DE69734198T2

DE69734198T2 - Bandunabhängiges stabilisierungssystem für leichte artikel

Info

Publication number: DE69734198T2
Application number: DE69734198T
Authority: DE
Inventors: H. John WILBUR; Todd Hoffman
Original assignee: Key Technology Inc
Current assignee: Key Technology Inc
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-02
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2017-06-03
Also published as: US6003681A; EP0902732B1; DE69734198D1; EP0902732A4; AU3296897A; EP0902732A1; WO1997046328A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Fördersysteme für automatisierte Massengut- bzw. Schüttgut-Behandlungsvorrichtungen und betrifft insbesondere Systeme zum Stabilisieren leichter Gegenstände, die von solchen Systemen weggeführt werden.
Ein automatisiertes optisches Massengut-Behandlungsgerät kann eine Vielzahl von Aufgaben ausführen, beispielsweise eine Prüfung oder Sortierung von Massen- bzw. Schüttgütern, einschließlich von rohen oder verarbeiteten Früchten, Gemüse, Holzschnitzeln, recycelten Kunststoffen und anderen ähnlichen Produkten. Die Gegenstände können entsprechend ihrer Größe, Farbe, Form oder anderer Eigenschaften charakterisiert werden. Ein modernes optisches Massengut-Behandlungsgerät kann sehr große Mengen von Gegenständen rasch in zahlreiche Kategorien trennen.
Ein solches Gerät umfasst typischerweise ein Fördersystem, das die Gegenstände an einer Prüfstation vorbei bewegt, wo Kameras oder andere Detektionseinrichtungen die Gegenstände untersuchen, während diese eine Abtastzeile passieren. Die Prüfstation sendet Signale an eine Sortier- oder Behandlungsstation, wo die Gegenstände sortiert oder in anderer Weise je nach ihrer Kategorie behandelt werden. Beispielsweise können fehlerhafte oder fremde Gegenstände aus dem Strom von Gegenständen, der von dem Fördersystem mitgeführt wird, entfernt werden.
Eine rasche Prüfung oder Sortierung von großen Mengen von Gegenständen erfordert typischerweise Hochgeschwindigkeits-Fördersysteme, beispielsweise Förderbänder mit Breiten von 2–6 Fuß (0,6–1,8 m) und diese führen Gegenstände mit Geschwindigkeiten von mehr als 10 Fuß/Sekunde (3 m/Sekunde) mit sich. Ein Problem bei Fördersystemen, die mit solchen Geschwindigkeiten betrieben werden, besteht darin, dass viele Gegenstände auf den Bändern vergleichsweise instabil sind und dazu neigen, wegzurollen, zu taumeln, umher zu tanzen oder miteinander zu kollidieren. Instabile Gegenstände, die von einem Hochgeschwindigkeits-Fördersystem mitgeführt werden, können nur schwierig geprüft, sortiert oder in anderer Weise behandelt werden, und zwar zumindest aus zwei Gründen.
Erstens umfasst ein automatisiertes optisches Massengut-Behandlungsgerät Kameras oder andere optische Detektoren, die ausgewählte Eigenschaften der Gegenstände optisch bestimmen (beispielsweise Größe, Farbe oder Form). Das Umherrollen, Taumeln oder Tanzen eines Gegenstands verschlechtert typischerweise die Genauigkeit, mit der ein Bild des Gegenstands erzeugt wird, was so die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der optischen Information über diesen Gegenstand mindert. Als extreme Beispiele würde ein Umherrollen eines kubischen Gegenstands dazu führen, dass dieser rund erscheint, oder würde ein Gegenstand mit Bereichen mit zwei unterschiedlichen Farben so erscheinen, als ob dieser eine einzige gemischte Farbe aufweisen würde.
Zweitens können sich instabile Gegenstände, die auf einem Förderband bewegt werden, seitlich quer über das Band oder entlang des Bands in ihrer Bewegungsrichtung bewegen. Eine seitliche Bewegung der Gegenstände ist nicht erwünscht, weil diese die Gegenstände fehlausrichtet, wenn diese von der Prüfstation zu der Behandlungsstation transportiert werden, was so in einer Fehlbehandlung resultiert. In ähnlicher Weise haben Gegenstände, die sich in Bewegungsrichtung entlang des Bands bewegen, unterschiedliche effektive Geschwindigkeiten entlang des Bandes und können diese vorübergehend fehlausgerichtet sein, für nachfolgende Behandlungsvorgänge.
Gewisse Gegenstände sind anfälliger auf eine instabile Bewegung auf einem Fördermittel, beispielsweise leichte Gegenstände und Artikel mit einer geringen und ungleichmäßigen Dichte. Beispiele für solche Gegenstände sind Tabakprodukte, beispielsweise Deckblatt-Tabak, zerriebene Tabakstängel und Tabakreste. Andere Beispiele stellen Holzschnitzel dar. Noch andere solche leichten Gegenstände könnten Abfälle, wie beispielsweise Federn, Papier- oder Plastikabfälle oder -ketten sein, die versehentlich in den akzeptablen Gegenständen enthalten sind. Als Folge können diese Arten von Gegenständen nur schwer geprüft und bei hohen Geschwindigkeiten genau sortiert werden.
Ein Versuch, solche Instabilitätsprobleme zu beheben, kann man in US-A-5,297,667 erkennen. Diese Einrichtung verwendet eine Haube, die sich unter geringem Abstand oberhalb des Bands befindet, um einen Gasstrom (beispielsweise Luftstrom) zu erzeugen, der entlang dem Förderband in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zu derjenigen Richtung ist, in der die Gegenstände von dem Band gefördert werden, gerichtet ist. Der Luftstrom hat im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit wie der Luftstrom oberhalb des Bands, um einen Luftwiderstand zu verringern, der ansonsten auf die Gegenstände einwirken würde und dazu führen würde, dass diese instabil werden. Weil dieser Widerstand verringert wird, sind die von dem Band mitgeführten Artikel vergleichsweise stabil. Die Gegenstände werden von dem Band in die Luft entlang einer bekannten und vorhersagbaren Trajektorie beschleunigt und in eine Sortier- oder Behandlungsstation fortgestoßen. Die erfolgreiche Verarbeitung der Sortiereinrichtung oder der Behandlungseinrichtung hängt von der Tatsache ab, dass die Gegenstände entlang der bekannten Trajektorie getrieben werden. Somit stellt die Behandlungseinrichtung die exakte Position der Gegenstände dar, wenn diese sich vorbeibewegen, und kann diese fehlerbehaftete oder unerwünschte Gegenstände von dem großen Anteil von akzeptablen Gegenständen trennen. Diese Art von System war erfolgreich für Gegenstände mit vergleichsweise großer Masse. Gegenstände mit großer Masse können ihre Geschwindigkeit in der Luft beibehalten, wenn diese von dem Band fortgeschleudert werden und sich entlang ihrer vorhergesagten Trajektorie weiter bewegen.
Ein anderer Versuch zum Stabilisieren von Gegenständen, wenn diese sich entlang eines Förderbands bewegen, stellt die Verwendung eines zweiten sich gegenläufig drehenden Förderbandes dar, das sich oberhalb und in der Nähe des Förderbands befindet, auf dem sich die Gegenstände befinden. Anstatt, dass Luft durch eine Haube geblasen wird, die das Förderband einschließt, erzeugt das zweite sich gegenläufig drehende Förderband einen Luftstrom in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zu der Bewegungsrichtung der Gegenstände ist. Der von dem zweiten sich gegenläufig drehenden Förderband erzeugte Luftstrom hat in etwa dieselbe Geschwindigkeit wie das die Gegenstände fördernde Band, um jeglichen Luftwiderstand zu verringern, der ansonsten auf die Gegenstände einwirken würde. Ein Beispiel für ein solches System stellt das Tobacco Scan 6000 dar, das von Elbicon hergestellt wird, die ihren Sitz nahe Brüssel, Belgien, haben.
Diese Systeme sind jedoch für sehr leichte Gegenstände ungeeignet, beispielsweise für Tabakprodukte, wie vorstehend beschrieben, Holzschnitzel, leichten Abfall oder Gegenstände mit einem Gewicht zwischen etwa 1,5–5 Pfund pro Kubikfuß (24,03–80,09 kg/m³). Leichte Gegenstände werden instabil, nachdem diese das Band verlassen, und bewegen sich entlang einer unbekannten Trajektorie fort. Dies deshalb, weil der Luftstrom instabil wird, nachdem dieser das Band verlässt. Das Luftprofil löst sich in ein zufälliges Strömungsmuster auf. Ein Teil der Luft strömt nach unten, während ein anderer Teil geradeaus strömt. Noch andere Teile der Luft können nach oben strömen oder in einer Richtung quer zu der Bewegungsrichtung des Bands. Die leichten Ge genstände haben keine ausreichende Masse, um sich entlang einer vorhergesagten Trajektorie weiter zu bewegen. Diese verlieren an Geschwindigkeit und werden in ein zufälliges Luftströmungsmuster hineingezogen. Die Positionen der Gegenstände können zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht vorhergesagt werden. Dies macht eine genaue Behandlung der Gegenstände schwierig und unpraktikabel.
Ein anderes Problem bei bestehenden Systemen stellt eine unzureichende Beleuchtung der Gegenstände dar. Bei aktuellen Systemen umfasst eine Beleuchtungsstation Lichtröhren, um die Gegenstände zu beleuchten. Klare Kunststoffabdeckungen sind über den Lichtröhren angeordnet, um diese vor den Gegenständen zu schützen, wenn diese an der Beleuchtungsstation vorbei geworfen werden. Dies vergrößert den Abstand zwischen den Lichtröhren und den Gegenständen. Die Anordnung der Lichtröhren unter großen Abständen zu den Gegenständen kann zum Auftreten von Schatten führen. Die Kamera kann den Schatten als einen weiteren Gegenstand betrachten, was ungeeignet ist und so zu einer falschen Berechnung und zu einer ungeeigneten Behandlung führt. Die Lichtröhren können nicht unmittelbar oberhalb der Abtastzeile angeordnet werden, weil diese die Sicht der Kamera auf die Gegenstände versperren würde. Es ist wünschenswert, die Lichtröhren so nahe und so kollinear wie möglich zu der Kamera-Abtastzeile anzuordnen, um Schatten zu verringern.
Gemäß einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung soll ein Verfahren zur Behandlung von leichten Gegenständen in einem automatisierten Massengut- bzw. Schüttgut-Behandlungssystem bereitgestellt werden, das eine optische Prüfung und ein Sortieren der Gegenstände verwendet, mit den Schritten:
die leichten Gegenstände werden entlang einer Strecke gefördert, die ein Zuführungsende und ein Austrittsende aufweist; es wird ein Luftstrom bereitgestellt, der entlang der Strecke gemeinsam mit den leichten Gegenständen strömt, um die leichten Gegenstände zu stabilisieren, wenn diese entlang der Strecke von dem Zuführungsende zu dem Austrittsende gefördert werden;
die leichten Gegenstände werden von dem Austrittsende der Strecke entlang dem Luftstrom ausgetragen; und
die leichten Gegenstände werden innerhalb eines sich außerhalb eines Bandbereichs befindlichen Gehäuses durch Einsatz einer optischen Prüfeinrichtung und einer Sortiereinrichtung behandelt; dadurch gekennzeichnet, dass durch Umgeben bzw. Einschließen des Austrittsendes mit einem außerhalb des Bandbereichs befindlichen Haubenabschnitt, der innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Gehäu ses ausgebildet ist, um den Luftstrom und die leichten Gegenstände aufzunehmen, der Einschluss des Luftstroms innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Haubenabschnittes für eine gleichmäßige Geschwindigkeit der Gegenstände gesorgt wird, so dass sich die leichten Gegenstände entlang einer kontrollierten Strömungsbahn bewegen.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Fördersystem bereitgestellt, mit:
einem Fördermittel, das ein Zuführungsende und ein Austrittsende aufweist, das beweglich ist, um auf sich die leichten Gegenstände von dem Zuführungsende zu dem Austrittsende hin zu befördern; und
einem Antriebsmechanismus, der mit dem Fördermittel gekoppelt ist;
einer Stabilisierungseinrichtung, welche das Fördermittel teilweise einschließt bzw. umgibt, so dass sich eine Fluidströmung entlang dem Fördermittel gemeinsam mit den leichten Gegenständen bewegen kann, um die leichten Gegenstände auf dem Fördermittel zu stabilisieren, so dass die leichten Gegenstände sich ungefähr mit derselben Geschwindigkeit wie das Fördermittel bewegen, während sich die leichten Gegenstände von dem Zuführungsende zu dem Austrittsende bewegen, wobei die Stabilisierungseinrichtung sich entlang dem Fördermittel erstreckt und gekennzeichnet ist durch einen endseitigen Haubenabschnitt, der sich über das Austrittsende des Fördermittels hinaus erstreckt und dieses umgibt, wobei der Endabschnitt ausgelegt ist, um eine gleichmäßige Geschwindigkeit der Gegenstände aufrechtzuerhalten und für eine kontrollierte Strömungsbahn zu sorgen, entlang der die leichten Gegenstände geworfen werden.
Das erfindungsgemäße, sich außerhalb des Bandbereichs befindliche Stabilisierungssystem sorgt für ein vollständig eingeschlossenes System, das die leichten Gegenstände stabilisiert, wenn diese in der Luft von dem zweiten Austrittsende des Förderbands geworfen werden. Der Luftstrom an dem Ende des Bandes und über dieses hinaus wird so gesteuert, dass leichte Gegenstände, die in den Luftstrom hineingeworfen werden, sich entlang einer bekannten und vorhersehbaren Trajektorie bewegen.
Außerdem kann für eine verbesserte Beleuchtung der Gegenstände gesorgt werden. Diese wird durch Einschließen der optischen Prüfstation und der Sortierstation in das sich außerhalb des Bandbereichs befindliche Stabilisierungssystem erzielt. Fenster sind in der Haubenstruktur vorgesehen, durch die Beleuchtungseinheiten, vorzugsweise Leuchtröhren, die Gegenstände beleuchten können, wenn diese sich an den Kameras vorbei bewegen. Die Fenster erstrecken sich zwischen den Leuchtröhren und den Gegenständen, wenn diese sich in der Luft entlang ihrer Trajektorie bewegen. Somit können sich die Lichtröhren näher zueinander befinden und so kollinear wie möglich zu der Abtastzeile sein.
Für ein besseres Verständnis der Erfindung und zur Darlegung, wie diese umgesetzt werden kann, wird nun in beispielhafter Weise auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen werden, in denen:
1 eine isometrische Darstellung eines automatisierten Massengut-Behandlungssystems mit einem sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem ist,
2 eine schematische Seitenansicht des automatisierten Massengut-Behandlungssystems gemäß der 1 ist,
3 eine Seitenansicht des automatisierten Massengut-Behandlungssystems gemäß der 1 ist,
4 eine vergrößerte Schnittansicht einer Zuführungsrutschbahn und von zugehörigen Elementen eines zweiten, sich auf dem Bandbereich befindlichen Stabilisierungssystems ist, das in der 1 gezeigt ist,
5 eine vergrößerte schematische Seitenansicht des außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems ist,
6 eine computergenerierte Darstellung von Luftgeschwindigkeiten an dem Ende des Förderbands ohne ein sich außerhalb des Bandbereichs befindliches Stabilisierungssystem ist,
7 eine computergenerierte Darstellung von Luftvektoren an dem Ende des Förderbands ohne ein sich außerhalb des Bandbereichs befindliches Stabilisierungssystem ist,
8 eine computergenerierte Darstellung von Luftgeschwindigkeiten innerhalb eines Stabilisierungstunnels eines sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems ist, und
9 eine computergenerierte Darstellung von Luftvektoren innerhalb eines Stabilisierungstunnels eines sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems ist.
Die 1–3 zeigen ein automatisiertes optisches Massengut- bzw. Schüttgut-Behandlungssystem 10, das ein sich auf dem Bandbereich befindliches Stabilisierungs system 12 und ein sich außerhalb des Bandbereichs befindliches Stabilisierungssystem 14 aufweist, um von einem Fördermittel 16 mitgeführte Gegenstände zu stabilisieren. Das Behandlungssystem 10 führt vorzugsweise eine optische Prüfung von großen Mengen von leichten Gegenständen aus, beispielsweise von Deckblatt-Tabak oder zerriebenen Tabakstängeln, Tabakresten bzw. -krümmeln, Holzschnitzeln oder leichtem Abfall. Man wird jedoch erkennen, dass die Stabilisierungssysteme 12 und 14 in ähnlicher Weise bei anderen Arten von automatisierten Behandlungsgeräten eingesetzt werden könnten, beispielsweise bei Verpackungssystemen.
Das Fördermittel 16 umfasst irgendein kommerziell erhältliches antistatisches Band 18. Dieser Typ von Band verringert jegliche statische Aufladung, die sich während des Betrieb entwickeln könnte. Eine statische Aufladung in dem Band kann dazu führen, dass die Gegenstände 17 (2) an dem Band anhaften könnten, was so die Effizienz des Systems verringern könnte. Das Band 18 bildet eine geschlossene Schleife um eine Antriebsrolle 20 und eine dazu beabstandete, frei laufende Endrolle 22. Ein Motor (nicht gezeigt), der mit der Antriebsrolle 20 gekoppelt ist, treibt eine Oberfläche 24 des Bandes 18 mit einer Geschwindigkeit in einer Richtung 26 zu dem sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem 14 an, das eine optische Prüfstation 28 und eine Sortierstation 30 umfasst.
Gegenstände 17 werden dem Band 18 von einem Zuführungssystem 46 zugeführt. Das Zuführungssystem 46 ist so dargestellt, dass dieses eine gekrümmte Rutschbahn 48 aufweist, auf der Gegenstände nach unten rutschen, um in etwa auf die Geschwindigkeit des Bands 18 beschleunigt zu werden. Die Gegenstände rutschen von einem unteren Ende 50 der Rutschbahn 48 ab und fallen auf das Band 18. Das Zuführungssystem 46 könnte alternativ als Zuführungs-Förderband, als inaktive Rutschbahn oder als vibrierende Rutschbahn eingesetzt werden.
Ein sich auf dem Bandbereich befindliches Stabilisierungssystem 12 hilft dabei, die Gegenstände, die von der Rutschbahn 48 herabfallen, auf die Geschwindigkeit des Bands 18 dadurch zu beschleunigen, dass eine Fluidströmung 52 erzeugt wird, vorzugsweise aus einem ohne weiteres verfügbaren Gas, wie beispielsweise Luft, die sich zwischen dem Band 18 und dem unteren Ende 50 der Rutschbahn 48 vorbeibewegt. Die Luftströmung 52 wirkt auf die Gegenstände ein, wenn diese von der Rutschbahn 48 auf das Band 18 herabfallen, und dient dazu, die Gegenstände auf die Geschwindigkeit des Bandes 18 zu beschleunigen. Der Luftstrom 52 hat eine Geschwindigkeit, die nicht gleich der Geschwindigkeit des Bandes 18 zu sein braucht. Nachdem die Gegenstände auf die Geschwindigkeit des Bandes 18 beschleunigt wurden, dient der Luftstrom 52 dazu, die Gegenstände auf dem Band 18 zu stabilisieren.
Genauer gesagt, würden die von der Rutschbahn 48 auf das Band 18 herabgefallenen Gegenstände typischerweise umhertanzen, umhertaumeln und umherrollen, was sonst eine Bandlänge 18 erfordern würde, so dass sich die Gegenstände in einigermaßen stabile Positionen beruhigen könnten. Das Stabilisierungssystem 12 beruhigt die Gegenstände auf dem Band 18 viel rascher, so dass das Band 18 kürzer sein kann und das Behandlungssystem 10 kompakter sein kann oder dass das Fördermittel 10 einen größeren Produktstrom mit derselben Geschwindigkeit und einem höheren Durchsatz fördern kann.
Das Stabilisierungssystem 12 verwendet eine Kammer bzw. Mischkammer 54, die Luft unter Druck aus einem Gebläse 56 über eine Röhre 57 aufnimmt. Eine Düse 58 in der Mischkammer 54 befindet sich unterhalb der Rutschbahn 48 und des Bandes 18 und erstreckt sich quer zu diesen, um für eine insgesamt gleichmäßige Strömung 52 von Luft zum Stabilisieren der Gegenstände zu sorgen. Das Band 18 trägt die Gegenstände zu dem sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem 14, wo diese behandelt werden.
Die 4 ist eine Seitenansicht des Zuführungssystems 46, das die Gegenstände an einem Empfangsende 60 der Rutschbahn 48 von einer Zuführungs-Rütteleinrichtung (nicht gezeigt) empfängt. Die Gegenstände werden von der Schwerkraft beschleunigt, wenn diese entlang der Rutschbahn 48 über eine Krümmung 64 zu dem unteren Ende 50 hin rutschen. Die Kammer bzw. Mischkammer 54 befindet sich unterhalb der Rutschbahn 48 und nimmt Luft unter dem Druck von dem Gebläse 56 auf. Die Krümmung 64 in der Rutschbahn 48 wirkt mit einer geneigten Bodenfläche 66 der Mischkammer 54 zusammen, um eine Düse 58 auszubilden, die sich über die Breite des Bands 18 erstreckt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform bildet die Düse 58 eine Öffnung mit einer Höhe 68 von etwa 0,25 Inch (0,5 cm) aus.
Um die statische Aufladung weiter zu verringern, wird ionisierte Luft verwendet, um die Strömung 52 zu erzeugen. Die ionisierte Luft wird dadurch erzeugt, dass die Luft sich in der Mischkammer 54 an einem Ionisierungsstab 62 vorbei bewegt, der in einer beliebig geeigneten Weise innerhalb der Mischkammer 54 angeordnet ist. Der Ionisie rungsstab 62 erstreckt sich über die Breite des Bandes 18 und ist von der Art, die dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und von diesem verwendet wird.
Obwohl ein bestimmtes Zuführungssystem 46 gezeigt und beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, dass andere Zuführungssysteme dazu verwendet werden können, um die leichten Gegenstände auf ein Fördermittel zu bringen, so dass diese im Wesentlichen dieselbe Geschwindigkeit wie das Band 18 haben.
Das auf dem Bandbereich befindliche Stabilisierungssystem 12 umfasst außerdem einen Tunnel 70, der die Oberseite 24 des Bandes 18 von einem Tunneleingang 72 aus einschließt. Der Tunnel 70 ermöglicht, dass das Stabilisierungssystem 12 eine Strömung 74 aus einem Fluid erzeugen kann, vorzugsweise aus einem allgemein verfügbaren Gas, wie beispielsweise Luft, das sich über die Länge des Bandes 18 und entlang von diesem bewegt.
Der Tunnel 70 wird von einer Haube 79 ausgebildet, die sich oberhalb des Bandes 18 befindet und sich entlang von diesem erstreckt.
Der Fachmann auf diesem Gebiet wird erkennen, dass ein beliebiges, auf dem Bandbereich befindliches Stabilisierungssystem dazu verwendet werden kann, um die leichten Gegenstände auf dem Förderband zu stabilisieren. Beispielsweise kann ein doppeltes Förderbandsystem, wie beispielsweise das Tobacco Scan 6000, das von der Elbicon mit Sitze nahe Brüssel in Belgien hergestellt wird, verwendet werden, das ein sich gegenläufig drehendes Förderband verwendet, das sich unterhalb des die leichten Gegenstände tragenden Förderbands befindet. Das sich gegenläuftg drehende Förderband erzeugt eine Luftströmung zwischen dem unteren Förderband und dem sich gegenläufig drehenden Förderband, um die Gegenstände auf dem unteren Förderband zu stabilisieren.
Bei einem herkömmlichen Fördersystem, das kein luftgestütztes Stabilisierungssystem einsetzt, bewegt sich nur eine sehr dünne Grenzschicht der Luft mit oder beinahe mit der Geschwindigkeit des Förderbands. Bei einem Plattenförderband erstreckt sich die Grenzschicht typischerweise über einige wenige Millimeter oberhalb des Bandes. Gegenstände mit Dicken größer als einige Millimeter erstrecken sich über die Grenzschicht hinaus in eine langsamere oder allgemein stehende Luft. Als Folge können die Gegenstände oder einige Gegenstände von der sich langsamer bewegenden Luft ver zögert werden, was so die Gegenstände auf dem Band destabilisiert und dazu führt, dass diese umherrollen, umhertaumeln, umhertanzen oder miteinander zusammenstoßen.
Der Luftstrom 64 erzeugt einen Luftzug entlang eines Tunneleingangs 72, so dass die auf dem Band 18 getragenen Gegenstände allmählich von Luftströmungen mit immer größerer Geschwindigkeit stabilisiert werden. Das Stabilisierungssystem 12 stabilisiert die auf dem Band 18 geführten Gegenstände, so dass diese im Wesentlichen stabil sind und sich mit der Geschwindigkeit des Bands zu dem sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystem 14 bewegen.
Das sich außerhalb des Bandbereichs befindliche Stabilisierungssystem 14 umfasst einen endseitigen Haubenabschnitt 80 (5), der sich durch die Prüfstation 28 erstreckt und die Sortierstation 30 trägt, um für die Gegenstände eine geschlossene Umgebung bereitzustellen, wenn diese das Band 18 verlassen.
Die Prüfstation 28 umfasst ein Gehäuse 82, das ein Paar aus einer oberen und einer unteren Beleuchtungseinheit 84 und 86 einschließt, sowie aus einem oberen und einem unteren Kameramodul 88 und 90, um ausgewählte optische Eigenschaften der Gegenstände zu identifizieren, wenn diese sich von dem Band 18 wegbewegen. Die Beleuchtungseinheiten 84 und 86 sind typischerweise Leuchtstoffröhren, die in ein Trägersystem (nicht gezeigt) montiert sind, das beispielsweise Rohrsockel umfasst, die von einem Lichtquellenträger getragen werden, der mit einem Gehäuse 82 verbunden ist. Kameras 88 und 90 betrachten die Gegenstände entlang von jeweiligen Sichtlinien 92 und 94 über einstellbare Spiegel 96 und 98. Die Prüfstation 28 kann die vorausgewählten Eigenschaften der Gegenstände gemäß Verfahren und Systemen identifizieren, die in US-A-5,085,325 beschrieben sind.
Wie man am besten in den 3–5 sehen kann, ist ein oberes und ein unteres transparentes Fenster 100 und 102 in den endseitigen Hauptabschnitt 80 eingebaut, um die Gegenstände 17 zu beleuchten, wenn diese das sich außerhalb des Bandbereichs befindliche System 14 passieren, so dass die Kameras 88 und 90 die Gegenstände betrachten können. Die Fenster können aus einem beliebigen, dauerhaften transparenten Material bestehen, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff. Das obere Fenster 100 kann von Klammern 104 getragen und mit Befestigungsmitteln 106 gesichert sein. Das untere Fenster 102 kann mit Befestigungsmitteln 107 an Flanschen 108 und 110 des endseitigen Hauptabschnittes 80 befestigt sein. Diese Fenster schützen die Beleuchtungseinheiten 84 und 86 vor den Gegenständen und vor irgendwelchen anderen Körperchen, die in dem Strom von Gegenständen enthalten sein könnten. Die Beleuchtungseinheiten 84 und 86 befinden sich sehr nahe bei den Gegenständen 17 und den Sichtlinien 92 und 94, ohne das Gesichtsfeld der Kameras 88 und 90 zu beeinträchtigen. Die Kameras 88 und 90 betrachten die Gegenstände entlang einer horizontalen Abtastlinie S (3), die sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bands 18 erstreckt. Die Abtastzeile ist im Wesentlichen genauso lang wie das Band 18 breit ist. Die Leuchtröhren sind so montiert, dass diese sich senkrecht zu der Bewegungsrichtung des Bandes 18 erstrecken und diese sind deshalb parallel zu der Abtastzeile. Die Leuchtröhren können nicht exakt kollinear zu der Abtastzeile sein, weil dies sonst die Sicht der Kameras 88 und 90 versperren würde. Die Leuchtröhren sind jedoch deutlich kollinearer zu der Abtastzeile, als dies bei Systemen gemäß dem Stand der Technik möglich gewesen ist. Somit wird für eine verbesserte Beleuchtung der Gegenstände 17 gesorgt.
Nachdem die Gegenstände die Prüfstation 28 durchlaufen haben, verwendet eine Sortierstation 30 mehrere "Blasströme" X (5) über die Breite des Bandes 18, um druckbeaufschlagte Luft zu erzeugen, die durch eine Zugangsöffnung (nicht gezeigt) in dem endseitigen Haubenabschnitt 80 gerichtet wird, um ausgewählte (typischerweise fehlerbehaftete) Gegenstände abzulenken, die entlang einer normalen Trajektorie 112 geworfen werden, die sich von einem Band 18 aus erstreckt. Die Gegenstände können von der Sortierstation 30 in eine Fehler-Rutschbahn A abgelenkt werden, so dass akzeptable Gegenstände in eine Akzeptanz-Rutschbahn B getrieben werden können.
Eine Luftvorhangseinheit 114 mit einer einstellbaren Düse 116 befindet sich unterhalb der Endrolle 22 und richtet einen Luftstrom 113 zu der Normal-Trajektorie 112. Der Luftstrom 118 dient dazu, um vergleichsweise kleine oder leichte Gegenstände mit einer normalen Trajektorie zu unterstützen und zu verhindern, dass leichte Gegenstände, von einer turbulenten Luftströmung um die Rolle 22 herumgezogen und unter dieser gezogen werden.
Beispielsweise bewegt sich, wenn sich das Band 18 bewegt, eine zufällige Grenzschicht von Luft mit diesem mit, wenn sich das Band 18 nach unten um die Endrolle 22 nach unten bewegt. Dies kann man in den 6 und 7 erkennen, die computerge nerierte Darstellungen der Luftströmung 111 bzw. der Luftströmungsvektoren 113 zeigen. Diese Darstellungen wurden mit einer Finite-Element-Analyse-Software für simulierte Fluiddynamiken erzeugt, um ein Band 18 wiederzugeben, das mit einer Geschwindigkeit von 15 Fuß/Sekunde (4,5 m/Sekunde) bewegt wird.
Diese Darstellungen zeigen, dass sich die Luft, die sich weg von dem Band bewegt, verlangsamt. Wenn sich die Luft verlangsamt, entwickelt diese ein zufälliges oder turbulentes Strömungsmuster. Die Grenzschicht der sich bewegenden Luft verbleibt jedoch in der Nähe des Bands und kann kleinere und leichtere Gegenstände von der normalen Trajektorie 112 hinab zu der Rolle 22 und um diese herum richten. Leichte Gegenstände, die keine ausreichende Masse haben, um sich auch weiterhin entlang einer gewünschten vorhergesagten Bahn zu bewegen, nachdem diese das Band verlassen haben, können von der turbulenten Luftströmung eingefangen werden. Diese leichten Gegenstände werden entweder von der Rolle 22 herabgezogen oder bewegen sich entlang von nicht vorhersagbaren Bahnen, was so zu einer ungenauen Behandlung führt. Die Luftvorhangseinheit 114 hilft dabei, die Gegenstände zu stabilisieren, so dass das System die Gegenstände genauer behandeln kann.
Die Luftvorhangseinheit 114 weist ein Gehäuse 120 (5) auf. Die Oberseite 122 des Gehäuses kann mit Hilfe einer Zahnstange 124 und eines Zahnrads 126 horizontal eingestellt werden, das entweder von Hand oder einem Motor (nicht gezeigt) gedreht werden kann. Diese Einstellung variiert die Düsenöffnung 116, durch welche die Luft gerichtet wird, und ermöglicht eine Kontrolle bzw. Steuerung des Luftstroms. Der Luftstrom dient auch dazu, das untere Fenster 102 von jeglichen Dreckteilchen oder Staub zu reinigen. Um den Aufbau einer statischen Aufladung auf dem unteren Fenster 102 zu verhindern, befindet sich außerdem ein Ionisierungsstab 128, ähnlich dem Ionisierungsstab 62, der innerhalb der Mischkammer 54 verwendet wird, innerhalb des Luftvorhangs 114.
Der Luftstrom von dem Luftvorhang wird außerdem von einer zweiten Zahnstange 130 und einem zweiten Zahnrad 132 gesteuert. Das Zahnrad 132 kann entweder von Hand oder einem Motor (nicht gezeigt) gedreht werden, um eine Seitenwand 134 der Haube 80 selektiv abzusenken, um den Luftstrom nach oben zu den Gegenständen zu richten.
Der von der Luftvorhangseinheit 114 ausgebildete Luftstrom 118 verschiebt die Wirkung der zufälligen Grenzschicht auf kleinere oder leichtere Gegenstände, um die Genauigkeit des Sortierens der Sortierstation 30 zu verbessern.
Außerdem reduziert der Luftstrom 118 die Staubmenge, die von der Grenzschicht der strömenden Luft zu den Beleuchtungseinheiten 84 und 86 und entlang dem Band 18 mitgeführt wird, um so die Sauberkeit und den Wirkungsgrad sowohl der Beleuchtungseinheiten als auch der Fenster zu verbessern.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform behandelt das Behandlungssystem 10 Tabakblattprodukte, Holzschnitzel oder Schutt mit einem Band 18 mit einer Breite von 2–6 Fuß (0,6–1,8 m) und angetrieben mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1500 Fuß/Minute (7,6 m/Sekunde). Das Stabilisierungssystem 12 mit einer Düse 50 mit einer Höhe von 0,25 Inch (0,006 m), durch die der Luftstrom 52 mit einer Geschwindigkeit von 10.000 Fuß/Minute (50,8 m/Sekunde) getrieben wird, versetzt um etwa 850 Fuß³/Minute (24,1 m³/Minute) (Standard). Die Luftvorhangseinheit 114 mit einer Düse 116 mit einer Öffnungshöhe von 0,125 Inch (0,32 cm), durch die hindurch sich der Luftstrom 118 mit bis zu 6000 Fuß/Minute (30 m/Sekunde) bewegt, versetzt um 276 Fuß³/Minute (7,82 m²/Minute) (Standard).
Wenn die Gegenstände das Band 18 verlassen, sind diese innerhalb des endseitigen Haubenabschnittes 18 vollständig eingeschlossen, wenn diese entlang der Beleuchtungsstation 28 und der Sortierstation 30 geworfen werden. Die Tatsache, dass die Gegenstände innerhalb des endseitigen Hauptabschnittes 18 eingeschlossen sind, und die Einstellbarkeit des Luftstroms, der von dem Luftvorhang 114 erzeugt wird, hält die Geschwindigkeit gleichmäßiger aufrecht. Somit bewegen sich die Gegenstände entlang einer vorhersagbareren Trajektorie, was in einer genaueren und effizienteren Behandlung der Gegenstände resultiert.
Die 8 und 9 sind computergenerierte Darstellungen von Geschwindigkeiten 136 und Vektorbahnen 138 des Luftstroms innerhalb des Tunnels des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems 14. Diese Darstellungen wurden mit Hilfe einer Finite-Element-Analyse-Software zur Simulation von Fluiddynamiken erzeugt, um das Band 18 darzustellen, das mit einer Geschwindigkeit von bis zu 17 Fuß/Sekunde (5,18 m/Sekunde) angetrieben wurde. Diese Bedingungen repräsentieren ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem das Behandlungssystem 10 Tabakblattprodukte oder Holzschnitzel behandelt.
Diese Darstellungen zeigen, dass das Muster des Luftstroms innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Stabilisierungssystems 14 laminarer und somit vorhersagbarer ist als bei herkömmlichen Systemen. Somit kann die Sortierstation 30 die Gegenstände genauer behandeln.
Das Stabilisierungssystem könnte andere Gase als Luft und auch andere Fluide als Gase einsetzen.

Claims

Verfahren zur Behandlung leichter Gegenstände (17) in einem automatisierten Massengut-Behandlungssystem (10), das eine optische Prüfung und ein Sortieren der Gegenstände verwendet, mit den Schritten: die leichten Gegenstände werden entlang einer Strecke gefördert, die ein Zuführungsende und ein Austrittsende aufweist; es wird ein Luftstrom (74) bereitgestellt, der entlang der Strecke gemeinsam mit den leichten Gegenständen strömt, um die leichten Gegenstände zu stabilisieren, während diese entlang der Strecke von dem Zuführungsende zu dem Austrittsende gefördert werden; die leichten Gegenstände werden von dem Austrittsende der Strecke entlang dem Luftstrom ausgetragen; und die leichten Gegenstände (17) werden innerhalb eines sich außerhalb eines Bandbereichs befindlichen Gehäuses (82) durch Einsatz einer optischen Prüfeinrichtung (28) und einer Sortiereinrichtung (30) behandelt; dadurch gekennzeichnet, dass durch Umgeben bzw. Einschließen des Austrittsendes mit einem sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Haubenabschnitt (80), der innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Gehäuses (82) ausgebildet ist, um den Luftstrom und die leichten Gegenstände (17) aufzunehmen, der Einschluss den Luftstrom innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Haubenabschnitts (80) beeinflusst, um für eine gleichmäßige Geschwindigkeit der Gegenstände zu sorgen, so dass sich die leichten Gegenstände entlang einer kontrollierten Strömungsbahn bewegen.
Verfahren nach Anspruch 1, mit den weiteren Schritten: die optische Prüfeinrichtung (28) wird zumindest mit einer Beleuchtungseinheit (84) bereitgestellt; und die leichten Gegenstände (17) werden innerhalb des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Gehäuses (82) durch zumindest ein transparentes Fenster hindurch beleuchtet, das sich zwischen der Beleuchtungseinheit und den leichten Gegenständen befindet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, mit den weiteren Schritten: die Sortiereinrichtung wird auf dem Haubenabschnitt (80) abgestützt; und eine Zugangsöffnung wird in dem sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Haubenabschnitt (80) bereitgestellt, um für eine Verbindung zwischen der Sortiereinrichtung (30) und dem Innenraum des Gehäuses des sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Haubenabschnitts (80) zu sorgen.
Fördersystem (10), mit: einem Fördermittel (16) mit einem Zuführungsende und einem Austrittsende, das beweglich ist, um auf sich die leichten Gegenstände (17) von dem Zuführungsende zu dem Austrittsende hin zu fördern; und einem Antriebsmechanismus, der mit dem Fördermittel gekoppelt ist; einer Stabilisierungseinrichtung, welche das Fördermittel teilweise einschließt bzw. umgibt, so dass sich eine Fluidströmung (74) entlang dem Fördermittel gemeinsam mit den leichten Gegenständen bewegen kann, um die leichten Gegenständen auf dem Fördermittel (16) zu stabilisieren, so dass die leichten Gegenstände sich ungefähr mit der selben Geschwindigkeit wie das Fördermittel bewegen, während sich die leichten Gegenstände von dem Zuführungsende zu dem Austrittsende bewegen, wobei sich die Stabilisierungseinrichtung entlang dem Fördermittel erstreckt und diese gekennzeichnet ist durch einen endseitigen Haubenabschnitt (80), der sich über das Austrittsende des Fördermittels hinaus erstreckt und dieses umgibt, wobei der Endabschnitt (80) ausgelegt ist, um eine gleichmäßige Geschwindigkeit der Gegenstände aufrecht zu erhalten und für eine kontrollierte Strömungsbahn zu sorgen, entlang der die leichten Gegenstände geworfen werden.
System nach Anspruch 4, weiterhin umfassend einen sich außerhalb des Bandbereichs befindlichen Behandlungsabschnitt, mit: einer optischen Prüfstation (38), um die leichten Gegenstände zu beleuchten und zu betrachten, während sich diese innerhalb des Endabschnitts der Stabilisierungseinrichtung bewegen; und zumindest einem transparenten Fenster (100, 102) in dem endseitigen Haubenabschnitt (80) der Stabilisierungseinrichtung und zwischen der optischen Prüfstation (28) und den leichten Gegenständen, durch welches hindurch die leichten Gegenstände beleuchtet und mittels der optischen Prüfstation betrachtet werden.
System nach Anspruch 5, wobei der sich außerhalb des Bandbereichs befindliche Behandlungsabschnitt eine Sortierstation (30) zum Sortieren der leichten Gegenstände innerhalb des endseitigen Haubenabschnittes (80) der Stabilisierungseinrichtung umfasst.