DE69802817T2 - Automatisierte matrix-sortiervorrichtung für förderer - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die automatische Sortierung von Gütern, welche für unterschiedliche geografische Zielorte bestimmt sind, und insbesondere auf eine modulare automatische Sortiervorrichtung zur Installation innerhalb eines bestehenden Sortiersystems, welches Güter von einem Zuführförderer erhält und diese programmiergesteuert zu einem Ausgabeförderer befördert.
Stand der Technik
• Tagtäglich nehmen Paketlieferdienste Millionen von Paketen an vielen tausend Orten auf, die über große geographische Gebiete verstreut liegen und transportieren sie zu Sortieranlagen zur weiteren Bearbeitung. Nach der Bearbeitung werden die Pakete an eine ebenso große Anzahl von verstreuten Zielorten transportiert. Um die straffen Zeitpläne in der heutigen Geschäftswelt einzuhalten, bei gleichzeitig akurater Auslieferung der Pakete deren Bestimmungsorte buchstäblich überall in der Welt liegen, werden Sortieranlagen nach Möglichkeit mit automatisierten Transfersystemen ausgerüstet. Diese Transfersysteme müssen schnell, abnutzungsfest, leicht zu reparieren bzw. zu ersetzen sein sowie eine sanfte aber akurate Handhabung eines jeden Paketes gewährleisten.
• Ursprünglich umfaßte der Sortierprozeß in der Sortieranlage beschäftigte Mitarbeiter; d. h. diese mußten die Pakete aufgreifen, anheben und von einer Sortierstation zur nächsten tragen. Dieser Einsatz der Arbeitskraft führte zu einem übermäßig langsamen und ineffizienten System, das den Nachteil menschlicher Fehler in sich barg. Während der weitverbreitete Einsatz menschlicher Arbeitskraft durch die Ausrüstung von neuen und großen Sortieranlagen mit automatisierten Sortier- und Transfersystemen reduziert wurde, werden für den Sortierprozeß in alten und kleinen Anlagen oft noch Bedienungspersonen an schwierigen Stationen eingesetzt, die eine Entscheidung bezüglich der Platzierung des Paketes erfordern. Beispielsweise werden in einigen alten und kleinen Sortieranlagen üblicherweise Pakete von Förderern einer Gruppe von Bedienungspersonen zugeführt, die individuell ein Paket auswählen, aufgreifen, die Postleitzahl oder den Bestimmungsort im Ausland lesen und dann das Paket auf ein Ausgabeband oder auf eine dem Zielort des Paketes zugeordnete Rutsche bringen müssen. Dieser Prozeß wird in aufeinanderfolgend feineren Schritten wiederholt, bis das Paket auf ein Lieferfahrzeug geladen wird, das innerhalb eines begrenzten geographischen Gebietes ausliefert.
• Jene schwierigen Stationen, die nicht automatisiert sind, sind weiterhin mit den Problemen der menschlichen Arbeitskraft beladen und bleiben weiterhin die Quelle von Verzögerungen und Fehlern in einem ansonsten effizienten Prozeß. Eine Nachrüstung dieser schwierigen Stationen mit automatisierten Vorrichtungen ist eine Lösung, die durch die automatisierten Sortiersysteme in neuen Anlagen gelehrt wird. Beispielsweise ist es bekannt, einen Zuführförderer so anzuordnen, daß Güter von einer einzigen Eingangsquelle empfangen und zu einem einzigen Ausgabeziel befördert werden. Außerdem ist es bekannt, den Zuführförderer so einzustellen, daß Güter zu zusätzlichen Ausgabezielen befördert werden können. Um letztere Möglichkeit zu verwirklichen, positioniert eine Bedienungsperson normalerweise den Zuführförderer zwischen der Eingangsquelle und dem gewünschten Ausgabeziel, bevor Güter auf den Förderer geladen werden. Solche Systeme erfordern jedoch eine Bedienungsperson, sind nicht ohne weiteres an bestehende Sortiersysteme anpassbar, haben einen hohen Platzbedarf, beinhalten komplexe Mechanismen, die relativ schwierig zu reparieren sind, und können nicht so schnell agieren wie der bestehende automatisierte Transferprozeß.
• Aus dem US-Patent 3,904,024 (Smith) geht ein Apparat zur Beförderung von Objekten hervor, der einen an einem ersten Ende um eine vertikale Achse und um eine horizontale Achse drehbar gelagerten Förderer umfaßt. Ein vertikales Bewegungselement, z. B. eine Scherenverbindung, hebt und senkt das Ausgabeende des Förderers. Auf diese Weise können Güter zu zunehmend höheren oder niedrigeren Positionen innerhalb eines Stapels oder Stoßes befördert werden. Um Güter zu einem zweiten Stapel oder Stoß zu befördern, kann eine Bedienungsperson den Förderer lateral verschieben, um das Ausgabeende auf einen neuen Stapel oder Stoß auszurichten.
• Aus dem US-Patent 4,813,526 (Belanger) geht eine mobile Fördereinheit hervor, welche eine Bedienungsperson erfordert, die jede Zielveränderung ausführt; d. h. den Förderer seitlich verschiebt, hebt oder senkt und ausfährt oder zurückzieht, so daß Güter von einer Position zur nächsten befördert werden können. Dieses Beförderungssystem besteht aus zwei Förderern und einem großen Rahmen auf einer kurvenförmigen Laufspur, die den Unterrahmen hin und her führt, während der Transferförderer, der sich um eine horizontale Achse an seinem Eingangsende dreht, sich mit Hilfe hydraulischer Zylinder auf und ab bewegt.
• Gleichermaßen beschreibt das US-Patent 2,212,702 (Scott) eine ortsveränderliche Fördereinheit, welche eine Bedienungsperson erfordert, um den Rahmen zu positionieren und dann den Hauptförderer durch Drehung seines Eingangsendes um eine horizontale Achse auszurichten. Der Hauptförderer wird aus der horizontalen Achse durch ein Paar senkrechte Pfosten ausgefahren und endet an einem ungestützten, freien Ende. Der Förderer selbst wird durch Seile und eine Winde angehoben und gesenkt, verfügt jedoch nicht über eine Vorkehrung für eine laterale Bewegung, nachdem der Rahmen platziert wurde. Nach der vertikalen Positionierung des Förderers wird ein Sicherheitsstab sowohl durch die Pfosten als auch den Förderer geführt, um eine zusätzliche Stütze für den Förderer zu bieten, während sich dieser in seiner fixierten Position befindet.
• Das Beförderungssystem aus dem US-Patent 5,090,549 (Thiel) besteht aus einer Reihe von Fördererabschnitten, von denen sich ein Abschnitt um eine horizontale Achse für eine vertikale Bewegung und um eine vertikale Achse für eine horizontale Bewegung dreht. Aus dem US-Patent 1,753,ß36 (Williamson) geht ein manuell betriebener Briefsortierer hervor, mit einem Förderer, der angehoben oder gesenkt und lateral zwischen drei Positionen geschwungen werden kann, um mit einem bestimmten Fach zusammengeführt zu werden. Der Förderer wird manuell ausgerichtet durch die Bedienung von Hebeln und Einstellstiften.
• Während der Stand der Technik eine Ausrichtung des Zuführförderers zwischen der Eingangsquelle und dem Ausgabeziel lehrt, erfordern derartige Vorrichtungen zur Erlangung der gewünschten Ausrichung eine Bedienungsperson, die den Apparat stoppt, den Zuführförderer in erforderlicher Weise physisch bewegt und dann die Vorrichtung wieder startet, bevor der Beförderungsprozeß weiterläuft. Da jede neue Ausrichtung ein Abschalten, eine physische Manipulation des Förderers oder dessen Steuerung sowie einen Neustart erforderlich macht, sind diese Vorrichtungen nicht in der Lage, auf schnelle Zieländerungen zu reagieren.
• Die Ortsveränderlichkeit, welche einen Vorteil bei einigen Vorrichtungen gemäß dem Stand der Technik ist, stellt auch einen Mangel dar, wenn es um die Einbindung in einen bestehenden Prozeß geht. Beispielsweise verhindern das fahrbare Chassis von Belanger ('526) und die sperrige Stützstruktur von Scott ('702) eine Integration innerhalb einer abgeschlossen Struktur von begrenztem Raum. Der Apparat von Thiel ('549) ist selbst nach einer Verkleinerung so groß und kompliziert, daß seine Benutzung gänzlich auf den Außenbereich beschränkt zu sein scheint.
• Das primäre Ziel der Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, welche angetriebene Mechanismen zur Richtungsänderung eines Förderers beinhalten, liegt eher in der Beförderung als in der Sortierung von Gütern. Derartige Vorrichtungen verfügen über einen gewissen Grad an Flexibilität, um die Zusammenführung von Eingangsquelle und Ausgabeziel zu erreichen, sind jedoch durch mangelnde Reaktionsfähigkeit eingeschränkt. Zwar umfaßt die manuell betriebene Vorrichtung von Williamson ('036) Sortierfunktionen, diese ist jedoch durch die freitragende Gestaltung des Förderers auf sehr leichte und kleine Güter begrenzt und außerdem langsam, da ihr die Automatisierung fehlt.
• Bestehende Beförderungssysteme erfordern daher eine Bedienungsperson, die sie bedient; sie sind sowohl in mechanischer als auch in elektrischer Hinsicht komplex, sie sind aufgrund ihres Aufbaus groß, sperrig, langsam und laut, erfordern eine beachtliche Wartung, sind nicht geeignet für die Anwendung in bestehenden Sortieranlagen; und in Fällen, in denen sie eine Sortierung ermöglichen, sind sie langsam und auf sehr kleine und leichte Güter begrenzt. Demzufolge besteht im einschlägigen Fachbereich schon seit langem Bedarf für eine Vorrichtung, die sowohl befördert als auch sortiert, keine Bedienungsperson erfordert, einfach im Aufbau ist, wenig Wartung benötigt, geeignet ist für die Anwendung in bestehenden Prozessen, eine hohe Durchlaufrate an sortierten Stücken pro beanspruchter Bodenfläche bietet und mit einer Geschwindigkeit arbeitet, die kompatibel mit der anderer automatisierter Vorrichtungen in einem automatisierten Prozeß ist.
Zusammenfassung der Erfindung
• Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, Abhilfe zu schaffen, bei den o. g. Prozeßproblemen und Nachteilen des Standes der Technik durch Ersetzen der Arbeitskräfte an schwierigen Stationen durch eine automatische Sortiervorrichtung, die in der Lage ist, Güter von einer Eingangsquelle zu empfangen, wie z. B. einem Zuführförderer, korrekt auszuwählen, welche der vielen Ausgabeziele mit den Gütern angesteuert werden sollen und diese Güter ohne Verlangsamung des bestehenden automatisierten Systems zu befördern.
• Gemäß der Erfindung werden diese Aufgaben gelöst durch die Bereitstellung einer Vorrichtung zur automatischen Verteilung von Gütern mit den folgenden Bestandteilen: einem Sortierförderer, der an seinem Eingangserde auf einem Drehgelenk angebracht ist; einem Rahmen einschließlich eines Schlittens, der den Sortierförderer zwischen seinen Eingangs- und Ausgabeenden stützt; einer Anordnung von Ausgabezielen; Elementen zur Bewegung des Rahmens entlang eines linearen Pfades von einer Seite zur anderen vor der Anordnung; und einem Regler/einer Steuerung, der/die in der Lage ist, den Rahmen sowie den Schlitten so zu positionieren, daß der Sortierförderer so ausgerichtet ist, daß er die Güter vom Eingangsförderer zu den Ausgabezielen befördert. In der bevorzugten Ausführungsform zur Bedienung ist das Eingangsende des Sortierförderers um eine horizontale und vertikale Achse schwenkbar, so daß das Ausgabeende durch den Schlitten angehoben oder gesenkt werden kann, um mit Ausgabeförderern auf mindestens drei Ebenen zusammengeführt werden zu können; und so, daß das Ausgabeende durch den Rahmen seitlich verschoben werden kann, um mit Ausgabeförderern auf mindestens vier Positionen auf jeder Ebene zusammengeführt werden zu können.
• Die Ausrichtung des Sortierförderers von dem Drehgelenk zu dem gewünschten Ausgabeförderer innerhalb der Anordnung wird ausgeführt durch einen Übersetzungsrahmen und eine Schlittenkonstruktion. Vorzugsweise ist der Rahmen in Kontakt mit fixierten oberen und unteren gezahnten Schienen, angeordnet in einer günstigen Entfernung vor dem Zentrum der Anordnung und vertikal zu dem Zuführförderer, angetrieben von Zahnradkonstruktionen und bereiften Radkonstruktionen die durch eine Antriebsriemenkonfiguration und einen reversiblen Servomotor verbunden sind. Die vertikalen Schenkel des Rahmens führen einen Schlitten; der durch einen anderen reversiblen Servomotor und eine Antriebsriemenkonfiguration entweder angehoben oder gesenkt wird. Der Sortierförderer ist innerhalb des Schlittens gelagert und folgt passiv als Reaktion auf die Position entweder des Rahmens oder des Schlittens. Eine horizontale Übersetzung des Rahmens in Kombination mit einer vertikalen Positionierung des Schlittens sorgt für den nötigen Bewegungsspielraum zur Ausrichtung des Ausgabeendes des Sortierförderers zu einem der zwölf Ausgabeförderer in der Anordnung.
• In der Praxis werden der Rahmen und der Schlitten durch Zielinformationen gesteuert, die auf dem Gut angebracht und in einen speicherprogrammierten Regler/Steuerung durch eine optische Leseeinrichtung eingespeist sind. Ein Encoder am Zuführförderer kann das Gut verfolgen, während Photozellen an den Ausgangsförderern bestätigen, daß das Gut an den richtigen Ausgabeförderer ausgegeben wurde.
• Während die vorstehenden Ausführungen die bevorzugte Ausführungsform beschreiben, sind Variationen und alternative Ausführüngsformen ganz offensichtlich. Obwohl das Sortiermodul als Nachrüstung gedacht ist, ist es beispielsweise auch geeignet für neue Systeme; jegliche Anzahl von Quellen kann den Zuführförderer als die Güterquelle ersetzen; eine Rutsche oder eine andere Zufuhrmethode kann den Zuführförderer ersetzen; jegliche Anzahl von verschiedenen Rad- und Oberflächenkombinationen kann den Rahmen stützen, führen oder antreiben; und jegliche Anzahl von Aufnahmeeinrichtungen kann die Ausgangsförderer als Zielstellen ersetzen. Schließlich kann die Sortiervorrichtung durch die Umkehrung der Richtung aller Förderer effektiv als Sammelvorrichtung eingesetzt werden. Normalerweise ist das Endziel eines Paketes innerhalb der Sortieranlage ein Auslieferungsfahrzeug, wie z. B. ein Lastwagen. Solche Sammelvorrichtungen würden zu einem effizienten Sortiersystem beitragen durch die Annahme vorsortierter Güter von Stationen der gesamten Sortieranlage und diese zu deren jeweiligen Auslieferungsfahrzeugen befördern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungsfiguren
• Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht der Sortiervorrichtung.
• Fig. 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Sortiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht der Sortiervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
• Fig. 4 ist eine Vorderansicht der Sortiervorrichtung.
• Fig. 5 ist eine Rückansicht der oberen Radanordnung und Fahrspur von Fig. 4 entlang der Abschnittslinie '5-5' in Fig. 4.
• Fig. 6 ist eine Rückansicht der unteren Radanordnung und Fahrspur von Fig. 4 entlang der Abschnittslinie '6-6' in Fig. 4.
• Fig. 7 ist eine Längenquerschnittsdarstellung der Sortierfördererkonstruktion.
• Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, welches die Funktionsweise des Sortiersystems unter Steuerung eines digitalen Reglers darstellt.
Detaillierte Beschreibung
• Es soll nun näher auf die Zeichnungsfiguren eingegangen werden, in welchen gleiche Nummern sich auf die gleich numerierten Teile in den verschiedenen Ansichten beziehen, Figur, 1 zeigt eine modulare automatische Sortiervorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Eine oder mehrere Sortiervorrichtungen 10 können in ein bestehendes Sortiersystem 1 integriert werden zwischen einem Zuführförderer 11 und einer Ausgabeanordnung 12. Der Zuführförderer 11 befördert zu sortierende Güter, wie z. B. Pakete P, in Richtung der Pfeile A. Die Sortiervorrichung 10 erhält Pakete P von einem Ausgabeende 11a des Zuführförderers 11. Vor der Beförderung wird das Ziel des Paketes innerhalb der Ausgabeanordnung 12 an die Sortiervorrichtung 10 übertragen. In einer nachstehend genau beschriebenen Weise befördert ein Sortierförderer 15 der Sortiervorrichtung 10 Pakete P, indem er als Verbindung zwischen dem Ausgabeende 11a des Zuführförderers und einem Empfangsende 13a eines vorselektierten Anordnungsförderers 13 innerhalb der Ausgabestellenanordnung 12 agiert. Es ist klar, daß eines oder alle der Ausgabziele eher Rutschen, Aufnahmebehälter oder dergleichen sein können als Förderer; und es können mehr oder weniger als zwölf Ausgabestellen existieren. Die vorliegende Erfindung kann auch mit vielen verschiedenen Arten von Zuführförderern eingesetzt werden, wie z. B. Gurt- und angetriebene Rollenbahnvariationen.
• Nun soll Fig. 4 näher beschrieben werden. Eine Unteranordnung der Sortiervorrichtung 10, die nötig ist, um eine horizontale Ausrichtung zwischen dem Ausgabeende 11a des Zuführförderers und dem Empfangsende 13a des Aufstellungsförderers zu schaffen, ist ein Übersetzungsrahmen 21, der den Sortierförderer 15 stützt. Der rechteckige Übersetzungsrahmen 21 wird durch zwei gegenüberliegende, vertikale Schenkel 22 gebildet, die durch eine obere horizontale Endstrebe 23 und eine untere horizontale Endstrebe 24 verbunden sind. Eine horizontale dazwischenliegende Querstrebe 25 verbindet die vertikalen Schenkel 22 ein kleines Stück oberhalb der unteren Endstrebe 24. Nun im Einzelnen zu den Fig. 5 und 6; die vertikalen Schenkel 22 erstrecken sich über die Endstreben 23 und 24 hinaus und formen jeweils eine Gabel 26 und 26a genau, über jeder oberen und unteren Ecke der Rahmenbegrenzung. Drehbar innerhalb der Gabeln 26 und 26a sind jeweils Zahnräder 41 und 41a angebracht sowie ein Paar Hochfriktionsräder 42 seitlich eines jeden Zahnrades 41 und ein Paar Hochfriktionsräder 42a seitlich eines jeden Zahnrades 41a. Die Räder 42 und 42a können umgeben sein von Ummantelungen oder Reifen aus Gummi oder einem Hochfriktionspolymer. Extrudiertes festes oder hohles Baumetall oder andere ausreichend starke Materialien können verwendet werden, um den Rahmen, die Gabeln und die dazugehörige Verstrebung zu bilden, wobei die Verbindungen in bekannter Weise hergestellt werden.
• Um den Übersetzungsrahmen 21 sowohl zu stützen als auch zu führen, wird eine obere gezahnte Schiene 31 auf einer oberen strukturierten Oberfläche 32 angebracht und eine untere gezahnte Schiene 31a wird auf einer unteren strukturierten Oberfläche 34 angebracht. Die Zähne der Schienen 31 und 31a besitzen eine Größe und einen Abstand derart, daß sie reibungslos, Zahnfläche an Zahnseite, jeweils in die Zahnräder 41 und 41a eingreifen. Die gezahnten Schienen 31 und 31a sind jeweils auf den Oberflächen 32 und 34 angebracht, von denen sich jede über die Breite der gezahnten Schienen 31 und 31a hinaus so weit erstreckt, daß ein Paar Hochfriktionsflächen zum Eingreifen der Räder 42 und 42a mit geeigneter Traktion entstehen. Extrudiertes festes oder hohles Baumetall oder andere ausreichend starke Materialien können verwendet werden, um die gezahnten Schienen und angrenzenden Flächen zu bilden, wobei die Verbindungen in bekannter Weise hergestellt werden. Nun im Einzelnen zu den Fig. 2 und 3; die bevorzugte Ausführungsform zeigt, daß die obere gezahnte Schiene 31 und die untere gezahnte Schiene 31a so positioniert sind, daß sie gerade Linien direkt vor und etwa parallel zu der Front der Ausgabestellenanordnung 12 bilden und sich somit etwa im rechten Winkel zu dem Zuführförderer 11 befinden.
• Das Zahnrad 41 einer jeden oberen Gabel 26 ist zwischen den beiden bereiften Rädern 42 eingebettet und ist durch eine Achse (nicht dargestellt) mit einem durch ein Stirnradgetriebe angetriebenes Zahnrad 43 verbunden. Die Zahnräder 41 sind in ständigem Kontakt mit der oberen gezahnten Schiene 31, und die bereiften Räder 42 sind in ständigem Kontakt mit der strukturierten Oberfläche 32.
• Das von dem Stirnradgetriebe angetriebene Zahnrad 43 greift permanent in ein Antriebsrad 44 des Stirnradgetriebes ein. Das Antriebsrad 44 ist wiederum starr an einer oberen angetriebenen gekerbten Riemenscheibe 45 befestigt. Die obere gekerbte Riemenscheibe 45 ist versehen mit einem langen gekerbten Antriebsriemen 46, der als Schleife ausgebildet ist und in einer später noch genau beschriebenen Weise angetrieben wird. Damit der Rahmen 21 horizontal entlang der Schienen geführt wird, müssen sich die oberen Zahnräder 41 und bereiften Räder 42 zur gleichen Zeit und mit der gleichen Geschwindigkeit drehen, jedoch in entgegengesetzter Richtung zu den unteren Zahnrädern 41a und bereiften Rädern 42a. Die obere Riemenscheibe 45 und das Antriebsrad 44 folgen und rotieren in der gleichen Richtung, wenn sie durch den langen gekerbten Antriebsriemen 46 gedreht werden. Jedoch kehrt das angetriebene Zahnrad 43 in Verbindung mit dem Antriebsrad 44 die Richtung der auf die bereiften Räder 42 und Zahnräder 41 übertragenen Rotation um; d. h. sie rotieren in einer entgegengesetzten Richtung zu dem Antriebsriemen 46.
• Nun im Einzelnen zu Fig. 6; innerhalb einer jeden unteren Gabel 26a befindet sich eine untere Radanordnung, bestehend aus dem Zahnrad 41a eingebettet zwischen zwei bereiften Räderrn 42a, die durch eine Achse (nicht dargestellt) verbunden ist mit einer unteren inneren gekerbten Antriebsscheibe 51, die starr an der unteren äußeren gekerbten Antriebsscheibe 52 befestigt ist. Das Zahnrad 41a ist in ständigem Kontakt mit der unteren gezahnten Schiene 31a, und die bereiften Räder 42a sind in ständigem Kontakt mit der strukturierten Oberfläche 34. Die äußere gekerbte Antriebsscheibe 52 ist versehen mit dem langen gekerbten Antriebsriemen 46 und die innere gekerbte Antriebsscheibe 51 ist versehen mit einem kurzen gekerbten Antriebsriemen 53, der in Bezug auf Fig. 4 über einen reversiblen Servomotor 54 geführt ist, der auf der unteren Endstrebe 24 angebracht ist.
• Bei Rotation durch den Servomotor 54 dreht der kurze gekerbte Antriebsriemen 53 die innere gekerbte Antriebsscheibe 51, die äußere gekerbte Antriebsscheibe 52, das Zahnrad 41a und die bereiften Räder 42a sowie den langen gekerbten Antriebsriemen 46, der als Schleife ausgebildet und verbunden ist mit der oberen angetriebenen gekerbten Antriebsscheibe 45, in ein und dieselbe Richtung. Das Antriebsrad 44 des Stirnradgetriebes folgt der gekerbten Antriebsscheibe 45, kehrt jedoch gemeinsam mit dem angetriebenen Zahnrad 43 die Rotationsrichtung um. Dementsprechend werden die oberen Zahnräder 41 und bereiften Räder 42 gleichzeitig entlang der gezahnten Schiene 31 und der angrenzenden Fläche 32 gefahren, während das untere Zahnrad 41a und die bereiften Räder 42a in der gleichen Richtung entlang der gezahnten Schiene 31a und der angrenzenden Fläche 34 gefahren werden. Die lineare Bewegung des Übersetzungsrahmens 21 bewegt den Sortierförderer 15, wie nachstehend näher ausgeführt, zwischen den in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellten Positionen. Wie gezeigt, bilden die Empfangsenden 13a der Aufstellungsförderer vorzugsweise einen Bogen, so daß der Sortierförderer 15 nah an jedem Aufstellungsförderer 13 positioniert werden kann, während der Sortierförderer sich über seinem Eingangsende dreht.
• Mit nochmaligem Bezug auf Fig. 4 ist eine andere Unteranordnung der Sortiervorrichtung 10, die nötig ist zur Schaffung einer vertikalen Ausrichtung zwischen dem Ausgabeende I 1a des Zuführförderers und dem Empfangsende 13a des Aufstellungsförderers, ein Schlitten 61. Die bevorzugte Ausführungsform zeigt, daß der Schlitten 61 innerhalb des Übersetzungsrahmens 21 angebracht ist mittels kurzer Abschnitten 62, die so angepaßt werden, daß sie den jeweiligen vertikalen Schenkel 22 umgeben, wobei die kurzen Abschnitte und Schenkel nur durch eine reibungsreduzierende Oberfläche oder ein Schmiermittel (nicht dargestellt) getrennt sind. An den gleichen Stellen vom unteren Ende der beiden kurzen Abschnitte 62 ist eine oben abgerundete Sortierfördererstütze 63 zwischen den kurzen Abschnitten 62 angebracht, wobei die Verbindungen in bekannter Weise hergestellt werden. Die kurzen Abschnitte 62 bilden zusammen mit der Sortierfördererstütze 63 eine kanalförmige Aufnahme, die innerhalb des Übersetzungsrahmens 21 in einer nachstehend weiter ausgeführten Weise angehoben oder gesenkt wird.
• In bekannter Weise ist an der äußeren Fläche eines jeden kurzen Abschnitts 62 ein mittellanger gekerbter Antriebsriemen 64 und 64a angebracht. Jeder der Antriebsriemen 64 und 64a ist über eine innere gekerbte Antriebsscheibe 65 und 65a an einem Ende geführt über einer glatten Führungsrolle 66 und 66a am entgegengesetzten Ende. Die innere gekerbte Antriebsscheibe 65 und 65a ist starr befestigt and einer äußeren gekerbten Antriebsscheibe 67 und 67a, die wiederum mit einem kurzen gekerbten Antriebsriemen 68 und 68a verbunden ist. Damit der Schlitten 61 vertikal innerhalb des Rahmens 21 bewegt wird, müssen sich die mittleren gekerbten Antriebsriemen 64 und 64a zur gleichen Zeit und mit der gleichen Geschwindigkeit, jedoch in entgegengesetzter Richtung drehen. Dies wird durch den kurzen gekerbten Antriebsriemen 68 erreicht, der an einem der Antriebsscheibe 67 gegenüberliegenden Ende an einer gekerbten Antriebsscheibe 69 des Schlittenservomotors geführt ist und gedreht wird durch einen reversiblen Servomotor 70 des Schlittens, der auf der horizontalen Querstrebe 25 angebracht ist. Auf ähnliche Weise ist der kurze gekerbte Antriebsriemen 68a über ein der gekerbte Antriebsscheibe 71 gegenüberliegenden Ende geführt und ebenfalls auf der horizontalen Querstrebe 25 angebracht und starr an einem durch das Stirnradgetriebe angetriebenen Zahnrad 72 (nicht dargestellt) befestigt. Das angetriebene Zahnrad 72 greift permanent in das Antriebsrad 73 des Stirnradgetriebes (nicht dargestellt) ein, welches auf der Achse des Servomotors 70 (nicht dargestellt) direkt hinter der gekerbten Antriebsscheibe 69 angebracht ist.
• Wenn er angesteuert wird, dreht der Servomotor 70 die gekerbte Antriebsscheibe 69, welche den kurzen gekerbten Antriebsriemen 68, die äußere gekerbte Antriebsscheibe 67 und die innere gekerbte Antriebsscheibe 65, den mittleren gekerbten Antriebsriemen 64 und die glatte Führungsrolle 66 alle in die gleiche Richtung bewegt. Gleichzeitig dreht der Servomotor 70 das das Stirnradgetriebe antreibende Zahnrad 73, das gemeinsam mit dem angetriebenen Zahnrad 72 die Rotationsrichtung der gekerbten Antriebsscheibe 71, des kurzen gekerbten Antriebsriemens 68a, der äußeren gekerbten Antriebsscheibe 67a und der inneren Antriebsscheibe 65a, des mittleren gekerbten Antriebsriemens 64a und der glatten Führungsrolle 66a umkehrt. Dementsprechend werden die beweglichen Abschnitte 62 gleichzeitig angehoben und abgesenkt entlang der vertikalen Schenkel 22 durch Antriebsriemen 64 und 64a, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. Die daraus resultierende vertikale Bewegung des Schlittens 61 bewegt den Sortierförderer 15 zwischen den in Fig. 3 dargestellten Positionen.
• Nun im Einzelnen zu Fig. 7. Eine andere Unteranordnung der Sortiervorrichtung 10, die notwendig ist zum tatsächlichen Transport der Pakete P vom Zuführförderer 11 zu dem Aufstellungsförderer 13 ist der Sortierförderer 15. Die bevorzugte Ausführungsform zeigt einen Sortierfördererrahmen 82 aus einem ausreichend starken Material ähnlich dem Übersetzungsrahmen 21 und dem Schlitten 61, der entlang beider Seiten ummantelt und befestigt ist, wobei die Verbindungen in bekannter Weise hergestellt sind. Ein Endlosförderband 83 wird über einer Endrolle 84 angebracht, die sich am Empfangsende 85 des Sortierförderers befindet, ist auf einer Mehrzahl von Führungsrollen 86 gelagert, die entlang des Fördererrahmens 82 angebracht sind und läuft um eine motorisierte Endrolle 87, um das Ausgabeende 88 des Sortierförderers zu definieren. Entlang der Unterseite des Fördererrahmens 82 ist eine Mehrzahl von Führungsrollen 86 angebracht, die die Rückseite des Förderbandes 83 stützen, sowie ein Paar bewegliche Fördererabschnitte 89 mit einer Niederfriktionsoberfläche. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind zwei Richtungsleitstücke 90 an der Fördererstütze 63 angebracht und zwischen den beiden beweglichen Fördererabschnitten 89 gelagert.
• Der Sortierfördererrahmen 82 ist an dem Empfangsende 85 drehbar um eine horizontale Achse 101 an einer Stütze 102 angebracht. Die Stütze 102 ist drehbar an einem Zapfengelenk 103 angebracht, um eine Rotation um eine vertikale Achse in Bezug auf einen Stützrahmen 105 zu ermöglichen. Der Sortierförderer 15 erstreckt sich von der Stütze 102 zu einer Position innerhalb des Schlittens 61, zwischen den kurzen Rohren 62, wobei die beweglichen Fördererabschnitte 89 direkt auf der Sortierfördererstütze 63 gelagert sind. Die Fördererstütze 63 ist breit genug, um einen Gleitsitz oder einen kleinen Spalt 104 zwischen jeder Seite des Sortierfördererrahmens 82 und dem angrenzenden kurzen Rohr 62 zu schaffen; d. h. die Fördererstütze 63 ist lang genug, um dem Fördererrahmen 82 einen unbegrenzten Bewegungsspielraum zu ermöglichen, wenn der Sortierförderer mit dem äußersten Aufstellungsförderer 13 der Ausgangsaufstellung 12 zusammengeführt wird. Diese Konfiguration, bei der das Fördererempfangsende 85 an einer horizontalen Achse 101 und einer vertikalen Achse 103 gestützt wird, und bei der der Fördererrahmen 82 durch die beweglichen Färdererabschnitte 89 gestützt wird, so daß das Fördererausgangsende 88 freitragend über den Übersetzungsrahmen 21 hinaussteht, ermöglicht es den Richtungsleitstücken 90 den Sortierfördererrahmen 82 zu steuern, während der Rahmen 21 horizontal und der Schlitten 61 vertikal bewegt werden, um das Fördererausgabeende 88 mit dem Empfangsabschnitt 13a des vorselektierten Aufstellungsförderers zusammenzuführen.
• Die Ausgabestellenaufstellung 12 ist eine Matrix von Ausgabezielen, wird gebildet durch drei Reihen hohe und vier Stapel breite Aufstellungsförderer 13, ist so positioniert und geformt, daß jedes Empfangsende 13a der Aufstellungsförderer mit dem Ausgabeende 88 des Sortierförderers zusammenführbar ist. Jedes Empfangsende 13a der Aufstellungsförderer nimmt ein Paket P vom Ausgabeende 88 des Sortierförderers an und transportiert die Pakete P zum nächsten Schritt des Sortiersystems. Bei der bevorzugten Ausführungsform bewegen sich die Aufstellungsförderer 13 kontinuierlich. Die Ausgabeziele können Rutschen, Aufnahmebehälter oder dergleichen und mehr oder weniger als zwölf Aufstellungen variierender Konfiguration umfassen.
• Nun im Einzelnen zu Fig. 1; dreieckige Lichtphotozellen 111 werden rittlings am Ausgabeabschnitt 11a des Zuführförderers ein Stück weit in Richtung Eingang zur Sortiervorrichtung 10 positioniert, um ein Signal abzugeben, welches anzeigt, daß ein Paket P in die Sortiervorrichtung eingebracht wird. An jedem Aufstellungsförderer 13 ist eine Ausgabebestätigungsphotozelle 112 neben der Stelle angeordnet, an der die Pakete das Sortierförderband 83 verlassen. Die Photozellen 112 sind retroreflektierende Photozellen, die ein Signal abgeben, wenn ein Paket vorbeiläuft.
• Mit Bezug auf das Blockdiagramm in Fig. 8 wird die Bedienung der Sortiervorrichtung 10 durch den Einsatz eines digitalen Reglers automatisiert, wie z. B. eines speicherprogrammierten Reglers 113 (programmable logic controller = PLC) oder einem Computer für allgemeine Anwendungen mit einem geeigneten Mikroprozessor. Der PLC kann Eingangssignale von einer optischen Leseeinrichtung 114 empfangen, die einen Strichcode oder zweidimensionale Symbole (wie z. B. MaxiCode-Symbole) auf den Etiketten der Pakete einliest. Solch ein Symbol kann Adressinformationen enthalten, die es dem PLC ermöglichen, in bekannter Art und Weise zu bestimmen, welcher der richtige Aufstellungsförderer 13 ist, der das Paket empfangen soll. Der PLC kann Informationen über das Paket auch direkt von den Sensoren 115 erhalten, wie z. B. einer Waage oder einer Vorrichtung zum Abmessen der Dimensionen des Paketes P. Eine Reihe von Rotationsriemenencodern 116 werden angeordnet, um die Verschiebung des Zuführfbrderers 11 zu messen, und die ausgegebenen Daten dieser Encoder 116 werden an den PLC weitergegeben. Die Paketinformation kann auch manuell an einer Tastatur 117 eingegeben werden. Der PLC sendet als Reaktion auf diese Eingangssignale Steuersignale an den Radantriebsservomotor 54 und den Schlittenservomotor 70, die die jeweiligen Elemente des Rahmenantriebs und des Schlittenantriebs bewegen.
• Bei der Betätigung eines Sortiersystems 1, das eine Sortiervorrichtung 10 umfaßt, werden Pakete auf einen Zuführförderer 11 geladen. Der PLC empfängt Eingabesignale von den Rotationsriemenencodern 116, die mit dem Förderer 11 verbunden sind und von der optischen Leseeinrichtung 114 oder einem alternativen Etikettenlesegerät oder einer manuellen Eingabevorrichtung. Die optische Leseeinrichtung oder eine andere Eingabevorrichtung wird eingesetzt, um Zieldaten über jedes Paket zu erhalten, wenn das Paket in das Sortiersystem eingebracht wird. Jegliche Strichcodes oder andere Symbole auf einem Paket werden erkannt und decodiert. Zielinformationen können in einen kompakten Code eingebettet oder in einer Datenbank gespeichert werden, deren Adresse in einem Strichcode enthalten ist. Außerdem können durch die Verwendung einer OCR-Technik Adressinformationen in Textform auf dem Paketetikett analysiert werden.
• Wenn ein Paket von der Leseeinrichtung 114 eingelesen wird, wird die aktuelle Zahl des Encoders 116 erhalten. Der Rotationsencoder 116 ermöglicht es dem PLC zu verfolgen, wie weit sich der Zuführförderer 11 bewegt hat, seit ein bestimmtes Paket auf den Zuführförderer geladen wurde. Die Photozellen 111 informieren den PLC, wenn ein Paket das Ausgabeende 1 1a des Zuführförderers verläßt und das Empfangsende 85 des Sortierförderers erreicht.
• Ein geeignetes optisches Lesesystem zur Etikettenerkennung geht aus den US-Patenten 5,291,564; 5,308,960; 5,327,171 und 5,430,282 hervor, die durch die Bezugnahme hierin aufgenommen werden. Systeme zum Lokalisieren und Decodieren von Strichcodes und der MaxiCode Kompaktcodesymbologie werden in den US-Patenten 4,874,936; 4,896,029; 5,438,188; 5,412,196; 5,412,197; 5,343,028; 5,352,878; 5,404,003; 5,384,451 und dem PCT- Patent mit der Veröffentlichungsnummer WO 95/34043 beschrieben.
• Ein Bericht für jedes Paket, der in dem PLC Speicher enthalten ist, kann die Paketidentifikation, die Zieladresse und Paketeigenschaften enthalten. Außerdem können auch eine Beschreibung des Paketinhaltes, der Paketabmessungen und des -gewichts oder ein Code abgespeichert werden, der angibt, ob der Inhalt zerbrechlich oder gefährlich ist oder sonsteinen speziellen Status hat.
• Sobald die Zielinformation für das Paket bekannt ist, sucht der PLC in einem entsprechenden Teil seines Speichers nach dem passenden Aufstellungsförderer 13, der dem Ziel des Paketes entspricht. Vorzugsweise wird diese Information in Feldern eines bereits für das Paket erstellten Berichts abgespeichert.
• In bekannter Weise bestimmt der PLC 113, wann ein Paket P sich der Sortiervorrichtung 10 nähert und zu welchem Aufstellungsförderer 13 das Paket transportiert werden soll. Der PLG liest die Encoderangaben und die Signale der Photozellen 111 während der Beförderung des Paketes ein und vergleicht diese Positionsinformationen mit der Entladestelleninformation, die sich im Speicher befindet. Die Bänder des Sortierförderers 15 und der Aufstellungsförderer 13 sind vorzugsweise ständig in Bewegung. Wenn der PLC Signale empfängt, die angeben, daß das Paket das Empfangsende 85 des Sortierförderers erreicht hat, sendet der PLC Steuersignale an den Radantriebsservomotor 54 und den Schlittenantriebsservomotor 70, die die Servomotoren instruieren, den Übersetzungsrahmen 21 und den Schlitten 61 in der nötigen Weise zu positionieren, daß das Ausgabeende 88 des Sortierförderers so ausgerichtet wird, daß es mit dem passenden Empfangsende 13a des Aufstellungsförderers zusammenpaßt. Es ist klar, daß der PLC nur vier Positionen für den Servomotor 54 speichern muß und drei Positionen für den Servomotor 70 entsprechend der Ausrichtung der zwölf Förderer 13 innerhalb der Ausgabeaufstellung 12. Diese Positionsanforderungen würden sich jedoch ändern, wenn eine andere Anzahl von Aufstellungsförderern in der Aufstellung vorgesehen wäre.
• Für den Fachmann sollte klar sein, daß die Programme, Prozesse, Methoden usw., die hier beschrieben werden, nicht bezogen oder begrenzt sind auf einen bestimmten Computer oder Apparat. Vielmehr können zahlreiche Arten von Maschinen für allgemeine Zwecke mit Programmen verwendet werden, die gemäß der hier beschriebenen Lehre erstellt sind.
• Gleichermaßen kann es sich als vorteilhaft erweisen, spezielle Apparate zu schaffen, die die hier beschriebenen Verfahrensschritte ausführen mittels entsprechender Computersysteme mit fest verdrahteter Schaltung oder Programmen, die in permanenten Speichern abgelegt sind, wie z. B. in reinen Lesespeichern (read only memory).
• Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß ein automatisches Sortiersystem gemäß der vorliegenden Erfindung und insbesondere die Neuheit eines passiv folgenden Sortierfördeters, der durch einen Schlitten hin und her bewegt wird, welcher innerhalb eines Querrahmens angebracht ist, über die geeignete Größe, Geschwindigkeit und Flexibilität verfügt, um innerhalb eines bestehenden automatisierten Sortiersystems zu arbeiten, eine hohe Durchlaufrate an zu sortierenden Paketen aufweist, keine Bedienungsperson erfordert, sowohl mechanisch als auch elektrisch einfach aufgebaut ist, schnell montiert ist und wenig Wartung benötigt.
• Während die vorliegende Erfindung mit ihren zahlreichen Aspekten detailliert beschrieben wurde bezüglich ihrer bevorzugten Ausführungsformen, sollte klar sein, daß Variationen, Modifikationen und Verbesserungen des offenbarten Apparats und der Verfahren möglich sind, ohne von der Idee und dem Umfang der aus den nachstehenden Ansprüchen hervorgehenden, vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (13)

1. Ein Apparat (10) zur automatischen Verteilung von Gütern (P) von einer Quelle (11) zu einer Mehrzahl von Zielstellen, welche eine Anordnung (12) bilden, mit den folgenden Elementen

ein Sortierförderer (15) in einer Position zum Empfang von Gütern (P) von der Quelle (11) an ein Empfangsende (85), mit einem Verteilungsende (88) das zu dem Empfangsende (85) beabstandet ist, und ausgerichtet, um Güter zu den Zielstellen in der Anordnung zu schicken, wobei das Empfangsende (85) so montiert ist, daß es sich um eine horizontale Achse (101) und eine vertikale Achse (103) dreht; dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat weiterhin einen Schlitten (61) aufweist, der den Förderer (15) zwischen den Empfangs- (85) und Verteilungsenden (88) stützt;

ein Rahmen (21) innerhalb dessen der Schlitten (61) montiert ist;

erste Elemente zur Bewegung des Rahmens (21) entlang eines linearen Pfades, was zur Drehung des Förderers (15) von einer Seite zur anderen um die vertikale Achse führt;

zweite Elemente zur vertikalen Bewegung des Schlittens (61), was zu einer Drehung des Förderers (15) um die horizontale Achse führt; und

eine Steuerung (113), die konfiguriert ist zur Bedienung der ersten und zweiten Bewegungselemente zur Ausrichtung der Verteilungsenden (88) mit einer der Zielstellen.

2. Apparat nach Anspruch 1, wobei die Drehung dem Förderer (15) genügend Bewegungsspielraum verschafft, so daß der Förderer (15) sich passiv innerhalb des Schlittens (61) bewegen kann, während das Verteilungsende (88) zwischen einer Anzahl von sich gegenüberliegender peripherer Zielstellen der Anordnung bewegt wird.

3. Apparat nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Zielstellen in der Anordnung sowohl vertikal als auch horizontal beabstandet zueinander angeordnet und so positioniert sind, daß sie in geeigneter Weise mit den vorbezeichneten Verteilungsenden (88) zusammenführbar sind, so daß eine ununterbrochene Beförderung der Güter (P) stattfinden kann.

4. Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Pfad ausreichend lang ist, um es zu ermöglichen, daß der Rahmen (21) die Verteilungsenden (88) mit irgend einer Anzahl von gegenüberliegenden peripheren Zielstellen ausrichten kann.

5. Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (21) Elemente enthält, die den Rahmen (21) bei der Bewegung entlang des linearen Pfades stabilisieren.

6. Apparat nach Anspruch 5, wobei der Rahmen (21) weiterhin ein Element enthält, das den Rahmen mit den Stabilisierungselementen in Eingriff bringt.

7. Apparat nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Stabilisierungselemente weiterhin eine mit Rädern (41, 42) in Kontakt stehende Schiene (31) umfassen.

8. Apparat. nach Anspruch 7, wobei das erste Element Rotationselemente für die Räder (41, 42) enthält, die den vorbezeichneten Rahmen (21) entlang der Schiene (31) antreiben.

9. Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rahmen (21) ein Paar mit Abstand angeordnete vertikale Stützen (22) umfaßt; und wobei der Schlitten (61) ein Paar durch ein Querelement (63) verbundene Leitbacken (62) umfaßt, wobei die Leitbacken (62) zur Beförderung entlang der Stützen (22) montiert sind, und wobei das Querelement (63) ausreichend breit ist, um den Förderer (15) zu stützen und ihm eine volle passive Bewegungsspanne relativ zu dem Rahmen (21) und dem Schlitten (61) zu erlauben.

10. Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (113) dazu dient, den Rahmen (21) horizontal entlang des linearen Pfades zu bewegen, so daß eine Ausrichtung der Verteilungsenden (88) ermöglicht wird mit horizontal auf Abstand angeordneten peripheren Zielstellen von gegenüberliegenden Randbereichen der Anordnung (12) und wobei jede der Zielstellen dazwischen und parallel dazu liegt.

11. Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (113) dazu dient, den Schlitten (61) vertikal innerhalb des Rahmens (21) zu bewegen, so daß eine Ausrichtung der Verteilungsenden (88) ermöglicht wird mit vertikal auf Abstand angeordneten peripheren Zielstellen von gegenüberliegenden Randbereichen der Anordnung (12) und wobei jede der Zielstellen dazwischen oder parallel dazu angeordnet ist.

12. Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerung (113) dazu dient, Zielinformationen für jedes Gut (P) zu empfangen und die ersten und zweiten Elemente zu bedienen, um den vorbezeichneten Rahmen (21) sowie den Schütten (61) zu bewegen als Reaktion auf die Zielinformation.

13. Apparat nach Anspruch 12, des weiteren mit einer optischen Leseeinrichtung (114), welche gedruckte Zielinformationen auf einem Etikett, das auf den vorbezeichneten Gütern (P) angebracht ist, liest.