DE19646814C1 - Verfahren zum Transport von eine Haftfläche aufweisenden Lasten sowie Vakuumheber hierfür - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transport von eine Haftfläche aufweisenden Lasten entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Vakuumheber entsprechend dem Ober­ begriff des Anspruchs 3.

Insbesondere für den Transport von Rollen, die aus Papier-, Me­ tall- oder Kunststoffbändern gewickelt sind, werden in jünge­ rer Zeit Vorrichtungen verwendet, die im wesentlichen aus einem Vakuumheber und einer als Transporteinrichtung dienenden Krananlage bestehen. Solche Vorrichtungen kommen insbesondere in Lagern für Papierrollen zur Anwendung. Hier werden die Pa­ pierrollen auf einer Lagerfläche zu einer Vielzahl von Türmen gestapelt, indem die Papierrollen Stirnseite auf Stirnseite aufeinandergesetzt werden. Für das Ein- und Auslagern der Pa­ pierrollen ist eine Krananlage vorgesehen, die aus einer zwi­ schen zwei Schienen sich erstreckenden Kranbrücke sowie einer auf der Kranbrücke verfahrbaren Laufkatze bestehen (vgl. EP-B-0 441 990). An der Laufkatze ist ein Vakuumheber - es kön­ nen auch mehrere Vakuumheber sein - aufgehängt, mit dem je­ weils eine Papierrolle aufgenommen werden kann. Hierzu wird der Vakuumheber mit seiner Saugseite auf die als Haftfläche dienende Stirnseite der Papierrolle aufgesetzt. Nach Unter­ druckbeaufschlagung kann der Vakuumheber zusammen mit der Pa­ pierrolle angehoben und die Papierrolle zu einem anderen Ort oder zum Auslagern transportiert werden.

Ein gattungsgemäßer Vakuumheber ist beispielsweise in der EP-B-0 477 834 beschrieben. Er hat eine ebene Saugplatte, an deren die Saugseite bildenden Unterseite konzentrisch mehrere Ringdichtungen im Abstand zueinander angeordnet sind. Diese Ringdichtungen bilden beim Aufsetzen der Saugplatte auf die hierfür vorgesehene Haftfläche der für den Transport bestimm­ ten Last, beispielsweise einer Papierrolle, abgedichtete Ring­ kammern, soweit eine Abdeckung durch die Haftfläche der Last vorhanden ist. Hierbei müssen die Ringdichtungen nicht kreis­ förmig sein, sondern können jede andere Form, z. B. ovale oder eckige Form haben, solange sie nur einen geschlossenen Ring bilden. Es ist auch nicht erforderlich, daß sie ineinanderge­ legt sind. Sie können auch nebeneinander liegen oder auf mehre­ re Saugplatten verteilt sein.

Der Vakuumheber hat einen ersten Vakuumerzeuger, auch Haupt­ vakuumerzeuger genannt, in Form einer elektrisch angetriebenen Vakuumpumpe, dessen Saugseite mit den Ringkammern der Saugplat­ te verbindbar ist, welche nach dem Aufsetzen der Saugplatte auf die zu transportierende Last von den Ringdichtungen um­ schlossen werden. Zwischen dem ersten Vakuumerzeuger und den Ventilen ist zusätzlich ein innenliegendes, kammerartiges Vaku­ umreservoir vorgesehen, das von dem ersten Vakuumerzeuger wäh­ rend der Betriebsbereitschaft ständig unter Vakuumdruck gehal­ ten wird. Die Ventile sind mit Fühlern gekoppelt, die die Größe der Haftfläche der Last beim Absenken des Vakuumhebers abtasten. Dafür sind die Fühler jeweils so angeordnet, daß grundsätzlich nur diejenigen Ventile geöffnet werden, die zu denjenigen außenliegenden Ringkammern gehören, welche beim Auf­ setzen auf die Haftfläche der Last vollständig abgeschlossen werden.

Beim Aufsetzen des Vakuumhebers auf die Last und dem Öffnen der Ventile kommt es im Vakuumreservoir zwangsläufig zu einem Vakuumdruckabfall. Dabei wird nachstehend unter Vakuumdruck der absolute Betrag der Druckdifferenz zwischen dem jeweils im Vakuumreservoir herrschenden Unterdruck und dem Atmosphären­ druck verstanden, d. h. bei einem Vakuumdruckabfall verringert sich diese Differenz - der Unterdruck wird geringer - während die Differenz bei einem Vakuumdruckanstieg größer wird. Je hö­ her der Vakuumdruck, desto größer kann das Gewicht der aufzu­ nehmenden Last bei gegebener Haftfläche sein.

Der Grund für den Vakuumdruckabfall liegt darin, daß es zu Lufteinströmungen in das Vakuumreservoir kommt, die zum einen durch Einsaugen der in den Ringkammern befindlichen Luft und zum anderen dadurch bedingt sind, daß insbesondere Wickelkör­ per und hier wiederum vor allem Papierrollen in einem mehr oder weniger großen Maße luftdurchlässig sind. Dabei hängt die Luftdurchlässigkeit von dem Material selbst, aber auch von der Wickelspannung ab, mit der die Rolle aufgewickelt worden ist.

Es versteht sich, daß der Vakuumdruckabfall nicht so groß sein darf, daß die im Minimum erzeugte Vakuumhaftkraft geringer ist als das Gewicht der zur transportierenden Last. Erwünscht ist jedoch eine Auslegung der Leistung des ersten Vakuumerzeugers, bei der das unter normalen Bedingungen eintretende Minimum an Vakuumdruck einen Sicherheitsabstand zu dem maximal zu erwar­ tenden Lastgewicht hält. Trotz einer solchen Auslegung kann es jedoch bei der Lastaufnahme zu schweren Schäden kommen, wenn die Last zwar zunächst angehoben, aber noch in der Anhebephase abstürzt. Dies kann beispielsweise dadurch bedingt sein, daß die betreffende Rolle nicht fest genug gewickelt ist oder aus einem Material hergestellt worden ist, das gegenüber den Ausle­ gungsannahmen wesentlich luftdurchlässiger ist. Auch ein zu frühes Anheben noch in der Phase des Vakuumdruckabfalls kann zusammen mit den dynamischen Einflüssen beim Anheben zu einem Absturz führen.

Ein weiteres Problem stellt der Lastabsturz nach korrekter Auf­ nahme der Last, also vor allem während des horizontalen Trans­ ports, dar. Dies kann verschiedene Gründe haben, wie auftreten­ de Undichtigkeiten im Vakuumsystem, Ausfall des ersten Vakuum­ erzeugers oder sogar Stromausfall. Für diesen Fall ist bei dem Vakuumheber nach der EP-B-0 477 834 ein von einer Gleichstrom­ batterie versorgter zweiter Vakuumerzeuger, auch Notvakuumer­ zeuger genannt, vorgesehen, dem eine Steuereinrichtung zugeord­ net ist. Die Steuereinrichtung weist einen Druckaufnehmer für die Erfassung des Vakuumdrucks in dem Vakuumreservoir und eine Auslöseeinrichtung auf, welche den zweiten Vakuumerzeuger auto­ matisch einschaltet, wenn der Druckaufnehmer einen Vakuumdruck erfaßt, der niedriger ist als ein eingestellter Mindestvakuum­ druck. Das Einschalten des Notvakuumerzeugers kann durch opti­ sche oder akustische Signalgeber begleitet werden. Mit Hilfe dieser Zusatzeinrichtung kann ein Absturz der Last selbst bei Stromausfall regelmäßig vermieden werden. Außerdem wird ein Notabsetzen eingeleitet, sei es von Hand oder durch automati­ sche Beeinflussung der Krananlage.

Die bekannte Verfahrensweise für den Betrieb des Vakuumhebers hat den Nachteil, daß der erste Vakuumerzeuger so leistungsfä­ hig ausgelegt werden muß, daß er allein in der Lage ist, einen ausreichenden Vakuumdruck für das Anheben und den Transport der Lasten zu erzeugen, für die er bestimmungsgemäß vorgesehen ist. Insbesondere wenn relativ luftdurchlässige oder spezi­ fisch sehr schwere Lasten zu transportieren sind, bedingt dies die Anordnung eines sehr leistungsfähigen und deshalb teuren und schweren Vakuumerzeugers. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Einschaltung des zweiten Vakuumerzeugers im Not­ fall, d. h. bei Ausfall des ersten Vakuumerzeugers, mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt, die bei schnellem Vakuum­ druckabfall ein Abstürzen der Last zur Folge haben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu of­ fenbaren, bei dessen Anwendung der erste Vakuumerzeuger wesent­ lich kleiner (leichter) und kostengünstiger ausgelegt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den kennzeichnen­ den Merkmalen des Anspruchs 3 gelöst.

Grundgedanke der Erfindung ist es, die Vakuumkapazität des zweiten, bisher nur für Notfälle vorgesehenen Vakuumerzeugers ergänzend zu der des ersten Vakuumerzeugers für den Transport der Lasten zu nutzen. Dies eröffnet die Möglichkeit, den er­ sten Vakuumerzeuger kleiner und damit kostengünstiger auszule­ gen, und zwar im Extremfall so, daß die bisher allein von dem ersten Vakuumdruckerzeuger erzeugte Vakuumhaftkraft erst durch Kombination beider Vakuumerzeuger zustandekommt. Es liegt je­ doch noch im Rahmen der Erfindung, den ersten Vakuumdruckerzeu­ ger wie bisher auszulegen, so daß er in der Lage ist, unter normalen Umständen allein die erforderliche Vakuumhaftkraft zu erzeugen. Die zusätzliche Kapazität durch den zweiten Vakuumer­ zeuger erhöht die Sicherheit insbesondere für den Fall, daß die Lasten sehr unterschiedliche Luftdurchlässigkeit haben und/oder deren Haftflächen relativ uneben sind, so daß es zu Lufteinströmungen aufgrund mangelnder Abdichtung der Ringkam­ mern kommt.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn die Vakuumdruckerzeugung des zweiten Vakuumerzeugers bei Ausfall des ersten Vakuumerzeugers unterbrechungslos fortgesetzt wird. Dies vermeidet die Gefahr von Lastabstürzen, die bisher in solchen Fällen durch die zeit­ lich verzögerte Anschaltung des zweiten Vakuumerzeugers auf­ trat.

Da gemäß der Vorrichtung nach Anspruch 3 der zweite Vakuumer­ zeuger zusätzlich zu seiner Verbindung mit einer Batterie auch an die Hauptstromzufuhr angeschlossen ist, kann er den ersten Vakuumerzeuger bei der Aufnahme und dem Transport der Lasten mit seiner Vakuumkapazität unterstützen. Auf diese Weise wer­ den die schon bei Beschreibung des Verfahrens erwähnten Vorzü­ ge verwirklicht.

Daher weist die Steuereinrich­ tung einen Fühler auf, der bei Annäherung oder Aufsetzen des Vakuumhebers an bzw. auf die Last ein Einschalten des zweiten Vakuumerzeugers bewirkt. Dabei können als Fühler die ohnehin schon für die Öffnung der Ventile zum Vakuumreservoir vorhande­ nen Fühler verwendet werden. Alternativ oder in Kombination da­ zu können auch alle Arten von Näherungsfühlern oder separate mechanische Fühler zur Anwendung kommen. Möglich ist aber auch, die Veränderung des Vakuumdrucks im Vakuumreservoir beim öffnen der Ventile mit Hilfe eines Drucksensors zu erfassen, der in der Regel ohnehin vorhanden ist, und dessen Signal für die Einschaltung des zweiten Vakuumerzeugers heranzuziehen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß eine Umschalteinrichtung zur automatischen und unterbrechungs­ freien Umschaltung der Stromversorgung auf die Batterie vorge­ sehen ist. Sie soll eine automatische Umschaltung bei Ausfall der Hauptstromzufuhr bewirken. Dabei sollte der zweite Vakuum­ erzeuger einen Gleichstrommotor aufweisen, dem ein Gleichrich­ ter für die Verbindung mit der Hauptstromzufuhr vorgeschaltet ist.

Schließlich ist vorgesehen, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß der zweite Vakuumerzeuger bei Stromversor­ gung von der Batterie intermittierend in einem Vakuumdruckkorridor zwischen einem oberen und einem un­ teren Vakuumdruckwert betrieben wird. Diese Art der Stromver­ sorgung ist besonders stromsparend.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Die Figur versinnbildlicht eine Lagerhalle 1, bei der nur die Sei­ tenwände 2 und der Boden 3 dargestellt sind. Beide erstrecken sich im wesentlichen senkrecht zur Zeichnungsebene.

Im oberen Bereich der Lagerhalle ist eine Transporteinrichtung 4 vorgesehen. Die Transporteinrichtung 4 hat in an sich übli­ cher Weise eine Kranbrücke 5, auf der eine Krankatze 6 in den Richtungen des Doppelpfeils A verfahrbar ist. Die Kranbrücke 5 stützt sich an ihren freien Enden auf Fahrschienen 7, 8 ab, die auf an den Innenseiten der Seitenwände 2 angeordneten Schienenstützen 9, 10 ruhen. Die Fahrschienen 7, 8 und die Schienenstützen 9, 10 erstrecken sich senkrecht zur Zeichnungs­ ebene horizontal, so daß die Kranbrücke 5 zusammen mit der Krankatze 6 in dieser Richtung verfahrbar ist.

Die Krankatze 6 weist eine flaschenzugartige Hubeinrichtung 11 auf, an dessen unteren Ende ein Vakuumheber 12 aufgehängt ist. Über einen Hubmotor 13 an der Krankatze 6 kann der - im übri­ gen vergrößert dargestellte - Vakuumheber vertikal verfahren werden.

Der Vakuumheber 12 hat an seiner Unterseite eine Haftfläche 14 mit mehreren, konzentrisch angeordneten, kreisrunden Dichtungs­ ringen. In der Mitte der Haftfläche 14 ragt ein Zentrierdorn 15 nach unten. Oberhalb der Haftfläche 14 weist der Vakuumhe­ ber 12 ein Vakuumreservoir 16, das als großer Hohlraum ausge­ bildet ist. Über hier nicht näher dargestellte Ventile kann das Vakuumreservoir 16 zur Haftfläche 14 hin geöffnet werden.

Das Vakuumreservoir 16 hat Verbindung zu der Saugseite eines ersten Vakuumerzeugers 17, der auf der Oberseite des Vakuumre­ servoirs 16 angeordnet ist. Ferner ist auf der Oberseite des Vakuumreservoirs 16 ein zweiter Vakuumerzeuger 18 angeordnet, dessen Saugseite ebenfalls mit dem Vakuumreservoir 16 verbind­ bar ist. Beide Vakuumerzeuger 17, 18 weisen als Antriebe Elek­ tromotoren auf, die an das Stromnetz angeschlossen sind. Dabei ist der zweite Vakuumerzeuger 18 von einem Gleichstrommotor an­ getrieben, der mit dem Stromnetz über einen Gleichrichter ver­ bunden ist. Der zweite Vakuumerzeuger 18 hat zusätzlich eine eigene Stromversorgung über eine Batterie.

An der Haftfläche 14 haftet in der gezeigten Darstellung eine ebenfalls vergrößert dargestellte Papierrolle 19, die auf eine Wickelhülse 20 aufgewickelt ist. In diese Wickelhülse 20 faßt der Zentrierdorn 15 ein.

Der Vakuumheber 12 weist eine Steuereinrichtung auf, der die einzelnen Funktionen des Vakuumhebers 12 und hier insbesondere die Vakuumerzeuger 17, 18 wie folgt steuert. In Betriebsbereit­ schaft ist der erste Vakuumerzeuger 17 eingeschaltet, d. h. mit dem Stromnetz verbunden. Er läuft unabhängig davon durch, ob an dem Vakuumheber 12 eine Papierrolle 19 hängt oder nicht. Er hält auf diese Weise das Vakuumreservoir ständig unter Vaku­ umdruck, so daß bei Aufnahme einer Papierrolle 19 ein maxima­ ler Vakuumvorrat bereitsteht.

Beim Aufsetzen des Vakuumhebers 12 auf eine Papierrolle 19 sorgt die Steuereinrichtung dafür, daß der zweite Vakuumerzeu­ ger 18 eingeschaltet, d. h. mit dem Stromnetz verbunden wird. Hierzu hat die Steuereinrichtung einen Fühler, der die Annähe­ rung oder das Aufsetzen des Vakuumhebers 12 an bzw. auf die Pa­ pierrolle 19 erfaßt und ein entsprechendes Signal an die Steu­ ereinrichtung gibt. Während des Transports der Papierrolle 19 bleiben beide Vakuumerzeuger 17, 18 eingeschaltet, so daß eine hohe Vakuumkraft selbst bei relativ luftdurchlässiger Last er­ zeugt wird. Hierdurch entsteht je nach Auslegung des ersten Vakuumerzeugers 17 eine hohe Reserve.

Bei Stromausfall erhält der Gleichstrommotor des zweiten Vaku­ umerzeugers 18 Gleichstrom von der Batterie, und zwar mit Hil­ fe einer den Gleichrichter überbrückenden Bypass-Schaltung. Dies sorgt für ein unterbrechungsfreies Weiterlaufen des zwei­ ten Vakuumerzeugers, wobei dessen Kapazität so ausgelegt ist, daß ein Absturz der Papierrolle 19 vermieden wird. Um eine gün­ stige Energieausnutzung der Batterie zu gewährleisten, wird der zweite Vakuumerzeuger intermittierend zwischen einem obe­ ren und einem unteren Vakuumdruckwert in der Weise betrieben, daß der zweite Vakuumerzeuger 18 bei Erreichen des oberen Vaku­ umdruckwertes abgeschaltet und nach Abfall auf den unteren Va­ kuumdruckwert wieder angeschaltet wird. Zusätzlich erfolgt eine Signalgabe und/oder der Vakuumheber 12 wird mit der Pa­ pierrolle 19 an geeigneter Stelle notabgesetzt.

Die Steuereinrichtung weist zudem einen Druckfühler auf, der den Vakuumdruck in dem Vakuumreservoir 16 erfaßt. Stellt die Steuereinrichtung fest, daß der Vakuumdruck abfällt, wird gleichfalls ein Notprogramm in Gang gesetzt, das letztendlich zu einem Notabsetzen der Papierrolle 19 führt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Transport von eine Haftfläche (14) aufweisen­ den Lasten (19) mit Hilfe eines Vakuumhebers (12), der eine Saugseite zur Aufnahme der Last (19), ein Vakuumreservoir (16), das zur Saugseite (14) hin öffnenbar ist, sowie einen ersten und einen zweiten Vakuumerzeuger (17, 18) aufweist, deren Saugseiten mit dem Vakuumreservoir (16) verbindbar sind, wobei die Vakuumerzeuger (17, 18) über eine Steuerein­ richtung derart steuerbar sind oder gesteuert werden, daß das Vakuumreservoir (16) in Betriebsbereitschaft von dem ersten Vakuumerzeuger (17) unter Vakuumdruck gehalten und die Last (19) beim Aufsetzen des Vakuumheber (12) mit Vaku­ umdruck aus dem Vakuumreservoir (16) beaufschlagt wird, und daß das Vakuumreservoir (16) bei Ausfall des ersten Vakuum­ erzeugers (17) vom zweiten Vakuumerzeuger (18) unter Vakuum­ druck gehalten und die Last (19) dann mit diesem Vakuum­ druck beaufschlagt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuumreservoir (16) späte­ stens beim Aufsetzen des Vakuumhebers (12) auf die Last (19) auch unter Vakuumdruck aus dem zweiten Vakuumerzeuger (18) gesetzt wird und die Vakuumdruckerzeugung im Vakuumre­ servoir (16) von beiden Vakuumerzeugern (17, 18) während des Transports der Last (19) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vakuumdruckerzeugung des zweiten Vakuumerzeugers (18) bei Ausfall des ersten Vakuum­ erzeugers (17) unterbrechungslos fortgesetzt wird.

3. Vakuumheber (12) zum Transport von eine Haftfläche (14) aufweisenden Lasten (19) mit folgenden Merkmalen:

• a) der Vakuumheber (12) hat eine Saugseite für die Aufnahme der Last (19);
• b) der Vakuumheber (12) hat ein Vakuumreservoir (16), das zur Saugseite hin öffnenbar ist;
• c) der Vakuumheber (12) weist einen ersten Vakuumerzeuger (17) auf, dessen Saugseite mit dem Vakuumreservoir (16) verbindbar ist und an eine Hauptstromzufuhr angeschlos­ sen ist;
• d) der Vakuumheber (12) weist einen zweiten Vakuumerzeuger (18) auf, dessen Saugseite mit dem Vakuumreservoir (16) verbindbar ist;
• e) es ist eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Vakuum­ erzeuger (17, 18) dergestalt vorgesehen, daß der erste Vakuumerzeuger (17) bei Betriebsbereitschaft eingeschal­ tet ist und der zweite Vakuumerzeuger (18) bei Ausfall des ersten Vakuumerzeugers (17) mit einer Batterie ver­ bindbar ist;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• f) der zweite Vakuumerzeuger (18) ist an die Hauptstromzu­ zufuhr angeschlossen;
• g) die Steuereinheit ist der Art ausgebildet, daß der zwei­ te Vakuumerzeuger (18) spätestens bei Aufnahme der Last (19) mit der Hauptstromzufuhr verbindbar ist oder ver­ bunden wird.

4. Vakuumheber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Füh­ ler aufweist, die bei Annäherung oder Aufsetzen des Vakuum­ hebers (12) an bzw. auf die Last (19) ein Einschalten des zweiten Vakuumerzeugers (18) bewirkt.

5. Vakuumheber nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Umschalteinrichtung zur au­ tomatischen und unterbrechungsfreien Umschaltung der Strom­ versorgung des zweiten Vakuumhebers (19) auf eine Batterie bei Stromausfall der Hauptstromversorgung vorgesehen ist.

6. Vakuumheber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Vakuumerzeuger (18) einen Gleichstrommotor aufweist, dem ein Gleichrichter vor­ geschaltet ist.

7. Vakuumheber nach einem Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, daß der zweite Vakuumerzeuger (18) bei Stromversorgung von der Batterie intermittierend in einem Vakuumdruckkorridor zwischen einem oberen und einem unteren Vakuumdruckwert betrieben wird.