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Die
Erfindung betrifft eine Prägevorrichtung zum
Prägen
von Zeichen auf Identitätskarten
oder auf sonstigen Personalisierungssystemen mittels Typenrad, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Diese
Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnung. Darin zeigen:
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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;
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2 eine
detailliertere Ansicht eines Typenrades von 1, die auch
Verriegelungsmechanismen für
das Typenrad zeigt;
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3 eine
Seitenansicht der Prägevorrichtung
von 1, in der alle Typenräder sichtbar sind;
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4 die
Profile der rotationssymmetrischen Codierkörper auf den Seilen; und
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5 eine
alternative Ausführung
des Seilantriebs der Typenräder.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Alternativ
kann man sowohl die Kerben 3 als auch die Kerben 3a mit
zugehörigen
Positionier-Fallen verwenden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.