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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren und Stapeln
flächiger
Lasten, insbesondere von Blechen unterhalb einer Fläche mit
Luft führenden Öffnungen.
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Kontinuierliche
Stapeleinrichtungen für
flächige
Lasten unterteilen sich im wesentlichen in drei Gruppen
- • Stapler
für magnetische
Tafellasten (Stahlbleche),
- • Stapler
für nichtmagnetische
metallene Tafellasten (Nichteisen-Bleche),
- • Stapler
für nichtmetallische
Tafellasten (Holz, Kunststoffe, etc.).
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Zur
ersten Gruppe, magnetische Tafellasten, sind Stapeleinrichtungen
mit magnetischer Haftwirkung bekannt. Hierbei werden vorwiegend
Rollenmagnete eingesetzt. Die Wirkungsweise entspricht den in der
Stahlindustrie bekannten Rollgängen,
nur das hier das Fördergut
nicht auf dem Rollgang liegend, sondern magnetisch gehalten unter
dem Rollgang befördert
wird. Eine weitere Möglichkeit
sind festgesetzte Magnete, an deren Polflächen ein Förderband entlang gleitet.
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Bei
der zweiten und dritten Gruppe ist eine magnetische Haftung nicht
möglich
Hier finden Vakuumsauger Verwendung. Diese sind auf einen speziell in
Einzelanfertigung hergestellten Fördergurt angewiesen. Übliche Saugerzahlen
sind hier ca. 2000 bis 2600 Stück,
die alle von Hand auf das Band aufgeklebt werden. Dieser Fördergurt
läuft ähnlich einem Förderband
um. Die zu stapelnden Lasten werden in einer Einlaufzone angesaugt.
Während
des Bandumlaufs muss die Last exakt verfolgt und die einzelnen Saugzonen
rechtzeitig ein und ausgeschaltet werden. Auch dem Lastabwurf ist
bei der Programmierung der Steuerung größte Aufmerksamkeit bezüglich der
zeitlichen Abstimmung zu widmen, da die gespeicherte Bandspannung
(nicht nur die Last, auch das Band wird angesaugt) plötzlich frei
wird und im Abwurfzeitpunkt die Last noch einmal beschleunigt. Auch
die Bandkante ist zu regeln, da Ungleichförmigkeiten beim Ansaugen und
Transport das Band zum Driften bringen. Auch andere, versteifte,
segmentierte Fördergurte
oder Ketten mit aufwendigen Führungen
sind gebaut worden, mit und ohne Saugern.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art
so zu verbessern, dass bei einfacher Konstruktion und Handhabung eine
schnelle und genaue Stapelung erreichbar ist. Insbesondere ist es
Aufgabe der Erfindung, möglichst
berührungsfrei
zu arbeiten und möglichst
wenige bewegliche Teile zu benötigen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass zum Halten der flächigen
Last durch die Öffnungen
Luft in Richtung der flächigen Last
geblasen wird.
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Der
erfindungsgemäße Stapler
arbeitet nahezu berührungsfrei
und vermeidet nahezu alle beweglichen Hauptantriebsteile aller bekannter
Stapeleinrichtungen. Weiter ist der Abwurf der Tafellasten verbessert.
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Um
eine schnelle und sichere Aufnahme und eine besonders genaue Ablage
auf dem Stapel zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass jede Öffnung von einer
insbesondere runden Scheibe umgeben ist. Alternativ oder zusätzlich kann
die Luft von mindestens einer Seite aus zwischen die Fläche und
die Last geblasen werden.
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Eine
konstruktiv einfache und genaue Steuerung der Luftzufuhr wird erreicht,
wenn die Luftzufuhr zu den Öffnungen
derart unterschiedlich steuerbar ist, dass in mindestens einem Bereich
der Fläche
die Luftzufuhr früher
verringert insbesondere unterbrochen wird als in anderen Bereichen.
Hierzu wird als besonders einfache und genaue Steuerung vorgeschlagen,
dass die Luftzufuhr zu den Öffnungen durch
Ventile geregelt ist.
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Von
Vorteil ist, wenn auf der Oberseite oder im Inneren der Fläche insbesondere
Scheibe Lochstreifen derart verschieblich gelagert sind, dass die Löcher der
Lochstreifen mit den Öffnungen
in der Fläche
bzw. Scheibe in bestimmten Schiebstellungen miteinander fluchten.
Hierbei können
bei den Öffnungen
je zwei Lochstreifen angeordnet sein, die zueinander quer insbesondere
rechtwinklig liegen.
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Vorzugsweise
wird vorgeschlagen, dass die Lochstreifen ein Raster bilden, an
dessen Lochstreifen-Kreuzungsstellen jeweils eine Öffnung ist.
Eine genau angepasste Steuerung wird erreicht, wenn die Lochstreifen
elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch verschiebbar
sind. Hierbei können die
Lochstreifen durch ein Computerprogramm gesteuert werden. Die Wirkung
der Scheiben kann noch dadurch verbessert werden, dass die Unterseiten
der Scheiben Luft führende
Ausnehmungen insbesondere Kanäle
aufweisen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
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1 eine
perspektivische Ansicht einer Luftzufuhr-Scheibe,
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2 einen
senkrechten axialen Schnitt durch die Scheibe mit angesaugter flächiger Last,
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3 verschiedene
Anordnungen der Scheiben unterhalb der transportierenden Fläche,
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4 eine
perspektivische Ansicht der Scheibe mit Nuten auf der Oberseite
zur Führung
von Lochstreifen,
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5 eine
Draufsicht auf Scheiben mit Lochstreifen,
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6 schematische
Darstellungen von sich der transportierenden Fläche unterschiedlich lösenden flächigen Lasten
insbesondere Blechen.
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Die
erfindungsgemäße Transportier-
und Stapelvorrichtung weist eine Transportiereinheit 1 mit mehreren
vorzugsweise waagerechten insbesondere tellerförmigen Scheiben 2 auf,
die mittig eine Öffnung 3 besitzen,
durch die ein Gas insbesondere Luft nach unten ausströmt. Hierdurch
wird eine unter den Scheiben 2 befindliche flächige Last 4 gehalten.
Hierbei können
die Unterseiten der Scheiben 2 Luft führende Ausnehmungen insbesondere
Kanäle
aufweisen.
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Der
physikalische Effekt, auf dem die Wirkungsweise des Staplers beruht,
wird aerodynamisches – oder
für Flüssigkeiten – hydrodynamisches Paradoxon
genannt: Unter die Scheibe mit zentraler Bohrung 2, durch
die Gas nach unten strömt,
wird in einigem Abstand eine weitere, jedoch ungelochte Scheibe
gehalten. Den Scheibenabstand verringernd gelangt man zu einer Grenze,
ab der die zweite Scheibe erst leicht, dann immer stärker angezogen wird.
Dieser Vorgang endet bei einer flächig konstanten ebenen Gasschicht
zwischen den beiden Scheiben. Hier regelt der Gasstrom sich selbst
auf ein bestimmtes, von der Scheibengeometrie abhängiges Maß selbstständig zurück.
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Die
vorzugsweise runden Scheiben 2 werden in einem Raster angeordnet,
zum Beispiel indem in 3 beschriebenen Raster: 8 Spalten
quer zur Förderrichtung
und ca. 100 Zeilen längs
der Förderrichtung.
In diesen Rastern existieren Schnittpunkte 5, auf denen
die Anschlussbohrungen bzw. Öffnungen
der Scheiben 2 sitzen und die dazugehörigen Spalten- und Zeilenventile 6.
Die Ventile 6 weisen gelochte Stahlbänder als Lochstreifen 7, 8,
auf, die im Bereich einer Scheibe 2 sich vorzugsweise rechtwinklig
kreuzen, um die zwei übereinander
liegenden Ventilstellglieder des Ventils 6 zu bilden, deren Öffnungen
mit den Scheibenbohrungen 3 in einer Linie zur Deckung
gebracht werden (Ventil durchgängig) oder
nicht überdecken
(Ventil gesperrt).
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Die
der Tafellast abgewandte, obere Seite der Scheibe 2 ist
gemäß der 4 ausgebildet.
Zentral zur Bohrung 3 zur Versorgung mit dem Gasstrom sind
zwei um 90° zueinander
stehende Schlitze, 10 zur Steuerung der Gasströmung angeordnet,
in denen je ein gelochtes Stahlband 7, 8 verschieblich
verstellbar geführt
ist. Bei der Ansteuerung der einzelnen Scheiben sind mehrere Parameter
zu berücksichtigen.
Die gelochten Stahlbänder 7, 8 (Lochstreifen)
werden elektrisch, hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch insbesondere über ein
Computerprogramm gesteuert.
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In
Förderrichtung
muss innerhalb verhältnismäßig langer
Zeit ca. 1 bis 5 Sekunden eine ganze Rasterspalte – ca. 100
Stück – entweder
vollständig (das
heißt
jede Scheibe) oder unterbrochen (das heißt jede zweite Scheibe) angesteuert
werden. Die möglichen
Rastertypen sind in 3 dargestellt. Das Inaktivieren
der schraffierten Scheiben 2 führt für leichtere Tafellasten zu
erheblichen Energieeinsparungen.
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Die
Strategie, nach der einzelne saugende Scheiben 2 abgeschaltet
werden, ist nicht über
das Raster homogen. So können
in der Randzone der Tafellasten durchaus durchgängig alle Scheiben 2 eingeschaltet
sein, während
zur Tafelmitte hin weniger Scheiben aktiv sind. Hier sind steuerungstechnisch Tafellast-Ort,
-Geometrie und die Geschwindigkeit so auszuwerten, dass die einzelnen
Ventile 6 zur rechten Zeit schalten.
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Quer
zur Förderrichtung
sind die Zeilen ebenfalls, jedoch in kürzester Zeit ca. 0,002 bis
0,015 Sekunden, anzusteuern. Die zeitlichen Forderungen ergeben
sich aus der bei ca. 120 bis 150 m/s zu realisierender Abwurfposition.
Eine weitere Forderung an die Ventile 6 sind eine für alle Zeilen
gleiche Verzögerungszeit.
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Für jede Scheibe 2 existieren
zwei zu schaltende Bänder 7, 8,
die jedes für
sich ein Ventilstellglied darstellen. Eine für die Ansteuerung der Lastbreite
(100 Stück
bei geringer Schaltgeschwindigkeit) und eins für die jeweils aktuelle Transportposition,
die Zeile (bestückt
mit 8 Scheiben), mit sehr hoher, genauer Schaltgeschwindigkeit.
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Die
flächige
Last 4 (Tafellast) wird über ein Zufuhr-Förderband
dicht unter die Scheiben 2 geführt, die sich selbsttätig einschalten,
sobald die Scheibenbohrungen einer Zeile überfahren und damit von der
Tafellast verdeckt sind. Die aktuelle Lastposition wird ständig mit
hoher Genauigkeit von der Steuerung verfolgt. Durch diese Information
sind jeweils nur solche Scheiben 2 eingeschaltet, die über der
Tafellast 4 sitzen. Die Geschwindigkeit des Zufuhrbandes
wird ebenfalls überwacht.
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Die
Transportiereinheit 1 ist leicht geneigt zu einer Längskante.
Hier läuft
die Tafellast 4 gegen einen mit präzise eingestellter Geschwindigkeit
umlaufenen Zahnriemen, um nicht an Geschwindigkeit zu verlieren.
Der Scheibe/Last-Reibkoeffizient
ist annähernd
0, so ist die bereitzustellende Antriebsleistung sehr gering, da
nur kleine Verluste auszugleichen sind. Neben der Neigung der Transportiereinheit
können
zur Unterstützung
Linearmotoren eingesetzt werden. Auch hier ist neben der Kraft die
Geschwindigkeit exakt zu regeln.
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Auch
ist denkbar, in die Scheiben 2 eine Asymmetrie einzubauen,
die die Strömungsverhältnisse
im Luftspalt so ändert,
dass die Tafellast 4 eine Drift zum synchronisierenden
Zahnriemen hin erhält.
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Die
Transportiereinheit ist kontinuierlich von einer geringen Geschwindigkeit
120 m/s oder höher zu
betreiben. Hieraus ergeben sich umfangreiche Forderungen an die
Steuerung bezüglich
der Abwurfparameter.
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So
ist neben einer Vorverlegung des Abwurfzeitpunktes bei höher werdender
Geschwindigkeit, eine Formung der Last 4 in Flugrichtung
erforderlich, um zur Landung auf dem Stapel möglichst ein Luftkissen zu erzeugen,
das die Lasten 4 vor gegenseitiger Beschädigung schützt und
zusätzlich
bremst.
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Die
Bremsung über
das Luftkissen erfolgt durch Hochstellen der Laststirn in Flugrichtung,
so erhöht
sich der Luftwiderstand, die Last 4 landet ähnlich einem
Bodeneffekt-Flugzeug auf der aufgestauten Luft. Diese Bremsart wirkt
vor allem bei leichten empfindlichen Lasten.
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Gemäß 6 kann
die Formung der Tafellasten 4 bei Abwurf durch Setzen weniger
Parameter wie folgt beeinflusst werden:
- • Positive
und negative Neigung in Flugrichtung,
- • Wölbung, ebenfalls
positiv und negativ
- • sowie
Kombinationen hieraus.
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Weitere
auch komplexe Formen, zum Beispiel Parablen, Wellen, etc. können der
Steuerung eingeprägt
und später
selbsttätig
parametriert, ausgelöst
werden.
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Mit
Staplern, die jede Scheibe 2 einzeln ansteuern, sind zukünftig sphärische Lastformungen
realisierbar.
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Durch
weitere Linearmotoren kann ein Bremsen der Tafellasten 4 auch
noch während
des Lastabwurfs erreicht werden. So ist es bei bestimmten Lastabmessungen
möglich,
sogar über
eine gerade fallende Last überlappend
weiter zu transportieren. Dies ist nur mit dem hier beschriebenen
Stapler möglich,
da alle anderen Stapler bis zum Abwurfzeitpunkt sämtliche
Lasten bei großem
Reibbeiwert an Rollen oder Saugbändern
synchronisiert halten. So nutzt der hier beschriebene Stapler die
Lücken
zur Bremsung der Tafellasten während
des Abwurfs.
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Hieraus
ergeben sich höhere
Stapelgeschwindigkeiten, vorausgesetzt die zuführenden Aggregate können entsprechend
schnell arbeiten.
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Die
Formung der Tafellasten zum und während des Abwurfs, die Parametrierung,
und die Arten der Formung, stellen für sich schon eine Neuerung dar.
Sämtliche
Parameter und Einstellungen des Staplers erfolgen durch Auswertung
der übermittelten
Lastdaten durch die Computersteuerung, ohne Bedienereingriff.