DE19914816A1 - Vertikal schwenkbares Fördermodul - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein vertikal schwenkbares Fördermodul zum Transport und Ausschleusen von Fördergut, insbesondere von flachen Sendungen. Das in Förderrichtung hintere Fördermodulteil ist mit einer Schubstange (7) eines angetriebenen Kurbeltriebes verbunden. Die Schwenkbewegungen in die jeweilige Endstellung sind durch entgegengesetzt gerichtete Drehbewegungen der Kurbel (6) und Abstoppen bei den Totpunkten ausführbar. Mit der Kurbel (6) ist ein Federelement (4) zur Energiespeicherung bei der Abwärtsbewegung des Fördermoduls und zur Energieabgabe bei der Abwärtsbewegung verbunden. Die Kurbel (6) wird durch das Federelement (4) an den Anschlägen, die sich in der Nähe der Totpunkte des Kurbeltriebes befinden, gehalten.

Description

Die Erfindung betrifft ein vertikal schwenkbares Fördermodul zum Transport und Ausschleusen von Fördergut, insbesondere flachen Sendungen wie Briefe, Zeitschriften und Umschläge.

Sind mehrere solcher Fördermodule hintereinander angeordnet, so kann das Fördergut durch gezieltes Ausschleusen in den Mo­ dulen zugeordnete Behälter sortiert werden. Um kurze Lücken zwischen den zu sortierenden Fördergütern und damit einen ho­ hen Durchsatz zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Schwenkbewegungen auszuführen, während sich auf diesem För­ dermodul Fördergut befindet. So kann sich z. B. bereits auf einem nach unten in Ausschleusestellung geschwenktes Förder­ modul Fördergut befinden, das eigentlich horizontal weiter­ transportiert werden soll. Beim Hochschwenken dieses Förder­ moduls und Anschlagen in der Endlage kann dann das lose auf dem Fördermodul befindliche Fördergut hochspringen und den Kontakt zum Fördermittel verlieren. Dadurch könnten undefi­ nierte Lagen der Fördergüter einschließlich Lückenverschie­ bungen entstehen. Weiterhin ist mit dem plötzlichen Abbremsen aus der vollen Schwenkgeschwindigkeit ein erhöhter Verschleiß und eine hohe Geräuschbildung verbunden.

Um zur Vermeidung dieser Nachteile die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung so zu gestalten, daß die Beschleunigungen bei Beginn und Ende der Schwenkbewegungen möglichst klein sind, wurde in der DE 44 38 207 A1 der Einsatz eines Kurbeltriebes mit einem sinusförmigen Bewegungsverlauf für den Antrieb von vertikal schwenkbaren Übergabevorrichtungen vorgeschlagen. Das Fördermodul muß dabei nach den Schwenkbewegungen zum För­ dern oder Ausschleusen eine gewisse Zeit in den Endlagen, insbesondere in der oberen Endlage, stabil verbleiben. Dies ist nur mit einer aufwendigen Positionierregelung und stark dimensioniertem Antrieb mit relativ hohem Energieverbrauch möglich.

Der in Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt daher das Pro­ blem zugrunde, einen aufwandsarmen und energiesparenden Schwenkantrieb für ein vertikal schwenkbares Fördermodul zum Transport und Ausschleusen von Fördergut, insbesondere fla­ chen Sendungen, unter Verwendung eines Kurbeltriebes zu schaffen.

Folgende Vorteile sind mit der beschriebenen Anordnung ver­ bunden:

• - Der obere Anschlag zusammen mit der Zugfeder verhindert ein Verlassen der Endlage des Kurbeltriebes, z. B. durch sehr schweres Sendungsgut, welches über die Klappe in ho­ rizontaler Richtung zur nächsten Förderklappe befördert wird.
• - Der untere Anschlag bewirkt, daß der Kurbeltrieb, hat er einmal seine untere Endlage erreicht, ohne weiteren Ener­ gieeinsatz die untere Position beliebig lange halten kann.
• - Aufgrund des geringen Winkelversatzes der unteren Endlage von der maximalen Durchstreckung des Federelementes ist die aufzubringende Arbeit/Zeit minimal bis die gespeicher­ te Federkraft für die Aufwärtsbewegung aktiviert werden kann.
• - Es ist kein Energieaufwand (Bestromung) zum Halten der un­ teren und oberen Fördermodulposition erforderlich, womit durch die reduzierte Einschaltdauer der Energieein­ satz/Erwärmung für das System minimal ist.
• - Aufgrund der Energiespeicherung , auch unter Zuhilfenahme der Gewichtskraft des Fördergutes und der minimierten Be­ lastung der Antriebseinheit kann diese kleiner und kompak­ ter dimensioniert werden.
• - Wird die Anordnung durch einen Gleichstrommotor angetrie­ ben, so wirkt sich vorteilhaft aus, daß ein Teil der Bremsenergie nicht durch Gegenbestromung aufgebracht wird (= Verschleiß und damit verringerte Lebensdauer), sondern durch einen Energiespeicher vorgenommen wird.
• - Der Kurbeltrieb kann in einer Einfachausführung zeitge­ steuert und ohne aufwendige Winkelerfassung und Regelung aufgebaut werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Dabei zeigen

Fig. 1a eine schematische Seitenansicht ei­ nes Fördermoduls mit endlosem Trans­ portband in Transportstellung,

Fig. 1b eine schematische Seitenansicht ei­ nes Fördermoduls in Aus­ schleuse-Stellung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines geregelten Motorantriebes.

Wie der Fig. 1a zu entnehmen, hat das Fördermodul 1 ein ange­ triebenes umlaufendes Förderband 2, das über zwei Rollen ge­ führt ist. Die verlängerte Achse der Rolle auf der einlaufen­ den Seite ist gleichzeitig die Schwenkachse des Moduls. Auf dem Förderband 2 befindet sich gerade ein Fördergut 3. Die Rolle auf der auslaufenden Seite ist an einer Schubstange 7 eines Kurbeltriebes gelagert. Das Förderband 2 steht in der horizontalen Förderstellung von Modul zu Modul, der Kurbel­ trieb befindet sich gerade am oberen Totpunkt. Der Pfeil deu­ tet die auszuführende halbe Kurbelumdrehung zum unteren Tot­ punkt für die Ausschleusestellung der Fig. 1b an, d. h. der Kurbeldurchmesser entspricht dem Schwenkhub des Fördermoduls. Der Pfeil in Fig. 1b deutet an, daß zum Hochschwenken die Kur­ bel 6 im entgegengesetzten Drehsinn eine halbe Umdrehung nach oben ausführt.

Da der Antrieb möglichst wenig Energie verbrauchen soll, Be­ wegungszeiten aber möglichst kurz sein sollen, wird ein Ener­ giespeicher in Form einer Zugfeder 4 eingesetzt, die mit der Kurbel 6 an der Verbindungsstelle zur Schubstange 7 verbunden ist. Bei der Ausschleusung eines auf dem Fördermodul 1 be­ findlichen Fördergutes 3 nach unten infolge einer halben Um­ drehung der Kurbel 6 nach unten wird die Zugfeder 4 durch den Antrieb und die Masse des Fördermoduls 1 und der Fördergü­ ter 3 gespannt. Wurde das Fördergut 3 ausgeschleust, so muß anschließend das Fördermodul 1 möglichst schnell nach oben schwenken, um zu vermeiden, daß bei kurzen Lücken zwischen den Fördergütern 3 das folgende Fördergut 3 eingeklemmt wird. Durch die gespannte Feder ist es möglich, diesen Vorgang mit relativ geringer Energie schnell durchzuführen.

Zur Begrenzung der Kurbelbewegung sind ein oberer Anschlag 9 und ein unterer Anschlag 10 vorgesehen, wobei der obere An­ schlag 9 knapp hinter dem oberen Totpunkt und der untere An­ schlag 10 im unteren Totpunkt bzw. kurz davor liegt. Der An­ trieb kann beispielsweise durch einen Schrittmotor oder durch einen Gleichstromgetriebemotor realisiert werden. Das Gegen­ lager der Zugfeder 4 ist an einer Federaufhängung 5 befestigt und befindet sich über dem oberen Anschlag 9. Dadurch wird die Kurbel 6 durch die Zugfeder 4 gegen den oberen Anschlag 9 in eine geringe Knickposition gezogen und auch gegen den un­ teren Anschlag 10, wenn sie über die gedachte Umsprunglinie 11, die durch das Gegenlager und die Kurbeldrehachse 8 gerade verläuft, hinaus bewegt wird. Somit ist ein definiertes Ver­ bleiben der Kurbel 6 in den Endlagen gesichert, ohne daß spe­ zielle Arretierungsmittel oder Antriebe mit energieverbrau­ chenden Haltefunktionen notwendig sind.

Aufgrund der hohen Dynamik der Drehbewegung bei einer Umdre­ hungsgeschwindigkeit von Vmax = 3 Umdrehungen/Sekunde ist ein Stoppen, welches schnell (< 50 ms) und exakt an den Anschlä­ gen 9, 10 endet, ohne Winkelerfassung und Regelung nicht mög­ lich, da der Stoppunkt beispielsweise beeinflußt wird durch

• - Belastung des Fördermoduls durch das Fördergut (Gewichtva­ rianz)
• - Wicklungstemperatur des Motors
• - Lagerreibung
• - Fertigungstoleranzen aller Art (Fördermodulgewicht, Motor­ toleranzen)
• - Betriebsspannung des Gleichstrommotors.

Diese Faktoren beeinflussen auch die Schwenkzeiten des För­ dermoduls 1.

Um möglichst gleiche Schwenkzeiten und definierte Stoppunkte zu gewährleisten, wird gemäß Fig. 2 ein Motor 17, in diesem Beispiel ein Gleichstrommotor, mit einer geringfügig höheren Spannung als der Nennspannung betrieben (ca. 10-20% mehr), was bei einem nur gering belasteten Fördermodul zu einer zu schnellen Umschlagzeit führen würde.

Eine Motorsteuerung 13 in Form eines Mikroprozessors gewinnt aus der Bewegung des Motors 17, erfaßt über zwei Einrichtun­ gen zur Winkelerfassung 12, realisiert als Hallsensoren, ei­ ner hinter einer Treiberbaugruppe 15 angeordneten Einrichtung zur Stromerfassung 16 und einen ggf. vor einer Sortierstrecke befindlichen Dicken-, Höhen- und Längensensors alle erforder­ lichen Informationen, um den Motor 17 mittels einer Pulswei­ tenmodulation 14 so zu beeinflussen, daß die Bewegung auch bei gering belastetem Fördermodul eine vorgegebene Mindest­ zeit nicht unterschreitet und auch die Dynamik angenähert an eine Sollkurve verläuft. Die Einrichtung zur Stromerfassung 16 ermöglicht eine verlässliche Bestimmung des Lastmomentes, da beim Gleichstrommotor I = f(M) ist.

Der Dicken-, Höhen- und Längensensor und seine Meßinformation ersetzt bei angenommener Proportionalität zwischen Volumen und Gewicht eine aufwendige Wiegung.

Um die Drehrichtung/-geschwindigkeit des Motors zu detektie­ ren, wurden zwei Hallsensoren versetzt angeordnet an der Mo­ torwelle verwendet.

Die bei sehr leichtem Sendungsgut nicht genutzten Leistungs­ reserven stehen dann zum Ausgleich der weiter oben aufge­ listeten Belastungsfaktoren und Störgrößen zur Verfügung, wo­ durch eine konstante Umschlagzeit erreicht wird.

Aus den Sensorinformationen abgeleitet wird auch durch die Motorsteuerung 13 der Einsetzpunkt der Bremsung und deren Dauer, um ein genaues Anfahren der Anschläge 9, 10 zu ermögli­ chen. Hierdurch werden elastische Anschläge, unnötiger Ver­ schleiß, Geräusche, etc. vermieden. Der Einsetzpunkt der Bremsung und deren Dauer wird dynamisch in Abhängigkeit von Lastmoment und der Winkelgeschwindigkeit/Winkelposition des Kurbeltriebes bestimmt. Die Motorsteuerung 13 kann den Motor 17 so ansteuern, daß die Kurbel an den Anschlägen keine Bewe­ gungsenergie mehr hat.

Für ein besonders sanftes und ruckfreies Schwenken des För­ dermoduls 1 hat die Winkelgeschwindigkeit des Antriebsmotors einen sinusförmigen Verlauf, so daß der Schwenkvorgang des Fördermoduls 1 einen einstellbaren Verlauf besitzt.

Bei einer weiteren einfachen Antriebsausführung ohne Winkel­ positionssensoren und Regelung des Motors 17, die eingesetzt werden kann, wenn beispielsweise an die Einhaltung bestimmter Schwenkzeiten der Fördermodule keine hohen Anforderungen ge­ stellt werden oder die Einflüsse der Störgrößen gering sind (z. B. geringere Gewichtsvarianz), ist der zeitgesteuerte An­ trieb so ausgelegt, daß die elastisch ausgeführten Anschläge auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen (hohe Be­ triebsspannung, niedrige Lagerreibung, minimal belastetes Fördermodul) einen Teil der Bewegungsenergie des Kurbeltrie­ bes aufnehmen.

Durch die Anordnung wie in Fig. 1b dargestellt, insbesondere durch eine geschickte Wahl des Winkels α, welcher den Winkel zwischen Umsprungpunkt des Kurbeltriebes und der unteren End­ lage beschreibt, ist ein sicheres Erreichen der Endlagen ge­ geben.

Soll es bei Überbelastungen oder Verklemmungen nicht zur Zer­ störung des Antriebes oder Fördergutes kommen oder sollen Verletzungen des Personals bei Fehlbedienungen vermieden wer­ den, wird die Schubstange 7 als Federelement, vorzugsweise als Gasdruckfeder ausgeführt. Weiterhin kann in der Ausfüh­ rung gemäß Fig. 2 ein irregulärer Betriebszustand über eine Zeitüberwachung des Bewegungsvorganges, über die Einrichtung zur Motorstromerfassung 16 und die Einrichtungen zur Win­ kelerfassung 12 von der Motorsteuerung 13 erkannt werden und damit auf ein Federelement verzichtet werden.

Werden unter den hintereinander angeordneten Fördermodulen 1 Sortierbehälter angeordnet, so können die Fördergüter nach bestimmten Sortierkriterien in die den Sortierkriterien zuge­ ordneten Sortierbehälter geleitet werden, indem das entspre­ chende Fördermodul 1 nach unten schwenkt und das Fördergut 3 in einen betreffenden Behälter leitet. Zur Erzielung einer räumlich kompakten Anordnung können zwei oder mehrere solcher Fördermodulreihen mit Sortierbehälter übereinander angeordnet werden. Die Eingangsfördermodule dienen dann als Weichen zur Aufteilung in die verschiedenen Ebenen.

Claims (14)

1. Vertikal schwenkbares Fördermodul zum Transport und Aus­ schleusen von Fördergut (3), insbesondere flachen Sendungen, dessen in Förderrichtung hinterer Teil mit einer Schubstan­ ge (7) eines angetriebenen Kurbeltriebes zur Ausführung der Schwenkbewegungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die auf- und abwärts gerichteten Schwenkbewegungen durch entgegengesetzt gerichtete Kurbelbewegungen ausführbar sind, daß in der Nähe der Totpunkte des Kurbeltriebes jeweils ein Anschlag (9, 10) zur Begrenzung der Kurbelbewegung angeordnet ist, daß das mit der Schubstange (7) verbundene Ende der Kurbel (6) mit einem Federelement (4) zur Energiespeicherung bei der Abwärtsbewe­ gung des Fördermoduls (1) und Energieabgabe bei der Aufwärts­ bewegung verbunden ist und das ortsfeste Gegenlager des Fe­ derelementes (4) und die Anschläge (9, 10) so angeordnet sind, daß die Kurbel (6) durch eine zu den Anschlägen (9, 10) hin gerichtete Kraftkomponente des Federelementes (4) an den An­ schlägen (9, 10) gehalten wird.

2. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die An­ schläge (9, 10) kurz hinter dem oberen und im unteren Totpunkt befinden, das Federelement (4) als Zugfeder ausgebildet ist und sein ortsfestes Gegenlager über und hinter dem oberen An­ schlag (9) angeordnet ist.

3. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Einrichtung zur Winkelerfassung (12) vorgesehen ist, mit deren Hilfe über die Winkelposition und -geschwindigkeit ei­ nes Motors (17) zum Antrieb der Kurbel (6) die Schwenkpositi­ on und -geschwindigkeit zu jedem Zeitpunkt ermittelt wird.

4. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ein­ richtungen zur Winkelerfassung (12) winkelversetzt an der Mo­ torwelle zur Ermittlung der Drehrichtung angeordnet sind.

5. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach einem der Ansprü­ che 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor­ steuerung (13) so ausgeführt ist, daß Änderungen der Motor­ winkelgeschwindigkeit infolge von auf dem Fördermodul befind­ lichem, unterschiedlich schwerem Fördergut (3) während des Schwenkens ausregelbar sind.

6. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach einem der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor­ steuerung (13) für den Halt der Kurbel (6) an einer definier­ ten Position in Abhängigkeit von der Winkelposition der Kur­ bel (6) und der Winkelgeschwindigkeit des Motors (17) den Be­ ginn und die Größe der Bremsbeschleunigung dynamisch ermit­ telt.

7. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbrems­ vorgang so gesteuert ist, daß die Kurbel (6) an den Anschlä­ gen (9, 10) zum Halten kommt.

8. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlä­ ge (9, 10) elastisch sind und der Abbremsvorgang so gesteuert ist, daß die elastischen Anschläge (9, 10) einen Teil der Be­ wegungsenergie aufnehmen.

9. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach einem der Ansprü­ che 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor­ steuerung (13) so ausgeführt ist, daß die Winkelgeschwindig­ keit des Motors (17) einen einstellbaren Verlauf hat.

10. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach einem der Ansprü­ che 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Motor­ steuerung (13) so ausgebildet ist, daß sie aus den Signalen einer Einrichtung zur Motorstromerfassung (16) und Einrich­ tungen zur Winkelerfassung (12) irreguläre Betriebszustände erkennt.

11. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub­ stange (7) als Federelement ausgeführt ist.

12. Vertikal schwenkbares Fördermodul nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schub­ stange (7) als Gasfeder ausgeführt ist.

13. Verteileinrichtung mit hintereinander angeordneten, ver­ tikal schwenkbaren Fördermodulen nach Anspruch 1, auf denen die Fördergüter (5) hintereinander liegend transportiert wer­ den, dadurch gekennzeichnet, daß unter jedem Fördermodul ein Verteilfach angeordnet ist, wobei gemäß der den Transportgütern jeweils zugeordneten Verteilinformationen diese in das entsprechende Verteilfach durch Ausschwenken des Fördermoduls geleitet werden.

14. Verteileinrichtung nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Reihen hintereinander angeordneter, vertikal schwenkba­ rer Fördermodule mit dazugehörigen Verteilfächern übereinan­ der angeordnet sind, vor denen mindestens ein vertikal schwenkbares Fördermodul zum Verteilen auf die verschiedenen Reihen angeordnet sind.