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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für die Prüfung, ob
ein flacher Gegenstand eine ausreichend große Steifigkeit besitzt oder
nicht.
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Eine
Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und
ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 10
sind aus
US 3,158,021
A bekannt. Der zu untersuchende Gegenstand ist dort ein
flaches Holzbrett („lumber
product"), der sich
in einer Gegenstandsebene erstreckt. Dieser Gegenstand wird zwischen
mehreren Förderbändern so
eingeklemmt, dass er an beiden Enden nicht senkrecht zur Gegenstandsebene
ausgelenkt werden kann, sondern fixiert ist. Zwischen diesen beiden
Klemmbereichen übt
eine Anordnung mit zwei Rollen eine vordefinerte Kraft senkrecht
zur Gegenstandsebene aus. Diese Kraft bewirkt eine Auslenkung des
Holzbretts, deren Größe von der
Biegesteifigkeit des Holzbretts abhängt. Falls die Auslenkung eine
vorgegebene Schranke erreicht oder übersteigt, so schließt das ausgelenkte
Holzbrett einen Kontakt, was die Erzeugung eines Signals auslöst.
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Der
flache Gegenstand ist beispielsweise eine flache Postsendung, z.
B. ein Brief. Der Gegenstand soll von einer Anlage, z. B. einer
Sortieranlage, automatisch verarbeitet werden. Hierbei ist sicherzustellen, dass
der Gegenstand eine ausreichend große Steifigkeit besitzt. Ansonsten
kann der Gegenstand nicht automatisch verarbeitet werden, weil er
beschädigt
werden könnte,
und ist auszuschleusen.
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Die
Aufgabe, die Steifigkeit einer Postsendung zu untersuchen, wird
beispielsweise in
DE
69000164 T2 dargelegt. Eine Sortieranlage kann die Postsendung
nur dann verarbeiten, wenn sie eine ausreichende Steifigkeit aufweist.
In
DE 69000164 T2 wird
die Postsendung zwischen drei parallelen Stäben, die in einer Ebene angeordnet
sind, und zwei Gegendruckstäben
hin durchgeführt.
Mit den beiden Gegendruckstäben
ist ein Gewicht verbunden. Dieses Gewicht bewirkt eine Auslenkung
der Postsendung, welche gemessen wird und ein Maß für die Steifigkeit ist.
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In
WO 2004/030835 A1 wird
beschrieben, wie sich die Steifigkeit einer Postsendung während des Transports
in einer Sortieranlage messen lässt.
Die Postsendung, z. B. ein flacher Brief, wird in zwei Klemmbereiche
zwischen jeweils zwei Förderbändern eingeklemmt.
Sehr kurze Postsendungen werden in nur einem Klemmbereich eingeklemmt.
Eine Führungsfläche oder
Führungsrolle übt eine
definierte Kraft senkrecht zur Gegenstandsfläche des Briefs aus. Die Auslenkung
wird wiederum gemessen. In einer Ausführungsform misst ein Laserdistanzsensor,
um welche Strecke eine begrenzende Fläche der Postsendung ausgelenkt
wird. Zusätzlich
wird die Dicke der Postsendung gemessen und bei der Berechnung der
Auslenkung berücksichtigt.
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Ähnliche
Vorrichtungen, um die Steifigkeit von Postsendungen zu messen, werden
auch in
DE 1574165 A ,
DE 1574164 A und
DE 1648751 A beschrieben.
Auch diese Vorrichtungen bewirken eine Auslenkung einer Postsendung
mittels Führungsrollen
oder Führungsflächen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen
des Oberbegriffs des Anspruchs 10 bereitzustellen, welche mit einem
einfacheren mechanischen Aufbau auskommen als bekannte Vorrichtungen
und Verfahren.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
Vorrichtung ist dazu ausgestaltet zu prüfen, ob ein flacher Gegenstand
eine ausreichend große Steifigkeit
besitzt oder nicht. Der zu untersuchende flache Gegenstand erstreckt
sich in einer Gegenstandsebene.
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Die
Prüfvorrichtung
umfasst eine Halteeinrichtung, einen Antrieb, eine Kraftausübungseinrichtung
und eine Messeinrichtung.
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Die
Halteeinrichtung ist dazu ausgestaltet, den Gegenstand so zu halten,
dass der Gegenstand in einer Halte-Teilfläche der Gegenstandsebene flächig gehalten
wird. Sie vermag den Gegenstand weiterhin so zu halten, dass der
Gegenstand in einem außerhalb
der Halte-Teilfläche
befindlichen Beweglichkeits-Bereich beweglich
ist, und zwar beweglich in mindestens eine Richtung senkrecht zur
Gegenstandsebene.
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Der
Antrieb ist dazu ausgestaltet, den von der Halteeinrichtung gehaltenen
Gegenstands relativ zur Kraftausübungseinrichtung
zu bewegen. Möglich
ist, dass der Antrieb die Haltevorrichtung mitsamt dem gehaltenen
Gegenstand bewegt. Möglich
ist auch, dass der Antrieb die Kraftausübungseinrichtung bewegt und z.
B. am Gegenstand vorbeiführt.
Möglich
ist auch, dass der Antrieb sowohl die Haltevorrichtung mit dem Gegenstand
als auch die Kraftausübungseinrichtung
bewegt und dabei die Relativbewegung auslöst.
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Die
Kraftausübungseinrichtung
ist dazu ausgestaltet, eine Kraft auf den gehaltenen Gegenstand
dergestalt auszuüben,
dass die Kraft eine Kraftkomponente senkrecht zur Gegenstandsebene
umfasst. Die Kraftkomponente wirkt im Beweglichkeits-Bereich auf
den Gegenstand ein.
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Die
Messeinrichtung ist dazu ausgestaltet zu prüfen, ob die von der Kraftausübungseinrichtung
hervorgerufene Kraft bewirkt, dass der Beweglichkeits-Bereich des
Gegenstands um eine Strecke senkrecht zur Gegenstandsebene ausgelenkt
wird, die größer als
eine vorgegebene Schranke ist.
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Probeweise
wird eine Kraft auf den flachen Gegenstand ausgeübt. Das Messgerät misst,
ob diese Kraft eine Auslenkung des Gegenstands senkrecht zur Gegenstandsebene
bewirkt, die größer als
eine vorgegebene Schranke ist. Ist dies der Fall, so wird entschieden,
dass die Steifigkeit des Gegenstands nicht groß genug ist.
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Lösungsgemäß umfasst
die Kraftausübungseinrichtung
ein Gebläse.
Dieses Gebläse
erzeugt einen Strom eines Fluids, der auf den Beweglichkeits-Bereich
des Gegenstands auftrifft. Dieser Strom übt die Kraft aus, die die probeweise
Auslenkung des Gegenstands bewirkt.
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Die
Vorrichtung und das Verfahren lassen sich im laufenden Betrieb einsetzen.
Nicht erforderlich ist es, den zu untersuchenden Gegenstand aus
der laufenden Verarbeitung herauszunehmen. Die Erfindung erspart
die Notwendigkeit, die Dicke oder das Gewicht des Gegenstands zu
messen.
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Die
lösungsgemäße Vorrichtung
erfordert nicht, den Gegenstand in mehreren Klemmbereichen einzuklemmen.
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Die
Auslenkung lässt
sich berührungslos
bewirken. Dies reduziert die Gefahr, dass der Gegenstand durch die
Prüfung
beschädigt
wird. Diese Gefahr besteht z. B. dann, wenn der Gegenstand eine
frisch bedruckte Postsendung ist und die Druckfarbe noch nicht getrocknet
ist.
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Vorzugsweise
wird der Gegenstand an der als ortsfestem Gerät ausgestalteten Kraftausübungseinrichtung
vorbeigeführt.
Diese Ausgestaltung macht es besonders einfach, die Vorrichtung
in eine Verarbeitungsanlage, z. B. eine Sortieranlage für Postsendungen,
einzubauen, in der der Gegenstand ohnehin transportiert wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben,
dabei zeigt
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1 eine
Draufsicht auf die Prüfvorrichtung.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist der Gegenstand, dessen Steifigkeit automatisch ermittelt werden
soll, eine flache Postsendung, z. B. ein Großbrief. Eine Abfolge von flachen
Postsendungen trifft in einem Sortierzentrum ein. Diese Postsendungen
sollen von einer Sortieranlage verarbeitet werden. Diese Sortieranlage
liest automatisch die Zustelladresse jeder Postsendung und schleust
die Postsendung abhängig
von der erkannten Zustelladresse in eines von vielen Ausgabefächern aus.
Hierbei wird jede Postsendung durch die Sortieranlage transportiert.
Hierbei wird die Transportrichtung häufiger geändert.
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Jede
flache Postsendung erstreckt sich in einer Gegenstandsebene. Möglich ist,
dass eine Postsendung eine zu geringe Steifigkeit besitzt und daher
lediglich eine zu geringe Kraft erforderlich ist, um die Postsendung
senkrecht zur Gegenstandsebene auszulenken. Würde eine solche Postsendung
(auch „flimsy
mail item" genannt)
gemeinsam mit den anderen Postsendungen durch die Sortieranlage
verarbeitet werden, so besteht die Gefahr, dass die zu wenig steife
Postsendung beim Transport durch die Sortieranlage beschädigt oder
gar zerstört
werden würde.
Außerdem
kann der Transport dieser Postsendung einen Stau insbesondere vor
einem Ausgabefach verursachen, z. B. weil die Postsendung verknittert
wird.
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Nicht
ausreichend wäre
es, lediglich die Dicke jeder Postsendung zu messen. Gleich dicke
Postsendungen können
nämlich
erheblich unterschiedliche Steifigkeiten aufweisen, weil ihr jeweiliger
Inhalt unterschiedlich steif ist. Daher ist es erforderlich, für jede Postsendung
der Abfolge zu prüfen,
ob die Postsendung eine für
eine automatische Verarbeitung ausreichende Steifigkeit aufweist
oder nicht.
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Eine
Postsendung, die keine ausreichende Steifigkeit aufweist, wird auf
kürzestem
Wege in ein spezielles Ausgabefach ausgeschleust und vorzugsweise
manuell verarbeitet.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die Prüfvorrichtung. In diesem Beispiel
werden zwei Postsendungen gezeigt: eine Postsendung B1 und eine
nachfolgende Postsendung B2. Die Postsendungen B1, B2 werden in
eine Transportrichtung T transportiert. Die Transportrichtung T
liegt im Ausführungsbeispiel in
der Gegenstandsebene. Die Gegenstandsebene steht senkrecht auf der
Zeichenebene von 1.
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Im
Ausführungsbeispiel
umfasst die Prüfvorrichtung
folgende Bestandteile:
- – eine Kraftausübungseinrichtung 1 in
Form eines Gebläses
mit einer Stromversorgung 2,
- – eine
Lichtschranke mit einer Lichtquelle 3 und einem Empfänger 4,
- – ein
Leitblech 5 zum Stabilisieren der Postsendungen,
- – ein
weiteres Leitblech 6 zum Aufrichten der Postsendungen,
- – ein
Berührungssensor
im Leitblech 5,
- – ein
erstes Endlos-Förderband
EF1, das um eine angetriebene Riemenscheibe 8 und zwei
nicht angetriebene Riemenscheiben 9, 10 herum
geführt
ist, und
- – ein
zweites Endlos-Förderband
EF2, das um eine angetriebene Riemenscheibe 1 und zwei
nicht angetriebene Riemenscheiben 12, 13 herum
geführt
ist.
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Die
Postsendung B1 wird von dieser Halteeinrichtung gehalten und transportiert.
Die gerade untersuchte Postsendung B2 wird von zwei Endlos-Förderbändern gehalten,
die den beiden Endlos-Förderbändern EF1,
EF2 gleichen. Diese sind in 1 der Übersichtlichkeit
halber fortgelassen worden. Die beiden nicht dargestellten Endlos-Förderbänder, die
eine Postsendung am Gebläse 1 vorbeiführen und
in der Situation von 1 ge rade die Postsendung B2
halten, fungieren zusammen als eine Halteeinrichtung im Sinne der
Patentansprüche.
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Die
Endlos-Förderbänder EF1,
EF2 halten eine Postsendung flächig
in einem Streifen, der sich in Transportrichtung T über die
Länge der
Postsendung erstreckt. Der oberhalb dieses Streifens liegende Bereich der
Postsendung ist senkrecht zur Gegenstandsebene und somit auch senkrecht
zur Transportrichtung T beweglich und fungiert als der Beweglichkeits-Bereich
des flachen Gegenstands.
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Das
Gebläse 1 übt eine
Kraft F auf den gehaltenen Gegenstand aus. In der in 1 gezeigten
Ausgestaltung wirkt die Kraft F senkrecht auf die Gegenstandsebene
und somit auch senkrecht zur Transportrichtung T. In der in 1 gezeigten
Situation wirkt sie auf den Gegenstand B2 ein. In einer anderen
Ausgestaltung wirkt die Kraft F schräg auf die Gegenstandsebene.
In beiden Ausgestaltungen weist die ausgeübte Kraft F eine Kraftkomponente
senkrecht zur Gegenstandsebene auf.
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Vorzugsweise
bläst das
Gebläse 1 Luft
aus der Umgebung gegen die zu untersuchende Postsendung B2. Beispielsweise
in staubigen oder feuergefährdeten
Umgebungen ist es aber vorteilhaft, dass das Gebläse 1 statt
dessen ein Fluid (Gas oder Flüssigkeit)
aus einem Vorratsbehälter
abpumpt und gegen die zu untersuchende Postsendung B2 bläst.
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Die
vom Gebläse 1 hervorgerufene
Kraft F bewirkt, dass der Beweglichkeits-Bereich des Gegenstands um
eine Strecke senkrecht zur Gegenstandsebene ausgelenkt wird. Im
Ausführungsbeispiel
bewirkt die Kraft eine Auslenkung senkrecht zur Transportrichtung
T, also in 1 eine Auslenkung nach rechts.
Dargestellt ist, dass die – in
Transportrichtung T gesehen – hintere
obere Ecke der Postsendung B2 stark umgebogen wird.
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Im
Ausführungsbeispiel
hat die Postsendung B1 die Prüfvorrichtung
bereits passiert. Festgestellt wurde, dass die Postsendung B1 eine
ausreichend große
Steifigkeit aufweist. Das Gebläse 1 hat
die Postsendung B1 nur um eine geringe Strecke (deutlich kleiner
als dist) auslenken können.
Die Lichtschranke hat keine Auslenkung größer als dist registriert.
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Die
Prüfvorrichtung
untersucht gerade die Postsendung B2. Das Gebläse 1 bewirkt, dass
die – in Transportrichtung
T gesehen – hintere
obere Ecke der Postsendung B2 umgebogen und dadurch ausgelenkt wird.
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Der
Sender 3 der Lichtschranke sendet einen Lichtstrahl LS
oder auch einen Infrarotstrahl aus, und zwar parallel zur Gegenstandsebene
und im Ausführungsbeispiel
somit in die Transportrichtung T. Der Empfänger 4 misst, ob der
Lichtstrahl LS vom Sender 3 in voller Stärke auftrifft
oder ob die ausgelenkte Postsendung B2 den Lichtstrahl unterbricht
oder wenigstens schwächt.
Damit die ausgelenkte Postsendung B2 den Lichtstrahl LS unterbricht,
muss die Auslenkung gleich oder größer einer vorgegebenen Schranke
dist sein. Dieser Abstand dist ist zugleich der Abstand zwischen
der Gegenstandsebene des Gegenstands, während dieser an der Kraftausübungsvorrichtung 1 vorbeigeführt wird,
und dem Lichtstrahl LS.
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Falls
eine ausgelenkte Postsendung den Lichtstrahl LS unterbricht, so
ist die Auslenkung gleich oder größer dist. In diesem Fall wird
automatisch entschieden, dass die Steifigkeit der Postsendung nicht
groß genug
ist. Im Beispiel der 1 weist die Postsendung B1 eine
ausreichend große
Steifigkeit auf, während
die Postsendung B2 nicht steif genug ist, denn die ausgelenkte Postsendung
B2 unterbricht den Lichtstrahl LS.
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Die
Auslenkung der Postsendung ist im Ausführungsbeispiel an der obersten
Kante am größten. Vorzugsweise
ist die Lichtschranke 3, 4 so ausgelegt, dass
der Lichtstrahl LS eine zureichend große Ausdehnung in vertikaler
Richtung hat, um Postsendungen unterschiedlicher Höhe zu erfassen.
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Vorzugsweise
wird empirisch ein geeigneter Wert für dist ermittelt. Hierzu werden
Postsendungen, die eine ausreichende Steifigkeit aufweisen, sowie
Postsendungen mit zu geringer Steifigkeit probeweise von der Vorrichtung
von 1 transportiert und hierbei am Gebläse 1 vorbeigeführt. Das
Gebläse 1 erzeugt
jedes Mal die gleiche Kraft, die auf die Postsendung einwirkt. Gemessen
wird, wie groß die
Auslenkung bei ausreichend steifen und bei nicht ausreichend steifen
Postsendungen ist. Der Wert dist wird so eingestellt, dass der Lichtstrahl
LS nur von nicht ausreichend steifen Postsendungen unterbrochen
wird. Falls der verfügbare
Platz nicht ausreicht, um einen Abstand dist zwischen Lichtstrahl
LS und Gegenstandsebene zu erzielen, so wird vorzugsweise die Kraft
F verringert, die das Gebläse 1 auf
die Postsendungen ausübt.
Umgekehrt ist es möglich,
die Kraft zu vergrößern, wenn
ansonsten keine ausreichende Unterscheidung zwischen steifen und
nicht ausreichend steifen Postsendungen erzielt werden soll.
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Im
Ausführungsbeispiel
ist die Kraftausübungseinrichtung 1 als
ortsfestes Gerät
ausgestaltet, und ein zu untersuchender Gegenstand B1, B2 wird an
dem Gerät 1 vorbeigeführt. Eine
alternative Ausgestaltung ist aber auch möglich, in dem umgekehrt die
Kraftausübungseinrichtung 1 an
dem zu untersuchenden Gegenstand B1, B2 vorbeigeführt wird.
Beispielsweise ist das Gebläse 1 auf
einer Schiene montiert, die parallel zur Gegenstandsebene verläuft. Das
Gebläse 1 wird
an der gehaltenen Postsendung B1, B2 vorbeigeführt.
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Im
Ausführungsbeispiel
findet die Relativbewegung zwischen dem zu untersuchenden Gegenstand und
der Kraftausübungseinrichtung 1 parallel
zur Gegenstandsebene statt. Es ist auch möglich, dass die Relativbewegung
in einer anderen Richtung stattfindet, beispielsweise indem die
Postsendung schräg
an dem Gebläse 1 vorbeigeführt wird.
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Die
Vorrichtung umfasst im Ausführungsbeispiel
weiterhin eine Führungseinrichtung
in Form eines Leitblechs 5. Dieses Leitblech 5 ist
dazu ausgestaltet, eine Auslenkung des Beweglichkeits-Bereichs senkrecht zur
Gegenstandsebene zu begrenzen. Eine zu große Auslenkung könnte nämlich eine
Postsendung beschädigen.
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In
dem Leitblech 5 ist im Ausführungsbeispiel ein Berührungssensor 7 eingebaut.
Dieser Berührungssensor 7 misst,
ob eine Postsendung das Leitblech 5 berührt oder nicht. Falls eine
Postsendung das Leitblech 5 berührt, so hat das Gebläse 1 eine
Auslenkung hervorgerufen, die deutlich größer als dist ist. In diesem
Fall ist die Steifigkeit der Postsendung besonders gering. Die Postsendung
B2 im Beispiel der 1 wird den Berührungssensor 7 berühren. Dadurch
wird erkannt, dass sie eine besonders geringe Steifigkeit aufweist.
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Ein
weiteres Leitblech 6 richtet eine Postsendung wieder auf,
die durch die Luft vom Gebläse 1 in
eine Schräglage
geraten ist. Die Postsendungen müssen
sich in einer nahezu senkrechten Position befinden, um weiterverarbeitet
oder ausgeschleust werden zu können,
ohne beschädigt
zu werden.
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Eine
Postsendung, deren Steifigkeit zu gering ist und die daher um dist
oder mehr ausgelenkt wird, weist eine zu geringe Steifigkeit auf.
Sie wird automatisch in ein spezielles Ausgabefach ausgelenkt. Im
Beispiel der
1 wird die Postsendung B2 in
dieses spezielle Ausgabefach ausgeschleust. Sie wird nicht weiter von
der Sortieranlage, sondern manuell weiterverarbeitet. Bezugszeichenliste
| Bezugszeichen | Bedeutung |
| 1 | Kraftausübungseinrichtung
in Form eines Gebläses |
| 2 | Stromversorgung
des Gebläses 1 |
| 3 | Lichtquelle
der Lichtschranke |
| 4 | Empfänger der
Lichtschranke |
| 5 | Leitblech
zum Stabilisieren der Postsendungen |
| 6 | Leitblech
zum Aufrichten der Postsendungen |
| 7 | Berührungssensor
im Leitblech 5 |
| 8 | angetriebene
Riemenscheibe des Endlos-Förderbands
EF1 |
| 9, 10 | nicht
angetriebene Riemenscheiben des Endlos-Förderbands
EF1 |
| 11 | angetriebene
Riemenscheibe des Endlos-Förderbands
EF2 |
| 12, 13 | nicht
angetriebene Riemenscheiben des Endlos-Förderbands
EF2 |
| B1 | erster
Brief; hat ausreichende Steifigkeit |
| B2 | zweiter
Brief; hat keine ausreichende Steifigkeit |
| dist | vorgegebene
Schranke: Ist die Ablenkung größer dist,
so ist die Steifigkeit der Postsendung zu gering |
| EF1 | erstes
Endlos-Förderband |
| EF2 | zweites
Endlos-Förderband |
| F | vom
Gebläse 1 ausgeübte Kraft |
| LS | Lichtstrahl,
der vom Sender 3 ausgesendet wird |
| T | Transportrichtung |