DE60300261T2

DE60300261T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Übertragen von mechanischer Energie auf die Zugwagen einer Sortiereinrichtung

Info

Publication number: DE60300261T2
Application number: DE60300261T
Authority: DE
Inventors: Attilio Soldavini; Renato Tacchi; Luciano Longhi
Original assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Current assignee: Sandvik Intellectual Property AB
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2023-03-28
Also published as: DE60300261D1; ATE286843T1; ITMI20020786A0; EP1352855A1; JP4358545B2; JP2003306225A; EP1352855B1; US6854398B2; US20030221938A1; ITMI20020786A1

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die an einem entlang einem Schienenstrang gezogenen Schlitten befestigt ist und die dafür vorgesehen ist, das Erfordernis mechanischer Energie für das Zugsystem zu erhöhen, um diese erhöhte Energie dazu zu verwenden, sie in elektrische Energie umzuwandeln, die für verschiedene Verwendungen notwendig ist.
Der Ausstattungsgegenstand der vorliegenden Erfindung findet hauptsächlich bei Sortiermaschinen des Querförderbandtyps Anwendung.
Diese Maschinen können unterschiedliche Gestaltungen aufweisen (lineare, karussellartige, L-förmige, etc.) und sie können aus einem Zug von Schlitten bestehen, der sich entlang eines Sortierweges von Eingabestationen für Gegenstände zu Vorrichtungen zum Sammeln sortierter Gegenstände bewegt. Siehe zum Beispiel die U.S. Patente Nm. 5,803,230, 5,953,995, 6,209,703 und 6,253,904, deren Beschreibungen hier unter Bezugnahme einbezogen werden.
Der Begriff "Querförderband" bedeutet, dass die Sortiereinheit, mit welcher der Schlitten ausgestattet ist, ein schmales Förderband ist, das durch einen elektrischen Motor zur unabhängigen Bewegung fähig ist, und zwar in den beiden Richtungen, die rechtwinklig zu der Verlaufsrichtung der Sortiermaschine sind.
Eine solche Sortiermaschine wird daher üblicherweise während der Beladestufe des Gegenstandes aktiviert, um die gleichen Gegenstände bordseitig unterzubringen, und während der Ausladestufe in einer oder beiden Richtungen, um die Gegenstände zum passenden Bestimmungsort zu leiten. Die für die Betätigung des Förderbandes erforderliche Energie wird durch einen an Bord eines jeden Schlittens befindlichen Elektromotor bereitgestellt. Die vorliegende Erfindung bezieht eine Vorrichtung ein, die an jedem Schlitten angeordnet und dafür vorgesehen ist, mechanische Energie aus der Schlittenbewegung herauszuziehen und sie an Bord des gleichen Schlittens zu übertragen, wo sie in elektrische Energie umgewandelt wird, um die Betätigung von Förderbändern an Bord des gleichen Schlittens bereitzustellen.
Nach dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen bekannt, die auf die Übertragung der bordseitigen elektrischen Energie des Schlittenzuges angepasst sind, was für den Betrieb der die Förderbänder ziehenden Motoren notwendig ist.
Ein Verfahren für die Übertragung elektrischer Energie bordseits des Zugschlittens besteht aus einem System aus Schienenverteilern, die entlang der Maschine angeordnet sind und von mehreren Stromzuleitungen betrieben werden (typischerweise 70 V 100 A). Bordseitig einiger Schlitten gibt es Gleitkontakte, die es erlauben, die elektrische Energie, die zu den anderen Schlitten übertragen wird, durch eine Drahtleitung abzuziehen, die entlang des gesamten Schlittenzuges angeordnet ist. Eine solche Lösung ist technisch zulässig und ausgiebig getestet, weist aber einige technische Nachteile auf. Zunächst ist sie teuer, da die Schienenverteiler, welche aus Kupfer bestehen, ganz genau parallel zu der Maschine angeordnet sein müssen. Darüber hinaus vibrieren sie, wenn sie lose sind, und verursachen das Zerbrechen der Gleitkontakte. Andererseits sind auch Gleitkontakte teuer, da sie aus Panthographen bestehen, die schwierig zu implementieren sind, darüber hinaus sind Kontakte Verschleiß und versehentlichem Zerbrechen ausgesetzt. Schließlich müssen die Schienenverteiler, um den Verschleiß zu begrenzen, überdimensioniert sein, um im Fall der gleichzeitigen Betätigung mehrerer Schlitten den Hochleistungsanforderungen standzuhalten.
Ein anderes Verfahren besteht aus der Induktionsübertragung elektrischer Energie. Ein Leitungspaar, das eine Maximalschleife entlang der gesamten Maschine bildet, hat einen geschlossenen Kreislauf, in welchem ein Generator einen Wechselstrom von 50–100 A bei einer ungefähren Frequenz von 28 kHz bildet. Der in die beiden Kabel fließende Strom erzeugt ein konzentrisches Magnetfeld um die beiden Leitungen herum. Der E-Kern der auf den Schlitten installierten Transformatoren weist zu den beiden Leitungen, wodurch der Magnetkreis geschlossen wird. Ein Wechselstrom wird durch die auf einem solchen Kern gewundene Wicklung eingespeist, und er kann ausgerichtet und für den Antrieb des bordseitigen Motors verwendet werden. Eine solche Lösung ist vom Konzept her einfach, weist aber zwei erhebliche Nachteile auf, und zwar zunächst, dass hohe Frequenzen Störströme in nahegelegenen Metallgegenständen herbeiführen. Daher ist es, neben den schwerwiegenden Dämpfungsproblemen, notwendig, geeignete Schutzvorrichtungen aufzubauen, um potentiell lebensgefährliche Situationen für das Wartungspersonal zu verhindern. Zusätzlich ist der Wirkungsgrad bei der Übertragung von Leistungsspitzen so gering, dass es bordseitiger Akkumulatoren bedarf, um starke Leistungsspitzen zu liefern, wenn sie erforderlich sind.
Ein anderes Verfahren besteht in der Verwendung der mechanischen Energie des Schlittenzugsystems, indem man sie bordseits jedes Schlittens durch ein Druckrad überträgt, das an jedem der Schlitten angebracht ist und sie durch einen Generator, der durch das Rad betätigt wird, in elektrische Energie umwandelt.
Im Durchschnitt dürfte eine Maschine etwa 3 KW Strom für das Beladen und Sortieren benötigen, es können aber auch Situationen auftreten, wo sogar 20 KW benötigt werden, und zwar aufgrund der gleichzeitigen Abladung mehrerer Gegenstände, bedingt durch statistische Kombination. Ein derartiger Nachteil wird dadurch gelöst, dass man jeden Schlitten mit einer Batterie ausstattet, wobei der Generator, der während der Maschinenbewegung ununterbrochen arbeitet, die Batterie auflädt, welche daher während der Fortbewegung der Maschine die Energie akkumuliert, die sich in den wenigen Sekunden, die für das Be- oder Entladen des Schlittens notwendig sind, entlädt. Auf diese Weise ist es selbst mit einem kleinen Stromgenerator möglich, die für Be- und Entladevorgänge erforderliche elektrische Energie zu erhalten.
Jedoch Ist eine solche Lösung sehr komplex, da – neben dem Generator – eine bordseitige Batterie benötigt wird und Batterien teuer, umweltverschmutzend und schwer sind und eine kurze Lebensdauer haben.
Batterien müssen passend geschützt werden, da sie für Betreiber nahe an der Sortiermaschine im Falle einer mechanischen Hemmung, verursacht durch die transportierten Gegenstände, gefährlich sein können.
Darüber hinaus gibt es eine dieser Einheiten für jeden Schlitten und zusätzlich zu dem Generator und der Batterie schließen die Einheiten auch eine Steuerungseinheit ein, welche die Kosten spürbar erhöht.
Diese Nachteile werden überwunden durch die Anwendung eines Verfahrens und der relevanten Vorrichtung, was Gegenstand einer weithin bekannten, gleichzeitig eingereichten U.S. Patentanmeldung Nr. [Attorney Docket 024445-298] (entsprechend der Italienischen Patentanmeldung Nr. MI2002A 000785, eingereicht am 12. April 2002) ist, auf welche für weitere Details Bezug genommen werden wird, der gemäß die Energie in den Batterien nicht als elektrische Energie, sondern vielmehr in dem sich bewegenden Schlittenzug gespeichert wird, das heißt, es wird die hohe Speicherfähigkeit mechanischer Energie der gleichen Maschine durch ihre kinetische Energie genutzt.
Da durch die Anwendung eines solchen Verfahrens die Momentanleistungen, die für die Übertragung von Gegenständen bordseits der Schlitten notwendig sind, sehr hoch sein können, müssen die gezogenen Räder stark gegen den Schienenstrang gepresst werden, um das Reibungsgleiten der Räder zu verhindern, was aber wiederum die mechanischen Teile stark beansprucht.
Darüber hinaus ist der Stand der Technik, der die Verwendung eines in einen Schienenstrang eingreifenden Zahnrads bereitstellt, teuer und verursacht übermäßiges Geräusch.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die obigen Nachteile durch eine Vorrichtung zu überwinden, bei der die auf die Teile wirkende Belastung nur die notwendige ist und nicht durchgehend den Maximalwert darstellt, wobei Mittel bereitgestellt werden, die darauf angepasst sind, die Belastung auf das Rad auf Basis des von dem Abladesystem benötigten Momentanstroms zu erhöhen.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Lage, die auf das Rad ausgeübte Belastung zu begrenzen, wobei Mittel bereitgestellt werden, die auf die Deaktivierung des Mechanismus angepasst sind, der den Belastungsanstieg erzeugt, wenn die Energieanforderungen eine festgesetzte Grenze übersteigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Anschluss unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
1a eine perspektivische Ansicht von oben auf einen Hauptteil eines Schlittens (ohne Querbänder) ist, der mit der erfindungsgemäßen Energieübertragungsvorrichtung ausgestattet ist,
1b eine Draufsicht auf den Schlitten von 1a mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Energieübertragungsmechanismus zeigt,
2 eine Vergrößerung eines Teils von 1b zeigt,
3 eine Darstellung der Vorrichtung von 2 zeigt, die die Kräfte verdeutlicht, welche zwischen der Vorrichtung selbst und dem Schienenstrang wirken, und
4 eine zweite bevorzugte Ausführungsform eines Energieübertragungsmechanismus zeigt.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
Unter Bezugnahme auf die 1a, 1b bezeichnet die Bezugsziffer (1) einen Schlitten, der auf einem Schienenstrang (2) gleitet, der durch zwei parallele Schienen (2a, 2b) gebildet wird, wogegen Bezugsziffer (3) ein Friktionsrad bezeichnet, das von einem Arm (4) gehalten wird und das sich relativ zu dem Arm (4) um eine Achse (5) dreht, die von einem Schaft (5a) definiert wird. Dar Arm (4) ist gelenkig an dem Schlitten (1) zum Drehen um eine Achse (6) angebracht und das Rad (3) steht in Kontakt mit einer Schiene (2a) des Schienestrangs (2) an einem Punkt (7). Der Schlitten (1) bewegt sich entlang des Schienestrangs (2) in der durch Pfeil (Piezoelement) angezeigten Richtung und platziert das Rad (3) in der Drehung in der durch Pfeil (9) angezeigten Richtung durch Wirkung der Friktion, die zwischen dem Rad (3) und dem Schienestrang (2) besteht. Die Sortiermaschine würde ein kleines Förderband B halten (tragen), das in eine von zwei entgegengesetzten Richtungen elektrisch angetrieben wird, die senkrecht zu der Verlaufsrichtung des Schlittens liegen. Das Band und sein Antriebsmechanismus sind der Fachwelt bekannt.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nun anhand eines veranschaulichenden und nicht beschränkenden Beispiels gezeigt, wobei die Vorrichtung dafür vorgesehen ist, mechanische Kraft von dem in Drehung platzierten Rad (3) durch die Friktion mit dem Schienenstrang (2) zu ziehen, wobei Mittel bereitgestellt werden, die dafür vorgesehen sind, den Druck auf das gezogene Rad (3) auf Basis des Stroms zu erhöhen, der von dem Be-/Entladesystem benötigt wird, beginnend bei einer geringen Vorbelastung, und Mittel, die dafür vorgesehen sind, zu verhindern, dass die Belastung auf dem Rad über eine festgesetzte Grenze hinausgeht.
Unter Bezugnahme auf 2 trägt ein Schlitten (1) einen Generator (10). Die Achse (6), um welche herum der das Rad (3) haltende Arm (4) sich gelenkig dreht, wird durch einen Schaft (6A) begrenzt, der an dem Schlitten (1) befestigt ist.
Die Übertragung der Bewegung von dem Rad (3) zu dem Generator (10) tritt auf mittels einer ersten mit dem Rad (3) koaxialen Riemenscheibe (12), einem ersten Antriebsband (14), das die erste Riemenscheibe (12) mit einer zweiten Riemenscheibe (15) verbindet, die sich an dem Schaft (6A) dreht, wobei die zweite Riemenscheibe (15) integral und koaxial mit einer dritten Riemenscheibe (17) ist, die ihrerseits durch ein zweites Antriebsband (18) mit einer vierten Riemenscheibe (19) verbunden ist, die mit einem Eingabeschaft des Generators (10) integral ist. Der Generator (10) ist mit einem Kontrollsystem (60) der Sortiermaschine verbunden, um diese mit elektrischer Energie zu versorgen.
Der Arm (4) ist der Wirkung einer Feder (30) ausgesetzt, die eine Zugwirkung in der Richtung hat, wie sie durch den Pfeil (31) in 2 gezeigt wird. Das Ergebnis einer solchen Zugwirkung ist, dass das Rad (3) gegen den Schienenstrang (2) gepresst wird, um so die Friktionskraft zu erzeugen, welche in Kombination mit der Bewegung des Schlittens entlang des Schienenstrangs die Drehung des Rads (3) erzeugt.
Zum besseren Verständnis des Mechanismus, gemäß dem die erfindungsgemäße Vorrichtung sich auf die Krafterfordernisse durch das Abladesystem einstellen kann, wird Bezug auf die vereinfachte Darstellung von 3 genommen.
Wenn durch die Reaktion des Generators (10) auf die darauf durch die Be-/Entladevorgänge ausgeübten Krafterfordernisse ein Bremsmoment C_r auf das Rad (3) in der durch Pfeil (55) gezeigten Richtung ausgeübt wird, wird eine Bremskraft F = C_r/r an dem Berührungsstelle (7) zwischen dem Rad und dem Schienenstrang erzeugt, wobei "r" der Radius des Rads (3) ist. Die Buchstaben "a" und "b" geben die Längen der Momentarme der Kräfte F_n und F in Bezug auf die Achse (6) wieder. Das Symbol "·" stellt ein Multiplikationszeichen dar, wodurch klar wird, dass das Gleichgewicht der Bewegungsenergien in Bezug auf die Achse (6) lautet: F·b = Fn·awovon Fn = F·(b/a).
Da "tg" Tangente bedeutet, und mit α ein Winkel gemeint ist, der zwischen dem Schienenstrang und einer Linie gebildet ist, die sich zwischen der Achse (6) und der Berührungsstelle (7) erstreckt, ist klar, dass das Verhältnis b/a gleich tg α ist, so dass Fn = F·tgα = Cr/r·tgα.
Das bedeutet, die vertikale Reaktion F_n ist proportional zu dem Bremsmoment und zu Winkel α. Es kann festgestellt werden, dass tgα = Fn/F,so dass der nicht-gleitende Zustand des Rads daher F < Fn·fist.
Das bedeutet, es gibt kein Gleiten zwischen dem Rad (3) und dem Schienenstrang (2) (d.h. nur Drehung des Rads), wenn die Bremskraft geringer ist als die auf das Rad ausgeübte radiale Belastung multipliziert mit dem Reibungskoeffizienten f. An diesem Punkt kann unter Verwendung des vorhergehenden Verhältnisses zwischen F und F_n der nicht-gleitende Zustand wie folgt übersetzt werden: F/Fn < f.
Das bedeutet 1/tgα < f.
Aus der vorhergehenden Relation ist ersichtlich, dass für einen festgesetzten Reibungskoeffizienten f der nicht-gleitende Zustand einfach erzielt werden kann, indem man einen geeigneten Wert des Winkels α wählt, da er nicht von dem Widerstandsmoment C_r abhängt, er hängt noch nicht einmal von der gezogenen Kraft ab.
Mit anderen Worten, die beiden folgenden Merkmale sind erforderlich, um das Gleiten des Rads (3) im Verhältnis zu dem Schienenstrang (2) zu vermeiden:

– Die Linie (L), welche die Achse (6) und den Punkt (7) in 3 verbindet, muss im Vergleich zu einer Normalen (N) zu dem Schienenstrang um einem 90°-Winkel α geneigt sein, welcher kleiner ist als der reziproke Friktionswinkel ϕ der Materialien, die das Rad und den Schienenstrang bilden,
– der Berührungsstelle (7) zwischen dem Rad und dem Schienenstrang muss vor der Achse (6) in der Richtung der Bewegung des Schlittens liegen.

Im praktischen Fall von f = 0,5 (typische Friktion eines Polyurethanrads auf Aluminium), erfordert der vorhergehende nicht-gleitende Zustand α >= arctan(1/f) = 64.
Daher erhöht sich in dem System von 3 die radiale Kraft F_n auf das Rad proportional zu dem Bremsmoment. Daher wird der nicht-gleitende Zustand immer auf f = 0,5 und α > 64 überprüft. Das bedeutet, dass unter diesen Bedingungen, ungeachtet dessen, wieviel Strom während des Betriebs erforderlich ist, automatisch ein geeigneter Belastungszustand an dem Rad erzeugt werden würde, um es von dem Gleiten abzuhalten.
Da die zwischen dem Rad und dem Schienenstrang ausgetauschte Kraft aufgrund des Generators proportional zu dem Widerstandsmoment ist, reicht es, um die auf das mechanische Teil ausgeübte Kraft zu begrenzen, aus, dass das Steuersystem (60) der Maschine eine Energieüberwachungseinrichtung (62) einschließt, welche den Betrieb des Abladesystems steuert, um so die Stromanforderungen unter einem festgesetzten Limit zu halten. Auf diese Weise würde die Kraft, mit welcher das Rad gegen den Schienenstrang gepresst wird, nicht einen vorbestimmten Wert übersteigen.
In dem (wegen der hohen Zuverlässigkeit) unwahrscheinlichen Fall des Versagens des Steuersystems ist es vorteilhafterweise möglich, ein Element hinzuzufügen, das für das Abschalten vorgesehen ist, bevor die Belastung die mechanischen Teile beschädigt.
Das Element, das auf das Abschalten bei einem festen Belastungswert angepaßt ist, kann beispielsweise, jedoch nicht beschränkend, der Schaft (6A) oder der Schaft (5A) sein.
Es wird nun eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung gezeigt, bei der die Beschränkung der Belastung der mechanischen Teile an sich durch die mechanische Vorrichtung selbst, ohne eine Wirkung einer Energiesteuerungseinrichtung des elektronischen Steuersystems zu benötigen, erreicht wird.
Unter Bezugnahme auf 4 bezeichnet die Bezugsziffer (1) einen mit dem Schlitten (1) integralen Aufbau, der dafür vorgesehen ist, den Generator (10) und den Schaft (6A) zu halten, an welchem ein Arm (4) gelenkig angeordnet ist, welcher, wie im Falle des Arms (4) der ersten in 2 gezeigten Ausführungsform, die Funktion hat, das Rad (3) zu halten, der aber bei dieser zweiten Ausführungsform kraftbeschränkende Einrichtungen einschließt, die dafür vorgesehen sind, die ausgetauschten Kräfte zwischen dem Rad (3) und dem Schienenstrang (2), auf welchem das Rad gleitet, zu begrenzen.
Die Übertragung der Bewegung von dem Rad (3) zu dem Generator (11) tritt auf mittels einer ersten mit dem Rad (3) koaxialen Riemenscheibe (12), eines ersten Antriebsbandes (14), das die erste Riemenscheibe (12) mit einer zweiten Riemenscheibe (15) verbindet, die sich um eine mit dem Aufbau (1) integrale Achse (16) dreht. Die zweite Riemenscheibe (15) ist integral und koaxial mit einer dritten Riemenscheibe (17), die ihrerseits durch ein zweites Antriebsband (18) mit einer vierten Riemenscheibe (19) verbunden ist, die mit einem Eingabeschaft des Generators (10) integral ist.
Da der Abstand zwischen den Achsen (5) und (16), um die sich die Riemenscheiben (12) und (15) drehen, wegen der Drehung des Arms (4) um den Drehpunkt (6) Veränderungen unterworfen ist, können bekannte Einrichtungen (20) bereitgestellt werden, die dafür vorgesehen sind, das Band (14) gespannt zu halten, was zum Beispiel eine Führungsriemenscheibe (21) umfaßt, die gegen eine Abzweigung des Bandes (14) preßt, wobei die Führungsriemenscheibe (21) an einem Hebel (22) befestigt ist, der der Wirkung einer Feder (23) ausgesetzt ist.
Der oszillierende Arm (4) umfaßt einen Zylinder (24), in welchem sich zwei axial gleitende, gegenüberliegende Becher (25) und (26) befinden, die eine Schraubenfeder (27) umschließen, welche dazu neigt, diese gegenseitig zu trennen. Der Becher (26) stößt in Ruhebedingungen an ein Laufende an, das aus der Unterkante des Zylinders (24) besteht, wogegen der Becher (25) der axialen Wirkung der herkömmlichen Einrichtung ausgesetzt ist, die dafür vorgesehen ist, die Position des Bechers (25) innerhalb des Zylinders (24) einzustellen, wobei die Einstellung es erlaubt, den Axialdruck der Feder (27) gegen den Becher (26) zu kalibrieren.
Die herkömmliche Einrichtung könnte zum Beispiel eine Einstellschraube (28) umfassen, die in ein Gewinde (29) eingreift, das in dem oberen Abschnitt des Zylinders (24) geformt ist und welche gegen den Becher (25), um die Feder (27) vorzuspannen.
Solange die Komponente F_a entlang der Achse der Feder (27) der Resultierenden der Kontaktkräfte F und F_n zwischen dem Rad und dem Schienenstrang geringer ist, als die Kompressionsvorlast der Feder (27), die von der Einstellschraube (29) ausgeübt wird, wirkt der Arm (4), als ob er steif wäre. Wenn die Komponente F_a den Wert der Vorspannung übersteigt, schiebt sich der Becher (26) zurück, was die Feder (27) weiter zusammenpreßt, woraufhin der Abstand zwischen den Achsen (5) und (6) sich verringert und der Arm (4) sich zu drehen beginnt, bis er an einem mit dem Aufbau (1) integralen Widerlager (32) anhält. Während dieser Bewegung bewegt sich die Berührungsstelle (7) zwischen dem Rad und dem Schienenstrang zu Punkt (7).
Wenn der Arm (4) durch das Widerlager (32) gestoppt wird, kann die Feder (27) nicht länger zusammengepreßt werden und die zwischen dem Schienenstrang und dem Rad ausgetauschte Kraft kann sich daher nicht weiter erhöhen.
Die Folge ist natürlich, daß einem weiteren notwendigen Anstieg elektrischer Energie, zum Beispiel wegen der gleichzeitigen Entladung einer hohen Anzahl von Schlitten, nicht begegnet werden kann, und die Maschine muß diese Situation handhaben, indem das Entladen eines oder mehrerer Schlitten bis zur nächsten Runde verzögert wird.
Entsprechend der bevorzugten Ausführungsform von 1, hat das Rad (3) eine vertikale Achse, kann aber statt dessen eine horizontale Achse haben, die immer senkrecht zu der Schlittenlaufrichtung ausgerichtet ist und in die obere (oder untere) Oberfläche des Schienenstrangs eingreift. Solch ein Rad mit einer horizontalen Achse würde nach unten (oder oben) bewegt werden, um die Reibungskraft gegen den Schienenstrang zu erhöhen.
Es kann aber ein Problem eines unregelmäßigen Betriebs in den Schienenstrangübertragungsbereichen kommen, und zwar in den nicht geradlinigen Abschnitten des Schlittenwegs. Ein solches Problem tritt in den Fällen auf, wenn die Drehachse des Rads (9) die Richtung wechselt, so im Falle des Wechsels des Gefälles der Achse, falls die Achse des Rads (9) vertikal ist, da der Schlitten entlang einer Schräge oder eines Gefälles verläuft. Wenn die Achse des Rads (9) horizontal ist, tritt das Problem auf, sobald der Schlitten eine Kurve durchläuft. Die Bevorzugung von Rädern mit einer vertikalen Achse ergibt sich aufgrund der Tatsache, daß bei Sortiermaschinen ständig Kurven vorkommen, wogegen Gefällewechsel verhältnismäßig seltener vorkommen.
In dem beschriebenen Fall eines Antriebs mit einem Rad mit vertikaler Achse ist das Rad in Schienenstrangabschnitten mit einem Gefällewechsel einer Rotationsübertragung ausgesetzt und dadurch einem unvermeidbaren Gleitzustand.
Auf der anderen Seite würde eine derartige Unregelmäßigkeit in einer Kurve im Falle eines Rades (9) mit einer horizontalen Achse auftreten.
Damit der Antrieb in einer Kurve vollkommen effizient ist, muß die Achse (6) mit der Achse (50) (1a, 1b) des Gelenkpunktes zwischen dem Schlitten (1) und dem vorhergehenden Schlitten übereinstimmen, oder es muß zumindest einen Abstand dazu geben, welcher geringer als ¼ des Abstands zwischen der Achse (6) und dem Schienenstrang (2a) ist, jedoch auf einer geraden Linie (L) bleibt, die durch die Achse (6) und die Achse (51) der Seitengegenräder (51) hindurchgeht.
Tatsächlich hat sich herausgestellt, daß beim Verlauf von dem geradlinigen Weg zu den Kurven in den beiden Richtungen der Winkel konstant bleibt.
Bei den in den 1a, 1b gezeigten Ausgestaltungen bleiben die Winkelveränderungen bei ungefähr 1.
Auf diese Weise wird das Verhältnis, das den Anstieg der radialen Belastung auf das Rad mit dem Widerstandsmoment sicherstellt, auch in einer Kurve beibehalten, ohne daß Gleitbedingungen auftreten.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind wie folgt:

– Sie ist an sich frei von Gleitproblemen, da die Berührungskraft automatisch als Folge einer erhöhten Stromanforderung von dem Ladesystem ansteigt,
– sie ist an sich imstande, die Kräfte zu begrenzen, die zwischen dem Schlitten und dem Schienenstrang ausgetauscht werden, wenn die Stromanforderungen durch das Entladesystem abnehmen, mit daraus folgendem Vorteil einer längeren Lebensdauer der mechanischen Teile, und
– sie übersteigt nie einen festgelegten Wert der Maximalbelastung der mechanischen Teile.

Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist es für die Fachleute klar, daß nicht beschriebene Ergänzungen, Modifikationen, Ersetzungen und Weglassungen vorgenommen werden können, ohne von dem in dem beigefügten Ansprüchen definierten Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Sortiereinrichtung mit: einem Schienenstrang (2); einem für die Bewegung längs des Schienenstranges (2) zum Tragen von zu sortierenden Gegenständen angebrachten Schlitten (1); einem auf dem Schlitten (1) angebrachten elektrischen Generator (10) und einem Energieübertragungsmechanismus, der für die Übertragung mechanischer Energie auf dem Schlitten (1) angeordnet ist, mit: einem Friktionsrad (3), welches auf dem Schlitten (1) angebracht ist und gegen den Schienenstrang (2) gedrückt wird, um durch Reibung zwischen dem Rad (3) und dem Schienenstrang (2) gedreht zu werden, einer Antriebstransmission (14, 18) zwischen dem Rad (3) und dem Generator (10) für das Übertragen von Rotationsenergie von dem Rad (3) zu dem elektrischen Generator (10) und kraftvariierende Mittel (4), um eine Kraft, mit welcher das Rad (3) gegen den Schienenstrang (2) gedrückt wird, zu veranlassen, um entsprechend Änderungen an einem elektrischen Leistungsbedarf des Generators (10) variiert zu werden.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das kraftvariierende Mittel (4) ein Kraftbegrenzungsmittel (27, 32) aufweist, um die Kraft, mit welcher das Rad (3) gegen den Schienenstrang (2) gedrückt wird, daran zu hindern, einen vorbestimmten Wert zu überschreiten.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 2, wobei das kraftvariierende Mittel (4) einen Arm (4) aufweist mit einem ersten Ende (6), der schwenkbar an dem Schlitten (1) für eine Schwenkbewegung um eine Achse (6) angebracht ist, wobei das Rad (3) an einem zweiten Ende (5) des Armes (4) angebracht ist und mit dem Schienenstrang (2) an einer Berührungsstelle (7) in Eingriff kommt, die bezüglich einer Laufrichtung des Schlittens (1) vor der Achse (6) angeordnet ist.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 3, wobei die Achse (6) und die Berührungsstelle (7) angeordnet sind, wobei eine erste imaginäre Linie, welche durch die Achse (6) und die Berührungsstelle (7) geht, einen ersten Winkel mit einer zweiten imaginären Linie bildet, die sich orthogonal zur Laufrichtung des Schlittens erstreckt, wobei der erste Winkel kleiner ist als ein reziproker Friktionswinkel, der sich aus dem Typ der Materialien ergibt, welche das Rad (3) und den Schienenstrang (2) bilden.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 2, ferner mit einem Steuersystem (60) für die Steuerung des Betriebes der Sortiereinrichtung, wobei das Kraftbegrenzungsmittel (27, 32) eine mit dem Steuersystem (60) verbundene Energieüberwachungseinrichtung (62) aufweist.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 5, wobei ein Abschnitt des Energieübertragungsmechanismus angeordnet ist, um in Abhängigkeit seiner mechanischen Überlast ein Ergebnis zu liefern.
Soriereinrichtung nach Anspruch 1, wobei das kraftvariierende Mittel (4) einen Arm (4') mit einem ersten Ende (6A) aufweist, welcher schwenkbar an dem Schlitten (1) für eine Schwenkbewegung um eine Achse (6A) angebracht ist, wobei das Rad (3) an einem zweiten Ende (5) des Armes (4) angebracht ist und mit dem Schienenstrang (2) an einer Berührungsstelle (7) in Eingriff kommt, die bezüglich einer Laufrichtung des Schlittens (1) vor der Achse (6A) angeordnet ist.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 7, wobei der Arm (4') einen ersten, das erste Ende bildenden Abschnitt (24) und einen zweiten das zweite Ende bildenden Abschnitt (26) aufweist, der zweite Abschnitt (26) relativ zu dem ersten Abschnitt (24) zu dem ersten Ende hin gegen eine Vorspannung einer Feder (27) in Abhängigkeit von erhöhten Energieanforderungen des Generators (10) bewegbar ist, wobei der Arm (4') um die Achse (6A) entgegen der Laufrichtung des Schlittens schwenkt.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 8, ferner mit einem an dem Schlitten (1) befestigten Widerlager (32), welches angeordnet ist, während der Schwenkbewegung des Armes (4') entgegen der Laufrichtung des Schlittens von dem Arm (4') angestoßen zu werden, um zu verhindern, daß die Kraft, mit welcher das Rad (3) gegen den Schienenstrang (2) gedrückt wird, einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 9, wobei der erste Abschnitt (24) des Armes (4') einen Zylinder (24) aufweist, in welchem der zweite Abschnitt (26) des Armes (4') gleitbar ist, wobei die Vorspannung der Feder (27) durch eine Spulenkompressionsfeder (27) erzeugt wird, die in dem Zylinder (24) angeordnet ist.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 10, ferner mit einer Einstelleinrichtung (28) für das Einstellen einer Kompressionsvorlast der Feder (27).
Sortiereinrichtung nach Anspruch 11, wobei die Einstelleinrichtung (28) eine ein Ende der Feder (27) aufnehmenden Becher (25) aufweist, der in dem Zylinder (24) zwischen der Feder (27) und einer Endwand des ersten Abschnittes (24) des Armes (4') gleitbar angebracht ist, und eine Einstellschraube (28) in der Endwand für eine Positionsänderung des Bechers (25) relativ zu dem Zylinder (24) eingeschraubt ist.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 7, ferner mit einer Feder (30), die mit dem Arm (4') und dem Schlitten (1) für das Vorspannen des Armes (4') in einer Richtung zum Drücken des Rades (3) gegen den Schienenstrang (2) verbunden ist.
Sortiereinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schlitten (1) einen ersten Schlitten (1) bildet und die Achse (6) eine erste Achse (6) bildet, die vertikal ausgerichtet ist, wobei die Sortiereinrichtung ferner ein Paar von Seitengegenrädern (51) aufweist, die auf dem Schlitten (1) für die Drehung um entsprechende zweite Achsen (51') angebracht sind, welche vertikal ausgerichtet sind, wobei die Gegenräder (51) mit entsprechenden Abschnitten des Schienenstranges (2) in Eingriff kommen; einen zweiten Schütten, der vor dem ersten Schlitten (1) angeordnet und durch ein Drehgelenk (50) mit dem ersten Schlitten (1) verbunden ist unter Bildung einer dritten Achse (50), die vertikal ausgerichtet ist; wobei die erste Achse (6) auf einer imaginären Linie, welche sich durch die zweite Achse (51') und die dritte Achse (50) erstreckt, liegt, die erste Achse (6) von der dritten Achse (50) in einem Abstand von weniger als einem viertel Abstand zwischen der dritten Achse (50) und einer Schiene des Schienenstranges (2) angeordnet ist, der mit dem Friktionsrad (3) in Eingriff steht.
Verfahren zum Betreiben einer Sortiereinrichtung, welches folgende Schritte aufweist: A) Vorbewegen der Sortiereinrichtung längs eines Schienenstranges (2), B) Drücken eines Friktionsrades (3), welches von einem Schlitten (1) der Sortiereinrichtung getragen ist, gegen eine Schiene des Schienenstranges (2), um das Friktionsrad (3) zu veranlassen, durch Reibung mit der Schiene (2) zu drehen, c) Übertragen einer Rotationsbewegung des Rades (3) auf einen elektrischen Generator (10), um diesen zu veranlassen, Elektrizität zu erzeugen, und D) Verändern der das Friktionsrad (3) gegen die Schiene (2) drückenden Kraft entsprechend Leistungsbedarfänderungen des Generators (10).
Verfahren nach Anspruch 15, ferner mit dem Schritt D) des Verhinderns, daß die Kraft einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt D) das Begrenzen der Leistungsanforderungen des Generators (10) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Schritt D) das Begrenzen des Bewegungsausmaßes eines Armes (4) aufweist, auf welchem das Friktionsrad montiert ist.