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Frontstapler
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Frontstapler Die Erfindung betrifft ein Hubgerät, mit dem Container,
insbesondere Leer-Container angehoben und verfahren werden können. Es besteht aus
einem Fahrzeugrahmen, einer vorderen starren Achse sowie einer hinteren lenkbaren
Achse. Uber der vorderen Achse stützt sich das Hubgerüst gelenkig ab, weiter hinten
befindet sich die Steuerkabine und der Antriebsmotor.
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Derartige Flurförderzeuge sind bekannt. Sie werden im allgemeinen
durch Gabelstapler repräsentiert. Sie sind weit verbreitet, universell einsetzbar
und darum auch beim Handling mit ISO-Containern anzutreffen. FUr diese Einsatzfälle
werden sie mit einem Spreader ausgerUstet, der sie in die Lage versetzt, die Container
von oben aufzunehmen.
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In folge seines weiten Anwendungsbereiches ist der Gabelstapler dort
unterlegen, wo er auf ein Hubgerät, in diesem Fall den Frontstapler trifft, der
eigens zu dem Zweck Container zu heben, zu stapeln und zu verfahren entworfen wurde.
Diese Behauptung soll an einigen Kriterien begrUndet werden.
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Der universell einsetzbare Gabelstapler hat eine möglichst schmale
Bau form, damit er enge Gänge durchfahren kann.
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FUr die Arbeit mit dem Container hingegen ist eine möglichst breite,
vordere Spur, wie sie der Frontstapler besitzt, besser, daß ein langer Container,
besonders im oberen Hubbereich keine gefährlichen Querschwankungen auslösen kann.
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Ein normaler Gabelstapler der hier behandelten Baugröße verfügt Uber
eine max. Hubhöhe von 5 m.
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Dagegen muß die Bauhöhe des Frontstaplers sehr viel höher sein, da
Frontstapler
seine
Aufgabe darin besteht, Container 3-fach oder 4-fach zu stapeln.
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Die Gerätehöhe des üblichen Gabelstaplers ist so gering wie möglich
gehalten, damit er Tore, Unterfuhrungen usw. durchfahren kann.
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Diese Forderung wird an die Bauform des Frontstaplers nicht gestellt,
weil üblicherweise auf dem Container-Umschlagplatz keine bauhöhenbegrenzende Hindernisse
im Wege sind.
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Die bekannten Gabelstapler sind so ausgelegt, daß sie eine Fahrgeschwindigkeit
bis zu 30 km/h aufweisen und eine Steigung von rund 50 % überwinden können.
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,@ } Dagegen sind die Flächen, auf denen der Frontstapler
operierti enbegrenzt und eben. Deshalb können die max. Fahrgeschwindiglßit sowie
die Zugkraft deutlich geringer ausgelegt sein, jedoch werten ans die Lenkfähigkeit
des Frontstaplers die größten Anforderungen gestellt.
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Die Erfindung stellt nun ein Gerät vor, das in optimaler Weise alle
mit dem Container-Umschlag notwendigen Arbeiten erledigt und aus preislichen Gründen
auf jene technische Ausrüstung verzichtet, die für diesen Einsatzbereich nicht notwendig
ist. Dadurch ergibt sich ein besonders günstiges Preis-/Leistungsverhältnis. Es
bedarf keiner Erwähnung, daß die Regeln der Technik, wie z. B. die Standsicherheit
nach DIN 15 138, auch bei dieser Erfindung voll erfüllt sind.
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Die Erfindung bietet eine Lösung an, die eine Lenkfähigkeit auf engstem
Raum gestattet. Sie schlägt vor, jedes Vorderrad der starren Achse mit einem unabhängigen,
einzeln zu steuernden Fahran-
Frontstapler
trieb zu versehen. Sie
steht damit im Gegensatz zu bekannten hdrostatischen Antrieben, bei denen von einer
Pumpe aus 2 Radmotore angetrieben werden. Mit einem derartigen Antrieb allein ist
eine Kurvenfahrt nicht zu realisieren. Diese erfolgt vielmehr über ein zu lenkendes
hinteres Rad, wobei die Fahrantriebe sich wie ein Differentialgetriebe der vorgegebenen
Kurvenfahrt anpassen. s-- Gegensatz dazu ist entsprechend der Erfindung die Lenkung
In Fahrantrieb integriert. Der Frontstapler fährt geradeaus, oIn£ die Motore die
Räder gleichmäßig antreiben. Bei gewünschter Kurvenfahrt dreht ein Motor langsamer,
und der Frontstapler schwenkt um das langsamer angetriebene Rad in eine Kreisbahn,
deren Radius von der Drehzahldifferenz der Räder bestimmt wird. Der vorgeschlagene
Einzelantrieb gestattet es auch, ein Rad vor- und das andere zurücklaufen zu lassen.
Dann befindet sich der Drehpunkt des Gerätes in der Mitte der vorderen Achse. Ein
solches Lenksystem hat z.
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B. erhebliche Vorteile, wenn ein Container in der 3. oder 4. Ebene
genau auf die darunterstehenden aufgesetzt werden soll, der Frontstapler jedoch
noch nicht genau rechtwinklig zum Unterbau positioniert ist. Durch das Vor- und
Zurückdrehen der Räder ist die richtige Stellung schnell erreicht. Bei üblichen
Lenkungen müßte bei gleicher Manövrierfähigkeit das Hinterrad im Stand zunächst
um 90 ° gedreht werden mit entsprechendem Verschleiß an Reifen und anderen Bauteilen
sowie am Boden.
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Eine einfache Bauausführung sieht erfindungsgemäß vor, daß jeder Antriebsmotor
am Fahrzeugrahmen befestigt ist. Zur Übertragung des Drehmoments wird ein Kettengetriebe
eingesetzt, wobei das Ritzel auf dem Wellenstumpf des Antriebsmotors und das Kettenrad
koaxial zur Achse angeordnet sind. Letzteres ist wie eine Bremstrommel mit dem Radlagergehäuse
verbunden. Aus dieser Anordnung leitet sich die Verwendung üblicher, serienmäßig
hergestellter Bauelemer 4' ab.
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Damit ist der Vorteil eines preisgünstigen Gerätes in Verbindung
Frontstapler
mit
einfachen Reparaturen sowie ständiger Ersatzteilbereitschaft erreicht.
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Einem weiteren Erfindungsanspruch zufolge können auch Radnabenmotore
zum Antrieb benutzt werden.
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Erfindungsgemäß bilden Fahrantrieb und Lenkung eine Einheit. Die Steuerung
erfolgt durch Ventile, die mit Steuerhebeln betätigt werden. Die Industrie bietet
Steuerventile an, bei denen der Schwenkwinkel des Hebels proportional dem durchfließenden
Ölstrom ist. Damit entspricht eine bestimmte Hebelstellung einer bestimmten Raddrehzahl
und einer bestimmten Fahrgeschwindigkeit. Verschiedene Hebelstellungen bewirken
verschiedene Fahrgeschwindigkeiten und deshalb eine Kurvenfahrt. Der Fahrer verfügt
zum Fahren/Lenken über zwei in Fahrtrichtung verschwenkbare Steuerhebel Diese können
auch mit einem Gestänge zusammengefaßt werden. Ein weiteres Merkmal der Erfindung
sieht vor, daß das Geradeaus fahren infolge Verschwenkung einer Lenksäule erfolgt,
die die Steuerhebel mitnimmt. Am oberen Ende der Lenksäule ist ein Steuerrad angeordnet,
das bei gewünschter Kurvenfahrt gedreht wird. Dabei werden die Mitnehmer, in denen
die Steuerhebel lagern, verdreht, was zur Folge hat, daß die bis dahin vorhandene
Gleichheit der Schwenkwinkel aufgegeben wird. Jetzt wird ein Steuerhebel weiter
vor-, der andere jedoch zurückgestellt. Eine Kurvenfahrt ist die Folge.
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Das beschriebene Lenkungs- bzw. Fahrverhalten des Frontstaplers ist
nur dann möglich, wenn gemäß der Erfindung die Mitte des hinteren Lenkrades zur
Achsmitte des den Fahrzeugrahmen und das Gegengewicht abstützenden Kugellenkkranzes
versetzt ist. Dadurch rollt das Lenkrad immer tangential zum Wendekreis und steht
bei jeder Kurvenfahrt richtig.
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Frontstapler
Ein tragender Gedanke der Erfindung ist, handelsübliche,
serienmäßig hergestellte, geeignete Bauelemente zu verwenden. In einem weiteren
Anspruch wird deshalb beschrieben, wie eine handelsübliche Starrachse mit dem Fahrzeugrahmen
verbunden wird. Dies geschieht durch eine Schraubverbindung, wie sie im Fahrzeugbau
allgemein angewendet wird. Die Achse ist in Radnähe mit angeschweißten Platten versehen,
auf die die tragenden Längsprofile des Fahrzeugrahmens au fliegen und verschraubt
sind.
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Die Erfindung sieht nun weiter vor, daß sich auf dem Fahrzeugrahmen
Uber der Achse die Lager des Hubgerüstes befinden. Dieses besteht aus 2 Hebebäumen
mit 4kt-förmigem Querschnitt, die diagonal und quer miteinander verrippt sind. Am
oberen Ende der Hebebäume sitzen Ausleger, an denen Seilrollen angebracht sind.
Gemäß der Erfindung ist das Hubgerüst auf dem Fahrzeugrahmen über den Befestigungen
von Fahrzeugrahmen und Starrachse gelagert und zwar derart, daß es in Fahrtrichtung
verschwenkt werden kann. In der Regel wird beim Fahren mit der Last das Hubgerust
nach hinten geneigt, damit das Lastmoment verringert wird. Bei genauen Justierungen
des Frontstaplers in Fahrtrichtung wird nicht der Fahrantrieb benutzt, sondern die
Möglichkeit der Mastneigung ausgeschöpft.
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Einem weiteren Anspruch folgend, ist das Hubgerüst nach hinten mit
zwei Nackenseilen verspannt. Durch diese Maßnahme bleiben die Hebebäume bei Lastaufnahme
im wesentlichen biegungsfrei und können daher geringer dimensioniert werden. Die
Schwenkung des Hubgerüstes erfolgt durch die Längsbewegung von zwei Hydraulikzylindern
infolge der damit erzielten Längenveränderung der Nackenseile.
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Der Hubantrieb besteht erfindungsgemäß aus einem Seiltriebwerk.
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Ein Hubmotor, der an den Hebebäumen befestigt ist, treibt zwei
Frontstapler
Seiltrommeln
an, die durch eine Ausgleichswelle verbunden sind.
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Der Hubweg aller Hubseile ist damit stets synchron. Ein solcher Seilantrieb
ist bei den hier notwendigen Hubhöhen weniger aufwendig als die Verwendung eines
hydraulischen Hubzylinders. Außerdem gestattet die Lösung mit Seiltriebwerk die
Aufnahme des Containers von einer Bodenfläche, die tiefer als die Fahrfläche des
Frontstaplers liegt.
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Entsprechend einem weiteren Erfindungsanspruch ist an den 4 freien
Seilenden des Auslegers ein Lastrahmen befestigt, der über zwei Führungsarme verfügt.
An diesen befinden sich Führungsrollen, die von den Hebebäumen in Fahrtrichtung
und quer dazu geführt werden.
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Die annähernd vertikale Bewegung des Lastrahmens ist dadurch stets
genau definiert.
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Vielfach wird beim Handling mit Leercontainern ein Aufnahmerahmen
verwendet, der vertikal angeordnet ist und mit 2 Haken seitlich in die oberen Eckbeschläge
eingreift. Das vom Container erzeugte Lastmoment wird von der Containerwand aufgenommen.
Dieser Bauform Rechnung tragend, sieht die Erfindung vor, die Aufnahmerahmen mit
Führungsarmen zu versehen, in denen Rollen gelagert sind, die in Fahrtrichtung und
quer dazu von den Hebebäumen geführt werden und auf diese Weise das vom Container
herrührende Lastmoment aufnehmen.
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Die Erfindung sieht weiter vor, daß an den Lastrahmen ein Spreader
angehängt wird, der seinerseits in üblicher Weise Container aufnimmt. Die Aufhängung
wird durch Parallellenker gebildet, die beiden Bauelementen eine Bewegungsfreiheit
quer zur Fahrtrichtung geben, während sie in Fahrtrichtung schubsteif ausgeführt
sind. Mittels zweier Hydraulikzylinder, die auf einer Seite mit dem Lastrahmen verbunden
sind, andererseits aber am Spreader angreifen, ist es möglich, geringe Querbewegungen
mit letzterem und damit
Frontstapler
auch mit dem Container auszuführen.
Dies ist von Vorteil, weil der Frontstapler ohne Vorwärts- oder Rückwärts fahrt
keine Positionsveränderung quer zur Fahrtrichtung ausführen kann.
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Die Erfindung soll anschließend anhand von Zeichnungen und einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht des Frontstaplers Fig. 2 eine
Vorderansicht des Frontstaplers Fig. 3 eine Draufsicht auf den Frontstapler Fig.
4 eine Draufsicht und einen Teilschnitt des Fahrantriebes Fig. 5 ein Schnittbild
der vorderen Achse Fig. 6 ein Schnittbild des Lenkrades Fig. 7 einen Schaltplan
für den kombinierten Fahr- und Lenkantrieb Fig. 8 ein Beispiel für die Betätigung
des kombinierten Fahr-und Lenkantriebes Fig. 9 ein Schnittbild durch den kombinierten
Fahr- und Lenkan trieb Fig. 10 das Oberteil des Hubgerüstes mit Lastrahmen Fig.
11 ein Schnittbild durch die Hebebäume Fig. 12 das Hubgerüst mit einem Aufnahmerahmen
für Leercontainer Fig. 13 eine Draufsicht auf das Seiltriebwerk entsprechend Fig.
10 Gemäß Fig. 1 besteht der Frontstapler aus einem Fahrzeugrahmen 1, der im vorderen
Teil als eine Plattform ausgebildet ist, die aus Stahlbauprofilen besteht. Der hintere
Teil 1.1 ist nach oben abgekröpft, um genügend Bauhöhe für das hintere Lenkrad 2
zu gewinnen.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist der Fahrzeugrahmen 1 vorn mit einer Starr-
Frontstapler
achse
3 verbunden. Auf ihm sind die Fahrantriebe 4 und 5 befestigt.
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Diese wirken auf die Räder 6 und 7. Der Fahrzeugrahmen 1 trägt außerdem
die Steuerkabine 8, die auch höhenverstellbar ausgeführt sein kann.
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Weiterhin befindet sich auf dem Fahrzeugrahmen 1 der Antriebsmotor
9 sowie hinten über dem Lenkrad 2 das Gegengewicht 49. Das Hubge gerüst 11 mit seinen
beiden Lagern 10.1 und 10.2 ist über der Achse 3 angeordnet. Es wird nach hinten
mit zwei Nackenseilen 15 und 16 abgesprießt, die mittels Hydraulikzylinder 17 und
18 längenveränderlich gestaltet sind.
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Durch diese konstruktive Maßnahme ist ein Verschwenken des Hubgerüstes
11 in Fahrtrichtung möglich. Dabei dienen als Begrenzung der Neigung nach vorn die
Endanschläge der Hydraulikzylinder 17 und 18, während die Neigungsgrenze nach hinten
durch die Anschläge 19 und 20 gegeben ist. Fig. 5 Aus Fig. 1 ist außerdem der Lastrahmen
12 erkennbar und der Spreader 13, an dem der Container 48 angehängt ist.
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Die Starrachse 3 besteht aus einem im LKW-Bau üblichen Serienerzeugnis.
Nähere Einzelheiten weist Fig. 4 aus. Das feststehende Achsrohr 3.1 trägt an seinen
Enden die Radlagergehäuse 3.2 und mit ihnen über die Felgen 21 verbunden die Reifen
22.
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Die Befestigung der Starrachse 3 mit dem Fahrzeugrahmen 1 ist aus
Fig. 5 erkennbar. Zwei Längsprofile 1.2 liegen auf Befestigungs platten 3.2 des
Achsrohres 3.1 und werden mit dieser in ähnlicher Weise verschraubt, wie dies im
Fahrzeugbau zwischen Achse und Blattfeder mit Federbriden üblich ist.
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Fronts tapler
Fig. 6 zeigt die Befestigung des Lenkrades 2 mit dem
Fahrzeugrahmen 1. Die Achse 23 wird von einem Achsträger 24 gehalten, der in einem
oberen Lenkschemel 25 endet. Über diesem befindet sich der Kugel-Lenkkranz 26 und
darüber der hochgezogene Fahrzeugrahmen 1.1.
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Die Mitte der Achse 23 ist zur Mitte des Kugel-Lenkkranzes 26 um das
Maß a versetzt.
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Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Fahrantriebe 4/5. Jeder besteht
aus einem hydraulischen Antriebsmotor 4.1 und 5.1, der mit dem Fahrzeugrahmen 1
fest verbunden ist. Die Ubertragung des Drehmomentes erfolgt jeweils über die Kettentriebe
4.2 und 5.2. Die Beschreibung wird fortgesetzt nur für die in Fahrtrichtung gesehen
rechte Seite, die auch als Schnittbild dargestellt wurde. Das Kettenrad 5.3 ist
mit einer zur Radmitte hineinragenden Zwischenbuchse 5.4 so ausgebildet, daß es
wie eine Bremstrommel mit dem Flansch des Radlagergehäuses 3.2 verschraubt werden
kann.
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In Fig. 7 ist das Steuerschema dargestellt. Die Fahrpumpe 27 erzeugt
das Drucköl, das entsprechend dem Leitungsverlauf zu den Steuerventilen 28 und 29
gelangt. Wenn diese in Null-Stellung stehen, wie gezeichnet, fließt das Öl drucklos
in den Behälter 30 zurück Bei Betätigung der Steuerhebel 28.1 oder 29.1 gelangt
das Drucköl in die Antriebsmotore 4.1 und/oder 5.1, wonach sich das entsprechende
Antriebsrod 6 und/oder 7 in Bewegung setzt. Ein Ausschwenken der Steuerhebel 28.1
oder 29.1 nach vorn sollte sinnvollerweise den Frontstapler nach vorn bewegen und
umgekehrt.
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Die Steuerhebel können einzeln betätigt werden, wie in Fig. 7 sinnbildlich
dargestellt. Sie können aber auch mechanisch durch ein Gestänge zusammengefaßt werden,
wie dies die Fig. 8 und 9 zeigen.
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Frontstapler
Eine leicht nach hinten geneigte Lenksäule 30 endet unten
- im Gegensatz zu üblichen Bauausführungen - in einem Drehgelenk 31, wodurch sie
in der Fahrtrichtungsebene nach b oder c geschwenkt werden kann. Das Drehgelenk
31 hat die gleiche Mitte wie die Steuerhebel 28.1 und 29.1. Das Außenrohr 30.1 der
Lenksäule 30 hat links und rechts gabelförmige Mitnehmer 30.2 und 30.3, in die die
Steuerhebel 28.1 und 29.1 hineinragen. Durch Verschwenken der Lenksäule 30 fährt
der Frontstapler geradeaus, vorwärts und rückwärts.
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Bei Kurvenfahrt wird das Steuerrad 30.4 gedreht. Während der Lenksäulenschaft
32 dadurch nicht verändert wird, stellt z. B. bei Linksfahrt-vorwärts der Mitnehmer
30.2 den Steuerhebel 28.1 zurück, und der Mitnehmer 30.3 den Steuerhebel 28.1 vor.
Dadurch bekommt der Fahrmotor 4.1 weniger Drucköl und läuft langsamer, während der
Fahrmotor 5.1 schneller läuft.
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Fig. 1 und 2 veranschaulichen das Hubgerüst 11. Es besteht aus zwei
Hebebäumen 11.1 und 11.2, die so weit auseinander gezogen sind, wie es die Achse
3 zuläßt. Ihre unteren Lager 10.1 und 10.2 befinden sich über der Achsmitte auf
dem Fahrzeugrahmen 1. Die Die Hebebäume 11.1 und 11.2 sind aus 4kt-Rohren gebildet.
Sie sind miteinander quer und diagonal mit Stäben 11.3 verrippt.
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Eine Ausführungsform des Hubgerüstes 11 ist so ausgebildet, daß die
Hebebäume 11.1 und 11.2 an ihren oberen Enden in rechtwinklig zu ihnen angeordneten
Auslegern 11.4 und 11.5 übergehen. In ihrem vorderen Teil sind jeweils die beiden
Seilrollen 11.6 und 11.8 sowie 11.7 und 11.9 gelagert. Weiter hinten befinden sich
die Umlenkrollen 11.10/11.11 bzw. 11.12/11.13, die die vier Zugseile 35 bis 38 zu
den Seiltrommeln 44 und 45 umlenken. Am hinteren Teil der Ausleger 11.4 und 11.5
sind in den Befestigungen 33 und 34 die Nackenseile 15 und 16 angelenkt.
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Fronts tapler
Fig. 10 zeigt den in den Zugseilen 35 bis 38 hängenden
Lastrahmen 12. Er ist an vier Punkten aufgehängt. Die beiden Führungsarme 12.1 und
12.2 weisen zum Hubgerüst 11 hin und tragen die Lagerungen für jeweils zwei Führungsrollen
12.3/12.4 sowie 12.5/12.6.
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Diese rollen beim Heben/Senken an den Hebebaumen 11.1 und 11.2 entlang
und geben so dem Lastrahmen 12 sowohl in Fahrtrichtung als auch quer dazu eine sichere
Führung.
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In Fig. 2 ist die Verbindung zwischen dem Lastrahmen 12 und dem Spreader
13 dargestellt. Beide Bauteile sind mit insgesamt vier Parallel-Lenkern 39 verbunden,
die eine pendelnde Bewegung des Spreaders 13 quer zur Fahrtrichtung zulassen, jedoch
in Fahrtrichtung steif sind. Die Fähigkeit der Bewegung quer zur Fahrtrichtung wird
durch die Anordnung von zwei Hydraulikzylindern 50 ausgenutzt, die ihre Befestigungspunkte
im Lastrahmen 12 und im Spreader 13 haben.
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Ein anderes Beispiel der Lastaufnahme wird in Fig. 12 gezeigt.
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Es eignet sich besonders zur Aufnahme von Leercontainern. Im Gegensatz
zu Fig. 10 ist das Hubgerüst 11 nach hinten geneigt gezeichnet. In dem hier erläuterten
Fall wird anstelle eines Lastrahmens 12 ein Aufnahmerahmen 42 verwendet. Die Ausleger
11.14 und 11.15 sind im vorderen Teil kürzer ausgebildet als die Ausleger 11.4 und
11.5, weil sie nur noch je eine Seilrolle 11.16 und 11.17 tragen. Die Enden der
beiden Seile 40 und 41 sind mit dem Aufnahmerahmen 42 verbunden. Damit das durch
den Container 48 verursachte Lastmoment aufgenommen werden kann, ist der Aufnahmerahmen
42 mit insgesamt vier Führungsarmen 42.1/42.2 und 42.3/42.4 versehen, die in beschriebener
Weise jeweils zwei Führungsrollen 42.5 und 42.6 Lagerung geben.
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Fig. 13 zeigt ein Schnittbild durch die Hebebäume 11.1 und 11.2
Frontstapler
mit
Draufsicht auf das Seiltriebwerk 14. Es besteht aus einem Hubmotor 43, der auf einen
der Stäbe 11.3 aufgesetzt ist. Die Seiltrommeln 44 und 45 sind achsgleich angeordnet.
Ihre Lagerungen stützen sich auf die Hebebäume 11.1 und 11.2 ab. Sie sind durch
eine Ausgleichswelle 46 verbunden, sodaß beide Seiltrommeln 44 und 45 zwangsläufig
gleiche Winkelgeschwindigkeit haben.
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Die Übertragung des gemeinsamen Drehmomentes erfolgt durch einen Kettentrieb
47.