EP0104383B1

EP0104383B1 - Vorrichtung zum Stapeln von blattförmigen Gegenständen

Info

Publication number: EP0104383B1
Application number: EP83107863A
Authority: EP
Inventors: Karl Leuthold
Original assignee: GAO Gesellschaft fuer Automation und Organisation mbH
Current assignee: GAO Gesellschaft fuer Automation und Organisation mbH
Priority date: 1982-08-31
Filing date: 1983-08-09
Publication date: 1985-11-21
Also published as: JPS5964359A; DE3232348A1; JPH0237866B2; ATE16582T1; DE3361295D1; EP0104383A1; US4522387A

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Stapeln von blattförmigen Gegenständen unter Verwendung mehrerer auf einer Antriebsachse benachbart angeordneter Scheiben, die spiralförmig von außen nach innen verlaufende Schlitze aufweisen, wobei die in axialer Richtung in Deckung liegenden Schlitze der Scheiben je ein Ablagefach bilden, in das die Gegenstände einzeln durch ein Transportsystem eingeschleust werden.
Automatische Sortiermaschinen, in denen blattförmige Gegenstände, beispielsweise Belege sortiert werden, müssen höhe Stückzahlen in möglichst kurzer Zeit verarbeiten können, was zwangsläufig zu hohen Transportgeschwindigkeiten führt. Je höher die Transportgeschwindigkeit, desto problematischer wird die Bearbeitung der Belege, beispielsweise auch deren Stapelung nach dem Sortiervorgang, denn dazu müssen die Belege innerhalb kurzer Zeit auf kurzem Wege bis zum Stillstand abgebremst werden.
In der DE-AS 12 48 561 ist ein Spiralfachstapler beschrieben, bei dem zwei, sich um eine gemeinsame Achse drehende Scheiben mit spiralförmig von außen nach innen verlaufenden Schlitzen nebeneinander angeordnet sind. Die axial in Deckung liegenden Schlitze der Scheiben bilden je ein Ablagefach, in das ein Beleg tangential eingeführt wird. Mit Hilfe eines zwischen den Scheiben angeordneten Abstreifers werden die Belege wieder aus den Ablagefächern ausgeschleust. Die Umfangsgeschwindigkeit der Scheiben ist wesentlich geringer als die Transportgeschwindigkeit der Belege, so daß der einlaufende Beleg mit seiner Oberfläche an den äußeren Begrenzungswänden der spiralförmigen Schlitze reibend entlanggleitet. Die sich aus der Relativbewegung ergebende Reibungskraft bremst den Beleg ab. Qurch die infolge der Ablenkung in eine spiralförmige Bahn wirksam werdende Zentrifugalkraft wird der Andruck der Belege an die entsprechenden Begrenzungswände noch erhöht, wodurch sich die Reibung, allerdings abhängig von der Geschwindigkeit, verstärkt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Abbremsung unzureichend ist, auch wenn die Stapelvorrichtung mit mehreren Spiralscheiben zur Erhöhung der wirksamen Reibungsfläche versehen wird. Vor allem steifere Belege prallen mit noch zu hohen Geschwindigkeiten auf die Spiralbandenden bzw. auf den Abstreifer auf und werden von dort wieder reflektiert. Dabei kann der Beleg vorzeitig aus dem Ablagefach austreten, was zwangsläufig zu einer Störung des Stapelvorgangs führt. Treffen Belege mit eher weicher, lappiger Qualität mit zu hohen Geschwindigkeiten auf die Spiralbahnenden bzw. auf den Abstreifer auf, ist eine ziehharmonikaartige Deformation vor allem im vorderen Belegbereich möglich. Eine Beschädigung oder zumindest eine ungenaue Ausrichtung bei der Stapelung ist oft die Folge.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Spiralschlitzstapler zu schaffen, der weitgehend unabhängig vom Zustand der Belege und von deren Geschwindigkeit eine störungsfreie Stapelung ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs enthaltenen Merkmale gelöst.
Durch die Ausbildung der Ablagefächer gemäß der Erfindung wird fast die gesamte Bewegungsenergie eines Belegs schon vor dem Aufprall der Belegvorderkante am Fachende in Reibungs- und Walkarbeit umgesetzt. Das Zurückprellen vor allem steiferer Belege wird damit stark abgeschwächt. Außerdem wird die Geräuschentwicklung, die bei Staplern herkömmlicher Bauart durch den Aufprall des Belegs am Fachende bzw. am Abstreifer verursacht wird, reduziert. Das sanfte Abbremsen und die Führung des Belegs auf engem Raum lassen ihn unzerknittert zum Stillstand kommen, so daß auch sehr weiche, lappige Belege störungsfrei verarbeitet werden können.
Aufgrund der Verschränkung der Spiralschlitze und deren starre Ausbildung wird dem Beleg senkrecht zur spiralförmigen Krümmung zusätzlich eine Wellkrümmung aufgeprägt, die bei zu starker Versetzung eine Verkeilung des Belegs im Stapler bewirken kann. Lappige, sehr instabile Belege werden in diesem Fall unter Umständen nicht störungsfrei aus dem Spiralfach ausgestoßen, obwohl der Abbremsvorgang beim Einlauf nicht beeinträchtigt ist.
Wie im Zusammenhang mit einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung noch gezeigt wird, ist es trotzdem möglich, die Verschränkung der Spiralschlitze vergleichsweise stark auszubilden, ohne Gefahr zu laufen, daß sich der Beleg verkeilt. Dies wird dadurch erreicht, daß mindestens eine Begrenzungswand eines Spiralschlitzes elastisch ausgebildet ist und daher vom einlaufenden Beleg zurückgedrängt werden kann. Dadurch erhöht sich der Andruck auf den Beleg und auch die wirksame Reibungskraft innerhalb des Spiralfaches, ohne daß eine zu starke Verkeilung des Belegs zu befürchten ist.
Weitere Vorteile sowie Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ausführungsbeispielen, die nachfolgend anhand der Figuren erläutert werden. Darin zeigen :

Figur 1 den grundsätzlichen Aufbau eines Spiralfachstaplers,
Figur 2 einen Spiralfachstapler, bei dem die Spiralschlitze der Scheiben versetzt zueinander sind,
Figur 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 aus der Fig. 2,
Figur 4 eine Scheibe eines Spiralschlitzstaplers, dessen Spiralschlitze elastisch ausgebildet sind,
Figur 5 einen Spiralschlitzstapler, bei dem die in Fig. 4 gezeigte Scheibe verwendet wird,
Figur 6 einen Schnitt entlang der Linie 6-6 aus der Fig. 5 und
Figur 7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 aus der Fig. 5.

Die prinzipielle Wirkungsweise sowie der Aufbau einer Stapelvorrichtung nach dem Stand der Technik sei anhand der Fig. 1 erläutert. Die Belege 1 werden in Richtung des Pfeils 20 in rascher Folge durch ein aus den Förderriemen 2 und den Transportrollen 10 bestehendes Transportsystem dem in Richtung des Pfeils 21 drehenden Spiralfachstapler zugeführt. Der Stapler besteht aus mehreren Scheiben 5, die senkrecht zur Zeichenebene in der Fig. 1 auf einer Achse 9 mit Abstand zueinander befestigt sind. In jeder Scheibe sind, spiralförmig zur Mitte der Scheibe laufend, Schlitze 12 vorgesehen. Die einzelnen Scheiben sind so auf der Achse befestigt, daß die Schlitze benachbarter Scheiben axial gesehen in Deckung liegen. Die jeweils in Deckung liegenden Schlitze bilden je ein Spiralfach. Innerhalb eines Faches gleitet der Beleg an der jeweils äußeren Begrenzung 12a eines spiralförmigen Schlitzes entlang. Bei fortlaufender Drehung der Spiralschlitzscheiben werden die Belege vom Abstreifer 11, der zwischen den Scheiben angeordnet ist, aus den Spiralfächern ausgeschleust und auf einer Ablage 4 gestapelt.
Bei herkömmlichen Spiralfachstaplern tragen nur die Reibungskräfte, die zwischen dem Beleg 1 und der jeweils äußeren Begrenzungswand 12a eines Spiralschlitzes 12 auftreten, zur Abbremsung der Belege bei. Eine gewisse Verstärkung leistet die Zentrifugalkraft durch den zusätzlichen Andruck.
Gemäß der Lösung nach der Erfindung wird der Beleg beidseitig, d. h. sowohl von den jeweils äußeren als auch von den inneren Begrenzungswänden der Schlitze berührt und abgebremst. Diese beidseitige Erfassung läßt sich, wie nachfolgend beschrieben wird, auf mehrere Arten realisieren.
In einer ersten Ausführungsform werden zwei unterschiedliche Scheibentypen verwendet, die in einer Mehrscheibenanordnung, z. B. in alternierender Folge, auf einer Antriebsachse befestigt sind. Wie die Fig. 2 in einer Aufsicht und die Fig. 3 in einer Schnittdarstellung zeigt, sind auf der Achse 25 vier Scheiben 15, 16, 17 und 18 befestigt. Jeweils zwei Scheiben 15 und 17 bzw. 16 und 18 sind identisch aufgebaut. Die Scheibenpaare unterscheiden sich durch den unterschiedlichen Krümmungsradius der spiralförmigen Schlitze. Im gezeigten Beispiel sind die Spiralschlitze 19 und 21 der Scheiben 15 und 17 etwa ab der Hälfte der gesamten Spiralschlitzlänge bei Annäherung an die Scheibenmitte zunehmend stärker gekrümmt als die Schlitze 20 und 22 der Scheiben 16 und 18. Wie auch die Fig. 2 anschaulich zeigt, liegen die Spiralschlitze aller Scheiben im äußeren Bereich der Staplertrommel in Deckung, während sie zur Mitte der Staplertrommel hin allmählich auseinanderlaufen. Ein Beleg kann daher ohne Behinderung in das ihm zugeordnete Spiralfach einlaufen, da sich die Eingänge der Spiralschlitze kongruent überdecken. Im weiteren Verlauf macht sich die allmählich wachsende Verschränkung der Spiralschlitze bemerkbar. Der Beleg kommt dadurch beidseitig in Berührung mit den Begrenzungswänden der Spiralschlitze (siehe Fig. 3) und wird infolge der Reibungskräfte, die auf beiden Seiten des Belegs wirksam werden, abgebremst. Mit zunehmender Verschränkung erhöhen sich diese Reibungskräfte, da der Beleg eine zusätzliche Wellkrümmung senkrecht zur Spiralkrümmung erfährt. Diese mit zunehmendem Einlauf stärker werdende aufgezwungene Wellkrümmung, die in Fig. 3 deutlich zu sehen ist, verstärkt den Andruck des Belegs an die Begrenzungswände der Spiralschlitze. Die Reibungskräfte und damit die Bremswirkung nehmen folglich kontinuierlich zu. Die enge Führung des Belegs verbunden mit der senkrecht zur Spiralkrümmung wirkenden Wellkrümmung sorgen für das sichere und zerstörungsfreie Abbremsen des Belegs bis in den Ruhezustand am Spiralfachende.
Die Stärke der Wellkrümmung des Belegs wird durch die Stärke der Verschränkung der Spiralschlitze und durch den Abstand der Scheiben zueinander bestimmt. Damit sind viele Möglichkeiten gegeben, die Ausführungsform der Spiralfachanordnung den jeweils gegebenen Bedingungen optimal anzupassen. Zu diesem Spektrum an möglichen Ausführungsformen ist auch die Gestaltung der Zunahme des Verschränkungsgrades und die Wahl des Ortes der wirksamen Verschränkung zu rechnen, wodurch sich Stärke der Bremswirkung und auch der Abbremsweg den jeweils gegebenen Bedingungen anpassen lassen.
Der beidseitige Kontakt zwischen den Belegen und den Begrenzungsflächen der Spiralschlitze kann auch mit identischen Spiralfascheiben realisiert werden, deren Schlitzöffnungen sich von außen nach innen verjüngen. In dieser Anordnung wird mindestens eine der Scheiben um einen kleinen Winkelbetrag verdreht auf der Antriebsachse montiert. Dieser Versetzungwinkel wird so gewählt, daß sich die Spiralschlitzöffnungen im inneren Bereich der Scheibe nicht mehr überdecken. Der Beleg wird wie in der zuvor beschriebenen Ausführungsform quer zur Spiralkrümmung zusätzlich noch gewellt.
Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben, die, wie eingangs erwähnt, eine stärkere Verschränkung der Spiralschlitze eines Staplers ermöglicht, ohne daß das Ausstoßen der Belege beeinträchtigt wird. Bei diesem Stapler wird unter anderem ein Scheibentyp verwendet, wie er in der Fig. 4 gezeigt ist.
Die Spiralschlitze 31 - im äußeren Bereich wie bei den vorgehend erläuterten Scheiben ausgebildet - weisen etwa ab der Hälfte der Spirallänge zur Mitte der Scheibe hin eine elastische Begrenzungswand auf, die in Form einer Zunge 34 aus dem Material der Scheibe ausgeschnitten ist. Aus dem Scheibenmaterial ist außerdem, je einem Spiralschlitz 31 zugeordnet, ein Freiraum 36 ausgeschnitten, in den die Zunge hineingedrückt werden kann. Dies kann beispielsweise durch einen Beleg geschehen, der dicker ist als der Spiralschlitz im Bereich der Zunge, aber auch, wie nachfolgend gezeigt wird, durch die versetzte Anordnung des Spiralschlitzes einer zweiten Scheibe.
Die Fig. 5, 6 und 7 veranschlaulichen anhand eines Beispiels die Wirkungsweise eines Stapels mit elastisch ausgebildeten Spiralschlitzen, wobei die Fig. 6 und 7 Schnittdarstellungen aus der Fig. 5 entlang der Linien 6-6 bzw. 7-7 zeigen. Der Stapler besteht aus den Scheiben 23, 24, 25 und 26, wobei der besseren Übersicht wegen in der Fig. 5 lediglich die Scheiben 23 und 24 (strichliert) dargestellt sind. Die beiden innenliegenden Scheiben 24 und 25 sind in diesem Ausführungsbeispiel mit elastischen Elementen .oder Zungen 34, 35 ausgestattet, wodurch die Spiralschlitze 31, 32 dieser Scheiben im Bereich der Zungen stark eingeengt werden. Oberhalb der Zungen, wie in den Fig. 6 und 7 gezeigt, liegen Freiräume 36,37 in die die Zungen 34,35 bewegbar sind. Die beiden außen liegenden Scheiben 23, 26 sind in ihrem Aufbau mit den im vorhergehenden Ausführungsbeispiel erläuterten Scheiben identisch.
Auch bei dem Spiralfachstapler mit elastischen Begrenzungswänden liegen die Spiralschlitze benachbarter Scheiben im Einlaufbereich des Staplers in Deckung (siehe Fig. 5 Spiralschlitze 31, 30). Zur Mitte der Scheibe hin sind jedoch die Spiralschlitze 31, 32 der innenliegenden Scheiben 24, 25 zu den der außenliegenden Scheiben stark versetzt, so daß ein einlaufender Beleg gezwungen ist, wie die Fig. 5 und 7 zeigen, die elastischen Begrenzungswände oder Zungen 34, 35 zurückzudrängen.
Obwohl der Versatz der Spiralschlitze 31, 32 und 30, 33 relativ groß ist und der Beleg aufgrund dessen sicher und unzerknittert abgebremst werden kann, ist eine, das Ausstoßen möglicherweise behindernde Verkeilung des Belegs wegen der elastisch ausgebildeten Begrenzungswände nicht zu befürchten. Wie in der Fig. 5 am Beispiel der Scheiben 23, 24 gezeigt, enden die Spiralschlitze 30 der Scheibe 23 früher als die mit Zungen 34 ausgestatteten Spiralschlitze 31 der Scheibe 24. Damit wird verhindert, daß die Belege bis zum frei beweglichen Ende einer Zunge vordringen, wo sie sich unter Umständen festhaken könnten.
In dem erläuterten Ausführungsbeispiel ist jeweils das auslaufende Ende einer Zunge frei beweglich. Es ist möglich, den Widerstand einer Zunge einem einlaufenden Beleg gegenüber dadurch zu verstärken, daß das auslaufende Ende einer Zunge durch ein entsprechend ausgebildetes Gegenlager in der Bewegungsfreiheit eingeschränkt wird. In der Fig. 4 ist eine Realisierung dieser Variante in strichlierter Form angedeutet. Durch das Gegenlager 38 kann die auf einem einlaufenden Beleg wirkende Abbremskraft noch vergrößert werden.
Die elastischen Begrenzungswände oder Zungen sind bei dem erläuterten Ausführungsbeispiel aus dem Material der Scheibe ausgeschnitten. Es ist natürlich auch möglich, Scheiben mit üblichen Spiralschlitzen zu verwenden, in die dann beispielsweise Metallfedern eingesetzt werden.

Claims

1. Vorrichtung zum Stapeln von blattförmigen Gegenständen (1) unter Verwendung mehrerer auf einer Antriebsachse in axialer Richtung benachbart angeordneter Scheiben (15-18, 23-26), die spiralförmige von außen nach innen verlaufende Schlitze (12,19,31) aufweisen, wobei die in axialer Richtung in Deckung liegenden Schlitze (12) der Scheiben je ein Ablagefach bilden, in das die Gegenstände einzeln durch ein Transportsystem eingeschleust werden, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils ein Ablagefach bildenden spiralförmigen Schlitze (19, 20, 21, 22, 30, 31, 32, 33) der auf der Achse hintereinander angeordneten Scheiben zumindest in einem inneren Bereich ihrer Länge in axialer Richtung gesehen, radial zueinander versetzt sind.

2. Vorrichtung zum Stapeln von blattförmigen Gegenständen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmigen Schlitze (19) mindestens einer Scheibe (15) eine im Vergleich zu den übrigen Scheiben (16, 18) unterschiedliche Spiralkrümmung aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Scheibe gegenüber den übrigen identisch ausgebildeten Scheiben auf der Achse um einen Winkelbetrag verdreht angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mindestens einer Scheibe die spiralförmigen Schlitze mit elastischen Begrenzungswänden ausgestattet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Begrenzungswand durch eine aus dem Scheibenmaterial ausgeschnittene und in die Spiralbahn (31) ragende Zunge (34) gebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastiche Begrenzungswand durch eine im spiralförmigen Schlitz befestigte Blattfeder gebildet ist.