本发明涉及一种用于堆叠诸如钞票、支票、凭单、票券、卡片等有价文件的堆叠装置，以及一种包括这种堆叠装置的有价文件处理设备和利用该堆叠装置堆叠有价文件的方法。
背景技术：
在高速传送有价文件的有价文件处理设备中，通常采用堆叠轮来堆叠有价文件，这种堆叠轮具有分布在周缘上的薄片槽，这些薄片槽分别用于接收待堆叠的一个有价文件。堆叠轮中的薄片槽具有基本上为螺旋状的形式。对于较小的有价文件处理设备，这种堆叠轮是不利的，因为它们所需的空间较大。
另外一种已知的方式不借助堆叠轮向存放装置堆叠有价文件。在此，有价文件不断从输送路径移动，直到它们脱离与输送元件(例如输送辊)的接合，然后因重力而落到下面的存放装置上，或者落入有价文件箱中。根据具体情况，使用一推动件主动地朝存放装置的方向下压有价文件。这种堆叠装置的缺点是它们仅适合于低输送速度。在输送速度提高时，存放的有价文件的堆叠质量会显著劣化。
技术实现要素：
因此，本发明的一个目的是提出一种适合于堆叠高速输送的有价文件并且对空间要求较低的堆叠装置。
所述堆叠装置用于堆叠由输送系统以一定的输送速度向该堆叠装置逐个输送的有价文件，该堆叠装置包括：
-用于接收一叠有价文件的堆叠存放装置，
-用于对由输送系统向堆叠装置逐个输送的有价文件进行制动的制动装置。该制动装置沿有价文件的输送路径紧接布置在该堆叠存放装置之前，并在该堆叠存放装置之前提供有价文件的最后夹持作用。
上述制动装置具有输送轴和制动轴，各个有价文件在输送轴和制动轴之间通过。在输送轴上安装有至少一个驱动辊，该驱动辊牢固地安装(即，不是支撑)在输送轴上，并且在输送轴上还安装有相对于驱动辊轴向偏移的至少一个可转动地支撑的辊。而且，在制动轴上安装有至少一个凸轮辊，该凸轮辊牢固地安装(即，不是支撑)在制动轴上，并且在制动轴上还安装有相对于凸轮辊轴向偏移的至少一个偏心辊，该偏心辊具有在制动轴上牢固地安装在偏心位置的偏心芯和在该偏心芯上的可转动地支撑的偏心辊。
安装在输送轴上的可转动地支撑的辊与安装在制动轴上的凸轮辊相对于有价文件的输送路径彼此正对。随着制动轴的转动，凸轮辊的凸轮有选择性地与相对的可转动地支撑的驱动辊接合，从而在它们之间输送的有价文件被夹在它们之间，或者，凸轮辊的凸轮与相对的可转动地支撑的辊脱离接合，从而在它们之间输送的有价文件不被夹在凸轮辊的凸轮与相对的可转动地支撑的辊之间。
而且，安装在输送轴上的驱动辊和安装在制动轴上的偏心辊相对于有价文件的输送路径彼此正对。随着制动轴的转动，偏心辊有选择性地与相对的驱动辊接合，从而在它们之间输送的有价文件被夹住，或者，偏心辊与相对的驱动辊脱离接合，从而有价文件不被夹在驱动辊和偏心辊之间。
利用偏心辊的偏心率和其相对于凸轮辊的凸轮的相位，可使得在有价文件即将被夹在凸轮辊的凸轮与可转动地支撑的辊之间前释放驱动辊和偏心辊之间的有价文件的夹持。在极端情况下，这也可同时发生。因此，被驱动辊以高输送速度驱动的有价文件可被猛然制动到较低输送速度，所述的较低输送速度是由制动轴的转动预定的，并通过凸轮辊的凸轮传递至有价文件。由于偏心辊和凸轮辊安装在同一根轴(制动轴)上，因此这使得本发明的堆叠装置的结构很紧凑。
在沿有价文件的输送路径观察时，输送轴和制动轴布置在相同的坐标处，但是位于输送路径的相反侧。与沿输送路径位于最后的输送夹持位置之后的坐标处的制动轴相比，上述布置形式的优点是，有价文件被驱动到直至制动前的最后可能的时刻。从而确保下一个有价文件不会跑到前一个有价文件上。因此，尽管有制动，也能快速连续地输送有价文件，从而获得有价文件的高吞吐量。
为了实现受控的输送和制动，凸轮辊的凸轮和驱动辊优选在其表面上带有增加摩擦的材料，例如橡胶。
只需在输送轴上安装有一个驱动辊并在制动轴上相应地安装有一个偏心辊，和/或在制动轴上又安装有一个凸轮辊并在输送轴上相应地只安装有一个可转动地支撑的辊，即可实现本发明。若仅采用一个辊，则该辊优选构造得较宽的(辊状)。但是，在一种示例性实施方式中，在输送轴上安装有相互轴向偏移的多个驱动辊和多个可转动地支撑的辊，在制动轴上安装有相互轴向偏移的多个偏心辊和多个凸轮辊。
在制动轴转动的第一角度范围内，相应的有价文件被偏心辊推向(夹向)相对的驱动辊，以便由驱动辊进一步输送有价文件。在偏心辊与相应的驱动辊接合期间，凸轮辊的凸轮不与相应的相对的可转动地支撑的辊接合，因而有价文件不被夹在凸轮辊的凸轮与可转动地支撑的辊之间。在制动轴转动的第一角度范围内，凸轮辊与可转动地支撑的辊之间存在一定距离，其中，相应的有价文件不被凸轮辊的凸轮推向/夹向可转动地支撑的辊，而是相对于凸轮辊移动。在制动轴转动的第一角度范围内，凸轮辊的凸轮与可转动地支撑的辊之间的距离足够大，使得相应的有价文件可相对于凸轮辊移动，而不是被凸轮辊的凸轮推向/夹向可转动地支撑的辊。
在制动轴转动的第二角度范围内(该第二角度范围不与第一角度范围交叠)，凸轮辊的凸轮与相对的可转动地支撑的辊接合，从而有价文件可被夹持在它们之间，并可相对于驱动辊被凸轮制动。在凸轮辊的凸轮与相应的可转动地支撑的辊接合期间，相应的偏心辊不与相对的驱动辊接合，因而有价文件不被夹持在驱动辊与偏心辊之间，而是可相对于驱动辊被制动。在制动轴转动的第二角度范围内，凸轮辊与可转动地支撑的辊之间的距离为零，或者足够小，使得有价文件被夹持在它们之间，并可相对于驱动辊被制动。
凸轮辊的凸轮和偏心辊的偏心芯在制动轴上按一定的相互角度偏移量安装，从而对于偏心辊被推到相对的驱动辊上的制动轴转动角度范围，凸轮辊的凸轮不与相对的可转动地支撑的辊接合，而是在凸轮辊的凸轮与相对的可转动地支撑的辊之间留有一定的空间。在凸轮辊的凸轮与相对的可转动地支撑的辊接合的角度范围内，偏心辊不与相对的驱动辊接合，而是在偏心辊与驱动辊之间留有一定的空间，在该空间中，相应的有价文件不被推向驱动辊，而是可相对其制动。
在制动装置的布置在有价文件输送路径之下的轴(在下文中称为下轴，该轴可能是制动轴(如果制动轴在下方)或者输送轴(如果输送轴在下方))上附接有至少一个辅件元件，该辅件元件牢固地安装在下轴上。在凸轮的角度范围内，辅件元件径向突出到超过凸轮的位置。例如，辅件元件可以具有钩的形式，但是也可以是径向朝向制动轴的平直元件。
利用该辅件元件，在转动制动轴时，可朝堆叠存放装置的方向推动有价文件的后端。所述辅助元件安装在下轴上，其安装方式使得在有价文件的后缘离开凸轮和可转动地支撑的辊之间的夹持位置后，在制动轴转动时，辅件元件朝堆叠存放装置的方向推动有价文件的后端。在制动轴转动时，只有在凸轮辊的凸轮开始夹紧有价文件之后，辅件元件才与有价文件接触。辅件元件可构造为刚性或柔性元件。优选在下轴上以相互轴向偏移的方式布置多个辅件元件，例如在有价文件的宽度上分布。利用一个或多个这种辅件元件，可实现有价文件的受控存放，而这能进一步提高堆叠质量。
本发明的堆叠装置还具有控制装置，该控制装置配置为按如上所述的方式执行有价文件的堆叠。
制动轴的转动不是以恒定速度进行的，而是按照一条速度曲线进行的，对于待制动的每个有价文件，该速度曲线被周期性地仅使用一次。该速度曲线选择为只要有价文件的前缘和前部(例如前半部分)被送过制动装置，制动轴就先不转动。在有价文件的后部(例如后半部分)被送过制动装置时，制动轴开始转动，并且凸轮辊的角速度被加速到某个制动速度，该制动速度大大低于输送轴(恒速)转动的输送速度。制动轴以上述制动速度的转动保持一个制动周期，至少直到有价文件的后缘离开凸轮辊的凸轮与可转动地支撑的辊之间的夹持位置时。然后，制动轴的转动被加速至某一角速度，对于该角速度，凸轮的角速度高于驱动辊的角速度，随后，制动轴的转动停止并暂停，直到下一个有价文件将被制动。
制动轴的转动优选与有价文件的前缘和后缘的到达时间协调，从而凸轮辊的凸轮与可转动地支撑的辊之间的接合在有价文件上始于有价文件后半部分中的某个位置。凸轮沿凸轮辊的周缘的长度足以使得这种接合至少保持到有价文件的后缘离开凸轮辊的凸轮与可转动地支撑的辊之间的夹持位置时。
输送轴以恒定速度转动，该恒定速度优选选择为使得驱动辊的周向速度(至少大致地)与输送系统向制动装置输送有价文件的输送速度对应。因此，可避免有价文件在到达制动装置时受到不必要的压迫。
而且，制动装置可配置为使倾斜输送的有价文件顺直对正。为此，制动装置可具有两个相互并行的同轴制动轴，这两个制动轴在轴向上彼此间隔，并且可彼此独立地转动。两个制动轴布置在有价文件的横向两侧。
为了对正有价文件，在有价文件被夹持在凸轮辊与可转动地支撑的辊之间的角度范围内，两个制动轴以一定的相互时间偏移量和/或以不同的速度转动。例如，有价文件较早到达的制动轴开始转动的时间早于另一个制动轴开始转动的时间，从而在开始转动的时间较早的制动轴一侧，与另一个制动轴一侧相比，有价文件较早地与凸轮辊的凸轮接合。为了确定有价文件的倾斜程度，并借助于有价文件的速度根据该倾斜程度确定制动轴的必要时间延迟，制动装置优选具有两个横向偏移光栅，这两个光栅分别与有价文件的相应侧的前缘和/或后缘对正。
制动轴保持以制动速度转动，直到有价文件的后缘离开凸轮与可转动地支撑的辊之间的夹持位置，然后制动轴被加速到一定的角速度，在该角速度，凸轮的周向速度高于驱动辊的周向速度，最后，制动轴的转动再次停止并暂停，直到下一个有价文件将被制动。
另外，本发明涉及一种具有本发明的堆叠装置的有价文件处理设备。该制动装置可连接至有价文件处理设备的输送系统，以分别接管(即，进一步输送、制动和堆叠)由输送系统输送的有价文件。所述有价文件处理设备例如是有价文件分拣机，该有价文件分拣机配置为查验有价文件并为此具有沿有价文件的输送路径布置的相应传感器，并且根据实际情况可能还用于向不同的存放装置或堆叠装置输送有价文件。
附图说明
在下文的示例性实施方式的说明中，能够发现本发明的更多优点。在附图中：
图1a-c示出了堆叠存放装置之前的制动装置的示例性布置形式，以及在制动轴转动的三个特征时间点在堆叠存放装置上存放有价文件的情况；
图2a-c示出了在图1a-c的三个特征时间点时凸轮辊和偏心辊的角度位置；
图3示出了制动轴转动的示例性速度曲线；
图4a-b示出了还支持有价文件对正功能的另一种示例性实施方式。
具体实施方式
图1a-c示出了布置在堆叠存放装置5之前的具有制动装置20的堆叠装置的一种示例性实施方式。在图1a-c中，三个时间点代表即将在堆叠存放装置5上存放有价文件10的时刻。在图1a中，有价文件正在被输送系统的一对输送轴1、3向布置在堆叠装置之前的制动装置20输送。堆叠装置的制动装置20由具有各自的辊11、12、13和14的制动轴4和输送轴2形成。输送轴2具有多个输送辊11和多个可转动地支撑的辊12。在制动轴上安装有与输送轴2的可转动地支撑的辊12相对的多个凸轮辊14，以及与输送轴2的驱动辊11相对的多个偏心辊13。例如，凸轮24沿凸轮辊14的周缘延伸至少10毫米长度，优选延伸至少15毫米长度。偏心辊13分别具有牢固地安装在制动轴4上的偏心位置的偏心芯23以及可转动地支撑在偏心芯23上的偏心辊33，如图2a所示。
输送轴2与制动轴4相反地以恒定速度转动。例如，其转动速度足够快，使得驱动辊的周向速度与由制动装置20的一对输送辊1、3输送的有价文件10的输送速度对应。这可借助于输送轴2通过传动带7等与上游一对输送轴1、3的传动轴1的机械耦合来实现。
在此实例中，驱动辊11和可转动地支撑的辊12交替地安装在输送轴上，与同样交替地安装在制动轴上的偏心辊13和凸轮辊14对应。所有偏心辊13都在制动轴4上安装在相同的角度位置。并且，所有凸轮辊14也在制动轴4上安装在相同的角度位置，但是该角度位置与偏心辊13的角度位置不同。
在所示的实例中，输送轴2位于有价文件10的输送路径的上方，而制动轴4位于有价文件10的输送路径的下方。但是，也可相反地将输送轴2布置在有价文件10的输送路径的下方，将制动轴4布置在有价文件10的输送路径的上方。不过，在任何情况中，若存在辅件元件17，则辅件元件17应布置在上述两个轴之中的位于有价文件的输送路径下方的轴上。
在图1a的时间点，驱动辊11与偏心辊13接合，请参考上述的图2a。此时，偏心辊13处于其上极限位置。一旦有价文件10到达制动装置20，它就被驱动辊11与偏心辊13之间的夹持构造擒获，并被这些夹持构造进一步高速输送。制动轴4在开始时不转动。图1a中的制动轴4处于凸轮辊14的凸轮24不与可转动地支撑的辊12接合的角度，而是在凸轮24与可转动地支撑的辊12之间有一定的距离22，有价文件10不被凸轮24和可转动地支撑的辊12夹持，而是可相对于它们输送，如下面的图2a所示。
图1b和图2b示出了开始对有价文件10制动的时间点。在图1a、2a和1b、2b中所示的时间点之间，制动轴4沿顺时针方向转动大约45°角度。制动轴4的转动是通过电机6实现的，电机6通过传动带9机械耦合至制动轴2。在制动轴2转动时，在偏心辊13和驱动辊11之间获得一定距离(距离21)，驱动辊11和偏心辊13从其夹持位置释放有价文件，如上面的图2b所示。然后，可相对于驱动辊11和偏心辊13对有价文件10制动。制动借助于制动轴4的凸轮辊14与输送轴2的可转动地支撑的辊12之间的夹持作用实现，该夹持作用同样是通过上述的制动轴4的转动获得的，如下面的图2b所示。凸轮辊14与可转动地支撑的辊12之间的有价文件10的制动夹持可在驱动辊11与偏心辊13之间的有价文件10的夹持释放的同时进行，或者在之后不久进行，但是不能在之前进行。
制动轴4的转动控制为使得在凸轮辊14与可转动地支撑的辊12之间开始夹持时，有价文件10的至少一半已经通过制动装置20。制动轴转动的正确开始时间可借助于沿有价文件10的输送路径布置在制动装置之前(根据具体情况，也可布置在一对输送辊1、3之前)的一个或多个光栅29确定。为此，堆叠装置具有控制装置30(例如为此设计的微处理器)，该控制装置30被相应地编程为执行上文所述的有价文件的堆叠。控制装置30接收光栅29的后缘信号，并相应地准时起动制动轴4的电机6。
到图1c、2c中所示的时间点，制动轴4已进一步沿顺时针方向转动(即，相对于图1a、2a的时间点)大约180°。此时，偏心辊13处于其最低极限位置，即，偏心辊13与驱动辊11之间的距离21最大。在图1c、2c的时间点时，有价文件10已离开凸轮辊14与可转动地支撑的辊12之间的夹持位置，并在同样地安装在制动轴4上的多个钩17的帮助下被朝堆叠存放装置5的方向推动。钩17在制动轴4上的布置方式使得其相对于凸轮辊14的凸轮24有一定的角度偏移，从而只有在有价文件的后缘离开凸轮辊14与可转动地支撑的辊12之间的夹持位置之后，它们才在有价文件10的端部施加作用。
图3示出了制动轴4的转动的示例性周期速度曲线(实线)。此速度曲线存储在控制装置30中，该控制装置30相应地驱动电机6。与此相反，输送轴2始终以恒定角速度VT转动。图1a、2a中所示的时间点在制动轴4的角速度仍为零的时间点t0和t1之间。在时间t1时，制动轴4的转动开始。制动轴4被加速，直到它在时间点t2时到达制动速度VB。在t0与t2之间的时间窗口中，偏心辊13对着相应的相对驱动辊11推动相应的有价文件10，以借助于驱动辊11与有价文件10之间的摩擦进一步输送有价文件10。图1b、2b中所示的时间点例如正好是t2(或在时间点t2和t3之间)。在时间点t2时，制动轴4已经转动到足够的程度，使得驱动辊11与偏心辊13之间的夹持被释放，并且凸轮辊14的凸轮24与相对的可转动地支撑的辊12接续有价文件10的夹持，从而有价文件的制动开始。
在t2与t3之间的时间窗口中，有价文件在凸轮辊14的凸轮24与可转动地支撑的辊12之间的摩擦的帮助下被制动。在偏心辊13与其相对的驱动辊11之间，在此时间窗口中仍有很大的距离21，在该距离21内，相应的有价文件不被对着驱动辊推动，而是可相对于驱动辊被制动。在时间点t3时，有价文件10的后缘离开凸轮辊14的凸轮24与可转动地支撑的辊12之间的夹持位置。根据有价文件在输送方向上的延伸长度，也可在时间轴上将时间点t3朝t2或t4的方向适当移动。
在时间点t4时，凸轮24的端部脱离与相应的相对的可转动地支撑的辊12的接合。到时间点t5时，制动轴4被加速到大于VB的更高角速度VM。在此实例中，制动轴4的这个角速度VM也大于输送轴2的(恒定)角速度VT。因此，偏心辊13能及时地接管被一对输送辊1、3输送到该位置的下一个有价文件10，即，将下一个有价文件10夹在偏心辊13与驱动辊11之间，从而所述有价文件被以较高的输送速度VT进一步输送(随后像前一个有价文件一样被制动)。高转动速度VM一直保持到时间点t6，之后制动轴4的转动被制动。在时间点t7时，制动轴4的转动再次停止，制动轴4保持静止，直到下一个周期的时间点t0。
在图4a中示出了制动装置20的另一种示例性实施方式，其中，制动装置具有彼此同轴的两个制动轴4a、4b，这两个制动轴4a、4b轴向间隔，并可彼此独立地转动。在分离点40处，两个制动轴4a、4b之间有轴向距离。输送轴2进一步构造为整体式。在两个制动轴4a、4b的每一个上安装有凸轮辊14，并安装有相对于该凸轮辊轴向偏移的一个偏心辊13(带有制动轴4b)或两个偏心辊13(带有制动轴4a)，所述偏心辊分别被安装在输送轴2上的相应驱动辊11或可转动地支撑的辊12抵靠。两个制动轴4a、4b沿有价文件的两侧布置(在图4a、4b中，布置在左侧和右侧)。两个制动轴4a、4b之间的分割点40大约在有价文件10的中间。在图4b中所示的平面图中，制动轴4a、4b被布置在其上方的输送轴2遮挡，凸轮辊14也被布置在其上方的可转动地支撑的辊12遮挡，而偏心辊13被布置在其上方的驱动辊11遮挡。
两个制动轴4a、4b之中的每一个都有自己的电机6a或6b。两个制动轴4a、4b的独立转动不仅能实现堆叠，而且能实现被输送的有价文件10的对正，例如，如果有价文件10被倾斜输送，则能使有价文件10顺直对正。因此，通过以有时间延迟的方式对有价文件10的两个侧边制动，能够纠正有价文件10的倾斜。
为了确定两个制动轴4a、4b的转动开始偏移的时间延迟量，要测量相应的有价文件的前缘和/或后缘的到达时间(例如借助于两个光栅进行测量)。具有附属的反射体15的反射光栅19与制动轴4a配套，具有附属的反射体16的反射光栅18与制动轴4b配套，参见图4a。反射光栅19的信号用于触发制动轴4a的电机6a；反射光栅18的信号用于触发制动轴4b的电机6b。两个制动轴4a、4b的不同的转动由控制装置30控制。在图3中，以虚线绘出了左制动轴4a的速度曲线，可利用该速度曲线对图4a中所示的有价文件10进行对位。
对于图4a中所示的有价文件10来说，由于有价文件10的前缘和后缘在左侧比在右侧更靠前，因此光栅19早于光栅18对正相应的有价文件边缘。相应地，左制动轴4a的转动也较早开始，从而有价文件10的左侧的制动时间比右侧的更早(更长)。因此，左制动轴4a的制动开始时间比右制动轴4b的制动开始时间早一个时间延迟量Δt，参见图3。制动的终止时间由有价文件脱离与凸轮24的接合的时间点决定。在成功地顺直对正后，在时间t3时，有价文件10的后缘同时脱离与右侧和左侧的相应凸轮的接合。例如，有价文件10的左侧的制动长度为14毫米，右侧的制动长度为10毫米。图4b中的带阴影线的部分34a和34b(当然，在有价文件上是看不到的)表明相应的凸轮24对有价文件制动的不同长度的制动区域。