EP0311869B1 - Vorrichtung zum Manipulieren und Transportieren von Lasten - Google Patents

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EP0311869B1
EP0311869B1 EP88116351A EP88116351A EP0311869B1 EP 0311869 B1 EP0311869 B1 EP 0311869B1 EP 88116351 A EP88116351 A EP 88116351A EP 88116351 A EP88116351 A EP 88116351A EP 0311869 B1 EP0311869 B1 EP 0311869B1
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manipulator
manipulator according
holding device
arm
winding
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Jacques Meier
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a manipulator, in particular for industrial trucks and cranes, according to the preamble of patent claim 1.
  • the invention relates to an industrial conveyor, in particular for manipulating and transporting printed products and windings in the printing industry, according to the preamble of claim 14.
  • Industrial trucks, cranes and lifting devices of various types and with various attachments are known for manipulating and transporting heavy objects.
  • they have a vertical guide frame or rail frame for a lifting fork or other manipulation devices or load carriers, such as a shovel, mandrel, tong gripper and others.
  • Special attachments are also available for forklifts in various forms and for many special purposes in order to increase the possibilities of manipulation.
  • the desired options are usually achieved with such attachments, because of Given the abundance of different areas of application and requirements for the individual manipulations, a suitable, problem-adapted attachment is usually offered.
  • Such a forklift equipped with a manipulator is always able to "grab" the object to be manipulated, for example a container, as it were, and to bring it to the desired location in order to deposit it there or even to empty it.
  • the manipulator has only a single axis of rotation or a joint, which, however, is arranged according to the invention in such a way that the load can surprisingly be brought into two or three main positions orthogonal to one another with only this one axis of rotation or only one joint, where the axis of rotation passes through the center of gravity of the load or the center of gravity lies in the pivot point.
  • This makes it possible to precisely handle even heavy loads e.g. To be grasped frontally or laterally and then deposited on the loading device or in the warehouse without great effort.
  • the floor conveyor (with track or trackless) has a movable loading surface or a movable pallet lifting device in combination with an attachment for manipulating loads.
  • the manipulation or gripping device according to the invention which is movable in its entirety, is preferably used as the attachment.
  • the movable pallet device can contain a fork-shaped claw with an initial stroke and the movable manipulation and gripping device can contain a pick-up pliers or a pick-up mandrel.
  • the interaction of these parts of the facility consists of the fact that at least part of the load to be conveyed can always be carried by this floor vehicle, if necessary it can be deposited in the immediate vicinity. This constant carrying of a loaded load while collecting and manipulating additional and new loads is in the work area of the floor vehicles new. These are usually designed for short-distance and one-time operation and lack the ability to load themselves and carry the load.
  • the device according to the invention is primarily explained in more detail below with reference to an industrial truck, it is of course possible to use the device according to the invention in a crane or in connection with other lifting devices or handling devices. It is a prerequisite that the appropriate arrangement of such a manipulator corresponds to the required working conditions is adjusted, that is to say the manipulator is arranged in such a way that the positions of the manipulated load that can be reached by means of the rotary movement come to be spatially adequate.
  • the invention is based on the fact that conventional manipulators or the working tools, i.e. Floor conveyors, cranes, etc., with which they are used, on the one hand, too expensive, on the other hand, because of their limited degrees of freedom and their one-sided use, they require complicated, time-consuming operations.
  • the handling of heavy loads should be simplified and the necessary work processes optimized.
  • the new handling concept took into account the space problem that occurs in modern, narrow warehouses with high storage density.
  • the invention enables the entire handling process to be rationalized with heavy loads and reduces the logistical problems.
  • the manipulator according to the invention finds a preferred application in the printing industry.
  • the printed products that are output at high speed in rotary printing are carried away in scale formation from the rotary press, this scale formation having an inherent order, which is generally endeavored to be maintained even during intermediate storage. An attempt is therefore made to bring these printed products, which are loosely arranged in shingles, to a standstill from the full process speed, while maintaining their position relative to one another, in a form from which it is then possible to re-establish the original shingled stream.
  • One such procedure for the intermediate storage of printed products resulting in scale formation consists in rolling up the incoming stream of scale.
  • Such rolls here called because of the previous (winding for short, which roll at the appropriate time as only frozen stream of scale can be processed again unchanged, usually weigh a few hundred kilograms, so that special aids such as manipulation processes and manipulation devices as well as special storage techniques are necessary for the manipulation of these rolls.
  • the present invention addresses this problem.
  • FIG. 1 shows such a printed product roll 5 wound on a roll body 6, which in this application example is suspended from a hook 2 on a support frame 1.
  • the narrow side of the winding 5 is shown. Turned a quarter turn, this would appear as a circular disk.
  • the support frame also has castors 3 and a handle 4 so that the heavy wrap can also be moved by hand.
  • This shown winding of, for example, 400 kg was created in the position shown on the winding machine and was then hung from the winding machine on the support frame 1.
  • a manipulation device must therefore be able to turn such a winding into the desired horizontal position.
  • Such coils are also stored by leaning against a wall vertically, but with a slight inclination, with a large number of coils standing one behind the other. It is desirable that a manipulation device can grip such windings both frontally and laterally, so that a vehicle with a manipulator attached to it can drive past the windings, for example parallel to the support wall, and can take hold of the foremost winding by briefly stopping.
  • FIGS. 2A and 2B A first, simple embodiment of the invention, which allows two holding positions, is shown in FIGS. 2A and 2B.
  • a coordinate system is defined, which also applies to the following drawings and explanations.
  • the corresponding axes are shown in FIG. 2A, the y axis being directed towards the viewer perpendicular to the plane of the page.
  • planes perpendicular to the z-axis are referred to as 1, main planes, planes perpendicular to the y-axis as 2nd main planes and those perpendicular to the x-axis as 3rd main planes.
  • the floor conveyor 10 (based on its direction of travel) is parallel to a second main level and the winding 5 in FIG. 2A is held parallel to a third main level.
  • the manipulator 30 has only one axis of rotation 35, which lies in a second main plane and is inclined 45 ° relative to a third main plane or inclined forward and downward from the floor conveyor 10.
  • the manipulator is guided by means of a lifting slide 31 in a vertical rail 12 attached to the floor vehicle 10 and the height can be adjusted.
  • a mandrel for the winding 5, which forms the actual stopping point for this winding 5, is covered by the latter in this illustration.
  • the axis of rotation 35 is rotatably guided in a bearing 34 fastened to a support arm 32.
  • the rotary drive is preferably carried out with a HydroMotor 36, which is arranged, for example, directly at one end of the axis of rotation.
  • the holding angle alpha between the axis of rotation 35 and the winding 5 is 45 ° (based on the axis of the circular-cylindrical winding). This holding angle alpha remains unchanged during a rotation of the axis of rotation 35 and leads to the winding 5 executing a spatial wobbling movement, i.e. its axis of symmetry 7 moves on the surface of a double cone with a tip in the center of gravity or stopping point 37 and the axis of rotation 35 as its axis of symmetry.
  • FIG. 1 For comparison, a conventional attachment 40 in connection with an industrial truck 10 is shown in FIG.
  • the attachment 40 consists essentially of a lifting slide 41, which is analog 2A can be adjusted in height on a vertical rail 12 attached to the floor vehicle 10, and on which, arranged on a pivot bearing 43, a rocker arm 45 actuated by a hydraulic drive 46 is attached, which in turn is provided with a holding mandrel 48.
  • a lifting slide 41 which is analog 2A can be adjusted in height on a vertical rail 12 attached to the floor vehicle 10, and on which, arranged on a pivot bearing 43, a rocker arm 45 actuated by a hydraulic drive 46 is attached, which in turn is provided with a holding mandrel 48.
  • the winding 5 can be taken over either directly from the winding machine or from a stand.
  • the winding 5 resting on the rocker arm 45 and fixed on the holding mandrel 48 can now be pivoted from the vertical position shown into the horizontal position.
  • the problem of reducing logistical problems on which the invention is based is taken into account by expanding conventional floor conveyors with claws or other lifting devices.
  • the floor conveyor 10 shown is capable, through the combination of claws and manipulator, of loading a carried pallet with several spooled products in order to ultimately transport them to the desired storage location.
  • FIG. 4A and 4B show the pallet loading process at a more advanced stage.
  • a winding 5 'loaded pallet 15 on which the truck 10 is ready to put another winding 5 ⁇ .
  • the lifting slide 31 is pulled up on the vertical rail 12 and opposite the axis of rotation 35 2A rotated by 180 °, ie the winding 5 ⁇ pivoted into the horizontal position.
  • the winding 5 ⁇ is held by the mandrel 38 and can now be lowered vertically.
  • the mandrel the detailed configuration of which is not shown here, can be brought from the spreading position into the release position and pulled out of the winding body 6.
  • FIG. 4B shows the industrial vehicle 10 with its claws 11 pushed under the pallet 15 and the wrap 5 ⁇ hanging on the manipulator 30 as seen from above.
  • the spreading arms 33 of the holding mandrel 38, which are spread out in the winding body 6, are shown schematically here.
  • the arrangement of these spreading arms 33 or a corresponding holding device is such that the windings 5 can be uncoupled easily in the desired position, for example standing or lying.
  • the industrial vehicle can either, as shown in FIG. 2A, by the move the pallet 15 standing on the floor to get another wrap, or it can lift the claws 11, which are equipped with a device 14 for an initial lift, with the pallet and with the whole “intermediate storage space”, that is the pallet, drive away,
  • Figure 5 in which the floor vehicle 10 is loaded with three coils 5 ', 5 ⁇ and 5,, with the pallet raised, either to travel to a next winding machine to load another winding or else to travel to a deposit where the windings are stored until further processing.
  • a pallet 15 can be loaded with a large number of coils 5.
  • the manipulator 30 with its holding device 33, 38 is raised to above the top winding.
  • the manipulator 30 can also be pivotably attached to the floor vehicle. In this way, the manipulator can be pivoted if necessary and thus does not hinder the other handling device.
  • FIGS. 6A and 6B show a view
  • Figure 6B the corresponding top view of the manipulator 30.
  • the axis of rotation 35 is rotatably held in the bearing guide 34 and is directed so that its projection a 'in a 1st main plane with a 2nd main plane h2' an angle beta of 45 ° and their projection a ⁇ in a 2nd main plane with a 3rd main plane h3 ⁇ forms an angle gamma of also 45 °.
  • the positions S1 ', S2' and S3 of a winding 5 are indicated schematically. Starting from a basic position S1, in which such a winding lies horizontally, ie is parallel to a 1st main level, the axis 35 is rotated by -90 °, whereby the winding comes into an upright position S2, parallel to a 2nd main level.
  • an axle stub or a joint can also be attached to the end of a support arm provided instead of a guide 34.
  • a support arm provided instead of a guide 34.
  • FIGS. 7A and 7B show a loading process in which the printed product roll 5 can be lifted laterally from the winding machine instead of from the front.
  • the floor vehicle 10 with two claws 11 is equipped with a manipulator as described with reference to FIGS. 6A, 6B.
  • the manipulator 30 is arranged on a lifting slide 31, which can be adjusted in height on a vertical rail 12 attached to the floor vehicle 10 by means of a support arm 32.
  • the axis of rotation is inclined towards the front left and downwards.
  • the length of the axis of rotation or the distance of the holding device 33, 38 from the vertical longitudinal center plane of the vehicle is chosen so that the floor conveyor can be moved up to the mounted reel without problems.
  • manipulator 30 or the vertical rail 12 offset with respect to the longitudinal center plane of the vehicle, so that the coils are gripped or at a greater lateral distance from the vehicle can be turned off. If the manipulator is to be attached together with claws or another transport bracket, e.g. a support surface, precautions must be taken to place the wrap on the claws, provided this lateral offset is too large. This can be achieved, for example, by pivoting the manipulator about a vertical axis or by providing a translational lateral movement of the lifting slide. Another possibility is to pivot the lifting device or to move it to the side or to provide booms which can be extended laterally on it.
  • an attachment 20 as shown in FIGS. 8A to 8C, can be provided, in particular if loads have to be gripped or parked at a large lateral distance from the vehicle.
  • the attachment can be actuated, for example, by a hydraulic drive 46.
  • the support arm 25 is designed to be pivotable, so that the winding, as can be seen from FIGS. 8B and 8C, can be pivoted in the horizontal direction. It is thus possible to grip or park a winding 5 even at a large distance d from the longitudinal center plane m of the vehicle.
  • the attachment is rotatably arranged in a pivot bearing 27.
  • a lifting carriage 24, on which the support arm 25 is attached, which in turn is provided with a holding mandrel 28, can be rotated about its own axis.
  • a winding 5 fixed to the holding mandrel can either be taken over directly from the winding machine or from a stand and pivoted from the vertical position shown into the horizontal position, as shown in FIG. 7A.
  • the necessary torques can be minimized because the center of gravity of the heavy winding 5 comes close to the axis of rotation.
  • the wrap must then be turned to a horizontal position in order to lower it onto the pallet provided above the claws.
  • the advantage of this combination lies in the saving of travel routes or driving maneuvers and this also results in a noticeable time and energy saving.
  • the reduced number of single journeys also reduces traffic problems, which means that the vehicles used can run more efficiently, whereby, if available, more vehicles can be used.
  • the floor vehicles according to the invention are particularly suitable for use in production lines, since, owing to the self-loading ability and the basic ability to drive the (product) goods around with them, they have to make fewer "return journeys".
  • a combination of the combination according to the invention of the transport holder and manipulator is particularly suitable in camps which have dead ends and ravines. Although most of the attachments are improved in their effectiveness by the pallet transport capability of the vehicle, the use of the manipulator according to the invention is most advantageous in the field of printing technology.
  • any other transport bracket for example a liftable platform on which a pallet can be placed, is basically suitable. This is because, on a platform that can be carried, part of the load to be transported can be stored so to speak, thus eliminating travel routes that would have been necessary for individual transport.
  • the manipulator according to the invention is used together with a crane. If heavy loads, preferably the mentioned windings in a printing company, are to be lifted and moved over great heights, for example in automated warehouses with several storage levels, the use of floor conveyors is less suitable since the corresponding vertical rail for adjusting the height of the manipulator is too long or would have to be built too massive.
  • the use of a crane should be considered if the use of floor conveyors is impractical, e.g. in very confined spaces, uneven or stepped floors, etc.
  • FIG. 9 An exemplary embodiment of a manipulator for a crane is shown schematically in FIG. 9.
  • the manipulator 50 is coupled via a support structure 55 to the holding device 51, which in turn is suspended on wire cables 57.
  • the support structure 55 and the manipulator 50 are arranged such that the fulcrum 53 comes to lie essentially perpendicularly under the holding device 51.
  • a preferably adjustable counterweight 54 can be used be provided. This makes it easy to adapt the crane for loads with different weights. Since the center of gravity of the winding lies at the pivot 53 during the entire movement of a winding 5, which is shown schematically in different positions by dashed lines, no torques are exerted on the support cables 57. This makes it possible to bring very heavy loads into different spatial positions by rotating about the axis of rotation 52. In conjunction with a crane, a version of the manipulator without a drive and only with one hand is also advantageous.
  • FIG. 10A and 10B Another embodiment of the invention is shown in Figures 10A and 10B.
  • a fixed support arm 61 is attached to a lifting slide or a mounting plate 59 at an angle of 45 ° with respect to the vertical and a projection angle of 45 ° with respect to a second main plane.
  • the support arm which is arranged at 45 °, is rigid and has no axis of rotation.
  • a joint 67 is provided at the free end of the support arm 61.
  • the pivot point is formed by a ball joint or universal joint 67 in order to cause as little friction resistance as possible.
  • the favorable arrangement of the support arm with the corresponding windings of 45 ° is used on the one hand, and on the other hand the fact that the pivot point of the load coincides with its center of gravity.
  • the use of a joint creates two degrees of freedom of rotation, but this arrangement is more complex and more prone to wear.
  • additional axes of rotation can be provided, which allow the loads to be gripped from other working positions.
  • the support arm 32 or the lifting carriage can be designed to be rotatable or articulated.
  • the position angle gamma of the axis of rotation 35 can be changed or the manipulator can be moved to a different spatial position (FIG. 7).
  • the balanced suspension of the load in the center of gravity also allows the lifted load to be manually moved by one person. This can e.g. in the case of very difficult suspensions, if, for example, a winding has to be guided very precisely to a holding device.
  • An embodiment with a handle 63 is shown in Figures 11A and 11B.
  • a fixed support arm 61 is fastened to a mounting plate 59 at a position angle of 45 ° with respect to the vertical and a projection angle of 45 ° with respect to a second main plane.
  • the pivot point is formed by a ball joint or universal joint 67 in order to cause as little friction resistance as possible.
  • the joint 67 preferably has an axial guide, for example a guide notch for a joint ball, so that the actuation of the handle 63 leads to a rotation of the load about the longitudinal axis of the support arm 61 and thus results in the aforementioned wobbling movement.
  • stops 66 could also be provided on the holder 68, which define these end positions.
  • a handle can be provided in addition to a drive, with the drive being able to be decoupled, for example, when operated manually.
  • the manipulator can thus be used in connection with a simple frame on rollers without drive and without motor support for the handling process.
  • the height adjustment of the manipulator can then be carried out by a hydraulic device to be actuated by a person and the desired position of a winding can be achieved manually by a practically force-free wobbling movement around the center of gravity.
  • the manipulator it is also possible to arrange the manipulator so that the axis of rotation is not directed obliquely downwards, but obliquely upwards. This would make it possible to hang the load in a horizontal bearing on a device. In combination with the possibility of rotating the manipulator around a horizontal axis, it is still possible to load a pallet and the application area of the handling device is expanded accordingly.
  • the new design of the manipulator with an axis of rotation inclined at 45 ° or a support arm enables loads with large dimensions, e.g. Wraps up to 2.5 m in diameter, easy to grasp and manipulate even with large weights, since the design of the manipulator does not lead to large lever arms and thus to excessive loads.
  • the manipulator is also used in connection with an industrial truck, the manipulator not being arranged in front of the direction of travel, but on the side of the vehicle. This makes it very easy to pick out coils or other loads from blind alleys. If a pallet is also transported by the floor conveyor and the gripped wraps are to be stacked on it, it is possible to arrange the manipulator so that it can be rotated about a vertical axis, so that after a wrapper is swung over the pallet after being gripped, it is subsequently placed on it can.
  • the different positions of the load can be carried out by a given control with two or three defined positions.
  • a stepped or programmable open-loop or closed-loop control can be provided for applications in which intermediate positions of the load should be adjustable.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Manipulator, insbesondere für Flurförderer und Krane, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
  • Des weiteren betrifft die Erfindung einen Flurförderer, insbesondere zum Manipulieren und Transportieren von Druckprodukte,-Wickeln in der Druckereibranche, gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 14.
  • Für die Manipulation und für den Transport von schweren Gegenständen sind Flurfördermittel, Krane und Hebevorrichtungen verschiedenster Art und mit verschiedensten Anbaugeräten bekannt. Sie weisen in der Regel ein senkrechtes Führungsgerüst oder Schienengerüst für eine Hubgabel oder andere Manipulationsgeräte oder Lastenträger auf, wie Schaufel, Dorn, Zangengreifer und anderes mehr. Für Gabelstapler werden auch Spezial-Anbaugeräte in mannigfaltiger Form und für viele Spezialzwecke angeboten, um die Manipulationsmöglichkeiten zu erhöhen. Die angestrebten Möglichkeiten werden mit solchen Anbaugeräten in der Regel erreicht, wobei wegen der Fülle der unterschiedlichen Einsatzbereiche und Anforderungen für die einzelnen Manipulationen meist ein entsprechendes, problemangepasstes Anbaugerät angeboten wird. Ein solcher mit einem Manipulator ausgerüsteter Stapler, ist stets in der Lage, den zu manipulierenden Gegenstand, bspw. einen Behälter gleichsam zu "ergreifen", und ihn an die gewünschte Stelle zu bringen, um ihn dort zu deponieren oder auch nur zu entleeren.
  • Probleme ergeben sich jedoch dann, wenn das betreffende Objekt nicht nur translative Bewegungen ausführen soll, sondern gleichzeitig rotiert und so in andere räumliche Lagen gebracht werden soll. Zu solchen Zwecken sind beispielsweise Drehgeräte, Turn-a-Load-Palettenwendegeräte oder drehbare Fassklammern bekannt. Diesen Manipulatoren ist jedoch der Nachteil inhärent, dass im wesentlichen nur eine Rotation der Lasten um eine zur Fahrtrichtung des Flurförderers parallele Achse vorgesehen ist. Normalerweise sind Klammern, oder Pratzen vorhanden, die derart angeordnet sind, dass der Schwerpunkt der zu rotierenden Last auf der Drehachse liegt. Dieses Konzept führt zu Problemen, wenn bei der Manipulation schwerer Lasten, die z.B. wegen der Beschaffenheit ihrer Oberfläche nicht mittels Klammern an ihrer Aussenseite gehalten werden können, der Schwerpunkt der Last neben der Rotationsachse liegt. Es können dann wegen des Hebelarms grosse Kräfte auftreten, welche ein exaktes und schnelles Manipulieren verunmöglichen und eine grosse Belastung für die Lager und Gelenke darstellen.
  • Eine derartige Handling-Vorrichtung ist beispielsweise beschrieben in der US-Patentschrift No. 2964205, die zum Manipulieren von grossen Magnetspulen dient. Aus den Figuren der entsprechenden Schrift ist ersichtlich, dass der Schwerpunkt einer derartigen, von der Vorrichtung ergriffenen Spule nicht auf der Drehachse der Vorrichtung liegt.
  • Des weiteren erlauben es herkömmliche Manipulatoren für schwere Lasten nicht, einen beispielsweise kreiszylinderförmigen Körper ohne Bewegung des Flurförderers in mindestens drei vorgegebene Hauptlagen zu bringen, in denen, wie dies in vielen Anwendungen gewünscht wird, die jeweiligen Achsen des Kreiszylinders senkrecht zueinander stehen würden. Um einen dreidimensionalen Körper in drei solche Hauptlagen zu bringen werden in anderen Technikbereichen üblicherweise Vorrichtungen mit drei senkrecht zueinander stehenden Rotationsachsen vorgesehen, welche dementsprechend drei Freiheitsgrade ermöglichen. Bei Anwendungen unter den obengenannten Rahmenbedingungen insbesondere das grosse Gewicht der zu manipulierenden Lasten, scheinen insbesondere das Erfordernis langer Hebel für Dreh- und Knickbewegungen, wie sie beispielsweise bei Greifarmen von Handhabungsgeräten aus der Robotertechnik bekannt sind, sowie die Notwendigkeit von drei Rotationsfreiheitsgraden und dementsprechend komplizierten und aufwendigen Anordnungen als ein dem Wunsch nach drei Hauptlagen der zu drehenden Last unausweichlich entgegenstehendes Hindernis. Dementsprechend verwenden herkömmliche Manipulatoren an Flurförderern im allgemeinen Konstruktionen mit zwei Rotationsfreiheitsgraden bei zwei senkrecht zueinander stehenden Achsen, wobei ein häufiges Bewegen des Flurförderers für die Realisation des dritten Freiheitsgrades sowie wegen der auftretenden Kräfte massive Konstruktionen notgedrungen in Kauf genommen werden.
  • Ähnliche Probleme treten bei der Manipulation von Lasten mittels Kranen auf. Ein solcher kann beispielsweise ortsfest oder auf Schienen angeordnet oder in selteneren Fällen auch frei fahrbar sein. Im Industriebereich werden häufig auch Krane mit Laufkatzen verwendet. Insbesondere bei der Verwendung von ortsfesten Kranen und Kranen mit Schienen bzw. einer Laufkatze ist das Problem der räumlichen Rotation von Lasten verschärft, da kein Rotations-Freiheitsgrad durch Bewegung des Krans erzielt werden kann. Zudem können durch das Tragseil keine Drehmomente aufgenommen werden.
  • Bei verschiedenen Anwendungen müssen schwere Gegenstände von Gestellen oder beispielsweise von Fertigungsmaschinen mittels solchen Manipulatoren "ergriffen" und in Zwischen- oder Endlager deponiert werden. So werden insbesondere im Druckereibereich eine Vielzahl von Druckereierzeugnissen auf einen Wickelkern aufgewickelt, wobei diese Wickel im folgenden manipuliert und in Gruppen gestapelt werden müssen. Die dabei erforderten Manipulationen umfassen im allgemeinen das Abheben bzw. Ergreifen von stehenden Wickeln, d.h. deren Achse ist horizontal, und das anschliessende Aufeinanderstapeln von liegenden Wickeln (Achse vertikal). Die Lagerung erfolgt meist an einem besonderen Ort, so dass ein entsprechender Transportweg anfällt. Dieser Vorgang erfordert normalerweise eine Anzahl von Hin- und Her-Fahrten, wodurch der Einsatz von mehreren Fahrzeugen dadurch erschwert wird, weil sich die Fahrwege der einzelnen Fahrzeuge in der Regel kreuzen und damit echte Verkehrsprobleme entstehen können. Ausserdem ist das Weg/Manipulation-Verhältnis bei dieser Arbeitsweise ungünstig, das heisst, dass diese Arbeit deswegen zeit- und energieintensiver ist, als sie eigentlich sein müsste. Dieser Mangel kann durch organisatorische Massnahmen teilweise verkleinert jedoch nicht ganz behoben werden, da zum Beispiel lediglich die Länge des Weges, nicht aber die Anzahl der Hin- und Her-Fahrten verringert werden kann. Eine Aufgabenteilung zwischen einem Manipulationsund einem Transport-Gerät bringt ebenfalls keine Abhilf, da diese Aufgabenteilung lediglich das Verkehrsproblem erhöhen würde, da ein zusätzliches Gerät zum Einsatz gebracht würde.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, für den Eingangs genannten Zweck und zur Behebung der oben geschilderten Probleme einen Vorrichtung zu schaffen, mit welcher diese Mängel behoben werden können und welche insbesondere die Positionierung schwerer Lasten in drei HauptLagen ermöglicht, sehr verschleissicher und kostengünstig in der Herstellung ist und auch ein manuelles Manipulieren ermöglicht.
  • Es ist des weiteren Aufgabe der Erfindung, einen Flurförderer zu schaffen, welcher es erlaubt, die beim Transport und bei der Lagerung von schweren Lasten anfallenden logistischen Probleme, wie den grossen Zeitbedarf für einzelne Arbeitsgänge, lange Fahrtwege, Umladen der Lasten, abzubauen und dadurch ein rationelles und kostengünstiges Manipulieren und Transportieren von schweren Lasten erlaubt.
  • Diese Aufgabe wird durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1 und 14 genannten Merkmale gelöst.
  • Der Manipulator besitzt nur eine einzige Drehachse oder ein Gelenk, welche(s) jedoch gemäss der Erfindung so angeordnet ist dass die Last in überraschender Weise mit nur dieser einen Drehachse bzw. nur einem Gelenk in zwei oder in drei zueinander orthogonale Hauptlagen gebracht werden kann, wobei die Drehachse durch den Schwerpunkt der Last geht bzw. der Schwerpunkt im Drehpunkt liegt. Dadurch ist es möglich, selbst schwere Lasten präzise z.B. frontal oder seitlich zu ergreifen und anschliessend ohne grossen Kraftaufwand auf der Ladevorrichtung oder im Lager zu deponieren.
  • Der Flurförderer (mit Gleis oder gleislos) weist eine bewegbare Ladefläche oder eine bewegbare Paletten-Hebeeinrichtung in Kombination mit einem Anbaugerät zur Manipulation von Lasten auf, Vorzugsweise wird als Anbaugerät die erfindungsgemässe, in ihrer Gesamtheit bewegbare Manipulier- oder Greifeinrichtung verwendet. Die bewegbare Paletteneinrichtung kann eine gabelförmigen Pratze mit Initialhub und die bewegbare Manipulier- und Greifeinrichtung eine Aufnahmezange oder einen Aufnahmedorn enthalten. Das Zusammenwirken dieser Einrichtungsteile besteht darin, dass zumindest ein Teil der zu fördernden Last von diesem Flurfahrzeug ständig mitgeführt, notfalls in unmittelbarer Nähe deponiert werden kann, Dieses ständige Mitführen einer aufgeladenen Last während dem Einholen und Manipulieren weiterer und neuer Lasten, ist im Arbeitsbereich der Flurfahrzeuge neu. Diese sind in der Regel für Kurzstrecken- und Einmal-Lastbetrieb ausgelegt und ermangeln der Möglichkeit sich selber zu beladen und die Last mitzuführen.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der nachfolgend aufgeführten Figuren und am Beispiel der Manipulation und dem Transport von schwergewichtigen Druckproduktewickeln eingehend diskutiert. Dabei ist vorausgesetzt, dass die Manipulation und der Transport von Wickeln nicht die einzige Applikationsmöglichkeit der Vorrichtung gemäss Erfindung ist. Die meisten Figuren zeigen die Vorrichtung in schematischer Darstellung und in verschiedenen Arbeitspositionen. Konstruktive Details sind, sofern nötig, nur dann angegeben, wenn der Fachmann der Transporttechnik solche für die Realisierung benötigt.
    • Fig. 1
    zeigt einen mehrere hundert Kilogramm schweren Druckprodukte-Wickel, welcher auf einem Ständer zur Wegnahme bereitgehalten wird.
    Fig. 2A und Fig. 2B
    zeigen einen Flurförderer mit einem Manipulator gemäss der Erfindung mit einem ergriffenen Wickel von der Seite und von oben.
    Fig. 3
    zeigt einen mittels einer herkömmlichen Manipulationseinrichtung übernommenen Wickel in seitlicher Sicht.
    Fig. 4A und Fig. 4B
    zeigen den Vorgang der Selbstbeladung der Vorrichtung in seitlicher Sicht und von oben gesehen unter Verwendung eines erfindungsgemässen Manipulators, mit welchem ein weiterer Wickel von Druckprodukten auf einen schon auf eine mitgeführte Palette abgelegten ersten Wickel aufgelegt wird.
    Fig. 5
    zeigt die, bspw. fertig beladene, Vorrichtung mit angehobener Palette in der Position zum Wegführen der aufgeladenen Wickel.
    Fig. 6A und Fig. 6B
    zeigen die Ansicht und die Draufsicht eines Manipulators mit den drei möglichen, zueinander orthogonalen Hauptlagen der Last.
    Fig. 7A und 7B
    zeigen den Manipulator gemäss Fig. 6A/B in Verwendung mit einem Flurförderer mit einer Hebevorrichtung von der Seite und von oben.
    Fig. 8A bis Fig. 8C
    zeigen einen erfindungsgemässen Flurförderer mit einer Kombination eines Anbaugerätes mit verschwenkbarem Lastarm und Pratzen in verschiedenen Arbeitspositionen.
    Fig. 9
    zeigt die Verwendung des Manipulators für einen Kran.
    Fig. 10A und Fig. 10B
    zeigen ein Ausführungsbeispiel des Manipulators mit einem starrem Trägerarm und einem Gelenk sowie Verstellzylindern.
    Fig. 11A und Fig. 11B
    zeigen ein Ausführungsbeispiel des Manipulators mit einem Gelenk und einem Handgriff für manuelle Betätigung.
  • Obwohl die Erfindung im folgenden primär anhand eines Flurförderers näher erläutert wird, ist es selbstverständlich möglich, die erfindungsgemässe Vorrichtung bei einem Kran oder im Zusammenhang mit anderen Hebevorrichtungen bzw. Handlinggeräten zu verwenden. Dabei ist vorausgesetzt, dass die entsprechende Anordnung eines solchen Manipulators jeweils den erforderten Arbeitsbedingungen angepasst wird, d.h. dass der Manipulator so angeordnet wird, dass die mittels der Drehbewegung erreichbaren Lagen der manipulierten Last räumlich adäquat zu liegen kommen.
  • Die Erfindung geht von der Tatsache aus, dass herkömmliche Manipulatoren bzw. die Arbeitsgeräte, d.h. Flurförderer, Krane, etc., mit welchen sie eingesetzt werden, einerseits zu aufwendig andererseits wegen ihren beschränkten Freiheitsgraden und ihrer einSeitigen Verwendungsmöglichkeit komplizierte, zeitraubende Arbeitsgänge erfordern. Insgesamt sollen das Handling schwerer Lasten vereinfacht und die erforderlichen Arbeitsprozesse optimiert werden. Gleichzeitig wurde beim neuartigen Handlingkonzept das Platzproblem, das in modernen, engen Lagern mit hoher Lagerdichte auftritt, berücksichtigt. Dadurch ermöglicht die Erfindung eine Rationalisierung des gesamten Handlingvorganges mit schweren Lasten und reduziert die logistischen Probleme.
  • Eine bevorzugte Anwendung findet der Manipulator gemäss der Erfindung in der Druckereibranche. Die beim Rotationsdruck mit hoher Geschwindigkeit ausgegebenen Druckprodukte werden in Schuppenformation von der Rotationspresse weggefuhrt, wobei diese Schuppenformation eine ihr inhärente Ordnung aufweist, die man in der Regel bestrebt ist, auch bei einer Zwischenlagerung aufrecht zu erhalten. Es wird also versucht, diese in Schuppenformation lose aneinander liegenden Druckprodukte aus der vollen Prozessgeschwindigkeit, unter Erhaltung ihrer Lage zueinander, zum Stillstand zu bringen und zwar in einer Form, aus der es dann möglich ist, den ursprünglichen Schuppenstrom wieder zu etablieren. Ein derartiges Vorgehen zum Zwischenspeichern von in Schuppenformation anfallenden Druckprodukten besteht darin, den ankommenden Schuppenstrom aufzurollen. Solche Rollen, hier wegen des vorangegangenen (AufWickelns kurz Wickel genannt, welche Wickel zu gegebener Zeit als lediglich eingefrorener Schuppenstrom wieder unverändert weiterverarbeitet werden können, wiegen in der Regel einige hundert Kilogramm, so dass für die Manipulation dieser Rollen spezielle Hilfsmittel wie Manipulationsverfahren und Manipulationsgeräte sowie auch spezielle Lagertechniken notwendig werden. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit dieser Problematik.
  • Figur 1 zeigt einen solchen, auf einen Wickelkörper 6 aufgewickelten Druckprodukte-Wickel 5, welcher in diesem Anwendungsbeispiel an einen Haken 2 an einem Traggestell 1 aufgehängt ist. Gezeigt ist die Schmalseite des Wickels 5. Um eine Vierteldrehung gedreht, würde sich dieser als eine kreisrunde Scheibe zeigen. Das Traggestell weist ausserdem noch Schwenkrollen 3 und einen Handgriff 4 auf, damit der schwere Wickel auch von Hand bewegt werden kann. Dieser gezeigte Wickel von bspw. 400 kg ist in der gezeigten Lage auf der Wickelmaschine entstanden und anschliessend von der Wickelmaschine an das Traggestell 1 gehängt worden.
  • Ist nun eine Lagerung von solchen Wickeln vorgesehen, bei welcher die Wickel mit ihren Flachseiten aufeinander gelegt werden, so ist bei der Manipulation des Wickelkörpers 6 eine Drehung in die horizontale Lage nötig. Eine Vorrichtung zur Manipulation muss also einen solchen Wickel in die gewünschte, horizontale Lage drehen können. Oft werden solche Wickel auch gelagert indem sie senkrecht, jedoch unter leichter Neigung gegen eine Wand gelehnt werden, wobei eine Vielzahl von Wickeln hintereinander stehen. Es ist dabei wünschenswert, dass eine Manipulationseinrichtung solche Wickel sowohl frontal als auch seitlich ergreifen kann, so dass ein Fahrzeug mit einem daran befestigten Manipulator beispielsweise parallel zu der Stützwand an den Wickeln vorbeifahren kann und durch kurzes Anhalten jeweils den vordersten Wickel ergreifen kann. Ein seitliches Greifen wird auch notwendig, wenn aus Platzspargründen die Traggestelle parallel angeordnet werden, d.h. parallele Schluchten entstehen, in welche mit dem Flurförderer hineingefahren werden kann. Bei engen Platzverhältnissen kann das Fahrzeug in diesen Schluchten nicht wenden,so dass ein seitliches Ergreifen unumgänglich ist. Ausserdem sollte es möglich sein, dass die Wickel frontal ergriffen werden können. Bei diesen Anforderungen ist es offensichtlich nötig, dass der Manipulator mindestens drei Haltepositionen erlauben muss, wobei diese entsprechend dem geschilderten Anwendungsbeispiel im wesentlichen senkrecht zueinander stehen müssen. Der erfinderische Gedanke liegt nun darin, eine möglichst einfache Vorrichtung zu schaffen, welche diese Haltepositionen ermöglicht wobei die naheliegende Verwendung von drei Drehachsen wegen der Kompliziertheit und der technischen Probleme (schwere Lasten!) vermieden werden soll.
  • Eine erste, einfache Ausführungsform der Erfindung, welche zwei Haltepositionen erlaubt, ist in den Figuren 2A und 2B dargestellt. Um die räumlichen Bewegungen einfacher umschreiben zu können, wird ein Koordinatensystem definiert, welches auch für die folgenden Zeichnungen und Ausführungen Geltung hat. Die entsprechenden Achsen sind in Figur 2A dargestellt, wobei die y-Achse senkrecht zur Blattebene gegen den Betrachter gerichtet ist. In üblicher Weise werden Ebenen senkrecht zur z-Achse als 1, Hauptebenen, Ebenen senkrecht zur y-Achse als 2. Haupt- und solche senkrecht zur x-Achse als 3. Hauptebenen bezeichnet. Demgemäss steht der Flurförderer 10 (bezogen auf seine Fahrtrichtung) parallel zu einer 2. Hauptebene und der Wickel 5 in Figur 2A wird parallel zu einer 3. Hauptebene gehalten.
  • Der Manipulator 30 besitzt nur eine Drehachse 35, welche in einer 2. Hauptebene liegt und gegenüber einer 3. Hauptebene um 45° bzw. vom Flurförderer 10 aus schräg nach vorne und unten geneigt ist. Der Manipulator ist mittels eines Hebeschlittens 31 in einer am Flurfahrzeug 10 angebrachten Vertikalschiene 12 geführt und kann in der Höhe verstellt werden. Ein Aufnahmedorn für den Wickel 5, welcher den eigentlichen Haltepunkt für diesen Wickel 5 bildet, ist in dieser Darstellung durch letzteren verdeckt. Die Drehachse 35 ist in einem an einem Trägerarm 32 befestigten Lager 34 drehbar geführt. Der Drehantrieb erfolgt vorzugsweise mit einem HydroMotor 36, Dieser ist beispielsweise direkt am einen Ende der Drehachse angeordnet.
  • Selbstverständlich kann anstelle eines Aufnahmedorns für das Festhalten der Last eine andere Greif- oder Befestigungseinrichtung vorgesehen sein. Der Haltewinkel Alpha zwischen der Drehachse 35 und dem Wickel 5 beträgt 45° (bezogen auf die Achse des kreiszylinderförmigen Wickels). Dieser Haltewinkel Alpha bleibt während einer Rotation der Drehachse 35 unverändert und führt dazu, dass der Wickel 5 eine räumliche Taumelbewegung ausführt, d.h. seine Symmetrieachse 7 sich auf dem Mantel eines Doppelkegels mit Spitze im Schwer- bzw. Haltepunkt 37 und der Drehachse 35 als seiner Symmetrieachse bewegt. Daraus ist ersichtlich, dass nach einer Drehung der Achse 35 um + oder - 180° der Wickel in eine Lage parallel zu einer 1. Hauptebene zu liegen kommt, d.h. horizontal gehalten wird. In analoger Weise ist es möglichst die Drehachse horizontal unter einem Winkel von 45° zu einer 3. Hauptebene anzuordnen. Dadurch ist es möglich, einen Wickel von einer frontalen in eine seitliche Halteposition zu bringen, was beispielsweise für ein Umhängen von einem Gestell zu einem anderen erwünscht sein kann.
  • Zum Vergleich ist in Figur 3 ein herkömmliches Anbaugerät 40 in Verbindung mit einem Flurförderer 10 dargestellt. Das Anbaugerät 40 besteht im wesentlichen aus einem Hebeschlitten 41, der analog zu Figur 2A auf einer am Flurfahrzeug 10 angebrachten Vertikalschiene 12 in der Höhe verstellt werden kann, und an welchem, auf einem Schwenklager 43 angeordnet, ein durch einen Hydraulikantrieb 46 betätigter Kipphebel 45 angebracht ist, der seinerseits mit einem Aufnahmedorn 48 versehen ist. Mit diesem Aufnahmedorn kann der Wickel 5 entweder direkt von der Wickelmaschine oder von einem Ständer übernommen werden. Der auf dem Kipphebel 45 ruhende, am Aufnahmedorn 48 fixierte Wickel 5 kann nun aus der gezeigten vertikalen Lage in die horizontale Lage verschwenkt werden. Wie aus dieser Figur klar ersichtlich ist, führt ein Schwenken des Wickels 5 um das Schwenklager 43 wegen des Abstands zwischen dem Schwerpunkt 47 und dem Schwenklager 43 bei einer solchen Bewegung zu grossen Belastungskräften. Offensichtlich erfordert eine solche Konstruktion einen sehr massiven Hydraulikantrieb 46, robust ausgeführte Trägerelemente und Lager.
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe der Reduktion logistischer Probleme wird durch eine Erweiterung herkömmlicher Flurförderer mit pratzen oder anderen Hebeeinrichtungen Rechnung getragen. Die bereits in Figur 2A und 2B dargestellten Pratzen 11 ermöglichen in Verbindung mit dem erfindungsgemässen Manipulator eine völlig neuartige Einsatzmoglichkeit des Flurförderers. Der dargestellte Flurförderer 10 ist durch die Kombination von Pratzen und Manipulator fähig, eine mitgeführte Palette mit mehreren Drückproduktewickeln zu beladen, um sie Letztlich an den gewünschten Lagerplatz zu transportieren.
  • Die Figuren 4A und 4B zeigen den Palettenbeladungsvorgang in einem fortgeschritteneren Stadium. Am Boden steht eine mit einem Wickel 5′ beladene Palette 15, auf welche das Flurfahrzeug 10 einen weiteren Wickel 5˝ zu legen bereit ist. Der Hebeschlitten 31 ist an der Vertikalschiene 12 hochgezogen und die Drehachse 35 gegenüber Figur 2A um 180° gedreht, d.h. der Wickel 5˝ in die Horizontallage verschwenkt. Der Wickel 5˝ ist durch den Aufnahmedorn 38 gehalten und kann nun vertikal abgesenkt werden. Sobald der Wickel 5˝ auf dem unteren Wickel 5′ aufliegt, kann der Aufnahmedorn, dessen detaillierte Ausgestaltung hier nicht dargestellt ist, aus der Spreizposition in die Löseposition gebracht und aus dem Wickelkörper 6 herausgezogen werden. Figur 4B zeigt das Flurfahrzeug 10 mit seinen unter die Palette 15 geschobenen Pratzen 11 und dem am Manipulator 30 hängenden Wickel 5˝ von oben gesehen. Schematisch sind hier die Spreizarme 33 des Aufnahmedorns 38 ersichtlich, welche im Wickeikörper 6 verspreizt sind. Die Anordnung dieser Spreizarme 33 oder einer entsprechende Haltevorrichtung wird so getroffen, dass die Wickel 5 in der gewünschten Lage, z.B. stehend oder liegend, problemlos losgekoppelt werden können. Bei Verwendung des Manipulators im Zusammenhang mit Lagergestellen oder anderen Halterungen, an welchen die Wickel am Wickelkörper 6 aufgehängt werden sollen, muss ausserdem darauf geachtet werden, dass die Haltevorrichtung 33, 38 auf die Aufhängevorrichtung abgestimmt ist, z.B. gegenüber den entsprechenden Halteelementen versetzte Spreizarme 33 aufweist.
  • An dieser Stelle lässt sich nun die neuartige Möglichkeit der Vorrichtung gemäss Erfindung zeigen, und zwar folgende: nach dem Ablegen des Wickels 5˝ auf den schon auf der Palette liegenden Wickel 5′, kann das Flurfahrzeug entweder, wie es Figur 2A zeigt, von der auf dem Boden stehenden Palette 15 wegfahren, um einen weiteren Wickel zu holen, oder es kann die Pratzen 11, die mit einer Vorrichtung 14 für einen Initialhub ausgerüstet sind, mit der Palette anheben und mit dem ganzen "Zwischenlagerplatz", das ist die Palette, wegfahren, Dies zeigt die Figur 5, in welcher das Flurfahrzeug 10 mit drei Wickeln 5′, 5˝ und 5‴ beladen, mit angehobener Palette bereit ist, entweder zur Fahrt zu einer nächsten Wickelmaschine, um einen weiteren Wickel aufzuladen oder aber zur Fahrt an eine Lagerstätte, an welcher die Wickel bis zur Weiterverarbeitung magaziniert werden. Abhängig von der Höhe der Vertikalschiene 12 und der Trag- und Hubkraft der Vorrichtung 14 für den Initialhub kann eine Palette 15 mit einer grossen Zahl von Wickeln 5 beladen sein. Der Manipulator 30 mit seiner Haltevorrichtung 33, 38 ist dabei bis über den obersten Wickel angehoben. Für spezielle Anwendungen, bei denen beispielsweise der oberste Wickel durch ein anderes Handlinggerät direkt vom beladenen Figurfahrzeug 10 übernommen werden soll, kann der Manipulator 30 auch verschwenkbar am Flurfahrzeug befestigt sein. Auf diese Weise kann der Manipulator bei Bedarf verschwenkt werden und behindert somit das andere Handlinggerät nicht.
  • Die Fähigkeit, eine Palette, die beladen werden soll, mit sich herumzuführen und zu beladen, um sie schliesslich an ihren Lagerplatz zu transportieren, ermöglicht die Lösung des Eingangs geschilderten Verkehrsproblems. Ein solches Fahrzeug ist nämlich in der Lage, von Wickelstation zu Wickelstation zu fahren und die schweren Wickel von der Maschine zu nehmen und sie auf die mitgeführte Palette zu legen Im. Falle das Fahrzeug mit der mitgeführ ten Palette nicht so nahe an die Wickelmaschine heranfahren kann, um mit dem Aufnahmedorn den fertigen Wickel abzuheben, so kann es in der Nähe der Wickelmaschine die mitgeführte Palette kurzerhand abstellen und die restliche kurze Wegstrecke unbeladen zur Wickelmaschine fahren.
  • Die damit verbundene Möglichkeit zur Reduktion von Arbeitsgängen und die Reduktion der sonst unvermeidlichen aber doch unnötigen Fahrmanöver ergibt sich aus der Fähigkeit, eine mitgeführte und jederzeit abstellbare Palette selbst beladen zu können. Dies wird erreicht durch das Zusammenwirken zweier Funktionen, nämlich durch die Kombination eines Flurfahrzeuges mit anhebbaren Pratzen und einer Handlingvorrichtung, welche die gewüschte Manipulation auszuführen fähig ist. Als Manipulator wurde in diesem Beispiel eine Vorrichtung diskutiert, die fähig ist, einen mehrere hundert Kilogramm schweren Wickel von aufgewickelten Druckprodukten von der Wickelmaschine abzuheben und auf eine Palette zu legen. Es sind natürlich noch andere "Manipulier-Funktionen" oder Halteeinrichtungen für eine weitere Anzahl von Produkten denkbar.
  • Die Anordnung des Manipulators wie sie anhand der Figuren 2, 4 und 5 geschildert wurde, ermöglicht nur zwei Hauptlagen des Wickelkörpers. Um die dritte Hauptlage unter Beschränkung auf nur eine Drehachse zu erreichen, wird der Manipulator erfindungsgemäss entsprechend dem in den Figuren 6A und 6B gezeigten Konzept angeordnet. Die Umsetzung dieser durch die spezielle räumliche und gegenseitige Anordnung der Achse 35 und der Haltevorrichtung 33, 38 verursachten, räumlichen Taumelbewegung des Wickels in die gewünschten Lagen ist ohne Modell nicht leicht einsehbar, führt aber zur überraschenden Möglichkeit, mit nur einem Rotationsfreiheitsgrad drei senkrecht zueinander stehende Hauptlagen der Last zu ermöglichen. Figur 6A zeigt eine Ansicht, Figur 6B die entsprechende Draufsicht des Manipulators 30. Die Drehachse 35 ist in der Lagerführung 34 drehbar gehalten und ist so gerichtet, dass ihre Projektion a′ in eine 1. Hauptebene mit einer 2. Hauptebene h₂′ einen Winkel Beta von 45° bildet und ihre Projektion a˝ in eine 2. Hauptebene mit einer 3. Hauptebene h₃˝ einen Winkel Gamma von ebenfalls 45° bildet. Schematisch sind die Stellungen S₁′, S₂′ und S₃ eines Wickels 5 angedeutet. Ausgehend von einer Grundposition S₁, bei der ein solcher Wickel horizontal liegt, d.h. zu einer 1. Hauptebene parallel ist, wird die Achse 35 um -90° gedreht wodurch der Wickel in eine aufrechte Stellung S₂, Parallel zu einer 2. Hauptebenen, kommt. Dreht man den Wickel ausgehend von der "liegenden" Grundstellung S₁ um +90°, so steht der Wickel aufrecht, parallel zu einer 3. Hauptebene. Daraus ergibt sich, dass durch Drehungen um 90° bzw. 180° die Last von jeder Lage in eine dazu senkrecht stehende andere Hauptlage geschwenkt werden kann. Damit ist die erfindungsgemässe Aufgabe, drei zueinander orthogonale Hauptstellungen der Last mit dem Manipulator erzielen zu können, erfüllt. Selbstverständlich können die bei der Taumelbewegung durchlaufenen Zwischenstellungen, bei denen der Wickel gegenüber den Hauptebenen geneigt ist, für spezielle Anwendungen bedeutungsvoll sein, bspw. wenn der Wickel in eine gegenüber einer 2. und 3. Hauptebene je um 45° geneigt sein soll.
  • Anstelle einer langen Achse 35 kann auch ein Achsstummel oder ein Gelenk am Ende eines anstelle einer Führung 34 vorgesehenen Trägerarms angebracht werden. Dadurch wird der Erfindungsgedanke einer möglichst kräftefreien Taumelbewegung um eine Drehachse bzw. einen Drehpunkt nicht beeinträchtigt.
  • Immer noch beim Beispiel des Druckereibetriebes bleibend, zeigen die Figuren 7A und 7B einen Beladungsvorgang, bei welchem der Druckproduktewickel 5 statt frontal, seitlich von der Wickelmaschine abgehoben werden kann. Das Flurfahrzeug 10 mit zwei Pratzen 11 ist mit einem Manipulator, wie er anhand der Figuren 6A, 6B beschrieben wurde, ausgerüstet. Der Manipulator 30 ist an einem Hebeschlitten 31, der auf einer am Flurfahrzeug 10 angebrachten Vertikalschiene 12 höhenmässig verstellt werden kann mittels einem Trägerarm 32 angeordnet. Die Drehachse ist schräg nach vorne links und nach unten geneigt. Die Länge der Drehachse bzw. der Abstand der Haltevorrichtung 33, 38 von vertikalen Längsmittenebene des Fahrzeugs wird so gewählt, dass der Flurförderer problemlos an die gelagerten Wickel herangefahren werden kann. Es ist auch möglich, den Manipulator 30 bzw. die Vertikalschiene 12 gegenüber der Längsmittenebene des Fahrzeuges versetzt anzuordnen, so dass die Wickel in grösserem seitlichen Abstand vom Fahrzeug ergriffen oder abgestellt werden können. Sofern der Manipulator zusammen mit Pratzen oder einer anderen Transporthalterung, bspw. einer Auflagefläche, angesetzt werden soll, müssen, sofern dieser seitliche Versatz zu gross ist, Vorkehren getroffen werden, um die Wickel auf den Pratzen abzulegen. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass der Manipulator um eine vertikale Achse geschwenkt werden kann oder eine translative Lateralbewegung des Hebeschlittens vorgesehen ist. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Hebeeinrichtung zu verschwenken oder seitlich zu verschieben oder auf dieser seitlich ausfahrbare Ausleger vorzusehen.
  • Bei der Kombination von Manipulator und Pratzen oder anderen Transporthalterungen kann, insbesondere wenn Lasten in einem grossen seitlichen Abstand vom Fahrzeug ergriffen oder abgestellt werden müssen, ein Anbaugerät 20, wie es in Figur 8A bis 8C dargestellt ist, vorgesehen sein. Das Anbaugerät ist bspw. durch einen Hydraulikantrieb 46 betätigbar. Der Tragarm 25 ist schwenkbar ausgebildet, so dass der Wickel, wie aus Figur 8B und 8C ersichtlich ist, in horizontaler Richtung verschwenkt werden kann. Damit ist es möglich, einen Wickel 5 auch in grossem Abstand d von der Längsmittenebene m des Fahrzeuges zu ergreifen oder abzustellen. Um den Wickel auf den Pratzen 11 des Flurförderers 10 abstellen zu können, ist das Anbaugerät in einem Drehlager 27 drehbar angeordnet. An diesem Drehlager kann ein Hebeschlitten 24, an welchem der Tragarm 25 angebracht ist, der seinerseits mit einem Aufnahmedorn 28 versehen ist, um seine eigene Achse gedreht werden. Auf diese Weise lässt sich ein am Aufnahmedorn fixierter Wickel 5 entweder direkt von der Wickelmaschine oder von einem Ständer übernehmen und aus der gezeigten vertikalen Lage in die horizontale Lage verschwenken, wie dies in Figur 7A gezeigt ist. Indem der Wickel 5 in einer Stellung des Tragarms 25 gemäss Figur 8B um das Drehlager 27 gedreht wird, können die notwendigen Drehmomente minimiert werden, da der Schwerpunkt des schweren Wickels 5 nahe zur Drehachse zu liegen kommt. Letztlich ist dann der Wickel in eine horizontale Lage zu drehen, um ihn auf die über den Pratzen bereitgestellte Palette abzusenken.
  • Wie schon erwähnt, liegt der Vorteil dieser Kombination in der Ersparnis von Fahrwegen oder Fahrmanövern und dadurch ergibt sich auch eine spürbare Zeit- und Energieeinsparung. Durch die herabgesetzte Anzahl von Einzelfahrten werden auch die Verkehrsprobleme reduziert, das heisst, dass die eingesetzten Fahrzeuge effizienter verkehren können, wobei, sofern vorhanden, auch mehr Fahrzeuge einsetzbar sind. Die Flurfahrzeuge gemäss Erfindung sind speziell tauglich für den Einsatz in Produktionsstrassen, da sie durch die Selbstbeladungsfähigkeit und dem grundlegenden Vermögen, das eingesammelte (Produkt-)Gut mit sich herumzufahren, weniger "Rückwege" auf sich nehmen müssen. Des weiteren eignet sich eine Kombination der erfindungsgemässen Kombination von Transporthalterung und Manipulator in hohem Masse in Lagern, die Sackgassen und Schluchten aufweisen. Obwohl die meisten Anbaugeräte durch die Palettentransportfähigkeit des Fahrzeuges in ihrer Wirksamkeit verbessert werden, ist der Einsatz des erfindungsgemässen Manipulators im Bereich der Druckereitechnik am vorteilhaftesten.
  • Anstelle einer Palette ist grundsätzlich jede andere Transporthalterung, bspw. eine hebbare Plattform, auf welche eine Palette gestellt werden kann, tauglich. Dies deswegen, weil auf einer mitführbaren Plattform doch immerhin ein Teil der zu transportierenden Last sozusagen gespeichert werden kann und damit Fahrwege entfallen, die im Einzeltransport notwendig gewesen wären. Jedoch ist die Ausführungsform, welche palettentaugliche Pratzen mit Initialhub aufweist, wohl die vielseitigste von allen Varianten. Eine weitere Anwendung findet der Manipulator gemäss der Erfindung zusammen mit einem Kran. Sollen schwere Lasten, vorzugsweise die erwähnten Wickel in einem Druckereibetrieb, über grössere Höhen angehoben und bewegt werden, z.B. in automatisierten Lagern mit mehreren Lagerebenen, ist der Einsatz von Flurförderern weniger geeignet, da dann die entsprechende Vertikalschiene für die Höhenverstellung des Manipulators zu lang bzw. zu massiv gebaut werden müsste. Ausserdem ist an die Verwendung eines Krans zu denken, wenn die Verwendung von Flurförderern unpraktikabel ist, bspw. bei sehr engen Platzverhältnissen, unebenem oder abgestuftem Boden, etc.
  • Das Problem bei Greif- und Haltevorrichtungen an Kranen besteht darin, dass diese Vorrichtungen im allgemeinen an einem oder mehreren Drahtseilen aufgehängt sind und somit keine oder nur beschränkt Drehmomente aufnehmen können. Für das Ergreifen schwerer und grosser Lasten ist deshalb an Vorrichtungen mit grösseren Schwenkarmen nicht zu denken. Hier erweist sich der erfindungsgemässe Manipulator mit nur einer Drehachse als ideal. Ein Ausführungsbeispiel eines Manipulators für einen Kran ist in Figur 9 schematisch dargestellt. Der Manipulator 50 ist über eine Trägerkonstruktion 55 mit der Haltevorrichtung 51 gekoppelt, welche ihrerseits an Drahtseilen 57 aufgehängt ist. Dabei werden die Trägerkonstruktion 55 und der Manipulator 50 so angeordnet, dass der Drehpunkt 53 im wesentlichen senkrecht unter die Haltevorrichtung 51 zu liegen kommt. Dadurch ist gewährleistet, dass der SchwerPunkt der bei der beladenen Vorrichtung, d.h. wenn ein Wickel mit mehreren hundert Kilos gehalten wird, im wesentlichen mit dem Drehpunkt zusammenfällt, kein Drehmoment auf die Tragseile 57 ausübt. Sofern der Schwerpunkt der Vorrichtung auch im unbeladenen Zustand vertikal unter der Haltevorrichtung 51 liegen muss, bspw. bei einer massiven Ausführung der Trägerkonstruktion und des Manipulators, kann ein vorzugsweise verstellbares Gegengewicht 54 vorgesehen sein. So ist es auf einfache Weise möglich, den Kran für Lasten mit unterschiedlichen Gewichten anzupassen. Da der Wickelschwerpunkt während der ganzen Bewegung eines Wickels 5, der in verschiedenen Lagen schematisch durch gestrichelte Linien dargestellt ist, im Drehpunkt 53 liegt, werden auf die Tragseile 57 keine Drehmomente ausgeübt. Dadurch ist es möglich, auch sehr schwere Lasten durch eine Rotation um die Drehachse 52 in verschiedene räumliche Lagen zu bringen. In Verbindung mit einem Kran ist auch eine Ausführung des Manipulators ohne Antrieb und nur mit einem Handgriff vorteilhaft.
  • Ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 10A und 10B dargestellt. Ein fester Trägerarm 61 ist unter einem Winkel von 45° gegenüber der Senkrechten und einem Projektionswinkel von 45° gegenüber einer 2. Hauptebene an einem Hebeschlitten oder einer Montageplatte 59 befestigt. Im Gegensatz zu der oben geschilderten Ausführung ist der unter 45° angeordnete Trägerarm starr und besitzt keine Drehachse. Stattdessen ist am freien Ende des Trägerarmes 61 ein Gelenk 67 vorgesehen. Der Drehpunkt wird, um möglichst wenig Reibungswiderstand zu verursachen, durch ein Kugelgelenk oder Kreuzgelenk 67 gebildet. In dieser Ausführung wird einerseits die günstige Anordnung des Trägerarmes mit den entsprechenden Wickeln von 45°, andererseits die Tatsache ausgenützt, dass der Drehpunkt der Last mit deren Schwerpunkt zusammenfällt. Durch die Verwendung eines Gelenkes werden zwei Drehfreiheitsgrade geschaffen, doch ist diese Anordnung aufwendiger und verschleissanfälliger. Durch zwei Hydraulikzylinder, welche mit dem Trägerarm oder der Halteplatte sowie mit der Haltevorrichtung verbunden sind, kann der Wickel 5 um den Drehpunkt bewegt und seine räumliche Lage verändert werden.
  • Um den Einsatzbereich des Manipulators zu erweitern, können weitere Drehachsen vorgesehen werden, welche es erlauben, die Lasten aus anderen Arbeitspositionen zu ergreifen. Beispielsweise kann der Trägerarm 32 bzw. der Hebeschlitten drehbar oder gelenkig ausgeführt sein. Dadurch kann der Lagewinkel Gamma der Drehachse 35 verändert werden oder der Manipulator in eine andere räumliche Lage gebracht werden (Figur 7).
  • Zu bemerken ist, dass es die ausgeglichene Aufhängung der Last im Schwerpunkt auch ermöglicht, dass die angehobene Last durch eine Person manuell bewegt wird. Dies kann z.B. bei sehr diffizilen Aufhängungen notwendig sein, wenn bspw, ein Wickel sehr präzise an eine Haltevorrichtung geführt werden muss. Ein Ausführungsbeispiel mit einem Handgriff 63 ist in Figur 11A und 11B dargestellt. Ein fester Trägerarm 61 ist unter einem Lagewinkel von 45° gegenüber der Senkrechten und einem Projektionswinkel von 45° gegenüber einer 2. Hauptebene an einer Montageplatte 59 befestigt. Der Drehpunkt wird, um möglichst wenig Reibungswiderstand zu verursachen, durch ein Kugelgelenk oder Kreuzgelenk 67 gebildet. Vorzugsweise besitzt das Gelenk 67 eine achsiale Führung, bspw. eine Führungskerbe für eine Gelenkkugel, so dass die Betätigung des Handgriffes 63 zu einer Rotation der Last um die Längsachse des Trägerarms 61 führt und damit die oben erwähnte Taumelbewegung resultiert. Um die Endpositionen des Wickels 5 genau bestimmen zu können, könnten auch Anschläge 66 an der Halterung 68 vorgesehen sein, welche diese Endlagen definieren. Selbstverständlich kann ein solcher Handgriff zusätzlich zu einem Antrieb vorgesehen sein, wobei bei manueller Betätigung der Antrieb bspw. ausgekoppelt werden kann.
  • Der Manipulator kann so im Zusammenhang mit einem einfachen Rahmen auf Rollen ohne Antrieb und ohne Motorunterstützung des Handlingvorganges eingesetzt werden. Die Höhenverstellung des Manipulators kann dann durch eine durch eine Person zu betätigende Hydraulikvorrichtung erfolgen und die gewünschte Lage eines Wickels manuell durch eine praktisch kräftefreie Taumelbewegung um den Schwerpunkt erreicht werden.
  • Selbstverständlich ist es auch möglich, den Manipulator so anzuordnen, dass die Drehachse nicht schräg nach unten, sondern schräg nach oben gerichtet ist. Damit wäre es möglich, die Last in horizontaler Lager an einer Vorrichtung aufzuhängen. In Kombination mit einer Drehmöglichkeit des Manipulators um eine Horizontalachse wird es möglich, trotzdem ein Palett zu beladen und der Einsatzbereich der Handlingvorrichtung wird dementsprechend erweitert.
  • Die neuartige Ausgestaltung des Manipulators mit einer unter 45° geneigten Drehachse bzw. einem Trägerarm ermöglicht es, Lasten mit grossen Dimensionen, z.B. Wickel bis zu 2,5 m Durchmesser, einfach zu ergreifen und auch bei grossen Gewichten zu manipulieren, da die Konstruktion des Manipulators nicht zu grossen Hebelarmen und damit zu übermässigen Belastungen führt.
  • Eine weitere Anwendung findet der Manipulator im Zusammenhang mit einem Flurförderers, wobei der Manipulator nicht in Fahrtrichtung vor, sondern seitlich am Fahrzeug angeordnet ist. Dadurch ist es auf einfachste Weise möglich, Wickel oder andere Lasten aus Lagersackgassen herauszugreifen. Sofern ein Palett durch den Flurförderer mittransportiert wird und die ergriffenen Wickel auf diesem gestapelt werden sollen, ist es möglich, den Manipulator drehbar um eine senkrechte Achse anzuordnen, so dass nach ein Wickel nach dem Ergreifen über das Palett geschwenkt werden und im folgenden darauf abgelegt werden kann.
  • Es ist offensichtlich, dass durch Kombination des erfindungsgemässen Manipulators mit weiteren, zusätzliche Freiheitsgrade erlaubenden Einrichtungen und/oder durch spezielle Anordnung am Flurförderer oder Kran die Einsatzmöglichkeiten erheblich gesteigert werden können. Der Vorteil des einfachen und stabilen Aufbaus des Manipulators ermöglicht es, solche Zusatzeinrichtungen zu verwenden, ohne dass dadurch einschränkende Einbussen bei der Festigkeit in Kauf genommen werden müssten.
  • Die verschiedenen Stellungen der Last können durch eine vorgegebene Steuerung mit zwei bzw. drei definierten Positionen erfolgen. Für Anwendungen, bei denen Zwischenpositionen der Last einstellbar sein sollen, kann eine abgestufte oder programmierbare Steuerung oder Regelung vorgesehen sein.

Claims (18)

  1. Manipulator zum Handling von schweren Lasten, insbesondere von in Schuppenformation lose übereinanderliegenden, zu Wickeln aufgewundenen Druckprodukten mit einer Montagevorrichtung (31, 32, 55, 59), einem an der Montagevorrichtung befestigten Arm (35, 61) und einer Haltevorrichtung (33, 38, 68) für den Wickel, die am freien Ende des Armes angebracht ist, dadurch gekennzeichnet,
       dass der Arm (35, 61) derart angeordnet ist, dass er gegenüber der Vertikalen um einen ersten Winkel (Gamma) geneigt ist und dass seine Grundrissprojektion mit der Längsachse des Fahrzeuges einen zweiten Winkel (Beta) bildet,
       dass die Haltevorrichtung (33, 38, 68) relativ zur Montagevorrichtung (31, 32, 55, 59) dreh- oder schwenkbar ist,
       dass der Arm als Drehachse (35) oder als starrer Trägerarm (61) ausgebildet ist
       und dass die Haltevorrichtung (33, 38, 68) derart ausgestaltet ist, dass die Achse des Armes durch den Schwerpunkt der Last verläuft.
  2. Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Winkel (Gamma) 30° bis 60°, vorzugsweise 45° beträgt.
  3. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Armes, an dem die Haltevorrichtung angebracht ist, in Fahrtrichtung schräg nach unten gerichtet ist.
  4. Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Winkel (Beta) 45° beträgt.
  5. Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (33, 38) starr mit dem einen freien Ende der Drehachse (35) verbunden ist und die Drehachse in einem Lager (34) drehbar geführt ist.
  6. Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am anderen Ende der Drehachse (35) ein Antrieb (36), vorzugsweise ein Hydromotor, als Rotationsantrieb der Drehachse vorgesehen ist.
  7. Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (68) mittels einem Kugeloder Kreuz-Gelenk (67) am vorderen Ende des Trägerarms (61) verschwenkbar gelagert ist.
  8. Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung einen Aufnahmedorn (38) zum Aufnehmen eines Wickels (5) mit einem hohlen Wickelkörper (6) für das Einführen des Aufnahmedorns aufweist.
  9. Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung mindestens einen am Aufnahmedorn befestigten, hydraulisch betätigbaren Spreizarm (33) enthält.
  10. Manipulator nach Anspruch 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse des Aufnahmedorns (38) mit der Drehachse (35) einen Haltewinkel (Alpha [Fig. 2A]) von 45° einschliesst.
  11. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet dass, die Bewegungsfreiheit des Gelenkes (67) derart eingeschränkt ist, dass es nur eine Rotation um die Achse des Trägerarms (61) ausführen kann.
  12. Manipulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschwenken der Haltevorrichtung (68) zwei am Trägerarm (61) oder einer Montageplatte (59) angreifende, hydraulische Verstellzylinder (64) vorgesehen sind.
  13. Manipulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Haltevorrichtung (33, 38, 68) ein Handgriff für das manuelle Verstellen Lage der Haltevorrichtung befestigt ist.
  14. Flurförderer mit einer Hebeeinrichtung, insbesondere Gabelklammern, oder Pratzen, und einem Manipulator zum Handling von schweren Lasten gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator verstellbar angebaut ist.
  15. Flurförderer mit einer Hebevorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebevorrichtung Pratzen (11) mit einem Initialhub enthält und dass das Anbaugerät höhenverstellbar an einer Vertikalschiene (12) am Flurförderer befestigt ist.
  16. Flurförderer mit einer Hebevorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Anbaugerät ein Manipulator nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ist.
  17. Kran mit einem Manipulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltepunkt (53) der Last in beladenem Zustand im wesentlichen senkrecht unter der Aufhängeeinrichtung (51, 57) des Krans liegt.
  18. Kran mit einem Manipulator nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Manipulator (50) mittels einer Trägerkonstruktion (55) an der Aufhängevorrichtung (51, 57) befestigt ist und diese Aufhängevorrichtung ein verstellbares Gewicht (54) zur Justierung des Schwer- bzw. Drehpunktes (53) enthält.
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