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Die Erfindung betrifft eine Fördereinheit zum Befördern von Ladungsträgern, und ferner eine Fördereinrichtung mit mehreren, insbesondere zwei solchen Fördereinheiten.
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Zum innerbetrieblichen Transport von Gütern werden regelmäßig Ladungsträger eingesetzt, welche von Flurförderzeugen unterfahren, zusammen mit den auf ihnen gelagerten Gütern angehoben und nach dem Transport am Bestimmungsort wieder abgesetzt werden können. Ein bekanntes Beispiel für einen solchen Ladungsträger ist die genormte und mehrwegfähige „Europalette“.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausprägungen von Flurförderzeugen bekannt, die im Folgenden als Fördereinrichtung bezeichnet werden. So kann zwischen einteiligen und mehrteiligen Fördereinrichtungen unterschieden werden. Bei ersteren, wie sie beispielsweise die
EP 2 336 075 A1 zeigt, sind die den Ladungsträger unterfahrenden Abschnitte der Fördereinrichtung fest miteinander verbunden. Mehrteilige Fördereinrichtungen, wie sie beispielsweise in der
DE 10 2007 046 868 A1 gezeigt werden, umfassen gewöhnlich eine erste und eine zweite Fördereinheit, die physisch nicht miteinander verbunden sind. Fördereinrichtungen können auch hinsichtlich ihrer Betätigung unterschieden werden. Zum einen ist eine manuelle oder motorisierte Betätigung möglich, wie dies beispielsweise bei Handhubwagen der Fall ist, die regelmäßig zum Be- und Entladen von Lastkraftwagen eingesetzt werden. Andererseits sind auch autonom betriebene Fördereinrichtungen bekannt, siehe hierzu wiederum die
EP 2 336 075 A1 .
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Die
DE 10 2007 046 868 A1 schlägt vor, mit nur einem elektrischen Motor alle notwendigen Bewegungen des Transportsystems zu bewerkstelligen. Für dieses Antriebssystem ist eine quadratische Grundfläche notwendig, welche die volle Breite des Ladungsträgers, sowie ein identisches Maß in die Länge verlangt. Eine solche Ausführung mit der damit einhergehenden Anordnung der Rollen erlaubt zudem keine Fahrten senkrecht zur Längsachse die Fördereinheit, da diese ansonsten kippen würde. Ähnliche Fördereinrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 102013 013 684 A1 , der
EP 3 216 747 A2 oder der
WO 2018/136987 A1 bekannt. Diese Antriebssysteme verfügen allesamt über zwei um eine gemeinsame Drehachse drehbaren Räder, welche sich um eine Hochachse drehen. Nachteilig an diesen Antrieben ist der platzintensive Aufbau und die Unmöglichkeit von Fahrten senkrecht zur Längsachse der Fördereinheit.
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Bei autonom betriebenen Fördereinrichtungen, welche zu transportierende Ladungsträger vollständig unterfahren, stellt das durch die entsprechenden Ladungsträger bereitgestellte Lichtraumprofil, also der für die Fördereinrichtung beim Ein- bzw. Ausfahren unter den auf dem Erdreich abgestellten Ladungsträger zur Verfügung stehende Raum einen ganz wesentlichen limitierenden Faktor dar. So müssen sämtliche für die Funktion und den Betrieb der Fördereinrichtung notwendigen Komponenten innerhalb der zur Verfügung stehenden Höhe, Breite und Länge Platz finden, wobei gegenüber dem Ladungsträger zusätzlich noch gewisse Mindestabstände in Höhe und Breite einzuhalten sind, um ein störungsfreies Ein- und Ausfahren sicherzustellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fördereinheit bzw. eine Fördereinrichtung mit mehreren solchen Fördereinheiten bereitzustellen, welche kompakt bauende Rollenanordnungen aufweist und omnidirektional verfahren werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche definieren bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Die erfindungsgemäße Fördereinheit zum Befördern von Ladungsträgern umfasst demnach
- - eine längliche Rahmenstruktur mit einem vorderen Rahmenabschnitt und einem hinteren Rahmenabschnitt, die jeweils eine Rollenanordnung mit zumindest zwei gegenüber der Rahmenstruktur um eine vertikale Drehachse drehbar gelagerten Rollen aufweisen;
- - ein mit einem Ladungsträger in Anlage bringbares Tragelement, welches mittels einer Hubeinrichtung gegenüber der Rahmenstruktur in vertikaler Richtung zwischen einer angehobenen Stellung und einer abgesenkten Stellung bewegt werden kann;
wobei jede der Rollenanordnungen zumindest eine Rolle aufweist, die mittels eines als Radnabenantrieb ausgestalteten Rollenantriebs antreibbar ist.
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Mit anderen Worten werden die Funktionskomponenten, welche für das Verfahren der Fördereinheit notwendig sind, in einer kompakten Baueinheit vereint und innerhalb der jeweils angetriebenen Rollen der Fördereinheit untergebracht. An dieser Stelle sei angemerkt, dass es ausreichend sein kann, wenn nur einzelne Rollen der Fördereinheit einen solchen Antrieb aufweisen. Ebenso ist es denkbar, dass sämtliche Rollen einer Fördereinheit einen solchen Antrieb aufweisen.
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In einer Ausführungsform kann der als Radnabenantrieb ausgestaltete Rollenantrieb innerhalb des Drehlenkkreises der Rolle angeordnet sein. Dieser sogenannte Drehlenkkreis wird durch die Lauffläche der dazugehörigen Rolle definiert, wenn diese Rolle um ihre vertikale Drehachse verdreht wird. Anders ausgedrückt zeichnen die von der Drehachse am weitesten entfernten Bereiche der Lauffläche beim Drehen der Rolle eine Grenze für eine Fläche bzw. für ein Volumen, welche(s) das für den Rollenantrieb maximal zur Verfügung stehende Bauvolumen festlegt. Wieder anders gewendet ist in jeder Winkellage der Rolle die Rollen-Lauffläche das am weitesten von der Rollen-Drehachse entferne Element. Dies kann beispielsweise für eine Projektion entlang der Rollen-Drehachse gelten, ebenso wie für das dreidimensionale Volumen, welches durch eine vollständige Drehung der Rolle um seine Drehachse festgelegt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform kann der Rollenantrieb einen Elektromotor, ein den Elektromotor und die Rolle koppelndes Getriebe, eine dem Antriebsmoment des Elektromotors entgegenwirkende Bremse und eine den Elektromotor ansteuernde Steuereinheit umfasst, insbesondere wobei der Elektromotor, das Getriebe und die Bremse koaxial zur Rotationsachse der Rolle angeordnet sind, welche sich im Wesentlichen, in horizontaler Richtung erstrecken kann.
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Ferner ist es vorstellbar, dass die Leistungselektronik des Elektromotors und/oder ein eventuell integrierter Drehgebersensor ebenfalls vom Rollenantrieb umfasst ist und sich somit ebenfalls innerhalb des Drehlenkkreises der Rolle befindet. Eine solche Ausführung erlaubt es, die notwendige Verkabelung auf ein Minimum zu reduzieren, was sich ebenfalls positiv auf die Kompaktheit des Rollenantriebs auswirkt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Lagerung zur Abstützung der aus der Rolle und dem Rollenantrieb gebildeten Rolleneinheit gegenüber der Rahmenstruktur innerhalb des Drehlenkkreises der Rolle angeordnet. Auch ist es möglich, dass sich lediglich die Lauffläche der Rolle über die Lagerebene hinaus erstreckt. Insbesondere ist es möglich, dass die Rolleneinheit gegenüber der Rahmenstruktur in der funktionsgemäßen Lage der Fördereinheit sowohl oberhalb als auch unterhalb der Rotationsachse der Rolle gelagert ist. Anders ausgedrückt stützt sich die Rolleneinheit oberhalb und unterhalb der Rollen-Rotationsachse an der Rahmenstruktur ab, insbesondere wobei wiederum lediglich die Rollen-Lauffläche über die obere bzw. die untere horizontale Lagerebene hinausreicht.
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Zusammengefasst kann die Rolle, insbesondere deren Lauffläche einen Ring darstellen, entlang deren Bohrung alle wesentlichen, insbesondere sämtliche Funktionskomponenten des Rollenantriebs angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die vertikale, zum „Lenken“ der Fördereinheit notwendige Drehachse der Rolle von der Mittelebene der Rolle, insbesondere von der Mittelebene der Rollen-Lauffläche beabstandet, und kann insbesondere dazu parallel verlaufen. Beim Drehen der Rolle um ihre vertikale Drehachse findet somit eine sozusagen exzentrische Relativbewegung zwischen der Aufstandsfläche der Rolle und dem Erdreich statt. Eine solche Anordnung kann dabei helfen, seitlich von der Rolle zusätzlichen Bauraum für Antriebskomponenten zu schaffen.
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In einer weiteren Ausführungsform erfolgt die Koordination der Drehung um die vertikale Drehachse und des Antriebs der Rollen einer Rollenanordnung, insbesondere sämtlicher Rollen der Fördereinheit, mittels einer elektronischen Steuerung, insbesondere mittels der Steuereinheit und/oder der Leistungselektronik. Entgegen bisherigen Antriebskonzepten für Fördereinheiten findet bei der erfindungsgemäßen Fördereinheit somit gerade keine mechanische Kopplung einzelner Rollen statt. Vielmehr werden diese untereinander einzig durch eine Steuerelektronik gekoppelt, um eine gewünschte Fahrtbewegung auszuführen.
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Ferner ist es vorstellbar, dass die Rollenanordnungen der Fördereinheit als Module identischen Aufbaus ausgestaltet sind, die insbesondere untereinander austauschbar sind. Eine erfindungsgemäße Fördereinheit kann somit zwei identische Rollenanordnungs-Module aufweisen, zwischen denen - abgesehen von einer möglicherweise unterschiedlichen, Einbaupositionsbedingten Ansteuerung bzw. Programmierung - kein Unterschied besteht. Insbesondere ist es vorstellbar, dass die Module werkzeugfrei oder durch vergleichsweise geringen Werkzeugeinsatz aus der Fördereinheit entnehmbar und wieder in diese einsetzbar ausgestaltet sind. Durch eine solche Ausgestaltung werden die Ersatzteil-Lagerkosten wie auch der Instandsetzungsaufwand in erheblichem Maße reduziert.
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Ferner ist es möglich, dass eine die Aufstandsflächen der Rollen einer Rollenanordnung verbindende Linie gegenüber der Längsachse der Rahmenstruktur senkrecht verläuft, insbesondere wobei die Rollen der Rollenanordnung gegenüber der Längsachse der Rahmenstruktur eine spiegelsymmetrische Position einnehmen.
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Durch sozusagen nebeneinander platzierte Rolleneinheiten wird das notwendige Bauvolumen entlang der Längsachse der Fördereinheit auf ein Minimum reduziert. Die Aufstandsflächen eines vier-rädrigen Fahrwerks der Fördereinheit beschreiben in einer Aufsicht demnach ein Rechteck.
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In einer alternativen Ausführungsform verläuft eine die Aufstandsflächen der Rollen einer Rollenanordnung verbindende Linie gegenüber der Längsachse der Rahmenstruktur schräg, insbesondere wobei die Rollen einer Rollenanordnung gegenüber der Längsachse der Rahmenstruktur eine rotationssymmetrische Position einnehmen.
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Hier würden die Aufstandsflächen eines vier-rädrigen Fahrwerks der Fördereinheit in einer vertikalen Aufsicht ein Parallelogramm beschreiben. Diese Ausführungsform kann dazu beitragen, den notwendigen Baurahmen in der Breite, also quer zur Längsachse der Fördereinheit zu reduzieren.
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Beide voranstehend beschriebenen Ausführungsformen erlauben ein Verfahren der Fördereinheit senkrecht zu deren Längsachse. Selbst bei parallel zur Längsachse der Fördereinheit ausgerichteten Rotationsachsen der Rollen sind die Aufstandsflächen der Rollen beidseitig von der zentralen Längsachse der Fördereinheit beabstandet, so dass sich die gesamte Fördereinheit bei einer Fahrt quer zu deren Längsachse über diese Aufstandsflächen abstützen kann.
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Da mit zunehmender Kompaktheit der Rolleneinheiten die Ableitung von Wärmeverlusten an Bedeutung gewinnt, kann vorgesehen sein, dass einzelne oder die wesentlichen Komponenten der Rolleneinheit aus Materialien gefertigt sind, welche eine vergleichsweise hohe Wärmeleitfähigkeit besitzen. Auch können Kontaktflächen zwischen solchen Komponenten mit besonders gut wärmeleitfähigen Materialien oder Stoffen behandelt werden. So kann eine Abfuhr von Wärme an die unmittelbare Umgebung oder aber auch beispielsweise in die Rahmenstruktur hinein verbessert werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist, insbesondere in vertikaler und/oder horizontaler Richtung gesehen, der gesamte Rollenantrieb innerhalb der Lagerung der Rolleneinheit (bzw. dem Lagerdurchmesser) im Rahmen angeordnet.
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Ferner ist es vorstellbar, dass sich, insbesondere in vertikaler und/oder horizontaler Richtung gesehen, der gesamte Rollenantrieb einschließlich der Lagerung innerhalb des Raddurchmessers befindet, So kann die Lauffläche der Rolle die am weitesten von der Rollen-Rotationsachse entfernte Komponente der Rolleneinheit darstellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Rolleneinheit eine Stützstruktur, insbesondere ein einteiliges Stützelement, welche sich über ein erstes Wälzlager an der Rahmenstruktur abstützt, insbesondere direkt abstützt, und an welcher sich wiederum die Rolle und/oder das Hohlrad des als Planetengetriebe ausgestalteten Getriebe über ein zweites Wälzlager abstützt, insbesondere direkt abstützt. So ist es möglich, den Kraftfluss zwischen Rolle und Rahmenstruktur möglichst kurz zu halten.
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Die vom Erdreich auf die Lauffläche der Rolle wirkenden Kräfte und Momente können somit in direkter Weise über die Stützstruktur in die Rahmenstruktur eingeleitet werden, und umgekehrt. Dabei ist es von Vorteil, wenn sich die Stützstruktur möglichst nahe zur Drehachse der Rolle erstreckt, da so Momente minimiert und die Materialbeanspruchung verringert wird. Die Stützstruktur kann dabei jedwede Komponente des Rollenantriebs, etwa den Elektromotor, das Getriebe, die Bremse, die Steuereinheit, die Leistungselektronik oder eine beliebige Kombination hiervon tragen, insbesondere in direkter Weise tagen oder gar kontaktieren.
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Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Fördereinrichtung mit mehreren insbesondere zwei Fördereinheiten gemäß einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher beschrieben. Die Erfindung kann sämtliche hierin beschriebenen Merkmale einzeln sowie in jedweder sinnvollen Kombination umfassen.
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Es zeigen:
- 1: eine Fördereinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, umfassend zwei Fördereinheiten;
- 2: eine erfindungsgemäße Fördereinheit mit schematisch dargestellten Rollenanordnungen;
- 3: einen Querschnitt durch erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rolleneinheit;
- 4: einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rolleneinheit
- 5: eine Aufsicht auf eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rollenanordnung; und
- 6: eine Aufsicht auf eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rollenanordnung.
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Die
1 zeigt eine zweiteilige Fördereinrichtung mit zwei physisch nicht miteinander verbundenen Fördereinheiten 1. Solche autonom betriebene Fördereinrichtungen sind beispielsweise aus der
DE 10 2007 046 868 A1 und der
DE 10 2019 001 125 A1 bekannt. Die
1 zeigt ferner, wie die Fördereinheiten im abgesenkten Zustand einen Ladungsträger (Transportpalette/„Europalette“) vollständig unterfahren können, um den Ladungsträger anschließend für den Transport anzuheben.
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Die in der 2 gezeigte Fördereinheit 1 weist neben einem nicht dargestellten Tragelement zum Anheben eines Ladungsträgers eine Rahmenstruktur auf, welche beim in der 2 gezeigten Beispiel in einen vorderen Rahmenabschnitt 2A und einen hinteren Rahmenabschnitt 2B unterteilt ist. Sowohl im vorderen Rahmenabschnitt 2A als auch im hinteren Rahmenabschnitt 2B ist ein vordefiniertes Bauvolumen vorgesehen, welches der Aufnahme einer Rollenanordnung 5 mit jeweils zwei Rollen dient. Sämtliche Komponenten der Rollenanordnungen 5 müssen demnach im zu Verfügung stehenden Bauvolumen untergebracht werden, welches seinerseits wiederum durch das vom Ladungsträger bereitgestellten Lichtraumprofil in seiner Höhe h und seiner Breite b begrenzt ist. Einzig die Länge I des für die Rollenanordnung 5 zur Verfügung stehenden Bauvolumens kann in Maßen variiert werden, allerdings zulasten weiterer, für die Funktion der Fördereinheit notwendiger Einrichtungen, wie etwa einer nicht gezeigten Hubeinrichtung für das Tragelement, einen Energiespeicher oder einer für den autonomen Betrieb notwendigen Sensorik. Da im gezeigten Beispiel eine Rollenanordnung 5 zwei identische Rolleneinheiten 8 aufweist, steht für letztere folglich nur das halbe Bauvolumen zur Verfügung.
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Mit dem Ziel eines möglichst geringen Bauvolumens für die Rolleneinheit 8 wird, wie in der 3 zu sehen ist, der gesamte für den Antrieb einer Rolle 6 notwendige Rollenantrieb 7 innerhalb eines Drehlenkkreises 9 untergebracht. Der in der 3 zu sehende Drehlenkkreis 9 wird dadurch definiert, indem die Rolle 6 um ihre Drehachse D um 90° verdreht wird. Sämtliche Komponenten des Rollenantriebs 7, wie auch die Lagerung 16 der Rolleneinheit 8 gegenüber der Rahmenstruktur 2 und um die vertikale Drehachse D ist innerhalb dieses Drehlenkkreises 9 angeordnet.
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Aus der 3 geht ferner hervor, dass der Elektromotor 11, wie auch das einstufige Planetengetriebe 12 und die Bremse 13 sowohl koaxial zueinander als auch gegenüber der Rotationsachse R der Rolle 6 angeordnet sind. Der rechts von der Bremse 13 noch zur Verfügung stehende Bauraum wird durch die Steuereinheit 14 und die Leistungselektronik 15 für den Elektromotor 11 eingenommen. Die Lauffläche 10 der Rolle 6 schließt direkt an das nicht gezeigte Hohlrad des Planetengetriebes 12 an und bildet die einzige Komponente, welche über die obere und die untere, durch die Drehlagerungen 16 definierten, horizontalen Lagerebenen hinausreicht.
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Die 4 zeigt eine erfindungsgemäße Rolleneinheit 8 in einer weiteren Ausführungsform, welche eine als einteiliges Element ausgebildete Stützstruktur 17 umfasst. Das Stützelement 17 ist oberhalb und unterhalb der Rollen-Rotationsachse R über jeweils ein Wälzlager 16 direkt an der Rahmenstruktur 2 abgestützt und kann sich hierbei um die vertikale Drehachse D drehen. Über zwei weitere Wälzlager 19 oberhalb und unterhalb der Rollen-Rotationsachse R stützt sich das Hohlrad 18 des Planetengetriebes direkt am Stützelement 17 ab und kann sich hierzu um die horizontale Rotationsachse R drehen. Durch die direkte Lagerung des Stützelement 17 an der Rahmenstruktur 2 einerseits und des Hohlrads 18 bzw. der Rolle 6 am Stützelement 17 werden Kräfte zwischen Rahmenstruktur 2 und Rolle 6 auf direktem Wege übertragen, was die Stabilität der erfindungsgemäßen Rolleneinheit 8 erhöht. Auch ist zu sehen, dass sich das Stützelement 17 in vertikaler Richtung nahe der vertikalen Drehachse D erstreckt, was ebenfalls zu einer geringen Momentenbelastung der Rolleneinheit 8 führt. Gleichzeitig wird hierfür Raum für den Elektromotor 11 und die Bremse 12 geschaffen, welche in direkter Weise vom Stützelement 17 getragen werden. In der gezeigten Ausführungsform befindet sich die Lagerung 16 nicht gänzlich innerhalb des Drehlenkkreises 9, allerdings sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung gesehen innerhalb des Durchmessers der Rolle 6 bzw. der Lauffläche 10. Die Lagerung 16 weist also einen geringeren Durchmesser auf als die Rolle 6 bzw. die Lauffläche 10.
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Die 5 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rollenanordnung 5 mit genau zwei „nebeneinander“ angeordneten Rolleneinheiten 8, wie diese in der 3 näher gezeigt wurden. Die vertikale Drehung der jeweiligen Rollen wird durch zwei voneinander unabhängige Aktoren bewerkstelligt, welche in der 4 schematisch als Kreise eingezeichnet sind. Eine mechanische Verbindung zu den jeweiligen Rolleneinheiten 8 kann beispielsweise über einen Riemenantrieb (nicht gezeigt) erfolgen, wobei jedwede anders ausgestaltete Verbindung, beispielsweise Kettentriebe oder Zahnradgetriebe vorstellbar sind.
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Bei der in der 5 gezeigten Anordnung verläuft eine Verbindungslinie V zwischen den Aufstandsflächen der jeweiligen Rollen 6 senkrecht zur Längsachse der Fördereinheit 1. Die dargestellte Anordnung der beiden Rolleneinheiten 8 ermöglicht eine in der Länge l sehr kurz bauende Rollenanordnung 5. Die minimale Breite b wird durch den Durchmesser der Rollen 6 bzw. den Durchmesser der Drehlenkkreise 9 vorgegeben.
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Eine in der Breite b kompakter bauende Ausführungsform ist in der 5 gezeigt. Hier sind die Rolleneinheiten 8 versetzt zueinander angeordnet, so dass deren jeweilige Aufstandsflächen über eine Verbindungslinie V verbunden werden können, welche schräg zur Längsachse L der Fördereinheit 1 verläuft.
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Obwohl die in der 6 gezeigte Ausführungsform in der Länge I geringfügig länger baut, kann der Durchmesser der Rollen 6 bzw. der Drehlenkkreise 9 und somit das gesamte für die Rollenantriebe 7 und die Lagerung 16 bei gegebener Breite b zur Verfügung stehende Bauvolumen größer dimensioniert werden, was beispielsweise eine geringere Flächenpressung an den Aufstandsflächen der Rollen 6 zur Folge hat, wobei noch immer eine Fahrt senkrecht zur Längsachse L der Fördereinheit 1 möglich ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2336075 A1 [0003]
- DE 102007046868 A1 [0003, 0004, 0031]
- DE 102013013684 A1 [0004]
- EP 3216747 A2 [0004]
- WO 2018136987 A1 [0004]
- DE 102019001125 A1 [0031]
