EP1530545B1 - Einrichtung zum stapeln flacher sendungen in eine stapelaufnahme - Google Patents

Einrichtung zum stapeln flacher sendungen in eine stapelaufnahme Download PDF

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EP1530545B1 EP03740113A EP03740113A EP1530545B1 EP 1530545 B1 EP1530545 B1 EP 1530545B1 EP 03740113 A EP03740113 A EP 03740113A EP 03740113 A EP03740113 A EP 03740113A EP 1530545 B1 EP1530545 B1 EP 1530545B1
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force
belt
roller
stack
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    • B65H2701/19—Specific article or web
    • B65H2701/1916—Envelopes and articles of mail

Definitions

  • the invention relates to a device for stacking flat items in a stack recording according to the preamble of claim 1.
  • the power of the stack against the stacking roll (stacking pressure) is optimally adjusted so that each shipment reaches the stop wall and its front and bottom edges are aligned exactly in line with the already stacked programs.
  • the manipulated variable for the control of the stacking pressure on the stacking roller is the feed of the movable stacking support, with which an underfloor belt can also be coupled.
  • the stack pressure increases and can be reduced or optimally adjusted by driving away the stack of the stacking roll or by the feed of the underfloor belt with the stack support.
  • stacking pressure the force between the stack and the stacker role
  • the invention is therefore based on the object to provide a method and apparatus for stacking flat objects in which the stack pressure to be controlled is measured more accurately.
  • the stacking pressure is measured directly on the stacking roller approximately perpendicular to the direction of the resultant belt force acting on the stacking roller via a deflection of the stacking roller.
  • the deflectable stack roller bearing is connected via a connecting element for transmitting power to the force transducer of the force measuring device for measuring the stacking pressure perpendicular to the resulting belt force.
  • the stacking roller is deflected only approximately perpendicular to the direction of the resulting belt force.
  • the power transmission from the stacking roll on the bending beam of the force measuring device advantageously via a connecting element in the power transmission direction approximately perpendicular to the resulting belt stiff and perpendicular to bending stiff executed is.
  • the deflection of the stacking roller is advantageously achieved by the stacked roller bearing is mounted on a movable rocker.
  • FIG. 1 can be seen, the items are successively and trapped between stacking belt 1.2 transported in a standing position in the direction of stacking roller 4. So that the stacking can take place, the staple stacking belt 2 directed to the stack is deflected in front of the stacking device via a deflection roller 3, whereas the other stacking belt 1 is deflected only via the stacking roller 4.
  • the broadcasts are due to their kinetic energy and frictional forces on the stacking belt 1 along the stacking roll 4 to the stack support 11 located there, if no consignment has been stacked, or directed against the last stacked consignment of the stack at an acute angle ⁇ and then between the Stack support 11 and a parallel stacking wall 7, from which the stacking roller 4 projects slightly held.
  • the stack support 9 Since the stack support 9 is pivotable upwardly on an axis 10 located on the stop wall 8, the stack can be pushed out during unloading after the pivoting up of the stack support 11. Then, the stack support 11 is pushed back on the axis 10 to the stacking roller 4 and swung down again and anchored in the corresponding recess 12 of the underfloor belt 9. Thereafter, a new batch cycle.
  • the stack pressure measurement takes place directly on the deflectable stacking roller 4. Since the strong resulting belt force F R acts on the stacking roller 4, the small stacking pressure F S of the belt force F R are decoupled at the stacking roller 4. This is achieved by measuring only the component F SS which is approximately perpendicular to the direction of the resulting belt force F R , from the stacking pressure F S. Thus, the two directions of force are vectorially independent of each other.
  • the stacking roller 4 is mounted so that a minimum deflection can be made approximately perpendicular to the resultant of the belt force F R (ie in the direction of F SS ) with minimal force.
  • the stacking roller 4 is pivotally mounted on a movable rocker 14 with minimized friction.
  • a storage of the stacking roller 4 on an easily deformable in this direction element is also possible in principle.
  • the measurement of the force component F SS by a force measuring device which is positively connected to the rocker 14 of the stacking roller 4.
  • the transmission of the force component F SS to the force measuring device is carried out by a connecting element 5 which is designed to be particularly bendable about the two axes perpendicular to the force measuring direction, to compensate for any geometric inaccuracies or the resulting stresses and to transmit any lateral forces on the force measuring device.
  • the connecting element 5 is designed as stiff as possible.
  • a measuring principle with a minimum measuring path eg by means of bending beam 6 with strain gauges, is used in order to minimize disturbing forces due to the displacement of the force device due to the measuring path.
  • the connecting element 5 is, as in the FIG. 2 and 3 easy to recognize, with screwed connections to the bending beam 6 and attached to a fastening element of the rotatably mounted rocker 14. On the rocker 14 is also the storage 13 of the stacking roller. 4
  • the bending beam 6 is fastened on a lockable, ascertainable carriage 15 in the measuring direction.
  • the force component F SS changes .
  • angle ⁇ of about ⁇ 30 °, it is still sufficiently large to achieve meaningful measurement results.
  • the force measuring direction is not arranged in the direction of movement of the stacking roller 4, but rather in the direction of the stacking pressure F S to be measured, cos ⁇ goes to 1 and thus F SS to F S.
  • the direction of movement of the stacking roller 4 with minimum deflection no longer coincides with the force measuring direction, which can cause tension or disruptive forces as the measuring path increases.
  • the force measurement is carried out approximately in the direction of movement of the stacking roller 4, because in this case the vectorial separation of F R and F S is guaranteed and cause, for example, fluctuations in the resulting belt force F R by different belt tension almost no disturbing forces in Kraftmessutter.
  • the rocker 14 is below the stacking roller 4 (between the stacker and the letterhead) mounted so as not to lock the stacking belt 1.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pile Receivers (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Delivering By Means Of Belts And Rollers (AREA)
  • Sheets, Magazines, And Separation Thereof (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stapeln flacher Sendungen in eine Stapelaufnahme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Die Sendungen unterschiedlichen Formates sollen alle exakt auf zwei Kanten ausgerichtet werden.
  • Für jede einzustapelnde Sendung ist die Kraft des Stapels gegen die Stapelrolle (Stapeldruck) optimal einzustellen, so dass jede Sendung bis zur Anschlagwand gelangt und ihre Vorder- und Unterkante genau in einer Linie zu den bereits eingestapelten Sendungen ausgerichtet sind. Die Stellgröße für die Regelung des Stapeldrucks an der Stapelrolle ist der Vorschub der verfahrbaren Stapelstütze, mit der auch ein Unterflurband gekoppelt sein kann.
  • Durch das Einstapeln einer Sendung steigt der Stapeldruck an und kann durch das Wegfahren des Stapels von der Stapelrolle bzw. durch den Vorschub des Unterflurbandes mit der Stapelstütze wieder reduziert bzw. optimal eingestellt werden.
  • Um den Stapeldruck zu regeln, ist es notwendig, diesen zu messen.
  • Nach dem Stand der Technik, z. B. der US-A-4509739 , EP-A-0507662 oder WO97/18152 A , befinden sich an der Stapelwand im umliegenden Bereich der Stapelrolle ein oder mehrere Krafterfassungs- oder Kraftmesseinrichtungen. So wird in der DE 195 47 292 A1 ein Zwischenstapler beschrieben, bei dem zur Stapeldruckmessung in der Nähe der Stapelrolle ein oder mehrere angefederte Hebel angeordnet sind, auf die der Sendungsstapel drückt. Die Hebel betätigen Schalter, die Schaltsignale für den Antrieb der Stapelstütze mit dem Unterflurband abgeben. Sobald ein bestimmter Mindestdruck auf den oder die Hebel wirkt, wird ein Signal zum Verfahren des Unterflurbandes und der Stapelstütze von der Stapelrolle weg ausgelöst. Wird ein bestimmter Mindestdruck unterschritten, verbleibt das Unterflurband mit der Stapelstütze in der nun eingenommenen Position.
  • Für das optimale Einstapeln einer Sendung ist in erster Linie die Kraft zwischen dem Stapel und der Stapelrolle ("Stapeldruck") maßgebend, weil von diesem direkt die Höhe der Reibung zwischen der Sendung und der Stapelrolle (bzw. dem Stapelriemen) abhängig ist und weil die den Transport der Sendung bewirkende Kraft über die Stapelrolle (bzw. den Stapelriemen) auf die Sendung ausgeübt wird.
  • Die vorbekannte Lösung ermöglicht jedoch nur eine Messung des Druckes zwischen dem Stapel und einem oder mehreren Anlagepunkten des Stapels (Hebel) an der Stapelwand im umliegenden Bereich der Stapelrolle (also an den Kraftmesseinrichtungen, die nur einen Kraftnebenschluss zu dem funktionsrelevanten Kraftfluss über die Stapelrolle darstellen). Somit ist eine direkte Messung des Stapeldruckes nicht möglich, sondern nur eine grobe Abschätzung des Stapeldruckes über den gemessenen Kraftnebenschluss.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zum Stapeln flacher Gegenstände zu schaffen, bei denen der zu regelnde Stapeldruck genauer gemessen wird.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 6 gelöst.
  • Der Stapeldruck wird direkt an der Stapelrolle annähernd senkrecht zur Richtung der auf die Stapelrolle wirkenden resultierenden Riemenkraft über eine Auslenkung der Stapelrolle gemessen. Dazu ist die auslenkbare Stapelrollenlagerung über ein Verbindungselement zur Kraftübertragung mit dem Kraftaufnehmer der Kraftmesseinrichtung zur Messung des Stapeldruckes senkrecht zur resultierenden Riemenkraft verbunden.
  • Dadurch erfolgt keine Verfälschung des an der Stapelrolle wirkenden Stapeldruckes durch Kraftnebenschlüsse.
    Weil die Stapelrolle neben dem Stapeldruck auch die resultierende Riemenkraft aufzunehmen hat, muss der relativ kleine Stapeldruck von der großen resultierenden Riemenkraft, die nicht konstant ist und sonst das Messergebnis verfälschen würde, getrennt werden. Dies erfolgt dadurch, dass von dem Stapeldruck nur der Teil gemessen wird, der annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft steht, so dass die Kraftrichtungen vektoriell entkoppelt sind.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
  • So ist es vorteilhaft, als Kraftaufnehmer in der Kraftmesseinrichtung einen Biegebalken mit Dehnungsmessstreifen vorzusehen, dessen Verformung annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft als Maß für den Stapeldruck dient. Bei diesem Messprinzip mit minimalem Messweg werden Störkräfte durch messwegbedingte Verschiebungen der Kraftrichtung weitgehend vermieden.
  • Vorteilhaft ist es auch, wenn die Stapelrolle nur annähernd senkrecht zur Richtung der resultierenden Riemenkraft auslenkbar ist.
  • Um etwaige geometrische Ungenauigkeiten bzw. die daraus resultierenden Spannungen auszugleichen und keine Querkräfte auf die Kraftmesseinrichtung zu übertragen, erfolgt die Kraftübertragung von der Stapelrolle auf den Biegebalken der Kraftmesseinrichtung vorteilhaft über ein Verbindungselement, das in Kraftübertragungsrichtung annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft steif und senkrecht dazu biegeweich ausgeführt ist.
  • Vorteilhaft ist es auch, die Kraftmesseinrichtung justierbar auf einem Schlitten anzubringen, um montage- oder toleranzbedingte Vorspannungen auszugleichen.
  • Das Auslenken der Stapelrolle wird vorteilhaft erreicht, indem das Stapelrollenlager auf einer beweglichen Schwinge befestigt ist.
  • Damit durch das Abheben des Stapelriemens von einer in Transportrichtung vor der Stapelrolle befindlichen Umlenkrolle für den anderen Stapelriemen infolge einer Sendung die Richtung der resultierenden Riemenkraft nicht verändert wird, wodurch kurzzeitig Störkräfte erzeugt werden, ist es vorteilhaft, die Messung des Stapeldruckes durchzuführen, wenn sich noch keine Folgesendung zwischen Stapelriemen und Umlenkrolle befindet. Ist dies nicht möglich, so kann die veränderte Richtung der resultierenden Riemenkraft abhängig von der Dicke der Folgesendung rechnerisch bei der Kraftmessung berücksichtigt werden.
  • Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Dabei zeigen
    • FIG 1
    eine Draufsicht auf die Stapeleinrichtung;
    FIG 2
    eine perspektivische Darstellung der Stapel- rolle mit Kraftmesseinrichtung schräg von un- ten;
    FIG 3
    eine perspektivische Darstellung der Stapel- rolle mit Kraftmesseinrichtung schräg von oben.
  • Wie FIG 1 zu entnehmen, werden die Sendungen nacheinander und eingeklemmt zwischen Stapelriemen 1,2 in stehender Position in Richtung Stapelrolle 4 transportiert. Damit das Einstapeln erfolgen kann, wird der zum Stapel gerichtete Stapelriemen 2 vor der Stapeleinrichtung über eine Umlenkrolle 3 umgelenkt, wogegen der andere Stapelriemen 1 erst über die Stapelrolle 4 umgelenkt wird. Die Sendungen werden aufgrund ihrer kinetischen Energie und durch Reibungskräfte an dem Stapelriemen 1 entlang zur Stapelrolle 4 an die dort befindliche Stapelstütze 11, wenn noch keine Sendung eingestapelt wurde, oder gegen die zuletzt eingestapelte Sendung des Stapels in einem spitzen Winkel α geleitet und dann zwischen der Stapelstütze 11 und einer dazu parallelen Stapelwand 7, aus der die Stapelrolle 4 etwas hervorsteht, gehalten. Der Stapeldruck, der zwischen der obersten Sendung des Stapels und der Stapelrolle 4 herrscht, muss dabei so groß sein, dass jede Sendung sicher zwischen der Einstapelrolle 4 und der Stapelstütze 11 bzw. der obersten Sendung des Stapels bis zum Anschlag der Anschlagwand 8 gelangt, an dem die kinetische Energie der Sendung abgebaut wird. Damit nach dem Einstapeln einer Sendung der Stapeldruck nicht zu hoch wird, muss die Stapelstütze 11 und die Stapelunterlage in Form eines Unterflurbandes 9 von der Stapelstelle weg bewegt werden.
    Dies geschieht, indem das angetriebene Unterflurband 9 und die mit ihm gekoppelte Stapelstütze 11 in Abhängigkeit vom gemessenen Stapeldruck über eine nicht dargestellte Regeleinrichtung entsprechend verfahren wird. Die Kopplung erfolgt über schlitzförmige Aussparungen 12 im Unterflurband 9 und die so geformte Stapelstütze 11, dass sie sich in einer der Aussparungen 12 verankern kann. Da die Stapelstütze 9 auf einer an der Anschlagwand 8 befindlichen Achse 10 nach oben schwenkbar ist, kann beim Entladen nach dem Hochschwenken der Stapelstütze 11 der Stapel herausgeschoben werden. Dann wird die Stapelstütze 11 auf der Achse 10 bis zur Stapelrolle 4 zurückgeschoben und wieder heruntergeschwenkt und in der entsprechenden Aussparung 12 des Unterflurbandes 9 verankert. Danach erfolgt ein neuer Stapelzyklus. Die Stapeldruckmessung erfolgt direkt an der auslenkbaren Stapelrolle 4. Da auf die Stapelrolle 4 auch die starke resultierende Riemenkraft FR wirkt, muss der im Verhältnis dazu kleine Stapeldruck FS von der Riemenkraft FR an der Stapelrolle 4 entkoppelt werden. Dies gelingt, indem von dem Stapeldruck FS nur die zur Richtung der resultierenden Riemenkraft FR annähernd senkrechte Komponente FSS gemessen wird. Somit sind die beiden Kraftrichtungen vektoriell unabhängig voneinander.
  • Um dies zu gewährleisten, wird die Stapelrolle 4 so gelagert, dass eine minimale Auslenkung annähernd senkrecht zur Resultierenden der Riemenkraft FR (also in Richtung von FSS) mit minimaler Kraft erfolgen kann. Dazu wird die Stapelrolle 4 auf einer beweglichen Schwinge 14 mit minimierter Reibung schwenkbar gelagert. Eine Lagerung der Stapelrolle 4 auf einem in dieser Richtung leicht verformbaren Element ist prinzipiell auch möglich. In Richtung der möglichen Auslenkung erfolgt die Messung der Kraftkomponente FSS durch eine Kraftmesseinrichtung, die formschlüssig mit der Schwinge 14 der Stapelrolle 4 verbunden ist.
  • Die Übertragung der Kraftkomponente FSS auf die Kraftmesseinrichtung erfolgt durch ein Verbindungselement 5, welches um die beiden senkrecht zur Kraftmessrichtung stehenden Achsen besonders biegeweich ausgeführt ist, um etwaige geometrische Ungenauigkeiten bzw. die daraus resultierenden Spannungen auszugleichen und keine Querkräfte auf die Kraftmesseinrichtung zu übertragen. In Kraftübertragungsrichtung ist das Verbindungselement 5 möglichst steif ausgeführt.
    Zur Kraftmessung wird ein Messprinzip mit minimalem Messweg, z.B. mittels Biegebalken 6 mit Dehnungsmessstreifen, eingesetzt, um Störkräfte durch die messwegbedingte Verschiebung der Krafteinrichtung zu minimieren. Das Verbindungselement 5 ist, wie in den FIG 2 und 3 gut zu erkennen, mit Schraubverbindungen an dem Biegebalken 6 und an einem Befestigungselement der drehbar gelagerten Schwinge 14 befestigt. Auf der Schwinge 14 befindet sich auch die Lagerung 13 der Stapelrolle 4.
  • Um montage- und toleranzbedingte Vorspannungen der Kraftmesseinrichtung in Messrichtung auszugleichen, ist der Biegebalken 6 auf einem in Messrichtung justierbaren, feststellbaren Schlitten 15 befestigt.
  • Je nachdem, wie groß der Winkel β zwischen der resultierenden Riemenkraft FR und der Stapelwand 7 ist, ändert sich die Kraftkomponente FSS. Bei einem Winkel β von etwa ≤ 30° ist sie noch ausreichend groß, um aussagekräftige Messergebnisse zu erzielen. Wird die Kraftmessrichtung nicht in Bewegungsrichtung der Stapelrolle 4, sondern mehr in Richtung des zu messenden Stapeldruckes FS angeordnet, geht cosβ gegen 1 und somit FSS gegen FS. Allerdings stimmt die Bewegungsrichtung der Stapelrolle 4 bei minimaler Auslenkung nicht mehr mit der Kraftmessrichtung überein, wodurch mit wachsendem Messweg Verspannungen bzw. Störkräfte entstehen können. Diese können durch das Verbindungselement 5 zum großen Teil kompensiert werden. Dennoch wird die Kraftmessung annähernd in Bewegungsrichtung der Stapelrolle 4 durchgeführt, weil hierbei die vektorielle Trennung von FR und FS sicher gewährleistet ist und beispielsweise Schwankungen der resultierenden Riemenkraft FR durch unterschiedliche Riemenspannung nahezu keine Störkräfte in Kraftmessrichtung verursachen.
  • Es ist vorteilhaft, die Messung des Stapeldruckes FS zu einem Zeitpunkt auszuführen, wenn sich keine Folgesendung zwischen Stapelriemen 1 und der Umlenkrolle 3 befindet, weil durch das Abheben des Stapelriemens 1 von der Umlenkrolle 3 (je nach Dicke der Folgesendung) die Richtung der resultierenden Riemenkraft FR leicht beeinflusst wird und somit kurzzeitig Störkräfte auf die Kraftmesseinrichtung wirken.
  • Um den Stapelriemen 1 ohne größeren Aufwand und ohne Werkzeug wechseln zu können, ist die Schwinge 14 unterhalb der Stapelrolle 4 (zwischen Stapelrolle und Brieflaufplatte) angebracht, um den Stapelriemen 1 nicht einzusperren.
  • Damit die Stapelwand 7 beim Riemenwechsel nicht demontiert werden muss, ist diese mit einer klappbaren Tür versehen, die ein Entnehmen des Stapelriemens 1 nach oben ermöglicht.

Claims (6)

  1. Einrichtung zum Stapeln flacher Sendungen in eine Stapelaufnahme in einer stehenden Position auf einem in Stapelrichtung verfahrbaren Unterflurband (9), ausgerichtet an einer Anschlagwand (8), mit einer mit dem Unterflurband (9) gekoppelten Stapelstütze (11) und einer dazu parallelen Stapelwand (7) an der Einstapelstelle, mit Stapelriemen (1,2) eines Deckbandsystems und einer am Eingang der Stapelaufnahme in der Nähe der Anschlagwand (8) befindlichen und aus der Stapelwand (7) herausragenden Stapelrolle (4), über die einer der Stapelriemen (1) umgelenkt wird, zum Zuführen der Sendungen nacheinander und Einstapeln, wobei die Sendungen unter einem spitzen Winkel zur Längsrichtung der Stapelstütze (11) auf diese oder die letzte schon eingestapelte Sendung bis zur Anschlagwand (8) geleitet werden, mit einer Krafterfassungseinrichtung für den Stapeldruck an der Einstapelstelle, die an eine mit dem Antrieb des Unterflurbandes (9) verbundene Einrichtung zur Regelung des Stapeldrucks angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stapelrolle (4) auf einer beweglichen Schwinge (14) annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft (FR) minimal auslenkbar gelagert ist und die Stapelrollenlagerung über ein Verbindungselement (5) mit einem Kraftaufnehmer einer Kraftmesseinrichtung verbunden ist zur Messung derjenigen Kraftkomponente (FSS) des Stapeldruckes (FS), die senkrecht zur resultierenden Riemenkraft (FR) auf die Stapelrolle (4) wirkt.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kraftaufnehmer in der Kraftmesseinrichtung ein Biegebalken (6) mit Dehnungsmessstreifen vorgesehen ist, dessen Durchbiegung annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft auf die Stapelrolle (4) als Maß für den Stapeldruck dient.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (13) der auslenkbaren Stapelrolle (4) über ein Verbindungselement (5) mit dem Biegebalken (6) der Kraftmesseinrichtung gekoppelt ist, wobei das Verbindungselement (5) in Kraftübertragungsrichtung annähernd senkrecht zur resultierenden Riemenkraft auf die Stapelrolle (4) steif und senkrecht dazu biegeweich ausgeführt ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung justierbar angeordnet ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (13) auf der beweglichen Schwinge (14) befestigt ist, die mit dem Verbindungselement (5) verbunden ist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stapeldruck nur gemessen wird, wenn sich noch keine Folgesendung zwischen Stapelriemen (1) und einer in Transportrichtung vor der Stapelrolle (4) befindlichen Umlenkrolle (3) für den anderen Stapelriemen (2) befindet.
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