EP1115508B1 - Verfahren und vorrichtung zum abzug flacher sendungen von einem stapel - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum abzug flacher sendungen von einem stapel Download PDF

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EP1115508B1
EP1115508B1 EP99952263A EP99952263A EP1115508B1 EP 1115508 B1 EP1115508 B1 EP 1115508B1 EP 99952263 A EP99952263 A EP 99952263A EP 99952263 A EP99952263 A EP 99952263A EP 1115508 B1 EP1115508 B1 EP 1115508B1
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EP
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mail
items
speed
sensor
conveyor belts
Prior art date
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EP99952263A
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Frank Gerstenberg
Hauke Luebben
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for Deduction of flat items from a stack according to the generic terms of the independent claims.
  • Devices are known from EP 0 167 091 A1 and DE 196 07 304 C1 for deducting flat items from a stack known. These devices have a controlled trigger element that subtracts the foremost shipment of a stack and in the detection range of a pair of driven Feeds conveyor rollers, being between the stack exit and the conveyor rollers a measuring section in the form of a Light barrier row is arranged, the output signals of one Control circuit are supplied.
  • the trigger element is driven to withdraw a consignment such that the distance between the item to be deducted and an already deducted shipment is determined and that respective distance measurement result by a default value that from Acceleration path of the object to be removed depends is corrected and the trigger is triggered, if the size of the distance measurement result thus corrected corresponds to a distance setpoint.
  • the task is therefore based on a method and a Device for withdrawing flat items from a stack to create a defined final speed at which a Measuring section from sensors lined up for detection the shipments is not necessary and the deviations from the specified gaps between the programs with little effort be kept low.
  • the invention is based on the idea of assigning gap differences to the gap setpoint to specific speed setpoint profiles. Since these curve shapes can be selected, the drive conditions can be taken into account.
  • the assignment of the speed setpoint curves of the drive to the actual gaps in order to reach the setpoint at the transfer point of the conveyor belt is done in previous measurements.
  • the nonlinearities of the transfer functions are not recorded algebraically, but empirically on the basis of the measurements by a tabular assignment of the setpoint and actual value profiles. This eliminates the need for an algorithmic description and corresponding computational treatment. With reproducible behavior, any complicated nonlinearities can be easily mastered.
  • the fact that these assignments are recorded offline and shown in the tables relieves the computational runtime relationships during real-time operation.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of an inventive Contraption. It is fixed, but free rotatably provided a shaft 20 on which a roller 21 is attached is.
  • the shaft 20 also serves for pivotable mounting a rocker 22, the axis 23 of another Role 24 carries.
  • Around the roller 21 and the take-off roller 24 guided as a separating member at least one trigger belt 25, whose outer surface has a high coefficient of friction.
  • the rocker 22 is indicated by a schematically Supported spring 26 so that their respective position of the Pressure of the batch of mail depends, of which the foremost Shipment 1 'is shown when it is deducted.
  • the free end the rocker 22 acts on a microswitch, not shown on. If the pressure of the stack is too low, then includes a normally closed contact of the microswitch, thereby gear motor, not shown, is switched on. This drives a retaining wall towards the end of the stack the take-off roller 24 until after reaching the intended Pressure force corresponding position of the swing arm Switches off the normally closed contact again.
  • the shaft 20 is driven by a servo motor, not shown controllable driven in the direction of the arrow.
  • a servo motor not shown controllable driven in the direction of the arrow.
  • the one to the trigger tape 25 Passage of the mailings enabling gap, that is, the stack exit leaves free.
  • a pair of continuously driven conveyor rollers 43 and 44 is arranged in the conveying path of the mail items, by means of which the mail items are forcibly conveyed further at the speed V 0 as soon as they have reached their detection area.
  • These conveyor rollers serve here as deflection rollers of conveyor belts 48 and 49, which are guided around further deflection rollers 50 and 51 in the conveying direction.
  • the driven conveyor roller 43 is fixedly mounted
  • the conveyor roller 44 is resiliently mounted in a known manner, for example on a pivotable lever, but this is not shown in the drawing for the sake of simplicity.
  • a first light barrier 71/71 ' is arranged on a stop wall 40 as a sensor for mail item detection, the light receiver of which is designated by the reference numeral 71 and the associated light source by 71'. Photodiodes or phototransistors are used as light receivers.
  • This light barrier 71/71 ' is so far behind the stop wall 40 that the mail items have reached the take-off speed V 0 at this point.
  • These light barrier signals are one of the microprocessor Control circuit 60 evaluated. From the light / dark signals the light barriers are the respective positions of the shipments 1 'and 1' 'determined.
  • the trigger motor is switched on and the first program started. Reaches the front edge of the second light barrier 73/73 ', the trigger motor is stopped immediately, the shipment is further subtracted from the conveyor belts 48 and 49. The trigger motor is only switched on again when the following Condition is fulfilled: the first light barrier 71/71 'is bright.
  • the trigger drive is now started again to accelerate the next shipment.
  • the mailpiece 1' has the speed V 0 and the distance to the previously drawn mailpiece and thus the deviation from the target gap is known.
  • the position of the rear edge of the mail removed and captured by the conveyor belts 48, 49 is determined by means of a clock generator 80, which forms a line clock.
  • the front edge of the mail item to be deducted is determined by integrating the actual drive speed value. To take slip into account, the shipment positions can be synchronized at additional light barriers, not shown.
  • the deduction process includes discontinuous position control with subordinate speed control, each at discrete times (Front edge reaches first light barrier 71/71 ') becomes.
  • the drive with the subordinate current control function of the drive contained therein is regarded as a "black box", the current control function (eg a hardware circuit) is considered to be non-parameterizable and is contained in the non-linear speed transfer function N (drive).
  • N non-linear speed transfer function
  • the actual speed values of the drive and belt were assumed to be identical; possible vibration effects, for which higher derivatives d x v / dt x play a role, were neglected.
  • the transfer function N (shipment) depends on the shipment parameters.
  • the speed curve V (x) is not determined and mathematically infinite solutions possible. Possible curves are briefly discussed below. If jump functions with different lengths of time are selected as setpoint curves, the pulling belt speeds do not have any sudden curves due to the drive damping, but nevertheless have strong acceleration values.
  • the transfer function N (consignment) depends on the mechanical properties of the consignment, in particular its mass and surface quality. The greater the steeper the speed curve of the belt (i.e.
  • a setpoint course is not optimal only with step functions and linear ramps are ideal function components of the actual value of the belts.
  • a servo drive optimized for speed rather than position control typically has a transmission function that dampens the small signal behavior. The result of this is that when using pure ramps as the setpoint variable, there is a dead time or hyperbole-like flattening in the initial area, which would later have to be compensated for by larger peaks of dv / dt.
  • the setpoint value curve to be used is determined and used in the further course of the withdrawal phase of this mailpiece without evaluating the actual value of the mailpiece.
  • the gap differences determined on sensor 71/71 ' can be used not only to measure reference variables, but also normative path-time diagrams to control the movement of the mail between light barriers 71 / 71 'and 73/73' can be assigned. It is thus possible to intervene in a regulating manner in the event of the movement leading or lagging, deviating from the assigned setpoint curve according to likewise assigned new setpoint curves.
  • a setpoint / actual value comparison could be carried out on a single sensor approximately in the middle of the distance, and if a higher tolerance value is exceeded, a uniform new setpoint curve or if a lower tolerance value is undershot, another new setpoint curve can be output.
  • the effort involved in defining these new curve profiles can be limited, since it is not essential at this point to intervene as precisely as possible, but rather to tend to intervene correctly and without significant overshoot.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Control Of Conveyors (AREA)
  • Sheets, Magazines, And Separation Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abzug flacher Sendungen von einem Stapel gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Der Abzug der jeweils vordersten Sendungen aus einem Sendungsstapel muß unter Einhaltung einer vorgegebenen Mindestlücke erfolgen. Diese Mindestlücke soll nicht unterschritten werden, um den nachfolgenden Anlagenteilen die Bearbeitung der einzelnen Sendungen zu ermöglichen. Gleichzeitig soll die erreichte mittlere Lücke die Mindestlücke möglichst wenig überschreiten, um einen hohen Sendungsdurchsatz zu erzielen.
Aus der EP 0 167 091 A1 und der DE 196 07 304 C1 sind Vorrichtungen zum Abzug von flachen Sendungen von einem Stapel bekannt. Diese Vorrichtungen weisen ein gesteuertes Abzugsorgan auf, das die jeweils vorderste Sendung eines Stapels abzieht und in den Erfassungsbereich eines Paares von angetriebenen Förderrollen vorschiebt, wobei zwischen dem Stapelausgang und den Förderrollen eine Meßstrecke in Form einer Lichtschrankenzeile angeordnet ist, deren Ausgangssignale einer Steuerschaltung zugeführt werden. Bei der EP 0 167 091 A1 erfolgt der Antrieb des Abzugsorgans zum Abzug einer Sendung derart, daß der Abstand zwischen der abzuziehenden Sendung und einer bereits abgezogenen Sendung ermittelt wird und das jeweilige Abstands-Meßergebnis um einen Vorgabewert, der vom Beschleunigungsweg des abzuziehenden Gegenstandes abhängig ist, korrigiert wird, und wobei der Abzug ausgelöst wird, wenn die Größe des so korrigierten Abstands-Meßergebnisses einem Abstands-Sollwert entspricht.
Dabei ermöglicht die Verwendung des Vorgabewertes nur eine pauschale Berücksichtigung des Übertragungsverhaltens der Abzugsantriebe und der Auswirkung beim Beschleunigungsvorgang.
Ein unterschiedliches Verhalten der Sendungen beim Abzugsvorgang resultiert auch aus der unterschiedlichen Lage der Sendungen im Stapel, von dem die Sendungen abgezogen werden. Dies hat ebenfalls unterschiedliche Lücken zur Folge, wodurch Durchsatz-Einbußen entstehen.
Zur genaueren Lückensteuerung wird deshalb gemäß DE 196 07 304 C1 die abzuziehende Sendung zunächst auf einen Zwischengeschwindigkeitswert beschleunigt, der geringer ist als eine vorgegebene Endgeschwindigkeit. Sobald der Ist-Abstand gleich dem Soll-Abstand ist, wird die Sendung auf die Endgeschwindigkeit beschleunigt.
Diese bekannten Lösungen benötigen eine aufwendige Meßstrecke in Form einer Lichtschrankenzeile, mit der sowohl die Position der abgezogenen Sendung (Hinterkante, solange sie sich noch innerhalb der Meßstrecke befindet) als auch die der nächsten abzuziehenden Sendung (Vorderkante) laufend erfaßt wird, um die richtigen Zeitpunkte zur Beschleunigung der abzuziehenden Sendung zu ermitteln. Übertragungseigenschaften des Abzugsantriebes werden nur pauschal berücksichtigt.
Zur Steuerung des Bewegungsablaufes beim Laden von Sendungen auf ein mit konstanter Geschwindigkeit bewegtes Abschnittsförderband (Synchronisation, damit die Sendungen in die Abschnitte gelangen, aber keine Einhaltung bestimmter Abstände zwischen den Sendungen) wurde bekannt, bestimmte feste Geschwindigkeitsverläufe zu benutzen, wobei der Zeitpunkt des Beginns der Beschleunigungsphase in Abhängigkeit von der Lage der einzuschleusenden Sendung gewählt wird (WO-A-98/24719).
Der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abzug flacher Sendungen von einem Stapel mit definierter Endgeschwindigkeit zu schaffen, bei denen eine Meßstrecke aus aneinandergereihten Sensoren zur Detektierung der Sendungen nicht notwendig ist und die Abweichungen von den festgelegten Lücken zwischen den Sendungen aufwandsarm gering gehalten werden.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, Lückendifferenzen zum Lückensollwert bestimmte Geschwindigkeitssollwertverläufe zuzuordnen. Da diese Kurvenformen wählbar sind, können damit die Antriebsverhältnisse berücksichtigt werden. Die Zuordnung der Geschwindigkeitssollwertkurven des Antriebs zu den Ist-Lücken, um an der Übernahmestelle der Förderriemen die Sollücke zu erreichen, erfolgt in vorherigen Messungen.
Die Nichtlinearitäten der Übertragungsfunktionen werden durch eine tabellenförmige Zuordnung der Soll- und Istwertverläufe nicht algebraisch, sondern empirisch auf der Basis der Messungen erfaßt. Dadurch entfällt die Notwendigkeit zur algorithmischen Beschreibung und entsprechenden rechentechnischen Behandlung. Bei reproduzierbarem Verhalten werden somit beliebig komplizierte Nichtlinearitäten einfach beherrschbar. Dadurch, daß diese Zuordnungen offline erfaßt und in die Tabellen abgebildet werden, werden die rechentechnischen Laufzeitverhältnisse während des Echtzeitbetriebes entlastet.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Anschließend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen
FIG 1
eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
FIG 2
ein regelungstechnisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Lösung
FIG 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist fest gelagert, aber frei drehbar eine Welle 20 vorgesehen, auf der eine Rolle 21 befestigt ist. Die Welle 20 dient außerdem zur schwenkbaren Lagerung einer Schwinge 22, die die Achse 23 einer weiteren Rolle 24 trägt. Um die Rolle 21 und die Abzugsrolle 24 ist als Vereinzelungsorgan mindestens ein Abzugsriemen 25 geführt, dessen Außenfläche einen hohen Reibwert aufweist.
Die Schwinge 22 ist durch eine schematisch angedeutete Feder 26 abgestützt, so daß ihre jeweilige Stellung von der Andruckkraft des Sendungsstapels abhängt, von dem die vorderste Sendung 1' bei ihrem Abzug gezeigt ist. Das freie Ende der Schwinge 22 wirkt auf einen nicht gezeigten Mikroschalter ein. Ist die Andruckkraft des Stapels zu gering, dann schließt ein Ruhekontakt des Mikroschalters, wodurch ein nicht gezeigter Getriebemotor eingeschaltet wird. Dieser treibt am Stapelende eine Stützwand so lange in Richtung auf die Abzugsrolle 24 an, bis nach Erreichen der der vorgesehenen Andruckkraft entsprechenden Stellung der Schwinge der genannte Ruhekontakt wieder ausschaltet.
Die Welle 20 wird durch einen nicht dargestellten Servo-Motor steuerbar in Richtung des Pfeiles angetrieben. Die in Förderrichtung weisenden Kanten, d.h. die Vorderkanten der im Stapel befindlichen Sendungen liegen mehr oder weniger dicht an einer Anschlagwand 40 an, die zum Abzugsband 25 einen den Durchtritt der Sendungen ermöglichenden Spalt, also den Stapelausgang freiläßt.
Im Förderweg der Sendungen ist ein Paar von dauernd angetriebenen Förderrollen 43 und 44 angeordnet, durch die die Sendungen zwangsweise mit der Geschwindigkeit V0 weitergefördert werden, sobald sie in ihren Erfassungsbereich gelangt sind. Diese Förderrollen dienen hier als Umlenkrollen von Förderriemen 48 und 49, die in Förderrichtung um weitere Umlenkrollen 50 und 51 geführt sind. Während die angetriebene Förderrolle 43 fest gelagert ist, ist die Förderrolle 44 in bekannter Weise nachgiebig, z.B. auf einem schwenkbaren Hebel, gelagert, was aber in der Zeichnung der Einfachheit halber nicht dargestellt ist.
Entlang des Förderweges der Sendungen ist anschließend an eine Anschlagwand 40 eine erste Lichtschranke 71/71' als Sensor zur Sendungsdetektion angeordnet, deren Lichtempfänger mit dem Bezugszeichen 71 und deren zugehörige Lichtquelle mit 71' bezeichnet ist. Als Lichtempfänger werden Fotodioden oder Fototransistoren verwendet. Diese Lichtschranke 71/71' befindet sich soweit hinter der Anschlagwand 40, daß die Sendungen an dieser Stelle die Abzugsgeschwindigkeit V0 erreicht haben.
Außerdem ist eine den Erfassungsbereich der Förderrollen 43 und 44 überwachende zweite Lichtschranke 73/73' mit einer Lichtquelle 73' vorgesehen.
Diese Lichtschrankensignale werden von dem Mikroprozessor einer Steuerschaltung 60 ausgewertet. Aus den Hell-/Dunkelsignalen der Lichtschranken werden die jeweiligen Positionen der Sendungen 1' und 1'' ermittelt.
Sobald die Steuerschaltung 60 den Abzugsbefehl erteilt, wird der Abzugsmotor eingeschaltet und die erste Sendung gestartet. Erreicht deren Vorderkante die zweite Lichtschranke 73/73', wird der Abzugsmotor sofort gestoppt, die Sendung wird von den Förderriemen 48 und 49 weiter abgezogen. Der Abzugsmotor wird erst wieder eingeschaltet, wenn die folgende Bedingung erfüllt ist: die erste Lichtschranke 71/71' wird hell.
Nun wird der Abzugsantrieb wieder gestartet, um die nächste Sendung zu beschleunigen. Sobald deren Vorderkante die erste Lichtschranke 71/71' erreicht, hat in dieser Positionierungsphase die Sendung 1' die Geschwindigkeit V0 und der Abstand zur vorher abgezogenen Sendung und somit die Abweichung von der Sollücke ist bekannt.
Für die Ermittlung der Sendungslücken wird die Position der Hinterkante der abgezogenen und durch die Förderriemen 48,49 erfaßten Sendung mittels eines Taktgebers 80, der einen Streckentakt bildet, ermittelt. Die Vorderkante der abzuziehenden Sendung wird durch Integration des Antriebsgeschwindigkeits-Istwerts bestimmt. Zur Berücksichtigung von Schlupf kann an zusätzlichen, nicht dargestellten Lichtschranken eine Synchronisation der Sendungspositionen erfolgen.
Wie der FIG 2 zu entnehmen, beinhaltet das Abzugsverfahren eine diskontinuierliche Lageregelung mit unterlagerter Geschwindigkeitsregelung, die jeweils zu diskreten Zeitpunkten (Vorderkante erreicht erste Lichtschranke 71/71') ausgeführt wird.
Dabei bedeuten
xsoll
Soll-Lücke
xist(T)
Ist-Lücke beim Erreichen des ersten Sensors (71/71')
FRx
Lineare Lageregelungsfunktion (Zuordnungstabellen)
vsoll(t)
Geschwindigkeits-Sollwert=Führungsfunktion des Antriebs
N(Antrieb)
Nichtlineare Übertragungsfunktion des Antriebs und der Riemen
vistAntrieb
Ist-Wert der Geschwindigkeit des Antriebs
PSendung
Sendungsparameter (Masse, Oberflächeneigenschaften...)
N(Sendung)
Nichtlineare Übertragungsfunktion Riemen/Sendung
vistSendung
Ist-Wert der Geschwindigkeit der Sendung
Der Antrieb mit der darin enthaltenen wiederum unterlagerten Stromregelungsfunktion des Antriebs wird hierbei als "Black Box" betrachtet, die Stromregelungsfunktion (z.B. eine Hardwareschaltung) wird als nicht parametrierbar angesehen und ist in der nichtlinearen Geschwindigkeits-Übertragungsfunktion N(Antrieb) enthalten. Die Geschwindigkeits-Istwerte von Antrieb und Riemen wurden als identisch angenommen, mögliche Schwingungseffekte, für die neben der ersten auch höhere Ableitungen dxv/dtx eine Rolle spielen, wurden vernachlässigt. Die Übertragungsfunktion N(Sendung) hängt von den Sendungsparametern ab.
Jedem Lückendifferenzwert (im Rastermaß des Taktgebers) ist ein bestimmter Kurvenverlauf des Antriebs-Geschwindigkeits-Sollwerts zugeordnet. Diese Differenz kann (im Ausnahmefall) gleich, größer oder (im Regelfall) kleiner als Null sein:
  • Gleich Null (Ist-Lücke = Soll-Lücke:
  • Wenn die bestehende Lücke exakt der Soll-Lücke entspricht, kann die Sendung gleichförmig mit v0 bis zur Übergabestelle weiterbewegt werden.
  • Größer als Null (Ist-Lücke > Soll-Lücke):
  • Wenn die bestehende Lücke bereits größer als die Soll-Lücke ist, wird versucht, durch eine gegenüber v0 überhöhte Geschwindigkeit den Lückenabstand wieder aufzuholen, d.h. die Kurven dieser Schar liegen oberhalb von v0. Gründe für diesen Fall können z.B. sein: Verzögertes Erfassen der Sendung vom Abzugsband infolge Stapelschräglage, erhöhter Schlupf während der Positionierungsphase durch große Masse und Oberflächeneigenschaften, starker Versatz der Vorderkante gegenüber der Normallage infolge unsauberen Einstapelns.
  • Kleiner als Null (Ist-Lücke < Soll-Lücke):
  • Im Regelfall ist die bestehende Lücke kleiner als die Soll-Lücke. Dann wird die Sendung durch einen Kurvenverlauf, der unterhalb der v0-Geraden liegt, verzögert.
Da die für die Einstellung der Lücke entscheidende Zeit, in der die Sendung vom Sensor 71/71' zur Übernahmestelle der Förderriemen 48,49 transportiert wird, dem Integral der reziproken Geschwindigkeit über dem Weg entspricht, ist der Geschwindigkeitsverlauf V(x) nicht bestimmt und mathematisch unendlich viele Lösungen möglich.
Im folgenden werden mögliche Kurvenverläufe kurz diskutiert. Werden als Sollwertverläufe Sprungfunktionen mit verschiedenen Längen der Zeit gewählt, so weisen die Abzugsriemengeschwindigkeiten aufgrund der Antriebsdämpfung zwar keine sprungförmigen Verläufe auf, haben aber dennoch starke Beschleunigungswerte.
Die Übertragungsfunktion N(Sendung) hängt von den mechanischen Eigenschaften der Sendung, insbesondere Masse und Oberflächenbeschaffenheit ab. Die Gefahr, daß es durch Überwindung der Haftreibung zum Rutschen kommt, ist umso größer, je steiler die Geschwindigkeitskurve des Riemens (also je größer die Spitzenwerte der Beschleunigung dv/dt)ist.
Deshalb ist ein Sollwertverlauf nur mit Sprungfunktionen nicht optimal und es bieten sich lineare Rampen als ideale Funktionsbestandteile des Ist-Werts der Riemen an. Zur Festlegung der Sollwert-Funktion ist zu beachten, daß ein auf Geschwindigkeits-, nicht auf Lageregelung optimierter Servoantrieb typischerweise eine im Kleinsignalverhalten dämpfende Übertragungsfunktion besitzt. Dies hat zur Folge, daß bei Verwendung reiner Rampen als Sollwert-Größe sich im Anfangsbereich eine Totzeit bzw. hyperbelähnliche Abflachung ergibt, was später durch größere Spitzen von dv/dt ausgeglichen werden müßte.
Aus diesem Grund ist für die Sollwertfunktion eine Kombination von Sprung- und Rampenfunktionen besonders vorteilhaft. Damit können annähernd rampenförmige Istwert-Verläufe für folgende Fälle erreicht werden:
  • für geringe notwendige Vergrößerungen der bestehenden Lükke wird der Istwert in einer "V-förmigen" Kurve auf einen Minimalwert größer Null abgesenkt oder
  • für einen Grenzfall wird der Istwert in einer "V-förmigen" Kurve auf den Wert Null abgesenkt oder
  • für größere notwendige Vergrößerungen der bestehenden Lükke wird der Istwert in einer trapezförmigen Kurve auf den Wert Null abgesenkt, verharrt in diesem Wert eine Zeit lang und wird wieder auf den Nominalwert beschleunigt.
Bezüglich der dazu erforderlichen Sollwertverläufe wird ebenfalls zwischen derartigen Fällen ohne und mit Verharren im Wert Null unterschieden, wobei die Grenzfälle wegen der auszugleichenden Totzeiteigenschaft nicht identisch sind. Mit folgender Formel für die zu diskreten Zeitpunkten n (Bandtakt) erfolgenden Ausgaben des Sollwerts Vsoll können alle Fälle beschrieben werden. Vsoll = v0/2 - v0/2T1*t   für t < T1 Vsoll = 0   für T1 <= t <= T2 Vsoll = v0/2 + v0/2(T3-T2)*(t-T2)   für t > T2 Wobei:
t = 0
ist der Zeitpunkt, zu dem die erste Lichtschranke 71/71' erreicht wird
t=T1
ist die Zeit, nach der der Sollwert Null erreicht wird
t=T2
ist die Zeit, nachdem vom Sollwert Null aus der Sprung auf v0/2 erfolgt
t=T3
ist die Zeit, zu der der Sollwert v0 wieder erreicht wird, wobei bei typischerweise ähnliches Übertragungsverhalten im Brems- und Beschleunigungsfall gilt: T3=T1+T2 und sich somit eine symmetrische Trapezkurve ergibt
In dem bisherigen Beispiel wird jeweils beim Erreichen des Sensors 71/71' der zu verwendende Sollwertverlauf festgelegt und im weiteren Verlauf der Abzugsphase dieser Sendung ohne Auswertung des Istwerts der Sendung verwendet. Zum Erreichen einer höheren Genauigkeit bei der Einhaltung der Lücken ist folgende Erweiterung sinnvoll: Den am Sensor 71/71' ermittelten Lückendifferenzen können nicht nur Führungsgrößenverläufe, sondern auch normative Weg-Zeit-Diagramme mit zur Kontrolle des der Bewegung der Sendung zwischen den Lichtschranken 71/71' und 73/73' zugeordnet werden. So ist es möglich, im Falle des Vor- oder Nacheilens der Bewegung abweichend von der zugeordneten Sollwertkurve nach ebenfalls zugeordneten neuen Sollwertkurven regelnd einzugreifen. Im einfachsten Fall könnte an einem einzigen Sensor etwa in der Mitte der Wegstrecke ein Soll-/Istwert-Vergleich vorgenommen und bei Überschreitung eines oberen Toleranzwertes ein einheitlicher neuer Sollwertverlauf bzw. bei Unterschreitung eines unteren Toleranzwertes ein anderer neuer Sollwertverlauf ausgegeben werden.
Der Aufwand für die Festlegung dieser neuen Kurvenverläufe kann begrenzt werden, da es an dieser Stelle nicht unbedingt darauf ankommt, möglichst exakt, sondern nur tendenziell richtig und ohne wesentliches Überschwingen einzugreifen. Im besonderen Fall kann auch ein stärkeres Überschwingen akzeptiert und dennoch das Gesamtverhalten verbessert werden: Wenn ohne Regelung das erreichte Lückenspektrum einen geringen Anteil zu kleiner Lücken beinhaltet, dessentwegen die Soll-Lücke um ein Increment erhöht werden muß, kann die Eleminierung dieses Anteils und damit mögliche Reduzierung der Soll-Lücke einen hohen Effekt bringen.
Wird optional eine Lichtschrankenzeile mit beispielsweise 10 Lichtschranken verwendet, bieten sich folgende, die Lückenqualität verbessernde Modifizierungen an:
  • Das Verfahren erlaubt für größere Verzögerungen Kurvenverläufe mit Abbremsen auf und beliebig langem Verharren bei Geschwindigkeit Null über jeweils eine Sollwertkurve zu steuern. Implementierungstechnisch bietet es sich jedoch an, die Kurvenschar nur bis zu der Variante, bei der der Geschwindigkeits-Istwert sicher bis auf Null absinkt, abzuspeichern und ansonsten den Abzugsprozeß in drei Phasen zu steuern: einer Bremsphase mit gespeichertem Kurvenverlauf, einer Stillstandsphase, in der laufend auf den Startzeitpunkt geprüft wird und einer Beschleunigungsphase, in der nach gespeichertem Kurvenverlauf die Sendung zur Übergabestelle bewegt wird. Mit einer Lichtschrankenzeile kann der Ort, an dem die Sendung zum Stehen gekommen ist, auf das Rastermaß genau zu bestimmt und in Abhängigkeit davon Startzeitpunkt und zugeordnete Sollwertkurve festgelegt werden. Die Lichtschrankenzeile ist bei der ungeregelten Betriebsvariante nur in der Phase der Festlegung der Kurvenverläufe notwendig.
  • Das beschriebene Verfahren beruht grundsätzlich auf der Annahme, daß die Lücke zwischen zwei Sendungen entsteht, bevor die Vorderkante der nachfolgenden Sendung den ersten Sensor 71/71' erreicht. Die Behandlung der Ausnahmefälle von Doppelabzügen, die sich zwischen dem ersten Sensor 71/71' und der Übergabestelle öffnen, führt ohne dazwischenliegende Sensoren zu Lückenvergrößerungen, da man sicherheitshalber von einer unmittelbar vor der Übergabestelle liegenden Vorderkante der nachfolgenden Sendung ausgehen muß. Bei Vorhandensein weiterer Sensoren können diese genutzt werden, um auch in diesem Ausnahmefall den Ort auf das Rastermaß genau zu bestimmen und in Abhängigkeit davon Startzeitpunkt und zugeordnete Sollwertkurve festzulegen.
Die Zuordnung der Kurvenverläufe zu den Lückendifferenzzeiten sowie Vorderkantenpositionen beim Abzug erfolgt in zwei Schritten:
  • Grobermittlung in vorherigen Meßmodes
  • Korrekturen aufgrund einer größeren Datenbasis mittels Prozeßgütestatistik
Es existiert je ein Meßmode für die folgenden Prozeßarten:
  • 1. Zu kleine Ist-Lücke
    Es werden einzeln Sendungen abgezogen. Dabei werden, ausgehend vom Grenzfall gleichförmige Bewegung ohne Lückenveränderung nacheinander verschiedene Kurvenformen mit immer stärkerem Abbremsen der Sendung bis hin zum Grenzfall Zwischenstop durchfahren und jeweils die Zeit bis zum Erreichen der Lichtschranke 73/73' gemessen.
  • 2. Zu kleine Ist-Lücke mit großer Abweichung
    Sendungen werden mit geringer Geschwindigkeit einzeln in die Lichtschrankenzeile gefahren und an den möglichen Orten der Vorderkante positioniert. Nach kurzem Stop erfolgt nach vorgegebenem Kurvenverlauf die Beschleunigung auf v0 und Messung der Zeit bis zum Passieren der Lichtschranke 73/73'.
  • 3. Zu große Ist-Lücke
    Es werden einzelne Sendungen abgezogen, jedoch mit Kurvenverläufen oberhalb v0; wiederum ausgehend vom Grenzfall gleichförmige Bewegung ohne Lückenveränderung bis hin zum Grenzfall, bei dem die Sendung mit maximalem Anstieg auf v1 beschleunigt und mit dieser Geschwindigkeit bis in die Transportstrecke bewegt wird.
    • Jeder dieser Meßmodes wird bei der Implementierung mehrmals ausgeführt und aus den Mittelwerten der gemessenen Zeiten werden die Kurvenzuordnungen erstmals festgelegt (Grobmessung).
    Es existiert eine interne Prozeßgütestatistik, die aufzeichnet:
    • Wie oft jede einzelne Prozeßart und jeder Kurvenverlauf als Ereignis ausgeführt wurden
    • Für jede Prozeßart und jeden Kurvenverlauf einzeln, wie oft die Lichtschranke 73/73' in der Sollzeit und wie oft in positiv oder negativ abweichenden Zeiten (in Bandtakt Incrementen) erreicht wurde.
    Mittels dieser Statistik kann sowohl die Relevanz der einzelnen Prozesse beurteilt werden als auch Korrekturen der Kurvenverlauf-Zuordnungen vorgenommen und so die auf geringer Datenbasis beruhende Grobmessung verfeinert werden.
    Wenn die Prozeßgütestatistik ständig mitläuft, kann die Anpassung der Sollwertkurven-Zuordnungen automatisch ausgeführt werden. Mögliche Vorteile:
    • Verringerung von projektspezifischen Anpassungsaufwänden, speziell bei Änderungen der Abzugsgeschwindigkeit
    • In begrenztem Maße kann eine automatische Korrektur bei Änderungen der mechanischen Bedingungen erfolgen.

    Claims (12)

    1. Verfahren zum Abzug flacher Sendungen von einem Stapel mittels einer Abzugsvorrichtung mit steuerbarer Abzugsgeschwindigkeit, die die Sendungen mit konstanter Geschwindigkeit v0 angetriebenen Förderriemen (48,49) zuführt, wobei eine neue Sendung abgezogen wird, wenn die Hinterkante der jeweils vorhergehenden Sendung die Übernahmestelle der Förderriemen (48,49) erreicht hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hinterkante der vorhergehenden, schon abgezogenen Sendung (1'') von einem ersten, die Sendungen detektierenden Sensor (71/71'), der sich an der Position befindet, an der die abzuziehenden Sendungen (1') die Abzugsgeschwindigkeit V0 erreicht haben, zu dem Zeitpunkt ermittelt wird, an dem die Vorderkante der abzuziehenden Sendung (1') gerade den ersten
      Sensor (71/71') erreicht, mittels dieses Abstandes aus gespeicherten, den Differenzen zwischen Soll- und Istabstand zwischen den Sendungen (1',1'') zugeordneten Geschwindigkeitssollwertverläufen des Antriebs der Abzugsvorrichtung für den gesamten Abzugsvorgang zur Einhaltung der Sollabstände zwischen den Sendungen nach Übernahme der Sendungen durch die Förderriemen (48,49), der den aktuell gemessenen Sendungsabstand zugeordnete Geschwindigkeitssollwertverlauf aktiviert wird, wobei die Geschwindigkeitssollwertverläufe in Abhängigkeit vom Übertragungsverhalten des Antriebes sowie möglichst geringer positiver und negativer Beschleunigungen im Geschwindigkeitsistwertverlauf der Abzugsvorrichtung sowie einer definierten Endgeschwindigkeit festgelegt werden und zu ihrer Zuordnung zu den Differenzen zwischen den Soll- und Istabständen die Zeiten in vorherigen Messungen ermittelt werden, die die Sendungen beim jeweiligen Geschwindigkeitssollwertverlauf benötigen, um mit ihrer Vorderkante vom ersten Sensor (71,71') zur Übernahmestelle der Förderriemen (48,49) zu gelangen.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsistwertkurvenverläufe der Abzugsvorrichtung annähernd aus einer abfallenden und einer aufsteigenden Rampe bestehen.
    3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeitsistwertkurvenverläufe der Abzugsvorrichtung annähernd aus einer abfallenden Rampe, einem sich an diesen anschließenden Bereich mit der Geschwindigkeit Null und einer darauffolgenden aufsteigenden Rampe bestehen.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endgeschwindigkeit des Geschwindigkeitssollwertkurvenverlaufes gleich der Geschwindigkeit V0 ist.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherigen Messungen zur Ermittlung der Zeiten, die die Sendungen beim jeweiligen Geschwindigkeitssollwertverlauf benötigen, um mit ihrer Vorderkante vom ersten Sensor zur Übernahmestelle der Fördermittel zu gelangen, statistisch ausgewertet werden.
    6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei statistisch ermittelten Änderungen der ermittelten Zeiten für einen bestimmten Geschwindigkeitssollwertverlauf ein anderer gespeicherter Geschwindigkeitssollwertverlauf mit einer gemäß der Änderung angepaßten Sendungslaufzeit aktiviert wird.
    7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungsablauf während des Abziehvorganges online überwacht wird und bei Abweichungen der Istzeiten von den Sollzeiten mit einem gemäß der Abweichung anderen Geschwindigkeitssollwertverlauf weiter abgezogen wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hinterkante der schon abgezogenen, in den Förderriemen (48,49) gefaßten Sendung (1'') vom ersten Sensor (71,71') zu dem Zeitpunkt, an dem die Vorderkante der abzuziehenden Sendung (1') gerade den ersten Sensor (71,71') erreicht, aus der Ze'itdifferenz zwischen Detektion der Hinterkante der abgezogenen Sendung (1'') und Detektion der Vorderkante der abzuziehenden Sendung (1') am ersten Sensor (71,71') sowie aus der Geschwindigkeit v0 der Förderriemen (48,49) ermittelt wird.
    9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hinterkante der schon abgezogenen, in den Förderriemen (48,49) gefaßten Sendung (1'') vom ersten Sensor (71,71') aus der Zeitdifferenz zwischen Detektion der Hinterkante der abgezogenen Sendung (1'') und Detektion der Vorderkante der abzuziehenden Sendung (1') am ersten Sensor (71,71') mit Hilfe eines mit den angetriebenen Förderrollen (43,44) der Förderriemen (48,49) in Verbindung stehenden Taktgenerators (80) ermittelt wird.
    10. Vorrichtung zum Abzug flacher Sendungen von einem Stapel mit einem Abzugsorgan zur Zuführung flacher Sendungen aus einem Stapel (100) zu mit konstanter Geschwindigkeit v0 angetriebenen Förderriemen (48,49) mit einer Steuerschaltung (60) zur Steuerung der Abzugszeitpunkte und -geschwindigkeiten in Abhängigkeit jeweils vom Abstand der abzuziehenden Sendungen (1') von einer bereits abgezogenen Sendung (1''), dadurch gekennzeichnet, daß zwei die Sendungen detektierende Sensoren (71,71', 73,73') vorgesehen sind, wobei sich der erste Sensor (71,71') an der Position befindet, an der die abzuziehenden Sendungen (1') die Abzugsgeschwindigkeit v0 erreicht haben, und wobei sich der zweite Sensor (73,73') an der Übernahmestelle durch die Förderriemen (48,49) befindet, und daß die Steuerschaltung (60) so ausgebildet ist, daß mittels des Abstandes der Hinterkante der vorhergehenden, schon abgezogenen Sendung (1'') von dem ersten, die Sendungen detektierenden Sensor (71,71'), der sich an der Position befindet, an der die abzuziehenden Sendungen die Abzugsgeschwindigkeit v0 erreicht haben, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Vorderkante der abzuziehenden Sendung (1') gerade den ersten Sensor (71,71') erreicht, aus gespeicherten, den Differenzen zwischen Soll- und Istabstand zwischen den Sendungen zugeordneten Geschwindigkeitssollwertverläufen der Abzugsvorrichtung für den gesamten Abzugsvorgang zur Einhaltung der Sollabstände zwischen den Sendungen nach Übernahme der Sendungen durch die Förderriemen (48,49) der den aktuell gemessenen Sendungsabstand zugeordnete Geschwindigkeitssollwertverlauf aktiviert wird, wobei die Geschwindigkeitssollwertverläufe in Abhängigkeit vom Übertragungsverhalten des Antriebes sowie Beschleunigungen sowie einer definierten Endgeschwindigkeit festgelegt sind und ihrer Zuordnung zu den Differenzen zwischen den Soll- und Istabständen die Zeiten in vorherigen Messungen ermittelt werden, die die Sendungen beim jeweiligen Geschwindigkeitssollwertverlauf benötigen, um mit ihrer Vorderkante vom ersten Sensor (71,71') zur Übernahmestelle der Förderriemen (48,49) mit dem zweiten Sensor (73,73') zu gelangen.
    11. Abzugsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der zurückgelegten Strecken der in den Förderriemen (48,49) geklemmten Sendungen (1'') ein mit den angetriebenen Förderrollen (43,44) der Förderriemen (48,49) in Verbindung stehender Taktgenerator (80) vorhanden ist.
    12. Abzugsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung des Bewegungsablaufes während des Abziehvorganges zwischen dem ersten, die Sendungen detektierenden Sensor (71,71') und einem zweiten, die Sendungen detektierenden Sensor (73,73') an der Übernahmestelle durch die Förderriemen (48,49) mindestens ein weiterer Sensor angeordnet ist.
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