專利名稱：薄片分片系統、薄片處理系統、薄片的摩擦力分離和輸送方法
技術領域：
本發明涉及一種通過欄架借助偏轉機構的分離及輸送頭和送料頭的復位裝置，基于摩擦力分離并輸送薄片堆垛，如紙或扁平基片堆垛最上面的那個薄片的薄片分片系統、一種薄片處理系統和一種通過欄架借助薄片分片系統摩擦力分離并輸送薄片堆垛，如紙或扁平基片堆垛最上面的那個薄片的方法。
例如在AT329093或DE180096中公開了一些老式的薄片分片系統。它們采用例如通過偏心輪均勻和強制運動的杠桿機構，借助杠桿機構使一個推料器平行于薄片堆垛在最上面的薄片上沿一個強制規定和始終相同的運動輪廓運動。推料器在其自由端帶一個摩擦輪，它在沿輸送方向運動時制止旋轉以及在沿相反方向運動時可以轉動。因此在推料器每一次均勻地往復運動時將堆垛總是最上面的那個薄片輸入復印機。這種薄片分片系統基于一種有一些缺點的設計方案，因為推料器通過位置固定的摩擦輪在最上面的薄片上作用的分離和輸送力，基于強制規定的運動輪廓與最上面薄片的實際上與此力反向的阻力無關，所以已經通過欄架分離和輸送了這一薄片。這些系統不能根據尤其有不同彎曲剛度的不同的紙厚調整，以及基于由此產生的各種問題，它們不適用于當代的紙張處理系統。
在US5377969和DE19950307C1中公開了前言所述先進的薄片分片系統，其中，一個自由運動和可驅動的摩擦輪可以在一個平行于堆垛的平面內從欄架移開。在US5377969中，該系統可以自動調整摩擦輪離欄架的距離，這一距離針對要分離的薄片確定的剛度優化。在DE19950307C1中，滾輪的壓緊力在薄片剛度較大時可基于擺動支承裝置自動增大。
然而在這些改進的系統中存在多重送料(多重拾取“Multipick”)的問題。多重送料的主要原因在于，分離和輸送頭(亦即“送料頭(feed head)”)作用在紙或扁平基片堆垛最上面薄片上的送進力，在送料頭超越分片距離(Verein-zelungsdistanz)之外通常均勻偏轉的情況下超出一個所謂的“壓曲(Buckling)”力到這樣的程度，即所超出的量足以不僅推移最上面的薄片，而且還可以克服在欄架上、尤其是傳送欄架上的“壓曲(Buckling)”力，主要是薄片的摩擦力、鐓壓力(Stauchkraft)和彎曲力，推移另一個或其他更多個薄片。
在當代紙張處理系統中越來越多地要求應基本上避免多重送料。值得追求的是，在紙張分頁時減少多重送紙的比例。
在這里提出的本發明的目的是，提供一種薄片分片系統、一種薄片處理系統和一種前言所述類型的方法，按此方法與已知的系統相比在薄片分片時減少多重送料的比例。
此目的通過獨立權利要求1的特征達到。
本發明考慮問題的出發點是，僅在分片距離的區域內才存在壓曲力與送進力之間的平衡。逆送進力作用的反作用力由當時在傳送欄架上的摩擦力、鐓壓力和彎曲力之和(壓曲力)和送料頭在堆垛上的壓力以及在紙垛上的反作用力取決于角度的法向分力組成，其中送料頭在堆垛上壓力的大小和方向由送料頭質量的重力決定。
本發明的認識是，所述的力平衡點在送料頭超越分片距離之外的偏轉過程中突然迅速有利于送送力地移動，這是由于要分離的薄片越來越小的彎曲剛度以及進一步提高了在要分離的薄片上的法向力。
這說明本發明的設計方案可以提供足夠長可用的時間，在此時間內在超越送料頭與欄架之間的分片距離后，送料力超過壓曲力正好這么多，即只能送入單個薄片。尤其與通常通過驅動裝置和復位裝置促使送料頭均勻偏轉相比，在分片距離的區域內送料頭的偏轉優選最終或暫時地停止、延遲或減速。由此達到準確地延長在此期間使送進力超過壓曲力的值僅夠用于送入單個薄片的時間范圍。由于延長了時間范圍，所以一方面提及的送進力超過壓曲力的量能足夠長時間地起作用，以及另一方面只夠用于送入單個薄片。由此有效地抑制多重送料。
按本發明第一種變型所述的設計方案可以轉換為，使送料頭在分片距離的區域內停止。這尤其可以簡單地實現。停止的地點可恰當地與要分片的薄片特性相協調。
按本發明第二種變型，在分片距離的區域內通過例如借助阻尼元件制止偏轉可以延遲送料頭的偏轉。這樣做的優點是，尤其對于不同的薄片彎曲剛度，可借助制動的距離或延遲的時間長度的設計來考慮。換句話說，與第一種變型相比，在第二種變型中上述設計方案有利的效果可針對差別更大的薄片品種達到。
按本發明第三種變型，送料頭的偏轉在分片距離的區域內主動延遲。這例如可以通過例如借助主動減速的驅動機構，尤其借助控制裝置，使送料頭偏轉運動減速實現。這可以有利地作為本發明第一或第二種變型的替換方案或附加的變換。
按本發明第四種變型規定，只是當薄片運動傳感器報告最上面的薄片沒有或只有不充分的運動時，才逐漸地例如受控制裝置(送料控制器)控制地增大送料頭到欄架的距離。恰當地，在隨后的薄片供給過程中將送料頭離欄架的距離增大，直到薄片速度與送料頭送進速度，尤其摩擦輪圓周速度之比，達到一個控制裝置儲存的、可接受的值為止。這樣做的優點是，使這樣一種薄片分片系統，基于借助控制裝置和運動傳感器的控制，可以自動適應薄片、紙張或薄的基片不同的狀況和品種。
本發明其他有利的進一步發展可見從屬權利要求，它們詳細說明了在所提出的目的的框架內實現上述設計方案以及實現其他優點方面有利的可能性。
下面借助附圖并與附圖中同樣局部表示的先有技術對比說明本發明的實施例。附圖沒有按尺寸比例表示實施例，確切地說，用來說明的那些附圖表示為示意和/或略有失真的形式。為了補充可由附圖直接看出的教導可參見有關的先有技術。
在這里應考慮到可以對一種實施形式所涉及的形式和具體細節進行各種各樣的變更和修改，同時并不偏離本發明的基本思想。在上述說明中、附圖中和權利要求中公開的發明特征，不僅單項而且任意組合對于本發明的進一步發展均應是重要的。本發明的基本思想不限于在下面表示并說明的實施形式的準確形式或細節，或不限于一個與在權利要求中已請求保護的技術主題相比受到限制的技術主題。對于已說明的尺寸范圍，還應公開處于所述極限范圍內的值作為極限值以及應能任意使用和請求專利保護。
現在，為了進一步理解本發明，參見
本發明優選的實施形式，它們涉及一種紙張分頁系統和一種通過傳送欄架借助分離和輸送頭(下面稱送料頭)摩擦力傳遞地分離并輸送紙的堆垛最上面一張紙的方法。
其中圖1表示按先有技術的紙張分頁系統的基本原理；
圖2示意表示圖1所示系統和通常在紙張分頁系統內產生的力；圖2A舉例對比在分離和輸送過程中作用的力隨分離和輸送頭相對于欄架行程的變化過程，一方面是薄片鐓壓-彎曲曲線(壓曲力)和另一方面是電機驅動的分離力(分離和輸送頭的送進力)；圖2B舉例對比一方面是按先有技術的分離和輸送頭隨時間均勻的速度變化過程(無阻尼曲線)，和另一方面是按本發明設計方案的薄片分片系統中優選的分離和輸送頭隨時間不均勻的速度變化過程(阻尼曲線)；圖3表示按本發明第一或第二種變型的紙張分頁系統第一種實施形式，其中偏轉機構設在送料箱內部的上側；圖4表示阻尼系統，它可按有利的方式使用于按本發明第一或第二種變型的設計方案圖3和圖7至13所示實施形式中；圖5表示例如在圖4或圖16和圖17所示阻尼系統的情況下的行程時間曲線，它表示按本發明第一或第二種變型的設計方案的送料頭在其偏轉時在分片距離的區域內受阻尼地偏轉的運動過程；圖6表示按圖5的給定條件下的行程速度曲線；圖7至圖10表示紙張分頁系統另一種實例形式，其中使用按本發明第一或第二種變型的設計方案按圖4的阻尼系統，圖9和圖10表示有和沒有阻尼系統的實施形式對比；圖11至13用側視圖(圖11)和俯視圖(圖12)表示紙張分頁系統再另一種實例形式，其中使用按本發明第一或第二種變型的設計方案按圖4的阻尼系統，圖13表示圖11、圖12的一個細節；圖14至17表示另一種阻尼系統，它可以有利的方式使用在按本發明第一或第二種變型的設計方案圖3和圖7至13的實施形式中；圖18表示紙張分頁系統一種實施形式，其中按本發明的第三種變型借助驅動裝置實現送料頭偏轉的主動減速；圖19表示行程時間曲線，它示意說明在圖18的實施形式中紙張彎曲剛度較低時送料頭的運動；圖20表示行程時間曲線，它示意說明在圖18的實施形式中紙張彎曲剛度較高時送料頭的運動；圖21表示按發明第三種變型的紙張分頁系統再一種實施形式；圖22表示按發明第四種變型的紙張分頁系統一種實施形式，其中，逐漸增大送料頭離傳送欄架的距離；圖23表示按發明第四種變型的另一種實施形式，其中逐漸增大送料頭離傳送欄架的距離；圖24表示按發明的第四種變型的又一種實施形式。
在這里說明的設備和方法的實施形式，按本發明的設計方案用于優化借助分片系統分離的堆垛狀存放的薄片分片時的可靠性。彼此對應的部分使用相同的附圖標記表示。按此實施形式的分片系統主要包括在圖1中表示的由電動機驅動的摩擦輪，它摩擦傳力地將一個紙張或薄基片堆垛放在最上面的那個薄片13與堆垛的其余部分分開并通過機械斜板8、12(除了與堆垛的摩擦外它起第二欄架的作用)供給滾輪對。
紙張堆垛通常存放在箱內或盒內。
借助分離裝置(也稱送料器)可以從盒中抽出一個個薄片。在斜板8端部通常也稱“出口滾輪”的滾輪對9大多有單獨的驅動器，以及通過裝在滾輪對進口的傳感器11激活。出自于成本或其他原因也可以取消傳感器。在這種情況下出口滾輪持續驅動。
這些滾輪的功能是將已經部分分離的薄片從箱內完全抽出并傳送到后續的設備中。后續的紙張處理系統/設備可涉及壓印裝置、掃描裝置或其它加工或處理單個薄片的裝置或設備。斜板8在這里是一個紙張的欄架，它的任務是防止多重送料。
借助圖1和圖2說明多重拾取的原因。多重拾取在送料過程中尤其在所說明的有滾輪7的送料系統中發生。滾輪7受電機驅動4、5、6地克服彈簧10的彈簧力貼靠在斜板上，以及它在最上面的那個薄片亦即紙13上往回運動。在處于最上面的薄片13最終掙脫時，但尤其對于重量輕的紙，送料頭1向后偏轉并因而有時達到一個遠離斜板8的分片距離的位置，在此位置的力量足以將一個以上的薄片鐓壓(stauchen)、彎曲并因而輸送。
因此在送料器內造成多重抽出并因而造成向后續設備的多重送料。
這在強制性地只能處理單個薄片的終端設備中可能帶來一些問題。
若在第二個與第三個薄片之間的摩擦系數μs2-s3小于第一個與第二個薄片之間的摩擦系數μs1-s2，更有可能造成這種多重送料。
當在紙箱或紙盒中的堆垛14是由多個分垛組成時，便已經存在這種所謂的“Ream Seam(有垛縫)”狀況，這通常在盒子補充裝填時發生。
拆分一個在制造商那里機器堆集的紙垛以及隨后又重新組合，導致堆垛14的過渡區已經有比較小的摩擦系數，因為薄片機械堆集的狀況并因而彼此比較一致的摩擦系數幾乎不可能人工模仿，通常會較小。
如果在后續的終端設備中沒有配備排除這種多重送料的裝置，至少需要使用者干預，以排除紙的壅塞。在極端的情況下這也可能引發維修需要，從而使整個系統較長時間不能工作并因而要支付費用。
圖2A舉例對比壓曲力和送進力說明作為本發明設計方案的基礎的認識在上述這些力之間的力平衡點，在送料頭1或滾輪7向斜板8偏轉的過程中，在超越分片距離s1之外時，突然迅速地，例如在位置s2有利于送進力地移動，這是由于要分片的薄片越來越小的彎曲剛度(壓曲力)以及在要分片的薄片上法向力的進一步增大(送進力)。在這里，壓曲力基本上通過例如扁平基片在斜板8上的鐓壓彎曲曲線描述，而這里以電機驅動的分離力形式的送進力，尤其由于在這里以彈簧10的形式構成的復位裝置而線性增大，換句話說，在這里送料頭1克服固定在機體上的彈簧10的力離開斜板8偏轉到最上面的紙張10上，直至彈簧10越來越大的張緊力達到一個足以克服紙張13在斜板8上的機械阻力的值，從而將紙張13在斜板8上向上移動。后者基本上與前面已說明的用于指定的紙張13的鐓壓和彎曲力一致。因為紙張13的阻力實際上以1/s曲線的形式隨送料頭1或滾輪7離斜板8的距離s減小，而送進力，亦即實際上彈簧力，則線性增大，所以送料頭1或滾輪7與斜板8的距離s1對于只克服一個薄片的力而言為了有效分離是決定性的，因為在超越此臨界距離s1時迅速達到用于多于一個薄片，在這里對于距離大于s2的送進力，并因而存在多重送料的危險。
基于此認識，本發明如在圖2b中舉例表示的在按本發明的設計方案優選的薄片分片系統及優選的方法的框架內，可以達到提供足夠長可用的時間，在此時間內在超越送料頭1或滾輪7與欄架8之間的分片距離后，送進力超出壓曲力正好僅能抽出單個薄片這么多的量。在圖2A中表示了超越分片距離s1后至s2的距離區，這對應于在圖2B中表示的在t1至t2之間的時間區。送料頭的偏轉在分片距離的區域內，亦即在這里在s1與s2之間的區域內，優選地最終或暫時停止、延遲或減速。在圖2B中這一點通過阻尼曲線舉例表示，它表示在時刻t1與t2之間送料頭1或滾輪7，與按前言說明的先有技術通過驅動裝置和復位裝置導致均勻的送料頭偏轉(這在圖2B中表示為無阻尼的曲線)相比，減慢的速度。由此達到，正好附合實際需要地在t1至t2的時間范圍內延長了那個s1至s2的距離區，使得在此期間送進力超過壓曲力的量僅夠供入單個薄片。基于在所述的時間范圍延長了所述的距離區，從而有可能使所述的送進力超過壓曲力的量一方面起作用的時間足夠長，以及另一方面只夠用于供入單個薄片。由此有效地抑制多重送料。
圖3表示了一種所謂的頂部固定(Top-Fixing)裝置。按一種簡單的設計，送料頭1借助形式上為臂2的連桿可沿紙張移動方向滑動地固定在紙箱3上側的一個懸掛裝置25中。
具有驅動電機4、由電機驅動的螺桿5和通過螺桿5傳動的軸6的送料頭1，在電機供電時驅動一個摩擦輪7。
電機通電時送料頭1通過滾輪7摩擦力連接地在最上面的薄片13上克服彈簧10的力向后運動，直至彈簧力克服薄片分離時的反作用力以及最上面的薄片13與其余堆垛14分開為止。
在這里，薄片13通常在斜板8上向上移動，在那里被出口滾輪9接收。
由圖2可以看出，在分離過程中起先起作用的是最上面的薄片與下一個薄片的靜摩擦力Ffr1-2，然后在斜板8上作用鐓壓紙張所需要的力Fb1，它接著轉變為彎曲力，此外還有最上面的紙張的紙下側與下一頁紙上側的滑動摩擦力，以及被分離的那頁紙與斜板表面材料作為彈簧10反作用力的摩擦力。
這些力并不是全體同時作用。然而用于紙張分離的初始力是最大的，因為在這里紙張13與紙垛14較大的靜摩擦系數以及紙張13在斜板8上的大的鐓壓力同時發生。
因此在正常的情況下一個可借助軸克服彈簧10的力偏轉的送料頭1首先試圖向后偏離。
在這種情況下送料頭的質量加速，使得即使在達到分片距離和送進力與壓曲力達到力平衡狀態(見圖2A)時，送料頭在最上面的薄片13進入運動期間也不是突然停止其運動，而是在慣性作用下進一步向后移動。
其結果是，作用在最上面的薄片13上的力有時也足以同時從盒內輸送堆垛14的多張紙。這種情況通常稱為多重拾取。
迄今已知的按圖1的送料系統共同之點是，故意增大的送料頭1(頭部)離斜板8(欄架)的距離，通過一個無阻尼彈簧-質量系統的加速過程實現。
由于送料頭1給定的質量(約80g至200g)及在送料頭運動時彈簧10在一開始還較小的力和另一些比較小的摩擦力，這迫使在力平衡點超越分片距離的區域，所述的力平衡點在送料頭1回行期間在彈簧力與最上面的紙為掙脫并運動所需要的力之間產生。
因此，尤其對于薄的通常彎曲剛度小的紙張有多重出料的可能性，因為在這里通過離斜板距離小量地增大，達到的力便已經能使多于一個的薄片掙脫。
本發明的認識是，這種多重送料的狀況(通常稱“多重拾取”)可以避免。按一種設計方案，朝偏轉方向彈簧彈性的送料頭，實際上在適合單片分離的距離位置上，亦即在分片距離的區域內，也就是說在送進力與壓曲力的力平衡位置周圍的區域內(參見圖2A)，比一般更長久地停留，亦即停止、延遲或減速，換句話說，送料頭暫時停止或就速度而言暫時限制為，使得在為最上面的薄片初次運動和掙脫后續薄片所需要的分片距離的區域內達到送料力Ff與力Fb的平衡狀況后不久，送料頭1不運動，但至少只是緩慢地繼續向后運動(參見圖2B)，從而送料力Ff不出現不允許的增大和彎曲剛度Fb不發生有害的減小。
在按圖1和2的情況下，因為沒有采取一項此類措施，所以存在一種幾乎無阻尼的彈簧-質量系統，它通過送料頭的質量和電機加速度不可避免地造成超越力平衡點，并很可能導致多重拾取特性。
向前或送進力Ff(在按圖2的裝置中是前進力Ff)首先克服處于送料頭下方的紙張與下一頁的阻力，然后克服這張紙在斜板上的彎曲剛度以及克服在那里產生的摩擦力工作，它通常被稱為“壓曲力(Buckling Force)”Fb。它是在最上面的薄片初次掙脫時為鐓壓在斜板上和為了在斜板上向上運動所需要的一些力之和。
按本發明的這種設計方案，送料頭1只偏轉到或只可以偏轉到這樣一個距離，即，它是為了分離單個薄片強制性地需要的，這一距離當然不能大到使力足夠用于多于一頁紙的同時送料過程。
這在各個送料系統可以用不同的方式實現。所述的設計方案包括多種變型。下面說明為此所采取的各項措施。
借助下面的圖3至圖24說明紙張分頁系統，它借助摩擦輪7通過欄架8基于摩擦力分離和輸送紙和扁平基片的堆垛14最上面的薄片13。摩擦輪沿偏轉方向彈簧彈性10以及在紙張分離時受電機驅動地(參見附圖標記4、5、6)克服反作用力。這些反作用力由在斜板8上當時的摩擦力Fr、鐓壓力和彎曲力Fb之和以及摩擦輪7在堆垛14上的壓力(它的大小及方向由送料頭質量所決定)和反作用力滾輪作用在紙垛14上的一個在圖3和圖7的實施形式中肯定取決于偏轉的法向力分量N所組成。
1.原則上為了達到消除列舉的問題，在按圖3至圖17的設計中阻尼機構在回程中以這樣的方式影響送料頭1電機加速的回行，即，使得在阻尼區內送料頭只以恒定的速度運動，并只有在這之后才可以重新加速。
在最簡單的情況下，基本上可以取消送料頭1僅彈簧力制動的自由回行，以及送料頭在離斜板短的距離后借助固定機構保持在其離斜板的距離和不進一步偏轉。
2.在按圖18至圖21的設計中，電機驅動的離斜板8距離改變緩慢地進行，使得幾乎不可能發生送料頭1的過調，以及放在最上面的那張紙13在離斜板8盡可能小的距離時從后續的堆垛14分離。
3.按圖22、圖23和圖24的設計達到一種自適應控制。為此，斜板8離送料頭1起先是零或幾乎是零的距離，只有當紙運動傳感器22報告最上面的薄片13沒有或僅有不充分的運動時才借助調整機構27、28按送料控制器26中的程序逐漸增大，以及在后續的薄片供給過程中將其離斜板的距離增大直至達到一個儲存在控制器程序中能接受的薄片13速度與送料頭1圓周速度之比。具體而言其一，猛烈停止(被動式)為此在送料頭規定的回程后借助止擋機械地突然停止回行。
由此應防止送料頭1從斜板8離開時不允許的大偏轉。對于非常薄的通常彎曲剛度小的紙張，送料過程以良好的分片值(亦即沒有或很少所謂的多重拾取)進行，而對于較厚的基片可看到越來越多的“不拾取(no pick)”比例，因為彎曲剛度在此小的距離時過高，而且只要通過電動機提供足夠的扭矩，滾輪7便會在紙張13上無粘附地轉動(送料器以滑動模式工作)。
其一，阻尼系統(被動式)阻尼機構可以是一種沿軸向或徑向工作的機械阻尼器，例如常見的如圖4所示的硅酮阻尼器、氣動阻尼器、電或磁或電磁式阻尼器。在這里電(例如渦流制動原理)、磁或電磁式設計可通過當時的電流有利地實現對開始時間、持續時間和/或阻尼力的控制。在圖16和17中表示了有關磁或電磁式設計方案的詳情。
圖5和圖6分別表示一個曲線圖，它說明尤其針對圖3(頂掛式送料器)、圖4以及圖16和圖17中表示的阻尼系統的作用。
對于彎曲剛度小(大多重量輕)的物品，送料過程在斜板附近完成(時間范圍tv、距離范圍dv)，在圖5中，對于彎曲剛度較大的物品，在送料頭結束阻尼行程dv重新沒有此阻力并因而重新快速向后運動之前，阻尼行程dv起先必須比較緩慢地在時間范圍tv內實施。電動機在時間范圍tb內起先正常加速，接著與之連接阻尼的時間范圍tv。對于較厚的物品這種暫時的阻尼導致送料時間一定的延遲，因為要在分片距離的區域內具有速度限制地經過行程db和dv后，送料頭1才重新正常加速(時間范圍t2b)。因此對于剛度較大的物品較遲地到達送料位置，不過這對于輸送流量，即所謂的頁數/分鐘率的影響很小。
在阻尼區內tv，通過脈沖間歇模式(PPM)電動機速度下降到較低和恒定的速度，以便在與阻尼器運行時間相應的時間間隔tv后重新加速。
因此重新補償了在阻尼區內的速度損失并優化了流量。
圖6表示相關的曲線圖，它表示回程中的送料滾輪速度與位置的關系。
在圖7至圖10中表示的另一種實施形式(三角形送料器)中，送料頭1借助一個形式上為側臂2的懸掛裝置固定在兩個鉸鏈15上，使送料頭1可以平行于斜板沿分圓半徑上、下運動，并通過其臂和送料頭的重量分量N安放在紙張上(圖8)。此裝置的幾何結構選擇為使堆垛高度可以為約60mm。
在這里回行也借助壓力或拉力彈簧10實現。角度α在這里是斜板8的角度，它錯開90°地再現在懸掛裝置內。顯然，這種類型側面懸掛裝置(圖9、10)也可設計在兩側。
這種實施形式的一個優點是，在堆垛高度約60mm時送料頭相對于斜板8運動嚴格的平行度(圖7)，這一高度與市場上能買到的紙張堆垛14的高度一致。在這里送料頭1可以借助彈簧10以預緊力Fc壓靠在斜面8上，所以使它以規定的力貼靠在斜板8上。同樣可以將送料頭1保持在離斜板有最小距離處。
由圖10并結合圖7和圖8可以看出，即使在送料頭1的側面懸掛裝置中也可以在一個送料臂2上實現回程的阻尼，并因而也可以在斜板8上實現更長的停留時間。為此在送料臂2的搖臂上固定與圖4中的設計類似的阻尼機構31、32。
圖9表示如在官方文件登記號為102004038753.2的德國專利申請中所公開的那樣的基本結構，當然它沒有阻尼系統31、32。該申請的內容已吸收在本說明書內。
在送料頭1上安裝一個齒條32，它在送料頭1回行時暫時與阻尼機構31的齒嚙合。處于嚙合狀態的齒的數量及其位置決定阻尼的持續時間或開始。
還可以設如在圖15中表示的附加的電機控制裝置，如在其他懸掛裝置中那樣，它也可以在圖15中按時間優化送料過程。
在圖11至13中表示具有圖4所示阻尼系統的紙張分頁系統再另一種實施形式(大容量送料器)。
對于較大的紙張容量(約1000頁和1000頁以上)使用一個升降底板。
在圖11中表示的實施形式中，送料頭1可回轉地固定在在箱3上部內側的固定臂2上。與之不同，它也可以固定在機體3左和/或右側上。所述的臂在兩側的固定裝置中可側向移動，以便能將送料頭在薄片中心安放在要分離的基片上(見圖12)。送料頭在這里僅以其重力分量N通過滾輪安放在紙上，而牢固地固定在機體上的臂的重量不算在支承力中(圖13)。此實施形式由于在支承點較小的重量所以有利于單片分離。在結束一次送料順序后，這相當于高度減小最多1mm，受傳感器桿33控制的傳感器22將信號發送給控制器，它中斷分離過程并使升降臺20例如借助伺服電動機21向上移動。傳感器19的滯后接通與傳感器桿33裝置的幾何結構，共同決定升降臺的升程。在結束該上升過程后可繼續下一個送料過程。
在說明的所有實施形式中(頂掛式送料器，圖3；三角形送料器，圖7、圖10；大容量送料器，圖11-13)也都可以使用上述氣動、磁或電磁阻尼器。
其二，電動機控制(主動式)按另一種無需機械阻尼機構的速度限制方法，速度的降低通過所謂電動機斜坡(Motorrampe)進行。
電動機起先正常加速，直至與阻尼區始端對應的時刻。之后通過脈沖寬度調制(PWM)30在控制器中將電動機速度降到較小和恒定的速度，以便經過所述的在與圖4類似的情況下對應于阻尼器運行時間的時間間隔后重新提升。在這里，調整也可以通過類似地改變供電電壓實施。
由此重新部分補償了在阻尼區內的速度損失并因而優化了流量。圖19和20表示相關的曲線圖，它們表示送料頭離斜板的距離隨時間的變化曲線。按此類改善多重拾取率的方案，在送料控制器中(圖18、圖21)通過速度額定曲線進行電動機的控制。為此，例如借助磁脈沖測量電動機當時的角速度。在這里裝在電動機軸上有至少4極的磁環16起脈沖傳感器的作用。借助所謂的霍耳傳感器17，它通過離磁環16小的間距測量脈沖，確定角速度并因而確定送料輪7的圓周速度。顯然，也可以借助其他類型的脈沖傳感器和另一些傳感器測量這些脈沖并因而分離輪的圓周速度，例如借助脈沖輪(Taktrad)和光傳感器。
從每次送料開始，將電動機取決于時間的速度值與在送料控制器中列表固定儲存的給定值比較，以及通過例如圖中象征性表示的供電電壓的脈沖間歇比30的改變對電動機進行再調整。
圖19表示對于彎曲剛度小的紙送料頭的行程時間曲線。
圖20表示對于彎曲剛度較大的紙送料頭的行程時間曲線。在兩個曲線圖中，曲線18表示沒有電機控制時的行程時間曲線。曲線19表示有電機控制時的行程時間曲線。在兩個曲線圖中，電動機直至時間范圍tb不受限制地加速(圖19、圖20)。從與滾輪離斜板的距離d1相對應的時間間隔tb起，按經驗這一距離足以在一種給定的紙品和紙尺寸矩陣(Papiergroessenmatrix)中最小彎曲剛度的紙上無多重送料(多重拾取)地分頁，通過改變脈沖間歇比30將電動機加速度降低到，使送料頭僅以緩慢的速度走過對于薄的，亦即通常剛度小的基片而言為多重拾取的關鍵區(在圖19和圖20中的時間范圍tv)。
由此避免快速穿過分片距離的區域內第一個可能的分片時刻并因而避免分離過程中離斜板過大的距離。減速開始及其終止的時刻，與送料頭的彈簧-質量系統和具有最小彎曲剛度的紙矩陣集合(Papiermatrix)內的基片相協調。
分離彎曲剛度小的紙，如圖19所示，有和沒有減速地在時間間隔t2或t2a后大體同時完成。送料頭1離斜板8的距離在第一次紙張運動時，因為紙張開始運動所以這一距離導致送料頭在時間間隔t2或t2a后暫時停止，當低速時在送料頭速度不減的情況下d2比d2a小得多。但由于此小的距離，顯著降低了薄紙的多重拾取率。
對于較厚的基片，如圖20所示，送料頭也經過時間范圍tb和tv，以便在同樣通過實驗確定的延遲階段tv后，向后加速重新離開斜板8，直至此基片的彎曲剛度通過離斜板的距離而減小以及同時增大達到的彈簧力，使得也能在時間間隔t2a內分離此基物。根據經驗，在紙具有從約120g/m2起的剛度時，多重拾取的危險很小，因為彈簧與送料頭偏轉成正比增大的越來越大的反作用力，導致降低送料頭的速度并因而基本上防止進入可能發生多重供料的送料位置。因此隨著送料頭在斜板附近減小加速度力，較厚基片的送料過程略有延遲地完成，從而對于較厚的基片可記錄到紙流量速率受一定的限制。
其三，送料系統的自適應控制(主動式)在這里送料頭1離斜板8的距離變動例如借助定位電動機27(圖22)實現，它受控制器控制地通過傳動裝置28經所述的臂使送料頭1在齒條上水平地逐步運動并將其保持在適當位置。
如圖22至24所示，固定在送料頭上的傳感器脈沖輪24在電動機M1通電流時借助光柵OS2可以看出，從電機通電時刻起紙13是否運動，并且如果是，以及何時開始運動。
在電動機軸上的另一個傳感器17用來報告，電動機并因而與之接合的送料輪是否旋轉和旋轉得有多快。采用這種傳感器借助送料控制裝置可以識別，在送料頭離斜板達到此距離時是否對于當前所使用的紙品已卓有成效地分頁，也就是紙13是否已在確定的時間傳送到出口滾輪9。
在電動機通電時脈沖輪23不運動的情況下，送料頭1試圖從斜板8朝紙端頭方向移動一個小的距離，以及送料過程重新開始。所述的過程可以重復進行。
只有在紙運動速度與送料輪7圓周速度之比可接受時，這個導致一種可接受的時間過程的距離值才重新被用于下一張紙。
采用這種類型的控制裝置26，還可以在一定的程度內對抗環境條件的變化。例如通常在送料過程中發生由于紙張摩擦和分離引起的已分離紙張的靜電充電以及在盒內剩余堆垛的充電。
這是在分離時通過電荷分離和紙張摩擦引起的。已分離的紙13可采取比較簡單的措施使靜電重新中和，而對于盒內剩余的堆垛要做到這一點則相當麻煩。
也就是說，如果在這里需要更大的送料力來克服附加的反作用力，那么在出現這種變化時送料頭應逐漸重新向后移動，以對抗變大的分離力以及仍有能力分離紙張。這種具有自適應和逐步改變彈簧參數的規則系統，在這里通過其列表儲存在控制裝置26具有軟件功能的硬件內。
在按圖23稱為三角形送料器的送料系統中，也可以裝入一個這種自適應控制裝置。在這種情況下優選地整個送料臂隨其臂懸掛裝置移動，以便對抗送料頭的重量增加(見圖23)。這也是一種可以將電動機驅動器定位在送料頭上的設計(沒有繪圖)。
圖24表示自適應控制裝置在大容量送料器內的工作原理。
總之，本發明闡明了一種涉及紙張分片系統的設計方案，按此方案，通過欄架(8)借助分離及輸送頭(1)和頭(1)的偏轉機構(35)，基于摩擦力分離并輸送薄片，如紙張或扁平基片的堆垛(14)最上面的那個薄片(13)，其中，送料頭(1)和偏轉機構(35)尤其有一滾輪(7)和用于該滾輪(7)的一驅動裝置(4、5、6)及一復位裝置(10)，以及設一個裝置(31、32、36、37、26、30、23、27、28)，用于在欄架(8)與送料頭(1)之間分片距離(dv、d2-d1)的區域內，送料頭(1)的最終或暫時停止、延遲或減速。
附圖標記清單1 送料頭2 送料臂3 機殼、箱4 送料電機5 螺桿6 軸7 送料輪8 斜板9 出口滾輪10 壓力或拉力彈簧11 出口傳感器12 箱子上部內側13 堆垛最上面的薄片14 沒有最上面薄片的剩余堆垛
15 鉸鏈16 磁環脈沖輪17 霍耳傳感器18 沒有電動機控制裝置時送料頭的行程時間曲線19 有電動機控制裝置時送料頭的行程時間曲線20 升降臺21 升降臺電動機22 光傳感器23 傳感器脈沖輪24 回轉軸25 臂懸掛裝置26 送料控制器27 定位電動機28 定位電動機的傳動裝置29 齒條30 脈沖間歇比31 徑向阻尼器32 齒條段33 桿、高度傳感器34 定距管(Spacer)35 偏轉機構36 磁鐵37 銜鐵
權利要求
1.一種薄片分片系統，它通過欄架(8)借助分離及輸送頭(1)、頭(1)的偏轉機構(35)和復位裝置(10)，基于摩擦力分離并輸送薄片堆垛、如紙或扁平基片堆垛(14)最上面的那個薄片(13)，其特征為設一個裝置(31、32、36、37、26、30、23、27、28)，用于在欄架(8)與送料頭(1)之間的分片距離(dV、d2-d1)區域內送料頭的停止、延遲或減速。
2.按照權利要求1所述的薄片分片系統，其特征為，所述送料頭(1)有一個尤其形式上為由驅動裝置(4、5、6)驅動的摩擦輪(7)的薄片送進裝置。
3.按照權利要求1或2所述的薄片分片系統，其特征為，所述復位裝置(10)安裝在所述偏轉機構(35)上。
4.按照權利要求1所述的薄片分片系統，其特征在于有一個裝置(31、32、36、37、26、30、23、27、28)，用于送料頭的最終或暫時停止、延遲或減速。
5.按照權利要求1至4之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述用于最終停止的裝置設計為結束偏轉的止擋。
6.按照權利要求1至5之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述用于暫時停止或延遲的裝置有一個定位機構(27、28)，尤其是一個可使送料頭(1)在偏轉時與驅動裝置(4、5、6)無關地相對于欄架(8)定位的定位機構(27、28)。
7.按照權利要求1至6之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述用于暫時延遲的裝置設計為一種抑制偏轉的阻尼機構(3 1、32、36、37)，尤其是一個機械阻尼器、氣動阻尼器、磁或電或電磁阻尼器。
8.按照權利要求1至6之一所述的薄片分片系統，其特征為，設置一控制裝置(26)，它與所述送料頭(1)和/或偏轉機構(35)作用連接。
9.按照權利要求1至7之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述用于暫時減速的裝置設計為一種由一個送料頭(1)偏轉控制裝置(26)主動減速的驅動裝置(7)。
10.按照權利要求1至9之一所述的薄片分片系統，其特征為，一控制裝置(26)與一傳感器(23)作用連接，該傳感器(23)用于記錄欄架(8)與送料頭(1)之間的距離和/或最上面的薄片(13)的運動。
11.按照權利要求1至10之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述送料頭(1)通過一連桿(2)與所述偏轉機構(35)連接(圖3、圖18、圖22)。
12.按照權利要求1至11之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述偏轉機構(35)設在機殼的上部內側(3)(圖3、圖18、圖22)。
13.按照權利要求1至10之一所述的薄片分片系統，其特征為，所述偏轉機構(35)和送料頭(1)組合在一個單元內(圖7-圖17、圖24)。
14.按照權利要求13所述的薄片分片系統，其特征為，所述單元通過懸掛裝置，尤其側臂(2)固定在機殼側面的內側上，尤其布置在堆垛(14)上(圖7-圖23)。
15.按照權利要求13所述的薄片分片系統，其特征為，所述單元通過懸掛裝置固定在機殼上部內側(3)上，尤其設置在堆垛(14)上面(圖11-圖17、圖24)。
16.按照權利要求15所述的薄片分片系統，其特征為，堆垛(14)由一升降底板(20)支承。
17.一種具有按照權利要求1至16之一所述薄片分片系統的薄片處理系統，尤其是薄片分離和輸送系統，尤其是紙張或薄物復制、壓印、掃描系統或單個薄片處理系統。
18.一種通過欄架(8)借助按照權利要求1至16之一所述薄片分片系統摩擦力分離并輸送薄片堆垛、如紙或扁平基片堆垛(14)最上面的那個薄片(13)的方法，按此方法，分離和輸送頭(1)借助偏轉機構(35)克服復位裝置(10)的作用偏轉并促使薄片分離，其特征為在欄架(8)與送料頭(1)之間的分片距離(dV、d2-d1)區域內停止、延遲或減速所述送料頭(1)的偏轉。
19.按照權利要求18所述的方法，其特征為，所述偏轉最終或暫時被停止、延遲或減速。
20.按照權利要求18或19所述的方法，其特征為，所述送料頭(1)與欄架(8)之間的偏轉借助一阻尼機構(圖4、圖16、圖17)被停止、延遲或減速。
21.按照權利要求18至20之一所述的方法，其特征為，在分片距離的區域內實施阻尼作用，在這種情況下，送料頭(1)首先以恒定速度偏轉，然后又加速偏轉。
22.按照權利要求18至21之一所述的方法，其特征為，朝向所述欄架(8)的偏轉受電機驅動地被停止、延遲或減速。
23.按照權利要求18至22之一所述的方法，其特征為，當紙張運動傳感器(22)檢測到最上面的薄片(13)沒有運動或僅有不充分的運動時，借助一控制裝置(26)有控制地通過偏轉逐漸增大欄架(8)與送料頭(1)之間的距離。
24.按照權利要求18至23之一所述的方法，其特征為，在繼第一個薄片供給過程后的薄片供給過程中增大離欄架(8)的距離，直到紙速與送料頭(1)送進速度、尤其是一滾輪(7)的圓周速度之比達到一個為控制裝置(26)所儲存的、可接受的值為止。
全文摘要
本發明闡明了一種涉及紙張分片系統的設計方案，按此方案，通過欄架(8)借助分離及輸送頭(1)和頭(1)的偏轉機構(35)，基于摩擦力分離并輸送紙張或扁平基片堆垛(14)最上面的那個薄片(13)，其中，送料頭(1)和偏轉機構(35)尤其有一滾輪(7)和用于該滾輪(7)的一驅動裝置(4、5、6)以及一復位裝置(10)，以及設有一個裝置(31、32、36、37、26、30、23、27、28)，用于在欄架(8)與送料頭(1)之間的分片距離(d
文檔編號B65H3/46GK1982180SQ20061006398
公開日2007年6月20日 申請日期2006年11月27日 優先權日2005年11月25日
發明者弗里德赫爾姆·斯坦希爾伯 申請人:Bdt股份公司