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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln von einen Stapel bildenden Nutzenbögen, insbesondere von Polymerlaminaten, beispielsweise für Wert- und/oder Sicherheitsdokumente, die insbesondere Halbzeuge zur Herstellung derartiger Dokumente sein können. Ein derartiges Wert- und/oder Sicherheitsdokument kann beispielsweise eine Smartcard oder ein Identifikationsdokument, sein. Beispielsweise kann das Dokument ein Personalausweis, Reisepass, Zugangsausweis, Führerschein, Fahrzeugbrief, Fahrzeugschein, Firmenausweis, Skipass oder ein sonstiger Berechtigungsausweis, ein Ticket im öffentlichen Personen-Nahverkehr, eine Banknote, Kreditkarte, Scheckkarte, Barzahlungskarte, Eintrittskarte, Identifikationskarte, ein Visum oder dergleichen sein. Das Dokument kann in Form einer Karte mit einer Vorderseite und einer Rückseite vorliegen oder als buchartiges Dokument ausgebildet sein. Es kann im Wesentlichen aus Papier oder auch aus Kunststoff hergestellt sein. Im Falle eines Personalausweises trägt dessen Vorderseite zum Beispiel das Lichtbild sowie den Namen des Inhabers. Die Rückseite kann weitere Angaben enthalten, beispielsweise die Anschrift des Inhabers.
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Derartige Karten sind vorzugsweise aus miteinander laminierten Polymerfolien hergestellt. Zu deren Herstellung kann es beispielsweise erforderlich sein, die Laminate im Mehrfachnutzen herzustellen und zur nachfolgenden Fertigstellung des Dokuments mit mindestens einem weiteren Sicherheitselement an der Oberfläche zu versehen, das sehr präzise an einer vorbestimmten Position auf die Dokumentenoberfläche aufgebracht werden muss. Hierzu können die für die Fertigstellung vorgesehenen Mehrfachnutzen nacheinander einer Bearbeitungsstrecke zugeführt werden, auf der diese dann auch präzise ausgerichtet werden, um eine exakte Positionierung zu erreichen. Die Geschwindigkeit der Handhabung der Mehrfachnutzen-Laminate und damit der Durchsatz von hierfür bisher eingesetzten Herstellvorrichtungen sind mit den bekannten Verfahren, beispielsweise mit einem Saug-/ Blas-System üblicherweise gering. Für die Herstellung von Wert- und/oder Sicherheitsdokumenten hat sich eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von beispielsweise 10 m/min für den Vorschub auf einem Transportband als erforderlich herausgestellt. Das Abheben von Nutzen von einem Nutzenstapel und das Überführen der abgehobenen Nutzen auf das Transportband mittels Vakuumsaugersystemen kann derartige Anforderungen nicht erfüllen.
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Aus
DE 198 16 181 A1 geht eine Vorrichtung zur Zufuhr von Bogen von einem Stapel zu einer drucktechnischen Maschine hervor. Der Stapel liegt auf einer Palette, die auf einer Plattform gelagert ist, die mit drei unabhängig wirkenden Arbeitszylindern höhenverstellbar ist. Der jeweils oberste Bogen wird von einer Vereinzelungsvorrichtung vom Stapel abgehoben und in Richtung einer Druckmaschine gefördert. Entsprechend der Verarbeitungsgeschwindigkeit der Druckmaschine wird der Stapel mit Hilfe der Arbeitszylinder zur Vereinzelungsvorrichtung nachgeführt. Durch eine entsprechende Ansteuerung ist es möglich, den Stapel so auszurichten, dass die Bogen auf dem Stapel stets horizontal liegen.
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EP 0 445 496 A1 gibt ferner eine Vorrichtung zum Vereinzeln von Akkumulatorplatten an. Die Vorrichtung weist ein Magazin für die Platten auf. Dem oberen Ende des Magazins ist eine Entnahmevorrichtung mit einem Schubfinger zugeordnet, welche die jeweils oberste Platte seitlich ausschiebt.
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US 4,824,308 A offenbart eine Vorrichtung zum Separieren und Anheben von aufgestapelten Metallblechen. Hierzu greift ein Formbrett (template) seitlich an dem obersten Metallblech an und verschiebt dieses in dessen horizontaler Ebene. Währenddessen ruht eine Rolle auf dem obersten Metallblech. Das Metallblech wird über ein weiteres Formbrett (template) geschoben. Das weitere Formbrett wird aufwärts bewegt und nimmt dabei das Blech mit. Dann greift ein Saugelement das angehobene Blech, und die Rolle wird zurückgezogen. Dann kann das Blech von dem Saugelement angehoben werden.
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DE 100 40 981 A1 gibt ferner eine Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Flächen und Kanten aufweisenden Bogenstapels sowie eine Positioniereinrichtung an. Dadurch kann ein Papierstapel zur automatischen Zufuhr von Papierbogen zu einer Druckmaschine positioniert werden. Durch eine ständige Lagekorrektur des Papierstapels wird die Soll-Lage für den obersten Papierbogen vorgenommen.
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In
DE 10 2009 007 552 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von mehrlagigen Sicherheitsprodukten offenbart. Die Produkte in Form von Einzelstreifen sind in einem Speicher gestapelt. Von dem Stapel werden die Streifen auf ein Transportband übergeben, indem sie einzeln abgenommen und positioniert werden.
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DE 10 2004 060 040 B3 gibt schließlich eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Sortieren von gestapelten Wafern an. Die Wafer sind auf einem Träger aufgestapelt. Der Stapel wird von drei linearen Zustellvorrichtungen vertikal bewegt, sodass der oberste Wafer in den Wirkbereich eines Schiebers gelangt. Hierzu wird ein oberster Wafer von dem Waferstapel abgenommen, indem mittels des Schiebers eine laterale Schubkraft auf dessen Rand ausgeübt wird.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, typischerweise in einem Stapel vorliegende Nutzen, die in Form von Bögen vorliegen, mit ausreichender Geschwindigkeit zu handhaben, sodass eine nachfolgende Bearbeitung der Nutzen schnell und präzise stattfinden kann. Dies schließt ein, dass die Nutzen fehlerlos, das heißt einer nach dem anderen und in einer vorgegebenen Reihenfolge, räumlichen Orientierung und Bewegungsrichtung, gehandhabt werden. Außerdem muss gewährleistet sein, dass die Nutzen bei der Handhabung nicht beschädigt, insbesondere nicht mit Kratzern versehen, werden.
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Soweit in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen der Begriff ‚Nutzenbogen‘ verwendet wird, ist darunter ein vorzugsweise rechteckiges Flachstück zu verstehen. Dieses Flachstück kann dünn und damit flexibel wie ein Papierblatt oder eine dünne Kunststofffolie oder auch dicker als ein Blatt, beispielsweise Papierblatt, oder eine Folie, beispielsweise Kunststofffolie, und damit weniger flexibel als diese(s) sein, beispielsweise wie ein Pappestück oder wie eine Karte, die zwar noch verwindbar, jedoch nicht mehr in sich gerollt werden kann und somit steif ist. Ferner sind darunter auch starre Platten zu verstehen, die praktisch nicht verbogen oder verwunden werden können. Somit kann der Nutzenbogen auch in Form einer Karte vorliegen. Das Format des Nutzenbogens richtet sich nach Art der Verwendung, beispielsweise als Grundkörper eines Wert- und/oder Sicherheitsdokuments, in das dieser einzubinden ist, oder als das Wert- und/oder Sicherheitsdokument selbst. Beispielsweise kann er eines der Formate ID 1, ID 2 oder ID 3 gemäß ISO/IEC 7810 haben. Der Nutzenbogen kann auch als Mehrfachnutzen ausgebildet sein, sodass er mehrere Einzelnutzen enthält. Derartige Mehrfachnutzen können beispielsweise in Form von Streifen, das heißt langgestreckten Nutzen, vorliegen. Der Nutzenbogen kann ferner aus einem oder mehreren für den erfindungsgemäßen Zweck geeigneten Materialien hergestellt sein oder diese enthalten, beispielsweise aus einem Kunststoff (Polymer), aus Papier, Pappe, Glas oder anderen Materialien oder Zusammenstellungen dieser Materialien, und gegebenenfalls mit Verstärkungsmaterialien gefüllt sein. Vorzugsweise besteht der Nutzenbogen aus Polymer oder enthält dieses überwiegend. Die Dicke des Nutzenbogens beträgt vorzugsweise 30 bis 1500 µm, weiter bevorzugt 100 bis 1100 µm und ganz besonders bevorzugt 300 bis 900 µm.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Vereinzeln von einen Stapel bildenden Nutzenbögen gelöst. Erfindungsgemäß sind die Nutzenbögen in dem Stapel horizontal übereinander liegend ausgerichtet, sodass es einen zuoberst liegenden Nutzenbogen und darunter liegende Nutzenbögen gibt. Die Vereinzelungsvorrichtung weist zumindest folgende Elemente auf:
- a) eine Halteeinrichtung für den Stapel;
- b) eine Nachführeinrichtung zum vertikalen Bewegen des Stapels;
- c) mindestens zwei in jeweils einem Randbereich der Nutzenbögen unterhalb des Stapels angeordnete Stelleinrichtungen zur Horizontalausrichtung (zumindest) des im Stapels zuoberst liegenden Nutzenbogens;
- d) eine seitlich an dem im Stapel zuoberst liegenden Nutzenbogen angreifende Verschiebeeinrichtung zum horizontalen Verschieben des zuoberst liegenden Nutzenbogens gegenüber einem im Stapel darunter nächstliegenden Nutzenbogen, sodass ersterer gegenüber letzterem in einen seitlichen Überstand bringbar ist; somit greift die Verschiebeeinrichtung ausschließlich an dem zuoberst liegenden Nutzenbogen an;
- e) mindestens einen Niederhalter zum Andrücken des zuoberst liegenden Nutzenbogens auf darunter liegende Nutzenbögen und zum Erfassen des darunter nächstliegenden Nutzenbogens nach dem Verschieben des zuoberst liegenden Nutzenbogens; und
- f) mindestens zwei Positionsmesseinrichtungen zur Bestimmung vertikaler Positionen der oberen Oberfläche des zuoberst liegenden Nutzenbogens, wobei die mindestens zwei Positionsmesseinrichtungen durch jeweils einen Niederhalter und einen Vertikalpositionsmessfühler gebildet sind.
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Ein zum Vereinzeln der den Stapel bildenden Nutzenbögen dienendes Vereinzelungsverfahren kann insbesondere mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchgeführt werden. Das Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte:
- (a) Bereitstellen des Stapels aus den horizontal übereinander liegenden Nutzenbögen, wobei beispielsweise die Halteeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dazu dient, den Stapel zu halten, und Andrücken eines zuoberst liegenden Nutzenbogens auf darunter liegende Nutzenbögen im Stapel;
- (b) Positionieren des im Stapel zuoberst liegenden Nutzenbogens in einer Verschiebeebene durch vertikales Nachführen des Stapels, indem insbesondere die Nachführeinrichtung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum vertikalen Bewegen des Stapels eingesetzt wird;
- (c) Ausrichten des zuoberst liegenden Nutzenbogens in horizontaler Lage, indem insbesondere die mindestens zwei in jeweils einem Randbereich der Nutzenbögen, insbesondere in deren Eckbereichen, unterhalb des Stapels angeordneten Stelleinrichtungen zur Horizontalausrichtung (zumindest) des im Stapel zuoberst liegenden Nutzenbogens eingesetzt werden;
- (d) horizontales Verschieben des zuoberst liegenden Nutzenbogens gegenüber dem im Stapel darunter nächstliegenden Nutzenbogen unter Bildung des Überstandes des zuoberst liegenden Nutzenbogens gegenüber dem darunter nächstliegenden Nutzenbogen; dieser Verfahrensschritt kann insbesondere mittels der seitlich an dem im Stapel zuoberst liegenden Nutzenbogen angreifenden Verschiebeeinrichtung zum horizontalen Verschieben dieses Nutzenbogens gegenüber dem im Stapel darunter liegenden Nutzenbogen eingesetzt werden; und
- (e) Festhalten des darunter nächstliegenden Nutzenbogens.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren ist es möglich, die Nutzenbögen fehlerlos und damit nacheinander in vorgegebener Reihenfolge, vorgegebener räumlicher Orientierung und vorgegebener Bewegungsrichtung vor allem in schneller Abfolge zu vereinzeln und zu handhaben, beispielsweise von einem Stapel abzunehmen und zur weiteren Verarbeitung danach auf einem Transportband hintereinander abzulegen, sodass sich die Nutzenbögen nach der Ablage auf dem Transportband reproduzierbar an einer vorgegebenen Position und in einer vorgegebenen räumlichen Orientierung befinden. Vor allem kann bei der gewünschten schnellen Taktrate auch erreicht werden, dass die Nutzenbögen sicher einzeln und ohne Positionierungslücke zwischen aufeinander folgenden Nutzenbögen auf dem Transportband deponiert werden. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn sowohl die Nutzenbögen als auch mit diesen zu verbindende weitere Sicherheitselemente, beispielsweise maschinenlesbare Sicherheitselemente, beispielsweise Hologramm-Etiketten, personalisiert vorliegen, da vorgegebene Nutzenbögen und vorgegebene Sicherheitselemente in diesem Falle jeweils zwingend zueinander zugeordnet werden müssen. Dies würde dann nicht gelingen, wenn die Nutzenbögen nicht fehlerlos gehandhabt werden können, weil beispielsweise auf das Transportband fehlerhaft übereinander gelegte Nutzenbögen oder auch fehlerhafte Positionierungslücken auf dem Transportband dazu führen würden, dass die Nutzenbögen zu den Sicherheitselementen nicht ordnungsgemäß zugeordnet werden könnten, sondern die Sicherheitselemente mit den Nutzenbögen jeweils fehlerhaft verbunden werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Verfahren werden die Nutzenbögen darüber hinaus schonend behandelt, sodass sie bei der Handhabung keine Kratzer oder andere Beschädigungen erleiden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Systems besteht darin, dass auch Nutzenbögen, die nicht exakt eben sind, beispielsweise wegen einer Prägung oder aufgrund von Stanzgraten, von einem Stapel sicher abgehoben werden können, da die Vertikalposition des zuoberst liegenden abzuhebenden Nutzenbogens präzise definiert wird. Dadurch ist auch eine größere Stapelhöhe als mit herkömmlichen Vorrichtungen erreichbar.
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Die Vereinzelungsvorrichtung ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Nutzenbögen nach oben abzugeben, d.h. der Stapel ist von oben zugänglich, sodass der zuoberst liegende Nutzenbogen von oben abgenommen und zu einem Aufnahmeort, beispielsweise auf einem Transportband, auf dem die Nutzenbögen zur weiteren Verarbeitung abgelegt werden, übertragen werden kann.
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Die Nachführeinrichtung dient zum Nachführen des Stapels nach oben, wenn jeweils der zuoberst liegende Nutzenbogen abgenommen worden ist, um den nachrückenden Nutzenbogen in die von dem zuvor abgenommenen Nutzenbogen eingenommene Verschiebeebene nachzuführen. Dadurch kann der zuoberst liegende Nutzenbogen jeweils immer in Höhe der Verschiebeeinrichtung platziert werden. Die Nachführeinrichtung kann beispielsweise von unten am Stapel angreifen, beispielsweise mittig. Sie kann vorzugsweise durch einen translatorischen Aktor gebildet sein, der eine vertikale Bewegung ausführt.
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Erfindungsgemäß weist die Vereinzelungsvorrichtung ferner mindestens zwei Positionsmesseinrichtungen zur Bestimmung vertikaler Positionen der oberen Oberfläche des zuoberst liegenden Nutzenbogens und damit von Vertikalpositionen an der oberen Oberfläche des Stapels auf. Mittels mit dieser Positionsmesseinrichtungen ermittelter Positionsdaten dieser oberen Oberfläche können die mindestens zwei Stelleinrichtungen in geeigneter Weise angesteuert werden, um diese obere Oberfläche auf eine vorgegebene Höhe präzise einstellen zu können. Da mindestens zwei derartige Positionsmesseinrichtungen in unterschiedlichen Bereichen der Nutzenbögen im Stapel vorgesehen sind, kann der Stapel nicht nur hinsichtlich seiner vertikalen Position an einer Stelle sondern an mehreren Stellen des zuoberst liegenden Nutzenbogens und damit auch hinsichtlich seiner räumlichen Orientierung (Verkippung im Raum) präzise justiert werden. Damit ist eine Horizontalausrichtung im Raum möglich.
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Falls jeweils eine der Positionsmesseinrichtungen ferner jeweils einer Stelleinrichtung räumlich zugeordnet ist, d.h. an derselben Stelle die Position misst, an der auch die Stelleinrichtung ansetzt, kann die Stelleinrichtung nach Ermittlung der Vertikalposition der Nutzenbögen an dieser Stelle diese auf die Sollposition nachjustieren.
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Da ferner mehrere Positionsmesseinrichtungen und mehrere Stelleinrichtungen vorhanden sind, können diese vorzugsweise jeweils paarweise zueinander zugeordnet sein, d.h. an jeweils derselben Stelle angeordnet sein, sodass die von der jeweiligen Positionsmesseinrichtung ermittelten Vertikalpositionsdaten zur Steuerung der zugehörigen Stelleinrichtung verwendet werden. Dadurch können die Nutzenbögen an der entsprechenden Messstelle auf die Sollhöhe gebracht werden. Durch Anordnung jeweils einer Stelleinrichtung an einer Ecke eines rechteckigen Nutzenbogens und damit des gesamten Stapels und gegebenenfalls jeweils einer dazugehörigen Positionsmesseinrichtung an derselben Stelle können die Nutzenbögen des Stapels in eine exakt horizontale Ausrichtung im Raum überführt werden. Beispielsweise können vier Positionsmesseinrichtungen an den vier Ecken der Nutzenbögen vorgesehen sein. Weitere Stelleinrichtungen und gegebenenfalls Positionsmesseinrichtungen an weiteren Stellen der Nutzenbögen können dazu verwendet werden, eine möglicherweise fehlende Planlage der Nutzenbögen zu erfassen und auszugleichen.
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Erfindungsgemäß sind die mindestens zwei Positionsmesseinrichtungen durch jeweils einen auf dem zuoberst liegenden Nutzenbogen auflegbaren Niederhalter und einen Vertikalpositionsmessfühler gebildet. Der Niederhalter ist zunächst dazu ausgebildet, auf den im Stapel zuoberst liegenden Nutzenbogen aufgesetzt zu werden, um über dessen Vertikalposition die Vertikalposition des zuoberst liegenden Nutzenbogens zu definieren. Der mindestens eine Niederhalter kann hierzu auf dem Stapel abgelegt werden. Der mindestens eine Niederhalter ist dazu ausgebildet, den zuoberst liegenden Nutzenbogen und damit den Stapel zu übergreifen und diesen Nutzenbogen nach unten gegen den Stapel zu drücken. Hierzu ist jeder dieser Niederhalter mit einem translatorischen Aktor ausgerüstet, der beispielsweise pneumatisch, hydraulisch und/oder mittels eines Stellmotors angetrieben sein kann. Durch Ermittlung der Vertikalposition des Niederhalters kann der Vertikalpositionsmessfühler dazu ausgebildet sein, die Abweichung der Höhenposition der Oberfläche des zuoberst liegenden Nutzenbogens von einer Sollposition zu bestimmen. Ferner kann mit der Vertikalposition des Niederhalters auch eine Abweichung der Planlage an den Ecken des Nutzenbogens ermittelt werden. Diese Positionen und Abweichungen von den Solldaten können berührungslos oder mittels eines Berührungssensors oder Wegmesssensors ermittelt werden. Im Falle eines berührungslosen Fühlers kann die Messung mittels optischer oder magnetischer Verfahren durchgeführt werden, im Falle eines optischen Verfahrens beispielsweise interferometrisch. Im Falle eines Berührungssensors kann die Höhenposition beispielsweise durch mechanische Abtastung gemessen werden, etwa mit einem Wegmesssystem, beispielsweise mittels eines Messstiftes durch Ermittlung der Position des Messstiftes.
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Es kann ferner mindestens einen Niederhalter geben, dem kein Vertikalpositionsmessfühler zugeordnet ist. Dieser dient dann ausschließlich zum Andrücken des zuoberst liegenden Nutzenbogens auf die darunter liegenden Nutzenbögen im Stapel.
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Der mindestens eine Niederhalter ist ferner dazu ausgebildet, in horizontaler Richtung vor- und zurückbewegt zu werden. Auch hierzu weist jeder Niederhalter einen translatorischen Aktor auf, der pneumatisch, hydraulisch oder mittels eines Stellmotors und Getriebes zur Erzeugung der Horizontalbewegung ausgerüstet ist. Die Niederhalter, denen jeweils Vertikalpositionsmessfühler zugeordnet sind, liegen vorzugsweise in den Eckbereichen (Eckpositionen) der Nutzenbögen, während die Niederhalter, denen keine Vertikalpositionsmessfühler zugeordnet sind, in Bereichen vorzugsweise entlang der Ränder der Nutzenbögen angeordnet sind. Beispielsweise können vier Niederhalter mit jeweils einem Vertikalpositionsmessfühler in den vier Eckbereichen der Nutzenbögen und zusätzlich jeweils ein Niederhalter ohne Vertikalpositionsmessfühler an den zwei Langrändern vorgesehen sein.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die mindestens eine Stelleinrichtung durch jeweils einen in vertikaler Richtung wirkenden translatorischen Aktor, beispielsweise einen angetriebenen Stellfuß gebildet, der den Stapel vorzugsweise in dessen Randbereich unterstützt. Der jeweilige Stellfuß ist dazu ausgebildet, die Höhenposition des Stapels an der Unterstützungsstelle des Stellfußes einzustellen, um die Position des zuoberst liegenden Nutzenbogens in horizontaler Lage und etwa in der Höhe der Verschiebeeinrichtung zu justieren. Die Stellfüße stützen sich jeweils vorzugsweise an einem Widerlager ab, dessen Vertikalposition durch die Vertikalposition der Nachführeinrichtung festgelegt ist. Damit dient die Stelleinrichtung lediglich zur Feinjustage der Ausrichtung des zuoberst liegenden Nutzenbogens, während die Nachführeinrichtung zunächst eine Grobeinstellung von dessen Vertikalposition vorgenommen hat. Beispielsweise kann sich die Stelleinrichtung an einem mit der Nachführeinrichtung fest verbundenen Widerlager abstützen.
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Vorzugsweise weist die Halteeinrichtung ferner eine Ausrichtehalterung, insbesondere in Form einer Ausrichteplatte auf, auf der der Stapel ablegbar ist. Die Ausrichteplatte ist vorzugsweise biegbar und verwindbar, um Auslenkungen des zuoberst liegenden Nutzenbogens aus einer Planlage ausgleichen zu können. Hierzu setzen die Stellfüße von unten an unterschiedlichen Stellen der Ausrichteplatte an und justieren deren jeweilige Höhenposition. Denn die mindestens eine Stelleinrichtung wirkt vorzugsweise auf diese Ausrichtehalterung und damit auf den Stapel. Hierzu ist die Ausrichtehalterung flexibel gehaltert und in sich ebenfalls flexibel beweglich. Gleichfalls wirkt auch die Nachführeinrichtung auf diese Ausrichtehalterung. Während die Stelleinrichtungen insbesondere in den Randbereichen der Ausrichtehalterung angreifen, wirkt die Nachführeinrichtung vorzugsweise mittig auf die Ausrichtehalterung und unterstützt diese hierzu an dieser Stelle.
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Ferner können die Nutzenbögen des Stapels in einem Magazin untergebracht werden, d.h. in einer Halterung, die dazu ausgebildet ist, alle Nutzenbögen des Stapels gemeinsam zu halten. Hierzu ist die Halteeinrichtung zur Halterung des den Stapel aufnehmenden Magazins ausgebildet. Das Magazin wird in der Halteeinrichtung vorzugsweise mittels positionsgenauer Aufnahmeelemente, beispielsweise Aufnahmestifte, positioniert, indem diese Stifte in entsprechende Buchsen im Magazin eingreifen. Das Magazin weist vorzugsweise eine Durchbrechung im unteren Bereich (Magazinfuß) auf, um einen Durchgriff der Ausrichtehalterung durch die Durchbrechung in das Magazin von unten aus zu ermöglichen. Außerdem ist das Magazin vorzugsweise nach oben offen, um die Nutzenbögen vom Stapel nach oben abnehmen zu können. Das Magazin hält die Nutzenbögen, sodass sie nicht nach unten herausfallen können, selbst wenn die Ausrichtehalterung nicht den Stapel hält, und unterstützt die Nutzenbögen auch seitlich. Der Stapel wird vorzugsweise innerhalb des Magazins nach oben verschoben, um die Vertikalposition des zuoberst liegenden Nutzenbogens auf die Sollposition einzustellen, während das Magazin in diesem Falle in der Vorrichtung unbeweglich angeordnet ist. Innerhalb des Magazins sind die Nutzenbögen mit einem geringen Abstand („Spiel“) zu seitlichen Führungen angeordnet. Dadurch wird vermieden, dass sich die Nutzenbögen im Magazin verklemmen oder verkeilen. Außerdem können die genannten seitlichen Führungen zur Minimierung derartiger Probleme schmal ausgebildet sein, sodass die Nutzenbögen nur über eine schmale Kontaktfläche dieser Führungen im Magazin gehalten werden.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist die Verschiebeeinrichtung durch mindestens einen horizontal verschiebbaren Querschieber gebildet. Mittels des Querschiebers wird der zuoberst liegende Nutzenbogen von dem darunter nächstliegend angeordneten Nutzenbogen vereinzelt, indem der Querschieber den zuoberst liegenden Nutzenbogen gegenüber dem darunter liegenden Nutzenbogen verschiebt. Diese Verschiebung kann in einer horizontalen Richtung und parallel zu einem der Ränder der Nutzenbögen, d.h. parallel zu einer der Seiten des Stapels, vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Verschiebung senkrecht zu einer Langseite des Stapels bzw. zu einem Langrand der Nutzenbögen von im Wesentlichen rechteckig geformten Nutzenbögen stattfinden. Durch die Verschiebung wird der zuoberst liegende Nutzenbogen gegenüber dem restlichen Stapel verschoben, sodass der zuoberst liegende Nutzenbogen nach der Verschiebung über eine Breite a gegenüber dem restlichen Stapel übersteht. Dieser Überstand mit der Breite a kann insbesondere an allen Stellen gleich breit sein. Die Breite a kann beispielsweise im Bereich von 0,5 mm bis 10 mm liegen. Vorzugsweise liegt a im Bereich von 1 mm bis 3 mm, am meisten bevorzugt bei ungefähr 1 mm.
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Der Querschieber ist vorzugsweise ein schmales Blatt, das ungefähr die Dicke eines Nutzenbogens hat, um ausschließlich am zuoberst liegenden Nutzenbogen anzugreifen und ausschließlich diesen zu verschieben.
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Die Verschiebeeinrichtung kann an einer Stelle am zuoberst liegenden Nutzenbogen oder auch an mehreren Stellen dieses Nutzenbogens angreifen. Jedenfalls greift die Verschiebeeinrichtung vorzugsweise ausschließlich an einem einzigen Rand des zuoberst liegenden Nutzenbogens an. Falls die Verschiebeeinrichtung durch mehrere Querschieber gebildet ist, greifen diese vorzugsweise an unterschiedlichen Stellen an demselben Rand des Nutzenbogens an, beispielsweise in der Mitte und zu beiden Seiten des mittig angreifenden Querschiebers. Somit können beispielsweise drei Querschieber vorgesehen sein. Alternativ kann natürlich auch ein breiter Querschieber eingesetzt werden, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Randes des Nutzenbogens erstreckt. Damit wird eine exakte Parallelverschiebung des Nutzenbogens ermöglicht.
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Während des Verschiebens des zuoberst liegenden Nutzenbogens können die Niederhalter der Positionsmesseinrichtung von dem zuoberst liegenden Nutzenbogen abgehoben sein, um diesen für die Verschiebung frei zu geben. Nach dem Verschieben erfassen die im Bereich des Querschiebers angeordneten Niederhalter zusätzlich zu dem zunächst noch zuoberst liegenden Nutzenbogen auch den unter diesem Nutzenbogen angeordneten nächstunteren Nutzenbogen. Damit wird letzterer mittels der Niederhalter festgehalten, während der zuoberst liegende Nutzenbogen abgehoben werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ferner mindestens eine Aushebeeinrichtung vorgesehen, mit der der zuoberst liegende Nutzenbogen im Bereich des seitlichen Überstandes anhebbar ist. Durch die Erzeugung des Überstandes bei der Verschiebung des zuoberst liegenden Nutzenbogens kann die mindestens eine Aushebeeinrichtung im Bereich dieses Überstandes den zuoberst liegenden Nutzenbogen anheben. Hierzu kann die Aushebeeinrichtung dazu ausgebildet sein, von unten gegen den Überstand zu drücken und den Nutzenbogen dadurch anzuheben. Falls nur eine Aushebevorrichtung vorgesehen ist, kann diese im Bereich einer Ecke des Nutzenbogens oder auch in einem mittigen Bereich des Überstandes einen Druck nach oben ausüben. Falls mehrere Aushebevorrichtungen vorgesehen sind, können diese im Bereich der beiden Ecken des Nutzenbogens, die im Bereich des Überstandes liegen, gegen den Nutzenbogen drücken. Zum Anheben kann die mindestens eine Aushebeeinrichtung dazu ausgebildet sein, gegen die Unterseite des Überstandes zu drücken, um den Nutzenbogen anzuheben.
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Die mindestens eine Aushebeeinrichtung kann insbesondere bevorzugt in Form von vertikal verfahrbaren Aushebestiften gebildet sein. Die Dicke des Aushebestiftes kann an die Breite a des Überstandes angepasst sein, sodass der Aushebestift den Überstand wirksam nach oben drücken kann.
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Somit umfasst das Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform den weiteren Verfahrensschritt: (e) Anheben des zuoberst liegenden Nutzenbogens im Bereich des Überstandes vorzugsweise mittels der Aushebeeinrichtung, sodass der zuoberst liegende Nutzenbogen von dem darunter liegenden Nutzenbogen abgehoben wird.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ferner mindestens eine Nutzentrenneinrichtung vorgesehen, die zur Trennung des zuoberst liegenden Nutzenbogens von dem darunter liegenden Nutzenbogen zwischen ersteren und letzteren einfahren kann. Diese Einrichtung ermöglicht ein separates Greifen oder anderweitiges Erfassen des zuoberst liegenden Nutzenbogens, ohne dass der zunächst darunter liegende Nutzenbogen mitgegriffen oder miterfasst würde. Die Nutzentrenneinrichtung kann insbesondere in Form eines schmalen Werkzeuges, das in den durch das Anheben durch die mindestens eine Aushebeeinrichtung geschaffenen Zwischenraum einfahrbar ist, ausgebildet sein. Das schmale Werkzeug kann beispielsweise ein steifes (Metall-)Blatt (ein Kartentrenner) sein, das zum Beispiel seitlich vom Stapel angeordnet ist und in die Lücke zwischen den beiden Nutzenbögen einfährt, sobald diese durch die Ausübung des nach oben wirkenden Druckes durch die mindestens eine Aushebeeinrichtung auf den zuoberst liegenden Nutzenbogen gebildet ist. Grundsätzlich sind auch mehrere derartige Werkzeuge, zum Beispiel an den Seiten des Stapels angeordnet, denkbar.
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Daher wird der zuoberst liegende Nutzenbogen nach dem Verschieben gegenüber dem darunter liegenden Nutzenbogen mittels der mindestens einen Verschiebeeinrichtung unter Bildung des Überstandes zunächst im Bereich des Überstandes angehoben. Das Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst den nachfolgenden weiteren Verfahrensschritt: (f) Trennen des zuoberst liegenden Nutzenbogens im abgehobenen Bereich von dem darunter liegenden Nutzenbogen, indem vorzugsweise die Nutzentrenneinrichtung zwischen diesen beiden Nutzenbögen einfährt und sie voneinander trennt, damit der nächstuntere Nutzenbogen beim nachfolgenden Abheben des zuoberst liegenden Nutzenbogens nicht mitabgehoben wird.
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Zur Horizontalausrichtung des abzuhebenden zuoberst liegenden Nutzenbogens weist die erfindungsgemäße Vereinzelungsvorrichtung in einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ferner eine Ausrichteanschlageinrichtung, beispielsweise als Teil eines Zentrierrahmens, auf. Diese Einrichtung, die beispielsweise einen Ausrichteanschlag, beispielsweise eine Ausrichtekante, aufweist, ist bei eingesetztem Magazin in die Halteeinrichtung im oberen Bereich des Magazins angeordnet. Der Zentrierrahmen weist zu diesem Zweck einen Anschlag auf, gegen den der zuoberst liegende Nutzenbogen beim Verschieben mittels der Verschiebeeinrichtung gefahren wird, sodass die Horizontalposition dieses Nutzenbogens in der Verschieberichtung in dem Zentrierrahmen auf eine Sollposition festgelegt wird. Grundsätzlich kann auch eine Positionierung des abzunehmenden Nutzenbogens in der dazu senkrechten zweiten Horizontalrichtung stattfinden, etwa indem der Nutzenbogen auch in dieser zweiten Horizontalrichtung gegen einen Anschlag fährt. Diese Justierung kann jedoch entfallen, wenn der Nutzenbogen im weiteren Verlauf der Bearbeitung in dieser Horizontalrichtung separat positioniert wird, beispielsweise auf einem Transportband. Durch die Einstellung der Horizontalposition in der Vereinzelungsvorrichtung wird eine Horizontalpositionierung des Nutzenbogens auch bereits für die nachfolgende Überführung an einen Aufnahmeort, beispielsweise auf einem Transportband, vorgenommen.
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In einer bevorzugten Weiterbildung dieser Ausführungsform sind die Verschiebevorrichtung, die mindestens eine Positionsmesseinrichtung, die mindestens eine Aushebeeinrichtung und die mindestens eine Nutzentrenneinrichtung in den Zentrierrahmen integriert, d.h. sie bilden mit diesem eine bauliche Einheit. Alternativ können einige oder alle diese Einrichtungen an dem Zentrierrahmen montiert sein.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist ferner mindestens eine Fördereinrichtung zum Abnehmen des zuoberst liegenden Nutzenbogens von dem Stapel und Befördern des abgehobenen Nutzenbogens für dessen weitere Bearbeitung zu einem Aufnahmeort vorgesehen. Die Fördereinrichtung nimmt die Nutzenbögen in einem Vereinzelungstakt vom Stapel ab. Sie kann beispielsweise eine Saugeinrichtung zum Aufnehmen des Nutzenbogens vom Stapel aufweisen. Ferner ist die Fördereinrichtung auch mit Aktoren ausgerüstet, die zum einen eine Vertikalbewegung ausführen können, um den Nutzenbogen aufnehmen und wieder absetzen zu können, und die zum anderen eine Horizontalbewegung ausführen können, um den Nutzenbogen von der Vereinzelungsvorrichtung zu dem Aufnahmeort befördern zu können. Die Aktoren können translatorische Bewegungen oder rotatorische Bewegungen ausführen. Die Saugeinrichtung kann beispielsweise in Form von Saugern oder in Form eines Exzenter-Vakuumbandes ausgebildet sein. Die Sauger bewegen sich mit dem Nutzenbogen vom Stapel zum Aufnahmeort und sind daher nicht stationär. Das Exzentervakuumband weist ein gelochtes Band und stationäre Saugeinrichtungen auf. Zur Aufwendung der Kraft für das Anheben des Nutzenbogens ist die Saugeinrichtung mit Unterdruck beaufschlagt.
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Die vorgenannten mechanischen Elemente mit kinematischer Funktion, die insbesondere eine translatorische Bewegung ausführen können, insbesondere die Antriebe für die Stelleinrichtungen und die Nachführeinrichtung, können vorzugsweise mittels Aktoren, beispielsweise Stellmotoren, bewegbar sein, die insbesondere NC-gesteuert sein können.
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Der abgehobene Nutzenbogen kann beispielsweise einem Transportband zugeführt werden, auf dem er in Maschinenlaufrichtung weiterverarbeitet, beispielsweise mit weiteren Komponenten versehen, wird. Auf dem Transportband kann der Nutzenbogen ferner in einer Justierrichtung positioniert werden, in der der Nutzenbogen in der Vereinzelungsvorrichtung nicht exakt positioniert worden ist. Wenn die Horizontalpositionierung in der Vereinzelungsvorrichtung in einer Richtung senkrecht zur Beförderungsrichtung des Transportbandes stattgefunden hat, kann die weitere Horizontalpositionierung in der Beförderungsrichtung vorgenommen werden. Hierzu kann der Nutzenbogen auf dem Transportband eine separate Beschleunigungs-/Verzögerungsstrecke passieren.
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Die Nutzenbögen können insbesondere Polymerlaminate sein. Beispielsweise kann es sich um Vorprodukte zu Wert- und/oder Sicherheitsdokumente oder um die Wert- und/oder Sicherheitsdokumente, beispielsweise Smartcards oder Identifikationsdokumente, handeln. Die Vorprodukte können Einzelnutzen oder Mehrfachnutzen sein.
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Das Wert- und/oder Sicherheitsdokument kann aus einem Polymer, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, umfassend Polycarbonat (PC), insbesondere Bisphenol A-Polycarbonat, Polyethylenterephthalat (PET), deren Derivate, wie Glykol-modifiziertes PET (PETG), Polyethylennaphthalat (PEN), Polyvinylchlorid (PVC), Polyvinylbutyral (PVB), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyimid (PI), Polyvinylalkohol (PVA), Polystyrol (PS), Polyvinylphenol (PVP), Polypropylen (PP), Polyethylen (PE), thermoplastische Elastomere (TPE), insbesondere thermoplastisches Polyurethan (TPU), Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) sowie deren Derivate, und/oder Papier, hergestellt werden. Außerdem kann das Dokument auch aus mehreren dieser Materialien hergestellt sein. Bevorzugt besteht das Dokument aus PC oder PC/TPU/PC. Die Polymere können entweder ungefüllt oder gefüllt vorliegen. Im letzteren Falle sind sie vorzugsweise transparent oder transluzent. Falls die Polymere gefüllt sind, sind sie opak. Das Füllmaterial kann beispielsweise ein Pigment sein.
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Das Dokument kann aus diesen Materialien insbesondere durch Lamination hergestellt werden. Bevorzugt wird das Dokument aus 3 bis 12, vorzugsweise 4 bis 10 Folien aus diesen Materialien hergestellt, wobei die einzelnen Folien aus dem gleichen Material oder aus unterschiedlichen Materialien bestehen können. Typischerweise wird die Lamination von PC in einer Heiß/Kalt-Laminierpresse in einem ersten Schritt bei 170 bis 200 °C und einem Druck von 50 bis 600 N/cm2 und in einem zweiten Schritt bei Kühlung etwa auf Raumtemperatur und unter demselben Druck hergestellt.
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Der Nutzenbogen wird nach dem Entnehmen von dem Stapel und Überführen zum Aufnahmeort, beispielsweise zu einem Transportband, weiterverarbeitet. In einer bevorzugten Anwendung der Erfindung dient der Nutzenbogen zur Herstellung eines Wert- und/oder Sicherheitsdokuments und stellt in diesem Falle ein Halbfabrikat für das Dokument dar. Beispielsweise kann der Nutzenbogen mit einem Sicherheitselement, zum Beispiel mit einem auf einem Etikett (Patch) aufgebrachten Sicherheitsmerkmal, versehen werden, indem der Nutzenbogen auf dem Transportband mit dem Sicherheitselement in Kontakt gebracht wird, das Etikett beispielsweise auf den Nutzenbogen aufgeklebt wird und gegebenenfalls zusätzlich mit einem Schutzlack überlackiert, mit weiteren Folien überlaminiert und/oder mit weiteren Sicherheitselementen versehen wird. Die Sicherheitselemente können beispielsweise auf einer Rolle aufgebracht sein, die zum Transportband geführt wird, um die Sicherheitselemente auf die Nutzenbögen zu applizieren. Das Sicherheitsmerkmal kann beispielsweise ein maschinenlesbares Merkmal sein, beispielsweise in Form eines Hologramms, das zum Beispiel eine Identifikationsnummer für den Dokumenteninhaber angibt. Der Nutzenbogen kann bereits personalisierende Daten tragen, sodass das zuzuführende personalisierende Sicherheitselement dem entsprechenden Nutzenbogen oder, im Falle eines Mehrfachnutzens, dem entsprechenden Nutzenteil des Nutzenbogens zuzuordnen ist. Alternativ oder zusätzlich können auch andere Elemente auf bzw. in den Nutzenbogen auf- oder eingebracht werden. Ferner können die Nutzenbögen auch zu einem Bandmaterial geführt werden, um mit diesem beispielsweise verbunden zu werden.
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Die Erfindung wird zum besseren Verständnis exemplarisch an Hand der folgenden Figuren erläutert:
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1 zeigt eine Vorrichtung zum Überführen von Nutzenbögen aus einem Stapel zu einem Transportband, die die erfindungsgemäße Vereinzelungsvorrichtung enthält, in einer schematischen Darstellung, die Vereinzelungsvorrichtung in einer Perspektivdarstellung;
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1A zeigt die Vorrichtung zum Überführen von Nutzenbögen aus einem Stapel zu einem Transportband mit einer alternativen Fördereinrichtung (Vakuumexzenterband) in einer schematischen Seitenansicht;
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2 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Draufsicht in einem ersten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen fluchtend mit den anderen Nutzenbögen auf diesen im Stapel aufliegt;
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3 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht (Schnitt III-III von 2) in dem ersten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen fluchtend mit den anderen Nutzenbögen auf diesen im Stapel aufliegt;
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4 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht (Schnitt IV-IV von 2) in dem ersten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen fluchtend mit den anderen Nutzenbögen auf diesen im Stapel aufliegt;
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5 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Draufsicht in einem zweiten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen gegen eine Ausrichtekante geschoben ist;
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6 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht (Schnitt VI-VI von 5) in dem zweiten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen gegen die Ausrichtekante geschoben ist und die Aushebestifte gegen die Unterseite des zuoberst liegenden Nutzenbogens gefahren sind;
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7 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Draufsicht in einem dritten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen an einem Rand angehoben und die Niederhalter zur Entnahme des Nutzenbogens zurückgefahren sind;
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8 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung einer schematischen Schnittansicht (Schnitt VIII-VIII von 7) in dem dritten Verfahrensstadium, in dem der zuoberst liegende Nutzenbogen an einem Rand angehoben und die Niederhalter hierzu zurückgefahren sind;
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9 zeigt die Vereinzelungsvorrichtung in einer schematischen Schnittansicht (Schnitt IV-IV von 5) bei der Durchführung der Schritte (b) und (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen Elemente mit derselben Funktion bzw. gleiche Elemente.
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Die Vereinzelungsvorrichtung 1000 weist erfindungsgemäß eine Halteeinrichtung, beispielsweise ein Aufnahmegestell 1100, auf, in das ein Magazin 1150 einsetzbar ist (1). Das Magazin ist aus vier senkrechten Seitenwänden und einer mit mindestens einer Durchbrechung versehenen Bodenwand gebildet (nicht dargestellt). Es wird in dem Aufnahmegestell mittels zweier positionsgenauer Aufnahmestifte des Aufnahmegestells, die in Buchsen des Magazins eingreifen, positioniert und fixiert (nicht dargestellt). Die Halteeinrichtung weist ebenfalls Seitenwände 1111, 1112 auf. Das Magazin enthält die Nutzenbögen, beispielsweise Laminate bzw. Laminatstreifen L, L1, L2, L3, ... aus Polycarbonat, in einem Stapel SL, die jeweils eine Dicke von etwa 800 µm haben. In den 3, 4, 6, 8 sind die Laminatstreifen schematisch zueinander beabstandet dargestellt, um zu veranschaulichen, dass die Streifen uneben sind und daher nicht bündig aufeinander aufliegen. Die Laminatstreifen sind beispielsweise mit einem personalisierten Druck versehen und weisen ein Format von zum Beispiel 105 mm × 74 mm (ID 2-Format gemäß ISO/IEC 7810) auf.
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Oberhalb des Aufnahmegestells 1100 und des darin befindlichen Magazins 1150 befindet sich eine Fördereinrichtung 2000, die beispielsweise in Form von verfahrbaren Saugern 2011, 2012 ausgebildet sind. In der Darstellung ist nur ein verfahrbarer Sauger gezeigt. Je nach dem Format der zu befördernden Laminatstreifen L1 können auch mehrere nebeneinander angeordnete Sauger, die translatorisch verfahrbar sind, vorgesehen werden. Diese sind über eine flexible Vakuumleitung mit einer Vakuumerzeugungsvorrichtung (nicht dargestellt) verbunden. Die Fördereinrichtung ist dazu ausgebildet, den im Stapel SL zuoberst liegenden Laminatstreifen L1 abzuheben, nach dem Abheben in einer Förderrichtung FR zu einem Aufnahmeort AO zu befördern und dort abzulegen. Der Aufnahmeort kann sich beispielsweise auf einem Transportband 2100 befinden. Der vom Stapel abgenommene und auf das Transportband transferierte Laminatstreifen wird dann auf dem Transportband liegend beispielsweise weiterverarbeitet, indem ein Sicherheitselement auf die frei liegende Oberfläche des Laminatstreifens geklebt wird (nicht dargestellt).
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Alternativ zu den verfahrbaren Saugern kann auch eine Fördereinrichtung in Form eines Vakuumexzenterbandes vorgesehen werden (siehe 1A). In diesem Falle weist die Fördereinrichtung ein umlaufendes perforiertes Band 2020 auf. Oberhalb des unteren Umlaufweges 2040 des Bandes befindet sich ein translatorisch verfahrbarer Vakuumkasten 2030, der einen Laminatstreifen L1 durch die Perforationen im Band ansaugt. Die Fördereinrichtung ist an der linken Achse 2021 gelagert, sodass die Einrichtung im Bereich der rechten Achse 2022 auf und ab bewegbar ist. Zur Beförderung des abgehobenen Laminatstreifens L1 von der Vereinzelungsvorrichtung 1000 zum Aufnahmeort AO auf dem Transportband 2100 wird der Vakuumkasten und mit diesem der Laminatstreifen nach rechts befördert. Nach dem Ablegen des Laminatstreifens auf dem Transportband hebt das Vakuumexzenterband auf der rechten Seite vom Transportband ab, und der Vakuumkasten wird wieder in die Ausgangsstellung über der Vereinzelungsvorrichtung befördert.
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Das Aufnahmegestell 1100 der Vereinzelungsvorrichtung 1000 ist mit einer Nachführeinrichtung in Form eines Magazinfußes 1200, der sich unterhalb des Stapels SL befindet, ausgestattet. Der Magazinfuß unterstützt den Stapel mittig von unten, indem er durch das Magazin 1150 von unten hindurchgreift. Hierzu weist das Magazin eine Durchbrechung in seinem Bodenbereich auf. Der Magazinfuß stützt sich auf einer Unterlage 1210 ab, die Teil des Aufnahmegestells sein kann (nicht dargestellt). Der Magazinfuß ist ein translatorischer Aktor. Er ist beispielsweise mit einem NC-gesteuerten Stellmotor und einem mit diesem verbundenen Getriebe sowie einer Teleskopvorrichtung, die von dem Stellmotor und dem Getriebe bewegt wird, ausgestattet, um den Magazinfuß in vertikaler Richtung aus- und einfahren zu können. Der Magazinfuß hält an seinem oberen Ende eine Ausrichtehalterung in Form einer Ausrichteplatte 1250 (3), die horizontal ausgerichtet ist und eine Plattform für den Stapel bildet, auf der dieser aufliegt. Der Magazinfuß ist nicht starr mit der Ausrichteplatte verbunden. Die Verbindung beider Elemente erlaubt zumindest eine Kipp- oder Taumelbewegung der Ausrichteplatte gegen die Vertikale. Die Ausrichteplatte ist zusammen mit dem Magazinfuß Teil des Aufnahmegestells und befindet sich innerhalb des Magazins, wenn dieses in das Aufnahmegestell eingesetzt ist. Hierzu kann auch die Ausrichteplatte durch die Durchbrechung im Bodenbereich des Magazins hindurchtreten. Die Ausrichteplatte ist nicht starr und biegesteif sondern kann sich unter der darauf liegenden Last verwinden, sodass sich die Platte an die Unterseite des darauf abgelegten Laminatstreifen-Stapels anschmiegt. Der Magazinfuß ist dazu ausgebildet, nach jedem Abheben des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 von dem Stapel diesen um die Dicke des abgehobenen Laminatstreifens anzuheben, sodass der darunter angeordnete Laminatstreifen L2, der nun zuoberst liegt, an der Stelle des zuvor abgehobenen Laminatstreifens liegt.
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Damit der jeweils zuoberst liegende Laminatstreifen L1 gemäß der vorliegenden Erfindung präzise abgehoben werden kann, muss er genau in einer Verschiebeebene 1300 liegen. Dies setzt voraus, dass der zuoberst liegende Laminatstreifen nicht in sich gebogen ist und dass er präzise horizontal ausgerichtet ist. Da die Laminatstreifen L unter Umständen uneben sind, kann ihre Stapelung dazu führen, dass der zuoberst liegende Laminatstreifen durchgebogen und/oder im Stapel schräg angeordnet ist. Um dies auszugleichen, sind zusätzlich zu dem Magazinfuß 1200 ferner vier Stellfüße 1410, 1420, 1430, 1440 an der Unterseite der Ausrichteplatte 1250 angeordnet, von denen jeweils einer in einem Eckbereich des Stapels SL an der Unterseite der Ausrichteplatte angreift. Hierzu sind die Stellfüße wie der Magazinfuß nicht starr mit der Ausrichteplatte verbunden. Vielmehr wird eine Kipp- oder Taumelbewegung der Ausrichteplatte zu den Stellfüßen zugelassen. Die Stellfüße stützen sich nach unten an einem am Magazinfuß befestigten Lager 1450 ab, sodass dieses Lager bei einer Vertikalbewegung des Magazinfußes in vertikaler Richtung mitbewegt wird. Damit wird mittels des Magazinfußes eine vertikale Grundposition der Ausrichteplatte eingestellt. Mittels der Stellfüße kann dann zusätzlich eine Feinjustierung der jeweiligen Vertikalposition der Eckbereiche der Ausrichteplatte eingestellt werden, sodass der zuoberst liegende Laminatstreifen exakt plan und horizontal in der Verschiebeebene liegt. Die Stellfüße sind ebenso wie der Magazinfuß jeweils Aktoren. Sie sind beispielsweise mit einem NC-gesteuerten Stellmotor und einem mit diesem verbundenen Getriebe sowie einer Teleskopvorrichtung, die von dem Stellmotor und dem Getriebe angetrieben wird, ausgestattet, um diese in vertikaler Richtung aus- und einfahren zu können. Die Stellfüße greifen wie der Magazinfuß durch den Boden des Magazins hindurch. Durch geeignete Ansteuerung der Stellfüße und des Magazinfußes kann die Ausrichteplatte in eine Form gebracht werden, die es ermöglicht, dass der zuoberst liegende Laminatstreifen exakt in der Verschiebeebene liegt (9).
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Der Stapel SL wird von oben durch Niederhalter 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, 1360 festgehalten. Für die Vertikalpositionsbestimmung drücken diese den zuoberst liegenden Laminatstreifen L1 fest auf den Stapel auf. Ansonsten liegen sie auf dem Stapel leicht auf. Die Niederhalter sind sowohl vertikal als auch horizontal bewegbar und zwar mittels translatorischer Aktoren. Für die Horizontalbewegung ist ein pneumatisch angetriebener Aktor vorgesehen. Damit die Niederhalter auf die Oberseite des zuoberst liegenden Laminatstreifens aufgedrückt werden können, beispielsweise um deren Vertikalposition zu erfassen, weisen die Niederhalter ferner jeweils einen pneumatisch wirkenden Aktor zur Erzeugung einer Vertikalbewegung auf, sodass diese eine nach unten wirkende Kraft auf den Stapel ausüben. Die Niederhalter sind durch horizontal auf dem zuoberst liegenden Laminatsteifen auflegbare Niederhalterarme 1311, 1321, 1331, 1341, 1351, 1361 gebildet, die sich von einem Niederhalterkörper 1312, 1322, 1332, 1342, 1352, 1362 ausgehend horizontal erstrecken.
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Ferner befindet sich an den in den Eckbereichen des Stapels SL angeordneten Niederhaltern 1310, 1330, 1340, 1360 jeweils ein Vertikalpositionsmessfühler in Form eines Wegmessstiftes 1510, 1520, 1530, 1540, mit dem sich die Vertikalposition des jeweiligen Niederhalters ermitteln lässt.
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Die derart ermittelte Vertikalposition dient als Steuersignal zum Bewegen der Stellfüße 1410, 1420, 1430, 1440. Hierzu dienen entsprechende Regelketten; eine erste Regelkette zwischen dem ersten Stellfuß 1410 und dem ersten Wegmessstifft 1510, eine zweite Regelkette zwischen dem zweiten Stellfuß 1420 und dem zweiten Wegmessstift 1520, eine dritte Regelkette zwischen dem dritten Stellfuß 1430 und dem dritten Wegmessstift 1530 und eine vierte Regelkette zwischen dem vierten Stellfuß 1440 und dem vierten Wegmessstift 1540. Zum Ausrichten des zuoberst liegenden Laminats L1 in der Verschiebeebene 1300, d.h. exakt plan und horizontal liegend, werden die Stellfüße solange auf- oder abbewegt, bis die gewünschte Lage und Ausrichtung des zuoberst liegenden Laminatstreifens erreicht ist. Diese Solllage in der Verschiebeebene 1300 wird mittels der Wegmessstifte ermittelt.
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Die in den Eckbereichen angeordneten Niederhalter 1310, 1330, 1340, 1360 bilden mit den Wegmessstiften 1510, 1520, 1530, 1540 die Positionsmesseinrichtungen. Die Positionsmesseinrichtungen sind zusammen in einem Zentrierrahmen integriert, der den Laminatstreifenstapel SL in dessen oberem Bereich allseitig umgibt (nicht dargestellt). Der Abstand der Innenwände des Zentrierrahmens zum Stapel ist auf drei Seiten gering. Er beträgt dort beispielsweise lediglich 0,5 mm. Auf einer vierten Seite ist dieser Abstand etwas größer. Er beträgt dort beispielsweise 1,5 mm. An dieser Seite bildet der Zentrierrahmen einen Ausrichteanschlag 1600, an dem das zuoberst liegende Laminat L1 nach einer Horizontalverschiebeoperation anschlägt, um eine definierte Position nach dem Verschieben einzunehmen. In Höhe des zuoberst liegenden Laminatstreifens, d.h. in Höhe der Verschiebeebene 1300, befindet sich am Ausrichteanschlag eine horizontal verlaufende Nut 1610 mit einer Breite, die ungefähr der Dicke der Laminatstreifen entspricht. Beim Verschieben des zuoberst liegenden Laminatstreifens wird dieser in die Nut hineingeführt und damit in dem beim Verschieben erzeugten Überstand UE mit einer Breite a vertikal unbeweglich gehalten (6).
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In die drei an der einen Langseite des Stapels SL angeordneten Niederhalter 1340, 1350, 1360 ist ferner jeweils eine Verschiebeeinrichtung 1710, 1720, 1730 in Form jeweils eines Querschiebers integriert. Die Querschieber sind durch schmale Stempel, deren Höhe ungefähr der Dicke der Laminate L entspricht, gebildet. Die Querschieber sind in der Höhe der Verschiebeebene 1300 und damit nach Nachführung des Stapels SL mittels des Magazinfußes 1200 und Ausrichtung des Stapels mittels der Stellfüße 1410, 1420, 1430, 1440 in Höhe des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 angeordnet. Die Querschieber sind horizontal und zwar in Richtung auf den zuoberst liegenden Laminatstreifen bewegbar. Jeder dieser Querschieber ist mit einem translatorischen Aktor ausgestattet, der zur Erzeugung der Horizontalbewegung beispielsweise einen pneumatischen Antrieb bildet. Durch die Horizontalbewegung der Querschieber ist der zuoberst liegende Laminatstreifen aus der Grundposition, in der er in dem Stapel mit den anderen Laminaten fluchtet, heraus in eine Abnahmeposition verschiebbar.
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Zwischen der den Ausrichteanschlag 1600 bildenden Wand des Zentrierrahmens und dem Stapel SL befinden sich ferner zwei Aushebeeinrichtungen in Form von vertikal bewegbaren Aushebestiften 1810, 1820. Jede dieser Einrichtungen weist einen translatorischen Aktor auf, der zur Erzeugung einer Vertikalbewegung pneumatisch angetrieben ist. Diese Stifte befinden sich in dem Spalt zwischen dem Ausrichteanschlag 1600 und dem Stapel SL und sind damit nach dem Verschieben des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 unterhalb dieses Laminatstreifens angeordnet, sodass dieser Laminatstreifen mittels der Aushebestifte an dem überstehenden Rand angehoben werden kann (7, 8).
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Ferner weist die Vereinzelungseinrichtung 1000 zwei Nutzentrenneinrichtungen (Kartentrenner) in Form von Metallblättern 1900 auf, die zwischen dem zuoberst liegenden Laminatstreifen L1 und dem darunter nächstliegend angeordneten Laminatstreifen L2 einschiebbar sind (7, 8). Jede dieser Einrichtungen ist mit einem translatorischen Aktor ausgerüstet, der zur Erzeugung einer Horizontalbewegung pneumatisch angetrieben ist. Die Metallblätter sind horizontal ausgerichtet und in jeweils einem Eckbereich des Stapels ungefähr in der Höhe des zuoberst liegenden Laminatstreifens angeordnet. Sie sind in den Zentrierrahmen integriert und können aus diesem aus- und in diesen eingefahren werden.
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Die erfindungsgemäße Vereinzelungsvorrichtung wird wie folgt betrieben:
In 2 bis 4 ist der Stapel SL der Laminatstreifen L1, L2, ... in der Vereinzelungsvorrichtung 1000 im Ausgangszustand dargestellt. In diesem Ausgangszustand liegen die Laminatstreifen in dem Stapel fluchtend übereinander. Dieser Ausgangszustand entspricht dem Verfahrensschritt (a) des Vereinzelungsverfahrens.
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Aus 9 geht hervor, dass der Magazinfuß 1200 zunächst den Stapel SL in eine Höhe anhebt, in der der zuoberst liegende Laminatstreifen L1 ungefähr in der Verschiebeebene 1300 liegt, die auch durch die Querschieber 1710, 1720, 1730 definiert ist (2 bis 4). Diese Maßnahme zum Positionieren des im Stapel zuoberst liegenden Laminatstreifens in der Verschiebeebene durch vertikales Nachführen des Stapels entspricht Verfahrensschritt (b) des Vereinzelungsverfahrens.
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Die Niederhalter 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, 1360 sind mittels der pneumatischen Aktoren, die deren Horizontalbewegung ermöglichen, in eine Arbeitsstellung verfahren, in der sie mit den Niederhalterarmen 1311, 1321, 1331, 1341, 1351, 1361 auf dem zuoberst liegenden Laminatstreifen L1 des Stapels SL aufliegen. Mittels der pneumatisch angetriebenen Aktoren der Niederhalter, die eine Vertikalbewegung erzeugen können, wird dann eine nach unten wirkende Kraft auf den Stapel ausgeübt.
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Mittels der in den Eckbereichen der Ausrichteplatte 1250 (in 9 zur Verdeutlichung von deren Flexibilität überhöht nach oben gebogen dargestellt) angreifenden Stellfüße 1410, 1420, 1430, 1440 werden anschließend die Eckbereiche des Stapels SL angehoben oder abgesenkt, sodass auch die Eckbereiche des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 je nach der aktuellen Vertikalposition dieser Eckbereiche angehoben oder abgesenkt werden. Diese Feinjustierung der Lage und Ausrichtung des zuoberst liegenden Laminatstreifens wird über die in den in den Eckbereichen liegenden Niederhaltern 1310, 1330, 1340, 1360 integrierten Wegmesssensoren 1510, 1520, 1530, 1540 detektiert, sodass über die Vorgabe von Sollpositionen für die Vertikallage des zuoberst liegenden Laminatstreifens in dessen Eckbereichen über einen Regelkreis exakt eine Planlage und Ausrichtung dieses Laminatstreifens in der Verschiebeebene 1300 eingestellt werden kann. Sowohl die in den Eckbereichen angeordneten Niederhalter als auch die sich an den Langseiten des Stapels mittig angeordneten Niederhalter 1320, 1350, die keine Wegmesssensoren aufweisen, drücken damit den zuoberst liegenden Laminatstreifen auf den Stapel auf.
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Die vorstehenden Maßnahmen zum Ausrichten des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 in horizontaler Lage entsprechen Verfahrensschritt (c) des Vereinzelungsverfahrens.
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Nach dem Ausrichten des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 in der Verschiebeebene 1300 wird dieser Laminatstreifen mittels der Querschieber 1710, 1720, 1730 gegen den Ausrichteanschlag 1600 verfahren. Dabei wird dieser in die Nut 1610 in dem Anschlag hineingeschoben (5 und 6). Hierzu werden die Querschieber der drei Niederhalter 1340, 1350, 1360 an der dem Ausrichteanschlag gegenüber liegenden Langseite des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 in Richtung auf den Ausrichteanschlag verschoben. Die Querschieber greifen an der dem Ausrichteanschlag gegenüber liegenden Kante der Langseite des zuoberst liegenden Laminatstreifens an, ohne dabei auch den darunter liegenden Laminatstreifen L2 zu bewegen. Dies gelingt dadurch, dass die Querschieber ebenso wie der zuoberst liegende Laminatstreifen exakt in der Verschiebeebene liegen. Durch den Vorschub des oberen Laminatstreifens bildet dieser einen Überstand UE mit der Breite a gegenüber dem restlichen Stapel SL. Unter dem Überstand sind mittlerweile die Aushebestifte 1810, 1820 (2) nach oben gefahren und setzen an der Unterseite des überstehenden Laminatstreifens an (6).
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Diese Maßnahme des horizontalen Verschiebens des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 gegenüber dem im Stapel SL darunter nächstliegenden Laminatstreifen L2 unter Bildung eines Überstandes UE des zuoberst liegenden Laminatstreifens gegenüber dem darunter nächstliegenden Laminatstreifen entspricht Verfahrensschritt (d) des Vereinzelungsverfahrens.
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Anschließend wird der zuoberst liegende Laminatstreifen L1 mittels der Aushebestifte 1810, 1820 an der überstehenden Seite angehoben, sodass sich zwischen diesem Laminatstreifen und dem restlichen Stapel SL an dieser Seite ein Spalt ergibt (8). Diese Maßnahme des Anhebens des zuoberst liegenden Laminatstreifens im Bereich des Überstandes UE mittels der Aushebestifte, sodass der zuoberst liegende Laminatstreifen von dem darunter liegenden Laminatstreifen L2 abgehoben wird, entspricht Verfahrensschritt (e) des Vereinzelungsverfahrens.
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Mittels zweier Kartentrenner 1900, die in Höhe des Spaltes platziert sind, d.h. etwa in Höhe der Verschiebeebene 1300, wird danach der partiell abgehobene Laminatstreifen L1 von dem restlichen Stapel SL abgetrennt. Hierzu werden die die Kartentrenner bildenden Messer in den Spalt zwischen dem abgehobenen Laminatstreifen und dem darunter liegenden Laminatstreifen L2 eingefahren und blockieren damit das Abheben der Laminatstreifen L2, L3, ... unterhalb des zuoberst liegenden Streifens.
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Diese Maßnahme des Trennens des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 im abgehobenen Bereich von dem darunter liegenden Laminatstreifen L2 entspricht Verfahrensschritt (f) des Vereinzelungsverfahrens. Durch die Kartentrenn-Messer 1900 wird beim anschließenden Abheben des zuoberst liegenden Laminatstreifens verhindert, dass weitere Laminatstreifen mitabgehoben werden.
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Zum Abheben des zuoberst liegenden Laminatstreifens L1 vom restlichen Stapel SL fahren zusätzlich auch die Niederhalter 1310, 1320, 1330, 1340, 1350, 1360 von dem Stapel in horizontaler Richtung weg und geben damit den obersten Laminatstreifen für das Abheben frei (7 und 8). Mittels geeigneter Handhabungssysteme, beispielsweise mittels eines Vakuumsaugsystems 2011, 2012, kann nun der zuoberst liegende Laminatstreifen abgehoben werden, ohne dass die darunter angeordneten Laminatstreifen L2, L3, ... abgehoben oder auch nur horizontal verschoben werden. Anschließend werden die Niederhalter wieder über den Stapel verfahren, sodass deren Niederhalterarme 1311, 1321, 1331, 1341, 1351, 1361 über dem nunmehr zuoberst liegenden Laminatstreifen liegen. Danach kann der Magazinfuß 1200 den Stapel wiederum anheben, um den zuoberst liegenden Laminatstreifen ungefähr in die Höhe der Verschiebeebene zu verfahren.
