Vorrichtung zur 90 Grad Umlenkung von flachen Verstandstücken

Abstract

 Zur 90°-Umlenkung von rechteckförmigen Versandstücken unterschiedlicher Dicke und Grösse sowie von unterschiedlicher Seitenverhältnisse wird vorgeschlagen, diese mit rotatorisch wirkenden Mittel (11) in wenigstens eine Richtung (D2, D2') orthogonal zur Zuführrichtung (D1) wegzuführen. Vorzugsweise werden Exzenter-Walzen 11 eingesetzt. Zur schonenden Erfassung der Versandstücke sind die Exzenter-Walzen aus einem elastischen Material gefertigt und weisen Stege (20) in nicht radialer Anordnung auf.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur 90°-Umlenkung von flachen Versandstücken gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Postautomation. Zur automatisierten Sortierung und Verteilung von flachen Versandstücken wie Briefe oder Prospekte werden diese innerhalb eines Postverteilzentrums mittels Förderbahnen und/oder Förderbändern zu ihren Zielstellen - auch Bestimmungsorte genannt - transportiert. Für diesen Transport ist es notwendig, dass die Förderrichtung relativ zum Versandstück geändert wird, beispielsweise von einer vertikalen Förderrichtung zu einer horizontalen Förderrichtung oder umgekehrt.

[0003] Der Transport von flachen Versandstücken ist insofern anspruchsvoll, weil die Abmessungen und Handhabbarkeit von flachem Sortiergut in weiten Grenzen schwankt. Zum einen existiert allein vom Format her beinahe eine unbegrenzte Vielfalt unterschiedlicher Abmessungen in der Breite, Höhe und Dicke. Weiter ist auch die Verpackung und Steifigkeit flacher Sortierstücke in sehr unterschiedlicher Ausgestaltung anzutreffen, die beispielsweise in gegensätzlicher Weise durch eher harte, starre Pappumschläge und durch eher weiche in Folie verpackte Broschüren und Zeitschriften repräsentiert ist. Als Sortierstücke sind auch unverpackte, lose Prospekte anzutreffen. Bedingt durch die verschiedene Dimensionierung von rechteckförmigen Versandstücken ist es nicht trivial, diese bei einer hohen Fördergeschwindigkeit von einer relativ vertikalen Förderrichtung in eine horizontale Förderrichtung umzulenken. Das Verhältnis zwischen Länge und Breite schwankt einerseits in grösserem Bereich und andererseits ist auch die absolute Grösse von Länge bzw. Breite in einem weiten Bereich, wie dies beispielsweise aus den Formaten B6 quer oder hoch bis zum Format C3 hoch oder quer direkt ersichtlich ist. Die nichttriviale Umlenkung bei hohen Fördergeschwindigkeiten ist dadurch gegeben, als zum Beispiel ausgeprägt längliche Versandstücke bei der Umlenkung um 90° wesentlich schneller in länglicher Richtung weggeführt werden müssen als diese an diese Umlenkstelle zugeführt werden. Im Sinne dieser Schrift ist nunmehr zur Vereinfachung nur von Versandstücken die Rede, unter diesen Begriff "Versandstücken" sind flache Versandstücke wie z.B. Briefe, Prospekte, Muster in vorzugsweise rechteckiger Form subsummiert.

[0004] Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde eine Vorrichtung zur Förderungsumlenkung von flachen Versandstücken anzugeben, so dass unabhängig von den Massen und Proportionen der Versandstücke ein hoher Durchsatz ermöglicht wird.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die im Patentanspruch 1 angegebene Vorrichtung gelöst.

[0006] Durch die Wegführung der Versandstücke mit rotatorisch wirkenden Mitteln ist sicher gestellt, dass Versandstücke unterschiedlichster Dimensionierung von der ersten Richtung in eine dazu orthogonale zweite Richtung zuverlässig erfasst werden. Der Durchsatz ist dabei mit der Umlaufgeschwindigkeit der rotatorisch wirkenden Mitteln direkt proportional und somit einfach einstellbar.

[0007] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen angegeben.

i) Dadurch dass
die rotatorisch wirkenden Mittel entsprechend der zweiten Richtung in zwei Drehrichtungen betätigbar sind, um die Versandstücke entsprechend an zwei verschiedene Stellen wegzuführen;
können entweder die Versandstücke generell auf zwei weiteren Pfaden weiterverarbeitet werden oder es können Ausreisser wie z.B. Doppelabzüge aus dem weiteren Transport auf einfache Weise ausgeschleust werden (Patentanspruch 3).

ii) Dadurch dass
als rotatorisch wirkende Mittel wenigstens eine Exzenter-Walze vorgesehen ist, die einen peripheren Teil mit wenigstens einer abgeflachten Stelle aufweist; werden Versandstücke unabhängig von ihrer Dicke zuverlässig erfasst und weggeführt (Patentanspruch 3).

iii) Dadurch dass
gegenüber den rotatorisch wirkenden Mitteln je eine Walze angeordnet ist, so dass die Versandstücke zwischen Walze und rotatorisch wirkendem Mitteln weggeführt werden;
ergibt sich ein besonders niedriger Reibungskoeffizient zwischen Versandstück und der der Exzenter-Walze gegenüberliegenden Seite (Patentanspruch 8).

iv) die rotatorisch wirkenden Mittel und das Querband über je einen Freilauf mechanisch gekoppelt sind, so dass bei höherer Fördergeschwindigkeit der rotatorisch wirkenden Mittel das Querband ebenfalls auf die höhere Fördergeschwindigkeit beschleunigt wird und dass der das Querband antreibende zweite Motor dadurch nicht auf die höhere Fördergeschwindigkeit mitgenommen wird;
werden die Versandstücke sicher und ohne Beeinträchtigung des Durchsatzes von der Umlenkstelle weggeführt ohne dass dafür eine aufwendige Synchronisation und ohne dass der zweite Antriebsmotor dadurch auf die höhere Drehzahl mitgenommen wird. (Patentanspruch 11).

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1

Ansicht einer Transportstrecke zur Zuführung von Versandstücken zu einer Umlenkstelle;

Figur 2

Aufsicht auf eine Umlenkstelle mit drei Excenter-Walzen;

Figur 3

Schrägansicht von unten auf eine Umlenkstelle mit Darstellung der Antriebsmotoren und Freiläufe;

Figur 4

Ansicht einer Exzenter-Walze;

Figur 5

v-t - Diagramm für einen peripheren radialen Teil einer Excenter-Walze.

[0009] Figur 1 zeigt eine Ansicht einer Fördervorrichtung 1. Diese enthält einen Beschicker 2, mittels dem Versandstücke in vereinzelter Form mit einem Transportband 3 zu einer Umlenkstelle 10 transportiert werden. Die Versandstücke werden von einem Noppenband 4 der Förderrichtung D1 übernommen. Dieses enthält Auflagen 5 für eine definierte Zuführung zur Umlenkstelle 10. Wie weiter unten noch im einzelnen erläutert, werden die Versandstücke von wenigstens einer Exzenter-Walze 11 erfast und orthogonal zur Richtung D1 einem Querband 21 übergeben. Mittels dem vorgenannten rotatorischen Mittel erfolgt die erfindungsgemässe Umlenkung der Versandstücke.

[0010] In Figur 2 ist eine detaillierte Aufsicht auf eine Umlenkstelle 10. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind drei Exzenter-Walzen 11 vorgesehen, wobei die beiden äusseren auf dem gleichen horizontalen Niveau angeordnet sind. Es ist je nach Ausführungsform auch eine andere niveaumässige Anordnung der Exzenter-Walzen 11 denkbar, beispielsweise treppenartig versetzt. Die erfindungsgemässe Lehre erlaubt auch nur eine einzige Exzenter-Walze 11. Die umgelenkte Richtung der Versandstücke ist in der Figur 2 mit dem Bezugszeichen D2 angegeben. In dieser Förderrichtung D2 anschliessend an die Exzenter-Walze 11 ist ein Querband 21 für den Weitertransport der Versandstücke vorgesehen. Für das Erfassen der Versandstücke ist gemäss der Figur 2 gegenüber jeder Exzenter-Walze 11 je eine fest angeordnete Walze 19 vorgesehen, in Figur 2 nur andeutungsweise sichtbar, jedoch sind die zugehörigen Drehachse klar erkennbar, ohne Bezugszeichen dargestellt. Alternativ zu diesen Walzen ist es auch möglich, lediglich ein Führungsblech vorzusehen. Wie weiter unten noch ausgeführt wird, ist es auch möglich in zwei Richtungen D2 und D2' orthogonal zur Zuführrichtung den Weitertransport der Versandstücke zu bewerkstelligen. Die beiden Richtungen D2 und D2' sind dabei bevorzugt kollinear.

[0011] Figur 3 zeigt eine Schrägansicht von unten auf eine Umlenkstelle 10. Hinter Flanschen 14 bzw. 15 ist ein erster Antriebsmotor 14 bzw. ein zweiter Antriebsmotor 15 montiert. Über Zahnriemenscheiben 18 erfolgt mittels Bänder der Antrieb von Exzenter-Walze 11 bzw. Querband 21. Hinter Flanschen ist mit Bezugszeichen 16 und 17 je ein Freilauf dargestellt. Die Funktion dieser Freiläufe wird nachfolgend in Zusammenhang mit der Figur 5 erläutert. Aus der Figur 3 kann entnommen werden, dass das Querband 21 mechanisch, d.h. rotatorisch mit den Exzenter-Walzen 11 gekoppelt ist.

[0012] In Figur 5 ist der Geschwindigkeitsverlauf v in über die Zeit t dargestellt. Die angegebenen Werte sind lediglich beispielhaft zu verstehen und wiederspiegeln die Anforderungen an die Antriebstechnik, das sind Motoren und zugehörige Steuerung/Regelung wieder. Der dargestellte Verlauf bezieht sich auf eine Umdrehung der Exzenter-Walze 11 gemessen am peripheren, radialen Teil 12. Es wird zugrunde gelegt, dass für den Wegtransport der Versandstücke das Querband im stationären Zustand mit einer Geschwindigkeit v = 2 m/s angetrieben ist. Ein mit der erfindungsgemässen Vorrichtung umzulenkendes Versandstück erfährt durch die Exzenter-Walze 11 bis auf den Schlupf den Geschwindigkeitsverlauf gemäss der Kurve bis zur angegebenen Zeit von 130 ms. Durch den Freilauf 16 wird das Querband 21 ab der Stelle F16 ebenfalls mit der Geschwindigkeit gemäss dem Diagramm beaufschlagt. Damit wird das Versandstück beim der Übergabe von der Exzenter-Walze 11 vom Querband 21 transient mit der gleichen Geschwindigkeit weitergeführt. Für den Wegtransport eines nachfolgenden Transportbandes muss die Exzenter-Walze 11 wiederum in eine definierte Anfangsposition gebracht werden. Dies bedingt, dass zur Vollendung einer einzigen Umdrehung die Exzenter-Walze 11 in sehr kurze Zeit auf die Geschwindigkeit 0 heruntergefahren werden muss. Dabei ist in der zu erreichenden Endposition die Abflachung 13 in etwa parallel zur Fläche der Versandstücke bzw. parallel zur Fläche des Noppenbandes vorgegeben. Die dafür zur Verfügung stehende Zeitdauer kann dem Diagramm gemäss der Figur 5 entnommen werden und beträgt in diesem Beispiel

Durch die in der Bewegung des Querbandes gespeicherte kinetische Energie erfährt das Querband ein Auslaufen auf die vorgenannten 2 m/s. Damit der zweite Antriebsmotor 15 nicht auf die höhere Geschwindigkeit mitgenommen wird, ist ein zweiter Freilauf 17 vorgesehen. Die Auskopplung zwischen Exzenter-Walze 11 und Freilauf 17 erfolgt im Punkt F17, vgl. dazu Figur 5. Besonders vorteilhaft ist, für den ersten Antriebsmotor 14 der Exzenter-Walze(n) einen Schrittmotor vorzusehen.

[0013] In Figur 4 ist der konstruktive Ausgestaltung einer Exzenter-Walze 11 dargestellt. Die aus der Figur 5 zu entnehmenden sehr hohen Beschleunigungen erfordern, dass möglichst wenig Masse zu beschleunigen ist und dass damit die rotatorischen Mittel 11 ein möglichst geringes Trägheitsmoment aufweisen sollen. Dies wird einerseits erreicht durch einen relativ dünnwandigen Zylinder 22, an dessen anderem Ende eine Zahnriemenscheibe angebracht ist. Das periphere Teil 12 besteht vorzugsweise aus einem Hartgummi wie z.B. Vulkollan oder Adipren. Mit Stegen 20 - auch Speichen genannt - wird einerseits eine erhebliche Reduktion des Trägheitsmomentes erreicht und andererseits ergibt sich beim Erfassen der Versandstücke eine zusätzliche Elastizität zwischen der festen Gegenseite und der Exzenter-Walze. Diese Elastizität wird im besonderen dadurch erreicht, dass die Stege in nicht radialer Richtung angeordnet sind, gemäss der Fig. 4 in einer spiralförmigen Anordnung. Dadurch ist sichergestellt, das die Versandstücke nicht übermässig gepresst werden. Diese Elastizität ist auch deshalb geboten, weil die Versandstücken in aller Regel eine unterschiedliche Dicke aufweisen. Bei Werbeprospekten ist das nicht so gravierend, es ist zu berücksichtigen, dass die Versandstücke auch kleine Muster enthalten können, die Drücke oberhalb einer Grenze nicht mehr unbeschädigt ertragen. Die Drehrichtung der in Figur 4 dargestellten Exzenter-Walze 11 ist im Uhrzeigersinn.

[0014] In einer besonderen Weiterbildung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass die rotatorischen Mittel in zwei Drehrichtungen betätigt werden. Dies kann beispielsweise dazu benutzt werden, um beim Auftreten eines Doppelabzuges ein diesen in die andere Richtung auszuschleusen, um dann gegebenenfalls manuell an geeigneter Stelle in den normalen Sortier- oder Verteilprozess im Sinne einer Wiederzuführung einzuschleusen. Es ist aber auch möglich, die rotatorischen Mittel generell in beiden Richtungen, z.B. alternierend, zu betreiben. In diesen Fällen ist die konstruktive Ausgestaltung der Exzenter-Walze 11 so abzuändern, dass die Steganordnung die vorgenannte Elastizität in beiden Drehrichtungen sicherstellt, z.B. durch eine S-förmige Anordnung der Stege.

Liste der verwendeten Bezugszeichen

[0015] 

1

Fördervorrichtung

2

Feeder, Beschicker

3

Transportband

4

Noppenband

5

Auflage am Noppenband

10

Umlenkstelle

11

Exzenter-Walze

12

peripheres, exzentrisches Teil

13

Abflachung

13.1

erste Abflachung, abgeflachter Teil

13.2

zweite Abflachung, abgeflachter Teil

14

erster Antriebsmotor, Schrittmotor

15

zweiter Antriebsmotor

16

erster Freilauf

17

zweiter Freilauf

18

Zahnriemenscheiben

19

Walze, gegenüber Exzenter-Walze

20

Steg, Speiche

21

Querband

22

Zylinder

23

Lager

D1

Förderrichtung des Noppenbandes zur Umlenkstelle

D2, D2'

Förderrichtung ab Umlenkstelle, orthogonal zur Zuführrichtung D1.

F16

Eingriffspunkt des Freilaufes 16.

F17

Eingriffspunkt des Freilaufes 17

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Umlenkung von flachen Versandstücken, wobei die Versandstücke in einer ersten Richtung (D1) vereinzelt zu einer Umlenkstelle (10) geführt werden und von der Umlenkstelle (10) weggeführt werden,
dadurch gekennzeichnet, dass
die der Umlenkstelle (10) zugeführten Versandstücke mit rotatorisch wirkenden Mitteln (11) in wenigstens einer zweiten Richtung (D2, D2') ebenfalls vereinzelt weggeführt werden, wobei die zweite Richtung (D2, D2') im wesentlichen orthogonal zur Zuführrichtung (D1) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1;
dadurch gekennzeichnet, dass
die rotatorisch wirkenden Mittel (11) entsprechend der zweiten Richtung (D2, D2') in zwei Drehrichtungen betätigbar sind, um die Versandstücke entsprechend an zwei verschiedene Stellen wegzuführen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
als rotatorisch wirkende Mittel (11) wenigstens eine Exzenter-Walze (11) vorgesehen ist, die einen peripheren Teil (12) mit wenigstens einer abgeflachten Stelle (13) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der Anspruch 3;
dadurch gekennzeichnet, dass
die Exzenter-Walze (11) auf einem Zylinder (22) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das periphere Teil (12) aus einem elastischen Material besteht.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
der nicht abgeflachte Teil von Stegen (20) in nicht radialer Richtung getragen wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stege (20) S-förmig angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
gegenüber den rotatorisch wirkenden Mitteln (11) je eine Walze (19) angeordnet ist, so dass die Versandstücke zwischen Walze (19) und rotatorisch wirkendem Mitteln (11) weggeführt werden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
anschliessend in der zweiten Richtung (D2) an die rotatorisch wirkenden Mittel (11) ein Querband (21) angeordnet ist, um die Versandstücke weiter wegzuführen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
die rotatorisch wirkenden Mittel (11) von einem ersten Motor (14) und das Querband (21) von einem zweiten Motor (15) angetrieben werden.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
die rotatorisch wirkenden Mittel (11) und das Querband (21) über je einen Freilauf (16, 17) mechanisch gekoppelt sind, so dass bei höherer Fördergeschwindigkeit der rotatorisch wirkenden Mittel (11) das Querband (21) ebenfalls auf die höhere Fördergeschwindigkeit beschleunigt wird und dass der das Querband (21) antreibende zweite Motor (15) dadurch nicht auf die höhere Fördergeschwindigkeit mitgenommen wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Motor (14) ein Schrittmotor ist.

Zeichnung