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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Blättern eines
Aufzeichnungsträgers gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
Vorrichtung dieser Gattung ist aus der
DE 199 50 307 C1 bekannt.
Bei dieser bekannten Vorrichtung liegt ein Vorschubkopf auf dem
Stapel der zu vereinzelnden Blätter
auf, welcher die antreibbaren Vorschubrollen aufweist, die das oberste
Blatt des Stapels gegen eine Schräge schieben. Die Vorderkante
des obersten Blattes läuft
an der Schräge hoch
und wird dadurch von dem folgenden zweiten Blatt des Stapels getrennt.
Der Vorschubkopf ist am freien Ende eines schwenkbar gelagerten
Armes angebracht, so dass er der Höhe des Stapels folgen kann.
Damit die Vorderkante des obersten Blattes an der Schräge hochgeschoben
werden kann, muss die Vorderkante aus der Ebene des Stapels hochgebogen
werden. Hierzu ist eine Biegelänge
zwischen der Vorderkante des Blattes und der Angriffslinie der Vorschubrollen
notwendig, die von verschiedenen Faktoren abhängt. Solche Faktoren sind zum
Beispiel die Blattstärke,
die Blattstruktur, die Luftfeuchtigkeit usw. Die Vorschubrollen
stellen sich selbstständig
auf die erforderliche Biegelänge
ein, indem sie von der Schräge
und damit der an dieser Schräge
anliegenden Vorderkante des Blattes gegen die Rückstellkraft einer Feder wegrollen,
bis die Vorderkante an der Schräge
hochgeschoben wird. Bei der bekannten Vorrichtung wird die Schwenkbewegung
des Armes durch die Kraft der Rückstellfeder
blockiert, sobald sich die Vorschubrollen von der Schräge wegbewegen.
Die Vorschubrollen sind in einer Wippe gelagert, deren Anstellwinkel
in dem Vorschubkopf sich vergrößert, wenn
die Vorschubrollen sich von der Schräge wegbewegen. Dadurch wird
die Andruckkraft und damit die Friktion der Vorschubrol len in Bezug
auf das oberste Blatt verstärkt,
um einen zuverlässigen Vorschub
des obersten Blattes zu gewährleisten.
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Diese
bekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis bewährt. Da bei dieser bekannten
Vorrichtung die Kraft der Rückstellfeder
die Schwenkbewegung des Armes blockiert, darf in der Ruhestellung
der Vorschubrollen keine Vorspannung der Rückstellfeder vorhanden sein.
Die Vorschubrollen müssen
daher einen gewissen Mindestabstand von der Schräge einhalten, damit nicht durch
das Anliegen der Vorschubrollen an der Schräge eine die Schwenkbewegung
des Armes blockierende Vorspannung auf die Rückstellfeder wirkt. Ein möglichst
geringer Abstand zwischen der an der Schräge anliegenden Vorderkante
des obersten Blattes und der Angriffslinie der Vorschubrollen an
diesem Blatt ist jedoch für
die Zuverlässigkeit
der Vereinzelung wichtig, insbesondere wenn die Blätter nur
eine geringe Biegesteifigkeit aufweisen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung in Bezug auf die Zuverlässigkeit der Vereinzelung weiter
zu verbessern.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der den Vorschubkopf tragende Arm frei beweglich schwenkbar.
Damit kann der Vorschubkopf der unterschiedlichen Höhe des Stapels
der Aufzeichnungsträger
frei folgen und liegt nur unter dem Gewicht des Armes und des Vorschubkopfes
auf dem obersten Blatt des Sta pels auf. Vorschubrollen sind in dem Vorschubkopf
so gelagert, dass sie parallel zur Ebene des Stapels und somit des
obersten Blattes des Stapels von der Schräge gegen eine Federkraft wegrollen
können.
Die Schwenkebene des Armes ist gegen die Senkrechte zur Ebene des
Stapels geneigt und verläuft
vorzugsweise parallel zur Ebene der Schräge. Auf Grund dieser Schrägstellung
der Schwenkebene des Armes wirkt die Federkraft auf die Vorschubrollen
mit einer zur Ebene des obersten Blattes senkrechten Normalkomponente.
Diese Normalkomponente ist proportional zur Federkraft und nimmt
daher zu, wenn die Federkraft mit zunehmendem Abstand der Vorschubrollen
von der Schräge zunimmt.
Die Vorschubrollen werden daher mit einer zunehmenden Normalkraft
gegen das oberste Blatt gedrückt,
wenn sie sich zur Anpassung an die Blattsteifigkeit von der Schräge wegbewegen.
Da die Federkraft keinen Einfluss auf die Schwenkbewegung des Armes
hat, können
die Vorschubrollen auch in der Ruhestellung unter einer gewissen
Vorspannung der Feder stehen. Dies bedeutet, dass die Vorschubrollen
auch unmittelbar an der Schräge
anliegen können,
wodurch eine geringe Vorspannung der Rückstellfeder verursacht werden
kann. Es ist somit möglich,
den Abstand zwischen der an der Schräge anliegenden Vorderkante
des obersten Blattes und der Angriffslinie der Vorschubrollen minimal
auszubilden, so dass auch bei Blättern
geringer Biegesteifigkeit ein Doppeleinzug von Blättern mit
hoher Zuverlässigkeit
verhindert wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Ansicht der Vorrichtung von vorn,
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2 eine
Ansicht der Vorrichtung von oben,
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3 eine
Ansicht der Vorrichtung von unten,
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4 – 9 schematisch
die Vorrichtung in verschiedenen Betriebszuständen und
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10 ein
Kräftediagramm
zur Erläuterung der
Funktion der Vorrichtung.
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Einzelblätter eines
Aufzeichnungsträgers, insbesondere
Papierblätter
werden in einem Stapel 10 bevorratet bereitgehalten, um
vereinzelt einer weiteren Bearbeitung zugeführt zu werden. Die weitere Bearbeitung
erfolgt beispielsweise in einer Büromaschine, wie einem Drucker,
Kopierer oder dergleichen.
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Der
Stapel 10 liegt mit seiner in Zuführrichtung weisenden Vorderkante
an einer Schräge 12 an. Die
Schräge 12 ist
als ebene Fläche
ausgebildet, die in Zuführrichtung
der Blätter
von dem Stapel weggeneigt ist. Der Winkel α, den die Ebene der Schräge 12 mit
der Senkrechten zur Ebene des Stapels 10 einschließt, beträgt vorzugsweise
etwa 20 bis 25°.
An einer zur Auflagefläche
des Stapels 10 und zu der Schräge 12 senkrechten
Innenwand 14 des Aufnahmeraums für den Stapel 10 ist
die in den 1 bis 3 im Einzelnen
dargestellte Vorrichtung angebracht.
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An
der Innenwand 14 ist ein Gehäuse 16 befestigt.
An der zur Innenwand 14 parallelen und zu der Ebene des
Stapels 10 senkrechten Wand des Gehäuses 16 ist ein Arm 18 um
eine erste Lagerachse 20 schwenkbar gelagert. Die erste
Lagerachse 20 verläuft
parallel zur Ebene der Innenwand 14 und ist unter einem
Winkel gegen die Ebene des Stapels 10 geneigt, wobei dieser
Winkel vorzugsweise dem Winkel α der
Schräge 12 entspricht.
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Auf
Grund dieser Anordnung der ersten Lagerachse 20 ist der
Arm 18 in einer Ebene verschwenkbar, die etwa parallel
zur Ebene der Schräge 12 verläuft. Ist
die erste Lagerachse 20 senkrecht zu der Schräge 12 angeordnet,
so ist der Arm 18 exakt in einer zur Ebene der Schräge 12 parallelen
Ebene verschwenkbar.
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Der
Arm 18 ragt von der Innenwand 14 bzw. dem Gehäuse 16 über den
Stapel 10 und trägt
an seinem freien Ende einen Vorschubkopf 22. Die Länge des
Armes 18 ist so dimensioniert, dass sich der Vorschubkopf 22 etwa
in der Längsmittellinie
des Stapels 10 befindet. Der Arm 18 ist vorzugsweise
als breite Platte ausgebildet, um eine ausreichende Biege- und Verwindungssteifigkeit
aufzuweisen. Außerdem
ergibt sich dadurch eine größere Länge der
ersten Lagerachse 20, die eine stabile und gegen Kippmomente
belastbare Lagerung des Armes 18 gewährleistet.
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Der
Vorschubkopf 22 ist an dem freien Ende des Armes 18 mittels
einer zweiten Lagerachse 24 schwenkbar gelagert. Die zweite
Lagerachse 24 verläuft
parallel zu der ersten Lagerachse 20. Unter dem Arm 18 ist
eine Parallelstange 26 angeordnet, die parallel zu dem
Arm 18 verläuft.
Die Parallelstange 26 ist mit ihrem einen Ende mittels
eines ersten Lagers 28 an der Wand des Gehäuses 16 schwenkbar
gelagert. Das andere Ende der Parallelstange 26 ist mittels
eines zweiten Lagers 30 schwenkbar an dem Vorschubkopf 22 angelenkt.
Die Achsen des ersten Lagers 28 und des zweiten Lagers 30 verlaufen
parallel zu der ersten Lagerachse 20 und der zweiten Lagerachse 24.
Der Arm 18 und die Parallelstange 26 bilden somit
ein Führungsparallelogramm,
welches bewirkt, dass der Vorschubkopf 22 bei einer Schwenkbewegung
des Armes 18 parallel aufwärts bzw. abwärts bewegt
wird.
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Der
Vorschubkopf 22 weist einen Rahmen 32 auf. Der
Rahmen 32 enthält
eine Flanschplatte 34, die parallel zu der Wand des Gehäuses 16 angeordnet
ist und an welcher der Arm 18 mit der zweiten Lagerachse 24 und
die Parallelstange 26 mit dem zweiten Lager 30 angelenkt
sind. Das Parallelogramm des Armes 18 und der Parallelstange 26 bewirkt, dass
sich bei einer Schwenkbewegung des Armes 18 die Flanschplatte 34 parallel
zu der Wand des Gehäuses 16 und
damit der Innenwand 14 bewegt.
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Von
der Flanschplatte 34 ragen senkrecht zwei Führungen 36 ab,
die jeweils aus einem an der Flanschplatte 34 angeformten
Vorsprung bestehen, der von einer Führungsbohrung durchsetzt ist.
Die Führungen 36 sind
axial voneinander beabstandet, wobei die Führungsbohrungen miteinander
fluchten in einer Achse, die parallel zu der Flanschplatte 34 einerseits
und parallel zur Oberfläche
des Stapels 10 andererseits verläuft.
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Weiter
weist der Vorschubkopf 22 einen Schlitten 38 auf,
der mit einer Winkelschiene 40 die Vorsprünge der
Führungen 36 umgreift.
Eine an der Winkelschiene 40 angebrachte Führungsstange 42 ist
in den Führungsbohrungen
der Führungen 36 axial
verschiebbar aufgenommen. Der Schlitten 38 ist auf diese
Weise axial in der Richtung der Führungen 36 und der
Führungsstange 42 an
dem Rahmen 32 verschiebbar gelagert, jedoch in Bezug auf
die Achse der Führungsstange 42 unverdrehbar.
Zwischen einem an der vorderen Führung 36 angebrachten
Zapfen 44 und einem Endsteg 46 der Winkelschiene 40 ist
eine in 1 der Übersichtlichkeit halber weggelassene
Feder 48 eingespannt, die als Zugfeder ausgebildet ist.
Die Feder 48 zieht somit den Schlitten 38 in dem
Rahmen 32 nach vorn in Richtung auf die Schräge 12 zu.
Gegen die Kraft der Feder 48 kann sich der Schlitten 38 in
dem Rahmen 32 von der Schräge 12 wegbewegen.
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Selbstverständlich kann
die gleiche Federkraft auch durch eine Druckfeder auf den Schlitten 38 ausgeübt werden,
wie dies in den 5, 7, 8 und 9 gezeigt
ist.
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Weiter
trägt der
Schlitten 38 einen ansteuerbaren elektrischen Motor 50,
dessen zur Führungsstange 42 parallele
Welle über
eine Schnecke 52 ein Schneckenrad 54 antreibt.
Das Schneckenrad 54 treibt über einen Freilauf eine Welle 56 an,
die senkrecht zur Führungsstange 42 und
parallel zur Oberfläche
des Stapels 10 verläuft.
Auf der Welle 56 sind drehfest Vorschubrollen 58 angeordnet,
die reibschlüssig
an dem jeweils obersten Blatt des Stapels 10 angreifen.
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Die
Funktionsweise der Vorrichtung wird nachfolgend anhand der schematischen
Darstellungen der 4 bis 10 erläutert:
Die 4 und 5 zeigen
die Vorrichtung in der Ruhestellung, wobei die Vorrichtung mit einem
vollen Stapel 10 beschickt ist. Die 6 und 7 zeigen die
Vorrichtung in der entsprechenden Ruhestellung, wobei jedoch der
Stapel 10 bereits weitgehend verbraucht ist. Da der Arm 18 mit
der ersten Lagerachse 20 frei schwenkbar an der Innenwand 14 gelagert
ist, sitzt der Vorschubkopf 22 unter seinem Gewicht und dem
Gewicht des Armes frei auf dem obersten Blatt des Stapels 10 auf.
Nimmt der Stapel 10 durch die Entnahme von Blättern in
der Höhe
ab, so folgt der Vorschubkopf 22 dem abnehmenden Stapel,
wie ein Vergleich der 4 und 5 mit den 6 und 7 zeigt.
Auf Grund der Schwenkbewegung des Armes 18 wandert dabei
die Auflageposition des Vorschubkopfes 22 auf dem Stapel 10 geringfügig in Bezug
auf die Längsmittellinie
des Stapels 10, wie ein Vergleich der 4 und 6 zeigt.
Die Gewichtskraft des Vorschubkopfes 22 wirkt senkrecht
auf das oberste Blatt des Stapels 10. Die normal zur Oberfläche des Stapels 10 wirkende
Komponente der Gewichtskraft des Armes 18 hängt von
dem Neigungswinkel der ersten Lagerachse 20 ab. Je größer der Neigungswinkel
der ersten Lagerachse 20 ist, um so größer wird die Komponente der
Gewichtskraft, die von der ersten Lagerachse 20 aufgenommen
wird, und um so kleiner wird die Komponente der Gewichtskraft, die
den Vorschubkopf 22 senkrecht gegen das oberste Blatt des
Stapels 10 drückt.
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In
der Ruhestellung der Vorrichtung ist der Motor 50 nicht
angesteuert und bestromt, so dass die Vorschubrollen 58 nicht
angetrieben werden. Die Vorschubrollen 58 liegen somit
unter der Normalkraft auf dem obersten Blatt des Stapel 10 auf,
die durch das Gewicht des Vorschubkopfes 22 und die Normalkomponente
des Gewichtes des Armes 18 bestimmt ist. Die Feder 48,
die in den 5, 7, 8 und 9 im
Gegensatz zur Ausführung
der 1 bis 3 als Druckfeder ausgebildet
ist, drückt
den Schlitten 38 nach vorn, bis die Vorschubrollen 58 an der
Schräge 12 anliegen.
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Auf
ein Blattanfordersignal wird der Motor 50 bestromt und
treibt die Vorschubrollen 58 – in der Darstellung der 4 bis 9 – im Gegenuhrzeigersinn
an. Zunächst
befinden sich dabei die Vorschubrollen 58 unmittelbar in
Anlage an der Schräge 12,
wie dies 8 zeigt. Die angetriebenen Vorschubrollen 58 üben eine
Vorschubkraft auf das oberste Blatt in Richtung auf die Schräge 12 aus.
Die Schräge 12 hält auf Grund
ihres Neigungswinkels das oberste Blatt zunächst fest, so dass sich dieses
nicht bewegt. In Folge dessen rollen die angetriebenen Vorschubrollen 58 auf
dem obersten Blatt des Stapels 10 von der Schräge 12 weg,
wie dies 9 zeigt. Dabei wird der Schlitten 38 in
dem Rahmen 32 gegen die Kraft der Feder 48 verschoben.
Die Vorschubrollen 58 bewegen sich gegen die Kraft der
Feder 48 soweit von der Schräge 12 weg, bis das
oberste Blatt – in
Abhängigkeit
von dessen Steifigkeit und Blattqualität – sich in dem Bereich zwischen
den Vorschubrollen 58 und der an der Schräge 12 anliegenden
Blattvorderkante durchbiegen kann, so dass die Blattvorderkante
an der Schräge 12 hochgeschoben wird,
von dem zweiten Blatt des Stapels abgehoben wird und über die
Schräge 12 dem
Weitertransport zugeführt
wird. Da das oberste Blatt nun keinen Widerstand gegen den Vorschub
durch die Vorschubrollen 58 bietet, können die Vorschubrollen 58 unter
der Wirkung der Feder 48 wieder in die in 8 gezeigte Ausgangsstellung
zurückbewegt
werden. Sobald das oberste Blatt an seiner Vorderkante von anschließenden weiteren
Transportmitteln erfasst wird, wird der Motor 50 wieder
abgeschaltet und das oberste Blatt kann mit seiner restlichen Blattlänge unter
den Vorschubrollen 58 abgezogen werden, die hierzu mit
einem Freilauf ausgestattet sind.
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Wesentlich
für die
Erfindung ist, dass die Normalkraft, mit welcher die Vorschubrollen 58 gegen
das oberste Blatt des Stapels 10 gedrückt werden, zunimmt, wenn sich
die Vorschubrollen 58 von der Schräge 12 wegbewegen.
Dies wird aus dem Kräftediagramm
der 10 deutlich. Die Feder 48 übt auf die
Vorschubrollen 58 eine Kraft F = c·s aus, die in Richtung
der Führungsstange 42 wirkt.
Dabei ist c die Federkonstante der Feder 48 und s der Weg des
Schlittens 38 in dem Rahmen 32 in Richtung der parallel
zur Stapeloberseite verlaufenden Führungsstange 42. Die
Federkraft F wird durch den Arm 18 abgestützt. Da
dieser unter dem Winkel α verschwenkbar
ist, nimmt die Lagerung des Armes 18 eine Komponente dieser
Federkraft in Richtung der Lagerachsen 20, 24 auf.
Die zu dieser Komponente senkrechte Kraftkomponente F·sin α wirkt in
Richtung der Schwenkebene des Armes 18. Von dieser Kraftkomponente
in der Schwenkrichtung des Armes 18 wirkt wiederum eine
Kraftkomponente N senkrecht zur Oberfläche des Stapels 10.
Diese durch die Feder 48 verursachte Normalkraft ergibt
sich somit zu N = F·sinα·cosα = (c·sinα·cosα)·s
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Zu
der oben erläuterten
Gewichtskraft von Vorschubkopf 22 und Arm 18 addiert
sich somit eine durch die Feder 48 bewirkte Normalkraft,
die proportional ist zu dem Hubweg s um welchen sich die Vorschubrollen 58 von
der Schräge 12 wegbewegen. Wenn
sich die Vorschubrollen 58 von der Schräge 12 wegbewegen,
verstärkt
sich somit der Andruck der Vorschubrollen 58 gegen das
oberste Blatt des Stapels 10, wodurch die Reibungskraft
der Vorschubrollen 58 auf das oberste Blatt verstärkt wird.
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Verläuft die
Schwenkebene des Armes 18 parallel zu der Ebene der Schräge 12 so
ist die Auslenkung des Schlittens 38 in dem Rahmen 32 in
der Ruhestellung bei jedem Schwenkwinkel des Armes 18 gleich.
Die Feder 48 arbeitet somit in dem selben Bereich ihrer
Federkennlinie unabhängig
von der Höhe
des Stapels 10.
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Die
Vorschubrollen 58 können
in der Ruhestellung unmittelbar an der Schräge 12 anliegen, wobei
in dieser Stellung auch eine gewisse Vorspannung der Feder 48 möglich ist.
Unabhängig
von der Qualität
der Blätter
des Stapels 10 kann die Vorrichtung bei Ansteuerung des
Motors 50 sofort wirksam werden.
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- 10
- Stapel
- 12
- Schräge
- 14
- Innenwand
- 16
- Gehäuse
- 18
- Arm
- 20
- 1.
Lgerachse
- 22
- Vorschubkopf
- 24
- 2.
Lagerachse
- 26
- Parallelstange
- 28
- 1.
Lager
- 30
- 2.
Lager
- 32
- Rahmen
- 34
- Flanschplatte
- 36
- Führungen
- 38
- Schlitten
- 40
- Winkelschiene
- 42
- Führungsstange
- 44
- Zapfen
- 46
- Endsteg
- 48
- Feder
- 50
- Motor
- 52
- Schnecke
- 54
- Schneckenrad
- 56
- Welle
- 58
- Vorschubrollen
- α
- =
21°
- sinα
- =
0,32
- cosα
- =
0,93
- sinα·cosα
- =
0,34