CN1066120C - 一种用于物品、特别是邮件的分拣及移送的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分拣及移送物品例如邮件的装置，该装置可保证分辨物品的形状及厚度，从而能正确地抓住物品。本发明装置具有一个用于容放成堆物品的储物架；一个在储物架上横截面为L形的倾斜安装导框；一个转子，该转子上至少支撑着一个可沿径向移动及可摆动的吸入式抓具；以及一个输送装置，用于接纳和继续输送已分拣的物品；其中，吸入式抓具能吸到位于储物架上方待提起位置处的物品并在转子转动一圈后将该物品移送到输送装置上。

Description

一种用于物品、特别是邮件的分拣及移送的装置

在诸如信件、明信片、包裹等邮件上标出表示地域、邮寄区、邮箱号或重要收信人等信息并且可为机器识别的邮政编码可加速用机器对邮件的分拣。对已到达的邮件进行分类通常需要借助于诸如可控制的物品托架，该托架可在特定的位置装上邮件，而后将该邮件移送到由邮政编码所指定的分类盒或相应的分类格架中。由于各分类盒或分类格架可能处于不同的高度位置上，因而在移送装置上运行的物品托架必要时也能连到不同高度的位置上。在邮件被送至指定的分类盒或指定的分类格架后，已被卸空的物品托架在经过装载位置时再装上新的邮件。物品托架的装载通常借助于一个旋转的叶轮，其叶片构成若干腔室，这些腔室将已被分拣并在移送装置上到达的物品取下并将其送到运行着的物品托架上。因此，物品的分拣及在与叶轮相接的移送装置上的传输必须与整个分类装置的加工速度匹配，并且具有相当高的精确度。

DE-A-3606093及其相应的EP-A-0234228公开了一种用于分拣和整平折叠盒的装置。该装置包括一个用于存放折叠盒的储物架、一个带有转动的吸入式抓具的取物装置和一个带有拨杆和风嘴的环形移送装置。风嘴设置在移送装置侧面，用于向被移送的折叠盒吹气。吸入式抓具沿着折叠盒延伸方向将折叠盒一个接一个地从储物架上吸出来并将平置在移送装置上的折叠盒移送到一弧形段处。为引导移送装置的传送链及折叠盒到达弧形段，在储物架后面，设置有一拱形导轨，用于限定吸入式抓具的运动轨迹。

在上述装置中，储物架设置在与水平面约成45°角的位置上，其由一底面、两侧壁及两根设在端面的挡杆构成。折叠盒堆靠在两挡杆上。在底板前端设置有一个可间歇地上、下移动的保持凸板，用于限制在储物架中底部待取出的折叠盒保持在储物架的下端。在需要将位于储物架底部待取出的折叠盒取出时，吸入式抓具吸住该折叠盒，使其越过保持凸板并向下倾斜地滑脱折叠盒堆而移向挡杆。

由于侧壁和两个支承挡杆的结构只能适用于堆放基本上相同尺寸的折叠盒，采用此装置不能保证例如邮件那样大小不一的单件货物也能被抓取装置正确地抓住。

在DE-A-2547132中公开了一种旋转式传送装置，该装置包括一个用于容放纸盒或类似扁平物体的储物架、一个带有两个在转子上运行的吸入式抓具的抓取装置及一个其上均匀地分配着容放各纸盒的区域的环形传送带。此外，该方案中的储物架设置在与水平面成45°角的位置上。储物架上有一个底面和两个侧壁。在储物架的前端设置有两决定位板，纸盒堆靠在该定位板上。这样，位于储物架下端待取出位置上的纸盒被抓取装置的吸入式抓具吸住，经纸盒堆底部前缘取出，而后经由一个拱形平板轨道被输送到传送带上并由此被送往某一分类盒中。吸入式抓具的这个拱形平板轨道是这样形成的，转子不仅绕其自身轴线转动，而且还作为行星减速器的一部分绕一个平行于转子轴线的第二轴转动。

在该装置中也采用了侧壁和支承挡杆结构，这也导致采用该装置不能分辨形状不同的物件，因为抓取装置没有固定的取出位置。

在DE-C-3317073中公开了一种用于容放成堆货物的储物架。该储物架包括一个可为相互叠摞的货物提供侧向导向的导框式型材及一个用于将最下方的货物取出的抓取装置。其中，导框式型材倾斜成，使货物靠在导框式型材的两个互成L形的侧壁上。通过将导框式型材沿两个方向斜置，可不必对货物的所有方向提供导向。这样，储物架的尺寸不必一定与被储放的货物的尺寸相匹配。

但是，这些储物架并不适用于壁厚不同的单件货物，位于下部取出位置的单件货物被其上堆放的货物压住，通过具有预定间隙壁厚的棱边与其它堆放货物分开。

本发明的目的在于解决上述问题，以提供一种可迅速、可靠地分拣物品并将其移送到移送装置上的装置，该装置可用于不同形状、不同厚度的物品。不过，这种装置特别适用于较薄的信件的分拣及移送。

本发明装置可用在公共邮局或大公司邮件收发中心，用于分拣邮件并将其移送到分类装置上。不过，本发明装置也可用在仓储系统或用在可比较的托运件的自动发货机构上，用于将成堆的物品相互分开并送到输送装置上。

本发明的特征在于，用一个安装在一转子上并可沿其径向移动和摆动的吸入式抓具将位于储物架上方待提起的物品抓起并随着转子的转动移送到输送装置上，其前提是保证转子与输送装置在空间位置上相互对齐。将物品初步准备在上方待提起的位置上，一方面使吸入式抓具便于抓取，另一方面使物品在脱离储物架时不依赖于其在储物架中的高度及重量。保证可靠的分拣及传输的关键在于，物品在从储物架上方位置抓取到从吸入式抓具输送到输送装置之间的整个过程中都应当被牢牢地夹持住，特别是夹持的程度不应受物品的形状及重量的影响。此外，物品从储物架上方待提起位置移送到输送装置上可能会受到重力的影响。采用L形导框可使储物架中的物品的装载工作简单、迅捷。由于使物品靠在L形导框的两壁上，因而可使不同形状、大小的物品也能形成一个物品堆。此外，由于使物品靠在L形导框的两壁上，因而可以确定一个不依赖于物品的形状、大小的、位于上方的提起位置，使吸入式抓具能抓取到待提起的物品。其另一优点是，位于上方待提起位置上的物品上没有压有保留在储物架中的物品堆的压力，所以可通过这样的上方提起位置分拣各种厚度的物品，并且在该装置中不需要采用诸如DE-A36 06 093中公开的保持凸板等防干扰限位装置。

针对大多数矩形物品的形状，提出导框两壁之间的夹角为90°。

另外，可为储物架设置一个用于限定位于上方待提起位置处的物品位置的限位装置，该装置可保证待提起的单件物品可靠地保持在储物架上方提起位置处，同时又不妨碍吸入式抓具在储物架上方提起位置抓取待提起的物品。

另外，可为储物架设置一个导向装置，该装置用于在储物架的提起位置和在输送装置上的移送位置之间引导被吸入式抓具吸住的物品，该装置有助于被吸入式抓具吸住的物品从储物架的上方提起位置移到输送装置。

输送装置由一个带式输送机构构成，该机构可以简单的方式迅速、可靠地传输已被分拣的物品。

安装在转子上的吸入式抓具可沿切向摆动，这样，使吸入式抓具能够灵活地适应位于储物架上方待提起位置处的物品的待吸面及放置物品的输送装置上的输送面。

通过在转子上安装两个或两个以上可沿切向摆动的吸入式抓具，可使整个装置的效率提高一倍或多倍。

吸入式抓具包括两个抽吸元件，因而，其中一个抽吸元件用于抓取储物架上方待提起位置处的物品，而另一抽吸元件在抓取该物品时为吸入式抓具提供转矩和吸力。

吸入式抓具固定在一个安装在转子上的四连杆机构中的连杆上，这是一种造价低廉的方案，可以保证安装在转子上的吸入式抓具可沿径向移动及沿切向摆动。并且，连杆是通过两个等长的摆臂连接到转子上的。

连杆与转子之间的相对运动是由一个凸轮传动机构控制的，由此可以较小的费用通过一个曲线驱动机构控制吸入式抓具的径向移动和切向摆动。

另外，通过采用一凸轮作为曲线驱动机构可进一步减小费用。而且，安装在一摆臂的肘形节杆上的滚轮在凸轮的一个槽内移动。

另外，作为一种更为简单、可靠且成本低廉的方案，凸轮可转动地安装在转子的支撑件上。

另外，若使两摆臂在储物架上方提起位置上抓取物品时可延伸，则可通过在转子的转动时吸入式抓具的径向回位将各物品从物品堆中拉出，由此可显著地简化结构。

另外，通过加大延伸的摆臂的转动半径及摆臂自身的延伸长度，可提高吸入式抓具的运动速度，从而使供给物品的速度更接近于放置该物品的输送装置的移动速度。

并且，储物架与转子在空间位置上相互匹配，使得在抓取物品时吸入式抓具的抽吸面平行于物品的被抽吸面，这样，为在储物架上方提起位置上抓取物品提供了更为可靠的措施。

还有，转子与输送装置在空间位置上相互匹配，使得在物品移送到输送装置时，吸入式抓具平行于输送装置的输送平面，这样，使物品能更可靠地输送到输送装置上，其中，若转子的转轴倾斜于输送装置的输送方向或转子的转轴相对于输送装置的输送平面倾斜设置，则可进一步提高其可靠性。

另外，储物架与输送装置在空间位置上相互匹配，保证物品沿着输送装置的输送方向被位置准确地移送到输送装置上，因而更方便了在后续分类装置上对物品上编码进行识别并将其进一步分发的工作。

还有，输送装置的速度与转子的转速相互匹配，使得物品被移送到输送装置上的相应段或其整数倍段上，这样，使得分拣和移送物品的整个装置可根据放置该物品的输送装置上的一段进行调正。因而在采用两个或三个装置时只要从一个装置所在位置移到输送装置的第二或第三段即可。此外，该装置也可以根据输送装置上的不等长段进行调正。

以下将借助于附图进一步介绍本发明的实施例。其中：

图1表示了用于分拣和移送邮件的装置在抓取储物架中一个待取出的信件之前的状态；

图2表示了图1所示装置在抓取该信件时的状态；

图3表示了图1所示装置在从储物架上抽出该信件时的状态；

图4表示了图1所示装置在将该信件送至输送装置上之前的状态；

图5表示了图1至4所示装置中的一个安装在一个四连杆机构上的吸入式抓具；及

图6表示了图5所示四连杆机构中的一摆杆的截面。

图1以极为简单的示意方式表示了一个用于分拣邮件P并将其移送到输送装置F上的装置。此处，作为邮件的信件P被放置在储物架M中的一个L形导框FP上。该导框FP向输送装置F有一倾斜，所选择的倾斜度须保证堆放的邮件P可靠在导框FP的两壁上。当邮件P处于上方提起位置A时，即做好了在储物架M中待分出的准备。在本图示的实施例中，限位装置RE是由两个安装在一挡杆上的薄片弹簧构成的，其用于限定在待提起位置A处的、准备分出的邮件P的位置。在导框FP处还固定有一个导向装置FE，该装置是由一个向输送装置F方向弯曲的杆构成，其作用将在以后详细说明。

为抓取位于待提起位置A处并做好分出准备的邮件P，在转子R上安装有一个可沿转子径向移动并沿其切向摆动的吸入式抓具SG。在图2所示的时刻，该吸入式抓具刚好接近提起位置A。安装在一个固定支架T上的转子R沿顺时针方向以转速n绕转轴RA(其只用一十字表示)转动。吸入式抓具SG通过软管SL与低压源(图中未示)相连。吸入式抓具SG通过一个四连杆机构实现径向移动和切向摆动，吸入式抓具SG固定于该连杆机构的连杆K上。连杆K通过两等长摆臂GA安装在转子R的任一侧。在图1中，上摆臂GA与肘形节杆WH固定连接。在肘形节杆WH的自由端支撑着一个滚轮，这个滚轮沿着凸轮KS的外周运动。这样，凸轮KS控制着吸入式抓具SG的径向移动和切向摆动。

在本图所示实施例中，用于放置已经分拣出的邮件P的输送装置是一个带式输送机构，其移送带以速度u沿箭头TR指示的输送方向移动。在图1中用点划线QR表示了在移送带上用于放置并继续输送邮件P的一段区域t的边界。输送装置F的速度u与转子R的转速n必须相互匹配，以保证邮件P可被送至输送装置F上的各段t或其整数倍区域内。

如上已述，吸入式抓具SG在图1所示时刻刚好接近储物架M的上方提起位置A。而后，随着转子R的进一步转动，吸入式抓具SG到达图2所示位置。此时，两摆臂GA完全伸展。此外，在该位置上，吸入式抓具SG的抽吸面平行于位于上方待提起位置A处的待分拣的邮件P的被抽吸面。通过用凸轮KS控制吸入式抓具SG，能够保证可靠地抓取位于上方待提起位置A处的待分拣的邮件P。为抓取邮件P，吸入式抓具SG的两抽吸元件SE通过两软管SL与前面已提及的低压源相连。

在已经如图2所示抓取到位于上方待提起位置A处的待分拣的邮件P后，随着转子R的继续转动及与凸轮KS的共同作用，吸入式抓具SG径向回移及切向摆动。在图3所示的过程中，被吸入式抓具SG捕捉的邮件P沿径向回移并沿切向从限位装置RE与仍留存的信件堆之间抽出。而后，在前面已经提及的导向装置FE的支撑下移向输送装置F。

图4表示了被吸入式抓具SG吸住并向后滑向输送装置FE的邮件P在到达输送装置F前的位置。此后，在到达输送装置F的瞬时，两摆臂GA将再次完全伸展。此外，在到达输送装置的位置时，吸入式抓具SG的抽吸面平行于输送装置F的移送面。此时，切断由两软管SL提供抽吸元件SE的低压供给或只提供少量的低压，使邮件P从吸入式抓具SG上释放并位置准确地落到输送装置F上。这里所说的位置准确地移送是指邮件P的方向垂直于输送方向TR，如图1中表示的预定的输送过程那样。在移送时，邮件P的速度近似于输送装置F的速度。

要实现图1至图4所示的分拣和移送邮件P的功能，要求储物架M、转子R和输送装置F在空间位置上相互匹配。在图示的实施例中，导框FP相对于输送方向TR呈30°倾斜，与输送装置的水平输送面向后成约15°倾斜角。转轴RA相对于输送装置F的输送方向TR成45°倾斜角并与输送装置F的输送面向后成15°倾斜角。

图5和图6详细地描述了在四连杆机构上的吸入式抓具SG的连接结构。在介绍图1中已经提到，四连杆机构包括两个等长的摆臂GA和一个连杆K，其中，一摆臂GA与一个肘形节杆WH固定连接。在该肘形节杆WH的自由端上支撑着一滚轮RO。在图示的实施例中，滚轮不是沿凸轮KS的外周缘而是沿凸轮上的导向槽N运动。

四连杆机构上总共有四个连接销轴GB1、GB2、GB3、GB4。它们分别安装在两摆臂GA的球轴承KU上。其中，连接销轴GB1和GB3与转子R不可转动地连接，而两连接销轴GB2和GB4与由两个相互隔开安置的平板件构成的连杆K不可转动地连接。

吸入式抓具SG具有两个安装在一个角钢WS上的碟形抽吸元件SE，该抽吸元件由弹性材料制成。通过供给低压可抽吸邮件P。角钢WS与一个U形固定件HA连接，该固定件通过球轴承KU可摆动地安装在四连杆机构中的连接销轴GB2上。因而U形固定件HA连同整个吸入式抓具SG也可绕连接销轴GB2相对于连杆K摆动。该摆动可克服支撑在连接销GB2和销钉ST上片簧BF的弹力，在邮件P从储物架M的提起位置A处抽出时(参见图1至4)可使吸入式抓具SG有一定的弹性角调正量。

在图1至图4的示意图中，转子R支撑着一个吸入式抓具SG。为提高效率，在转子R上也可以安装四个吸入式抓具SG。在输送装置F采用均匀的输送段t的情况下，该四个吸入式抓具SG也均匀地固定在转子的周缘上。在输送装置F采用非均匀的输送段t的情况下，该四个吸入式抓具SG在转子周缘上的分布间隔可以是80°、100°、80°、100°。

操作者将成堆的邮件P装到储物架M上。邮件P向储物架M的提起位置A处的进给(图1至4中未示)是通过一个片形的斜撑件实现的。它可以间歇地将一堆邮件P向上移，在上面的终端位置向外转，而后向下移又转入导框FP。为了控制进给，在上方提起位置A的高度处设置有光栅。

上述用于分拣和移送邮件P的装置指向一个转动着的叶轮，该叶轮上由叶片形成的若干腔室容装要到达输送装置F上的邮件P，并在转动一定角度后将邮件运到位于后面的一个分类装置的转动的邮件托架上。随后，该转动的邮件托架将该邮件P送到其邮政编码所指定的分类盒或分类格架上。

有关叶轮的具体结构可参见DE 4344437.8号专利申请。分类装置的具体结构可参见诸如DE 4323564.6和DE 4323565.4号专利申请中所示结构。

Claims (23)

1、一种将物品分拣并移送到一个输送装置(F)上的装置，具有：

-一个用于容放成堆的物品并将待移送的物品换到该物品堆上方待提起位置(A)上的储物架(M)；

-一个在储物架(M)上横截面为L形的导框(FP)，其倾斜安装，使物品靠在该导框(FP)的两壁上；以及

-一个转子(R)，该转子上至少支撑着一个可沿径向移动及可摆动的吸入式抓具(SG)；

其特征在于：

-储物架(M)、转子(R)及输送装置(F)在空间位置上是这样匹配的，即吸入式抓具(SG)能吸到位于储物架(M)上方待提起位置(A)处的物品并在转子(R)转动一圈后将该物品移送到输送装置(F)上。

2、如权利要求1所述的装置，其特征在于，导框(FP)的两壁之间的夹角约为90°。

3、如权利要求1所述的装置，其特征在于，为储物架(M)设置了一个用于限定位于上方待提起位置(A)处的物品位置的限位装置。

4、如权利要求1所述的装置，其特征在于，为储物架(M)设置了一个导向装置(FE)，该装置用于在储物架(M)的提起位置(A)和在输送装置(F)上的移送位置之间引导被吸入式抓具(SG)吸住的物品。

5、如权利要求1所述的装置，其特征在于，输送装置(F)由一个带式输送机构构成。

6、如权利要求1所述的装置，其特征在于，安装在转子(R)上的吸入式抓具(SG)可沿切向摆动。

7、如权利要求1所述的装置，其特征在于，转子(R)上至少支撑两个吸入式抓具(SG)。

8、如权利要求1所述的装置，其特征在于，吸入式抓具(SG)包括两个抽吸元件(SE)。

9、如权利要求1所述的装置，其特征在于，吸入式抓具(SG)固定在一个安装在转子(R)上的四连杆机构中的连杆(K)上。

10、如权利要求9所述的装置，其特征在于，连杆(K)是通过两个等长的摆臂(GA)连接到转子(R)上的。

11、如权利要求9所述的装置，其特征在于，连杆(K)与转子(R)之间的相对运动是由一个凸轮传动机构控制的。

12、如权利要求11所述的装置，其特征在于，凸轮传动机构是由一个凸轮(KS)构成的。

13、如权利要求12所述的装置，其特征在于，安装在一摆臂(GA)的肘形节杆(WH)上的滚轮(RO)在凸轮(KS)上的一个导槽(N)中运动。

14、如权利要求12所述的装置，其特征在于，凸轮(KS)可转动地安装在转子(R)的支撑件(T)上。

15、如权利要求10所述的装置，其特征在于，在位于储物架(M)的提起位置(A)处的物品被抓取时，两摆臂(GA)处于伸展状态。

16、如权利要求1所述的装置，其特征在于，在物品被移送到输送装置(F)上时，两摆臂(GA)处于伸展状态。

17、如权利要求1所述的装置，其特征在于，储物架(M)与转子(R)在空间位置上相互匹配，使得在抓取物品时吸入式抓具SG的抽吸面平行于物品的被抽吸面。

18、如权利要求1所述的装置，其特征在于，转子(R)与输送装置(F)在空间位置上相互匹配，使得在物品移送到输送装置(F)时，吸入式抓具(SG)平行于输送装置(F)的输送平面。

19、如权利要求1所述的装置，其特征在于，转子(R)的转轴(RA)倾斜于输送装置(F)的输送方向(TR)。

20、如权利要求1所述的装置，其特征在于，转子(R)的转轴(RA)相对于输送装置(F)的输送平面倾斜设置。

21、如权利要求1所述的装置，其特征在于，储物架(M)与输送装置(F)在空间位置上相互匹配，保证物品沿着输送装置(F)的输送方向(TR)被位置准确地移送到输送装置(F)上。

22、如权利要求1所述的装置，其特征在于，输送装置(F)的速度(u)与转子(R)的转速(n)相互匹配，使得物品被移送到输送装置(F)上的相应段(t)或其整数倍段上。

23、如权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置用来处理邮件(P)。

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