Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Regalanlage
mit einem Regalbediengerät für Geradeaus- und Kurvenfahrt,
wie sie im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1
definiert ist.
Derartige Regalanlagen werden zur Beschickung von Grosslagern,
insbesondere Hochregallagern, in vielfältiger Form
verwendet.
Während bei geradeausfahrenden Regalbediengeräten keine besonderen
Probleme bezüglich des Abrollverhaltens eines Laufrads
auf einer darunterliegenden horizontalen Lauffläche
einer Laufschiene zu beachten sind, werden an kurvengängige
Regalbediengeräte der genannten Art besondere Anforderungen
gestellt, da bei der Kurvenfahrt und speziell beim Wechsel
von der Geradeausfahrt zur Kurvenfahrt in typischer Weise
ein hoher Verschleiss des Laufrads verursacht wird. Dieser
wird im wesentlichen dadurch hervorgerufen, dass beim Einfahren
in eine Kurve vorauslaufende Seitenführungsrollen
eines Drehschemels das Laufrad, während es sich noch auf
einem geraden Schienenabschnitt befindet, unter Aufbringung
entsprechend hoher Kräfte bereits quer zu dessen Fahrtrichtung
verschieben, beispielsweise beim herkömmlichen Kurvenfahren
mit zwei vorderen und zwei hinteren Seitenführungsrollen,
wo sich das Laufrad aus geometrischen Gründen seitlich
verschiebt. Dieses Querversetzen des gesamten Regalbediengeräts
verschleisst Laufrad und Laufschiene erheblich.
Allgemein gilt, dass der kleinste Verschleiss eines zylindrischen
Rads erfolgt, wenn die Radmitte (zwischen dem linken
und rechten Rand) auf der vorgegebenen Lauffläche immer
tangential anliegt und ein Schieben in Querrichtung ausgeschlossen
werden kann.
Grundsätzlich wird die Führung eines Laufrads in einem Drehschemel
mit drei Seitenführungsrollen erreicht, d.h. mit
einer Dreipunktführung, wobei sich zwei Seitenführungsrollen
auf der einen Längsseite des Drehschemels befinden und die
dritte Seitenführungsrolle auf der gegenüberliegenden Längsseite
angeordnet ist.
Rollen mit ihren zugehörigen Führungsflächen sind prädestiniert,
technische Führungen zu realisieren; prinzipiell
sind aber auch andere Lösungen wie z.B. Gleitführungen
denkbar.
Soll nun ein Laufrad einer beliebigen Kurvenfunktion folgen,
kann dies ganz allgemein mit drei Seitenführungsrollen und
drei zugehörigen Führungsflächen realisiert werden. Die drei
Führungsflächen werden geometrisch ermittelt, indem die Mitte
des Laufrads bei senkrecht zur Fahrtrichtung stehender
Laufradachse entlang der vorgegebenen Kurve bewegt und die
Bewegungen der Seitenführungsrollen bestimmt werden. Ein
solch allgemeines Beispiel ist in Fig. 1 mit drei Laufradpositionen
dargestellt (Seitenführungsrollen 81, 82, 83,
Laufrad 84, Seitenführungsflächen 85, 86, 87). Die sich ergebenden
Seitenführungsflächen, die sich zwischen den Seitenführungsrollen
an der Laufschiene oder ausserhalb der
Seitenführungsrollen an separaten Führungselementen befinden
können, müssen so angeordnet werden, dass jede Seitenführungsrolle
genau einer Seitenführungsfläche zugeordnet ist.
Wenn die vertikalen Achsen der Seitenführungsrollen, wie das
in der Technik häufig der Fall ist, symmetrisch bezüglich
der Drehachse des Laufrads angeordnet werden, so ergeben
sich zwangsläufig in Abschnitten mit konstantem Krümmungsradius
die gleichen Seitenführungsflächen. Nur in den Übergangsbereichen
von einem Krümmungsradius zu einem anderen
müssen die drei Seitenführungsrollen auf unterschiedlichen
Seitenführungsflächen geführt werden. Das Prinzip ist in
Fig. 2 mit drei Laufradpositionen dargestellt (Seitenführungsrollen
91, 92, 93, Laufrad 94, Seitenführungsflächen
95, 96, 97).
Auf diesen mechanischen und mathematischen Prinzipien bauen
auch die nachfolgenden Lösungen des Problems des Querversatzes
des Laufrads auf.
Aus dem DE-GM 84 09 357 ist ein Lösungsvorschlag mit vier
Seitenführungsrollen pro Drehschemel bekannt, welcher darin
besteht, Kurvenstücke der Laufschiene in spezieller Weise
zu verlängern, so dass z.B. eine Rechtskurve mit einer kurzen
Linkskurve angefahren wird. Im Übergangsbereich zwischen
dem Geraden- und dem Kurvenstück müssen für die vorderen
und hinteren Seitenführungsrollen unterschiedliche
Führungsflächen angeordnet werden, damit der Drehschemel
dort gegen ungewollte Verdrehungen gesichert ist, was die
Bauhöhe vergrössert und die Herstellung und Anordnung zugehöriger
Weichen erschwert.
Ein weiterer Vorschlag zur Lösung des Problems ist in der
DE-OS 38 08 244 beschrieben. Die Führung des Laufrads wird
dort mit drei Seitenführungsrollen erreicht, wobei sich zwei
Rollen auf der einen Laufschienenseite befinden und auf der
gegenüberliegenden Seite eine Gegenrolle angeordnet ist. Die
beschriebene Regalanlage weist aber den Nachteil auf, dass
im Übergangsbereich von der geraden Strecke zur Kurve und
umgekehrt zusätzliche Führungsflächen erforderlich sind, um
das Laufrad stabilisieren zu können. In einer ersten Ausführungsvariante
geschieht dies durch das Anordnen von zwei zusätzlichen
Aussenführungen und in einer zweiten Ausführungsvariante
durch das Anbringen der beiden sich auf derselben
Laufschienenseite befindenden Seitenführungsrollen in verschiedenen
Höhen, so dass sie im Übergangsbereich unterschiedlich
geführt werden können. Im Übergangsbereich werden
bei diesen Regalanlagen drei oder vier verschiedene Seitenführungsflächen
benötigt.
Ein dritter Vorschlag zur Lösung des Problems des Querversatzes
des Laufrads ist aus der DE-PS 38 08 245 bekannt. Die
Führung des Laufrads wird dort mit je drei Seitenführungsrollen
auf beiden Seiten der Laufschiene erreicht, wobei die
beiden mittleren, etwas grösseren Seitenführungsrollen sicherstellen,
dass sich das Laufrad in der Mitte der Laufschiene
befindet. Die vordere und die hintere äussere, d.h.
der kurvenäusseren Seitenführungsfläche der Laufschiene zugeordnete
Seitenführungsrolle bilden mit der mittleren inneren,
d.h. der kurveninneren Seitenführungsfläche der Laufschiene
zugeordneten Seitenführungsrolle eine zuverlässige
Dreipunktführung auf der geraden Strecke. Die vordere und
die hintere innere sowie die mittlere äussere Seitenführungsrolle
bilden eine zuverlässige Dreipunktführung in der
Kurve.
Die beschriebene Regalanlage weist aber ebenfalls den Nachteil
auf, dass im Übergangsbereich von der geraden Strecke
zur Kurve und umgekehrt zusätzliche Führungsflächen erforderlich
sind, um das Laufrad stabilisieren zu können. Diese
zusätzlich notwendigen Führungsflächen bedingen, dass die
Seitenführungsrollen in verschiedenen horizontalen Ebenen
angeordnet werden, was zu einer nachteilig grösseren Bauhöhe
führt. Ausserdem ist die Anzahl der Seitenführungsrollen
pro Laufrad relativ hoch.
Angesichts der Nachteile der bisher bekannten, oben beschriebenen
Regalanlagen liegt der Erfindung die folgende
Aufgabe zugrunde. Zu schaffen ist eine Regalanlage mit einem
Regalbediengerät für Geradeaus- und Kurvenfahrt der eingangs
erwähnten Art, bei der die Laufräder während der Fahrt so
geführt werden, dass eine Abnutzung von Laufrädern und/oder
Laufschienen durch ungünstige Laufgeometrie weitgehend vermieden
wird. Insbesondere soll kein Querversatz der Laufräder
senkrecht zur Fahrtrichtung erfolgen. Die Regalanlage
soll zudem mit möglichst wenig Seitenführungsflächen und das
Regalbediengerät mit möglichst wenig Seitenführungsrollen
pro Drehschemel auskommen. Es soll auch eine kleinere Bauhöhe
der Seitenführung erreichbar sein als bei den herkömmlichen
Regalbediengeräten.
Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemässe Regalanlage
gelöst, wie sie im unabhängigen Patentanspruch 1 definiert
ist. Bevorzugte Ausführungsvarianten ergeben sich aus den
abhängigen Patentansprüchen.
Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass bei einer Regalanlage
mit einem Regalbediengerät für Geradeaus- und Kurvenfahrt,
das sich mittels mindestens zweier, jeweils mit einem
Laufrad versehener und um eine vertikale Achse verstellbarer
Drehschemel auf der horizontalen Lauffläche einer Laufschiene
abstützt, jeder Drehschemel an den beiden vertikalen Seitenführungsflächen
der Laufschiene mittels einer vorderen,
mittleren und hinteren inneren Seitenführungsrolle, die der
kurveninneren Seitenführungsfläche der Laufschiene zugeordnet
sind, und mittels einer vorderen und einer hinteren äusseren
Seitenführungsrolle, die der kurvenäusseren Seitenführungsfläche
der Laufschiene zugeordnet sind, geführt ist.
Die Laufschiene ist in Kurvenabschnitten auf der kurvenäusseren
Seite mit einer Verbreiterung versehen, so dass der
Abstand der kurveninneren und der kurvenäusseren Seitenführungsfläche
in Kurvenabschnitten grösser ist als in geraden
Abschnitten, wobei die Verbreiterung einen mittleren Bereich
konstanter Breite aufweist, an den sich beidseitig ein Randbereich
anschliesst. Die Durchmesser und die gegenseitigen
Abstände der Seitenführungsrollen sowie die Breiten der
Laufschiene und der Verbreiterung sind so aufeinander abgestimmt,
dass der Drehschemel bei der Geradeausfahrt und im
mittleren Bereich der Kurvenfahrt von der mittleren inneren
Seitenführungsrolle und den beiden äusseren Seitenführungsrollen
und bei der Kurveneinfahrt und -ausfahrt von der
mittleren inneren Seitenführungsrolle und den vorderen oder
hinteren inneren und äusseren Seitenführungsrollen geführt
wird.
Dank der erfindungsgemässen Anordnung der Seitenführungsrollen
und zugehörigen Seitenführungsflächen wird ein Querversatz
der Laufräder senkrecht zur Fahrtrichtung bei allen
Fahrzuständen verhindert und die Laufräder werden in den
Drehschemeln in allen Laufschienenabschnitten im wesentlichen
spielfrei korrekt in der Mitte der Laufschiene geführt.
Hierzu werden nur fünf Seitenführungsrollen pro
Drehschemel sowie nur zwei Seitenführungsflächen benötigt.
Dies ermöglicht einerseits eine vereinfachte Konstruktion
der Laufschiene bzw. der Verbreiterung und anderseits, in
einer bevorzugten Ausführungsvariante, die Anordnung der
Seitenführungsrollen auf einer Höhe, so dass eine niedrige
Bauhöhe erreicht werden kann.
Vorzugsweise werden die vordere und hintere innere Seitenführungsrolle
mit einem grösseren Abstand zur Drehachse des
Laufrads angeordnet als die vordere und hintere äussere
Seitenführungsrolle, um bei der Kurvenein- und -ausfahrt
eine stabilere Dreipunktführung zu erhalten.
Damit die von aussen auf den Drehschemel wirkenden Drehmomente
keine zu grossen Seitenführungskräfte hervorrufen,
werden die äusseren Seitenführungsrollen vorteilhafterweise
etwa in der Mitte zwischen der mittleren und der vorderen
bzw. hinteren inneren Seitenführungsrolle angeordnet.
Mit Vorteil werden der Durchmesser der vorderen und hinteren
inneren Seitenführungsrolle, die in erster Linie bei
der Kurvenein- und -ausfahrt benötigt werden, und der Abstand
ihrer jeweiligen Drehachse zur Drehachse der mittleren
inneren Seitenführungsrolle in Fahrtrichtung und senkrecht
zur Fahrtrichtung so gewählt, dass die vordere und
hintere innere Seitenführungsrolle im mittleren Bereich der
Kurvenfahrt an der kurveninneren Seitenführungsfläche anliegen.
Dadurch werden die in Kurvenabschnitten höheren
Seitenführungskräfte auf drei innere Seitenführungsrollen
verteilt.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante sind die Seitenführungsrollen
bezüglich einer die horizontale Drehachse
des Laufrads enthaltenden vertikalen Ebene symmetrisch angeordnet.
Dies ermöglicht eine einfache und symmetrische
Ausgestaltung der Randbereiche der Verbreiterung und verhindert
unnötiges Verspreizen der zu den Seitenführungsrollen
gehörenden Lagerungen.
Aus wirtschaftlichen Gründen haben die Seitenführungsrollen
vorteilhafterweise alle die gleichen Abmessungen.
Im folgenden werden die erfindungsgemässe Regalanlage sowie
die Funktion der erfindungsrelevanten Teile unter Bezugnahme
auf die beigefügten Zeichnungen anhand eines Ausführungsbeispiels
detaillierter beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 3 -
- eine Draufsicht auf einen Laufschienenteil mit
einer erfindungsgemässen Anordnung von Seitenführungsrollen
eines Drehschemels in einem geraden
Abschnitt;
- Fig. 4 -
- einen Vertikalschnitt entsprechend Linie A-A in
Fig. 3 durch Laufschiene und Drehschemel mit Laufrad
und Seitenführungsrollen;
- Fig. 5 -
- eine Draufsicht auf Laufschienenteil und Seitenführungsrollen
gemäss Fig. 3 bei der Kurveneinfahrt;
- Fig. 6 -
- eine Draufsicht auf Laufschienenteil und Seitenführungsrollen
gemäss Fig. 3 im mittleren Bereich
der Kurvenfahrt;
- Fig. 7 -
- einen Vertikalschnitt entsprechend Linie B-B in
Fig. 6 durch Laufschiene und Drehschemel mit Laufrad
und Seitenführungsrollen und
- Fig. 8 -
- eine Draufsicht auf Laufschienenteil und Seitenführungsrollen
gemäss Fig. 3 bei der Kurvenausfahrt.
Figuren 3 und 4
Die dargestellte Regalanlage weist eine Laufschiene 3 in
Form eines I-Profils mit einer horizontalen Lauffläche 31
für ein Laufrad 2 eines Regalbediengeräts auf. Die beiden
Seitenflächen des Mittelstegs der Laufschiene 3 bilden im
geraden Laufschienenabschnitt die kurveninnere Seitenführungsfläche
32 und die kurvenäussere Seitenführungsfläche
33.
Das dargestellte Laufschienenprofil ist nur eines unter vielen
möglichen. Einsetzbar sind beispielsweise auch typische
Schienenprofile, Doppel-T-Träger, Rechteck-, U-, C- oder andere
handelsübliche Profile, die fertigungstechnisch einfach
in eine Bogenform gebracht werden können.
Die kurveninnere Seitenführungsfläche 32 wird auch im Kurvenabschnitt
durch die eine Seitenfläche des Mittelstegs der
Laufschiene 3 gebildet, während die kurvenäussere Seitenführungsfläche
33 der äusseren Seitenfläche einer auf der kurvenäusseren
Seite des Mittelstegs angebrachten Verbreiterung
4 entspricht. So wird erreicht, dass der Abstand der kurveninneren
und der kurvenäusseren Seitenführungsfläche im Kurvenabschnitt
grösser ist als im geraden Abschnitt. Die Verbreiterung
4 weist einen mittleren Bereich 41 konstanter
Breite auf, an den sich beidseitig ein Randbereich 42 bzw.
43 anschliesst. Die Randbereiche 42, 43 verjüngen sich zu
den an den Kurvenabschnitt angrenzenden geraden Abschnitten
hin, so dass die kurvenäussere Seitenführungsfläche 33 von
den geraden Abschnitten aus in den Kurvenabschnitt hinein um
die Länge 1 gerade verlängert wird.
Die Verbreiterung 4 besteht beispielsweise aus einem in den
Randbereichen 42, 43 abgeschrägten Rechteckprofil, das auf
den Mittelsteg geschraubt, genietet, geschweisst oder anderswie
aufgebracht ist. Es kann aber auch ein im Kurvenabschnitt
breiteres Profil als Laufschiene verwendet werden, das in den
Kurvenrandbereichen abgefräst ist, so dass Laufschiene 3 und
Verbreiterung 4 eine Einheit bilden.
Das Regalbediengerät stützt sich mittels mindestens zweier,
jeweils mit einem Laufrad 2 mit horizontaler Drehachse 20
versehener und um eine vertikale Achse verstellbarer Drehschemel
1 (hier nur einer dargestellt) auf der horizontalen
Lauffläche 31 der Laufschiene 3 ab.
Der Drehschemel 1 ist an den beiden vertikalen Seitenführungsflächen
32, 33 der Laufschiene 3 mittels einer vorderen,
mittleren und hinteren inneren Seitenführungsrolle
11, 12 bzw. 13, die der kurveninneren Seitenführungsfläche
32 zugeordnet sind, und mittels einer vorderen und hinteren
äusseren Seitenführungsrolle 14 bzw. 15, die der kurvenäusseren
Seitenführungsfläche 33 zugeordnet sind, geführt. Die
Seitenführungsrollen 11, 12, 13, 14, 15 weisen in der dargestellten
Ausführungsvariante alle vertikale Drehachsen
und gleiche Abmessungen auf und sind alle auf gleicher Höhe
und bezüglich der die horizontale Drehachse 20 des Laufrads
2 enthaltenden vertikalen Ebene symmetrisch angeordnet.
Im geraden Laufschienenabschnitt liegen die beiden äusseren
Seitenführungsrollen 14, 15 und die mittlere innere Seitenführungsrolle
12 spielfrei an der kurvenäusseren Seitenführungsfläche
33 bzw. der kurveninneren Seitenführungsfläche
32 an und bilden so eine zuverlässige Dreipunktführung. Damit
werden Pendelbewegungen des Drehschemels 1 verunmöglicht.
Die vordere innere Seitenführungsrolle 11 und die
hintere innere Seitenführungsrolle 13 hingegen berühren die
kurveninnere Seitenführungsfläche 32 nicht.
Für die gesamte weitere Beschreibung gilt folgende Festlegung.
Sind in einer Figur zum Zweck zeichnerischer Eindeutigkeit
Bezugsziffern enthalten, aber im unmittelbar zugehörigen
Beschreibungstext nicht erläutert, oder umgekehrt, so
wird auf deren Erwähnung in vorangehenden Figurenbeschreibungen
Bezug genommen.
Figur 5
Hier dargestellt ist die Situation bei der Kurveneinfahrt.
Die beiden äusseren Seitenführungsrollen 14, 15 und die
mittlere innere Seitenführungsrolle 12 übernehmen die Führung
bis zum Ende der Geradeausfahrt, d.h. bis die vordere
innere Seitenführungsrolle 11 an die kurveninnere Seitenführungsfläche
32 anzuliegen kommt. Zu diesem Zeitpunkt erreicht
die mittlere innere Seitenführungsrolle 12 den gekrümmten
Bereich und die vordere äussere Seitenführungsrolle
14 den mittleren Bereich 41 der Verbreiterung 4. Dies wird
durch geeignetes Anordnen der Seitenführungsrollen 11, 12,
14 und darauf abgestimmtes Ausbilden der Verbreiterung 4 gewährleistet.
So entspricht im vorliegenden Fall die Länge 1
des Randbereichs 42 dem Abstand der Drehachsen der mittleren
inneren Seitenführungsrolle 12 und der vorderen äusseren
Seitenführungsrolle 14 in Fahrtrichtung.
Die Führung des Drehschemels 1 wird ab dem genannten Zeitpunkt
von der mittleren inneren Seitenführungsrolle 12, der
vorderen inneren Seitenführungsrolle 11 und der vorderen
äusseren Seitenführungsrolle 14 übernommen. Diese drei Seitenführungsrollen
11, 12, 14 folgen Kreisbögen um den Mittelpunkt
der Kurve. Die hintere äussere Seitenführungsrolle
15 wird von der kurvenäusseren Seitenführungsfläche 33 abheben,
während die hintere innere Seitenführungsrolle 13
noch nicht an der kurveninneren Seitenführungsfläche 32 anliegt.
Figuren 6 und 7
Sobald die hintere äussere Seitenführungsrolle 15 auf dem
mittleren Bereich 41 der Verbreiterung 4 aufsetzt, beginnt
der mittlere Bereich der Kurvenfahrt. Ab diesem Zeitpunkt
bildet die mittlere innere Seitenführungsrolle 12 zusammen
mit den beiden äusseren Seitenführungsrollen 14, 15 wieder
eine zuverlässige Dreipunktführung, die das Laufrad 2 in
der Kurve in der Mitte der horizontalen Lauffläche 31 der
Laufschiene 3 hält und keine Pendelbewegungen des Drehschemels
1 zulässt.
Die vordere innere Seitenführungsrolle 11 und die hintere
innere Seitenführungsrolle 13 liegen bei der dargestellten
Ausführungsvariante in weiten Bereichen des Kurvenabschnitts
auch an der kurveninneren Seitenführungsfläche 32 an, so
dass die im Kurvenabschnitt höheren Seitenkräfte auf drei
innere Seitenführungsrollen verteilt sind.
Die Breite des mittleren Bereichs 41 der Verbreiterung 4 ergibt
sich aus einfachen geometrischen Überlegungen und hängt
im wesentlichen vom Krümmungsradius der Kurve und den Abmessungen
und der Anordnung der beiden äusseren Seitenführungsrollen
14, 15 ab.
Die an der kurveninneren Seitenführungsfläche 32 anliegende
mittlere innere Seitenführungsrolle 12 gewährleistet, dass
die Mitte des Laufrads 2 und die Drehachse des Drehschemels
1 genau auf dem theoretischen Krümmungsradius der Kurve verlaufen,
so dass ein Schieben des Laufrads 2 quer zur Fahrtrichtung
verhindert wird.
Figur 8
Sobald die vordere äussere Seitenführungsrolle 14 den mittleren
Bereich 41 der Verbreiterung 4 verlässt, beginnt die
Kurvenausfahrt. Ab diesem Zeitpunkt bilden die mittlere innere
Seitenführungsrolle 12, die hintere innere Seitenführungsrolle
13 und die hintere äussere Seitenführungsrolle
15 die Dreipunktführung für den Drehschemel 1. Die vorderen
Seitenführungsrollen 11 und 14 heben ab. Sobald die mittlere
innere Seitenführungsrolle 12 wieder den geraden Bereich
erreicht hat, übernehmen die beiden äusseren Seitenführungsrollen
14, 15 und die mittlere innere Seitenführungsrolle
12 die Dreipunktführung des Drehschemels. Damit die
hintere äussere Seitenführungsrolle 15 ihre Funktion wahrnehmen
kann, ist der Randbereich 43 der Verbreiterung 4 so
ausgebildet, dass er den angrenzenden geraden Laufschienenabschnitt
in den Kurvenabschnitt hinein verlängert.
Bei symmetrischer Anordnung der Seitenführungsrollen 11, 12,
13, 14, 15 wie bei der dargestellten Ausführungsvariante
sind auch die Randbereiche 42, 43 der Verbreiterung 4 symmetrisch.
Es ist klar, dass die Kurve auch von der anderen Seite her
gefahren werden kann. Die vorderen Seitenführungsrollen
werden dann einfach zu hinteren Seitenführungsrollen und
umgekehrt.
Zu der vorbeschriebenen Regalanlage sind weitere konstruktive
Variationen realisierbar. Hier ausdrücklich erwähnt
sei noch, dass es unter Umständen sinnvoll sein kann, die
mittlere innere Seitenführungsrolle 12 grösser auszubilden
als die äusseren Seitenführungsrollen 14, 15, da sie bei
der Geradeausfahrt etwa gleich viel Seitenkräfte aufzunehmen
hat wie die beiden äusseren Seitenführungsrollen 14, 15
zusammen.