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 F_R wirkt, muss der im Verhältnis dazu kleine Stapeldruck F_S von der Riemenkraft F_R an der Stapelrolle 4 entkoppelt werden. Dies gelingt, indem von dem Stapeldruck F_S nur die zur Richtung der resultierenden Riemenkraft F_R annähernd senkrechte Komponente F_SS 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 F_R (also in Richtung von F_SS) 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 F_SS durch eine Kraftmesseinrichtung, die formschlüssig mit der Schwinge 14 der Stapelrolle 4 verbunden ist.

Die Übertragung der Kraftkomponente F_SS 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 F_R und der Stapelwand 7 ist, ändert sich die Kraftkomponente F_SS. 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 F_S angeordnet, geht cosβ gegen 1 und somit F_SS gegen F_S. 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 F_R und F_S sicher gewährleistet ist und beispielsweise Schwankungen der resultierenden Riemenkraft F_R durch unterschiedliche Riemenspannung nahezu keine Störkräfte in Kraftmessrichtung verursachen.

Es ist vorteilhaft, die Messung des Stapeldruckes F_S 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 F_R 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.