DE102010004425B3 - Vorrichtung zum Befördern flacher Gegenstände - Google Patents

Abstract

Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24), – wobei die Vorrichtung (6) einen inneren, mit einer Aufnahme (25)- und einer Ausgabeöffnung (26) versehenen Hohlkörper (12), ausgestattet mit einer Beförderungseinrichtung (15) und mindestens einem Permanentmagneten (14) und einen äußeren, mit mindestens einer Kreuzschlitzöffnung (10) versehenen Hohlkörper (7), ausgestattet mit mindestens einem Elektromagneten (9) umfasst, – wobei der äußere Hohlkörper (7) den, in seinem inneren liegenden Hohlkörper (12) mit einem vorbestimmten Abstand (55) umschließt, und diesen mittels elektromagnetischer Kräfte fremderregt drehbeweglich antreibt, wodurch eine Rotation des inneren Hohlkörpers (12) in mehreren Freiheitsgraden, mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung (4) der an dem äußeren Hohlkörper (7) angeordneten Elektromagneten (9) erfolgt, – wobei die Beförderungseinrichtung (15) des inneren Hohlkörpers (12) eine Vielzahl von Lage- und/oder Richtungsänderungen erfährt.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befördern von flachen Gegenständen, insbesondere von Kunststoffsubstraten, vorzugsweise von Plastikkarten aller Art gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Technisches Gebiet
• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der Handhabung von flachen Gegenständen, insbesondere auf das Befördern von flachen Gegenständen, wobei es sich bei den flachen Gegenständen insbesondere um Kunststoffsubstrate für kartenförmige Aufzeichnungsträger handeln kann. Kartenförmige Aufzeichnungsträger, die von einer Station, z. B. von einem Stapel oder aus einem Magazin entnommen und zu einer anderen Station, einer Bearbeitungseinrichtung befördert werden. Die Beförderung von kartenförmigen Aufzeichnungsträgern kann aber auch zwischen zwei Bearbeitungseinrichtungen, bzw. bei der Zusammenarbeit von zwei Bearbeitungseinrichtungen und einem Magazin, erfolgen.
• Bei den kartenförmigen Aufzeichnungsträgern handelt es sich beispielweise um Plastikkarten. Plastikkarten in den verschiedensten Ausführungen. Von der einfachen Prägekarte bis hin zur Chipkarte mit und ohne Magnetstreifen. Chipkarten sind leicht transportierbare Datenspeicher oder Kleinstrechner im Scheckkartenformat, die selbständig Daten verwalten und verarbeiten können. Zu diesen Plastikarten zählen auch Smartcards, Integrated Circuit Card (ICC) und beispielweise auch die SIM-Karten, die hier explizit genannt werden. Die Formate bzw. die Abmessungen solcher kartenförmigen Aufzeichnungsträger sind nach ISO 7816 standardisiert und gemäß dieser Norm in drei verschiedenen Größen verfügbar. Daneben gibt es weitere typische Größen, wobei die Dicke der Karten bei fast allen Größen identisch ist.
• Zur physikalischen Herstellung von Plastikkarten, insbesondere von Chipkarten werden automatisierte Produktionsanlagen eingesetzt, die verschiedene Bearbeitungseinrichtungen bis hin zur Personalisierung der Plastikkarten aufweisen. Solche Produktionsanlagen zur Herstellung von kartenförmigen Aufzeichnungsträgern sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden von verschiedenen Herstellern, wie z. B. von Giesecke & Devrient, der Sagem Orga, der Winter AG, der Bundesdruckerei, der Gemalto, der Mühlbauer AG, nur um einige zu nennen, eingesetzt. Auf die Angabe von Details in Bezug auf die konkrete Herstellung und spezielle Bearbeitung der kartenförmigen Aufzeichnungsträger kann an dieser Stelle verzichtet werden. Stellvertretend für die Herstellung eines portablen Datenträgers sei die DE 10 2007 054 385 A1 genannt und für ein Verfahren zur Personalisierung von Dokumenten die DE 10 2006 044 322 A1 hier aufgezeigt. Nur so viel sei angemerkt, das Chipkarten weltweit immer mehr Anwendungen finden. So sind Chipkarten beispielsweise schon lange als Speicherkarten für Telefonanwendungen bekannt. Mit zunehmender Rechenleistung und Speicherkapazität der Halbleiterchips finden Chipkarten daher vielfältige weitere Verwendungen, wie zum Beispiel als Krankenversichertenkarte oder als Personalausweis. Insbesondere kontaktlose Chipkarten, bei denen die Energie- und Datenübertragung ohne galvanische Kopplung zwischen Karte und Terminal erfolgt, finden zunehmend Verwendung. Die Materialien, der Aufbau und die Herstellung des Kartenkörpers werden im Wesentlichen durch Funktionselemente der Karten und durch die Belastung der Karte bei der Handhabung während der Anwendung bestimmt. Für Anwendungen, bei denen hohe Festigkeit und Langlebigkeit gefordert ist, wird häufig Polykarbonat eingesetzt. Um hohe Stückzahlen von kartenförmigen Aufzeichnungsträgern kostengünstig herzustellen ist es daher notwendig entsprechende technische Produktionsanlagen zur Verfügung zu stellen, welche auch einen optimalen Werkstückfluss gewährleisten.
• Um kartenförmige Aufzeichnungsträger daher in einer Produktionsanlage von einer Bearbeitungseinrichtung zu einer nächsten transportieren zu können, sind die Bearbeitungseinrichtungen mit Transporteinrichtungen und Übergabeeinrichtungen, im Stand der Technik auch als Zuführeinrichtungen bezeichnet, verbunden.
• Hintergrund im Stand der Technik
• Eine Zuführeinrichtung und eine Transporteinrichtung, angeordnet in einer Produktionsanlage zum Transportieren und Ausrichten von Plastikkarten, sind beispielsweise der DE 20 2007 007 913 U1 zu entnehmen. Die Zuführeinrichtungen sind zwischen dem Magazin und einer ersten Bearbeitungseinrichtung, sowie zwischen der ersten und zweiten Bearbeitungseinrichtung zum Befördern der Plastikkarten angeordnet. Bei einer Zuführeinrichtung handelt es sich um einen Zuführtisch, der mit umlaufenden Bändern, die über endseitige Rollen laufen, ausgestattet ist, wobei die Bänder unter einem spitzen Winkel zu einer längs am Zuführtisch angeordneten Führungsleiste geneigt verlaufen. Diese Anordnung der Bänder führt dazu, dass auf den Bändern aufgelegte Karten seitlich zur Führungsleiste hin gefördert werden und sich an der Kante der Führungsleiste ausrichten. Die Zuführeinrichtung weist zur Beförderung der Plastikkarten eine, über eine gemeinsame Welle drehangetriebene Rollen auf. Sie ähnelt daher einem Förderband, welches einen Richtungswechsel der Plastikkarten beim Befördern nicht ermöglicht.
• Eine Vorrichtung gemäß der DE 20 2004 003 867 U1 , zur Entnahme und zum Vereinzeln von gestapelten Chipkarten oder dergleichen aus einem Magazin, ist gekennzeichnet durch ein sich kontinuierlich bewegendes Transbordband mit Durchgangsöffnungen zur Anwendung eines Unterdrucks oder Vakuums auf jeweils eine der gestapelten Chipkarten und eine zwischen dem Transportband und einem Bauteil angeordnete schlitzartige Öffnung zum vereinzelten Hindurchführen der mit Unterdruck oder Vakuum beaufschlagten Chipkarte mittels dem Transportband, unter Zurückhalten der restlichen gestapelten Chipkarten. Als nachteilig hat es sich bei dieser Entnahmevorrichtung allerdings erwiesen, dass diese nicht geeignet ist, bei der Vereinzelung der dem Stapelmagazin entnehmbaren Chipkarten, einen Richtungswechsel der Chipkarten von der Vorderseite auf die Rückseite oder umgekehrt, vorzunehmen.
• Aus der EP 0 331 325 B1 ist ebenfalls eine Vorrichtung bekannt, welche einen Drehtransfermechanismus (rotierenden Übergabemechanismus) zum Herausziehen eines flachen Artikels aus einer Entladeöffnung eines Magazins und zum Ablegen des Artikels auf eine Aufnahmestation, die eine Fördereinrichtung aufweist. Der Drehmechanismus der Vorrichtung ist aber nicht geeignet, die flachen Artikel derart zu drehen, dass einerseits die Vorderseite oder andererseits die Rückseite des Artikels auf der Fördereinrichtung abgelegt werden kann.
• Die EP 0 279 851 B1 zeigt eine Eingabeschachtvorrichtung und – verfahren zum Zuführen von Karten in einen Kartenübertragungsweg, die Saugmittel zur Einzelentnahme einer Karte von einem Kartenstapel verwendet und die Karte in eine Überführungsstellung im Kartenübertragungsweg überführt. Die Karten werden zwischen den verschiedenen Stationen von einer Eingabeschachtvorrichtung (Magazin), die eine Kartenquelle darstellt, und einer Ausgabeschachtvorrichtung, in der die bearbeiteten Karten gesammelt werden, auf einer Durchlaufstrecke bearbeitet. Diese Vorrichtungen sind ebenfalls nicht geeignet bei den zu bearbeitenden Chipkarten, beim Befördern auf der Durchlaufstrecke, einen Richtungswechsel z. B. von der Vorderseite zur Rückseite vorzunehmen.
• Aus der DE 20 2008 007 564 U1 ist eine Vorrichtung zur Personalisierung einer Chipkarte bekannt, die eine Aufnahmeeinheit, eine Kontaktiereinheit, eine Lasereinheit, eine Ausgabeeinheit, sowie eine Transporteinheit umfasst. Um grafische Informationen mit Hilfe der Lasertechnik auf der Chipkarte zu erstellen, ist es notwendig, die Chipkarte in horizontaler und vertikaler Richtung drehbar und positionierbar anordnen zu können. Durch die freie Positionierbarkeit der Karte ist sowohl die Rückseite als auch die Vorderseite der Chipkarte bearbeitbar, ohne dass die Chipkarte manuell gedreht werden muss. Hierzu steht eine Transporteinrichtung mit kardanischer Aufhängung zur Verfügung, die es ermöglicht, die Chipkarte horizontal und vertikal zu drehen. Der Nachteil dieser Transporteinrichtung besteht darin, dass diese Transporteinrichtung aufgrund der begrenzten Drehbarkeit der kardanischen Aufhängung, die über zwei feststehende Achsen verfügt, die Karten nur in einem bestimmten Winkelbereich positionieren kann und ist damit nur für spezielle Transportbedingungen geeignet.
• Auch die WO 2006/056237 A2 offenbart wiederum eine Maschine zur mechanischen Personalisierung von identifikationskartenartigen Trägern, die dazu eingerichtet ist, mit einer mechanisch zu personalisierenden Karte zu interagieren, um auf einer Fläche der Karte Symbolketten zu erzeugen, wobei die Maschine eine Einrichtung zur Kartenbewegung und Positionierung der Karte umfasst. Die Einrichtung zur Bewegung und Positionierung der Karten weist zwei Paar riemenartige Elemente auf, wovon ein Paar sich entlang einer ersten Richtung X erstreckt und parallel in Richtung Z dazu versetzt, ein zweites Paar riemenartiger Elemente erstreckt. Diese Einrichtung kann die Karten auf horizontaler Ebene nur in X-Richtung, zur vertikalen Z-Achse der kreisförmigen Drehtrommel betrachtet, befördern. Ein Richtungswechsel der Karten von z. B. der Vorderseite zur Rückseite der Karten ist aber nicht möglich.
• Eine Übergabestation zum Überführen personalisierter Chipkarten von einer Transporteinrichtung in Magazine ist aus der DE 196 17 661 A1 ersichtlich. Hier werden die Chipkarten von einem Entnahmegreifer einer Übergabestation zugeführt, wobei die Übergabestation aus einem schwenkbarem Drehteller besteht, auf dem sich, um 180 Grad versetzt, jeweils ein Magazin zur Aufnahme und Abgabe der Chipkarten befindet. Die Abgabe der Chipkarten erfolgt über ein Entnahmeband an angeschlossene Magazine. Die Chipkarten werden zwar durch die Übergabestation um 180 Grad in einer Ebene gedreht, aber die Chipkarte kann nur in der gleichen Position im Magazin abgelegt werden, die der Entnahmeposition auf der Transporteinrichtung entspricht. Das Magazin auf dem Drehteller kann zwar zusätzlich in der Höhe und somit parallel zur Drehebene verschoben werden, aber ein Richtungswechsel der Chipkarten, sodas diese nicht mit der Vorderseite, sondern mit der Rückseite im Magazin abgelegt werden können, ist nicht möglich. Diese Übergabestation wird trotzdem als nächstliegender Stand der Technik angesehen und in der nachstehenden Beschreibung bei der Ausführung einer beispielhaften aber konkreten Ausgestaltung der Erfindung mit herangezogen.
• Bei den obengenannten, im Stand der Technik bekannten Verfahren und Vorrichtungen werden die flachen Gegenstände auch durch Kartenmagazine bereitgestellt, in denen eine Vielzahl von kartenförmigen Aufzeichnungsträgern enthalten ist. Verschiedenartige Ausführungsformen solcher Kartenmagazine sind bekannt, beispielsweise ist eine Ausführungsform von Magazin für flache, flexible Karten der DE 92 17 267 U1 zu entnehmen. Solche Magazine sind bei Produktionsanlagen bekannt und gebräuchlich. Bei ihnen wird die, von einer Greifvorrichtung dem Stapel von Karten im Magazin entnommene, unterste Karte jeweils auf ein Transportband abgelegt, welches die Karte anschließend zu den jeweiligen Bearbeitungseinrichtungen transportiert. Nachteilig ist, wie zuvor aufgezeigt, dass die Ablage der Karten nicht in unterschiedlichen Richtungen erfolgen kann. Bei den Ausführungsformen von Magazinen sei unter anderem zu nennen, das sogenannte Revolvermagazin, bei dem eine Vielzahl von Kartenmagazinen, vorzugsweise vier Kartenmagazinen, drehbeweglich angeordnet sind, wobei stets aus einem Kartenmagazin die Karten abgezogen werden. Ist ein Kartenmagazin entleert worden, so wird eine Drehung des Revolvermagazins bewirkt, um ein neues, gefülltes Kartenmagazin bereitzustellen, sodass ohne große Unterbrechung das Gesamtsystem mit Karten versorgt werden kann. Alternativ können die verschiedenen Kartenmagazine parallel zueinander angeordnet werden, wobei die Zuführung der Karten zunächst mit einem Magazin beginnt und nach dessen Entleerung ein zweites, nachfolgendes Magazin herangezogen wird. Die so aus den Magazinen mit verschiedenen, aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen entnommenen Karten, wie zuvor aufgezeigt, werden dem anschließenden Produktionsprozess zur Herstellung eines Produktes zugeführt und innerhalb der Produktionsanlage von einer Bearbeitungsstation mit Hilfe von Transport- und/oder Beförderungseinrichtungen zur nächsten Bearbeitungsstation weitergeleitet, wobei am Ende der Produktionskette das fertige Produkt wieder einem Magazin, wie ebenfalls zuvor angegeben, mit Hilfe einer beispielsweise Übergabestation zugeführt wird. Allen Transport- und Beförderungseinrichtungen, einschließlich der Übergabestationen fehlt die Flexibilität im Zusammenhang mit der Bereitstellung der Karten vor den Bearbeitungseinrichtungen und Magazinen, diese in Bezug auf die unterschiedlichsten Richtungen bereitzustellen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die vorgenannten Nachteile der bekannten Anordnungen aus dem Stand der Technik vermeidet und eine technische Lösung anzugeben, die es ermöglicht, flache Gegenstände aus einem Magazin oder von einem Transportband oder von einer Bearbeitungseinrichtung aufzunehmen und so an eine Bearbeitungseinrichtung oder ein Transportband oder ein Magazin abzugeben, das die Abgabe der flachen Gegenstände horizontal oder vertikal und in allen Richtungen gedreht aus der Vorrichtung erfolgen kann.
• Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
• Beschreibung der Erfindung
• Um eine mit diesen Merkmalen der Erfindung ausgestattete Vorrichtung zum Befördern von flachen Gegenständen, insbesondere von Kunststoffsubstraten, vorzugsweise von Plastikkarten aller Art, herzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Vorrichtung einen inneren, mit einer Aufnahme- und einer Ausgabeöffnung versehenen Hohlkörper aufweist, der mit einer Beförderungseinrichtung ausgestattet ist und mindestens einen Permanentmagneten umfasst und einen äußeren, mit mindestens einer Kreuzschlitzöffnung versehenen Hohlkörper aufweist, der mindestens einen Elektromagneten umfasst, wobei der äußere Hohlkörper den in seinem inneren liegenden Hohlkörper mit einem vorbestimmten Abstand umschließt, und diesen mittels elektromagnetischer Kräfte fremderregt drehbeweglich antreibt, wodurch eine Rotation des inneren Hohlkörpers in mehreren Freiheitsgraden, mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung der an den äußeren Hohlkörper angeordneten Elektromagneten ermöglicht wird, wodurch die Beförderungseinrichtung des inneren Hohlkörpers eine Vielzahl von Lage- und Richtungsänderungen annehmen kann.
• Eine solche erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befördern von flachen Gegenständen, welche jeweils einen flachen Gegenstand aus einem Magazin oder von einem Transportband oder von einer Bearbeitungseinrichtung, wie im Stand der Technik aufgezeigt, aufnehmen kann, ermöglicht eine Lösung der gestellten Aufgabe, die flachen Gegenstände durch Drehen und Wenden in vielen Ausgabepositionen bereitzustellen und damit die flachen Gegenstände in jeder gewünschten Lage und/oder Richtung an ein Magazin und/oder ein Transportband und/oder eine Bearbeitungseinrichtung abzugeben.
• Mit der Lage wird die gewünschte Ausgabeposition der Vorder- oder Rückseite eines flachen Gegenstandes aus der Vorrichtung bezeichnet. Eine gewünschte Ausgabeposition für die Vorder- oder Rückseite könnte z. B. sein, wenn die Vorderseite eines flachen Gegenstandes horizontal, mit einem Schriftbild auf dem Kopf stehend, aus der Vorrichtung ausgegeben werden soll. Eine weitere Lage wäre z. B., wenn die Rückseite eines flachen Gegenstandes vertikal, mit einem Schriftbild von links nach rechts lesbar, aus der Vorrichtung befördert würde. Mit Richtung wird die gewünschte Ausgaberichtung der Vorder- oder Rückkante eines flachen Gegenstandes aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung bezeichnet. Eine gewünschte Ausgaberichtung für die Vorder- oder Rückkante könnte z. B. sein, wenn die Vorderkante in negativer Y-Richtung, also aus einer der sechs möglichen Richtungen, aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung befördert würde. Eine weitere Richtung wäre z. B. wenn die Rückkante in positiver X-Richtung aus der Vorrichtung ausgegeben würde. Eine horizontale Lage der Vorderseite eines flachen Gegenstandes, mit Vorderkante in Ausgaberichtung negative Y-Richtung, wird als Ausgabe-Grundstellung bezeichnet. Abweichend davon gibt es eine Vielzahl von Lagen für die flachen Gegenstände, sowie eine Vielzahl von Ausgaberichtungen für die flachen Gegenstände. In der nachfolgenden Beschreibung wird noch ausführlich zur Ausgabe bzw. zum Weitertransport von flachen Gegenständen in verschiedenen Lagen und/oder Richtungen Stellung genommen.
• In der nachfolgenden Beschreibung wird an Stelle der Bezeichnung „flache Gegenstände” zur vereinfachten Darstellung, ohne Einschränkung der Vielzahl der zu befördernden Gegenstände, die Bezeichnung „Plastikkarte” benutzt.
• Um eine Plastikkarte in den verschiedensten Lagen und/oder Richtungen bereitzustellen, ist es daher erforderlich, eine Rotation bzw. eine Drehung des im äußeren Hohlkörper gelagerten inneren Hohlkörpers vorzunehmen. Erfindungsgemäß ist daher der innere Hohlkörper in Form einer Hohlkugel ausgebildet. Die Hohlkugel umfasst eine Kugelhülle mit einer Kugeloberfläche und einen inneren Kugelkörper, wobei die Kugelhülle eine sich gegenüberliegende Aufnahme- und Ausgabeöffnung aufweist. Die Aufnahme- und Ausgabeöffnung, zur Aufnahme und Abgabe von Plastikkarten, sind rechteckig ausgeführt und im Kugelkörper über einen quaderförmigen Schacht miteinander verbunden, wobei der Schacht den Kugelkörper zentrisch durchdringt. Der Schacht ist Teil einer Beförderungseinrichtung und wird durch diese gebildet. Die Ausgestaltung des Schachtes mit einer Antriebseinrichtung zur Aufnahme und Abgabe einer Plastikkarte wird nachstehend noch näher erläutert.
• Mathematisch betrachtet handelt es sich bei der Hohlkugel im Prinzip um einen in Rotation versetzten Kreisring, der einen Raum bildet, in dem er eine flächige Grenze zwischen innen und außen schafft. Die so gebildete Kugelhülle entspricht einem Hohlkörper, hier einer Hohlkugel. D. h., dass der Hohlkörper bzw. die Hohlkugel prinzipiell aus einer Kugelhülle und einem Kugelkörper besteht, wobei der Kugelkörper aus einem Hohlraum gebildet wird. Der Hohlraum dient insbesondere dem Zweck, eine erfindungsgemäße Beförderungseinrichtung aufzunehmen. Des Weiteren enthält die Kugelhülle Öffnungen zur Aufnahme von Permanentmagneten und Kontakten, bestehend aus elektrisch leitfähigem Kontaktmaterial. Die Kugeloberfläche bildet die Grenze eines sphärischen Luftspaltes am inneren Hohlkörper.
• Bei dem hier aufgezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Befördern von flachen Gegenständen, weist die Kugelhülle des inneren Hohlkörpers acht Öffnungen auf. Eine andere Anzahl von Öffnungen, beispielsweise sechzehn oder 32 Öffnungen zur Aufnahme von Permanentmagneten und Kontakten sind ebenfalls denkbar.
• Anhand eines ersten Modells soll ein Teil der Erfindung beschrieben werden. Eine Öffnung in der Kugelhülle kann im Prinzip durch einen Punkt P auf der Kugeloberfläche zur Positionierung und Darstellung benutzt werden. Zur Darstellung der acht Punkte P1, P2, P3, bis P8 auf der Kugeloberfläche, wird die vorliegende Hohlkugel durch ein Koordinatensystem (x, y, z) geschnitten, wobei der Ursprung des Koordinatensystems mit dem Mittelpunkt der Hohlkugel deckungsgleich ist. Durch das Schneiden der Hohlkugel mit einem Koordinatensystem entstehen acht Kugelabschnitte, wobei jeder Kugelabschnitt einem Quadranten röm.I bis röm.VIII entspricht. Vier Kugelabschnitte entsprechen, im Uhrzeigersinn betrachtet, den Quadranten röm.I bis röm.IV und bilden die obere Halbkugel. Die vier Kugelabschnitte der Quadranten röm.V bis röm.VIII bilden die untere Halbkugel. Nach dem hier aufgezeigten Koordinatensystem (x, y, z) liegt der Kugelabschnitt röm.I zwischen der positiven x-Achse (0 Grad), der positiven y-Achse (90 Grad) und der positiven z-Achse. Der Kugelabschnitt röm.II hingegen ist zwischen der positiven x-Achse (0 Grad), der negativen y-Achse (270 Grad) und der positiven z-Achse angeordnet. Der dritte Kugelabschnitt röm.III befindet sich zwischen der negativen y-Achse (270 Grad), der negativen x-Achse (180 Grad) und der positiven z-Achse. Der vierte Kugelabschnitt röm.IV ist zwischen der negativen x-Achse (180 Grad), der positiven y-Achse (90 Grad) und der positiven z-Achse angeordnet. Die vier Kugelabschnitte röm.I bis röm.IV bilden somit die obere Halbkugel. Der Kugelabschnitt röm.V befindet sich analog zum Kugelabschnitt röm.I zwischen der positiven x-Achse (0 Grad) und der positiven y-Achse (90 Grad), aber auf der negativen z-Achse, also unterhalb des Kugelabschnitts I. D. h., der Kugelabschnitt röm.VI, ist spiegelbildlich bzw. analog zu röm.II, der Kugelabschnitt röm.VII analog zu röm.III und der Kugelabschnitt röm.VIII analog zu röm.IV angeordnet und befindet sich ebenfalls, wie der Kugelabschnitt V, auf der negativen z-Achse. Die vier Kugelabschnitte röm.V bis röm.VIII sind also unterhalb der analogen Kugelabschnitte röm.I bis röm.IV angeordnet und bilden die untere Halbkugel.
• Jeder Kugelabschnitt enthält erfindungsgemäß eine Öffnung in der Kugelhülle und somit einen Punkt P. welcher auf dem äußeren Radius der Kugeloberfläche des inneren Hohlkörpers der Vorrichtung liegt. Ein solcher Punkt P mit den kartesischen Koordinaten (x, y, z) und den Kugelkoordinaten (r, δ, φ) wird durch seinen Abstand r = |OP| (Ortsvektor r, Betrag der Strecke OP, vom Punkt P zum Ursprung O), dem Winkel φ zwischen der x-Achse und der Projektion OP (der Strecke OP) auf der xy-Ebene und dem Winkel δ ∊ |0, π| (der Winkel Delta ist Element des Betrages von Null und pi), sowie zwischen der z-Achse der Projektion OP auf die z-Achse, dargestellt. Damit gilt x = r cosφ sinδ, y = r sinφ sinδ und z = r cosδ. Mit φ = 45°, δ = 45° und beispielsweise einem r ungefähr im Bereich von 50 mm bis 60 mm, wie er bei einem flachen Gegenstand, z. B. von Plastikkarten erforderlich ist, ergibt sich in jedem Quadranten (röm.I bis röm.VIII) für den Punkt P (r, δ, φ) und somit in jedem Kugelabschnitt ein gleicher Abstand vom Ursprung und ein gleicher Abstand zwischen den Punkten P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 und P8 und somit analog ein gleicher Abstand zwischen den Öffnungen.
• Definitionsgemäß werden die Punkte, die auf einer waagerechten Kreisebene A angeordnet sind, entgegen dem Uhrzeigersinn betrachtet, mit P3, P4, P5 und P6, bezeichnet. Die Kreisebene A entsteht, wenn die Hohlkugel in positiver z-Richtung parallel versetzt zur xy-Ebene geschnitten wird. Diese in einer Kreisebene A liegenden Punkte sind jeweils um 90 Grad zueinander beabstandet. Während die Punkte, die auf einer waagerechten Kreisebene B angeordnet sind, im Uhrzeigersinn betrachtet, mit P1, P2, P7 und P8 bezeichnet werden. Die Kreisebene B entsteht dadurch, dass sie parallel versetzt zur xy-Ebene und parallel versetzt zur Kreisebene A liegt und die z-Achse in negativer z-Richtung schneidet. Auch diese in der Kreisebene B liegenden Punkte sind jeweils um 90 Grad zueinander beabstandet. Die Punkte P1, P2, P3 und P4 hingegen befinden sich, im Uhrzeigersinn betrachtet, in einer senkrechten Kreisebene C, die in positiver x-Richtung parallel zur yz-Ebene versetzt ist und senkrecht zur Kreisebene A steht. Die Punkte P5, P6, P7 und P8 befinden sich, entgegen dem Uhrzeigersinn, ebenfalls auf einer senkrechten Kreisebene D, die sich in negativer x-Richtung parallel zur yz-Ebene und parallel zur Kreisebene C befindet. Die Punkte P2, P3, P6, und P7 hingegen befinden sich, im Uhrzeigersinn betrachtet, in einer senkrechten Kreisebene E, die in negativer y-Richtung parallel versetzt zur xz-Ebene angeordnet ist. Während die Punkte, die auf einer senkrechten Kreisebene F angeordnet sind, im Uhrzeigersinn betrachtet, mit P1, P4, P5 und P8 bezeichnet werden. Die Kreisebene F entsteht dadurch, dass sie parallel versetzt zur xz-Ebene und parallel versetzt zur Kreisebene E liegt und die y-Achse in positiver y-Richtung schneidet. Auch diese in der Kreisebene F liegenden Punkte sind jeweils um 90 Grad zueinander beabstandet.
• Aufgrund der Zuordnung der acht Kugelabschnitte auf Quadranten, ergibt sich, das der Punkt P1 im Quadrant röm.V, der Punkt P2 im Quadrant röm.VI, der Punkt P3 im Quadrant röm.II, der Punkt P4 im Quadrant röm.I, der Punkt P5 im Quadrant röm.IV, der Punkt P6 im Quadrant röm.III, der Punkt P7 im Quadrant röm.VII, der Punkt P8 im Quadrant röm.VIII, angeordnet ist.
• Aufgrund der sich ergebenden identischen Abstände der Punkte zueinander, beispielsweise des Punktes P1 zu P2 zu P4 und P8, sowie des Punktes P2 zu P3 und P7 usw. entsteht, wenn die Punkte gedanklich mit einer Linie verbunden werden, ein Würfel innerhalb der Hohlkugel. Daraus folgt, dass die Öffnungen des inneren Hohlkörpers untereinander gleich beabstandet sind, wodurch sie gemeinsam die Eckpunkte P1 bis P8 eines Würfels bilden. Die Eckpunkte des Würfels werden also durch die Punkte P1 bis P8 beschrieben bzw. gebildet, wobei die beiden Raumdiagonalen des Würfels dem Kugeldurchmesser entsprechen, womit 2r = a √3 und somit r = a/2 √3 ist, wobei a der Abstand zwischen den Punkten P1 zu P2 zu P4 und P8, sowie des Punktes P2 zu P3 und P7 usw. ist. Wie zuvor bereits erläutert, befinden sich an den Stellen der Punkte P1 bis P8 Öffnungen Ö1 bis Ö8, wobei die Punkte P1 bis P8 auf der Kugeloberfläche liegen und den Mittelpunkt der Öffnungen Ö1 bis Ö8 bilden. D. h., der Punkt P1 entspricht der Öffnung Ö1, der Punkt P2 der Öffnung Ö2 usw. Die Öffnungen durchdringen die Kugelhülle des Hohlkörpers und sind vorzugsweise zylindrisch ausgebildet. Andere Formen der Öffnungen sind denkbar und abhängig von den Formen der einzusetzenden Kontakte und Permanentmagnete.
• Jede Öffnung in der Kugelhülle ist zur Aufnahme eines Permanentmagneten und eines Kontaktes bestimmt. Ein Kontakt besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise aus Kupfer. Eingesetzt in die Öffnungen Ö1 bis Ö8 bilden die elektrischen Kontakte mit der Kugeloberfläche eine sphärische Oberfläche. Die Flächen der elektrischen Kontakte an der Kugeloberfläche weisen vorteilhafterweise eine plankonvexe Form auf und schließen mit der Kugeloberfläche bündig ab. An einen elektrisch leitfähigen Kontakt schließt sich gegenüber der plankonvexen Fläche liegend ein Permanentmagnet an. Ein Permanentmagnet ist über ein, zwischen dem Kontakt und Permanentmagneten liegenden isolierenden Material, mit dem Kontakt mechanisch verbunden. Das dazwischen liegende Material ist einerseits elektrisch isolierend und andererseits aus einem nicht magnetisierbaren Stoff, welcher die magnetischen Feldlinien eines Permanentmagneten ungehindert passieren lässt. Ein Permanentmagnet ist prinzipiell aus einem Stabmagnet gebildet, vorzugsweise aus einem Scheibenmagnet, der sich in der Anordnung mit dem Kontakt im inneren der Kugelhülle bzw. im Hohlraum der Hohlkugel befindet. Der Scheibenmagnet ist ein Dipol und weist daher zwei Pole auf, einen magnetischen Nordpol und einen magnetischen Südpol. Der Scheibenmagnet ist derart am Kontakt befestigt, dass die magnetischen Feldlinien der Pole einerseits in Richtung des Mittelpunktes der inneren Kugelhülle und andererseits in senkrechter Richtung zur Kugeloberfläche weisen. Daraus folgt, dass die magnetische Achse eines Permanentmagneten durch den Ursprung des Koordinatensystems und durch einen Punkt, beispielsweise den Punkt P1, verläuft Die magnetischen Achsen der Permanentmagnete sind mit den Strecken OP der Geraden r identisch, die jeweils durch die Punkte P1 bis P8 laufen.
• Aufgrund der Eigenschaft, dass ein Permanentmagnet einen magnetischen Nord- und Südpol aufweist, können solche Magnete einerseits mit ihrem magnetischen Nordpol und andererseits mit ihrem magnetischen Südpol an einen elektrisch leitfähigen Kontakt angeordnet werden. Diese Eigenschaft wird erfindungsgemäß genutzt, um eine bestimmte Anordnung von magnetischen Nord- und Südpolen an den Kontakten zu erhalten. Zur Beschreibung, welche Anordnung der Pole in den Öffnungen der Kugelhülle für den inneren Hohlkörper der Vorrichtung benötigt wird und welcher Pol, ob magnetischer Nordpol oder magnetischer Südpol, sich an einem bestimmten Kontakt und somit in einer bestimmten Öffnung in Richtung der Kugeloberfläche betrachtet, befinden soll, wird das zuvor beschriebene erste Modell der auf einer Kugeloberfläche angeordneten Punkte P1 bis P8 herangezogen und hilfsweise mit einem weiteren zweiten beschreibenden Modell ergänzt.
• Das zweite Modell, zur weiteren Beschreibung der Erfindung, besteht aus dem bekannten Spiele-Würfel, wobei jede Seite des Spiele-Würfels eine Zahl (bzw. Punkt) von EINS bis SECHS aufweist. Definitionsgemäß soll die Seite mit EINEM Punkt die Seite 1, die Seite mit ZWEI Punkten die Seite ZWEI usw., darstellen. Dieser Spiele-Würfel weist ebenfalls, wie der nach dem ersten Modell in der Hohlkugel gebildete Würfel, sechs Seiten und acht Eckpunkte auf. Bei Anwendung des gleichen Koordinatensystems (x, y, z) aus dem ersten Modell, würde die vertikale Seite 1 des Spiele-Würfels in Richtung positiver x-Achse, die vertikale Seite 3 in Richtung positiver y-Achse, die vertikale Seite 6 in Richtung negativer x-Achse, die vertikale Seite 4 in Richtung negativer y-Achse und die horizontale Seite 5 in Richtung positiver z-Achse sowie die horizontale Seite 2 in Richtung negativer z-Achse zeigen.
• Nun ist es naheliegend zur Beschreibung der Funktion der inneren Hohlkugel, die beiden Würfel gedanklich miteinander zu verknüpfen. Die vier Eckpunkte der Seite 1 des Spiele-Würfels sollen mit den vier Eckpunkten P1 bis P4 des Würfels der inneren Hohlkugel deckungsgleich betrachtet werden. Daraus folgt, dass die vertikale Seite 1 des Spiele-Würfels der senkrechten Kreisebene C entspricht. Wie bereits definitionsmäßig nach dem ersten Modell festgelegt, befindet sich der Eckpunkt P1 des Würfels aus der inneren Hohlkugel im Kugelabschnitt des Quadranten röm.V, der Eckpunkt P2 im Kugelabschnitt des Quadranten röm.VI, der Eckpunkt P3 im Quadranten röm.II und der Eckpunkt P4 im Quadranten röm.I. Diese Eckpunkte P1 bis P4 werden jetzt auf die Eckpunkte der Seite 1 des Spiele-Würfels übertragen. Die vertikale Seite 1 weist, unter Anwendung des zuvor aufgezeigten kartesischen Koordinatensystems (x, y, z), nach dem ersten Modell in Richtung der positiven x-Achse (0 Grad). Mit dieser Vorgehensweise werden auch die anderen Eckpunkte P5 bis P8 auf die Eckpunkte der vertikalen Seite 6 (mit SECHS-Punkten) des Spiele-Würfels übertragen. Die vertikale Seite 6 ist parallel zur vertikalen Seite 1 beabstandet und weist in Richtung der negativen x-Achse (180 Grad). Die vertikale Seite 4 (mit VIER Punkten) des Spiele-Würfels weist somit die Eckpunkte P2, P3, P6 und P7 auf, wobei die vertikale Seite 4 in Richtung der negativen y-Achse (270 Grad) zeigt und definitionsgemäß die Ausgabeöffnung für die Plastikkarten enthält. Gegenüber der vertikalen Seite 4 und parallel beabstandet befindet sich die vertikale Seite 3 (mit DREI Punkten) mit folgenden Eckpunkten P1, P4, P5 und P8. Die vertikale Seite 3 weist in Richtung der positiven y-Achse (90 Grad) und enthält definitionsgemäß die Aufnahmeöffnung für die Plastikkarten. Verbleiben noch die Seiten 2 und 5. Die horizontale Seite 2 (mit ZWEI Punkten) hat die Eckpunkte P1, P2, P7 und P8, und verläuft in Richtung der negativen z-Achse, wobei die horizontale Seite 5 (mit FÜNF Punkten) gegenüber der horizontalen Seite 2 und parallel beabstandet die Eckpunkte P4, P3, P6 und P5 aufweist und in Richtung positive z-Achse verläuft. Diese Festlegung der Eckpunkte P1 bis P8 auf die Seiten 1 bis 6 des Spiele-Würfels ermöglicht eine beschreibende Darstellung der Freiheitsgrade der Rotation des inneren Hohlkörpers zum äußeren Hohlkörper und erklärt die möglichen Lage- und Richtungsänderungen einer Plastikkarte in der Vorrichtung, aber dazu nachstehend mehr.
• Da die Eckpunkte P1 bis P8 auf dem Spiele-Würfel identisch sind mit den Punkten P1 bis P8 auf der Kugeloberfläche und diese wiederum den Öffnungen Ö1 bis Ö8 entsprechen, kann jetzt vorteilhafterweise eine Zuordnung der Magnetpole der Permanentmagneten auf die Öffnungen Ö1 bis Ö8 erfolgen. Betrachtet und angegeben werden immer die Feldlinien eines Nord- oder Südpols eines Permanentmagneten, welche aus der Kugeloberfläche austreten. Dem entsprechend wird für die Öffnung 1 und somit für den Eckpunkt 1 des Spiele-Würfels definitionsgemäß ein Nordpol eines Permanentmagneten mit der Bezeichnung PM1 festgelegt. Die Öffnungen 3, 6 und 7 für die Eckpunkte 3, 6 und 7 enthalten ebenfalls einen Nordpol von den jeweils zugehörigen Permanentmagneten mit der Bezeichnung PM3, PM6 und PM7. In die Öffnungen 2, 4, 5 und 8 der Kugelhülle werden dagegen Permanentmagnete mit dem Südpol montiert, welche den Eckpunkten 2, 4, 5 und 6 auf dem Spiele-Würfel entsprechen, wobei diese Permantmagnete mit PM2, PM4, M5 und PM6 bezeichnet werden. Daraus ergibt sich folgendes Bild:
  Eckpunkt 1 = mit der Öffnung 1 ist ausgestattet mit einem Magnet 1 und weist einen Nordpol auf
  Eckpunkt 2 = mit der Öffnung 2 ist ausgestattet mit einem Magnet 2 und weist einen Südpol auf
  Eckpunkt 3 = mit der Öffnung 3 ist ausgestattet mit einem Magnet 3 und weist einen Nordpol auf
  Eckpunkt 4 = mit der Öffnung 4 ist ausgestattet mit einem Magnet 4 und weist einen Südpol auf
  Eckpunkt 5 = mit der Öffnung 5 ist ausgestattet mit einem Magnet 5 und weist einen Südpol auf
  Eckpunkt 6 = mit der Öffnung 6 ist ausgestattet mit einem Magnet 6 und weist einen Nordpol auf
  Eckpunkt 7 = mit der Öffnung 7 ist ausgestattet mit einem Magnet 7 und weist einen Nordpol auf
  Eckpunkt 8 = mit der Öffnung 8 ist ausgestattet mit einem Magnet 8 und weist einen Südpol auf
• Als nächstes wird die in der Hohlkugel erfindungsgemäß angeordnete Beförderungseinrichtung beschrieben. Jeder der acht in der Kugelhülle angeordneten elektrisch leitfähigen Kontakte ist über eine elektrische Leitung mit mindestens einem Antriebsmotor, vorzugsweise mit zwei Antriebsmotoren der Beförderungseinrichtung elektrisch verbunden. Von den elektrischen Leitungen werden jeweils weitere elektrische Leitungen abgezweigt. Diese Abzweigungen haben zwei Funktionen, einerseits haben sie die Spannungsversorgung der Sensoren sicherzustellen und andererseits werden diese Leitungen als Datenleitungen benutzt. Als Datenleitungen haben sie die Signale der Sensoren zur Datenverarbeitung einem Controller der für die Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren zuständig ist, zu zuleiten. Die beiden Antriebsmotoren, vorzugsweise bestehend aus zwei Gleichstrommotoren, sind Bestandteil einer Beförderungseinrichtung, die auch einen quaderförmigen Schacht, mindestens einen Riementrieb, vorzugsweise zwei Riementriebe und mindestens einen Sensor, vorzugsweise vier Sensoren, umfassen.
• Der quaderförmige Schacht ist den Abmessungen der zu befördernden flachen Gegenstände, in diesem Beschreibungsbeispiel vorzugsweise Plastikkarten, angepasst. Die Ummantelung eines Schachtes wird aus einem Kunststoffmaterial gebildet und kann Teflon beschichtet sein, vorzugsweise besteht der Schacht aus Epoxidharz. Auch Materialien, die für magnetische Felder undurchlässig sind, werden vorteilhafterweise eingesetzt. Ein Schacht entspricht im weitesten Sinne einer an vier Seiten geschlossenen Hülle, wie beispielsweise von einer Streichholzschachtel bekannt, die an ihren parallel beabstandeten Querseiten jeweils eine Öffnung aufweist, um eine Schachtel ein- und ausschieben zu können. Bei der Hülle für den Schacht entsprechen die Öffnungen einer Aufnahme- und Ausgabeöffnung zum Ein- und Ausschieben von Plastikkarten. Die beiden schmalen parallel beabstandeten Längsseiten der Hülle dienen den dünnen Längsseiten einer Plastikkarte als Anlage- und Führungsfläche. Die beiden breiten parallel beabstandeten Längsseiten der Hülle weisen zusätzlich zur großen Anlage- und Führungsfläche eine weitere technische Funktion auf, die dem Transport einer Plastikkarte dient und aus einem Längsschlitz besteht.
• Ein Längsschlitz ist jeweils mittig in den beiden breiten Längsseiten angeordnet und verläuft parallel beabstandet zu den schmalen Längsseiten der Hülle. Die Breite eines Längsschlitzes hingegen ist derart gestaltet, dass dieser eine bestimmte Breite aufweist, die einen Antriebsriemen leicht hindurchgreifen lässt. D. h., die Breite eines Längsschlitzes weist gegenüber dem verwendeten Antriebsriemen ein entsprechendes Übermaß auf, sodass ein Antriebsriemen mit einem gewissen Spiel durch den Längsschlitz greifen kann, um den im Schacht befindlichen flachen Gegenstand zu befördern. Ein Antriebsriemen besteht vorzugsweise aus einem gummiartigen Rundriemen oder ähnlichen Material. In einer anderen Ausführung ist der Antriebsriemen aus einem Zahnriemen gebildet. Die Antriebsriemenscheibe und die Umlenkrollen sind entsprechend angepasst. Die Länge des Schlitzes entspricht annähernd der Länge des Schachtes.
• Auf jeder Außenseite der breiten Längsseite der Hülle ist ein elektrischer Antriebsmotor aufmontiert. Der Antriebsmotor ist so aufmontiert, dass die auf einer Antriebswelle montierte Riemenscheibe über einen Längsschlitz positioniert ist. Aufgrund dieser Anordnung greift der endlose Antriebsriemen einerseits in den Längsschlitz ein und verläuft andererseits über zwei an den Längsschlitzenden am Schacht angeordneten Umlenkrollen zu der Riemenscheibe zurück. Die beiden auf jeder Seite am Schacht in der Nähe der Aufnahme- und Ausgabeöffnung angeordneten Umlenkrollen sind ebenfalls außen an der Ummantelung der Hülle, welche den Schacht bildet, befestigt.
• Damit die dynamische Unwucht der Hohlkugel beim Rotieren gering bleibt, stimmen die Hauptträgheitsachsen der Beförderungseinrichtung mit den Rotationsachsen des inneren Hohlkörpers weitestgehend überein. Um die größtmöglichste Übereinstimmung zu erreichen, sind die beiden Antriebsmotoren rotationssymmetrisch jeweils auf der Außenseite der Hülle, welche einen Schacht bildet, gegeneinander, aber auf gleicher Mittellinie versetzt angeordnet. D. h., die beiden Antriebsmotoren sind durch die Größe der Hülle des Schachtes parallel beabstandet. Der Abstand wird durch die Höhe der beiden schmalen Längsseiten der Ummantelung der Hülle des Schachtes bestimmt. Jeder Antriebsmotor befindet sich mittig auf einer breiten Längsseite, wobei die Antriebswelle der Antriebsmotoren in der Höhe parallel beabstandet zur Oberfläche der breiten Längsseite und senkrecht zum Längsschlitz verläuft. Befindet sich der quaderförmige Schacht beispielsweise horizontal mit den breiten Längsseiten in der vertikalen Ebene, verlaufen die beiden Längsschlitze parallel versetzt zur x-Achse und ein Antriebsmotor befindet sich mit der zugewandten Schachtseite oberhalb des Ursprungs des Koordinatensystems und parallel versetzt zur positiven z-Achse in der oberen Halbkugel. Der andere Antriebsmotor befindet sich auf der abgewandten Schachtseite unterhalb des Ursprungs des Koordinatensystems und ist ebenfalls parallel versetzt zur negativen z-Achse in der unteren Halbkugel angeordnet. Die Antriebswellen der Antriebsmotoren befinden sich somit auf der y-Achse und parallel versetzt zur z-Achse. Diese versetzte Anordnung ist, wie zuvor angegeben, notwendig, um die dynamische Unwucht der rotationssymmetrischen Kugelhülle, dotiert mit Kontakten und Permanentmagneten und der, im Hohlraum des Kugelkörpers angeordneten Beförderungseinrichtung, gering zu halten.
• Des Weiteren ist die Ummantelung, die eine Hülle für den Schacht bildet, Träger von Sensorik, welche zur Ansteuerung der Antriebsmotoren benötigt wird. Die Sensorik besteht aus Sensoren, vorzugsweise aus LED's und Fotodioden, welche in der Beförderungseinrichtung die Aufgabe haben, eine einlaufende und auslaufende Plastikkarte zu detektieren, wobei die Detektionssignale zum An- oder Abschalten der Antriebsmotoren verwendet werden. Vorteilhafterweise können die Antriebsmotoren auch im inversen Betrieb, also im Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb eingesetzt werden. Die Sensoren sind daher in unmittelbarer Nähe der Aufnahme- und Ausgabeöffnung außen am Schacht befestigt. Zur Detektion einer einlaufenden oder auslaufenden Plastikkarte weist die Ummantelung des Schachtes daher Öffnungen auf, durch welche eine Detektion einer Plastikkarte ermöglicht wird.
• Um den Hohlraum der Hohlkugel mit einer kompletten Beförderungseinrichtung auszustatten, ist es notwendig, die Hohlkugel in zwei Hälften, eine obere und untere Hälfte, die miteinander konfektioniert werden können, aufzuteilen. Ein weiterer Vorteil von zwei Halbkugeln ist das konfektionieren der Öffnungen in der Kugelhülle mit Kontakten und Permanentmagneten und das Verlöten der Verdrahtung der Kontakte mit den Antriebsmotoren und der Sensorik. Des Weiteren ist es erforderlich, die Permanentmagneten mit einer Abschirmung zu versehen, damit keine magnetischen Feldlinien in den Schacht der Beförderungseinrichtung eindringen können, um möglicherweise einen flachen Gegenstand bzw. einen Magnetstreifen einer Plastikkarte zu beschädigen.
• Eine solche erfindungsgemäße Beforderungseinrichtung, montiert in einer mit elektrischen/magnetischen Elementen konfektionierten Kugelhülle, bildet im Prinzip einen inneren Hohlkörper der Vorrichtung, der im gewissen Sinn einem drehbar gelagerten sphärischen Rotor ähnlich ist, aber erfindungsgemäß mit einer Vielzahl von mehreren Freiheitsgraden ausgestattet ist.
• Damit der innere Hohlkörper sich wie ein sphärischer Rotor verhalten kann, wird ein äußerer Hohlkörper benötigt, welcher den Rotor derart aufnimmt und antreibt, dass dieser auch um mehrere Freiheitsgrade rotieren kann bzw. drehbar ist. Um diese Aufgabe zu erfüllen stellt die vorliegende Erfindung einen äußeren Hohlkörper bereit, welcher den inneren Hohlkörper der, wie zuvor aufgezeigt, eine äußere Form eines sphärischen Rotors aufweist, mit einem vorbestimmten Abstand von der Kugeloberfläche der Hohlkugel bzw. von der sphärischen Oberfläche des Rotors drehbar lagert. Dazu weist der innere Teil des äußeren Hohlköpers einen sphärischen Hohlraum auf, welcher einer Kugel entspricht, der die innere Hohlkugel aufnehmen kann. Im Prinzip handelt es sich hierbei um konzentrische Kugeln, die ein und denselben Mittelpunkt, jedoch unterschiedliche Radien aufweisen. Dieser sphärische Hohlraum des äußeren Hohlkörpers ist also gegenüber der inneren Hohlkugel um einen sphärischen Spalt beabstandet, wodurch dem sphärischen Rotor im sphärischen Hohlraum des äußeren Hohlkörpers Rotationen ermöglicht werden. Um vorbestimmte Rotationen des Rotors mit der integrierten Beförderungseinrichtung in mehreren Freiheitsgraden vornehmen zu können, weist der äußere Hohlkörper auf seiner Außenseite mehrere Elektromagnete auf. Die Elektromagnete sind gegenüber den in der Kugelhülle des inneren Hohlkörpers positionierten Permanentmagneten angeordnet und können ein Drehfeld erzeugen.
• Die äußere Form des äußeren Hohlkörpers kann daher ebenfalls eine sphärische Oberfläche aufweisen. Eine Würfelform entsprechend dem zweiten Modell wird aber für den äußeren Hohlkörper, welcher Bestandteil der Vorrichtung ist, bevorzugt. Mit der beschreibenden Darstellung der definierten Eckpunkte des inneren Würfels sollen auch die Positionen der äußeren Elektromagnete am äußeren Hohlköper beschrieben werden. Der äußere Würfel bildet mit dem inneren Würfel konzentrische Würfel, wodurch die Würfel ein und denselben Mittelpunkt aufweisen. Die Eckpunkte P1', P2', P3', P4', P5', P6', P7' und P8' des äußeren Würfels des Hohlkörpers liegen somit auf den gleichen Geraden r, vom Ursprung des Kugelkoordinatensystems (r, δ, φ) bzw. vom Mittelpunkt des inneren Hohlkörpers aus betrachtet, wie die Eckpunkte P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 und P8 des inneren Würfels. Um die Elektromagneten an dem äußeren Würfel des Hohlkörpers anbringen zu können, werden die Ecken der sechs Quadrate durch eine mechanische Bearbeitung, beispielsweise durch Fräsen, abgeflacht. Durch das Abfräsen der Ecken entstehen neue Flächen in Form von Dreiecken. Eine so gebildete äußere Form eines Hohlkörper entspricht einem Archimedischen Körper mit 14 Flächen, der aus acht Dreiecken und sechs Achtecken besteht und die Bezeichnung „Triakisoktaeder” trägt. Werden die acht Dreiecksflächen aber noch vergrößert bis sich die Dreiecke berühren, entsteht ein „Rhombendodekaeder”, welcher ebenfalls 14 Flächen enthält und aus acht Dreiecken und sechs Quadraten gebildet wird. Natürlich sind auch andere äußere Ausführungsformen von Würfelstümpfen für den äußeren Hohlkörpers möglich. Beide Ausführungsformen des äußeren Hohlkörpers sind geeignet, eine Öffnung in jeweils eine Dreiecksfläche einzubringen, wobei die Mittellinie jeder Öffnung in Richtung des Ursprungs des Koordinatensystems bzw. zum Mittelpunkt des inneren Hohlkörpers weist. Das bedeutet, dass die Mittelinie jeder Öffnung auf einer Geraden r liegt, deren Richtung mit φ = 45°, δ = 45° durch das Kugelkoordinatensystem des inneren Hohlkörpers festgelegt ist. Eine Öffnung kann vorzugsweise aus einer Bohrung bestehen. Andere Öffnungsformen sind aber denkbar.
• In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des äußeren Hohlkörpers enthält dieser eine größere Anzahl von Öffnungen zur Aufnahme von Elektromagneten. Diese Öffnungen sind zwischen den Eckunkten P1' und P2', und zwischen P2' und P3', und zwischen P3' und P4', usw. angeordnet. Diese zusätzlichen Öffnungen, vorzugsweise zwei bis sechs, liegen im Prinzip auf der gedachten Verbindungslinie die sich zwischen zwei Punkten, beispielsweise zwischen P1' und P2', ergibt. Diese zusätzlichen Öffnungen dienen der Anordnung weiterer Elektromagnete, wodurch die Erzeugung eines Drehfeldes zur Rotation des inneren Hohlkörpers verfeinert wird. D. h., eine Rotation der inneren Hohlkugel um 90 Grad erfolgt über mehrere auf dieser Strecke angeordnete Elektromagneten. Die Anzahl der Öffnungen zwischen zwei Punkten ist aber aufgrund der räumlichen Abmessungen der Elektromagnete begrenzt. Vorteilhafterweise können zwei bis sechs zusätzliche Elektromagnete eingesetzt werden.
• Jede dieser Öffnungen in dem äußeren Hohlkörper ist zur Aufnahme eines Kontaktes bestimmt. Der Kontakt besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material, vorzugsweise aus Kupfer. Ein solcher Kontakt, fest eingesetzt in die Öffnungen Ö1' bis Ö8', bildet mit dem sphärischen Hohlraum im inneren des äußeren Hohlkörpers eine sphärische Oberfläche. Die der inneren Hohlkugel zugewandte Seite der Kontakte weist daher eine plankonkave Form auf. An der abgewandten Seite der sphärischen Oberfläche eines elektrisch leitfähigen Kontakts schließen sich in der Öffnung und somit an einen Kontakt zwei magnetisierbare Eisenkerne an. Der eine Eisenkern bildet den Magnetkern eines Elektromagneten und der andere Eisenkern befindet sich zwischen dem Kontakt und dem Magnetkern. Die beiden Eisenkerne sind durch einen Luftspalt bestimmter Größe beabstandet und durch eine elektrisch leitende Buchse aus Metall umschlossen. An jede Buchse ist eine elektrische Leitung zur Stromversorgung eines oder mehrerer Antriebsmotoren der Beförderungseinrichtung angeschlossen. Andere Ausführungsformen der Stromübertragung, von außen über den äußeren Hohlkörper in den inneren Hohlkörper zu den Antriebsmotoren, ist daher denkbar. Beispielsweise kann eine weitere konkrete Ausführungsform einer Stromversorgung für die Antriebsmotoren der Figurenbeschreibung daher entnommen werden.
• Die elektrisch leitende Buchse besteht vorteilhafterweise aus einem Sintermaterial, welches die Reibung zwischen dem einen beweglich angeordneten Eisenkern und der inneren Buchsenwandung aufgrund ihrer Gleiteigenschaft minimiert. Der bewegliche Eisenkern ist oberhalb des Kontaktes angeordnet und kann einerseits vom Kontakt beabstandet sein oder andererseits direkt am Kontakt anliegen, wodurch der Kontakt zwei Stellungen einnehmen kann. Die Stellung eines beweglichen Eisenkerns ist abhängig von der Ansteuerung des angeschlossenen Elektromagneten. In einer anderen Ausführung entfällt der bewegliche, von der elektrisch leitenden Buchse geführte Eisenkern. Der bewegliche Eisenkern wird durch einen Kontaktstift ersetzt. Nähere Angaben zur Ausführungsform des Kontaktstiftes kann der Figurenbeschreibung 7 entnommen werden. Der hier verwendete Elektromagnet weist einen inneren Weicheisenkern auf. Ein Ende des Weicheisenkerns ist fest mit der Buchse verbunden. Auf der Länge des Eisenkernes ist dieser mit einer Kupferdrahtwicklung umgeben, die eine kreisformige Leiterschleife und somit eine Spule bildet. Die Spule ist an eine Stromversorgung angeschlossen, um die magnetische Wirkung des elektrischen Stromes zu nutzen. Das andere Ende des Eisenkernes ist frei, wobei der gesamte Aufbau des Elektromagneten mit einer Schutzisolierung oder Schutzhülle umgeben sein kann.
• Die Richtung der Feldlinien einer solchen stromdurchflossenen Spule gehen in Richtung der durch die Kugelkoordinaten (r, δ, φ) festlegten Geraden r. Daraus folgt, dass die magnetischen Achsen der acht Elektromagnete, angeordnet auf dem äußeren Hohlkörper, mit den magnetischen Achsen der acht Permanentmagneten des inneren Hohlkörpers identisch sind. Das Magnetfeld einer stromdurchflossenen Spule hat außerhalb der Spule auf Eisen die gleiche Wirkung wie das Magnetfeld eines Dauermagneten. Der Vorteil eines Elektromagneten besteht aber gegenüber einem Dauermagneten darin, dass die magnetischen Pole in einem Elektromagneten geändert werden können. D. h., aus einem magnetischen Nordpol treten die Feldlinien aus und in einen magnetischen Südpol treten sie ein. Durch Umkehrung der Stromrichtung in der Spule werden die magnetischen Pole des Weicheisenkerns geändert bzw. umgepolt. Aus einem magnetischen Nordpol wird ein magnetischer Südpol. Diese Eigenschaft beim magnetischen Umpolen der Elektromagnete wird zum Antrieb des inneren Hohlkörpers, bzw. des sphärischen Rotors genutzt. Nach dem Ausschalten des Stromes erzeugt die Spule kein Magnetfeld mehr und der innere Teil der Vorrichtung verbleibt in der Position, in welcher die Stromversorgung an den Elektromagneten unterbrochen wurde.
• Ein solcher erfindungsgemäßer äußerer Hohlkörper, bestückt mit elektrischen/magnetischen Elementen, mehreren Stromanschlüssen für den Antrieb der Antriebsmotoren, sowie mehreren Datenleitungen zum Schalten der Antriebsmotoren und mehreren Anschlüssen zur Änderung der Stromrichtung in den Elektromagneten und mit einem integrierten Hohlraum in Form einer Kugel, bildet im Prinzip den äußeren Hohlkörper der Vorrichtung, der im gewissen Sinn einem Stator ähnlich ist.
• Um den Hohlraum des äußeren Hohlkörpers mit einer komplettierten inneren Hohlkugel ausstatten zu können, ist es notwendig, den äußeren Hohlkörper in zwei Hälften, eine oberen und eine unteren Hälfte, die miteinander konfektioniert werden können, aufzuteilen. Ein weiterer Vorteil von zwei Halbkugeln oder von zwei Archimedischen Halbwürfeln, die einen äußeren Hohlkörper bilden, besteht darin, dass das Konfektionieren der Öffnungen im äußeren Hohlkörper mit Kontakten und/oder Buchsen, wobei die Buchsen einen Kontakt enthalten, wesentlich vereinfacht wird. Die konkave Fläche der Kontakte soll mit der sphärischen Oberfläche bündig abschließen, daher ist eine Montage der Kontakte bei der Vorrichtung von innen her vorteilhaft. Oder die Kontakte werden vor der Endbearbeitung der sphärischen Oberfläche in die Öffnungen der äußeren Hohlkörpers eingesetzt und in der Endbearbeitung der sphärischen Fläche mit fertiggestellt.
• Die Größe einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist den Größen der zu befördernden flachen Gegenstände angepasst. Die Abmessungen der zu befördernden flachen Gegenstände bestimmen also die Größe des Schachtes in der inneren Hohlkugel und somit deren Durchmesser. Mit der Festlegung der Größe der inneren Hohlkugel bestimmen sich auch die Abmessungen des äußeren Hohlkörpers. Unabhängig von der Größe der zu befördernden flachen Gegenstände ist das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrichtung, eine Lage- und Richtungsänderung in mehreren Freiheitsgraden bei flachen Gegenständen vorzunehmen, immer gleich. Auch das Gewicht der zu befördernden Gegenstände ist relativ unwichtig, weil die Leistung der Permanentmagnete, der Elektromagnete und der Antriebsmotoren diesen Forderungen angepasst werden kann.
• Zur Ansteuerung der Elektromagnete wird eine Spulensteuerung eingesetzt. Durch Schließen eines Stromkreises werden in allen Spulen Magnetfelder erzeugt, welche einen magnetisierbaren Körper aus seiner Ruhelage bewegen. D. h., dass der in den Buchsen beweglich angeordnete Eisenkern angezogen wird. Über diese Eisenkerne kontaktiert das Magnetfeld der Elektromagnete mit dem Magnetfeld der Dauermagnete, wodurch sie sich gegenseitig anziehen oder sich gegenseitig abstoßen, je nachdem ob gleichnamige oder ungleichnamige Magnetfelder aufeinander stoßen. Die Feldlinien der Magnetfelder durchdringen dabei ungehindert die elektrischen Kontakte.
• Die Spulen der Elektromagnete sind in der Grundstellung derart geschaltet, dass die Stromrichtung sich in den einzelnen Spulen unterscheidet. Damit entsteht an dem, in der Buchse eintauchenden Weicheisenkern des Elektromagneten ein unterschiedlicher Magnetpol. Vier Spulen weisen einen magnetischen Nordpol und vier Spulen einen magnetischen Südpol gegenüber dem beweglichen Kontakt auf. Die Steuerung der Spulen aus einer bestimmten Grundstellung, durch Änderungen der Stromrichtungen in den Spulen, ermöglicht dann einen Wechsel der magnetischen Pole der Elektromagneten.
• Die Grundstellung der magnetischen Pole an den Elektromagneten wird durch die Anordnung der Permanentmagneten in der inneren Hohlkugel bestimmt. Dem magnetischen Nordpol des Permanentmagneten PM1 aus der inneren Hohlkugel steht ein Elektromagnet EM1 aus dem äußeren Hohlkörper gegenüber. Dem magnetischen Südpol des Permanentmagneten PM2 steht der Elektromagnet EM2 gegenüber usw. Nach dem Einschalten der Spulensteuerung wird am Elektromagneten EM1 ein magnetischer Südpol erzeugt, am EM2 ein magnetischer Nordpol, am EM3 ein magnetischer Südpol, am EM4 ein magnetischer Nordpol, am EM5 ein magnetischer Nordpol, am EM6 ein magnetischer Südpol, am EM7 ein magnetischer Südpol und am EM8 ein magnetischer Nordpol. Diese Schaltungsanordnung entspricht der Grundstellung der Elektromagneten EM1 bis EM8. Sind die Spulen der Elektromagneten in der vorgenannten Weise geschaltet, halten diese die innere Hohlkugel in der definierten Position fest, weil jedem magnetischem Nordpol eines Permanentmagneten ein magnetischer Südpol und jedem magnetischen Südpol eines Permanentmagneten ein Nordpol eines Elektromagneten gegenüber steht. Da sich ungleichnamige Magnetpole anziehen fixieren sie die innere Hohlkugel. In der zuvor beschriebenen Beschaltung der Elektromagnete EM1 bis EM8 verhält sich der äußere Hohlköper der Vorrichtung im sinnbildlich wie ein Schraubstock und hält den inneren Hohlkörper der Vorrichtung in einer definierten Grundstellung fest.
• In der definierten Grundstellung der inneren Hohlkugel befinden sich die Aufnahmeöffnung der Beförderungseinrichtung auf der positiven y-Achse und die Ausgabeöffnung auf der negativen y-Achse. In der Grundstellung können Plastikkarten einfach durch die Beförderungsvorrichtung, ohne eine Lage- oder Richtungsänderung zu erfahren, hindurch gleiten bzw. hindurch befördert werden. Aufgrund der Möglichkeit, die Antriebsmotoren im inversen Betrieb zu benutzen, kann der Durchlauf der Plastikkarten in beiden Richtungen erfolgen, ohne eine Lage- oder Richtungsänderung der Beförderungseinrichtung vorzunehmen. Da die innere Hohlkugel auch einem sphärischen Rotor entspricht und der sphärische Rotor drei zentrale Achsen aufweist, kann der Rotor um diese drei Achsen fremderregt rotieren. Es betrifft die Achsen des kartesischen Koordinatensystems (x, y, z).
• Um nun einen flachen Gegenstand, beispielsweise von einem Transportband kommend, einer Aufnahmeöffnung der im inneren eines Hohlkörpers angeordneten Beförderungseinrichtung zuführen zu können, ist es erforderlich, dass auch der äußere Hohlkörper Öffnungen aufweist. Die Öffnungen befinden sich in den sechs Seiten des äußeren Würfels bzw. den beiden Ausführungsformen der Archimedischen Würfel. Betrifft es den Triakisoktaeder-Würfel sind die Öffnungen in den sechs Achteckflächen und im Rhombendodekaeder-Würfel in den sechs Quadraten angeordnet. Handelt es sich bei der äußeren Form des äußeren Hohlkörpers der Vorrichtung um eine Kugel, so sind die Öffnungen immer parallel gegenüberliegend und um 90 Grad beabstandet, angeordnet. Zwei Öffnungen liegen somit auf der x-Achse, zwei Öffnungen auf der y-Achse und zwei Öffnungen auf der z-Achse der Kugel.
• Die Öffnungen bestehen jeweils aus zwei Schlitzen, die senkrecht zueinander stehen, wodurch ein symmetrischer Kreuzschlitz entsteht. Die symmetrischen Kreuzschlitze sind mittig in den Flächen der Würfel bzw. mittig in der Kugel angeordnet, wobei die Mittelpunkte der sechs Kreuzschlitze auf den Achsen des kartesischen Koordinatensystems (x, –x, y, –y, z, –z) liegen und sich daher immer zwei Kreuzschlitzöffnungen parallel beabstandet gegenüber stehen. Die vier waagerechten Schlitze der Kreuzschlitze der Seite 1, 3, 4 und 6, gemäß dem zweiten Modell dem Spielewürfel, befinden sich in der XY-Ebene und die vier senkrechten Schlitze der Kreuzschlitze der Seite 1, 3, 4, und 6 in der YZ-Ebene. Die vertikal durch den äußeren Hohlkörper verlaufenden beiden Kreuzschlitze sind in den beiden parallel beabstandeten Seiten 2 und 5 des Würfels angeordnet. Diese Anordnung von parallel beabstandeten sich gegenüber liegenden Kreuzschlitzen, findet auch bei dem äußeren Hohlkörper in Form einer sphärischen Oberfläche Anwendung. D. h., egal welche äußere Form der Hohlkörper aufweist, wird immer das Prinzip der sich gegenüberlegenden Kreuzschlitze angewendet.
• In der Grundstellung der Vorrichtung sind die auf dem äußeren Hohlkörper angeordneten Elektromagneten immer ortsfest. Die Kreuzschlitze weisen, gemäß dem kartesischen Koordinatensystem, konstant in vier Himmelsrichtungen und zusätzlich in Richtung des geografischen Nord- und Südpols. Nur die Magnetpole der Elektromagneten können ihren magnetischen Pol, durch Änderung der Stromrichtung, wechseln. Die magnetische Grundstellung der Elektromagneten EM1 bis EM8 ist, wie zuvor bereits angegeben, mit EM1 = Südpol, mit EM2 = Nordpol, mit EM3 = Südpol, mit EM4 = Nordpol, mit EM5 = Nordpol, mit EM6 = Südpol, mit EM7 = Südpol und mit EM8 = Nordpol festgelegt.
• Die Grundstellung der inneren Hohlkugel ist bei dieser Einstellung der Elektromagneten folgende: Der Schacht der Beförderungseinrichtung verläuft auf der Y-Achse von Ost nach West. Definitionsgemäß wird die Öffnung des Schachtes im Osten als Aufnahmeöffnung und die Öffnung des Schachtes im Westen als Ausgabeöffnung bezeichnet. Die Vorrichtung kann aber auch analog in umgekehrter Richtung betrieben werden, wodurch die Ausgabeöffnung im Westen zur Aufnahmeöffnung und die Aufnahmeöffnung im Osten zur Ausgabeöffnung wird. In dieser Grundstellung der inneren Hohlkugel steht der Permanentmagnet PM1 dem Elektromagneten EM1 gegenüber, der PM2 dem EM2, usw., wobei die Permanentmagneten ebenfalls ortsfest in der inneren Hohlkugel angeordnet sind. Eine Plastikkarte könnte die Vorrichtung jetzt von Ost nach West oder analog von West nach Ost mit Hilfe der Beförderungseinrichtung durchlaufen, ohne dass der innere Hohlkörper eine Rotation vollziehen muss.
• Zur Richtungsänderung der Ausgabeöffnung der Beförderungseinrichtung und somit der Lage- und/oder Richtung einer Plastikkarte ist es erforderlich, die Spulen der Elektromagnete anzusteuern und eine andere magnetische Polung an den Elektromagneten zu erzeugen. Technisch betrachtet soll die innere Hohlkugel die Plastikkarte in eine bestimmte Lage wenden und/oder in eine bestimmte Richtung ausgeben. Zur Ausgabe ist es notwendig, die innere Hohlkugel in eine bestimmte Position zu drehen. Bevor hier die Schaltstellungen der Ansteuerung der Elektromagnete für die verschiedensten Lage- und/oder Richtungswechsel einer Hohlkugel und somit einer Plastikkarte aufgezeigt werden, ist es erforderlich die sechs Seiten einer Plastikkarte zu definieren. Als Vorderseite soll die Oberfläche einer Plastikkarte bezeichnet werden, die in der Regel die Angaben zum Verwendungszweck und die Benennung eines Unternehmens oder ähnliche Angaben enthalten. Bei Chipkarten befindet sich des Weiteren auf der Vorderseite ein Speicher- oder Prozessorchip. Ein solcher Speicher- oder Prozessorchip befindet sich nicht unweit von der linken Vorderkante und annähernd in der Mitte der Oberfläche. Das Schriftbild auf einer solchen Plastikkarte verläuft von links nach rechts. Die Rückseite weist idR. einen Magnetstreifen im oberen Drittel der Oberfläche, welcher parallel beabstandet zur Oberkante verläuft, sowie ein darunter angeordnetes weiteres Feld, idR. ein Beschriftungsfeld auf. Eine solche Chipkarte, mit einer Vorderseite, einer Rückseite, einer Vorderkante, einer Rückkante, einer Oberkante und einer Unterkante, soll hier als Beispiel dienen.
• Wie aus dem Stand der Technik bekannt, soll eine solche Chipkarte, horizontal auf der Rückseite liegend, mit der Vorderkante (also Vorderseite Schriftbild von links nach rechts lesbar) der waagerechten Aufnahmeöffnung in der Grundstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden. Diese Zuführungsart soll als „NVL” (normal Vorderseite liegend) bezeichnet werden. Bei der Übergabe einer Chipkarte vom z. B. Transportband in die Beförderungsvorrichtung, durchläuft die Chipkarte daher zuerst den horizontalen Schlitz des im Osten der Beförderungsvorrichtung angeordneten Kreuzschlitzes und gelangt von dort aus in die horizontale Aufnahmeöffnung der Beförderungseinrichtung. Bei der Übergabe der Chipkarte in die Aufnahmeöffnung der Beförderungseinrichtung erfolgt durch den, am Eingang des quaderförmigen Schachtes angeordneten Sensors, beispielsweise einer Lichtschranke, eine Detektion. Aufgrund des Signals des Sensors werden die beiden Antriebsmotoren der Beförderungseinrichtung mit Strom versorgt und die beiden Riementriebe befördern die Chipkarte ins Innere der Hohlkugel. Ein Sensor, ebenfalls eine Lichtschranke, am Ende des quaderförmigen Schachtes kurz vor der Ausgabeöffnung erzeugt ein weiteres Signal, wodurch der Strom zu den beiden Antriebsmotoren wieder unterbrochen wird. Durch die Unterbrechung der Stromzufuhr stoppen die Antriebsmotoren und die Chipkarte befindet sich innerhalb der Beförderungseinrichtung und damit innerhalb der Vorrichtung.
• Soll die Chipkarte zur Ausgabe aus der Vorrichtung nun in ihrer Lage- und/oder Richtung verändert werden, z. B. aus der horizontalen in die vertikale Lage gewendet und so aus der Vorrichtung gefördert werden, ist eine Drehung der Hohlkugel z. B. im Uhrzeigersinn um 90 Grad notwendig. Durch diese Drehung ist eine Veränderung der inneren Hohlkugel aus der Grundstellung erforderlich. Die Änderung aus der Grundstellung erfolgt durch Ansteuerung der Elektromagneten, die eine Drehung der inneren Hohlkugel in die gewünschte Ausgabeposition, durch Erzeugung eines magnetischen Drehfeldes, vornehmen. Beim Einlauf der Chipkarte in die Beförderungseinrichtung hat die Steuerungseinrichtung eine bestimmte Grund-Schaltstellung, die der Grundstellung der inneren Hohlkugel entspricht. Bei der Darstellung der Schaltstellung wird der magnetische Nordpol „0” und der magnetische Südpol mit ”1” bezeichnet. Die Spulen EM2, EM4, EM5 und EM8 haben die Grund-Schaltstellung „0”, während die Spulen EM1, EM3, EM6 und EM7 die Grund-Schaltstellung „1” aufweisen. Jede gewünschte Lage- und/oder Richtungsänderung einer Chipkarte setzt eine zugehörige Schaltstellung für die Elektromagneten voraus. Einige Schaltstellungen aus der Steuereinrichtung, die sich aus der Vielzahl von möglichen Lage- und/oder Richtungsänderungen für die Chipkarte ergeben, seien hier beispielhaft aufgeführt. Die nachfolgenden Lage- und/oder Richtungsänderungen werden mit a) bis l) bezeichnet, wobei a) die Grundstellung betrifft und b) eine Drehung der Beförderungseinrichtung um die Y-Achse um 90 Grad im Uhrzeigersinn. Die Drehung der Beförderungseinrichtung um die Y-Achse, 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn, betrifft die Ausgabestellung c) und die Drehung der Beförderungseinrichtung um die Y-Achse mit 180 Grad im Uhrzeigersinn entspricht der Ausgabestellung d). Zur Erreichung der Ausgabestellung e) wird die Beförderungseinrichtung um die X-Achse um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht und zur Erreichung der Ausgabestellung f) ebenfalls um die X-Achse aber um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn gedreht. Die Ausgabestellung g) wird durch Drehen der Beförderungseinrichtung um die X-Ache um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn und einer Drehung um die Y-Achse um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn erreicht, während die Ausgabestellung h) der Beförderungseinrichtung durch Drehen um die X-Achse um 180 Grad gegen den Uhrzeigersinn und einer Drehung um die Y-Achse um 90 Grad im Uhrzeigersinn erreicht wird. Die Drehung der Beförderungseinrichtung zur Erreichung der Ausgabestellung i) erfolgt durch Drehung um 180 Grad um die X-Achse gegen den Uhrzeigersinn und um 180 Grad um die Y-Achse ebenfalls gegen den Uhrzeigersinn. Zur Erreichung der Ausgabestellung j) und k) erfolgt eine Drehung der Beförderungseinrichtung jeweils um 90 Grad um die X-Achse gegen den Uhrzeigersinn und bei j) zusätzlich um 90 Grad um die Z-Achse gegen den Uhrzeigersinn und bei k) zusätzlich um 180 Grad um die Z-Achse gegen den Uhrzeigersinn. Die Ausgabestellung l) wird, wie die Ausgabestellung e), durch Drehung der Beförderungseinrichtung um die X-Achse um 90 Grad, aber hier im Uhrzeigersinn, erreicht.
• Die Stellung der Schalter in der Steuereinrichtung zur Ansteuerung der Elektromagneten steht b.

  horizontalen Einlauf einer Plastikk.	EM1	EM2	EM3	EM4	EM5	EM6	EM7	EM8
  in der Grundstellung „NVL” auf	1	0	1	0	0	1	1	0
  und für die Ausgabe b) „RSS”	0	1	0	1	0	1	1	0
  und für die Ausgabe c) „NVS”	0	1	1	0	0	1	0	1
  und für die Ausgabe d) „RSL”	0	1	1	0	1	0	1	0
  diese Endschaltstellung d) wird aus der Grundstellung a) über die Zwischenschaltstellung b) erreicht,
  und für die Ausgabe e) „VKSFS”	0	1	0	1	0	0	1	1
  und für die Ausgabe f) „NRL”	1	0	1	1	1	0	0	1
  diese Endschaltstellung f) wird aus der Grundstellung a) über die Zwischenschaltstellung e) erreicht,
  und für die Ausgabe g) „NRS”	0	1	0	1	1	0	0	1
  diese Endschaltstellg. g) wird aus der Grundstellg. a) über die Zwischenschaltstellungen e) u. f) erreicht
  und für die Ausgabe h) „VSSKK”	1	0	0	1	0	1	0	1
  diese Endschaltstellg. h) wird aus der Grundstellg. a) über die Zwischenschaltstellungen e) u. f) erreicht
  und für die Ausgabe i) „VSL”	1	0	0	1	1	0	1	0
  diese Endschaltstellg. i) wird aus der Grundstellg. a) über die Zwischenschaltstellungen e, f u. g) erreicht
  und für die Ausgabe j) „VSVKS”	1	1	0	0	1	0	1	0
  diese Endschaltstellung j) wird aus der Grundstellung a) über die Zwischenschaltstellung e) erreicht,
  und für die Ausgabe k) „VKSKK”	1	1	0	0	0	1	0	1
  diese Endschaltstellg. j) wird aus der Grundstellg. a) über die Zwischenschaltstellungen e) u. j) erreicht
  und für die Ausgabe l) „RKSFK”	0	1	0	1	1	1	0	0

• Diese Ausgabestellungen der Beförderungseinrichtung stellen, wie bereits zuvor angegeben, nur einen Auszug aus den vielen, aufgrund der Freiheitsgrade der inneren Hohlkugel möglichen, Schaltstellungen für die Elektromagneten in der Steuerungseinrichtung dar.
• Eine solche Vorrichtung, welche flache Gegenstände, vorzugsweise Plastikkarten in mindestens sechs horizontalen und in sechs vertikalen Richtungen sowie in 48 Lagen auf der x- und y-Achse befördern kann, ermöglicht eine Lösung der gestellten Aufgabe. Hinzu kommen die Lagen und Richtungen bei der vertikalen Ausgabe in Richtung der z-Achse Mit einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Abgabe der flachen Gegenstände in allen Richtungen sowohl horizontal und/oder vertikal gedreht ermöglicht.
• Der erfindungsgemäße Gegenstand betrifft ein Beförderungssystem mit welchen es ermöglicht wird flache Gegenstände in jede Lage zu wenden und in viele Richtungen weiterleiten zu können, um diese flache Gegenstände vorteilhaft z. B. einer Bearbeitungsstation zur Verfügung zu stellen. Kernstück des Beförderungssystems ist die Vorrichtung die einen inneren Hohlkörper in Form einer Hohlkugel aufweist und die mit einer Beförderungseinrichtung ausgestattet ist. Der äußere Hohlkörper der Vorrichtung erzeugt ein magnetisches Drehfeld, wodurch die Beförderungseinrichtung, aufgrund der Freiheitsgrade der inneren Hohlkugel, eine Vielzahl von Stellungen zur Ausgabe der flachen Gegenstände einnehmen kann. Das vorteilhafte Wenden der flachen Gegenstände erfolgt also durch Drehen der inneren Hohlkugel und die Ausgabe durch die erfindungsgemäße Beförderungseinrichtung. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass die Vorrichtung aus sechs Richtungen in zwei Lagen (vertikal und horizontal) flache Gegenstände aufnehmen und ebenso in sechs Richtungen und in zwei Lagen (vertikal und horizontal) wieder ausgegeben kann, wobei zwischen Aufnahme und Abgabe der flachen Gegenstände eine Lageänderung möglich ist. Vorteilhaft wirkt sich der sphärische Abstand des inneren Hohlkörpers zum äußeren Hohlkörper aus, wodurch eine fast reibungslose Rotation der inneren Hohlkugel erreicht wird. Ein weiterer Vorteil der Vorrichtung ist die geringe Masse der inneren Hohlkugel, wodurch große Beschleunigungen bei der Rotation erreicht werden können. Auch die Transportgeschwindigkeit der flachen Gegenstände durch die Beförderungseinrichtung entspricht den bekannten Transportgeschwindigkeiten.
• Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
• 1 ein erfindungsgemäßes Beförderungssystem mit einer Vorrichtung in perspektivischer Darstellung zum Befördern von flachen Gegenständen, und
• 2 in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen inneren Hohlkörper, und
• 3 in perspektivischer Darstellung ein Koordinatensystem mit Kugelkoordinaten zur Darstellung der Anordnung der Öffnungen auf der Kugeloberfläche des inneren Hohlkörpers, und
• 4 im Querschnitt einen Ausschnitt aus der Kugelhülle des inneren Hohlkörpers an einer dotierten Öffnung, und
• 5 in perspektivischer Darstellung einen Würfel zur Darstellung der Anordnung der Permanent- und Elektromagneten, und
• 6 in perspektivischer Darstellung eine erfindungsgemäße Beförderungseinrichtung, die im Inneren eines Hohlkörpers angeordnet ist, und
• 7 im Querschnitt einen Ausschnitt aus der Vorrichtung an einer dotierten Öffnung des äußeren- und inneren Hohlkörpers, und
• 8 in perspektivischer Darstellung Abgabestellungen von flachen Gegenständen aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung
• 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein komplettes Beförderungssystem 1 zum Befördern von flachen Gegenständen 24, wobei die flachen Gegenstände 24 innerhalb der Vorrichtung 6 eine Lage und/oder Richtungsänderung erfahren können, bevor sie wieder ausgegeben werden.
• Das komplette Beförderungssystem 1 besteht aus einem Computer 2, ausgestattet mit einem speziellen Computerprogramm 3, einer Steuerungseinrichtung 4 für Elektromagneten 9, einer Steuerungseinrichtung 5 für eine Beförderungseinrichtung 15 und einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung 6 umfasst einen äußeren Hohlkörper 7 in Form eines Archimedischen Körpers 8 mit acht daran angeordneten Elektromagneten 9.1 bis 9.8, die acht Kontaktstifte 28.1 bis 28.8 (siehe 7) enthalten. Zwischen den Elektromagneten 9.1 bis 9.8 sind sechs Kreuzschlitze 10.1 bis 10.6 angeordnet, die in einen inneren sphärischen Hohlraum 11 münden. Der sphärische Hohlraum 11 dient der Aufnahme des inneren Hohlkörper 12 (siehe 2), welcher in Form einer Hohlkugel 13 ausgebildet ist und acht Permanentmagnete 14.1 bis 14.8, acht elektrische Kontakte 43.1 bis 43.8, eine Beförderungseinrichtung 15 (siehe 6) und einen quaderförmigen Schacht 16 mit einer Aufnahme 25- und einer Ausgabeöffnung 26 aufweist.
• Die äußere Form des Hohlkörpers 7 ist einem Archimedischen Körper 8 in Form eines quadratischen Würfels nachempfunden, wobei der hier verwendete Würfel einem Triakisoktaeder entspricht. Der Triakisoktaeder weist gegenüber den sechs quadratischen Flächen eines Würfels sechs Achteckflächen 17.1 bis 17.6 auf, wobei sich immer zwei Achteckflächen und acht Dreiecksflächen 18.1 bis 18.8 parallel beabstandet gegenüber stehen. In jeweils einer der sechs Flächen 17.1 bis 17.6 ist mittig ein Kreuzschlitz 10.1 bis 10.6 angeordnet. In den acht Dreiecksflächen 18.1 bis 18.8, welche durch abflachen der Ecken entstanden sind, befindet sich jeweils eine Öffnung 19.1 bis 19.8 (siehe 7). An diesen Öffnungen 19.1 bis 19.8 sind Elektromagnete 9.1 bis 9.8 angeordnet, die über eine elektrische Leitung 20.1 bis 20.8 mit einer Steuerungseinrichtung 4 verbunden sind. Die Steuerungseinrichtung 4 steht wiederum über eine Datenleitung 22 mit dem Computer 2 in Verbindung. Der Computer 2 enthält ein spezielles Computerprogramm 3, welches der Steuereinrichtung 4 Anweisungen über die benötigte Schaltstellung der Elektromagneten 9.1 bis 9.8 zur Einstellung dieser mitteilt.
• Im sphärischen Hohlraum 11 des äußeren Hohlkörpers 7 ist ein innerer Hohlkörper 12 in Form einer Hohlkugel 13, über einen sphärischen Luftspalt 27 (siehe 7) beabstandet, gelagert. Der Luftspalt 27 fällt einerseits gering aus, um das Spiel zwischen der inneren Hohlkugel 13 und dem äußeren Hohlkörper 7 gering u halten, ähnlich einer Spielpassung und andererseits wird der Luftspalt 27 benötigt, um die Reibung zwischen den beiden Hohlkörpern 7, 12 ebenfalls gering zu halten, bzw. so gut wie möglich auszuschließen. Der Luftspalt 27 erfüllt somit die technische Anforderung eines vorbestimmten Abstandes 55 zwischen der Wandung 79 des sphärischen Hohlraumes 11 des äußeren Hohlkörpers 7 und der Kugeloberfläche 40 der inneren Hohlkugel 13. Die Hohlkugel 13 (siehe 2) weist eine Aufnahme 25- und eine Ausgabeöffnung 26 auf, die über einen quaderförmigen Schacht 16 miteinander verbunden sind. Am quaderförmigen Schacht 16 ist eine Beförderungseinrichtung 15 (siehe 6) zum Befördern flacher Gegenstände 24 angeordnet. Die innere Hohlkugel 13 hat im sphärischen Hohlraum 11 des äußeren Hohlkörpers 7 eine gewisse Grundstellung, in der sie flache Gegenstände 24 aufnehmen kann. In der Grundstellung weist die als quaderförmiger Schlitz ausgebildete Aufnahmeöffnung 25 horizontal in Richtung des in der Fläche 17.3 befindlichen Kreuzschlitzes 10.3, wobei die Fläche 17.3 definitionsgemäß auf der Y-Achse in Richtung Osten zeigt. Der quaderförmige Schlitz der Ausgabeöffnung 26 mündet im Kreuzschlitz 10.4, welcher in der Fläche 17.4 angeordnet ist und definitionsgemäß auf der negativen Y-Achse in Richtung Westen zeigt.
• Ein von rechts, also vom Osten her, gemäß dem Koordinatensystem 23 (x, y, z), auf der Y-Achse ankommender flacher Gegenstand 24, wird von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 aufgenommen. Der flache Gegenstand 24 soll in diesem konkreten Beispiel liegend mit seiner Vorderkante (98) zuerst und seiner Vorderseite (95) mit lesbarem Schriftbild von der Vorrichtung 6 übernommen werden. Hierzu durchläuft die Plastikkarte 24 den waagerechten Schlitz 34 des Kreuzschlitzes 10.3 des äußeren Hohlkörpers 7 und im Anschluss daran den horizontal liegenden Schlitz der Aufnahmeöffnung 25 der inneren Hohlkugel 13 (siehe hierzu 2 und 6). Ein in der Nähe der Aufnahmeöffnung 25 am quaderförmigen Schacht 16 befindlicher Sensor 29 erfasst die Plastikkarte 24, wodurch die Steuerungseinrichtung 5 ein Signal über eine Datenleitung 30 für die Antriebsmotoren 32, 33 der Beförderungseinrichtung 15 erhält. Aufgrund des Signals werden die beiden Antriebsmotoren 32, 33 der Beförderungseinrichtung 15 mit Strom versorgt und befördern die Plastikkarte 24 ins Innere der Hohlkugel 13, bis ein, am Ende des quaderförmigen Schachtes 16 angeordneter Sensor 31, die Plastikkarte detektiert und wiederum ein Signal an die Steuerungseinrichtung 5 sendet. Aufgrund dieses Stoppsignals wird die Stromversorgung für die Antriebsmotoren 32, 33 unterbrochen.
• Dieses Stoppsignal erzeugt ein weiteres Signal, welches dem Computerprogramm 3 im Computer 2 über eine Datenleitung 36 zugestellt wird. Das Computerprogramm leitet daraufhin über die Datenleitung 22 eine Anweisung für die Elektromagneten 9.1 bis 9.8 an die Steuereinrichtung 4 weiter. Die Anweisung an die Steuereinrichtung 4 besteht darin, dass die Elektromagneten 9.1 bis 9.8 eine vorbestimmte Schaltstellung einnehmen sollen Diese Schaltstellung ist von der gewünschten Ausgabe der Lage und/oder Richtung der Plastikkarte aus der Vorrichtung 6 abhängig. Die Elektromagneten 9.1 bis 9.8 haben eingangs, wie die innere Hohlkugel 13 auch, eine bestimmte Grundschaltstellung. Die Grundschaltstellung für die acht Elektromagneten 9.1 bis 9.8 lautet „1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0”, wobei die Schaltstellung „1” für einen magnetischen Südpol und die Schaltstellung „0” für einen magnetischen Nordpol am Elektromagneten 9.1 bis 9.8 steht. D. h., der Elektromagnet 9.1 entspricht dem EM1, der in der Grundschaltstellung in der Steuereinrichtung 4 auf „1” geschaltet ist. Der EM2 hat somit die Schaltstellung „0”, der EM3 die Schaltstellung „1”, der EM4 die „0”, der EM5 die „0”, der EM6 die „1”, der EM7 die „1” und der EM8 die „0”.
• Daher ist jetzt noch die Reihenfolge bzw. die Anordnung der Elektromagneten 9.1 bis 9.8 bzw. der EM1 bis EM8 am äußeren Hohlkörper 7 der Vorrichtung 6 zu beachten. Da die Elektromagneten 9.1 bis 9.8 an den Dreiecksflächen 18.1 bis 18.8 des Triakisoktaeder angeordnet sind, welche durch Abflachung der Ecken entstanden, fällt die Zuordnung eines Elektromagneten 9.1 auf eine Dreiecksfläche 18.1 nicht schwer. Die Dreiecksfläche 18.1 für den EM1 wird durch die drei angrenzenden Flächen 17.1, 17.2 und 17.3 des Würfels bestimmt. Die Dreiecksfläche 18.2 für den EM2 wird durch die drei angrenzenden Flächen 17.1, 17.2 und 17. gebildet. Die Dreiecksfläche 18.3 für den EM3 ergibt sich durch die drei angrenzenden Flächen 17.1, 17.4 und 17.5. Die Dreiecksfläche 18.4 für den EM4 wird durch die drei angrenzenden Flächen 17.1, 17.3 und 17.5 bestimmt. Während die Dreiecksfläche 18.5 für den EM5 durch die angrenzenden Flächen 17.3, 17.5 und 17.6 und die Dreiecksfläche 18.6 für den EM6 durch die angrenzenden Flächen 17.4, 17.5 und 17.6 gebildet wird, ergibt sich die Dreiecksfläche 18.7 für den EM7 durch die angrenzenden Flächen 17.2, 17.4 und 17.6. Verbleibt noch die Dreiecksfläche 18.8 für den EM8, welche durch die angrenzenden Flächen 17.2, 17.3 und 17.6 entsteht.
• Um die Plastikkarte 24 jetzt in einer gewünschten Lage und/oder Richtung aus der Vorrichtung 6 zu befördern, ist die zugehörige Schaltstellung für die Elektromagneten EM1 9.1 bis EM8 9.8 der Steuerungseinrichtung 4 vom Computerprogramm 3 zur Verfügung zu stellen. In diesem konkret aufgezeigten Beispiel soll die Plastikkarte auf der Y-Achse im Westen der Vorrichtung vertikal stehend mit der Vorderkante zuerst und der Vorderseite mit lesbarem Schriftbild ausgegeben werden. Das Computerprogramm 3 sendet in diesem Fall eine Anweisung an die Steuerungseinrichtung 4 mit der Schaltstellung „0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1” für die Elektromagneten 9.1 bis 9.8. D. h., der Elektromagnet 9.1 und somit der EM1 9.1 ändert seine magnetische Polung von „1” auf ”0”. Der EM2 9.2 ändert seine magnetische Polung von „0” auf „1”, während der EM3 9.3, EM4 9.4, EM5 9.5 und der EM6 9.6 ihre magnetische Polung beibehalten. Der EM7 9.7 ändert seine magnetische Polung von „1” auf „0” und der EM8 9.8 von „0” auf „1”. Aufgrund der Änderung der Schaltstellung für die Elektromagnete 9.1, 9.2, 9.7,9.8 und somit einer Änderung der Stromrichtung in den Spulen der Elektromagnete 9.1 bis 9.8, wird ein Drehfeld erzeugt und lässt die innere Hohlkugel 13 um 90 Grad um die Y-Achse gegen den Uhrzeigersinn drehen. Ist die vorgegebene Rotationsbewegung vollzogen, steht die Plastikkarte 24 vertikal in der Vorrichtung 6 und das Computerprogramm 3 sendet über die Datenleitung 36 ein Signal an die Steuerungseinrichtung 5 für die Antriebsmotoren 32, 33. Aufgrund des Signals werden die beiden Antriebsmotoren 32, 33 der Beförderungseinrichtung 15 mit Strom versorgt und befördern die Plastikkarte 24 aus dem vertikalen Schlitz 35 des Kreuzschlitzes 10.4 und somit in der gewünschten Lage und Richtung aus der Vorrichtung 6, wobei die Plastikkarte 24 an ein Transportband oder eine Bearbeitungsmaschine übergeben wird.
• Aus den 2 bis 6 ist in perspektivischer Darstellung, wie bereits in der 1 erwähnt, ein erfindungsgemäßer innerer Hohlkörper 12 ersichtlich. Der innere Hohlkörper 12 gemäß 2 umfasst eine Beförderungseinrichtung 15 (siehe 6), mehrere Permanentmagnete 14.1 bis 14.8 und mehrere Kontakte 43.1 bis 43.8 (siehe 4). Die Form des inneren Hohlkörpers 12 entspricht einer Hohlkugel 13. Die Hohlkugel 13 umfasst eine Kugeloberfläche 40, eine Kugelhülle 42 und einen Kugelkörper 41, welcher den inneren Hohlraum 41 der Hohlkugel 13 darstellt. Die Kugeloberfläche 40 weist zwei Öffnungen 25, 26 auf, welche die Kugelhülle 42 durchdringen und die sich beabstandet gegenüberliegen. Bei den Öffnungen 25, 26 handelt es sich um eine Aufnahme 25- und eine Ausgabeöffnung 26. Die Aufnahme 25- und Ausgabeöffnung 26 sind zur Aufnahme und Abgabe von flachen Gegenständen 24 rechteckig ausgeführt und im Kugelkörper 41 über einen quaderförmigen Schacht 16 miteinander verbunden. Der quaderförmige Schacht 16 durchdringt zentrisch den Kugelkörper 41 und somit auch mittig die Hohlkugel 13, wobei der quaderförmige Schacht 16 Teil einer Beförderungseinrichtung 15 ist. D. h., der Hohlraum 41 der Hohlkugel 13 nimmt die Beförderungseinrichtung 15 auf. Die Details der Beförderungseinrichtung 15 können der separaten 6 entnommen werden.
• Die Kugelhülle 42 des inneren Hohlkörpers 12 weist noch weitere acht Öffnungen 44.1 bis 44.8 auf. Die Anordnung der Öffnungen 44.1 bis 44.8 ist Teil des erfindungsgemäßen inneren Hohlkörpers 12. Zur Darstellung der Anordnung der Öffnungen 44.1 bis 44.8 werden die Kugelkoordinaten (r, δ, φ) mit herangezogen, siehe hierzu die Ausführungen gemäß der 3 und die Ausführungen in der Beschreibung der Erfindung. Die Kugelkoordinaten (r, δ, φ) sind in dem kartesischen Koordinatensystem 23 (x, y, z) dargestellt. Mit φ = 45°, δ = 45° und beispielsweise einem r annäherungsweise von 50 mm, wie er bei einem flachen Gegenstand 24, z. B. von Plastikkarten 24 erforderlich ist, ergibt sich ein Punkt P (r, δ, φ) 46 auf der Kugeloberfläche 40, wobei r seinen Ursprung im Koordinatensystems 23 hat, der mit dem Mittelpunkt 45 der Hohlkugel 13 deckungsgleich ist. D. h., die Richtung der Geraden r ist durch seine Winkel δ, φ bestimmt, und der Abstand des Punktes P 46 auf der Geraden ist abhängig vom Durchmesser des inneren Hohlkörpers 12. Der Durchmesser des inneren Hohlkörpers 12 wiederum bestimmt sich nach der Größe des zu befördernden Gegenstandes 24.
• Da eine Kugel entsprechend dem Koordinatensystem 23 in acht Kugelabschnitte 39.1 bis 39.8 aufgeteilt werden kann, wobei jeder Kugelabschnitt 39.1 bis 39.8 einem Quadranten röm.I bis röm.VIII entspricht, ergibt sich in jedem Quadranten röm.I bis röm.VIII ein Punkt P (r, δ, φ) 46.1 bis 46.8 auf der Kugeloberfläche 40. Für die Nordhalbkugel 37 ergeben sich vier Quadranten röm.I 39.1 bis röm.IV 39.4. Der Quadrant röm.I 39.1 wird gebildet durch die Achsen X, Y und Z. der Quadrant röm.II 39.2 wird gebildet durch die Achsen X, –Y und Z, der Quadrant röm.III 39.3 wird gebildet durch die Achsen –Y, –X und Z und der Quadrant röm.IV 39.4 wird gebildet durch die Achsen –X, Y und Z. Für die Südhalbkugel 38 ergeben sich ebenfalls vier Quadranten 39.5 bis 39.8. Der Quadrant röm.V 39.5 wird gebildet durch die Achsen X, Y und –Z, der Quadrant röm.VI 39.6 durch die Achsen X, –Y und –Z, der Quadrant röm.VII 39.7 durch die Achsen –Y, –X und –Z und der Quadrant röm.VIII 39.8 durch die Achsen –X, Y und –Z. Somit ergeben sich acht Punkte P (r, δ, φ) 46.1 bis 46.8, welche mit P1 bis P8 bezeichnet werden. Aufgrund der Zuordnung der acht Kugelabschnitte auf Quadranten röm.I bis röm.VIII 39.1 bis 39.8, ergibt sich, dass der Punkt P1 46.1 im Quadrant röm.V, der Punkt P2 46.2 im Quadrant röm.VI, der Punkt P3 46.3 im Quadrant röm.II, der Punkt P4 46.4 im Quadrant röm.I, der Punkt P5 46.5 im Quadrant röm.IV, der Punkt P6 46.6 im Quadrant röm.III, der Punkt P7 46.7 im Quadrant röm.VII, der Punkt P8 46.8 im Quadrant röm.VIII, angeordnet ist.
• Des Weiteren ist aus der 3 ersichtlich, dass die Punkte P1 46.1 bis P8 46.8 gleich beabstandet sind. Aufgrund der sich ergebenden identischen Abstände der acht Punkte P1 46.1 bis P8 zueinander, beispielsweise des Punktes P1 46.1 zu P2 46.2 zu P4 46.4 und P8 46.8, sowie des Punktes P2 46.2 zu P3 46.3 und P7 46.7 usw. entsteht, wenn die Punkte P1 bis P8 gedanklich mit einer Linie verbunden werden, ein Würfel 47 (siehe 5) innerhalb der Hohlkugel 13.
• An den Stellen der Punkte P1 46.1 bis 46.8 gemäß der 3 befinden auf der Kugeloberfläche 40 der 2 acht Öffnungen 44.1 bis 44.8, welche die Kugelhülle 42 durchdringen. Jeder der acht Punkte P1 46.1 bis P8 46.8 entspricht daher einer Öffnung Ö1 44.1 bis Ö8 44.8 und bildet dabei den Mittelpunkt der Öffnungen 44.1 bis 44.8 in der Hohlkugel 13, wobei die acht Öffnungen 44.1 bis 44.8 zylindrisch ausgebildet sind und deren Mittellinien durch den Ursprung des Koordinatensystems 23 und den Mittelpunkt 45 der Hohlkugel 13 verlaufen.
• In jeder der acht Öffnungen Ö1 44.1 bis Ö8 44.8 der Kugelhülle 42 befinden sich ein Permanentmagnet PM1 14.1 bis PM8 14.8 und ein Kontakt 43.1 bis 43.8. Gemäß der 4 wird ein Beispiel, anhand eines angeordneten Permanentmagneten PM1 14.1 an einer Öffnung Ö1 44.1, aufgezeigt. Das Beispiel ist im Querschnitt dargestellt und enthält einen Ausschnitt 50 aus der Hohlkugel 13 des inneren Hohlkörpers 12. Der Ausschnitt 50 umfasst einen Teil der Kugelhülle 42, einen Kontakt 43.1 und einen Permanentmagneten M1 14.1. Ein Kontakt 43.1 bis 43.8 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material. Eingesetzt in die Öffnungen Ö1 44.1 bis Ö8 44.8 bilden die Kontakte 43.1 bis 43.8 mit der Kugeloberfläche 40 eine sphärische Oberfläche. Die Flächen der Kontakte 43.1 bis 43.8 an der Kugeloberfläche 40 weisen daher eine plankonvexe Form 49 auf und schließen mit der Kugeloberfläche 40 bündig ab.
• Des Weiteren ist jeder der acht elektrisch leitfähigen Kontakte 43.1 bis 43.8 über eine elektrische Leitung 20.1 bis 20.8 mit den Antriebsmotoren 32, 33 der Beförderungseinrichtung 15 verbunden. Abzweigungen 51.1 bis 51.8 an den elektrischen Leitungen 20.1 bis 20.8 sorgen für die Spannungsversorgung der Sensoren 29, 31.
• An einen elektrisch leitfähigen Kontakt 43.1 bis 43.8 schließt sich gegenüber der abgewandten Seite der plankonvexen Fläche 49 ein Permanentmagnet 14.1 bis 14.8 an. Ein Permanentmagnet 14.1 bis 14.8 ist über ein, zwischen dem Kontakt 43.1 bis 43.8 und Permanentmagneten 14.1 bis 14.8 liegendes isolierendes Material 48 elektrisch getrennt, aber mit dem elektrischen Kontakt 43.1 bis 43.8 mechanisch verbunden. Die Isolierung 48.1 bis 48.8 sperrt den Stromfluss, aber lässt die magnetischen Felder der Permanentmagnete PM1 14.1 bis PM8 14.8 ungehindert passieren, siehe hierzu 4). Ein Permanentmagnet PM1 14.1 bis PM8 14.8 ist ein Dipol und hier als Scheibenmagnet ausgebildet. Der Scheibenmagnet weist daher zwei verschiedene magnetische Pole auf, einen Nordpol 52 und einen Südpol 53. Aufgrund der Dipoleigenschaft können die Permanentmagnete PM1 14.1 bis PM8 14.8 einerseits mit ihrem magnetischen Nordpol 52 und andererseits mit ihrem magnetischen Südpol 53 an einem elektrisch leitfähigen Kontakt 43.1 bis 43.8 angeordnet werden. Diese Eigenschaft der Permanentmagnete PM1 14.1 bis PM8 14.8 wird erfindungsgemäß genutzt, um eine bestimmte Anordnung von magnetischen Nord 52- und Südpolen 53 an den elektrischen Kontakten 43.1 bis 43.8 anzuschließen. Zur Beschreibung, welche Anordnung der magnetischen Pole 52, 53 in den Öffnungen Ö1 44.1 bis Ö8 44.8 der Kugelhülle 42 für den inneren Hohlkörper 12 der Vorrichtung 6 benötigt wird und welcher magnetische Pol, ob magnetischer Nordpol 52 oder magnetischer Südpol 53, sich an einem bestimmten elektrischen Kontakt 43.1 bis 43.8 und somit in einer bestimmten Öffnung Ö1 44.1 bis 44.8 in Richtung der Kugeloberfläche 40 betrachtet, befinden soll, wird das zitierte Modell, der auf einer Kugeloberfläche 40 angeordneten Punkte P1 bis P8, siehe 3, herangezogen und hilfsweise mit einem weiteren zweiten beschreibenden Modell der 5, ergänzt. Der Punkt P1 (r, δ, φ) 46.1 aus der 3 entspricht der Öffnung 44.1 in der 2. In der Öffnung 44.1, siehe 4, schließt sich ein Kontakt 43.1 und ein Permanentmagnet PM1 14.1 an, wobei der Permanentmagnet PM1 14.1 mit seinem magnetischen Nordpol 52 in Richtung der Kugeloberfläche 40 des inneren Hohlkörpers 12 weist. Die weitere Anordnung der magnetische Pole der Permanentmagneten PM1 14.1 bis PM8 14.8 kann der 5 entnommen werden.
• Aus der 5 ist die Anordnung der magnetischen Pole der Permanentmagneten PM1 14.1 bis PM8 14.8 ersichtlich. Zur Darstellung der Anordnung wird das Modell eines Würfels 47 unter Anwendung des Koordinatensystems 23 benutzt. Die Anordnung der magnetischen Pole an den Ecken des Würfels 47 entsprechen der Grundstellung der inneren Hohlkugel 13 zum äußeren Hohlkörper 7.
• Definitionsgemäß soll die Seite des Würfels 47 mit EINEM Punkt die Seite 1, die Seite mit ZWEI Punkten die Seite ZWEI usw., darstellen. Bei Anwendung des Koordinatensystems 23 (x, y, z) zeigt die vertikale Seite 1 des Würfels 47 in Richtung der positiven x-Achse, die vertikale Seite 3 in Richtung positiver y-Achse, die vertikale Seite 6 in Richtung negativer x-Achse, die vertikale Seite 4 in Richtung negativer y-Achse und die horizontaler Seite 5 in Richtung positiver z-Achse sowie die horizontale Seite 2 in Richtung negativer z-Achse. Nun ist es naheliegend zur Beschreibung der Funktion der inneren Hohlkugel, die vier Eckpunkte der Seite 1 des Würfels 47 mit den Punkten P1 46.1 bis P4 46.4 aus der 2 deckungsgleich zu betrachten. Daraus folgt, dass die vertikale Seite 1 des Würfels 47 der senkrechten Kreisebene C entspricht. Wie bereits definitionsmäßig festgelegt, befindet sich der Eckpunkt P1 46.1 des Würfels 47 aus der inneren Hohlkugel 13 im Kugelabschnitt 39.5 des Quadranten röm.V, der Eckpunkt P2 46.2 im Kugelabschnitt 39.6 des Quadranten röm.VI, der Eckpunkt P3 46.3 im Kugelabschnitt 39.2 Quadranten röm.II und der Eckpunkt P4 46.4 im Kugelabschnitt 39.1 des Quadranten röm.I.
• Mit dieser Vorgehensweise werden auch die anderen Eckpunkte P5 46.5 bis P8 46.8 auf die Eckpunkte der vertikalen Seite 6 (mit SECHS-Punkten) des Würfels 47 übertragen. Die vertikale Seite 6 ist parallel zur vertikalen Seite 1 beabstandet und weist in Richtung der negativen X-Achse (180 Grad), wobei die vertikale Seite 6 der senkrechten Kreisebene D entspricht. Die vertikale Seite 4 (mit VIER Punkten) des Würfels 47 weist somit die Eckpunkte P2 46.2, P3 46.3, P6 46.6 und P7 46.7 auf, wobei die vertikale Seite 4 in Richtung der negativen Y-Achse (270 Grad) zeigt und der senkrechten Kreiseben E entspricht. Die Kreisebene E enthält definitionsgemäß die Ausgabeöffnung 26 für die Plastikkarten 24. Gegenüber der vertikalen Seite 4 und parallel beabstandet befindet sich die vertikale Seite 3 (mit DREI Punkten) mit folgenden Eckpunkten P1 46.1, P4 46. 46.4, P5 46.5 und P8 46.8. Die vertikale Seite 3 weist in Richtung der positiven Y-Achse (90 Grad) und entspricht der Kreisebene F und enthält definitionsgemäß die Aufnahmeöffnung 25 für die Plastikkarten 24. Verbleiben noch die Seiten 2 und 5 des Würfels 47. Die horizontale Seite 2 (mit ZWEI Punkten) hat die Eckpunkte P1 46.1, P2 46.2, P7 46.7 und P8 46.8, und verläuft in Richtung der negativen z-Achse und entspricht der Kreisebene B, wobei die horizontale Seite 5 (mit FÜNF Punkten) gegenüber der horizontalen Seite 2 parallel beabstandet ist, die Eckpunkte P4 46.4, P3 46.3, P6 46.6 und P5 46.5 aufweist, in Richtung positive z-Achse verläuft und der Kreisebene A entspricht. Diese Festlegung der Eckpunkte P1 46.1 bis P8 46.8 auf die Seiten 1 bis 6 des Würfels 47 ermöglicht eine beschreibende Darstellung der Freiheitsgrade der Rotation des inneren Hohlkörpers zum äußeren Hohlkörper und erklärt die möglichen Lage- und Richtungsänderungen einer Plastikkarte 24 in der Vorrichtung 6.
• Die Freiheitsgrade ergeben sich aus den möglichen Drehungen der inneren Hohlkugel 13. Diese Drehungen sind bestimmt durch die vorgegebene Anordnung der Punkte P1 46.1 bis P8 46.8 und somit der Anordnung der Permanent-PM1 14.1 bis PM8 14.8 und der Elektromagnete EM1 9.1 bis EM8 9.8. Jeder Permanentmagnet PM1 14.1 bis PM8 14.8 folgt dem Elektromagnet EM1 9.1 bis EM8 9.8 und kann auf drei Kreisebenen einer Rotationsbewegung folgen. Beispielsweise kann der PM1 14.1 in der vertikalen Kreisebene A, in der horizontalen Kreisebene B und in der vertikalen Kreisebene F, aus der Grundstellung heraus, eine Rotationsbewegung vollziehen. Während der PM3 14.3 in der horizontalen Kreisebene A, in der vertikalen Kreisebene C und der vertikalen Kreisebene E, aus der Grundstellung heraus rotieren kann. Der PM8 14.8 hingegen rotiert aus der Grundstellung heraus in der horizontalen Kreisebene B, in der vertikalen Kreisebene D und in der vertikalen Kreisebene F. Grundsätzlich kann ein Permanentmagnet PM1 14.1 bis PM8 14.8 in einer Kreisebene jeweils eine Drehung um 90 Grad, 180 Grad, 270 Grad bis 360 Grad vornehmen. Des Weiteren ist auch ein Wechsel der Kreisebene möglich. Um bei dem Beispiel des PM1 14.1 zu bleiben, kann dieser sich in der vertikalen Kreisebene C um 90 Grad im Uhrzeigersinn um die x-Achse drehen und bei der nächsten Drehung um 90 Grad im den Uhrzeigersinn um die y-Achse in der horizontalen Kreisebene B, wodurch der PM1 14.1 die Stelle des PM7 14.7 einnimmt.
• Die Permanentmagnete PM1 14.1 bis PM8 14.8 können nun den Öffnungen Ö1 44.1 bis Ö8 44.8 an den Punkten P1 46.1 bis P8 46.8 zugeordnet und die Richtung der magnetischen Pole der Permanentmagneten PM1 14.1 bis PM8 14.8 angegeben werden. Mit der Angabe eines magnetischen Poles wird immer der Pol angegeben, welcher in Richtung der Kugeloberfläche 40 weist. Aus den 2, 3, 4, und 6 ist ersichtlich, dass ein Permanentmagnet PM1 14.1 im Quadrant röm.V 39.5 liegt, dem P1 46.1 in der Ö1 44.1 entspr. u. einen Nordpol 52 PM2 14.2 im Quadrant röm.VI 39.6 liegt, dem P2 46.2 in der Ö2 44.2 entspr. u. einen Südpol 52 PM3 14.3 im Quadrant röm.II 39.2 liegt, dem P3 46.3 in der Ö3 44.3 entspr. u. einen Nordpol 52 PM4 14.4 im Quadrant röm.I 39.1 liegt, dem P4 46.4 in der Ö4 44.4 entspricht u. einen Südpol 52 PM5 14.5 im Quadrant röm.IV 39.4 liegt, dem P5 46.5 in der Ö5 44.5 entspr. u. einen Südpol 52 PM6 14.6 im Quadrant röm.III 39.3 liegt, dem P6 46.6 in der Ö6 44.6 entspr. u. einen Nordpol 52 PM7 14.7 im Quadrant röm.VII 39.7 liegt, dem P7 46.7 in der Ö7 44.7 entspr. u. eine Nordpol 52 PM8 14.8 im Quadrant röm.V 39.8 liegt, dem P8 46.8 in der Ö8 44.8 entspr. u. einen Südpol 52 aufweist.
• Des Weiteren ist aus der 1 ersichtlich, dass in den Öffnungen 19.1 bis 19.8 der Dreiecksflächen 18.1 bis 18.8 des äußeren Hohlkörpers 7 jeweils ein Elektromagnet EM1 9.1 bis EM8 9.8 befestigt ist. Die Mittellinien dieser Öffnungen Ö1' 19.1 bis Ö8' 19.8 entsprechen in der Verlängerung den Mittellinien der Öffnungen Ö1 44.1 bis Ö8 44.8 in der Hohlkugel 13. Die Mittellinien liegen gleichzeitig auf der Geraden r, welche durch den Ursprung des Koordinatensystems 23 bzw. den Mittelpunkt 45 der Hohlkugel 13 gehen. Auf den Geraden r liegen somit die Punkte P1 46.1 bis P8 46.8 für die Permanentmagneten PM1 14.1 bis PM8 14.8 der inneren Hohlkugel 13 sowie die Eckpunkte P1' 54.1 bis P8' 54.8 für die Elektromagneten EM1 9.1 bis EM8 9.8 des äußeren Hohlkörpers 7. Daraus ergibt sich eine Anordnung für die Permanentmagneten PM1 14.1 bis PM8 14.8 und Elektromagneten EM1 9.1 bis EM8 9.8, wie in der 5 aufgezeigt.
• Einem Permanentmagneten PM1 14.1 mit Ausrichtung magnetischer Nordpol 52, steht am Punkt P1 46.1 ein Elektromagnet EM1 9.1 am Eckpunkt P1' 54.1 gegenüber. Am Punkt P2 46.2 steht dem PM2 14.2 mit Ausrichtung magnetischer Südpol 53 ein EM2 9.2 gegenüber und am Punkt P3 46.3 dem PM3 14.3 mit Ausrichtung magnetischer Nordpol 52 ein EM3 9.3 gegenüber, usw. In der Grundstellung der inneren Hohlkugel 13 weisen die Elektromagneten EM1 9.1 bis EM8 9.8 also ein entgegengesetztes magnetisches Feld auf. Einem magnetischen Nordpol 52 des PM1 14.1 steht ein magnetischer Südpol 53 des EM1 9.1 gegenüber, einem magnetischen Südpol 53 des PM2 14.2 steht ein magnetischer Nordpol 52 des EM2 9.2 gegenüber, usw. Aufgrund dessen, dass sich ungleichnamige Magnetpole anziehen, wird die innere Hohlkugel 13 in der modellhaft dargestellten Ausführungsform der 5 vom äußeren Hohlkörper 7 fixiert. Diese magnetische Schaltstellung der Elektromagneten EM1 9.1 bis EM8 9.8 entspricht der Grundschaltstellung des äußeren Hohlkörpers 7. Bei der Darstellung der Schaltstellung wird der magnetische Nordpol mit „0” und der magnetische Südpol mit ”1” bezeichnet. In der Grundschaltstellung haben die Spulen EM2, EM4, EM5 und EM8 die Schaltstellung „0”, während die Spulen EM1, EM3, EM6 und EM7 die Schaltstellung „1” aufweisen.
• Damit ein flacher Gegenstand 24 in der Grundstellung der inneren Hohlkugel 13 dieser zugeführt werden kann, ist im Inneren der Hohlkugel 13 eine Beförderungseinrichtung 15, siehe hierzu 6, angeordnet.
• Aus der 6 ist eine Beförderungseinrichtung ersichtlich. Die Beförderungseinrichtung 15 umfasst einen quaderförmigen Schacht 16, zwei Sensoren 29, 31, zwei Antriebsmotoren 32, 33, einen Riementrieb 76, wobei ein Riementrieb 76 eine Antriebsriemenscheibe 70, 71, eine Umlenkrolle 72, 73 einen Antriebsriemen 68, 69 umfasst.
• Der quaderförmige Schacht 16 ist den Abmessungen der zu befördernden flachen Gegenständen 24, hier den Plastikkarten, angepasst. Der Schacht 16 entspricht einer an vier Seiten geschlossenen Hülle 56, die an ihren parallel beabstandeten Querseiten 57, 58 jeweils eine Öffnung aufweist. Die Öffnung entspricht einer Aufnahme 25- und Ausgabeöffnung 26 zum Ein- und Ausschieben von Plastikkarten 24. Die beiden schmalen, parallel beabstandeten Längsseiten 59, 60 der Hülle 56 dienen den dünnen Längsseiten einer Plastikkarte 24, nachstehend als Oberkante 101 und Unterkante 102 bezeichnet, als Anlage- und Führungsfläche 61. Die beiden breiten parallel beabstandeten Längsseiten 62, 63 der Hülle 56 weisen, zusätzlich zur großen Anlage- und Führungsfläche 64, eine weitere technische Funktion auf, die dem Transport einer Plastikkarte 24 dient und aus einem Längsschlitz 65, 66 besteht. Ein Längsschlitz 65, 66 ist jeweils mittig in den beiden breiten Längsseiten 62, 63 angeordnet und verläuft parallel beabstandet zu den schmalen Längsseiten 59, 60 der Hülle 56. Die Breite 67 eines Längsschlitzes 65, 66 hingegen ist derart gestaltet, dass dieser eine bestimmte Breite 67 aufweist, die einen Antriebsriemen 68, 69 leicht hindurchgreifen lässt. D. h., die Breite 67 eines Längsschlitzes 65, 66 weist gegenüber dem verwendeten Antriebsriemen 68, 69 ein entsprechendes Übermaß auf, sodass ein Antriebsriemen 68, 69 mit einem gewissen Spiel durch den Längsschlitz 65, 66 greifen kann, um den im Schacht 16 befindlichen flachen Gegenstand 24 befördern zu können. Die Antriebsriemenscheibe 70, 71 und die Umlenkrollen 72, 73 sind entsprechend dem verwendeten Antriebsriemen 68, 69 angepasst. Die Länge des Schlitzes 65, 66 entspricht annähernd der Länge des Schachtes 16. Auf jeder Außenseite der breiten Längsseite 62, 63 ist ein elektrischer Antriebsmotor 32, 33 montiert. Ein Antriebsmotor 32, 33 ist so angebracht, dass die auf einer Antriebswelle 74 befestigte Riemenscheibe 75, 76 über einen Längsschlitz 65 positioniert ist. Aufgrund dieser Anordnung greift der endlose Antriebsriemen 68, 69 einerseits in den Längsschlitz 65, 66 ein und verläuft andererseits über zwei, an den Längsschlitzenden am Schacht 16 angeordneten Umlenkrollen 72, 73, zu der Riemenscheibe 75, 76 zurück. Die beiden auf jeder Seite am Schacht 16 in der Nähe der Aufnahme 25- und Ausgabeöffnung 26 angeordneten Umlenkrollen 72, 73 sind ebenfalls außen an der Hülle 56 des Schachtes 26 befestigt.
• Zum An- und Abschalten der Antriebsmotoren 32, 33 ist eine Sensorik 77 vorgesehen, welche die Aufgabe hat die Antriebsmotoren 32, 33 zu steuern. Die Sensorik 77 besteht aus unterschiedlichen Sensoren 29, 31. Die Sensoren 29, 31 sind an der Hülle 56 des quaderförmigen Schachtes 16 angebracht und befinden sich zur Detektion einer einlaufenden oder auslaufenden Plastikkarte 24 in unmittelbarer Nähe der Aufnahme 25- und Ausgabeöffnung 26. Der Schacht 16 weist an den Stellen an den die Sensoren 29, 31 angebracht sind, Öffnungen auf, durch welche eine Detektion einer einlaufenden oder auslaufenden Plastikkarte 24 erfolgen kann. Zur Spannungsversorgung sind die Sensoren 29, 31 über Datenleitungen 30 an einen in der Kugelhülle 42 angeordneten Kontakt 43.1 bis 43.8 angeschlossen.
• Zur Stromversorgung der beiden Antriebsmotoren 32, 33 sind diese über elektrische Leitungen 20, nach 4, mit einem elektrischen Kontakt 43.1 bis 43.8 des inneren Hohlkörpers 13 verbunden. Damit ein elektrischer Kontakt 43.1 bis 43.8 die Antriebsmotoren 32, 33 aber mit Strom versorgen kann, ist es erforderlich den Kontakten 43.1 bis 43.8 Strom zuführen zu können. Die Stromzuführung erfolgt über den äußeren Hohlkörper 7. Eine konkrete Ausführungsform ist der 7 zu entnehmen.
• Aus der 7 sind die technischen Details ersichtlich, aus denen hervorgeht, wie die Stromversorgung für die Antriebsmotoren 32, 33, die Magnetfeldänderung zur Erzeugung eines Drehfeldes und die Spannungsversorgung für die Sensoren 29, 31 sowie der Signalrücklauf erfolgt.
• Das Ausführungsbeispiel ist im Querschnitt aufgezeigt und enthält einen Ausschnitt 80 aus der Vorrichtung 6. Der Ausschnitt 80 umfasst einen Teil des äußeren Hohlkörpers 7 und einen Teil, gemäß der 4, des inneren Hohlkörpers 12, der durch einen sphärischen Luftspalt 27 vom äußeren Hohlkörper 7 beabstandet ist. Die Bezugszeichen aus der 4 werden hier analog verwendet.
• Als Ausschnitt 80 wird, stellvertretend für alle Dreiecksflächen 18, die abgeflachte Dreiecksfläche 18.1. am äußeren Hohlkörper 7 ausgewählt. Die Dreiecksfläche 18.1 enthält eine Öffnung Ö1' 19.1, auf deren Mittellinie 93 bzw. Geraden r auch der Punkt P1' 54.1 und, im Anschluss daran, in der Öffnung Ö1 44.1 auch der Punkt P1 46.1 liegt, wie in der 5 aufgezeigt, wobei die Mittellinie 93 Ö1' 19.1 mit der Mittellinie 92 der Öffnungen Ö1 44 in der Kugelhülle 42 identisch ist.
• Die durchgehende Öffnung Ö1' 19.1 im äußeren Hohlkörper 7 ist mit einem Elektromagneten EM1 9.1 bestückt, wobei der Elektromagnet EM1 9.1 außen am Hohlkörper 7 befestigt ist. Der Elektromagnet EM1 9.1 besteht aus einer bekannten Spule 81, welche um einen Magnetkern 82, bzw. Weicheisenkern gewickelt ist. Erfindungsgemäß ist der Weicheisenkern 82 in Richtung seiner Längsachse aufgebohrt und weist eine Durchgangsbohrung 83 zur Aufnahme eines zylindrischen Kontaktstiftes 28.1 auf. Die Bohrung 83 weist in Richtung der zugewandten Seite der Öffnung 19. Der zylindrische Kontaktstift 28.1 ist konstruktiv derart gestaltet, dass der Kontaktstift 28.1 an dem einen Ende eine Zentrierungsspitze 84 und am anderen Ende einen Bund 85 aufweist. Der Bund 85 dient einer zylindrischen Druckfeder 86 als Anlagefläche I 87, um den Kontaktstift 28.1, nach dem Abschalten des Elektromagneten EM1 9.1, wieder in seine Grundstellung zurückzuholen. Daher weist der Weicheisenkern 82 eine weitere zylindrische Bohrung 88 auf, die zur abgewandten Seite der Öffnung 19 weist. Diese Bohrung 88 nimmt die vom Kontaktstift 28.1 geführte Druckfeder 86 und den Bund 85 des Kontaktstiftes 28.1 auf. Der Schaft 89 des Kontaktstiftes 28.1 wird in der Durchgangsbohrung 83 geführt, während die Bohrung 88 zur Führung der Druckfeder 86 und dem Bund 85 dient und für die Druckfeder 86 eine zweite Anlagefläche II 90 bietet. Die Anlagefläche II 90 wird am Übergang der Durchgangsbohrung 83 und der größeren zylindrischen Bohrung 88 im Weicheisenkern 82 gebildet. Die Anlageflächen I 87 und II 90 und die Länge der Druckfeder 86 bzw. der Rückholfeder begrenzen daher den Weg des Kontaktstiftes 28.1. Der Kontaktstift 28.1 besteht vorteilhafterweise aus einem gut elektrisch leitfähigen Werkstoff, der einen Anschluss für eine elektrische Leitung 30.1 am Bund 85 aufweist, die mit der Steuerungseinrichtung 5 für die Antriebsmotoren 32, 33 verbunden ist.
• Ist der Elektromagnet EM1 9.1 ausgeschaltet und erzeugt somit kein magnetisches Feld, befindet sich der Kontaktstift 28.1 überwiegend im Magnetkern 82, weil die Rückholfeder 86 die Eigenschaft hat, sich nachdem zwangsweisen Zusammendrücken, wieder auszudehnen. Wird am EM1 9.1 durch die Spule 81 ein Magnetfeld erzeugt, zwingt das Magnetfeld den Kontaktstift 28.1, sich auf der Mittellinie der Öffnung Ö1' 19.1 in Richtung des Kontaktes 43.1 zu verschieben. Der Kontaktstift 28.1 wird soweit verschoben, bis die Zentrierungsspitze 84 des Kontaktstiftes 28.1 in die Zentrierungsöffnung 91 des in der Öffnung Ö1 44.1 der Kugelhülle 42 angeordneten Kontaktes 43.1 eingreift. Greift die Zentrierungsspitze 84 des Kontaktstiftes 28.1 in die Zentrierungsöffnung 91 des elektrisch leitfähigen Kontaktes 43.1 ein, kann entsprechend der 4 ein Strom durch den äußeren Hohlkörper 7 und in die innere Hohlkugel 13 zu den Antriebsmotoren 32, 33 fließen. Wird die Stromzufuhr durch die Steuerungseinrichtung 5 unterbrochen, stoppen die Antriebsmotoren 32, 33, z. B. nach dem Ausgeben einer Plastikkarte 24 aus der Beförderungseinrichtung 15. Die aus der Vorrichtung 6 ausgegebene Plastikkarte 24 weist, gemäß dem Beispiel b) aus der 8, die Lage „RSS” und die Richtung negative Y-Achse auf. In dieser Ausgabestellung weisen die Elektromagneten EM1 9.1 bis 9.8 jetzt folgende Schaltstellung „0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0” auf.
• Die Elektromagnete EM1 9.1 bis EM8 9.8 können über die Steuerungseinrichtung 4 aber weiterhin eingeschaltet bleiben, wodurch der innere Hohlkörper 12 in seiner Position verbleibt, weil die Kontaktstifte 28.1 bis 28.8 immer noch mit den elektrischen Kontakten 43.1 bis 43.8 in Verbindung stehen. Wird nun gemäß der 7 ein Elektromagnet EM1 9.1 über die Steuerungsvorrichtung 4 abgeschaltet, zieht sich der Kontaktstift 28.1, aufgrund der Federkraft, wieder in den Magnetkern 82 des Elektromagneten EM1 9.1 zurück und gibt dadurch die mechanische Verbindung zwischen dem Kontaktstift 28.1 und dem elektrisch leitenden Kontakt 43.1 wieder frei.
• Soll die Hohlkugel 13 des inneren Hohlkörpers 12 nach der Ausgabe eines flachen Gegenstandes 24 aus der Vorrichtung 6 sich wieder in die Grundstellung „NVL” zurückdrehen, ist es erforderlich, dass die Steuerungseinrichtung 4 über die Datenleitung 22 ein entsprechendes Signal vom Computer 2 erhält, wodurch die Elektromagnete EM1 9.1 bis 9.8 eine Schaltstellung „1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0” einnehmen, die der Grundstellung der Hohlkugel 13 entspricht. Diese Schaltstellung bewirkt, dass die EM1 9.1 bis 9.8 wieder eingeschaltet werden und entsprechend der Schaltstellung „0” oder „1” einen magnetischen Nordpol 52 oder Südpol 53 einstellen, um ein magnetisches Drehfeld zu erzeugen. In jedem Fall würden die Kontaktstifte 28.1 bis 28.8 den Magnetkern 82.1 bis 82.8 in Richtung der elektrischen Kontakte 43.1 bis 43.8 verlassen. Bei der Ausgabe eines flachen Gegenstandes 24, in der Position b) „RSS” (siehe 8), steht in diesem Beispiel dem magnetischen Nordpol 52 des Elektromagneten EM1 9.1 in der Schaltstellung „0”, der magnetische Südpol 53 Pol des Permanentmagneten PM8 14.8 gegenüber. Aufgrund der ungleichnamigen Magnetpole, welche sich anziehen, wird der Kontaktstift 28.1 vom PM8 14.8 angezogen und rastet mit seiner Zentrierspitze 84 in der Zentrieröffnung 91 des elektrisch leitenden Kontaktes 43.8 ein. Die Drehung der inneren Hohlkugel 13 aus der Stellung „RSS” in die Grundstellung „NVL” kann jetzt nur dadurch erfolgen, dass, wie zuvor beschrieben, die EM1 9.1 bis EM8 9.8 die Schaltstellung ändern. Im konkreten Beispiel wird der magnetische Nordpol 52 des EM1 9.1 auf den magnetischen Südpol geändert. Damit stehen sich jetzt der magnetische Südpol des EM1 9.1 und der magnetische Südpol des PM8 14.8 gegenüber. Da sich gleichnamige Magnetpole abstoßen, wird der Kontaktstift 28.1 vom Magnetfeld des PM8 14.8 abgestoßen und mit der Kraft der Rückholfeder 86 zieht sich der Kontaktstift 28.1 in den Magnetkern 82 zurück. Beim Zurückziehen des Kontaktstiftes 28.1 gibt die Zentrierungsspitze 84 die Zentrierungsöffnung des Kontaktes 43.8 frei und die mechanische Verbindung ist wieder entriegelt. Dieser Vorgang der Umpolung findet gleichzeitig an allen acht mechanischen Verbindungen zwischen den EM1 9.1 bis EM8 9.8 und den PM1 14.1 bis PM8 14.8 statt, wodurch alle Kontaktstifte 28.1 bis 28.8 entriegeln und die innere Hohlkugel 13 eine Drehung in einem der vielen Freiheitsgrade vollziehen kann.
• Die magnetischen Nord- und Südpole der Permanentmagnete PM1 14.1 bis PM8 14.8 orientieren sich jetzt in die Richtung der ungleichnamigen magnetischen Nord- und Südpole der Elektromagnete EM1 9.1 bis EM8 9.8, bis wieder ein magnetischer Nordpol 52 und ein magnetischer Südpol 53 sich gegenüberstehen. Im vorliegenden Beispiel und der vorgegebenen Schaltstellung orientiert sich der magnetische Nordpol 52 des PM1 14.1, durch Drehung der inneren Hohlkugel 13, am magnetischen Südpol 53 des EM1 9.1, wobei der PM1 14.1 eine Rotation auf der Kreisebene D gegen den Uhrzeigersinn vollzieht. Gleiches gilt für die anderen Permanentmagneten EM2 9.2 bis EM8 9.8. Trifft der PM1 14.1 nach der Drehung der inneren Hohlkugel 13 auf den EM1 9.1 schiebt sich der Kontaktstift 28.1 wieder aus dem Magnetkern 82 und riegelt in den elektrischen Kontakt 43.1 der inneren Hohlkugel 13 ein. Gleiches gilt für die anderen Kontaktstifte 28.2 bis 28.8, über welche dann die Stromversorgung zu der Beförderungseinrichtung 15 und die Signalverbindung von der Beförderungseinrichtung 15 zu der Steuerungseinrichtung 5 erfolgen kann. In der verriegelten Stellung der inneren Hohlkugel 13, beispielsweise in der Grundstellung a) wie in der 5 aufgezeigt, kann die Vorrichtung 6 eine Plastikkarte 24 aufnehmen und in verschiedenen vorteilhaften Lagen- und/oder Richtungen wieder ausgeben. Einige dieser möglichen Ausgabestellungen einer Plastikkarte 24, werden durch die Drehungen der inneren Hohlkugel 13 und deren Freiheitsgrade, in der 8 aufgezeigt.
• Aus der 8, sind in perspektivischer Darstellung, verschiedene Abgabestellungen von flachen Gegenständen 24 aus der erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zu entnehmen. Zuerst ist es wichtig, auf die Grundstellung a) der inneren Hohlkugel 15 (siehe Modell 5) der Vorrichtung 6 einzugehen und diese zu definieren, um davon ausgehend, die Ausgabestellungen für Plastikkarten 24 beschreiben zu können. Hilfreich hierbei ist, dass bereits eingeführte Koordinatensystem 23 zu benutzen, um einige der vielen möglichen Abgabestellungen der Plastikarten 24 in der Lage- und/oder Richtung beschreiben zu können. Als Lage der Plastikkarte 24 wird die Stellung der Karte 24 bezeichnet, in welcher sie ausgegeben werden soll. Beispielweise mit der Vorderkante 98 zuerst und auf der Rückseite 97 liegend oder mit der Rückkante 100 zuerst und auf der Vorderseite 95 liegend, usw. Eingangs ist es also notwendig, die Seiten einer Plastikarte 24 zu definieren. Unter Richtung wird verstanden, in welcher Richtung die Plastikkarte 24 die Vorrichtung 6 verlassen soll. Die Richtungen werden mit Osten (Eingang Kreuzschlitz 10.3), mit Westen (Ausgang Kreuzschlitz 10.4), mit Norden (Ausgang Kreuzschlitz 10.6), mit Süden (Ausgang Kreuzschlitz 10.1), mit Südpol (Ausgang Kreuzschlitz 10.2) und mit Nordpol (Ausgang Kreuzschlitz 10.5) angegeben. Diese Richtungen entsprechen den positiven Achsen X, Y, Z und den negativen Achsen –X, –Y, –Z des Koordinatensystems 23 und analog den, in den Flächen 17.1 bis 17.8 liegenden Kreuzschlitzen 10.1 bis 10.8, siehe hierzu die 1 bis 3.
• Als Vorderseite 95 soll die Oberfläche einer Plastikkarte 24 bezeichnet werden, die in der Regel die Angaben zum Verwendungszweck und einem bezeichnenden Unternehmen enthält. Bei Chipkarten 24 befindet sich des Weiteren auf der Vorderseite 95 ein Speicher- oder Prozessorchip 96. Ein solcher Speicher- oder Prozessorchip 96 befindet sich nicht unweit von der linken Vorderkante 98 und annähernd in der Mitte der Oberfläche der Vorderseite 95. Das lesbare Schriftbild auf der Vorderseite 95 einer solchen Chipkarte 24 verläuft von links nach rechts. Die Rückseite 97 weist idR. einen Magnetstreifen 99 auf, der sich im oberen Drittel der Oberfläche der Rückseite 97 befindet und parallel beabstandet zur Oberkante 101 verläuft. Darunter befindet sich häufig ein weiteres Feld, idR. ein Beschriftungsfeld zum Unterzeichnen. Eine solche definierte Chipkarte 24, mit einer Vorderseite 95, einer Rückseite 97, einer Vorderkante 98, einer Rückkante 100, einer Oberkante 101 und einer Unterkante 102, soll hier als Beispiel benutzt werden.
• Wie aus dem Stand der Technik bekannt, soll eine solche Chipkarte 24, horizontal auf der Rückseite 97 liegend mit der Vorderkante 98 voraus (also Vorderseite 95 Schriftbild von links nach rechts lesbar) der waagerechten Aufnahmeöffnung 25 in der Grundstellung a) einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 6 zugeführt werden. Diese Zuführungsart soll als „NVL” (normal Vorderseite 95 liegend) bezeichnet werden. Bei der Übergabe einer Chipkarte 24 vom z. B. Transportband in das Beförderungssystem 1 der Vorrichtung 6 durchläuft die Chipkarte 24 daher zuerst den horizontalen Schlitz 34 des im Osten der Vorrichtung 6 angeordneten Kreuzschlitzes 10.3 und gelangt von dort aus in die horizontale Aufnahmeöffnung 25 der Beförderungseinrichtung 15 und von dort ins Innere der Beförderungseinrichtung 15.
• Die Stellung der Schalter in der Steuerungseinrichtung 4 zur Ansteuerung der Elektromagneten EM1 9.1 bis EM8 9.8 sind beim horizontalen Einlauf einer Chipkarte 24, gemäß den Angaben in

  der Beschreibung der Erfindung,	EM1	EM2	EM3	EM4	EM5	EM6	EM7	EM8
  in der Grundstellung „NVL” auf	1	0	1	0	0	1	1	0

  gestellt.
• Soll nun eine Chipkarte 24, welche im Osten der Vorrichtung 6 horizontal einläuft, nur die Vorrichtung 6 im Westen wieder verlassen, ist eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 nicht notwendig, sondern nur eine Beförderung durch die Vorrichtung 6 selbst. Die einlaufende Vorderkante 98 bleibt auch als auslaufende Vorderkante 98 bestehen. Die Lage der Chipkarte 24 ist somit unverändert, nur die Richtung ist mit Westen vorgegeben. Die Abgabestellung a) „NVL” 103 der Chipkarte 24 entspricht also der Aufnahmestellung. Wird nun eine Abgabe der Chipkarte 24 mit der Vorderkante 98 in Richtung Westen, und mit der Lage, Rückseite 97 vertikal sichtbar, aber auf der Oberkante 101 stehend gewünscht, hierbei steht das Schriftbild auf dem Kopf, entspricht die Ausgabe der Chipkarte 24 der Abgabestellung b) „RSS” 104, (Rückseite 97 vertikal auf Oberkante stehend). Für diese Abgabestellung der Chipkarte 24 ist eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 aus der Grundstellung um die Y-Achse um 90 Grad im Uhrzeigersinn erforderlich. Alle nachfolgend aufgezeigten Abgabestellungen bzw. angegebenen Drehungen der Beförderungseinrichtung 15 gehen von der Grundstellung der Beförderungseinrichtung 15 aus und einem Einlauf der Chipkarte 24 aus dem Osten. In der Abgabestellung c) „NVS” 105 wird die Chipkarte 24 mit der Vorderkante 98 in Richtung Westen und mit der Lage, Vorderseite 95 vertikal sichtbar, aber auf der Unterkante 102 stehend, hierbei ist das Schriftbild lesbar, aus der Vorrichtung 6 ausgegeben. Dazu ist eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um die Y-Achse, um 90 Grad gegen den Uhrzeigersinn, nötig. Die Abgabestellung d) „RSL” 106 (Rückseite 97 sichtbar, auf Vorderseite 95 liegend) mit der Vorderkante 98 in Richtung Westen, erfordert eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um die Y-Achse um 180 Grad, hierbei ist es egal, ob die Drehung um die Y-Achse gegen den oder mit dem Uhrzeigersinn erfolgt, um die Abgabestellung d) der Chipkarte 24 zu erhalten. Soll die Ausgabe der Chipkarte 24 in Richtung Südpol oder Nordpol erfolgen, ist eine Drehung der Beförderungsvorrichtung 15 um die X-Achse um 90 Grad erforderlich. In der Ausgabestellung e) „VKSU” 107 (auf Vorderkante 98 stehend, Unterkante 102 sichtbar) zeigt die Vorderseite 95 in Richtung Westen und die Chipkarte 24 wird vertikal mit der Rückkante 100 in Richtung Nordpol ausgegeben. In dieser Stellung der Beförderungseinrichtung 15 kann die Chipkarte 24 auch in Richtung Südpol ausgegeben werden. Hier würde die Abgabe der Chipkarte 24 mit der gleichen Lage aber mit der Vorderkante 98 zuerst erfolgen. Erfolgt die Drehung der Beförderungsvorrichtung 15 aus der Grundstellung um 180 Grad um die X-Achse, weist die Chipkarte 24 mit der Rückkante in Richtung Westen. Diese Ausgabestellung f) wird als „NRL” 108 (Normal Rückseite 97 auf Vorderseite 95 liegend) bezeichnet, wobei das Schriftbild von links nach rechts lesbar ist. In der Ausgabestellung g) „NRS” 109 (normal Rückseite 97 vertikal auf Unterkante 102 stehend) ist die Lage der Chipkarte 24 derart, dass das Schriftbild der Rückseite 97 von links nach rechts lesbar ist. Die Richtung der Chipkarte 24 mit der Rückkante 100 zeigt in Richtung Westen, wobei diese Ausgabestellung durch Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um 180 Grad um die X-Achse und 90 Grad um die Y-Achse gegen den Uhrzeigersinn erreicht wird. Die Ausgabestellung h) wird wie die Ausgabestellung g) durch Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um 180 Grad um die X-Achse und 90 Grad um die Y-Achse, aber gegen den Uhrzeigersinn erreicht. In der Ausgabestellung h) „VSS” 110 (Vorderseite 95 vertikal auf der Oberkante 101 stehend) ist die Lage der Chipkarte 24 mit der Rückkante 100 in Richtung Westen zeigend. Soll die Lage der Chipkarte 24, wie in i) „VSL” 111 mit der Vorderseite 98 sichtbar und auf der Rückseite 97 liegend sein, wobei das Schriftbild auf dem Kopf steht und mit der Rückkante 100 in Richtung Westen ausgegeben werden, ist eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 mit 180 Grad um die X-Achse und mit 180 Grad um die Y-Achse notwendig. Wird eine Richtung der Chipkarte 24, wie unter e) aufgezeigt, in Ausgaberichtung Nordpol oder Südpol gewünscht, aber mit einer Lage der Chipkarte 24, wo die Vorderseite 95 in Richtung X-Achse und die Oberkante 101 in Richtung Westen zeigt, ist eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um 90 Grad um die X-Achse und eine Drehung um 90 Grad um die Z-Achse gegen den Uhrzeigersinn notwendig. In dieser Ausgabestellung j) „VSVKS” (Vorderkante 98 stehend und Vorderseite sichtbar) der Beförderungseinrichtung 15 kann die Chipkarte 24 mit der Rückkante 100 in Richtung Nordpol oder mit der Vorderkante 98 in Richtung Südpol ausgegeben werden. Bei dieser Ausgabestellung k) „VKSK” (Vorderkante 98 stehend, Oberkante 101 sichtbar) zeigt die Vorderseite 95 in Richtung Osten und die Chipkarte 24 wird vertikal mit der Rückkante 100 in Richtung Nordpol oder mit der Vorderkante 98 in Richtung Südpol ausgegeben. Diese Ausgabestellung k) entspricht wieder einer stehenden Lage der Chipkarte 24, wobei hier eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um 90 Grad um die X-Achse und 180 Grad um die Z-Achse erfolgt, wobei es hier egal ist, ob die Drehung um die Z-Achse gegen den oder mit dem Uhrzeigersinn erfolgt, um die Abgabestellung k) der Chipkarte 24 zu erhalten. Als letzte Ausgabestellung, obwohl es noch eine Vielzahl von Ausgabestellungen für Chipkarten 24 gibt, wird die Ausgabestellung l) „RKSFK” (auf Rückkante 100 stehend, Unterkante 102 sichtbar) aufgezeigt. Hierbei weist die Vorderseite 95 in Richtung Osten und die Chipkarte 24 wird vertikal mit der Vorderkante 98 in Richtung Nordpol (Kreuzschlitz 10.5) oder mit der Rückkante 100 in Richtung Südpol (Kreuzschlitz 10.2) ausgegeben. Diese Ausgabestellung l) entspricht wieder einer stehenden Lage der Chipkarte 24, wobei hier nur eine Drehung der Beförderungseinrichtung 15 um die X-Achse um 90 Grad im Uhrzeigersinn erforderlich ist. Also weitere Lage- und/oder Richtungsänderungen ergeben sich bei Drehungen der Beförderungseinrichtung 15 beispielsweise nur um die Z-Achse, wodurch die Chipkarte 24 an den Kreuzschlitzen 10.1 und 10.6, im Süden oder Norden der Vorrichtung 6 diese verlassen. Aus dieser 8 sind eindrucksvoll die Vorteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes beim Befördern von flachen Gegenständen 24 ersichtlich.
• Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung 6 bestehend aus einem inneren Hohlkörper 12 mit einer Beförderungseinrichtung 15, einem äußeren Hohlkörper 7 mit sphärischem Luftspalt 27 beabstandeten inneren Hohlkörper 12 und einem, ein Drehfeld erzeugenden äußeren Hohlkörper 7, wodurch die Chipkarten in mehreren Lagen und vielen Richtungen aufgenommen und in vielen Lagen und/oder Richtungen weitergereicht bzw. abgegeben werden können.
• Bezugszeichenliste

1

Beförderungssystem

2

Computer

3

Computerprogramm

4

Steuerungseinrichtung (zu 9)

5

Steuerungseinrichtung (zu 15)

6

Vorrichtung

7

äußerer Hohlkörper

8

Archimedischer Körper

9

Elektromagnet (9.1 bis 9.8)

10

Kreuzschlitz (10.1 bis 10.6)

11

sphärischer Hohlraum

12

innerer Hohlkörper

13

Hohlkugel

14

Permanentmagnet (14.1 bis 14.8)

15

Beförderungseinrichtung

16

Schacht

17

Achteck-Fläche (17.1 bis 17.6)

18

Dreiecks-Fläche (18.1 bis 18.8)

19

Öffnung (19.1 bis 19.8)

20

elektr. Leitung (20.1 bis 20.8)

21

Schaltstellung

22

Datenleitung

23

Koordinatensystem

24

flache Gegenstände

25

Aufnahmeöffnung

26

Ausgabeöffnung

27

sphärischer Luftspalt

28

Kontaktstift (28.1 bis 28.8)

29

Sensor

30

Datenleitung (Stromleitung?)

31

Sensor

32

Antriebsmotor

33

Antriebsmotor

34

Schlitz waagerecht (v. 10)

35

Schlitz vertikal (v. 10)

36

Datenleitung

37

Nordhalbkugel

38

Südhalbkugel

39

Kugelabschnitt/Quadrant 39.1

40

Kugeloberfläche

41

Kugelkörper

42

Kugelhülle

43

Kontakt

44

Öffnung (44.1 bis 44.8)

45

Mittelpunkt

46

Punkt P(r, δ, φ) (46.1 bis 46.8)

47

Würfel

48

Isolierung

49

plankonvexe Form

50

Ausschnitt (v. 12)

51

Abzweigung (51.1 bis 51.8)

52

Nordpol

53

Südpol

54

Eckpunkte (54.1 bis 54.8)

55

Abstand

56

Hülle

57

Querseite I

58

Querseite II

59

Längsseite I

60

Längsseite II

61

Anlage- u. Führungsfläche

62

Längsseite breit

63

Längsseite breit

64

Anlage u. Führungsfläche

65

Längsschlitz

66

Längsschlitz

67

Breite (v. 65, 66)

68

Antriebsriemen

69

Antriebsriemen

70

Antriebsriemenscheibe

71

Antriebsriemenscheibe

72

Umlenkrolle

73

Umlenkrolle

74

Antriebswelle

75

Antriebswelle

76

Riementrieb

77

Sensorik

78

79

Wandung

80

Ausschnitt (v. 6)

81

Spule

82

Magnetkern (Weicheisenkern)

83

Durchgangsbohrung

84

Zentrierungsspitze

85

Bund

86

Druckfeder (Rückholfeder)

87

Anlagefläche I

88

Bohrung

89

Schaft

90

Anlagefläche II

91

Zentrierungsöffnung

92

Mittellinie (v. 44)

93

Mittellinie (v. 19)

94

Anschluss

95

Vorderseite

96

Chip

97

Rückseite

98

Vorderkante

99

Magnetstreifen

100

Rückkante

101

Oberkante

102

Unterkante

103

Ausgabestellung a) „NVL”

104

Ausgabestellung b) „RSS”

105

Ausgabestellung c) „NVS”

106

Ausgabestellung d) „RSL”

107

Ausgabestellung e) „VKSV”

108

Ausgabestellung f) „NRL”

109

Ausgabestellung g) „NRS”

110

Ausgabestellung h) „VSS”

111

Ausgabestellung i) „VSL”

112

Ausgabestellung j) „VSVKS”

113

Ausgabestellung k) „VKSK”

114

Ausgabestellung l) „RKSFK

Claims (18)

1. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24), – wobei die Vorrichtung (6) einen inneren, mit einer Aufnahme (25)- und einer Ausgabeöffnung (26) versehenen Hohlkörper (12), ausgestattet mit einer Beförderungseinrichtung (15) und mindestens einem Permanentmagneten (14) und einen äußeren, mit mindestens einer Kreuzschlitzöffnung (10) versehenen Hohlkörper (7), ausgestattet mit mindestens einem Elektromagneten (9) umfasst, – wobei der äußere Hohlkörper (7) den, in seinem inneren liegenden Hohlkörper (12) mit einem vorbestimmten Abstand (55) umschließt, und diesen mittels elektromagnetischer Kräfte fremderregt drehbeweglich antreibt, wodurch eine Rotation des inneren Hohlkörpers (12) in mehreren Freiheitsgraden, mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung (4) der an dem äußeren Hohlkörper (7) angeordneten Elektromagneten (9) erfolgt, – wobei die Beförderungseinrichtung (15) des inneren Hohlkörpers (12) eine Vielzahl von Lage- und/oder Richtungsänderungen erfährt.
2. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Hohlkörper (12) die Form einer Hohlkugel (13) aufweist, die eine Kugelhülle (42) und einen Kugelkörper (41) umfasst, wobei die Kugelhülle (42) eine sich gegenüberliegende Aufnahme- (25) und Ausgabeöffnung (26) aufweist die rechteckig ausgeführt sind und die im Kugelkörper (41) über einen quaderförmigen Schacht (16) miteinander verbunden sind, wobei der Schacht (16) zentrisch durch den Kugelkörper (41) verläuft und durch eine Beförderungseinrichtung (15) gebildet wird.
3. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kugelkörper (41) aus einem Hohlraum (41) zur Aufnahme einer Beförderungseinrichtung (15) gebildet ist und die Kugelhülle (42) Öffnungen (44) zur Aufnahme von Permanentmagneten (14) und elektrisch leitfähigen Kontakten (43) aufweist.
4. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (44) in der Kugelhülle (42) auf acht Kugelabschnitte (39) aufgeteilt werden, wobei jeder Kugelabschnitt (39) eine Öffnung (44) enthält, die in jedem Kugelabschnitt (39) an der Position des Punktes P (r, δ, φ) (46) mit φ = 45° und δ = 45° auf der Kugeloberfläche (40) angeordnet ist.
5. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (44) in der Kugelhülle (42) gleich beabstandet sind, wodurch sie die Eckpunkte P1 (46.1) bis P8 (46.8) eines Würfels (47) bilden, dessen Raumdiagonalen dem Kugeldurchmesser entsprechen.
6. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in die Öffnungen (44) eingesetzten Kontakte (43) mit der Kugeloberfläche (40) eine sphärische Oberfläche bilden und eine Zentrierungsöffnung (91) aufweisen.
7. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beförderungseinrichtung (15) mindestens einen Antriebsmotor (32, 33), mindestens einen Riementrieb (76), mindestens einen Sensor (29, 31) und einen quaderförmigen Schacht (16), der eine Aufnahme (25)- und Ausgabeöffnung (26) aufweist, umfasst.
8. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schacht (16) eine Hülle (56) bildet, die einen flachen Gegenstand (24) aufnimmt und dem Gegenstand als Anlage- und Führungsfläche (61) dient, wobei der Schacht (16) mindestens einen Längsschlitz (65, 66) aufweist, der mittig in einer breiten Längsseite (62, 63) angeordnet ist und der eine bestimmte Breite (67) umfasst, sodass ein Antriebsriemen (68, 69) hindurch greifen kann und dass der Schacht (16) Träger eines Antriebsmotors (32, 33), einer Sensorik (77), welche zur Ansteuerung mindestens eines Antriebsmotors (32, 33) benötigt wird und Träger von Umlenkrollen (72, 73) ist.
9. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik (77) in der Beförderungseinrichtung (15) einlaufende und auslaufende flache Gegenstände (24) detektiert, wobei die Detektionssignale zum An- und Abschalten mindestens eines invers betreibbaren Antriebsmotors (32, 33) verwendet wird.
10. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Hohlkörper (7) einen sphärischen Hohlraum (11) zur Aufnahme eines inneren Hohlkörpers (12) enthält, die beide ein und denselben Mittelpunkt (45), jedoch unterschiedliche Radien aufweisen, wobei der sphärische Hohlraum (11) gegenüber dem inneren Hohlkörper (12) durch einen sphärischen Spalt (27) beabstandet ist.
11. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äußere Hohlkörper (7) auf seiner Außenseite Elektromagneten (9) aufweist, die gegenüber den in der Kugelhülle (42) des inneren Hohlkörpers (12) positionierten Permanentmagneten (14) angeordnet sind, wobei jeder Elektromagnet (9) in eine Öffnung (19) des äußeren Hohlkörpers (7) eingreift und die Mittellinie (93) einer Öffnung (19) auf der gleichen Geraden r liegt deren Richtung mit φ = 45°, δ = 45° festgelegt ist und vom Mittelpunkt (45) des inneren Hohlkörpers (12) ausgeht, wobei die Mittellinie (93) mit der Mittellinie (92) der Öffnungen (44) in der Kugelhülle (42) identisch ist.
12. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (19) im äußeren Hohlkörper (7) gleich beabstandet sind, wodurch sie gemeinsam die Eckpunkte P1' bis P8' eines Würfels (47) bilden.
13. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die, in die Öffnungen (19) eingesetzten Elektromagnete (9), einen auf seiner Längsachse mit Bohrungen (83, 88) versehenen Magnetkern (82) aufweisen, der geeignet ist, einen elektrisch leitenden Kontaktstift (28) aufzunehmen, wobei die Bohrung (83) eine Durchgangsbohrung und die Bohrung (88) eine Sackbohrung darstellt.
14. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrung (83) den Schaft (89) und die Sackbohrung (88) den Bund (85) des Kontaktstiftes (28) führt, wobei die Sackbohrung (88) noch eine Druckfeder (86) aufnimmt.
15. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (28) einen zylindrischen Schaft (89), an dessen einem Ende eine Zentrierungsspitze (84) und an dem gegengesetzten Ende ein zylindrischer Bund (85) mit einem Anschluss (94) für eine elektrische Leitung (39) angeordnet ist, umfasst.
16. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrung (88) eine Anlagefläche (90) und der Bund (85) eine Anlagefläche (87) aufweisen, zwischen denen die Druckfeder (86) zum Anliegen kommt.
17. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Ausgangsform eines äußeren Hohlkörpers (7) einem Würfel oder einer Kugel entspricht.
18. Vorrichtung (6) zum Befördern von flachen Gegenständen (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (6) aus sechs Richtungen in zwei Lagen (vertikal und horizontal) flache Gegenstände (24) aufnimmt und ebenso in sechs Richtungen und in zwei Lagen (vertikal und horizontal) wieder ausgibt, wobei zwischen Aufnahme und Abgabe der flachen Gegenstände (24) eine Lageänderung möglich ist.

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