EP2838826B1

EP2838826B1 - Staplerrad zum stapeln von blättern

Info

Publication number: EP2838826B1
Application number: EP13718300.0A
Authority: EP
Inventors: Markus Haberstroh
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2013-04-15
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-04-15
Also published as: WO2013156137A1; US20150061221A1; US9193553B2; EP2838826A1; DE102012008475A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Staplerrad zum Stapeln von Blättern und eine Blattgutbearbeitungsvorrichtung umfassend ein solches Staplerrad, insbesondere zum Bearbeiten von Wertdokumenten.
Staplerräder der vorgenannten Art besitzen über den Umfang verteilt Blattfächer zur Aufnahme von Blättern des zu stapelnden Blattguts. Die Blattfächer verlaufen im Staplerrad von radial außen nach radial innen entlang einem im Wesentlichen spiralförmigen Verlauf. Daher werden Blattgutbearbeitungsvorrichtungen, die mit solchen Staplerrädern ausgestattet sind, auch als Spiralfachstapler bezeichnet.
Automatische Sortiermaschinen, in denen blattförmige Gegenstände sortiert werden, sollen möglichst hohe Stückzahlen in möglichst kurzer Zeit verarbeiten können, was zwangsläufig zu hohen Transportgeschwindigkeiten führt. Mit herkömmlichen Spiralfachstaplern ist eine Erhöhung der Transportgeschwindigkeit auf mehr als 40 Blätter pro Sekunde problematisch, da die Blätter beim Einlaufen in das Staplerrad innerhalb kurzer Zeit auf kurzem Weg bis zum Stillstand abgebremst werden müssen. Insbesondere kann es dabei zum Anstoßen der Blätter am Ende der Blattfächer und in der Folge zur Beschädigung an den Blattvorderkanten kommen.
In der DE3232348 A1 ist ein Spiralfachstapler beschrieben, der mehrere, sich um eine gemeinsame Achse drehende Staplerradscheiben mit spiralförmig von außen nach innen verlaufenden Blattfächer aufweist. Die Blattfächer der Scheiben bilden je ein Ablagefach, in das ein Blatt tangential eingeführt wird. Mit Hilfe eines zwischen den Scheiben angeordneten Ausstreifers werden die Blätter wieder aus den Ablagefächern ausgestreift. Die Umfangsge-schwindigkeit der Scheiben ist wesentlich geringer als die Transportgeschwindigkeit der Blätter, so dass das einlaufende Blatt mit seiner Oberfläche an den äußeren Begrenzungswänden der spiralförmigen Blattfächer reibend entlang gleitet. Die sich aus der Relativbewegung ergebende Reibungskraft bremst das Blatt ab. Um die Reibung zum Abbremsen der Blätter beim Einlaufen in das Staplerrad zu erhöhen, wird in der DE3232348 A1 vorgeschlagen, die spiralförmigen Blattfächer der nebeneinander auf der gemeinsamen Achse angeordneten Staplerradscheiben gegeneinander zu "verschränken". Unter Verschränkung ist zu verstehen, dass die spiralförmig verlaufenden Blattfächer bei Betrachtung entlang der Antriebsachse nicht zueinander kongruent sind sondern unterschiedlich verlaufen. Die in die Blattfächer einlaufenden Blätter wellen sich dadurch in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Blätter. Dies kann z.B. mit identischen Staplerradscheiben erreicht werden, deren Blattfächer alle dieselbe Spiralkrümmung aufweisen, wenn mindestens eine der Staplerradscheiben auf der Antriebsachse um einen kleinen Winkelbetrag relativ zu den anderen Staplerradscheiben verdreht montiert ist. Aufgrund der den Blättern aufgezwungenen Wellenkrümmung beim Bewegen der Blätter entlang der Blattfächer wird der Andruck der Blätter an die Begrenzungswände der Spiralschlitze verstärkt und folglich nehmen Reibungskräfte und damit die Bremswirkung entsprechend zu. Bei einer weiteren Erhöhung der Transportgeschwindigkeit der zu stapelnden Blätter zeigt sich bei den gestapelten Blättern jedoch eine Beschädigung der Blattvorderkanten.
Um eine Beschädigung der Vorderkanten zu vermeiden, wurde daher vielfach versucht, die Bremswirkung zu erhöhen. Zum stärkeren Abbremsen der Blätter können Staplerräder mit größerem Durchmesser und damit längerem Bremsweg verwendet werden. Dies ist jedoch aufgrund des erhöhten Platzbedarfs nachteilig. Ein größere Reibungskraft und damit ein stärkeres Abbremsen ist auch möglich, indem die Fachweite der Blattfächer reduziert wird. Eine stark reduzierte Fachweite kann aber zu Problemen beim Ausstreifen der Blätter aus dem Staplerrad führen. Manchmal kommen auch separate Bremskörper zum Einsatz, die mit den Staplerrädern kämmend angeordnet sind, um eine zusätzliche Bremsfläche für die einlaufenden Blätter zu bilden. Diese Art der Abbremsung erfordert zusätzliche Bauelemente, wodurch sich der Herstellungsaufwand und Wartungsaufwand erhöhen. Bisher werden die Blattfächer auch mit elastischen Bremszungen ausgestattet, die von den in das Blattfach einlaufenden Blättern weggedrückt werden, so dass diese dadurch stärker gebremst werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Staplerrad zum Stapeln von Blättern anzugeben, mit dem auch bei hohen Transportgeschwindigkeiten der zu stapelnden Blätter eine Beschädigung der gestapelten Blätter vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Staplerrad mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das Staplerrad weist eine oder mehrere erste und eine oder mehrere zweite Staplerradscheiben auf, die konzentrisch zueinander auf einer Achse angeordnet sind und die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Über deren Umfang verteilt weisen die Staplerradscheiben jeweils mehrere Blattfächer zur Aufnahme eines Blatts des Blattguts auf. Die Blattfächer verlaufen in der jeweiligen Staplerradscheibe spiralförmig von radial außen nach radial innen. Einander entsprechende Blattfächer der ersten und der zweiten Staplerradscheiben, die entlang der Achse betrachtet hintereinander angeordnet sind, bilden jeweils ein Aufnahmefach für die Blätter. Zum Stapeln der Blätter rotiert das Staplerrad um seine Achse. Zum Ausstreifen der Blätter aus den Blattfächern des Staplerrads wird ein Ausstreifer verwendet, der die Blätter bei Drehen des Staplerrads aus den Blattfächern ausstreift. Der Ausstreifer ist so an dem Staplerrad angeordnet und so ausgebildet, dass er nicht zum Abbremsen des Blattguts verwendet wird, sondern nur zum Ausstreifen des Blattguts aus dem Staplerrad. Der Ausstreifer kontaktiert das Blatt also erst nachdem das Blatt relativ zu dem Staplerrad zum Stillstand gekommen ist. Dadurch wird eine Beschleunigung des Blatt durch den Ausstreifer, entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des Blatt vermieden.
Die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben sind in einem verschränkten Abschnitt der Blattfächer relativ zueinander verschränkt angeordnet. In diesem verschränkten Abschnitt haben die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben einen azimutalen Profilversatz. Der azimutale Profilversatz ist der Abstand, den zwei einander entsprechende (z.B. die beiden unteren oder die beiden oberen) Blattfachbegrenzungen der verschiedenen Staplerradscheiben in azimutaler Richtung voneinander aufweisen. Dieser azimutalen Profilversatz bewirkt, wenn die Stapelvorrichtung zum Stapeln von Blattgut der um die Achse rotiert, dass die Blattfächer der ersten Staplerradscheiben den Blattfächern der zweiten Staplerradscheiben vorauslaufen oder hinterherlaufen. Die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben sind in dem verschränkten Abschnitt derart verschränkt zueinander angeordnet, dass den in die Blattfächer aufgenommenen Blättern eine wellenförmige Verformung in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung der Blätter aufgezwungen wird. Durch wellenförmige Verformung mit geringem technischen Aufwand ein wirkungsvolles Abbremsen der Blätter erreicht.
Im Gegensatz zu den bisher bekannten Staplerrädern wird bei dem erfindungsgemäßen Staplerrad der azimutale Profilversatz, den die Blattfächer der Staplerradscheiben im verschränkten Abschnitt aufweisen - entlang des Blattfachs von radial außen nach radial innen betrachtet - bis zum Fachende der Blattfächer wieder reduziert oder aufgehoben. Die Vorderkanten der in die Blattfächer hineintransportierten Blätter werden daher in dem verschränkten Abschnitt quer zur Bewegungsrichtung der Blätter wellenförmig verformt und in einem Endabschnitt der Blattfächer wieder gestreckt. In dem Endabschnitt weisen die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben keinen oder einen so geringen azimutalen Profilversatz relativ zueinander auf, dass die Vorderkanten der Blätter, beim Auftreffen auf das Fachende, keine wellenförmige Verformung quer zur Bewegungsrichtung der Blätter mehr haben. Zum Beispiel bildet die Vorderkante des jeweiligen Blatts, wenn diese auf das Fachende der Blattfächer auftrifft, im Wesentlichen eine gerade Linie. Der Endabschnitt kann ein deckungsgleicher Abschnitt, in dem die Blattfächer der zweiten Staplerradscheiben deckungsgleich zu den Blattfächern der ersten Staplerradscheiben verlaufen. Der Endabschnitt kann aber auch so ausgebildet sein, dass die Blattfächer der zweiten Staplerradscheiben zu den Blattfächern der ersten Staplerradscheiben geringfügig zueinander verschränkt verlaufen. Es hat sich nämlich herausgestellt, dass dadurch die am inneren Fachende auf die Blätter wirkende Bremskraft - im Vergleich zu einem stark verschränkten Fachende - reduziert wird. Durch die geringere Bremskraft, die am inneren Fachende auf die Blätter wirkt, wird das Ausstreifen der Blätter erleichtert, da die zum Ausstreifen der Blätter aus den Blattfächern benötigte Ausstreifkraft reduziert wird. Dadurch wird eine Beschädigung der Blattgutvorderkanten beim Ausstreifen vermieden.
In Abhängigkeit des Zustands der Blätter und in Abhängigkeit der Transportgeschwindigkeit der Blätter werden manche Blätter bereits vor dem Fachende bis zum Stillstand abgebremst. Solche Blätter, die nicht bereits vor dem Fachende vollständig bis zum Stillstand abgebremst werden, weisen am Fachende noch eine Restgeschwindigkeit auf und werden folglich erst durch das Fachende von der Restgeschwindigkeit endgültig bis zum Stillstand abgebremst. Bei einem stark verschränkten Abschnitt am Fachende wurde beobachtet, dass manche Blätter, die aufgrund ihres Zustands eine größere Bremswirkung erfahren und daher bereits vor Erreichen des Fachendes zum Stillstand kommen, beim Ausstreifen beschädigt werden, weil der Beginn des Ausstreifens, durch deren Stillstand vor Erreichen des Fachendes verzögert wird. Durch die geringere Bremswirkung im radial innen liegenden Endabschnitt der Blattfächer und am Fachende wird erreicht, dass auch solche Blätter zuverlässig bis zum Fachende gelangen und erst dort, und nicht bereits vor dem Fachende, zum Stillstand kommen. Dadurch kann für möglichst alle Blätter - unabhängig von ihrem Zustand - sicher gestellt werden, dass sie mit ihrer auszuschiebenden Blattvorderkante zum vorgesehenen Zeitpunkt auf den Ausstreifer treffen. Da dann die Ausstreifkraft über einen hinreichend langen Zeitraum wirkt, kann eine Beschädigung der Blattvorderkanten beim Ausstreifen vermieden werden.
Im Fall sehr hoher Transportgeschwindigkeiten kann es bei Blättern, die erst durch das Fachende von der Restgeschwindigkeit endgültig bis zum Stillstand abgebremst werden, auch beim Abbremsen der Blätter zu einer Beschädigung der Vorderkante kommen. Es wurde herausgefunden, dass bei den bisher bekannten, zueinander verschränkten Blattfächern die Blätter zuerst an den Fachenden der nachlaufenden Staplerradscheiben auftreffen und nur durch diese abgebremst werden, aber auf die Fachenden der vorauslaufenden Staplerradscheiben erst kurz danach oder überhaupt nicht auftreffen. Bei dem erfindungsgemäßen Staplerrad sind daher die Blattfächer der ersten Staplerradscheibe und die Blattfächer der zweiten Staplerradscheibe in dem Endabschnitt der Blattfächer vorzugsweise derart zueinander angeordnet, dass die Blätter das Fachende der ersten und zweiten Staplerscheibe gleichzeitig erreichen. Dadurch erfolgt das Abbremsen der Blätter zum Stillstand gleichzeitig an mehreren Fachenden. Da die Bremskraft auf mehrere Auftreffpunkte pro Blatt verteilt wird, kann eine lokale Beschädigung der Blätter an den Auftreffpunkten vermieden werden.
Der am radial inneren Fachende liegende Endabschnitt der Blattfächer ist in seiner Länge z.B. so gewählt, dass den Blättern am Fachende keine wellenförmige Verformung mehr aufgezwungen wird, sondern die Blätter das Fachende in einem Zustand erreichen, in dem zumindest die Vorderkante und der daran anschließende Blattrand, keine Wellenform quer zur Bewegungsrichtung des Blatts aufweisen, sondern in einer Ebene liegen. Die am Fachende wirkende Bremskraft wird dadurch noch weiter reduziert.
Die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheibe weisen vorzugsweise zumindest am jeweiligen Fachende, vorzugsweise im gesamten Endabschnitt, keinen oder einen azimutalen Profilversatz relativ zueinander auf, der geringer ist als die Weite der Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben, die das jeweilige Blattfach an der jeweiligen Position entlang des Blattfachs aufweist. Insbesondere weisen die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheibe am jeweiligen Fachende höchstens einen azimutalen Profilversatz von 80% der Blattfachweite auf, insbesondere von höchstens 0,4 mm. Zum Beispiel ist ab einer Position von z.B. mindestens 5 mm vor dem jeweiligen Fachende, vorzugsweise mindestens 10 mm vor dem jeweiligen Fachende, der azimutale Profilversatz der Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben geringer ist als die Weite der Blattfächer.
Bevorzugt ist der azimutale Profilversatz, an jeder Position der Blattfächer, d.h. auch an jeder Position im verschränkten Abschnitt der Blattfächer, geringer als die 1,5fache Weite des ersten und des zweiten Blattfachs, die das jeweilige Blattfach an der jeweiligen Position aufweist. Dadurch wird eine schonende Abbremsung des Blattguts erreicht, da eine geringe Bremskraft über einen langen Bremsweg auf die Blätter wirkt. Die Blätter werden dadurch weniger stark abgenutzt.
Der verschränkte Abschnitt, in dem die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben zueinander verschränkt angeordnet sind, beginnt, entlang der Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben von radial außen nach radial innen betrachtet, bevorzugt an einer Position, die von dem äußeren Ende der Blattfächer mindestens 90% der Länge der zu stapelnden Blätter entfernt ist. Da die Blätter, bevor die starke Bremswirkung einsetzt, bereits nahezu vollständig in das Blattfach eingelaufen sind, werden die Blätter sicher in das Blattfach transportiert. Beispielsweise verlaufen die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben in einem ersten Abschnitt, der entlang der Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben von radial außen nach radial innen betrachtet, am äußeren Ende der Blattfächer beginnt, deckungsgleich zueinander. Dieser erste Abschnitt erstreckt sich bevorzugt über eine Länge von mindestens 90% der Blattgutlänge. An den deckungsgleichen ersten Abschnitt schließt sich der verschränkte Abschnitt an. Bevorzugt ist der azimutale Profilversatz, den die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben relativ zueinander aufweisen, entlang des Blattfachs von radial außen nach radial innen betrachtet, in der ersten Hälfte des verschränkten Abschnitts durchschnittlich größer als in der zweiten Hälfte des verschränkten Abschnitts. Entlang des Blattfachs von radial außen nach radial innen betrachtet, nimmt der azimutale Profilversatz z.B. in letzten 40 mm des Blattfachs bis zum Fachende durchgängig monoton ab. Dadurch wird erreicht, dass am Fachende eine geringere Bremskraft wirkt.
In manchen Ausführungsbeispielen weisen die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben in einem ersten Abschnitt, der von radial außen nach radial innen betrachtet, am äußeren Ende der Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheibe beginnt, eine geradlinige Blattfachbegrenzung auf. Die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben haben dabei zwischen den Begrenzungen des jeweiligen Blattfachs bevorzugt jeweils einen Öffnungswinkel von mindestens 25°. Dadurch erhalten die äußeren Blattfachenden eine besonders große Weite. Das Einschusszeitfenster für die in das Staplerrad hineinzutransportierenden Blätter wird dadurch erhöht.
Durch die Verschränkung zweier oder mehrerer Staplerradscheiben wird eine wellenförmige Verformung der Blätter quer zur Bewegungsrichtung des Blattguts erreicht. Zusätzlich ist es auch möglich, dass die Blattfächer des Staplerrads, von radial außen nach radial innen entlang des jeweiligen Blattfachs betrachtet, d.h. entlang der Bewegungsrichtung der Blätter in dem Blattfach, wellenförmig verlaufen. Durch eine solche Längs-Wellenform der Blattfächer wird das in das Staplerrad einlaufende Blatt im weiteren Verlauf des Blattfachs dazu gezwungen, von einer ersten, positiven Krümmung in die zweite, negative Krümmung zu wechseln. Auf diese Weise kann die Bremskraft auf das in das Staplerrad einlaufende Blatt erhöht werden im Vergleich zu einem Staplerrad, dessen spiralförmige Blattfächer durchgängig positiv gekrümmt sind. Desweiteren erhöht sich gleichzeitig die Länge der Blattgutfächer im Staplerrad bei gleich bleibendem Staplerraddurchmesser und damit der zur Verfügung stehende Bremsweg.
Die Blattfächer sind durch ihre Form, Weite, Länge und Verschränkung derart an die Transportgeschwindigkeit und an die mechanischen Eigenschaften der Blätter angepasst, dass die in die Blattfächer einlaufenden Blätter in den Blattfächern so abgebremst werden, dass ihre Vorderkanten bis zum radial innen liegenden Fachende der Blattfächer gelangen. Vorzugsweise sind die Blattfächer jeweils so beschaffen, dass die Blattfachweite - von radial außen nach radial innen betrachtet- durchgehend abnimmt oder zumindest gleich bleibt, aber- von radial außen nach radial innen betrachtet - an keiner Stelle des Blattfachs zunimmt. Insbesondere ist entlang der Blattfächer keine Engstelle vorhanden, an der die beiden Oberflächen des jeweiligen Blattfachs sich näher kommen als - entlang des Blattfachs von radial außen nach radial innen betrachtet - an einer Position nach dieser Engstelle. Dadurch wird eine Beschädigung der Blätter vermieden, die bei Blättern mit schlechtem Zustand, durch etwaige Engstellen eines Blattfachs verursacht werden können.
Um das Stapeln der Blätter weiter zu optimieren, können die Blattfächer des Staplerrads, insbesondere der Blattfachverlauf, die Blattfachweite und der azimutale Profilversatz, in Abhängigkeit der Blattgutqualität oder in Abhängigkeit des Blattgutmaterials (z.B. Papier oder Kunststoff) unterschiedlich gewählt werden. Zum Beispiel ist es bei gebrauchten, lappigen Blättern vorteilhaft, ein Staplerrad mit größerem azimutalen Profilversatz der Blattfächer oder mit geringerer Blattfachweite zu verwenden als bei steifen Blättern, wie z.B. Banknoten mit einem guten Gebrauchszustand oder druckfrische Banknoten, da letztere bereits bei geringem Profilversatz stark gebremst werden.
Die Bremswirkung kann zusätzlich erhöht werden, wenn in einem Staplerrad zwei oder mehrere Staplerradscheiben zum Einsatz kommen, die auf derselben Staplerradachse montiert sind, beispielsweise vier, fünf oder sechs Staplerradscheiben. Die Anzahl der auf einer Achse montierten Staplerradscheiben kann einerseits in Abhängigkeit von der gewünschten Bremswirkung und andererseits in Abhängigkeit von der Breite der zu stapelnden Blätter gewählt werden, bei breiterem Blättern mehr und bei schmaleren Blättern weniger Staplerradscheiben.
Das Staplerrad weist z.B. mindestens zwei erste Staplerradscheiben und mindestens zwei zweite Staplerradscheiben auf, die konzentrisch zueinander auf der Achse angeordnet sind und die jeweils entlang der Achse zueinander versetzt sind. Insbesondere weist das Staplerrad mindestens zwei Scheibenpaare auf, die jeweils durch eine der ersten und durch eine der zweiten Staplerradscheiben gebildet werden und die konzentrisch zueinander auf der Achse angeordnet sind und die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind. Dadurch wird eine ausgeprägte wellenförmige Verformung quer zur Bewegungsrichtung der Blätter und damit eine höhere Bremswirkung erzielt. Vorzugsweise sind die beiden Staplerradscheiben des jeweiligen Scheibenpaars entlang der Achse z.B. in einem Abstand von höchstens 15 mm, insbesondere höchstens 10 mm voneinander angeordnet. Durch diese Scheibenpaare aus verschränkt angeordneten Scheiben in geringem Abstand ist eine besonders große Bremswirkung im verschränkten Abschnitt erzielbar. Zum Beispiel die beiden Scheibenpaare etwa symmetrisch zur Mitte der Blätter angeordnet. Entlang der Achse betrachtet sind in der Mitte des Staplerrads eine oder mehrere zweite Staplerradscheiben angeordnet, deren Blattfächer, wenn die Staplerrad zum Stapeln der Blätter um die Achse rotiert, aufgrund der Verschränkung den Blattfächern der ersten Staplerradsscheiben vorauslaufen. Beidseitig zu den in der Mitte angeordneten zweiten Staplerradscheiben ist jeweils mindestens eine erste Staplerradscheibe angeordnet.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Blättern, die mindestens eines der oben genannten Staplerräder aufweist. Die Vorrichtung weist z.B. eine Transporteinrichtung auf, durch die die Blätter einzeln nacheinander zu dem Staplerrad transportiert werden. Die Vorrichtung kann eine Vorrichtung zur Bearbeitung, insbesondere zur Prüfung und/oder Sortierung von Wertdokumenten sein, insbesondere von Banknoten. Mit dem erfindungsgemäßen Staplerrad lassen sich Banknoten unterschiedlichster Qualität, sowohl lappige als auch druckfrische Banknoten, die mit sehr hoher Transportgeschwindigkeit transportiert werden, ohne Beschädigung zu einem gleichmäßigen Stapel ablegen.
Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der folgenden Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a-b: Staplerrad und Ausschnitt des Staplerrads am Blattfachende gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
Fig. 1c: Verlauf des azimutalen Profilversatzes als Funktion der Position entlang eines Blattfachs,
Fig. 2a-b: Staplerrad und Ausschnitt des Staplerrads am Blattfachende gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
Fig. 3a-e: Schnittansicht durch die Blattfächer mit Blickrichtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Blätter, für verschiedene Positionen entlang eines Blattfachs,
Fig. 4a-d: Staplerrad gemäß dem Stand der Technik (Fig. 4a), Ausschnitt des Staplerrads aus Figur 4a am Blattfachende (Fig. 4b), Draufsicht auf das Blattfachende entlang der Richtung 15 aus Figur 4b bei dem Staplerrad aus Figur 4a (Fig. 4c) und bei einem erfindungsgemäßen Staplerrad (Fig. 4d).

Nachfolgend wird aufgrund des bevorzugten Anwendungsgebiets auf zu stapelnde Banknoten Bezug genommen, wobei die Erfindung aber nicht auf diese Anwendung beschränkt ist. Figur 1a und 2a zeigen jeweils ein in einer Vorrichtung zur Wertdokumentbearbeitung enthaltenes Staplerrad 10, Figur 1a gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und Figur 2a gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Das Staplerrad 10 weist über seinen Umfang verteilt mehrere Blattfächer 3 zur Aufnahme jeweils einer Banknote auf. Über dem Staplerrad 10 ist eine Transporteinrichtung 7 der Wertdokumentbearbeitungsvorrichtung dargestellt, die zwei Transportbänder 8, 9 aufweist, zwischen denen die zu stapelnden Banknoten sukzessive in geringem Abstand und mit hoher Geschwindigkeit dem sich drehenden Staplerrad 10 zugeführt werden. Ein Leitblech 5 führt die herantransportierten Banknoten bis an die Eintrittsöffnung eines sich gerade in Aufnahmeposition befindlichen Blattfachs heran. Der Transport der Transportbänder 8, 9 und die Rotation des Staplerrads 10 sind derart aufeinander abgestimmt, dass immer nur genau eine Banknote in ein Blattfach und die nächstfolgende Banknote in das nächste Blattfach hineintransportiert wird. In die Zwischenräume zwischen den Staplerradscheiben greifen einerseits Riemen des oberen Transportbands 8 und andererseits der Ausstreifer 4 ein, der aus mehreren nebeneinander angeordneten Elementen besteht, die jeweils zwischen zwei Staplerrädern kämmend eingreifen.
Der Ausstreifer 4 streift die Banknoten aus den Blattfächern 3 aus, wenn sich das Staplerrad 10 im Uhrzeigersinn um die Staplerradachse A dreht. Zur Veranschaulichung dieses Vorgangs sind in den unteren Blattfächern des Staplerrads 10 aus Figur 1a Banknoten 1 dargestellt, die gerade ausgestreift und auf einer Ablage 6 gestapelt werden. Die Form des Ausstreifers 4 ist an den Verlauf der Blattfächer angepasst, damit die Blätter 1 beim Ausstreifen mit ihren Kanten möglichst in einem rechten Winkel oder in einem leicht stumpfen Winkel gegen den Ausstreifer 4 anliegen, und zwar möglichst während des gesamten Ausstreifvorgangs, das heißt zu jeder Winkelposition des Staplerrads. Beim Betrieb des Staplerrads 10 treffen die aus den Blattfächern des Staplerrads auszustreifenden Blätter 1 auf den Ausstreifer in einer Kontaktzone 20 des Ausstreifers 4, die am Auftreffpunkt der Banknoten und während des Ausstreifvorgangs mit den jeweiligen Blattfächern einen Winkel zwischen etwa 90° bis 110° bildet. Der angegebene Winkel ist - bezogen auf das jeweilige Blattfach - der der Staplerradachse A zugewandte Winkel, den das Blattfach 3 während des Ausstreifvorgangs mit der Kontaktzone 20 des Ausstreifers 4 einschließt.
Die Weite W der Blattfächer 3 verjüngt sich von radial außen nach radial innen. Am radial außen liegenden Beginn B besitzen die Blattfächer z.B. eine Weite im Bereich von 5 mm bis 15 mm. Die Blattfächer 3 haben dort beidseitig eine geradlinige Blattfachbegrenzung und einen Öffnungswinkel β von vorzugsweise mindestens 25°. Die Länge eines jeden Blattfachs 3 beginnt am Beginn B und endet am Fachende Z des Blattfachs 3 nahe der Staplerradachse A.
Die Staplerräder 10 aus Figur 1a und 2a weisen jeweils mehrere Staplerradscheiben 11,12 auf, die nebeneinander auf der Staplerradachse A jeweils in einem Abstand zueinander montiert sind. Da die übrigen Staplerradscheiben 11,12 dahinter liegen, ist in Figur 1a und 2a vor allem die Außenkontur der vordersten ersten Staplerradscheibe 11 zu erkennen. Die andere erste Staplerradscheibe 11 liegt deckungsgleich zur der vordersten. Die von der ersten Staplerradscheibe 11 verschiedenen zweiten Staplerradscheiben 12 sind zu den ersten Staplerradscheiben 11 verschränkt und weisen dementsprechend einen azimutalen Profilversatz P zu den ersten Staplerradscheiben 11 auf. Die zweiten Staplerradscheiben 12 sind in Figur 1a und 2a lediglich an denjenigen Position zu erkennen, an denen sie nicht deckungsgleich mit der ersten Staplerradscheibe 11 verlaufen. Die zweiten Staplerradscheiben 12 ragen daher teilweise zwischen den Blattfächern 3 der ersten Staplerradscheibe 11 hervor (durchgezogene Linie 12). Die Außenkontur der Staplerradscheiben 12, die von der vordersten Staplerradscheibe 11 verdeckt sind, ist in Figur 1a und Figur 2a gestrichelt gezeichnet (gestrichelte Linie 12).
Das in Figur 1a dargestellte Staplerrad 10 weist Blattfächer auf, die bis zum Fachende Z durchgehend einen spiralförmigen Verlauf mit positiver Krümmung haben. Im Vergleich dazu weist das in Figur 2a dargestellte Staplerrad 10, der Spiralform überlagert, einen wellenförmigen Blattfachverlauf auf, der den in die Blattfächer 3 hineintransportierten Banknoten eine Wellenform in Längsrichtung aufzwingt, um diese stärker abzubremsen.
In Figur 1b ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem in Figur 1a dargestellten Staplerrad 10 des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt (Ausschnitt in Figur 1a gestrichelt markiert), aus dem die Abnahme des Profilversatzes P bis zum Fachende Z der Blattfächer 3 ersichtlich ist.
Figur 1c zeigt qualitativ den Verlauf des azimutalen Profilversatzes P als Funktion der Position x entlang eines erfindungsgemäßen Blattfachs. Am radial außen liegenden Beginn B der Blattfächer weisen diese keinen azimutalen Profilversatz P auf. Die Staplerradscheiben 11 und 12 weisen nur in einem verschränkten Abschnitt V einen azimutalen Profilversatz P zueinander auf. Der verschränkte Abschnitt V des Blattfachs beginnt an der Position x=V0 und erstreckt sich bis zum Fachende x=Z des Blattfachs. Der Beginn V0 des verschränkten Abschnitts V liegt in diesem Beispiel von dem Beginn x=B des Blattfachs mindestens 90% der Banknotenlänge entfernt. Im Abschnitt V variiert der azimutale Profilversatzes P entlang des Blattfachs und nimmt zum radial innen liegenden Fachende Z hin ab. Am radial innen liegenden Ende des verschränkten Abschnitts V liegt ein Endabschnitt E des Blattfachs, in dem nur ein geringer azimutaler Profilversatz P<W vorliegt.
Die Veränderung des azimutalen Profilversatzes P bis zum Fachende Z wird anhand der Schnittansichten A-A, B-B, C-C, D-D deutlich, die den azimutalen Profilversatz P der Staplerradscheiben 11 und 12 an vier verschiedenen Positionen x entlang des Blattfachs 3 zeigen. Die Figuren 3a-d zeigen jeweils eine Schnittansicht durch die Blattfächer des Staplerrads aus Figur 1b mit Blickrichtung entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung der Banknoten. Der Schnitt A-A aus Figur 3d geht durch das Fachende Z des Blattfachs 3. Der azimutale Profilversatz beträgt dort etwa die Hälfte der am Fachende Z vorliegenden Blattfachweite W. Da der azimutale Profilversatz P am Fachende Z deutlich geringer ist als die Weite W des Blattfachs, wird die Vorderkante 2 der Banknote an dieser Position nicht wellenförmig verformt, sondern verläuft in der Richtung quer zur Transportrichtung der Banknote geradlinig, vgl. Figur 3d. Der Schnitt B-B geht durch die Position x, an der der azimutale Profilversatz P gleich der Blattfachweite W an dieser Position ist, vgl. Figur 3c. An dieser Position x, an der P=W gilt, beginnt auch der Endabschnitt E. Der Schnitt C-C geht durch eine Position x im verschränkten Abschnitt V des Blattfachs, an der der azimutale Profilversatz P etwa das 1,2fache der Blattfachweite W an dieser Position beträgt, vgl. Figur 3b. Der Schnitt D-D geht durch eine Position x im verschränkten Abschnitt V des Blattfachs, an der der azimutale Profilversatz P etwa das 1,3fache der Blattfachweite W an dieser Position x beträgt, vgl. Figur 3a. An den x-Positionen der Schnitte B-B, C-C und D-D wird der Banknote quer zur Bewegungsrichtung ein Wellenform aufgezwungen, vgl. Figuren 3a, 3b und 3c. Je nach Anzahl der Staplerradscheiben 11,12 können den Banknoten dort auch noch mehrere Wellentäler und Wellenberge aufgezwungen werden.
In Figur 2b ist ein vergrößerter Ausschnitt aus dem in Figur 2a dargestellten Staplerrad 10 des zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt (Ausschnitt in Figur 2a gestrichelt markiert), aus dem die Abnahme des Profilversatzes P am radial innen liegenden Endabschnitt E der Blattfächer 3 ersichtlich ist. Die Veränderung des azimutalen Profilversatzes P bis zum Fachende Z wird anhand der Schnittansichten A'-A', B-B, C-C deutlich, die den azimutalen Profilversatz P der Staplerradscheiben 11 und 12 an drei verschiedenen Positionen x entlang des Blattfachs 3 zeigen. Im Unterschied zu dem Staplerrad gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird der azimutale Profilversatz P am Fachende Z im zweiten Ausführungsbeispiel vollständig aufgehoben, vgl. Schnitt A'-A' in vgl. Figur 2b und in Figur 3e. Die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben 11,12 sind daher am Fachende Z deckungsgleich. Da der azimutale Profilversatz P am Fachende Z verschwindet, wird die Vorderkante 2 der Banknote an dieser Position nicht wellenförmig verformt, sondern verläuft in der Richtung quer zur Transportrichtung der Banknote geradlinig, vgl. Fig. 3e. Die Schnittansichten B-B, C-C aus den Figuren 3b und 3c gelten auch für die in Figur 2b mit B-B bzw. C-C markierten Schnitte.
Alternativ zu den gezeigten Ausführungsbeispielen kann auch das Staplerrad gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel Blattfächer mit deckungsgleichen Fachenden Z aufweisen. Auch das Staplerrad gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel kann alternativ am Fachende Z einen geringen azimutalen Profilversatz aufweisen. Die Blattfachbegrenzungen können, statt geradlinig, am Beginn B der Blattfächer 3 auch spiralförmig gekrümmt ausgebildet sein.
In Figur 4a ist ein Staplerrad mit Verschränkung gemäß dem Stand der Technik (vgl. Figur 2 der DE3232348 A1 ) dargestellt. Die Staplerradscheiben 11, 12 weisen einen azimutalen Profilversatz P' auf, vgl. der in Figur 4b dargestellte Ausschnitt aus Figur 4a. Der Profilversatz P' bleibt dort gleich und durchgehend bis zum Fachende Z bestehen. Entlang der Richtung 15 betrachtet, die senkrecht zu der Transportrichtung der Banknoten am Fachende verläuft, ergibt sich die in Figur 4c dargestellte Aufsicht auf eine Banknote 1, die sich auf das Fachende Z zu bewegt. Figur 4c zeigt die relative Anordnung der Blattfächer für die vier Staplerradscheiben des Staplerrads aus Figur 4a. Die Blattfächer der beiden Staplerradscheiben 11 sind entlang der Bewegungsrichtung der Banknote 1 zueinander versetzt. Da die Blattfächer der Staplerradscheiben 11 entlang der Bewegungsrichtung der Banknote 1 früher enden als die Blattfächer der beiden Staplerradscheiben 12, trifft die Banknote 1 zuerst bzw. ausschließlich auf die beiden Fachenden Z der Staplerradscheiben 11 auf. An den zwei Auftreffpunkten auf die Staplerradscheiben 11 wird die Banknote bis zum Stillstand abgebremst. Bei hohen Transportgeschwindigkeiten werden die Banknoten dort stark beschädigt.
Im Gegensatz dazu sind die Fachenden Z der Blattfächer 3 der Staplerradscheiben 11 und 12 bei dem erfindungsgemäßen Staplerrad 10 entlang der Bewegungsrichtung der Banknote bevorzugt nicht zueinander versetzt, sondern enden an der gleichen Position x, vgl. Figur 4d. Die in Figur 4d gezeigt Aufsicht auf die Banknote 1 ergibt sich wiederum entlang der Richtung 15 betrachtet, die senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Banknoten am Fachende verläuft, vgl. Figuren 1b und 2b. Die Vorderkante 2 der Banknote 1 trifft daher auf das Fachende Z aller vier Staplerradscheiben 11,12 gleichzeitig auf. Da sich die Abbremskraft gleichmäßig auf mehrere (in diesem Beispiel vier) Auftreffpunkte verteilt, wird auch bei hohen Transportgeschwindigkeiten eine Beschädigung der Banknotenvorderkante 2 vermieden.
Aus den Figuren 3a-e und Figur 4d ist außerdem die Anordnung der Staplerradscheiben 11 und 12 entlang der Achse A zu erkennen. Jeweils eine Staplerradscheibe 11 und eine Staplerradscheibe 12 bilden ein Scheibenpaar 13 und ein Scheibenpaar 14. Der Abstand der Staplerradscheiben 11 und 12 des jeweiligen Scheibenpaars beträgt vorzugsweise höchstens 10 mm. In den Abschnitten mit Profilversatz P laufen die mittleren Staplerradscheiben 12 den äußeren Staplerradscheiben 11 voraus.

Claims

Staplerrad (10) zum Stapeln von Blättern (1), das mindestens eine erste (11) und mindestens eine zweite Staplerradscheibe (12) aufweist, die konzentrisch zueinander auf einer Achse (A) angeordnet sind und die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind und die über deren Umfang verteilt jeweils mehrere Blattfächer (3) zur Aufnahme eines Blatts (1) aufweisen, die in der jeweiligen Staplerradscheibe (11,12) spiralförmig von radial außen nach radial innen verlaufen, wobei die Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben in einem Abschnitt (V) der Blattfächer (3) relativ zueinander verschränkt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11,12) derart zueinander angeordnet sind, dass ein azimutaler Profilversatz (P), den die Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben in dem verschränkten Abschnitt (V) relativ zueinander aufweisen, entlang der Blattfächer von radial außen nach radial innen betrachtet, bis zum Fachende (Z) der Blattfächer reduziert oder aufgehoben wird.
Staplerrad (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sich die Blätter in den Blattfächern nach radial innen bewegen, die Vorderkanten (2) der Blätter in dem verschränkten Abschnitt (V) quer zur Bewegungsrichtung der Blätter wellenförmig verformt werden und in einem Endabschnitt (E) der Blattfächer (3), der an dem radial innen liegenden Fachende (Z) des jeweiligen Blattfachs liegt, wieder gestreckt werden.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11,12) in einem Endabschnitt (E) der Blattfächer (3) derart zueinander angeordnet sind, dass die Vorderkante (2) des jeweiligen Blatts beim Auftreffen auf das radial innen liegenden Fachende (Z) im Wesentlichen eine gerade Linie bildet.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11, 12) in einem Endabschnitt (E) der Blattfächer (3) derart zueinander angeordnet sind, dass die Vorderkante (2) des jeweiligen Blatts gleichzeitig auf die radial innen liegenden Fachenden (Z) der Blattfächer der ersten (11) und der zweiten Staplerradscheibe (12) trifft.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheibe (11,12) am jeweiligen Fachende (Z) keinen azimutalen Profilversatz (P) oder einen azimutalen Profilversatz (P) relativ zueinander aufweisen, der geringer ist als die Weite (W) der Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11, 12), die das jeweilige Blattfach am radial innen liegenden Fachende (Z) aufweist.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11,12) am jeweiligen Fachende (Z) relativ zueinander höchstens einen azimutalen Profilversatz (P) aufweisen, der 80% der Fachweite (W) des Blattfachs am radial innen liegenden Fachende (Z) beträgt.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11,12) an ihrem radial innen liegenden Fachende (Z) deckungsgleich zueinander sind.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11, 12), entlang der Blattfächer von radial außen nach radial innen betrachtet, ab einer Position (x) von mindestens 5 mm vor dem radial innen liegenden Fachende (Z) des jeweiligen Blattfachs (3), vorzugsweise von mindestens 10 mm, keinen oder einen azimutalen Profilversatz (P) relativ zueinander aufweisen, der geringer ist als die Weite (W) der Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben, die das jeweilige Blattfach an der jeweiligen Position (x) aufweist.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer der ersten und zweiten Staplerradscheiben (11,12) an jeder Position (x) entlang des jeweiligen Blattfach keinen oder höchstens einen azimutalen Profilversatz (P) relativ zueinander aufweisen, der das 1,5fache der Weite (W) des ersten und des zweiten Blattfachs beträgt, die das jeweilige Blattfach an der jeweiligen Position (x) aufweist.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer (3) des Staplerrads entlang der Bewegungsrichtung der Blätter von radial außen nach radial innen wellenförmig verlaufen.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfächer (3) der ersten (11) und zweiten Staplerradscheiben (12) in einem ersten Abschnitt der Blattfächer, der von radial außen nach radial innen betrachtet, am äußeren Ende der Blattfächer (3) der ersten und zweiten Staplerradscheibe liegt, eine geradlinige Blattfachbegrenzung aufweisen und insbesondere jeweils einen Öffnungswinkel von mindestens 25° aufweisen.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Staplerrad mindestens zwei Scheibenpaare (13,14) aufweist, die konzentrisch zueinander auf der Achse (A) angeordnet sind und die in axialer Richtung voneinander beabstandet sind, wobei jedes der Scheibenpaare (13,14) durch eine der ersten (11) und durch eine der zweiten Staplerradscheiben (12) gebildet wird.
Staplerrad (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (11) und die zweite Staplerradscheibe (12) des jeweiligen Scheibenpaars (13, 14) entlang der Achse (A) in einem Abstand von höchstens 15 mm, bevorzugt von höchstens 10 mm, voneinander angeordnet sind.
Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Achse (A) betrachtet, in der Mitte des Staplerrads (10) eine oder mehrere zweite Staplerradscheiben (12) angeordnet sind, deren Blattfächer (3), wenn das Staplerrad zum Stapeln der Blätter um die Achse rotiert, in dem verschränkten Abschnitt (V) den Blattfächern (3) der ersten Staplerradscheibe (11) vorauslaufen, und dass auf beiden Seiten der in der Mitte angeordneten zweiten Staplerradscheiben (12) jeweils mindestens eine erste Staplerradscheibe (11) angeordnet ist.
Vorrichtung zur Bearbeitung von Blättern, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens ein Staplerrad (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist, wobei die Vorrichtung insbesondere eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Wertdokumenten ist.