WO2005040021A1 - Einrichtung zum stapeln flacher güter in eine stapelaufnahme - Google Patents

Einrichtung zum stapeln flacher güter in eine stapelaufnahme Download PDF

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Holger Schererz
Armin Zimmermann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B65H2701/10—Handled articles or webs
    • B65H2701/19—Specific article or web
    • B65H2701/1916—Envelopes and articles of mail

Definitions

  • the invention relates to a device for stacking flat goods in a stack holder according to the preamble of claim 1.
  • the force of the stack against the stacking roller (stacking pressure) must be optimally adjusted so that each item reaches the stop wall and its front and bottom edges are aligned in a line with the items already stacked.
  • the manipulated variable for controlling the stack against the stacking roller (stacking pressure) must be optimally adjusted so that each item reaches the stop wall and its front and bottom edges are aligned in a line with the items already stacked.
  • Stack pressure on the stacking roller is the advance of the movable stack support and the movable underfloor belt. By stacking a good, the stack pressure increases and can be optimally adjusted again by moving the stack away from the stacking roller, carried out by advancing the underfloor belt and / or the stacking support. In order to regulate the stack pressure, it is necessary to measure it.
  • one or more measuring devices are located on the stacking wall in the surrounding area of the stacking roll.
  • 195 47 292 is described a AI intermediate stacker in DE, are arranged a reasonable 'or more spring-loaded lever in the stack to pressure measurement in the vicinity of the stacking roller, to which the mail stack suppressed.
  • the levers actuate switches that emit switching signals for the drives of the stack support and the underfloor belt.
  • a signal for moving the underfloor belt and the stack support away from the stacking roller is triggered. If the pressure falls below a certain minimum, the underfloor belt with the stack support remains in the position it has now assumed.
  • the force between the stack and the stacking roll (“stack pressure”) is decisive, because the amount of friction between the good and the stacking roll is directly dependent on it and because it is used to transport the good effective force is exerted on the material via the stacking roller.
  • the previously known solution enables a measurement of the pressure between the stack and one or more contact points of the stack (lever) on the stack wall in the surrounding area of the stack roller (i.e. on the force measuring devices, which only represent a force shunt to the functionally relevant force flow via the stack roller).
  • This means that a direct measurement of the stack pressure is not possible, but only an indirect measurement of the stack pressure via the measured force shunt.
  • the known solution presupposes that the space required for each item to be stacked is created either from a sufficient compressibility of the existing partial stack or through a previous method of the partial stack. If the compressibility of the partial stack is not given because it depends on the type of good, the stack pressure increases disproportionately at the moment of stacking, which has a negative impact on stacking.
  • the selected travel path is smaller than the determined thickness of the goods to be stacked.
  • an average compressibility of the partial stack is assumed. But if this deviates significantly from the assumed value, it happens nevertheless to a disproportionate increase in the stack pressure.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for stacking flat goods which, even in the case of goods which differ greatly in terms of their thickness and / or incompressible goods, regulates the stack pressure in such a way that the defined force relationships on the stacking roll and the stack support function are always set is maintained.
  • the displaceably mounted stacking roller is preloaded by a spring element and can deflect to the extent that even in the case of an incompressible partial stack, there is a sufficiently large gap between the partial stack and the stacking roller for the goods to be stacked.
  • the spring characteristic of the spring element is designed in such a way that the stacking pressure during stacking is only increased to such an extent that the respective good reaches the stop wall safely.
  • the stacking roller is rotatably mounted on a linear unit.
  • the stacking roll is rotatably mounted on a rocker.
  • rocker is so long that the movement of the stacking roller is approximately linear.
  • the sensor for measuring the stack pressure can be designed as a force sensor connected in series with the spring element or as a displacement transducer, the stack pressure being determined from the displacement and the spring characteristic.
  • a second stop is advantageously provided.
  • the peripheral speed of the stacking roller during the stacking phase approximately corresponding to the transport speed of the goods to be stacked.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of the stacking device with displacement sensor
  • FIG. 2 shows a schematic top view of the stacking device with force sensor
  • the stacking roll 1 is arranged to be displaceable in the direction of the stack of goods 18 to be produced. This is realized via a rocker 2. A linear arrangement is also possible.
  • the stacking roller 1 is positioned in the rest position by means of a spring 3 with a defined spring characteristic in the direction of a stop 4.
  • This stop is adjustable, which enables calibration of the sensor.
  • incoming goods 19 cause the stacking roller 1 to be displaced to a greater or lesser extent.
  • the size of the displacement produces an increase in the reaction force of the spring 3 and thus the stacking pressure.
  • the stack pressure With an appropriate design of the spring characteristic, it is guaranteed that the stack pressure only increases to such an extent that all goods reach the stop wall safely.
  • a further stop 5 prevents the stacking roll 1 from overshooting when particularly thick goods 19 are moved in.
  • a damping element 6 is attached to the rocker 2 in order to avoid unwanted vibrations.
  • the goods 19 are transported one after the other and clamped between the stacking belts 11, 12 in a standing position in the direction of the stacking roll 1. So that the stacking can take place, the transport belt 12 directed in the direction of the partial stack 18 is placed in front of the stacking device a deflection roller 13 is deflected, whereas the other stacking belt 11 is deflected only in front of the stacking roller 1 via a deflection roller 10.
  • the good 19 is guided along the stacking belt 11 to the stacking roll 1 to the stacking support 14 located there, if no further good has been stacked, or against the last stacked good of the partial stack 18 at an acute angle A and then held between these and the stacking roll 1.
  • the stacking roll 1 has a direct drive 16.
  • the peripheral speed of the stacking roll 1 corresponds to the transport speed of the goods to be stacked 19 during the stacking phase.
  • the stacking pressure that forms between the first good of the stack and the stacking roll 1 must be so great that every good reaches safely between the stacking roll 1 and the stack support 14 or the uppermost good of the stack as far as the stop wall 15, at which the kinetic residual energy of the good is reduced.
  • the stacking roll 1 is displaced more or less by incoming goods 19 depending on the thickness and the compressibility of the stack so that the stack pressure does not become too high when stacking a good 19.
  • the stack pressure which is slightly increased, corresponding to the spring characteristic of the spring 3, is measured and adjusted (adjusted) by moving the stack support 14 and / or the underfloor belt 17 and thus the partial stack 18.
  • a suitable sensor for detecting the stack pressure as the reaction force of the stack roll 1 is provided for measuring the stack pressure.
  • the sensor can be a displacement transducer 7 in the area of the rocker arm 2, which uses the spring characteristic to determine the stack pressure (FIG. 1) and feeds it to the controller 9.
  • Another possibility shown in FIG. 2 is a force sensor connected in series with the spring 3.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Pile Receivers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stapeln flacher Güter in eine Stapelaufnahme, ausgerichtet an einer Anschlagwand (15), wobei die Güter (19) unter einem spitzen Winkel (A) zur Längsrichtung einer Stapelstütze (14) auf diese oder das letzte schon eingestapelte Gut bis zur Anschlagwand (15) durch ein Transportmittel (10,11,12,13) geleitet werden und mit einer in Stapelrichtung verschiebbaren Stapelrolle (1) und einem Sensor (7) zur kontinuierlichen Messung des Stapeldruckes. Die verschiebbar gelagerte Stapelrolle (4) ist durch ein Federelement (3) vorgespannt und kann soweit ausweichen, dass auch bei einem inkompressiblen Teilstapel für das einzustapelnde Gut (19) eine ausreichend große Lücke zwischen dem Teilstapel (18) und der Stapelrolle (1) gebildet werden kann. Die Federkennlinie des Federelementes (3) ist derart ausgebildet ist, dass der Stapeldruck beim Einstapeln nur soweit erhöht wird, dass das jeweilige Gut (19) sicher bis zur Anschlagwand (15) gelangt.

Description

Beschreibung
Einrichtung zum Stapeln flacher Güter in eine Stapelaufnahme
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Stapeln flacher Güter in eine Stapelaufnahme nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Güter stark unterschiedlichen Formates und unterschiedlicher Dicken sollen exakt auf zwei Kanten ausgerichtet werden.
Für jedes einzustapelnde Gut ist die Kraft des Stapels gegen die Stapelrolle (Stapeldruck) optimal einzustellen, so dass jedes Gut bis zur Anschlagwand gelangt und seine Vorder- und Unterkante in einer Linie zu den bereits eingestapelten Gü- tern ausgerichtet ist. Die Stellgröße für die Regelung des
Stapeldrucks an der Stapelrolle ist der Vorschub der verfahrbaren Stapelstütze und des verfahrbaren Unterflurbandes. Durch das Einstapeln eines Gutes steigt der Stapeldruck an und kann durch das Wegfahren des Stapels von der Stapelrolle, ausgeführt durch den Vorschub des Unterflurbandes und/oder der Stapelstütze, wieder optimal eingestellt werden. Um den Stapeldruck zu regeln, ist es notwendig, diesen zu messen.
Nach dem Stand der Technik befinden sich an der Stapelwand im umliegenden Bereich der Stapelrolle eine oder mehrere Messeinrichtungen. So wird in der DE 195 47 292 AI ein Zwischenstapler beschrieben, bei dem zur Stapeldruckmessung in der Nähe der Stapelrolle ein' oder mehrere angefederte Hebel ange- ordnet sind, auf die der Sendungsstapel drückt. Die Hebel betätigen Schalter, die Schaltsignale für die Antriebe der Stapelstütze und des Unterflurbandes 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 eines Gutes ist in erster Linie die Kraft zwischen dem Stapel und der Stapelrolle („Stapeldruck" ) maßgebend, weil von diesem direkt die Höhe der Rei- bung zwischen dem Gut und der Stapelrolle abhängig ist und weil die den Transport des Gutes bewirkende Kraft über die Stapelrolle auf das Gut ausgeübt wird.
Die vorbekannte Lösung ermöglicht 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 Mes- sung des Stapeldruckes nicht möglich, sondern nur eine indirekte Messung des Stapeldruckes über den gemessenen Kraftne- benschluss .
In der DE Akz. 102 38 952.6 wird eine genauere Messung ermög- licht, weil der Stapeldruck direkt über die Stapelrolle er- fasst wird.
Die bekannte Lösung setzt jedoch voraus, dass der für jedes einzustapelnde Gut benötigte Platz entweder aus einer genügenden Kompressibilität des vorhandenen Teilstapels oder aber durch ein vorheriges Verfahren des Teilstapels geschaffen wird. Ist die Kompressibilität des Teilstapels nicht gegeben, weil sie guttypabhängig ist, steigt der Stapeldruck im Moment des Einstapeins überproportional an, wodurch das Einstapeln negativ beeinträchtigt wird.
Bei einem vorherigen Verfahren des Teilstapels nach DE Akz 102 23 349.7 ist der gewählte Verfahrweg kleiner als die ermittelte Dicke des einzustapelnden Gutes. Für die Reduzierung des gemessenen Dickenwertes wird von einer durchschnitt- liehen Kompressibilität des Teilstapels ausgegangen. Weicht diese aber von dem angenommenen Wert erheblich ab, kommt es dennoch zu einem überproportionalen Ansteigen des Stapeldruckes .
Wird zur Vermeidung dieses Effektes, wie auch in EP 0743269 Bl der Teilstapel um den vollen ermittelte Betrag der Dicke + Sicherheitszuschlag (Messungenauigkeiten) von der Stapelstelle weg gefahren, wird kurzzeitig die Stützfunktion der Stapelrolle aufgegeben. Es kommt besonders bei großformatigen Gütern zum Kippen des Stapels welches die Qualität des Gutstapels dramatisch beeinflusst.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Stapeln flacher Güter zu schaffen, die auch bei hinsichtlich ihrer Dicke stark unterschiedlichen und/oder inkompressiblen Gütern den Stapeldruck so regelt, dass sich im- mer die festgelegten Kraftverhältnisse an der Stapelrolle einstellen und die Stapelstützfunktion beibehalten wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die verschiebbar gelagerte Stapelrolle ist durch ein Federelement vorgespannt und kann soweit ausweichen, dass auch bei einem inkompressiblen Teilstapel für das einzustapelnde Gut eine ausreichend große Lücke zwischen dem Teilstapel und der Stapelrolle entsteht. Die Federkennlinie des Federelementes ist derart ausgebildet, dass der Stapeldruck beim Einstapeln nur soweit erhöht wird, dass das jeweilige Gut sicher bis zur Anschlagwand gelangt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Vorteilhaft zur Verschiebung der Stapelrolle genau in Stapelrichtung ist es, wenn die Stapelrolle auf einer Lineareinheit drehbar gelagert ist. Für eine kostengünstige Lagerung der Stapelrolle ist es vorteilhaft, wenn die Stapelrolle auf einer Schwinge drehbar gelagert ist.
Vorteilhaft ist es dabei, wenn die Schwinge so lang ist, dass die Bewegung der Stapelrolle annähernd linear ist.
Der Sensor zur Messung des Stapeldruckes kann als mit dem Federelement in Reihe geschalteter Kraftsensor oder als Wegauf- nehmer ausgeführt sein, wobei aus dem Weg und der Federkennlinie der Stapeldruck ermittelt wird.
Vorteilhaft ist es auch, einen einstellbaren Anschlag vorzusehen, gegen den die Schwinge mittels Federkraft in der Ruhe- Stellung gedrückt wird. Diese Position ist bei bekannter Federkennlinie geeignet für eine Kalibrierung des Sensors.
Um den Maximalhub der Stapelrolle zu begrenzen, ist vorteilhaft ein zweiter Anschlag vorgesehen.
Für ein geräuschreduziertes Arbeiten der Einrichtung ist es vorteilhaft, die Anschläge gedämpft auszuführen.
Da es sich bei der beschriebenen Einrichtung um ein schwin- gendes System handelt, kann ein zusätzliches Dämpfungselement, vorteilhaft ungewünschte, mit der hohen Dynamik des Systems verbundene Schwingungseffekte verhindern.
Vorteilhaft ist es auch, die Stapelrolle angetrieben auszu- führen, wobei die Umfangsgeschwindigkeit der Stapelrolle während der Einstapelphase annähernd der Transportgeschwindigkeit der einzustapelnden Güter entspricht.
Durch die Kombination aus mehreren übereinander angeordneten Stapelrollen, jeweils mit Schwinge und Sensor, ist es möglich über die Guthöhe differierende Stapeldrücke zu detektieren und geeignet zu reagieren. Anschließend wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen
FIG 1 eine schematische Draufsicht der Stapeleinrichtung mit Wegsensor FIG 2 eine schematische Draufsicht der Stapeleinrichtung mit Kraftsensor
Wie in FIG 1,2 dargestellt ist die Stapelrolle 1 in Richtung des zu erzeugenden Gutstapels 18 verschiebbar angeordnet. Dieses ist über eine Schwinge 2 realisiert. Möglich ist auch eine Linearanordnung.
Die Stapelrolle 1 wird in der Ruhestellung mittels einer Feder 3 mit einer definierten Federkennlinie in Richtung eines Anschlages 4 positioniert. Dieser Anschlag ist einstellbar, wodurch ein Kalibrieren des Sensors ermöglicht wird.
Einfahrende Güter 19 bewirken je nach Dicke ein mehr oder weniger starkes Verschieben der Stapelrolle 1. Die Größe der Verschiebung erzeugt einen Anstieg der Reaktionskraft der Feder 3 und damit des Stapeldruckes. Bei entsprechender Ausle- gung der Federkennlinie ist es gewährleistet, dass dabei der Stapeldruck nur in einem solchen Maße ansteigt, dass alle Güter sicher bis zur Anschlagwand gelangen.
Ein weiterer Anschlag 5 verhindert ein Überschwingen der Stapelrolle 1 beim Einfahren von insbesondere dickeren Gü- tern 19. Zur Vermeidung ungewollter Schwingungen ist an der Schwinge 2 ein Dämpfungselement 6 angebracht.
Wie FIG 1,2 zu entnehmen, werden die Güter 19 nacheinander und eingeklemmt zwischen Stapelriemen 11,12 in stehender Po- sition in Richtung Stapelrolle 1 transportiert. Damit das Einstapeln erfolgen kann, wird der in Richtung Teilstapel 18 gerichtete Transportriemen 12 vor der Stapeleinrichtung über eine Umlenkrolle 13 umgelenkt, wogegen der andere Stapelriemen 11 erst direkt vor der Stapelrolle 1 über eine Umlenkrolle 10 umgelenkt wird. Das Gut 19 wird aufgrund seiner kinetischen Energie und durch Reibungskräfte an dem Stapelriemen 11 entlang zur Stapelrolle 1 an die dort befindliche Stapelstütze 14, wenn noch kein weiteres Gut eingestapelt wurde, oder gegen das zuletzt eingestapelte Gut des Teilstapels 18 in einem spitzen Winkel A geleitet und dann zwischen diesen und der Stapelrolle 1 gehalten. Zur Unterstützung dieses Vorganges besitzt die Stapelrolle 1 einen Direktantrieb 16. Die Umfangsgeschwindigkeit der Stapelrolle 1 entspricht während der Einstapelphase der Transportgeschwindigkeit der einzustapelnden Güter 19. Der Stapeldruck, der sich zwischen dem ersten Gut des Stapels und der Stapelrolle 1 bildet, muss dabei so groß sein, dass jedes Gut sicher zwischen der Stapelrolle 1 und der Stapelstütze 14 bzw. dem obersten Gut des Stapels bis zur Anschlagwand 15 gelangt, an der die kinetische Restenergie des Gutes abgebaut wird. Die Stapelrolle 1 wird durch einfahrende Gü- ter 19 in Abhängigkeit der Gutdicke und der Stapelkompressibilität mehr oder weniger verschoben, damit beim Einstapeln eines Gutes 19 der Stapeldruck nicht zu hoch wird. Der sich dabei einstellende geringfügig, entsprechend der Federkennlinie der Feder 3, erhöhte Stapeldruck wird gemessen und durch Verfahren der Stapelstütze 14 und/oder des Unterflurbandes 17 und damit des Teilstapels 18 wieder auf den Sollwert eingestellt (nachgeregelt) . Für die Messung des Stapeldruckes ist ein geeigneter Sensor zur Erfassung des Stapeldruckes als Reaktionskraft der Sta- pelrolle 1 vorgesehen. Der Sensor kann ein Wegaufnehmer 7 im Bereich der Schwinge 2 sein, der mit Hilfe der Federkennlinie den Stapeldruck ermittelt (FIG 1) und der Steuerung 9 zuführt. Eine andere, in FIG 2 dargestellte Möglichkeit ist ein mit der Feder 3 in Reihe geschalteter Kraftsensor.

Claims

Patentansprüche
1. Einrichtung zum Stapeln flacher Güter in eine Stapelauf- nähme, ausgerichtet an einer Anschlagwand (15), mit einem in Stapelrichtung verfahrbaren Unterflurband (17) und gestützt durch eine verfahrbare Stapelstütze (14), wobei die Güter (19) unter einem spitzen Winkel zur Längsrichtung der Stapelstütze (14) auf diese oder das letzte schon eingestapelte Gut bis zur Anschlagwand (15) durch ein Transportmittel (10,11,12,13) geleitet werden, mit einer in Stapelrichtung verschiebbaren Stapelrolle (1) und mit einen Sensor (7,8) zur Messung des Stapeldruckes, wobei aus der Verschiebebewegung der Stapelrolle oder de- ren Lagerung das Messsignal ermittelt wird und wobei an den Sensor (7,8) eine mit dem Antrieb des Unterflurbandes (17) und mit dem Antrieb der Stapelstütze (14) verbundene Einrichtung (9) zur Regelung des Stapeldrucks angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die verschiebbar gelagerte Stapelrolle (4) durch ein Federelement (3) vorgespannt ist und soweit ausweichen kann, dass auch bei einem inkompressiblen Teilstapel für das einzustapelnde Gut (19) eine ausreichend große Lücke zwischen dem Teil- stapel und der Stapelrolle (1) entsteht und die Federkennlinie des Federelementes (3) derart ausgebildet ist, dass der Stapeldruck beim Einstapeln nur soweit erhöht wird, dass das jeweilige Gut (19) sicher bis zur Anschlagwand (15) gelangt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass die Stapelrolle (1) auf einer Lineareinheit drehbar gelagert ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass die Stapelrolle (1) auf einer Schwinge (2) drehbar gelagert ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass die Schwinge (2) so lang ist, dass die Bewegung der Stapelrolle (1) annähernd linear ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass der Sensor (7,8) zur Messung des Stapeldruckes ein mit dem Federelement in Reihe geschal- teter Kraftsensor (8) ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass der Sensor (7,8) zur Messung des Stapeldruckes einen Wegaufnehmer (7) besitzt, wobei aus dem Weg und der Federkennlinie der Stapeldruck ermittelt wird.
7. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass ein einstellbarer Anschlag (4) vor- gesehen ist, gegen den die Schwinge (2) mittels Federkraft in der Ruhestellung gedrückt wird.
8. Einrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n t , dass ein zweiter Anschlag (5) zur Begren- zung der Stapelrollenverschiebung vorgesehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 und/oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t , dass die Anschläge (4 und/oder 5) gedämpft ausgeführt sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t , dass am Trageelement (2) der Stapelrolle (1) ein Dämpfungselement (6) angreift.
11. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t , dass die Stapelrolle (1) angetrieben ist, wobei ihre Umfangsgeschwindigkeit während der Einstapel- phase annähernd der Transportgeschwindigkeit der Güter entspricht .
12. Einrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n t , dass mehrere verschiebbar gelagerte Stapelrollen (1) mit Sensoren (7,8) zur Messung des Stapeldruckes an verschiedenen Stellen über die Höhe des jeweils letzten Gutes des Stapels vorgesehen sind.
PCT/EP2004/012110 2003-10-29 2004-10-27 Einrichtung zum stapeln flacher güter in eine stapelaufnahme WO2005040021A1 (de)

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