专利名称：用于分拣邮件容器的发送系统和发送方法
技术领域：
本发明总体上有关邮件的自动分拣和发送，邮件被分拣进入如信盘或信盆这样的容器中并被发送至手推车中。本发明尤其针对这样一种发送系统，该系统用于接收装有分拣信件的随机信盘或信盆并将这些容器发送至将信件递送至当地邮局的特定车中。
在自动邮件处理和分发中心中的发送操作，从来就一直是一件劳动强度大的工作。未经分拣的邮件进入到邮件处理和分发中心并被自动分拣设备分拣进入各个信盘和信盆中，这些信盘和信盆然后则被发送到一种称为东部地区邮件容器(Eastern Regional Mail Container)(ERMC)的车上，该车为一具有两固定小脚轮和两转动小脚轮的带轮容器。信盘或信盆具有一条形码用于识别其目的地并可以是敞口的、或被覆盖有一个套、或被套上并被捆扎好。
已作出努力来减轻与发送信盘或信盆相关联的人工劳动。然而，这些努力仅取得了很有限的成效。如
图1所示的在一发送系统1上所作的尝试包括一龙门架机器人2，它从一累积传送装置3检出信盘并将每一信盘放入一特定的手推车4中。由于每个信盘的发送是由一机器人来进行的，人工劳动量得到适当的减轻。但发送系统1的吞吐量仍不是令人满意的。原因是机器人一次仅能将一个信盘或信盆挪进一个手推车中。此外，安全规则要求当一手推车被装满并需要从发送系统被人工推走并再换之以一辆空手推车时，则需要机械上锁定机器人2以免发生伤人。因此，每次当一辆手推车装满时，则需要关闭整个发送系统，由此则进一步降低了系统吞吐量。尽管可这样地来改造发送系统1，即仅在手推车被移走的区域中锁定龙门架机器人2而不是在全区域锁定，但这种用于更换手推车的选择性锁定方法做起来将是复杂和费钱的。
另一种已有技术的发送系统5采用一单柱型机器人6，它通过转动来从卸货传送装置8上检出信盘(图2)并将它们放入手推车7。发送系统5仍承受着与发送系统1相同的那些限制条件。当一手推车7被装满时，需要锁定机器人6而同时工作人员则要换掉手推车7。
除了上述的限制之外，已有的发送系统还局限于仅能处理在发送操作前被加了套的邮件盘。其结果是降低了灵活性，从而限制了已有发送系统的有用性。
因此，本发明的目的是提供一种能显著增加吞吐量的发送系统和一种发送方法。另外也希望提供这样一种发送系统，它既能处理不同尺寸的信盘和信盆，也能处理那些敞口的、加套的、或覆盖有纸板的容器。所有这些应优选地在这样一个系统中来完成，该系统要将垂直高度降至最小，因为系统经常安装在那些具有有限的天花板高度的设施中。任何一种这样的发送系统必须符合所有相关的安全要求。
本发明的这一目的的解决方案是通过如权利要求1所述的一种用于随机排列的分拣邮件容器的发送系统和如权利要求23所述的一种发送方法来实现的。本发明的优选实施例则由权利要求2～25和27～30来提供。
根据本发明的一个方面，一种将随机排列的分拣邮件容器发送至特定的发送手推车的高吞吐量发送系统包括一分拣传送装置，它具有一由一传送面所规定的干线；多个从该干线伸出的支线；以及在每根支线上的一转向机构。该转向机构有选择地将容器从传送面转入相关支线中的一根上。根据本发明的这一方面，一种邮政发送系统还包括至少一个运输机构，它将容器从每一根支线上运输到与该支线并置的一容器上。
本发明是基于这样的一种认识，即系统吞吐量可通过将分拣功能与手推车装载功能相分离来显著地加以提高。通过分离这些功能，则可获得更多的运输机构，它们在当被组合工作时可显著地增加吞吐量。运输机构数目的增多则增加了吞吐量，而同时系统则处于充分工作状态。此外，当一特定的手推车被更换以一空手推车时由于仅需要将与该特定手推车相关联的运输机构机械上锁定其操作，因此为用一辆空手推车来更换一辆载满的手推车则不需要锁定整个系统。这样，系统的吞吐量便得到进一步提高。
根据本发明的另一方面，一容器发送系统包括一如前述规定的分拣传送装置和一与每一根支线相联的运输机构。该运输机构将容器从该支线上运输到一下属的手推车上并包括有一可伸展支撑件和垂直升降机。该可伸展支撑件适用于从支线上检出容器并将这些容器插到相关手推车中。垂直升降机适用于在支线的垂直水平面和手推车的垂直水平面之间移动支撑件。可伸展支撑件被构造成能优越地处理不同尺寸的容器。这样可使运输机构能运输不同尺寸的信盘和信盆。具有优点的是，可伸展支撑件啮合住容器的底侧，这样使系统既可处理被覆盖的容器又可处理敞口的容器。
根据本发明的另一方面，一种将随机排列的分拣邮件容器发送到手推车的方法包括将容器分类至特定的位置，每一位置均与一手推车相联系并在每一个这样的特定位置和相联系的手推车之间运输容器。
通过结合附图来重新考虑下述的说明可了解本发明的上述以及其它的目的、优点及其特征。
图1为一已有技术的发送系统的一顶视图；图2为另一已有技术的发送系统的与图1相同的视图；图3为根据本发明的一高吞吐量发送系统的一顶视图；图4为图3中以点线画出并标以Ⅳ的部分的一放大图；图5为一发送子系统；图6为沿图5中Ⅵ-Ⅵ线所作的一剖视图；图7为沿图5中Ⅶ-Ⅶ线所作的一侧立视图；图8为一运输机构的一后立视图；图9为图8的该运输机构的一侧立视图；图10为一运输机构的可伸展支撑件的一侧立视图；图11为图10中的该支撑件的一顶视图；图12为示出围绕一运输机构的安全围栏的一侧立视图；图13为示出围绕数个相邻运输机构的安全围栏的一顶视图14为一装载有一特定类型的信盘的手推车的一后端侧立视图；图15为一装载有一特定类型的信盆的手推车的一后端侧立视图；图16a-d为不同的能用该发送系统所发送的容器的透视图；图17a-c为结合不同类型的容器加以使用的分拣支线的后立视图；图18为本发明的一替代实施例的一顶视图。
以下专门参照附图以及在其中所示的示例性实施例，在图3中所闸述的一种高吞吐量发送系统20可包括多个发送子系统22。子系统的数目可根据特定的用途加以选择，在所阐述的实施例中，采用常规分拣设备(图中未示出)将邮件分拣到信盘中并递送至图中用点线画出的一合并区24，该合并区24将邮件馈送至同样用点线在图中表示的一分拣子系统26，该子系统26将各个分拣邮件盘转向至每个发送子系统22以及一个或多个可选择的人工发送区域28，这些区域28在图中也以点线画出。如将在下面更要详细解说的那样，发送系统20将分拣信件盘自动发送至常规的东部地区邮件容器(ERMC)或类似的美国邮政(USPS)铁路车箱。
在所示的应用中，信盘在被发送前可被加上套和捆扎或者不加套。相应地，如图4所示的那样，分拣子系统26的取出线通至人工的预发送操作，图中在30处以点线示出。应该理解的是，在其它应用中可能不提供这种预发送操作。从该预发送操作30出来有一输入传送装置32与一分拣线36相横切，该输入传送装置32在图示的实施例中由一倾斜皮带传送装置34a、一拐弯传送装置34b、一倾斜皮带传送装置34c、以及一“不读”卸料斜槽34d组成。扫描器38a或38b读取邮件容器侧上的条形码(图中未画出)，且当一次成功的读取发生时，一转向器40将容器转到分拣线36上。如果没有产生一次成功的读取，容器则继续行进至斜槽34d。
容器一旦到达分拣线36上之后，它便继续经过一系列的转向器42(图5)。每个转向器42用来将容器侧向转离分拣线36的传送表面而进入到一支线44上。在所示实施例中，一对支线44被配置在分拣线36的相对两侧，在这种情况下，转向器42为一双向的转向器。应该理解的是，在其它的应用中，支线可能被安排在分拣线36的单侧，此时转向器42为一单向的转向器。在所示实施例中，分拣线36的传送面由多个基本平行的动力滚轮组成。转向器40和42为一动力弹起式转向器。动力滚轮传送装置优选地为一种商业上可从MannesmannDematic Rapistan公司购得的动力轴传送装置，但也可使用其它的动力滚轮传送装置或其它的动力传送面。尽管在图示实施例中，转向器40、42为弹起式皮带驱动转向器，但也可采用诸如轮式转向器、正位移转向器、推进器以及类似装置等其它的转向器。在所示实施例中，分拣线36具有一闭合回路的形式。这一种结构形式为那些因某种原因在第一次通过时不能被转向的容器提供了再循环的可能性。在这种结构形式中，分拣线36包括有半圆形端部区46，它们由MannesmannDematic Rapistan公司制造的带式拐弯传送装置所组成。然而应理解的是，分拣线36也可以是一根直线或适合各应用的任何其它的几何布置形式。
每一发送子系统22均包括一个或多个运输机构50。每个运输机构50将容器从支线44之一运输至位于相关支线下属的一手推车52(图6和图7)。每个运输机构50包括一可伸展支撑件54(图7)，它从相关支线上检出容器并将容器插入相关的手推车52。运输机构50还包括一垂直升降机56，它在相关支线44的垂直水平面和相关手推车52的垂直水平面之间移动支撑件54。垂直升降机56包括一对垂直指向的梁58和一个被支撑住沿着梁58的长度行走的吊车60(图8和9)。多个间隔开的滑轮62旋转地支承一根皮带64，其两端部66被连接至吊车60上。一个伺服控制的电机68转动上滑轮62，从而移动皮带64以及与之相连的吊车60。一个配重70，其大小等于吊车60的重量加上一半的预期载荷，该配重70被加至与吊车60相对的皮带64上以降低电机68所需的力矩量。
可伸展支撑件54包括一可沿轨道74伸展的容器提升器72和一选择性地沿轨道85相对于提升器72可移动的卸料器76(图10和11)。提升器72包括一沿轨道74水平行驶的小车78和一组抓手80，抓手80用于抓取容器，其抓取的方式将在以下详加规定。卸料器76包括一支座82和一小车84，小车84独立于提升器72沿轨道85行驶。第一和第二电机86控制小车78和84的运动以选择性地伸展和缩回提升件72和卸料器76。特别是，提升器72和卸料器76一起伸展和缩回以将一个或多个容器从一支线44上举起并将这一容器或这些容器沉放到相关的手推车52上。另外，在当提升器72伸展时卸料器76可保持静止。一经一个或多个容器被放置到手推车上之后，卸料器76保持静止，而提升器72则缩回以防止该容器或这些容器随提升器一起缩回。在所示的实施例中，电机86为变频电机用于提供对提升器72和卸料器76的加速度的精密控制。电机86被优选地控制在这样一种方式以在提升器和卸料器的上半个行程中提供一恒定的加速度而在它们的下半个行程中提供一恒定的减速度。
如图13所示，每一运输机构具有一与之相联的停泊站100。停泊站100具有导槽(图中未画出)用于接纳手推车52的轮子并可沿箭头104方向移动来使一手推车被推上或推下该停泊站。停泊站100还包括一对准装置102，它位于手推车近旁以对准被插入手推车中的包裹。在图示实施例中，对准装置102是漏斗形的。
每一根支线44由一桁架和一系列滚轮90组成，滚轮90可以是重力滚轮或动力滚轮(图17a-17c)。一系列狭槽92被形成在桁架88中位于滚轮90之间。抓手80被构造成当提升器72伸展并抬高时穿过狭槽92以从相关的支线44上检出容器。这种构造形式使得发送系统能处理不同尺寸的容器。图17a示出该发送系统处理一具有斜侧面的信盘94a。图17b示出该发送系统处理一具有直边的信盘94b。图17c示出该发送系统处理一信盆94c，该信盆94c要显著大于信盘94a和94b。如图14所示，信盘94a和94b被单行排列在手推车52上成三列，每列4个信盘。与之相反，图15则示出信盆94c被在高度方向成两行排列成两列，每列两层。发送系统20可如下地互换性地处理信盘和信盆。
当信盘94a和94b正被发送时，相关的转向器将信盘转向至一支线44上直至一定数量的信盘比如三个信盘被转向为止。此时，提升器72检出该三个信盘，而垂直升降机56将该提升器降至相对于手推车52的一适当高度。提升器与卸料器一起被伸展至高于先前已被存放好的信盘，如图7中左图所示，而提升器被退回，此时卸料器则被保持在其伸展开的位置上以存放信盘。
与此相反，当信盆94c被发送系统20所处理时，一转向器42将信盆转向至适当的支线44直至一定数量的信盆比如两个信盆被转向至该支线上为止。此时，提升器72被伸展而该两个信盆被升起到提升器上，提升器然后则从支线上被缩回。然而，垂直升降机此时并不移动可伸展支撑件。在转向器42将另外两个信盆转至支线44上之后，提升器再次被伸展，而该其余的两信盆则与前面两已被放好的信盆一起被放置到提升器上。此时，垂直升降机将可伸展支撑件降低至相对于手推车52的合适高度，而全部4个信盆则以前述的方式被载到手推车上。
这一将信盘或信盆转向至支线上并将容器在每根支线和相关手推车之间传输的周期一直进行到直至一特定手推车被装满为止。此时，与该手推车相关联的运输机构被从电气和机械上切断操作且由此禁止作任何进一步的运动。如图12和13所示，包括运输机构50在内的每个手推车领域被围以具有可动门98的栅栏96。当一手推车被装满时，门98被打开，小车被撤出并代之插入一空手推车。一经门98再次被关上，相关的运输机构50则被允许操作。这种配置的一个优点是，当一手推车装满时仅需切断一个运输机构50，而其余的运输机构和支线仍继续分拣和运输容器。这样极大地增加了吞吐量，因为每次当一个手推车满载时则无需切断整个发送系统。
由此可见，本发明提供了一种能与一邮件处理和分发中心一起使用的独特的发送系统，该系统发送被分拣的信件容器，这些信件容器被随机提供给该发送系统再到合适的手推车，用于将它们发送至各邮局或其它的美国邮政(USPS)服务设施。通过将分拣和运输功能分离开，一种根据本发明的发送系统则可使每种功能以其所需的步调来执行而不会与另一功能的步调相互干涉。另外，运输功能还可根据需要任意细分为许多运输单元以与分拣功能的承载程度相平衡。此外，即使当一个或数个满载手推车正在与空手推车进行交换时，也可使该系统继续以几乎满负荷的程序进行工作。再者，本发明还可被执行在一较低天花板高度的环境条件下。具有优点的是，一根据本发明的发送系统可处理不同尺寸和形状的容器，也可处理那些被加套的和不加套的容器。这样便极大地增加了系统的万能性。
不同的替代方案是可能的。例如，可以不是垂直地将容器从支线上运输到一下属的手推车上，在本发明的范围之内可将手推车相对于支线抬高并直接将容器从支线传递至手推车。尽管这种结构形式可减少周期时间，但它却导致系统高度的整体增加。该实施例可用在天花板高度不是一个重大因素的地方。
在图18所示的另一替代实施例中，一种发送系统20′包括一分拣线36′，该分拣线36′如图所示为一单向的转向装置，但它也可以是一种双向转向装置。分拣线36′包括多个转向器42′，每个转向器42′与一支线44′相联系。转向器42′既将容器从分拣线36′上转向下来还将容器从起始转向装置上垂直地运输至支线44′。在该实施例中提供有多个运输装置50′，但每个运输装置50′只在一定数量的支线44′之间运动。这样，当一特定支线被装满时，运输机构50′移动至该支线，将该排容器运输至下属手推车(图中未画出)，并将容器插入到手推车上。运输机构50′然后便空出来移动至另一支线来传送其负载。在发送系统20′中，当多个被装载的手推车中的任一个被装满时，则会需要禁止运输机构50′。因此，发送系统20′会具有多少被减少的吞吐量，但代价是费用节省了。
在不偏离本发明原理的条件下可进行对上面专门叙述到的实施例的修改，这种修改也倾向于仅仅局限于本发明所附权利要求范围之内。
附图标记1发送系统2龙门架机器人3累积传送装置4手推车5发送系统6单柱型机器人7手推车8卸货传送装置20,20′发送系统22发送子系统24合并区26分拣子系统28人工发送区域30人工预发送操作32输入传送装置34a倾斜皮带传送装置34b拐弯传送装置34c倾斜皮带传送装置34d“不读”卸料斜槽36,36′分拣线38a扫描器38b扫描器40转向器42,42′转向器44,44′支线46半圆形端部区50,50′运输机构52手推车54可伸展支撑件56垂直升降机58梁60吊车62滑轮64皮带66皮带端部68伺服控制的电机70配重72容器提升器74轨道76卸料器78小车80抓手84小车85轨道86电机90滚轮92狭槽94a信盘94b信盘94c信盆96栅栏98可移动门100停泊站102对准装置104对准装置的移动方向
权利要求
1．一种邮政发送系统(20,20′)，它将随机排列的分拣邮件容器(94)发送至专门发送手推车(52)上，该系统包括一分拣传送装置(36,36′)，它具有一根为一传送面所规定的干线；多个从所述干线伸展开的支线(44,44′)；以及位于每根所述支线(44,44′)上的一转向机构(42,42′)，该转向机构(42,42′)选择性地将容器(94)从所述传送面转向至所述支线(44,44′)中的相关的一根上；以及至少一运输机构(50,50′)，它将容器(94)从所述支线(44,44′)的每一根运输至一与该支线(44,44′)并置的手推车(52)。
2．如权利要求1所述的系统，其特征在于所述传送面为一连续的回路。
3．如权利要求1或2所述的系统，其特征在于它包括有另一转向机构(40)，将容器(94)从一馈入线(26)转向至所述传送面上。
4．如权利要求1-4之一所述的系统，其特征在于所述至少一个运输机构(50,50′)将容器(94)从支线(44,44′)中的一根降低至与该支线(44,44′)相联的一下属手推车(52)。
5．如权利要求1～4之一所述的系统，其特征在于所述至少一个运输机构(50,50′)包括多个固定的运输机构(50,50′)，每个运输机构(50,50′)均与所述支线(44,44′)中的一根相联系。
6．如权利要求1～5之一所述的系统，其特征在于所述至少一个运输机构(50,50′)在所述支线(44,44′)的多根之间运行。
7．如权利要求1～6之一所述的系统，其特征在于所述至少一个运输机构(50,50′)将一与该支线(44,44′)相联的下属手推车(52)提高到该支线(44,44′)的高度，并将容器(94)直接从支线(44,44′)移动至手推车(52)。
8．如权利要求1～7之所述的系统，其特征在于所述运输机构(50,50′)包括一可伸展支撑件(54)和一垂直升降机(56)，所述可伸展支撑件(54)适用于从所述支线(44,44′)中的所述至少一根检出容器(94)并将容器(94)插入相关手推车(52)，而所述垂直升降机(56)适用于在所述支线(44,44′)的所述一根的垂直水平面和该相关手推车(52)的垂直水平面之间移动所述支撑件(54)。
9．如权利要求8所述的系统，其特征在于所述可伸展支撑件(54)包括多个抓手(80)，它们梳状地插入位于容器(94)之下的所述支线(44,44′)的所述至少一根的各部分之间，容器(94)则支承于该支线(44,44′)之上。
10．如权利要求9所述的系统，其特征在于所述支线(44,44′)包括一由多个滚轮件(90)组成的传送面，且所述抓手(80)梳状插入所述滚轮件(90)之间。
11．如权利要求9或10所述的系统，其特征在于所述垂直升降机(56)将所述抓手(80)向上升高以从所述支线(44,44′)的所述一根检出一容器(94)并向下降低所述抓手(80)以将一容器(94)插入到相关手推车(52)中。
12．如权利要求8-11所述的系统，其特征在于所述可伸展支撑件(54)根据一受控的加速度模型来进行伸展。
13．如权利要求12所述的系统，其特征在于所述可伸展支撑件(54)被一变频电机所伸展。
14．如权利要求8～13所述的系统，其特征在于所述垂直升降机(56)是伺服控制的。
15．如权利要求1～14所述的系统，其特征在于包括有多个所述运输机构(50,50′)，当被所述运输机构(50,50′)的每一个所装载的一手推车(52)被更换时，该运输机构(50,50′)被禁止操作。
16．如权利要求1～15所述的系统，其特征在于当所述运输机构(50,50′)之一被禁止操作时，其它运输机构(50,50′)则未被禁止操作。
17．如权利要求1～16所述的系统，其特征在于所述传送面被多个动力滚轮所规定。
18．如权利要求17所述的系统，其特征在于所述传送面为一动力轴传送装置所规定。
19．如权利要求1～18之一所述的系统，其特征在于所述转向器(42)的每个为一种弹起式转向器。
20．如权利要求1～19所述的系统，其特征在于所述支线(44,44′)被配置在所述传送面两侧，且所述转向器(42)的每一个均是双向的。
21．如权利要求1～20之一所述的系统，其特征在于包括有一对准装置(102)，它位于所述手推车(52)的近旁，它将要插入相关手推车(52)的容器(94)进行对准。
22．如权利要求21所述的系统，其特征在于所述的对准装置是漏斗形的。
23．如权利要求9～22之一所述的系统，其特征在于所述抓手(80)是水平方向伸展的用于抓取一容器(94)。
24．如权利要求9～22之一所述的系统，其特征在于所述可伸展支撑件(54)还包括一卸料器(76)，它独立于所述抓手(80)水平伸展以将容器(94)滑离所述抓手(80)。
25．如权利要求1～24之一所述的系统，其特征在于包括有多个手推车区域，每个区域具有一带一可移动门(98)的围栏，可移动门(98)可被选择性地打开，用于在当一辆手推车(52)被移走时能让在其它手推车区域中的其它手推车(52)进入。
26．一种方法，用于将随机排序的分拣邮件容器(94)发送至手推车(52)上，该方法包括将容器(94)分拣至特定位置，每一位置与一手推车(52)相关联；以及在所述特定位置中的一个和该相关联的手推车(52)之间运输容器(94)。
27．如权利要求26所述的方法，其特征在于所述运输包括在一特定位置上累积一层容器(94)并将所述层容器在该位置及相关手推车(52)之间运输。
28．如权利要求27所述的方法，其特征在于所述累积一层容器包括在所述特定位置上累积一排容器(94)，移走该排容器并在该特定位置累积另一排容器(94)。
29．如权利要求27或28所述的方法，其特征在于所述分拣容器包括提供一分拣传送装置(36,36′)和多根支线(44,44′)，该分拣传送装置(36,36′)具有一为一传送面所规定的干线，该支线(44,44′)沿所述干线配置，还包括将容器(94)从所述传送面转向至在所述特定位置的支线(44,44′)。
30．如权利要求26～29之一所述的方法，其特征在于所述运输容器(94)包括将一相关手推车(52)放置于相关位置之下并在位于特定位置处的容器(94)和相关手推车(52)之间造成相对运动。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能显著提高吞吐量的发送系统和发送方法。另外还希望提供一种能处理不同尺寸的信盘和信盆以及那些敞口的、加套的、或覆盖有纸板的容器的发送系统。本发明的目的是由一种邮政发送系统(20,20’)来实现的,该系统(20,20’)将随机排列的分拣邮件容器(94)发送至特定发送手推车(52)中,它包括:一个具有由一传送面所规定的一根干线的分拣传送装置(36,36’)、多根从所述干线伸出的支线(44,44’)、以及位于所述支线(44,44’)的每一根上的一转向机构,该转向机构有选择地将容器(94)从所述传送面转至所述支线(44,44’)的相关的一根;以及至少一个运输机构(50,50’),它将容器(94)从所述支线(44,44’)的每一根运输至与该支线(44,44)并置的一手推车(52)上。所述的目的还由一种将随机排序的分拣邮件容器(94)发送至手推车(52)的方法来实现,该方法包括:将容器(94)分拣至特定位置,每一位置与一手推车(52)相关联;并在所述特定位置的每一个和相关手推车(52)间运输容器(94)。
文档编号B65G47/50GK1288399SQ99802314
公开日2001年3月21日 申请日期1999年1月21日 优先权日1998年1月21日
发明者道格拉斯·E·奥尔森, 杰拉尔德·A·布劳沃, 汉斯·J·克莱因, 史蒂文·A·阿克塞尔洛德, 查尔斯·R·德夫里斯, 基思·E·舒尔茨, 布鲁斯·A·扬 申请人:阿泰克斯曼内斯曼股份公司