САМОРЕГУЛИРУЕМОЕ УСТРОЙСТВО ОБРАБОТКИ ЛИСТОВОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ОБРАБОТКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭТОГО УСТРОЙСТВА
SELF-ADJUSTING SHEET PROCESSOR AND METHOD OF SHEET PROCESSING BY SAID DEVICE

Область техники
Настоящее изобретение в целом относится к обрабатывающим устройствам. В частности, настоящее изобретение относится к саморегулируемым устройствам обработки листового материала, включающего, но не в качестве ограничения, банкноты и подобный плоский материал.
Уровень техники
Обработка листового материала часто применяется в таких устройствах, как диспенсоры, включая банкоматы, классификаторы, сортировщики и т.д. Для предотвращения перекоса единиц листового материала в устройстве обработки во время обработки и транспортировки регулируется положение компонентов устройства обработки для подачи этих единиц листового материала с необходимой точностью.
Широко применяются устройства обработки с такими средствами обработки листового материала, как ремни, ролики и их сочетания, наряду с регулировочными средствами для средств обработки. Однако большинство регулировочных средств основаны на упругих элементах с отсроченным регулировочным действием, что приводит к отклонениям листового материала во время его обработки. Такие регулировочные средства не подходят для регулирования обрабатывающих компонентов устройства обработки без использования дополнительных регулировочных средств для регулирования положения листового материала, что усложняет конструкцию устройства обработки.
В документе US 7,900,919 раскрыто устройство обработки для транспортировки бумажных документов между приводными роликами и опорными роликами, которые соединены поворотным соединением с центральной нагружающей пружиной, производящей распределенное усилие на опорные ролики.
Однако согласно этому документу в положение бумажных документов во время работы этого устройства вносятся небольшие отклонения, и после некоторого времени обработки в этом устройстве в результате итогового отклонения эти документы могут быть перекошены или даже могут застрять. Боле того, центральная нагружающая пружина используется для четырех или более опорных роликов и ее усилие может быть распределено неравномерно для всех опорных роликов во время их регулирования, что вызывает дополнительное отклонение бумажных документов.
Также из документа US 6,494,451 известно устройство обработки листового материала с приводными роликами и подпружиненными опорными роликами, пружины которых соединены поворотным соединением, так что усилия всех опорных роликов уравновешены.
Однако это устройство обработки обладает сравнительно большим количеством пружин, которые имеют различные механические свойства, что может вносить отклонения в положение листового материала из-за инерционных свойств поворотного соединения.
Некоторые из указанных недостатков были устранены в известном из документа DE 19632224 обрабатывающем устройстве для перенаправления прямоугольного листового материала, в котором листовой материал перенаправляется от первых транспортных средств до вторых транспортных средств с помощью отводящего устройства. Однако отводящее устройство может вносить отклонения листового материала, поскольку оно состоит из отводящих роликов, управляемых общим приводом посредством шарнирных рычагов, которые должны быть точно расположены напротив опорных роликов. Точность расположения при этом сильно зависит от качества исходного монтажа и регулировки, от способностей специалиста по обслуживанию и от изнашивания при эксплуатации устройства.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретение является разработка саморегулируемого устройства обработки листового материала, которое не вносит заметных отклонений в движение листового материала во время его обработки и не имеет дополнительных управляющих элементов.
Таким образом, предложено саморегулируемое устройство обработки листового материала, содержащее направляющее устройство для листового материала, имеющее главные транспортные средства, и перенаправляющее устройство для листового материала, имеющее вспомогательные транспортные средства, связанные с главными транспортными средствами для перенаправления листового материала. Перенаправляющее устройство также содержит неподвижные ролики, выполненные с возможностью взаимодействия со вспомогательными транспортными средствами, и подвижные элементы, при этом неподвижные ролики и подвижные элементы расположены на противоположных сторонах вспомогательных транспортных средств, и каждый подвижный элемент выполнен с возможностью выравнивания с соответствующим неподвижным роликом. Саморегулируемое устройство дополнительно содержит фиксирующие средства для фиксирования положения подвижных элементов относительно неподвижных роликов, высвобождающие средства для высвобождения положения подвижных элементов относительно неподвижных роликов и первые приводные средства для перемещения подвижных элементов в направлении подвижных роликов до взаимодействия с неподвижными роликами и в обратную сторону от неподвижных роликов.
Такое устройство обработки листового материала содержит обрабатывающие средства, выполненные с возможностью, но не в качестве ограничения, транспортировки и перенаправления листового материала и регулировочные средства, обеспечивающие функцию саморегулировки для обрабатывающих средств, чтобы имелась возможность регулировки обрабатывающих средств с высокой точностью. Кроме того, в случае этого устройства обработки нет необходимости в наличии каких-либо дополнительных средств для ручной регулировки обрабатывающих средств.
Согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения фиксирующие средства содержат фрикционный тормоз, выполненный с возможностью взаимодействия с пружиной, причем высвобождающие средства содержат ударник и толкатель, а первые приводные средства содержат первый привод. Указанные фрикционный тормоз и пружина сохраняют положение обрабатывающих средств, в частности, подвижных элементов, между саморегулируемыми этапами, выполняемыми высвобождающими средствами и первыми приводными средствами перенаправляющего устройства.
Согласно другому варианту реализации настоящего изобретения фиксирующие средства содержат фрикционный тормоз, выполненный с возможностью взаимодействия с пружиной, причем первые приводные средства содержат первый привод, а высвобождающие средства содержат второй привод. Первый и второй приводы могут быть независимо использованы при саморегулировке устройства обработки, что уменьшает потребление энергии данным устройством обработки и его износ.
Согласно еще одному варианту реализации настоящего изобретения фиксирующие средства и высвобождающие средства содержат электромагнитный фрикционный тормоз.
Предпочтительно подвижные элементы содержат подвижные ролики. В качестве альтернативы, подвижные элементы могут содержать подвижные лапки.
Согласно дополнительному варианту реализации настоящего изобретения направляющее устройство дополнительно содержит по меньшей мере два направляющих ролика, соединенных с первыми приводными средствами, причем первые приводные средства выполнены с возможностью перемещения направляющих роликов в направлении главных транспортных средств до взаимодействия с главными транспортными средствами и в обратную сторону от главных транспортных средств, стабилизирующие средства, выполненные с возможностью стабилизации относительных положений направляющих роликов во время их перемещения от главных транспортных средств, и по меньшей мере два поддерживающих ролика, при этом направляющие и поддерживающие ролики расположены на противоположных сторонах главных транспортных средств.
Стабилизирующие средства обеспечивают точное соответствующее положение направляющих роликов направляющего устройства, когда листовой материал перенаправляется от направляющего устройства перенаправляющему устройству таким образом, что никакие отклонения не вносятся в движение листового материала при его обработке.
Предпочтительно, стабилизирующие средства содержат по меньшей мере два первых подвеса, каждый из которых соединяет два соседних направляющих ролика, и по меньшей мере один второй подвес, присоединенный к первым подвесам по существу непосредственно или поблизости общего центра масс каждого первого подвеса и их соответствующих направляющих роликов, причем первые и вторые подвесы имеют вращательное сочленение по существу в месте их центров масс, а первые приводные средства соединены с направляющими роликами непосредственно или поблизости от общего центра масс второго подвеса и первых подвесов с их соответствующими направляющими роликами. Соединение подвесов с другими компонентами устройства обработки поблизости от их общего центра масс позволяет компенсировать силы, возникающие в такой конструкции устройства обработки, которые могут вызывать ненужные отклонения.
Также предложен способ обработки единицы листового материала саморегулируемым устройством обработки по п.7, согласно которому размещают единицу листового материала на движущихся главных транспортных средствах направляющего устройства для транспортировки листового материала до вспомогательных транспортных средств перенаправляющего устройства, зажимают единицу листового материала между направляющими роликами и поддерживающим роликом, перемещают направляющие ролики в сторону от единицы листового материала с помощью первых приводных средств и стабилизирующих средств и зажимают единицу листового материала между подвижными элементами и неподвижными роликами с использованием первых приводных средств для транспортировки единицы листового материала к вспомогательным транспортным средствам перенаправляющего устройства, высвобождают положение подвижных элементов с использованием высвобождающих средств, фиксируют положение подвижных элементов с помощью фиксирующих средств после того, как подвижные элементы выровнены полностью или по меньшей мере частично накапливающим образом с неподвижными роликами, перемещают подвижные элементы в сторону от неподвижных ролики с помощью первых приводных средств и приводят направляющие роликов во взаимодействие с главными транспортными средствами для выравнивания направляющих роликов с поддерживающими роликами.
Согласно еще одному способу перед размещением единицы листового материала на движущихся главных транспортных средствах направляющего устройства для транспортировки листового материала до вспомогательных транспортных средств перенаправляющего устройства также имеются этапы приведения подвижных элементов во взаимодействие с неподвижными роликами, высвобождения положения подвижных элементов для их полного выравнивания с неподвижными роликами и фиксирования положения подвижных элементов с помощью фиксирующих средств, причем высвобождение и фиксирование не производят при обработке единицы листового материала.
Данный способ обеспечивает саморегулировку, например, но не в качестве ограничения, только перед началом работы устройства обработки, что может подходить для некоторых режимов работы устройства обработки. Тем не менее, такой способ отвечает требованиям точности положения листового материала во время его обработки.
Другие аспекты и особенности настоящего изобретения могут быть понятны из описанием и прилагающихся чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 представлен схематичный вид спереди перенаправляющего устройства, используемого в устройстве обработки листового материала с пассивной саморегулировкой согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
На фиг.2 представлен схематичный вид сбоку перенаправляющего устройства, представленного на фиг.1.
На фиг.3 представлен схематичный вид сбоку перенаправляющего устройства, представленного на фиг.1, с другим типом подвижных элементов.
На фиг.4А-4С, 5А-5D проиллюстрирована работа фиксирующих и раскрепляющих средств перенаправляющего устройства, представленного на фиг.1, во время обработки листового материала.
На фиг.6 представлен схематичный вид спереди перенаправляющего устройства в устройстве обработки листового материала с активной саморегулировкой согласно еще одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
На фиг.7 представлен схематичный вид сбоку перенаправляющего устройства, представленного на фиг.6.
На фиг.8А-8С проиллюстрирована работа фиксирующих и раскрепляющих средств перенаправляющего устройства, представленного на фиг.1, во время обработки листового материала.
На фиг.9 схематично представлены виды интегрированного электромагнитного фрикционного тормоза согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
На фиг.10 представлен схематичный вид сбоку, иллюстрирующий первый этап работы направляющих роликов устройства обработки листового материала согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
На фиг.11 представлен схематичный вид спереди, иллюстрирующий первый этап работы направляющих роликов, представленных на фиг.10.
На фиг.12 представлен схематичный вид сбоку, иллюстрирующий второй этап работы направляющих роликов, представленных на фиг.10.
На фиг.13 представлен схематичный вид спереди, иллюстрирующий второй этап работы направляющих роликов, представленных на фиг.10.
На фиг.14 представлен схематичный вид сбоку, иллюстрирующий третий этап работы направляющих роликов, представленных на фиг.10.
На фиг.15 представлен схематичный вид спереди, иллюстрирующий третий этап работы направляющих роликов, представленных на фиг.10.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ РЕАЛИЗАЦИИ
Устройство обработки листового материала согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения может применяться для обработки листового материала, что может включать его транспортировку, анализ, перенаправление, сортировку и/или другие виды обработки на основе ряда параметров с использованием направляющего устройства и по меньшей мере одного перенаправляющего устройства. Все операции обработки должны выполняться без внесения каких-либо отклонений в положение листового материала, что достигается с помощью саморегулировки компонентов системы.
На фиг.1 и 2 схематично представлено перенаправляющее устройство 1 устройства обработки листового материала с пассивной регулировкой согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения. Согласно данному варианту реализации вспомогательные транспортные средства (не показаны) используют для перенаправления единиц листового материала, например, но не в качестве ограничения, банкноты BN, от главных транспортных средств направляющего устройства (не показано) с помощью подвижных элементов 3 и неподвижных роликов 4, управляемых приводом 11 и выполненных с возможностью взаимодействия со вспомогательными транспортными средствами. В некоторых вариантах реализации неподвижные ролики 4 могут быть также частью вспомогательных транспортных средств. Подвижные элементы и неподвижные ролики расположены на противоположных сторонах вспомогательных транспортных средств таким образом, что каждый подвижный элемент может быть выровнен с соответствующим неподвижным роликом. В данном варианте реализации подвижные элементы 3 выполнены в форме подвижных роликов 3, однако в других вариантах реализации они могут представлять собой подвижные лапки (см. фиг.3), выполненные из антифрикционного и/или антистатического материала, который также может иметь специальное покрытие. Возвращаясь к фиг.1, перенаправляющее устройство также содержит фрикционный тормоз 5, взаимодействующий с пружиной 9, выполненный с возможностью фиксирования положения подвижных роликов 3, а также соединенный с толкателем 7, на который может воздействовать ударник 8 и изменять силу взаимодействия между фрикционным тормозом 5 и пружиной 9. Ударник 8 установлен в следящем механизме таким образом, чтобы взаимодействовать с пружиной 10, и соединен с подвижными роликами 3 посредством кривошипного соединения. Положение подвижных роликов 3 относительно неподвижных роликов может быть изменено с помощью первых приводных средств, например, привода 6, выполненного с возможностью приложения равного или по существу равного усилия к каждому подвижному ролику 3. Компоненты устройства обработки управляются устройством управления (не показано).
Перед тем как банкнота перенаправляется к вспомогательным транспортным средствам перенаправляющим устройством 1, положение подвижных роликов 3 фиксируется фрикционным тормозом, и ролики 3 отводятся в сторону от неподвижных роликов 4, как показано на фиг.4А. На фиг.5А проиллюстрирован этап, когда перенаправляющее устройство 1 неуравновешено, что проявляется как различные расстояния между роликами 3 и роликами 4. Когда банкнота поступает в перенаправляющее устройство 1, привод 6 перемещает ролики 3, пока они не будут зажаты роликами 4 (см. фиг.4В). Когда перенаправляющее устройство 1 неуравновешено, один из подвижных роликов взаимодействует с банкнотой BN раньше, чем другой подвижный ролик (см. фиг.5В). В этот момент ударник 8 движется по инерции и взаимодействует с толкателем 7, который сводит к минимуму силу взаимодействия между пружиной 9 и фрикционным тормозом 5 и высвобождает ось 12 роликов 3 от действия фиксирующей силы фрикционного тормоза 5 (см. фиг.4В). Как только сила фрикционного тормоза 5 уменьшена, ролики 3 выравниваются с роликами 4 усилием привода 6, как показано на фиг.5С. Далее ударник возвращается в исходное положение посредством усилия пружины 10, и фрикционный тормоз 5 фиксирует ось 13 роликов 3, которые только что были выровнены с роликами 4 (фиг.4С). Далее выровненные ролики 3 отводятся в сторону от роликов 4 до следующего перенаправляющего этапа, как показано на фиг.1 и 5D. В данном процессе ролики 3 подверглись "пассивной" саморегулировке при перенаправлении единицы листового материала без каких-либо дополнительных приводных и управляющих компонентов.
На фиг.6 и 7 схематично представлено перенаправляющее устройство 101 устройства обработки листового материала с активной саморегулировкой согласно еще одному из вариантов реализации настоящего изобретения.
Перенаправляющее устройство 101 аналогично перенаправляющему устройству 1, показанному на фиг.1, и содержит вспомогательные транспортные средства (не показаны), имеющие подвижные ролики 103 и подвижные ролики 104, расположенные на разных сторонах вспомогательных транспортных средств. Ролики 103 могут быть перемещены приводом 106, а их пространственное положение фиксируется фрикционным тормозом 105, который взаимодействует с пружиной 108, управляемой другим приводом 107.
На фиг.8А показано состояние перенаправляющего устройства 101, когда единица листового материал, например банкнота BN, находится в положении, из которого ее необходимо перенаправить. Ролики 103, первоначально отведенные в сторону от роликов 104, перемещаются к роликам 104 посредством привода 106, так чтобы зажать банкноту (фиг.8В). Далее пружина 108 удаляется от фрикционного тормоза 105 посредством привода 107 в ответ на управляющий сигнал (фиг.8В) и ролики выравниваются с роликами 104 посредством продолжительного действия привода 106. После этого привод 107 отключается посредством выключения его управляющего сигнала, и пружина 108 толкает фрикционный тормоз 105 (фиг.8С). Ролики 103 становятся зафиксированными в их выровненном положении посредством фрикционного тормоза 105 и перемещаются в сторону от роликов 104 посредством привода 106 в положение, показанное на фиг.8А.
В этом варианте реализации меньшее количество компонентов перемещается первым приводом во время саморегулировки. Кроме того, возможно осуществлять саморегулировку "активно" не в каждом случае перенаправления и/или без листового материала включая то состояние, когда одно или оба транспортных средств не приведены в действие, например, один раз перед обработкой листового материала.
На фиг.9А проиллюстрирован интегрированный электромагнитный фрикционный двигатель, который может быть использован для замены привода 107, пружины 108 и фрикционного тормоза 105 согласно некоторым из вариантов реализации настоящего изобретения. Этот электромагнитный фрикционный двигатель содержит сердечник 201 на основе постоянных магнитов, обмотку 202 и магнитопроводы 203. Он также имеет анкерные магнитные фрикционные пластины 206 и подвижные магнитные фрикционные пластины 207, установленные с помощью штифтов 204, выполненных с возможностью обеспечения перемещения подвижной скобы 205.
На фиг.10 и 11 проиллюстрирован первый этап работы направляющих роликов направляющего устройства 2 в устройстве обработки листового материала согласно одному из вариантов реализации настоящего изобретения с показанным перенаправляющим устройством 1, представленным на фиг.2. Согласно этому варианту реализации направляющее устройство 2 и перенаправляющее устройство 1 расположены перпендикулярно друг другу, но они могут иметь и другие относительные положения.
Направляющее устройство 2 может использоваться с любой возможной конфигурацией перенаправляющего устройства согласно настоящему изобретению. Направляющее устройство 2 содержит главные транспортные средства, в данном варианте реализации приводной ремень 28, по меньшей мере два направляющих ролика 21, сопряженных со стабилизационными средствами и соединенных посредством направляющей 26 и передачи 25 к первым приводным средствам (состоящих из привода 29 и пружины 27) и по меньшей мере двум поддерживающим роликам 22, причем ролики 21 и 22 расположены на разных сторонах приводного ремня 28 соответственно. Как показано на фиг.10 и 11, направляющие ролики 21 сдавлены пружиной 27 по существу одинаково по отношению к ремню 28.
В данном варианте реализации стабилизационные средства обеспечивают одновременное поднятие роликов 21 посредством приводных средств и содержат два первых подвеса 23, соединяющих два соседних ролика 21, и второй подвес 24, соединенный к первым подвесам 23 по существу в общем центре масс каждого первого подвеса 23 и их соответствующих роликов 21. Вращательные сочленения подвесов 23 и 24 расположены насколько возможно близко к их соответствующим центрам масс, что обеспечивает одновременное движение роликов 21. Необходимо отметить, что второй подвес 24 может быть соединен с первыми подвесами 23 по существу вблизи их общего центра масс с соответствующими роликами 21 для компенсации поворачивающих моментов, вращающих моментов и других нежелательных сил. Первые приводные средства соединены с роликами 21 непосредственно или вблизи общего центра масс второго подвеса 24 и первых подвесов 23 с соответствующими роликами 21.
В одном из вариантов реализации вращательное сочленение подвесов 23 и 24 движется при наличии некоторого трения, которое может быть постоянным или зависимым от скорости вращения этих сочленений, причем последний случай может быть обеспечен с помощью вязкой текучей среды. Такие движимые при наличии трения сочленения могут уменьшать вертикальное смещение направляющих роликов 21 после их удаления в сторону от главных транспортных средств направляющего устройства 2.
Также в этом варианте реализации количество роликов 21 и 22 может зависеть от типа листового материала и изменения размера и может отличаться от четырех, показанных на фиг.10. Например, каждый подвес 23 с двумя роликами 21 может быть заменен одним роликом 21 или только двумя роликами 22, перемещенными, чтобы быть выровненными с роликами 21, которые в этом случае будут назначать устройству обработки минимальное количество направляющих и поддерживающих роликов.
В некоторых вариантах реализации первые приводные средства содержат привод вместе с пружиной для перенаправляющего устройства и другой привод вместе с другой пружиной для направляющего устройства. Когда банкноты перенаправляются, эти приводы перемещают направляющие ролики и подвижные элементы независимо в разных направлениях.
Перед обработкой листового материала направляющее устройство в устройстве обработки может быть повторно настроено посредством приведения подвижных роликов во взаимодействие с неподвижными роликами, высвобождения фрикционного тормоза, пока подвижные элементы не будут полностью выровнены с неподвижными роликами, и фиксированием фрикционного тормоза для удерживания подвижных элементов в выровненном состоянии. Далее направляющее устройство 2 перемещает листовой материал к перенаправляющему устройству 1, чьи вспомогательные транспортные средства соединены с главными транспортными средствами направляющего устройства 1. Единицы листового материала могут быть также обработаны посредством их транспортировки с использованием главных транспортных средств без перенаправления с помощью перенаправляющего устройства.
Когда единица листового материала, например, банкнота BN, должна быть перенаправлена перенаправляющим устройством 1, ролики 21 перемещаются одновременно и с одинаковой скоростью в сторону от приводного ремня 28 на небольшое время первыми приводными средствами, а подвижные ролики направляющего устройства 2 зажимают указанную единицу листового материала, так что она может быть перенаправлена с приводного ремня 28, как показано на фиг.12 и 13 (второй этап работы направляющих роликов 21). Ролики 21 поднимаются до тех пор, пока банкнота BN не покинет ремень 28. На этом этапе ролики 21 и их подвесы 23, 24 могут быть вращаемы вокруг осей подвесов 23, 24 (см. фиг.14, 15). Это вращение может быть уменьшено наличием вращательных сочленений подвесов, которые могут двигаться с некоторой силой трения, как указано выше. После того как банкнота покинет ремень 28, ролики 28 опускаются первыми приводными средствами к ремню 28 (см. фиг.10, 11) и полностью выравниваются с роликами 22 и следующей единицей листового материал ко времени, когда необходимо поднять ролики 21.
В некоторых вариантах реализации устройство обработки также содержит по меньшей мере датчик, детектирующий листовой материал и генерирующий сигналы для управляющего устройства, которой в свою очередь активирует соответствующие приводы.
Таким образом, направляющее устройство, наряду с перенаправляющим устройством, обеспечивает функцию саморегулировки, и листовой материал может быть обработан устройством обработки без внесения отклонений в течение минимального периода времени, кода листовой материал не направляется какими-либо роликами.
Настоящее изобретение не ограничено конкретными вариантами реализации, раскрытыми в данном описании лишь в иллюстративных целях, и охватывает все модификации и варианты, не выходящие за рамки объема и сущности изобретения, которые определены формулой изобретения.