DE19914816C2 - Vertically swiveling conveyor module - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein vertikal schwenkbares Fördermodul zum Transport und Ausschleusen von Fördergut, insbesondere flachen Sendungen wie Briefe, Zeitschriften und Umschläge.The invention relates to a vertically pivotable conveyor module for transporting and discharging conveyed goods, in particular flat items such as letters, magazines and envelopes.
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.If several such conveyor modules are arranged one behind the other, the material to be conveyed can be discharged in the Mo containers assigned to the columns are sorted. Short gaps between the goods to be sorted and thus a ho To enable hen throughput, it is necessary to Perform pivotal movements while on this För the conveyed goods module is located. So z. B. already on a conveyor pivoted downwards in the discharge position modul conveyed goods that are actually horizontal to be transported. When swinging up this conveyor The module and stops in the end position can then loosely open jump the conveyed goods located and the Lose contact with the funding. This could undefi tied locations of the goods to be conveyed, including gaps in the gap exercises arise. Furthermore, with the sudden braking increased wear from the full swivel speed and a high level of noise.
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.To avoid these disadvantages the speed of the To design pivoting movement so that the accelerations at The start and end of the swivel movements are as small as possible, was the use of a crank mechanism in DE 44 38 207 A1 with a sinusoidal course of motion for the drive of vertically pivotable transfer devices proposed. The conveyor module must after För a certain time in the end positions, remain stable, especially in the upper end position. This is only with an elaborate positioning control and strong dimensioned drive with relatively high energy consumption possible.
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.The invention specified in claim 1 is therefore the pro underlying, a low-effort and energy-saving Swivel drive for a vertically swiveling conveyor module for Transport and discharge of conveyed goods, especially fla Chen shipments, using a crank mechanism create.
Folgende Vorteile sind mit der beschriebenen Anordnung ver
bunden:
The following advantages are associated with the arrangement described:
- - 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.- The upper stop together with the tension spring prevents leaving the end position of the crank mechanism, e.g. B. by very heavy consignment, which over the flap in ho conveyed in a horizontal direction to the next conveyor flap becomes.
- - 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.- The lower stop causes the crank mechanism, he has once reached its lower end position, without further energy The insert can hold the lower position for as long as you want. Due to the small angular misalignment of the lower end position of the maximum extension of the spring element the work / time to be minimal until the saved te spring force can be activated for the upward movement can.
- - 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.- It is not an energy expenditure (current supply) to keep the un lower and upper conveyor module position required, with what due to the reduced duty cycle of the energy set / heating for the system is minimal.
- - 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. - Because of the energy storage, also with the help the weight of the material being conveyed and the minimized loading The load on the drive unit can be smaller and more compact be dimensioned.
- - 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.- The arrangement is driven by a DC motor ben, it is advantageous that part of the Braking energy is not applied by countercurrent (= Wear and thus reduced service life), but is made by an energy store.
- - Der Kurbeltrieb kann in einer Einfachausführung zeitge steuert und ohne aufwendige Winkelerfassung und Regelung aufgebaut werden.- The crank mechanism can be contemporary in a simple version controls and without complex angle detection and regulation being constructed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un teransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are in the Un claims specified.
Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is then described in an exemplary embodiment explained in more detail with reference to drawings.
Dabei zeigenShow
Fig. 1a eine schematische Seitenansicht ei nes Fördermoduls mit endlosem Trans portband in Transportstellung, FIG. 1a is a schematic side view of egg nes conveyor module with endless ribbon Trans port in the transport position,
Fig. 1b eine schematische Seitenansicht ei nes Fördermoduls in Ausschleuse- Stellung, FIG. 1b is a schematic side view of egg nes conveying module in Ausschleuse- position,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines geregelten Motorantriebes. Fig. 2 is a schematic representation of a regulated motor drive.
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.As can be seen from Fig. 1a, the conveyor module 1 has a driven rotating conveyor belt 2 , which is ge over two rollers. The extended axis of the roller on the incoming side is also the pivot axis of the module. A conveyed item 3 is currently located on the conveyor belt 2 . The roller on the outgoing side is mounted on a push rod 7 of a crank mechanism. The conveyor belt 2 is in the horizontal conveying position from module to module, the crank mechanism is just at top dead center. The arrow indicates the half turn of the crank to be carried out at the bottom dead center for the discharge position of FIG. 1b, ie the crank diameter corresponds to the pivoting stroke of the delivery module. The arrow in Fig. 1b indicates that to swing up the cure bel 6 in the opposite direction of rotation makes half a turn upwards.
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.Since the drive should consume as little energy as possible, but movement times should be as short as possible, an energy storage in the form of a tension spring 4 is used, which is connected to the crank 6 at the connection point to the push rod 7 . In the discharge of a be on the conveyor module 1-sensitive conveyed material 3 downward due to a half-order of the crank 6 turn downward, the tension spring 4 is tensioned by the drive, and the mass of the conveyor module 1 and the Fördergü ter. 3 If the conveyed goods 3 have been discharged, the conveying module 1 must then swivel upwards as quickly as possible in order to avoid that the following conveyed goods 3 are pinched if there are short gaps between the conveyed goods 3 . The tensioned spring enables this process to be carried out quickly with relatively little energy.
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.To limit the crank movement, an upper stop 9 and a lower stop 10 are provided, the upper stop 9 just behind top dead center and the lower stop 10 at bottom dead center or just before it. The drive can be implemented for example by a stepper motor or by a DC gear motor. The counter bearing of the tension spring 4 is attached to a spring suspension 5 and is located above the upper stop 9 . As a result, the crank 6 is pulled by the tension spring 4 against the upper stop 9 into a small kink position and also against the lower stop 10 when it is moved beyond the imaginary circumferential line 11 which runs straight through the counter bearing and the crank axis of rotation 8 . Thus, a defined Ver the crank 6 remains secured in the end positions without special locking means or drives with energy-consuming holding functions are necessary.
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
Due to the high dynamics of the rotary movement at a speed of rotation of Vmax = 3 revolutions / second, stopping which ends quickly (<50 ms) and exactly at the stops 9 , 10 is not possible without angle detection and control, since the stop point is influenced by, for example
- - Belastung des Fördermoduls durch das Fördergut (Gewichtva rianz)- Load on the conveyor module by the material to be conveyed (weight Va rianz)
- - Wicklungstemperatur des Motors- Motor winding temperature
- - Lagerreibung- bearing friction
- - Fertigungstoleranzen aller Art (Fördermodulgewicht, Motor toleranzen)- Manufacturing tolerances of all kinds (feed module weight, motor tolerances)
- - Betriebsspannung des Gleichstrommotors- Operating voltage of the DC motor
Diese Faktoren beeinflussen auch die Schwenkzeiten des För dermoduls 1.These factors also affect the pivoting times of the 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.In order to ensure as same swiveling times and defined stop points, a motor is shown in Fig. 2 17, operated in this example, a DC motor, having a slightly higher voltage than the rated voltage (about 10-20% more), which is loaded only low at a Funding module would lead to a fast turnaround time.
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.A motor controller 13 in the form of a microprocessor wins from the movement of the motor 17 , detected via two devices for angle detection 12 , implemented as Hall sensors, egg ner arranged behind a driver module 15 device for current detection 16 and a possibly in front of a sorting line thickness, Height and length sensors all required information to influence the motor 17 by means of a pulse width modulation 14 so that the movement does not fall below a predetermined minimum time even with a lightly loaded conveyor module and the dynamics are approximate to a target curve. The device for current detection 16 enables a reliable determination of the load torque, since I = f (M) for the DC motor.
Der Dicken-, Höhen- und Längensensor und seine Meßinformation ersetzt bei angenommener Proportionalität zwischen Volumen und Gewicht eine aufwendige Wiegung.The thickness, height and length sensor and its measurement information replaces assuming proportionality between volumes and weight an elaborate weighing.
Um die Drehrichtung/-geschwindigkeit des Motors zu detektie ren, wurden zwei Hallsensoren versetzt angeordnet an der Mo torwelle verwendet,.To detect the direction / speed of the motor ren, two Hall sensors were staggered on the Mo Torwelle used.
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.The service not used for very light consignments reserves are then available to balance the above listed load factors and disturbance variables where is achieved by a constant turnaround time.
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.The starting point of the braking and its duration is also derived from the sensor information by the motor controller 13 in order to enable the stops 9 , 10 to be approached exactly. As a result, elastic stops, unnecessary wear, noise, etc. are avoided. The starting point of the braking and its duration is determined dynamically depending on the load torque and the angular velocity / angular position of the crank mechanism. The motor controller 13 can control the motor 17 so that the crank has no more movement energy at the stops.
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.For an especially smooth and jerk-free pivoting of the För dermoduls 1, the angular velocity of the drive motor has a sinusoidal waveform so that the pivoting operation of the conveyor module 1 possesses an adjustable course.
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.In a further simple drive design without angular position sensors and control of the motor 17 , which can be used if, for example, the maintenance of certain pivoting times of the conveyor modules does not make high demands or the influences of the disturbance variables are small (e.g. lower weight variance), the time-controlled drive is designed so that the elastically designed stops take up part of the kinetic energy of the crank mechanism even under different operating conditions (high operating voltage, low bearing friction, minimally loaded conveyor module).
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.By the arrangement as shown in Fig. 1b, in particular by a clever choice of the angle α, which describes the angle between the point of transition of the crank mechanism and the lower end position, a safe reaching of the end positions is given ge.
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.If there should be no disruption to the drive or material being conveyed in the event of overloads or jams, or personnel injuries should be avoided in the event of incorrect operation, the push rod 7 is designed as a spring element, preferably as a gas pressure spring. Furthermore, in the embodiment according to FIG. 2, an irregular operating state can be detected by the motor control 13 via a time monitoring of the movement process, via the device for motor current detection 16 and the devices for win kel capture 12 and thus dispense with a spring element.
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.If 1 sorting container is arranged under the successively arranged conveying modules, the conveyed goods can be directed according to certain sorting criteria into the sorting container assigned to the sorting criteria by the corresponding conveying module 1 swiveling downward and conveying the conveyed material 3 into a relevant container. To achieve a spatially compact arrangement, two or more such rows of conveyor modules with sorting containers can be arranged one above the other. The input conveyor modules then serve as switches for the division into the different levels.
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WO2000059815A1 (en) * | 1999-03-31 | 2000-10-12 | Siemens Aktiengesellschaft | Vertically pivotal conveying module |
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-
1999
- 1999-03-31 DE DE19914816A patent/DE19914816C2/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |