DE2746794A1

DE2746794A1 - Vorrichtuung zur positionierung eines spreizgeruestes zum automatischen erfassen und handhaben eines stueckgutes

Info

Publication number: DE2746794A1
Application number: DE19772746794
Authority: DE
Inventors: Yozo Hibino; Yasuo Nabeshima; Yasumasa Ninomiya; Kengo Sugiyama
Original assignee: Hitachi Ltd; Japan National Railways
Current assignee: Hitachi Ltd; Japan National Railways
Priority date: 1976-10-20
Filing date: 1977-10-18
Publication date: 1978-05-03
Also published as: US4139107A; DE2746794B2; GB1540369A; DE2746794C3

Description

HITACHI, LTD. and JAPANESE NATIONAL RAILWAYS, Tokyo, Japan

Vorrichtung zur Positionierung eines Spreizgerüstes zum automatischen Erfassen und Handhaben eines Stückgutes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Positionieren eines spreizbaren Traggerüstes zum Erfassen, Be- und Entladen von Containern oder zum Handhaben von quaderförmigen Stückgütern.

Die Erfindung ist besonders geeignet zur genauen Ausrichtung eines derartigen Spreizgerüstes gegenüber einem Stückgut, das auf oder von der Ladefläche eines Güterwagens oder eines Lastwagens aufgenommen oder abgesetzt werden soll, wobei die Vorrichtung mit Vorteil in Großgeräten zum Entladen der Stückgüter von Eisenbahnwaggons

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und überführen der Stückgüter zu einem Lagerbereich oder zu Lastwagen - und umgekehrt - einsetzbar ist.

Obwohl die erfindungsgemäße Einrichtung nicht nur zur Handhabung von Containern geeignet ist, wird sie in Verbindung mit einer Container-Ladebrücke, an der das spreizbare Traggerüst montiert ist, im folgenden eingehend beschrieben.

Zum schnellen, genauen und leistungsfähigen Be- und Entladen von Waggons oder Lastwagen in sog. Terminals haben sich Portalkräne oder Ladebrücken durchgesetzt. Derartige Containerkräne sind durch die JA-Patentanmeldung Nr. 31653/72 (veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 99832/73 und veröffentlichtes Patent Nr. 35298/76) sowie durch die JA-Patentanmeldung Nr. 3l65¹»/72 (veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 99833/73) der Anmelderin vorgeschlagen worden. Die Erfindung wurde im Hinblick auf eine vollautomatische Be- und Entladung von Containern in einem Container-Terminal konzipiert (vgl. US-PS 3 861 100).

Bei Verwendung eines automatischen Containerkrans sind folgende Operationen durchzuführen:

1) Adressieren jedes Güterwagens mit Bezug auf eine Bodenposition, um dem Kran den entsprechenden Container anzuzeigen;

2) Verfahren des Krans zu der angegebenen Stelle. Dies erfolgt nach einer entsprechenden Eingabe durch Verfahren des Krans in Fahrtrichtung, Verfahren einer das Spreizgerüst tragenden Laufkatze in Querrichtung und durch eine Vertikalbewegung des Spreizgerüstes nach Vergleich der tatsächlichen Kranposition mit der Eingabeposition;

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3) Ausrichten des Spreizgerüstes gegenüber dem auf der Ladefläche eines Waggons oder eines Lastwagens abgesetzten Containers. Das Ergreifen bzw. Ankuppeln des Containers an ein Spreizgerüst erfolgt durch Einrasten von Drehsicherungsstiften des Spreizgerüstes in entsprechende Offnungen an den vier Ecken des oberen Containerrandes. Dabei ist es außerordentlich schwierig, den Kran genau in der angegebenen Position innerhalb von Toleranzen von + 10 mm anzuhalten. Aus diesem Grunde ist es notwendig, die Abweichung der Relativpositionen des Greifgerüstes und des auf der Ladefläche eines Waggons oder eines Lastwagens befindlichen Containers zu bestimmen und danach die Position des Greifgerüstes durch eine Feineinstellung und langsame Bewegungen auf die Position des Containers genau abzustimmen.

Von den drei vorstehend genannten Operationen muß die dritte mit hoher Präzision ausgeführt werden, weil sie zum sicheren und gefahrlosen Ergreifen, Ent- und Beladen von Containern besonders wichtig ist. Beim Positionieren eines Spreizgerüstes gegenüber einem Container oder der Ladefläche eines Waggons oder Lastwagens wird der Container selbst in der Regel als Meßobjekt zum Erfassen herangezogen. Zum Entladen des Containers dienen seine Klemmhalterungen an den Güterwagen od. dgl. als Meßbezugspunkte. Container und auch die Ladeflächen von Waggons oder Schwerlastwagen haben keine gesonderten Bauelemente, die als Bezugspunkte für die Ausrichtung dienen könnten. Aus diesem Grunde ist eine große Anzahl von Kontaktsensoren und berührungsfreien Sensoren notwendig, wodurch sich die Einrichtung selbst sowie die logische Schaltung erheblich komplizieren. Bisherige Positioniergeräte für Spreizgerüste verwenden in vielen Fällen mechanische Berührungssensoren, die Schlägen und anderen mechanischen Beanspruchungen ausge-

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setzt sind und durch die Container oder die Containerklenunhalterungen an den Waggons zerstört werden können.

Um diese bisher auftretenden Probleme zu überwinden und die Nachteile zu vermeiden, wurde bereits eine Positioniereinrichtung für ein Spreizgerüst vorgeschlagen und in der JA-Patentanmeldung Nr. 14557O/7¹» (veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 72Oil5/76) beschrieben. Bei dieser Einrichtung sind als Meß- oder Bezugspunkte dienen de Detektorplatten nur an der Ladefläche eines Waggons und eines Lastwagens befestigt, und es sind berührungsfreie Sensoren vorgesehen, so daß sich das Steuersystem zur Positionierung des Spreizgerüstes gegenüber der Ladefläche eines Waggons oder Lastwagens vereinfacht. Diese Positioniereinrichtung erfaßt jedoch keine an den Containern selbst befestigte Meßpunkt-Elemente. Daher weist erfindungsgemäß das Spreizgerüst Mittel für seine Positionierung gegenüber einem Container oder insbesondere für seine Positionierung gegenüber der Fahrtrichtung eines Containerwaggons, die mehrere berührungslos wirkende Detektoren besitzen, welche mit einem Kreis für eine logische Verknüpfung und damit eine wirksame Steuerung verbunden sind. Eine derartige Positioniervorrichtung für ein Spreizgerüst weist wesentlich vereinfachte Erfassungs- und Ausrichtmechanismen auf als vergleichbare bekannte Geräte. Dieses Gerät hat jedoch einen Nachteil in seinem einfachen System des Spreizgerüstes, weil seine Wartung und Inspektion nicht einfach ausgeführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Positionierung eines Spreizgerüstes zum Erfassen eines auf der Ladefläche eines Waggons oder Lastwagens oder auf einem Lagerplatz befindlichen quaderförmigen Stückgutes zu schaffen, die eine schnelle und automatische

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Ausrichtung des Greifgerüstes nicht nur in Bezug auf die Ladeflächen der Waggons oder Lastwagen bzw. die Position der Lagerstelle, sondern mit gleicher Genauigkeit auch in Bezug auf den einzelnen Container, gewährleistet» und die ferner unkompliziert aufgebaut und auf einfache Weise mit geringen Investitionskosten inspiziert und gewartet werden kann.

Gegenstand der Erfindung ist somit eine Vorrichtung zur Positionierung eines Spreizgerüstes zum automatischen Erfassen und Handhaben von vorzugsweise quaderförmigen Stückgütern, wobei das Spreizgerüst zuerst in vertikaler Richtung Z verfahren und danach langsam in der Fahrtrichtung X, in der Querrichtung Y und in einer Drehrichtung θ um seine Mittelachse bewegbar und genau auf ein vorbestimmtes Stückgut sowie auf eine Ladefläche eines Güteroder Lastwagens positionierbar ist, wobei diese Vorrichtung gekennzeichnet ist durch Detektorplatten, die an den Randteilen beider Stirnwände des Stückgutes befestigt sind und beim Abtasten des gewünschten Stückgutes ansprechende Meßobjekte bilden; durch weitere Detektorplatten, die an Seitenteilen der Ladefläche der Güterwagen oder Lastwagen befestigt sind, wobei die Teile auf die Längskanten der Stückgüter abgestellt sind, so daß die Detektorplatten Meßobjekte zur Lagebestimmung des Stückgutes auf der Ladefläche darstellen, durch eine Hubsäule auf einer Laufkatze einer Ladebrücke zum vertikalen Bewegen des Spreizgerüstes über eine Einrichtung zur Feineinstellung; durch Sensorarme an mindestens drei der vier Ecken des Spreizgerüstes, die vertikal aus- und einfahrbar sind; durch Sensorblöcke am unteren Ende jedes Sensorarmes; und durch an den Sensorblöcken montierte Sensoren zur Bestimmung einer Lageversetzung des Spreizgerüstes in Z-, Y-, Θ- und X-Richtung, die auf mindestens eine der Detektorplatten als Bezugsobjekt ansprechen.

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Zur genauen Ausrichtung des SpreizgerUstes dienen am Spreizgerüst montierte Sensoren, die mit plattenförmigen Detektoren zusammenwirken, welche an beiden Seiten der zu ladenden Stückgüter, sowie an beiden Seiten der Ladeflächen von Waggons oder Lastwagen montiert sind. Die Sensoren sind mit logischen Schaltkreisen gekoppelt und bestimmen die Versetzungen des Spreizgerüstes gegenüber mindestens einer der Detektorplatten in verschiedenen Richtungen, wobei das Spreizgerüst daraufhin langsam zur Korrektur dieser Versetzungen bewegt und gegenüber dem Ladegut oder der Ladefläche des Waggons oder des Lastwagens ausgerichtet wird.

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Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Container-Lagerplatz mit einer die erfindungsgemäße Einrichtung enthaltenden Ladebrücke in Vorderansicht,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Ladebrücke nach Fig. 1 längs der Sichtlinie H-II,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des mit dem

erfindungsgemäßen Gerät versehenen Spreizgerüstes,

Fig. 4 eine Vorderansicht eines Sensorblockes oder einer Detektorplatte gemäß der Erfindung,

Fig. 5 eine Seitenansicht des Detektorblockes nach Fig. ¹J längs der Sichtlinie V-V in Fig. **,

Fig. 6 eine Darstellung des Betriebes eines Ultraschall-Meßfühlers für die Y- und die Θ-Richtung,

Fig. 7 eine Darstellung der Wirkungsweise des Sensors für die X-Richtung,

Fig. 8 eine Vorderansicht eines 5 t-Containers mit daran befestigten Detektorplatten,

Fig. 9 eine Vorderansicht eines mit mehreren

Containern beladenen Güterwagens mit daran

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befestigten Detektorplatten,

Pig. 10 eine vergrößerte Darstellung eines Seitenteils A des Güterwagens nach Fig. 9,

Fig. 11 eine Ansicht der Detektorplatte in Richtung der Linie XI-XI in Fig. 10,

Fig. 12 eine Vorderansicht eines mit mehreren

Containern beladenen Lastwagens mit Detektorplatten,

Fig. 13 eine erläuternde Darstellung einer Greifoperation des Spreizgerüstes,

Fig. 11a bis lld den Positionierbetrieb des Greifgerüstes in verschiedenen Darstellungen,

Fig. 15 die Beladung eines Güterwagens mit einem Container,

Fig. 16 eine Vorderansicht eines anderen Sensorblockes oder Detektorplatte gemäß der Erfindung,

Fig. 17 eine Seitenansicht des Sensorblockes nach Fig. 16 in Richtung der Linie XVII-XVII, und

Fig. l8a bis l8d die Positionierung des Spreizgerüstes unter Verwendung der Sensoren nach Fig. 16.

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Auf dem Containergelände nach Fig. 1 ist eine Ladebrücke 5 vorgesehen, an der eine Positioniervorrichtung gemäß der Erfindung montiert ist. Das Containergelände umfaßt einen Bereich A, in dem straßengebundene Güterwagen 2 zur Aufnahme von Containern 1 fahren, einen Bereich B für Container-Lastwagen 3» einen Bereich M zum zeitweiligen Lagern der Container 1 und den als Ladebrücke ausgebildeten Containerkran 5, der den Güterwagenbereich A und den Lagerbereich 4 überspannt.

Der Containerkran 5 umfaßt eine in Fahrtrichtung der Güterwagen 3 - im folgenden als X-Richtung bezeichnet -verfahrbare Kranbrücke 6, eine entlang einem Kopfträger 6a der Kranbrücke 6 quer zur Fahrtrichtung der Güterwagen 2 - im folgenden als Y-Richtung bezeichnet - verfahrbare Laufkatze 7 und eine auf der Laufkatze 7 montierte Hubsäule 10 für vertikale Bewegungen - im folgenden als Z-Richtung bezeichnet -,an der ein Spreizgerüst 9 über ein Gerät 8 zur Feineinstellung angehängt ist. Durch das Einstellgerät 8 kann das Spreizgerüst 9 in den X- und Y-Richtungen sowie in einer Gierrichtung θ um die Mittelachse der Hubsäule 10 geringfügig bewegt werden.

Das in Fig. 3 dargestellte Spreizgerüst 9 ist so ausgebildet, daß die Länge seines Hauptträgers 11 in X-Richtung verändert werden kann. Das Spreizgerüst 9 besitzt Schwenksicherungen 12 und ausfahrbare Sensor* arme 13a bis 13d an seinen vier Ecken. An den unteren Enden dieser Sensorarme 13a bis 13d sitzen jeweils Sensorblöcke 14a bis ltd. Wie aus den Fig. M und 5 ersichtlich, trägt jeder Sensorblock Hla bis ltd zwei die X-Richtung bestimmende Sensoren l6a, l6b, die z. B. als photoelektrische Zellen zum Erfassen der Oberkante einer im folgenden beschriebenen Detektorplatte 15 ausgebildet sind. Ein Ultraschall-Sensor 17 für die Y- und die Θ-Richtung be-

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stimmt einen Abstand von der Detektorplatte 15 und ein als Photozelle ausgebildeter Sensor 18 für die Z-Richtung erfaßt die Oberkante des Containers oder der Detektorplatte 15· Der Y- und Θ-Richtungssensor 17 ist in jedem der Sensorblöcke 14a bis IMd so angeordnet, daß die Ultraschallwellen auf den mittleren Teil jeder Detektorplatte 15 auftreffen, während die X-Richtungssensoren 16a, l6b in jedem der Sensorblöcke I¹Ia bis IMd in der Weise angeordnet sind, daß sie das Greifgerüst 9 unter Heranziehung der Oberkante jeder der Detektorplatten 15 positionieren können.

Der Z-Richtungssensor 18 ist im unteren Teil jedes Sensorblockes 14a bis lld so angeordnet, daß bei einer Abwärtsbewegung des Greifgerüstes 9 der Sensor die Oberkante des Containers 1 oder jeder Detektorplatte 15 erfaßt und danach die Höhenlage des Greifgerüstes in Z-Richtung bestimmt. Die die X- und die Z-Richtung bestimmenden photoelektrischen Sensorelemente 16 bzw. 18 können entweder in Reflexions- oder in Transmissions-Ausführung eingesetzt werden. Alternativ können auch Ultraschall-Sensorelemente für die Sensoren 16a, l6b und 18 verwendet werden. Wie aus Fig. 6 ersichtlich, besteht der Y- und Θ-Richtungssensor 16 aus einem Sendeteil zum Abstrahlen von Ultraschallwellen sowie aus einem Empfängerteil zum Erfassen der von einer der Detektorplatten reflektierten Wellen, wobei die Zeitspanne gemessen wird, während der die Welle von dem Sendeteil abgestrahlt und vom Empfängerteil wieder erfaßt wird. Diese Zeitspanne wird umgesetzt in eine physikalische Distanz, die den Abstand zwischen dem Sensor 17 und der Detektorplatte 15 wiedergibt.

Die X-Richtungssensoren l6a, 16b dienen zur Bestimmung ihrer Positionen gegenüber der Detektorplatte 15» so daß das Spreizgerüst mit Bezug auf die zugeordne-

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te Detektorplatte 15 positioniert werden kann. Wenn die zwei Sensoren 16a, 16b beide in EIN- oder AUS-Position stehen (vgl. Fig. 7), dann erzeugen sie ein Signal für das Peineinstellgerät 8 zum langsamen Bewegen der Sensoren 16a, 16b sowie ferner ein Positionierendsignal für das Feineinstellgerät 8, wenn der äußere Sensor 16a in die AUS-Stellung und der innere Sensor l6b in die EIN-Stellung bewegt ist.

Fig. 8 zeigt einen 5 t-Container IA, zu dessen Handhabung die Erfindung herangezogen wird. Dieser Container IA trägt an der Oberfläche seiner vier Ecken Metallhalter 19 zur Aufnahme der Drehsicherungen 12 des Spreizgerüstes 9. Detektorplatten 15 sind an Teilen des Containers unterhalb dieser Halter 19 derart befestigt, daß eine Kante jeder Detektorplatte 15 mit einem Ende des Containers IA fluchtet. In entsprechender Weise sind 10 t-Container IB mit Detektorplatten versehen.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen einen der ausschließlich für den Containertransport ausgelegten Güterwagen 2 mit der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung. Detektorplatten 15 sind an den Seitenflächen der Güterwagen in Positionen befestigt, die denjenigen der Detektorplatten 15 an dem 5 t-Container IA und dem 10 t-Container IB entsprechen. Bei diesem Güterwagen 2 sind vierzehn Detektorplatten 15 an seiner Seitenwand befestigt, um die Positionen von fünf 5 t-Containern oder von drei 10 t-Containern auf dem Wagen anzuzeigen. Wie aus den Fig. 10 und 11 ersichtlich, sind die Detektorplatten 15 an einem Holm 2a des Güterwagens 2 angeordnet, so daß die Detektorplatten 15 nicht von der Betätigung der Klemmhalterungen beeinflußt werden, und sie können mit einem begrenzten Spiel für Rollmaterial angeordnet werden. Damit die an den Containern

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ebenso wie an den Güterwagen vorgesehenen Detektorplatten 15 von den Sensoren berührungslos erfaßt werden können, sind sie am Bett befestigt und erstrecken sich von diesem nach aufwärts, so daß ein Zwischenraum in vertikaler Richtung jeder Detektorplatte 15 vorhanden ist, damit die Detektorplatten 15 der Container und der Güterwagen unter gleichen äußeren Bedingungen angeordnet sind.

Fig. 12 zeigt einen mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgerüsteten Lastwagen 3» an dessen beiden entgegengesetzten Seiten seiner Ladefläche Detektorplatten 15 in Positionen befestigt sind, die den entsprechenden Gegenenden der 5 t- und der 10 t-Container entsprechen.

In Betrieb wird das Spreizgerüst 9 der Ladebrücke 5 durch Antriebe des Krangerüstes 6 und der Laufkatze 7 verfahren und grob in X- und Y-Richtung mit Bezug auf den gewünschten Container 1 positioniert. Daran schließt eich die Lade- oder Entladeoperation des Containers an. Dieser Ladebetrieb umfaßt den Transport des Containers 1 von der Ladefläche eines Lastwagens 3 zu der Ladefläche eines Güterwagens 2 und umgekehrt. Die Positionierung des Spreizgerüstes wird im folgenden bei einem Transport eines Containers von der Ladefläche eines Lastwagens 3 zur Ladefläche eines Güterwagens 2 ausführlich beschrieben.

Beim Ergreifen eines auf der Ladefläche eines Lastwagens 3 befindlichen Containers 1 durch das Spreizgerüst 9 sind die Sensorarme 13a bis 13d teleskopartig eingefahren und die SensorblÖcke 14a bis I4d befinden eich in Positionen, in denen sie den oberen Seitenrändern der Container 1 gegenüberstehen (vgl. Fig. 13). Danach erfolgt die Positionierung des Greifgerüstes 9 in vertikaler Rich-

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tung durch Bestimmung der Höhe des Containers 1 auf der Ladefläche des Lastwagens. Falls das Spreizgerüst 9 in Θ-Richtung gegenüber dem Container 1 verdreht ist und seine Seiten nicht parallel zu den Containerseitenwänden verlaufen (vgl. Fig. I¹Ja), dann bestimmen die Υ-Θ-Richtungssensoren 17 der Sensorblöcke IMa bis I¹Jd die Differenz zwischen den Abständen Ya und Yb zwischen den Sensoren 17 und den Detektorplatten 15 an einer Seite des Containers 1 und erzeugen ein Signal zur Betätigung der Feineinstelleinrichtung 8 zur Verringerung dieser Differenz auf Null. Dadurch wird das Spreizgerüst 9 in eine zum Container 1 parallele Lage verdreht. Steht danach das Spreizgerüst 9 noch nicht in Übereinstimmung mit dem Container 1 bezogen auf seine Mittelposition in Y-Richtung, dann wird die Differenz zwischen den Abständen Ya und Yd zwischen den Sensoren 17 und den zugeordneten Seiten des Containers 1 durch die Υ-Θ-Richtungesensoren 17 der Sensorblöcke I¹Ja bis I¹Jd erfaßt und daraufhin ein Signal zur Betätigung der Feineinstelleinrichtung 8 erzeugt, um diese Abstandsdifferenz auf Null zu verringern. Das Spreizgerüst 9 bewegt sich dabei in Y-Richtung und wird in dieser Y-Richtung gegenüber dem Container 1 genau ausgerichtet.

Falls das Spreizgerüst 9 mit dem Container 1 in Bezug auf seine Mittelposition in X-Richtung nicht übereinstimmt (vgl. Fig. I¹Jc), dann erzeugen die X-Richtungssen-Boren 16a, 16b der Sensorblöcke I¹Ja, I¹Jb z. B. EIN-AUS-Betätigungssignale für die Feineinstelleinrichtung 8, so daß das Spreizgerüst 9 auch in X-Richtung genau auf den Container 1 ausgerichtet wird (vgl. Fig. l4d). Kombiniert mit der Positionierung des Greifgerüstes 9 in der Θ- und der Y-Richtung bringt ihn die Positionierung in der X-Richtung in eine Lage, in der die Drehsicherungen 12 mit den im Container ausgebildeten Halteröffnungen fluchten. Das auf diese Weise genau ausgerichtete Spreiz-

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gerüst 9 wird nach abwärts in Richtung auf den Container bewegt und danach die Drehsicherungen 12 in die Halteröffnungen im Container 1 eingeführt und verdreht, so daß das Greifgerüst nunmehr mit dem Container 1 gekoppelt ist und ihn anheben kann.

Zum Absetzen des vom Spreizgerüst 9 ergriffenen Containers auf die Ladefläche eines Güterwagens 2 werden die Sensorarme 13a bis 13d teleskopartig ausgefahren, bis die Sensorblöcke 14a bis I¹Jd Stellungen einnehmen, in denen sie mit den Detektorplatten 15 an den beiden gegenüberliegenden Seiten der Güterwagenladefläche justiert sind. Wenn die Sensorblöcke I¹Ja bis l4d und die Detektorplatten 15 auf diese Weise relativ zueinander positioniert sind, erzeugen die Sensoren l6a, 16b, 17 und 18 die Feineinstelleinrichtung 8 betätigende Signale in der gleichen Weise, wie die Signale beim Positionieren des Greifgerüstes 9 gegenüber dem Container 1, so daß das Spreizgerüst 9 danach langsam abgesenkt und genau zum Laderahmen des Güterwagens 2 ausgerichtet abgesetzt werden kann.

Durch entsprechendes stufenweises Vorgehen kann das Spreizgerüst 9 auch sehr genau ausgerichtet werden, wenn der Container 1 von einem Güterwagen 2 auf die Ladefläche eines Lastwagens 3 überführt werden soll.

Bei der Containerpositionierung gemäß der Erfindung sind die Detektorplatten, die mit den Sensoren zur Bestimmung der Containerlade- und -entladepositionen zusammenwirken, an den entgegengesetzten Seiten der Güterwagen und Lastwagen vorgesehen, auf welche die Container abgesetzt oder von denen sie abgehoben werden. Die Erfindung ermöglicht eine Vereinfachung der Konstruktion der berührungsfreien Sensoren, insbesondere der Sensoren zur Bestimmung

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der Auslenkungen in X-Richtung zur Bestimmung der Relativpositionen des Spreizgerüstes zu einem Container oder zur Ladefläche eines Güter- oder Lastwagens. Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung für das Spreizgerüst erfordert niedrigere Kosten als vergleichbare bekannte Geräte, weil die Sensorblöcke kleiner ausgeführt werden können.

Ein anderer Vorzug der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß eine geringere Anzahl von Sensoren in den Sensorblöcken notwendig ist, wobei die Wartung und die Inspektion dieser Sensoren auf vereinfachte Weise ausgeführt werden kann und sich gleichzeitig die Betriebssicherheit der Einrichtung beim Durchführen der Greifgerüstpositionierung erhöht.

In den Fig. 16 und 17 ist ein anderer Sensor dargestellt, der bei der erfindungsgemäßen Positioniereinrichtung Verwendung finden kann. Dieser Sensor spricht auf Berührung an und enthält Sensorblöcke mit verschiedenen Arten von Sensoren, die mit einem Objekt in Kontakt gebracht werden, zu dem das Spreizgerüst 9 ausgerichtet werden soll. Obwohl nur ein einen Sensorblock 21a tragender Sensorarm 13a dargestellt ist, können selbstverständlich auch die anderen Sensorarme 13b bis 13d jeweilige Sensorblöcke 21b bis 21d von gleicher Konstruktion wie der Sensorblock 21a aufweisen, wobei jeder an einer der vier Ecken des Spreizgerüstes 9, wie der Sensorarm 13, montiert ist. Der Sensorblock 21a wird durch den Sensorarm 13a mittels eines Sensorgestänges 20 getragen, das zwei parallele Hebel 20a, 20b zur Einwärtsbewegung des Spreizgerüstes 9 oder gegen das zu erfassende Objekt aufweist. Das Sensorgestänge 20 ist verdrehbar an seinem einen Ende durch Stifte 22 an Backen 23 gelagert, die an der Oberfläche des Sensorblockes 21a befestigt sind, und

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mit seinem anderen Ende an Drehzapfen 2k verdrehbar am Sensorarm 13 gelagert. Die beiden äußeren parallelen Hebel 20a des Sensorgestänges 20 sind miteinander durch eine Stange 25 verbunden und ein elastisches Glied 26 ist zwischen der Stange 25 und dem unteren Ende des Sensorarms 13a montiert, um durch seine Spannkraft den Sensorblock 21a über das Sensorgestänge 20 zum Spreizgerüst 9 nach einwärts zu bewegen. Der das äußere Hebelpaar 20a tragende Drehzapfen 2k ist mit einer Abzieheinrichtung versehen, durch die der Sensorblock 21a gegenüber dem Spreizgerüst nach auswärts gezogen wird, und die einen im Sensorarm 13a montierten Motor 28, ein auf der Abtriebswelle des Motors 28 festgelegtes Treibrad 29, einen um das Treibrad 29 und ein weiteres auf dem Ende des Drehzapfens 2k aufgezogenes Treibrad 27 gewickeltes Band 30 aufweist. Wenn das Band 30 durch den Motor 28 abgewickelt wird, dann bewegt sich der Sensorblock 21 durch die Vorspannkraft der Feder 26 auf das zu erfassende Objekt. Wird demgegenüber das Band 30 aufgewunden, dann bewegt sich der Sensorblock 21a von dem zu erfassenden Objekt gegen die Vorspannung der Feder 26 weg. Das um die Räder 29 und 27 geschlungene Band 30 ist ausreichend lang, um die Sensorblöcke 21a bis 21d in Z-Richtung und in Y-Richtung zu bewegen und einen Schutz der in den Sensorblöcken 21a bis 21d montierten Sensoren darzustellen, wenn die Sensorblöcke gegen die Container, die Waggons oder die Ladefläche von Lastwagen während der Ausführung der Zeiterfassung des Objektes anschlagen.

Der Sensorarm 13a umfaßt auch einen Verdrehwinkeldetektor 31» der in der Nähe des das äußere Hebelpaar 20a tragenden Drehzapfens 2k angeordnet ist und den Verdrehwinkel dieses Zapfens bestimmt. Der Verdrehwinkeldetektor 31 erfaßt damit auch die Größe der Auslenkung jedes Sensorblockes 21a bis 2Id in Richtung zu oder von dem zu erfassen-

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den Objekt und dient damit als Sensor zur Bestimmung der Auslenkungen des Spreizgerüstes 9 in Y- und in Θ-Richtung gegenüber dem zu erfassenden Objekt. Der Sensorblock 21a ist mit einem Z-Richtungssensor 32 zur Positionsbestimmung des Spreizgerüstes 9 in Z-Richtung sowie mit zwei X-Richtungssensoren 33 zur Positionsbestimmung des Spreizgerüstes 9 in X-Richtung ausgerüstet. Der Z-Richtungssensor 32 ist vom Eindring-Typ, während die X-Richtungssensoren 33 vom elektromagnetischen Distanz-Typ sind. Zur Vermeidung von Beschädigungen, die durch Berührungen im Betrieb hervorgerufen werden können, sind die Sensoren 32 und 33 gegenüber den Kontaktflächen der jeweiligen Sensorblöcke zurückversetzt angeordnet.

Die Detektorplatten 15 sind ebenfalls in Form von Platten an den Containern 1, den Waggons 2 und den Lastwagen 3 in den gleichen Positionen wie die Detektorplatten nach den Fig. 8 bis 12 befestigt. Aus diesem Grunde erübrigt sich eine detaillierte Beschreibung der Wirkungsweise dieser Detektorplatten mit den Berührungssensoren. Die mit den Berührungssensoren zusammenwirkenden Detektorplatten können jedoch gegenüber den mit den berührungsfreien Sensoren zusammenwirkenden Detektorplatten 15 eine reduzierte Größe aufweisen, weil der mit dem Υ-Θ-Richtungssensor 31 zusammenwirkende Teil jeder Detektorplatte wegfallen kann, da dieser Detektor 31 am Sensorgestänge 20 montiert ist.

Im folgenden wird die Arbeitsweise der Positioniereinrichtung mit den Berührungssensoren beschrieben. Beim Erfassen und Be- oder Entladen eines Containers 1 wird der Spreizrahmen 9 genau durch eine entsprechende vertikale (Z-Richtung), eine Winkel- (Θ-Richtung), eine Quer- (Y-Richtung) und eine Längs-Bewegung (X-Richtung) in angezeigter Folge positioniert. Die Ausrichtung des Spreizgestells

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gegenüber dem Container wird im folgenden beschrieben.

Zuerst wird das Spreizgerüst 9 in eine Position im wesentlichen gegenüber der Oberfläche des Containers 1 gebracht und danach soweit abgesenkt, bis die Sensorblöcke 21a bis 21d den vier Seiten des Containers 1 gegenüberliegen. Durch Betätigen des Motors 28 und Abwickeln der Bänder 30 bewegen sich die Sensorblöcke 21a bis 21d unter der Vorspannung der Federn 26 über die Sensorgestänge 20 gegen das Spreizgerüst 9 und gelangen in Berührung mit den Seiten der Detektorplatten 15 am Container 1. Gleichzeitig erzeugen die mit den Sensorgestängen 20 gekuppelten Drehwinkeldetektoren elektrische Signale, die den Verdrehwinkeln der Gestänge 20 entsprechen.

Wenn festgestellt wird, daß das Spreizgerüst 9 um einen Winkel θ gegenüber dem Container 1 verdreht ist (vgl. Fig. 18a), dann werden die Abstände L. und L„ zwischen den ursprünglichen Positionen der Sensorblöcke 21a und 21b und dem Container 1 oder die Signale entsprechend den Drehwinkeln Θ. und θ~ der Sensorgestänge 20 der Sensorblöcke 21a und 21b miteinander verglichen und daraufhin das Spreizgerüst 9 von der Feineinstelleinrichtung 8 in Θ-Richtung verdreht, bis die Differenz zwischen den Signalen Null ist. Auf diese Weise wird das Spreizgerüst 9 parallel zum Container 1 ausgerichtet (vgl. Fig. 18b).

Ist das Spreizgerüst 9 in Y-Richtung gegenüber dem Container 1 versetzt (vgl. Fig. 18b), dann werden die Sensorblöcke 21a bis 21d in der oben beschriebenen Weise in Kontakt mit den Detektorplatten 15 am Container gebracht und die Differenzen zwischen den Abständen L. und Ljj zwischen den Originalpositionen der Sensorblöcke 21a und 2Id und dem Container 1 oder zwischen den Verdreh-

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winkeln θ und θ^ der Sensorgestänge 20 der Sensorblöcke 21a und 21d erfaßt. Das Spreizgerüst 9 wird dann durch die Feineinstelleinrichtung 8 in Y-Richtung bewegt, bis der Unterschied zwischen den beiden Werten Null wird. Auf diese Weise gelangt das Spreizgerüst 9 in eine Position, in der seine Längsmittellinie mit der Längsmittellinie des Containers 1 fluchtet (vgl. Fig. 18c).

Falls das Spreizgerüst 9 in X-Richtung gegenüber dem Container 4 versetzt ist (vgl. Fig. 18c), dann werden die Sensorblöcke 21a bis 21d in Kontakt mit den Detektorplatten 15 gebracht und das Spreizgerüst in X-Richtung durch die Feineinstelleinrichtung 8 bewegt, bis die X-Richtungssensoren 33 z. B. des Sensorblockes 21a alle in EIN-Positionen stehen. Dadurch ist das Spreizgerüst 9 so positioniert, daß sein Mittelpunkt zum Mittelpunkt des Containers 1 auch in X-Richtung ausgerichtet ist (vgl. Fig. I8d). Nach Beendigung dieses Positioniervorganges werden die Sensorblöcke 21a bis 21d durch die Wirkung der Motoren 28 in ihre ursprüngliche inoperative Stellung zurückgefahren.

Bei Durchführung einer Serie der oben genannten Operationsstufen ist die genaue Positionierung des Spreizgerüstes möglich, so daß der Container ohne irgendwelche Schwierigkeiten erfaßt werden kann.

Die Positionierung des Spreizgerüstes gegenüber der Ladefläche eines Waggons oder Lastwagens kann durch den oben beschriebenen Operationsablauf in gleicher Weise durchgeführt werden.

Wie vorstehend erläutert, kann die erfindungsgemäße Einrichtung auch bei Verwendung von Kontakt-Sensoren zur genauen Ausrichtung eines Spreizgerüstes verwendet werden, wobei die mit verschiedenartigen Sensoren versehenen Sensorblöcke in Berührung mit den an Containern

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oder den Ladegestellen von Waggons oder Lastwagen befestigten Detektorplatten zur Bestimmung der Containerlade- und -entladepositionen gebracht werden. Durch die Berührung der Sensoren mit den Detektorplatten kann die genaue Position eines Spreizgerüstes gegenüber einem Container einer Ladefläche bestimmt und danach das SpreizgerUst richtig auf diesen Container ausgerichtet werden. Die Sensorvorrichtung vom Berührungs-Typ ist grundsätzlich gleich ausgebildet, wie die vom berührungsfreien Typ und führt zu ebenso hervorragenden Leistungen» wie die berührungsfreien Sensoren. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann auf einer Nassenproduktionsbasis hergestellt werden, weil ihre Erstellungskosten minimal sind. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß die Vorrichtung unbeeinflußt vom Wetter eingesetzt werden kann, was von besonderer Bedeutung ist.

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Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Positionierung eines Spreizgerüstes

automatischen Erfassen und Handhaben von quaderförmigen Stückgütern, wobei das Spreizgerüst zuerst in vertikaler Richtung (Z) verfahren und danach verlangsamt in der Fahrtrichtung (X), in der Querrichtung (Y) und in einer Drehrichtung (Θ) um seine Mittelachse bewegbar und genau auf ein vorbestimmtes Stückgut sowie auf eine Ladefläche eines Güter- oder Lastwagens positionierbar ist,

gekennzeichnet durch

Detektorplatten (15), die an den Randteilen beider Seitenwände des Stückgutes (1) befestigt sind und beim Abtasten des gewünschten Stückgutes ansprechende Meßobjekte bilden,

durch weitere Detektorplatten (15), die an Seitenteilen der Ladefläche der Güterwagen (2) oder der Lastwagen (3) befestigt sind, wobei die Seitenteile auf die Längskanten des Stückgutes abgestellt sind, so daß die Detektorplatten (15) Meßobjekte zur Lagebestimmung des Stückgutes (1) auf der Ladefläche darstellen,

durch eine Hubsäule (10) auf einer Laufkatze (7) einer Ladebrücke (5) zum vertikalen Bewegen des Spreizgerüstes (9) über eine Einrichtung zur Feineinstellung;

durch Sensorarme (13) an mindestens drei der vier Ecken des Spreizgerüstes (9)» die vertikal aus- und einfahrbar sind;

durch Sensorblöcke (14, 21) am unteren Ende jedes Sensorarmes (13); und

durch an den Sensorblöcken (I¹I, 21) montierte Sensoren (16 bis 18; 31 bis 33) zur Bestimmung einer Versetzung des Spreizgerüstes (9) in Z-, Y-, Θ- und X-Richtung, die auf mindestens eine der Detektorplatten (15) als Bezugsobjekt ansprechen.

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2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorblöcke (l'Ja bis l4c) berührungsfrei wirkende Sensoren (16, 17, 18) aufweisen und an den unteren Enden der jeweiligen Sensorarme (13a bis 13c) gegenüber dem zu handhabenden Stückgut und seiner Detektorplatten (15) zurückversetzt angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Sensorblöcken (I¹Ia bis l4c) montierten Sensoren (16, 17, 18) mindestens einen berührungsfrei wirksamen Sensor (16) zur Abstandsbestimmung in X-Richtung aufweisen, der auf einen Kantenteil der als Bezugsobjekt wirkenden Detektorplatte (15) anspricht und über Signale die Feineinstelleinrichtung (8) zum langsamen Verfahren in X-Richtung aktiviert, und daß mindestens ein Sensor (17) zur Abstandsbestimmung in der Y- und in der Θ-Richtung gegenüber den als Bezugsobjekte wirkenden Detektorplatten (15) vorgesehen sind, wobei die Feinmeßeinstellung über entsprechende Signale die Auslenkungen des Spreizgerüstes (9) in diesen Richtungen ausgleicht.

Ί. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren (16) zur Abstandsbestimmung in X-Richtung auf Reflexion oder Transmission ansprechende photoelektrische oder Ultraschall-Bauelemente, und daß die Sensoren (17, 18) zur Abstandsbestimmung in Y- und Θ-Richtung Ultraschall-Bauelemente sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorblöcke (21a bis 2Id) auf Berührungskontakt ansprechende Sensoren aufweisen und an den unteren Enden von Sensorarmen (13a bis 13d) in Richtung auf das Stückgut (1) bzw. seine Detektorplatten (15) bis zum Berührungskontakt bewegbar befestigt sind.

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6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorblöcke (21a bis 2Id) über ein Hebelgestänge (20a, 20b) am unteren Ende der Sensorblöcke (13a bis 13d) angelenkt sind, daß elastische Spannelemente (26) zwischen jedem Sensorarm (13) und jedem Hebelgestänge (20) zum Bewegen des Sensorblockes nach einwärts vorgesehen sind, und daß gegen die Vorspannung des elastischen Elementes (26) wirkende Antriebe (27, 29, 30) mit dem Hebelgestänge (20) kuppelbar sind, die den jeweiligen Sensorblock (21) nach auswärts bewegen, wobei zu den Sensoren mindestens ein Sensor (33) zur Abstandsbestimmung in X-Richtung, der auf die gegenüberliegenden Kanten der Detektorplatten (15) als Bezugspunkt anspricht und ein Steuersignal für die Feineinstelleinrichtung (8) erzeugt, welche die Auslenkung des Gerüstes (9) in X-Richtung ausgleicht, und wobei an dem Hebelgestänge (20) Y- und Θ-Richtungssensoren (3D angeordnet sind, die die Verdrehwinkel des Hebelgestänges

(20) und damit Abweichungen der Sensorlage in Y- und Θ-Richtung gegenüber den Detektorplatten erfassen und entsprechende Signale zu der diese Abweichungen ausgleichenden Feineinstelleinrichtung (8) senden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der X-Richtungssensor (33) mindestens zwei elektromagnetische Nahwirkungs-Bauelemente umfaßt, und daß der Y- und Θ-Richtungssensor (31) als Drehwinkeldetektor ausgebildet ist, der den Winkel der Verschwenkbewegung des Hebelgestänges (20) erfaßt.

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