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Vorrichtung zum Vereinzeln und Transportieren des je-
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weils obersten Blattes eines Stapels von Blättern oder blattförmigen
Gegenständen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vereinzeln und Transportieren
des jeweils obersten Blattes eines Stapels von Blättern oder blattförmigen Gegenständen
mittels eines beweglichen Saugmundstückes, bei welchem der das Ansaugen des Blattes
bewirkende Unterdruck gleichzeitig die Bewegung des längsverschieblich in einer
Führung gelagerten Saugmundstückes steuert.
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Eine Vorrichtung dieser Art ist Gegenstand der Deutschen Gebrauchsmusterschrift
1 782 267. Dabei ist jedoch zur Erzeugung einer Transportbewegung in Richtung auf
die nachfolgenden Transportwalzen eine eigene Blasdüse erforderlich, deren Luftstrom
mehrere der obersten Blätter des Stapels erfassen und dadurch den Vereinzelungsvorgang
stören kann.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der
eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die Sicherheit des Trennvorganges
gesteigert wird, und daß das bewegliche Saugmundstück in einfacher Weise neben der
Vereinzelung auch den Transport des Blattes zu den nachfolgenden Transportwalzen
einleiten kann.
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Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst.
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Bei dieser Anordnung führt das bewegliche Saugmundstück zunächst eine
Hubbewegung aus, welche das zu vereinzelnde Blatt vom Stapel abhebt. Dieser Hubbewegung
schließt sich eine pulsierende Bewegung des Saugmundstückes an, welche einerseits
das Abschütteln eines unbeabsichtigt durch das Saugmundstück angezogenen Doppelblattes
bewirkt und andererseits durch den periodischen Wechsel von in bestimmten Richtungen
erfolgenden Hub- und Fallbewegungen des Blattes dessen Transport den nachfolgenden
Tranportwalzen einleitet. Die pulsic rende Bewegung des Saugmundstückes kann dadurch
verstärkt werden, daß die Angriffsfläche des in der Verbindungsleitung zwischen
dem Saugmundstück und der ventillosen Pumpe herrschenden, periodisch wechselnden
Luftdruckes mittels einer mit dem Saugmundstück verbundenen Membrane vergrößert
wird.
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Zur Uberbrückung größerer Stapelhöhen kann eine zusätzliche, mit einem
Fremdantrieb versehene Anstellvorrichtung für das bewegliche Saugmundstück oder
ein niveaugeregelter Steigtisch für den Stapel vorgesehen sein.
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Eine besonders trennsichere Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vereinzelungs- und Transporteinrichtung ergibt sich, wenn der Stapeltisch entgegen
der Transportrichtung geneigt und mit hinteren Stapelanschlägen versehen ist. Auf
diese Weise lassen sich auch sehr dünne, luftdurchlässige Blätter sowie aufgrund
elektrostatischer Aufladungen aneinander haftende Kunststoffolien gleichermanen
zuverlässig trennen.
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Die Transportgeschwindigkeit in Richtung auf die nachfolgenden Transportwalzen
läßt sich durch Verwendung eines in Transportrichtung geneigten Stapeltisches mit
vorderen Stapelanschlägen steigern. Diese Ausführungsform begünstigt auch das Nachschieben
von Blättern während des Betriebes.
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Bei allen Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vereinzelungseinrichtung
ist es möglich, das geförderte Blatt an ein stehendes, in bekannter Weise in Abhängigkeit
von den Betriebsphasen eines Folgegerätes getaktetes Transportwalzenpaar oder an
einen seitlichen Stapelanschlag anzulegen, ohne daß dabei an dem beweglichen Saugmundstück
und dem geförderten Blatt nenenswerte Reibungskräfte bzw. durch Reibung hervorgerufene
Abnutzungserscheinungen auftreten.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und
der Beschreibung, worin im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
erörtert wird. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße
Vereinzelungseinrichtung in halbschematischer Darstellung, Fig. 2 das Bewegungsdiagramm
des vom Saugmundstück erfaßten Blattes, Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Saugmundstückbewegung,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vereinzelungsvorrichtung,
Fig. 5 eine Saugmundstückanordnung zur Abnahme von groß- oder verschiedenformatigen
Blättern, Fig. 6 ein mit einer Membrane verbundenes, bewegliches Saugmundstück,
und Fig. 7 einen mit einer Membranpumpe zu einer Baueinheit vereinigten Saugabnehmer.
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Gemäß Figur 1 ist in einem Gerätegestell 1 ein Stapeltisch 2 für einen
Blattstapel 3 angeordnet. Der Stapeltisch 2 ist um einen Winkel c gegenüber der
Waagrechten geneigt und weist an seinem hinteren Ende einen Stapelanschlag 2a auf,
welchem sich die auf dem Stapel befindlichen Blätter 3a unter Schwerkraftwirkung
anlegen.
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Er ist als sogenannter Steigtisch ausgebildet, welcher mittels Schraubspindeln
4 in bekannter Weise in Abhängigkeit von einem in der Figur nicht gezeigten Stapelfühler
selbsttätig soweit in der zur Stapeloberfläche
senkrechten Richtung
verstellt werden kann, daß die Stapeloberfläche stets das in der Figur durch die
Linie Ho gekennzeichnete Niveau einnimmt.
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Dem obersten Blatt 3a des Stapels 3 liegt unter der Wirkung seines
Eigengewichtes und einer leichten Andruckfeder 5 ein bewegliches Saugmundstück 6
an. Das Saugmundstück 6 ist auf ein am unteren Ende eines beweglichen Kolbens 7
ausgebildetes Mundstück 7a aufgesteckt, welches eine zentrale Bohrung 7c aufweist.
Der Kolben 7 ist längsbeweglich in einem Führungszylinder 8 gelagert, in welchen
eine in eine Ausnehmung 7b des Kolbens 7 eingreifende Anschlagschraube 9 eingeschraubt
ist. Der Führungszylinder 8 ist in einen gerätefesten Halter 10 eingesteckt und
an seinem oberen Ende mittels eines mit einer zentralen Bohrung lla versehenen,
in den Führungszylinder 8 einschraubbaren AnschluB-stückes 11 verschlossen, welches
gleichzeitig als Gegens auger für die im Innern des Kolbens 7 angeordnete Andruckfeder
5 dient.
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Auf das Anschlußstück 11 ist eine Verbindungsleitung 12 aufgesteckt,
welche das Innere des Führungszylinders 8 mit einer ventillosen Membranpumpe 13
verbindet. Die Membrane 16 der Membranpumpe 13 ist zwischen einem Oberteil 14 und
einem Unterteil 15 eingespannt und mittels einer Schraube 16a mit einer Kurbel stange
17 verbunden. Die Kurbel stange 17 wird von einem im Unterteil 15 der Membranpumpe
gelagerten, von einem in der Figur nicht dargestellten Antriebsmotor in Pfeilrichtung
B angetriebenen Exzenter 18 in eine periodische Bewegung versetzt. Natürlich kann
anstelle der in der
Figur gezeigten Membranpumpe auch eine ventil
lose Kolbenpumpe oder eine andere, zum Erzeugen eines periodisch wechselnden Über-
und Unterdruckes geeignete Pumpanordnung Verwendung finden.
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Das Oberteil 14 trägt neben einem rohrförmigen Anschlußstück 14a für
die Verbindungsleitung 12 ein als Entlüftungsleitung dienendes Rohrstück 14b, welches
mittels eines halbkugelförmigen, aus einem elastischen Werkstoff bestehenden Ventilkörpers
19 verschließbar ist. Ein zapfenförmiger Ansatz 19a des Ventilkörpers 19 ist in
eine entsprechende Bohrung eines hochgestellten Lappen 20a eines zweiarmigen Kipphebels
20 eingesteckt, welcher unter der Wirkung einer Schenkelfeder 21 steht, die ihn
entgegen dem Uhrzeigersinn zu verdrehen sucht und die dadurch den Ventil körper
19 an die Öffnung des Rohrstückes 14b anlegt. Ein Arm 20b des Kipphebels 19 wirkt
mit einem Betätigungshebel 21 zusammen, welcher durch eine Öffnung la des Gerätegestells
1 greift. Der Betätigungshebel 21 wird durch nicht näher dargestellte, beispielsweise
elektromagnetische Mittel von der Steuereinrichtung des der erfindungsgemäßen Vereinzelungseinrichtung
nachfolgenden Gerätes in dem Takt gesteuert, in welchem die Vereinzelung der Blätter
erfolgen soll, wobei ein Öffnen des Ventiles 14b, 19 die sofortige Unterbrechung
des Vereinzelungsund Transportvorganges bewirkt.
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Schließlich sind noch in Förderrichtung F der vereinzelten Blätter
gesehen hinter dem Stapeltisch 2 Transportwalzen 22 und 23 angeordnet, welche auf
Wellen 24 und 25 gelagert sind. Die Transportwalzen 22 und 23
können
entweder ständig in der angezeigten Pfeilrichtung umlaufen oder in dem für die nachfolgende
Verarbeitungsmaschine erforderlichen Takt intermittierend angetrieben sein. Mittels
der zuletzt genannten Taktung kann z.B. im Falle eines Kopiergerätes in bekannter
Weise das richtige Anlegen des Kopieträgers an den Aufzeichnungszylinder gesteuert
werden. Die Transportwalzen 22 und 23 sind von Leitblechen 26 und 27 für die zu
transportierenden Blätter umgeben.
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Die Figuren 2 und 3 zeigen den Bewegungsablauf des Saugmundstückes
6 und des von diesem Mundstück erfaßten Blattes 3a. Demnach liegt das bewegliche
Saugmundstück 6 zunächst unter der Wirkung der Andruckfeder 5 dem obersten Blatt
des Stapels 3 auf. Nach dem Schließen des Entlüftungsventiles 19 (Figur 1) bzw.,
falls kein derartiges Entlüftungsventil vorgesehen ist, nach dem Anlaufen der Pumpe
13 wird das Blatt 3a an das Saugmundstück angezogen, wobei es nach Art eines Rückschlagventils
die Bohrung 7c des Kolbens 7 verschließt.
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Im Innern des Führungszylinders 8 entsteht ein Unterdruck, welcher
sich u.a. auch auf die hinteren Abschlußflächen des Kolbenquerschnittes 7d (Figur
1) auswirkt, wodurch der Kolben 7 entgegen der Wirkung seines Eigengewichtes und
der Kraft der Andruckfeder 5 ausgehend vom Stapelniveau Ho um eine den Volumenverhältnissen
des Führungszylinders 8 und der Membranpumpe 13 entsprechende Strecke H1 angehoben
wird.
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Während der folgenden Uberdruckphase der Membranpumpe 13 kann der
Kolben 7 der Pumpenbewegung nicht trägheitslos folgen, wodurch sich Volumenunterschiede
zwi-
schen dem Pumpenhub und dem Kolbenhub ergeben, welche zeitweilig
einen Uberdruck in der an sich aufgrund des Eigengewichtes des Kolbens und der Wirkung
der Andruckfeder 5 unter Unterdruck stehenden Verbindungsleitung 12 erzeugen. Dies
führt zu einem Ausblasen von Luft durch das vom Blatt 3a und dem beweglichen Saugmundstück
6 gebildete Rückschlagventil, welches in Verbindung mit der Trägheit des beweglichen
Saugmundstückes bewirkt, daß bei den folgenden Hüben der Membranpumpe 13 der Kolben
7 einerseits nicht mehr in seine stapelseitige Endlage gelangt, und andererseits
auch nicht mehr über die volle, den Volumenverhältnissen von Pumpe 13 und Führungszylinder
8 entsprechende Hubstrecke H1 angehoben wird. Vielmehr stellt sich nach einer kurzen
Übergangszeit eine periodische Kolbenbewegung mit der während der gesamten Einschaltzeit
te im wesentlichen gleichbleibenden Amplitude A ein, welche das Saugmundstück 6
mit einer der Pumpenfrequenz f entsprechenden Frequenz zwischen den Hubhöhen Hmjn
und Hma x hin- und herbewegt. Die Amplitude A bzw. die Größe von Hmax und Hmin hängen
dabei insbesondere von folgenden Faktoren ab, durch deren geeignete Wahl sie im
jeweils gewünschten Sinne beeinflußt werden können: - Volumenverhältnis der Pumpe,
der Zylinderführung und der dazwischenliegenden Luftleitungen, - Trägheit des beweglichen
Saugmundstückes, sowie Art und Stärke darauf wirkenden Rückstellkräfte (z.B.Andruckfeder
5),
- Pumpfrequenz, - relativer Einfluß des am Saugmundstück herrschenden
Unterdruckes auf das Ansaugen des Blattes und das Heben des Kolbens.
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Eine für die Abnahme von Papierblättern verschiedenen Flächengewichtes
und von dünnen Kunststofffolien geeignete Bewegungscharakteristik wurde beispielsweise
mit der bei bekannten Teleskopsaugern üblichen Dimensionierung bei Verwendung einer
leichten Andruckfeder mit flacher Charakteristik und bei einer Hubhöhe Hmax von
etwa 10 bis 20 mm mit einer Pumpfrequenz von etwa 20 bis 30 Hz erzielt.
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Es wurde ferner gefunden, daß sich sowohl die Ansaugal s auch die
Trennsicherheit der erfindungsgemäßen Vereinzelungsund Transporteinrichtung durch
Verwendung eines Saugmundstückes verbessern läßt, welches in der in den Figuren
gezeigten Weise mit einer möglichst großen elastischen Saugplatte 6a ausgestattet
ist (Fig.1,2,6,7).
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Diese Saugplatte 6a schließt sich aufgrund ihrer Elastizität dem obersten
Blatt des Stapels selbst im Falle von Unebenheiten und Winkel unterschieden dicht
an und bietet für den angreifenden Unterdruck eine große Fläche. Selbst in den Fällen,
in denen zwischen der Saugplatte 6a und dem obersten Blatt des Stapels zunächst
ein kleiner Abstand bleibt, entsteht aufgrund der unter der ausgedehnten Saugplatte
mit relativ großer Geschwindigkeit einströmenden Luft ein in den meisten Fällen
zur Einleitung des Ansaugvorganges ausreichender Unterdruck.
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Der relative Einfluß des in der Verbindungsleitung 12 herrschenden
Luftdruckes auf die Hubbewegung des Saugmundstückes 6 läßt sich, wie im folgenden
noch näher ausgeführt wird, durch eine Vergrößerung der wirksamen Kolbenfläche 7d
bzw. durch die Einschaltung einer mit dem Kolben 7 verbundenen Membrane in den Luftweg
erreichen.
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Wie insbesondere aus Figur 2 ersichtlich ist, führt die vorstehend
beschriebene Bewegungscharakteristik des beweglichen Saugers 6 dazu, daß das oberste
Blatt 3a des Stapels 3 zunächst um die Strecke H1 vom Stapel abgehoben wird. Anschließend
führt es im Rhythmus der Pumpenfreqenz abwechselnd Fallbewegungen in Schwerkraftrichtung
G und Hubbewegungen in Bewegungsrichtung H des beweglichen Saugmundstückes 6 aus.
Bei Neigung der Saugerführung um einen geeigneten Winkel ß gegenüber der Schwerkraftrichtung
G entsteht aus den beiden vorstehenden Bewegungen eine resultierende Bewegung in
Förderrichtung F.
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Bei den in Figur 1 und 2 gezeigten Beispielen ist die Förderrichtung
F um einen Winkel » gegenüber der Waagrechten geneigt. Diese Neigung der Förderrichtung
F, welche im wesentlichen sowohl mit der Neigung der Unterfläche des Saugmundstückes
sowie mit der Neigung der Stapeloberfläche übereinstimmt, begünstigt das Zurückhalten
der Blätter im Stapel durch Schwerkraftwirkung und erhöht dadurch die Trennsicherheit
der Vereinzelungsvorrichtung.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vereinzelungsvorrichtung
liegt noch darin, daß das geförderte Blatt während seiner vorstehend geschilderten
Hub- und Fallbewegungen ohne Reibungsverbindung mit dem Saugmundstück 6 ist. Es
ist daher möglich, das vereinzelte Blatt ohne Abschalten der Pumpe durch Einführen
von Zusatzkräften praktisch reibungsfrei entgegen der vom Saugmundstück vorgegebenen
Bewegungsrichtung zu bewegen oder festzuhalten. Dies ist einmal bei dem oft praktizierten
Anlegen des vereinzelten Blattes gegen ein stehendes Saugwalzenpaar von Bedeutung.
Zum anderen ist es aber auch möglich, wie anschließend anhand der Figur 4 gezeigt
wird, mittels eines einzigen in geeigneter Weise placierten Saugers Blätter verschiedenen
Formates zu fördern und sie während des Transportvorganges an eine seitliche Führung
anzulegen.
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Gemäß Figur 4 liegen auf einem Stapeltisch 2 Blätter 3a von verschiedenem
Format. Das Saugmundstück 6 ist so placiert, daß es wechselweise jedes der an einen
hinteren Stapelanschlag 2a und einen seitlichen Stapelanschlag 2b angelegten Blattformate
3a erfassen kann.
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Seine Förderrichtung F' ist um einen solchen Winkel ,* gegenüber der
eigentlichen Förderrichtung F verdreht, daB eine auf die seitliche Führung 2b gerichtete
Förderkomponente F" entsteht. Das geförderte Blatt wird daher, unabhängig von seinen
äußeren Abmessungen, während des gesamten Transportvorganges gegen die seitliche
Führung 2b angelegt und ohne Verkantung den Förderwalzen 22, 23 zugeführt.
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Wie aus Figur 4 ebenfalls ersichtlich ist, kann zusätzlich zu dem
Saugmundstück 6 zur Uberbrückung eines längeren Transportweges bis zum ersten Förderwalzenpaar
22,23 noch ein weiteres Saugmundstück 6' angeordnet werden. Außerdem ist es möglich,
zur Förderung breiterer Formate mehrere Saugmundstücke, wie z.B. die Saugmundstücke
6 und 6" nebeneinander anzuordnen.
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Figur 5 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemaßen Vereinzelungsvorrichtung,
bei welcher der Stapeltisch 28 in Transportrichtung um einen Winkel '% gegenüber
der Waagrechten geneigt ist. Der Stapelanschlag 28a ist in diesem Fall vor dem Blattstapel
3 angeordnet. Der Saugabnehmer 29 mit dem Saugmundstück 30 ist an einem schwenkbaren
Träger 31 befestigt, welcher auf einer gerätefesten Achse 32 gelagert ist. Der Träger
31 steht unter der Wirkung einer Zugfeder 33, welche ihn im Gegenuhrzeigersinn zu
verschwenken sucht und ihn dadurch an einen gerätefesten Anschlag 34 anlegt.
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Aufgrund dieser Schwenkbewegung wird das Saugmundstück 30 im Ruhezustand
von der Stapeloberfläche abgthoben. Während dieser Betriebsphase ist es möglich,
den Stapel 3 durch weitere Blätter zu ergänzen, wobei ein am Träger 31 angebrachtes
Leitblech 35 ein Verhaken der nachgeschobenen Blätter hinter dem Saugmundstück 30
verhindert. Zusätzlich ist der im Ruhezustand über das Leitblech 35 überstehende
Teil des Saugmundstückes 30 mit einer Einführschräge 30a versehen.
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Die Schwenkbewegung des Trägers 31 dient der Vergrößerung der anfänglichen
Hubbewegung des Saugmundstückes.
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Soweit dieser große Anfangshub nicht benötigt wird,
kann
Hmin (Figur 3) entsprechend kleiner gewählt werden, wodurch eine größere Freiheit
bei der Wahl der oben aufgeführten, den Hub des Saugmundstückes beeinflussenden
Größen entsteht.
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Zur Einleitung der Anstellbewegung dient ein Hubmagnet 36, welcher
mittels einer Zugstange 37 mit einem Arm 31a des beweglichen Trägers 31 verbunden
ist. Der Hubmagnet 36 wird mittels geeigneter Steuermittel kurz vor dem Einschalten
des pulsierenden Saugabnehmers 29, 30 betätigt und kurz nach dem Einschalten des
Saugabnehmers wieder ausgeschaltet. Die Verbindungsleitung 38 zu dem auf dem schwenkbaren
Träger 31 angeordneten Saugabnehmer 29, 30 ist in bekannter Weise durch die hohle
Schwenkachse 32 geführt.
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Die Neigung ß der Hubrichtung H gegenüber der Schwerkraftrichtung
G ist in diesem Falle so gewählt, daß die Hubbewegung zusammen mit der Kippbewegung
des Trägers 31 im wesentlichen nur das vereinzelte Blatt vom Stapel trennt und über
den Stapelvorderanschlag 28a hebt, während sich die in Transportrichtung F weisende
Bewegungskomponente des vereinzelten Blattes 3a überwiegend aus der Fall bewegung
in Schwerkraftrichtung G ableitet. Mittels dieser Transportbewegung wird das Blatt
einem Transportwalzenpaar 22, 23 zugeleitet, welches an einer von Leitblechen 26,
27 gebildeten Führungsbahn angeordnet ist.
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Gemäß Figur 6 ist am oberen Ende des das bewegliche Saugmundstück
6 tragenden rohrförmigen Kolbens 37 mittels einer Ringmutter 37a eine Membrane 39
befestigt.
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Die Membrane 39 ist in den oberen, dosenartig erweiterten Teil 40a
einer Zylinderführung 40 eingelegt und mittels einer mittels Schrauben 41 an der
Zylinderführung 40 befestigten Kappe 42 abgedeckt, an welche die Saugluftleitung
12 angeschlossen ist. Der zwischen Membrane 39 und Kappe 42 eingeschlossene Raum
ist dadurch mit der ventillosen Pumpe verbunden, während der unterhalb der Membrane
befindliche Raum durch Entlüftungsbohrungen 40b mit der Außenluft verbunden ist.
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Bei dieser Anordnung wirkt der Pumpendruck auf eine wesentlich größere
Fläche als die Querschnittsfläche des Kolbens 37, so daß sich der für das Saugmundstück
6 benötigte Unterdruck in wesentlich stärkerem Maße auf die Bewegung des Kolbens
37 auswirkt. Wie weiter oben bereits ausgeführt, kann dadurch die in Figur 3 gezeigte
Bewegungscharakteristik in dem Sinne beeinflußt werden, daß sich der in der Leitung
12 herrschende Luftdruck in stärkerem Maße auf die Bewegung des Saugmundstückes
auswirkt.
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Gemäß Figur 7 ist in einem gerätefesten Halter 43 ein Ringkörper 44
angeordnet, in den zwei Membranen 45 und 46 eingesetzt sind. Die untere Membrane
45 ist mittels eines Schraubringes 47, die obere Membrane 46 mittels einer Schraubkappe
48 in dem Ringkörper 44 gehalten. An der Membrane 45 ist mittels einer Ringmutter
49 ein rohrförmiger Träger 50 für das bewegliche Saugmundstück 6 befestigt. Die
Membrane 46 ist mittels einer Schraube 51 mit einem bol zenförmi gen Magnetanker
52 verbunden, welcher in eine in die Schraubkappe 48 eingesetzte Magnetspule 53
eintaucht. Die Magnetspule 53
ist mittels Leitungen 54 und 55 an
einen in der Figur nicht gezeigten Wechselstromgenerator angeschlossen, welcher
sie in dem für die Vereinzelung und den Transport der im Stapel 3 befindlichen Blätter
erforderlichen Takt mit Wechselstrom der für den Betrieb des Saugabnehmers erforderlichen
Frequenz versorgt. Die Membrane 46 bildet in diesem Fall die zum Betrieb des beweglichen
Saugmundstückes 6 erforderliche Membranpumpe, welche zusammen mit dem Saugabnehmer
als ganze Einheit in das Gerät einsetzbar bzw. zu Wartungszwecken dem Gerät entnehmbar
ist. Natürlich könnte der rohrförmige Träger 50 für das bewegliche Saugmundstück
6 auch in der in Figur 6 gezeigten Weise in einer Zylinderführung geführt sein.