PL242796B1 - Nakładka paletowa - Google Patents

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest nakładka paletowa znajdująca zastosowanie w branży transportowej, spedycyjnej, logistycznej, magazynowej i produkcyjnej opakowań transportowych. Nakładka paletowa charakteryzuje się tym, że składa się z dwóch części, z których każda zawiera ramę główną (1) i ramę boczną (2), przy czym rama główna (1) i rama boczna (2) zbudowane są z profili (8) stężonych siatką (16), rama główna (1) na dwóch przeciwległych górnych narożnikach posiada element zabezpieczający (11) oraz element stabilizujący (10), w dolnej części wyposażona jest w co najmniej dwa kły ustalające (12) oraz na przeciwległych dolnych wierzchołkach posiada ograniczniki (9), a na jednym z boków posiada element rurowy, rama boczna (2) na jednym boku posiada na dwóch przeciwległych narożnikach zatrzaski (4), a na drugim boku na dwóch przeciwległych narożnikach posiada profil zamknięty kwadratowy (5), który w połączeniu z elementem rurowym tworzy połączenie zawiasowe.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest nakładka paletowa znajdująca zastosowanie w branży transportowej, spedycyjnej, logistycznej, magazynowej i produkcji opakowań transportowych. Nakładki paletowe pełnią przede wszystkim funkcję ochronną i logistyczną. Nakładki mają zastosowanie wszędzie tam, gdzie występuje potrzeba magazynowania lub transportowania towarów, które ze względu na swoje właściwości nie mogą być piętrowane. Nakładki, tworząc z paletą zintegrowane opakowanie, umożliwiają piętrowanie towarów uprzednio zapakowanych w mniejsze opakowania oraz takich, które przy zachowaniu maksymalnej nośności nakładek mogą być piętrowane.

Nakładki (nadstawki) paletowe stanowią konstrukcje stabilizujące towary przewożone na paletach i ułatwiające ich transport. Są stosowane najczęściej na paletach drewnianych lub paletach z tworzyw sztucznych.

Z polskiego zgłoszenia wzoru użytkowego PL120742U1 znany jest składany kontener modułowy, przeznaczony do składowania, transportu i przechowywania różnego rodzaju towarów lub urządzeń. Składany kontener modułowy ma osadzone w ramach nośnych, dzielone wzdłuż poziomej linii przebiegającej w połowie ich wysokości, składane ściany boczne, składaną ścianę tylną i składaną ścianę czołową z drzwiami, połączone z dachem i stabilizowane na podłodze, opartej na nóżkach z regulacją ich wysokości, gdzie powstałe z podziału elementy ścian łączone są za pomocą ruchomych zawiasów. Ściany boczne mają trzy pary ruchomych zawiasów - środkowe zewnętrzne oraz górne i dolne wewnętrzne, a ściana tylna oraz ściana czołowa mają wewnętrzne trzy górne i trzy dolne zawiasy, które umożliwiają składanie poszczególnych elementów ścian modułu kontenera. Moduły spinane są wewnętrznymi klamrami oraz złączem.

W polskim opisie wzoru użytkowego nr PL57241Y1 ujawniono natomiast pojemnik siatkowy z klapą mający cztery pionowe boki, wypełnione siatką, z których jeden jest dwuczęściowy, o górnej poziomej części odchylanej tworzącej klapę, przy czym górne naroża pojemnika mają wygięte nakładki. Pojemnik charakteryzuje się tym, że klapa ma zaczepy hakowe wpuszczane w kieszonki narożnych słupków, w postaci kątowników, przy czym pojemnik ma dolną część w postaci płyty transportowej, połączonej z dolnymi poziomymi poprzeczkami, i ma dwie płozy w spodzie płyty transportowej wyprofilowane wzdłużnie tak, że w przekroju poprzecznym mają postać osiowego wgięcia, zaś w części środkowej pomiędzy płytą transportową a płozami umiejscowione są wsporniki.

Kolejny polski opis wzoru użytkowego nr PL066670Y1 dotyczy pojemnika paletowego zawierającego składaną zawiasowo nadstawkę metalową o konstrukcji kratowej, oraz podstawę przystosowaną do współpracy z wózkiem widłowym i zawierającą przestrzeń załadowczą dla złożonej nadstawki, w którym to pojemniku ściana przednia nadstawki podzielona jest poprzecznie na część dolną i część górną, które połączone są ze sobą zawiasami, zaś w tylnej ścianie nadstawki, od góry, usytuowana jest klapa, której dolna krawędź jest połączona zawiasami ze ścianą tylną nadstawki.

Obecnie stosowane w branży transportowej nadstawki na palety nie są zintegrowane z paletą (jedynie na niej leżą i są co najwyżej przymocowane, aby się nie przesuwały w czasie transportu), często są wytwarzane z tworzyw sztucznych a przez to są bardziej podatne na uszkodzenia, do których często dochodzi przy transporcie i przy magazynowaniu, a także brak jest możliwości ich bezpiecznego piętrowania.

Innym przykładem jest skrzynio-paleta, w której brak jest możliwości złożenia opakowania ze względu na dużą powierzchnię magazynowania/przechowywania. Wymiary w/w skrzynio-palety uniemożliwiają załadunek w orientacji pozwalającej na wykorzystanie całej powierzchni podłogi naczepy ciągnika siodłowego.

Problemem technicznym, który postanowiono rozwiązać dzięki wynalazkowi, jest brak możliwości piętrowania materiałów/towarów wymagających szczególnego/specjalnego traktowania podczas przewozu tranzytowego. Postanowiono zatem wytworzyć opakowanie zintegrowane z europaletą, dzięki któremu możliwe jest piętrowanie oraz przewożenie materiałów (towarów) nie piętrowanych do tej pory.

Kolejnym problem technicznym była mała powierzchnia załadunkowa podczas przewożenia materiałów/towarów szczególnego/specjalnego traktowania w momencie, gdy spakowane są w tradycyjny sposób (np. towar w kartonach umieszczony na europalecie), tj. gdy powierzchnia załadunkowa ogranicza się do podłogi naczepy ciągnika siodłowego. Konstrukcja nakładek paletowych według wynalazku umożliwia piętrowanie opakowań w stosy po 3 sztuki (wysokość nakładek/opakowania dostosowana do wysokości naczepy ciągnika siodłowego) z zachowaniem takiej samej orientacji europalety na naczepie jak w metodzie tradycyjnej. Zastosowanie nakładek paletowych zwiększa w tym przypadku powierzchnię załadunkową naczepy o 160 % w stosunku do załadunku bez stosowania nakładek według wynalazku.

Problem, który również starano się rozwiązać, był sposób magazynowania istniejących na rynku ramek i pojemników, w którym stos złożony z ramek o nieregularnym kształcie ma ograniczoną wysokość układania, przy czym jest też konieczne dodatkowe zabezpieczenie w postaci bindowania, natomiast pojemniki będące monolitycznymi bryłami, bez możliwości złożenia ścian, wymagają stosunkowo dużego miejsca składowania/magazynowania. Rozwiązanie według wynalazku cechuje łatwy sposób magazynowania złożonych nakładek wynikający z ich konstrukcji, oraz istnieje możliwość utworzenia stosu złożonych nakładek, które tworzą regularną wieżę.

Nakładki paletowe zaprojektowane są w sposób, aby możliwe było przeniesienie jak największych obciążeń przy zachowaniu jak najmniejszej masy własnej, co rozwiązuj e kolejny problem techniczny, a mianowicie wysoką masę istniejących na rynku ramek i pojemników.

Celem wynalazku było zatem opracowanie nowej konstrukcji nakładek paletowych, która rozwiązywałaby powyżej wskazane problemy techniczne, a ponadto postanowiono zapewnić prostotę, lekkość i wytrzymałość tychże nakładek paletowych.

Przedmiotem wynalazku jest nakładka paletowa charakteryzująca się tym, że składa się z dwóch części, z których każda zawiera ramę główną i ramę boczną, przy czym rama główna i rama boczna składają się z profili stężonych siatką, rama główna na dwóch przeciwległych górnych narożnikach ma element zabezpieczający oraz element stabilizujący, a w dolnej części jest wyposażona w co najmniej dwa kły ustalające, zaś na przeciwległych dolnych wierzchołkach ma ograniczniki, a na jednym z boków zawiera element rurowy, natomiast rama boczna na jednym boku ma na dwóch przeciwległych narożnikach zatrzaski, a na drugim boku na dwóch przeciwległych narożnikach znajduje się profil zamknięty kwadratowy, który jest połączony zawiasowo z elementem rurowym.

Korzystnie, nakładka paletowa zawiera ramkę górną w kształcie litery H, wyposażoną na końcach w wzmocnienia.

Korzystnie, rama główna nakładki zawiera elementy dystansujące.

Rama główna stanowi element nośny opakowania, i dodatkowo jest wyposażona w ramę boczną, spełniającą funkcję stężania, która spina ze sobą dwie części nakładki przy pomocy zatrzasków, tworząc całe opakowanie.

Ramka górna pełni natomiast funkcję sufitu opakowania i podczas piętrowania stanowi podłogę dla kolejnego opakowania, a także zapobiega zapadaniu się opakowania, kiedy składa się z palet o wymiarach 600 x 800 mm. Pełni wtedy również funkcję wzmacniającą i usztywniającą opakowania. Kły ustalające w dolnej części ramy głównej mocują, po wsunięciu do wnętrza palety, zintegrowaną z opakowaniem podłogę, a także zapobiegają wypadnięciu palety.

Nakładka paletowa według wynalazku charakteryzuje się prostą, lekką i wytrzymałą konstrukcją, przy czym dzięki stosowaniu takich nakładek możliwym jest zabezpieczenie przewożonych towarów przed zgnieceniem i znaczne obniżenie ryzyka zniszczeń, zarówno podczas transportu, jak i składowania. Nakładki znacząco pomagają chronić towar przed przesuwaniem i spadaniem z ułożonego stosu, przy czym tworzą one z europaletą zintegrowane opakowanie i umożliwiają piętrowanie towarów dotychczas niepiętrowanych (tj. towarów specjalnego traktowania). Konstrukcja nakładek pozwala na piętrowanie kolejnych opakowań bez bezpośredniego obciążania europalety opakowania usytuowanego poniżej, zaś wymiary nakładek umożliwiają umieszczenie ich na naczepie ciągnika siodłowego w orientacji pozwalającej maksymalnie wykorzystać jej powierzchnię, a dodatkowo zapewniają prosty sposób magazynowania.

Przedmiot wynalazku przedstawiony jest w przykładach realizacji, nie ograniczając jego zakresu oraz na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia jedną cześć nakładki paletowej składającej się z ramy głównej i ramy bocznej w rzucie aksonometrycznym, fig. 2 przedstawia ramę główną w rzucie aksonometrycznym, fig. 3 przedstawia ramę boczną w rzucie aksonometrycznym, fig. 4 przedstawia ramkę górną w rzucie aksonometrycznym, fig. 5 przedstawia złożenie dwóch części nakładki w jedno opakowanie w rzucie aksonometrycznym, zaś fig. 6 przedstawia lokalizację punktów pomiaru naprężeń w konstrukcji przedmiotowej nakładki paletowej podczas testów obciążeniowych.

Przykład

Nakładka paletowa składa się z dwóch części, z których każda zawiera ramę główną 1 i ramę boczną 2, przy czym rama główna 1 i rama boczna 2 wykonane są z profili 8 stężonych siatką 16. Rama główna 1 na dwóch przeciwległych górnych narożnikach ma element zabezpieczający 11 oraz element stabilizujący 10, w dolnej części jest wyposażona w dwa kły ustalające 12 a na przeciwległych dolnych wierzchołkach ma ograniczniki 9, zaś na jednym z boków ma element rurowy 3. Rama główna 1 nakładki zawiera elementy dystansujące 14, zaś rama boczna 2 ma na jednym boku na dwóch przeciwległ ych narożnikach zatrzaski 4, a na drugim boku na dwóch przeciwległych narożnikach zawiera profil zamknięty kwadratowy 5, który w połączeniu z elementem rurowym 4 tworzy połączenie zawiasowe. Nakładka paletowa zawiera ramkę górną 6 w kształcie litery H, wyposażoną na końcach w wzmocnienia 7.

Nakładka paletowa według wynalazku jest wykonana ze stalowych profili 8 oraz siatki 16 w taki sposób, aby dwie części nakładki po złożeniu z europaletą tworzyły jedno opakowanie. Cienkościenne profile 8 stężone siatką 16 tworzą lekką (komplet 2 szt. 25 kg) a zarazem wytrzymałą na obciążenia statyczne i dynamiczne konstrukcję.

Rama główna 1 stanowi: ścianę boczną opakowania (zapobiega wypadaniu elementów wewnątrz opakowania), element nośny nakładki (po utworzeniu opakowania i ułożeniu na nim kolejnego rama 1 przenosi bezpośrednio ciężar drugiego opakowania na podłoże i nie obciąża palety, z którą tworzy opakowanie), element bezpośrednio integrujący europaletę jako część opakowania (rama 1 wyposażona jest w kły ustalające 12, które wchodzą w paletę, dzięki czemu paleta nie wypada i usztywnia całe opakowanie), oraz element mocujący ramę boczną 2 (jedna z nóg nośnych ramy 1 stanowi również element mocujący/zawias dla ramy bocznej 2).

Rama boczna 2 stanowi: ścianę boczną opakowania (zapobiega wypadaniu elementów wewnątrz opakowania) oraz element stężający nakładek tworzących opakowanie (po założeniu na europaletę nakładek zamyka się ramę boczną 2, a dzięki zastosowanym zatrzaskom 4 można spiąć (stężyć) ze sobą obie nakładki, tworząc sztywne opakowanie). Działanie urządzenie jest następujące. Pustą europaletę stawia się na podłodze i układa się na niej towar, uwzględniając wielkość samej palety oraz wysokość opakowania, jakie tworzy z nakładkami, następnie po ułożeniu towaru zakłada się części nakładek, dzięki czemu powstaje opakowanie gotowego do magazynowania i transportu. W tym celu pobiera się jedną cześć nakładki, rozkłada ramę boczną 2 tak, aby tworzyła z ramą główną 1 kąt 90°, i wsuwa się kły ustalające 12 do europalety pomiędzy dwie deski tworzące jej podstawę i powierzchnię.

Analogicznie wykonuje się czynności z drugą częścią nakładki, wsuwając kły ustalające 12 pomiędzy w/w deski na przeciwległym boku europalety, po czym obie nakładki spina się ze sobą przy pomocy zatrzasków 4. W kolejnym etapie sprawdza się poprawność wykonania wszystkich czynności i jeśli składanie opakowania zostało przeprowadzone poprawnie, to tak takie opakowanie można piętrować, magazynować oraz przewozić. Piętrowanie opakowań polega na ich kolejnym ustawianiu na sobie, przy czym taki sposób przechowywania/transportu jest możliwy dzięki ramie głównej 1 wyposażonej w element stabilizujący 10, co umożliwia układanie opakowań jedno na drugim, oraz elementom 11 zabezpieczającym przed spadaniem opakowań.

Nakładki paletowe według wynalazku zostały poddane dwuetapowym badaniom wytrzymałościowym. Etap 1

Badania przy pomocy metody elementów skończonych (MES), symulacja komputerowa, obciążenia statyczne.

Podstawowe cele i zadania badawcze przyjęte do realizacji w ramach etapu 1 obejmowały:

- opracowanie modelu geometrycznego i modelu dyskretnego konstrukcji stalowej przedmiotowych nakładek paletowych do obliczeń metodą elementów skończonych (MES),

- sformułowanie modelu obciążeń statycznych przedmiotowych nakładek paletowych i zdefiniowanie podstawowych wariantów obciążeń do symulacji komputerowych metodą elementów skończonych,

- analizy numeryczne dystrybucji naprężeń w konstrukcji stalowej nakładek dla przyjętych wariantów obciążeń statycznych,

- ocenę wytrzymałości konstrukcji nakładek paletowych dla przyjętych warunków obciążeniowych.

W analizie wytrzymałości konstrukcji nakładki paletowej według wynalazku - dokonanej metodą elementów skończonych - uwzględniono kolejno 8 wariantów obciążeń roboczych:

- wariant „A” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 10 kN równomiernie rozłożonym na całej długości ramy nakładki (symulacja warunków obciążenia przedmiotowej nakładki 2 nakładkami zawierającymi ładunki o masie ok. 500 kg każda),

- wariant „B” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 15 kN równomiernie rozłożonym na całej długości ramy nakładki (symulacja wariantu „A” z uwzględnieniem współczynnika nadwyżki dynamicznej kd = 1,5),

- wariant „C” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 25 kN równomiernie rozłożonym na całej długości ramy nakładki,

PL 242796 BI

- wariant „D” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 40 kN równomiernie rozłożonym na całej długości ramy nakładki,

- wariant „A-1” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 5 kN na długości ramy,

- wariant „B-1” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 7,5 kN rozłożonym na połowie długości ramy,

- wariant „C-1 ” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 12,5 kN rozłożonym na połowie długości ramy, oraz

- wariant „D-1 ” z obciążeniem o wartości sumarycznej F = 20 kN rozłożonym na połowie długości ramy. Wnioski z Etapu 1

Na podstawcie analizy wyników symulacji dystrybucji naprężeń w konstrukcji przedmiotowej nakładki paletowej sformułowano poniższe wnioski.

W warunkach obciążeń o wartości sumarycznej F = 10 kN oraz F = 15 kN, rozłożonych na całej długości belek poziomych ramy nakładki, naprężenia zredukowane wg hipotezy Hubera-Misesa nie przekraczają naprężeń odop =180 MPa dopuszczalnych dla stali S235 z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa X = 1,3. Oznacza to, że przedmiotowa nakładka paletowa jest zdolna do przenoszenia obciążeń roboczych określonych jako warianty „A” i „B”.

W warunkach obciążeń o wartości sumarycznej F = 5 kN i F = 7,5 kN, rozłożonych na połowie długości belek poziomych ramy nakładki, naprężenia zredukowane wg hipotezy Hubera-Misesa nie przekraczają naprężeń odop =180 MPa dopuszczalnych dla stali S235 z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa X = 1,3. Oznacza to, że przedmiotowa nakładka paletowa jest zdolna do przenoszenia obciążeń roboczych określonych jako warianty „A-1” i „B-1”.

W warunkach obciążeń roboczych określonych jako warianty „C”, „D”, „C-1 ” i „D-1 ” naprężenia zredukowane wg hipotezy Hubera-Misesa przekraczają lokalnie wartości naprężeń odo_P =180 MPa dopuszczalnych dla stali S235 z uwzględnieniem współczynnika bezpieczeństwa X = 1,3. Oznacza to, że przedmiotowa nakładka paletowa nie jest zdolna do przenoszenia obciążeń roboczych określonych jako warianty „C”, „D”, „C-1” i „D-1”, a w takich warunkach może dojść do uszkodzenia konstrukcji nakładki.

Tabela 1. Zestawienie maksymalnych i średnich wartości naprężeń zredukowanych w konstrukcji przedmiotowej nakładki paletowej.

Wariant obciążenia	Maksymalna wartość naprężenia zredukowanego	Średnia wartość naprężenia zredukowanego w prętach ścian bocznych
Belki ramy głównej	Słupki
Wariant „A”	ok. 50 MPa	ok. 30 MPa	20-40 MPa
Wariant „B”	ok. 80 MPa	ok. 40 MPa	30-50 MPa
Wariant „C”	ok. 200 MPa	ok. 100 MPa	50-90 MPa
Wariant „D”	ok. 350 MPa	ok. 160 MPa	100-200 MPa

Etap 2

Badania/testy prototypowych nakładek paletowych przy obciążeniu statycznym i dynamicznym.

Podstawowe cele i zadania badawcze przyjęte do realizacji w ramach Etapu 2 obejmowały:

- opracowanie założeń do testów obciążeniowych prototypowego egzemplarza nakładki paletowej według wynalazku,

- opracowanie programu badań doświadczalnych w ramach testów obciążeniowych, przygotowanie konstrukcji przedmiotowej nakładki paletowej do testów obciążeniowych i wykonanie układów pomiarowych, realizację testów obciążeniowych przedmiotowej nakładki paletowej w warunkach obciążeń statycznych i dynamicznych, obejmujących pomiary naprężeń w wybranych miejscach konstrukcji stalowej nakładki,

- analizę wyników pomiarów i ocenę wytężenia konstrukcji przedmiotowej nakładki paletowej,

- doświadczalną ocenę dopuszczalnej wysokości piętrzenia ładunków przy zastosowaniu przedmiotowych nakładek paletowych.

Na podstawie analizy wyników symulacji dystrybucji naprężeń metodą elementów skończonych - wykonanych w ramach Etapu 1 - wybrano 10 punktów pomiarowych (p. fig. 6): 4 punkty pomiarowe P1-P4 na górnych belkach poziomych nr 1 i nr 2 ramy głównej, 4 punkty pomiarowe P5-P8 na słupkach o nr 1-4 nakładki oraz 2 punkty pomiarowe P9-P10 na dolnej belce ramy głównej, w strefie kłów ustalających paletę względem nakładki.

Testy obciążeniowe przedmiotowej nakładki paletowej obejmowały badania nakładki w warunkach obciążeń quasi-statycznych oraz dynamicznych. W badaniach stosowano 3 ładunki obciążeniowe o masie m = 270, 400 oraz 550 kg. Podczas każdego testu obciążeniowego mierzono i rejestrowano naprężenia w punktach P1-P10 rozmieszczonych na konstrukcji przedmiotowej nakładki paletowej. Wnioski z Etapu 2

Testy obciążeniowe wykazały, że w przebadanym zakresie obciążeń przedmiotowej nakładki paletowej ładunkami o masie m = 270-550 kg:

- maksymalne naprężenia w punktach pomiarowych nie przekraczały wartości dopuszczalnej σdop = 180 MPa przyjmowanej dla stali S235 i współczynnika bezpieczeństwa X = 1,3,

- testowana nakładka paletowa według wynalazku wykazuje odpowiednią wytrzymałość konstrukcji dla obciążeń ładunkami o masie m = 550 kg i jest zdolna do przenoszenia takich obciążeń zarówno w warunkach statycznych jak i warunkach dynamicznych występujących podczas intensywnych ruchów manewrowych (piętrowanie i przewożenie ładunków za pomocą wózków widłowych),

- jeśli przyjąć masę m = 500 kg jako masę ładunku na europalecie, to wówczas zweryfikowana doświadczalnie wysokość piętrzenia ładunków z wykorzystaniem przedmiotowych nakładek paletowych wynosi 2 piętra.

Claims (3)

1. Nakładka paletowa znamienna tym, że składa się z dwóch części, z których każda zawiera ramę główną (1) i ramę boczną (2), przy czym rama główna (1) i rama boczna (2) składają się z profili (8) stężonych siatką (16), rama główna (1) na dwóch przeciwległych górnych narożnikach ma element zabezpieczający (11) oraz element stabilizujący (10), a w dolnej części jest wyposażona w co najmniej dwa kły ustalające (12), zaś na przeciwległych dolnych wierzchołkach ma ograniczniki (9), a na jednym z boków zawiera element rurowy (3), natomiast rama boczna (2) na jednym boku ma na dwóch przeciwległych narożnikach zatrzaski (4), a na drugim boku na dwóch przeciwległych narożnikach znajduje się profil zamknięty kwadratowy (5), który jest połączony zawiasowo z elementem rurowym (3).

2. Nakładka paletowa według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera ramkę górną (6) w kształcie litery H, wyposażoną na końcach we wzmocnienia (7).

3. Nakładka paletowa według zastrz. 1, znamienna tym, że rama główna (1) zawiera elementy dystansujące (14).