CN109715538B - 用于单分片材的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单分设备(1)和一种用于单分片材的系统。该单分设备(1)包括用于接收由待单分的片材(31)组成的一叠片材的片材存储器(3)。片材存储器(3)包括单分缝隙(32)。所述单分缝隙(32)形成并布置为将片材(31)从片材存储器(3)输送至传送机构。单分设备(1)还包括单分装置(2)，该单分装置(2)包括旋转分离辊(21)，其中该分离辊(21)包括部分地位于其旋转表面(23)上的接触区域(22)，以周期性地与片材(31)接触并将片材(31)从片材存储器(3)传送至传送机构。单分设备(1)的位置控制装置(4)联接至分离辊(21)，并包括对准指示标记(41)，该对准指示标记(41)与分离辊(21)的接触区域(22)的角度位置相关联，并指示接触区域(22)与单分缝隙(32)和/或片材(31)的对准。

Description

用于单分片材的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种单分设备和一种用于单分片材的方法。常规的单分设备包括用于接收待单分的一叠片材的片材存储器。该片材存储器包括用于将单张片材从片材存储器输送至传送机构的单分缝隙。所述单分设备适合于分离所述一叠片材中的片材。该单分装置包括旋转分离辊。该分离辊包括部分地位于其旋转表面上的接触区域，以周期性地与待从片材存储器分离的片材接触，并将该片材传送至传送机构。
背景技术
单分设备广泛用于单分成叠片材。某些单分设备使用轮式单分器。轮式单分器使用包括摩擦接触区域的分离辊，以与待分离的片材接触，并将该片材传送至传送机构。在另一个实施例中，所述轮可使用具有穿孔的截面接触区域，以向待分离的片材施加吸力。随着分离辊的旋转运动，它将接触的片材移动至传送机构，以输送至另一个处理工位。其它片材保持在片材存储器中。
单分设备用于沿横向或纵向快速单分成叠(尤其是成捆)的钞票等，使得单分的钞票可被供送至传感器系统以确定其属性，尤其是确定其原真性、面额、价值、健康性、以及钞票的其它属性。
本发明的意义上的片材是任何片状物品。优选该片状物品是代表货币、思想和/或授权价值的有价文件，例如由纸、塑料或它们的组合制成的钞票、支票、票据、护照或识别文件。
为了分离片状物品，单分设备的分离辊沿分离方向旋转。随着每次旋转，待分离的片材被传送至传送机构。在单分设备启动时，分离辊必须达到最低目标旋转速度，以拉出待从成叠片材分离的片材。该最低目标速度确保片材在从成叠片材拉出时不会破碎。此外，还确保将片材正确地输送至传送机构。
为了在机器启动时达到最低目标速度，分离辊会对准至起始位置。为了将分离辊对准角度起始位置，分离辊沿分离方向旋转。分离辊包括用于检测到达角度起始位置的传感器。尤其是，单分设备的故障或单分设备在分离过程不受控制的关机可能导致分离辊在故障或关机时与将要分离的片材接触(例如由于堆叠器装满和/或片材卡住这样的严重情况)，在重新启动单分设备之后，分离辊开始沿分离方向旋转。实际上，分离辊的旋转速度没有达到最低目标速度。由于传送机构的速度与分离辊的速度不匹配，这可能导致单分设备的故障，例如撕裂或扯碎片材。为了克服该问题，分离辊可逆着分离方向旋转。但是，这样分离辊会将片材推回到成叠片材处。不可避免的结果是片材会破碎。
发明内容
因此，需要改进现有的单分设备。尤其是，本发明的问题是提供一种单分设备，其中，能无故障地确保片材从分离辊至传送机构的传送和输送。在长时间操作之后以及在单分设备的启动和/或重启之后，分离过程应可靠。
根据本发明的第一方面，所述单分设备包括位置控制装置。该位置控制装置联接至分离辊，并包括对准指示标记。该对准指示标记与分离辊的接触区域的角度位置相关联，并指示接触区域的对准，尤其是与片材存储器的单分间隙和/或待单分的片材相关的接触区域的对准。
分离辊的对准指示标记的位置检测用于假定分离辊与待分离的片材之间的接触。此外，对准指示标记指示分离辊是否能够旋转而不会因向成叠片材和/或片材存储器的方向传送和/或输送片材而导致待分离的片材的分离、输送和/或传送的事故。此外，如果能将分离辊对准起始位置，那么在单分设备启动或重启之后，对准指示标记提供单分设备的信息。起始位置是分离辊的一个角度对准位置，在该角度对准位置处，启动加速度足以实现最低旋转速度，以确保单分过程。对准指示标记示出了一个相对位置，该相对位置优选是分离辊与待分离的片材的相对角度位置。
根据本发明，所述单分设备获得如何用分离辊处理、是否可将分离辊对准至起始位置、分离辊似乎在起始位置对准、和/或分离辊的对准似乎因与片材接触而导致麻烦的信息。此外，如果需要手动操作(例如因卡住而需要将单分设备的片材拉出)，那么单分设备会获得进一步信息。
本发明提供了一种确定分离辊的当前对准状态(尤其是在单分设备启动或重启时)的方法。该结果支持确定分离辊是否可逆着分离方向旋转、分离辊是否处于起始位置、分离辊是否不应逆着分离方向旋转、或者是否允许分离辊沿分离方向旋转，例如旋转至起始位置。
在一个优选实施例中，位置控制装置包括可旋转的位置控制辊。对准指示标记布置在该位置控制辊上，并且可由检测单元感测。位置控制辊可与分离辊一体地形成。在一个实施例中，位置控制辊使用与分离辊相同的旋转轴。
在另一个实施例中，位置控制辊在单分设备处与分离辊分开布置。位置控制辊优选联接至分离辊，最优选通过机械联接方式联接。所述机械联接可通过皮带、链条或齿轮进行。此外，可通过位置控制辊与分离控制辊的直接连接来进行机械联接。
用于指示分离辊的角度位置对准的位置控制辊的设计支持分离辊的角度位置与形成在位置控制辊上的对准指示标记的简单关联。例如，根据对准指示标记的角度位置，检测单元指示分离辊的角度位置，而无需复杂的计算，例如测量值(尤其是长度)的变换。
若位置控制辊使用与分离辊相同的轴，则无需考虑传动比。
接触区域形成在分离辊的旋转表面上。接触区域与分离辊的轴形成接触角。对准指示标记的空间扩展范围限定对准角。在一个优选实施例中，对准角与接触角相关联。在一个实施例中，对准角的扩展范围至少为接触角的尺度。更优选的是，对准角与接触角重叠。
在一个优选实施例中，对准指示标记包括腔体、凹部、反射区域、材料减薄区域、材料压实区域、磁性标记、电气标记、彩色标记和/或表面处理。
在另一个优选实施例中，对准指示标记形成为凹部，例如在分离辊或位置控制辊的正面处。对准指示标记以圆弧延伸至其轴线。所述凹部形成为可透光的，并且光线可穿过该凹部。所述凹部可包括滤光元件，以改变通过凹部的光，例如改变颜色和/或亮度。
此外，对准指示标记可形成为缝隙。该缝隙可根据缝隙被遮盖(例如被遮盖元件和/或对准指示标记的主体遮盖)的程度而有所不同。检测单元可检测缝隙和/或其覆盖范围的存在，以获得关于对准指示标记的相对位置的信息。
此外，对准指示标记可具有反射区，以指示分离辊的位置。该反射区可形成为反射光波，尤其是红外线或可见光。该反射区可由金属、玻璃或任何其它反射材料或表面构成。
在一个实施例中，对准指示标记可包括材料减薄和/或材料压实区，例如具有与对准指示标记的周围区域不同的密度的区域。
在一个实施例中，对准指示标记可形成为/具有与周围区域不同的特殊表面处理。该表面处理可通过粗化工艺来进行。
检测单元获得关于对准指示标记及其特征的存在的信息，以获得分离辊的状态，尤其是其对准状态(例如接触区域是否与单分缝隙和/或片材对准)以及任何其它对准状态(例如分离辊向传送机构传送片材的距离)。对准指示标记可包括不同的子属性，例如不同的材料密度和/或不透明度。在一个实施例中，对准指示标记可包括上述不同属性的组合。
在一个实施例中，对准指示标记是圆弧或圆的一部分的形式。在一种优选实施例中，对准指示标记是圆弧和圆的一部分的组合的形式。优选圆弧和圆的中心分别与分离辊的轴相同。
在一种优选实施例中，所述单分设备还包括传感器装置。该传感器装置适合于识别对准指示标记的对准，尤其是对准指示标记的角度位置和/或对准指示标记在限定位置的存在。所述传感器装置可以是独立于所述设备的外部单元。所述传感器装置可包括检测单元或可耦合至该检测单元。在一些情况下，所述传感器装置可以是位置控制装置的一部分。由于对准指示标记的对准，所述传感器装置获得分离辊的对准，尤其是相对角度对准。所述传感器装置可包括信号发生器。该信号发生器可产生信号，例如光束和/或超声波束。该信号可以是数字信号，并包括数据。优选所述传感器装置是检测单元的一部分，并适合于检测信号。检测单元和传感器装置分别分析检测到的信号。分析结果可表示分离辊的接触区域不朝向片材和/或单分缝隙。检测单元可向控制器提供分析结果。该控制器确定在单分设备启动或重启时是否要求分离辊逆着分离方向旋转、分离辊是否处于起始位置、是否要求分离辊沿分离方向旋转、或者是否要求手动支持。该控制器可从单分设备的其它部件和/或与单分设备联接的处理装置获取信息。该控制器可集成在处理装置中，例如钞票处理装置。
应说明的是，术语“起始位置”可以是分离辊的精确对准位置。该起始位置也可涵盖分离辊的角度对准位置的一个范围，在该范围内能确保片材从成叠片材的分离以及该片材向传送机构的传送。
在一个实施例中，对准指示标记的空间扩展范围与接触区域的空间扩展范围相同。更优选的是，对准指示标记的角度扩展范围与接触区域的角度扩展范围相同或更大。因此，由对准指示标记至其中心(例如位置控制辊的旋转轴)的角度扩展范围限定的对准角与由接触区域的角度扩展范围限定的接触角相同或者更大。通过这种布置形式，能观察到可能与片材接触的整个接触区域。尤其是，根据该更优选的实施例，对准指示标记的扩展范围给观察到的接触区域增加了一个虚拟安全区域。该安全区域可涵盖在可能与片材接触之前和之后的指示标记容许范围。此外，可将起始位置限定在确保分离辊的起动达到最低目标速度的位置。该起始位置可以是在确保实现最低目标速度时的区域，并且在可能接触和输送片材之后，接触区域几乎不接触片材。可通过调整起始位置区域的扩展范围限值和安全区域的实现方式来减少起始位置区域的扩展范围。
在一个优选实施例中，所述单分设备包括馈送机构。该馈送机构适合于朝分离辊馈送至少一片待分离的片材。该馈送机构通常不用于且不适合于从成叠片材分离片材。该馈送机构可包括气动馈送机构和/或馈送辊。气动馈送机构向成叠片材(尤其是待分离的片材)施加气压。气压使成叠片材变轻和/或迫使片材分离以朝分离辊移动。
馈送辊可旋转地布置在馈送机构中。馈送辊包括馈送元件，该馈送元件至少部分地布置在馈送辊的旋转表面上。该馈送元件可以是摩擦垫，以至少向待分离的片材施加摩擦力，使其朝分离辊移动。在另一个实施例中，馈送元件可以是空气辅助馈送元件。该空气辅助馈送元件对待分离的片材施加吸力，以迫使该片材朝分离辊移动。馈送元件周期性地将待单分的片材馈送至单分缝隙和分离辊。
优选位置控制装置的对准指示标记指示馈送机构的状态，尤其是馈送机构是否可能与待分离的片材接触(馈送指示)。在一个优选实施例中，对准指示标记表示与片材接触时的馈送指示。尤其是，当馈送机构与分离辊联接时(即，馈送机构的运动与分离辊的运动联接时)，检测单元获得关于是否允许分离辊逆着分离方向旋转而不通过馈送机构沿着与分离辊相反的方向移动片材的信息。这可能导致片材破碎并卡在片材存储器和单分装置中。这种优选的观察能确保使用馈送装置单分片材。
优选由馈送装置进行的片材移动与分离辊的传送和旋转速度同步。一方面，馈送装置(尤其是馈送元件)与片材的对准很容易映射到对准指示标记。无需进一步计算。另一方面，单分设备中的机械结构的布置很简洁。尤其是，位置控制装置可通过简单的方式联接至馈送装置，而无需复杂的接合件。
在一种优选实施例中，片材存储器包括料位测量装置。该料位测量装置感测片材存储器中和/或单分缝隙处的至少一张片材的存在。尤其是当单分设备因不正常操作条件(例如堆叠器装满或片材卡住)而停止时，分离辊不会旋转到起始位置。
如果对准指示标记导致分离辊与单分缝隙和/或片材对准从而确定使分离辊逆着分离方向旋转，那么获取关于在单分装置和/或片材存储器中存在片材的信息是有用的。在单分装置和/或片材存储器中没有片材的情况下，即使分离辊和/或馈送辊与可能有的片材对准，分离辊和/或馈送辊也不能与任何片材接触。允许分离辊和/或馈送辊沿分离方向旋转和逆着分离方向朝起始位置旋转。
另外，了解片材存储器中的片材量可能是有帮助的，例如，在对准指示标记指示分离辊与单分缝隙和/或片材对准的情况下，如果存在少量片材，那么与分离辊接触的片材可由分离辊逆着分离方向送回成叠片材处，而不会发生破碎(例如在成叠片材中的片材堆叠在待分离的片材上方的情况下)。
此外，成叠片材的自重可能影响分离辊和馈送辊(如果有)的速度，还影响起始位置的角度位置。可通过改变对准指示标记的形成方式和感测对准指示标记区域的不同属性来简单地调整起始位置的位置。至少对于具有不同属性(例如透明性和/或颜色)的区域。检测单元例如获得分离辊未朝向片材的信息。根据片材存储器中的片材量，分离辊的当前对准足以确保无故障的分离和向传送机构的输送。
本发明的第二方面涉及一种用于对单分设备中的片材进行单分的方法。该单分设备包括用于接收由待单分的片材组成的一叠片材的片材存储器。该单分设备还包括单分装置。该单分装置包括旋转分离辊，该旋转分离辊具有部分地位于其旋转表面上的接触区域，以周期性地与待从成叠片材中分离的片材接触和/或传送该片材，同时使分离辊沿传送旋转方向旋转。所述单分设备还包括位置控制装置，该位置控制装置联接至分离辊，并包括对准指示标记。该对准指示标记与分离辊的接触区域的对准角相关联，并指示接触区域与片材的对准。尤其是，该对准指示标记指示接触区域是否与片材接触和/或传送片材的状态。所述方法包括感测位置控制装置的对准指示标记的位置的步骤。另一个步骤包括评估所感测的对准指示标记的位置，尤其是接触区域是否与片材接触或似乎与片材接触。若评估结果表明接触区域不与片材接触和/或不传送片材，则分离辊会逆着传送旋转方向旋转，直到分离辊对准至起始位置。该起始位置定义为分离辊的一个角度位置，在该角度位置处，在分离辊开始沿分离方向旋转之后，能确保当接触区域与片材接触时达到预定的最低角速度。在分离辊处于起始位置之后，分离辊开始沿分离方向(传送旋转方向)旋转，以开始从片材存储器单分片材。
可通过特殊事件来检测到达起始位置。该事件可以是感测到的模拟值(例如波长或透射率)或数字值(例如光或电信号的存在)的变化、或者是它们的组合。在一个优选实施例中，起始位置由边缘检测逻辑感测，即，通过检测对准指示标记的空间扩展范围终点的数字变化来感测。例如，对准指示标记形成为凹部，并通过光束的存在来感测对准指示标记。通过光束检测的变化来感测分离辊在起始位置的对准。例如，在该过渡处精确地达到起始位置。
上述装填高度计用于确定片材存储器和/或单分装置中片材的存在。此外，该装填高度计可用于确定片材存储器中的片材量和/或片材存储器中的成叠片材的重量。在一个优选实施例中，当对准指示标记位置的评估结果表明接触区域似乎与片材接触和/或正在传送片材时，由于分离辊的接触区域朝向单分缝隙，一方面，当确定的装填高度表明在单分装置和/或片材存储器中没有待单分的片材时，分离辊逆着传送旋转方向(分离方向)旋转，直到分离辊对准至起始位置。否则，另一方面，当确定的装填高度表明在单分装置和/或片材存储器中存在至少一张或一定量的片材时，分离辊不会逆着传送旋转方向旋转。然后，单分设备会开始旋转分离辊，并将片材从片材存储器分离。在一个更优选的实施例中，单分设备不会开始分离，而是等待手动操作，例如手动地从单分装置中取出片材、确认并开始分离和/或沿分离方向或逆着分离方向手动旋转分离辊。
本发明降低了当单分设备在启动或重启时不处于起始位置的情况下需要用户干预的要求。此外，本发明减少了单分设备和/或尤其是钞票处理系统中的故障，因为当传送机构中的片材速度恒定且稳定时，传感器工作得最好。以第一速度从分离辊传送片材并使用传送机构以第二速度传送片材可能导致片材的顿挫移动。这不能确保传感器的正确工作。此外，根据本发明，待分离的片材会变得歪斜、被损坏、被撕裂或弄脏。
附图说明
虽然在下文中将通过单分钞票的示例参照附图更详细地说明本发明，但是本发明不限于这种应用。可按下文说明的方式单分任何类型的片材，尤其是除了钞票之外的有价文件，例如支票、权证、票据等。附图的说明如下：
图1示意性地示出了一种用于处理钞票的设备；
图2a、2b示意性地示出了第一实施例的单分设备处于起始位置时的情况；
图3a、3b、3c示出了图2a、2b中的分离辊、位置控制辊和馈送辊；
图4a、4b示意性地示出了图2a、2b的单分设备处于第一单分位置时的情况；
图5a、5b示意性地示出了图2a、2b的单分设备处于第二单分位置时的情况；
图6a、6b示意性地示出了图2a、2b的单分设备处于第三单分位置时的情况；
图7a、7b以透视图示出了本发明的第二实施例的单分设备；
图8以透视图示出了一种单分设备；
图9以侧视图示出了图8的单分设备；
图10a示出了本发明的一个实施例的用于对片材进行单分的方法在机器启动时的情况；
图10b示出了本发明的一个实施例的用于对片材进行单分的方法在开始单分之前的情况；
图10c示出了本发明的一个实施例的用于对片材进行单分的方法在单分结束时的情况；
图11a示意性地示出了本发明的一个实施例的设计单分设备的方法；和
图11b示意性地示出了本发明的另一个实施例的设计单分设备的方法。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于处理钞票的机器100。机器100包括单分设备1。单分设备1包括用于接收一叠片材(例如多张钞票)的片材存储器3。单分设备1的单分装置2将钞票从片材存储器3中单分出来，并将单分的钞票传送至传送机构200。传送机构200包括多个传送辊202。传送机构200沿着传送路径201传送每张钞票。沿着传送路线201设有感测装置(未示出)，以感测所传送的钞票，并且例如根据其面额、原真性和/或健康性来评估所传送的钞票。根据评估结果，传送机构200将评估的钞票传送至限定的输出容器300。
详细而言，片材存储器3在一端包括并朝向单分装置2、传送机构200和单分缝隙32。馈送机构的馈送辊63与成叠片材中的最下一张钞票接触，并朝单分缝隙32的方向馈送该钞票。在单分缝隙32处，单分装置2通过分离辊21与片材存储器3的钞票接触，并将该片材传送至传送机构200。在单分的钞票的相对侧设有保持元件24。保持元件24防止成叠片材中的其它钞票被分离辊21输送。
在分离辊21附近设有位置控制装置4。位置控制装置4指示分离辊21的工作状态及其朝向，尤其是分离辊21是否似乎向传送机构200传送钞票。传感器装置5感测位置控制装置4，并识别分离辊21的工作状态和/或朝向。
在用于处理钞票100的机器启动时，在分离辊21开始旋转并分离成叠片材中的钞票之前，控制器检查在单分装置2中是否已有钞票和/或是否分离辊21具有足够的起动时间以达到用于分离钞票的最低角速度。
若控制器确定没有足够的时间和距离来加速分离辊21，则分离辊21会逆着输送方向转动至起始位置，以开始分离。通过对准分离辊21以在起始位置对成叠片材进行单分，能确保分离辊21的旋转速度足以适当且可靠地分离钞票。钞票不会撕裂，并且在单分装置2中不会发生钞票卡住现象。
图2a示意性地示出了第一实施例的单分设备1处于起始位置时的情况。单分设备1可与图1中的用于处理钞票100的机器的单分设备1类似。单分设备1也可以是任何其它片材处理机器的一部分。
单分设备1包括片材存储器3。片材存储器3能够接收待由单分设备1单分的一叠片材31，例如钞票。在该示例性实施例中，片材存储器3形成为具有至少一个侧壁33和底板34的容器。成叠片材中的片材31置于底板34上。
在片材存储器3的下端处有单分缝隙32。单分缝隙32是用于将最下面的片材31从片材存储器3中输出到单分装置2的开口。馈送机构6的馈送辊63通过片材存储器3的底板34上的凹部接触最下面的片材31，并将该片材31朝单分缝隙32馈送。馈送辊63在其旋转周面上包括摩擦馈送元件62。馈送元件62仅部分地布置在馈送辊63的表面上，以在旋转时执行非长时间地馈送片材存储器3的片材31的操作。因此，馈送辊63周期性地馈送最下面的片材31。优选馈送元件62在旋转表面上的区域延伸量使得在将最下面的片材31(沿馈送方向)馈送到单分装置2时单分装置2会接触并传送该片材31。
单分装置2包括用于与从片材存储器3馈送的片材31接触以进行分离的分离辊21。在该实施例中，分离辊21在其旋转周面上包括接触区域22，以接触片材31、分离片材31并输送片材31，以进行进一步处理(未示出)。接触区域22部分地布置在分离辊21的旋转表面上。因此，在该实施例中，分离辊21周期性地将单分的片材31输送至后面的处理机构。为了适当地分离片材，单分装置2还包括保持元件24，例如在该实施例中是保持辊24。保持辊24确保只能向分离辊馈送单张片材31。保持辊24位于馈送片材31的与分离辊2相对的一侧的单分缝隙32处，并且沿与馈送方向相反的方向旋转。保持辊24接触布置在待单分的片材31上方的片材31，并对布置在上方的片材31施力，以将它们保持在片材存储器31中。分离辊21的旋转分离方向s被定义为旋转方向，分离辊21沿该方向将片材31从成叠片材31分离，并将单分的片材31向下游输送，以通过旋转进行处理。相对于分离旋转方向s，接触区域22包括接触区域22的第一端25和第二端26，其中在第一端25处限定接触区域22的起始边界，在第二端26处限定接触区域22的结束边界。
单分设备1包括位置控制装置4。位置控制装置4包括位置控制辊42。位置控制辊42安装在分离辊21的轴23上，该轴23限定公共轴23。位置控制辊42沿轴23联接至分离辊21。分离辊21的旋转运动与位置控制辊42的旋转运动相关联。
位置控制辊42包括对准指示标记41。在图2a所示的实施例中，对准指示标记41位于位置控制辊42的前侧43(底部区域)。图2b详细示出了图2a的位置控制辊42，并且可与图2a结合查看。对准指示标记41是形成在位置控制辊42上的凹部。在一个替代实施例中，对准指示标记41可以是腔体或涂层，例如，形成反射材料、磁性标记、彩色标记，其中该标记包括彩色颜料、发光颜料和/或磷光颜料。此外，对准指示标记41可具有限定的导电和/或磁性属性。或者，对准指示标记41可以是位置控制辊42的区域处的材料减薄或材料增厚区域。
分离辊21、馈送辊63和位置控制辊42彼此联接，并因此具有相同的角速度。
图2a示出了该单分设备处于起始位置的情况。C点限定一个接触点。在该接触点处，分离辊21能够与待分离的片材接触。分离辊21的接触区域22不与待单分的下一张片材接触。图3a示出了图2a的分离辊21和位置控制辊42。图3b示出了图2a的馈送辊63，图2c示出了图2a的位置控制辊42。
第一端25的位置对准限定接触区域22的起始位置对准(线p1)。接触角δ由接触区域22在分离辊21的周面上延伸的角度限定。
根据馈送元件62的延伸量，馈送辊的馈送元件62与分离辊21类似地限定第一端64和第二端65。馈送元件62在馈送辊63的周面上延伸的角度限定馈送角ε。位置控制辊42的对准指示标记41形成弧形段，并且沿分离旋转方向s包括第一端44和第二端45。由对准指示标记41的第一和第二端44、45构成的角度限定传送角β。
图3c与图2a、2b结合示出了接触区域22、对准指示标记41和馈送元件62的比例及角度位置。能够看出，在分离旋转方向s上，分离辊21的第一端25位于馈送辊62的第一端64之后。在分离片材存储器3的片材31的过程中，首先，馈送机构6必须与片材31接触并朝单分缝隙32的方向馈送片材31，从而单分装置2(即，分离辊21)能够与最下面的被馈送的片材31接触以进行单分和输送，以便进一步处理。因此，馈送辊62的第一端64优选在分离辊21的第一端25之前，并且馈送辊6的第二端54在分离辊21的第二端26之前。从馈送机构6触及片材31时开始，单分设备与待单分的片材31接触，直到接触区域22(接触区域22的第二端26)脱离与片材31的接触。接触角α是传送角δ和馈送角ε的组合。
在该实施例中，对准指示标记41的角度扩展范围与接触角α匹配。对准指示标记41能够指示单分设备1是否与待由馈送机构6和单分装置2馈送、分离和输送的片材接触。可使用传感器装置检测对准指示标记的位置。该传感器装置包括光传感器51，该光传感器感测对准指示标记41的存在。所述传感器装置位于对准指示标记41的位置。利用对准指示标记41的第二端45校准传感器51的位置，并检测对准指示标记41的从存在向不存在的转变，以确定分离辊41的起始位置。例如，光传感器51可包括光源(例如激光二极管)、以及用作光接收器和光电继电器的光电二极管。若传感器51检测到上述转变，则会将其判读为处于或到达起始位置。
图4a、4b示意性地示出了图2a至3c中所示的单分设备1在分离过程中当单分设备1在单分阶段中首次与成叠片材31接触时(例如在分离辊41沿分离方向s旋转之后直到单分设备1与待分离的片材31接触时)的情况。即，馈送辊63的馈送元件62的第一端64与成叠片材31的最下面的片材31接触。第一旋转角φ1描述从起始位置线p1开始的旋转角度。在分离辊21沿分离方向s从起始位置旋转第一旋转角φ1的过程中，传感器51检测到不存在对准指示标记41，因为在感测区域中没有布置凹部。在达到第一旋转角φ1时，传感器51检测到对准指示标记41的转变，即，传感器51检测到对准指示标记的第一端44。该事件被解读为单分设备1与最下面的片材31的首次接触。
图5a、5b示出了图2a至4b的单分设备1在分离过程中当分离辊21的接触区域22首次与由馈送辊63馈送的片材31接触时的情况。第二旋转角φ2描述距起始位置线p1的当前旋转角度。在分离辊21沿分离方向s从图4a、4b所示的位置旋转至图5a、5b所示的位置的过程中，传感器51仍检测到对准指示标记41存在。这会被解读为片材31在单分装置2中并且单分设备1当前正在接触、馈送、传送和输送片材31。
图6a、6b示出了图2a至5b的单分设备1在分离过程中当馈送辊63的馈送元件62正在馈送片材31并且分离辊21的接触区域22正在输送片材31时的情况。此时传感器51仍检测到对准指示标记41存在。因此，该情况被解读为在单分装置2中存在片材31。
图7a、7b示出了图2a至6b的单分设备1在分离过程中当分离辊21的接触区域22的第二端26刚刚与待由分离辊21输送的片材31接触时的情况。馈送元件62已经失去与片材31的接触。第三旋转角φ3描述距起始位置线p1的实际旋转角度。在第三旋转角度φ3处，传感器51仍检测到对准指示标记41存在。因此，该情况被解读为在单分装置2中存在片材31。
当分离辊21继续转动时，传感器51仍检测到对准指示标记41存在，直到达到起始位置线p1。然后，传感器51检测到起始位置，并检测到从对准指示标记41存在向对准指示标记41不存在的转变(参见图2a-3c)。第三旋转角φ3与起始位置线p1之间的角度范围可独立设定。尤其是，该角度范围专用于将分离辊的角度位置设定至起始位置。否则可能需要设置一个安全值，以确保片材31不被接触区域22和馈送元件62接触。
在分离辊21到达起始位置线p1并因此到达起始位置之后，可按照图2a至3c所示开始从成叠片材31分离下一张片材31的分离过程。
在单分设备1启动或重启时开始分离过程的情况下，要对单分设备1进行监控。尤其是，要确定片材31是否会被单分装置接触和/或输送、和/或片材31是否会被馈送机构6馈送。起始位置确保在馈送辊63和/或分离辊21的旋转起动时，它们到与待分离的片材31接触的时刻(优选在此时刻之前)逐渐加速到至少为最低工作速度(传送速度)的速度。此外，起始位置还确保分离辊21和馈送辊63均不输送或馈送任何片材31。
在新启动或重新启动的情况下，传感器装置检查分离辊21和/或馈送辊62的对准位置。为了便于该操作，传感器51感测对准指示标记41的存在。若传感器51检测到对准指示标记41不存在(对准指示标记41的角度位置在起始位置与第一旋转角φ1之间)，则会假定分离辊21和馈送辊62均不与待分离的片材31接触。此外，还假定分离辊21以及联接至分离辊21的馈送辊42可逆着分离旋转方向s旋转以设定至起始位置，而不会损坏任何片材31。
若传感器检测到对准指示标记41，则会假定在单分装置2中可能存在片材和/或可能存在由馈送机构馈送的片材。若片材存储器3的装填高度计指示单分设备1中没有片材，则联接至分离辊21的馈送辊42可逆着分离旋转方向s旋转，以设定至起始位置。
若装填高度计指示单分设备1中存在片材，则逆着分离旋转方向s旋转可能导致卡住。因此，分离过程会在未经起始位置对准(分离辊21逆着分离旋转方向s旋转)的情况下开始，并且基于该对准位置开始单分。
使用上述系统，能确保单分设备1(尤其是分离辊21和/或馈送辊42)的起始位置对准，其中考虑了单分装置2中的片材31的存在。防止了片材31卡住的故障。
图8和图9示出了本发明的一个实施例的单分装置2和馈送机构6。该实施例与图2a、2b的实施例类似。下文列出了图8和图9的实施例的一些不同之处。
单分装置2包括多个分离辊21。分离辊21几乎形成为轮状。每个分离辊21包括部分地位于其周缘上的接触区域22，以接触、分离和向传送机构200传送片材。每个分离辊21安装在公共轴23上。轴23旋转，以沿分离旋转方向s分离片材。接触区域22沿分离旋转方向s具有第一端25并沿相反方向具有第二端26。
位置控制装置4的位置控制辊42也安装在轴23上，并随着分离辊21的旋转而旋转。位置控制辊42形成为盘状。位置控制辊42包括限定对准指示标记41的半圆形凹部。位置控制装置4与传感器装置5结合。传感器装置5包括用于检测凹部的存在(即，对准指示标记41的存在)的透射传感器。
轴23通过电机带410与电机400接合，以驱动轴23。此外，轴23与馈送机构6的第二轴66联接。第二轴66承载多个馈送辊63。每个馈送辊63具有盘状结构，其中馈送辊63的中心安装在第二轴66上。此外，每个馈送辊63包括部分地位于其周面上的馈送元件62，该馈送元件62沿分离旋转方向s具有第一端64，并沿相反方向具有第二端65。
在该示例中，接触区域22的角度扩展范围大于馈送元件62的角度扩展范围。接触区域22的第一端25的角度位置与馈送元件62的第一端64的角度位置对应。
位置控制装置4和对准指示标记41布置为使得当分离辊21处于角度对准位置时(此时接触区域22不与片材接触)，位置控制装置4不会检测到对准指示标记41的存在。
在单分设备1启动的情况下，首先要求传感器装置5(在单分之前)检测对准指示标记41。若传感器装置5检测到对准指示标记41，则单分设备会触发分离辊21逆着分离旋转方向s旋转至起始位置。若传感器装置5没有检测到对准指示标记41，则单分设备1会向装填高度计查询单分设备中的片材量。若装填高度计给出单分设备中没有片材的响应，则单分设备会触发分离辊21逆着分离旋转方向s旋转至起始位置。若装填高度计指示在单分设备1中存在至少一张片材，则单分设备会向监控系统等装置通知单分装置2在启动时未处于起始位置。监控系统和/或单分装置2可能要求用户干预，尤其是检查在单分装置2中是否有片材并在需要的情况下移除该片材，和/或要求用户确认在当前位置开始单分，和/或要求用户手动操作，例如将分离辊21旋转至起始位置。
当分离辊21逆着分离旋转方向s旋转时，传感器装置5使用边缘检测逻辑来检测是否到达起始位置。此时，传感器装置5感测从检测到对准指示标记41的状态向检测不到对准指示标记41的状态的转变。若检测到这种转变，则会假定到达了起始位置并且分离辊21停止旋转。
在图8和图9的实施例中，对准指示标记41的角度扩展范围是180°。对准指示标记41的角度扩展范围不是法定值，并且可以不同。尤其是，该角度扩展范围可取决于不同的参数，例如接触区域上的角度扩展范围和/或容许范围。此外，对准指示标记41的角度对准与接触区域22的角度对准相同。在另一个实施例中，所述角度对准可以不同但彼此耦合，从而它们的相对角度对准是相等的。
图10a示出了在单分设备和/或单分装置启动(即，重启)时对片材进行单分的方法的示意图。在步骤S1.1中，单分设备和/或单分装置开始处理片材。在步骤S1.2中，机器感测并评估馈送机构和/或单分装置是否正在与片材接触。如果与片材接触，则机器检查(S1.3)在单分设备中(例如在单分装置中)是否有片材。在单分设备和/或单分装置中存在任何片材的情况下，单分设备开始单分过程(S1.4)。
若单分装置和馈送机构均不与片材接触并且在单分设备中也没有片材，则机器(即，单分设备)会使单分装置的分离辊逆着分离旋转方向旋转(S1.5)，直到到达起始位置(S1.6)。然后，机器检查单分设备内是否有片材(S1.7)。若在单分设备中存在待分离的片材，则机器随后开始单分过程(S1.4)。否则机器会停止并结束处理(S1.8)。
图10b示出了在中断(尤其是发生故障或在设备的片材处理期间在开始单分过程之前发生中断)之后对片材进行单分的方法。所示的方法可在图10a中所示的方法之后执行，但也可在没有图10a的过程的情况下存在。
为了便于更好地理解，图10b中所示的方法从单分过程S1.4/S2.1(例如按图10a所示)开始。然后，在步骤2.2中，单分设备感测并评估馈送机构和/或单分装置是否与片材接触。若步骤S2.2的评估结果表明馈送机构和/或单分装置与片材接触，则单分设备立即开始单分(S2.3)。否则，若评估(S2.2)的结果表明在步骤2.4中馈送机构和/或单分装置不与片材接触，则分离辊逆着分离旋转方向旋转，直至到达起始位置。当分离辊在起始位置(S2.5)对准时，单分设备开始单分(S2.3)。
在一个实施例中，在步骤S2.5之后且在步骤2.3之前，还可存在用于评估在单分装置和/或片材存储器中是否存在待分离的片材的步骤S2.6。若存在待分离的片材，则该过程继续进行步骤S2.3。否则，在一个优选实施例中，该过程结束(S2.7)。
在一个实施例中，在步骤S2.3之后，该过程继续进行步骤S2.1。在另一个实施例中，步骤S2.2是可选的，并且至少在步骤S1.4之后的第一次循环时被省略，但是在步骤S2.1之后可以是强制性的。
图10c示出了本发明的过程在单分片材之后(例如在单分过程之后)的情况。当没有其它的待单分的片材和/或设备发生故障时，可能是这种情况。所示的方法在图10a、10b中所示的方法之后执行，但在没有图10a、10b中的至少一个预处理的情况下也可能存在。
在步骤S2.7/S3.1中，片材的单分或单分过程结束。例如，这可能是由于装填高度计在单分设备的片材存储器中没有检测到任何片材(即，片材存储器中的所有片材都已被单分并传送至传送机构以进行进一步处理)导致的。
当检测到单分过程结束时(S2.7/S3.1)，分离辊逆着分离旋转方向(S3.2)旋转，直至到达起始位置(S3.3)。当到达起始位置时，单分设备的工作结束(S3.4)。若未到达起始位置，则该过程继续进行步骤S2.1或步骤S3.1。在另一个实施例中，会向用户通知未到达起始位置。然后可采取进一步措施，例如手动操作或立即停止设备。
在一个实施例中，若分离辊已处于起始位置，则可省略步骤S3.2。
图11a示意性地示出了本发明的一个实施例的单分装置2的设计。单分装置2包括适合于围绕轴23旋转的分离辊21。分离辊21在其周面上包括摩擦接触区域22，该摩擦接触区域具有圆弧扩展角δ。以实线示出的接触区域22表示当接触区域22刚刚不再接触片材31时(例如当接触区域22刚刚输送完一张片材31时)的情况。以虚线示出的接触区域22示出了在接触区域首次刚刚接触片材31以进行分离和输送的情况下的接触区域22。分离辊21在输送片材31时的旋转方向以箭头s标记。
分离辊21包括一体形成的位置控制辊42。该位置控制辊在分离辊21的前侧延伸，并包括围绕轴23沿径向形成的凹部46。凹部46的径向扩展角γ与360°-δ的圆弧扩展角对应。凹部46用作对准指示标记。
凹部46的第一端44在方向s上限定在凹部的一端。凹部46的第二端45与方向s相反的方向上限定在凹部46的一端。传感器装置的优选为点状的固定光源47形成为使得其光能够透过凹部46照射。尤其是，在本申请中，在分离辊21的对准位置处(在该位置处，接触区域22处于以实线示出的位置)，光源46仅在第一端44处透过凹部46照射。当分离辊21沿分离方向s旋转时，所述光会连续地透过凹部46照射，直到接触区域22与片材31接触(以虚线示出)。当与片材31接触时，光源46的光超过第二端46，即，光不会透过凹部46照射。
可布置一个检测单元(未示出)以检测光是否穿过凹部46。这样，检测单元可检测分离辊21的相对角度位置，尤其是检测接触区域22是否处于与片材31接触的角度位置。在检测单元检测到透过凹部46照射的光的情况下，会假定接触区域22不与片材31接触。然后，只要检测单元检测到透过凹部46的光，当分离辊21逆着方向s旋转时片材31就不会被扯碎。当光超过第一端44并且光的检测结果变为“未检测到”时，应停止逆着方向s的旋转。检测不到光的情况表示在分离辊21的当前角度位置应仔细地验证逆着方向s的旋转。
凹部46的γ的扩展范围尤其取决于接触区域22的尺寸和接触区域22与轴23的径向距离(参见图10b)。此外，凹部的扩展角γ可包括安全距离，例如当接触区域22在输送完一张片材(第一端44)之后刚刚不再与该片材接触时距该位置的距离、或者当接触区域22在输送一张片材(第二端45)之前刚刚不与该片材接触时距该位置的距离。在第一种情况下，凹部46的第一端44位于与方向s相反的方向上，而在第二种情况下，凹部46的第二端45位于方向s上。在这两种情况下，γ的扩展范围均变小。
为了检测分离辊21的对准位置，尤其是接触区域22的对准位置，在本发明的范围内有多种替代方案可用作对准指示标记。例如，凹部46的位置是可变的。因此，检测单元和/或光源45的朝向必须适应凹部46的位置。此外，作为凹部46的替代和/或补充，可采用任何其它设计来检测局部存在。例如，可使用导电材料的路线，其中检测单元感测导电材料的存在。此外，在联接至分离辊21的分离位置控制辊处可布置凹部46或其它构造。
上述方法可包含附加步骤，例如用于评估馈送机构和/或单分装置是否与片材接触。这些步骤是通过结合图1至9或11a、11b来说明的，并可转移到图11a-c中的任何一个所述的方法中。显而易见的是，其它实施例(例如通过分离辊和/或馈送辊感测与片材接触的状态的替代方法)也包括在本发明中。尤其是，利用光、电和/或声传感器来确定对准指示标记的位置的不同方法也是可能的。例如，对准指示标记的存在或不存在的检测可以是独立的。这同样适用于图1至9和11a、11b中所示的装置和/设备。

Claims (24)

1.一种用于单分片材的单分设备(1)，包括用于接收由待单分的片材(31)组成的成叠片材的片材存储器(3)，其中该片材存储器(3)包括单分缝隙(32)，所述单分缝隙(32)形成并布置为用于将片材(31)从片材存储器(3)输送至传送机构；包括旋转分离辊(21)的单分装置(2)，该分离辊(21)包括部分地位于其旋转表面(23)上的接触区域(22)，以周期性地与片材(31)接触并将片材(31)从片材存储器(3)传送至传送机构；以及位置控制装置(4)，该位置控制装置(4)布置在分离辊(21)上并联接至分离辊(21)，并包括对准指示标记(41)，该对准指示标记(41)与分离辊(21)的接触区域(22)的角度位置相关联，并指示接触区域(22)与单分缝隙(32)和/或片材(31)的对准，其中所述单分设备还包括馈送机构(6)，以将片材(31)移动至单分缝隙(32)，所述对准指示标记(41)的几何形状适合于指示馈送机构(6)的状态。
2.如权利要求1所述的设备，其中，所述位置控制装置(4)包括可旋转的位置控制辊(42)，其中对准指示标记(41)布置在位置控制辊(42)上。
3.如权利要求1所述的设备，其中，对准指示标记(41)与位置控制辊(42)一体形成。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述接触区域(22)适合于与片材(31)接触，并与分离辊(21)的旋转轴限定接触角(δ)，对准指示标记(41)的空间延伸范围与位置控制装置(4)的中心限定对准角(β)，并且接触角(δ)与对准角(β)相关联。
5.如权利要求4所述的设备，其中，所述对准角(β)的度数大于等于接触角(δ)的度数。
6.如权利要求5所述的设备，其中，所述对准角(β)的度数大于接触角(δ)的度数。
7.如权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述对准指示标记(41)包括腔体、凹部(46)、反射区域、材料减薄区域、材料压实区域、磁性标记、电气标记、包括彩色颜料、发光颜料和/或磷光颜料的彩色标记、和/或与对准指示标记(41)的周围区域不同的特殊表面状态。
8.如权利要求7所述的设备，其中，所述与对准指示标记(41)的周围区域不同的特殊表面状态包括表面粗糙度。
9.如权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述对准指示标记(41)与位置控制装置(4)的中心形成圆弧、圆的一段或者它们的组合。
10.如权利要求1、2或3所述的设备，还包括传感器装置(5)，该传感器装置(5)用于识别对准指示标记(41)的对准。
11.如权利要求10所述的设备，其中，该传感器装置(5)识别对准指示标记(41)的角度位置和/或对准指示标记(41)在既定位置的存在。
12.如权利要求1所述的设备，其中，所述馈送机构(6)是气动馈送机构和/或馈送辊，与分离辊(21)的角速度同步以将片材(31)移动至单分缝隙(32)。
13.如权利要求1所述的设备，其中，所述对准指示标记(41)的几何形状适合于指示馈送机构是否与片材(31)接触和/或馈送片材(31)。
14.如权利要求1所述的设备，其中，所述馈送机构(6)包括馈送辊(63)，该馈送辊(63)可旋转地布置在馈送机构(6)中，并且该馈送辊(63)包括部分地布置在馈送辊(63)的旋转表面上的馈送元件(62)，以周期性地将片材(31)馈送至单分缝隙和分离辊(21)。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述馈送元件(62)为摩擦垫。
16.如权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述位置控制装置(4)与分离辊(21)一体形成。
17.如权利要求1、2或3所述的设备，其中，所述片材存储器(3)包括料位测量装置。
18.一种用于对单分设备(1)中的片材进行单分的方法，该单分设备(1)包括用于接收由待单分的片材(31)组成的成叠片材的片材存储器(3)；包括旋转分离辊(21)的单分装置(2)，该分离辊(21)具有部分地位于其旋转表面(23)上的接触区域(22)，以通过沿传送旋转方向旋转分离辊(21)而周期性地接触和/或传送片材(31)，以将该片材(31)从成叠片材中分离出来；以及位置控制装置(4)，该位置控制装置(4)联接至分离辊(21)，并包括对准指示标记(41)，该对准指示标记(41)与接触区域(22)的角度对准相关联，并指示接触区域(22)与片材(31)的对准；其中所述方法包括以下步骤：
a.感测位置控制装置(4)的对准指示标记(41)的位置；
b.评估对准指示标记(41)的位置是否表明接触区域(22)与片材(31)接触；
c.若步骤b中的评估结果表明接触区域(22)未接触和/或未传送片材(31)，则分离辊(21)会逆着传送旋转方向旋转，直至分离辊(21)对准至起始位置，其中该起始位置定义为一个角度位置，在该角度位置处，在开始使分离辊(21)沿传送旋转方向旋转之后，能确保当接触区域(22)与片材(31)接触时分离辊(21)会具有预定的最低角速度；
d.沿传送旋转方向旋转分离辊(21)，以开始从片材存储器(3)单分片材(31)。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述对准指示标记(41)指示使用分离辊(21)接触和/或传送片材(31)的状态。
20.如权利要求18或19所述的方法，其中，当使分离辊(21)逆着传送旋转方向旋转时，是否已到达分离辊(21)的起始位置由位置控制装置(4)指示。
21.如权利要求20所述的方法，其中，当使分离辊(21)逆着传送旋转方向旋转时，是否已到达分离辊(21)的起始位置通过对准指示标记(41)的空间扩展范围终点指示。
22.如权利要求18或19所述的方法，其中，所述位置控制装置(4)可旋转地布置，并联接至分离辊(21)，位置控制装置(4)的对准指示标记(41)围绕位置控制装置(4)的轴旋转，并且对准指示标记(41)的角速度和/或角度位置分别与分离辊(21)的角速度和角度位置相关联。
23.如权利要求18或19所述的方法，其中，所述单分设备(1)还包括确定片材存储器(3)的装填充高度的装填高度计，其中若步骤b中的评估结果表明接触区域(22)与片材(31)接触和/或正在传送片材(31)，并且
a.确定的装填高度表明不存在待单分的片材(31)，则分离辊(21)逆着传送旋转方向旋转，直到分离辊(21)对准至起始位置；或者
b.确定的装填高度表明存在一个或多个待单分的片材(31)，则分离辊(21)不会逆着传送旋转方向旋转，并且将继续进行步骤d，并开始单分片材(31)。
24.如权利要求18或19所述的方法，其中，所述设备(1)与如权利要求1至17中任一项所述的设备对应。
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