Beschreibung description
Fördereinrichtung zum Transport und Ausschleusen von FördergutConveying device for the transport and discharge of conveyed goods
Die Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung zum Transport und Ausschleusen von Fördergut, insbesondere flachen Sendungen, mit hintereinander angeordneten, vertikal schwenkbaren Fördermodulen.The invention relates to a conveyor device for transporting and discharging conveyed goods, in particular flat mail items, with vertically pivotable conveyor modules arranged one behind the other.
Durch gezieltes Ausschleusen am jeweiligen Fördermodul kann das Fördergut in weitere Fördereinrichtungen oder in den Fördermodulen zugeordnete Behälter sortiert werden (DE-OS 2 108 023) . ■The goods to be conveyed can be sorted into further conveying devices or containers assigned to the conveying modules by targeted discharge at the respective conveying module (DE-OS 2 108 023). ■
Um kurze Lücken zwischen den zu sortierenden Fördergütern und damit einen hohen Durchsatz zu ermöglichen, ist es erforderlich, die Schwenkbewegungen schon auszuführen, während sich noch auf den Fördermodulen Fördergut befindet. So kann sich z.B. bereits auf einem nach unten in Ausschleusestellung geschwenkten Fördermodul Fördergut befinden, das eigentlich horizontal weitertransportiert werden soll. Beim Hochschwenken dieses Fördermoduls und Anschlagen in der Endlage kann dann das lose auf dem Fördermodul befindliche Fördergut hochsprin- gen und den Kontakt zum Fördermittel verlieren. Dadurch könnten Undefinierte Lagen der Fördergüter einschließlich Lücken- ■ Verschiebungen entstehen. Weiterhin ist mit dem plötzlichen Abbremsen aus der vollen Schwenkgeschwindigkeit ein erhöhter Verschleiß und eine hohe Geräuschbildung verbunden.In order to enable short gaps between the goods to be sorted and thus a high throughput, it is necessary to carry out the swiveling movements while the goods are still on the conveyor modules. For example, are already on a conveyor module that is pivoted downwards in the discharge position and is actually supposed to be transported horizontally. When this conveyor module is swung up and struck in the end position, the material to be conveyed loosely on the conveyor module can jump up and lose contact with the conveyor. This could result in undefined locations of the goods to be conveyed, including gaps. Furthermore, the sudden braking from the full swiveling speed is associated with increased wear and a high level of noise.
Um zur Vermeidung dieser Nachteile die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung so zu gestalten, daß die Beschleunigungen bei Beginn und Ende der Schwenkbewegungen möglichst klein sind, wurde in der DE 44 38 207 AI der Einsatz eines Kurbeltriebes mit einem sinusförmigen Bewegungsverlauf für den Antrieb von
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the subclaims.
So ist es zur Erzielung möglichst kurzer Fördergutabstände günstig, daß der in Förderrichtung vordere Teil des dem ausschleusenden Fördermodul nachfolgenden Fördermoduls während der Schließbewegung des ausschleusenden Fördermoduls nur solange nach unten geschwenkt wird, bis sich beide Fördermodule mit dem Förderniveau ihrer aneinander grenzenden Teile auf annähernd gleicher Höhe befinden und dann sofort wieder nach oben geschwenkt wird.To achieve the shortest possible distances between the conveyed goods, it is favorable that the front part of the conveying module following the discharging conveying module is only pivoted downwards during the closing movement of the conveying module to be discharged until both conveying modules with the conveying level of their adjoining parts are at approximately the same height are located and then immediately swung up again.
Vorteilhaft ist es zur Reduzierung des Aufwandes, den in För- derrichtung vorderen Teil des Fördermoduls vertikal geradlinig verschiebbar zu führen und den hinteren Teil so zu führen, daß notwendige horizontale Bewegungskomponenten ausführbar sind. In einer vorteilhaften Antriebsvariante ist der vordere Teil des Fördermoduls mit einem steuerbaren Hubele- ment verbunden. Als Hubelement kann beispielsweise ein Hubmagnet, oder ein pneumatischer Hubzylinder eingesetzt werden.To reduce the effort, it is advantageous to guide the front part of the conveyor module vertically in a straight line and to guide the rear part in such a way that the necessary horizontal movement components can be carried out. In an advantageous drive variant, the front part of the conveyor module is connected to a controllable lifting element. For example, a lifting magnet or a pneumatic lifting cylinder can be used as the lifting element.
An den in Förderrichtung vorderen Teil des Fördermoduls kann noch ein Federelement als Energiespeicher angreifen.A spring element can also act as an energy store on the front part of the conveyor module in the conveying direction.
Vorteilhaft ist es auch, zur Erzielung eines sinusförmigen vertikalen Bewegungsverlaufes den in Förderrichtung hinteren Teil des Fördermoduls mit der Schubstange eines Kurbeltriebes zu verbinden.It is also advantageous to connect the rear part of the conveyor module in the conveying direction to the push rod of a crank mechanism in order to achieve a sinusoidal vertical movement.
Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigtThe invention is then explained in more detail in an exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows
FIG 1 eine schematische Seitenansicht eines Förder- moduls mit einem endlosen Transportband in horizontaler Transportstellung
FIG 2 eine schematische Seitenansicht eines Fördermoduls in Ausschleusestellung1 shows a schematic side view of a conveyor module with an endless conveyor belt in the horizontal transport position 2 shows a schematic side view of a conveyor module in the discharge position
FIG 3a-c schematische Seitenansichten von drei Förder- modulen mit zwei flachen Fördergütern in verschiedenen Transportphasen3a-c show schematic side views of three conveyor modules with two flat conveyed goods in different transport phases
Wie der FIG 1 zu entnehmen, hat ein Fördermodul 1 ein angetriebenes umlaufendes Förderband 2, das über zwei Rollen ge- führt ist. Die verlängerte Achse der Rolle auf der einlaufenden Seite ist gleichzeitig die Schwenkachse des Moduls zum Schwenken von der Förder- in die Ausschleusestellung und zurück. Auf der anderen Seite ist die verlängerte Achse der Rolle auf der auslaufenden Seite gleichzeitig die Schwenkach- se des Moduls zum Schwenken des in Förderrichtung vorderenAs can be seen in FIG. 1, a conveyor module 1 has a driven rotating conveyor belt 2, which is guided over two rollers. The extended axis of the roller on the incoming side is also the swivel axis of the module for swiveling from the conveying position to the discharge position and back. On the other hand, the extended axis of the roller on the outgoing side is also the swivel axis of the module for swiveling the front one in the conveying direction
Teils des Fördermoduls während der Schließbewegung des vorgelagerten Fördermoduls nach dem Ausschleusen, um schon vor dessen horizontalen Endstellung eine störungsfreie Übernahme der Fördergüter vom jeweils vorgelagerten Fördermodul zu ge- währleisten.Part of the conveyor module during the closing movement of the upstream conveyor module after being discharged, in order to ensure that the goods to be conveyed from the upstream conveyor module are taken over without any problems even before its horizontal end position.
Der in Förderrichtung vordere Teil des Fördermoduls 1- befindet sich wie der hintere Teil in der oberen Endlage, die während eines Transportzyklusses für ein Fördergut auf dem För- dermodul 1 in der größten Zeitspanne eingenommen wird. Damit diese Schwenkbewegung möglichst energiesparend ausgeführt wird, wird diese obere Endstellung mittels eines Energiespeichers in Form einer Druckfeder 13 gehalten. Soll das Modulteil an der Einlaufseite nach unten geschwenkt werden, wird ein Hubelement 12 (in diesem Fall ein Hubmagnet) aktiviert, der an der verlängerten Achse der Umlenkrolle' auf das in Förderrichtung vordere Fördermodulteil angreift. Nach Deaktivierung des Hubelementes 12 wird dieses Fördermodulteil durch die Druckfeder 13 wieder in seine obere Endstellung ge-
drückt. Auf dem Förderband 2 befindet sich gerade ein Fördergut 3. Zur Ausführung der Schwenkbewegung zum Ausschleusen ist die Rolle auf der auslaufenden Seite an einer Schubstange 7 eines Kurbeltriebes gelagert. Ein Kurbeltrieb wurde ge- wählt, damit die Bewegung sinusförmig verläuft und somit keine unzulässig hohen Beschleunigungen auftreten, die ein Springen der Fördergüter auf dem Förderband 2 nach sich ziehen würden. Das Förderband 2 steht gemäß FIG 1 in der horizontalen ' Förderstellung von Modul zu Modul, der Kurbeltrieb befindet sich ebenfalls gerade am oberen Totpunkt. Der Pfeil deutet die auszuführende halbe Kurbelumdrehung zum unteren Totpunkt für die Ausschleusestellung der FIG 2 an, d.h. der Kurbeldurchmesser entspricht dem Ausschleusehub des Fördermoduls. Der Pfeil in FIG 2 deutet an, daß zum Hochschwenken die Kurbel 6 im entgegengesetzten Drehsinn eine halbe Umdrehung nach oben ausführt.The front part of the conveyor module 1 in the conveying direction is, like the rear part, in the upper end position, which is occupied in the largest time span for a conveyed item on the conveyor module 1 during a transport cycle. In order that this pivoting movement is carried out as energy-saving as possible, this upper end position is held by means of an energy store in the form of a compression spring 13. If the module part is to be pivoted downwards on the inlet side, a lifting element 12 (in this case a lifting magnet) is activated, which acts on the elongated axis of the deflection roller 'on the front conveyor module part in the conveying direction. After deactivating the lifting element 12, this conveyor module part is returned to its upper end position by the compression spring 13. suppressed. On the conveyor belt 2 there is currently a conveyed item 3. In order to carry out the swiveling movement for discharging, the roller is mounted on a push rod 7 of a crank mechanism on the outgoing side. A crank mechanism was selected so that the movement is sinusoidal and thus there are no impermissibly high accelerations that would cause the goods to jump on the conveyor belt 2. The conveyor belt 2 is in accordance with FIG 1 in the horizontal 'conveying position from module to module, the crank mechanism is also just at top dead center. The arrow indicates the half turn of the crank to be carried out to the bottom dead center for the discharge position in FIG. 2, ie the crank diameter corresponds to the discharge stroke of the conveyor module. The arrow in FIG. 2 indicates that the crank 6 makes a half turn upwards in the opposite direction of rotation for pivoting up.
Da dieser Antrieb auch möglichst wenig Energie verbrauchen soll, Bewegungszeiten aber möglichst kurz sein sollen, wird ein Energiespeicher in Form einer Zugfeder 4 eingesetzt, die mit der Kurbel 6 an der Verbindungsstelle zur Schubstange 7 verbunden ist. Bei der Ausschleusung eines auf dem Fördermodul 1 befindlichen Fördergutes 3 nach unten infolge einer halben Umdrehung der Kurbel 6 nach unten wird die Zugfeder 4 durch den Antrieb und die Masse des Fördermoduls 1 und der Fördergüter 3 gespannt. Wurde das Fördergut 3 ausgeschleust, so muß anschließend das Fördermodul 1 möglichst schnell nach oben schwenken, um zu vermeiden, daß bei kurzen Lücken zwischen den Fördergütern 3 das folgende Fördergut 3 eingeklemmt wird. Durch die gespannte Feder ist es möglich, diesen Vorgang mit relativ geringer Energie schnell durchzuführen.
Zur Begrenzung der Kurbelbewegung sind ein oberer Anschlag 9 und ein unterer Anschlag 10 vorgesehen, wobei der obere Anschlag 9 knapp hinter dem oberen Totpunkt und der untere Anschlag 10 im unteren Totpunkt bzw. kurz davor liegt. Der An- trieb kann beispielsweise durch einen Schrittmotor oder durch einen Gleichstromgetriebemotor realisiert werden. Das Gegenlager der Zugfeder 4 ist an einer Federaufhängung 5 befestigt und befindet sich über dem oberen Anschlag 9. Dadurch wird die Kurbel 6 durch die Zugfeder 4 gegen den oberen Anschlag 9 in eine geringe Knickposition gezogen und auch gegen den unteren Anschlag 10, wenn sie über die gedachte Umsprunglinie 11, die durch das Gegenlager und die Kurbeldrehachse 8 gerade verläuft, hinaus bewegt wird. Somit ist ein definiertes Verbleiben der Kurbel β in den Endlagen gesichert, ohne daß spezielle Arretierungsmittel oder Antriebe mit energieverbrauchenden Haltefunktionen notwendig sind.Since this drive should also consume as little energy as possible, but movement times should be as short as possible, an energy store in the form of a tension spring 4 is used, which is connected to the crank 6 at the connection point to the push rod 7. When a material to be conveyed 3 located on the conveying module 1 is discharged downwards as a result of half a turn of the crank 6 downward, the tension spring 4 is tensioned by the drive and the mass of the conveying module 1 and the conveyed goods 3. If the conveyed goods 3 have been discharged, the conveying module 1 must then swivel upwards as quickly as possible in order to avoid that the following conveyed goods 3 are pinched if there are short gaps between the conveyed goods 3. The tensioned spring enables this process to be carried out quickly with relatively little energy. To limit the crank movement, an upper stop 9 and a lower stop 10 are provided, the upper stop 9 being just behind top dead center and the lower stop 10 at bottom dead center or just before it. The drive can be implemented, for example, by a stepper motor or by a direct current gear motor. The counter bearing of the tension spring 4 is fastened to a spring suspension 5 and is located above the upper stop 9. As a result, the crank 6 is pulled by the tension spring 4 against the upper stop 9 into a slight kink position and also against the lower stop 10 when it is over the imaginary jump line 11, which runs straight through the counter bearing and the crank axis of rotation 8, is moved out. A defined stay of the crank β in the end positions is thus ensured without the need for special locking means or drives with energy-consuming holding functions.
Aufgrund der hohen Dynamik der Drehbewegung bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von V ax = 3 Umdrehungen/Sekunde ist ein Stoppen, welches schnell (< 50 ms) und exakt an den Anschlägen 9,10 endet, ohne Winkelerfassung und Regelung nicht möglich, da der Stoppunkt beispielsweise beeinflußt wird durchDue to the high dynamics of the rotary motion at a rotational speed of V ax = 3 revolutions / second, stopping which ends quickly (<50 ms) and exactly at the stops 9, 10 is not possible without angle detection and control, since the stop point influences, for example is through
• Belastung des Fördermoduls durch das Fördergut (Gewichtvarianz) • Wicklungstemperatur des Motors• Load on the conveyor module due to the material being conveyed (weight variance) • Motor winding temperature
• Lagerreibung• bearing friction
• Fertigungstoleranzen aller Art (Fördermodulgewicht, Motortoleranzen)• All kinds of manufacturing tolerances (feed module weight, motor tolerances)
• Betriebsspannung des Gleichstrommotors• Operating voltage of the DC motor
Diese Faktoren beeinflussen auch die Schwenkzeiten des Fördermoduls 1.
Um möglichst gleiche Schwenkzeiten und definierte Stoppunkte zu gewährleisten, wird ein Gleichstrommotor, mit einer ge- • ringfügig höheren Spannung als der Nennspannung betriebenThese factors also influence the pivoting times of the conveyor module 1. In order to guarantee the same swiveling times and defined stop points, a DC motor is operated with a • slightly higher voltage than the nominal voltage
(ca. 10-20% mehr), was bei einem nur gering belasteten För- dermodul zu einer zu schnellen Umschlagzeit führen würde.(approx. 10-20% more), which would lead to a fast turnaround time if the conveyor module was only slightly loaded.
Eine Motorsteuerung gewinnt aus der Bewegung des Motors, erfaßt über zwei Einrichtungen zur Winkelerfassung, realisiert als Hallsensoren, einer Einrichtung zur Stromerfassung und einen ggf. vor einer Sortierstrecke befindlichen Dicken-, Höhen- und Längensensors alle erforderlichen Informationen, um den Motor mittels einer Pulsweitenmodulation so zu beeinflussen, daß die Bewegung auch bei gering belastetem Fördermodul eine vorgegebene Mindestzeit nicht unterschreitet und auch die Dynamik angenähert an eine Sollkurve verläuft. Die Einrichtung zur Stromerfassung ermöglicht eine verlässliche Bestimmung des Lastmomentes, da beim Gleichstrommotor I = f(M) ist.A motor control system gains from the movement of the motor, recorded via two devices for angle detection, implemented as Hall sensors, a device for current detection and a thickness, height and length sensor possibly located in front of a sorting section, in order to use a pulse width modulation to measure the motor to influence that the movement does not fall below a predetermined minimum time even with a lightly loaded conveyor module and that the dynamics also approximate a set curve. The device for current detection enables a reliable determination of the load torque, since I = f (M) for the DC motor.
Der Dicken-, Höhen- und Längensensor und seine Meßinformation ersetzt bei angenommener Proportionalität zwischen Volumen und Gewicht eine aufwendige Wiegung.The thickness, height and length sensor and its measurement information replace an elaborate weighing assuming proportionality between volume and weight.
Um die Drehrichtung/-geschwindigkeit des Motors zu detektie- ren, wurden zwei Hallsensoren versetzt an der Motorwelle angeordnet .In order to detect the direction / speed of rotation of the motor, two Hall sensors were staggered on the motor shaft.
Die bei sehr leichtem Sendungsgut nicht genutzten Leistungsreserven stehen dann zum Ausgleich der weiter oben aufge- listeten Belastungsfaktoren und Störgrößen zur Verfügung, wodurch eine konstante Umschlagzeit erreicht wird. Aus den Sensorinformationen abgeleitet wird auch durch die Motorsteuerung der Einsetzpunkt der Bremsung und deren Dauer,
um ein genaues Anfahren der Anschläge 9,10 zu ermöglichen.The power reserves not used in the case of very light consignment goods are then available to compensate for the load factors and disturbance variables listed above, as a result of which a constant turnover time is achieved. The starting point of the braking and its duration is also derived from the sensor information by the motor control. to enable the stops 9, 10 to be approached exactly.
Hierdurch werden elastische Anschläge, unnötiger Verschleiß,This eliminates elastic stops, unnecessary wear,
Geräusche, etc. vermieden. Der Einsetzpunkt der Bremsung und deren Dauer wird dynamisch in Abhängigkeit von Lastmoment und der Winkelgeschwindigkeit/Winkelposition des Kurbeltriebes bestimmt. Die Motorsteuerung kann den Motor so ansteuern, daß die Kurbel an den Anschlägen keine Bewegungsenergie mehr hat.Noises, etc. avoided. The starting point of the braking and its duration is determined dynamically depending on the load torque and the angular velocity / angular position of the crank mechanism. The motor control can control the motor so that the crank no longer has any kinetic energy at the stops.
Für ein besonders sanftes und ruckfreies Schwenken des För- dermoduls 1 hat die Winkelgeschwindigkeit, des Antriebsmotors einen sinusförmigen Verlauf, so daß der Schwenkvorgang des Fördermoduls 1 einen einstellbaren Verlauf besitzt.For a particularly smooth and jerk-free pivoting of the conveyor module 1, the angular velocity of the drive motor has a sinusoidal course, so that the pivoting process of the conveyor module 1 has an adjustable course.
Bei einer weiteren einfachen Antriebsausführung ohne Winkel- positionssensoren und Regelung des Motors, die eingesetzt werden kann, wenn beispielsweise an die Einhaltung bestimmter Schwenkzeiten der Fördermodule 1 keine hohen Anforderungen gestellt werden oder die Einflüsse der Störgrößen gering sind (z.B. geringere Gewichtsvarianz), ist der zeitgesteuerte An- trieb so ausgelegt, daß die elastisch ausgeführten Anschläge auch bei unterschiedlichen Betriebsbedingungen (hohe Betriebsspannung, niedrige Lagerreibung, minimal belastetes Fördermodul) einen Teil der Bewegungsenergie des Kurbeltriebes aufnehmen.In the case of a further simple drive design without angular position sensors and motor control, which can be used if, for example, the maintenance of certain swiveling times of the conveyor modules 1 is not particularly demanding or the influences of the disturbance variables are small (e.g. lower weight variance), the time-controlled one is Drive designed in such a way that the elastic stops take up part of the kinetic energy of the crank mechanism even under different operating conditions (high operating voltage, low bearing friction, minimally loaded conveyor module).
Da der in Förderrichtung vordere Teil des Fördermoduls 1 nur unbelastet nach unten geschwenkt und nur mit dem vorderen Teil eines Stückgutes nach oben geschwenkt wird, werden an diesem Antrieb nicht so hohe Anforderungen gestellt, so daß hier ein entsprechend dimensioniertes Hubelement 12 mit einem Federelement 13 ausreichend ist.
Der Ablauf der Schwenkbewegungen des in Förderrichtung vorderen Teils der Fördermodule 1 mit den umlaufenden Förderbändern 2 ist in FIG 3a-c dargestellt, wobei der Übersicht halber nur der Antrieb des in Förderrichtung vorderen Teils des die entgegenkommende Schwenkbewegung ausführenden Fördermoduls 1 dargestellt ist. Als Fördergüter 3 werden flache Sendungen transportiert. Gemäß FIG 3a verläßt das auszuschleusende Fördergut 1 gerade das nach unten geschwenkte Fördermodul 1. Das folgende Fördergut 3 befindet sich schon teilweise auf dem nach unten geschwenkten Fördermodul 1, soll aber weitertransportiert werden. Sofort nachdem das auszuschleusende Fördergut 3 das Fördermodul 1 verlassen hat, wird dieses wieder nach oben geschwenkt. Gleichzeitig wird der in Förderrichtung vordere Teil des nachfolgenden Fördermoduls 1 mit- tels des Hubelementes 12 und der Druckfeder 13 mindestens solange nach unten geschwenkt, bis sein Förderniveau das Förderniveau des nach oben schwenkenden Fördermoduls 1, den das vorangegangene Fördergut 3 gerade ausgeschleust hat, erreicht hat (FIG 3b) . Dann wird dieser in Förderrichtung vordere Teil des nachfolgenden Fördermoduls 1 wieder nach oben geschwenkt, so daß sich am Ende dieses Bewegungszyklusses beide Fördermodule 1 in der horizontalen Endlage befinden (FIG 3c) . Aufgrund dieses Entgegenschwenkens kann der Abstand zwischen den Fördergütern so verkürzt werden, daß eine Übergabe zum je- weils nachfolgenden Fördermodul 1 schon erfolgen kann, wenn beide Fördermodule 1 an der Übergabestelle sich auf einer Höhe befinden und nicht erst, wenn die horizontalen Endlagen erreicht sind.
Since the front part of the conveying module 1 in the conveying direction is only pivoted down when unloaded and is only pivoted upwards with the front part of a piece good, this drive is not subject to such high requirements that a correspondingly dimensioned lifting element 12 with a spring element 13 is sufficient here is. The sequence of the pivoting movements of the front part of the conveyor modules 1 with the revolving conveyor belts 2 is shown in FIG. 3a-c, for the sake of clarity only the drive of the front part of the conveyor module 1 performing the oncoming pivoting movement is shown. Flat consignments are transported as goods 3. According to FIG. 3a, the conveyed goods 1 are just leaving the downwardly pivoted conveyor module 1. The following conveyed goods 3 are already partially on the downwardly pivoted conveyor module 1, but are to be transported further. Immediately after the conveyed material 3 to be discharged has left the conveying module 1, it is swung up again. At the same time, the front part of the subsequent conveyor module 1 in the conveying direction is pivoted downwards by means of the lifting element 12 and the compression spring 13 at least until its conveying level has reached the conveying level of the upwardly pivoting conveying module 1, which the previous conveyed item 3 has just discharged (FIG 3b). Then this front part of the subsequent conveyor module 1 is pivoted upwards again in the conveying direction, so that at the end of this movement cycle both conveyor modules 1 are in the horizontal end position (FIG. 3c). Because of this counter-pivoting, the distance between the goods to be conveyed can be shortened so that a transfer to the subsequent conveyor module 1 can already take place when both conveyor modules 1 are at the same level at the transfer point and not only when the horizontal end positions have been reached.