СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ВЫРОВНЕННОЙ ПАЧКИ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА И ИСПОЛЬЗУЕМЫЙ НАБОР
METHOD FOR FORMING ALIGNED BUNDLE OF SHEET MATERIAL AND USED KIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение касается способов и средств для формирования пачек листового материала, главным образом банкнот. Изобретение найдет применение при автоматизированной обработке банкнот и другой листовой печатной продукции: чеков, акций, облигаций, сертификатов, купонов, билетов. Изобретение может быть использовано везде, где необходимо сформировать выровненную пачку изделий из листового материала - листов металла, древесных плит, панелей из искусственных и композитных материалов.
Задача формирования выровненной пачки листового материала возникает в ходе производства и дальнейшего использования печатной и другой листовой продукции. В частности, пачку банкнот необходимо сформировать перед внесением в устройство для подсчета денег, обандероливанием, для хранения в ячейках заданных размеров и т.п.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно множество технических решений, в которых формирование пачки осуществляется в процессе покупюрного приема банкнот у клиента. Так, например, в патенте US 6712352 описана кассета для выравнивания и хранения пачки банкнот. В этом устройстве пачка банкнот прижата пружиной к блоку направляющих, установленному вблизи рабочей поверхности пачки. Рабочая поверхность образована крайней банкнотой в пачке, к которой в дальнейшем будет прижиматься вновь укладываемая банкнота. Блок направляющих состоит из двух пространств размером примерно в половину ширины банкноты. При этом в направляющих выполнены щелевидные каналы, по которым может перемещаться банкнота, подлежащая укладке. Транспортный механизм перемещает банкноту в эти каналы таким образом, чтобы она остановилась напротив рабочей поверхности пачки, прижатой к блоку направляющих. Боковые кромки банкноты при этом находятся в каналах, в то время как ее центральная часть находится в пустом пространстве между направляющими и ничем не ограничена. Банкнота удалена от рабочей поверхности пачки на расстояние, примерно равное половине толщины направляющей. Для укладки банкноты из направляющих в пачку служит платформа-толкатель, перемещающаяся в пространстве между направляющими в сторону рабочей поверхности пачки. Она нажимает на центральную часть банкноты, изгибает ее и выводит кромки из каналов. При дальнейшем движении платформа прижимает банкноту к рабочей поверхности пачки. Двигаясь против усилия прижимной пружины, платформа отжимает пачку от блока направляющих. В этот момент укладываемая банкнота распрямляется под действием собственной упругости и занимает место на рабочей поверхности пачки. Затем платформа начинает движение в обратную сторону, за счет чего пачка прижимается своей рабочей поверхностью к блоку направляющих. В таком состоянии устройство готово к приему следующей банкноты.
В патенте RU 2297668 описано оборудование для инерционного выравнивания банкнот в процессе их обработки и обеспечения гладкой поверхности обрабатываемых банкнот при транспортировке в быстродействующем устройстве обработки банкнот. Банкнота, подаваемая в обрабатывающее устройство, транспортируется посредством ряда лент конвейеров. Банкнота перемещается мимо камеры со строчным сканированием, которая осуществляет запись банкноты во время ее прохождения просвета при перемещении с первой ленты конвейера на вторую ленту конвейера, которая приблизительно перпендикулярна первой ленте конвейера. Криволинейная направляющая банкнот определяет траекторию банкноты, помогая ей совершить поворот на 90° во время ее прохождения просвета между лентами конвейеров. Инерция банкноты заставляет ее оставаться вровень с поверхностью криволинейной направляющей, позволяя камере со строчным сканированием записывать каждую строчку поверхности банкноты с одинаковым разрешением.
В патентном документе RU 2562791 раскрыто устройство обработки листов бумаги. Оно включает узел подачи, листоотделяющий узел, проверочный узел, укладочный узел, узел привода опоры, узел обматывания лентой, по меньшей мере один источник питания, узел задания режима и узел фиксации. Множество листов бумаги размещается на узле подачи. Листоотделяющий узел вытягивает листы бумаги из узла подачи. Проверочный узел проверяет отобранные листы бумаги. Укладочный узел укладывает каждое заданное число проверенных листов бумаги на опору. Узел привода опоры регулирует позицию опоры согласно количеству уложенных листов бумаги. Узел обматывания лентой обматывает лентой уложенные листы бумаги посредством обертывания ленты вокруг уложенных листов бумаги.
Очевидно, что известное оборудование для формирования пачек листового материала сложно и дорого, позволяет только полистовую обработку, т.е. не обладает быстродействием.
В уровне техники отсутствует информация о способах и средствах формирования пачки из невыровненной массы однотипного или разного по размеру листового материала. Все известные устройства формируют пачки в полистовом режиме. Однако в реальных условиях возможны ситуации, когда пачка, невыровненная по краям или пачка листового материала разного размера, например, содержащая банкноты разного номинала, должна быть упорядочена, выровнена и отцентрирована.
Таким образом, в настоящее время имеется потребность в создании дешевого, надежного, быстродействующего и универсального оборудования для формирования выровненных пачек листового материала. В частности имеется потребность для выравнивания пачек банкнот для последующей обработки, подсчета, обандеролирования и передачи их на хранение.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Изобретение направлено на решение задачи формирования выровненной пачки листового материала.
Технический результат, достигаемый при использовании заявленной группы изобретений, состоит в повышении быстродействия и снижении расходов получения выровненной пачки листового материала для последующей обработки на стандартном оборудовании и хранения в ячейках заданных размеров.
Такое выравнивание осуществляется без использования дорогостоящего электромеханического и электронного оборудования для полистовой обработки, нет необходимости в использовании дорогостоящей и сложной системы технического зрения.
Технический результат достигается за счет того, что способ формирования выровненной пачки листового материала включает следующие операции: захватывают пачку листового материала схватом манипулятора, имеющего нижнюю неподвижную губку и верхнюю губку, перемещаемую относительно нижней для захвата и освобождения пачки листового материала, при этом обе губки имеют идентичные совмещаемые друг с другом при закрытии схвата зубья, а нижняя губка снабжена упорами, выступающими между зубьями верхней губки, помещают упомянутую пачку листового материала в устройство для выравнивания вертикально между его встречными зубьями для выравнивания по ширине и глубине, захватывают выровненную пачку, при этом нижний край пачки совмещен с губками схвата по боковой и передней их стороне, осуществляют выравнивание поперечной оси пачки с продольной осью губок схвата, для этого укладывают полученную из устройства для выравнивания пачку в устройство для центрирования, освобождают ее, смещают схват относительно пачки по горизонтали для совмещения упомянутых осей, при открытом схвате подталкивают пачку до упора в заднюю стенку устройства для центрирования, закрывают схват и перемещают пачку верх и далее к месту обработки или хранения, при этом N - целое число больше единицы.
Технический результат также обеспечивается за счет использования набора для формирования выровненной пачки листов материала, включающего схват манипулятора, имеющий неподвижную нижнюю губку и верхнюю губку, перемещаемую относительно нижней для захвата и освобождения пачки листового материала, при этом обе губки имеют идентичные совмещаемые друг с другом при закрытии схвата зубья, а нижняя губка снабжена упорами, выступающими между зубьями верхней губки при захвате для исключения смещения листового материала вдоль оси схвата, устройство для выравнивания, представляющее собой вертикально установленный открытый спереди корпус с внутренними направленными встречно горизонтальными зубьями и промежутками между ними, при этом вертикальный зазор между встречными зубьями имеет размер для вмещения формируемой стопки листового материала, и устройство для центрирования, представляющее собой горизонтально установленный открытый спереди корпус, нижняя внутренняя сторона которого снабжена вертикальными зубьями для ограничения перемещения пачки листового материала и горизонтальными зубьями для совмещения с зазорами между зубьями схвата, при этом ширина корпуса больше ширины схвата, число вертикальных зубьев соответствует числу промежутков между зубьями схвата, а число горизонтальных зубьев больше числа зубьев схвата.
Технический результат усиливается за счет того, что ширина губок схвата выбрана исходя из максимального размера обрабатываемого листового материала. Число зубьев схвата выбрано для исключения провисания обрабатываемого листового материала. Ширина зубьев схвата равна ширине промежутков между соседними зубьями, а ширина зубьев устройства для выравнивания и устройства для центрирования меньше ширины упомянутого промежутка.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее сущность изобретения и возможность достижения технического результата будут подробно раскрыты на конкретных примерах выполнения изобретения со ссылками на позиции чертежей, где на фигуре 1 изображены вид сбоку и вид сверху схвата манипулятора, на фиг. 2 - вид спереди и вид сверху устройства для формирования, а на фиг. 3 - вид спереди и вид сверху устройства для центрирования.
На чертежах приняты следующие обозначения:
1 - схват
2 - нижняя губка схвата
3 - верхняя губка схвата
4 - зубья схвата
5 - упоры нижней губки схвата
6 - продольная ось схвата
7 - промежутки между зубьями схвата
8 - устройство для выравнивания
9 - корпус устройства для выравнивания
10 - горизонтальные зубья устройства для выравнивания
11 - горизонтальные промежутки устройства для выравнивания
12 - вертикальный зазор
13 - крепежные отверстия устройства для выравнивания
14 - ушки корпуса устройства для выравнивания
15 - угловые ограничители
16 - устройство для центрирования
17 - корпус устройства для центрировании
18 - нижняя внутренняя сторона устройства для центрирования
19 - вертикальные зубья устройства для центрирования
20 - горизонтальные зубья устройства для центрирования
21 - салазки схвата.
ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1-3 изображено оборудование, используемое в процессе формирования пачки листового материала, в частности пачки банкнот. На фиг. 1 в двух проекциях представлен схват 1 манипулятора, используемый при формировании пачки. Схват предназначен для захвата, переноса и освобождения пачки при передаче ее в оборудование для обработки и хранения. Схват 1 имеет плоские горизонтальные неподвижную нижнюю губку 2 и верхнюю губку 3, передняя сторона губок обращена наружу от манипулятора.
При этом необходимо отметить, что употребление терминов горизонтальный, вертикальный в контексте данной заявки является условным и в целом характеризует расположение элементов набора в нерабочем положении. Вертикальная ориентация может без ущерба для выполнения функций оборудования заменена на горизонтальную. Так, например, в процессе перемещения схвата горизонтальное расположение губок меняется в пространстве в зависимости от траектории движения и ориентации элементов набора, с которыми схват взаимодействует. Вертикальная компоновка устройства для выравнивания заменяется на горизонтальную при его креплении на плоскости стола.
Верхняя губка 3 имеет возможность перемещаться вертикально относительно нижней 2 для захвата и освобождения пачки листового материала. Для этого верхняя губка 3 закреплена на салазках 21, перемещаемых пневмоцилиндром или электродвигателем, управляемым автоматически блоком управления (не показан) или с пульта управления оператором. Блок управления программируется для осуществления конкретных задач. Однако его алгоритм не является предметом настоящего изобретения. Обе губки 2, 3 имеют идентичные горизонтальные совмещаемые друг с другом при закрытии схвата зубья 4. Нижняя губка 2 снабжена вертикальными упорами 5, выступающими между зубьями 4 верхней губки 3 и проходящими в промежутки 7 между ними при захвате пачки банкнот. Упоры 5 исключают смещение банкнот вдоль продольной оси 6 схвата 1, проходящей параллельно его зубьям через центр губки. Ширина губок 2, 3 схвата 1 выбирается исходя из максимального размера обрабатываемого листового материала, в данном случае - длины купюры. В частности, ширина губок схвата равна или более длины самой большой купюры обрабатываемой пачки. Число зубьев 4 губок схвата 1 выбирается для исключения провисания обрабатываемого листового материала. В приведенном примере губки схвата имеют по 6 зубьев. Ширина зубьев 4 схвата 1 равна ширине промежутков 7 между соседними зубьями 4.
Второй компонент набора - устройство 8 для выравнивания - изображено на фиг. 2. Оно представляет собой вертикально установленный открытый спереди корпус 9 с внутренними направленными встречно горизонтальными отходящими от боковых стенок корпуса 9 зубьями 10 и промежутками 11 между ними. Горизонтальные зубья 10 корпуса 9 по форме и размерам почти соответствуют промежуткам 7 между зубьями 4 схвата 1, но имеют меньшую ширину с тем, чтобы взаимодействовать с губками схвата, которые удерживают пачку. В приведенном примере число горизонтальных зубьев равно пяти. Вертикальный зазор 12 между встречными горизонтальными 10 зубьями имеет размер для вмещения формируемой пачки купюр. В частности, промежуток между встречными зубьями составляет не менее толщины пачки, глубина корпуса и глубина зазора между зубьями - не менее ширины пачки. Устройство 8 крепится к стене банковского помещения винтами, проходящими через крепежные отверстия 13, выполненные в ушках 14 корпуса 9. Во внутреннем пространстве корпуса 9 выполнены угловые верхние и нижние ограничители 15, размещенные по углам корпуса 9 и предназначенные для выравнивания краев пачки листового материала по толщине. Устройство 8 может закрепляться как вертикально к стене помещения, так и горизонтально - на горизонтальной поверхности стола.
На фиг. 3 изображен еще один компонент набора - устройство 16 для центрирования, представляющее собой горизонтально установленный открытый спереди корпус 17, нижняя внутренняя сторона 18 которого снабжена вертикальными зубьями 19 для ограничения перемещения пачки листов наружу и горизонтальными зубьями 20 для совмещения с промежутками 7 между зубьями 4 губок схвата 1. Ширина корпуса 17 больше ширины схвата 1 на величину, кратную сумме ширины горизонтального зуба, и ширины промежутка. Число вертикальных зубьев 19 в приведенном примере равно трем. Число горизонтальных зубьев 20 равно или больше числу зубьев 4 схвата 1. В приведенном примере их шесть. Ширина зубьев 10, 19 устройства 8 для выравнивания и устройства 16 для центрирования меньше ширины промежутка 7 между зубьями 4 схвата 1. Устройство 16 может крепиться как к стенке с сохранением горизонтальной ориентации, так и к столешнице.
Формирование выровненной пачки листового материала происходит следующим образом.
С помощью схвата 1 манипулятора, действующего по программе и управляемого сигналами с устройства управления или командами оператора, задаваемыми на пульте управления, захватывают пачку купюр между нижней неподвижной губкой 2 и верхней губкой 3. Верхняя губка 3 для этого перемещается по салазкам 21 вертикально относительно нижней губки 2, подводится под невыровненную пачку, которая передвигается на нижнюю губку до упора в вертикальные упоры 5. Верхняя губка 3 перемещается вниз и зажимает пачку сверху. Обе губки 2, 3 имеют идентичные горизонтальные совмещаемые друг с другом при закрытии схвата зубья 4. Вертикальные упоры 5 при совмещении губок проходят между зубьями 4 верхней губки 3 и выступают между ними.
Далее схват 1 вместе с захваченной пачкой перемещается к устройству 8 и входит в вертикальный зазор 12 до совмещения с задней вертикальной стенкой корпуса 9. Пачка далее освобождается, и губки 2, 3 схвата 1 перемещаются назад из устройства 8. При вертикально закрепленном устройстве 8 все купюры пачки перемещаются вниз и таким образом выравниваются по нижнему краю. В случае горизонтального размещения устройства 8 пачка укладывается таким образом, чтобы один ее край упирался в короткую стенку корпуса 9. При захвате пачки из устройства 8 она выровнена по двум смежным сторонам схвата - одной боковой и передней.
После выравнивания схват 1 передает пачку в устройство 16 для центрирования. В устройстве 16 осуществляется выравнивание поперечной оси пачки (проходит через центр купюр параллельно короткой стороне купюры) с продольной осью 6 схвата 1. Для этого полученную из устройства 8 пачку укладывают между вертикальными выступами и задней стенкой устройства 16 для центрирования. При этом одна боковая сторона губок схвата скользит вдоль боковой внутренней стенки устройства 16. Далее освобождают пачку из схвата, смещают схват 1 относительно пачки по горизонтали на N интервалов (один интервал примерно равен сумме ширины зуба и промежутка между соседними зубьями) для совмещения упомянутых осей. Число N интервалов зависит от длины листов в пачке. При открытом схвате 1 подталкивают пачку до упора в заднюю стенку устройства 16 для центрирования, закрывают схват 1 и перемещают пачку из устройства 16 вверх и далее к месту обработки или хранения. При этом пачка листов идеально выровнена и совместима с любым стандартным банковским оборудованием или может быть уложена в ячейку заданного размера для хранения.
Таким образом, возможно формирование невыровненной свободно уложенной пачки, которая в таком виде не подлежит обработке в стандартном банковском оборудовании, в идеально выровненную и отцентрированную пачку.
Для формирования пачки не требуется дорогостоящее электромеханическое и электронное оборудование полистовой обработки.
Время на формирование пачки сокращается до минимального и определяется только быстродействием схвата.
Обрабатываемые банкноты могут иметь любые размеры, т.е. нет необходимости перестаивать или переоснащать оборудование для обработки банкнот разных номиналов или под разную валюту.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Составляющие элементы представленного набора для формирования пачек листового материала могут быть изготовлены мелкосерийными партиями на известном технологическом оборудовании и с использованием широко применяемых в промышленности материалов. Для управления перемещением схвата используются широко известные специалистам-робототехникам устройства управления манипуляторов промышленных роботов, программируемые для выполнения конкретных задач. Получаемые при формировании пачки купюр совместимы со стандартным банковским оборудованием для подсчета, обработки и хранения. Таким образом, изобретения промышленно применимы.