mehreren scharfkantigen Einkerbungen
so versehen, daß sie in Zusammenwirkung mit den Scheiben der zweiten Messerwalze die
Banknoten auch und in Querrichtung zerschneiden bzw. zerreißen.
[0024] Fig. 3 zeigt in einer Ausschnittsvergrößerung der Fig. 2 die durch Abstandsscheiben
82 getrennten Messerscheiben 84. Bei der Rotation der ineinandergreifenden Messerwalzen
berühren sich die Messerscheiben 84 nicht. In den durch die Messerscheiben 84 und
durch die Abstandselemente 82 begrenzten Raum liegen, berührungsfrei zu allen Elementen,
die Abstreifbleche 98. Die bei der Berührung der Banknoten mit den Messerwalzen 51,
52 und durch den Zerreißvorgang anfallenden fett- und farbstoffhaltigen Partikel verschmutzen
die Zwischenräume 100 der rotierenden und ineinandergreifenden Messerwalzen und können
auch durch die Abstreifbleche 98 (ebensowenig wie durch einen gerichteten Luftstrom)
nicht beseitigt werden.
[0025] Der Lauf der Messerwalzen wird durch die sich im Laufe der Zeit anlagernde Schmutzschicht
gehemmt. Diese Hemmung verändert das Auslaufverhalten der Messerwalzen (kürzere Auslaufzeit
bzw. schnelleres Absinken der Messerwalzendrehzahl etc.). Das geänderte Auslaufverhalten
wird ermittelt und dem Auslaufverhalten funktionstüchtiger Messerwalzen gegenübergestellt.
Abhängig von dem Ergebnis der Gegenüberstellung werden Reinigungsmaßnahmen ergriffen.
[0026] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Meßvorrichtung zur Ermittlung des
aktuellen Auslaufverhaltens und zur Gegenüberstellung mit dem Auslaufverhalten funktionstüchtiger
Messerwalzen.
[0027] Insbesondere wird in der dargestellten Meßvorrichtung zur Ermittlung des aktuellen
Auslaufverhaltens die Tatsache genutzt, daß sich die aktuelle Auslaufzeit der Messerwalzen
nach Abschaltung des Papiervernichters mit zunehmender Reibung aufgrund zunehmender
Verschmutzung verkürzt.
[0028] Die aktuelle Auslaufzeit ist einfach meßbar. Dazu wird auf dem Achskörper 81 eine
kreisrunde Scheibe 104 so aufgesetzt, daß die Mittelpunkte der Achse 81 und der Scheibe
104 zusammenfallen. Die Scheibe 104 ist in äquidistanten Abständen auf einem Kreisumfang
mit Löchern 106 versehen. Die Achse 81 - und damit die Scheibe 104 und die der Einfachheit
halber nicht eingezeichnete Messerwalze - wird über einen Zahnriemen 108 von dem Motor
110 in Rotation versetzt. Der Riemen 108 verbindet die Motorachse 112 schlupffrei
mit der Messerwalzenachse 81. Wenn die Messerwalze in ihrem Lauf durch Verschmutzung
zu stark gehemmt ist und sich das gesamte Drehmoment des Motors auf den Riemen überträgt,
kommt es bei Überlastung zum Zerreißen des Riemens 108.
[0029] Versetzt man die Taktscheibe 104 in Rotation, so erzeugen die Löcher 106 in der Meßelektronik
114 durch eine dort enthaltene Lichtschranke Impulse. Die Länge des Zeitintervalls
zwischen den Impulsen ist umgekehrt proportional zu der Drehzahl der Scheibe 104.
[0030] Die Messung der Auslaufzeit beginnt, wenn die Meßelektronik 114 das erste Signal
empfängt. Die Messung wird beendet, wenn nach dem Empfang eines Signals eine vorbestimmte
Zeit verstrichen ist und innerhalb dieser Zeitspanne kein neues Signal empfangen wurde.
Die vorbestimmte Zeit ist berechenbar und durch die Dauer des Auseinanderliegens zweier
empfangener Signale bestimmt, wenn sich die Scheibe 104 schon mit einer sehr geringen
Winkelgeschwindigkeit dreht.
[0031] Der aus der aktuellen Messung erhaltene Ist-Wert der Auslaufzeit der geprüften Messerwalzen
wird einem Komparator 116 zugeführt. Des weiteren wird ein gespeicherter Soll-Wert
der zuvor gemessenen Auslaufzeit funktionstüchtiger Messerwalzen diesem Komparator
zugeführt. Der Komparator 116 vergleicht den Soll-Wert mit dem Ist-Wert, beispielsweise
durch Differenzenbildung.
[0032] Solange die Differenz der Auslaufzeiten einen im Komparator gespeicherten kritischen
Wert nicht überschreitet, werden die Messerwalzen wie saubere bewertet. Andernfalls
ist die Reinigung der Messerwalzen einzuleiten. Das Ergebnis des Vergleichs wird beispielsweise
in Form einer Anweisung Reinigung Ja/Nein auf dem Display 118 angezeigt.
[0033] Das oben beschriebene Verfahren wird unmittelbar vor oder nach der täglichen Benutzung
des Papiervernichters durchgeführt, so daß dieser vor einer neuerlichen Benutzung
nötigenfalls gereinigt werden kann.
[0034] Abschließend sei bemerkt, daß das obige Meßverfahren nur beispielhaft ist. So kann
anstelle der gemessenen Auslaufzeit bis zum Stillstand der Messerwalzen auch die bis
zum Absinken der Drehzahl auf einen vorbestimmten Wert verstrichene Zeit ermittelt
werden. Diese verkürzt sich aufgrund der verschmutzungsbedingten Reibung und ist mit
der entsprechenden Zeit funktionstüchtiger Messerwalzen zu vergleichen.