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Die
Erfindung betrifft ein Blattvereinzelungssystem basierend auf dem
reibschlüssigen Separieren und Fördern des obersten
Blattes von einem Stapel von Blättern, wie Papieren oder
flachen Substraten oder dergleichen, über eine Hürde
mit Hilfe eines Separier- und Förderkopfes, der ein Vorschubmittel für
das oberste Blatt aufweist und wobei der Kopf mit einem Auslenkmechanismus
wirkverbunden ist. Die Erfindung betrifft weiter ein Blatthandhabungssystem mit
einem solchen Blattvereinzelungssystem. Die Erfindung betrifft auch
ein Verfahren zum reibschlüssigen Separieren und Fördern
des obersten Blattes von einem Stapel von Blättern, wie
Papieren oder flachen Substraten oder dergleichen, über
eine Hürde, insbesondere mit einem solchen Blattvereinzelungssystem,
bei dem der Separier- und Förderkopf über den
Auslenkmechanismus über ein Vorschubmittel für
das oberste Blatt ausgelenkt wird und eine Papierseparierung bewirkt.
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Blattvereinzelungssysteme
veralteter Art sind beispielsweise in
AT
329 093 oder
DE 18 00
96 offenbart. Diese sehen eine gleichförmig und zwangsweise,
beispielsweise durch eine Exzenterscheibe, bewegte Hebelmechanik
vor, mit welcher ein Vorschieber parallel zu einem Stapel von Blättern auf
dem obersten Blatt entlang einer zwingend vorgegebenen und immer
gleichen Bewegungskontur bewegt wird. Der Vorschieber trägt
an seinem freien Ende eine Reibrolle, die bei einer Bewegung in
Förderrichtung gegen Drehung gesperrt und bei entgegengesetzter
Bewegungsrichtung drehbar ist. Hierdurch wird bei jeder gleichförmigen
Hin- und Herbewegung des Vorschiebers das jeweils oberste Blatt des
Stapels einem Vervielfältiger zugeführt. Derartige
Blattvereinzelungssysteme beruhen auf einem mit Nachteilen versehenen
Konzept, da eine auf das oberste Blatt aufgrund des Vorschiebers
mit feststehender Reibrolle wirkende Separier- und Förderkraft bereits
aufgrund der zwangsweise vorgegebenen Bewegungskontur unabhängig
von einem dieser Kraft tatsächlich entgegengesetzten Widerstand
des obersten Blattes zum Separieren und Fördern desselben über
eine Hürde ist. Solche Systeme stellen sich nicht auf unterschiedliche
Papierstärken mit insbesondere unterschiedlichen Biegesteifigkeiten
ein und eignen sich aufgrund der daraus resultierenden vielfältigen
Probleme nicht für moderne Papierhandhabungssysteme.
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Ein
eingangs genanntes fortschrittliches Blattvereinzelungssystem ist
in
US 5,377,969 und
DE 199 50 307 C1 offenbart,
wobei eine frei bewegliche und antreibbare, friktive Rolle in einer
Ebene parallel zum Stapel von der Hürde weg bewegbar ist.
In
US 5,377,969 ermöglicht
dies ein selbständiges Einstellen eines Abstandes der friktiven
Rolle von der Hürde, welcher optimal für eine
bestimmte Steifigkeit eines zu vereinzelnden Blattes ist. In
DE 199 50 307 C1 kann
sich ein Anpressdruck der Rolle aufgrund einer Wippenlagerung bei
Blättern größerer Steifigkeit selbständig
erhöhen.
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Des
Weiteren ist in
US
6,866,259 B2 und
US 6,896,254
B2 ein Aufnahmemechanismus für Blätter offenbart,
der einen Arm aufweist, welcher endseitig an einer Drehachse gelagert
und weiter entlang seiner Länge mit einem Scharnier versehen
ist. Stapelseitig weist der Arm eine Aufnahmerolle auf, die – in Bewegung
versetzt – ein Moment auf den Aufnahmearm ausübt,
derart dass der Arm um die Drehachse gedreht und am Scharnier geknickt
werden kann. Gemäß
US 6,866,259 B2 kann dadurch eine wirksame Normalkraft
insbesondere auf ein dickes Blatt erhöht werden. Gemäß
6,896,254 B2 kann
die Aufnahmerolle von einer ersten Position zu einer weiter von
einer Hürde entfernten zweiten Position bewegt werden für
den Fall dass sich ein auf das Blatt aufgebrachtes Moment als unzureichend
erweisen sollte, um das Blatt über die Hürde zu
bewegen.
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Eine
die oben erläuterte Problematik umgehende alternative Ausführung
eines Blattvereinzelungssystems ist in
DE 10 2004 038 753 B3 und
DE 10 2004 038 971
B3 offenbart, wobei jeweils eine seitliche Aufhängung
eines Auslenkmechanismus für einen Separier- und Förderkopf
vorgesehen ist. Solche Systeme vermeiden weitgehend in vorteilhafter Weise
variierende Normalkräfte im Zuge einer Bewegung des Separier-
und Förderkopfes. Es hat sich jedoch gezeigt, dass das
durch den seitlichen Aufhängungsmechanismus hervorgerufene
Spiel zur Begrenzung des Bewegungsablaufes des Separier- und Förderkopfes
für hohe Anforderungen bei modernen Papierhandhabungssystemen
teilweise nicht exakt genug ist.
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Bei
solchen Systemen besteht demnach das Problem eines Mehrfacheinzugs
(Multipick). In zunehmendem Maße soll bei modernen Papierhandhabungssystemen
ein Mehrfacheinzug weitestgehend vermieden werden. Wünschenswert
wäre es, den Anteil von Mehrfacheinzügen bei der
Papiervereinzelung zu verringern, insbesondere eine Papiervereinzelung
im Hinblick auf unterschiedliche Typen von Blättern und
unterschiedliche Umgebungsbedingungen anpassbarer und besser zu
gestalten.
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An
dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein
Blattvereinzelungssystem, ein Blatthandhabungssystem und ein Vereinzelungs-Verfahren
anzugeben, bei dem das Einzugsverhalten verbessert, insbesondere
exakter ist, vorzugsweise der Anteil von Mehrfacheinzügen bei
einer Blattvereinzelung im Vergleich zu bekannten Systemen verringert
ist.
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Die
Aufgabe wird durch ein Blattvereinzelungssystem der eingangs genannten
Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen
ist, dass der Auslenkmechanismus zur variabel vorgebbaren Voreinstellung
eines Abstandes des Kopfes zur Hürde ausgelegt ist und
das Vorschubmittel mit einer zur Vergrößerung
des Abstandes des Kopfes zur Hürde antreibbaren friktiven
Rolle gebildet ist.
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Die
Erfindung führt auch auf ein Blatthandhabungssystem mit
einem Blattvereinzelungssystem gemäß der Erfindung.
Insbesondere kann ein Blatthandhabungssystem als ein Blattsepariersystem und/oder
als ein Blattbeförderungssystem und/oder als ein Blattzuführsystem
gebildet sein, wobei insbesondere eine Kombination in einem einzigen
System möglich ist. Weiter kann ein Blatthandhabungssystem
als ein Vervielfältigungssystem, als ein Drucksystem oder
als ein Abtastsystem gebildet sein, wobei auch eine Kombination
dieser Systeme in einem einzigen System möglich ist. Möglich
ist auch ein Einzelblatthandhabungssystem, wobei lediglich ein einzelnes
Blatt zur Bearbeitung eingelegt werden kann.
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Entsprechend
dem Konzept der Erfindung führt die Erfindung auch auf
ein Verfahren zum reibschlüssigen Separieren und Fördern
des obersten Blattes von einem Stapel von Papieren oder flachen Substraten
oder dergleichen über eine Hürde, insbesondere
mit einem Blattvereinzelungssystem gemäß der Erfindung,
bei dem der Separier- und Förderkopf über den
Auslenkmechanismus über ein Vorschubmittel für
das oberste Blatt ausgelenkt wird und eine Papierseparierung bewirkt wird.
Erfindungsgemäß sieht das Verfahren vor, dass
ein Abstand des Kopfes zur Hürde variabel zusätzlich über
den Auslenkmechanismus vorgegeben voreingestellt wird und der Abstand
des Kopfes zur Hürde über das Vorschubmittel mit
einer antreibbaren friktiven Rolle vergrößert wird.
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Von
der Erfindung wurde erkannt, dass die wesentliche Ursache für
einen Mehrfacheinzug darin besteht, dass eine auf das oberste Blatt
eines Stapels von Papieren oder flachen Substraten wirkende Vorschubkraft
des Separier- und Förderkopfes (Feedkopf) eine sogenannte
"Buckling"-Kraft im Falle eines üblichen gleichförmigen
Auslenkens des Kopfes über eine Vereinzelungsdistanz hinaus
so weit übersteigt, dass der übersteigende Betrag
ausreichend ist, nicht nur das oberste Blatt, sondern auch ein weiteres
oder mehrere weitere Blätter gegen die Buckling-Kraft – im
wesentlichen eine Reib-, Stauch- und Biegekraft der Blätter – auf
die Hürde, insbesondere Transporthürde, zu schieben.
Eine ausführliche Erläuterung dazu findet sich
in der angemeldeten nicht veröffentlichten
deutschen Patentanmeldung 10 2005 056
634.0 der Anmelderin.
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Eine
Exaktheit der Vereinzelungsdistanz kann, wie nunmehr auch erkannt,
gegebenenfalls im Millimeterbereich erforderlich sein.
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Die
Erfindung geht von der Überlegung aus, dass praktisch nur
im Bereich der Vereinzelungsdistanz ein Gleichgewicht zwischen der
"Buckling-Kraft" und der Vorschubkraft besteht. Die der Vorschubkraft entgegenstehenden
Gegenkräfte setzen sich aus der jeweiligen Summe von Reibkräften,
Stauchkräften und Biegekräften an der Transporthürde
zusammen (Buckling-Kraft) und einer Druckkraft des Kopfs auf den
Stapel, deren Größe und Richtung bedingt wird durch
die Scherkraft der Kopfmasse und einem winkelabhängigen
Normalkraftanteil der Gegenkraft auf den Papierstapel.
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Dementsprechend
geht die Erfindung aus von einem Blattvereinzelungssystem, bei dem
das Vorschubmittel mit einer zur Vergrößerung
des Abstandes des Kopfes zur Höhe der antreibbaren friktiven
Rolle gebildet ist. Bei einem solchen System wird die Trennung des
obersten Blattes von einem Stapel von Blättern, also mit
Hilfe einer beispielsweise motorisch angetriebenen friktiven Rolle
bewirkt, die auf dem Blattstapel aufliegend gegen die Widerstandskraft
des Blattes und vorzugsweise gegen eine Federkraft, nach hinten
bis zum Losreißen des obersten Blattes auswandet, wobei
die Hürde, 8.8 als mechanische Rampe, letztendlich eine
Einzelseparierung bewirkt.
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Die
Erfindung hat erkannt, dass bei den genannten System, wie z. Bsp.
aus 9 ersichtlich ist, das Gleichgewicht zwischen
Buckling-Kraft (B) und Vorschubkraft (V) im Verlaufe der Auslenkung
des Kopfes über die Vereinzelungsdistanz hinaus überraschend
schnell zugunsten der Vorschubkraft verschoben wird – dies
infolge einer zunehmend verringerten Biegesteifigkeit des zu vereinzelnden
Blattes als auch einer weiteren Erhöhung der Normalkraft
auf das zu vereinzelnde Blatt.
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Grundsätzlich
ist unter einem Blatt ganz allgemein jede Art eines flachen Substrates
oder dergleichen zu verstehen, beispielsweise ein Blatt Papier,
eine Folie oder dergleichen. Insbesondere Papiere weisen unterschiedlichste
Gewichte, Adhäsionseigenschaften und Oberflächeneigenschaften auf,
die zudem abhängig von den Umgebungsbedingungen in vergleichsweise
breiten Parameterbereichen variieren können. Die Erfindung
hat erkannt, dass es im Rahmen erhöhter Anforderungen bei
der Blattvereinzelung erforderlich ist, variablen Bedingungen dieser
Art je nach Bedarf Rechnung zu tragen.
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Darüber
hinaus hat die Erfindung auch erkannt, dass nicht nur die Biegesteifigkeit
eines Blattes je nach Beschaffenheit desselben und Umgebungsbedingungen,
beispielsweise im Falle eines welligen Blattes oder eines besonders
schweren Blattes, stark variieren kann. Auch die Normalkraft am
Auflagepunkt der friktiven Rolle kann vielfach abhängig
sein, beispielsweise vom Winkel eines mit dem Kopf wirkverbundenen
Auslenkmechanismus zur Oberfläche des obersten Blattes – beispielsweise durch
eine Veränderung der Höhenposition des obersten
Blattes – als auch vom sich ändernden Winkel beim
Rücklauf des Kopfes im Zuge einer angetriebenen friktiven
Rolle als auch gegebenenfalls infolge einer zunehmenden Kompressionskraft
einer Feder für den Fall, dass der Kopf gegen eine solche
Federkraft zurückläuft. Das Resultat ist eine
papierstapelhöhenabhängige und rücklaufwegabhängige
Veränderung der Normalkraft bei der Separierung, was sich nachteilig
für ein konstantes Separierverhalten, insbesondere im Hinblick
auf die Vermeidung eines Mehrfacheinzugs auswirkt.
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Gemäß dem
Konzept der Erfindung wird dieser vielschichtigen Problematik dadurch
Rechnung getragen, dass der Auslenkmechanismus zur variabel vorgebbaren
Voreinstellung eines Abstands des Kopfes zur Hürde ausgelegt
ist. Das heißt, das Konzept der Erfindung erlaubt es, dass
die friktive Rolle über eine zusätzliche variabel
vorgebbare Distanzvoreinstellung an der Rampe gehalten werden kann, d.
h. somit auch mit einem einstellbaren mechanischen Druck auf ein
oberstes Blatt z. B. auch während des Hochschiebens an
der Hürde nach dem Separieren, wie in 5 dargestellt,
an der Hürde gehalten werden kann. Vorzugsweise ist die
zusätzlich und variabel vorgebbare voreingestellte Distanz über den
Auslenkmechanismus regelbar, beispielsweise, wie in 8 dargestellt.
Beispielsweise kann ein Druck auf das oberste Blatt dadurch erhöht
werden, dass eine Voreinstellung des Abstandes des Kopfes zur Hürde
so vorgegeben wird, dass dieser vergleichsweise nah an der Hürde
positioniert ist. Es kann auch je nach Bedarf ein "negativer" Druck
aufgebaut werden, indem der Kopf aktiv von der Hürde vergleichsweise
weit entfernt angeordnet wird.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an,
das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung,
sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Vorzugsweise
weist der Auslenkmechanismus ein Gestänge auf, an dessen
stapelseitigem Ende der Kopf angebracht ist. In besonders vorteilhafter
Weise kann ein Gestänge an einem stapelfernen Ende, insbesondere
schwenkbar, gehalten sein, insbesondere an einer oberen Innenseite
eines Gehäuses. Es hat sich gezeigt, dass die Ausbildung
des Auslenkmechanismus an einem Gestänge zur Realisierung
des Konzepts der Erfindung besonders viele Möglichkeiten
bietet.
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Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist
ein Gestänge einen ersten und zweiten Teil auf, die teleskopierbar
relativ zueinander derart verschiebbar sind, dass ein Abstand des
Kopfes zur Hürde variabel vorgebbar voreinstellbar ist.
Mit anderen Worten kann ein solches teleskopierbares Gestänge
in besonders bevorzugter Weise dazu dienen, den Abstand des Kopfes zur
Hürde je – soweit nicht vorgesehen – nach
Bedarf, beispielsweise im Rahmen einer Regelung, oder eines Algorithmus
zu evaluieren und damit eine vorteilhafte Abstandsvoreinstellung
je nach Bedarf – also variabel – vorzugeben. Vorteilhaft
sind ein oder mehrere Motoren zur Betätigung eines Gestänges vorgesehen.
In besonders bevorzugter Weise kann der Motor zum Teleskopieren
eines ersten und zweiten Teils des Gestänges relativ zueinander
vorgesehen sein.
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Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann der Auslenkmechanismus
eine Zahnradübertragung aufweisen. Als besonders vorteilhaft
hat sich eine Zahnradübertragung erwiesen, die eine an
einem zweiten Teil eines Gestänges angebrachte Zahnstange
und ein an einem ersten Teil eines Gestänges angebrachtes
Zahnrad aufweist, welche vorzugsweise derart zusammenwirken, dass der
erste und zweite Teil teleskopierbar relativ zueinander verschiebbar
sind.
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Im
Rahmen einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung weist
ein Gestänge einen ersten und zweiten, insbesondere um
eine gemeinsame Schwenkachse, zusammenschwenkbaren Arm auf, wobei
am ersten Arm der Kopf, insbesondere der Auslenkmechanismus, angebracht
ist, und am zweiten arm ein Schwenkmittel angeordnet ist. Die Variante
der Erfindung hat erkannt, dass es besonders vorteilhaft ist, einen
weiteren Mechanismus zur Erhöhung einer Normalkraft auf
das oberste Blatt vorzusehen. In vorteilhafter Weise kann dazu ein
hebelartiges Gestänge mit einem oben erläuterten
ersten und zweiten Arm dienen. Das Schwenkmittel kann in vorteilhafter
Weise genutzt werden, um einen ersten Arm je nach Schwenkrichtung
so zu positionieren, dass eine Normalkraft auf das oberste Blatt
erhöht oder wahlweise, je nach Bedarf, auch erniedrigt
werden kann.
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Vorzugsweise
ist ein Gestänge an einer Schwenkachse, insbesondere an
einer Schwenkachse an einem Gehäuse, gehalten. In besonderer
Weise hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zur Erreichung der mit
der Variante vorgesehenen Wirkung, dass ein erster und eine zweiter
Arm eines Gestänges starr zueinander angeordnet sind. Vorzugsweise
kann das Schwenkmittel eine Feder aufweisen oder einen Federmechanismus,
welcher zur Erreichung der oben erläuterten Funktion der
Variante ausgelegt ist.
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Zusätzlich
oder alternativ kann das Schwenkmittel eine Zahnradübertragung
aufweisen. In besonders bevorzugter Weise kann die Zahnradübertragung
eine an einem zweiten Arm eines Gestänges angebrachte Zahnstange
aufweisen, die mit einem Zahnrad zur Zusammenwirkung vorgesehen
ist. Vorteilhaft ist ein Motor zum Antrieb eines Zahnrads vorgesehen,
das mit einer an einem zweiten Arm eines Gestänges angebrachten
Zahnstange zusammenwirken kann.
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Zusammenfassend
kann im Rahmen der kombinierten Realisierung des Konzepts der Erfindung
als auch des Konzepts der Variante der Erfindung ein Blattvereinzelungssystem
einen Auslenkmechanismus zur variabel vorgebbaren Voreinstellung
eines Abstand des Kopfes zur Hürde aufweisen als auch einen
Schwenk mechanismus zur variabel vorgebbaren Voreinstellung einer
Normalkraft des Kopfes auf das oberste Blatt. Ein derartiges Konzept kombiniert
also die bekannten Vorteile eines Vorschubmittels in Form einer
antreibbaren friktiven Rolle zur Verbesserung mit dem Konzept eines
variabel vorgebbaren voreingestellten Abstandes des Kopfes zur Hürde
und einer variabel vorgebbaren Voreinstellung einer Normalkraft
des Kopfes. Die zuvor genannten drei Komponenten dieser Kombination
realisieren in bisher nicht bekannter Weise eine höchst zuverlässige
Bewältigung einer Blattvereinzelung selbst bei unterschiedlichsten
Blattbeschaffenheiten und Umgebungsbedingungen. Die kann eine erhöhte Blattförderungsrate
als auch eine Vermeidung von Mehrfachabzügen bewirken.
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Es
kann sich als vorteilhaft erweisen, dass der Auslenkmechanismus,
insbesondere ein erster Arm eines Gestänges, und der Kopf
in einer Einheit integriert ist. Dies schließt nicht aus,
dass auch ein Schwenkmechanismus zusätzlich mit dem Kopf
und dem Auslenkmechanismus in einer Einheit integriert ist.
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Wie
oben erläutert ist das Schwenkmittel vorteilhaft zur vorgebbaren
Voreinstellung einer Auflagekraft des Kopfes auf dem obersten Blatt
ausgelegt. Vorzugsweise ist der Auslenkmechanismus und/oder das
Schwenkmittel zusätzlich oder alternativ zum Vorschubmittel
gesteuert betätigbar. In besonders vorteilhafter Weise
kann das Vorschubmittel und/oder der Auslenkmechanismus und/oder
das Schwenkmittel mit einer Steuerung verbunden sein, über
welche die genannten Mechanismen und Mittel einzeln oder vorteilhaft
aufeinander abgestimmt steuerbar sind.
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Vorzugsweise
weist das Vorschubmittel und/oder der Auslenkmechanismus und/oder
das Schwenkmittel ein Antriebsmittel auf, insbesondere in Form eines
Motors. In einer besonders bevorzugten Ausbildung können
drei Motoren vorgesehen sein, über die jeweils das Vorschubmittel,
der Auslenkmechanismus und das Schwenkmittel angetrieben werden.
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Betreff
das Vorschubmittel kann dieses vorzugsweise weiter eine Welle und
eine Schnecke aufweisen, mittels denen ein Antriebsmittel und eine
friktive Rolle wirkverbunden sind. Eine ähnliche oder gleiche
Ausbildung hat sich auch zum Antrieb des Schwenkmittels als vorteilhaft
erwiesen und kann gegebenenfalls auch zum Antrieb des Auslenkmechanismus
genutzt werden.
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Wie
zuvor erwähnt, ist vorteilhaft der Kopf mit einem Rückstellmittel
wirkverbunden, welches in bevorzugter Weise an dem Auslenkmechanismus
angebracht ist.
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Es
hat sich im Rahmen einer Weiterbildung als besonders vorteilhaft
erwiesen, dass eine Steuerung zur Betätigung des Auslenkmechanismus und/oder
eines Schwenkmittels – gegebenenfalls zusätzlich
oder alternativ zur Steuerung und zur Betätigung des Vorschubmittels – ausgelegt
ist, insbesondere unter Berücksichtigung einer Vorgabe
und/oder Evaluierung einer oder mehrerer Beschaffenheiten des obersten
Blattes von einem Stapel von Papieren oder flachen Substraten oder
dergleichen.
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Vorzugsweise
ist in einer besonders bevorzugten Weiterbildung bei einem Blattvereinzelungssystem
ein Sensor vorgesehen zur Aufnahme einer Distanz zwischen Hürde
und Kopf und/oder ein Sensor zur Aufnahme einer Bewegung des obersten Blattes
und/oder ein Sensor zur Aufnahme einer Winkelausrichtung des Auslenkmechanismus
beziehungsweise des Schwenkmechanismus und/oder ein Sensor zur Aufnahme
eines Zustands des Vorschubmittels und/oder ein auf dem obersten
Blatt laufendes Sensorrad, insbesondere zur Aufnahme eines Schlupfes
zwischen Vorschubmittel und dem obersten Blatt.
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In
besonders bevorzugter Weise ist eine Steuerung mit einem zuvor genannten
Sensor wirkverbunden.
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Das
Konzept der Erfindung hat sich als besonders vorteilhaft im Hinblick
auf ein Blattvereinzelungssystem erwiesen, bei dem der Stapel von
einem Träger, insbesondere in Form eines Hubbodens, getragen
ist. Vorzugsweise ist die Hürde in Form einer Rampe gebildet.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen hinsichtlich des Verfahrens sind den Unteransprüchen
zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an,
das erläuterte Konzept der Erfindung im Rahmen der Aufgabenstellung,
sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Insbesondere
in bezug auf die Vereinzelung von Blättern bekannter Art
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass im Rahmen einer ersten
Variante des Verfahrens ein Abstand des Kopfes zur Hürde
vorgegeben wird.
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Insbesondere
in bezug auf unbekannte Blattarten, beispielsweise im Falle schnell
variierender Umgebungsbedingungen oder häufig wechselnder Blattsorten
kann im Rahmen einer zweiten Variante ein Abstand des Kopfes zur Hürde
und/oder eine Normalkraft des Kopfes auf das oberste Blatt im Rahmen
eines Separier-Algorithmus ermittelt und vorgegeben werden. Vorzugsweise
kann in einem Separier-Algorithmus festgestellt werden, ob innerhalb
einer vorgegebenen Zeitspanne eine Separierung erfolgt ist.
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Vorzugsweise
kann in einem Separier-Algorithmus eine Distanz zwischen Hürde
und Kopf gesteuert sukzessiv erhöht werden, wenn keine
oder eine nur unzureichende Bewegung des obersten Blattes detektiert
wird.
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Mit
anderen Worten, es kann ein Separier-Algorithmus so ausgelegt werden,
dass für den Fall, dass im Rahmen einer vorgegebenen Zeitspanne keine
Separierung erfolgt, eine Distanz zwischen Hürde und Kopf
erhöht wird, um eine Biegekraft des obersten Blatts zu
vermindern. Dieser Vorgang kann im Rahmen eines Separier-Algorithmus
so lange wiederholt werden, bis eine besonders vorteilhafte vorgegebene
Voreinstellung des Abstandes des Kopfes zur Hürde erreicht
ist. Im Rahmen des Separier-Algorithmus wird es dadurch festgestellt,
dass im Rahmen der Zeitspanne eine Separierung erfolgt. Zusätzlich oder
alternativ kann bevorzugt in Abstimmung zur sukzessiven Erhöhung
des Abstandes auch ein Schwenkmechanismus im Rahmen des Separier-Algorithmus
variiert werden, um eine Normalkraft des Kopfes auf das oberste
Blatt sukzessiv zu erhöhen oder gegebenenfalls zu erniedrigen.
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In
besonders bevorzugter Weise kann in einem Separier-Algorithmus ein
Auslenkmechanismus und/oder ein Schwenkmittel in vorgegebener Weise variiert
betätigt werden.
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In
besonders bevorzugter Weise kann daher in Blattzuführabläufen,
die auf einen ersten Blattzufuhrablauf folgen, ein Abstand zur Hürde
soweit erhöht werden, bis ein für eine Steuerung
hinterlegtes akzeptables Verhältnis von Blattgeschwindigkeit
zu Vorschubgeschwindigkeit des Kopfes, insbesondere Umfangsgeschwindigkeit
der friktiven Rolle, erreicht ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese
soll die Ausführungsbeispiele nicht maßgeblich
darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung
dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt.
Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar
erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik
verwiesen.
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Dabei
ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen
und Änderungen betreffend Form und Details einer Ausführungsform
vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee
der Erfindung abzuweichen. Die in der vorstehenden Beschreibung,
in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale
der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger
Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich
sein. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf
die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen
Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand,
der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in
den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen
sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte
offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
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Die
Zeichnung zeigt in:
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1 eine
erste besonders bevorzugte Ausführungsform eines Blattvereinzelungssystems
gemäß einer ersten Variante aufweisend einen Auslenkmechanismus
zur variabel vorgebbaren Voreinstellung eines Abstandes des Kopfes
zur Hürde;
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2 ein
Detail der 1 betreffend eine Sensorik zur
Kontrolle und Regelung von Motoren beispielsweise bei der Ausführungsform
gemäß 1 und der Ausführungsform
gemäß 3;
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3 eine
zweite besonders bevorzugte Ausführungsform eines Blattvereinzelungssystems gemäß einer
zweiten Variante der Erfindung zusätzlich aufweisend ein
Schwenkmittel zur variabel vorgebbaren Voreinstellung einer Normalkraft
des Kopfes auf das oberste Blatt;
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4 eine
Aufsicht auf die Ausführungsform von 3;
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5 ein
beispielhafter Ablauf einer Papierzuführung für
unterschiedliche Höhen eines Papierstapels:
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6 eine
Darstellung zur Erläuterung der auftretenden Kräfte
und eines vorgegebenen Abstandes d1 auf ein oberstes Blatt bei niedrigem
Papierstapel;
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7 ein
Kräftediagramm zur Erläuterung der in 6 dargestellten
Situation;
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8 beispielhafte
Steuerabläufe für (A) einen als Antriebsmittel
dienenden Motor für eine friktive Rolle (B), einen Motor
zur variablen Vorgabe eines Abstands des Kopfes zur Hürde
und (C) für einen Motor zur variablen Vorgabe einer Normalkraft
des Kopfes aus das oberste Blatt;
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9 Kraftverläufe
(A), (B), (C) einer Buckling-Kraft B und einer Vorschubkraft V zur
Erläuterung der Mehrfacheinzugsproblematik;
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10 ein
Ablaufdiagramm eines Separier-Algorithmus zur Ermittlung eines vorteilhaften
Abstandes des Kopfes zur Hürde und/oder einer Normalkraft
auf das oberste Blatt.
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10 beispielhafte
Steuerabläufe für einen als Antriebsmittel dienenden
Motor für eine friktive Rolle, einen Motor zur variablen
Vorgabe eines Abstands des Kopfes zur Hürde und für
einen Motor zur variablen Vorgabe einer Normalkraft des Kopfes aus das
oberste Blatt.
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Die
hier erläuterten Ausführungsformen der Vorrichtung
und des Verfahrens dienen gemäß dem Konzept der
Erfindung zur Optimierung der Zuverlässigkeit der Vereinzelung
von stapelförmigen Blättern, die mit Hilfe eines
Vereinzelungssystems getrennt werden. Für einander entsprechende
Merkmale wurden gleiche Bezugszeichen verwendet.
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1 zeigt
ein Blattvereinzelungssystem 10 vorliegend für
Papiere, basierend auf dem reibschlüssigen Separieren und
Fördern des obersten Blattes 1 von einem Stapel 3 von
Blättern, vorliegend in Form von Papieren, über
eine vorliegend als mechanische Rampe ausgebildete Hürde 5 mit
Hilfe eines Separier- und Förderkopfes 20, der
in 2 als Detail näher erläutert
ist. Der im Folgenden als Kopf 20 bezeichnete Separier-
und Förderkopf 20 weist ein Vorschubmittel 7 für
das oberste Papier 1 auf, wobei das Vorschubmittel 7 mit
einer zur Vergrößerung des Abstandes des Kopfes 20 zur
Hürde 5 antreibbaren friktiven Rolle 9 gebildet
ist. Wie aus 2 weiter ersichtlich, weist
das Vorschubmittel 7 auch eine Welle 11 auf, auf
der ein Schneckenrad 13 angeordnet ist, mittels denen ein
Antriebsmittel vorliegend in Form eines Vorschubmotors 15 mit
der friktiven Rolle 9 wirkverbunden ist. Die vom (Elektro)-Motor
angetriebene und von der Hürde 5 weg „nach
hinten" laufende friktive Rolle 9, trennt reibschlüssig
das Oberst aufliegende Blatt 1 eines Papier- oder Substratstapels 3 vom
Rest dieses Stapels 3 und führt dieses über
die Hürde 5, (die neben der Reibung zum Stapel 3 als „zweite"
Hürde fungiert), einem Rollenpaar 6 zu.
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Der
Papierstapel 3 ist üblicherweise in einer Kassette
gelagert, die in einem Schacht 4 eingeführt werden
kann. Die Rampe vorliegend an der Kassette stellt hier eine Hürde 5 für
das Papier dar, mit der Aufgabe, Mehrfacheinzüge zu verhindern.
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Mit
Hilfe dieser Separiereinrichtung (auch „Feeder" genannt)
kann das einzelne Blatt 1, wie erläutert, aus
dem Schacht 4 gezogen werden.
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Das
Rollenpaar 6 am Ende der Rampe, das gemeinhin auch mit „Exit-Rollen"
bezeichnet wird, verfügt vorliegend über einen
separaten Antrieb und wird über einen nicht näher
dargestellten Sensor aktiviert, der am Eingang des Rollenpaares
sitzt. Aus Kosten- oder anderen Gründen kann der Sensor auch
entfallen. Die Exit-Rollen sind dann permanent angetrieben. Diese
Rollen haben die Funktion, das bereits teilseparierte Blatt 1 gänzlich
aus dem Schacht zu ziehen und in das nachfolgende Gerät
zu transportieren. Beim nachfolgenden Papierhandhabungssystem/Gerät
kann es sich um eine Druckeinrichtung, eine Scaneinrichtung oder
um eine sonstige Einzelblatt be- oder verarbeitende Einrichtung
oder Gerät handeln.
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Die
Ursache für Mehrfacheinzüge ist anhand von 9 näher
erläutert. Ein Mehrfacheinzug tritt bei einem Separier-
und Fördervorgang, insbesondere bei den beschriebenen Blattvereinzelungssystemen,
mit einer Rolle 9 auf. Die Rolle 9 liegt an einer Rampe
an und ist motorangetrieben, vorliegend gegen eine Federkraft einer
nicht näher dargestellten Feder und sie läuft
auf dem zuoberst liegenden Blatt Papier 1 zurück.
Der Kopf 20 hat schließlich beim Losreißen
des zuoberst aufliegenden Blatts 1, besonders jedoch bei
leichtgewichtigen Papieren, einen Abstand zur Hürde 5 jenseits
einer Vereinzelungsdistanz D1, erreicht, bei der eine vorliegende
linear dargestellte Vorschubkraft V eine vorliegend hyperbelartig
dargestellte Buckling-Kraft (B) übersteigt und damit ausreicht,
mehr als ein Blatt gegen die Reibung zum Folgeblatt zu bewegen,
zu stauchen, zu biegen und somit zu befördern.
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Damit
wird ein Mehrfachabzug in der Separier- und Fördereinheit
und somit ein Mehrfachblatteinzug für das nachfolgende
Gerät erzeugt.
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Dies
kann bei Endgeräten, die zwingend nur einzelne Blätter
verarbeiten können, zu Problemen führen.
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Noch
wahrscheinlicher ist dieser Mehrfacheinzug, wenn der Reibkoeffizient μs2 – s3 zwischen
dem zweiten und dritten Blatt geringer ist, als der Wert μs1 – s2 zwischen
dem ersten und dem zweiten Blatt.
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Diese
sogenannte „Ream Seam"-Bedingung ist bereits gegeben, wenn
der Stapel im Papierschacht oder in der Kassette aus mehreren Teilstapeln
zusammengesetzt wird, was üblicherweise beim Nachladen
der Kassette erfolgt.
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Eine
Trennung eines beim Hersteller maschinell zusammengelegten Papierstapels
und ein darauffolgendes Wiederzusammensetzen hat bereits geringere
Reibwerte in den Übergangsbereichen des Stapels 3 zur
Folge, da die maschinell zusammengelegte Position der Blätter
und damit der relativ gleich bleibende Reibkoeffizient zueinander
kaum manuell nachgebildet werden können, sondern im Allgemeinen
kleiner ist.
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Falls
keine Einrichtung zur Entfernung dieses Mehrfacheinzugs im nachfolgenden
Endgerät eingerichtet ist, wird zumindest ein Eingriff
des Benutzers erforderlich, den Papierstau zu beseitigen. Im Extremfall
kann dies auch einen Servicefall auslösen, verbunden mit
längerem zeitlichen Ausfall des Gesamtsystems und den damit
entstehenden Kosten.
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Gemäß dem
Konzept der Erfindung können Mehrfacheinzüge noch
zuverlässiger als bisher vermieden werden. Dazu ist der
Kopf 20 mit einem Auslenkmechanismus 17 wirkverbunden,
der zur variabel vorgebbaren Voreinstellung eines auch in Bezug auf 6 und 7 näher
erläuterten Abstandes d1 des Kopfes 20 zur Hürde 5 ausgelegt
ist.
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Vorliegend
ist der Auslenkmechanismus 17 mit einem Gestänge 19 gebildet,
an dessen stapelseitigem Ende der Kopf 20 angebracht ist.
Das Gestänge 19 ist an einem stapelfernen Ende
schwenkbar auf einer Schwenkachse 21 gehalten, die an einer
oberen Innenseite eines Gehäuses 23 für
einen in 4 näher dargestellten
Papierschacht gehalten ist. Das Gestänge 19 weist
vorliegend einen ersten Teil 24 und einen zweiten Teil 25 auf,
die teleskopierbar relativ zueinander so verschiebbar sind, dass
ein Abstand d1 des Kopfes 20 zur Hürde 5 variabel
vorgebbar voreinstellbar ist. Dazu wird vorliegend der erste Teil 24 und
der zweite Teil 25 des Gestänges 19 relativ
zueinander über einen Motor 27 teleskopierbar
betätigt. Vorliegend erfolgt dies dadurch, dass der zweite
Teil des Gestänges 25 verschiebbar im ersten Teil 24 des
Gestänges 19 geführt ist, wobei am zweiten
Teil 25 des Gestänges 19 eine Zahnstange 29 angebracht
ist und am ersten Teil 24 des Gestänges 19 ein
Zahnrad 31 angebracht ist, welches über den Motor 27 angetrieben
wird und in der Zahnstange 29 verläuft. Durch
Ineinandergreifen der Zähne des Zahnrads 31 und
der Zahnstange 29 kann das Zahnrad 31 auf der
Zahnstange abrollen und so den zweiten Teil 25 des Gestänges 19 in
den ersten Teil 24 hineinziehen oder aus diesem herausschieben.
Darüber kann je nach Ansteuerung des Motors 27 ein
Abstand D1 des Kopfes 20 zur Hürde 5 eingestellt
werden. Vorliegend ist der Motor 27 und das Zahnrad 31 an
einem gemeinsamen Ausleger 33 des zweiten Teils 25 des
Gestänges 19 angebracht, wobei das Zahnrad 31 direkt
auf einer Welle des Motors 27 angeordnet ist, welche den
Ausleger 33 durchgreift. Die variabel vorgebbare Voreinstellung
des Abstandes d1 wird vorliegend durch die Pfeile 35 symbolisiert.
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Ein
Winkelsensor S4 dient in der in 7 näher
erläuterten Weise zur Aufnahme eines Winkels a1, a2 zwischen
dem Gestänge 19 und der Innenseite 23 des
Gehäuses um damit zur Aufnahme einer Neigung – und
somit zur Bestimmung eines Normalkraftanteils eines Kopfes 20 zur
Oberfläche des obersten Papiers 1. Darüber
hinaus ist sowohl der Motor 31 als auch der Motor 15 mit
einem Sensor S1, S2, S3 versehen, deren Sensor-Signale 41 in
der in 1 durch Linien dargestellten Weise einer Steuerung 39 zuführbar
sind um unter Auswertung der Sensorsignale 41 entsprechende
Steuersignale 43 an die Motoren 15, 27 auszugeben.
Dazu ist die Steuerung 39 mit einer entsprechenden Software 45 und
einer Energieversorgung 47 versehen.
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2 zeigt
des Weiteren die nähere Ausgestaltung des Sensors S1 und
des Sensors S2. Beide Sensoren S1 und S2 – wie auch der
Winkelsensor S4 oder der Sensor S3 in 4 – sind
vorliegend als Optosensoren ausgebildet, können in einer
Abwandlung jedoch auch alle oder teilweise als Hall-Sensoren ausgebildet
sein. Dem Sensor S2 ist vorliegend ein Taktrad 49 zugeordnet,
das auf einer mit der Welle 11 synchronisierten gleichen
oder anderen Welle 51 des Motors 15 gehalten ist
und sich mit dieser dreht, wobei die Welle 51 die PWB des
Sensors S2 durchsetzt.
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Dem
Sensor 51 ist ein Sensorrad 53 zugeordnet, das
bei Bewegung die über den Sensor S1 die entsprechenden
Sensorsignale 41 liefert. Sensor S1 und Sensorrad 53 sind
an einem Ende eines Arms eines Hebels 55 gehalten, der über
eine Drehachse 57 gegen eine Kraft einer Feder 59 schwenkbar
ist, die am Ende des anderen Arms des Hebels 55 angreift
und am Gehäuse des Motors 15 festgelegt ist.
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Durch
die in 2 beispielhaft dargestellte Anordnung eines Motors 15 zusammen
mit den Sensoren S1 im Rahmen des Kopfes 20 kann über
das Taktrad 49 an der Achse 51 die aktive Bewegung
der friktiven Rolle 9 erfasst werden. Durch die Abtastung eines
separaten auf dem Papier mitlaufenden Sensorrades 53, das
wie erläutert ebenfalls die Funktion eines Taktrades ausführt – kann
der Schlupf zwischen der friktiven Rolle 9 und dem obersten
Blatt 1 erfasst werden.
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Darüber
hinaus kann gemäß der Darstellung in 1 mit
dem Distanzmotor 27 das Gestänge über
die teleskopartige Anordnung des ersten Teils 24 und des
zweiten Teils 25 in einer Fahrschiene zueinander über
den mit Bezugszeichen 31, 29 dargestellten Zahnstangenantrieb
in einem bestimmten Abstand d1 zur Hürde 5 gehalten
oder gefahren werden. Auch hier wird über ein in 4 näher
dargestelltes Taktrad als Sensor S3 die Drehrichtung und die Anzahl
der Drehungen erfasst und über ein entsprechendes Sensorsignal 41 an
die Steuerung 39 übermittelt, wonach die jeweilige
Teleskoparmlänge zur Einstellung des Abstandes d1 ermittelt
werden kann.
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3 zeigt
eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform eines
Blattvereinzelungssystems in einer seitlichen Darstellung und in 4 ist die
gleiche Ausführungsform in einer Draufsicht gezeigt, wobei
die zuvor erläuterten Elemente der ersten Ausführungsform
gemäß der ersten Variante der Erfindung im Wesentlichen
identisch übernommen und mit gleichen Bezugszeichen versehen
sind.
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Zusätzlich
weist ein Gestänge 18 des Blattvereinzelungssystems 30 der 3 einen
ersten Arm 59 und einen zweiten Arm 61 auf, die
um eine gemeinsame Schwenkachse 21 zusammen schwenkbar
sind und starr zueinander angeordnet sind. Wiederum ist die Schwenkachse
in nicht näher dargestellter Weise an der Innenseite eines
Gehäuses 23 gehalten.
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Der
erste Arm 59 weist im Wesentlichen die in bezug auf die
Ausführungsform eines Blattvereinzelungssystems 10 der 1 erläuterten
Merkmale auf, wobei wiederum der Kopf 20 im Wesentlichen funktionsgleich
am ersten Arm 59 angebracht ist. Der erste Arm 59 ist
mit dem Auslenkmechanismus 17, wie anhand von 1 erläutert,
versehen, während am zweiten Arm ein Schwenkmittel 63 angeordnet ist,
das vorliegend über eine Zahnradübertragung mit am
zweiten Arm 61 angebrachter Zahnstange 65 und einem
mit der Zahnstange 65 zusammenwirkenden Zahnrad 67 gebildet
ist. Wiederum ist ein Motor 69 zum Antrieb des Zahnrades
vorgesehen. Der in 3 nicht näher dargestellte
Winkelsensor 37 dient wiederum zur Detektion einer Winkelausrichtung
A1, A2 des Gestänges 18. Die Sensorsignale werden – ähnlich,
wie bereits anhand von 1 erläutert – wiederum
an eine Steuerung 39 übermittelt, die aufgrund der
Sensorsignale 41 entsprechende Steuersignale 43 an
die Motoren 15, 27, 69 zurückgibt.
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Mit
dem eine Normalkraft Nges einstellenden Motor 69 wird
vorliegend das Gestänge 18 über die bogenförmig
ausgebildete Zahnstange 65 mit dem Motorritzel als Zahnrad 67 um
die Schwenkachse 21 bewegt. Bedarfsmäßig
kann zur feineren Winkelauflösung ein Getriebe eingesetzt
sein. Insbesondere ist mit einem nicht näher dargestellten
Taktrad auf der Motorachse 71 eine effektive Winkeländerung
berechenbar.
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Alle
im Rahmen von 1 bis 3 dargestellten
Motoren 15, 27, 69 sind im Rahmen der
vorliegenden Ausführungsform als kostengünstige DC-Motoren
ausgeführt, können optional aber auch als Stepper-Motoren
ausgeführt werden. Insbesondere sind bei allen Motoren 15, 27, 69 an
der Motorachse Taktscheiben und ein Opto- oder Hallsensor angeordnet.
Die Sensoren sind in der Lage den Beginn einer Motorbewegung, die
Drehrichtung und die Umdrehungszahl zu erfassen. Darüber
hinaus ist die Zeit und die Geschwindigkeit eines über
dem Motor dargestellten Drehantriebs erfassbar. Es können
insbesondere damit auch passive Bewegungen der Motorachse erfasst
werden, z. B. bei einer Bewegung des Gestänges 18 bzw.
des Gestänges 19.
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5 zeigt
in Ansichten (A), (B), (C) den Blattvereinzelungsvorgang wie er
von einem Blattverzeinzelungssystem 30 der 3 bei
unterschiedlichen Höhen eines Papierstapels 3 für
ein oberstes Blatt 1 an einer Rampe 5 vollzogen
wird. Grundsätzlich kann mit einem in 1 bis 4 Blattvereinzelungssystem 10, 30 ein
Kopf 20 passiv oder aktiv zurückgeführt
werden. Unter einer passiven Zurückführung ist
zu verstehen, dass als elektronische Feder eine konstante wegunabhängige
Gegenkraft durch eine geringe Bestromung des Motors 15 erzeugt wird.
Unter einer aktiven Zurückführung ist zu verstehen,
dass bedarfsmäßig ein Vorlauf bzw. Rücklauf des
Kopfes 20 durch eine Bestromung des Motors 20 aktiviert
wird. Als Vorteil kann der Kopf 20 beispielsweise bei einer
unbekannten Beschaffenheit des Papiers 1 beim Zuführstart
immer an der als Rampe ausgebildeten Hürde 5 gehalten
werden. Alternativ kann der Kopf 20 auch bei einem Papier 1 mit
bekannter Beschaffenheit beim Zuführstart in definiertem
Abstand D1 zur als Rampe ausgeführten Hürde 5 geführt
werden. Letzteres erfolgt über eine entsprechende Ansteuerung
des Motors 27. Eine entsprechende Position P des Kopfes 20,
wie sie in 1 und 2 dargestellt
ist, kann durch über die Sensoren S1, S2, S3, S4 und die
entsprechenden Takträder an den Motoren 15, 27, 69 übermittelten
Signale und über die vorliegende Geometrie bestimmt werden.
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Diese
wird im Wesentlichen durch die in 7 näher
dargestellten Winkel a1, a2 und die entsprechenden Längen
des Auslenkmechanismus 17 bestimmt.
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Wie
aus 5(A) ersichtlich ist, kann der Kopf 20 bei
beispielsweise Substraten, vorliegend Papieren 1, mit unbekannten
Beschaffenheiten zunächst an einer Position P nah an der
Hürde 5 gehalten werden. Eine durch die Bestromung
der Motoren 27, 69 regelbare Andruckkraft bzw.
Normalkraft Nges ist durch Vorgabe der Steuerung 39 so
bemessen, dass bei weniger biegesteifem Papier keine bzw. nur unbedeutende
Bewegung des Kopfs 20 nach hinten an der Hürde 5 beim
Separiervorgang erfolgt. Dies kann, wie bereits erläutert, über
die Sensoren S1 und S3 festgestellt werden.
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Beispielsweise
bei einem Substrat mit bekannten Beschaffenheiten kann eine durch
die Pfeile 35 dargestellte Vorschubrichtung und damit beim
Separiervorgang ausgeübte Kraft auf das oberste Blatt 1 über
eine entsprechende Bestromung des Motors 27 vergleichsweise
gering gehalten werden, um den Kopf 20 an eine geeignete
Position P zur Rampe zu bringen. Erfolgt nach Aktivierung der friktiven
Rolle 7 keine durch die Sensoren S1 und S3 registrierte
Papierbewegung, wird die Bestromung des Kopfs 20, d. h.
des Motors 15, schrittweise reduziert, bis eine messbare
Papierbewegung eintritt. Sobald eine Papierbewegung von den Sensoren
S1 und S3 erkannt wird, kann die Bestromung des Motors 27 wieder
erhöht werden, um einen Multiabzug, d. h. einen Mehrfachabzug
von weiteren Papieren außer dem obersten Papier 1 – zu
verhindern.
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Eine
entsprechend synchronisierte Ansteuerung des Motors 15 ist
in 8(A) dargestellt zusammen mit der
mit dem Bezugszeichen 72 kenntlich gemachten Reduzierung
der durch Pfeile 35 dargestellten Druckkraft 35 auf
die Rampe in 8(B) beim Motor 27.
Eine Absenkung kann beispielsweise über eine Mittelung
von vorhergegangenen Zuführzeiten erfolgen, so dass eine
Distanzeinstellung bzw. eine Druckkraft gemäß Pfeilen 35 entsprechend
nachgeregelt reduziert werden kann.
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Bei
einem derart ermittelten Abstand d1 zwischen Kopf 20 und
Hürde 5 kann in der Folge – für den
aktuell eingelegten Stapel 3, falls gleiche Papiere eingelegt
sind – ein für diesen Stapel geeigneter Algorithmus
für die weitere Vereinzelung der Papiere festgelegt werden.
Mit anderen Worten: Die jeweilige Auflagekraft Nges kann
bei Start einer Blattvereinzelung reduziert werden und bedarfsmäßig
während des Rücklaufes des Kopfes 20 erhöht
werden. Damit kommt, wie aus 7 ersichtlich,
eine zusätzliche Normalkraftkomponente N2 zur
ohnehin höher werdenden Normalkraftkomponente N1 – bedingt durch den zunehmenden
Winkel α1, α2 dazu. Dies kann zur weiteren Reduzierung
des Rücklaufwegs herangezogen werden. Mit anderen Worten
kann also die Auflagekraft des Kopfes 20 nach der ersten
Bewegung des obersten Blattes 1 reduziert werden, gegebenenfalls
kann der Kopf 20, wie aus 5 in Ansicht (B) ersichtlich,
während der Auszugsphase des Separiervorganges angehoben
werden. Dies wird durch eine entsprechende Bestromung des Motors 69 bei einem
Blattvereinzelungssystem 30 gemäß 3 bewirkt.
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Insbesondere
ergibt sich ein Vereinzelungsablauf wie folgt:
- 1.
Es erfolgt eine Initialisierung nach Einschub einer Papierkassette.
Das Gestänge 18, 19 fährt hoch
bis zu einem Anschlag und anschließend wird der Auslenkmechanismus 17 betätigt
um den Kopf 20 in eine Ausgangsposition zu bringen, die einer
horizontalen Position am nächsten kommt. Der Bestromungswert
wird so eingestellt, dass der Kopf 20 bis an die Hürde
gefahren wird und anschließend wird die Bestromung reduziert
bis eine Fallbewegung des Gestänges 18, 19 über die
entsprechenden Sensoren S1, S2, S3 erkennbar ist.
- 2. Im Rahmen der in 5 Ansicht (B) ersichtlichen
Separierung ist der Kopf 20 vergleichsweise nah an die
Rampe 5 gedrückt bis eine Blattbewegung erkenntlich
ist – dies detektiert durch die in 2 näher
dargestellten Sensoren zur Erkennung einer Papierbewegung bzw. eines
Schlupfs der friktiven Rolle 7. Danach erfolgt bedarfsmäßig ein
in Ansicht (B) der 5 dargestelltes Anheben des
Gestänges 18, 19 über den Motor 69 um den
Druck auf das oberste Blatt 1 anzupassen.
- 3. Ebenfalls in Ansicht (B) der 5 ist dargestellt,
dass bei geringer werdender Bestromung des Motors 69 dem
Gestänge 18, 19 die Möglichkeit
gegeben wird, den Kopf 20 nach oben auszulenken, um den
Radius des Papiers 1 an der Rampe 5 zu vergrößern.
Dadurch wird weniger Reibkraft des obersten Blatts 1 auf
das Folgepapier ausgeübt und der Druck des Kopfs 20 gegen
das Papier wird entsprechend angepasst. Eine Beibehaltung dieser
Situation erfolgt, insbesonder unter Vermeidung eines Aufsetzens
des Kopfs 20 auf den Stapel 3 um einen Mehrfachabzug
zu vermeiden.
Der Förderbetrieb des Motors 15 wird
unter bedarfsmäßigem weiteren leichten Anheben
des Gestänges 18, 19 beibehalten bis
keine Papierbewegung durch die in 2 dargestellte
Sensorik mehr detektiert wird.
- 4. Danach kann ein weiterer Separiervorgang gemäß 2.,
3. eingeleitet werden, bis eine Situation gemäß Ansicht
(C) der 5 erreicht wird, bei welcher
der Stapel 3 eine vergleichsweise geringe Höhe
aufweist.
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Ein
zu oben 2. und 3. abgewandelter Ablauf bei unbekannten Substraten
ist wie folgt:
Der Kopf 20 wird sehr nahe an der Rampe
gehalten mittels dem Distanz Motor 27 und gegen den Gegendruck
des Papiers. Schrittweise wird bei nahezu konstantem Kopfabstand
zur Rampe die Normalkraft erhöht bis zur ersten Papierbewegung.
Ab diesem Punkt wird die Druckkraft an die Rampe mit Motor 27 reduziert
und wenig später auch schrittweise die Normalkraft mit
Motor 69 reduziert. Beim Auszug des Papiers kann dann die
Normalkraft noch weiter reduziert werden bis zur aktiven Reduzierung
des Auflagegewichts des Kopfes, um die Reibkraft des auszuzienden
Blatts zum Folgeblatt zu reduzieren und so vorseparierten Folgeblättern
vorzubeugen.
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Erfolgt
nach anfänglicher Erhöhung der Normalkraft keine
Papierbewegung wird die Distanz etwas erhöht, wiederum
verbunden mit der schrittweisen Erhöhung der Normalkraft
usw. bis zur Papierbewegung.
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Nach
wiederholten erfolgreichem Separierablauf der ersten Blätter
kann der anfängliche Druck auf die Rampe reduziert werden,
wie dies die Bezugszeichen 72 in 8(B) zeigen.
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Wie
aus 6 und 7 ersichtlich, kann aus dem
Winkel a1 – gemessen durch den Winkeldetektor S4 und der
Ausgangslänge LS1 des Gestänges 18, 19 – die
Höhe h1, h0 des Stapels 3 errechenbar. Der Sensor
für die Weglänge ist am Motor 27 als Rollsensor
wie zuvor erläutert realisiert, kann jedoch auch auf jede
andere Art und Weise realisiert sein. Wenn der Kopf 20 auf
den Stapel 3 zurückläuft kann aus dem
Winkel a1 bzw. aus dem Winkel a2 und der für den Rücklaufvorgang
als gleichbleibend angenommenen Höhe h1 bzw. h0 ein neuer
Abstand d1 errechnet werden. Damit kann in Abhängigkeit
zum Abstand d1 zur Hürde 5 eine zusätzliche
Normalkraft Nges über den Motor 69 auf
den Auflagepositionspunkt P des Kopfes bzw. der friktiven Rolle 7 eingeleitet
werden. Dieser auf die weiteren Motorbewegungen synchronisierte
Vorgang ist in Ansicht 8(C) dargestellt.
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8(C) zeigt damit eine für die
Motoren 15, 27, 69 kombinierte und aufeinander
abgestimmte Steuerung zur Anpassung eines Abstands d1 eines Kopfes 20 zur
Hürde 5 – und damit einer Druckkraft auf
ein oberstes Blatt 1 beim Losreißen desselben und
beim Separieren desselben (5(A), (B),
(C)) als auch eine Anpassung der Normalkraft Nges auf das
oberste Blatt 1 unter Berücksichtigung der Position
P des Kopfes 20.
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9 verdeutlicht
in Ansicht (A) das Problem eines Mehrfacheinzugs für den
Fall eines zu schnellen Rücklaufs des Kopfes 20 und
für den Fall eines zu hohen Auflagegewichts des Kopfes 20.
Es ist zu erkennen, dass das Mehrfacheinzugsrisiko von der Vereinzelungsdistanz
D1 zu Position D2 bei schnellem Rücklauf des Kopfes 20 und
bei vergleichsweise hoher Normalkraft Nges vergleichsweise groß ist,
es wird eine zu große Distanz D2 in zu kurzer Zeit erreicht.
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„In 9 Ansicht
(B) ist die gemäß dem Konzept der Erfindung erläuterte
Wirkung eine Anpassung der Auflagekraft und damit der Normalkraft
ersichtlich – konkret wird die Normalkraft vergleichsweise
gering gehalten, so dass bedingt durch den Schnittpunkt der Separierkraft
mit dem hyberbolischen Kurvenverlauf der Biegekraft die Distanzposition
D1 zur Position D2 eine vergleichsweise geringe Überschusskraft
aufweist, was einen Mehrfachabzug unwahrscheinlicher macht.
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Problematisch
ist in der praktischen Ausführung jedoch eine gleichbleibende
Einstellung einer solch geringen Auflagekraft (ca. 0,2 N–0,3
N) da hier die mechanische Reibung der Separiermechanik jeweils
miteinbezogen werden muss, welche nachteilige Schwankungen aufweisen
kann" Die Situation in 9(C) wird mittlerweise
als ideal angesehen, weil bei unbekanntem Substrat zwei Sicherheitsfaktoren gegen
Mehrfacheinzüge zumindest anfänglich wirksam zusammen
kommen:
- 1. sehr kleine Distanz zur Rampe
- 2. geringe Normalkraft
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Dann
erst erfolgt die schrittweise Erhöhung der Normalkraft
bis zur ersten Bewegung des Papiers, oder falls dies nicht innerhalb
einer definierten Zeit erfolgt eine kleine Distanzerhöhung
wiederum mit schrittweiser Erhöhung der Normalkraft, usw.
bis zur ersten Papierbewegung.
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In 9(C) ist also erläutert, dass
eine anfängliche Kombination von reduzierter Normalkraft mit
kleinstmöglicher Distanz zur Rampe bei schrittweiser Erhöhung
der Normalkraft gefolgt von schrittweiser Erhöhung der
Distanz bis zu einer Bewegung des obersten Substrats eine Herangehensweise
an einen Separierablauf darstellt, der bei einem derartigen Separiersystem
ein Höchstmaß von Sicherheit gegen Mehrfachabzüge
bei unbekannten Substraten bietet.
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10 zeigt
eine konkrete besonders bevorzugte Ausführungsform eines
Verfahrensablaufs gemäß der in Bezug auf 9(C) gemachten Vorgaben zur Realisierung
eines Separier- und Förderverfahrens mit einem Separier-Algorithmus.
Dabei wird eine vergleichsweise gute Normalkraft Nges und
ein vergleichsweise guter Abstand des Kopfes 20 zur Rampe 5 realisiert,
insbesondere für vergleichsweise steifes Papier. In einem
ersten Verfahrensblock 71 werden Timer je nach vorliegendem
Papier und/oder Umgebungsbedingungen gesetzt – vorliegend
für steifes Papier. Wird in den Schritten 73 innerhalb
des Zeitablaufs der Timer eine Papierbewegung registriert, erfolgt
in den Schritten 75 eine schnellstmögliche Separierung
unter Beibehaltung des Drucks auf die Rampe 5, und unter
Reduzierung der Normalkraft bis das Papier von den Exit-Rollen 6 erfasst
ist. Falls keine Papierbewegung registriert wird, wird bei Ablauf
des Timers in den Schritten 77 der Druck auf die Rampe
reduziert und ein neuer Timer gesetzt. Anderenfalls wird eine Distanz
zur Rampe neu eingestellt, vorzugsweise erhöht und in den
Schritten 78 bzw. 79 eine Druckkraft auf die Rampe
(Motor 27) erhöht bzw. eine Normal-Kraft (Motor 69)
erhöht.
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Zusammenfassend
geht die Erfindung aus von einem Blattvereinzelungssystem 10, 30 basierend
auf dem reibschlüssigen Separieren und Fördern
des obersten Blattes 1 von einem Stapel 3 von Blättern,
wie Papieren oder flachen Substraten oder dergleichen, über
eine Hürde 5 mit Hilfe eines Separier- und Förderkopfes 20,
der ein Vorschubmittel 7 für das oberste Blatt 1 aufweist
und wobei der Kopf 20 mit einem Auslenkmechanismus 17 wirkverbunden
ist. Das Konzept der Erfindung sieht zur Verbesserung des Einzugsverhaltens
vor, dass der Auslenkmechanismus 17 zur variabel vorgebbaren
Voreinstellung eines Abstandes des Kopfes 20 zur Hürde ausgelegt
ist und das Vorschubmittel 7 mit einer zur Vergrößerung
des Abstandes des Kopfes 20 zur Hürde 5 antreibbaren
friktiven Rolle 7 gebildet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - AT 329093 [0002]
- - DE 180096 [0002]
- - US 5377969 [0003, 0003]
- - DE 19950307 C1 [0003, 0003]
- - US 6866259 B2 [0004, 0004]
- - US 6896254 B2 [0004, 0004]
- - DE 102004038753 B3 [0005]
- - DE 102004038971 B3 [0005]
- - DE 102005056634 [0011]