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Die Erfindung betrifft ein Containertransportsystem
mit Fahrbahn, Linearmotor und einem Transportwagen mit um eine verikale
Achse schwenkbaren Rädern.
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Die Erfindung ist überall dort
anwendbar, wo Container mit schienengeführten linearmotorgetriebenen
Transportwagen voll automatisch bewegt werden. Die Erfindung ist
für den
Transport in Längs-
und Querrichtung auf einem vorgegebenen ebenen Gelände geeignet,
wo umweltfreundlich, ohne nennenswerte Wartung, ein schnelles Verfahren
von Container in Längsund
Querrichtung erforderlich ist, beispielsweise auf Sortierplätzen in
Endladeeinrichtungen in Häfen
oder aber zwischen Schiffen und Straßenoder Schienenfahrzeugen
oder eine dieser genannten Fahrzeugarten untereinander.
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Für
den Transport von Containern auf einem flachen Gelände sind
Vorrichtungen bekannt. So wird beispielsweise in
DE 44 07 999 A1 ein Fahrwerk
für weichenlose
beliebige Richtungsänderungen
beschrieben, das für
den Einsatz in automatischen Parkhäusern geeignet ist und mit
dem, mittels Linearantriebstechnik, Paletten, auf denen Lasten stehen, auf
Führungsprofilen
in verschiedene Richtungen längs
und quer transportiert werden. Die Vorrichtung hat den Nachteil,
daß nachlaufende
Schwenkräder
, die an den Ecken der Paletten angeordnet sind, für sehr hohe
Lasten, wie sie in Containern transportiert werden, nicht geeignet
sind, da der Energiebedarf zum Schwenken der Räder sehr hoch ist. Weiterhin ist
eine hohe Fahrbahn-breite für
das Umschlagen der Räder
bei Fahren in entgegengesetzte Richtung erforderlich.
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Auch in
DE 44 39 740 C1 wird ein
Containerterminal mit integriertem vollautomatischem Containertransportsystem
vorgeschlagen, bei dem linearmotorbetriebene Transportpaletten längs und
quer verfahrbar sind. Auch diese Transportpaletten sind auf Schwenkrollen
gelagert denen die o.g. Nachteile anlasten, wodurch sie für den Transport
von schweren Containern ungeeignet sind.
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Weiterhin schlägt
DE 195 03 878 A1 eine Vorrichtung
für weichenlose
Richtungsänderungen vor,
bei der schwenkbare Tragrollen, die von einem einzigen Führungselement
umgeben werden, an Paletten angeordnet sind, mit denen Container
transportiert werden können.
Auch in diesem Beispiel handelt es sich um eine Vorrichtung, bei
der Paletten mittels Schwenkrollen an allen vier Ecken linearmotorgetrieben
bewegt werden, ohne daß die
o.g. Nachteile des Standes der Technik beiseitigt werden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung
ein Transportsystem für
Container zu entwickeln, mit dem hohe Lasten mit schmalen Fahrbahnen
und bei geringem energetischen und apparativen Aufwand mit Linearmotoren
störungsfrei
in Längs-
und in Querrichtung verfahrbar sind.
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Diese Aufgabe wird nach dem kennzeichnenden
Teil des ersten Patentanspruches gelöst.
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Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung wieder.
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Die erfindungsgemäße Lösung sieht ein Containertransportsystem
mit Fahrbahnen, Linearmotoren und einen Transportwagen mit um eine
vertikale Achse schwenkbaren Rädern
vor, wobei die Fahrbahnen parallel und quer zueinander angeordnet
sind und Kreuzungspunkte bilden, in denen Kreissegmente zum Schwenken
der Räder
angeordnet sind, wobei außerhalb
der Kreuzungspunkte mittig in den Fahrbahnen Führungsschienen angeordnet sind.
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Auf den Fahrbahnen verfahren Transportwagen
mit, um eine Achse schwenkbare Räder,
die von horizontalen Führungsrollen
umgeben sind, wobei die Abstände
der Räder
mit den Abständen
der Fahrbahnen übereinstimmen
und die Räder,
mit den sie umgebenden Führungsrollen,
in den Kreuzungspunkten drehbar sind. Die horizontalen Führungsrollen
liegen beim Fahren auf geraden Strecken an den Führungsschienen an und bewirken
somit, daß die Räder mit
den Führungsschienen
nicht in Berührung kommen,
so daß ein
freier Lauf gewährleistet
ist.
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In Längs- und Querrichtung zu den
Transportwagen sind neben den Fahrbahnen Statoren angeordnet, die
mit Magneten, die längs
und quer am Transportwagen angeordnet sind, in Wechselwirkung stehen
und für
eine Vorwärtsbewegung
des Transportwagens in Längs-
und Querrichtung sorgen. Weiterhin sind parallel zu den Fahrbahnen
Statoren angeordnet, die auf an den Transportwagen angeordnete Schieber
als Schwenkantrieb wirken. Das Verstellen der Schieber am Transportwagen
bewirkt über
Gestänge
und Schwenkgestänge,
daß die
Räder in
den Kreuzungspunkten um jeweils 90° geschwenkt werden und somit
eine Richtungsänderung des
Wagens möglich
wird.
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Um ein sicheres Führen des Transportwagens auf
den Fahrbahnen zu erreichen, genügt
es, wenn nur jede zweite Fahrbahn eine Führungsschiene aufweist.
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Vorteilhaft ist es, die Räder als
Doppelräder auszubilden.
Damit eine sichere Führung
an den Führungsschienen
erreicht wird, sind um jedes Räderpaar
mindestens vier horizontale Führungsrollen anzuordnen,
die die Räder
so führen,
daß es
nicht zur Berührung
mit den Führungsschienen
kommt. Die horizontalen Führungsrollen,
die als Kugel oder Wälzlager
ausgebildet sein können,
rollen energiesparend an den Führungsschienen
entlang. In den Kreuzungspunkten, in denen die Doppelräder gedreht
werden, dienen die Führungsrollen
dazu, eine Führung
mit den Kreissegmenten, die einen Kreuzungspunkt in vorteilhafterweise
umgeben und abgrenzen, zu führen.
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Für
eine sichere Funktion der Vorrichtung genügt es, wenn nur um drei Räderpaare
horizontale Führungsrollen
angeordnet sind.
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Sobald der linearmotorbetriebene
Transportwagen einen Kreuzungspunkt erreicht, was durch flächendeckend
angeordnete Sensoren angezeigt wird, wird der Transportwagen durch
mit wenig strombetriebene Statoren in Längs- und Querrichtung im Kreuzungspunkt
gehalten, wobei Statoren für
die Schieber die Schieber betätigen.
Die von den Schiebern ausgehenden Gestänge zum Schwenken betätigen über jeweils
einen Schieber zwei Räder,
die sich in den Kreuzungspunkten drehen. Der Transportwagen wird
von den Statoren solange im Kreuzungspunkt gehalten, bis die Laufrollen
um 90° gedreht
sind. Danach kann der Transportwagen mittels Statoren, quer zu seiner
Längsrichtung
fahrend, die Kreuzungspunkte verlassen.
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Für
den Fall, daß ein
Transportwagen sicher im Transportcontainersystem abgestellt werden
soll, erfolgt das, indem alle Räder
im Kreuzungspunkt um nur 45° gedreht
werden, so daß ein
unbeabsichtigtes Verfahren des Transportwagens nicht möglich ist.
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Vorteilhaft ist es, als Sensoren
zur Steuerung der Transportwagen Hallsensoren anzuwenden, wobei
für eine
einwandfreie Funktion des Systems in jeder Stellung des Transportwagens
mindestens ein Sensor unter dem Transportwagen zwischen den Führungsschienen
angeordnet sein müssen.
Durch die Führung
der Laufrollen mittels Gestänge
wird erreicht, daß sich
alle vier Räderpaare
am Transportwagen gleichzeitig und gleichmäßig verdrehen, ohne daß es zu
einem Nachlaufen der Räder
kommt. Weiterhin sind mit dem vorgeschlagenen Containertransportsystem
Container mit sehr hohen Lasten bei nur geringer Breite der Fahrbahnen
verfahrbar.
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Vorteilhaft ist es, den Transportwagen
als Doppelpalette auszuführen
und auf dem Transportwagen Dämpfungsvorrichtungen,
beispielsweise Federn, Gummis, Stoßdämpfer oder andere federnde Vorrichtungen
vorzusehen, die beim Absetzen der Container mit dem Kran verhindern,
daß bei
einem schnellen Absetzen der Container Deformierungen am Transportwagen
auftreten, die Betriebsunsicherheiten im Linearmotorsystem mit sich
bringen können.
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Es ist weiterhin vorteilhaft, die
Fahrbahnen im Baukastensystem auszuführen, ergänzen und zu erweitern.
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Im folgenden wird die Erfindung an
16 Figuren und einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Die Figuren zeigen: 1: Die Vorrichtung mit Rädern auf
der Fahrbahn mit Führungsschiene auf
der linken Seite
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2:
Rad auf Fahrbahn mit Führungsschiene,
Schnitt B-B aus 3
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3:
Rad mit horizontalen Führungsrollen auf
der Fahrbahn mit Führungsschiene
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4:
Transportwagen mit Schieber zum Schwenken, Rad und Gestängen
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5:
Schnitt A-A von 4 `
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6:
Anordnung der Magnete am Transportwagen
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7:
Transportwagen in Anfahrt auf einen Kreuzungspunkt
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8:
Stator-Bestromung zu 7
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9:
Transportwagen im Kreuzungsbereich, Beginn des Schwenkens der Räder
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10:
Stator-Bestromung zu 9
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11:
Transportwagen beim Schwenken der Räder, Räder in 45°-Position
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12:
Stator-Bestromung zu 11
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13:
Transportwagen mit geschwenkten Rädern im Kreuzungspunkt
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14:
Stator-Bestromung zu 13
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15:
Ausfahrt des Transportwagens aus dem Kreuzungspunkt
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16:
Stator-Bestromung zu 15
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Das Containertransportsystem besteht
im wesentlichen aus einem Transportwagen 11 (4) der, wie in 1 dargestellt, mit Rädern 9 auf
den Fahrbahnen 1 verfährt.
Die Fahrbahnen 1 sind im vorliegenden Beispiel auf einer
Unterkonstruktion 3 angeordnet und so ausgeführt, daß sich Statoren 5 unter
den Permanent-Magneten 4 am Transportwagen 11 befinden,
so daß zwischen
den Permanent-Magneten 4 und den Statoren 5 ein
Luftspalt 6 bestehen bleibt. Die Räder 9 sind als Doppelräder ausgeführt damit
ein reibungsfreies Schwenken in den Kreuzungspunkten möglich ist.
Vor und hinter den Rädern 9 sind
horizontale Führungsrollen 10 angeordnet,
die als Kugellager ausgeführt
sind und auf geraden Strecken an der Führungsschiene 2 abrollen.
Beim Schwenken in den Kreuzungspunkten 14 führen die
horizontalen Führungsrollen 10 die
Räder 9 in
den Führungssegmenten 15,
indem sie in diesen abrollen. Da jeweils vier vertikale Führungsrollen 10 nur
um jeweils zwei Doppelräder 9 angeordnet
sein müssen,
um eine sichere Funktion der Vorrichtung zu ermöglichen, weisen die rechten
Räder 9 in 1 keine Führungsrollen 10 auf.
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Aus 2 ist
ersichtlich, daß sich
zwischen den Rädern 9 eine
Führungsschiene 2 der
Fahrbahn 1 befindet, wobei hinter und vor den Rädern 9 jeweils zwei
horizontale Führungsrollen 10 angeordnet
sind. Die Räder 9 sind
um eine Achse 7 schwenkbar.
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Wie 3 zeigt,
ist die Achse 7 direkt über dem
Scheitel der Räder 9 angeordnet,
so daß ein Schwenken
des Rades 9 ohne Nachlauf möglich ist.
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Die 4 zeigt
den Aufbau eines Transportwagens 11 in Draufsicht. Dieser
besteht neben 8 Rädern 9 und 12 horizontalen
Führungsrollen 10,
die mit einem Schieber 8 zum Schwenken mit Gestänge 12, über das
jeweils 2 Räderpaare 9 betätigt werden.
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Der Schnitt A-A ist 5 zu entnehmen und zeigt eine Transportwagen 11,
der als Doppelpalette ausgebildet ist, wobei der Container 20 auf
dämpfenden
Elementen 21 abgestellt wurde, die verhindern sollen, daß die Kräfte beim
Aufsetzen des Containers 20 zur Verformung des Führungswagens 11 führen.
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Die 6 zeigt
die Anordnung der Permanent-Magnete 4 längs und quer des Transportwagens 11.
Anhand der 7-16 soll verdeutlicht werden,
wie der Transportwagen 11 in einem Kreuzungspunkt 14 seine
Richtung ändert
und durch welche Stator-Bestromung das erreicht wird.
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7 zeigt
das Containertransportsystem, bestehend aus sich kreuzenden Fahrbahnen 1,
wobei nur jede zweite Fahrbahn eine Führungsschiene 2 aufweist.
Diese Führungsschiene 2 ist
nur außerhalb
der Kreuzungspunkte 14 vohanden, um ein Schwenken der Räder 9 nicht
zu behindern. Der Transportwagen 11 befindet sich in Anfahrt
auf die Kreuzungspunkte 14. Zum Schwenken der Räder 9 in
den Kreuzungspunkten 14 dient ein Schieber 8, der über Gestänge 12 und
zwei Schwenkgestänge 17 seine
Bewegungen auf die Doppelräder 9 überträgt. Betätigt wird
der Schieber 8 über
den Schwenkstator 16, der sich längs der Fahrbahn 1 zwischen den
Fahrbahnen 1 befindet. Auf den Kreuzungspunkten 14 sind
Führungselemente 15 angeordnet,
an denen die horizontalen Führungsrollen 10 beim Schwenken
geführt
werden.
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Wie 8 zeigt,
sind bei der Anfahrt auf den ersten Kreuzungspunkt 14 jeweils
einige Statoren 13 längs
der Fahrbahn 1 bestromt, die den Transportwagen 11 transportieren.
Zur Erkennung des Transportwagens 11 dienen für die Längs- 18
und Querfahrt 19 jeweils Sensoren (Hallsensoren), die so
angeordnet sind, daß sich
immer ein Sensor unter dem Transportwagen 11 befindet.
Diese flächendeckend
vorhandenen Sensoren 18, 19 stellen sicher, daß die Statoren 13, 16 immer
zum erforderlichen Zeitpunkt ab- und zugeschaltet werden, um die
gewünschte Fahrt
des Transportwagens 11 durchzuführen.
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Sobald die Kreuzungspunkte 14 (9) erreicht sind, ist der
Stator 16 zusätzlich
bestromt. Der Transportwagen kommt in den Kreuzungspunkten 14 zum
Stehen, so daß ein
Schwenken aller 4 Räderpaare 9 erfolgen
kann. Das Schwenken der Räder 9 erfolgt über Gestänge 12 mittels
Schieber B. Zusätzlich
zu den Statoren 13 in Längs-
und Querrichtung bestromt ( 10).
Der Stator 16 bewirkt eine Betätigung des Schiebers 8 und
damit ein Schwenken der Räder 9 in
den Kreuzungspunkten 14. Die Statoren 13 sichern
den Transportwagen 11 in seiner Position zum Schwenken
der Räder 9.
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Die Kraft, die durch die Statoren 13 aufgebracht
wird, dient als Gegenkraft zur Kraft des Stators 16 und
muß daher
nur einen Teil der normalen Linearmotortransportkraft betragen.
Die in 11 dargestellte
45°-Position
der Räder 9 ist
vorteilhafterweise für
ein kontrolliertes Parken im Kreuzungsbereich 14 anwendbar,
bei dem der Transportwagen 11 durch äußere Kräfte, wie beispielsweise Sturm
auf Containerverladestationen, fest und sicher stehen muß. Weiterhin
ist 11 zu entnehmen,
daß nur
jeweils 3 Räderpaare 9 von
horizontalen Führungsrollen 10 umgeben
sind, wenn das System mit ausreichender Stabilität arbeitet. Die 12 zeigt, daß für die Bewegung
in 11 alle Statoren 13 und 16 bestromt
werden müssen.
Die komplett schwarzen Flächen
stellen eine volle Bestromung und die schraffierten Flächen eine
schwache Bestromung dar. Nachdem die Räderpaare 9 um 90° gedreht
wurden, ist die, in 13 gezeigte,
Lage der Räderpaare 9 quer
zur Längsrichtung
des Transportwagens 11 erreicht. Die bestromten Statoren 13 und 16 sind
in 14 dargestellt. Danach
kann der Transportwagen 11 quer zu seiner Längsrichtung
auf den Fahrbahnen 1 verfahren werden, wie das in 15 gezeigt ist, die Räder 9 werden
dabei stabil in ihrer Lage vom Gestänge 12 und in der
Fahrbahn 1 von den Führungsschienen 2 gehalten.
Dazu sind, wie aus 16 zu
ersehen, die Statoren 13 quer zum Transportwagen 11 bestromt.
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- 1
- =
Fahrbahn
- 2
- =
Führungsschiene
- 3
- =
Unterkonstruktion/Funktion
- 4
- =
Permanent-Magnet
- 5
- =
Stator
- 6
- =
Luftspalt
- 7
- =
Achse
- 8
- =
Schieber als Schwenkantrieb
- 9
- =
Rad
- 10
- =
horizontale Führungsrolle
- 11
- =
Transportwagen
- 12
- =
Gestänge
- 13
- =
Statoren bestromt
- 14
- =
Kreuzungspunkt
- 15
- =
Führungssegment
- 16
- =
Schwenkstator
- 17
- =
Schwenkgestänge
- 18
- =
Sensoren für
Längsfahrt
- 19
- =
Sensoren für
Querfahrt
- 20
- =
Container
- 21
- =
federndes Dämpfungselement/Feder,
Gummi, Stoßdämpfer