DE60129426T2

DE60129426T2 - Intelligente vereinzelungsförderanlage mit selektivem votrieb

Info

Publication number: DE60129426T2
Application number: DE60129426T
Authority: DE
Inventors: George R. Bedford MONDIE; Gerald A. Arlington ISAACS; Homer L. Forth Worth DICKERSON
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2000-04-28
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2008-03-20
Anticipated expiration: 2021-04-28
Also published as: US20020005333A1; EP1280719B1; JP2003531788A; WO2001083339A1; DE60129426D1; EP1280719A4; EP1280719A1; ATE367341T1; CA2407366A1; US6629018B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Organisieren eines ungeordneten Stroms von Gegenständen zu einem geordneten Strom von zur nachträglichen Verarbeitung voneinander beabstandeten Einzelelementen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei Massenproduktbeförderungsvorgängen wie etwa der Postbeförderung und einer ähnlichen Verarbeitung müssen große Mengen von Elementen wie etwa Kisten, Paketverpackungen oder Teilen, deren Größe häufig sehr verschieden ist, in ein Sortiersystem eingeführt werden. Typischerweise schafft ein Beschickungssystem zur Verwendung in solchen Verarbeitungsbereichen einen ungeordneten Strom von ihm zugeführten Elementen auf eine Fördereinrichtung und führt die Elemente in ein Sortiersystem ein. Das Beschickungssystem sollte idealerweise mehrere Funktionen erfüllen. Die Beschickeinrichtung sollte die ungeordneten Elemente so weit wie möglich vereinzeln, um der nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung wie etwa einer Sortiereinrichtung die Gegenstände einzeln mit einem bestimmten spezifizierten Mindestabstand zwischen Produktelementen präsentieren. Das Beschickungssystem muss außerdem für das Lesen der Bestimmungsortinformationen des Elements sorgen, damit das Steuersystem für die Sortierung es durch das System hindurch verfolgen und korrekt sortieren kann. In den Vereinigten Staaten werden bei automatisierten Systemen zu diesem Zweck abtastbare Strichcodes verwendet. Eine dritte wichtige Funktion ist das Abfangen und Entfernen von Elementen, die nicht maschinell bearbeitbar sind, weil sie für das System zur speziellen Beförderung zu groß, zu schwer oder dergleichen sind.
Die Vereinzelung ist ein wesentlicher erster Schritt bei der Beförderung und Sortierung von Produktelementen wie etwa von Kisten, Paketen oder elastischen Päckchen. Der Begriff "Materialvereinzelung", wie er hier verwendet wird, bedeutet die Erzeugung eines Flusses aus diskreten Materialstücken, bei dem zwei Stücke weder nebeneinander oder übereinander angeordnet sind noch einen Zwischenraum oder einen Abstand in direkter Linie (in der Flussrichtung) besitzen, der kleiner als ein bestimmter Mindestwert ist. Mit anderen Worten, die Vereinzelung ist ein Prozess, bei dem ein zufällig verteilter Eingangsstrom von Elementen, die sich auf einem Fördersystem bewegen, in einen Strom von Einzelelementen, die voneinander beabstandet sind, getrennt wird, damit ein nachgeschalteter Prozess ohne Weiteres Operationen an jedem Element einzeln vornehmen kann. Ströme aus gemischten Elementen sind insofern eine besondere Herausforderung, als Mischmaterialströme Verpackungen oder Pakete umfassen können, deren Größe sich stark unterscheidet und die in zufälliger Weise nacheinander aufgeschichtet sein können und Paketagglomerate bilden, die schwer zu erfassen und zu trennen sind.
Gegenwärtig erfolgt die Vereinzelung auf zweierlei Art, nämlich durch manuelle Manipulation von Material auf Förderwegen für Schüttgut und mit mechanischen Vereinzelungseinrichtungen, die sich auf die mechanischen Eigenschaften des zu vereinzelnden Materials stützen, um einen Ausgangsstrom zu erzeugen, bei dem die Wahrscheinlichkeit, dass jedes Stück vereinzelt ist, hoch ist. Obwohl manuelle Operationen relativ wirksam sein können, sind sie kostenaufwändig; außerdem kann ein hoher Durchsatz, entweder ein kontinuierlicher oder ein stoßweiser, das Fassungsvermögen einer einzelnen Person überschreiten, was zu "Doppelten" oder "Mehrfachen" (nicht vereinzeltem Ausstoß) führt. Herkömmliche mechanische Vereinzelungsanlagen unterscheiden sich im Verfahren, im Durchsatz und in den Fehlerraten stark voneinander, neigen jedoch dazu, groß (eine große Menge an Bodenraum benötigend) zu sein oder hohen Fehlerraten unterworfen zu sein, wenn Material an den Grenzen der mechanischen Materialspezifikationen, nach denen sie entworfen und/oder abgestimmt sind, befördert wird. Außerdem neigen sie dazu, in der Leistung abzunehmen, wenn sie starken Materialflussstößen begegnen.
Gemäß einem früher vorgeschlagenen Verfahren zur Vereinzelung von Post ist eine geneigte Rampe oder schiefe Ebene mit Löchern für die Aufbringung von Sog vorgesehen. Es wird zugelassen, dass Briefe die Rampe hinab gleiten, worauf Sog aufgebracht wird, um sie an dem Gleitstück an Ort und Stelle zu halten. Der Sog wird dann wahlweise aufgehoben, um ein Element einzeln zu lösen. Siehe Interim Report For Phase I, U.S. Postal Service Contract 104230-85-H-0002, 5. April 1985, ElectroCom Automation, Inc., Seiten 3–10 bis 3–13. Dieses Verfahren stellt eine Form von Vereinzelung bereit, ist jedoch bei größeren Elementen, bei denen es schwierig sein kann, sie durch Sog wirksam zu halten, und die dazu neigen können, ein Gleitstück hinab zu taumeln und dabei möglicherweise der Saugwirkung entgehen und die Vereinzelungseinrichtung vorzeitig verlassen, von zweifelhaftem Nutzen. Das System gemäß der vorliegenden Erfindung wendet sich diesen Schwierigkeiten zu.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die intelligente Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub der Erfindung schafft ein Mittel zum Erzeugen eines Stroms von Einzelstücken aus diskretem Material wie etwa Karton aus einem einschichtigen Schüttgutfluss, einer einschichtigen Akkumulation oder einer einschichtigen Charge, die ein oder mehrere solcher Stücke enthalten. Sie wird dazu verwendet, einen Schüttgutfluss oder eine Charge in einen Strom aus Einzelelementen mit gesteuertem Abstand auf einer Fördervorrichtung umzusetzen, wie er für einen bestimmten Prozess wie etwa das Lesen oder Sortieren benötigt wird. Sie vollbringt, indem sie die Kenntnis von Materialgrenzen, die durch verschiedene Mittel erfasst werden, eine Computerverarbeitung, die einen einfachen Algorithmus verwendet, und einen geeigneten Fördermechanismus verwendet, um Material wahlweise und stückweise aus einer einschichtigen Ansammlung größerer Stückmengen zu ziehen, d. h. in einem intelligenten Prozess, eine genaue Trennung eines breiten Spektrums von Stücken.
In einem Aspekt schafft die Erfindung eine Vereinzelungseinrichtung, die eine Fördereinrichtung zum Transportieren einer Gruppe von Elementen von einem Eintrittsende zu einem Austrittsende und ein Elementerfassungssystem wie etwa ein Visions- oder Bildverarbeitungssystem (vision system), das den Materialstücken zugeordnete Bildinformationen zusammen mit der Position der Stücke erfasst, umfasst. Die Vereinzelungseinrichtung umfasst einen Mechanismus zum wahlweisen Vorschieben ausgewählter Elemente, wobei der Vorschub anderer Elemente verzögert wird, damit die Vorwärtsbewegung der ausgewählten Voreilelemente unabhängig von den restlichen Stücken gesteuert werden kann. Ein Steuersystem steuert den Betrieb der Fördereinrichtung oder der Fördereinrichtungen und des Mechanismus zum Betätigen der Fördereinrichtung oder der Fördereinrichtungen in wirksamer Weise, um Stücke aus einer Gruppe von Stücken auf der Grundlage der Position des Stücks oder der Stücke und von durch das Erfassungssystem erfassten Bildinformationen einzeln zu entfernen.
Stücke werden nach einem Entnahme- bzw. Entfernungsschema vorgeschoben, das die folgenden drei Schritte umfasst: 1) Auswählen eines ersten Elements für das Entfernen; 2) Betätigen einer oder mehrerer Fördereinrichtungen oder Förderabschnitte, die unter dem ausgewählten Stück und zwischen dem ersten Element und dem Austrittsende der Fördereinrichtung liegen, um das erste Element mit einer Geschwindigkeit relativ zu den nachfolgenden Stücken, die ausreicht, um einen Zwischenraum zwischen dem ersten Stück und dem nächsten Stück zu erzeugen, zum Austrittsende der Vereinzelungseinrichtung zu transportieren, wobei das nachfolgende Stück eine Geschwindigkeit zwischen null und der Austrittsgeschwindigkeit besitzen kann; c) Betätigen einer oder mehrerer Fördereinrichtungen oder Förderabschnitte, die unter dem nächsten zu entnehmenden bzw. zu entfernenden Stück und zwischen dem nächsten zu entnehmenden Element und dem Austrittsende der Fördereinrichtung liegen, um das erste Element mit einer Geschwindigkeit relativ zu den nachfolgenden Stücken, die ausreicht, um einen Zwischenraum zwischen jenem Stück und dem nachfolgenden Stück zu erzeugen, zum Austrittsende der Vereinzelungseinrichtung zu transportieren; und d) Wiederholen des Schrittes c) für weitere Elemente.
Ein Steuersystem verwendet von dem Erfassungssystem und dem Entfernungsschema hergeleitete Bild- und Elementpositionsinformationen, um den Betrieb der Fördereinrichtung und des Mechanismus zum wahlweisen Vorschieben und Verzögern von Stücken so zu steuern, dass die Stücke einzeln aus der Vereinzelungseinrichtung austreten.
Die Fördereinrichtungen oder Förderabschnitte können eine Gruppe aus unabhängig gesteuerten rotatorischen Trägern wie etwa Bändern bzw. Gurten oder Rollen bzw. Walzen, die die Verschiebung einer Geschwindigkeitsgrenze über die Fördereinrichtung hinweg zulassen, umfassen. Die Fördereinrichtung kann außerdem eine oder mehrere Gleitförderer oder Gleitförderabschnitte mit dehnbaren Bändern, die ebenfalls die Verschiebung einer Geschwindigkeitsgrenze über die Fördereinrichtung hinweg zulassen, umfassen.
Der Hauptvorteil der intelligenten Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub ist ihre Fähigkeit, in mehreren Ausführungsformen, die an den Durchsatz, das Materialgemisch, die Kosten und andere Anforderungen eines bestimmten umgebenden Systementwurfs anpassbar sind, zuverlässig Schüttgut zu vereinzeln. Eine intelligente Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub schafft ein akkurates Mittel zum Automatisieren der Vereinzelungsfunktion in einer kompakten Maschine, die ohne Gefahr höherer Fehlerraten oder anderweitig verschlechterter Leistungen, wenn der Fluss schwankt, ein breites Materialspektrum handhaben bzw. befördern kann.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bedeuten und:
1–6 partielle, schematische Flussdiagramme sind, die den Fluss von Elementen in einer Chargenbetriebsart-Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigen;
7–12 partielle, schematische Flussdiagramme sind, die den Fluss von Elementen in einer Durchlaufbetriebsart-Ausführungsform gemäß der Erfindung zeigen;
13 eine partielle Seitenansicht eines erhöhten Bandförderers gemäß einem Aspekt der Erfindung ist;
13A eine partielle Draufsicht eines erhöhten Bandförderers gemäß einem Aspekt der Erfindung ist;
14 eine partielle Seitenansicht einer Nockenvorrichtung zur Verwendung in Verbindung mit einer Fördereinrichtung gemäß der Erfindung ist;
15 ein partielles Schema einer Bandfördervorrichtung gemäß der Erfindung ist;
16 eine partielle Seitenansicht einer ersten alternativen Bandfördervorrichtung gemäß der Erfindung ist;
17 eine partielle Seitenansicht einer zweiten alternativen Bandfördervorrichtung gemäß der Erfindung ist;
18 eine partielle Seitenansicht einer Rollenfördervorrichtung gemäß der Erfindung ist;
19 ein partieller Querschnitt einer Förderband-Antriebsvorrichtung mit mehreren Geschwindigkeiten gemäß der Erfindung ist;
20 eine partielle Seitenansicht eines Bandförderers mit zwei Geschwindigkeiten gemäß der Erfindung ist;
21 eine partielle Seitenansicht eines Rollenförderers mit zwei Geschwindigkeiten zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung ist;
22 eine partielle Seitenansicht einer Fördervorrichtung mit dehnbarem Band gemäß der Erfindung ist; und
23 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Steuersystems zur Verwendung in Verbindung mit der Erfindung ist.
GENAUE BESCHREIBUNG
Eine intelligente Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub gemäß der Erfindung vollbringt eine exakte Trennung breiten Spektrums von Stücken, indem sie die genaue Kenntnis von Materialgrenzen, die durch verschiedene Mittel erfasst werden, eine Computerverarbeitung und einen geeigneten Mechanismus, um Material wahlweise und stückweise aus einer einschichtigen Ansammlung größerer Stückmengen zu ziehen, verwendet. Die Kenntnis von Materialgrenzen und der Mechanismus, der Material aus einer Schüttgutansammlung zieht, können durch verschiedene Mittel erreicht werden.
In einer Ausführungsform verwendet das System eine Kamera, um in Flussrichtung unmittelbar vor der Vereinzelungseinrichtung Bildinformationen für das Schüttgut zu erzeugen. Eine weitere Ausführungsform verwendet eine Gruppe von Vorrichtungen zum Messen des vertikalen Abstands, um dasselbe Ziel zu erreichen. Eine nochmals weitere Ausführungsform verwendet eine Gruppe von Vorrichtungen zum Erfassen von physischer Gegenwart und/oder Druck, über die das Material befördert wird, um dasselbe Ziel zu erreichen. Diese Informationen werden über einen geeigneten Algorithmus in Grenzeninformationen für jedes einzelne Stück transformiert. Alternativ kann in manchen Situationen das Material in Flussrichtung unmittelbar vor der Vereinzelungseinrichtung oder direkt auf der Vereinzelungseinrichtung in einer bekannten Konfiguration angeordnet werden. In diesem Fall ist es möglich, Daten von dem eingesetzten System, einer Datenbank oder von beidem zu verwenden, um Grenzeninformationen zu erzeugen.
Eine Klasse von Ausführungsformen der intelligenten Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub verarbeitet Schüttgut in Chargen. Bei Ausführungsformen dieses Typs werden Informationen über die Stückgrenze für eine Materialcharge erfasst, wenn diese auf die Vereinzelungseinrichtung bewegt wird. Die Vereinzelungseinrichtung hält dann alle Stücke mit Ausnahme jener, die sofort als vereinzelte Stücke, die um wenigstens einen spezifizierten Abstand auseinander liegen (in direkter Linie beabstandet sind), freigegeben werden können. Diese Stücke werden sofort vorwärts befördert, wobei, sobald der Abstand von der hinteren Grenze der sich bewegenen Stücke gleich dem Mindestzwischenraum ist oder diesen überschreitet, ein oder mehrere weitere Stücke freigegeben werden. Dieser Prozess wird fortgesetzt, bis die Charge erschöpft ist, worauf eine neue Charge auf der Vereinzelungseinrichtung positioniert wird. Spezifische Ausführungsformen in dieser Klasse von Ausführungsformen verwenden unterschiedliche Beförderungsmittel, um eine Materialcharge auf die Vereinzelungseinrichtung zu bewegen und einzelne Stücke zu halten und freizugeben.
Bei einer Ausführungsform eines Chargenprozesses gemäß der Erfindung wird ein Satz schmaler Bänder oder Gurte verwendet, um angesammeltes Material auf die Vereinzelungseinrichtung zu bewegen. Die Bänder werden auf eine niedrige Geschwindigkeit oder ein vollständiges Anhalten verzögert, wenn die Vereinzelungseinrichtung voll ist, worauf sich eine Matrix von auf die Bänder verteilten Stützmechanismen unter allen Stücken oder allen Stücken mit Ausnahme jener, die sofort freigegeben werden können, anhebt, wobei sich die Bänder wieder vorwärts zu bewegen beginnen.
Wenn sich die freigegebenen Stücke, die auf den Bändern laufen, vorwärts bewegen, werden Unterstützungen oder Auflagen unter aufeinander folgenden weiteren Stücken abgesenkt (zurückgezogen), wie es erforderlich ist, um den gewünschten Zwischenraum zu erzielen, wobei zugelassen wird, dass sie durch die Bänder vorwärts transportiert werden, bis das hinterste Stück auf der Vereinzelungseinrichtung sich vorwärts zu bewegen beginnt. An diesem Punkt beginnt auch sich flussaufwärts angesammeltes Material vorwärts zu bewegen, wobei es die Vereinzelungseinrichtung nachfüllt und den nächsten Chargenzyklus beginnt. Eine zum Praktizieren dieser Form der Erfindung geeignete Vorrichtung ist in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung lfd. Nr. 540.371, eingereicht am 31. März 2000, übertragen an Siemens ElectroCom L.P., deren Offenbarung hier für alle Zwecke aufgenommen ist, offenbart.
Die 1–6 zeigen schematisch eine Vorrichtung 10 und die Schritte für die Chargenvereinzelung gemäß der Erfindung. Ein Strom von Stücken 1–9 wird über einen Zustellbeförderer 12 mit einer Eintrittsgeschwindigkeit V_e auf die Vereinzelungseinrichtung 14 befördert. Die Stücke 1–9 werden durch einen Wegnahme- oder Mitnahmebeförderer 16 mit einer Austrittsgeschwindigkeit V_x von der Vereinzelungseinrichtung befördert. Die Geschwindigkeitsgrenze zwischen V_e und V_x ist durch die Linie 18 angedeutet.
Wie in 1 gezeigt ist, werden im Schritt 1 des Prozesses angesammelte Materialstücke vollständig auf die Vereinzelungseinrichtung 14 bewegt. Beförderungsmittel 20 an der Vereinzelungseinrichtung wie etwa Bänder bzw. Gurte oder Rollen bzw. Walzen bewegen die angesammelte Charge von Stücken 1–9 mit der Eintrittsgeschwindigkeit V_e, bis die Vereinzelungseinrichtung 14 voll oder nahezu voll ist. Danach fällt V_e auf null ab.
In 2 ist die Grenze zwischen der Eintritts- und der Austrittsgeschwindigkeit der Beförderungsmittel an der Vereinzelungseinrichtung zur nacheilenden Kante des für die Vorwärtsbewegung ausgewählten ersten Stücks nach vorn verlegt worden. Das ausgewählte Stück wird auf die Austrittsgeschwindigkeit beschleunigt und bewegt sich von dem Rest der stationären Charge von angesammelten Elementen weg nach vorn.
In 3 bewegt sich nun das erste ausgewählte Stück bei unveränderter Geschwindigkeitsgrenze 18 nach vorn, bis der Zwischenraum zwischen seiner nacheilenden Kante und der voreilenden Kante des zweiten ausgewählten Stücks einen spezifizierten Mindestwert (Mindestzwischenraum) erreicht. V_e bleibt null.
Wenn, wie in 4 gezeigt ist, der Mindestzwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Stück 1 bzw. 2 erreicht ist, wird die Geschwindigkeitsgrenze der Beförderungsmittel der Vereinzelungseinrichtung wieder erweitert, diesmal bis zur nacheilenden Kante des zweiten ausgewählten Stücks.
Wie in 5 gezeigt ist, bewegen sich das erste und das zweite ausgewählte Stück bei unveränderter Geschwindigkeitsgrenze nach vorn, bis der Zwischenraum zwischen der nacheilenden Kante des zweiten ausgewählten Stücks und der voreilenden Kante des dritten ausgewählten Stücks, bzw. der Stücke 2 und 3, den spezifizierten Mindestwert erreicht.
Als Nächstes wird, wie in 6 gezeigt ist, dann, wenn der Mindestzwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Stück erreicht ist, die Geschwindigkeitsgrenze 18 der Beförderungsmittel der Vereinzelungseinrichtung wieder eingestellt, diesmal auf die nacheilende Kante des nächsten ausgewählten Stücks. Der Prozess des Erweiterns der Geschwindigkeitsgrenze und des Abwartens, falls erforderlich, bis der Mindestzwischenraum erreicht ist, wird wiederholt, bis das letzte vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung 14 positionierte Stück begonnen hat, sich mit der Austrittsgeschwindigkeit V_x zu bewegen. An diesem Punkt wird V_e wieder zu einem positiven Wert ungleich null, wobei die nächste Ansammlung von Stücken auf die Vereinzelungseinrichtung bewegt wird und der nächste Chargenzyklus begonnen wird. In dem speziellen Fall, in dem ein ankommender Strom von Stücken, der bereits vereinzelt ist und der geforderte Zwischenraum zwischen allen Stücken vorhanden ist, besteht keine Notwendigkeit einer Chargenverarbeitung, wie sie oben beschrieben worden ist, solange die Grenzeninformationen für einzelne Stücke stets für alle Stücke auf der Vereinzelungseinrichtung und in einer Zone in Flussrichtung vor der Vereinzelungseinrichtung bekannt und verarbeitet sind. In diesem Fall ist bzw. wird keine Materialcharge definiert und bleibt V_e konstant. In einem solchen Fall gibt es die Vereinzelungseinrichtung 14 betreffend keinen Grund, dass V_e stets kleiner als V_x ist, so dass ein Materialstück die Vereinzelungseinrichtung 14 bei unveränderter Geschwindigkeit betritt und verlässt.
Eine weitere Klasse von Ausführungsformen der intelligenten Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub verarbeitet Schüttgut kontinuierlich bzw. durchlaufend. Bei Ausführungsformen dieses Typs werden für einen bestimmten im Voraus definierten Abstand in Flussrichtung vor dem vordersten nicht vereinzelten Stück Stückgrenzeninformationen erfasst. Schüttgut wird mit einer gesteuerten Eintrittsgeschwindigkeit, die kleiner oder gleich der Vereinzelungseinrichtungs-Austrittsgeschwindigkeit ist, auf die Vereinzelungseinrichtung vorgeschoben, bis die nacheilende Kante des als Nächstes zu vereinzeln identifizierten Stücks sich vollständig auf dem aktiven Abschnitt der Vereinzelungseinrichtung befindet. An diesem Punkt wird das ausgewählte Stück mit der Austrittsgeschwindigkeit bewegt, bis der geforderte Zwischenraum zwischen ihm und dem nachfolgenden Stück erreicht ist. Die Eintrittsgeschwindigkeit ist bzw. wird so eingestellt, dass der Zwischenraum erreicht werden kann und sichergestellt ist, dass, solange die Eingangsrate gleich der Ausgangsrate sein oder diese überschreiten kann, das nächste Stück zu der zum Erreichen des gewünschten Zwischenraum benötigten Zeit für die Extraktion (Übergang auf die Austrittsgeschwindigkeit) verfügbar ist. Es sei angemerkt, dass dies bedeutet, dass das Verhältnis von Eintrittsgeschwindigkeit zu Austrittsgeschwindigkeit variabel ist.
Eine Durchlaufprozess-Ausführungsform verwendet eine diskrete Matrix von Rollen oder Bändern, wovon jede bzw. jedes unabhängig mit einem oder zwei Antriebsmechanismen in Eingriff gelangen kann. Ein Antriebsmechanismus bewegt sich mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, um so die mit ihm in Eingriff befindlichen Bänder oder Rollen mit der Eintrittsgeschwindigkeit zu bewegen. Der andere Antriebsmechanismus bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit, um so die mit ihm in Eingriff befindlichen Bänder oder Rollen mit der Austrittsgeschwindigkeit zu bewegen. Bei dieser Ausführungsform werden die einzelnen Bänder oder Rollen in der Matrix wahlweise mit den geeigneten Antrieben in Eingriff gebracht, um so das Schüttgut mit der Eintrittsgeschwindigkeit auf die Vereinzelungseinrichtung vorzuschieben, bis die nacheilende Kante des als Nächstes zu vereinzeln identifizierten Stücks sich vollständig auf ihr befindet. An diesem Punkt werden die Bänder oder Rollen unter dem ausgewählten Stück, die sich flussabwärts von dem Ende der Vereinzelungseinrichtung erstrecken, mit den Austrittsgeschwindigkeitsantrieben in Eingriff gebracht. Die Drehzahl des Eintrittsgeschwindigkeitsantriebs wird variiert, um sicherzustellen, dass, falls möglich, die nacheilende Kante des nächsten Stücks sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung befindet, wenn der geforderte Zwischenraum zwischen diesem und dem nachfolgenden Stück erreicht ist. Wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: 1) der Mindestzwischenraum erreicht worden ist und 2) die nacheilende Kante des nächsten Stücks sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung befindet, werden die Bänder oder Rollen unter dem zweiten Stück mit dem Austrittsgeschwindigkeitsantriebsmechanismus in Eingriff gebracht. Dieser Prozess wird dann für jedes aufeinander folgende Stück wiederholt. Ein Beispiel dafür, wie Durchlaufverarbeitungs-Ausführungsformen arbeiten, wird in den 7–12 gegeben.
Eine weitere Klasse von Ausführungsformen der intelligenten Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub der Erfindung ist eine Variante der vorhergehenden Durchlaufbetriebart-Ausführungsform. Obwohl sich die Eintrittsgeschwindigkeit zeitlich verändert, verändert sich bei Ausführungsformen dieses Typs die Austrittsgeschwindigkeit so, dass ein festes Verhältnis zwischen der Eintrittsgeschwindigkeit und der Austrittsgeschwindigkeit besteht. Schüttgut wird mit einer gesteuerten Eintrittsgeschwindigkeit auf die Vereinzelungseinrichtung vorgeschoben, bis die nacheilende Kante des als Nächstes zu vereinzeln identifizierten Stücks sich vollständig auf dem aktiven Abschnitt der Vereinzelungseinrichtung befindet. An diesem Punkt wird das ausgewählte Stück mit der Austrittsgeschwindigkeit bewegt, bis der geforderte Zwischenraum zwischen ihm und dem nachfolgenden Stück erreicht ist. Die Eintrittsgeschwindigkeit ist bzw. wird so eingestellt, dass der Zwischenraum erreicht werden kann und sichergestellt ist, dass, solange die Eingangsrate gleich der Ausgangsrate sein oder diese überschreiten kann, das nächste Stück zu der zum Erreichen des gewünschten Zwischenraums benötigten Zeit für die Extraktion (Übergang auf die Austrittsgeschwindigkeit) verfügbar ist. Eine Durchlaufprozess-Ausführungsform verwendet eine Matrix von Rollen oder Bändern, wovon jede bzw. jedes dazu gebracht werden kann, sich mit einem von zwei Geschwindigkeitsverhältnissen bezüglich eines gemeinsamen Antriebsmechanismus zu bewegen. Der Antriebsmechanismus bewegt sich mit einer veränderlichen Geschwindigkeit, um so die mit ihm in Eingriff befindlichen Bänder oder Rollen mit dem Eintrittsverhältnis zu bewegen und das Material korrekt auf die Vereinzelungseinrichtung vorzuschieben. Ein wahlweises Koppeln von Rollen oder Bändern, um sie mit dem höheren Geschwindigkeitsverhältnis zu bewegen, erlaubt das Ziehen eines Zwischenraums zwischen dem momentan ausgewählten Element und dem nächsten zu vereinzelnden Element. Am Flussabwärtsende der Vereinzelungseinrichtung empfängt und transportiert ein Fördermechanismus mit einer Geschwindigkeit, die gleich oder größer als die höhere Vereinzelungseinrichtungsgeschwindigkeit ist, das vereinzelte Material.
Wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform werden die einzelnen Bänder oder Rollen in der Matrix wahlweise mit den geeigneten Antrieben in Eingriff gebracht, um so das Schüttgut mit der Eintrittsgeschwindigkeit auf die Vereinzelungseinrichtung vorzuschieben, bis die nacheilende Kante des als Nächstes zu vereinzeln identifizierten Stücks sich vollständig darauf befindet. An diesem Punkt werden die Bänder oder Rollen unter dem ausgewählten Stück, die sich flussabwärts vom Ende der Vereinzelungseinrichtung erstrecken, mit den Austrittsgeschwindigkeitsantrieben in Eingriff gebracht. Die Drehzahl des Eintrittsgeschwindigkeitsantriebs wird variiert, um sicherzustellen, dass, falls möglich, die nacheilende Kante des nächsten Stücks sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung befindet, wenn der geforderte Zwischenraum zwischen diesem und dem nachfolgenden Stück erreicht ist. Wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: 1) der Mindestzwischenraum erreicht worden ist und 2) die nacheilende Kante des nächsten Stücks sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung befindet, werden die Bänder oder Rollen unter dem zweiten Stück mit dem Austrittsgeschwindigkeitsantriebsmechanismus in Eingriff gebracht. Dieser Prozess wird dann für jedes aufeinander folgende Stück wiederholt. Im Prinzip arbeiten Durchlaufverarbeitungs-Ausführungsformen mit festem Verhältnis, wie in den 7–12 gezeigt ist, obwohl ein erfolgreicher Entwurf von solchen Ausführungsformen empfindlicher gegenüber Drehzahlen, Vereinzelungseinrichtungslängen und Materialankunftsraten und Materialgrößen sind.
Die 7–12 zeigen schematisch eine Vorrichtung 30 und die Schritte für kontinuierliche bzw. durchlaufende Vereinzelung gemäß der Erfindung. Ein Strom von Stücken 1–9 wird über einen Zustellbeförderer 32 mit einer Eintrittsgeschwindigkeit V_e auf die Vereinzelungseinrichtung 34 befördert. Die Stücke 1–9 werden durch einen Wegnahme- oder Mitnahmebeförderer 36 mit einer Austrittsgeschwindigkeit V_x von der Vereinzelungseinrichtung befördert. Die Geschwindigkeitsgrenze zwischen V_e und V_x ist durch die Linie 38 angedeutet.
In 7 wird angesammeltes Material, z. B. Stücke 1–9 partiell auf die Vereinzelungseinrichtung 34 bewegt. Beförderungsmittel 20 an der Vereinzelungseinrichtung wie etwa Bänder bzw. Gurte oder Rollen bzw. Walzen bewegen die angesammelte Materialcharge mit der Eintrittsgeschwindigkeit V_e, bis wenigstens ein Stück sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung 34 befindet, mit anderen Worten, bis die nacheilende Kante wenigstens eines Stücks sich auf dem aktiven Abschnitt der Vereinzelungseinrichtung befindet. V_e wird auf V_x oder einen kleineren Wert gesteuert.
Wie in 8 gezeigt ist, wird die Grenze zwischen der Eintritts- und der Austrittsgeschwindigkeit der Beförderungsmittel an der Vereinzelungseinrichtung nach vorn zur nacheilenden Kante des ersten ausgewählten Stücks verlegt. Das ausgewählte Stück wird auf V_x beschleunigt und bewegt sich vorwärts. V_e kann zwischen null und V_x variiert werden; wenn jedoch der Zwischenraum zwischen dem Stück 1 und dem Stück 2 wie gezeigt kleiner als der spezifizierte Mindestzwischenraum ist, wird V_e auf einen Wert, der kleiner ist als V_x, reduziert, nachdem der Ort der nacheilenden Kante des zweiten ausgewählten Stücks bekannt ist.
Wie in 9 gezeigt ist, bewegt sich das erste ausgewählte Stück vorwärts, wobei ihm die Geschwindigkeitsgrenze 38 folgt, bis seine nacheilende Kante und die voreilende Kante des zweiten ausgewählten Stücks einen spezifizierten Mindestwert erreicht. V_e muss gesteuert und zwischen null und V_x variiert werden, wie erforderlich ist, um schnell zwei Ziele zu erreichen. Erstens muss der Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Stück 1 bzw. 2 auf den spezifizierten Mindestzwischenraum geöffnet werden. Zweitens muss das zweite Stück vorgeschoben werden, bis seine nacheilende Kante sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung 34 befindet.
In 10 wird dann, wenn der Mindestzwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Stück 1 bzw. 2 erreicht ist, die Geschwindigkeitsgrenze 38 der Beförderungsmittel 40 der Vereinzelungseinrichtung wiederum erweitert, diesmal bis zur nacheilenden Kante des zweiten ausgewählten Stücks.
Wie in 11 gezeigt ist, bewegen sich das erste und das zweite Stück 1 bzw. 2 vorwärts, wobei sich die Geschwindigkeitsgrenze mit ihren nacheilenden Kanten verschiebt, bis der Zwischenraum zwischen der nacheilenden Kante des zweiten ausgewählten Stücks und der voreilenden Kante des dritten ausgewählten Stücks einen spezifizierten Mindestwert erreicht. Wiederum wird V_e zwischen null und V_x variiert, wie erforderlich ist, um den Zwischenraum zwischen dem zweiten und dem dritten Stück 2 bzw. 3 zu öffnen und das dritte Stück vorzuschieben bis seine nacheilende Kante sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung 34 befindet.
In 12 wird dann, wenn der Mindestzwischenraum zwischen den Stücken zwei und drei erreicht ist, die Geschwindigkeitsgrenze der Beförderungsmittel der Vereinzelungseinrichtung wieder erweitert, dieses Mal bis zur nacheilenden Kante des dritten ausgewählten Stücks. Der Prozess des Erweiterns der Geschwindigkeitsgrenze, dann des gleichzeitigen Öffnens eines Zwischenraums und des vollständigen Bewegens des nächsten Stückes auf die Vereinzelungseinrichtung 34 setzt sich unbegrenzt fort. In dem speziellen Fall eines ankommenden Stroms von Stücken, die bereits vereinzelt sind, z. B. den geforderten Mindestzwischenraum zwischen den Stücken besitzen, reagiert die Vereinzelungseinrichtung, indem sie die Geschwindigkeitsgrenze zur voreilenden Kante jedes Stücks verschiebt, sobald es sich vollständig auf der Vereinzelungseinrichtung 34 befindet. In diesem Fall gibt es die Vereinzelungseinrichtung betreffend keinen Grund, dass V_e stets kleiner als V_x ist, so dass ein Materialstück die Vereinzelungseinrichtung 34 bei unveränderter Geschwindigkeit betritt und verlässt.
Der dem maximalen Durchsatz einer Chargenbetriebsart-Ausführungsform der intelligenten Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub entsprechende Ausstoß kommt einem Strom nahe, der aus Gruppen von Stücken besteht, die um den gewünschten Zwischenraum beabstandet sind, wobei der Abstand zwischen den Gruppen durch die spezifischen Eintritts- und Austrittsbandgeschwindigkeiten und andere Entwurfsdetails bestimmt ist und für die Vereinzelungseinrichtung und ihren Systemkontext kritisch ist. Der dem maximalen Durchsatz einer Durchlaufbetriebsart-Ausführungsform entsprechende Ausstoß kommt einem kontinuierlichen Strom von Stücken nahe, die um den gewünschten Zwischenraum beabstandet sind, unter der Annahme, dass der Entwurf des Systemkontexts die Verfügbarkeit oder die Eingangsgeschwindigkeit von Schüttgut nicht begrenzt. Somit ist der maximale Durchsatz einer Chargenausführungsform eine Funktion der Austrittsgeschwindigkeit, der Zwischenraumlänge und des Zwischenraums zwischen Gruppen, der durch die zyklische Verzögerung von ankommendem Material auferlegt ist, während der maximale Durchsatz einer Durchlaufausführungsform mit variablem Verhältnis lediglich eine Funktion der Austrittsgeschwindigkeit und der Zwischenraumlänge ist. Der maximale Durchsatz einer Durchlaufausführungsform mit festem Verhältnis ist außerdem eine Funktion von Ankunfts- und Wegnahme- bzw. Mitnahmeraten, der Materialdichte (Stücke pro Flächeneinheit der Förderfläche) und der Vereinzelungseinrichtungslänge.
Folglich vereinzelt die intelligente Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub in mehreren Ausführungsformen, die an den Durchsatz, das Materialgemisch, die Kosten und andere Anforderungen eines bestimmten umgebenden Systementwurfs anpassbar sind, Schüttgut zuverlässig. Die folgenden Beschreibungen von spezifischen Ausführungsformen der Förderfläche der Vereinzelungseinrichtung zeigen den Umfang möglicher Entwurfsoptionen. Es sei angemerkt, dass sämtliche Durchlaufbetriebsart-Ausführungsformen entweder mit festem oder variablem Verhältnis sein können, mit Ausnahme jener, die spezifisch als Ausführungsformen mit festem Verhältnis bezeichnet sind. Betätigungsmittel können im Allgemeinen elektrische oder pneumatische Zweipositions-Stellglieder an jedem "Punkt" oder eine motorbetriebene mechanische Anordnung, die eine gesamte (longitudinale) Spalte von "Punkten" steuert, sein. Außerdem sind mehrere verschiedene Mittel (15–20) zum Koppeln oder (Kuppeln) des angetriebenen Bandes oder der angetriebenen Rolle mit ihrem Treiber offenbart.
In den 13 und 13A ist eine erhöhte Band-Durchlaufbetriebsart-Vorrichtung 60, die einer Ausführungsform der Beförderungsmittel 20 entspricht, offenbart. Bei Ausführungsformen dieses Typs sind schmale Gleitbänder 62, die durch eine ebene, reibungsarme Oberfläche unterstützt sind und mit einer Geschwindigkeit, entweder der Eintrittsgeschwindigkeit V_e oder der Austrittsgeschwindigkeit V_x, angetrieben werden, mit schmalen Bändern 64 wie etwa elastischen "O"-Bändern, die mit der anderen Geschwindigkeit angetrieben werden, verschachtelt. Der zweite Satz von Bändern 64 ist serpentinenartig um Paare von Rollen oder Walzen 66 gewickelt, wie in 13 gezeigt ist. Die obere Oberfläche eines Serpentinenbandes befindet sich normalerweise unterhalb jener des Gleitbandes 62. Der Eingriff des Serpentinenbandes mit der unteren Oberfläche von befördertem Material wird durch Anheben eines ausgewählten Rollenpaars, derart, dass die obere Oberfläche 78 des Bandes 64 geringfügig über die Oberfläche der benachbarten Gleitbänder 62 angehoben ist, erreicht. Bei der gezeigten Ausführungsform sind Säulen 70 jeweils mit einer geneigten Fläche 72 versehen, die mit einer geneigten Oberfläche 76 eines Nockenelements 74 in Eingriff ist, wenn das Element vorwärts bewegt wird, wodurch die Säule angehoben wird. Dadurch wird das der Säule 70 zugeordnete Paar von Rollen 66 angehoben, bis sich die obere Oberfläche des Bandes 64 über den benachbarten Gleitbändern 62 befindet. Das Betätigen des Nockenelements 74, um die Rollenpaare 66 anzuheben, kann durch elektrische Mittel wie etwa einen Elektromagneten 80, einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder, einen Motor, der einen Schneckenantrieb verwendet, oder andere mechanische Mittel erreicht werden. Wie in 13A am besten gezeigt ist, kann die Geschwindigkeitsgrenze unter Verwendung einer Ausführungsform mit angehobenem Band verschoben werden, indem ein oder mehrere Paare von Rollen 66 angehoben werden, die jeweils einer oder mehreren longitudinalen Spalten bzw. Säulen n, die aus m Rollenpaaren bestehen, entsprechen. Somit sind nur n Stellglieder anstatt m × n, wobei m die Anzahl von seitlichen Zeilen von Spalten bzw. Reihen von Säulen repräsentiert, erforderlich.
14 zeigt ein alternatives Nockenelement 82 zur Verwendung in Verbindung mit der in 13 gezeigten Ausführungsform. Wie gezeigt ist, sind Nockenelemente 84(a)–84(c) über die Länge eines Rohrs 86 angeordnet, wobei jedes Rohr einer oder mehreren aufeinander folgenden Spalten 70 entspricht und jedes Nockenelement einer Zeile entspricht. Wie ersichtlich ist, gelangen die Nocken 84(a)–84(c), wenn das Rohr 86 in die durch den Pfeil 88 angegebene Richtung gedreht wird, nacheinander mit den entsprechenden Säulen in Eingriff, wodurch das entsprechende Rollenpaar oder die entsprechenden Rollenpaare angehoben werden. Wie ebenfalls ersichtlich ist, lösen sich dann, wenn die Rohre 86 um 360° zu dem durch die Pfeile 90 bezeichneten Ort gedreht sind, gleichzeitig die Nocken 84(a)–84(c), womit sich sämtliche der Säulen, die dem Band 64 entsprechen, auf einmal absenken können. Die Rohre 86 können je nach Anwendung durch einen Elektromagneten oder einen Elektromotor, einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder andere mechanische oder elektrische Vorrichtungen betätigt und gedreht werden.
15 zeigt eine lokal gekuppelte Band-Durchlaufbetriebsart-Vorrichtung 100, die einer weiteren Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist das Bett oder die obere Oberfläche der Vereinzelungseinrichtung 34 mit einem Feld oder einer Matrix von kurzen Bändern 108 besetzt. Jedes Band 108 ist um zwei Mitläuferrollen oder -walzen 102, die Material befördern, und zwei gekuppelte Antriebsrollen oder -walzen 104 und 106 gewickelt. Jede der Antriebsrollen 104 und 106 ist an einer Welle 110 bzw. 112 angebracht, die sich mit einer Drehzahl dreht, die entweder der Eintritts- oder der Austrittsgeschwindigkeit zugeordnet ist. Kupplungen 114 und 116, die den Antriebsrollen 104 und 106 entsprechen, sind wahlweise in Eingriff oder außer Eingriff, um zu bewirken, dass sich das Band mit der geeigneten Geschwindigkeit bewegt. Beispielsweise kann die Antriebsrolle 104 so konfiguriert sein, dass sie mit einer konstanten Geschwindigkeit arbeitet, wohingegen die Antriebsrolle 106 so konfiguriert sein kann, dass sie mit einer gesteuerten Drehzahl arbeitet. Der Antrieb für jedes Band 108 wird intelligent ausgewählt, entweder mit einer konstanten Geschwindigkeit oder mit einer gesteuerten Geschwindigkeit, um ein oder mehrere Pakete mit der konstanten Geschwindigkeit in Flussrichtung zu bewegen, während andere wie erforderlich verzögert werden, um einen Stromabwärtsfluss von einzelnen Stücken, die um einen gesteuerten Mindestzwischenraum getrennt sind, zu erreichen, wie in Verbindung mit den 7–12 besprochen worden ist. Die Begriffe "Intelligenz" und "intelligent", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich allgemein auf die Verwendung eines Mittels zum Erfassen und Erzeugen von Bildinformationen für Stücke wie etwa eine Kamera oder ein Bildverarbeitungssystem oder eine Anordnung von Vorrichtungen zum physikalischen Messen wie etwa Photozellen, Drucksensoren oder ähnliche Vorrichtungen, wobei die Informationen über geeignete Algorithmen in Grenzeninformationen für ein einzelnes Stücke transformiert werden und anschließend von einem Computer oder Mikroprozessor dazu verwendet werden, den Betrieb von diskreten Elementen wie etwa der Vorrichtung 100 zu steuern.
16 zeigt eine durch drei Rollen oder Walzen lokal angetriebene Durchlaufbetriebsart-Vorrichtung 120, die eine weitere alternative Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 umfasst. Bei dieser Ausführungsform ist das Vereinzelungseinrichtungsbett mit einem Feld von kurzen Bändern 122, die befördertes Material unterstützen, besetzt. Jedes Band 122 ist um zwei Mitläuferrollen 124, die das Gewicht des beförderten Materials tragen, und eine dritte Mitläuferrolle 126 weit unterhalb der Oberfläche des Bettes gewickelt. Wie gezeigt ist, sind die Mitläuferrollen 124 und 126 an einem Rahmen 132 angebracht. Der Rahmen 132 ist seinerseits um einen Antriebseingriffs-Drehzapfen 134 schwenkbar. Ein Elektromagnet 136 oder ein ähnliches Stellglied ist mit einem unteren Abschnitt des Rahmens 132 gekoppelt, um diesen wahlweise zu schwenken. In Nachbarschaft der unteren Mitläuferrolle 126 sind Antriebsrollen 128 und 130 angebracht, die mit Umdrehungsgeschwindigkeiten, die der Eintrittsgeschwindigkeit V_e bzw. der Austrittsgeschwindigkeit V_x entsprechen, betrieben werden.
Wie ersichtlich ist, kann das Stellglied 136 den Rahmen 132 wahlweise schwenken, was bewirkt, dass das Band 122 von beiden Antriebsrollen 128 und 130, deren Oberflächen sich entweder mit der Eintrittsgeschwindigkeit oder mit der Austrittsgeschwindigkeit bewegen, dort, wo das Band die Mitläuferrolle 126 umschlingt, ergriffen wird. Folglich kann der Antrieb für jedes Band 122 intelligent, entweder entsprechend der Eintrittsgeschwindigkeit V_e oder entsprechend der Austrittsgeschwindigkeit V_x, ausgewählt werden, um ein oder mehrere Pakete flussabwärts zu bewegen, während andere verzögert werden, wie erforderlich ist, um einen Stromabwärtsfluss von einzelnen Stücken, die um einen gesteuerten Mindestzwischenraum getrennt sind, zu erreichen, wie in Verbindung mit den 7–12 besprochen worden ist.
17 zeigt eine durch zwei Rollen oder Walzen lokal angetriebene Band-Durchlaufbetriebsart-Vorrichtung, die einer nochmals weiteren alternativen Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 entspricht. Die Vorrichtung 150 gleicht in jeglicher Hinsicht der in 16 gezeigten Vorrichtung, mit Ausnahme, dass das dritte Mitläuferband 126 der Vorrichtung 120 weggelassen ist. Stattdessen ist jedes Band 122 um zwei Mitläuferrollen 124 gewickelt, die das Gewicht des beförderten Materials tragen. Dort wo das Band 122 eine der beiden Mitläuferrollen 124 umschlingt, kann es mittels des Stellglieds 136, das den Rahmen 132 schwenkt, wahlweise mit einer der beiden Antriebsrollen 128 und 130, deren Oberflächen sich entweder mit der Eintrittsgeschwindigkeit V_e oder mit der Austrittsgeschwindigkeit V_x bewegen, in Eingriff gebracht werden.
18 zeigt eine lokal angetriebene Rollen-Durchlauf-Betriebsart-Vorrichtung 160, die einer weiteren Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 entspricht. Bei dieser Ausführungsform ist das Bett der Vereinzelungseinrichtung mit einem Feld von Rollen oder Walzen 152, die befördertes Material unterstützen, besetzt. Jede Rolle 152 ist für den Eingriff entweder mit einer Antriebsrolle 128, deren Oberfläche sich mit der Eintrittsgeschwindigkeit V_e bewegt, oder mit einer Antriebsrolle 128, deren Oberfläche sich mit der Austrittsgeschwindigkeit V_x bewegt, beweglich. Folglich kann der Antrieb für jede lokal angetriebene Rollenvorrichtung 160 intelligent, entweder entsprechend der Eintrittsgeschwindigkeit V_e oder entsprechend der Austrittsgeschwindigkeit V_x, ausgewählt werden, um ein oder mehrere Pakete flussabwärts zu bewegen, während andere verzögert werden, wie erforderlich ist, um einen Stromabwärtsfluss von einzelnen Stücken, die um einen gesteuerten Mindestzwischenraum getrennt sind, zu erreichen, wie in Verbindung mit den 7–12 besprochen worden ist.
Die 19 und 19A zeigen einen Antrieb 170 für eine Band-Durchlaufvorrichtung mit festem Verhältnis. Bei dieser Ausführungsform werden ein Planetenmechanismus mit Zahnradeingriff oder Reibungseingriff und zwei Kupplungen in einer Antriebsrolle verwendet, um von einer einzigen Antriebswelle zwei Geschwindigkeiten zu erzeugen. Der Planetenantrieb umfasst eine Antriebswelle 178, einen Rahmen 182, ein äußeres rotatorisches Element (Zahnrad oder Rolle) 172, ein Kupplungseinrückelement 174, Kupplungsbeläge 190, ein inneres rotatorisches Element (Zahnrad oder Rolle) 188, das mit der Antriebswelle 178 gekoppelt ist, mittlere rotatorische Elemente (Zahnräder oder Rollen) 186 und ein planetarisches mittleres rotatorisches Element (Achsen und Rollen mit zwei Drehzahlen). Ein Stellglied wie etwa ein Elektromagnet oder ein Hydraulik- oder Pneumatikzylinder 180 betätigt die Kupplung für einen Eingriff zwischen dem äußeren Planetenelement und dem mittleren Element für Wellengeschwindigkeit oder zwischen dem äußeren Planetenelement zu dem Rahmen für niedrige Geschwindigkeit, wie in 19A gezeigt ist.
20 zeigt eine Band-Durchlaufvorrichtung mit festem Verhältnis, die einer nochmals weiteren Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 zur Verwendung in Verbindung mit der Vereinzelungseinrichtung der Erfindung entspricht. Das Förderband 202 führt über ein Paar von Mitläuferrollen 204 und eine Antriebsrolle 206 mit zwei Geschwindigkeiten, die sämtliche in einem Rollen/Band-Rahmen 210 angebracht sind. Die Antriebsrolle 206 mit zwei Geschwindigkeiten umfasst eine Antriebswelle 212 zum Koppeln der Antriebsrolle mit einem Antrieb mit zwei Drehzahlen wie etwa dem in den 19 und 19A gezeigten Planetenantrieb. Bei dieser Ausführungsform wird ein Planetenmechanismus 170 (mit Zahnradeingriff oder Reibungseingriff) verwendet, um von einer einzigen Antriebswelle zwei Geschwindigkeiten zu erzeugen. Folglich kann jede Bandvorrichtung 170 mit festem Verhältnis mittels des Stellglieds 180 intelligent mit einer der zwei Drehzahlen, die den Ausgängen des Planetenantriebs 170 entsprechen, angetrieben werden, um ein oder mehrere Pakete flussabwärts zu bewegen, während andere verzögert werden, wie erforderlich ist, um einen Stromabwärtsfluss von einzelnen Stücken, die um einen gesteuerten Mindestzwischenraum getrennt sind, zu erreichen.
21 zeigt eine Rollen-Durchlaufvorrichtung 220 mit festem Verhältnis, die einer weiteren Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 entspricht. Die Vorrichtung umfasst eine Antriebsrolle 222 mit zwei Geschwindigkeiten, die in einer Tragstruktur 206 angebracht ist. Die Antriebsrolle 222 umfasst eine Antriebswelle 204, die mit einem Antrieb mit zwei Drehzahlen wie etwa dem in den 19 und 19A gezeigten Planetenantrieb gekoppelt sein kann und in derselben Weise, wie sie oben in Verbindung mit der in 20 gezeigten Bandvorrichtung 200 mit festem Verhältnis beschrieben worden ist, arbeitet.
In 22 ist nun eine Durchlauf-Fördervorrichtung 230 mit gleitender Grenze zur Verwendung als Ausführungsform von Beförderungsmitteln 20 gezeigt. Wie gezeigt ist, umfasst die Vorrichtung 230 dehnbare Bänder 232 und 234, die mit der Eintrittsgeschwindigkeit V_e bzw. der Austrittsgeschwindigkeit V_x arbeiten. Wie ersichtlich ist, basieren Ausführungsformen der Erfindung, die diesen Typ von Beförderungsmitteln verwenden, nicht auf einer Anordnung diskreter Punkte (23), sondern auf einem Satz von langen, schmalen, säulenartigen Strukturen, die zwei schmale, in Reihe angeordnete Bänder, wovon eines mit der Eintrittsgeschwindigkeit und das andere mit der Austrittsgeschwindigkeit angetrieben wird, unterstützen.
Jedes der Bänder 232 und 234 führt um Grenzen-Mitläuferrollen 252, Endrollen 254, die angetriebene Rollen sein können, und in einem serpentinenartigen Pfad durch eine Folge von Spannrollen 237 und Mitläuferrollen 235. Die Spannrollen 237 sind in einem beweglichen Rahmen 236, der durch eine Feder 238 federbelastet ist, angebracht, um ein Nachstellen und Nachlassen der Bänder 232 und 234 zu ermöglichen, wenn der Grenzenträger 250 mittels eines Schneckenantriebs 246 in Längsrichtung bewegt wird. Jedes der Bänder 232 und 234 wird durch einen Gleitbandträger 240, der, wie gezeigt ist, sich überlappende Abschnitte 242 und 244 aufweist, die durch den Schneckenantrieb 246 relativ zueinander bewegt werden können. Der Schneckenantrieb 246 wird durch einen Schneckenantriebsmotor 248 betätigt, der seinerseits intelligent gesteuert wird, um die Position des Grenzenträgers 250 zu variieren, der seinerseits die Grenze 18 (7) verschiebt, um ein oder mehrere Stücke in der in Verbindung mit den 7–12 besprochenen Weise flussabwärts zu bewegen und einen Stromabwärtsfluss von einzelnen Stücken, die um einen gesteuerten Mindestzwischenraum getrennt sind, zu erreichen.
23 zeigt schematisch ein Steuersystem 270 zur Verwendung in Verbindung mit der intelligenten Vereinzelungseinrichtung mit wahlweisem Vorschub. Wie gezeigt ist, ist ein einer Vereinzelungseinrichtung 274 vorgeschalteter Zustellbeförderer 272 mit Vorrichtungen zum Erfassen von Bildinformationen (einem Erfassungssystem) wie etwa einer oder mehreren Kameras 280 und/oder Vertikal- und/oder Horizontalsensoren 282 und/oder einer Anordnung von Druckmessvorrichtungen 284, wie erwünscht, ausgestattet. Diese oder ähnliche Vorrichtungen werden dazu verwendet, Bildinformationen, die einem Strom ungeordneter Materialstücke, die vereinzelt werden sollen, entsprechen, zu erfassen.
Die erfassten Bildinformationen werden zu einem Computer oder Mikroprozessor 286 übertragen, wo die Informationen interpretiert und/oder durch die Verwendung von vorprogrammierten Algorithmen transformiert werden. Alternativ können diese Datensammlungsmittel durch die Verwendung von Palettenschicht-Platzierungsinformationen in Verbindung mit einer Datenbank ersetzt sein.
Wie gezeigt ist, ist die Vereinzelungseinrichtung 274 als Anordnung von diskreten Punkten oder Orten 278 dargestellt, wovon jeder einem Beförderungsmittel 20 entspricht. Die in den 14–21 gezeigten und in Verbindung mit diesen besprochenen Vorrichtungen können vorteilhafterweise an jedem der Orte 278 als Beförderungsmittel verwendet werden. Außerdem können in einer ähnlichen Weise mehrere Vorrichtungen des in den 13 und 22 gezeigten Typs als Beförderungsmittel 20 verwendet werden, jedoch wären diese Vorrichtungen wohlgemerkt durch in Längsrichtung verlaufende Spalten oder Zonen genauer repräsentiert.
Jedes an Orten 278 positionierte Beförderungsmittel 20 kann diskret und intelligent durch den Mikroprozessor 286 gesteuert werden, um so die Geschwindigkeitsgrenze 18 (1 und 7) über die Vereinzelungseinrichtung 274 hinweg zu variieren und einen desorganisierten bzw. ungeordneten Materialstrom in einen wohlgeordneten Fluss von einzelnen Stücken, die um einen gesteuerten Mindestzwischenraum getrennt sind, umzuwandeln, wie in Verbindung mit den 1–12 besprochen worden ist. Außerdem können zusätzliche Kameras 280 und/oder Sensoren 282, 284 in Verbindung mit der Vereinzelungseinrichtung 274 verwendet werden, um den Betrieb des Systems zu überwachen und zu steuern. Obwohl in Verbindung mit der Erfindung verschiedene Band- bzw. Gurt- und Rollen- bzw. Walzenfördervorrichtungen offenbart worden sind, ist ins Auge gefasst, andere materialtransportierende Vorrichtungen sowie Abwandlungen der hier offenbarten Band- und Rollenvorrichtungen zu verwenden.
Obwohl die Erfindung mit Bezug auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben worden ist, soll diese Beschreibung nicht in begrenzendem Sinne ausgelegt werden. Fachleuten werden nach Bezugnahme auf die Beschreibung verschiedene Umordnungen von Teilen, Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie weitere Ausführungsformen der Erfindung offenbar.

Claims

Vereinzelungseinrichtung (34), die umfasst: eine Fördereinrichtung (10, 30) von einem Eintrittsende (12, 32) zu einem Austrittsende (16, 36) der Vereinzelungseinrichtung (34); ein Elementerfassungssystem (280), das die Positionen von Elementen (2–9) auf der Fördereinrichtung (10, 30) ermittelt; einen Mechanismus zum wahlweisen Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung (10, 30) zu einem Zeitpunkt, um auf der Grundlage der durch das Erfassungssystem (280) ermittelten Elementpositionen ein Element (2–9) zu einem Zeitpunkt vom Austrittsende (16, 32) der Fördereinrichtung (10, 30) zu entfernen, sowie ein Steuersystem (270), das den Betrieb der Fördereinrichtung (10, 30) und des Mechanismus zum wahlweisen Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung (10, 30) in wirksamer Weise steuert, um die Gruppe von Elementen (2–9) vom Austrittsende (16, 36) der Fördereinrichtung einzeln entsprechend einem Entfernungsschema zu entfernen, wobei das Entfernungsschema umfasst: a) Auswählen eines ersten Elements (2–9) für das Entfernen, b) Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung (10, 30), der unter dem ersten Element und zwischen dem ersten Element (2–9) und dem Austrittsende (16, 36) der Fördereinrichtung (10, 30) liegt, um das erste Element (2–9) zum Austrittsende zu transportieren; c) dann, wenn ein Zwischenraum zwischen der nacheilenden Kante des ersten zu entfernenden Elements (2–9) und einer voreilenden Kante eines zweiten zu entfernenden Elements (2–9) eine vorgegebene Größe erreicht, Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung (10, 30), der unter dem zweiten Element und zwischen dem zweiten Element und dem Austrittsende (16, 36) der Fördereinrichtung (10, 30) liegt, um das zweite Element zum Austrittsende zu transportieren; und d) Wiederholen der Schritte a)–c) für weitere Elemente, bis alle Elemente in der Gruppe (2–9) die Fördereinrichtung (10, 30) verlassen haben.
Vereinzelungseinrichtung nach Anspruch 1, die rotatorische Träger zum Mitführen einer Gruppe von Elementen (2–9) umfasst, wobei der Mechanismus zum wahlweisen Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung (10, 30) rotatorische Träger der Fördereinrichtung mit verschiedenen Geschwindigkeiten betätigen kann.
Vereinzelungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die Fördereinrichtung (10, 30) eine Reihe angetriebener Rollen bzw. Walzen (20) umfasst, die von dem Steuersystem unabhängig steuerbar sind.
Vereinzelungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, bei der die Fördereinrichtung (10, 30) eine Reihe paralleler Bänder bzw. Gurte (64) umfasst, die in Längsrichtung der Fördereinrichtung (10, 30) laufen, und der Mechanismus zum wahlweisen Betätigen der Fördereinrichtung ein Antriebssystem zum kontinuierlichen und von anderen Bändern (64) unabhängigen Antreiben jedes Bandes (64) sowie einen Mechanismus (74) zum wahlweisen Anheben eines Abschnitt jedes Bandes in eine betriebsfähige Position zum Ergreifen eines Elements (2–9), während ein restlicher Abschnitt des Bandes in einer zurückgezogenen Position bleibt, umfasst.
Vereinzelungseinrichtung nach Anspruch 2, bei der der Mechanismus zum wahlweisen Betätigen der Fördereinrichtung eine drehbare Welle (82) umfasst, die unter jedem Band (64) positioniert ist, wobei die drehbare Welle (82) einen ersten Abschnitt (90), einen zweiten Abschnitt (84a–c), der einen größeren Außendurchmesser als der erste Abschnitt (90) besitzt, und eine Nockenfläche, die den ersten und den zweiten Abschnitt überspannt, besitzt, wobei die Nockenfläche Abschnitte des zugeordneten Bandes (64) anhebt, wobei fortlaufend mit einem Abschnitt, der dem Austrittsende (16, 32) der Fördereinrichtung (10, 30) am nächsten liegt, begonnen wird, so dass die angehobenen Abschnitte des Bandes (64) durch den zweiten Abschnitt der Welle (82) angehoben werden.
Vereinzelungseinrichtung nach Anspruch 5, bei der jedes Band (64) in einer serpentinenartigen Konfiguration um eine Reihe von Rollen bzw. Walzen (66) gewickelt ist, wovon jede durch einen Rollen- bzw. Walzenrahmen (70) unterstützt ist, und die Nockenfläche (74) der damit verbundenen drehbaren Welle die Rollen (66) und die Rahmen (70) unterhalb des Bandes (64) anhebt, womit der Abschnitt (78) des darauf gestützten Bandes (66) angehoben wird.
Vereinzelungseinrichtung nach Anspruch 6, die eine Tragstruktur umfasst, um ein darauf unterstütztes Element (2–9) aus dem Kontakt mit den Bändern (64) zu lösen, wenn darunter liegende Abschnitte der Bänder (64) sich in der zurückgezogenen Position befinden.
Vereinzelungseinrichtung nach Anspruch 7, bei der die Tragstruktur eine Platte umfasst, die Öffnungen enthält, durch die obere Enden jedes Bandes verlaufen, wenn sich solche Bandabschnitte in der betriebsfähigen Position befinden.
Vereinzelungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, die umfasst: eine Anordnung von Beförderungselementen, die Rollen bzw. Walzen oder Bänder bzw. Gurte umfassen, wobei jedes der Elemente unabhängig gesteuert wird, wobei die Anordnung eine verschiebbare Geschwindigkeitsgrenze zwischen ausgewählten der Beförderungselemente verschafft; Mittel zum Ermitteln des Orts von durch die Vereinzelungseinrichtung beförderten Elementen; Mittel zum Erfassen von Grenzendaten für durch die Vereinzelungseinrichtung beförderte Elemente; Mittel zum Verschieben der Geschwindigkeitsgrenze, um ein ausgewähltes Element von anderen Elementen auf der Vereinzelungseinrichtung zu trennen.
Verfahren zum Vereinzeln einer Gruppe von Elementen, das umfasst: Befördern einer Gruppe von Elementen auf eine Vereinzelungseinrichtungs-Fördereinrichtung von einem Eintrittsende zu einem Austrittsende der Vereinzelungseinrichtung; wahlweises Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung zu einem Zeitpunkt, um ein Element zu einem Zeitpunkt vom Austrittsende der Fördereinrichtung zu entfernen; Ermitteln der Positionen von Elementen auf der Fördereinrichtung mit einem automatischen Erfassungssystem; Steuern des Betriebs der Fördereinrichtung und des Mechanismus zum wahlweisen Betätigen der Fördereinrichtung mit dem automatischen Erfassungssystem in wirksamer Weise, um auf der Grundlage der durch das Erfassungssystem ermittelten Elementpositionen die Gruppe von Elementen vom Austrittsende der Fördereinrichtung einzeln entsprechend einem Entfernungsschema zu entfernen, wobei das Entfernungsschema umfasst: a) Auswählen eines ersten Elements für das Entfernen, b) Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung, der unter dem ersten Element und zwischen dem ersten Element und dem Austrittsende der Fördereinrichtung liegt, um das erste Element zum Austrittsende zu transportieren; c) dann, wenn ein Zwischenraum zwischen der nacheilenden Kante des ersten zu entfernenden Elements und einer voreilenden Kante eines zweiten zu entfernenden Elements eine vorgegebene Größe erreicht, Betätigen eines Abschnitts der Fördereinrichtung, der unter dem zweiten Element und zwischen dem zweiten Element und dem Austrittsende der Fördereinrichtung liegt, um das zweite Element zum Austrittsende zu transportieren; und d) Wiederholen der Schritte a)–c) für weitere Elemente, bis alle Elemente in der Gruppe die Fördereinrichtung (10, 30) verlassen haben.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die Gruppe von Elementen als Charge auf die Fördereinrichtung befördert wird und so lange keine weiteren Elemente vom Eintrittsende auf die Fördereinrichtung befördert werden, bis alle Elemente in der Charge die Fördereinrichtung verlassen haben.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Elemente kontinuierlich am Eintrittsende auf die Fördereinrichtung befördert werden und kontinuierlich die Fördereinrichtung am Austrittsende verlassen und das Erfassungssystem ständig Änderungen von Elementpositionen auf der Fördereinrichtung überwacht.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ein Pfad zwischen dem ersten zu entfernenden Element und dem Austrittsende der Fördereinrichtung frei von anderen Elementen ist.