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Nachstehend wird eine Kartenverarbeitungsanlage zum Puffern und/oder Wenden von Karten und kartenähnlichen Objekten beschrieben. Die Kartenverarbeitungsanlage ist dazu eingerichtet, Karten aus diversen Materialien, wie Kunststoff, Karton oder Metall zu verarbeiten. Hierbei können die Karten einlagig sein oder aus mehreren Schichten bestehen. Auch kartenähnliche Objekte können verarbeitet werden, sofern die Objekte im Wesentlichen planar und biegesteif sind, wobei es sich auch um sogenannte Chipkarten oder Magnetstreifenkarten handeln.
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Kartenverarbeitungsanlagen bestehen häufig aus mehreren Verarbeitungsmodulen oder Verarbeitungsstationen, jeweils mit einer eigenen Funktion, wie zum Beispiel Stanzen, Dünnfilmapplikation, Lasergravieren, Drucken, etc. Die sich in unterschiedlichen Stadien der Bearbeitung befindenden Karten werden dabei von Modul zu Modul oder von Station zu Station überführt, wobei jede Karte zu einem bestimmten Zeitpunkt und in einer bestimmten Ausrichtung folgerichtig an das jeweilige Modul/die jeweilige Station geliefert und von dort wegtransportiert werden muss. Werden die Karten von einem Verarbeitungsmodul zum nächsten direkt überführt, so muss im Falle einer Betriebsstörung eines einzelnen Verarbeitungsmoduls oder einer Verarbeitungsstation die Gesamtverarbeitung abgebrochen werden. Folglich ist es üblich, Kartenpuffer zwischen den einzelnen Verarbeitungsmodulen vorzusehen.
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Ein solcher Puffer ist aus
WO 99/48783 A1 bekannt. Allerdings eignet sich dieser Puffer nur für die Bearbeitung von Papierblättern. Hierbei werden sukzessive Blätter dadurch gespeichert, indem sie auf eine Walze gewickelt werden. Daher wäre eine Bearbeitung der oben erwähnten Karten oder kartenähnlichen Objekte, die üblicherweise biegsam sind, aber nicht dazu geeignet sind, für längere Zeit gebogen gehalten zu werden, nicht möglich. In diesem Puffer ist ein Pufferbereich zum Puffern von bis zu sechs Blättern vorgesehen. Hierbei werden die Blätter sequenziell gemäß der Eingabereihenfolge verarbeitet. Ein wahlfreier Zugriff auf die Blätter, die im Pufferbereich zwischengespeichert sind, ist nicht vorgesehen.
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In Kartenverarbeitungsanlagen können die erforderlichen Bearbeitungsschritte an den einzelnen Karten, die zu einem bestimmten Zeitpunkt in einem Pufferbereich zwischengelagert sind, unterschiedlich sein. Damit wäre es wünschenswert, bestimmte Karten wahlfrei aus dem Puffer zu entnehmen und diese an das jeweilige nachgelagerte Bearbeitungsmodul zu fördern. Hinzu kommt, dass die Module unterschiedliche Durchschnittsverarbeitungszeiten aufweisen, sodass ein Pufferbereich, der lediglich entweder einen FIFO- oder einen FILO-Zugriff ermöglicht, keine optimale Weiter-Verteilung der Karten an nachgelagerte Verarbeitungsmodule gewährleisten kann. Auch hat die strikte Zugriffsreihenfolge zur Folge, dass in Abhängigkeit von den erforderlichen Nachbearbeitungsschritten der gepufferten Karten Wartezeiten bei den nachgelagerten Verarbeitungsmodulen entstehen können.
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Eine weitere Pufferanlage ist in
DE 102 50 620 A1 offenbart. Hierbei umfasst der Kartenpuffer eine Mehrzahl von Kartenaufnahmefächern, eine Zufuhreinrichtung, um eine Karte in ein Kartenaufnahmefach einzubringen, und eine Ausgabeeinrichtung, um eine Karte aus einem Kartenfach auszugeben. Ferner ist eine Endlosfördereinrichtung vorgesehen, welche die Mehrzahl von Kartenaufnahmefächern trägt und einen gebogenen Abschnitt aufweist. Allerdings ist nur ein Pufferplatz vorgesehen. Insbesondere besteht keine Möglichkeit, bei Be- bzw. Entladung des Puffers die Ausrichtung der Karten zu ändern. Folglich muss ein separates Wendemodul bereitgestellt werden, wenn in einem nachgelagerten Verarbeitungsschritt eine gewendete Karte benötigt wird.
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Es besteht somit die Aufgabe, eine verbesserte Kartenverarbeitungsanlage herzustellen, um das Puffern mehrerer Karten zu ermöglichen, und dabei einen wahlfreien Zugriff auf die Karten und die Kartenplätze im Pufferbereich zu ermöglichen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Kartenverarbeitungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.
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Eine derartige Kartenverarbeitungsanlage zum Puffern von Karten ist mit einem Pufferbereich mit wahlfreiem Zugriff auf mehrere Kartenplätze ausgestattet, um jeweils eine Karte in einen der Kartenplätze einzubringen oder daraus zu entnehmen. Sie hat weiterhin eine Be- und Entladeeinrichtung aufweisend eine Kartenaufnahme. Die Be- und Entladeeinrichtung dient zum Be- oder Entladen eines Kartenplatzes des Pufferbereichs. Diese Kartenverarbeitungsanlage hat eine erste Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Kartenaufnahme der Be- und Entladeeinrichtung zu wenigstens einem jeweiligen Kartenplatz des Pufferbereichs fluchtend zu positionieren. Sie hat außerdem eine zweite Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Kartenaufnahme der Be- und Entladeeinrichtung so dicht an den jeweiligen Kartenplatz hin zu bewegen, dass ein Be- oder Entladen dieses Kartenplatzes möglich ist. Sie hat weiterhin eine dritte Antriebseinheit, die dazu eingerichtet ist, die Be- und Entladeeinrichtung anzutreiben, um eine Karte aus der Kartenaufnahme in den jeweiligen Kartenplatz einzubringen oder eine Karte aus dem ausgewählten Kartenplatz in die Kartenaufnahme zu übernehmen.
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Diese Kartenverarbeitungsanlage ermöglicht auf einfache Weise das Puffern mehrerer Karten; sie erlaubt dabei einen wahlfreien Zugriff auf die Karten und die Kartenplätze im Pufferbereich.
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In einer Ausführungsform ist der Pufferbereich bogenförmig oder etwa teilkreisförmig. Hierbei ist die erste Antriebseinheit dazu eingerichtet, eine Drehbewegung der Be- und Entladeeinrichtung relativ zum Pufferbereich zu bewirken. Die erste Antriebseinheit kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die Be- und Entladeeinrichtung um mindestens 180° zu drehen. Die Bewegungsbahn der Be- und Entladeeinrichtung kann aber auch größer sein, wie zum Beispiel 270° oder 345°. Die Bewegungsbahn der Be- und Entladeeinrichtung von mindestens 180° relativ zum Pufferbereich hat zur Folge, dass eine Karte, die außerhalb eines Kartenplatzes in der Be- und Entladeeinrichtung gehalten wird, durch eine Drehung der Be- und Entladeeinrichtung auch gewendet werden kann. So dient die erste Antriebseinheit sowohl dazu, das Wenden einer Karte als auch die Positionierung einer Karte relativ zu einem bestimmten Kartenplatz des Pufferbereichs oder einer Übergabestelle an eine externe Station/ein externes Modul zu bewirken. Auf diese Weise sind die Wende- und die Positionierungsfunktion für eine Karte durch eine einzige Antriebseinheit bereitgestellt. Insgesamt ermöglicht die vorgestellte Kartenverarbeitungsanlage sowohl das Puffern mehrerer Karten als auch das Greifen und/oder das Wenden einer Karte.
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Der Pufferbereich kann auch geradlinig sein. In diesem Fall bewirkt die erste Antriebseinheit eine lineare Verschiebung der Be- und Entladeeinrichtung entlang des Pufferbereichs. Eine Eigenschaft dieser Ausgestaltung ist, dass ein linearer Pufferbereich relativ einfach herzustellen ist. Zudem ist die Kapazität eines geradlinigen Puffers im Gegensatz zu einem bogenförmigen Puffer nahezu unbegrenzt, da ein bogenförmiger Puffer höchstens auf 360° Kartenplätze bereitstellen kann, während ein linearer Puffer sich weit in beide Richtungen erstrecken kann und die Kartenplätze dichter als beim bogenförmigen Puffer beieinander liegen können. Bei dem Ausführungsbeispiel mit geradlinigem Pufferbereich kann die Kartenverarbeitungsanlage eine vierte Antriebseinheit umfassen, die dazu eingerichtet ist, die Be- und Entladeeinrichtung um mindestens 180° zu wenden. Dabei kann der Bewegungsradius der vierten Antriebseinheit auch größer sein, wie zum Beispiel 270° oder 360°. Hierbei kann aber auch auf die vierte Antriebseinheit verzichtet werden, wenn keine Wendefunktionalität der Kartenverarbeitungsanlage erforderlich ist. Das Bereitstellen einer gesonderten Antriebseinheit zum Wenden der Karten bietet zusätzlich den Vorteil, dass ein Ausfall der vierten Antriebseinheit keine Einschränkung der Pufferfunktionalität der Kartenverarbeitungsanlage verursacht, da das Puffern der Karten allein durch die erste bis dritten Antriebseinheiten erfolgt.
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Unabhängig von der Form des Pufferbereichs (geradlinig oder gekrümmt) kann ist die erste Antriebseinheit in Bezug auf den Pufferbereich ortsfest sein. Da in diesem Fall der Pufferbereich stationär ist, während sich die Be- und Entladungseinrichtung bewegt, ist eine Energieersparnis möglich, da der Puffer im Gegensatz zu der Be- und Entladungseinrichtung relativ schwer ist.
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Die zweite Antriebseinheit kann dazu eingerichtet sein, eine translatorische Bewegung der Kartenaufnahme der Be- und Entladeeinrichtung relativ zum Pufferbereich zu erzeugen. Dabei ist der translatorische Bewegungsumfang der Be- und Entladeeinrichtung dazu dimensioniert, eine Karte in einer der Kartenverarbeitungsanlage unmittelbar benachbarten Übergabeposition abzuholen, sowie die Karte an einen ausgewählten Kartenplatz des Pufferbereichs hinzubewegen. Analog dazu ist der translatorische Bewegungsumfang der Be- und Entladeeinrichtung dazu dimensioniert, eine Karte aus einem ausgewählten Kartenplatz des Pufferbereichs abzuholen, sowie die Karte an eine der Kartenverarbeitungsanlage unmittelbar benachbarte Übergabeposition hinzubewegen.
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Die Kartenaufnahme der Be- und Entladeeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, eine Karte außerhalb eines Kartenplatzes des Pufferbereichs zu halten und die Be- und Entladeeinrichtung kann dazu eingerichtet sein eine in der Kartenaufnahme der Be- und Entladeeinrichtung befindliche Karte durch eine Drehung der Be- und Entladeeinrichtung relativ zum Pufferbereich zu wenden.
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Die zweite Antriebseinheit kann dazu eingerichtet sein, eine translatorische Bewegung der Be- und Entladeeinrichtung hin zu oder weg von dem jeweiligen Kartenplatz des Pufferbereichs zu bewirken.
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Die zweite und die dritte Antriebseinheit können jeweils mit der Be- und Entladeeinrichtung derart verbunden sein, dass die erste Antriebseinheit bei dem Positionieren der Be- und Entladeeinrichtung die zweite und die dritte Antriebseinheit mit der Be- und Entladeeinrichtung mit positioniert.
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Die dritte Antriebseinheit und die Be- und Entladeeinrichtung können derart miteinander verbunden sein, dass die zweite Antriebseinheit bei dem Bewegen der Be- und Entladeeinrichtung die dritte Antriebseinheit und die Be- und Entladeeinrichtung mitbewegt.
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Hierbei leistet die dritte Antriebseinheit sowohl den Antrieb, der die Beladung einer Karte in ein Kartenplatz (bzw. Entladung einer Karte aus einen Kartenplatz) bewirkt, als auch den Antrieb, mit dem eine Karte an einer der Kartenverarbeitungsanlage unmittelbar benachbarten Übergabeposition abgeholt oder dort abgegeben wird.
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In der Ausführungsform mit geradlinigem Pufferbereich können die zweite und die dritte Antriebseinheit jeweils mit der Be- und Entladeeinrichtung derart verbunden sein, dass die vierte Antriebseinheit beim Wenden der Be- und Entladeeinrichtung die zweite und die dritte Antriebseinheit mit der Be- und Entladeeinrichtung mitwendet.
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Diese Konfiguration ermöglicht das Wenden einer Karte, welche in dem Be- und Entladeeinrichtung gehalten ist, indem die Be- und Entladeeinrichtung als Kartenhalter funktioniert. Hierbei bedarf es keines zusätzlichen Kartenhalters um eine Kartenwendefunktionalität zu gewährleisten.
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In einem Ausführungsbeispiel enthält der Pufferbereich eine ungerade Anzahl von Kartenplätzen. Dadurch kann bei einer gleichmäßigen Verteilung der Kartenplätze ein Kartenplatz bezogen auf die Länge des Puffers in der Mitte angeordnet sein, welcher der ”neutrale” Kartenplatz genannt wird. Hier kann eine Karte ohne langwierige Positionierung durch die erste Antriebseinheit in den neutralen Kartenplatz direkt eingeführt werden. Durch die bevorzugte, häufige Nutzung dieses Kartenplatzes ist eine Zeit- und Energieersparnis erzielbar.
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Die Kartenverarbeitungsanlage ist dazu geeignet, an einem Roboterarm beispielsweise eines mehrachsigen Roboters befestigt zu werden.
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Insbesondere in Anlagen zur Kleinserienverarbeitung von Karten wird durch die oben beschriebene Anordnung eine raum- und verarbeitungszeiteffiziente, flexibel betreibbare Lösung bereitgestellt.
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Weitere Ziele, Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den zugehörigen Zeichnungen.
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1a zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Kartenverarbeitungsanlage in einer perspektivischen Vorderansicht.
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1b zeigt schematisch die Kartenverarbeitungsanlage aus 1a in einer perspektivischen Seitenansicht im Zusammenwirken mit unterschiedlichen Verarbeitungsmodulen oder -stationen.
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2 zeigt schematisch den Pufferbereich der Kartenverarbeitungsanlage aus 1a mit einem Koordinatensystem.
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3 zeigt schematisch die Kartenverarbeitungsanlage gemäß 1b mit einer in der Be- und Entladeeinrichtung gehaltenen Karte.
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4 zeigt schematisch die Kartenverarbeitungsanlage gemäß 1b mit einer Karte, die relativ zu einem Kartenplatz im Pufferbereich in einer Beladungsposition steht.
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5 zeigt schematisch die Kartenverarbeitungsanlage gemäß 1b mit einer Karte, die auf einen Kartenplatz im Pufferbereich hin bewegt wird.
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6 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Kartenverarbeitungsanlage in einer Seitenansicht.
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Die 1a und 1b zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Kartenverarbeitungsanlage 10.
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Die Karten 100 sind im Wesentlichen quaderförmig, z. B. mit abgerundeten Ecken und durch ihre drei Dimensionen gekennzeichnet, nämlich Länge, Breite, und Dicke. Im Normalfall sind alle Karten, die durch die Kartenverarbeitungsanlage verarbeitet werden, gleich dimensioniert. Die Karten 100 werden jeweils längsgerichtet in entsprechende Kartenplätze 21 eines Pufferbereichs 20, auch Puffer oder Kartenpuffer genannt, eingeführt.
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Die Kartenverarbeitungsanlage 10 umfasst dazu einen bogenförmigen, genauer gesagt etwa halbkreisringzylindrischen Pufferbereich 20, mit einer Mehrzahl von Kartenplätzen 21, die jeweils dazu eingerichtet sind, eine Karte 100 zumindest teilweise aufzunehmen und mittels einer Halteeinrichtung zu halten. Dazu hat der halbkreisringzylindrische Pufferbereich 20 an seinem inneren Umfang 23 Durchlässe, durch die eine Karte 100 in einen ausgewählten der Kartenplätze 21 eingebracht oder aus ihm entnommen werden kann.
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Wie in der 1a gezeigt, ist der Pufferbereich 20 durch eine konvexe äußere Mantelfläche 22, auch äußere Umfangsfläche genannt, sowie einen konkaven inneren Umfang 23, auch inneren Umfang, konkaven Umfang oder innere Umfangsfläche genannt, und Endflächen 26, 27 sowie halbkreisförmige Seitenfläche 28, 29 abgegrenzt. Dabei sind die halbkreisförmige Seitenfläche 28, 29 parallel zueinander angeordnet und bestimmen durch deren Abstand die Breite eines Kartenplatzes 21. Die Breite eines Kartenplatzes 21 entspricht in etwa der Breite einer der Karten 100.
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Die Bogenlänge des Pufferbereichs 20 kann weniger oder mehr als 180° betragen. Dem konkaven Umfang 23 des Pufferbereichs 20 gegenüber ist eine Übergabeposition, wodurch Karten 100 von außen empfangen werden. Um für die Übergabeposition eine hinreichend große Öffnung zu gewährleisten beschränkt sich die maximale Bogenlänge des Pufferbereichs 20 auf weniger als 360°, sodass eine Öffnung mit wenigstens der Dicke einer Karte 100 an der Übergabeposition zwischen den Endflächen 26, 27 des Pufferbereichs 20 geformt ist.
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Die Kartenplätze 21 sind über die Bogenlänge des Pufferbereichs 20 etwa gleichmäßig beabstandet angeordnet, wobei die Verteilung der Kartenplätze 21 auch ungleichmäßig sein kann. Ein Kartenplatz 21 umfasst eine Halteeinrichtung, die aus zwei länglichen Flanschbauteilen wie zum Beispiel Längsnuten besteht, die gemeinsam eine Kartenebene definieren. Um eine Karte 100 in der Kartenebene festzuhalten, umfassen die länglichen Flanschbauteile eines Kartenplatzes 21 die Längskanten einer der Karten 100.
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Im Allgemeinen umfasst jede Halteeinrichtung wenigstens einer Führungsleiste und wenigstens ein Federelement. Als Führungsleiste dienen zwei länglichen Flanschbauteile, zwischen denen ein länglicher Spalt ausgebildet ist, dessen Breite der Dicke einer Karte in etwa entspricht. Das Federelement umfasst zwei entgegengesetzte Stanzbiegeteile, die durch nach innen gebogenen Flächen ein Zusammendrücken einer in dem länglichen Spalt gehaltenen Karte 100 bewirken. Dabei können die länglichen Halteelemente auch durch andere Bauteile realisiert sein. Hierbei kann jede Struktur eingesetzt werden, die dazu geeignet ist, eine Karte 100 einer bestimmten Dicke in einer bestimmten Orientierung festzuhalten, wie zum Beispiel eine Leiste mit einer entgegengestellten gefederten Klammer.
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Auf der Seite des konkaven inneren Umfangs 23 befinden sich relativ zum Pufferbereich 20 bewegliche Baugruppen der Kartenverarbeitungsanlage 10. An dem konkaven Umfang 23 sind Durchlassöffnungen, durch die Karten in den Pufferbereich 20 der Kartenverarbeitungsanlage eingeführt bzw. daraus entnommen werden können.
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Entsprechend dem äußeren und inneren Umfang der äußeren und inneren Umfangsflächen 22, 23 lässt sich ein äußerer bzw. innerer Radius definieren. Hierbei ist der Unterschied zwischen den Radien weniger als oder etwa gleich der Seitenlänge einer Karte 100. Der innere Radius ist dabei größer als eine halbe Kartenlänge, sodass eine Karte, die im Zentrum des bogenförmigen Pufferbereichs gehalten wird, frei drehbar ist. Gleichermaßen kann der innere Radius signifikant größer als eine halbe Kartenlänge sein; zum Beispiel kann der innere Radius der Kartenlänge etwa entsprechen.
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In 1b ist gezeigt, dass der Pufferbereich 20 an einen Roboterarm 24 befestigt ist. Hierbei kann die Verbindung zwischen Roboterarm 24 und Pufferbereich an jeder beliebigen Stelle entlang der äußeren Mantelfläche 22 des Pufferbereichs 20 erfolgen; genauso lässt sich der Roboterarm 24 an einer der Endflächen 26, 27 oder Seitenflächen 28, 29 anflanschen.
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Eine entlang einer gedachten Sekante oder einem gedachten Durchmesser des kreisringteilzylindrischen Pufferbereichs 20 orientierte Stützstruktur 25 ist an beiden Enden des Pufferbereichs 20 befestigt. Allerdings kann die Stützstruktur 25 auch eine bogenförmige oder eine gekrümmte Form aufweisen. Genauso kann die Stützstruktur 25 an mehr als zwei Stellen, oder nur an einer Stelle, mit dem Pufferbereich 20 befestigt sein. Der Befestigungsort/die Befestigungsorte kann/können dabei an unterschiedlichen Stellen entlang des Pufferbereichs 20 liegen: Zum Beispiel können zwei Befestigungspunkte der Stützstruktur an der Endfläche 26 bzw. in der Mitte des Pufferbereichs 20 vorgesehen sein. Alternativ dazu kann die Stützstruktur 25 eine Tragplatte aufweisen, die entlang des Pufferbereichs 20 an diesem befestigt ist.
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Durch die Stützstruktur 25 ist eine stabile Basis zum Anbringen der beweglichen Teile der Kartenverarbeitungsanlage gewährleistet. Vorzugsweise besteht die Stützstruktur 25 aus Leichtmetall, Stahl, faserverstärktem Kunststoff, oder einen ähnlich steifen Material, sodass eine starre Verbindung zwischen dem Pufferbereich 20 und den beweglichen Teilen besteht.
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In 2 ist ein Koordinatensystem mit X-, Y-, Z- und θ-Koordinaten gezeigt, in dem sich die beweglichen Teile bewegen, die an der Stützstruktur 25 angeordnet sind. Der Koordinatenursprung liegt dabei im oder beim Zentrum der den Pufferbereich 20 definierenden Kreisbögen. Um dieses Zentrum rotiert das Positionierungsrad 32. Die Seitenflächen 28, 29 des Pufferbereichs 20 sind parallel zur X-Y Ebene angeordnet. Eine Z-Achse ist dabei senkrecht zur X-Y Ebene orientiert und im Schnittpunkt der X- und Y-Achsen angeordnet; eine Drehung um die Z-Achse ist mit θ gekennzeichnet.
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An der Stützstruktur 25 sind eine erste Antriebseinheit 30 und ein Positionierungsrad 32 aufgebracht. Das Positionierungsrad 32 ist derart auf die Stützstruktur befestigt, dass die Drehachse des Positionierungsrads 32 beim Ursprung des in 2 dargestellten Koordinatensystems liegt. Das Positionierungsrad 32 ist um die Z-Achse drehbar.
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Die erste Antriebseinheit 30 ist dazu eingerichtet, das Positionierungsrad 32 in Drehung zu versetzen und dabei den Drehwinkel θ des Positionierungsrads 32 zu bestimmen. Wie in 1a und 1b veranschaulicht, ist das Positionierungsrad 32 durch einen (Zahn-)Riemenantrieb 31 mit der ersten Antriebseinheit 30 getrieblich verbunden. In anderen Ausführungen kann die erste Antriebseinheit 30 direkt mit einem Zahnradgetriebe mit dem Positionierungsrad 32 verbunden sein. Alternativ dazu besteht eine indirekte Verbindung mit der Antriebseinheit 30 durch ein Kettengetriebe, oder andere Kraft- oder Drehmomentübertragungsmittel.
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An dem Positionierungsrad 32 sind eine zweite Antriebseinheit 40 und ein Trägerrahmen 41, 42 angebracht, wobei translatorische Bewegungen des Trägerrahmens 41, 42 in der X-Y-Ebene durch die zweite Antriebseinheit 40 bewirkt werden. Der Trägerrahmen 41, 42 ist in dieser Ausführung mittels zwei an dem Positionierungsrad 32 befestigte Führungsleisten 43, 44 längsverschieblich gelagert.
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Wie in 1b gezeigt, umfasst der Trägerrahmen 41, 42 ein erstes Rahmenteil 41, welcher mit der zweiten Antriebseinheit 40 getrieblich verbunden ist, sodass die zweite Antriebseinheit 40 eine in der X-Y-Ebene translatorische Bewegung des Trägerrahmens 41, 42 bewirken kann. In dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel hat das erste Rahmenteil 41 eine Zahnstange, die mit einem von der zweiten Antriebseinheit 40 angetriebenen Ritzel kämmt, aber ebenso könnte ein Kugelgewindetrieb oder ein anderer Linearantrieb eingesetzt werden.
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Ferner umfasst der Trägerrahmen 41, 42 ein zweites Rahmenteil 42, an dem eine dritte Antriebseinheit 50 und eine Kartenaufnahme 51 angebracht sind. Hierbei bildet das zweite Rahmenteil 42 ein gesondertes Teil, das mit dem ersten Rahmenteil 41 verbunden ist und sich zusammen mit dem ersten Rahmenteil 41 verschieben lässt. Das erste und das zweite Rahmenteil 41, 42 können aber auch einteilig hergestellt sein. Die zweite Antriebseinheit 40 ist dazu eingerichtet, eine translatorische Bewegung des Trägerrahmens 41, 42 relativ zu dem Positionierungsrad 32 zu den Kartenplätzen 21 hin und von diesen weg zu bewirken, d. h. das erste Rahmenteil 41 und das zweite Rahmenteil 42 werden stets gleichzeitig durch die zweite Antriebseinheit 40 auf den Pufferbereich 20 zu oder von diesem weg relativ zu dem Positionierungsrad 32 bewegt.
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Die dritte Antriebseinheit 50 und die Kartenaufnahme 51 sind an dem Trägerrahmen 41, 42 angebracht.
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Wie in 1b dargestellt, hat die Kartenaufnahme 51 einander gegenüberliegende Reibrollenpaaren 52a–52d und 53a–53d. Im Folgenden sind die erste Reihe Reibrollen 52 als die oberen Reibrollen und die zweite Reihe Reibrollen 53 als die unteren Reibrollen bezeichnet. Allerdings lassen sich die obere und die untere Reihe Reibrollen 52, 53 zur Schwerkraftrichtung beliebig orientieren.
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Bei dem Ausführungsbeispiel in 1b werden die unteren Reibrollen 53 der Kartenaufnahme 51 durch einen (Zahn-)Riemenantrieb 55 mit der dritten Antriebseinheit 50 verbunden. Alternativ dazu kann eine direkte oder indirekte Verbindung mit der dritten Antriebseinheit 50 durch ein anderes Kraft- oder Drehmomentübertragungsmittel vorgesehen sein. Hierbei müssen nicht alle unteren Reibrollen 53 angetrieben werden; es kann ausreichen, nur die ersten und die letzten Reibrollen 53a und 53d der unteren Reihe 53 mit der dritten Antriebseinheit 50 in getriebliche Verbindung zu stellen.
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Die oberen und unteren Reibrollen 52, 53 haben jeweils vier Reibrollen 52a–d, 53a–d. Hierbei können auch lediglich zwei Reibrollenpaaren ausreichend sein. Andere Ausführungen können drei, fünf, oder mehr Reibrollenpaaren 52, 53 haben.
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Die Reibrollen 52, 53 sind in Paaren angeordnet, jeweils mit einer oberen Reibrolle 52a einer unteren Reibrolle 53a fluchtend gegenüber. Allerdings müssen die Reibrollen 52a, 53a eines Paares nicht genau einander gegenüber stehen; zum Beispiel können die oberen Reibrollen 52 den unteren Reibrollen 53 versetzt angeordnet sein, sodass sich eine wechselnde Anordnung der unteren und oberen Reibrollen 52, 53 ergibt.
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Die oberen und unteren Reibrollen 52, 53 sind so angeordnet, dass die Oberfläche der oberen Reibrollen 52 jeweils mit der Oberfläche einer der unteren Reibrollen 53 in Kontakt steht. Ebenso ist eine Anordnung möglich, in der ein Abstand zwischen den Oberflächen der oberen und der unteren Reibrollen 52, 53 gleich oder geringer ist als die Dicke einer Karte 100.
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In manchen Ausführungsformen besteht die Reibrollenoberfläche aus einem elastischen Material, wie Schaumstoff, Gummi, oder einem anderen weichen Kunststoff.
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Ebenso können die Reibrollen 52, 53 ohne Oberflächenbeschichtung versehen sein. Insbesondere sind die Reibrollen 52, 53 dann aus Metall, Kunststoff, oder einem anderen steifen Material gebildet.
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Als nächstes wird der Kartenbeladungsablauf anhand der Fig. erklärt. In 1b ist veranschaulicht, dass der Trägerrahmen 41, 42 bezüglich der dem Pufferbereich 20 gegenüberliegende Kartenübergabeposition zurückgezogen ist.
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Wie in 3 veranschaulicht, wird zuerst der Trägerrahmen 41, 42 durch die zweite Antriebseinheit 40 in X-Richtung an die Kartenübergabeposition hingefahren. Zur Aufnahme einer Karte 100 treibt die dritte Antriebseinheit 50 die Reibrollen 52, 53 der Kartenaufnahme 51 an, um die Karte 100 zwischen den oberen und unteren Reihen der Reibrollen 52, 53 einzuführen.
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4 stellt das Einführen der Karte 100 in einen der Kartenübergabeposition gegenüberliegenden Kartenplatz 21 dar. Dabei wird der Trägerrahmen 41, 42 durch die zweite Antriebseinheit 40 in Richtung Pufferbereich 20 translatorisch entlang der X-Achse bewegt. Anschließend treibt die dritte Antriebseinheit 50 die Reibrollen 52, 53 der Kartenaufnahme 51 an, um den Kartenplatz 21 mit Karte 100 zu beladen.
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Der Kartenentladungsablauf aus einem Kartenplatz 21 an einen externen Weiterverarbeitungsschritt jenseits der Kartenübergabeposition erfolgt analog zu dem oben beschriebenen Kartenplatzbeladungsablauf, indem der Arbeitsablauf lediglich in umgekehrter Reihenfolge und mit umgekehrter Antriebsrichtung der jeweiligen Antriebseinheiten erfolgt.
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In 5 sind zwei weitere Funktionen der Kartenverarbeitungsanlage 10 dargestellt, nämlich die Beladung eines der Kartenübergabeposition nicht direkt gegenüberliegenden Kartenplatzes 21, und das Wenden einer Karte 100. Hierbei bewirkt die erste Antriebseinheit 30 eine Drehung des Positionierungsrads 32 um die Z-Achse. Dabei wird der Trägerrahmen 41, 42, das an dem Positionierungsrad befestigt ist, mitgeführt. Ebenso wird die Kartenaufnahme 51, die an dem Trägerrahmen 41, 42 befestigt ist, mitgeführt. Dabei bestimmt sich der Drehwinkel θ des Positionierungsrads 32 so, dass die in der Kartenaufnahme 51 gehaltene Karte 100 mit dem gewünschten Kartenplatz 21 fluchtend positioniert wird. Anschließend wird die Kartenaufnahme 51 in Richtung des Kartenplatzes 21 bewegt und die Karte 100 in diesen Kartenplatz eingeführt, indem die Reibrollen 52, 53 in entsprechende Drehrichtung versetzt werden. Das Entnehmen einer Karte aus diesem Kartenplatz geht umgekehrt von statten.
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Um einen Wendevorgang durchzuführen, wird das Positionierungsrad 32 um θ = 180° gedreht, um die zwischen den Reibrollen 52, 53 in der Kartenaufnahme 51 gehaltene Karte 100 zu wenden. Ein solcher Wendevorgang kann vor einem Kartenplatzbeladungsablauf oder nach einem Kartenplatzentladungsablauf durchgeführt werden.
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6 zeigt eine Ausführungsform mit einem linearen, langgestreckten Pufferbereich 20. Hierbei erzeugt die erste Antriebseinheit 30 eine translatorische Bewegung der Stützstruktur 25, um eine Karte 100, welche in der Kartenaufnahme 51 gehalten wird, mit einem gewünschten Kartenplatz 21 fluchtend zu positionieren. Eine zusätzliche vierte Antriebseinheit 60 ist vorgesehen, welche die Drehbewegung des Positionierungsrads 32 bewirkt, um eine in dem Kartengreifmechanismus gehaltene Karte zu wenden.
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Die erste bis vierte Antriebseinheiten bestehen aus elektrischen Motoren, wobei eine pneumatisches oder hydraulische Antriebseinheit oder jedes Triebwerk, das dazu eingerichtet ist, eine translatorische bzw. Drehbewegung zu bewirken, ebenfalls eingesetzt werden könnte.
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Die erste bis vierte Antriebseinheiten sind mit einem externen Prozessor verbunden, der in den Figuren nicht dargestellt ist. Dabei schickt der externe Prozessor Signale an die Antriebseinheiten mittels eines drahtlosen bzw. drahtgebundenen Kommunikationsprotokolls. So kann durch ein geschickt arrangiertes simultanes Bewegen der Antriebseinheiten, welches die Be- und Entladung und/oder das Wenden der Karten 100 ermöglicht, Zeit eingespart werden. Der externe Prozessor reagiert dabei auf Signaleingaben von einer Mehrzahl von Sensoren, um abhängig von der Positionierung von Karten am Eingang bzw. in den Kartenplätzen die erforderlichen Bewegungen der Antriebseinheiten herbeizuführen.
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Die vorstehend erläuterten Details der Kartenverarbeitungsanlage sind zwar im Zusammenhang dargestellt; es sei jedoch darauf hingewiesen, dass sie auch unabhängig voneinander sind und auch frei miteinander kombinierbar sind.
