DE102006047907B4 - Prägevorrichtung - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Prägen von Zeichen mittels Typenrad, bei der mehrere Typenräder (1) im Abstand der zu prägenden Zeichen unabhängig voneinander drehbar auf einer gemeinsamen Welle (6) angeordnet sind, wobei jedes Typenrad (1) im Wesentlichen die Form eines Kreissegmentes hat, auf dessen Außenumfang die Typen (2) ausgebildet sind, und wobei jedes Typenrad (1) mit einem eigenen Antrieb (7, 8, 9, 10) zur Drehung des Typenrades (1) über einen dem Kreissegment entsprechenden Winkel auf der Welle (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe jeweils einen Elektromotor (9) mit einer in derselben Ebene wie das zugehörige Typenrad (1) drehbaren Antriebsrolle (8) aufweisen, dass die Elektromotoren (9) in einer zur Achse der Welle (6) senkrechten Ebene und/oder in Axialrichtung der Welle (6) zueinander versetzt angeordnet sind, und dass für jedes Typenrad (1) ein Antriebsglied in Form eines langgestreckten biegsamen Elementes (10) vorgesehen ist, welches um die zugehörige Antriebsrolle (8) herum geführt ist und...

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Prägevorrichtung zum Prägen von Zeichen auf Identitätskarten oder auf sonstigen Personalisierungssystemen mittels Typenrad, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Daten-Karten aus Plastik, z. B. Kreditkarten, Scheckkarten, und andere derartige Identitätskarten sind Datenträger, die einerseits Daten in elektronisch lesbarer Form (auf einem Chip oder Magnetstreifen) enthalten und andererseits visuell, d. h. vom Menschen direkt lesbare Daten enthalten, wie einen individuellen Namen, eine ID-Nummer, Gültigkeits-Daten und evtl. weitere Daten.
  • Die letzteren, direkt lesbaren Daten werden gewöhnlich entweder in Form von so genannter Relief-Prägung oder nur durch vertiefte Prägung aufgebracht. Eine Sonderform der ”vertieften Prägung” ist die Laser-Beschriftung, die entweder durch Hitzeeinwirkung eine real vertiefte Schrift erzeugt oder auch lediglich einen Farbumschlag an den erhitzten Stellen erzeugt.
  • Da alle diese Karten nur eine zeitlich begrenzte Gültigkeitsdauer haben, besteht die Notwendigkeit, immer wieder eine sehr große Anzahl solcher Karten in kürzester Zeit individuell zu beschriften.
  • Die Prägung erfolgt konventionell mittels gravierter Typen (bei Relief-Prägung zwischen je einer erhaben und einer vertieft gravierten Type von beiden Seiten), die auf einem Typenrad angeordnet sind. Das Typenrad wird durch einen konventionellen Klinkenantrieb auf ein gewünschtes Zeichen (eine Ziffer oder einen Buchstaben) eingestellt. Für jedes eingestellte Zeichen wird die Plastik-Karte in Laufrichtung der Schrift solange verschoben, bis allein dieser Zeile vorkommenden gleichen Zeichen durch Andrücken geprägt sind. Erst dann erfolgt die Verstellung des Typenrades auf das nächste Zeichen. Die Position einer Zeile wird durch einmalige seitliche Verstellung des Prägewerkes bezogen auf die Transportrichtung der Karte erreicht; wenn mehrere Zeilen beschriftet werden sollen, werden dementsprechend mehrere Prägewerke hintereinander installiert und eingestellt.
  • Indem man beim Prägen einer Zeile die Plastik-Karte statt des Prägewerks verschiebt, erreicht man eine gewisse Zeitersparnis, da die Plastik-Karte wesentlich weniger Masse hat als das Prägewerk und da beispielsweise für eine ID-Nummer aus sechzehn Ziffern mindestens sechs Ziffernwiederholungen vorkommen und entsprechend weniger Verstellungen des Typenrades erforderlich sind.
  • Dennoch sind derartige Klartext-Beschriftungen von individuellen Daten der limitierende Faktor bei der individualisierten Herstellung derartiger Daten-Karten, und man erreicht heute maximal einen Durchsatz von 2.000 Daten-Karten pro Stunde.
  • Aus der JP 10058810 A ist eine Vorrichtung zum Prägen von Zeichen mittels Typenrad gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt. Hier werden die Typenräder mittels Zahnstangen angetrieben, welche translatorisch bewegt werden müssen, um die Typenräder zu verstellen. Die Erzeugung so einer Translationsbewegung mit der nötigen Positioniergenauigkeit ist mit hohem Aufwand verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die bekannte Prägevorrichtung so abzuwandeln, dass sie mit verhältnismäßig einfachen konstruktiven Mitteln durch gewöhnliche Rotations-Elektromotoren antreibbar ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.
  • Die DE 3607768 A1 offenbart zwar eine Prägevorrichtung mit Typenrädern, die auf einer gemeinsamen Welle dicht nebeneinander liegen und jeweils von einem Elektromotor mit einer in derselben Ebene wie das zugehörige Typenrad drehbaren Antriebsrolle angetrieben werden, wobei die Elektromotoren in einer zur Achse der Welle der Typenräder senkrechten Ebene zueinander versetzt angeordnet sind und wobei für jedes Typenrad ein Antriebsglied in Form eines langgestreckten biegsamen Elementes vorgesehen ist, welches um die zugehörige Antriebsrolle herum geführt ist. Doch sind die Typenräder hier Voll-Räder, und die Antriebsglieder sind Endlosbänder. Dies macht die Prägevorrichtung um so komplizierter und in der Breite ausladender, je mehr Typenräder vorgesehen werden. Dagegen kann man bei der Erfindung ohne derartige Schwierigkeiten beliebig viele Typenräder nebeneinander anordnen.
  • Aus der DE 3438648 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Prägen von Zeichen mittels Typenrad bekannt, wobei die Antriebe jeweils einen Elektromotor mit einem in derselben Ebene wie das zugehörige Typenrad drehbaren Antriebszahnrad aufweisen, wobei die Elektromotoren in einer zur Achse der Welle senkrechten Ebene und/oder in Axialrichtung der Welle zueinander versetzt angeordnet sind, und wobei das Zahnradsegment eines jeden Typenrades über mindestens ein Zwischenzahnrad mit dem Antriebszahnrad des zugehörigen Elektromotors kämmt, wobei das Zahnradsegment, das Zwischenzahnrad und das Antriebszahnrad alle in der Ebene des davon angetriebenen Typenrades liegen. Auch diese Vorrichtung löst die oben angegebene Aufgabe, jedoch mit anderen technischen Mitteln.
  • Bei der Erfindung ist für jedes mögliche Zeichen einer Zeile ein eigenes Typenrad installiert, so dass alle Zeichen einer Zeile auf einmal geprägt werden können, indem man entsprechend viele Typenräder vorsieht, die nebeneinander im Abstand der Zeichen auf einer durchgehenden Welle montiert sind. Für einen Prägevorgang werden alle Typenräder gleichzeitig auf das an der jeweiligen Position gewünschte Zeichen eingestellt. Anschließend wird die gesamte Zeile mit einem einzigen Arbeitshub auf einmal geprägt. Das kann entweder durch Gegendrücken der Karte oder eines zu prägenden ähnlichen Gegenstands gegen das Prägewerk (für vertiefte Prägung) oder durch gegeneinander Fahren zweier Prägewerke mit jeweils positiver und negativer Gravur von zwei Seiten mit dazwischen liegender Karte oder dergleichen für Relief-Prägung erfolgen.
  • Die Typenräder nicht als Voll-Räder, sondern lediglich als Segmente auszuführen, hat die folgenden Vorteile. Erstens wird Gewicht gespart, so dass beim Verstellen der Typenräder weniger träge Masse beschleunigt und abgebremst werden muss. Zweitens können die Typen trotz relativ geringer Masse des Typenrades so weit voneinander entfernt anordnet werden, dass beim Prägen eines Zeichens eine benachbarte Type die Karte oder dergleichen nicht ebenfalls berührt. Drittens, und dies ist der Hauptvorteil der Ausbildung der Typenräder als Kreissegmente, auf deren Außenumfang die Typen ausgebildet sind, bietet der nicht mit Typen versehene Teil der Typenräder Platz und Angriffspunkte für individuelle Antriebe zur Drehung der Typenräder unabhängig voneinander, vorzugsweise für Elektromotoren, welche in einer zur Achse der Welle senkrechten Ebene und/oder in Axialrichtung der Welle zueinander versetzt angeordnet sind.
  • Die Ausbildung der Typenräder als Kreissegmente ermöglicht es, die dicht nebeneinander liegenden Typenräder über Antriebsglieder wie Drahtseile, Riemen, Bänder oder ähnliche langgestreckte biegsame Elemente anzutreiben, welche zum Beispiel jeweils von einer Ecke des Kreissegmentes eines Typenrades um eine Antriebsrolle des Motors und ggf. weitere Umlenkrollen herum zur anderen Ecke verlaufen. Auf diese Weise ergeben sich eine Vielzahl von Möglichkeiten, die Antriebs-Motoren im Radius um die Drehachse der Typenräder bzw. versetzt anzuordnen, und es gelingt, im engen Raster der dicht nebeneinander liegenden Typenräder bzw. Zeichen für jedes Typenrad einen Motor anzuordnen.
  • Die Positionierung der Typenräder kann entweder von der (bekannten) letzten Position aus erfolgen, oder unter Zwischenschaltung einer Referenz-Fahrt gegen einen mechanischen Anschlag, um die Anforderungen an die Reproduzierbarkeit der Positionierung durch Ausschaltung von Summenfehlern zu reduzieren.
  • Um die Einschwingzeit am Ende der Typenrad-Positionierung abzukürzen, kann man alle Typenräder je Zeichen mit einer Art Kerbe versehen. In diese Kerbe kann vor der Prägung gemeinsam und gleichzeitig für alle Zeichen eine parallel zur Drehachse der Typenräder angeordnete Sperrklinke (Falle) in Form einer durchgehenden Stange gedrückt werden, die alle Typenräder exakt auf die jeweilige Soll-Position zwingt und weitere Drehschwingungen unterbindet. Für den Antrieb dieses Verriegelungsmechanismus oder dieser ”Positionierungs-Falle” gibt es verschiedene Möglichkeiten. Ein bevorzugter Antrieb ist eine mechanische oder elektrische Kopplung an den Arbeitshub der Prägevorrichtung, so dass die Sperrung und Freigabe der Typenräder selbsttätig und zwangsweise erfolgen.
  • Mit einer Überwachungseinheit, beispielsweise einem Drehwinkelgeber oder einem optischen Detektor, kann die korrekte Einstellung aller Typenräder zusätzlich überprüft werden, um eine besonders hohe Datensicherheit der geprägten Karten oder dergleichen zu gewährleisten. Diese Überwachungseinheit kann entweder die Stellung der Motoren (mittels Encoder und Standard-Auswertung in der Positioniersteuerung) prüfen, oder mit wesentlich weniger Aufwand die Stellung aller Antriebs-Seile gemeinsam mit einer Kamera und Bildauswertung optisch überwachen, wenn diese Seile mit für jede Position unterschiedlich geformten Markierungskörpern ausgestattet sind. Der Fachmann weiß aber, dass dies nur zwei von vielen weiteren Möglichkeiten zur Positionsbestimmung der Typenräder bzw. Antriebs-Elemente (Seile, Riemen, Bänder, Ketten oder Zahnräder) sind.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:
  • 1 eine Prinzipskizze einer Prägevorrichtung mit über Seile angetriebenen Typenrädern, in der nur das vorderste Typenrad von mehreren axial in einer Reihe angeordneten Typenrädern sichtbar ist;
  • 2 eine detailliertere Ansicht eines Typenrades von 1, die auch Verriegelungsmechanismen für das Typenrad zeigt;
  • 3 eine Seitenansicht der Prägevorrichtung von 1, in der alle Typenräder sichtbar sind;
  • 4 die Profile der rotationssymmetrischen Codierkörper auf den Seilen; und
  • 5 eine alternative Ausführung des Seilantriebs der Typenräder.
  • Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel für eine Prägevorrichtung enthält Segment-Typenräder 1, die jeweils im Wesentlichen die Form eines Kreissegmentes mit Nabe, d. h. einem zu einer Scheibe erweiterten Zentrum haben. Wie in 2 gezeigt, sind auf den Außenumfang jedes Typenrades 1 Typen 2 graviert, und zwischen den Typen 2 sind Kerben 3 am Außenumfang des Typenrades 1 ausgebildet (siehe 2). In die Kerben 3 können Klinken 4a, 4b eingreifen, die sich in Form von schwenkbaren Stangen über alle nebeneinander liegenden Typenräder 1 erstrecken und von Elektromagneten 5a bzw. 5b bewegt werden können.
  • In 1 ist das Typenrad 1 eher schematisch gezeigt; die eingravierten Typen sind hier die Ziffern null bis neun; das in durchgezogenen Linien dargestellte Typenrad 1 befindet sich in einer mittleren Stellung, während gestrichelte Linien die beiden Endstellungen des Typenrades 1 anzeigen. Die Typenräder 1 sind im Abstand der Ziffern in der zu prägenden Ziffernfolge unabhängig voneinander drehbar auf einer gemeinsamen Welle 6 angeordnet, wie in der Seitenansicht von 3 erkennbar ist.
  • In 1 gezeigt sind außerdem mehrere frei drehbare, nicht sämtlich mit Bezugszeichen versehene Umlenkrollen 7 für Antriebs-Seile, -Bänder oder -Riemen, Antriebsrollen 8 an Positionier-Motoren (bevorzugt Schrittmotoren) 9 mit konventioneller Positionier-Steuerung, Antriebs-Seile (dünne mehradrige Stahlseile) 10, zehn verschiedene Codierkörper 11 auf einem der Antriebs-Seile 10, eine alternative Position 11a für eine Positions-Codierung, ein Objektiv 12 eines Kamera-Systems 13, das eine digitale Kamera mit CCD-Sensor und Bildauswertungs-Elektronik ist, und ein von hinten diffus beleuchteter Hintergrund 14 für die Kamera-Auswertung der Codierkörper 11. In 3 gezeigt sind ferner Scheiben 15 zwischen den Typenrädern 1 zur Reibungs-Reduktion, welche alternativ Gleitbeläge auf den Typenrädern 1 sein können, und Lagerböcke 16 für die gemeinsame Welle 6 der Typenräder 1. 1 zeigt auch einen gerätefesten Endanschlag 17 für Referenzierung aller Typenräder auf Position null (die rechte gestrichelt eingezeichnete Endstellung des Typenrades in 1).
  • Die im Wesentlichen kreissegmentförmigen Typenräder 1 haben senkrecht zu ihrer Achse, die mit der Achse der Welle 6 koaxial ist, eine Breite, die dem Zeichenraster in der aufzubringenden Schrift entspricht, typischerweise zwischen 2 und 4 mm. Die Typenräder 1 sind dicht nebeneinander auf der Welle 6 montiert und leichtgängig gelagert. Die Welle 6 ist in an ihren Enden in den Lagerböcken 16 gelagert oder befestigt. Zwischen den Typenrädern 1 sind entweder die Ringe 15 als Abstandshalter montiert, oder die Typenräder 1 sind seitlich mit Gleitbelägen versehen.
  • Außerhalb seiner Nabe, d. h. eines zur Aufnahme auf der Welle 6 scheibenförmig erweiterten Zentrums, besteht das Typenrad 1 nur aus einem Segment, dessen Umfang ausreicht, alle Gravuren des Vorrates an Typen 2 – typischerweise die Ziffern null bis neun – in dem erforderlichen seitlichen Abstand aufzunehmen. Die Typen selbst können in jeder erforderlichen Form bzw. entsprechend einer Norm graviert sein.
  • Zwischen je zwei Typen 2 ist eine Kerbe 3 mit schrägen Flanken am Umfang des Typenrad-Segmentes angebracht, in welche Kerben 3 die Positionier-Fallen in Form der Klinken 4a und 4b einrasten können, um das Schwingen nach jeder Positionierung zu unterbinden und außerdem die exakte Position unmittelbar am Typenrad 1 selbst zu erzwingen.
  • Jedes Seil 10 ist typischerweise an den beiden Ecken der Typenrad-Segmente befestigt, wobei auch eine Spannvorrichtung in diese Befestigung integriert werden kann. Alternativ kann eine konventionelle Spannvorrichtung an anderer Stelle der Seilführung durch eine in das Seil eingebundene Zugfeder oder durch seitliches Andrücken einer gefederten Rolle gegen eine gerade Seilstrecke in bekannter Weise realisiert werden (hier nicht gezeigt). Die Spannvorrichtung muss in diesem Ausführungsbeispiel auch zu einem Längenausgleich in der Lage sein. Um die später beschriebene Ablesung der Codierkörper 11 nicht zu verfälschen, ist so ein Längenausgleich irgendwo auf der linken Seite in 1 vorzunehmen.
  • Eine alternative Kraftübertragung vom Seil 10 auf das Typenrad 1 ist das Umschlingen eines als Seilrolle ausgebildeten Teils des Typenrades im Bereich seiner Nabe, wie in 5 in Seitenansicht und in Draufsicht veranschaulicht. Bei Einsatz eines Seils wird hierbei vorzugsweise eine ca. 1½-fache Umschlingung gewählt werden, um jeglichen Schlupf zu vermeiden, während bei Einsatz eines Riemens eine Verzahnung vorzuziehen ist.
  • Wie in 1 gezeigt, sind die Antriebs-Seile 10 der verschiedenen Typenräder 1 über in der Figur linke Umlenkrollen 7 zur Antriebsrolle 8 des jeweiligen Positionier-Motors 9 geführt und dort typischerweise mehr als 360° um die Antriebsrolle 8 herumgeführt. Hierdurch entsteht ein weitgehend schlupffreier Antrieb, weil die übertragbare Kraft mit der Potenz des Umschlingungswinkels steigt.
  • Die Positionier-Motoren 9 können so versetzt angeordnet werden, dass trotz der geringen Abstände der Typenräder 1 alle Antriebe genügend Platz finden. Für das versetzte Anordnen können nicht nur die Abstände der Positionier-Motoren 9 zur Achse der Typenräder 1, sondern auch ihre Winkellagen variiert werden. Außerdem kann ein Teil der Positionier-Motoren 9 von der rechten und ein anderer von der linken Seite her mit der Antriebsrolle 8 in den Raum über den Typenrädern 1 hineinragen.
  • Bei einer alternativen Ausführung des Seilantriebs werden die Seile so oft um die Antriebsrolle 8 des Positionier-Motors 9 herumgeführt, dass auch bei maximaler Auslenkung ein bestimmtes Stück nie von der Welle abgewickelt wird. In diesem Fall kann eine bleibende Verbindung mit der Antriebsrolle 8 realisiert werden, so dass keinerlei Verschiebung mehr möglich ist.
  • Nach dem Passieren der Antriebsrollen 8 laufen alle Seile 10 über in 1 obere Umlenkrollen 7, deren Anordnung für den Einsatz der weiter unten beschriebenen Positions-Überwachung optimiert ist.
  • Die Positionierung erfolgt über eine Standard-Positioniersteuerung, aus Kostengründen vorzugsweise mittels Schrittmotor, Leistungsverstärker und Mikrocontroller-Steuerung. Alternativ können auch Servo-NC-Achsen eingesetzt werden. Über die Motor-Positionierung und die schlupffreie Antriebs-Ankopplung ist jeder Motor-Position eine Position des Typenrades 1 und damit eine bestimmte Type 2 bzw. ein bestimmtes Zeichen fest zugeordnet.
  • Vom Zeitaufwand her ist es möglich, jede neue Positionierung nicht von der – bekannten – letzten Position aus zu beginnen, sondern zuvor eine Referenzfahrt auszuführen. Diese wird jedoch nicht mit dem zeitraubenden und installationsmäßig aufwändigen üblichen Referenzfahrt-Algorithmus auf einen elektronischen Endschalter hin ausgeführt, sondern die Typenräder 1 werden gegen den mechanischen Anschlag 17 gefahren. Das erfolgt unabhängig vom erforderlichen Weg für alle Typenräder 1 gleichzeitig, bis auch das letzte Typenrad 1 nicht mehr weiterdrehen kann. Statt einer mechanischen Rutschkupplung (für die bereits früher anschlagenden Typenräder 1) wird dabei nach einer sehr kurzen, zeitlich begrenzten Beschleunigungs-Phase das Antriebsmoment der Positionier-Motoren 9 heruntergesetzt. Wenn das letzte Typenrad 1 am Anschlag ist, wird in der NC-Steuerung die Position für alle Typenräder 1 elektronisch auf Null gesetzt.
  • Wegen der bewegten Massen und der Elastizität im Gesamtsystem kann die Positionierung nicht ohne geringfügige Schwingungen nach jeder Positionierung erfolgen. Um die Zeit bis zu deren Abklingen einzusparen und trotzdem eine extrem präzise Positionierung der Zeichen auf der Plastik-Karte oder dergleichen zu erzielen, sind alle Typenräder 1 noch mit einer Positionier-Falle ausgerüstet.
  • Hierfür sind entweder am Typenrad zwischen den Typen 2 Kerben 3 mit schrägen Flanken angebracht, in welche die Klinken 4a und 4b einrasten können, wie in 2 ersichtlich. Diese Klinken 4a und 4b dieser Positionier-Fallen sind für alle Typenräder 1 gemeinsam stangenförmig ausgebildet und auch nur mit jeweils einem Antrieb 5a bzw. 5b versehen. Sie werden unmittelbar nach Abschluss der letzen Positionierung eines Typenrades 1 (desjenigen mit dem größten Verstellweg) angesteuert. Alternativ ist denkbar nur mit einer Kerbe 3 zu arbeiten.
  • Statt Kerben 3 zwischen den gravierten Typen 2 vorzusehen, kann man alternativ Kerben 3a an der Nabe des Typenrades 1 vorsehen, d. h. gegenüber den Kerben 3. In diesem Fall wird nur eine Klinke 4' mit Antrieb 5' benötigt, wie in 2 gezeigt.
  • Alternativ kann man sowohl die Kerben 3 als auch die Kerben 3a mit zugehörigen Positionier-Fallen verwenden.
  • Infolge der Ausbildung mit schrägen Flanken greifen die Positionier-Fallen auch bei nicht exakt positioniertem bzw. noch leicht schwingenden Typenrad 1 in die Kerben 3 bzw. 3a und erzwingen so die exakte Position.
  • Wenn die Positionier-Falle nicht mit Kerben zwischen den gravierten Typen 2 realisiert wird, sondern an der Nabe des Typenrades 1, kann auch das Prinzip von Kerbe und Spitze vertauscht werden, so dass sich an der Nabe Erhöhungen und an der Positionier-Falle eine Nut entlang der Stange befinden.
  • Die Antriebe der Klinken 4a, 4b bzw. 4' können entweder als separate Stellantriebe ausgeführt werden, vorzugsweise als die Elektromagnete 5a, 5b bzw. 5', aber auch pneumatisch, oder sie werden gekoppelt mit dem Hubmechanismus für das Prägen und hierfür überfedert ausgeführt.
  • Wenn Elektromagneten 5a, 5b bzw. 5' als Antriebe eingesetzt werden, erfolgt die Ansteuerung aus der Positioniersteuerung heraus, wegen der erforderlichen Synchronisation mit dem Abschluss der Positionierung. Das Aberregen der Elektromagneten 5a, 5b bzw. 5', erfolgt dann bereits während des Prägens, so dass die Typenräder 1 nach dem Rückhub bereits wieder entsperrt sind.
  • Da die auf die Plastik-Karte oder dergleichen zu prägenden Informationen mit absoluter Sicherheit korrekt sein (und mit den zusätzlich elektronisch gespeicherten Daten übereinstimmen) müssen, ist eine zusätzliche Überwachung der Positionierung der Typenräder sinnvoll.
  • Wird eine konventionelle Positioniersteuerung eingesetzt, kann es zweckmäßig sein, zur Überwachung die Positionier-Motoren 9 mit Encoder zu versehen und alle Encoder am Ende jeder Positionierung auszulesen (bei Servo-Antrieben wären diese Encoder ohnehin zwingend erforderlich). Alle Encoder-Positionen werden in einem zentralen Steuergerät ausgewertet und mit einer Soll-Vorgabe verglichen. Um den Aufwand bei der zentralen Überwachung aller Encoder gering zu halten, kann auch eine Bus-Abfrage im Zeitmultiplex, beispielsweise über eine serielle RS 485-Verbindung, vorgesehen werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden zur Überwachung jedoch die Codierkörper 11 auf den Antriebs-Seilen 10 verwendet, welche als optisch überwachte Positionsmarkierungen bei einer Positions-Überwachmg aller Typenräder 1 anhand der Stellung ihrer Antriebs-Seile 10 dienen. Um die Position aller Antriebs-Seile 10 mit einer einzigen Kamera und mit sehr einfacher Bildauswertung überwachen zu können, sind auf alle Seile im Abstand eines Positionierschrittes die Codierkörper 11 in Form unterschiedlicher rotationssymmetrischer Körper mit unterschiedlichen Profilen aufgebracht. Im Bereich der Auswertung durch die Kamera 13 sind die Antriebs-Seile 10 so geführt, dass die Antriebs-Seile 10 aller Typenräder 1 genau nebeneinander liegen, so dass die Kamera 13 mit einem Bild alle Codierkörper 11 erfassen und prüfen kann. Die Profile der Codierkörper 11 sind so ausgebildet, dass die Profile sich möglichst stark voneinander unterscheiden. Dies erleichtert und ermöglicht eine schnelle und sichere Auswertung mit einem vergleichsweise einfachen Kamera-System mit entsprechend geringen Anforderungen an Objektiv, Auslösung und Auswertungs-Elektronik. Die rotationssymmetrische Ausbildung der Codierkörper 11 sorgt für immer gleiches Profil für die Kamera, auch wenn sich irgendein Antriebs-Seil 10 während des Betriebs verdrehen sollte. Das erspart Justage- und Wartungsaufwand bzw. gewährleistet sehr hohe Betriebssicherheit. Um für das Kamera-System einen guten Kontrast zu bieten, werden die Codierkörper 11 vorzugsweise matt schwarz ausgeführt und vor einem hellen, von hinten her diffus erleuchteten Hintergrund-Schirm 14 angeordnet. Geeignete Querschnittsformen der in 1 gezeigten Codierkörper 11 entsprechend den Typen 2 für die Zeichen von null bis neun sind auch in 4 dargestellt, wobei rechts in der Figur außerdem zwei alternative Profilformen 18 für die Codierkörper 11 der Zeichen sechs und neun gezeigt sind. In 1 sind in mit geschweiften Klammern angezeigten Bereichen schematisch auch die Positionen der Codierkörper 11 in den beiden Endstellungen des Typenrades 1 eingezeichnet.
  • Alternativ zu den Antriebs-Seilen 10 ist auch der Einsatz schmaler Federstahlbänder für die Kraftübertragung möglich. Es wäre zwar möglich, dem Profil der Codierkörper 11 entsprechende Formen aus den Bändern auszustanzen, dies würde den Querschnitt jedoch stark reduzieren. Deshalb ist in einem solchen Fall eine Loch-Codierung mit in Bewegungsrichtung hintereinander angeordneten sehr kleinen Löchern vorzuziehen, die ebenfalls gegen einen diffus hellen Hintergrund-Schirm gelesen werden. Für zehn verschiedene Zeichen genügen hierfür bereits vier Löcher, und es kann ein fünftes Loch für einen Parity-Check eingefügt werden. Alternativ können auch Symbole entsprechend den Profilen der Codierkörper aufgemalt werden, wenn für ausreichenden Kontrast und entsprechende Beleuchtung gesorgt wird.
  • Eine weitere Alternative ist die Anordnung einer Codierung oder Markierung nicht auf den Antriebs-Seilen 10 oder -Bändern, sondern auf der Nabe der Typenräder 1, d. h. in den Typen 2 entgegengesetzten radialen Positionen am Umfang der Nabe. Eine solche Codierung ist in 1 beispielhaft mit dem Bezugszeichen 11a angezeigt. Allerdings ist hier weniger Platz für die Codierung selbst und für ein Kamera-System vorhanden.
  • Es folgt eine zusammenfassende Aufzählung von Besonderheiten der in 1 bis 5 gezeigten Prägevorrichtung: Antrieb extrem dicht nebeneinander liegender Typenräder über Seile/Bänder/Riemen von außerhalb versetzt angeordneten Motoren ohne bauartbedingte Limitation der Anzahl von Typenrädern; Referenzfahrt mit mechanischem Anschlag und elektronisch reduziertem Antriebsmoment statt mechanischer Rutschkupplung; Positionier-Falle mit klinkenförmigem Feinpositionier- und Sperr-Mechanismus, der als Stange für alle Typenräder gleichzeitig wirkt; Gemeinsame Positions-Überwachung mit Kamera-System über Codierkörper an den Antriebs-Seilen (oder entsprechende andere Anordnung nach demselben Prinzip) gemeinsam für alle Typenräder und unabhängig vom eigentlichen Positionier-Antrieb und dessen Elementen (und Fehlermöglichkeiten); Rotationssymmetrische Form der Codierkörper mit signifikanten, einfachen Profil-Unterschieden zur sicheren Unterscheidung mit wenig Aufwand; Antrieb der Positionierfalle über Hub des Prägewerkes mittels einer überfederten Kopplung; Bei elektromagnetischem Antrieb der Positionier-Falle erfolgt deren Abschaltung bereits während des Prägens, um beim Ende der Prägung bereits die Entsperrung abgeschlossen zu haben.

Claims (10)

  1. Vorrichtung zum Prägen von Zeichen mittels Typenrad, bei der mehrere Typenräder (1) im Abstand der zu prägenden Zeichen unabhängig voneinander drehbar auf einer gemeinsamen Welle (6) angeordnet sind, wobei jedes Typenrad (1) im Wesentlichen die Form eines Kreissegmentes hat, auf dessen Außenumfang die Typen (2) ausgebildet sind, und wobei jedes Typenrad (1) mit einem eigenen Antrieb (7, 8, 9, 10) zur Drehung des Typenrades (1) über einen dem Kreissegment entsprechenden Winkel auf der Welle (6) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebe jeweils einen Elektromotor (9) mit einer in derselben Ebene wie das zugehörige Typenrad (1) drehbaren Antriebsrolle (8) aufweisen, dass die Elektromotoren (9) in einer zur Achse der Welle (6) senkrechten Ebene und/oder in Axialrichtung der Welle (6) zueinander versetzt angeordnet sind, und dass für jedes Typenrad (1) ein Antriebsglied in Form eines langgestreckten biegsamen Elementes (10) vorgesehen ist, welches um die zugehörige Antriebsrolle (8) herum geführt ist und zwei Enden hat, die jeweils an einer Ecke des Typenrades (1) befestigt sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsglieder (10) Seile, Bänder, Riemen oder Ketten sind und Antriebs- (8) und/oder Abtriebsrollen umschlingen, welche gerillt und/oder profiliert sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein mit den Kanten der Kreissegmente der Typenräder (1) zusammenwirkender mechanischer Anschlag (17) zur Begrenzung des Drehwinkels der Typenräder (1) vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Verriegelungsmechanismus (4, 5) vorgesehen ist, der dafür eingerichtet ist, zu Beginn eines Prägevorgangs die Typenräder (1) in gewünschten Winkelpositionen positionsgenau zu blockieren und die Typenräder (1) am Ende des Prägevorgangs selbsttätig wieder freizugeben.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Typenräder (1) zwischen den Typen (2) oder auf der dem Kreissegment, auf dessen Außenumfang die Typen (2) ausgebildet sind, axial entgegengesetzten Seite eine der Anzahl von Typen (2) und deren Abstand entsprechende Anzahl von Ausnehmungen (3) oder Ausbuchtungen aufweisen und dass der Verriegelungsmechanismus (4, 5) gestaltet ist, während des Prägens mit je einer Ausnehmung (3) oder Ausbuchtung eines jeden Typenrades (1) ineinander zu greifen.
  6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebsglied (10) entlang eines geradlinig verlaufenden Abschnitts davon mit mindestens einer Markierung (11) versehen ist und dass mindestens eine Abtastvorrichtung (12, 13) zur Erkennung der mindestens einen Markierung (11) entlang des geradlinig verlaufenden Abschnitts angeordnet ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebsglied (10) eine der Anzahl von Typen (2) und deren Abstand entsprechende Reihe von unterschiedlichen Markierungen (11) aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtastvorrichtung eine Kamera (12, 13) ist und dass die Markierungen (11) optisch voneinander unterscheidbar sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Markierungen (11) Rotationskörper sind, die um das Antriebsglied (10) herum symmetrisch ausgebildet sind.
  10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der voranstehenden Ansprüche zum Prägen von Zeichen auf Identitätskarten.
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