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Die
Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung mit variabler Speicherkapazität, insbesondere zum
Fördern
und Speichern stabförmiger
Produkte der tabakverarbeitenden Industrie nach dem Prinzip „First
in – First
out" (FiFo-Speicher),
umfassend ein in mehrfachen Schleifen endlos geführtes Förderelement mit einem ersten
Bewegungs-Freiheitsgrad, eine
erste Führungseinrichtung
sowie wenigstens eine zu dieser relativ lageveränderbare zweite Führungseinrichtung
mit einem zweiten Bewegungs-Freiheitsgrad zum Führen des Förderelements von einer Produktaufgabestelle
zu einer Produktabgabestelle in Schleifen veränderbarer Länge, derart, daß ein die
Produkte in einem Schleifen-Speicherbereich aufnehmender Speicher-Förderelementabschnitt,
nämlich
ein Volltrum, sowie ein in einem produktfreien Rückführbereich leerer Förderelementabschnitt,
nämlich
ein Leertrum, gebildet werden, und eine die Geschwindigkeit des
Volltrums zum Einlauf von Produkten an der Produktaufgabestelle
entsprechend einer Produkt-Zuführgeschwindigkeit
bestimmende erste Antriebseinrichtung sowie eine die Geschwindigkeit
des Leertrums zum Auslauf von Produkten an der Produktabgabestelle
entsprechend einer Produkt-Abführgeschwindigkeit
bestimmende zweite Antriebseinrichtung, wobei sich die den Speicher-Füllstand
bestimmende Länge
des Volltrums bzw. die Länge
des Leertrums bei und nach Maßgabe
von Antriebs-Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem Volltrum und
dem Leertrum derart ändert,
daß sich
Volltrum und Leertrum bei konstanter Gesamtlänge des Endlos-Förderelements
in ihren Längen
kompensieren, indem sich bei im Vergleich zur Auslauf-Geschwindigkeit
größerer Einlauf-Geschwindigkeit
das Volltrum verlängert,
während
sich das Leertrum verkürzt,
und die Längenkompensation bei
im Vergleich zur Auslauf-Geschwindigkeit kleinerer Einlauf-Geschwindigkeit
umgekehrt ist.
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Die
genannten Speicher, die nach dem Flaschenzugprinzip arbeiten, werden
insbesondere auf dem Gebiet der tabakverarbeitenden Industrie für Zigaretten
oder Filterstäbe
eingesetzt. Sie werden zwischen Produktions- und Verpackungslinien
plaziert, um bei auftretenden Störungen
zwischen Herstellungsmaschine (Maker) und Verpackungsmaschine (Packer)
nicht die gesamte Produktion unterbrechen zu müssen. Der Speicher hat also
die Aufgabe, kurze Stillstandszeiten des Makers bzw. Packers zu überbrücken, so
daß eine
kontinuierliche Produktion gewährleistet
bleibt. Für
den Fall, daß z.B.
der dem Speicher nachgeordnete Packer eine Störung aufweist, füllt sich
der Speicher bis zu einem Speichermaximum, indem sich die Länge des
Volltrums bei gleichzeitiger Verkürzung des Leertrums vergrößert. Weist
der dem Speicher vorgeschaltete Maker eine Störung auf, so wird der Betrieb
der Produktionslinie zumindest eine Zeitlang dadurch aufrechterhalten, daß der Packer
die Produkte aus dem Speicher erhält, bis das Speicherminimum
erreicht ist. Durch stetige Abgabe von Produkten aus dem Speicher – bei gleichzeitig
fehlender Zulieferung von Produkten in den Speicher – verringert
sich die Länge
des Volltrums, während
sich die Länge
des Leertrums entsprechend verlängert.
Die Gesamtlänge
des endlos umlaufenden Förderelementes
bleibt stets konstant. Dieses ist zur Schaffung eines möglichst
großen Speichers
bzw. langen Transportweges schleifenartig gewunden. Der Speicher
kann durchaus für
Kapazitäten
von mehreren hunderttausend Zigaretten oder Filterstäben, die
auf einem z.B. 250 m langen Förderelement
transportiert werden, vorgesehen werden.
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Während des
Speicherbetriebs treten an seinem Eingang und Ausgang infolge von
Unterschieden in Produkt-Zuführgeschwindigkeit
und Produkt-Abführgeschwindigkeit
Geschwindigkeitsdifferenzen auf, die durch Antriebe auf das Förderelement übertragen
werden müssen.
Werden die Antriebskräfte
nur an zwei Stellen wie zum Beispiel bei einem aus
EP 1 445 218 A1 bekannten
Speichersystem eingeleitet, so entstehen besonders hohe Zugkräfte im Förderelement.
Reibungskräfte
tragen bei Förderelementlängen von
mehreren hundert Metern erheblich zu hohen maximalen Zugkräften zwischen
den Antrieben bei. Um solchen Schwierigkeiten zu begegnen, hat man
eine gattungsgemäße Speichereinrichtung
vorgesehen, die verteilt über
die gesamte Länge des
Förderelements
mit jeweils individuell betriebenen Antrieben ausgestattet ist,
und zwar ungeachtet der für
den Speicher nach dem Flaschenzugprinzip sich spezifisch ändernden
Förderelementabschnitte. Insoweit
wird eine Leistungsaufteilung wie bei einem z.B. aus
DE 2 234 287 bekannten Bandförderer mit nur
einem Weg-Freiheitsgrad angestrebt. Eine solche Antriebsaufteilung
mit mehreren Antriebsmotoren hat insbesondere bei häufiger und
auch großer Variation
der Speicherbefüllung
des FiFo-Speichers zu Schwierigkeiten der Aufteilung der Antriebsmomente
am Förderelement
geführt.
Infolge unzulänglich
bleibender Momentenaufteilung treten Störungen beim Transport auf,
Förderketten
sind trotz Zugentlastung besonders stabil und infolge dessen gewichtsmäßig relativ
schwer zu dimensionieren, und die Lebensdauer der Förderketten
wird beeinträchtigt.
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Der
Erfindung liegt das Ziel zugrunde, den Antrieb des Endlos-Förderelements
in dem First-in-First-out-Speichersystem zu verbessern. Ohne Störung durch
den Betrieb der sich in den Längen
kompensierenden Trume sollen maximale Antriebskräfte bzw. Antriebsmomente eindeutig
auf Orte der Krafteinleitung in das Förderelement verteilt werden.
Eine entsprechende Verbesserung der Dimensionierung des Förderelements
und seiner Betriebszuverlässigkeit
werden angestrebt. Insbesondere soll die Lebensdauer des Förderelements
durch Reduzierung der maximalen Antriebs- bzw. Kettenzugkräfte verlängert werden.
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Ziele
der Erfindung werden in Verbindung mit den Merkmalen der eingangs
genannten Speichereinrichtung dadurch erreicht, daß in Übereinstimmung
mit den beiden System-Freiheitsgraden
unter Ausschluß weiterer
Antriebseinrichtungen die erste Antriebseinrichtung dem Volltrum
und die zweite Antriebseinrichtung dem Leertrum zugeordnet und dabei
derart ausgebildet und angeordnet sind, daß wenigstens eine der beiden
Antriebseinrichtungen ihre Antriebsleistung, getrennt von der Antriebsleistung der
anderen, ausschließlich
an einen ausgewählten Antriebsabschnitt
des ihr zugeordneten Förderelementabschnitts
verteilt und zu diesem Zweck als Leistungsverteilungseinrichtung
ausgebildet ist, die eine wenigstens als ein Differentialgetriebe
wirkende Differentialeinrichtung zum differentiellen Antrieb des zugehörigen Förderelementabschnitts
mit wenigstens zwei Antriebselementen aufweist, die längs des Förderelementabschnitts
im Abstand angeordnet sind und den ausgewählten Antriebsabschnitt bestimmen.
Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß entsprechend
den genau zwei Freiheitsgraden des Systems ausschließlich zwei
von einander getrennte, eine Kraftverteilung beherrschende Antriebe
vorgesehen werden, und zwar in besonderer Zuordnung auf die sich
kompensierend verändernden
Trume. Die Erzeugung der Gesamt-Antriebsmomente wird von der Verteilung
der Momente an einzelne Einleitungsstellen der Zugkräfte getrennt,
und die Antriebs-Zugkräfte
für das
Förderelement
werden über
die Mehrzahl der Einleitungs-/Antriebsstellen eindeutig verteilt.
Infolgedessen läßt sich
die variable Speichereinrichtung frei von kinematischer Überbestimmung
einwandfrei be treiben. Die Leistungsverteilung zur Reduzierung der
Antriebs-Zugkräfte
für wenigstens
einen der sich kompensierenden Trume erfolgt mit einer Antriebs-Differentialeinrichtung,
die an wenigstens zwei Stellen des zugehörigen Trums für einen
drehzahlgerechten Antriebsausgleich Sorge trägt. Dies ist bei dem sich wechselnden
Lastbetrieb an den sich in ihren Längen ändernden Trumen von besonderer
Bedeutung. Das Förderelement, üblicherweise
eine Endlos-Förderkette,
wird mechanisch besonders geschont und kann entsprechend gering
dimensioniert sowie mit hoher Lebensdauer betrieben werden. Damit
geht einher, daß Reibungskräfte des
Förderelements
an einer Führungsunterlage
oder -anlage durch Reduzierung des Förderelement-Gewichts gering
bleiben. Im ganzen ist eine Speichereinrichtung mit in ihren Längen kompensierend
zusammenwirkenden Trumen für
variable Speicherkapazität
erreicht, die besonders betriebssicher arbeitet, auch erhöhten Anforderungen
insbesondere im Betrieb mit hoher Geschwindigkeit sowie großen Kapazitäten genügt und deren
Lebensdauer erhöht
ist.
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Besonders
zweckmäßig wird
jede der beiden in bezug auf das Volltrum und das Leertrum getrennten
Antriebseinrichtungen erfindungsgemäß durch eine Leistungsverteilungseinrichtung
gebildet. Man erreicht über
die gesamte Förderelementlänge eine weitgehend
gleichmäßige Verteilung
der durch beide Antriebseinrichtungen erzeugten gesamten Antriebsmomente
mit möglichst
vielen Einleitungsstellen für die
Antriebs-Zugkräfte.
Vorteilhaft wird längs
des Förderelementwegs
die Beabstandung von Antriebselementen der einen Antriebseinrichtung
der Beabstandung von Antriebselementen der anderen Antriebseinrichtung
entsprechen. Eine besonders günstige Verteilung
erhält
man, wenn sämtliche
Antriebselemente längs
des Förderelementweges
wenigstens im wesentlichen in gleichen Abständen angeordnet sind, wenn
sich die Speichereinrichtung im Zustand übereinstimmender Längen von
Volltrum und Leertrum befindet.
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Um
der Anfördergeschwindigkeit
bzw. der Abfördergeschwindigkeit
für die
Produkte entsprechende eingeprägte
Drehzahlen zu erzeugen, kann jede Antriebseinrichtung vorteilhaft
mit einem Motor ausgestattet sein, dessen Ist-Drehzahl, mit der
das Förderelement
an ausgewählter
Stelle angetrieben wird, nach Maßgabe einzuprägender Soll-Drehzahl gesteuert
wird.
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In
bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird die Differentialeinrichtung
wenigstens einer der Antriebseinrichtungen, vorzugsweise aber von
beiden Antriebseinrichtungen, mit wenigstens einem mechanischen
Differentialgetriebe zum Differentialantrieb des zugehörigen Förderelementabschnitts (Volltrum
bzw. Leertrum) ausgebildet. Zweckmäßig wird die Gesamtantriebsleistung
für ein
zugehöriges Trum
mit einem einzigen Motor erzeugt, dessen Antriebsleistung nach Maßgabe der
Differentialgetriebe-Anzahl auf wenigstens zwei jeweils mit zugehörigem Antriebselement
verbundene Antriebszweige aufgeteilt wird, wobei am Förderelement
auftretende Drehzahldifferenz zwischen Antriebselementen bei jeweils
konstantem Drehmoment ausgeglichen wird. Um Antriebs-Zugkräfte an mehr
als zwei Stellen in das zugehörige
Trum einzuleiten, kann die Antriebseinrichtung vorteilhaft durch
mehrere Wellen aufweisende Differentialgetriebe gebildet sein, die
in Stufen hinter- und nebeneinander geschaltet sind. Insbesondere
werden Differentialgetriebe mit jeweils drei Wellen zusammengeschaltet.
Jedes Differentialgetriebe weist eine geeignete Übersetzung auf. Insbesondere
erfolgt eine Momentenaufteilung von 50 : 50. Grundsätzlich kann
aber auch ein Differential anderer Übersetzung vorgesehen werden,
um Antriebsmomente in gewünschtem
Verhältnis
zu verteilen und in das zugehörige
Trum einzuleiten. An einen oder mehrere Ausgänge eines oder mehrerer Differentialgetriebe
können
zweckmäßig mechanische
Winkelgetriebe geschaltet sein, um das bzw. die Differentialgetriebe
in Verbindung mit durch ihre Wellen anzutreibenden, an dem Förderelement
angreifenden Antriebselementen raumgünstig, insbesondere auf engstem
Raum anzuordnen. Solche Anordnungen eignen sich besonders günstig zur
Anordnung von Antriebsstellen in unterschiedlichen Höhenebenen an
einem Trum. Je nach Anwendung und/oder verfügbarem Raumbereich kann zwischen
das Differentialgetriebe und das Antriebselement jede geeignete mechanische
und/oder gelenkige Verbindung zum Übertragen und gegebenenfalls
Umwandeln von Kräften
vorgesehen werden.
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In
einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann die Differentialeinrichtung
wenigstens einer der Antriebseinrichtungen, vorzugsweise jeweils von
beiden Einrichtungen, mit den Antriebselementen einzeln zugeordneten
Motoren und einer elektronischen Steuereinrichtung ausgebildet werden,
die den Betrieb der Antriebseinrichtung differentiell jeweils derart
steuert, daß ein
erster Motor als Führungsantrieb
und wenigstens ein weiterer Motor als Folgeantrieb arbeiten, wobei
jeweils im Bereich der Antriebsele mente auftretende Ist-Zugkräfte des
Förderelements
gemessen und als Steuerwerte der elektronischen Steuereinrichtung
zugeführt
werden, um am zugehörigen
Trum auftretende Drehzahldifferenz zwischen Antriebselementen auszugleichen.
In dieser Gestaltung wird gewissermaßen ein dem mechanischen Getriebe
entsprechendes elektrisches Getriebe nachgebildet oder emuliert.
Allerdings ist in bezug auf den individuellen Antrieb der beiden
kompensierend sich verändernden
Trume eine diesen Anforderungen Genüge leistende elektronische Steuereinrichtung
erforderlich, und es müssen
Antriebsmotoren entsprechend der Zahl der Antriebselemente angeordnet
werden. Dies bedingt einen entsprechenden elektrischen Regelaufwand
in Verbindung mit der Mehrzahl der Antriebsmotoren jeder Antriebseinrichtung.
Insoweit ist es z.B. aus
DE
35 16 258 C2 bekannt, einzelne Antriebsmotoren von Antriebstrommeln
an einem endlosen Förderband
entsprechend einer momentanen optimalen Lastaufteilung einzeln zu
steuern, um Gurtspannung zu verringern. Es erfolgt eine Regelung
hinsichtlich aktiver Drehzahl- und/oder
Drehmomentverstellung eines jeden Elektromotors. Bei der erfindungsgemäßen FiFo-Speichereinrichtung
kommt es zudem sowohl in der mechanischen als auch in der elektrischen
Ausgestaltung wesentlich darauf an, den Antrieb für zwei sich
kompensierend ändernde
Förderabschnitte (Volltrum,
Leertrum) unter Berücksichtigung
von sich ändernder
Differenz zwischen aufgeprägten
Antriebs- und Abtriebsgeschwindigkeiten zu entkoppeln, um eine Entlastung
des Endlos-Förderelements über dessen
gesamte Strecke unter Vermeidung kinematischer Überbestimmung zu erreichen.
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Das
erfindungsgemäße Antriebssystem
ist besonders für
eine sehr kompakt bauende FiFo-Speichereinrichtung mit variabler
Speicherkapazität
geeignet. Eine solche Speichereinrichtung wird ausführlich in
dem Dokument
EP 1 445
218 A1 beschrieben, auf das insoweit Bezug genommen wird.
Schleifen von Volltrum und Leertrum liegen in einer Mehrzahl von
Höhenebenen
und sind – wie
bei
EP 1 445 218 A1 – vorzugsweise
paarweise einander zugeordnet. Mehrere Antriebselemente einer Antriebseinrichtung
oder beider Antriebseinrichtungen der erfindungsgemäßen Speichereinrichtung
können vorteilhaft
in unterschiedlichen Höhenebenen,
vorzugsweise unter Zwischenanordnung antriebsfrei bleibender Höhenebenen
angeordnet werden. Eine Speichereinrichtung gemäß
EP 1 445 218 A1 zeichnet
sich insbesondere dadurch aus, daß die erste Förderelement-Führungseinrichtung
durch einen ortsfesten Scheibenturm mit übereinander angeordneten, Speicher-Höhenebenen
bildenden Drehscheiben und die zweite Führungseinrichtung durch einen entsprechenden
beweglichen Scheibenturm gebildet sind, wobei Schleifen von Volltrum
und Leertrum paarweise in entsprechenden Höhenebenen, vorzugsweise in
gleicher Höhenebene,
liegen und mehrere Antriebselemente an wenigstens einem Turm über die
Turmhöhe
verteilt an Drehscheiben angeordnet sind.
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Unteransprüche sind
auf die genannten und noch andere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung gerichtet. Besonders zweckmäßig und vorteilhafte Ausbildungsformen oder
-möglichkeiten
der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung der in der
schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben.
Es zeigen
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1 in
schematischer Anordnungs- und Schaltungsdarstellung eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen FiFo-Speichereinrichtung
mit mechanische Differentialgetriebe aufweisenden Antriebseinrichtungen
für vier
Schleifen-Ebenen,
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2 in
schematischer Anordnungs- und Schaltungsdarstellung eine Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen FiFo-Speichereinrichtung
mit mehrfach gestuftem mechanischem Differentialantrieb für acht Schleifen-Ebenen
und
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3 in
schematischer Anordnungs- und Schaltungsdarstellung eine elektrische
Ausführung einer
erfindungsgemäßen FiFo-Speichereinrichtung für vier Schleifen-Ebenen.
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In 1 weist
eine First-in-First-out-Speichereinrichtung, die als sogenannter
Flaschenzugspeicher ausgeführt
ist, ein in acht Schleifen 15 endlos geführtes, einen
ersten Bewegungs-Freiheitsgrad, nämlich einen Weg-Freiheitsgrad
F1 erforderndes, als Förderkette 1 ausgebildetes
Förderelement 1 auf.
Vier Schleifen 15 von jeweils zwei zusammenwirkenden Förderelementabschnitten 10 entsprechen
paarweise einander. Ein erster Förderelementabschnitt 10 wird
durch ein mit nicht dargestellten Produkten wie insbesondere Zigaretten
oder Filterstäben
belegtes Volltrum 11 und ein zweiter Förderelementabschnitt 10 wird
durch ein produktfreies Leertrum 12 gebildet.
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Die
Schleifenbildung und -führung
erfolgt mittels einer ersten stationären Ketten-Führungseinrichtung 2 und
einer zweiten verschieblichen Ketten-Führungseinrichtung 3.
Wie in 1 lediglich schematisch im Prinzip dargestellt
wird, weist die erste stationäre
Führungseinrichtung 2 zwei
Gruppen von stationären,
um parallele Achsen drehbar gelagerten kreisförmigen Drehscheiben 21 mit
jeweils fünf
Scheiben 21 auf. Zwischen den beiden Fünfergruppen der Drehscheiben 21 ist
die zweite verlagerbare Führungseinrichtung 3 mit
acht um gleich gerichtete Achsen drehbaren kreisförmigen Drehscheiben 31 angeordnet.
Jeweils vier Scheiben 31 korrespondieren mit fünf Scheiben 21 derart,
daß paarweise
die entsprechenden Schleifen von Volltrum 11 und Leertrum 12 gebildet
werden. Die zweite Ketten-Führungseinrichtung 3 wird
durch einen Schlitten 32 gebildet, an dem die Scheiben 31 in
zwei Vierer-Gruppen paarweise angeordnet sind. Der Schlitten 32 ist längs eines
eine Linearführung
bildenden Lagers 30 eindimensional zwischen den beiden
Fünfergruppen der
Scheiben 21 hin und her verfahrbar. Diese Führung bestimmt
den zweiten Bewegungs-Freiheitsgrad F2 der Speichereinrichtung.
Der Freiheitsgrad F2 wird also durch die translatorische Bewegbarkeit der
Führungseinrichtung 3 in
die beiden Richtungen der Linearführung bestimmt. Die Förderkette 10 ist nach
dem Flaschenzugprinzip um die stationär gelagerten Scheiben 21 und
die mit dem Schlitten 32 lageveränderbaren Scheiben 31 geführt. Die
Drehscheiben 21 und 31 weisen gleiche Durchmesser
auf.
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Im
Ausführungsbeispiel
soll die Endlos-Förderkette 1 im
Uhrzeigersinn (rechts herum) laufen. Sämtliche Scheiben 21 und 31 laufen – je nach
den Antriebsverhältnissen – mit der
Förderkette 1 mit.
Vor dem Einlauf in die Ketten-Führungseinrichtung 3 ist die
Scheibe 211 der einen Fünfer-Scheibengruppe angeordnet.
Im Bereich dieser Scheibe 211 ist eine Produktaufgabestelle 41 vorgesehen.
Dort werden stabförmige
Produkte aus einer nicht dargestellten Herstellungsmaschine auf
die Förderkette 1 gegeben.
An der in Laufrichtung letzten Scheibe 213 der ersten Fünfer-Scheibengruppe
ist eine Produktabgabestelle 42 angeordnet, mittels der
die Produkte auf eine nicht dargestellte Verpackungsmaschine überführt werden.
So wird an der einen Seite der lageveränderbaren Führungseinrichtung 3 ein
Schleifen-Speicherbereich mit dem ersten Förderkettenabschnitt 10,
nämlich
dem Volltrum 11 gebildet, der die Produkte zwischen den
Scheiben 211 und 213 aufnimmt, während zur
anderen Seite der zweiten Führungseinrichtung 3 hin
ein produktfreier Rückführbereich
mit dem leeren Förderelementabschnitt 10, nämlich dem
Leertrum 12 gebildet wird. Nimmt man einmal an, daß Produkte
mit gleicher Geschwindigkeit an der Stelle 41 aufgegeben
und an der Stelle 42 abgegeben werden, so bleibt die lageveränderbare Führungseinrichtung 3 mit
ihrem Schlitten 32 in der gerade eingenommenen Position.
Hingegen ändern sich
die den Speicher-Füllstand
bestimmende Länge des
Volltrums 11 und die Länge
des Leertrums 12 bei und nach Maßgabe von Antriebs-Geschwindigkeitsdifferenz
zwischen der Aufgabestelle 41 und der Abgabestelle 42.
Bei im Vergleich zur Auslauf-Geschwindigkeit an der Scheibe 213 größerer Einlauf-Geschwindigkeit
des Volltrums 11 an der Scheibe 211 bewegt sich
der Schlitten 32 von der ersten Scheiben-Fünfergruppe
zu der zweiten Scheiben-Fünfergruppe,
so daß sich
das Volltrum 11 verlängert,
während
sich das Leertrum 12 verkürzt. Die Länge von Volltrum 11 und
Leertrum 12 kompensieren sich bei konstanter Gesamtlänge der
Endlos-Förderkette 1.
Bei im Vergleich zur Auslauf-Geschwindigkeit kleinerer Einlauf-Geschwindigkeit
ist die Bewegungsrichtung des Schlittens 32 und damit die Längenkompensation
umgekehrt.
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An
dem Volltrum 11 ist eine Antriebseinrichtung 5 angeordnet,
um das Volltrum 11 zur Aufnahme von Produkten an der Produktaufgabestelle 41 mit
einer der Produkt-Zufördergeschwindigkeit
entsprechenden Geschwindigkeit anzutreiben. Entsprechend ist an
dem Leertrum 12 eine Antriebseinrichtung 6 vorgesehen,
die das Leertrum 12 in Übereinstimmung
mit der Abfördergeschwindigkeit
an der Produktabgabestelle 42 antreibt. Diese Antriebseinrichtungen 5, 6 sind
erfindungsgemäß besonders
angeordnet und ausgebildet.
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Die
dem Volltrum 11 zugeordnete Antriebseinrichtung 5 weist
einen Elektromotor 51, eine Differentialeinrichtung 52 sowie
zwei Antriebselemente 53 auf. Die Differentialeinrichtung 52 wird
durch ein mechanisches Differentialgetriebe 520 mit drei
Wellen gebildet. Die Motorwelle ist über eine Kupplung mit einer
Eingangswelle des Differentialgetriebes 520 verbunden,
und dieses weist zwei Ausgangswellen auf, die jeweils über ein
Winkelgetriebe 54 ein Antriebselement 53 antreiben.
In der schematischen Zeichnung wird jedes Antriebselement 53 zur
Verdeutlichung des Antriebs als Antriebsrad dargestellt, das Zugkraft
in das Förderelement 1 einleitet.
Das eine Antriebselement 531 greift an der Drehscheibe 211 an,
in derem Bereich die Aufgabestelle 41 angeordnet ist. Das
andere Antriebselement 532 ist in Ketten-Laufrichtung L
an der übernächsten stationären Drehscheibe 212 angeordnet.
Die beiden Antriebselemente 531 und 532 bestimmen
einen ausgewählten
Antriebsabschnitt 110 längs
des Volltrums 11.
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Zweckmäßig bilden
die anzutreibenden Drehscheiben in praktischer Ausführung unmittelbar die
Antriebselemente. Sie werden z.B. als Kettenräder ausgeführt, um die zum Drehantrieb
jeweils ein von einer Zahnscheibe getriebener Zahnriemen gelegt
wird. Die Zahnscheibe wird über
die Welle eines zugehörigen
Differentialgetriebes angetrieben.
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Die
Antriebseinrichtung 6 ist übereinstimmend mit der Antriebseinrichtung 5 ausgebildet.
Ein Elektromotor 61 treibt die Eingangswelle eines mechanischen
Differentialgetriebes 620 einer Differentialeinrichtung 62,
und die Ausgangswellen des Differentialgetriebes 620 treiben über Winkelgetriebe 64 die
Antriebswellen jeweils eines durch ein Antriebsrad gebildeten Antriebselements 63 (631 bzw. 632). In
bezug auf eine Mittelstellung des Schlittens 32 im Speicher
zwischen den beiden Fünfer-Scheibengruppen
sind die Antriebselemente 531, 532 bzw. 631, 632 in
gleichen einander gegenüberliegenden Positionen
an der Endlos-Förderkette 1 angeordnet. Dabei
treibt das Antriebselement 631 die stationäre Drehscheibe 214 an,
die in Kettenlaufrichtung L auf der Leertrum-Seite der stationären Drehscheibe 213, an
der die Produktabnahme an der Stelle 42 erfolgt, nachgeordnet
ist. Das zweite Antriebselement 632 der Antriebseinrichtung 6 treibt
die in der zweiten Fünfergruppe
in Laufrichtung L übernächste stationäre Drehscheibe 215 an.
Die Antriebselemente 631 und 632 sind in gleicher
Weise wie die Volltrum-seitigen Antriebselemente 531 und 532 beabstandet
und bestimmen einen ausgewählten
Antriebsabschnitt 120 an dem Leertrum 12.
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Die
Speichereinrichtung weist eine elektronische Steuereinrichtung 7 auf,
die die Motoren 51 und 61 voneinander getrennt
und individuell mit jeweils eingeprägter Drehzahl beaufschlagt.
Die Soll-Drehzahl für
den Volltrum-seitigen Antriebsmotor 51 ist durch die Produkt-Zufördergeschwindigkeit
an der Aufgabestelle 41 bestimmt, während die Soll-Drehzahl des
Antriebsmotors 61 der Produktabgabegeschwindigkeit an der
Abgabestelle 42 entspricht. An den Motorantriebswellen
wird jeweils die Ist-Drehzahl ermit telt und der Einrichtung 7 zugeführt, um
jeweils die Ist-Drehzahl auf dem Wert der leitenden Soll-Drehzahl
zu halten.
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Im
ganzen erfolgt der Antrieb der Förderkette 1 der
Speichereinrichtung gemäß 1 an
vier Antriebsstellen, wobei kinematische Überbestimmung bei der die beiden
Freiheitsgrade F1 und F2 aufweisenden Speichereinrichtung durch
ausschließlich
die beiden Antriebseinrichtungen 5, 6 ausgeschlossen wird,
die zur Momentenverteilung getrennt voneinander arbeiten und dabei
einerseits dem Volltrum 11 und andererseits dem Leertrum 12 zugeordnet
sind. So wird die Erzeugung der (Gesamt-)Antriebsmomente von der
Verteilung der Momente an die einzelnen Einleitungsstellen der Kettenzugkräfte getrennt, und
zudem besteht eine wesentliche Maßnahme darin, daß die durch
die Antriebselemente 53, 63 in die Förderkette
eingeleiteten Antriebskräfte
unter Berücksichtigung
der beiden Bewegungs-Freiheitsgrade F1 und F2 des Systems eindeutig
verteilt werden.
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Wesentliche
Elemente der Kraft- bzw. Momentenverteilung sind die Differentialeinrichtungen 52 und 62.
Jedes zugleich ein Übersetzungsgetriebe bildende
Differentialgetriebe 520, 620 verzweigt jeweils
das Motor-Antriebsmoment im Verhältnis
1 : 1. Bei Bedarf ist eine andere Übersetzung des Differentialgetriebes 520 bzw. 620 möglich, das
dann entsprechend ausgelegt wird.
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Bei
gleicher Ausführung
der Antriebselemente 53, 63 sind die Antriebskräfte an den
zugehörigen Antriebsstellen
an den stationären
Drehscheiben 21 stets exakt gleich. Unter Berücksichtigung
von hauptsächlich
zu überwindenden
Reibungskräften
zwischen der Förderkette 1 und
Elementen einer sie tragenden Unterlage oder Anlage sind Belastungskräfte im wesentlichen
proportional zur Länge
der Förderkette 1 zwischen
den Antriebsstellen der Antriebselemente 531 und 631.
Es ist daher zweckmäßig, daß die Antriebselemente 53, 63 so
angeordnet werden, daß die
Förderwege
der Förderkette 1 zwischen
aufeinanderfolgenden Antriebselementen 53, 63 ungefähr gleich
sind, wenn sich die Speichereinrichtung im Zustand übereinstimmender
Längen
von Volltrum 11 und Leertrum 12 befindet. Mit
dieser Aufteilung läßt sich
die maximale Kettenzugkraft im wesentlichen halbieren. Hier wird
angemerkt, daß die
in 1 dargestellten Kettenwege bzw. Abstände längs der
Förderkette 1 dort
durch die nur schematische prinzi pielle Darstellung in der Zeichenebene wiedergegeben
werden, während
in einer realen Speichereinrichtung mit übereinander angeordneten Ketten-Schleifenebenen
gewünschte
Abstände
zwischen Antriebselementen 53, 63 eingerichtet
werden können.
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Während die
mechanischen Differentialgetriebe 520, 620 die
Antriebsleistung exakt aufteilen, bei einer Übersetzung von 1 : 1 also mit
einer Momentenaufteilung von 50 50, so werden im übrigen spezifische
Eigenschaften und Funktionen eines Differentialgetriebes genutzt,
um einen Drehzahl-Ausgleich zwischen den Antriebsstellen zu bewirken. Dies
ist zum Antrieb der Förderkette
in der Speichereinrichtung mit sich ändernden Geschwindigkeitsverhältnissen
zwischen dem Volltrum und dem Leertrum von großer Bedeutung, um die Förderkette 1 durch weitgehend
gleichmäßige Verteilung
der Antriebskräfte
längs der
Förderkette 1 optimal
anzutreiben und bei sich bewegendem Schlitten 32 durch
das Speichersystem zu ziehen.
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Zur
erfindungsgemäßen Anordnung
von ausschließlich
zwei Antriebseinrichtungen 5, 6 bzw. Differentialeinrichtungen 52, 62 ist
eine Vielzahl von Anordnungen und Ausführungen von mechanischen Differentialgetrieben 520 möglich. 2 zeigt
eine Ausführungsform
einer Volltrum-Differantialeinrichtung 52 mit drei mechanischen
Differentialgetrieben 521, 522 und 523,
die jeweils drei Wellen aufweisen. Das Differentialgetriebe 521 verteilt
die Antriebskraft des Elektromotors 51 auf zwei Abtriebszweige,
an die jeweils über
ein Differentialgetriebe 54 das Winkelgetriebe 522 bzw. 523 geschaltet
ist. Die Abtriebszweige der Differentialgetriebe 522, 523 treiben
ebenfalls über
Winkelgetriebe 54 vier Antriebselemente 53, die in
gleicher Weise wie in 1 zugehörige stationäre Drehscheiben 21 am
Volltrum 11 antreiben. Die Differentialgetriebe 521, 522, 523 sind
mit einer Übersetzung
von 1 : 1 gleich ausgeführt.
Der Antriebsabschnitt 110 am Volltrum 11 ist durch die
Antriebselemente 53 der über das Differentialgetriebe 521 nebeneinandergeschalteten
Differentialgetriebe 522, 523 bestimmt, wobei
die Antriebselemente 53 an gleichbeabstandeten stationären Drehscheiben 21 angreifen,
zwischen denen nicht angetriebene Scheiben 21 angeordnet
sind, um die Leistungsverteilung in den Volltrum 11 an
vier Stellen zu bewerkstelligen. Dabei handelt es sich im Ausführungsbeispiel
um eine Speichereinrichtung mit acht Speicherschleifen bzw. Speicherebenen.
In dieser Anordnung beträgt die
maximale Kettenzugkraft nur noch 25% des Werts, den man erhält, wenn,
wie in 1, zwei Krafteinleitungspunkte für den Volltrum
bzw. den Leertrum gewählt
werden. Zweckmäßig wird
die in 2 nicht dargestellte Antriebseinrichtung am Leertrum
dieser Speichereinrichtung mit acht Leerschleifen entsprechend ausgebildet
und angeordnet.
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In
einer Ausführungsform
gemäß 3 werden
anstelle von mechanischen Differentialgetrieben entsprechende „elektrische
Getriebe" ausgebildet.
Im Ausführungsbeispiel
wird daher eine Speichereinrichtung gewählt, deren Führungseinrichtungen 2 und 3 denen
der Einrichtung gemäß 1 entsprechen.
Auch die Produktaufgabestelle 41, die Produktabgabestelle 42 sowie
die Anordnung und Verteilung von Antriebselementen 53, 63 an
der Förderkette 1 in besonderer
Zuordnung zu dem Volltrum 11 und dem Leertrum 12 entsprechen
der Einrichtung gemäß 1.
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Im
Unterschied zu 1 werden die beiden ausschließlich vorgesehenen
Antriebseinrichtungen 5 und 6 jeweils durch einzelne
Elektromotoren 511, 512 bzw. 611, 612 gebildet,
die jeweils einem Antriebselement 53 bzw. 63 direkt
zugeordnet sind. Jeder Motor 511, 512, 611, 612 ist
jeweils über
eine Kupplung mit dem Antriebselement 53 bzw. 63 verbunden.
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Die
Speichereinrichtung weist eine elektronische Steuereinrichtung 8 auf,
die den Betrieb der Motoren 511, 512 bzw. 611, 612 derart
steuert, daß die Kettenzugkräfte gleichermaßen wie
bei der Ausführung
mit mechanischen Differentialgetrieben eindeutig verteilt werden.
Die Steuerung ist also derart, daß die Erzeugung der Gesamt-Antriebsmomente
von der Verteilung der Momente an die einzelnen Einleitungsstellen
der Kettenzugkräfte
getrennt wird, wobei ausschließlich
die beiden Antriebseinrichtungen 5, 6 dem Volltrum 11 bzw.
dem Leertrum 12 zugeordnet sind und durch jede Antriebseinrichtung 5,6 über die ihr
zugehörigen
Einleitungsstellen die eindeutige Kraftverteilung getrennt nach
den Trumen 11, 12 erfolgt.
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Elektronische
Steuerung und Regelung erfolgen in an sich bekannter Weise dadurch,
daß mittels
eines geeigneten Sensors 55, 65 wie z.B. eines Zugkraftsensors,
der mit zugehöriger
stationärer Drehscheibe 21 verbunden
ist, an jeder Antriebsstelle der Ist-Zugkraftwert zur Vorgabe der
Drehzahl genutzt wird. Zudem wird jeweils die an der Motorwelle abgenommene
Ist-Drehzahl auf die Soll-Drehzahl geregelt. So erfolgt der Antrieb jeder
Antriebseinrichtung 5, 6 dadurch, daß für die Antriebsmotoren 511, 512; 611, 612 individuelle,
im allgemeinen unterschiedliche Drehzahlen vorgegeben werden, wobei jeweils
eine Unterteilung in Führungsantrieb
und Folgeantrieb erfolgt, um einen eindeutigen Kraftverlauf in der
Förderkette 1 herbeizuführen. In
jeder Antriebseinrichtung 5 bzw. 6 wird der eine
Motor 511 bzw. 611 als Führungsantrieb betrieben, der
mit einem Drehzahl-Sollwert beaufschlagt wird. Zu dem Drehzahl-Sollwert
stellt sich ein Antriebsmoment ein, so daß eine konstante Drehzahl,
die der Produktgeschwindigkeit an der Produktaufgabestelle 41 bzw. an
der Produktabgabestelle 42 entspricht, erzeugt wird. Aus
dem Führungsantrieb
wird eine Soll-Drehzahl für
den Folgeantrieb, nämlich
den zweiten Motor 512 bzw. 612 abgeleitet. Für den Folgeantrieb
wird zudem aus den Sensoren 55 bzw. 65 ein Drehmoment-Sollwert
abgeleitet, der sich so wählen
läßt, daß sich die
Kettenkräfte
in gewünschtem,
bestimmtem Verhältnis
genau aufteilen. Dabei bleibt von erfindungswesentlicher Bedeutung,
daß, obwohl
eine zentrale elektronische Steuerung 8 vorgesehen ist, die
Antriebseinrichtungen 5 und 6 als zwei voneinander
getrennte Leit- und Führungseinheiten
für den Antrieb
betrieben werden, um, wie in den Ausführungsbeispielen mit mechanischen
Differentialgetrieben gemäß 1 und 2,
kinematische Überbestimmung
der mit den beiden Freiheitsgraden F1 und F2 arbeitenden Speichereinrichtung
auszuschließen.
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Wie
schon erwähnt,
sind die nach dem Flaschenzugprinzip arbeitenden First-in-First-out-Speichereinrichtungen
in 1 bis 3 schematisch dem Prinzip nach
dargestellt. In konkreten Ausführungen
solcher Speichereinrichtungen wird die Förderkette ovalförmig in
mehreren Höhenebenen
geführt.
Dabei werden, wie an sich auch in den 1 bis 3,
Umlaufpunkte durch mitlaufende Scheiben gebildet. In einer besonderen
Gestaltung und Bauform einer solchen Speichereinrichtung werden übereinander
angeordnete Scheiben etwas geneigt angeordnet, um die Förderkette 1 von
einer Höhenebene in
die nächste
zu führen,
wobei die Schleifen 15 von Volltrum 11 und Leertrum 12 paarweise
im wesentlichen in einer Ebene liegen, so daß für die Ausführungsbeispiele gemäß 1 und 3 vier
Höhenebenen
und im Ausführungsbeispiel
der 2 acht Höhenebenen
gebildet werden. Es werden zwei Scheibentürme mit Scheiben auf jeweils
gemeinsamer vertikaler Achse vorgesehen, von denen der eine Turm
in Verbindung mit geeignet angeordneten Umlenkrollen oder -scheiben
die erste stationäre
Führungseinrichtung 2 bildet
und der andere mittels eines linear geführten Schlittens 32 verschieblich
gelagert ist.
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Zu
diesem Zweck befinden sich an dem Schlitten noch Umlenkungen für das Leertrum
12,
die aus zwei kleinen Rollen pro Ebene bestehen, deren Achsen vertikal
und parallel zueinander angeordnet werden. Zudem wird die feste,
unbewegliche Seite der Umlenkung des Leertrums
12 aus horizontal
gelagerten Umlenkungen gebildet. Eine solche Speichereinrichtung
wird im einzelnen in dem Dokument
EP 1 445 218 A1 beschrieben. Auf die Beschreibung dort
wird Bezug genommen. Im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Antriebseinrichtungen
ist im Ausführungsbeispiel
von Bedeutung, daß die
Antriebselemente
53 und
63 entsprechend der schematischen
Darstellung in den
1 bis
3 in unterschiedlichen
Höhenebenen
der Scheibentürme
unter Zwischenanordnung antriebsfrei bleibender Höhenebenen
angeordnet werden. Für
die außerordentlich kompakte
Speichereinrichtung mit dem festen (stationären) Scheibenturm (erste Führungseinrichtung
2) und
dem linear bewegbaren Scheibenturm (zweite Führungseinrichtung
3)
kommen die Antriebselemente
53 bzw.
63 über die
Turmhöhen
verteilt an anzutreibenden Drehscheiben
21 zu liegen.