姿态转换装置以及纸状材料处理设备的制作方法

专利名称：姿态转换装置以及纸状材料处理设备的制作方法
技术领域：
在此说明的示范性实施例涉及一种纸状材料(即与纸张类似的材料)处理设备， 所述纸状材料处理设备一张接一张地拾取多张纸状材料中的每一张材料、从每一张材料读 取信息、将所述材料分类并叠置所述材料，而且本发明还涉及一种结合到所述纸状材料处 理设备中的姿态转换装置。
背景技术：
过去，已知纸状材料处理设备的例子包括钞票处理机，所述钞票处理机拾取多张 钞票、读取纸币面额(denomination bill)、将钞票设置到预定方位、将钞票分类、以及将钞 票叠置。另一个例子包括邮件处理机，所述邮件处理机拾取多个邮件、读取目的地地址、将 邮件分类、以及将邮件叠置。例如，在钞票处理机中，钞票优选地沿着钞票的长侧边方向传送并经过位于那个 方向上的读取器，从而在钞票处理机读取纸币面额时读取的精度得以提高。结果，钞票的较 长部分通过读取器，且钞票处理机能获得更多的信息。相反，例如，当一次放入一摞的钞票中的每一张钞票被一张接一张地拾取时，或者 当已经检测到的钞票被分类为不同面额的纸币并叠置时，可优选地沿钞票的短侧边方向传 送钞票。通过将钞票沿短侧边方向传送，钞票处理机可提高钞票的拾取速度或者钞票向叠 置器的传送速度，并可减少在传送操作过程中发生卡住的可能性，由此实现高度可靠的处 理。另外，短侧边方向传送钞票对于缩减钞票处理机的尺寸是有效的。所述邮件处理机也可以是如此。就是说，在上述说明的钞票处理机以及邮件处理 机中，需要开发一种姿态转换装置，所述姿态转换装置能在传送操作过程中将钞票或邮件 的传送姿态精确转换90度，从横向传送转换成纵向传送或者从纵向传送转换成横向传送。 尤其是，用于布置钞票的钞票处理机需要高精度地将钞票的传送姿态进行转换，以防止纸 币面额及真伪的错误检测。将纸状材料的传送姿态转换90度的设备的例子包括一种于日本专利特许公开 JP56-60671中公开的采用锥形辊的设备。所述锥形辊为这样的辊，该辊沿锥形辊的中心轴 线具有三角形或梯形横截面。锥形辊的斜周面与正传送着的纸状材料接触，从而纸状材料 的传送姿态向小直径侧旋转。然而，在上述锥形辊用于改变纸状材料的姿态时，依据所述辊的周面与纸状材料 相接触的部分以及依据所述辊的周面与所述纸状材料接触的时间(距离)，纸状材料的方 位和传送位置可能会改变。更具体而言，当采用这种锥形辊时，不可能将纸状材料的传送姿 态精确地旋转所需角度(例如90度)。

发明内容
本发明旨在解决或者减轻上述问题中的至少一个。根据本发明的一个方面，提供了一种姿态转换装置，包括两个上游侧矫正辊，其沿与纸状材料的传送方向横交的方向间隔设置；两个下游侧矫正辊，其沿所述传送方向设 置在朝着下游侧与所述上游侧矫正辊间隔开的位置处；控制单元，其独立地控制所述四个 矫正辊的旋转，其中，所述控制单元通过使得所述两个上游侧矫正辊之间产生速度差而将 所述纸状材料的传送姿态旋转至预定程度，并且通过使得所述两个下游侧矫正辊之间产生 速度差而将所述纸状材料旋转至所需传送姿态。根据本发明的另一个方面，还提供了一种纸状材料处理设备，包括如上所述的第 一姿态转换装置，其将已沿短侧边方向取出并以横向传送方式传送的纸状材料的传送姿态 转换成纸状材料的长侧边方向处于传送方向上的传送姿态，由此将纸状材料以纵向传送方 式来传送；检测单元，其在纸状材料的姿态已被所述第一姿态转换装置转换成纵向传送之 后检测以纵向传送方式传送的纸状材料的特征；如上所述的第二姿态转换装置，其将已通 过所述检测单元的纸状材料的姿态从纵向传送转换成横向传送；以及处理单元，其基于所 述检测单元的检测结果处理对已经通过所述第二姿态转换装置的纸状材料进行处理。


图1是示出依据一实施例的钞票处理机的示意图；图2是示出结合到图1的钞票处理机中的姿态转换装置的示意图；图3是示出图2的姿态转换装置的控制系统的方框图；图4为示出由图1的钞票处理机处理的钞票的图；图5为说明图，示出图2的姿态转换装置沿顺时针方向(向右)旋转钞票的操作；图6与图5 —样为说明图，示出利用设置在图2的姿态转换装置上游侧的矫正辊 对进行的操作；图7与图5 —样为说明图，示出利用设置在图2的姿态转换装置下游侧的矫正辊 对进行的操作；图8为说明图，示出图2的姿态转换装置沿逆时针方向(向左)旋转钞票的操作；图9与图8 —样为说明图，示出利用设置在图2的姿态转换装置上游侧的矫正辊 对进行的操作；图10与图8 —样为说明图，示出利用设置在图2的姿态转换装置下游侧的矫正辊 对进行的操作；图11为说明图，示出当钞票的姿态被设置在图2的姿态转换装置上游侧的所述矫 正辊对向右旋转时钞票的行为；图12为曲线图，示出当钞票的传送姿态以图11所示的那样被改变时设置在上游 侧的所述矫正辊对的速度模式；图13为紧接图11的说明图，示出当钞票的姿态被设置在下游侧的矫正辊对向右 旋转时钞票的行为；图14为曲线图，示出当钞票的传送姿态以图13所示的那样被改变时设置在下游 侧的所述矫正辊对的速度模式；图15为说明图，示出当钞票的姿态被设置在图2的姿态转换装置上游侧的所述矫 正辊对向左旋转时钞票的行为；图16为曲线图，示出当钞票的传送姿态以图15所示的那样被改变时设置在上游侧的所述矫正辊对的速度模式；图17为紧接图15的说明图，示出当钞票的姿态被设置在下游侧的矫正辊对向左 旋转时钞票的行为；图18为曲线图，示出当钞票的传送姿态以图17所示的那样被改变时设置在下游 侧的所述矫正辊对的速度模式；图19为曲线图，示出当图1的另一姿态转换装置将通过横向传送方式传送的钞票 向右旋转以将横向传送转换成纵向传送时设置在上游侧的矫正辊对的速度模式；图20为曲线图，示出设置在下游侧的矫正辊对的速度模式，所述矫正辊对在如图 19所示的设置在上游侧的矫正辊对将钞票旋转之后进一步向右旋转钞票；图21为曲线图，示出设置在上游侧的矫正辊对的速度模式，其中，当图1的另一姿 态转换装置使通过横向传送方式传送的钞票向左旋转时，将横向传送转换成纵向传送；以 及图22为曲线图，示出设置在下游侧的矫正辊对的速度模式，所述矫正辊对在如图 21所示的设置在上游侧的矫正辊对将钞票旋转之后进一步向左旋转钞票。
具体实施例方式本发明的一个方面涉及一种姿态转换装置，包括两个上游侧矫正辊，其沿着与纸 状材料的传送方向横交的方向间隔开；两个下游侧矫正辊，其沿传送方向朝下游侧设置在 与所述上游侧矫正辊间隔开的位置处；以及控制单元，其独立地控制所述四个矫正辊的旋 转，其中，所述控制单元通过使得所述两个上游侧矫正辊之间产生速度差而将所述纸状材 料的传送姿态旋转至预定程度、并通过使得所述两个下游侧矫正辊之间产生速度差而将所 述纸状材料旋转至所需传送姿态。下面参照附图将详细说明实施例。图1示意地示出了钞票处理机1(即纸状材料处理设备的实施例)的内部结构。 用户可将不同纸币面额和不同尺寸的多张钞票P以混合方式一次性放入到该钞票处理机1 中，且钞票处理机1将所有钞票P布置成相同的方位、依据纸币面额将钞票P分类成组以及
叠置钞票P。钞票处理机1具有作为钞票处理机1的外壳的壳体2。插入口 3设置在图1所示 右侧的壳体2的台阶部上。用户将一摞钞票P以竖直姿势放入到该插入口3上。在本实施 例中，处于竖直姿势的多张钞票P经由插入口 3插入到钞票处理机1中，同时所述多张钞票 P放置成使得所述钞票P的长侧边方向垂直于图1所在平面(钞票P的长侧边方向基本水 平)。支撑板4设置在图1的插入口 3的右侧，即多张插入的钞票P被叠置的方向的一 端。该支撑板4被弹簧5朝图1的左侧压迫，就是说，支撑板4沿所述多张钞票P被叠置的 方向朝图1的左侧按压所述多张放入的钞票P。两对取出辊6设置在图1的插入口 3的左侧，即所述多张放置的钞票P被叠置方 向的另一端。就是说，取出辊6设置在这样的位置，即所述多张钞票P被取出辊6和支撑板 4夹住。取出辊6的每个辊沿图1的顺时针方向旋转，从而将所述多张钞票P中的位于所述 钞票P被叠置的方向上的所述另一端处的一张钞票取出，并将所取出的钞票P沿所述钞票P的短侧边方向在图1中向下供给。在本实施例中，如上所述，通过插入口 3插入的钞票P沿所述钞票P的短侧边方向 被取出。由此，每单位时间取出的钞票P的数量可以增加。另外，在钞票P之间可形成有一 定间隔，且取出速度可相对较慢。因此，取出操作过程中发生卡住的频率可保持低水平。从插入口 3取出的钞票P经由由多个传送辊7a和传动带7b限定的传送路径7来 传送。在这种情况下，钞票P的传送姿态为横向传送姿态，其中，钞票P的短侧边方向处于 传送方向上。在传送路径7的途中，设置有透明光学传感器阵列8来检测钞票P的歪斜量(Θ 1， 稍后说明)。光学传感器阵列8具有沿着与传送方向横交的方向并排设置的多个光发射部 和光接收部。光学传感器阵列8设置成这样的姿态，即在所述多个光发射部和光接收部之 间的多个光轴处于与传送方向交叉的方向上。在本实施例中，经过光学传感器阵列8的钞票P通过横向传送方式来传送。由此， 钞票P截断光学传感器阵列8的所述光轴的区域变得相对长，这增强了检测所述歪斜量的 精度。在传送路径7上、光学传感器阵列8的进一步的下游位置设置用于将钞票P的传 送姿态旋转90度的姿态转换装置10 (第一姿态转换装置)。该姿态转换装置10将沿短侧 边方向横向传送的钞票P旋转90度，以将横向传送姿态转换成钞票P的长侧边方向与传送 方向一致的纵向传送姿态。在这种情况下，如果钞票P以与上述横向传送的传送速度相同的传送速度从姿态 转换装置10中传送出去，则钞票P之间的间隔减小，因为钞票P在传送方向上的长度变长。 结果，存在下述可能，即下游侧的闸门Gl(稍后说明)的切换操作未能赶上传送速度。出于 此原因，当姿态转换装置10将钞票P的姿态旋转90度时，姿态转换装置10使传送速度增 加，以加大钞票P之间的间隔，由此保持与横向传送过程中的间隔大体相同的间隔。在图1中，传送路径7穿过姿态转换装置10并随后向上弯曲。在传送路径7上， 在弯曲的部分上方设置检测单元11。检测单元11检测钞票P的特征(例如纸币面额)、方 位(例如正面/背面和头部/尾部)、以及污损的存在。检测单元11读取在传送路径7上 通过纵向传送方式来传送的钞票P的两面上的各种类型的信息，逻辑计算所读取的信息， 并将所计算的信息与参照信息进行比较，由此检测钞票P的如上所述的特征。如上所述，到钞票P经过检测单元11时，钞票P的传送姿态已被姿态转换装置10 切换到纵向传送。由此，钞票P的较长的区域经过检测单元11。结果，检测单元11可检测 钞票P上的更大量的信息，由此提高了检测钞票P的精度。在图1中，传送路径7经过检测单元11并向上延伸。在传送路径7上，在检测单 元11的上方设置闸门G1。另外，在钞票处理机1中延伸的传送路径7上设置有多个闸门 G2-G7。这七个闸门G1-G7基于检测单元11的检测结果来切换钞票P的传送方向。传送路径7上的第一闸门(即闸门Gl)在两个方向之间选择性地切换钞票P的传 送方向。更具体而言，在检测单元11检测到被判定为将不在后续阶段进行处理的钞票的情 况下(例如一次取出两张钞票、钞票的歪斜达到比某个水平大的程度、或者受损钞票或者 确定将不是可再流通真钞的假钞(包括非钞票的那些纸状材料))，则这种钞票经由间门Gl 传送到图1的右侧并被排出到拒收盒12。当钞票P被传送到拒收盒12中时，钞票P被纵向传送。应该注意的是，拒收盒12可从壳体12的外侧被访问。另一方面，在检测单元11确认钞票P可被后续阶段处理正常处理时，钞票P经由 闸门Gl朝第二闸门G2传送至图1的左侧。在这种情况下，钞票P经过设置在闸门G2之前 的第二姿态转换装置20。第二姿态转换装置20将钞票P旋转90度，以将钞票P的传送姿 态从纵向转送转换成横向传送。该姿态转换装置20与上述第一姿态转换装置10的结构基 本相同。当钞票P通过姿态转换装置20时，钞票P的传送速度再次返回到较低速度。如上所述，经过了检测单元11的钞票P的传送姿态被从纵向传送转换成横向传 送。由此，当钞票P通过后续阶段的处理单元时，钞票P的传送速度可减小，且传送卡住的 可能性可被减少。此外，当钞票P按照后面所述地被叠置时，钞票P也通过横向传送方式来 传送。因此，可减少用于堆积的空间尺寸，且相应地钞票处理机1的结构可被制得更小。如上所解释的，传送到闸门G2中的钞票P的正面/背面和头部/尾部的方位并不 一致。正面/背面和头部/尾部的方位不一致的这些钞票P被设置在间门G2下游的所述 处理单元中的各处理单元(其将在后文描述)来处理。由此，正面/背面和头部/尾部的 方位被正确地布置，且钞票P被分类成不同的纸币面额并叠置。就是说，闸门G2和G3中的 每个闸门选择性地在两个方向之间切换钞票P的传送方向。在闸门G2的下游侧处分叉的传送路径上，设置有正面/背面翻转机构21。正面 /背面翻转机构21将钞票P的正面/背面翻转。经过该正面/背面翻转机构21的传送路 径形成为绞扭的传送路径22，绞扭的传送路径22从入口到出口围绕中心轴线转过180度。 两对传送带23、24沿绞扭的传送路径22设置，且使得传送带23、24彼此表面接触。在闸门 G2的下游侧处分叉的另一传送路径为简单地允许钞票P通过的传送路径25。在正面/背面翻转机构21中已经进行了正面/背面翻转的钞票P和已经通过传 送路径25的钞票P经由会合部26进入到间门G3中。在这种情况下，传送路径25的长度 被制成使得钞票P通过闸门G2、正面/背面翻转机构21并抵达会合部26的处理时间与钞 票P通过传送路径25并抵达会合部26的传送时间相同。由此，通过正面/背面翻转机构 21传送的钞票P与通过传送路径25传送的钞票P同时经过会合部26。因此，不管处理形 式如何，所有钞票P均可在同样的条件下被处理。在闸门G3的下游侧分叉的传送路径上，设置头部/尾部翻转机构27。头部/尾部 翻转机构27将钞票P的方位翻转。头部/尾部翻转机构27包括折返部28，其临时存储 经由闸门G3传送的钞票P ；翻转辊29，其设置成邻近折返部28，以沿相反方向将已传送到 折返部28中的钞票P的尾侧边取出；以及按压轮(tapping wheel) 30，其通过将传送到折 返部28中的钞票P的尾部按压到翻转辊29上来产生钞票P的传送力。经由闸门G3传送到头部/尾部翻转机构27中的钞票P以钞票P沿传送方向的头 部侧被向下定位的方式保持在折返部28中。随后，钞票P沿传送方向的尾部侧通过按压 轮30的旋转而被挤靠在翻转辊29上。随着翻转辊29的旋转，保持在折返部28中的钞票 P以尾部侧在前的方式被沿反向取出来。结果，钞票P的传送方向被翻转、且头部和尾部被 翻转。在闸门G3的下游侧处分叉的另一传送路径为简单地允许钞票P通过的传送路径 35。通过头部/尾部翻转机构27的钞票P以及通过传送路径31传送的钞票P均经由会合 部32朝闸门G4传送。传送路径31的长度被制造成使得钞票P经由闸门G3进入到头部/尾部翻转机构27中的处理时间与钞票P通过传送路径31的时间相同。在头部/尾部翻转机构27的下游侧的传送路径形成基本沿水平方向在多个叠置 器之上延伸的水平传送路径33。在该水平传送路径33上设置有四个间门G4-G7。在最上游侧的闸门G4的分叉位置处设置有打捆装置34。打捆装置34例如通过叠 置100张钞票P并用纸带将钞票P捆扎来形成一捆钞票P。相同纸币面额的钞票P被传送 至该打捆装置34中。打捆装置34包括叠置器35，用于将经由闸门G4选择性地传送的钞 票P叠置；打捆部36，用于利用纸带将叠置在叠置器35上的100张钞票P捆扎；以及纸带 供给部37，用于提供打捆部36使用的纸带。经由闸门G4传送到打捆装置34中的钞票P叠置在叠置器35上，并随后传送到打 捆部36中。然后，利用由纸带供给部37供给的纸带将钞票P捆扎。成捆的预定数量的捆 扎好的钞票P被传送器(未示出在附图中)运至所述机器外部。沿水平传送路径33在闸门G4的下游侧的三个闸门G5、G6、G7的分叉位置处设置 有四个叠置器41、42、43、44(这里的叠置器的数量比所述闸门的数量多一个)。由闸门G5 选择性分配的钞票P叠置在叠置器41中。由间门G6选择性分配的钞票P叠置在叠置器42 中。由闸门G7选择性分配的钞票P叠置在叠置器43或44中。叠置在打捆装置34的叠置器35以及四个叠置器41-44中的钞票P选择性地通过 正面/背面翻转机构21和/或头部/尾部翻转机构27，并且以正面/背面及头部/尾部的 方位相同的方式叠置在预定叠置器中。在该实例中，分别叠置在叠置器35和叠置器41-44 中的钞票P的方位为钞票P的长侧边方向基本垂直于图1所在平面。如上所述，通过依据本实施例的钞票处理机1，经由插入口 3插入到钞票处理机1 中的且正面/背面及头部/尾部的方位不一致的钞票P可被自动布置成相同的方位。由此， 所有钞票P可被自动布置成相同方位，且可被分类并叠置在所需叠置器上。图2示意地示出了上述姿态转换装置10、20的主要部分的结构。图3的方框图示 出了用于控制这些姿态转换装置10、20的操作的控制系统。上述两个结合到钞票处理机1 中的姿态转换装置10、20具有基本相同的结构。在下面给出的说明中，下游侧的姿态转换 装置20将代表它们两个来进行主要说明。如上所述，下面说明的姿态转换装置20将钞票P 的传送姿态旋转90度，以将纵向传送转换成横向传送。尽管未在此给予说明，但是第一姿 态转换装置10以与下面所述的姿态转换装置20相同的方式来操作，以将钞票P从横向传 送转换成纵向传送。如图2所示，姿态转换装置20具有四个矫正辊51R、51L、52R、52L，四个矫正辊 51R、51L、52R、52L设置成沿钞票P的传送方向(图2中箭头T表示的方向)于上游侧和下 游侧彼此间隔开，其中两个矫正辊设置在姿态转换装置20的左侧，而另外两个矫正辊设置 在姿态转换装置20的右侧。沿传送方向T，上游侧的两个矫正辊51R及51L和下游侧的两 个矫正辊52R及52L设置成于彼此间隔开且其所处位置相对传送路径7的中心线7c彼此 轴对称。从动辊(未示出在附图中)经由传送路径(传送表面)7以夹紧方式分别与矫正 辊51R、51L、52R、52L压力接触。传送路径7由两条传送带7b_R、7b_L来限定，两条传送带 7b-R、7b-L沿传送方向T延伸并设置在沿与传送方向T横交的方向间隔开的位置处。因此，经由传送路径7传送的钞票P被夹持并由四个矫正辊51R、51L、52R、52L和四个分别面对四个矫正辊的四个从动辊之间的四个压区来约束，同时钞票P被上述两条传 送带7b-R、7b-L夹持并向箭头T所示的方向传送。在这种情况下，因为由上述四对辊的压 区施加的约束力大于由上述两条传送带7b-R、7b-L施加的约束力，所以钞票20通过姿态转 换装置20的行为依赖于四个矫正辊51R、51L、52R、52L的旋转。矫正辊51R、51L、52R、52L分别连接于电机53R、53L、54R、54L的转轴，且矫正辊 51R、51L、52R、52L中的每个矫正辊由图3所示的控制单元50控制而以所需速度独立旋转。 时间传感器55R、55L、56R、56L设置在矫正辊51R、51L、52R、52L和分别面向所述矫正辊的从 动辊(但未示出在附图中)之间的压区的上游侧。时间传感器55R、55L、56R、56L获得电机 53R、53L、54R、54L的控制时间。图2示出了时间传感器55R、55L、56R、56L的光轴与传送路 径横交的区域。在与上游侧的矫正辊51R、51L间隔开且位于上游侧矫正辊51R、51L的上游侧的位 置处设置有线传感器(line sens0r)57。线传感器57检测相对于传送到姿态转换装置20 中的钞票P的中心线7c的倾角(歪斜角Θ1)。因为该线传感器57以与上述光学阵列传感 器8相同的方式起作用，所以在此不再详细说明线传感器57。因此，当将要经受姿态转换的钞票P经由传送路径7传送到姿态转换装置20中 时，姿态转换装置20的控制单元50根据需要基于由线传感器11给出的输出来检测钞票P 的歪斜角θ 1，并基于四个时间传感器55R、55L、56R、56L的输出来对四个矫正辊51R、51L、 52R、52L施加非完整控制(nonholonomic control)，由此降低钞票P的传送速度并将钞票P 旋转90度。另一方面，将横向传送转换成纵向传送的姿态转换装置10使得钞票P的传送 速度加速并将姿态旋转90度。将参照图4至图10来说明上述姿态转换装置20的姿态转换操作。在下面给出的 说明中，在矫正辊和从动辊之间的压区处通过夹持并约束钞票P来传送钞票P的操作简单 地由通过矫正辊51R、51L、52R、52L进行的操作来替代。经由检测单元11传送到姿态转换装置20中的钞票P以纵向传送方式来传送。随 后，钞票P经过两个上游侧矫正辊51R、51L，且此后，钞票P经过两个下游侧矫正辊52R、 52L。在这种情况下，控制单元50依据先行定制的算法来控制四个矫正辊51R、51L、52R、52L 的旋转。由此，控制单元50降低钞票P的传送速度，并将钞票P的传送姿态旋转90度，由 此将钞票P以横向传送方式来传送到传送路径7上。广义而言，两个上游侧矫正辊51R、51L 使钞票P旋转至预定程度，而两个下游侧矫正辊52R、52L执行钞票P的剩余旋转，且上游侧 的矫正辊和/或下游侧的矫正辊降低钞票P的传送速度。在下面给出的说明中，如图4所示，钞票P的整个区域被划分为四个区域。利用经 过沿箭头T所示方向传送的钞票P的两个短侧边中点的线Lt和经过两个长侧边的中点的 线Lw，钞票P被划分成四个象限。在图4中，右上区域为第一象限，左上区域为第二象限，左 下区域为第三象限，而右下区域为第四象限。随后，钞票P以顺时针方向(箭头CW所示方 向)或逆时针方向(箭头CCW所示方向)旋转。为了沿图4所示的顺时针方向CW旋转钞票P，首先两个上游侧矫正辊51R、51L夹 持并约束钞票P的沿传送方向的头部，如图5所示。在这种状态下，控制单元50使得两个 上游侧矫正辊51R、51L之间产生速度差，并围绕图6所示的点01沿顺时针方向旋转钞票P。 图5示出箭头T'，T'表示在两个上游侧矫正辊51R、51L已经完成旋转控制之后钞票P的传送方向。在这种情况下，钞票P通过两个上游侧矫正辊51R、51L的旋转量构造成当两个上 游侧矫正辊51R、51L旋转之后、钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L时，两个下游侧 矫正辊52R、52L能夹持并约束钞票P的第二象限。应注意的是，在两个上游侧矫正辊51R、 51L旋转之后，钞票P被两个上游侧矫正辊51R、51L沿箭头T'所示方向直线传送一小段距 离，且随后钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L。换句话说，为了将钞票P的第二象限移交给两个下游侧矫正辊52R、52L，必要条件 是在钞票P就要彻底通过两个上游侧矫正辊51R、51L之前，两个上游侧矫正辊51R、51L夹 持并约束钞票P的第四象限。两个上游侧矫正辊51R、51L和两个下游侧矫正辊52R、52L相 对彼此固定地布置。由此，在上游侧矫正辊51R、51L夹持并约束第四象限之后，下游侧矫正 辊52R、52L随之夹持并约束钞票P的第二象限。随后，在钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L之后，控制单元50使得两个 夹持并约束钞票P的第二象限的下游侧矫正辊52R、52L之间产生速度差，并使钞票P围绕 着图7所示的点02沿顺时针方向进一步旋转。图5示出箭头T"，T"表示在两个下游侧 矫正辊52R、52L已经完成旋转控制之后钞票P的传送方向。在这种情况下，钞票P由两个下游侧矫正辊52R、52L产生的旋转量构造成钞票P 在旋转之后被转换成钞票P的长侧边与传送方向横交的姿态。换句话说，在两个下游侧矫 正辊52R、52L已经完成旋转控制之后，钞票P的传送姿态被转换成横向传送。另一方面，当钞票P被姿态转换装置20沿逆时针方向CCW旋转时，首先，两个上游 侧矫正辊51R、51L夹持并约束钞票P的沿传送方向的头部，如图8所示。在这种状态下，控 制单元50使得两个上游侧矫正辊51R、51L之间产生速度差，并使钞票P围绕着图9所示的 点01沿逆时针方向旋转。图8示出箭头T' , T'表示在两个上游侧矫正辊51R、51L已经 完成旋转控制之后钞票P的传送方向。在这种情况下，钞票P由两个上游侧矫正辊51R、51L产生的旋转量构造成当两 个上游侧矫正辊51R、51L旋转之后、钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52时，两个下 游侧矫正辊52R、52L能夹持并约束钞票P的第一象限。应注意的是，在两个上游侧矫正辊 51R、51L旋转之后，钞票P被两个上游侧矫正辊51R、51L沿箭头T'所示方向直线传送一小 段距离，且随后钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L。换句话说，为了将钞票P的第一象限移交给两个下游侧矫正辊52R、52L，必要条件 是在钞票P就要彻底通过两个上游侧矫正辊51R、51L之前，两个上游侧矫正辊51R、51L夹 持并约束钞票P的第三象限。两个上游侧矫正辊51R、51L和两个下游侧矫正辊52R、52L相 对彼此固定地布置。由此，在上游侧矫正辊51R、51L夹持并约束第三象限之后，下游侧矫正 辊52R、52L随之夹持并约束钞票P的第一象限。随后，在钞票P被移交到两个下游侧矫正辊52R、52L之后，控制单元50使得两个 夹持并约束钞票P的第一象限的下游侧矫正辊52R、52L之间产生速度差，并使钞票P围绕 着图10所示的点02沿逆时针方向进一步旋转。图8示出箭头T"，T"表示在两个下游侧 矫正辊52R、52L已经完成旋转控制之后钞票P的传送方向。在这种情况下，钞票P由两个下游侧矫正辊52R、52L产生的旋转量构造成钞票P 在旋转之后被转换成钞票P的长侧边与传送方向T横交的姿态。换句话说，两个下游侧矫正辊52R、52L已经完成旋转控制之后，钞票P的传送姿态被转换成横向传送。如上所述，通过控制四个矫正辊51R、51L、52R、52L的旋转，钞票P的传送姿态可以 可靠而精确的方式从纵向传送转换成横向传送。然而，实际上，传送到姿态转换装置20中 的钞票P并非一定是相对于传送方向T直线传送。因此，在实际控制中，必要的是使得线传 感器57检测歪斜量θ 1并利用所述歪斜量来控制姿态。下面参照图11至图18从不同方面来说明基于歪斜量θ 1的姿态控制。在此，示 出矫正辊51R、51L、52R、52L的速度模式。还将对用于在姿态转换过程中减小钞票P的传送 速度的控制进行说明。应注意的是，根据需要，与上述姿态控制类似的说明将不再给出。首先，参照图11至图14来解释下列情形以纵向传送方式传送的钞票P沿顺时针 方向CW旋转，以将传送姿态转换成横向传送。当待处理的钞票P还未抵达姿态转换装置20 时，两个上游侧矫正辊51R、51L以与被竖向传送到姿态转换装置20中的钞票P的传送速度 相同的周向速度旋转。在图12中，此时的矫正辊51R、51L的旋转速度表示为角速度ω 。如图11所示，两个上游侧矫正辊51R、51L通过夹持并约束相对传送方向T以歪斜 角θ 1传送的钞票PO的沿传送方向的头部来开始进行姿态控制。在这种情况下，如图12所 示，控制单元50使得左侧(即旋转的外侧)的矫正辊51L从ω 1起加速、而使右侧(即旋 转的内侧)的矫正辊51R从ω 起减速。随后，当这两个矫正辊51L、51R的旋转速度分别 达到ω 1+Δ ω、ω 1-Δ ω时，控制单元50使得外侧矫正辊5IL减速并使得内侧矫正辊5IR 加速，从而两个矫正辊51R、51L的角速度达到比角速度ω 慢的角速度ω2。结果，待控制的钞票P的传送姿态沿着图11所示的箭头CW从PO改变到Ρ3，且钞 票P由于矫正辊51R、51L的角速度从ω 变为ω 2而减速。此后，钞票Ρ3沿图13箭头T 所示的传送路径7直线传送，并被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L，如P4所示。此时，两 个下游侧矫正辊52R、52L的角速度事先控制成为ω2。另一方面，两个上游侧矫正辊51R、 51L加速到ω 1，以准备处理后续传送的钞票P。钞票Ρ3被移交到两个下游侧矫正辊52R、52L。在这种情况下，如图14所示，控制 单元50使得左侧(即旋转的外侧)的矫正辊52L从ω 2起加速、而使得右侧(即旋转的 内侧)的矫正辊52R从ω 2起减速。随后，当这两个矫正辊52L、52R的旋转速度分别达到 ω 2+Δ ω 21、ω 2-Δ ω 22时，控制单元50使得外侧矫正辊52L减速并使得内侧矫正辊52R 加速，从而两个矫正辊52R、52L的角速度达到比角速度ω2慢的角速度ω3。结果，待控制的钞票P的传送姿态沿着图13所示的箭头CW从Ρ4改变到Ρ7，且钞 票P由于矫正辊52R、52L的角速度从ω 2变为ω 3而减速。此时，钞票Ρ7的传送姿态被转 换成钞票P的长侧边与传送方向T横交的横向方式传送。此后，两个下游侧矫正辊52R、52L 加速至ω 2，以准备处理后续传送的钞票P。就是说，控制单元50利用线传感器57来检测待处理的钞票P的歪斜量，并计算图 12和图14所示的速度模式。控制单元50利用四个时间传感器55R、55L、56R、56L来获得四 个矫正辊51R、51L、52R、52L的控制时间。由此，控制单元50依据图12的曲线所示的速度 模式控制两个上游侧矫正辊51R、51L的旋转，并且依据图14的曲线所示的速度模式控制两 个下游侧矫正辊52R、52L的旋转。因此，控制单元50使得通过纵向传送方式传送的、存在 歪斜的钞票P减速，并沿顺时针方向旋转钞票P，以消除所述歪斜。结果，当钞票P从姿态转 换装置20中出来时，钞票P被以横向传送方式来传送。
接着，将参照图15至图18来说明下列情形以纵向传送方式传送的钞票P沿逆时 针方向CCW被旋转，以将传送姿态转换成横向传送。当待处理的钞票P还未抵达姿态转换 装置20时，两个上游侧矫正辊51R、51L以与被竖向传送到姿态转换装置20中的钞票P的 传送速度相同的周向速度旋转。在图16中，此时的矫正辊51R、51L的旋转速度表示为角速 度ω 。如图15所示，两个上游侧矫正辊5R、51L通过夹持并约束相对传送方向T以歪斜 角θ 1传送的钞票PO的沿传送方向的头部来开始进行姿态控制。在这种情况下，如图16 所示，控制单元50使得右侧(即旋转的外侧)的矫正辊51R从ω 1起加速，使左侧(即旋 转的内侧)的矫正辊51L从ω 起减速。随后，当这些矫正辊51R、51L的旋转速度分别达 到ωΙ+Δ ω、ω1-Δ ω时，控制单元50使得外侧矫正辊5IR减速并使得内侧矫正辊5IL加 速，从而两个矫正辊51R、51L的角速度达到比角速度ω 慢的角速度ω2。结果，钞票P的待控制的传送姿态沿着图11所示的箭头CCW从PO改变到Ρ3，且钞 票P由于矫正辊51R、51L的角速度从ω 变为ω 2而减速。此后，钞票Ρ3沿图17箭头T 所示的传送路径7直线传送，并被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L，如P4所示。此时，两 个下游侧矫正辊52R、52L的角速度事先控制成为ω 2。另一方面，两个上游侧矫正辊51R、 51L加速到ω 1，以准备处理后续传送的钞票P。钞票Ρ3被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L。在这种情况下，如图18所示，控 制单元50使得右侧(即旋转的外侧)的矫正辊52R从ω 2起加速，使得左侧(即旋转的 内侧)的矫正辊52L从ω 2起减速。随后，当这两个矫正辊52R、52L的旋转速度分别达到 ω 2+Δ ω 21、ω 2-Δ ω 22时，控制单元50使得外侧矫正辊52R减速并使得内侧矫正辊52L 加速，从而两个矫正辊52R、52L的角速度达到比角速度ω2慢的角速度ω3。结果，待控制的钞票P的传送姿态沿着图17所示的箭头CCW从Ρ4改变到Ρ7，且钞 票P由于矫正辊52R、52L的角速度从ω2变为ω3而减速。此时，钞票Ρ7的传送姿态被转 换成钞票P的长侧边与传送方向T横交的横向传送。此后，两个下游侧矫正辊52R、52L加 速至ω 2，以准备处理后续传送的钞票P。就是说，控制单元50利用线传感器57来检测待处理的钞票P的歪斜量，并计算图 16和图18所示的速度模式。控制单元50利用四个时间传感器55R、55L、56R、56L来获得四 个矫正辊51R、51L、52R、52L的控制时间。由此，控制单元50依据图16的曲线所示的速度 模式控制两个上游侧矫正辊51R、51L的旋转，并且依据图18的曲线所示的速度模式控制两 个下游侧矫正辊52R、52L的旋转。因此，控制单元50使得通过纵向传送方式传送的、带有 歪斜的钞票P减速，并沿逆时针针方向旋转钞票P，以消除所述歪斜。结果，当钞票P从姿态 转换装置20中出来时，钞票P以横向传送方式来被传送。在钞票P从插入口 3中被获取且钞票P的传送姿态被另一姿态转换装置10从横 向传送转换成纵向传送的情况下，依据图19和图20示出的速度模式(顺时针旋转)或图 21和图22示出的速度模式(逆时针旋转)来控制四个矫正辊51R、51L、52R、52L的旋转，传 送姿态便能被转换。例如，当钞票P被姿态转换装置10沿顺时针方向旋转时，控制单元50使得左侧 (即旋转的外侧)的矫正辊51L从ω 1起加速，而使右侧(即旋转的内侧)的矫正辊51R从 ω 1起减速，如图19所示。随后，当这些矫正辊51L、51R的旋转速度分别达到ωΙ+Δω、co 1-A co时，控制单元50使得外侧矫正辊51L减速并使得内侧矫正辊51R加速，从而两个 矫正辊51R、51L的角速度达到比角速度快的角速度《2。结果，待控制的钞票P的传送姿态沿顺指针方向旋转预定程度，且钞票P由于矫正 辊51R、51L的角速度从变为《 2而加速。此后，钞票P3沿传送路径7直线传送，并被 移交给两个下游侧矫正辊52R、52L。此时，两个下游侧矫正辊52R、52L的角速度事先控制成 为"2。另一方面，两个上游侧矫正辊51R、51L减速到《 1，以准备处理后续传送的钞票P。钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L。在这种情况下，如图20所示，控制 单元50使得左侧(即旋转的外侧)的矫正辊52L从《2起加速，使得右侧(即旋转的内 侧)的矫正辊52R从《2起减速。随后，当这两个矫正辊52L、52R的旋转速度分别达到 co2+A 21、《 2-A 22时，控制单元50使得外侧矫正辊52L减速并使得内侧矫正辊52R 加速，从而两个矫正辊52R、52L的角速度达到比角速度《2快的角速度《3。结果，待控制的钞票P的传送姿态沿顺时针方向被进一步旋转，且钞票P由于矫正 辊52R、52L的角速度从《2变为《 3而加速。此时，钞票P的传送姿态被转换成钞票P的 长侧边与传送方向T 一致的纵向传送。此后，两个下游侧矫正辊52R、52L减速至《2，以准 备处理后续传送的钞票P。就是说，控制单元50利用线传感器57来检测待处理的钞票P的歪斜量，并计算图 19和图20所示的速度模式。控制单元50利用四个时间传感器55R、55L、56R、56L来获得四 个矫正辊51R、51L、52R、52L的控制时间。由此，控制单元50依据图19的曲线所示的速度 模式控制两个上游侧矫正辊51R、51L的旋转，并且依据图20的曲线所示的速度模式控制两 个下游侧矫正辊52R、52L的旋转。因此，控制单元50使得通过横向传送的、带有歪斜的钞 票P加速，并沿顺时针方向旋转钞票P，以消除所述歪斜。结果，当钞票P从姿态转换装置 10中出来时，钞票P被以纵向传送方式来传送。另一方面，当钞票P被姿态转换装置10沿逆时针方向旋转时，控制单元50使得右 侧(即旋转的外侧)的矫正辊51R从起加速，使左侧(即旋转的内侧)的矫正辊51L从 1起减速。随后，当这些矫正辊51R、51L的旋转速度分别达到(0 1+A (0、(0 1-A (0时，控 制单元50使得外侧矫正辊51R减速并使得内侧矫正辊51L加速，从而两个矫正辊51R、51L 的角速度达到比角速度快的角速度《2。结果，待控制的钞票P的传送姿态逆时针方向旋转预定程度，且钞票P由于矫正辊 51R、51L的角速度从变为《 2而加速。此后，钞票P沿传送路径7被直线传送，并被移 交给两个下游侧矫正辊52R、52L。此时，两个下游侧矫正辊52R、52L的角速度事先控制成为
另一方面，两个上游侧矫正辊51R、51L减速到《1，以准备处理后续传送的钞票P。钞票P被移交给两个下游侧矫正辊52R、52L。在这种情况下，如图22所示，控制 单元50使得右侧(即旋转的外侧)的矫正辊52R从《2起加速，使得左侧(即旋转的内 侧)的矫正辊52L从《2起减速。随后，当这两个矫正辊52L、52R的旋转速度分别达到 co2+A 21、《 2-A co22时，控制单元50使得外侧矫正辊52R减速并使得内侧矫正辊52L 加速，从而两个矫正辊52R、52L的角速度达到比角速度《2快的角速度《3。结果，钞票P的待控制的传送姿态沿逆时针方向被进一步旋转，且钞票P由于矫正 辊52R、52L的角速度从《2变为《 3而加速。此时，钞票P的传送姿态被转换成钞票P的长侧边处于传送方向T上的纵向传送。此后，两个下游侧矫正辊52R、52L减速至《2，以准 备处理后续传送的钞票P。就是说，控制单元50利用线传感器57来检测待处理的钞票P的歪斜量，并计算图 21和图22所示的速度模式。控制单元50利用四个时间传感器55R、55L、56R、56L来获得四 个矫正辊51R、51L、52R、52L的控制时间。由此，控制单元50依据图21的曲线所示的速度 模式控制两个上游侧矫正辊51R、51L的旋转，并且依据图22的曲线所示的速度模式控制两 个下游侧矫正辊52R、52L的旋转。因此，控制单元50使得通过横向传送方式传送的、带有 歪斜的钞票P加速，并沿逆时针方向旋转钞票P，以消除所述歪斜。结果，当钞票P从姿态转 换装置10中出来时，钞票P被以纵向传送方式来传送。如上所述，本实施例具有简单的结构，其中，在沿传送方向上彼此间隔开的上游侧 和下游侧，在与传送方向横交的方向上布置间隔开的两个矫正辊。这种简单的结构能高精 度控制钞票P的传送姿态，这提高了钞票P的检测精度并抑制了钞票P的错误检测。在本 发明应用于作为该实施例的邮件处理机的情况下，可提高目的地地址的读取速率，且可提
高处理效率。例如，在上述实施例中，本发明应用于用于处理钞票P的钞票处理机1。然而，本发 明不限于此。本发明可应用于其他纸状材料处理设备，例如用于处理邮件的邮件处理机。在上述实施例中，例如，四个矫正辊设置在姿态转换装置10、20中的上游侧和下 游侧。然而，本发明不限于此。可沿钞票P的传送方向T在彼此间隔开的三个或更多个位 置中的每一个位置处设置两对辊。在依据上述实施例的钞票处理机1中，第一姿态转换装置10将姿态从横向传送转 换成竖向传送，而第二姿态转换装置20将姿态从纵向传送转换成横向转送。由此，钞票P 的头部/尾部的方位可通过适当旋转每张钞票P的旋转方向而变化成所需方位。就是说， 尽管在上述实施例中已说明了具有头部/尾部翻转机构27 (用于使钞票P的头部/尾部的 方位翻转)的钞票处理机1，但是可以取消头部/尾部翻转机构27，因为这两个姿态转换装 置10、20可起到与头部/尾部翻转机构27相同的作用。在上述实施例中，当姿态转换装置20将钞票P的姿态从纵向传送变化成横向转送 时，上游侧矫正辊51R、51L使得钞票P的传送速度减速，而且进一步地，下游侧矫正辊52R、 52L使得钞票P的传送速度减速。然而，本发明不限于此。可替代地，上游侧矫正辊51R、51L 和下游侧矫正辊52R、52L中的仅一个矫正辊可用于使钞票P的传送速度减速。在上述实施例中，当姿态转换装置10将钞票P的姿态从横向转送变化成纵向传送 时，上游侧矫正辊51R、51L使得钞票P的传送速度加速，而且进一步地，下游侧矫正辊52R、 52L使得钞票P的传送速度加速。然而，本发明不限于此。可替代地，上游侧矫正辊51R、51L 和下游侧矫正辊52R、52L中的仅一个矫正辊可用于使钞票P的传送速度加速。
权利要求
一种姿态转换装置，包括两个上游侧矫正辊(51R、51L)，其沿与纸状材料的传送方向横交的方向间隔设置；两个下游侧矫正辊(52R、52L)，其沿所述传送方向设置在朝着下游侧与所述上游侧矫正辊(51R、51L)间隔开的位置处；控制单元(50)，其独立地控制所述四个矫正辊(51R、51L、52R、52L)的旋转，其中，所述控制单元通过使得所述两个上游侧矫正辊(51R、51L)之间产生速度差而将所述纸状材料的传送姿态旋转至预定程度，并且通过使得所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)之间产生速度差而将所述纸状材料旋转至所需传送姿态。
2.根据权利要求1所述的姿态转换装置，其中，所述控制单元(50)控制所述两个上游 侧矫正辊(51R、51L)和所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)中的至少一个的旋转速度的变 化，以控制所述纸状材料的传送速度，从而在所述姿态被转换之后所述纸状材料的传送速 度达到所需的传送速度。
3.根据权利要求1所述的姿态转换装置，其中，在所述纸状材料在所述姿态转换之后 在所述传送方向上的长度小于在所述姿态转换之前的长度的情况下，所述控制单元(50) 控制所述两个上游侧矫正辊(51R、51L)和所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)中的至少一个 的旋转速度的变化，使得所述纸状材料在所述姿态转换之后的传送速度慢于所述姿态转换 之前的传送速度；而且其中，在所述纸状材料在所述姿态转换之后在所述传送方向上的长 度大于所述姿态转换之前的长度的情况下，所述控制单元(50)控制所述两个上游侧矫正 辊(51R、51L)和所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)中的至少一个的旋转速度的变化，使得 所述纸状材料在所述姿态转换之后的传送速度快于所述姿态转换之前的传送速度。
4.根据权利要求3所述的姿态转换装置，其中，所述控制单元(50)控制所述两个上游 侧矫正辊(51R、51L)和所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)中的至少一个的旋转速度的变 化，使得所述纸状材料之间的间隔在所述姿态转换之后与所述姿态转换之前的间隔相同。
5.根据权利要求2所述的姿态转换装置，其中，当由所述两个上游侧矫正辊(51R、51L) 传送的所述纸状材料被移交给所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)时，所述控制单元(50)控 制所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)的旋转速度，使得所述两个下游侧矫正辊(52R、52L) 的旋转速度变得与所述两个上游侧矫正辊(51R、51L)的旋转速度相同。
6.根据权利要求1所述的姿态转换装置，还包括传感器(57)，其检测朝所述两个上游侧矫正辊(51R、51L)传送的纸状材料的歪斜量，其中，所述控制单元(50)控制所述两个上游侧矫正辊(51R、51L)和所述两个下游侧矫 正辊(52R、52L)中的至少一个的旋转，以消除由所述传感器(57)检测到的所述纸状材料的 所述歪斜量。
7.一种纸状材料处理设备，包括依据权利要求1-6中任一项所述的第一姿态转换装置(10)，其将已沿短侧边方向取出 并以横向传送方式传送的纸状材料的传送姿态转换成纸状材料的长侧边方向处于传送方 向上的传送姿态，由此将纸状材料以纵向传送方式来传送；检测单元(11)，其在纸状材料的姿态已被所述第一姿态转换装置(10)转换成纵向传 送之后检测以纵向传送方式传送的纸状材料的特征；依据权利要求1-6中任一项所述的第二姿态转换装置(20)，其将已通过所述检测单元(11)的纸状材料的姿态从纵向传送转换成横向传送；以及处理单元，其基于所述检测单元(11)的检测结果对已经通过所述第二姿态转换装置 (20)的纸状材料进行处理。
全文摘要
本发明提供了一种姿态转换装置以及包含该姿态转换装置的纸状材料处理设备，其中，该姿态转换装置包括两个上游侧矫正辊(51R、51L)，其沿与纸状材料的传送方向横交的方向间隔设置；两个下游侧矫正辊(52R、52L)，其沿所述传送方向设置在朝着下游侧与所述上游侧矫正辊(51R、51L)间隔开的位置处；控制单元(50)，其独立地控制所述四个矫正辊(51R、51L、52R、52L)的旋转，其中，所述控制单元通过使得所述两个上游侧矫正辊(51R、51L)之间产生速度差而将所述纸状材料的传送姿态旋转至预定程度，并且通过使得所述两个下游侧矫正辊(52R、52L)之间产生速度差而将所述纸状材料旋转至所需传送姿态。
文档编号B65H9/16GK101920859SQ201010202728
公开日2010年12月22日 申请日期2010年6月10日 优先权日2009年6月10日
发明者三津谷祐辅, 成冈良彦, 浅利幸生, 等等力彻 申请人:株式会社东芝