绑扎的设备和方法

专利名称：绑扎的设备和方法
技术领域：
本发明关于自动绑扎一捆或一堆薄片例如银行钞票、支票和其他具有金融价值的文件的纸形薄片的绑扎方法和设备，特别是关于这种设备中的一部分，其中分类好的薄片已经一个挨一个在堆放装置中被堆放好，然后用能将薄片成捆地绑扎在一起的绑扎带将其绑扎好，而后从进行绑扎操作的位置将捆移走。
绑扎成捆的薄片材料的机械已知已经存在。例如US 3842572描述了一种组合式文件捆扎设备，其中在连续的绑扎带前方的绑扎区已经成型的文件捆从捆的成型区被直接推过连续的绑扎带路径，该绑扎带跨越绑扎区，这样一部分绑扎带绕过捆的前面而离开其路径。然后，绑扎带沿着该路径在绑扎带的后面又合在一起，部分绑扎带被搭接起来，再将搭接起来的部分连接在一起。连接设备是这样的，绑扎带至少被部分切割成一对连接边，绑扎好的薄片捆可以与绑扎带分离而不会破坏绑扎带的连续性。这种设计的问题是它不能特别适应薄片捆的厚度变化，不得不建立最小的需事先估计的捆厚度。如果捆厚度超过上限，捆厚度会引起成捆的薄片变形。而且，它需要使用一种绑扎带材料和连接技术，在连接处绑扎带材料能可靠地提供上述部分切割特性。
US 4539789描述了一种绑扎设备，其中薄片捆从降低后的支持板上被输送到一个托架上，该托架设有辅助的夹持装置，在载有薄片捆的托架移动到绑扎位置时，用来防止捆的碰撞和对齐薄片捆。通过组合操作，即将托架移动到绑扎位置，然后转动缠绕装置组件，该组件包括有夹住绑扎带端头的爪子，将绑扎带绕在薄片捆上。输送辊子事先将绑扎带从绑扎带卷筒送到爪子上，然后爪子将其夹持住，同时缠绕装置位于绑扎过程中事先确定的位置。当托架在绑扎区停下来的时候，缠绕装置持续转动直到爪子位于绑扎带封口位置。这里，在绑扎带上的绑扎带输送装置被回拉以张紧绕在捆上的绑扎带时，捆被进一步夹紧。将加热块移向绑扎带封口位置，同时移动绑扎带停止装置将绑扎带绕在捆上。然后，切割绑扎带将加热块完全移到绑扎带封口位置，进行加热封口操作。这份说明书进一步描述了将要指明的数据打印在捆周围绑扎带上的装置，以及当托架移开回到其初始位置时将绑好的捆从托架弹开的装置。
在EP-0540134-A2，US4126983和US 4539789之前的US4111116中，修饰性地描述了类似的装置。上述专利再次描述了将绑扎带绕在薄片捆上的绑扎机械。然而，它们的说明书描述了在绑扎过程开始时将绑扎带的初始自由端插入到捆中的薄片材料之间的设备。
US4374463还描述了一种绑扎设备，其中绑扎带初始自由端在绑扎过程结束时被叠合在捆中的薄片之间。然而该说明书描述了前面一个设备，它包括两个单元薄片捆导向元件和位于中心的绑扎带导向元件。它们都安装在一个转动盘上，该安装盘用于将薄片捆插入到绑扎带圆环中而在绑扎带圆环中预先成型。这样近一半的捆位于绑扎带导向装置的每一侧。由输送辊子输送的给定长度的绑扎带被引导到绑扎带导向装置中，输送辊子是辊子接受元件的一部分。然后，在转动前一设备之前辊子接受元件回到其原始位置，同时输送辊子再次输送绑扎带以将绑扎带裹在两个单元薄片捆导向元件的边周围。转动前一设备，然后使送出的绑扎带停在一个位置，通过使用包括中间机械的操作，薄片捆被推到成型的绑扎带圆环中去。该薄片捆受单元薄片捆导向元件的引导并由绑扎带导向装置分离。通过一系列的操作，将前者从包在捆周围的带环中拔出，张紧绑扎带，夹住绑扎带，连接住绑扎带，挤压绑扎带本身，切割绑扎带，结束绑扎过程。在本说明书中所描述的绑扎机械的问题在于其复杂性，使用了比扎住捆所需要的更多的绑扎带，将绑扎带自由端放入捆中的机械很可能会引起捆中的薄片损坏，是不适用的。
根据本发明的第一个方面，绑扎薄片捆的方法包括事先形成一个绑扎材料环；将薄片捆插入到环中，将该环做到一定的尺寸，这样环的两端伸到捆的外面；将环的两端放在一起；连接住两端，这样捆被牢固地保持在封口的环内。
在本发明的这一个方面，操作该环以向被绑扎的捆提供“正确”的张力。最佳的绑扎带长度根据钞票所确定的状态和已知的要绑扎的钞票的数量和尺寸确定。
根据本发明的第二个方面，绑扎薄片捆的方法包括定位绑扎带支持装置，该装置上装有在绑扎带夹持装置附近的一筒绑扎带材料，绑扎带卷筒的自由端伸在支持装置之外；使绑扎带夹持装置牢固地夹持住卷筒的自由端；将绑扎带支持装置从绑扎带夹持装置上移开，并再提供另外的绑扎材料到支持装置上，一定长度的绑扎带材料伸出穿过绑扎带夹持装置和绑扎带支持装置之间的空间；将一摞薄片送到该空间中，使绑扎带绕在捆上；将绑扎带的端头连接在一起使捆被牢固地保持在封好口的绑扎带中；将绑扎带的封口部分与卷筒上的其它部分分离开。
这就提供了一个预先送入绑扎带自由端的简单的方法。
我们还提供了一个实施本发明的方法所用的设备。
薄片绑扎方法和设备，或者可以形成自成一体的捆绑扎组合装置的一部分，该组合装置有自己独立的控制系统，或者构成大系统的一部分，该系统被设计用于自动处理安全性文件。
参照附图现在详细描述本发明的设备和方法的实施例

图1为薄片打捆机组件的侧视图；图2为图1中所示的薄片打捆机组件的局部侧视图，表示了与输送绑扎带有关的部分，绑扎带被封口以形成在薄片捆周围绑好的绑扎带，以及绑好的绑扎带完成后的切割，但省略了绑扎带。
图2A为图2中沿AA-AA方向看过来的下砧座的局部剖视图；图3为沿方向A的薄片打捆机组件的端部视图，为了清楚起见，移走了中心支持件和薄片捆夹持器装置；图4A为图3中沿B方向看过来的下砧座组件的侧视图；图4B为下砧座组件的端部视图；图5A为图3中沿B方向看过来的下、上砧座组件的侧视图，表示了薄片捆在绑扎前将要被送入绑扎位置时的位置；图5B为图3中沿B方向看过来的下、上砧座组件的侧视图，表示了薄片捆到达绑扎位置时的位置；
图6为图3中沿B方向看过来的下、上砧座组件的侧视图，表示了成型的绑扎带的切割位置；图7A-7D为图3中沿B方向看过来的上砧座组件在各个位置的侧视图；如图1-3所示的薄片捆打捆机组件1，包括中心支持件10，其上装有可移动的薄片捆输送装置20，图2中只表示了薄片捆输送装置的夹臂21、22、驱动调节带23和驱动滑轮24，以及安装了一个可以转动的绑扎带卷筒装置30。薄片捆输送装置20装在滑道25上可以移动，滑道再安装到中心支持件10上。在打捆机控制系统(未示出)、驱动电机(未示出)、驱动调节带23和驱动滑轮24的控制下，薄片捆输送装置20沿移动滑道移动。线形电机27通过中间连接装置(未示出)张开和闭合夹臂21、22，并且夹臂在打捆机控制系统的控制下动作。
前板组件100连接到中心支持件10前端板11上，同时支撑板组件40将其与中心支持件10隔开。支撑板组件40包括支撑板41，其上装有绑扎带导向装置50，导向装置也装在中心支持件10的一端上，包括用螺栓(未示出)连接到支撑板上的轭形组件60，色带和印刷头支持件42，固定的绑扎带导向装置43以及绑扎带张紧辊子组件70，辊子组件安装在轴44上可以转动，该轴延伸在支撑板41和安装块110之间，该安装块连接到前支撑板101的表面上，绑扎带张紧辊子组件70包括安装在轴44上可以转动的臂71和安装在轴73上可以转动的辊子72，轴73固定在臂71上。扭矩弹簧绕轴44在顺时针方向的转动使组件70偏斜，这样辊子72和绑扎带3的一个面接触，绑扎带在辊子72和轭形组件60的绑扎带驱动辊子65之间穿过。绑扎带驱动辊子65安装在驱动轴63上但不能转动，轴63安装在叉槽61和可以移动的支撑62之间，螺栓64将支撑62安装到叉槽上。和调节带滑轮(未示出)在局部贴合的调节带(未示出)使轴63转动，调节带滑轮安装在一个轴上不能转动，该轴向后延伸穿过支撑板41上间隙孔。该调节带(未示出)由安装在支撑板41背面的电机45控制驱动。轭形组件60的构成元件有印刷辊子组件80，辊子组件包括印刷辊子82，印刷辊子安装在轴83上可以转动，轴83固定在连接臂81中，连接臂81安装在轴66上可以转动，轴66也安装在叉槽61和可以移动的支撑62之间。印刷辊子组件80受驱动从由弹簧(未示出)弹斜的正常位置被移动到绑扎带印刷位置(未示出)。轭形组件60的构成元件也有绑扎带导向装置67、68。
如图3所示，前支撑板组件100包括带成型开孔105的前支撑板101，通过成型开孔在一个抓取装置中被抓取的预先捆放好的薄板被推向正前方，还包括三个侧板108、109、111以及安装在侧板108、109之间的物体，上砧座支撑组件200。在图3上看过去的前支撑板101的背面，在图2中可以见到的支撑102上安装有下砧座线形驱动组件130。下砧座支撑组件140滑动安装在一对横向隔开的下端导向块103(未示出)和支撑板101中被切除部分105之间，如图2所示，支撑板101的边106、107位于下砧座导向板146侧边的沟槽147中。
图4中组件140由下砧座板141构成。下砧座板141设有边侧元件142、143，螺栓144将其连接到支撑145上，支撑145位于导向块103(未示出)之间并可以滑动。在穿过支撑102内侧的间隙槽的延长段上，扭矩弹簧175安装并绕在轴颈176上。下砧座导向板146和薄片捆抓取装置170连接到板141的顶部，带割槽153的成型下砧座149由螺栓148连接到下砧座导向板146上。
绑扎带导向板160贴靠在板141的表面上，绑扎带导向板160的上端位于下砧座导向板146表面上并可以滑动，下砧座导向板146位于下砧座149的绑扎带槽口150中。板160的下端被弯曲成与表面162呈直角的形状。板160安装在立柱163、164上，立柱跨越支撑145上的间隙槽并被固定到轴颈134上，轴颈134本身被固定到线形驱动组件130的驱动衬套135上。支撑145和表面161上各自的孔151、165是线形驱动螺栓132周围的间隙孔。在轴颈134和支撑145之间的压缩弹簧152提供支撑145的驱动力。当驱动衬套向上移动时，驱动衬套的连续移动使轴颈134和绑扎带导向板克服弹簧152的压缩力而移动。然后，当下砧座和上砧座相接触时，支撑145停止移动。一旦表面161和支撑145相遇，驱动衬套向下移动，使支撑145和下砧座开始向下移动。
线形驱动组件130是市场可买到的驱动装置，它包括引导螺栓132上的驱动衬套135，引导螺栓132由步进电机131驱使转动。线形移动这种动作由弹簧175帮助实现，弹簧的端头177、178作用在适当地安装到前支撑板101上的卡柱上。
如图5-7所示，上砧座支撑组件200包括板201，其上安装有左、右支撑板202(只表示出了一个)，两块支撑板202上都设有一定形状的槽204，每个槽都有与支撑板安装边平行的部分205以及与部分205呈一角度的部分206。轴207安装在两块板202之间。上砧座驱动组件210绕位于板202之间的轴207转动。上砧座驱动组件210包括驱动电机安装板211，底板212，枢轴连接板213以及切割刀架组件300。切割刀架组件300由板301构成，板301安装到轴承块302上，轴承块302与轴承块303连接。轴承块303连接到线形驱动组件215的驱动轴颈214上，驱动轴颈214的驱动电机216安装到板211上。线形驱动引导螺栓217支撑在衬套218中，衬套218安装在枢轴连接板213中。刀架310由螺栓311连接到切割刀架组件板301，螺栓313将割刀312连接到刀架310上。刀架310上还安装有插闩销314，夹子315和连接件317安装在安装块225中的轴224上，安装块225连接到底板212的端部。夹子315作用在上端轴316的轴上，连接件317与枢轴连接板213上的轴219连接并可以滑动。弹簧220使夹子315的上端偏离枢轴连接板213。
插闩320具有在未闩上的状态时贴靠在插闩销314上的一个支承边321，一个插闩位置322，穿过在底板伸长段223中的槽226的臂323。插闩320绕在夹子315下端的销轴324上，由连接在臂323和销轴222之间的拉伸弹簧221使臂323偏离而使插闩作用在插闩销314上，销轴222安装在底板伸长段223上。底板伸长段223安装在砧座加热块230上，砧座加热块230安装在底板212上。安装在砧座加热块230上的还有砧座加热器231，上砧座232和固定的夹板233。支架234将拉伸弹簧235连接到底板伸长段223上和板201上，并使上砧座驱动组件210绕轴207顺时针方向偏离。在一些图中护板250未示出。
轴承304、305安装到轴承块302、303上，轴承304在底板212的上表面上移动，305在支撑板202、203中的成型槽204中移动。
典型的薄板捆扎过程如下将要描述的绑扎过程开始时，事先已经成形的薄板捆S放下来放到打捆平台(未示出)上，进入图1所示的大致区域4的位置，然后夹在夹臂21、22之间，夹臂受控移动将抓取的薄板捆送入薄板捆的打捆位置。打捆设备是这样的，绑扎带的端头保持在上砧座支撑组件200(图7D)的夹取装置315、233中，同时下砧座支撑板组件140在图5A所示的位置。在此阶段，插闩320未插上，轴承305在槽204的左端部分，底板212基本与板201平行。
在电机45的控制下，绑扎带驱动辊子65转动将事先定好长度的绑扎带送入，形成图5A所示的位于上、下砧座之间的成带环5。送入的长度由接合到电机45上的绑扎带驱动电机控制系统(未示出)根据这样一些状态参数，例如要绑扎的薄片的脏、新或者良好使用以及数量和宽度、以及要求事先放好的绑扎带的张紧特性来确定。
影响形成带环的控制系统可以是一个“独立”的系统，或者可以是部分或全部包括在所属设备的控制装置中。在形成带环时，控制系统通常要用到薄片的参数，薄片捆的参数，或者两者的组合。此时，在开始绑扎过程前，薄片或薄片捆的参数被输入到控制系统中。
在一个例子中，这些参数可以包括a)要绑扎的薄片的高度该信息可以从含有名义厚度的安全文件的尺寸细节的查询表和该文件类型(例如币值，印刷系列，国家)中得到；这些信息也可以由手工操作人员提供，或者由处理设备根据对薄片的自动分析结果确定。
b)薄片捆中所含的薄片的数量c)将要绑扎的薄片捆中所含的薄片的状态。
可以识别的薄片的状态从“新铸”状态(刚印刷好的)到“残旧”状态；薄片捆从“砖块”状(包括“新铸”的薄片)到一摞100％残旧薄片d)在将要绑扎的捆中薄片的可以预见的混杂状态。
这是可以识别的，例如将重新投放到公众流通的钞票与那些不能流通的钞票分检开来，适合再流通的可以接受的币面条件受到调节以满足银行的使用要求。
输入的参数可以被用来访问查询表，查询表提供了给定条件下预计的薄片捆的厚度。以这种方式所用的绑扎带的长度可以被优化。已知的控制技术可以被用来形成要求处理的绑扎带长度。
然而应该认识到，如果使用适当的查询表，可以用任何适当的输入数据来操作控制系统。
几乎在带环形成的同时，有关要绑扎的薄片捆的数据由打印头打印到绑扎带的表面上。然后，当薄片捆被抓取在夹臂21、22中时，在抓取区域4中的薄片捆由电机(未示出)经过调节带23和移动滑轮24控制驱动将薄片送入到绑扎位置的操作期间，在上砧座组件上的电机216驱动使导向螺杆217从箭头C的方向看过去的顺时针方向旋转，这样衬套214和割刀架组件300一起向左移动。轴承305进入槽204的弯曲部分206，这将使上砧座驱动组件210被拉伸弹簧235抬高到图7A所示的位置。这也是图5A中所示的上砧座支撑组件200的位置。可以看出，在将文件捆送入到优化后的带环中的路径上提供了一个空间。位于上下砧座组件之间的被抓取的薄片捆S被抓取装置21、22输送到绑扎带事先形成的带环5中，再到绑扎位置(图5B)。
电机216受控使导向螺杆217反时针方向旋转回到图7C中所示的位置，同时下砧座线形驱动组件130上的电机131受控驱动以抬高下砧座支撑组件140一直到下砧座绑扎带形成位置140’，在图5中以分离臂170的虚轮廓线表示。电机45如图2中所示反时针方向转动绑扎带驱动辊子65，最终调节薄片捆周围的绑扎带的张紧度(尽管张紧度基本上是正确的，因为绑扎带根据捆S的性能被送入到带环中，这样可以得到期望的张紧度)。当下上砧座149、233抓住两层绑扎带时，在下砧座驱动组件上的电机131和驱动绑扎带的电机45的驱动信号停止，加热的上砧座将两层绑扎带焊在一起以形成带环。
在完成绑扎带成型操作以后，导向螺杆217重新反时针方向旋转，使割刀架组件300相对于驱动组件210的其余部分竖起来，当刀口进入到下砧座149的槽153中时使割刀312切割绑扎带(图7B和图6)，使插闩销克服拉伸弹簧221的作用力，沿插闩320的表面321移动。当插闩销314进入插闩点322时插闩插住。当后面一个操作发生时，捆抓取装置21、22在朝箭头C相反的方向回移在进入收集下一摞要绑扎的薄片的位置之前张开，这个动作使分离装置170将刚绑扎好的薄片捆从夹臂21、22中分离，然后从薄片捆打捆位置掉下来。
导向螺杆217反向驱动将使切割刀架组件300向左移动，使切割刀从绑扎带上移开，受插住的插闩的作用，使夹臂315绕轴224顺时针方向转动并从固定夹233上移开，同时绑扎带驱动辊子65顺时针方向转动送入新的绑扎带自由端。电机131受驱动克服弹簧152的作用力抬高绑扎带导向板160将绑扎带的自由端放置在315和233之间张开的缝隙中。然后，绑扎带驱动辊子65的转动停止。刀架组件300向左移动使插闩臂323碰到延伸段223中槽226的端部，进一步移动刀架组件，使插闩不再插上，夹臂反时针方向转动关闭绑扎带夹子(图7D)并夹住带子。电机131反转使绑扎带导向板160降低，使一定长度的绑扎带在板160和夹子之间穿过孔500。图7C表示了在绑扎过程中当插闩臂碰到槽226的端部时上砧座支撑板组件所在点的位置。
权利要求
1.一种绑扎薄片捆的方法，该方法包括事先形成一个绑扎材料环；将薄片捆插入到环中，将该环做到一定的尺寸，使环的两端伸到捆的外面；将环的两相对端放在一起；连接住两相对端，这样捆被牢固地保持在封口的环内。
2.如权利要求1的方法，其中沿呈直线状的路径将环的一端或相对的两端放在一起。
3.如权利要求1或2的方法，还包括在连接工序之前张紧绑扎带。
4.如前面任一权利要求的方法，其中环的尺寸根据薄片的一个或多个特性决定。
5.如权利要求4的方法，其中一个或多个特性从一组特性中选择，该组特性包括薄片的数量、薄片的尺寸以及薄片的状态例如脏、新或者良好使用状态。
6.如前面任一权利要求的方法，其中绑扎带材料的带环从一个细长的卷筒上形成，该方法还包括将封好口的绑扎带从卷筒上的剩余部分分开。
7.一种绑扎薄片捆的方法，该方法包括定位绑扎带支持装置，该装置上装有在绑扎带夹持装置附近的一卷绑扎带材料，绑扎带卷筒的自由端伸在支持装置之外；使绑扎带夹持装置牢固地夹持住卷筒的自由端；将绑扎带支持装置从绑扎带夹持装置上移开，并再提供进一步的绑扎材料到支持装置上，一定长度的绑扎带材料伸出穿过绑扎带夹持装置和绑扎带支持装置之间的空间；将一摞薄片送到空间中，使绑扎带绕在捆上；将绑扎带的端头连接在一起使捆被牢固地保持在封口的绑扎带中；将绑扎带的连接部分与卷筒上的其余部分分离开。
8.如权利要求7的方法，其中连接工序包括使绑扎带支持装置推向绑扎带夹持装置，使绑扎带的端头夹在其中，然后加热绑扎带的两端。
9.如权利要求7或8的方法，还包括，在分离工序之后，使分开的卷筒带的端头伸出绑扎带支持装置，并能重复该方法的工序。
10.如权利要求7到9任何一个的方法，与1-6中的任何一个 进行组合。
11.一种绑扎薄片捆的设备，该设备包括形成绑扎带材料带环的绑扎带控制系统；将薄片捆插入到带环中的捆输送系统；以及控制带环控制系统和捆输送系统运行的控制系统，以实施前面任一 的方法。
12.如权利要求11的设备，其中带环控制系统包括绑扎带支持装置、绑扎带夹持装置、以及沿绑扎带支持装置输送绑扎带的绑扎带输送系统，绑扎带支持装置在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置处，绑扎带支持装置位于绑扎带夹持装置附近，以及绑扎带输送系统能将绑扎带输送到绑扎带夹持装置中，在第二位置处，支持装置和夹持装置隔开以确定位于其中的绑扎带的长度。
13.如权利要求11或12的设备，其中控制系统包括储存带环尺寸数据的存储设备，该控制系统响应确定薄片一个或多个特性的输入数据，以便从存储设备中决定相应的带环尺寸。
14.如权利要求11到13的设备，其中带环控制系统包括一对砧座，该砧座能碰到一起连接带环的方向相反的端部。
15.如权利要求14的设备，取决于权利要求12时，其中砧座分别由部分绑扎带夹持装置和绑扎带支持装置形成。
全文摘要
一种绑扎薄片捆的设备,该设备包括形成绑扎带材料带环的绑扎带控制系统(45,65)。捆输送系统(21、22)将薄片捆插入到带环中。一个控制系统控制带环控制系统和捆输送系统的运行以绑扎薄片捆。
文档编号B65B27/08GK1345279SQ0080574
公开日2002年4月17日 申请日期2000年3月15日 优先权日1999年4月1日
发明者科林·P·布拉泽斯顿, 马丁·莱恩, 斯蒂芬·C·巴勒特, 彼得·S·洛克耶, 马尔科姆·伯尔, 马丁·吉尔伯特 申请人:德拉鲁国际公司