DE102004012379A1

DE102004012379A1 - Verfahren und Einrichtung zum Stapeln von flachen Sendungen

Info

Publication number: DE102004012379A1
Application number: DE102004012379A
Authority: DE
Inventors: Armin Zimmermann; Holger Schererz; Thomas Fröhlich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-03-13
Filing date: 2004-03-13
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-14
Also published as: CN1930070A; JP2007529384A; EP1725486B1; DE102004012379B4; EP1725486A1; WO2005087640A1; US20070176348A1; DE502005004187D1

Abstract

In jeder Stapelaufnahme, in der die Sendungen in stehender Position gestapelt werden, wird an einer Stapelstelle eine einzustapelnde Sendung mittels einer vom Stapel weg gegen eine Federkraft verschiebbaren Stapelrolle, die im Starten-Abbremsen-Betrieb gesteuert angetrieben wird, an eine Anschlagwand befördert. Vor dem Einstapeln wird die Masse jeder einzustapelnden Sendung ermittelt. Mit einer im Bereich der Stapelrolle an der Brieflaufebene oder an der Stapelrolle selbst angeordneten Messeinrichtung werden Stapeldrücke gemessen, wenn die Stapelrolle die einzustapelnde Sendung erfasst hat. Bei zu hohem Stapeldruck wird der Stapel von der Einstapelstelle entsprechend weggefahren. In einer vorgelagerten Testphase werden auf der Basis statistischer Untersuchungen die Sollwerte für die Stapeldrücke sowie die Bremskurven der Stapelrolle, bis die Sendungen den Anschlag erreicht haben, in Abhängigkeit von der Masse der jeweils einzustapelnden Sendungen festgelegt und abgespeichert. Entsprechend der der ermittelten Sendungsmasse zugeordneten Bremskurve wird dann die jeweilige Sendung von der Stapelrolle abgebremst.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stapeln von flachen Sendungen.
Dabei werden die Sendungen mit einem Transportmittel nacheinander in Stapelaufnahmen transportiert und in diese aufrecht stehend eingestapelt. In jeder Stapelaufnahme wird an einer Stapelstelle eine einzustapelnde Sendung mittels einer Stapelrolle an eine Anschlagwand befördert. Die einzustapelnde Sendung trifft auf die vorauslaufende, bereits eingestapelte Sendung in einem spitzen Winkel auf. Ein gesteuert angetriebenes Unterflurband und eine mit diesem lösbar gekoppelte oder separat angetriebene Stapelstütze werden mit wachsendem Stapel von der Stapelstelle weggefahren.
Jede einzustapelnde Sendung ist so zu führen, dass sie bis zur Anschlagwand gelangt und ihre Vorder- und Unterkante in einer Linie zu den bereits eingestapelten Gütern ausgerichtet ist.

Bei einem Wegfahren des Teilstapels nach DE 102 23 349 A1 von der Stapelstelle zum Platz machen für die einzustapelnde Sendung ist der gewählte Verfahrweg kleiner als die ermittelte Dicke der einzustapelnden Sendung. Für diese Reduzierung des Verfahrweges gegenüber dem gemessenen Dickenwert wird von einer durchschnittlichen Kompressibilität des Teilstapels ausgegangen. Weicht der wirkliche aber von dem angenommenen Wert durch inkompressible Sendungen erheblich ab, kommt es dennoch zu einem überproportionalen Ansteigen des Stapeldruckes, da die Stapelkraft erst nach dem Anschlag der Sendung in der Stapelaufnahme gemessen und dann korrigierend eingegriffen werden kann. U.U. gelangt die Sendung nicht bis an die Anschlagwand der Stapelaufnahme. Die Federwirkung des Sendungsstapels kann nicht berücksichtigt werden.

Wird zur Vermeidung dieses Effektes, wie auch in EP 0743269 B1 der Teilstapel um den vollen ermittelten Betrag der Dicke + Sicherheitszuschlag (Messungenauigkeiten) von der Stapelstelle weg gefahren, wird kurzzeitig die Stützfunktion der Stapelrolle aufgegeben. Es kommt dann besonders bei großformatigen Sendun gen zum Kippen des Stapels, welches die Qualität des Stapels dramatisch beeinflusst. Hat die Sendung in der Stapelaufnahme die Anschlagwand erreicht, so werden durch Stapelkraftmessung im Bereich der Stapelrolle die Stapelkräfte ermittelt und in einem Nachregelvorgang durch Verfahren des Unterflurbandes die Stapelkraft in einem Bereich eingestellt, der durch Schwellwerte für den zulässigen Stapelkraftbereich definiert ist.

Hinzu kommt, dass nach dem ungenauen Positionieren der Sendung in der Stapelaufnahme eine Krafteinleitung auf das Sendungsgut durch die ständig rotierende Stapelrolle in Transportrichtung stattfindet, was zu Beschädigungen, Verziehen und Verwinden des eingestapelten Gutes führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stapeln von flachen Sendungen in stehender Position in eine Stapelaufnahme zu schaffen, mit denen auch Sendungen mit stark unterschiedlichen Abmessungen und Massen auf ihre Vorder- und Unterkanten ausgerichtet schonend eingestapelt werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.

In jeder Stapelaufnahme, in der die Sendungen in stehender Position gestapelt werden, wird an einer Stapelstelle eine einzustapelnde Sendung mittels einer vom Stapel weg gegen eine Federkraft verschiebbaren Stapelrolle, die im Starten-Abbremsen-Betrieb gesteuert angetrieben wird, an eine Anschlagwand befördert. Ein gesteuert angetriebenes Unterflurband und eine mit diesem lösbar gekoppelte oder separat angetriebene Stapelstütze werden mit wachsendem Stapel von der Stapelstelle weggefahren. Die jeweils einzustapelnde Sendung trifft dabei auf die vorherige, bereits eingestapelte Sendung in einem spitzen Winkel auf. Vor dem Einstapeln wird die Masse jeder einzustapelnden Sendung ermittelt. Mit einer im Bereich der Stapelrolle an der Brieflaufebene oder an der Stapelrolle selbst angeordneten Messeinrichtung werden Stapeldrücke gemessen, wenn die Stapelrolle die einzustapelnde Sen dung erfasst hat. In einer vorgelagerten Testphase werden auf der Basis statistischer Untersuchungen die Sollwerte für die Stapeldrücke sowie die Bremskurven der Stapelrolle, bis die Sendungen den Anschlag erreicht haben, in Abhängigkeit von der Masse der jeweils einzustapelnden Sendungen festgelegt und abgespeichert. Entsprechend der der ermittelten Sendungsmasse zugeordneten Bremskurve wird dann die jeweilige Sendung von der Stapelrolle abgebremst.

Infolge der verschiebbaren Stapelrolle übersteigt die Stapelkraft unabhängig von den Eigenschaften des schon in der Stapelaufnahme befindlichen Stapels nie einen Wert, der ein korrektes Einstapeln verhindert, ohne dass die Stützfunktion des Stapels verloren geht.

Die Sendungen werden unabhängig von ihren Abmessungen und Massen zum Abbau der kinetischen Energie so definiert abgebremst, dass sich ein optimal ausgerichteter Stapel ergibt. Durch das Abbremsen der Stapelrollen wird nach der Positionierung der jeweiligen Sendung die Krafteinleitung auf die Sendung in Transportrichtung reduziert, wodurch Beschädigungen oder ein Verziehen der eingestapelten Sendungen vermieden werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.

So ist es vorteilhaft, wenn die Dicke der einzustapelnden Sendung ermittelt wird und für das Einstapeln einer Sendung das Unterflurband und/oder die Stapelstütze von der Stapelstelle weg um die gemessene Dicke dieser Sendung zuzüglich oder abzüglich eines Korrekturwertes zur Einstellung des zur ermittelten Sendungsmasse zugeordneten und gespeicherten Sollstapeldruckes und danach bei einem an der Stapelrolle gemessenen, von der Sollstapelkraft abweichenden Iststapeldruck zu dieser Sendung für die Einhaltung des Sollstapeldruckes verfahren werden. Der Sollstapeldruck ist abhängig von der Masse und der Dicke der aktuell einzustapelnden Sendung und dem Spektrum und den Eigenschaften (Masse, Dicke, Kompressibilität) der zuvor eingestapelten Sendungen.

Vorteilhaft ist es auch, wenn die Masse der Sendungen indirekt ermittelt wird, indem die Abmessungen der Sendung gemessen, daraus das Volumen berechnet und mit einem festgelegten Massefaktor pro Volumen multipliziert wird.

Beim Abbremsvorgang der Stapelrolle kann die Bremskurve vorteilhaft so gestaltet werden, dass die Umfangsgeschwindigkeit der Stapelrolle zu dem Zeitpunkt, wenn die Sendung die Anschlagwand erreicht hat, umgekehrt zur Masse der Sendung ist und dass die Stapelrolle anschließend zum Stillstand gebracht wird, wenn die nachfolgende Sendung soweit entfernt ist, dass die Zeit ausreicht, um die Stapelrolle wieder auf Nenngeschwindigkeit zu beschleunigen, bevor die Sendung sie erreicht hat.

Unterschreitet die nachfolgende Sendung einen bestimmten Abstand von der Stapelaufnahme, z.B. wenn die Zeit zum Beschleunigen von 0 auf Nenngeschwindigkeit nicht ausreicht, so ist es vorteilhaft, die Umfangsgeschwindigkeit der Stapelrolle nach dem Einstapeln der jeweiligen Sendung sofort wieder auf die Nenngeschwindigkeit des Transportmittels zu beschleunigen.

Anschließend wird die Erfindung anhand der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Dabei zeigen
1 eine schematische Draufsicht auf eine Einrichtung zum Stapeln mit einer einzustapelnden Sendung,
2 eine Darstellung des Geschwindigkeitsverlaufes der Stapelrolle über die Zeit,
3 eine Darstellung des Verlaufes der Stapelkraft über die Zeit und über die Position der Stapelrolle.
Wie in 1 dargestellt ist die Stapelrolle 1 in Richtung des zu erzeugenden Sendungsstapels 18 verschiebbar angeordnet. Dieses ist über eine Schwinge 2 realisiert. Möglich ist auch eine Linearanordnung.
Die Stapelrolle 1 wird in der Ruhestellung mittels einer Feder 3 mit einer definierten Federkennlinie in Richtung eines Anschlages 4 positioniert. Dieser Anschlag 4 ist einstellbar, wodurch ein Kalibrieren des Sensors ermöglicht wird.
Einfahrende Sendungen 19 bewirken je nach Dicke ein mehr oder weniger starkes Verschieben der Stapelrolle 1. Die Größe der Verschiebung erzeugt einen Anstieg der Reaktionskraft der Feder 3 und damit des Stapeldruckes. Bei entsprechender Auslegung der Federkennlinie ist es gewährleistet, dass dabei der Stapeldruck nur in einem solchen Maße ansteigt, dass alle Sendungen sicher bis zur Anschlagwand 15 gelangen.
Ein weiterer Anschlag 5 verhindert ein Überschwingen der Stapelrolle 1 beim Einfahren von insbesondere dickeren Sendungen 19.
Zur Vermeidung ungewollter Schwingungen ist an der Schwinge 2 ein Dämpfungselement 6 angebracht.
Wie 1 zu entnehmen, werden die Sendungen 19 nacheinander und eingeklemmt zwischen Stapelriemen 11,12 in stehender Position in Richtung Stapelrolle 1 transportiert. Damit das Einstapeln erfolgen kann, wird der in Richtung Teilstapel 18 gerichtete Transportriemen 12 vor der Stapeleinrichtung über eine Umlenkrolle 13 umgelenkt, wogegen der andere Stapelriemen 11 erst direkt vor der Stapelrolle 1 über eine Umlenkrolle 10 umgelenkt wird. Die Sendung 19 wird aufgrund ihrer kinetischen Energie und durch Reibungskräfte an dem Stapelriemen 11 entlang zur Stapelrolle 1 an die dort befindliche Stapelstütze 14, wenn noch keine weitere Sendung eingestapelt wurde, oder gegen die zuletzt eingestapelte Sendung des Teil stapels 18 in einem spitzen Winkel geleitet und dann zwischen diesen und der Stapelrolle 1 gehalten.
Die Stapelrolle 1 besitzt einen Direktantrieb 16. Die maximale Umfangsgeschwindigkeit der Stapelrolle 1 entspricht während der Einstapelphase der Transportgeschwindigkeit der einzustapelnden Sendungen 19.
Der Stapeldruck, der sich zwischen der ersten Sendung des Stapels 18 und der Stapelrolle 1 bildet, muss dabei so groß sein, dass jede Sendung sicher zwischen der Stapelrolle 1 und der Stapelstütze 14 bzw. der obersten Sendung des Stapels 18 bis zur Anschlagwand 15 gelangt, an der die kinetische Restenergie der Sendung 19 abgebaut wird. Die Stapelrolle 1 wird durch einfahrende Sendungen 19 in Abhängigkeit von der Sendungsdicke und der Stapelkompressibilität mehr oder weniger verschoben, damit beim Einstapeln einer Sendung 19 der Stapeldruck nicht zu hoch wird. Der sich dabei einstellende geringfügig entsprechend der Federkennlinie der Feder 3 erhöhte Stapeldruck wird gemessen und durch Verfahren einer Stapelstütze 14 und/oder eines Unterflurbandes 17 und damit des Teilstapels 18 wieder auf den Sollwert eingestellt (nachgeregelt).
Für die Messung des Stapeldruckes ist ein geeigneter Sensor zur Erfassung des Stapeldruckes als Reaktionskraft der Stapelrolle 1 vorgesehen. Der Sensor kann ein Wegaufnehmer 7 im Bereich der Schwinge 2 sein, der mit Hilfe der Federkennlinie den Stapeldruck ermittelt (1) und der Steuerung 9 zuführt. Eine andere Möglichkeit ist ein mit der Feder 3 in Reihe geschalteter Kraftsensor. Wegen der stark unterschiedlichen Sendungseigenschaften (z.B. Dimension, Masse, Oberflächenbeschaffenheit) wird die Stapelrolle 1 ebenfalls in Abhängigkeit dieser signifikanten Eigenschaften der Sendungen und der Position der eintreffenden Sendung definiert rotatorisch beschleunigt und abgebremst. Dadurch werden schwere Sendungen 19 so abgebremst, dass sie nicht zu sehr gestaucht werden. Weil die Stapelrolle 1 nicht kontinuierlich durchläuft, werden Sendungen 19 mit empfindlichen Oberflächen, wie z.B. Plastik, nicht beschädigt. Sie verziehen sich auch nicht, was dazu führen kann, dass die nachfolgenden Sendungen 19 nicht in die Stapeleinrichtung einlaufen können.
Die Geschwindigkeitssteuerung der Stapelrolle 1 erfolgt gemäß 2 in Abhängigkeit von der Sendungsmasse. Wird die Sendung 19 in Richtung der Stapelrolle 1 transportiert, so wird die Stapelrolle 1 so rechtzeitig, unabhängig von der Sendungsmasse, beschleunigt, dass am Umfang die Transportgeschwindigkeit erreicht ist, bevor die Sendung 19 in Kontakt mit der Stapelrolle 1 kommt. Ist die Sendung 19 sicher im Eingriff der Stapelrolle 1, so wird diese abgebremst. Die Verzögerung, d.h. die Bremsrampe, wird bei Sendungen 19 mit großer Masse höher gewählt als bei dünnen, leichten Sendungen 19. Ist die Sendung 19 an der Anschlagwand 15 der Stapelaufnahme angekommen, so wird nach einer kurzen Verzögerung, um Rückpralleffekte zu verhindern, die Stapelrolle 1 zur Vermeidung der Beanspruchung der obersten eingestapelten Sendung durch die rotierende Stapelrolle 1 über einen längeren Zeitraum vollständig abgebremst, sofern keine weitere Sendung 19 im festgelegten Abstand in die Stapelaufnahme geleitet wird. Folgt eine weitere Sendung 19 in einem Mindestabstand, so wird die Stapelrolle 1 nicht vollständig abgebremst, sondern läuft mit der zu dem Zeitpunkt erreichten Geschwindigkeit weiter, bis die folgende Sendung 19 so weit transportiert wurde, dass die Stapelrolle 1 wieder beschleunigt werden muss, um rechtzeitig zum Eintreffen der Sendung 19 an der Stapelrolle 1 wieder auf Transportgeschwindigkeit zu sein. Die Steuerung des Stapeldruckes erfolgt durch Verfahren der Stapelstütze 14 und/oder des Unterflurbandes 17. Ist die einzustapelnde Sendung 19 an einer definierten Position angelangt, so wird der Vorschub des Unterflurbandes 17/Stapelstütze 14 berechnet und gestartet. Der Vorschub ist beendet, bevor die Sendung 19 an der Stapelrolle 1 angelangt ist.
Der Vorschub errechnet sich aus der Dicke der Sendung 19 und dem Stapeldruck, der sich einstellen soll, wenn die Sendung 19 an der Stapelrolle 1 im Eingriff ist und somit diese durch die Sendung 19 ausgelenkt ist. Über die Federkennlinie der Abstützung der Stapelrolle 1 wird der Weg berechnet, um den das Unterflurband 17 den Sendungsstapel 18 von der Stapelrolle 1 weg bewegen muss, um den Stapeldruck entsprechend zu ändern.
Soll der Stapeldruck erhöht werden, so ergibt sich der Vorschub aus der Sendungsdicke, abzüglich der Wegstrecke, die zur Erhöhung auf den gewünschten Stapeldruck verfahren werden muss.
Soll der Stapeldruck verringert werden, so ergibt sich der Vorschub aus der Sendungsdicke, zuzüglich der Wegstrecke, die zur Verringerung auf den gewünschten Stapeldruck verfahren werden muss.
In den 2 und 3 sind die Verhältnisse bei Erhöhung des Stapeldruckes dargestellt. Wie den Stapeldruckverläufen zu entnehmen ist, wird von einem durchschnittlichem Stapeldruck F_t1, der vorher experimentell ermittelt wird, zum Zeitpunkt t1 ausgegangen. Wird eine Sendung vor der Stapelrolle 1 registriert, so wird durch Zurückfahren von Unterflurband 17/Stapelstütze 14 von der Stapelstelle weg der für diese Sendung 19 aufgrund seiner Masse zur sicheren Einstapelung geeignete Stapeldruck F_t11 eingestellt. Dann lenkt die Sendung 19 die Stapelrolle 1 aus und der Stapeldruck steigt kurzzeitig auf den begrenzten Wert F_t2 an. Anschließend wird der Sendungsstapel 18 durch das Unterflurband 17 soweit zurückgefahren, dass sich wieder der Stapeldruck F_t1 einstellt.

Claims

Verfahren zum Stapeln von flachen Sendungen, wobei – die Sendungen (19) mit einem Transportmittel (10,11,12,13) nacheinander in Stapelaufnahmen transportiert und in diese aufrecht stehend eingestapelt werden, – in jeder Stapelaufnahme an einer Stapelstelle eine einzustapelnde Sendung (19) mittels einer vom Stapel (18) weg gegen eine Federkraft verschiebbaren Stapelrolle (1), die im Starten-Abbremsen-Betrieb gesteuert angetrieben wird, an eine Anschlagwand (15) befördert wird, und ein gesteuert angetriebenes Unterflurband (17) und eine mit diesem lösbar gekoppelte oder separat angetriebene Stapelstütze (14) mit wachsendem Stapel (18) von der Stapelstelle weggefahren werden, – die jeweils einzustapelnde Sendung (19) auf die vorherige, bereits eingestapelte Sendung in einem spitzen Winkel auftrifft, – vor dem Einstapeln die Masse jeder einzustapelnden Sendung (19) ermittelt wird, – mit einer im Bereich der Stapelrolle (1) an der Brieflaufebene oder an der Stapelrolle (1) selbst angeordneten Messeinrichtung Stapeldrücke gemessen werden, wenn die Stapelrolle (1) die einzustapelnde Sendung (19) erfasst hat, – in einer vorgelagerten Testphase auf der Basis statistischer Untersuchungen die Sollwerte für die Stapeldrücke sowie die Bremskurven der Stapelrolle (1), bis die Sendungen (19) die Anschlagwand (15) erreicht haben, in Abhängigkeit von der Masse der jeweils einzustapelnden Sendungen (19) festgelegt und abgespeichert werden, – die jeweilige Sendung (19) entsprechend der der ermittelten Sendungsmasse zugeordneten Bremskurve von der Stapelrolle (1) abgebremst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke der einzustapelnden Sendung (19) ermittelt wird und für das Einstapeln einer Sendung 19) das Unterflurband (17) und/oder die Stapelstütze (14) von der Stapelstelle weg um die gemessene Dicke dieser Sendung (19) zuzüglich oder abzüglich eines Korrekturwertes zur Einstellung des zur ermittelten Sendungsmasse zugeordneten und gespeicherten Sollstapeldruckes als Funktion von der Masse und der Dicke der einzustapelnden Sendung (19) und von dem Spektrum und den Eigenschaften (Masse, Dicke, Kompressibilität) der zuvor eingestapelten Sendungen und danach bei einem an der Stapelrolle (1) gemessenen, vom Sollstapeldruck abweichenden Iststapeldruck zu dieser Sendung (19) für die Einhaltung des Sollstapeldruckes verfahren werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Ermittlung der Masse der Sendungen (19) deren Abmessungen gemessen, daraus das Volumen berechnet und mit einem festgelegten Massefaktor pro Volumen multipliziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bremskurve der Stapelrolle (1) so verläuft, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, wenn die Sendung (19) die Anschlagwand (15) erreicht hat, umgekehrt zur Masse der Sendung (19) ist und wobei die Stapelrolle (1) anschließend zum Stillstand gebracht wird, wenn die nachfolgende Sendung soweit entfernt ist, dass die Zeit ausreicht, um die Stapelrolle (1) auf Nenngeschwindigkeit zu beschleunigen, bevor die Sendung sie erreicht hat.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Stapelrolle (1) nach dem Einstapeln der jeweiligen Sendung (19) sofort auf die Nenngeschwindigkeit des Transportmittels (10,11,12,13) beschleunigt wird, wenn die nachfolgende Sendung einen festgelegten Abstand von der Stapelaufnahme unterschreitet.
Einrichtung zum Stapeln von flachen Sendungen, mit – einem Transportmittel (10,11,12,13) zum Transport der Sendungen (19) nacheinander in Stapelaufnahmen, in denen sie aufrecht stehend eingestapelt werden, – in jeder Stapelaufnahme an einer Stapelstelle befindlichen, vom Stapel (18) weg gegen eine Federkraft verschiebbaren Stapelrollen (1), die im Starten-Abbremsen-Betrieb gesteuert angetrieben werden und die die Sendungen (19) an eine Anschlagwand (15) befördern, und mit einem gesteuert angetriebenen Unterflurband (17) und einer mit diesem lösbar gekoppelten oder separat angetriebenen Stapelstütze (14), die mit wachsendem Stapel (18) von der Stapelstelle weggefahren werden, – einer die Masse jeder einzustapelnden Sendung (19) ermittelnden Messeinrichtung, – einer im Bereich der Stapelrolle (1) an der Brieflaufebene oder an der Stapelrolle (1) selbst angeordneten Messeinrichtung (7) zur Messung der Stapelkräfte, wobei in einer vorgelagerten Testphase auf der Basis statistischer Untersuchungen die Sollwerte für die Stapeldrücke sowie die Bremskurven der Stapelrolle (1), bis die Sendungen (1) die Anschlagwand (15) erreicht haben, in Abhängigkeit von der Masse der jeweils einzustapelnden Sendungen (19) festgelegt und abgespeichert werden und wobei die jeweilige Sendung (19) entsprechend der der Sendungsmasse zugeordneten Bremskurve von der Stapelrolle (1) abbremsbar ist.