DE102009013182A1

DE102009013182A1 - Vereinzelungsvorrichtung und Verfahren zum Vereinzeln von Präzisionsdokumenten mit einer Ansaugfixierung während des Stanzvorgangs

Info

Publication number: DE102009013182A1
Application number: DE102009013182A
Authority: DE
Inventors: Albert Brunner
Original assignee: Bundesdruckerei GmbH
Current assignee: Bundesdruckerei GmbH
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-10-14
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: DE102009013182B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vereinzeln von Präzisionsdokumenten (37) und eine Vorrichtung (30), umfassend eine Stanzeinrichtung (31) zum Vereinzeln von Präzisionsdokumenten (37, 37', 37'') aus einem Stanzgut (36), wobei die Stanzeinrichtung (31) Stanzwerkzeuge umfasst, die so ausgebildet ist, dass bei einem Stanzvorgang ein Scherenschnitt ausgeführt wird, und einen Auswerfer (34), der ausgebildet ist, das vereinzelte Präzisionsdokument (37) aus dem oder den Stanzwerkzeugen auszugeben, insbesondere herauszudrücken, wobei der Auswerfer (34) an einer dem Präzisionsdokument (37) zugewandten Kontaktfläche (35) mindestens eine Öffnung (38) umfasst, die über eine Schalteinrichtung (40) gesteuert mit einer Fluidsenke (41) strömungstechnisch verbindbar ist, und der Auswerfer (34) relativ zu den Stanzwerkzeugen so beweglich angetrieben ist, dass die Kontaktfläche (35) des Auswerfers (34) während des den Scherenschnitt ausführenden Stanzvorgangs mit dem Präzisionsdokument (37) in Kontakt ist und die Schalteinrichtung (40) die mindestens eine Öffnung (38) strömungstechnisch mit der Fluidsenke (41) verbindet, so dass an der Öffnung (38) ein Unterdruck erzeugt ist, der das Präzisionsdokument (37) gegen die Kontaktfläche (35) saugt, um das Präzisionsdokument (37) zumindest während der Vollendung des Scherenschnitts zu fixieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vereinzelungsvorrichtung zum Vereinzeln von Präzisionsdokumenten sowie ein entsprechendes Verfahren. Eine Vereinzelungsvorrichtung umfasst eine Stanzeinrichtung zum Vereinzeln eines Präzisionsdokuments (eines Nutzens) aus einem Stanzgut, welches vorzugsweise mehrere Nutzen umfasst, wobei die Stanzeinrichtung Stanzwerkzeuge umfasst, die so ausgebildet sind, dass bei einem Stanzvorgang ein Scherenschnitt ausgeführt wird, und einen Auswerfer, der ausgebildet ist, das vereinzelte Präzisionsdokument aus dem oder den Stanzwerkzeugen auszugeben, insbesondere herauszudrücken. Bei einem entsprechenden Verfahren wird somit das zu vereinzelnde Präzisionsdokument mit dem Stanzgut relativ zu den Stanzwerkzeugen einer Stanzeinrichtung positioniert, das Stanzgut mittels eines einen Scherenschnitt ausführenden Stanzvorgangs gestanzt, um das Präzisionsdokument zu vereinzeln und ein Auswerfer relativ zu den Stanzwerkzeugen bewegt, so dass das Präzisionsdokument aus dem oder den Stanzwerkzeugen gelöst wird und aus der Stanzeinrichtung ausgegeben wird, insbesondere herausfällt.
Solche Stanzeinrichtungen sind im Stand der Technik dem Fachmann bekannt. Als Präzisionsdokumente werden hier Dokumente angesehen, die als Wert- und/oder Sicherheitsdokumente verwendet werden können und an die hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit und ihrer Maßhaltigkeit gestellt werden.
Wert- und/oder Sicherheitsdokumente umfassen beispielsweise Identifikationskarten, Reisepässe, Führerscheine, Fahrzeugpapiere, Kreditkarten, Wertkarten, Postwertzeichen, Banknoten, Sicherungsetiketten und Ähnliches. Ein Großteil dieser Wert- und/oder Sicherheitsdokumente wird heutzutage auf Basis eines Kunststoffkörpers hergestellt, auf den oder in den unterschiedliche Informationen und/oder Sicherheitselemente und Sicherheitsmerkmale eingebracht sind.
Sicherheitsmerkmale sind solche Merkmale, die ein Fälschen, Verfälschen und/oder Nachahmen gegenüber einem einfachen Kopieren des jeweiligen Dokuments erschweren. Als Sicherheitselemente werden bauliche Einheiten bezeichnet, die mindestens ein Sicherheitsmerkmal umfassen.
Werden an solche Wert- und/oder Sicherheitsdokumente hinsichtlich einer Oberflächenbeschaffenheit und/oder einer Maßhaltigkeit hinsichtlich der Abmessungen hohe Anforderungen gestellt, so werden diese Wert- und/oder Sicherheitsdokumente als Präzisionsdokumente bezeichnet.
Die zur Herstellung verwendeten Materialien umfassen unterschiedliche Kunststoffe, beispielsweise Polycarbonate, Polyethylentereftalat, Polyvinylchlorid, Acrylnitrilbutadienstyrol oder Verbundmaterialien wie Teslin. Die Dokumentkörper der Präzisionsdokumente können jedoch auch weitere Bestandteile, beispielsweise papier- oder zellstoffbasierte Schichten, Mikrochips, Antennen usw. umfassen.
Eine Stanzvorrichtung umfasst Stanzwerkzeuge, zwischen denen ein Stanzgut, welches ein oder mehrere Nutzen umfassen kann, angeordnet wird. Die Stanzwerkzeuge werden dann aufeinander zubewegt und dringen in das Stanzgut ein, um das zu stanzende Gutstück, im hier betrachteten Fall das Präzisionsdokument, aus dem Stanzgut zu vereinzeln. In der Regel ist das eine Stanzwerkzeug als Schneidplatte oder Untermesser ausgebildet, welches eine ebene Fläche darstellt, in der eine Aussparung gebildet ist. Diese Aussparung ist an die Umfangsform des zu vereinzelnden Präzisionsdokuments angepasst. Eine umlaufende Kante des Untermessers bzw. der Schneidplatte ist hierbei scharfkantig ausgebildet, um beim Stanzvorgang in das Stanzgut einzuschneiden. Angepasst an die Aussparung im Untermesser ist ein so genanntes Obermesser ausgebildet, welches relativ zu der Schneidplatte bzw. dem Untermesser während des Stanzvorgangs bewegt wird. Eine umlaufende Kante des Obermessers ist ebenfalls scharfkantig ausgebildet, um in das Stanzgut einzuschneiden. Das Obermesser ist in der Regel so ausgebildet, dass es in das Untermesser eingreifen kann. Während des Stanzvorgangs schneiden somit zeitgleich das Ober- und das Untermesser in das Stanzgut ein. Wie dem Fachmann bekannt ist, eilt jedoch den jeweiligen Schnittkanten, die durch das Ober- und das Untermesser gebildet werden, ein vorauseilender Riss voraus. Somit ergeben sich bei einem Gutstück, welches ausgestanzt ist, entlang der Stanzrichtung drei Abschnitte. Ein Abschnitt ist durch ein Einschneiden des Obermesser, ein Abschnitt durch ein Einschneiden des Untermessers und ein dazwischen liegender Abschnitt durch den bzw. die vorauseilenden Risse gebildet. Dieser durch den vorauseilenden Riss gebildete Abschnitt weist eine höhere Unebenheit auf. Insbesondere bei Stanzwerkzeugen, deren Schneidkanten in parallel zueinander ausgerichteten Ebenen angeordnet sind, gibt es somit entlang der Stanzrichtung jeweils einen durch den vorauseilenden Riss bedingten unebenen Randabschnitt.
Diese Effekte können minimiert werden, indem mindestens eines der Messer, welches als Obermesser bezeichnet wird, einen so genannten Dachschliff aufweist. Dies bedeutet, dass die Schneidkante nicht in einer planaren Ebene liegt, die senkrecht zur Stanzrichtung, d. h. einer Bewegungsrichtung des Obermessers auf das Untermesser zu, befindlich ist. Wird ein solches Obermesser verwendet, so wird der Stanzvorgang an einem oder mehreren Punkten begonnen und setzt sich dann umlaufend entlang des Messers fort. Einen solchen Stanzvorgang nennt man Scherenschnitt.
Da das Stanzgut bzw. das Präzisionsdokument aus einem flexiblen Material hergestellt sind, insbesondere aus einem oder mehreren Kunststoffmaterialien, die miteinander zu einem Verbundkörper verbunden sind, vorzugsweise über eine Lamination, verformt sich das Präzisionsdokument während des Stanzvorgangs. Je nach konkreter Ausgestaltung des Obermessers erfolgt eine Verwindung des Präzisionsdokuments in eine gekrümmte Fläche. Hierdurch tritt eine Spannung in dem Stanzgut bzw. dem gerade vereinzelten Präzisionsdokument auf. Aufgrund dieser Spannung und der Tatsache, dass auch bei einem solchen Scherenschnitt ein vorauseilender Riss entsteht, welcher jedoch entlang des Umlaufs durch die nachfolgend über den entsprechend gerissenen Bereich geführten Messer geglättet wird, kippt das Präzisionsdokument kurz vor Vollendung des Scherenschnitts ab und löst sich von dem Stanzgut, so dass es zu einer Abweichung der Umfangskontur, z. B. aufgrund einer Bruchbildung an einem Rand des Präzisionsdokuments, von der durch das Untermesser und das Obermesser vorgegebenen Kontur kommt.
Dieses Verhalten des Präzisionsdokuments ist jeweils materialabhängig und kann durch eine entsprechende hinsichtlich des Umfangs korrigierte Stanzeinrichtung kompensiert werden. Nachteilig ist jedoch, dass Präzisionsdokumente gleicher Umfangsform, jedoch unterschiedlicher Materialbeschaffenheit oder Materialstärke nicht mit denselben Stanzwerkzeugen erzeugt werden können. Da die Kosten und ein Zeitaufwand für eine Herstellung eines Schneidmessersatzes hoch sind, besteht eine technische Aufgabe darin, ein Verfahren und eine Stanzvorrichtung zu schaffen, die mit identischen Stanzwerkzeugen Präzisionsdokumente gleicher Umfangsform, jedoch unterschiedlicher Materialbeschaffenheit vereinzeln können.
Die technische Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gutstück, d. h. das Präzisionsdokument, zumindest während einer Vollendung des Scherenschnitts relativ zu den Stanzwerkzeugen fixiert wird. Insbesondere ist bei einer eingangs genannten Stanzvorrichtung vorgesehen, dass der Auswerfer an einer dem Präzisionsdokument zugewandten Kontaktfläche mindestens eine Öffnung umfasst, die über eine Schalteinrichtung gesteuert mit einer Fluidsenke strömungstechnisch verbindbar ist und der Auswerfer relativ zu den Stanzwerkzeugen so beweglich angetrieben ist, dass die Kontaktfläche des Auswerfers während des den Scherenschnitt ausführenden Stanzvorgangs mit dem Präzisionsdokument in Kontakt ist oder gebracht wird und die Schalteinrichtung die mindestens eine Öffnung strömungstechnisch mit der Fluidsenke verbindet, so dass an der Öffnung ein Unterdruck erzeugt ist, der das Präzisionsdokument gegen die Kontaktfläche saugt, um das Präzisionsdokument zumindest während der Vollendung des Scherenschnitts zu fixieren. Ein Verfahren zum Vereinzeln von Präzisionsdokumenten aus einem Stanzgut umfasst die Schritte Positionieren des zu vereinzelnden Präzisionsdokuments mit dem Stanzgut relativ zu Stanzwerkzeugen einer Stanzeinrichtung, Stanzen des Stanzgutes mittels eines Scherenschnitts, um das Präzisionsdokument zu vereinzeln, Bewegen eines Auswerfers relativ zu den Stanzwerkzeugen, so dass das Präzisionsdokument aus dem oder den Stanzwerkzeugen gelöst wird und aus der Stanzeinrichtung ausgegeben wird, insbesondere aus der Stanzeinrichtung fällt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass eine Kontaktfläche des Auswerfers vor oder während des Stanzens mit dem zu vereinzelnden Präzisionsdokument in Kontakt gebracht wird und mindestens eine in der Kontaktfläche angeordnete Öffnung mit einer Fluidsenke strömungstechnisch verbunden wird, so dass das zu vereinzelnde Präzisionsdokument gegen die Kontaktfläche gesaugt wird, um das zu vereinzelnde Präzisionsdokument zumindest während der Vollendung des Scherenschnitts zu fixieren. Hierdurch kann erreicht werden, dass unabhängig von der Materialbeschaffenheit des Stanzgutes bzw. des zu vereinzelnden Präzisionsdokuments ein Abkippen des Präzisionsdokuments kurz vor oder während der Vollendung des Scherenschnitts unterbleibt. Hierdurch wird gewährleistet, dass ein Präzisionsdokument vereinzelt wird, welches die geforderte Umfangskontur innerhalb vorgegebener enger Toleranzgrenzen erfüllt. Eine Anfertigung einzelner Schneidmessersätze ist nicht erforderlich. Da in solchen Präzisionsstanzeinrichtungen die Stanzmesser nicht einzeln ausgetauscht werden können, sondern nur mit der zugehörigen Bewegungsmechanik, können hierdurch hohe Kosten eingespart werden. Darüber hinaus können flexibel unterschiedliche Präzisionsdokumente mit derselben Vereinzelungsvorrichtung in kurzer zeitlicher Abfolge vereinzelt werden.
Um eine möglichst starke Fixierung zu erhalten, sind bei einer bevorzugten Ausführungsform in der Kontaktfläche des Auswerfers weitere Öffnungen ausgebildet, die gesteuert mit der Fluidsenke strömungstechnisch verbindbar sind, um ein möglichst flächiges Ansaugen des Präzisionsdokuments gegen die Kontaktfläche zu erreichen.
Um eine Verwindung des Präzisionsdokuments zu minimieren, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Kontaktfläche des Auswerfers so ausgebildet, dass diese mehr als die Hälfte, bevorzugter mehr als 75% und am bevorzugtesten mehr als 90% einer durch das Obermesser umgrenzten Fläche im Bereich der Messerkante, gemessen senkrecht zur Stanzrichtung, ausfüllt.
Um auf einen über die Kontaktfläche des Auswerfers überstehenden Rand des Präzisionsdokuments im angesaugten Zustand wirkenden Verwindungskräfte zu minimieren, ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass die Kontaktfläche an eine beim Stanzen erfahrene Verwindung der zu vereinzelnden Präzisionsdokumente angepasst geformt ist.
Der Auswerfer wird nach Vollendung des Scherenschnitts relativ zu den Stanzwerkzeugen bewegt, um das vereinzelte Präzisionsdokument aus diesen Stanzwerkzeugen zu lösen. Um eine Relativbewegung des vereinzelten Präzisionsdokuments relativ zu der Kontaktfläche des Auswerfers zu unterbinden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die strömungstechnische Verbindung der Fluidsenke mit der mindestens einen Öffnung und gegebenenfalls den weiteren Öffnungen in der Kontaktfläche aufrechterhalten wird, bis das Präzisionsdokument aus den Stanzwerkzeugen gelöst ist.
Ein Problem bei der Erzeugung von Präzisionsdokumenten besteht darin, dass, obwohl der Stanzvorgang in einer Reinraumatmosphäre vorgenommen wird, kleinste mikroskopische Stanzrückstände entstehen. Diese lagern sich bei Vereinzelungsvorrichtungen nach dem Stand der Technik teilweise auf der Oberfläche des Präzisionsdokuments ab, welches aus der Stanzeinrichtung in der Regel in eine Sammeleinrichtung fällt. In dieser werden gewöhnlich mehrere nacheinander vereinzelte.
Präzisionsdokumente als Stapel gesammelt und anschließend einer weiteren Verarbeitung als Stapel zugeführt. Im Zuge der weiteren Verarbeitung werden die Präzisionsdokumente oben vom Stapel seitlich weggezogen oder unter dem Stapel seitlich herausgezogen. Es hat sich gezeigt, dass hierbei feinste mikroskopische Kratzer in den Oberflächen der Präzisionsdokumente erzeugt werden. Für Präzisionsdokumente, an die zusätzlich zu den hohen Anforderungen hinsichtlich einer Maßhaltigkeit eines Umfangs auch hohe Anforderungen hinsichtlich einer Oberflächen gestellt werden, ergibt sich somit das technische Problem, Vereinzelungsvorrichtungen und Vereinzelungsverfahren so weiterzubilden, dass eine Kratzerbildung in den Oberflächen des Präzisionsdokuments vermieden oder minimiert werden.
Zur Lösung des Problems wird vorgeschlagen, ein Reinigungsfluid nach dem Beenden der Vereinzelung einzublasen, so dass Stanzrückstände von dem Präzisionsdokument entfernt werden. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist somit vorgesehen, dass zeitlich synchronisiert während des Fallens des Präzisionsdokuments aus der Stanzeinrichtung ein Reinigungsfluid eingeblasen wird, dass das Präzisionsdokument zumindest teilweise umströmt, um Stanzrückstände zu entfernen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden die eine und/oder die weiteren Öffnungen in der Kontaktfläche des Auswerfers verwendet, um nach einem Beenden des Ansaugens durch diese Öffnungen Reinigungsfluid zum Reinigen des Präzisionsdokuments einzublasen. Hierfür werden die mindestens eine und/oder die weiteren Öffnungen gesteuert mit einer Fluidquelle verbunden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die mindestens eine Öffnung und die weiteren Öffnungen strömungstechnisch miteinander verbunden und werden über eine gemeinsame Ventileinrichtung oder Schalteinrichtung mit der Fluidsenke verbunden, um an den Öffnungen einen Unterdruck für das Ansaugen des Präzisionsdokuments zu erzeugen.
Bei einer Weiterbildung sind die Ventileinrichtung oder Schalteinrichtung so ausgebildet, dass sie alternativ eine Verbindung mit der Fluidquelle herstellen kann, so dass gesteuert über die Öffnungen Reinigungsfluid eingeblasen wird. Die Ventileinrichtung oder Schalteinrichtung besitzen vorzugsweise eine dritte Stellung, in der die Öffnungen weder mit Fluidsenke noch mit der Fluidquelle verbunden sind.
Eine besonders gute Reinigung des vereinzelten Präzisionsdokuments erhält man, wenn zusätzlich oder alternativ das Reinigungsfluid zumindest teilweise quer zur Fallrichtung des Präzisionsdokuments eingeblasen wird. Bei einer Ausführungsform sind hierfür an einer Seitenfläche einer Sammeleinrichtung, die das Präzisionsdokument auffängt, Düsen ausgebildet oder angeordnet, die Reinigungsfluid einblasen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind die mehreren Düsen in Reihen angeordnet, die vorzugsweise jeweils eine Länge aufweisen, die einer Ausdehnung des Präzisionsdokuments beim Fallen parallel zu der jeweiligen Reihe entsprechen.
Um zu verhindern, dass die Stanzrückstände in dem Raum, in dem die Stanzeinrichtung angeordnet ist, verteilt werden, ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Reinigungsfluid benachbart zu einem Fallbereich des Präzisionsdokuments abgesaugt wird. Die Absaugeinrichtung kann umlaufend um den Fallbereich angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführungsform ist die Absaugeinrichtung so ausgebildet, dass sie an einer der einen Seitenfläche, in der die Düsen zum Einblasen des Reinigungsfluids quer zur Fallrichtung angeordnet sind, gegenüberliegenden Seitenfläche angeordnet ist.
Folgt ein Einblasen von Reinigungsfluid über die mindestens eine oder weitere Öffnungen in dem Auswerfer, so wird das Einblasen von Reinigungsfluid beendet, bevor durch einen Vorschub des Stanzgutes oder eines neuen Stanzgutes eine Aussparung des Untermessers, beispielsweise der Schnittplatte, vollflächig durch das Stanzgut überdeckt wird. Hierdurch wird sichergestellt, dass durch das Einblasen des Reinigungsfluids eine Kante des Stanzgutes sich bei dem Vorschub aufgrund einer Verformung des Stanzgutes nicht verharken kann.
Wird sowohl Reinigungsfluid durch den Auswerfer als auch Düsen, die seitlich vom Fallbereich unterhalb des Untermessers angeordnet sind, eingeblasen, so erfolgt zunächst ein Einblasen des Reinigungsfluids durch den Auswerfer und anschließend ein Einblasen des Reinigungsfluids durch die seitlich vom Fallbereich angeordneten Düsen. Vorzugsweise wird das Einblasen von Reinigungsfluid durch den Auswerfer beendet, wenn zusätzlich Reinigungsfluid durch die seitlich vom Fallbereich angeordneten Düsen eingeblasen wird. Die seitlich einblasenden Düsen sind vorzugsweise in mehreren übereinander angeordneten Reihen angeordnet. Hierdurch wird erreicht, dass parallel zu dem fallenden Präzisionsdokument laminare Strömungsebenen ausgebildet werden, die einen besonders guten Transport der mikroskopischen Stanzrückstände von der Oberfläche des Präzisionsdokuments gewährleisten.
Um eine statische Aufladung durch das Reinigungsfluid, welches vorzugsweise Druckluft oder Stickstoff ist, zu vermeiden und eine besonders gute Reinigungswirkung zu erzielen, wird das Reinigungsfluid vor oder beim Einblasen ionisiert. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine statische Aufladung des Präzisionsdokuments und der Stanzrückstände, welche unerwünscht ist, vermieden wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist somit mit der Fluidquelle eine Ionisierungseinrichtung gekoppelt. Mit den ionisierten Molekülen des Reinigungsfluids lösen sich die Stanzrückstände leichter vom Präzisionsdokument.
Es ergibt sich für den Fachmann, dass das Präzisionsdokument nicht zwangsläufig ein bereits vollständig fertiges Dokument, beispielsweise Personaldokument sein muss. Vielmehr kann es vorgesehen sein, das vereinzelte Präzisionsdokument weiteren Bearbeitungsschritten zuzuführen, beispielsweise einer Personalisierung, das heißt, einem Einbringen von persönlichen Informationen über einen Nutzer, für den das fertige Präzisionsdokument einmal bestimmt ist. Ein Präzisionsdokument kann somit im Sinne des hier beschriebenen auch ein Zwischenprodukt der Herstellung von Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten sein.
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale der erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt auf.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Kartenkörper eines Präzisionsdokuments, der mit einer Stanzeinrichtung nach dem Stand der Technik vereinzelt ist;
2 eine schematische Draufsicht auf eine Stanzeinrichtung, welche beim Stanzen einen Scherenschnitt ausführt;
3 eine Schnittansicht der schematischen Darstellung nach 2 entlang der Linie A-A;
4 eine schematische Draufsicht auf ein Präzisionsdokument zur Veranschaulichung eines Ablaufs eines Stanzvorgangs mittels eines Scherenschnitts; und
5 eine schematische Darstellung einer Vereinzelungsvorrichtung.
In 1 ist schematisch ein Querschnitt durch einen Kartenkörper 1 eines Präzisionsdokuments 2 dargestellt, der mit einem Stanzverfahren nach dem Stand der Technik hergestellt ist. Bei diesem Stanzverfahren sind Stanzwerkzeuge verwendet worden, deren Schnittkanten in Ebenen liegen, die senkrecht zu einer Stanzrichtung 3 ausgerichtet sind. Eine Kante 4 des Kartenkörpers 1 umfasst einen durch ein Untermesser geschnittenen glatten unteren Abschnitt 5, einen durch ein Obermesser geschnittenen glatten oberen Abschnitt 6 und einen mittleren Abschnitt 7, der uneben ist. Während der untere Abschnitt 5 und der obere Abschnitt 6 jeweils durch ein Einschneiden des Untermessers bzw. Obermessers in das Stanzgut glatt geschnitten sind, ist der mittlere Abschnitt uneben und durch ein Trennen des Dokumentkörpers von dem benachbarten Material des Stanzgutes durch einen vorauseilenden Riss entstanden.
Um eine glattere Seitenkante eines Dokumentkörpers eines Präzisionsdokuments zu erhalten, ist es bereits aus dem Stand der Technik bekannt, Stanzwerkzeuge zu verwenden, die während des Stanzens einen Scherenschnitt ausführen. In 2 ist schematisch eine Draufsicht auf eine Stanzeinrichtung 2 dargestellt, die einen Scherenschnitt beim Stanzen ausführt. Die Stanzeinrichtung umfasst ein als Schnittplatte oder Schnitttisch bezeichnetes Untermesser 12. Das Untermesser 12 weist eine Schnittkante 13 auf, die eine Aussparung umgibt, deren Kontur einer Kontur entspricht, die ein zu vereinzelndes Präzisionsdokument annehmen soll. Relativ zu dem Untermesser 12 beweglich ist ein Obermesser 14 angeordnet. Eine Relativbewegung des Obermessers 14 zu dem Untermesser 12 erfolgt senkrecht zur Zeichnungsebene. Eine in die Zeichnungsebene hineinragende Schneidkante des Obermessers 14 ist in seiner Kontur umlaufend an die Kontur der durch die Schnittkante 13 ausgebildete Aussparung angepasst. Das Obermesser 14 kann somit zumindest teilweise beim Stanzen in die Aussparung des Untermessers 12 eingreifen. Hierbei bewegen sich eine Schnittkante des Obermessers 14 und die Schnittkante 13 des Untermessers so aneinander entlang, wie sich Scherenblätter beim Ausführen eines Schnitts mit einer Schere aneinander entlang bewegen. Aus einem zwischen dem Obermesser 14 und dem Untermesser 12 angeordneten Stanzgut wird somit während des Stanzvorgangs ein Gutstück mittels eines Scherenschnitts vereinzelt. Das Gutstück klemmt nach dem Ende des Vereinzelungsvorgangs in der Regel in dem Obermesser 14 oder dem Untermesser 12. Ein relativ zu dem Untermesser 12 und/oder Obermesser 14 beweglich angeordneter Auswerfer 15, der auch als Abstreifer bezeichnet wird, bewegt sich ebenfalls senkrecht zur Zeichnungsebene, um das Gutstück, welches von dem Stanzgut vereinzelt ist, aus den als Untermesser 12 und Obermesser 14 ausgebildeten Stanzwerkzeugen zu lösen, insbesondere herauszudrücken und aus der Stanzeinrichtung 11 auszugeben.
In 3 ist schematisch eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der Stanzeinrichtung 11 nach 2 dargestellt. Unten befindet sich das als Schneidplatte ausgebildete Untermesser 12. Die Schnittkante 13 umgibt eine Aussparung 16. Das Obermesser 14 ist relativ zu dem Untermesser 12 entlang einer Stanzrichtung beweglich, die durch einen Doppelpfeil 17 angedeutet ist. Eine Obermesserschneidkante 18 weist einen so genannten Dachschliff auf. Dies bedeutet, dass die Schneidkante 18 nicht in einer geraden Ebene senkrecht zur Stanzrichtung liegt. Der Auswerfer 15 nach 2 ist in dieser Schnittdarstellung nicht sichtbar.
In 4 ist schematisch ein Präzisionsdokument 20 in Draufsicht dargestellt. Ein Scherenschnitt während eines Stanzvorgangs beginnt an gegenüberliegenden Ecken 21, 22 des Präzisionsdokuments 20. Der Scherenschnitt erfolgt dann während des Stanzvorgangs entlang der angedeuteten Pfeile 23. Die Vereinzelung des Präzisionsdokuments 20 aus einem umgebenden Stanzgut 24, das beispielsweise streifenförmig ausgebildet ist und mehrere Nutzen (mehrere zu vereinzelnde Präzisionsdokument) umfasst, endet an den weiteren einander erneut gegenüberliegenden Ecken 25, 26. Nimmt man ohne Beschränkung der Allgemeinheit an, dass das Obermesser sich von oberhalb der Zeichnungsebene in die Zeichnungsebene beim Stanzvorgang bewegt, so werden die Ecken 21, 22 in einer Aussparung des parallel unterhalb der Zeichnungsebene angeordneten Untermessers gedrückt. Hierdurch findet eine Verwindung des Präzisionsdokuments während des Stanzvorgangs statt. Aufgrund dieser Verformung kommt es innerhalb des Materials zu Spannungen. Diese werden kurz vor Vollendung des Scherenschnitts dadurch entlastet, dass der Dokumentkörper durch den vorauseilenden Riss in den Ecken 25, 26 abgetrennt wird, indem das Präzisionsdokument 20 abkippt. Eine Maßhaltigkeit in Bezug auf den Umfang, beispielsweise Abrundungen in den Ecken 25, 26, kann bei Stanzeinrichtungen nach dem Stand der Technik nur gewährleistet werden, wenn die Umfangskonturen des Obermessers und Untermessers entsprechend zur Kompensation angepasst sind. Diese Kompensation ist jedoch materialabhängig von dem Material, aus dem das zu vereinzelnde Präzisionsdokument besteht. Unterschiedliche Kunststoffe bzw. Zusammensetzungen aus unterschiedlichen Kunststoffen weisen ein unterschiedliches Verhalten hinsichtlich der Verformung und eines vorauseilenden Risses auf. Darüber hinaus besteht selbstverständlich auch eine Abhängigkeit von der Umfangskontur selbst.
In 5 ist schematisch eine Ausführungsform einer Vereinzelungsvorrichtung 30 als schematische Schnittdarstellung gezeigt. Die Vereinzelungsvorrichtung 30 umfasst eine Stanzeinrichtung 31. Die Stanzeinrichtung 31 umfasst ein als Schnittplatte ausgebildetes Untermesser 32. Ein Obermesser 33 ist mit einem Dachschliff ausgebildet. Ein Auswerfer 34 ist relativ beweglich zu dem Obermesser 33 und dem Untermesser 32 angeordnet. Der Auswerfer 34 weist eine Kontaktfläche 35 auf, die beim Auswerfen eines aus einem Stanzgut 36 vereinzelten Präzisionsdokuments 37 in Kontakt kommt, um das Präzisionsdokument 37 aus den als Untermesser 32 und Obermesser 33 ausgebildeten Stanzwerkzeugen zu lösen. In der Regel wird das von dem Stanzgut 36 vereinzelte Präzisionsdokument 37 nach dem Stanzvorgang in dem Untermesser 32 verklemmt sein und durch den Auswerfer 34 aus dem Untermesser 32 herausgedrückt.
In der Kontaktfläche 35 sind mehrere Öffnungen 38 ausgebildet, die strömungstechnisch über eine Leitung 39 miteinander verbunden sind. In der Leitung 39 ist eine Schalteinrichtung 40 angeordnet. Diese ist bei der dargestellten Ausführungsform als Mehrstellungsventil ausgebildet. Mit der Schalteinrichtung 40 ist eine Fluidsenke 41, die beispielsweise als Saugleitung ausgebildet sein kann, verbunden. Die Fluidsenke 41 kann auch als Vakuumpumpe ausgebildet sein.
Zum Ausführen einer Vereinzelung des zu vereinzelnden Präzisionsdokuments 37 aus dem Stanzgut 36 wird zunächst das Stanzgut 36 relativ zu der Stanzeinrichtung, d. h. zu dem Untermesser 32 und dem Obermesser 33 positioniert. Anschließend wird der Stanzvorgang ausgeführt. Hierzu wird das Obermesser 33 auf das Untermesser 32 zubewegt, um das zu vereinzelnde Präzisionsdokument 37 von dem Stanzgut 36 zu trennen.
Um zu verhindern, dass das Präzisionsdokument 37 sich stark verspannen kann oder sich kurz vor Vollendung des vorzugsweise als Scherenschnitt ausgeführten Stanzvorgangs relativ zu dem Untermesser 32 und/oder dem Obermesser 33 bewegen kann, wird der Auswerfer 34 mit seiner Kontaktfläche 35 in Kontakt mit einer Oberfläche des Präzisionsdokuments gebracht. Ferner wird über die Schalteinrichtung 40 eine strömungstechnische Verbindung zwischen der Fluidsenke 41 und der Leitung 39 und somit den Öffnungen 38 hergestellt. Hierdurch entsteht an den Öffnungen 38 jeweils ein Unterdruck. Somit wird das zu vereinzelnde Präzisionsdokument 37 gegen die Kontaktfläche 35 des Auswerfers 34 gesaugt und fixiert.
Bei einer Ausführungsform findet dieses Ansaugen und Fixieren vor einem Beginn des eigentlichen Stanzvorgangs statt. Bei anderen Ausführungsformen wird dieses während des Stanzvorgangs ausgeführt. In jedem Fall wird jedoch sichergestellt, dass das Präzisionsdokument an dem Auswerfer fixiert ist, bevor der Stanzvorgang vollendet wird. Nach dem Abtrennen, d. h. Vereinzeln, des Präzisionsdokuments 37 von dem Stanzgut 36 wird der Auswerfer 34 entlang einer Stanzrichtung 43 weiter bewegt, um das Präzisionsdokument 37 durch das Untermesser 32 hindurch bzw. aus dem Obermesser 33 herauszudrücken. Ferner wird über die Schalteinrichtung 40 die strömungstechnische Verbindung zwischen den Öffnungen 38 und der Fluidsenke 41 unterbrochen. Vorzugsweise kann die Schalteinrichtung 40 in eine Stellung bewegt werden, so dass die Fluidleitung 39 und die Öffnungen 38 mit der Umgebung verbunden sind, so dass in dieser Stellung an den Öffnungen 38 kein Unterdruck herrscht.
Bei der dargestellten Ausführungsform fällt das vereinzelte Präzisionsdokument 37 nach dem Vereinzeln und dem Ausgeben aus der Stanzeinrichtung in eine Sammeleinrichtung 44. Das fallende Präzisionsdokument 37 ist hier gestrichelt dargestellt. In der Sammeleinrichtung 44 wird das Präzisionsdokument 37 mit zuvor vereinzelten Präzisionsdokumenten 37, 37'' gesammelt, insbesondere gestapelt. Um zu vermeiden, dass zwischen den übereinander gestapelten Präzisionsdokumenten 37–37'' Stanzrückstände liegen, wird in einen Fallbereich ein Reinigungsfluid 57 aus einer Fluidquelle 45 eingeblasen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Schalteinrichtung 40 so ausgebildet, dass sie in einer dritten Stellung die Leitung 39 mit einer Zuführleitung 46 strömungstechnisch verbinden kann, so dass die Fluidquelle 45 über die Zuführleitung 46, die Leitung 39 mit den Öffnung 38 verbunden ist. Durch diese wird nachdem das Präzisionsdokument 37 aus dem Untermesser 32 gedrückt ist, Reinigungsfluid 57 auf das Präzisionsdokument 37 geblasen. Dieses entfernt die Stanzrückstände von der Oberfläche 42 des Präzisionsdokuments 37 während des Fallens. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird zusätzlich über Düsen 47 quer zu einer Fallrichtung 48 weiteres Reinigungsfluid 49 eingeblasen. Die Düsen 47 sind vorzugsweise in horizontal ausgerichteten Reihen angeordnet, deren Erstreckung senkrecht zur Zeichenebene einer Erstreckung des fallenden Präzisionsdokuments 37 parallel zu den Reihen entspricht. Dadurch, dass mehrere Reihen von Düsen 47 vorgesehen sind, können sich laminare Strömungsebenen parallel zu der Oberfläche 42 des Präzisionsdokuments 37 ausbilden.
Um das eingeblasene Reinigungsfluid 57 und weitere Reinigungsfluid 49 zusammen mit den Stanzrückständen zu entfernen, ist vorzugsweise eine Absaugeinrichtung 50 vorgesehen. Diese kann umlaufend um den Fallbereich ausgebildet sein. Bei der dargestellten Ausführungsform ist diese Absaugeinrichtung 50 so ausgestaltet, dass sie das Reinigungsfluid 57 und das weitere Reinigungsfluid 49 an einer Seitenfläche 55 der Sammeleinrichtung 44 absaugt, die einer Seitenfläche 56 gegenüberliegend ist, an der die Düsen 47 angeordnet sind. Hierdurch bildet sich eine gerichtete Strömung innerhalb des Fallbereichs aus. Das Einblasen des weiteren Reinigungsfluids wird über eine weitere Schalteinrichtung 51 gesteuert. Diese ist ebenfalls mit der Fluidquelle 45 oder einer weiteren Fluidquelle verbunden.
Um zu verhindern, dass sich die vereinzelten Präzisionsdokumente statisch aufladen, ist mit der Fluidquelle eine Ionisierungseinrichtung 52 gekoppelt, die das Reinigungsfluid 57 und weitere Reinigungsfluid 49 ionisiert.
Bei der beschriebenen Ausführungsform umfasst eine Blaseinrichtung 58 die Fluidquelle 45, die Zuführleitung 46, die Schalteinrichtung 40, die Leitung 39, die Öffnungen 38, die weitere Schalteinrichtung 51, die Düsen 47 sowie die die Düsen 47 mit der weiteren Schalteinrichtung 51 und der Fluidquelle 45 verbindende Verbindungsleitung 59.
Es versteht sich für den Fachmann, dass die einzelnen nicht dargestellten Aktoren und Schalteinrichtungen mit einer nicht dargestellten Steuerung verbunden sind, die eine zeitliche Synchronisation der einzelnen Bewegungen und des Einblasens bzw. Absaugens steuert. Es versteht sich ferner, dass bei einer einfachen Ausführungsform ein Einblasen von Reinigungsfluid nicht vorgesehen sein muss.
Eine Anordnung der Öffnungen in dem Auswerfer sowie deren Ausgestaltung kann unterschiedlich gewählt werden, um ein möglichst gutes Ansaugen sowie gegebenenfalls eine möglichst vorteilhafte Strömung beim Einblasen von Reinigungsfluid zu erhalten. Selbiges gilt für die Ausgestaltung und Ausrichtung der Düsen, welche beispielsweise als gerichtete Bohrungen in einer Seitenwand der Sammeleinrichtung 44 ausgebildet sein können.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung können die seitlich vom Fallbereich angeordneten Düsen auch zeitlich gesteuert nacheinander Reinigungsfluid einblasen, um eine möglichst gute Reinigung des Präzisionsdokuments während des Fallens zu erreichen.
Ein Einblasen von Reinigungsfluid 57 bei der Ausführungsform nach 5 wird auf alle Fälle beendet, bevor das Stanzgut 36 soweit weiterbewegt worden ist, dass eine Stanzkante 53 des Stanzgutes sich mit der Schneidkante 54 des Untermessers 32 verhaken kann. Eine solche Gefahr besteht, wenn das Stanzgut 36 durch das aus dem Auswerfer 34 austretende Reinigungsfluid 57 verformt würde.
Eine Anordnung der Öffnungen 38 der Kontaktfläche 35 des Auswerfers 34 erfolgt vorzugsweise gleichmäßig verteilt über die Fläche in einem regelmäßigen Muster. Hierdurch wird eine gleichmäßige Ansaugung des Präzisionsdokuments 37 während des Stanzvorgangs gewährleistet. Um eine gerichtete Luftströmung parallel zu der Oberfläche 42 durch das Reinigungsfluid 57 zu erreichen, können die einzelnen Öffnungen bei einzelnen Ausführungsformen auch getrennt voneinander gruppenweise mit der Fluidquelle, der Fluidsenke oder der Umgebung verbunden werden. Beispielsweise kann bei matrixartig angeordneten Öffnungen zeitlich versetzt oder zeitlich versetzt einsetzend das Einblasen von Reinigungsfluid reihen- bzw. spaltenweise erfolgen.

1: Kartenkörper
2: Präzisionsdokument
3: Stanzrichtung
4: Kante
5: unterer Abschnitt
6: oberer Abschnitt
7: mittlerer Abschnitt
11: Stanzeinrichtung
12: Untermesser
13: Schnittkante
14: Obermesser
15: Auswerfer
16: Aussparung
17: Doppelpfeil
18: Obermesserschnittkante
20: Präzisionsdokument
21, 22: Ecken
23: Pfeile zur Veranschaulichung der Schnittrichtung
24: Stanzgut
25, 26: Ecken
30: Vereinzelungsvorrichtung
31: Stanzeinrichtung
32: Untermesser
33: Obermesser
34: Auswerfer
35: Kontaktfläche
36: Stanzgut
37, 37', 37'': Präzisionsdokument
38: Öffnung
39: Leitung
40: Schalteinrichtung
41: Fluidsenke
42: Oberfläche des Präzisionsdokuments
43: Stanzrichtung
44: Sammeleinrichtung
45: Fluidquelle
46: Zuführleitung
47: Düsen
48: Fallrichtung
49: weiteres Reinigungsfluid
50: Absaugeinrichtung
51: weitere Schalteinrichtung
52: Ionisierungseinrichtung
53: Stanzkante
54: Schneidkante
55: Seitenfläche
56: Seitenfläche
57: Reinigungsfluid
58: Blaseinrichtung
59: Verbindungsleitung

Claims

Vereinzelungsvorrichtung (30) für ein Präzisionsdokument (37) umfassend eine Stanzeinrichtung (31) zum Vereinzeln von Präzisionsdokumenten (37, 37', 37'') aus einem Stanzgut 36, wobei die Stanzeinrichtung (31) Stanzwerkzeuge umfasst, die so ausgebildet ist, dass bei einem Stanzvorgang ein Scherenschnitt ausgeführt wird, und einen Auswerfer (34), der ausgebildet ist, dass vereinzelte Präzisionsdokument (37) aus dem oder den Stanzwerkzeugen auszugeben, insbesondere herauszudrücken, dadurch gekennzeichnet, dass der Auswerfer (34) an einer dem Präzisionsdokument (37) zugewandten Kontaktfläche (35) mindestens eine Öffnung (38) umfasst, die über eine Schalteinrichtung (40) gesteuert mit einer Fluidsenke (41) strömungstechnisch verbindbar ist, und der Auswerfer (34) relativ zu den Stanzwerkzeugen so beweglich angetrieben ist, dass die Kontaktfläche (35) des Auswerfers (34) während des den Scherenschnitt ausführenden Stanzvorgangs mit dem Präzisionsdokument (37) in Kontakt ist und die Schalteinrichtung (40) die mindestens eine Öffnung (38) strömungstechnisch mit der Fluidsenke (41) verbindet, so dass an der Öffnung (38) ein Unterdruck erzeugt ist, der das Präzisionsdokument (37) gegen die Kontaktfläche (35) saugt, um das Präzisionsdokument (37) zumindest während der Vollendung des Scherenschnitts zu fixieren.
Vereinzelungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Öffnung (38) zusätzlich alternativ zu der Fluidsenke (41) mit einer Fluidquelle (45) gesteuert verbindbar ist, so dass Reinigungsfluid (57) aus der mindestens einen Öffnung ausgeblasen wird, um das Präzisionsdokument (37) zu reinigen.
Vereinzelungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (40) oder eine weitere Schalteinrichtung ausgebildet sind, die mindestens eine Öffnung (38) mit einer Fluidquelle (45) strömungstechnisch zu verbinden.
Vereinzelungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (35) an eine Verformung des Präzisionsdokuments (37) angepasst ist, die sich beidem Ausführen des Scherenschnitts ergibt.
Verfahren zum Vereinzeln eines Präzisionsdokuments (37) aus einem Stanzgut (36) umfassen die Schritte: Positionieren des Präzisionsdokuments (37)/Stanzgutes (36) relativ zu Stanzwerkzeugen einer Stanzeinrichtung (31), Stanzen des Stanzgutes (36) mittels eines Scherenschnitts, um das Präzisionsdokument (37) zu vereinzeln, Bewegen eines Auswerfers (34) relativ zu den Stanzwerkzeugen, so dass das Präzisionsdokument (37) aus dem oder den Stanzwerkzeugen gelöst wird und aus der Stanzeinrichtung (31) fällt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kontaktfläche (35) des Auswerfers (34) vor oder während des Stanzens mit dem zu vereinzelnden Präzisionsdokument (37) in Kontakt gebracht wird und mindestens eine in der Kontaktfläche (35) angeordnete Öffnung (38) mit einer Fluidsenke (41) strömungstechnisch verbunden wird, so dass das zu vereinzelnde Präzisionsdokument (37) gegen die Kontaktfläche (35) gesaugt wird, um das zu vereinzelnde Präzisionsdokument (37) zumindest während der Vollendung des Scherenschnitts zu fixieren.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zeitlich synchronisiert während des Fallens des Präzisionsdokuments (37) aus der Stanzeinrichtung (31) ein Reinigungsfluid (57, 49) eingeblasen wird, das das Präzisionsdokument (37) zumindest teilweise umströmt, um Stanzrückstände zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsfluid (57, 49) vor oder bei dem Einblasen ionisiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsfluid (57, 49) zumindest teilweise quer zur Fallrichtung eingeblasen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Präzisionsdokument (37) in einer Sammeleinrichtung (44) aufgefangen wird und das Reinigungsfluid (49) über mehrere Düsen (47) eingeblasen wird, die an einer Seitenfläche (56) der Sammeleinrichtung (44) ausgebildet sind oder an dieser angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einblasen erst beginnt, nach dem das Präzisionsdokument (37) sich aus dem oder den Stanzwerkzeugen gelöst hat.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungsfluid (57, 49) über eine an der Sammeleinrichtung (44) angeordnete oder in einer der einen Seitenfläche (56) gegenüber liegenden Seitenfläche (55) ausgebildete Absaugeinrichtung (50) abgesaugt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die angegebenen Verfahrensschritte iterativ ausgeführt werden, wobei das Einblasen von Reinigungsfluid (57) über den Auswerfer (34) beendet wird, bevor das Stanzgut (36) oder ein neues Stanzgut eine Fläche des unten angeordneten Stanzwerkzeugs vollflächig überdeckt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder alternativ das Reinigungsfluid (57) zumindest teilweise durch den Auswerfer (34) von oben auf das fallende Präzisionsdokument (37) geblasen wird.