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Verweis auf verwandte Anmeldungen
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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 9. Februar 2004 eingereichten
vorläufigen
US-Patentanmeldung mit der laufenden Nummer 60/542,295.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Die
verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich
auf ein System und ein Verfahren zum Sortieren von Artikeln in einem
Postbearbeitungssystem.
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Durch
den Postdienst eines Landes werden täglich Artikel zur Zustellung
an Millionen von einzelnen Wohnungsadressen bearbeitet. In der gesamten Anmeldung
beziehen sich Artikel und Post oder Postartikel auf Postgut, Zeitschriften,
Bücher
und andere derartige im Wesentlichen flache Artikel. Bevor Briefträger ihre
Zustellungsrouten ablaufen oder abfahren, werden alle Artikel für die Briefträger durch
ein Postbearbeitungssystem in einer Verarbeitungsanlage des Postdienstes
sortiert, wonach die sortierten Artikel für jede Wohnungsadresse verpackt
werden. Ein Briefträger
ist u. a. dafür
zuständig,
alle diese Artikel zur effizienten Zustellung an die Wohnungsadressen
entsprechend zu ordnen.
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Das
Postbearbeitungssystem ist vollautomatisch, um die Menge an täglichen
Artikeln zu bewältigen.
Es enthält
beispielsweise ein DPP-System (Delivery Point Packaging – Zustellpunktverpackung), das
die Artikel trennt, ihre Bestimmungsadressen liest und die Artikel
auf der Grundlage ihrer jeweiligen Bestimmungsadressen gruppiert.
Ein DPP-System weist beispielsweise eine Anordnung aus zahlreichen
Einzelfächern
oder -schlitzen für
einzelne Artikel auf. Zuführeinrichtungen
führen
die Artikel an Ladestellen in ein Transportsystem ein. An dieser
Stelle ist die Bestimmungsadresse eines Artikels bekannt, und das
Transportsystem transportiert den Artikel einen Zustellweg entlang
zu einem Schlitz, der der Bestimmungsadresse dieses Artikels im
voraus zugeordnet ist.
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Kurzdarstellung bestimmter
erfindungsgemäßer Aspekte
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Ein
allgemeiner Aspekt eines Postverarbeitungssystems besteht darin,
es so rationell und zuverlässig
wie möglich
und so kostengünstig
für den Postdienst
wie möglich
zu betreiben. Ein Parameter, der die Effizienz und die Betriebskosten
beeinflusst, ist die Anzahl der Zustelldurchgänge, die zur Zustellung der
Artikel zu den bestimmten Zustelladressen zugeordneten Fächern notwendig
sind. Durch die Reduzierung der Anzahl von Zustelldurchgängen lassen
sich Effizienz und Zuverlässigkeit
verbessern und Betriebskosten senken. Es ist daher eine Aufgabe,
ein Postverarbeitungssystem bereitzustellen, das den Betrieb mit
einer minimalen Anzahl von Zustelldurchgängen gestattet.
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Dementsprechend
bezieht sich ein Aspekt auf ein System zum Sortieren von Postgut,
das mehrere Postgutzuführeinrichtungen
aufweist. Eine Verzögerungsstraße empfängt Postgut
von einer der Zuführeinrichtungen
und eine Zustellstraße
empfängt Postgut
von einer anderen der Zuführeinrichtungen. Jeder
von mehreren Türmen
hat mehrere Bestimmungsfächer,
die so angeordnet sind, dass sie das Postgut von der Verzögerungsstraße und der
Zustellstraße
aufnehmen. Die Bestimmungsfächer
bewegen sich seitlich bezüglich
der Türme.
Ferner empfangen mehrere Schalen das Postgut von der Zustell- und
der Verzögerungsstraße und stellen
das Postgut ausgewählten
Bestimmungsfächern
zu.
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Bei
einem anderen Aspekt geht es um ein Verfahren zum Sortieren von
Postgut. Eine erste Zuführeinrichtung
wird betätigt,
um einen ersten Postgutstrom mit einer vorbestimmten ersten Geschwindigkeit
in eine Zustellstraße
einzuführen,
und eine zweite Zuführeinrichtung
wird betätigt,
um einen zweiten Postgutstrom mit einer vorbestimmten zweiten Geschwindigkeit
in eine Verzögerungsstraße einzuführen. Das
Postgut wird von der Zustellstraße und der Verzögerungsstraße auf mehrere
Schalen geladen. Die Schalen bewegen sich auf einem Schienensystem
entlang mehreren Bestimmungsfächern,
die so angeordnet sind, dass sie das Postgut von der Verzögerungsstraße und der
Zustellstraße
gezielt empfangen. Die erste und die zweite Geschwindigkeit sind
so gewählt,
dass sie für
einen vorbestimmten Durchsatz des Schienensystems sorgen. Zum Leeren
der Bestimmungsfächer
bewegen sich diese bezüglich
der Schalen.
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Kurze Beschreibung der mehreren
Ansichten der Zeichnungen
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Diese
und andere Aspekte, Vorteile und neue Merkmale der hier beschriebenen
Ausführungsformen
werden aus der Lektüre
der folgenden ausführlichen
Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen deutlich.
In den Zeichnungen haben dieselben Elemente dieselben Bezugszahlen.
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Es
zeigen:
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1 einen
schematischen Überblick über eine
Ausführungsform
eines Postverarbeitungssystems,
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2 eine
Querschnittsansicht einer Ausführungsform
eines Sortiererabschnitts des Postverarbeitungssystems,
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3 eine
Seitenansicht des Sortiererabschnitts aus 2,
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4 eine
Ausführungsform
eines vertikalen Ablenkers, der an einen Rahmen des Postverarbeitungssystems
gekoppelt ist, und
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5–7 verschiedene
Optionen zum Betreiben und Anordnen der Zuführeinrichtungen des Postverarbeitungssystems.
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Ausführliche
Beschreibung bestimmter erfindungsgemäßer Ausführungsformen
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1 zeigt
eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Postverarbeitungssystems,
um einen allgemeinen Überblick über ein
Postverarbeitungssystems zu geben. Die Darstellung zeigt grundlegende
Flüsse
und funktionale Beziehungen innerhalb des Systems. Zu diesen grundlegenden
Flüssen
und funktionalen Beziehungen gehören Abschnitte
zum Zuführen
der Artikel, Leiten der Artikel und Sortieren der Artikel. Diese
Flüsse
und Beziehungen stellen einige der funktionalen Hauptmerkmale des
Systems dar. Der Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet der Postverarbeitungssysteme
weiß, dass
das System verschiedene andere funktionale Merkmale aufweist. Es
folgt eine ausführlichere
Beschreibung einer Ausführungsform
des Systems und seiner Strukturkomponenten.
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Kurz
gesagt, trennt der Zuführabschnitt
einzelne Artikel aus Postbündeln
ab, um ihre einzelnen Bestimmungsadressen zu identifizieren. Dazu
weist der Zuführabschnitt
bei einer Ausführungsform
Zuführeinrichtungen 2, 4 und
optische Zeichenerkennungsvorrichtungen (OCR) oder Strichkodelesevorrichtungen
oder eine Kombination aus diesen Lesevorrichtungen auf. Nach der
erfolgreichen Identifizierung der Bestimmungsadressen gibt der Zuführabschnitt
die Artikel an den Leitabschnitt weiter. Der Leitabschnitt hat eine
Infrastruktur, die die Artikel entsprechend ihren Bestimmungsadressen
zum Sortierabschnitt transportiert. Zu der Infrastruktur des Leitabschnitts
gehören
zusätzlich
zu anderen Elementen vertikale Ableiter 6, 7, 8.
Der Sortierabschnitt ist dem Leitabschnitt zugeordnet, um die Artikel
zu empfangen, und weist eine vorbestimmte Anzahl von Türmen 10, 12, 14 auf,
die mehrere Fächer 20 für die Artikel
haben. Bei einer Ausführungsform
ist jedes Fach 20 einer einzelnen Bestimmungsadresse zugeordnet.
Nach der Zustellung der Artikel an die Fächer 20 transferiert
ein Transportmechanismus die Artikel von den Fächern 20 zu Behältern, die
verpackte Artikel beispielsweise nach Bestimmungsadressen empfangen.
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Bei
einer Ausführungsform
gibt die Zuführeinrichtung 2 Briefe
in das System ein, während
die Zuführeinrichtung 4 andere
flache Artikel eingibt. Somit erzeugen die Zuführeinrichtungen 2, 4 zwei
getrennte Artikelströme.
Bei den Zuführeinrichtungen 2, 4 kann
es sich um herkömmliche
Zuführeinrichtungen
handeln, deren Struktur und Betrieb Durchschnittsfachleuten auf
dem Gebiet der Postverarbeitungssysteme bekannt sind. Die Zuführeinrichtung 2 ist
an eine Zustellstraße 16 gekoppelt,
die Briefe von der Zuführeinrichtung 2 empfängt. Die
Zustellstraße 16 hat
Schalter 16a, 16b, um einen Brief an einen der drei
Türme 10, 12, 14 zuzustellen.
Die Zuführeinrichtung 4 ist
an eine Verzögerungsstraße 18 gekoppelt, um
flache Artikel von der Zuführeinrichtung 4 zu
empfangen. Die Verzögerungsstraße 18 hat
Schalter 18a, 18b, 18c, um einen flachen
Artikel an einen der Türme 10, 12, 14 zuzustellen.
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Bei
einer Ausführungsform
empfängt
die Zustellstraße 16 die
Briefe von der Zuführeinrichtung 2 bei
einem Durchsatz von ungefähr
3 Briefen pro Sekunde; dabei handelt es sich beispielsweise um ein Deckbandsystem,
das mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 3 m/s läuft. Bei dieser Ausführungsform
ist keine Verzögerungsstraße an die
Zuführeinrichtung 2 gekoppelt,
da Briefe üblicherweise
mit einem Strichkode versehen sind, wodurch die Bestimmungsadresse
unmittelbar zu Verfügung
steht.
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Bei
der dargestellten Ausführungsform
handelt es sich bei der Verzögerungsstraße 18 um
einen U-Kanal, der als Lagerabschnitt für die flachen Artikel dient.
Die Verzögerungsstraße 18 empfängt die
flachen Artikel bei einem Durchsatz von ungefähr einem Brief pro Sekunde
und sorgt für
eine Zeitverzögerung,
die so konfiguriert ist, dass das System die optische Zeichenerkennung
durchführen
kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel
beträgt
das Durchsatzverhältnis
von Briefen zu anderen flachen Artikeln 3:1. Wenn die Verzögerungsstraße 18 mit
einer Geschwindigkeit von ungefähr
0,5 m/s läuft
und es wird eine Verzögerungszeit
von ungefähr
30 Sekunden gewünscht,
kann die Verzögerungsstraße 18 eine Länge von
ungefähr
15 m haben, bevor sie den ersten Schalter 18a erreicht.
Ferner handelt es sich bei den Schaltern 18a, 18b, 18c um
U-Kanalschalter. Der U-Kanal der Verzögerungsstraße 18 und die Schalter 18a, 18b, 18c sorgen
dafür,
dass die flachen Artikel in einer im Wesentlichen aufrechten (vertikalen)
Position transportiert werden und an den Schenkeln des U anliegen.
An Ausgangsenden der Schalter 18a, 18b, 18c können Vorrichtungen
in den Transportweg eingeführt
werden, die die flachen Artikel in eine für die weitere Handhabung gewünschte Position
bringen (z. B. durch Umwenden oder Drehen).
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Es
wird erwogen, dass bei einer Ausführungsform eine zentrale Steuerung
das Postverarbeitungssystem überwacht
und steuert. Neben ihren anderen Funktionen steuert die zentrale
Steuerung die Betriebsgeschwindigkeiten und Durchsätze der
Zuführeinrichtungen 2, 4,
den Betrieb der Zustellstraße 16 und
der Verzögerungsstraße 18 sowie
den Betrieb und die Position der Schalter 16a, 16b, 18a, 18b, 18c.
Ferner ist die zentrale Steuerung so konfiguriert, dass sie abgewiesene
Artikel handhabt und sie wieder einführt oder sie erforderlichenfalls
an eine manuelle Zuführeinrichtung
schickt.
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Wie
in 1 gezeigt, weist jeder Turm 10, 12, 14 zwei
Rahmen 10a, 10b, 12a, 12b, 14a, 14b auf,
wobei jeder eine vorbestimmte Anzahl von Ebenen und Fächern 20 hat,
die so ausgelegt sind, dass sie sich bezüglich der Rahmen 10a, 10b, 12a, 12b, 14a, 14b seitlich
bewegen. 1 zeigt nur eine der Ebenen
der Türme,
die strukturell im Wesentlichen identisch sind, von oben. Ferner
werden in jedem Turm 10, 12, 14 die beiden
Rahmen 10a, 10b, 12a, 12b, 14a, 14b durch
ein Schienensystem 22 aneinandergekoppelt, das nach Ebene
arbeitet. Für
jede Ebene gibt es Schalen 24, 26, die so konfiguriert sind,
dass sie sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von ungefähr 1,4 m/s
auf dem Schienensystem 22 vor den Fächern 20 und entlang
einer geschlossenen Schleife bewegen. Das Schienensystem 22 kann
pro Ebene und Turm 10, 12, 14 ungefähr 56 m
lang sein. Bei einer Ausführungsform
können sich
ungefähr
40 Schalen 24, 26 pro Ebene und Turm 10, 12, 14 gegen
den Uhrzeigersinn bewegen. Die Fächer 20 jeder
Ebene können
von den Schalen 24, 26 zur Zustellung eines Artikels
erreicht werden.
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Bei
einer Ausführungsform
hat jeder Rahmen 10a, 10b, 12a, 12b, 14a, 14b 15
Ebenen, und die Fächer 20 jeder
Ebene sind beispielsweise in Reihen mit doppelter Tiefe angeordnet,
wobei jede Reihe zwischen ein paar Dutzend und mehreren hundert Fächer, beispielsweise
168, hat. Die Fächer 20 liegen beispielsweise
nebeneinander mit einer horizontalen Neigung von ungefähr 300 mm
und einer Länge
von ungefähr
400 mm. Die 15 Ebenen können
ungefähr 150
mm vertikal voneinander beabstandet sein und eine aktive Gesamthöhe von ungefähr 2,25
m haben. Angenommen, in jedem Rahmen 10a, 10b, 12a, 12b, 14a, 14b sind
zwei oder mehr Ebenen einem Briefträger zugeordnet, also beispielsweise
drei Ebenen pro Briefträger,
dann sind einem Briefträger
mehrere hundert Fächer 20 zugeordnet.
In diesem Beispiel kann jeder Rahmen 10a, 10b, 12a, 12b, 14a, 14b fünf Briefträger bedienen.
Das Postgut erreicht die verschiedenen Ebenen der Türme 10, 12, 14 gezielt durch
die vertikalen Ablenker 6, 7, 8, die
zwischen die Schalter 18a, 18b, 18c gekoppelt
und ausführlicher
in Bezug auf 4 beschrieben sind.
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2 zeigt
eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines Rahmens 10a des
Postverarbeitungssystems. Die Querschnittsansicht zeigt die 15 Ebenen
des Rahmens 10a, die Fächer 20 in
einer Anordnung mit doppelter Tiefe und das Schienensystem 22.
Bei der dargestellten Ausführungsform
ist ein Träger 25 ferner
so konfiguriert, dass er drei Schalen 24 empfängt und
die Schalen 24 am Schienensystem 22 entlang zu
den Fächern 20 transportiert.
Anstatt der Benutzung eines Trägers 25,
wird jedoch in Erwägung
gezogen, das System zu auszulegen, dass sich jede Schale 24 unabhängig auf
dem Schienensystem 22 bewegt. Zu Darstellungszwecken zeigt 2 einen
flachen Artikel auf je der Schale 24. Es wird in Erwägung gezogen,
dass die anderen Rahmen 10b, 12a, 12b, 14a, 14b im
Wesentlichen dieselbe Struktur haben.
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Jeder
Träger 25 ist
so konfiguriert, dass er sich unabhängig auf dem Schienensystem 22 bewegt
und vor dem Fach 20 anhält,
das der Bestimmungsadresse des flachen Artikels zugeordnet ist. Jede
Schale 24 kann sich bezüglich
des Trägers 25 bewegen,
um den flachen Artikel in einem Fach 20 der ersten oder
zweiten Reihe abzulegen. Beispielsweise kann der flache Artikel
in das Fach 20 geschoben oder geworfen werden. Ferner kann
ein Teleskoparm den flachen Artikel von der Schale 24 zum Fach 20 transferieren.
Das Fach 20 kann eine Abstreifvorrichtung aufweisen oder
eine beliebige andere geeignete Vorrichtung, um den flachen Artikel
im Fach 20 zu halten.
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3 zeigt
eine Seitenansicht eines (z. B. Rahmen 14b) der in 1 gezeigten
Rahmen 10a–14b.
Aus Übersichtlichkeitsgründen sind
die Ebenen nummeriert. Jede der 15 Ebenen hat ein Förderbandsystem.
Das Förderband
ist gemuldet, so dass der Platz zwischen zwei Tragstücken eines
der Fächer 20 bildet.
Ferner zeigt 3 eine Schale 24 (Ebene
10), die neben einem Fach 20 positioniert ist, Fächer 20,
die Postgut enthalten (Ebenen 6 und 10) und Behälter 29 mit hohem
Fassungsvermögen
(z. B. 5 Behälter).
Es wird in Erwägung
gezogen, dass die Schalen 24 die Behälter 29 erreichen
können
und dass die Behälter 29 beispielsweise
Firmen zugeordnet werden können,
die eine bedeutende Menge Post bekommen. Wie in 3 gezeigt,
sind die Behälter 29 auf
der rechten Seite des Rahmens 14b positioniert.
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Bei
einer Ausführungsform
wartet das Postverarbeitungssystem, bis alle Fächer 20 gefüllt sind oder
das gesamte Postgut des vorliegenden Postbündels sortiert worden ist,
und aktiviert dann das Förderbandsystem,
um die Fächer 20 bezüglich des Schienensystems 22 seitlich,
z. B. von rechts nach links, zu bewegen. Es wird in Erwägung gezogen, dass
das System das Förderbandsystem
einer Ebene unabhängig
vom Bandsystem der anderen Ebenen betreibt.
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Während sich
die Fächer 20 von
rechts nach links bewegen, verlassen die Artikel den Sortierabschnitt
an der linken Seite des Rahmens 14b, wie in 3 gezeigt.
Dementsprechend erfolgt das Leeren der Fächer 20 an oder in
der Nähe
der linken Seite des Rahmens 14b. Zum Vorgang des Leerens
der Fächer 20 kann
zum Verpacken des Inhalts jedes Fachs 20 beispielsweise
gehören,
dass das Postgut schrumpfverpackt, eingesackt oder umwickelt wird. 3 zeigt
auf Ebene 6 eine Reihe von verpackten Packungen auf der linken Seite
des Rahmens 14b. Die Packungen können dann in einem Behälter für sortierte
Post gestapelt werden.
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4 zeigt
eine Ausführungsform
des vertikalen Ablenkers 6, der an den Rahmen 10a des
Postverarbeitungssystems gekoppelt ist. Der vertikale Ablenker 6 ist
so gekoppelt, dass er flache Artikel vom Schalter 18c empfängt. Ein
System von miteinander verbundenen Schaltern 30 und Abschnitten 32 ist
so konfiguriert, dass ein flacher Artikel gezielt abgelenkt wird,
um eine der verfügbaren
(15) Ebenen des Rahmens 10a zu erreichen. Bei einer Ausführungsform
basieren die Schalter 30 und Abschnitte 32 auf
einem Flachbandsystem, das die flachen Artikel auf der gewünschten
Ebene in die Schale 24 wirft. Das Bandsystem und die Schalen 24 sind
so angeordnet, dass ein geeigneter Neigungswinkel vorliegt, der
das Werfen der flachen Artikel in die Schalen 24 unterstützt. Darüber hinaus
kann ein Anschlag- oder Niederhaltemechanismus vorgesehen sein,
der das Laden der Schalen 24 unterstützt.
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5–7 zeigen
verschiedene Optionen zum Betreiben und Anordnen der Zuführeinrichtungen
des Postverarbeitungssystems. Bei diesen beispielhaften Darstellungen
beträgt
der Gesamtdurchsatz der Zuführeinrichtungen
vier Artikel pro Sekunde (4/s). In 5 läuft die
(Brief-)Zuführeinrichtung 2 mit einer
Geschwindigkeit von vier Artikeln pro Sekunde (4/s), lässt aber
nach jedem dritten Artikel eine Lücke. Als solche führt die
Zuführeinrichtung 2 Briefe mit
einer Geschwindigkeit von drei Briefen pro Sekunde (3/s) in die
Zustellstraße 16 ein.
Die Zuführeinrichtung 4 läuft mit
einer Geschwindigkeit von einem Artikel pro Sekunde (1/s) und führt als
solche einen flachen Artikel mit einer Geschwindigkeit von 1/s in die
Verzögerungsstraße 18 ein.
Am Schienensystem 22 verschmelzen die beiden Artikelströme zu einem einzigen
Strom. Das heißt,
sobald die Schalen 24, 26 beladen sind, laufen
sie mit einer Geschwindigkeit von 4/s. Wie in 5 gezeigt,
folgt nach einer Reihe von drei mit Briefen beladenenen Schalen 26 eine Schale 24 mit
einem flachen Artikel, wodurch sich ein Verhältnis zwischen Briefen und
flachen Artikeln von 3:1 ergibt.
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In 6 läuft die
(Brief-)Zuführeinrichtung 2 mit
einer Geschwindigkeit von drei Artikeln pro Sekunde (3/s), und die
Zuführeinrichtung 4 läuft mit
einer Geschwindigkeit von einem Artikel pro Sekunde (1/s). Das Verhältnis von
Brief zu flachen Artikeln ist zwar 3:1, wie in 5,
aber die beiden Ströme
können
nicht zu einem einzigen Strom verschmolzen werden.
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In 7 ist
eine Zuführeinrichtung 2' so konfiguriert,
dass sie Briefe und flache Artikel mit einer Geschwindigkeit von
zwei Artikeln pro Sekunde (2/s) ausgibt. Auf ähnliche Weise ist eine Zuführeinrichtung 4' so konfiguriert,
dass sie Briefe und flache Artikel mit einer Geschwindigkeit von
zwei Artikeln pro Sekunde (2/s) ausgibt. Beide Zuführeinrichtungen 2', 4' belassen eine
Lücke nach
jedem Artikel. Am Schienensystem 22 verschmelzen die beiden
Artikelströme
in einen einzigen Strom. Wie in 7 dargestellt,
folgt nach einer mit einem Brief beladenen Schale eine Schale mit
einem flachen Artikel, wodurch ein Verhältnis von Brief zu flachen
Artikeln von 1:1 eingestellt wird.
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Es
wurden ein Postverarbeitungssystem und ein Verfahren zum Sortieren
von Artikeln in einem Postverarbeitungssystem offengelegt, die die
oben dargelegten Aufgaben, Mittel und Vorteile voll erfüllen. Es
wurden zwar spezifische Ausführungsformen des
Systems und Verfahrens beschrieben, aber es ist offensichtlich,
dass im Lichte der obigen Beschreibung viele Alternativen, Modifikationen
und Variationen für
Fachleute offensichtlich sind.