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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und entsprechende
Vorrichtungen zur Steuerung der Entladevorgänge in
Sortiervorrichtungen der Art, die verwendet werden, wo eine beträchtliche
Anzahl von Gegenständen behandelt werden sollte, zum Beispiel in
Postämtern, in Versandgesellschaften und ähnlichem.
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Es handelt sich dabei um Vorrichtungen bzw. Anlagen, bei denen
die unterschiedlichen Funktionen von einem Zentralcomputer
durchgeführt und synchronisiert werden, der den Verlauf der
Vorgänge steuert.
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Eine Standardvorrichtung dieser Art umfaßt eine festgelegte
Bahn, entlang der eine Mehrzahl von Schlitten bzw. Wagen oder
"Einheiten" laufen, auf die die zu sortierenden Gegenstände
gelegt sind; die letzteren werden mittels computergesteuerten und
computerbetätigten Vorrichtungen automatisch abgeladen, wenn der
entsprechende Schlitten vor einer bestimmten Sammelzone
vorbeiläuft, wenn der Gegenstand in die Vorrichtung eingeführt worden
ist.
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Vorrichtungen dieser Art sind in den folgenden italienischen
Patenten und/oder Anmeldungen desselben Anmelders beschrieben:
Patent Nr. 1 152 067; Patent Nr. 1 151 648; Gebrauchsmuster Nr.
180 770; Anmeldungen der Nummern 22 476 C/83, 21 310 B/85, 24
277 B/85, 25 859 A/81, 21 774 B/82, 23 110 A/84, 22 264 A/84 und
20 779 A/86. Jeder Gegenstand wird von einem Operator codiert
und auf der Sortierbahn in Beladestationen plaziert, deren
Anzahl in Abhängigkeit von der Menge der zu sortierenden
Gegenstände variiert.
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Entlang der genannten Bahn, die in unterschiedlicher Gestalt und
Größe verlaufen kann, bewegt sich ein Zug von Einheiten, die
entweder die gesamte Bahn oder nur einen Teil davon belegen.
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Die Schlitten bzw. Einheiten werden - gemäß im Stand der Technik
bekannten Verfahren - zum Beispiel mittels einer
kontinuierlichen Antriebskette (wenn die Bahn im wesentlichen geradlinig
ist) oder mittels Elektromotoren, die sich an Bord der Einheiten
selbst befinden und durch parallel zur Bahn verlaufende
Versorgungsleisten gespeist werden (wenn die Bahn eine Kreisbahn ist),
in Bewegung versetzt.
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Die von den Einheiten geförderten Gegenstände erreichen die
Sammelstationen, wo sie abgeladen werden. Das Abladen wird mittels
beweglicher Bänder bewirkt, die die Ladefläche der Einheiten
bilden. Im Moment des Abladens wird das Einheitenband betätigt,
indem mittels Stromschienen - getrennt von den
Versorgungsleisten und entsprechend den Entladestationen unterteilt - Spannung
zu dem betreffenden Motor geleitet wird, um die
Antriebssteuerung der einzigen in das Abladen involvierten Bandeinheit zu
ermöglichen.
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Das Entladen kann auf jeder Seite des Sortierpfades geschehen,
indem einfach der Rotationssinn des Bandes umgekehrt wird,
dessen Rotationsrichtung rechtwinkelig zur Bewegung der Einheit
verläuft.
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Die GB-A-2 111 933 offenbart eine Sortiervorrichtung, die
Schlitten umfaßt, von denen jeder mit einem in eine
Rotationsbewegung versetzbaren Band versehen ist, das zum Abladen der
getragenen Gegenstände betätigt wird, wobei das Band zum Entladen
des Gegenstandes mit einer vorgewählten Entladegeschwindigkeit
rotationsbewegt wird. Der Oberbegriff der Ansprüche 1 und 5 geht
von diesem Dokument aus.
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Ein Ziel des vorliegenden Verfahrens ist die Erhöhung der
Präzision und der Verläßlichkeit dieser Art von Sortiervorrichtungen,
um ihre Genauigkeit während des Entladens zu erhöhen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren handelt es sich um das
Verfahren gemäß Anspruch 1. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist
die Vorrichtung gemäß Anspruch 5.
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Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens
betrifft die Steuerung von sowohl der Geschwindigkeit als auch des
Entladebahnverlaufes, um zu veranlassen, daß alle zu
sortierenden Gegenstände so konstant wie möglich bezüglich
unterschiedlichen Geschwindigkeiten des Einheitenzuges bewegt werden.
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Die Erfindung wird nun im Detail unter Bezugnahme auf die
folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
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- Figur 1 ein Blockschaubild der
Betätigungsvorrichtungen ist, die die Steuerungen des
Bahnverlaufes während des Entladens ermöglichen;
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- Figur 2 die grafische Darstellung der Geschwindigkeit
zeigt, der die Gegenstände während des
Entladens ausgesetzt sind;
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- Figuren 3a - 3b die Entladebahnen der Gegenstände in den
Sammelstationen zeigen;
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- Figur 4 ein Blockschaltbild der
Antriebssteuerungsvorrichtungen des Bandes während des
Entladens in Abhängigkeit von der
Maschinengeschwindigkeit darstellt;
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- Figuren 5ab - 5c die Flußdiagramme entsprechend den gemäß dem
vorliegenden Verfahren ausgeführten
Funktionen zeigen.
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Die Gegenstände, die von einer Sortiervorrichtung oder Anlage
gehandhabt werden, haben in einem gewiesen Ausmaße
unterschiedliche Größen und Gewichte. Die Verfahren gemäß dem Stand der
Technik zum Entladen der Gegenstände von den Einheiten tragen
dem nicht Rechnung, unabhängig davon, ob sie auf einem Entladen
durch Gravitationskraft basieren (zum Beispiel kippbare
Platteneinheiten)
oder ob die Einheit eine aus einem beweglichen Band
bestehende Ladefläche hat. Diese Verfahren synchronisieren nur
das Entladen mit der dem Gegenstand gegebenen Codierung und
machen es daher notwendig, Sammelmündungen vorzusehen, die größer
sind als die traditionell verwendeten, um sicherzustellen, daß
das Abladen in die richtige Station stattfindet.
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Stattdessen werden gemäß dem vorliegenden Verfahren die Entlade-
Bahnverläufe in Abhängigkeit von der Masse der einzelnen
Gegenstände gesteuert.
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Was erforderlich ist, ist ein Einwirken auf die Geschwindigkeit
des auch Bandeinheit genannten Einheitenbandes während des
Entladens, um einen Geschwindigkeitsverlauf zu erhalten, der so
konstant wie möglich ist, und zwar von der Gegebenheit, bei dei
der Gegenstand minimale Masse aufweist (beziehbar auf den
kleinsten Gegenstand) bis zu der Gegebenheit der maximal erlaubten
Masse.
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Sollte das Einheitenband unabhängig von der Masse, die es
befördert, der gleichen Geschwindigkeit ausgesetzt sein, werden die
Entladebahnen tatsächlich konstant und voraussagbar, was alles
um so bedeutender ist, wenn man bedenkt, daß gute Aussichten
für den Gegenstand bestehen, in der Entladezone im Zentrum der
Einheit anzukommen.
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Die Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung bestehen in der
Möglichkeit zur Verwendung unmittelbar aneinander angrenzend
angeordneter und eine relative kleine Baugröße aufweisender
Entladestationen, ohne daß dies Anlaß zu irgendwelchen
Sortierfehlverhalten und daraus folgenden manuellen Korrektureingriffen
geben würde. Es sollte herausgestellt werden, daß während des
Betriebes sowohl das Gewicht als auch die Größe der Gegenstände
durch bekannte Mittel erfaßt werden, wobei die entsprechenden
Daten an den Computer übermittelt werden, der die gesamte
Vorrichtung steuert.
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Unter Bezugnahme auf Figur 1 kann die Steuerung der
Entladebahnverläufe in der folgenden Art beschrieben werden. Auf der Rolle
29, die die Umlenkrolle oder die Führungsrolle des Entladebandes
der Einheit darstellt, befinden sich vier Permanentmagneten 30,
zum Beispiel vom Typ Kobalt oder Alnico, die einen hohen
Magnetisierungsgrad haben. Diese Magneten sind entlang der Peripherie
der Rolle in 90º-Abständen zueinander angeordnet, so daß die
magnetischen Polaritäten (N = Nord und S = Süd) abwechseln.
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Wenn die Rolle 29 zusammen mit der Bandeinheit rotiert, ergibt
sich eine Veränderung in dem von den Magneten 30 produzierten
magnetischen Fluß, der von den Sensoren 31 der Einheit detekiert
wird. Bei ihnen handelt es sich zum Beispiel um Hall-Sensoren,
die in Abhängigkeit von der Flußänderung und daher in
Abhängigkeit von der Geschwindigkeit der Bandeinheit ein elektrisches
Signal erzeugen, das zum Verstärker 32 gesendet wird.
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Vom Verstärker 32 wird das Signal zum dem Knoten 16 der
Antriebssteuerung 14 gesendet. Dieser Knoten vergleicht das
genannte Signal mit dem des Rampengenerators 17.
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Wie während des Verbringens des Gegenstandes auf die Einheit
geschehen, steuert die Antriebssteuerung 14 die Spannung, mit der
der Motor 1 gespeist werden sollte, um eine konstante
Beschleunigung des Bandes 12 für alle entladenen Gegenstände zu
erreichen.
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Sollte die Einheit zum Beispiel einen Gegenstand tragen, der
eine beträchtliche Masse hat, würde das Band in seiner Bewegung
etwas behindert werden. Am Knoten 16 würde daher ein Signal
ankommen, das sich von dem des Generators 17 unterscheidet, da das
Band 12 (und daher die Rolle 29) eine geringere Geschwindigkeit
als die vorgesehene hat.
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Die Antriebssteuerung 14 würde dann mittels Verstärker 18 und
Rückkoppelung bzw. Feedback 15 die Speisespannung des Motors 11
erhöhen, bis eine Entsprechung zwischen dem Signal des
Generators 17 und dem des Sensors 31 erreicht wird.
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In Figur 1 sind, lediglich beispielsweise, vier paarweise
angeordnete Hall-Sensoren angedeutet, um für jede komplette
Umdrehung
der Rolle 16 Impulse und daher eine akzeptable Auflösung
zur Verfügung zu haben.
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Ferner sind die Sensoren 31 in einem 45º-Winkel angeordnet,
entsprechend einer Phasenverschiebung von 90º der magneterzeugten
Signale.
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Die gleichen Magnete 30 werden ferner eingesetzt, um das
richtige Arbeiten der Bandeinheit zu testen.
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Zu diesem Zweck wird ein weiterer Hall-Sensor 33 verwendet, der
unten in der Nähe der Bahn gesetzt ist, entlang der die
Einheiten laufen.
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Das von dem Sensor 33 detektierte Signal wird zur Vorrichtung 34
übermittelt, die das Signal in ein Signal konvertiert, das
abhängig von der Geschwindigkeit der Bandeinheit ist.
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Der Geschwindigkeitswert wird vom Konverter 34 zum Computer 3
übermittelt, der überprüft, daß der Wert mit bestimmten
Parametern korrespondiert.
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Durch diesen Test ist es möglich, diejenige Einheiten zu
lokalisieren, die sich aufgrund eines Fehlers nicht in einer Position
zur Durchführung des Entladens befinden; sie werden von den
Sortiervorgängen ausgenommen und repariert. Der gleiche Test
erlaubt es auch, einen Alarm auszulösen, wenn ein Gegenstand
besonders schwer ist und nicht entladen wurde: die Bandeinheit
würde dazu neigen auf der angetriebenen Rolle zu Rutschen.
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Als Beweis für die tatsächliche Wichtigkeit der Erfindung zeigt
die Figur 2 den Verlauf der Bandgeschwindigkeit in Bezug auf
drei unterschiedliche Arbeitsbedingungen. Die Kurven der Figur 2
wurden unter wirklichen Arbeitsbedingungen ermittelt.
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Die in den drei Kurven gemeinsamen Daten sind folgende: Die
Bandbetätigungszeit (800m/s); die Endgeschwindigkeit des Bandes
(3.25m/s); der Moment wenn die Gegenstände abgeladen werden
(nach 300m/sec seit Betätigung).
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Der bedeutsamste Teil der Kurve ist daher derjenige, der die
anfänglichen 300m/sec umfaßt, während deren das Entladen bzw.
Abladen stattfindet. Die einzelnen Kurven A, B und C beziehen sich
auf die entladene Einheit, die mit 5Kg beladene Einheit und auf
die mit 10Kg beladene Einheit.
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Beim vergleichen der drei Kurven oberhalb der ersten 300m/s
stellt sich die Geschwindigkeit in den drei Fällen als gleich
heraus. Dies bedeutet, daß jeder Gegenstand innerhalb des
Bereiches zwischen Null Masse und 10Kg Masse der gleichen
Beschleunigung ausgesetzt ist, was darin resultiert, daß
Abladegeschwindigkeit und Bahnverlauf konstant sind und daher mit Genauigkeit
berechenbar sind.
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Der Teil der Kurve der sich zwischen 300m/sec und 800m/sec
befindet, zeigt im Gegensatz dazu einen unterschiedlichen Verlauf
in jedem einzelnen Fall; es ist tatsächlich so, daß das Band
unter der A-Bedingung immer unbeladen umläuft, so daß sich eine
konstante Geschwindigkeitserhöhung über 800m/sec ergibt, während
die Kurven sowohl in der B-Bedingung als auch in der C-Bedingung
nach 300m/sec einen Anstieg zeigen, nachdem der Gegenstand
abgeladen worden ist und das Band ohne eine Last läuft.
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Die Figuren 3a und 3b zeigen die Entladebahnen bzw.
-bahnverläufe zum einen eines Gegenstands geringer Größe (5cm
Seitenlänge) und zum anderen eines Gegenstandes dessen Abmessungen mit
denjenigen der Ladefläche der Einheit verglichen werden können.
Die Bahnverläufe wurden durch Computersimulation einer realen
Situation erzeugt.
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In den gleichen Figuren sind die Details in Bezug auf die
Entladesimulation gezeigt, wobei in jeder Darstellung die von der
Bandeinheit auf den Gegenstand übergebene Beschleunigung gleich
14.8m/s² ist.
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Der konstante Verlauf wird augenscheinlich, wenn man bedenkt
(siehe Figur 3), daß der Gegenstand mit den größten Abmessungen
nicht perfekt in die Sammelstation zu gelangen scheint, weil die
Bewegung der Einheit in der Zeichnung nicht gezeigt werden kann.
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Figur 3c zeigt den Verlauf der Bahnen in Bezug auf einen
Gegenstand mit kleinen Abmessungen, der zwei Extrempositionen auf der
Einheit einnimmt. Auch in diesem Fall beträgt der
Beschleunigungswert 14.8m/s² und die konstanten Entladebahnen machen es
möglich, den Gegenstand exakt in die betreffende Sammelstation
abzuladen.
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Wie in Figur 3b ist die Bewegung der Einheit nicht sichtbar
gemacht, was den Eindruck erweckt, als ob der Gegenstand auf der
linken Seite der Einheit nicht in die Sammelmündung gelangen
würde.
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Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Verfahrens liegt in der
Möglichkeit, die Gegenstände sogar entladen zu können, wenn die
Sortiervorrichtung nicht mit der Nenngeschwindigkeit bzw. der
Geschwindigkeit, für die sie ausgelegt ist, arbeitet.
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Die Einheiten der Sortiervorrichtung werden von der Ruheposition
auf eine Arbeitsgeschwindigkeit gebracht, die bei der
Durchführung der Operationen konstant gehalten wird. Diese Operationen
beginnen nicht, bevor die Arbeitsgeschwindigkeit erreicht ist,
was in der relativen kurzen Zeit von 15 - 20sec geschieht. Es
kann geschehen, daß aufgrund eines Notfalls oder eines Fehlers
die Vorrichtung bzw. Anlage abgeschaltet wird, nachdem die
Gegenstände abgeladen wurden und daß, wenn der Notfall beendet ist
oder der Fehler repariert wurde, die Vorrichtung wieder
gestartet wird.
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Die notwendige Zeit bis zum erneuten Erreichen der
Arbeitsgeschwindigkeit entspricht der bereits beschriebenen, ist in
diesem Falle aber relativ lang, da es möglich ist, daß die bereits
aufgeladenen Gegenstände in der Zwischenzeit die
Entladestationen erreichen.
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Es ist daher notwendig, die ausgesetzten Operationen zu einem
Ende zu bringen, ohne daß sie in irgendeiner Weise die
Sortiergenauigkeit
beeinträchtigen. Gemäß dem Stand der Technik wird
diesem Nachteil gewöhnlich dadurch begegnet, daß man diejenigen
Gegenstände, die die Entladestationen erreichen, bevor die
Vorrichtung mit normaler Geschwindigkeit arbeitet, herausnimmt. Däe
herausgenommenen Gegenstände werden dann erneut in den
Sortierkreislauf gegeben, wobei sie den gewöhnlichen Beladeoperationen
folgen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren macht es im Gegensatz dazu
möglich, das Einheitenband auf variable Weise zu betätigen, in
Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Einheitenzuges. Dies ist
sehr wichtig, da ein zeitweiliges Stoppen der Vorrichtung keine
Wiederholung von bereits ausgeführten Operationen nach sich
zieht und die Sortiergenauigkeit und Verläßlichkeit
sichergestellt sind.
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Figur 4 zeigt eine Einheit 5 in der Nähe einer Entladestation
35, wo ein Gegenstand 1 abgeladen werden sollte. Entsprechend
dem oben Gesagten findet das Abladen dadurch statt, daß die
Schienen 13 mit Spannung versorgt werden, von denen der Motor
der Bandeinheit durch Schleifkontakte 36 gespeist wird.
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Wenn die Geschwindigkeit der Einheit geringer ist als die
Arbeitsgeschwindigkeit (zum Beispiel wegen eines zeitweiligen
Stoppens), erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren, das
Entladen gleichwohl in der folgenden Weise durchzuführen.
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Der Zentralcomputer 3 empfängt vom Hauptencoder 9 eine Folge von
Impulsen entsprechend der Geschwindigkeit der Einheit, zum
Beispiel geringer als die Arbeitsgeschwindigkeit. Der Computer
vergleicht dann den Geschwindigkeitswert mit den in sein Programm
eingegebenen Daten und setzt fest, daß der Motor der Bandeinheit
mit einer gewissen Verzögerung betätigt werden sollte.
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Diese Verzögerung verursacht durch die Antriebssteuerung 14 zu
den Schienen 13 zu sendende Spannung, wenn sich die Einheit 5
und daher die Schleifkontakte 36 in einer weiter vorgerückten
Position befinden als sie üblicherweise einnehmen.
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Es folgt, daß wenn die Antriebssteuerung 14 bei
Arbeitsgeschwindigkeitsbedingungen arbeitet, wenn sich der erste
Schleifkontakt 36 bei Punkt 37 befindet, die gleiche Antriebssteuerung
bei niedrigeren Geschwindigkeitsbedingungen Spannung zu den
Schienen 13 sendet, wenn sich der genannte Schleifkontakt in
einer weiter vorgerückten Position befindet, zum Beispiel bei
(Punkt) 38.
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Unter Berücksichtigung der geringeren Geschwindigkeit der
Einheiten erlaubt es diese verzögerte Betätigung, eine
vorhersagbare Entladebahn zu erhalten und demgemäß die durch das
vorliegende Verfahren gelieferte Entladepräzision.
8. FLUSSDIAGRAMME
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Figuren 5a - 5c zeigen die Flußdiagramme, die zu den
Hauptfunktionen gehören, die von der den Gegenstand des vorliegenden
Verfahrens bildenden Sortiervorrichtung ausgeführt werden.
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Figur 5a bezieht sich auf die Hauptfunktionen des vorliegenden
Verfahrens, nämlich die Abfolge des Beladens, Neupositionierung
im Zentrum der Einheit und Entladen der zu sortierenden
Gegenstände, sowie den Test zur Überprüfung des sauberen Arbeitens
der Bänder der Einheiten.
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Das "Automatische Codierung"-Diagramm deutet die Möglichkeit zur
Vermeidung der von einem Operator ausgeführten Codiervorgänge
an, was erreichbar ist, indem die Vorrichtung mit einem vor der
Entladezone angeordneten automatischen Codeleser oder Scanner
(zum Beispiel Postcode oder Strichcode) ausgestattet wird.
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Auf diese Weise würde der Scanner automatisch die Bestimmung der
Gegenstände scannen und würde den Zentralcomputer mit den
notwendigen Daten für das Entladen versorgen.
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Figur 5b bezieht sich auf die Steuerung des Hauptencoders und
auf das Entladestadium der Gegenstände.
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Der Hauptencoder wird von vier Hauptblocks gehandhabt, nämlich
einem Hauptprogramm, dem Steuerprogramm für ein sauberes
Arbeiten der Vorrichtung, dem Handlingsprogramm und dem Encoderwert-
Berechnungsprogramm.
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Der Hauptencoder sortiert die zu bewähltigenden Aufgaben in
Abhängigkeit von dem Encoderwert und aktualisiert die
Gegenstandsdaten auf dem geeignetem Schieberegister bzw. -speicher. Die
"Geschwindigkeitssteuerungeinheit" repräsentiert die Berechnung
der Geschwindigkeitseinheit jedesmal, wenn das Entladen in Gang
gesetzt werden sollte. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt das Entladen
des Gegenstandes unter Vermittlung der Impulse eines fiktiven
Encoders, wobei die Impulse vom Hauptencoder in Abhängigkeit von
der Geschwindigkeit der Einheit abgeleitet ist.
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Mittels Rücksetzung des Pointers (ein Speicher oder ein
Gegenstandsdatenindex, der die Einheit, die das Entladen auszuführen
hat, lokalisiert bzw. bestimmt) und mittels der Datenkontrolle
bzw. -steuerung (Bestimmung, Gewicht und Abmessungen) wird der
Gegenstand entladen, indem Spannung zu den Schienen gesendet
wird, die den Motor der Bandeinheit speisen.
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Nachdem der Gegenstand entladen worden ist, deaktiviert der
Hauptencoder die Entladevorrichtung, setzt den Pointer zurück
und nimmt die Spannung von den oben genannten Stromschienen.
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Figur 5c bezieht sich auf die Ausführung des Tests bezüglich des
sauberen Arbeitens der Einheit.
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Unter der Steuerung des Hauptencoders wird das Band der Einheit
betätigt und die Geschwindigkeitsgenauigkeit wird rückgekoppelt
gesteuert. Die so getestete Einheit wird in Abhängigkeit vom
Ergebnis der vorausgegangenen Steuerung entweder aktiviert oder
deaktiviert: Tatsächlich bedeutet dies, daß ein Fehler - falls
vorhanden - eine Nichtbenutzung der Einheit verursachen würde.
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Die Operation endet sobald der Motor der Bandeinheit
abgeschaltet worden ist.