DE4041268A1 - Vorrichtung zum umlenken von duennem blattgut - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umlenken von dünnem Blattgut, wie Banknoten, Belege und der­ gleichen aus einer Transportrichtung in eine andere Richtung, bestehend unter anderem aus einem Weichen­ flügel, welcher um einen Fixpunkt aus einer Stellung außerhalb der Transportebene in dieselbe bewegbar ist.

Die bisher bekannt gewordenen Weichen dieser Art werden entweder mit Schrittmotoren oder mit Hilfe von Elektro­ magneten gesteuert. Eine der vielen Ausführungsformen elektromagnetischer Weichen beschreibt z. B. die DE-PS 10 84 647.

Es handelt sich hier um eine Weiche für ein Förderkanal­ system, wobei an einer der Außenflächen der Kanalseiten­ wand eine Platte befestigt ist, die über ein Scharnier schwenkbar gelagert ist und an ihrer dem Kanal zuge­ wandten Seite einen Elektromagneten trägt. Der Weichen­ flügel selbst wird von zwei keilförmig angeordneten Flä­ chen gebildet, die innerhalb der Höhenerstreckung des Keils über einen Steg, an dem ein Eisenstück befestigt ist, verbunden sind. Das obere Blech ist dabei am beweg­ lichen Teil der den Elektromagneten tragenden Platte befestigt und wird in Ruhestellung von einer Blattfeder so gehalten, daß sich der Weichenflügel außerhalb der Transportebene befindet. Bei Erregung des Elektromagneten wird das am Verbindungssteg der Flügelbleche angebrachte Eisenstück angezogen und der Weichenflügel klappt nach unten in die Transportebene.

Elektromagnetisch und in jüngerer Zeit mit Schrittmotoren angetriebene Weichen haben den Nachteil, daß vor allem bei hohen Schaltgeschwindigkeiten relativ hohe elektri­ sche Leistungen erforderlich sind. Hohe Leistung verbun­ den mit entsprechend hoher Verlustleistung dieser Antrie­ be führen zur Erwärmung der Weiche und damit des Gesamt­ systems. Die für hohe Geschwindigkeiten erforderlichen elektromagnetischen Antriebe oder Motoren sind zwangs­ läufig großvolumig, was einen entsprechenden Platzbedarf erforderlich macht. Darüber hinaus ist gerade bei der Verwendung von Schrittmotoren eine aufwendige Ansteu­ erungslogik notwendig.

Daher liegt dieser Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Weiche zu schaffen, die die oben genannten Nachteile ver­ meidet.

Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale gelöst.

Als Piezoelektrizität bezeichnet man eine elektrische Polarisation, die in bestimmten Kristallen durch mecha­ nische Deformation in bestimmten Richtungen auftritt. Diese Polarisation ist proportional zur Größe der Ver­ formung und kann in Form eines elektrischen Spannungs­ signals an den Kristalloberflächen gemessen werden. Klassische piezoelektrische Materialien sind z. B. Quarz oder Seignettesalz, für technische Anwendungen werden jedoch meist piezoelektrische Polymerfolien benutzt. Der bekannteste Vertreter dieser Klasse ist das teilkristal­ line Polymer Polyvenylidenfluorid (PVDF).

In den meisten Fällen werden piezoelektrische Materialien als Sensoren für eine äußere Krafteinwirkung benutzt. Die Krafteinwirkung führt zu einer unsymmetrischen Verschie­ bung der Kristallionen gegeneinander, die als Spannung an den Oberflächen des Materials meßbar ist.

Die Erfindung nutzt jedoch die Umkehrung des piezoelek­ trischen Effekts, das heißt die Änderung der äußeren Ab­ messungen eines Materials beim Anlegen eines elektrischen Feldes. Ob sich das Material kontrahiert oder ausdehnt, hängt vom Vorzeichen des elektrischen Feldes ab.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Weichenflügel ein sogenanntes Bimorph verwendet. Ein Bimorph besteht aus zwei metallisierten piezoelektrischen Folien, die so miteinander verklebt werden, daß sich beim Anlegen einer Spannung an dieses Laminat die eine Poly­ merfolie verkürzt, während sich die andere verlängert. Dadurch erzielt man eine vertikale Auslenkung des Lami­ nats.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit sehr geringen Leistungen auch hohe Schaltgeschwindigkei­ ten erzielt werden können. Verlustleistung und Erwärmung des Systems sind entsprechend gering. Die erfindungsge­ mäße Weiche ist preisgünstig in der Herstellung, erfor­ dert einen geringen Platzbedarf und ist vergleichsweise einfach in der Anssteuerung.

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung erge­ ben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Figuren.

Darin zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung eines Ausschnitts aus einem Transportsystem im Bereich einer Weiche,

Fig. 2 die Transportebene im Bereich der Weiche in Aufsicht,

Fig. 3 schematische Darstellung des Funktionsprin­ zips der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 4 eine mögliche Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Weiche,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Weiche.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Transportsystem für dünnes Blattgut im Bereich einer Weiche. Das Blatt­ gut wird zwischen einem Förderriemen 3 und Leitrollen 4 in Pfeilrichtung transportiert, wobei der Förderriemen 3 die Leitrollen 4 in einem bestimmten Winkel α um­ schlingt. Man spricht daher auch von Umschlingungsfüh­ rung. Der Abstand der Rollen 4 ist vorteilhafterweise so bemessen, daß das Transportgut sich ständig in wenigstens einer Umschlingungsführung befindet.

Die zwischen den Rollen 4 angeordnete Weiche besteht aus einem Weichenflügel 1, der mittels einer Halterung 2 an einem Leitblech 6 befestigt ist. Der Weichenflügel 1 ist um einen Fixpunkt 5 aus seiner Ruhestellung unterhalb der Transportebene in dieselbe drehbar, so daß das Trans­ portgut gezielt in eine andere Transportrichtung umge­ lenkt werden kann. Sowohl die Weichenstellung während des Umlenkens als auch die Transportrichtung des umgelenkten Blattguts sind in der Figur strichliert dargestellt.

Die Fig. 2 zeigt den Weichenbereich des Transportsystems in Aufsicht. Wird das Blattgut von mehreren Förderriemen 3 gehalten, so besteht die Weiche vorzugsweise aus meh­ reren Weichenflügeln 1, die in die Transportebene zwi­ schen den Förderriemen 3 eintauchen und das Blattgut in die neue Transportrichtung umlenken.

Fig. 3 veranschaulicht den Aufbau und die Funktionsweise der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Der Wei­ chenflügel 1 ist aus zwei piezoelektrischen Polymerfolien 7 aufgebaut, z. B. Polyvenylidenfluorid (PVDF), die jeweils auf der Ober- und Unterseite eine metallische Beschichtung 8 tragen. Diese Piezofolien werden derart miteinander verbunden, daß sich bei einer Parallelschal­ tung der Folien, wie in Fig. 3 gezeigt, die obere Piezo­ folie verkürzt und die untere verlängert. Auf diese Weise biegt sich das Laminat, auch Bimorph genannt, nach oben. Ein Vorzeichenwechsel des elektrischen Feldes bewirkt eine Ablenkung nach unten. Derartige Folien sind als fer­ tige Produkte im Handel, z. B. bei der Firma Pennwalt Corporation erhältlich.

Tatsächlich ändert eine Piezofolie ihre Abmessungen in allen drei Dimensionen, abhängig von den ursprünglichen Abmessungen und der Feldstärke. Da die verwendeten Piezo­ folien jedoch im Vergleich zu ihrer Länge (ca. 6 cm) eine relativ geringe Breite (ca. 2 cm) und eine vernachlässig­ bare Dicke (28 µm) aufweisen, kann der Effekt in diesen Dimensionen vernachlässigt werden.

Die erreichbare Ablenkung x kann anhand folgender Formel bestimmt werden:

x = (3 · V · d₃₁ · L²)/(4 · t²)

V: angelegte Spannung
d₃₁: Piezoelektrische Konstante (Feld in der Z-Richtung angelegt, Dimensionsänderung in X-Richtung)
L: Länge
t: Dicke

Bei einer angelegten Spannung von 250 Volt ergibt sich für einen 6 cm langen bimorphen Weichenflügel, dessen einzelne Piezofolien eine Dicke von 28 µm aufweisen, eine Ablenkung von 19,8 mm.

Durch entsprechende Wahl der Parameter wie Spannung, Art und Länge des Laminats, kann natürlich die Ablenkung in weiten Grenzen variiert werden. Es können auch Bimorphe, die aus mehr als zwei Schichten piezoelektrischer Elemen­ te bestehen, verwendet werden.

Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Hier wird der Weichenflügel 1 von einem keilförmigen Träger 9 gebildet, der starr mit dem in der Fig. 1 ge­ zeigten Leitblech 6 verbunden ist. Auf der Ober- und Un­ terseite dieses Trägers ist jeweils eine metallisierte piezoelektrische Folie 13, 16 (z. B. PVDF) derart ange­ ordnet, daß die Seite der Piezofolie, welche die elektri­ schen Anschlüsse 11, 12 trägt, auf dem ansteigenden Ende der jeweiligen Keilflanke 14 befestigt ist. Die freien Enden der Piezofolien 13, 16 erstrecken sich über die Keilspitze 15 hinaus und werden dort, z. B. mit Hilfe eines Klebstoffs, verbunden.

Die Piezofolien 13, 16 müssen, wie im vorhergehenden Bei­ spiel, parallel angesteuert werden. Auf diese Weise ver­ kürzt sich wieder die obere Piezofolie 13, während sich die untere Folie 16 verlängert. Dabei biegt sich die Spitze des Weichenflügels nach oben. Für die Größe der Ablenkung x gilt die gleiche Formel wie oben angegeben.

Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, die der in Fig. 4 dargestellten sehr ähnelt. Der einzige Unterschied besteht darin, daß anstelle der einfachen Piezofolien 13, 16 Bimorphe 18, 19 verwendet werden. Da in diesem Fall jedes Bimorph für sich nach oben abgelenkt wird, brauchen diese nicht im Bereich der Spitze verbun­ den zu werden. Die Spitze des unteren Bimorphs kann, wie in Fig. 5 dargestellt, als Tasche 20 ausgebildet sein, in welcher das obere Bimorph gleitend gelagert ist.

Der wesentliche Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß ohne großen Energieverbrauch hohe Schaltleistungen er­ reicht werden können. In den Piezofolien fließt nur so lange Strom, bis sich die der angelegten Spannung ent­ sprechende Ladungsverteilung eingestellt hat. Dies bedeu­ tet, daß nur eine geringe dielektrische Verlustleistung auftritt. Ferner ist der Platzbedarf der erfindungsge­ mäßen Weiche gering, wie man an den o. g. Maßen eines er­ findungsgemäßen Weichenflügels erkennen kann. Aber auch die Kosten für eine derartige Weiche sind niedrig, so daß alle bei elektromagnetischen Weichen auftretenden Mängel durch die erfindungsgemäße Lösung vermieden werden. Vorrichtung zum Umlenken von dünnem Blattgut.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum Unlenken von dünnem Blattgut, wie Banknoten, Belegen und dergleichen aus einer Trans­ portrichtung in eine andere Richtung, bestehend unter anderem aus einem Weichenflügel, welcher um einen Fix­ punkt aus einer Stellung außerhalb der Transportebene in dieselbe bewegbar ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Weichenflügel aus piezoelek­ trischem Material besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Weichenflügel fingerförmig ausgebildet ist und diese Weichenfinger beim Umlenken des Blattgutes in die Transportebene eintauchen.

3. Eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Weichenflügel aus zwei metallisierten piezoelektrischen Folien besteht, die so miteinander verbunden sind, daß sie ein Laminat bil­ den.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die piezoelektrischen Folien aus Polyvenylidenfluorid (PVDF) bestehen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Weichenflügel aus ei­ nem keilförmigen Träger besteht, auf dessen Ober- und Unterseite jeweils mindestens eine metallisierte piezo­ elektrische Folie derart angeordnet ist, daß das eine En­ de der Folie, welches die elektrischen Anschlüsse trägt, im auslaufenden Teil der Keilflanken befestigt ist, wäh­ rend sich das andere Ende der Folie frei über die Keil­ spitze hinaus erstreckt und dort mit dem entsprechenden Ende der jeweils anderen Folie verbunden ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die freien Enden der piezoelek­ trischen Folien durch Klebstoff miteinander verbunden sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die piezoelektrischen Folien als Bimorphe ausgebildet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das freie Ende der unteren Folie als Tasche ausgebildet ist, in welche das freie Ende der oberen Folie eingeschoben wird.