-
Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Blattablageeinrichtung für eine Blattverarbeitungsvorrichtung,
mit einem Zuführungsabschnitt
zum sequentiellen Zuführen
von Blättern
oder Sätzen
von Blättern von
der besagten Blattverarbeitungsvorrichtung, wenigstens einem entlang
einer Führung
bewegbaren Blattstapelelement zum Unterstützen des Ablegens der von dem
besagten Zuführungsabschnitt
zugeführten
Blätter
oder Sätze
von Blättern
in der besagten Blattablageeinrichtung und einer Sensoranordnung
zum Detektieren der Position eines Blattstapelelements entlang der
besagten Führung,
wobei die Sensoranordnung eine stationäre lineare regelmäßige Anordnung
von aktiven Elementen und ein sich gemeinsam mit dem besagten Blattstapelelement bewegendes
passives Element umfaßt.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Eine
regelmäßige Anordnung
von aktiven Sensoren zum Bestimmen einer Blattstapelablage ist aus
US-A-6 318 718 bekannt. Dieses Dokument offenbart einen Drucker
mit einer Kopienstapelablage, die abgesenkt werden kann, um mehr
Blätter
aufzunehmen, wobei gleichzeitig das obere Ende des Blattstapels
nahe an der Blattausstoßöffnung der Druckmaschine
gehalten wird. Da die Last der Blätter auf der Ablage mit der
Position der Ablage zunimmt, ist der die Ablage bewegende Motor
mit einem Getriebe versehen. Eine Anzahl von Sensoren ist entlang
des Weges der Ablage positioniert. Wenn die Ablage einen Sensor
passiert, wird die Getriebeübersetzung
für diese
Position nachgestellt. Die Sensoren sind relativ weit voneinander
entfernt plaziert, und die Anordnung ist daher nicht für eine kontinuierliche Ablagepositionsbestimmung
geeignet. Es wird keine Information bezüglich der Art der verwendeten
Sensoren gegeben.
-
US
2001/05 4791 A1 offenbart einen Drucker, bei dem die Höhe eines
Blattstapels auf einer bewegbaren Ablage durch Absenken eines flachen Elementes
auf den Stapel bestimmt wird. In einer Ausführungsform wird die exakte
Position des flachen Elementes unter Verwendung einer Reihe optischer
Sensoren bestimmt.
-
Optische
Sensoren haben den Vorteil, daß sie
keinen physischen Kontakt mit dem Objekt benötigen, welches sie detektieren
sollen. Ein Nachteil optischer Sensoren ist jedoch, daß sie im
wesentlichen ein An/Aus-Verhalten haben, so daß die Auflösung der Positionsbestimmung
gleich der Teilung der Sensoren ist. Wenn eine hohe Auflösung benötigt wird, müssen viele
optische Sensoren pro mm montiert werden, was zu hohen Kosten führt. Außerdem sind optische
Sensoren recht empfindlich gegenüber
Verschmutzung durch Staub. In einer Blattablageeinrichtung ist Staub
in Form von Papierfasern allgegenwärtig, und ein Sensorausfall
ist zu erwarten, erst recht, wenn kleine Sensoren zur Erzielung
einer hohen Auflösung
verwendet werden.
-
OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
-
Vor
diesem Hintergrund ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine
Blattablageeinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu
stellen mit einer Sensoranordnung, die zweckmäßig und zuverlässig eine
Detektierung der Position einer Mehrzahl von Blattstapelelementen,
wie beispielsweise Ablageplattformen und Blattfängern, erlaubt.
-
Dieses
Ziel wird gemäß Anspruch
1 dadurch erreicht, daß eine
Sensoranordnung zur Verfügung gestellt
wird, bei der die besagten aktiven und passiven Elemente von einer
Art sind, die durch die Verwendung von elektrischen oder magnetischen
Feldern miteinander wechselwirken, und bei der die aktiven Elemente
nahe beieinander in der regelmäßigen Anordnung
positioniert sind. Diese Konstruktion ermöglicht es, die Position des
passiven Elements mit einer höheren
Auflösung
als der Teilung der aktiven Elemente zu bestimmen, weil das passive
Element von wenigstens zwei aktiven Elementen gleichzeitig erfaßt werden
kann und deren Meßwerte
interpoliert werden können.
-
Eine
sehr einfache Form der Interpolation wäre es, eine Position in der
Mitte zwischen zwei aneinandergrenzenden aktiven Elemente zu wählen, wenn
beide durch das passive Elemente aktiviert werden. Eine verfeinerte
Lösung
wäre es,
eine gewichtete Interpolation der Meßwerte der zwei aneinandergrenzenden
aktiven Elemente zu berechnen.
-
Somit
werden weniger aktive Elemente pro mm für eine bestimmte Auflösung benötigt, was
die Kosten verringert, zusätzlich
zu der Tatsache, daß solche
Sensoren, wie sie bei der vorliegenden Erfindung ausersehen sind,
ohnehin günstiger
als optische Sensoren sind.
-
Es
wurde festgestellt, daß Papierstaub
Messungen, die auf elektrischen oder magnetischen Feldern beruhen,
nicht stört,
während
er dies bei optischen Sensoren tut. Dies führt zu einer höheren Zuverlässigkeit
und zu einer höheren
Meßgenauigkeit, so
daß die
oben erwähnte
Interpolation auch zuverlässiger
ist.
-
In
einer ersten Ausführungsform
umfaßt
die regelmäßige Anordnung
aktiver Elemente eine regelmäßige Anordnung
von leitfähigen
Feldern, die parallel zu einem leitfähigen Streifen oder einer zweiten regelmäßigen Anordnung
von leitfähigen
Feldern angeordnet sind, und das besagte passive Element umfaßt eine
leitfähige
Platte. Bei dieser Art von Sensor basiert die Messung auf der elektrischen
Kapazität der
Anordnung eines leitfähigen
Feldes, der leitfähigen
Platte und des leitfähigen
Streifens/der regelmäßigen Anordnung
von leitfähigen
Feldern. Dies ist eine extrem einfache und kosteneffiziente Ausführungsform,
die leicht herunterskaliert werden kann, um eine hohe Positionsauflösung zu
erreichen.
-
In
einer zweiten Ausführungsform
umfaßt
die regelmäßige Anordnung
aktiver Elemente eine regelmäßige Anordnung
von Hall-Effekt-Sensoren, und das besagte passive Element umfaßt einen
Magneten. Hall-Sensoren sind billig, vergleichsweise unempfindlich
für Staub
und klein genug, um eine gute Positionsauflösung zur Verfügung zu
stellen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist die regelmäßige Anordnung
aktiver Elemente an der Führung
oder sogar, falls möglich,
innerhalb der besagten Führung
fixiert, so daß sie
gut vor äußeren Einflüssen geschützt ist.
Vorzugsweise erstreckt sich die regelmäßige Anordnung aktiver Elemente über die
Hubhöhe der
Ablageplattform, so daß die
Position der Ablage über
die gesamte Hubhöhe
bekannt ist.
-
Die
Blattablageeinrichtung kann eine oder mehrere weitere, übereinander
angeordnete, entlang der Schiene bewegbare Ablageplattformen und
ein passives Element umfassen, welches sich gemeinsam mit den weiteren
Ablageplattformen bewegt. Somit kann eine Mehrzahl von Stapeln auf
der Blattablageeinrichtung gebildet werden, und ein fertiger Stapel
kann abtransportiert werden, während
ein weiterer gebildet wird.
-
Die
Blattablageeinrichtung kann auch einen oder mehrere entlang der
Schiene bewegbare Blattfänger
und ein passives Element umfassen, welches sich gemeinsam mit den
Blattfängern
bewegt. Durch Detektieren der Position der Blattfänger ist
die Stapelhöhe
und somit der Füllgrad
der Ablageplattform bekannt.
-
Weitere
Gegenstände,
Merkmale, Vorteile und Eigenschaften des erfindungsgemäßen Positionsdetektors
werden anhand der detaillierten Beschreibung deutlich werden.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
In
dem folgenden detaillierten Abschnitt der vorliegenden Beschreibung
wird die Erfindung detaillierter mit Bezug auf die in den Zeichnungen
dargestellten beispielhaften Ausführungsformen erläutert werden,
wobei:
-
1 eine
Ausführungsform
einer Blattablageeinrichtung in Kombination mit einer Druckvorrichtung
veranschaulicht;
-
2 eine
detaillierte Seitenansicht der Blattablageeinrichtung ist;
-
3 eine
detaillierte Draufsicht eines Mechanismus zum Erzeugen von versetzten
Stapeln ist;
-
4 eine
detaillierte Ansicht eines Blattfängers ist;
-
5 eine
detaillierte Ansicht eines Blattfängers ist, wenn der Stapel
sich gegen die Registerbarriere hochbiegt;
-
6 eine
erste Ausführungsform
der Sensoranordnung zeigt;
-
7 ein
Detail der Sensoranordnung in einer ersten Ausführungsform zeigt;
-
8 eine
zweite Ausführungsform
der Sensoranordnung zeigt;
-
9 ein
Detail der Sensoranordnung in einer zweiten Ausführungsform zeigt;
-
10 ein
Detail einer optischen Sensoranordnung zeigt; und
-
11 eine
detaillierte Seitenansicht der Blattablageeinrichtung ist, die Höhensensoren
und ein Hochbiegen des Stapels auf der Zuführungsseite veranschaulicht.
-
DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
-
Zweckmäßigerweise
ist die Blattablageeinrichtung an der Ausgabe einer papierverarbeitenden Maschine
angeordnet. Die Blattablageeinrichtung wird im folgenden mit einer
papierverarbeitenden Maschine in Form einer Druckvorrichtung veranschaulicht
werden. Es ist offensichtlich, daß die Blattablageeinrichtung
zusammen mit jeder anderen Art einer papierverarbeitenden Vorrichtung
betrieben werden könnte,
wie beispielsweise mit Kopierern, Bildgebungseinrichtungen usw.
-
Die
in 1 gezeigte Druckvorrichtung 1 weist an
sich bekannte Mittel zum Drucken eines Bildes auf einem empfangenden
Blatt auf. Diese zu druckenden Bilder können auf Originaldokumenten
vorliegen, die einer an der Oberseite der Druckvorrichtung 1 gelegenen
Abtaststation 2 zugeführt
werden. Zu druckende Bilder können
auch in digitaler Form einer Steuereinrichtung 8 der Druckvorrichtung 1 von einer über ein
Netzwerk 4 angeschlossenen Workstation 3 zugeführt werden.
Ein Druckzyklus zum Kopieren eines Originalsatzes, der über die
Abtaststation 2 zugeführt
wird, wird durch Betätigen
eines Startknopfes 6 an der Operatorsteuerkonsole 5 der
Druckvorrichtung 1 gestartet.
-
Ein
Druckzyklus zum Drucken eines über
die Workstation 3 zugeführten
Bildsatzes kann gestartet werden durch Betätigen eines an der Workstation 3 vorgesehenen
Startknopfes 7, über
die Steuereinrichtung 8 oder durch Betätigen eines Startknopfes 6, der
an der Operatorsteuerkonsole 5 der Druckvorrichtung 1 vorgesehen
ist.
-
In
der in 1 gezeigten Druckvorrichtung 1 bildet
der Blattransportpfad 10 den Pfad zum Fördern der in der Druckvorrichtung
gedruckten Blätter
zu einer Blattendbehandlungsstation 11.
-
Die
Endbehandlungsstation 11 enthält eine Blattsammelablage 12 (nicht
im Detail gezeigt), auf der eine Anzahl von gedruckten Blättern, die
zu einem Satz gehören,
gesammelt und von einem Heftklammerer 14 geklammert werden
können,
woraufhin Ausstoßwalzenpaare 13 den
Satz einer Blattablageeinrichtung 15 zuführen, die
einen Teil einer Blattablagestation 11 bildet.
-
Die
in 2 gezeigte Blattablageeinrichtung 15 weist
zwei übereinander
angeordnete Ablageplattformen 16 und 17 auf, auf
denen Blätter
sequentiell gestapelt werden. Die Ablageplattformen werden entlang
eines Paares von Führungsschienen 21, 22 in
Form zweier hohler Aluminiumprofile geführt, die auch als Registerbarriere
für zugelieferte
Blätter
dienen. Jeder der Ablageplattformen 16, 17 kann
auf eine Ablageposition in Bezug auf den von dem Ausstoßwalzenpaar 13 gebildeten
horizontalen Ausstoßpfad
eingestellt werden, um von dem Ausstoßwalzenpaar 13 ausgestoßene Blätter zu
empfangen. Jede Ablageplattform ist mit zwei Blattfängern 71 zum
Verhindern des Zurückprallens
hereinkommender Blätter
versehen, wie unten in Verbindung mit 4 und 5 beschrieben
werden wird.
-
Die
vertikale Verschiebung der Ablageplattformen wird durch ein mit
jeder Ablageplattform 16, 17 verbundenes Spindelantriebssystem
bewirkt (2). Jeder Spindelantrieb weist
einen Gleichstrommotor (nicht gezeigt) auf, der den Spindelschaft über ein
Untersetzungsgetriebe 32 antreibt. Die Spindelschäfte 33,
die die Plattformen antreiben, erstrecken sich vertikal neben den
Ablageplattformen. Ein Gewindering 35, der eine relative
Drehung des Spindelschaftes 33 in eine vertikale Bewegung überträgt, umgreift
jeden Spindelschaft 33 mit Gewindeeingriff. Jeder Gewindering 35 trägt eine
jeweilige Ablageplattform 16, 17.
-
Die
vertikale Position der ausgewählten
Ablageplattform 16, 17 oder des obersten Blattes
darauf ist immer gerade unterhalb des von dem Ausstoßwalzenpaar 13 gebildeten
Ausstoßpfads. 1 zeigt
die untere Ablageplattform 16 in einer unteren Ablageposition,
in der eine Anzahl von Blättern
sich auf der Ablageplattform 16 befindet, und die darüberliegende Ablageplattform 17 befindet
sich in einer über
dem von dem Ausstoßwalzenpaar 13 gebildeten
Ausstoßpfad
gelegenen Parkposition.
-
Da
die Ablageplattform 17 unabhängig von der Ablageplattform 16 in
der Höhe
einstellbar ist, kann die Ablageplattform 17 in einer Ablageposition plaziert
werden, ohne daß die
untere Ablageplattform 16 über die in 1 gezeigte
untere Ablageposition hinaus nach unten bewegt werden muß.
-
Im
Ergebnis ist die Endbehandlungsstation 11 mit der an sie
angrenzenden Blattablageeinrichtung 15 sehr gut geeignet,
um an der Oberseite einer Druckvorrichtung 1 abzulegen,
deren Oberseite mit der Abtaststation 2 auf einer normalen
Arbeitshöhe eines
stehenden Bedieners von etwa 100 cm gelegen ist. In der wie in 1 gezeigten
Druckvorrichtung 1 mit der Endbehandlungsstation 11 ist
die Entnahmehöhe
für auf
den Ablageplattformen 16 und 17 abgelegte Blätter zwischen
100 cm und 160 cm bei einer gesamten Blattablagekapazität von etwa
2400 Blättern.
Die durch die festen Ausstoßwalzen 13 definierte
Blattablagehöhe
beträgt
etwa 133 cm, und diese Höhe
entspricht der Ablagehöhe,
bei der die untere Ablageplattform 16 in ihrer unteren
Ablageposition ist.
-
Ein
Klopfer 51 ist vorgesehen, um einen Blattstapel mit glatten
Seiten zu produzieren, indem die Kante des Stapels in Richtung auf
die von den Führungsschienen 21, 22 gebildete
Registerbarriere gestoßen
wird. Ein Exzentermechanismus 52 treibt den Klopfer an.
Der Klopfer bewegt sich schnell und bei Bedarf wiederholt gegen
den Stapel.
-
Die
Ablageeinrichtung ist mit einem Mechanismus (3) zum Bilden
von versetzten Stapeln ausgestattet. Dazu bewegen sich die Ablageplattformen 16, 17 horizontal
zwischen zwei Versatzpositionen in einer Richtung senkrecht zu der
Zuführungsrichtung.
Die Ablageplattform wird in ihre zwei Versatzpositionen durch einen
Elektromotor (nicht gezeigt) bewegt, der mit einem herkömmlichen
Kurbelmechanismus gekoppelt ist, um die Drehbewegung des Elektromotors
in eine Hin- und Herbewegung umzusetzen. Die Kurbel 43 ist
auf dem Antriebsschacht des Elektromotors montiert und drehgelenkig
mit einem Ende eines Verbindungselements 41 verbunden.
Das Verbindungselement 41 ist wie drei übereinandergesetzte Ringe geformt,
so daß eine longitudinale
Flexibilität
erzeugt wird, die es dem Verbindungselement 41 erlaubt, als
federndes Element zu wirken. Das Verbindungselement 41 ist
an seinem anderen Ende drehgelenkig mit einem Arm 45 verbunden.
Der Arm 45 ist an seinem freien Ende mit einer Drehzapfenstange 47 versehen,
die von einer hakenförmigen
Stange 49 umgriffen wird. Mit jeder der Ablageplattformen 16, 17 ist
eine hakenförmige
Stange 49 verbunden. Die Drehzapfenstange 47 erstreckt sich
aufwärts
entlang der vollen Hubhöhe
der Ablageplattformen 16, 17. Die hakenförmigen Stangen 49 gleiten
entlang der Drehzapfenstange 47, wenn die Ablageplattformen 16, 17 sich
vertikal bewegen. Eine halbe Umdrehung des Elektromotors entspricht
einer Bewegung von einer Versatzposition zu der anderen. Die Position
der Kurbel wird durch den Sensor 63 optisch detektiert.
Das Signal des Sensors 63 wird an die Steuereinrichtung 8 gesendet.
Die Steuereinrichtung 8 meldet wiederum, daß die Bewegung
zu stoppen ist, wenn oder kurz bevor eine Versatzposition erreicht
worden ist.
-
Jede
im Detail in 4 und 5 dargestellte
Ablageplattform ist mit zwei Blattfängern 71 versehen.
Die Blattfänger
sind passiv aufwärts
und abwärts
entlang der Führungsschienen
bewegbar und ruhen mit ihrem Gewicht auf den Ablageplattformen 16, 17 oder
auf einem Blattstapel auf der Ablageplattform 16, 17.
Ein Hauptteil des Gewichts der Blattfänger 71 ruht auf den
gestapelten Blättern/der
Ablageoberfläche über eine
Rolle 73. Die Rolle 73 erlaubt eine Bewegung der
Blätter
relativ zu den Blattfängern 71 in
einer zu der Zuführungsrichtung
der hereinkommenden Blätter
im wesentlichen senkrechten Richtung, ohne eine laterale Kraft auf
die gestapelten Blätter
auszuüben.
Dies stellt sicher, daß die
Integrität
der gestapelten Blätter
ungestört
bleibt, wenn die Ablageplattform sich seitlich bewegt, um aufeinanderfolgende
Blattsätze
gegeneinander zu versetzen, wie mit Bezug zu 3 erläutert wurde.
Die Rollen 73 sind vorzugsweise als Kugelsegment oder als
konischer Kegelstumpf geformt, um eine geneigte Oberfläche zur
Verfügung
zu stellen, die die Vorderkante hereinkommender Blätter unter
die Rolle führt.
-
Die
Blattfänger 71 sind
mit einer geneigten Oberfläche
versehen, um eine Verengung zum Einfangen der Vorderkante von auf
die Ablageplattform 16, 17 zugeführten Blättern zu
bilden. Die Blätter
werden mit einer hohen Geschwindigkeit gegen die Blattfänger 71 zugeführt. Dies
bewirkt, daß das
Blatt unter die Blattfänger 71 gezwungen
wird und die Blattfänger 71 angehoben
werden.
-
Eine
Zunge 75 ist drehgelenkig an einer Drehachse 76 aufgehängt, die
zur Spitze jedes der Blattfänger 71 hin
plaziert ist. Das frei bewegbare Ende der Zunge 75 ruht
auf den gestapelten Blättern oder
auf der Ablageplattform 16, 17. Alternativ kann die
Zunge 75 federnd an dem Blattfänger 71 aufgehängt sein
(nicht gezeigt). Die Drehbewegung der Zunge 75 wird durch
einen Stift 77 begrenzt, der an dem Blattfänger befestigt
ist und in eine Öffnung 78 in
der Zunge 75 hineinragt.
-
Die
Blatterfassungsoberfläche
der Zunge ist ähnlich
geneigt wie der Blattfänger 71 und
vorzugsweise leicht gekrümmt.
Die Blatterfassungsoberfläche
der Zunge 75 steht über
die Blatterfassungsoberfläche
des Blattfängers 71 über, so
daß sie
die Vorderkante hereinkommender Blätter erfaßt. Die Blattfänger 71 und
ihre Zungen 75 führen
die Vorderkante des hereinkommenden Blattes in Richtung auf die Ablageplattform 16, 17 oder
den Stapel auf der Ablageplattform 16, 17 herab,
bis sie an die Registerbarriere 21, 22 anstößt.
-
Die
Blatterfassungsoberfläche
der Zunge ist mit einem Gewebe 74 bedeckt, welches einen
niedrigen Reibungskoeffizienten in einer Richtung und einen hohen
Reibungskoeffizienten in der entgegengesetzten Richtung hat. Das
Gewebe 74 ist so an der Zunge 75 angeordnet, daß die hereinkommenden Blätter dem
niedrigen Reibungskoeffizienten in der Zuführungsrichtung ausgesetzt sein
werden und den hohen Reibungskoeffizienten in der entgegengesetzten
Richtung. Das für
die Verwendung mit der Erfindung bevorzugte Gewebe 74 hat
geneigte Borsten in einem Florgewebe. Das zur Verwendung auf der Kontaktoberfläche der
Zunge 75 bevorzugte Florgewebe 74 wird hergestellt
durch durch eine Baumwollunterschicht gewebte Nylonfäden, um
die beabsichtigte Vorderseite des Gewebes zur Verfügung zu
stellen, mit Nylonfaden-Erstreckungen zwischen Stichöffnungen,
die das Doppelte der benötigten
Florlänge betragen.
Diese Erstreckungen werden dann geschnitten, um die Fäden zu erzeugen,
und diese werden "gebraten" (engl.: "panned"), was die Behandlung
der Fäden
mit einer erhitzten Oberfläche
in einer Richtung ist, um eine Schräge zu erzeugen. Da die Fäden dieselbe
Schräge
haben, ist der Reibungskoeffizient in Richtung der Schräge wesentlich
geringer als der Reibungskoeffizient in der der Schräge entgegengesetzten
Richtung.
-
Das
Gewebe 74 wird auf der Zunge 75 mit der Schräge in der
Papierzuführungsrichtung
plaziert. Da die Blätter
mit hoher Geschwindigkeit zugeführt werden,
können
sie dazu tendieren, von der Ablageregisterbarriere zurückzuprallen,
nachdem sie an die Registerbarriere anstoßen, die in dieser Ausführungsform
durch Oberflächen 51 und 52' der zwei Führungsschienen 21, 22 gebildet
wird. Der hohe Reibungskoeffizient des Filzgewebes in der Richtung entgegengesetzt
der Zuführungsrichtung
stellt sicher, daß die
Blätter
auch dann nicht zurückprallen,
wenn sie mit einiger Geschwindigkeit an die Registerbarriere 21, 22 anstoßen.
-
Die
auf der Ablageplattform gestapelten Blätter neigen manchmal dazu,
sich gegen die Registerbarriere hochzubiegen (vgl. 5).
Der hochgebogene Stapel drückt
die Blattfänger
weiter nach oben, und somit wird die Verengung aufgeweitet. In herkömmlichen
Blattfängern 71 wird
dies eine Verengung verursachen, die zu weit ist, um eine ausreichende
Reibungskraft auszuüben,
um das Blatt davon abzuhalten, von der Registerbarriere zurückzuprallen.
Weil die Zunge 75 frei bewegbar ist, ruht ihre Blatterfassungsoberfläche auf
der Oberseite der gestapelten Blätter
und wird daher auch in Kontakt mit der Vorderkante hereinkommender
Blätter
sein, wenn die gestapelten Blätter
gegen die Registerbarriere 21, 22 hochgebogen
sind.
-
Wie
in 6 bis 10 gezeigt
ist, ist die Blattablageeinrichtung mit einer Sensoranordnung zum
Detektieren der Positionen der Ablageplattformen 16, 17 und
der Blattfänger 71 versehen,
wie in 2 gezeigt. Die Sensoranordnung umfaßt eine
regelmäßige Anordnung
von aktiven Elementen 80, die für einen besseren Schutz gegen
Einflüsse
von außen
innerhalb der Führungsschienen 21, 22 angeordnet
sein können.
In einer ersten, in 6 und 7 dargestellten
Ausführungsform
arbeitet die Sensoranordnung mit kapazitiver Detektierung. Die regelmäßige Anordnung
aktiver Elemente 80 wird durch regelmäßig beabstandete leitfähige Felder 81 gebildet.
Die Teilung der leitfähigen
Felder hängt
von der benötigten
Meßgenauigkeit
ab. In der beispielhaften Anordnung erweist sich eine Teilung von
5 mm oder weniger als zufriedenstellend. Ein nichtleitender Bereich
ist zwischen aufeinanderfolgenden leitfähigen Feldern 81 vorgesehen.
Ein Streifen leitfähigen Materials 82 erstreckt
sich parallel zu der regelmäßigen Anordnung
leitfähiger
Felder 81. Die regelmäßige Anordnung 80 kann
beispielsweise auf einer Leiterplatte hergestellt sein. Die Leiterplatte 85 ist
innerhalb der Führungsschiene 21 plaziert.
Die unteren und oberen Ablageplattformen 16, 17 und
die entsprechenden Blattfänger 71 sind
mit dem passiven Element der Sensoranordnung in Form einer leitfähigen Platte 83 versehen.
Die leitfähigen
Platten 83 sind so angeordnet, daß ihre horizontale Erstreckung ausreichend
ist, um im wesentlichen den leitfähigen Streifen 82 und
ein leitfähiges
Feld 81 zu überdecken.
Die vertikale Ausdehnung der leitfähigen Platten 83 bestimmt
die Verläßlichkeit
und die Auflösung des
gemessenen Wertes. Es hat sich erwiesen, daß eine vertikale Ausdehnung
von zweimal der Teilung der leitfähigen Felder zufriedenstellende
Resultate ergibt. Die Dicke der leitfähigen Platten kann sehr klein
gewählt
werden, solange die Platten gute Leiter sind. Die leitfähigen Platten 83 werden
in der Führungsschiene 21 geführt. Die
leitfähigen
Platten 83 an den Blattfängern 71 sind direkt
an einem Element des Blattfängers
befestigt, das in die Führungsschiene 21 hineinragt.
Die leitfähigen
Platten 83, die sich gemeinsam mit den Ablageplattformen 16, 17 bewegen,
sind an einem Trägerelement 79 (4)
befestigt. Das Trägerelement 79 ist
in der Führungsschiene 21 geführt. Ein
Stift 65 erstreckt von dem Trägerelement 79 in eine
Buchse 64 in der jeweiligen Ablageplattform 16, 17.
Die lateral ausgedehnte Buchse erlaubt es, daß sich die Ablageplattform
lateral bewegt, um, wie oben beschrieben, versetzte Stapel zu erzeugen.
Wenn die leitfähige
Platte 83 sich mit der jeweiligen Ablageplattform 16, 17 oder
dem jeweiligen Blattfänger 71 nach
oben oder nach unten bewegt, bewegt sie sich in einem geringen Abstand,
beispielsweise 0,2 mm, über
den leitfähigen
Streifen 82 und abwechselnd über leitfähige Felder 81 und
nichtleitende Bereiche zwischen den leitfähigen Feldern 81.
-
Eine
Untersteuereinheit 86 mißt die elektrische Kapazität zwischen
jedem der leitfähigen
Felder 81 und dem leitfähigen
Streifen 82. Wenn die leitfähige Platte 83 ein
leitfähiges
Feld 81 und den leitfähigen
Streifen 82 überdeckt,
ist die mit diesem speziellen leitfähigen Feld verbundene elektrische
Kapazität viel
größer als
die mit einem nicht überdeckten
leitfähigen
Feld verbundene Kapazität.
Die Unterkontrolleinheit 86 mißt die mit jedem leitfähigen Feld 81 verbundene
elektrische Kapazität
und wandelt die Signale von der regelmäßigen Sensoranordnung 80 in ein
Positionssignal um, das an die Steuereinrichtung 8 gesendet
wird. Durch Interpolation kann die Positionsauflösung leicht um einen Faktor 5,
verglichen mit der Teilung der leitfähigen Felder, erhöht werden.
-
Alternativ
kann der Streifen leitfähigen
Materials 82 durch eine zweite regelmäßige Anordnung leitfähiger Felder
ersetzt werden, die sich parallel zu der ersten Anordnung leitfähiger Felder
erstreckt (nicht gezeigt). In dieser Ausführungsform mißt die Untersteuereinheit 86 die
Kapazitäten
der Paare von leitfähigen
Feldern aus den jeweiligen regelmäßigen Anordnungen 81 und 82.
-
In
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
die in 8 und 9 gezeigt ist, arbeitet die Sensoranordnung
mit dem Hall-Effekt. Die regelmäßige Anordnung
aktiver Elemente ist aus einer regelmäßigen Anordnung von regelmäßig beabstandeten Hall-Sensoren 81 aufgebaut.
Die oberen und unteren Ablageplattformen 16, 17 und
die jeweiligen Blattfänger 71 sind
mit dem passiven Element der Sensoranordnung in Form eines Magneten 84 versehen. Wenn
sich der Magnet 84 mit den jeweiligen Ablageplattformen 16, 17 oder
Blattfängern 74 nach
oben oder unten bewegt, bewegt er sich in einem geringen Abstand über den
Hall-Sensoren 81. In der Untersteuereinheit 86 werden
die Signale von den Hall-Sensoren in ein Positionssignal umgewandelt und
an die Steuereinrichtung 8 gesendet.
-
Die
Konfiguration der Magnete und Hall-Sensoren ist so gewählt, daß in jeder
relativen Position des Magneten wenigstens ein und höchstens
zwei Hall-Sensoren von einem Magnet aktiviert werden. Auf diese
Weise ist durch Verwendung von Interpolation die tatsächliche
Positionsauflösung
größer als der
wechselseitige Abstand der Hall-Sensoren. Beispielsweise wird ein
wechselseitiger Abstand der Sensoren von 10 mm gewählt, und
der Abstand der Magnete und der regelmäßigen Sensoranordnung ist 3
mm. Es werden Magnete verwendet, die an der Position der regelmäßigen Sensoranordnung
eine Feldstärke
von 70 Gauß bei
einem Abstand von 9 mm vom Kern des Magneten haben. Dies erlaubt
es, die lineare Position des Magneten mit einer Auflösung von
wenigstens 5 mm (Position des Sensors oder Position auf halbem Wege
zwischen zwei Sensoren) zu bestimmen, und sogar besser, wenn ein
verfeinerter Interpolationsalgorithmus verwendet wird.
-
Lediglich
zum Vergleich zeigt 10 eine herkömmliche Sensoranordnung, die
mit Licht arbeitet. Eine regelmäßige Anordnung
aktiver Elemente ist aus einer regelmäßigen Anordnung regelmäßig beabstandeter
optischer Sensoren 81 aufgebaut, von denen jeder eine LED 90 und
eine Photozelle 91 aufweist. Die oberen und unteren Ablageplattformen 16, 17 und
die jeweiligen Blattfänger 71 sind
mit einem passiven Element der Sensoranordnung in Form eines Reflektors 89 versehen.
Wenn der Reflektor 89 sich mit der jeweiligen Ablage plattforme 16, 17 oder dem
Blattfänger 71 nach
oben oder unten bewegt, bewegt er sich über die Sensoren und reflektiert
das Licht, das von der LED 90 des Sensors, dem er gegenübersteht,
ausgesandt wird, auf die entsprechende Photozelle 91.
-
Es
ist unmittelbar klar, daß diese
Anordnung empfindlich für
Papierstaub ist, der sich auf den Sensoren absetzt und die LED,
die Photozelle und/oder den Reflektor verdunkelt, und weil von den
sich bewegenden Blättern
ständig
Papierstaub erzeugt wird, ist diese Sensoranordnung weniger verläßlich verglichen
mit den oben beschriebenen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
-
Die
Fänger 71 werden
immer auf dem Stapel ruhen. Sowohl die Position der Blattfänger 71 als auch
der Ablagen 16, 17 ist bekannt. Somit kann der Abstand
zwischen der Ablageplattform 16, 17 und dem Blattfänger 71 verwendet
werden, um die Stapelhöhe
zu bestimmen. Diese Information wird von der Steuereinrichtung 8 verwendet,
um zu bestimmen, wann eine Ablageplattform 16, 17 voll
ist, z.B. um zu der anderen Ablageplattform 16, 17 zu
wechseln, oder wann beide Ablageplattformen voll sind, um einen
Alarm auszugeben, daß die
Stapeleinrichtung geleert werden muß.
-
Höhendetektoren,
wie in 11 gezeigt, stellen sicher,
daß die
Oberkante eines Stapels von abgelegten Blättern auf der aktiven Ablageplattform 16, 17 immer
an der richtigen Höhe
ist, um ein neues Blatt von dem Ausstoßwalzenpaar 13 zu
empfangen, indem die Position der Ablageplattform 16, 17 nachgestellt
wird. Die Höhendetektoren
werden durch zwei übereinander
angeordnete Sensoren gebildet. Ein Sensor weist ein Paar von LEDs 93, 93' und eine einzelne
Photozelle 95 auf, und der andere Sensor weist ein Paar
von LEDs 94, 94' und
eine einzelne Photozelle 96 auf. Andere Anzahlen von Photozellen können in
Erwägung
gezogen werden, beispielsweise eine Photozelle für jede LED, oder eine einzige Photozelle
für alle
vier LEDs (die dann in einer phasenverschobenen gepulsten Weise
betrieben werden würden).
Das Paar der LEDs 93, 93' (94, 94') des jeweiligen
Sensors richtet ein im wesentlichen horizontales Lichtbündel von
der Zuführungsseite
des Stapels in Richtung auf die jeweilige Photozelle 95 (96)
an der Registerbarrierenseite des Stapels. Die LEDs 93, 93' (94, 94') eines Paares
sind lateral beabstandet. Die jeweilige Photozelle 95 (96)
ist im lateralen Mittelpunkt des Stapels angeordnet. Die LEDs 93, 93' (94, 94') richten daher
zwei Lichtstrahlen diagonal über
den Stapel in Richtung auf jede der Photozellen 95 (96).
Der Ausgang der Photozelle 95 (96) ist nur dann
aktiv, wenn sie Licht von beiden LEDs 93, 93' (94, 94') empfängt.
-
Die
Photozellen 95, 96 sind mit der Steuereinrichtung 8 verbunden.
Ein erstes Paar von LEDs 94, 94' und eine erste Photozelle 96 sind
an der minimalen Ablagehöhe
angeordnet, während
ein zweites Paar von LEDs 93, 93' und eine zweite Photozelle 95 an
der maximalen Ablagehöhe
angeordnet sind. Wenn der Ausgang der ersten Photozelle 96 aktiv
ist, versorgt die Steuereinrichtung 8 den entsprechenden Gleichstrommotor
mit Energie, um die aktive Ablageplattform 16, 17 zu
heben, bis die erste Photozelle 96 inaktiv wird. Wenn die
zweite Photozelle 95 inaktiv wird, versorgt die Steuereinrichtung 8 den
entsprechenden Gleichstrommotor mit Energie, um die aktive Ablageplattform 16, 17 abzusenken,
bis die zweite Photozelle 95 aktiv wird. Wenn die Ablageplattform 16, 17 in
der richtigen Position ist, sollte der Ausgang der ersten Photozelle 96 inaktiv
und der Ausgang der zweiten Photozelle 95 aktiv sein.
-
Während dem
Stapel ein Blatt zugeführt wird,
werden die Höhendetektoren
für eine
kurze Zeitspanne deaktiviert, weil das hereinkommende Blatt die
LEDs 93, 93', 94, 94' verdecken wird.
-
Die
gestapelten Blätter
tendieren manchmal dazu, eine Aufwerfung auf der Zuführungsseite
des Stapels auszubilden, was beispielsweise durch Heftklemmern verschlimmert
wird, die den Stapel auf der Klammerungsseite schneller wachsen
lassen. Dieser Effekt ist in 11 veranschaulicht.
Die Höhendetektoren
stellen sicher, daß die
aktive Ablageplattform 16, 17 abgesenkt werden
wird, um die Aufwerfung auszugleichen, um sicherzustellen, daß die von
dem Ausstoßwalzenpaar 13 zugeführten Blätter nicht
die Seite des Stapels treffen. Dies kann jedoch zu einer Situation
führen,
beispielsweise wenn die Aufwerfung auf der Zuführungsseite groß ist, bei
der die Blattfänger 71 zu
niedrig in Bezug auf das Ausstoßwalzenpaar 13 positioniert
sind und die Vorderkante der hereinkommenden Blätter nicht unter den Blattfängern 71 gefangen
werden wird, sondern stattdessen über den Blattfängern 71 entlanggeht.
In dieser Situation wird die Kontrolle über den Stapelprozeß vollständig verlorengehen.
Die Steuereinrichtung 8 vergleicht deshalb die Höhe der Blattfänger 71 mit der
Höhe des
Zuführungswalzenpaars 13,
und wenn die Höhendifferenz
zwischen den Blattfängern 71 und
dem Zuführungswalzenpaar
einen voreingestellten Schwellwert überschreitet, wird der Zuführungsprozeß gestoppt
und ein Alarm ausgelöst.
-
Obwohl
die vorliegende Erfindung anhand einer Ausführungsform mit zwei Ablageplattformen und
zwei Führungsschienen
beschrieben worden ist, ist es für
Fachleute klar, daß dies
lediglich ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist. Es ist beispielsweise möglich, lediglich eine Führungsschiene
oder eine Plattform zu verwenden, oder mehr als zwei Führungsschienen
oder mehr als zwei Plattformen zu verwenden.