Стреловой стеллажный кран-штабелер

Полезная модель относится к подъемно-транспортным машинам, в частности к кранам-штабелерам, и может использоваться для перемещения грузов внутри зоны складирования, представляющей собой секцию из двух стеллажей.
Известен башенный стреловой кран с неповоротной башней и балочной стрелой [Башенные краны: Учебник для сред. проф.-техн. училищ / Невзоров Л.А., Пазельский Г.Н., Романюха В.А. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. школа, 1980 - 326 с., рис. 1б, с. 6], содержащий башню, стрелу, грузовую тележку, перемещающуюся по направляющим стрелы, противовесную консоль, противовес, балласт, ходовую раму, ходовые тележки, оголовок, кабину, крюковую подвеску и лебедки. Стрела данного крана поворачивается вокруг оси башни, расположенной преимущественно вертикально.
Недостатками данного устройства являются затрудненность или невозможность работы внутри закрытого складского помещения стеллажного типа вследствие гибкого канатного подвеса груза, из-за раскачивания груза вследствие гибкости подвеса последнего. Кран как свободностоящий объект имеет ограниченную устойчивость и может опрокинуться. Его использование обуславливает необходимость использования рельсовых путей с достаточно широкой колеей, которые уменьшают полезную площадь склада.
Наиболее близким по своей технической сущности и достигаемому техническому эффекту к предлагаемой полезной модели является стеллажный кран-штабелер [Рачков Е.В. Специальное перегрузочное оборудование транспортных терминалов. Учебное пособие. Часть 1. - М.: Альтаир-МГАВТ, 2015. - 80 с., рис. 17а, с. 21], содержащий ходовую тележку, перемещающуюся по крановым путям в проходе между двумя рядами стеллажей, на которой жестко смонтирована вертикально расположенная неповоротная колонна. По колонне в вертикальном направлении перемещается грузовая каретка. На грузовой каретке установлено грузозахватное приспособление, которое может иметь различную конструкцию для захвата разных видов грузов. С его помощью осуществляется погрузка и разгрузка грузов на стеллажи обоих рядов. Ширина ходовой тележки не превышает ширину прохода между стеллажами. Ходовая тележка имеет минимум два колеса, которые катятся по рельсу. Колонна при этом имеет сверху ролики, опирающиеся на направляющие, смонтированные над стеллажами склада, чтобы кран-штабелер не потерял устойчивость в направлении, перпендикулярном направлению перемещения ходовой тележки.
Недостатками данного устройства являются невозможность его использования внутри складского помещения, имеющего форму в виде полукруглого арочного ангара (когда стеллажи расположены вдоль свода), поскольку неповоротная колонна крана-штабелера имеет постоянную высоту и всегда ориентирована вертикально, сравнительно большие затраты энергии, возникающие при перемещении груза из ячейки входа в склад, которая обычно располагается на нижнем уровне в первом вертикальном ряду стеллажей, в целевую ячейку стеллажа, либо обратно. Любое перемещение в горизонтальном направлении требует перемещения ходовой тележки с колонной. Их масса сравнительно велика и составляет в среднем 1-3 т. Кроме того, для использования данного крана-штабелера необходима прокладка как минимум двух рельсовых путей - одного по полу склада и одного наверху над стеллажами. Это увеличивает стоимость строительства склада. Рельсовые пути необходимо постоянно поддерживать в состоянии, свободном от посторонних предметов и частиц, которые могут оказаться на нижних путях, в том числе при возможном нарушении целостности упаковки грузов. Последнее требует дополнительных затрат времени, привлечения персонала либо специализированного оборудования. На время очистки путей работа крана-штабелера должна быть остановлена, что снижает его производительность и, в конечном итоге, увеличивает себестоимость использования всего склада.
Задачей полезной модели является создание стеллажного крана-штабелера, имеющего возможность работать внутри складского помещения в форме полукруглого арочного ангара, уменьшение затрат энергии на погрузку и разгрузку грузов, упрощение конструкции крана, повышение производительности крана.
При этом достигаются следующие технические результаты:
1) возможность работы внутри складского помещения в форме полукруглого арочного ангара;
2) уменьшение затрат энергии при перемещении груза из точки загрузки в целевую ячейку склада или обратно в стеллажном складе;
3) уменьшение количества подвижных соединений звеньев крана с неподвижными опорами и упрощение за счет этого его конструкции. Упрощение конструкции складского помещения за счет перехода к безрельсовой технологии складирования;
4) повышение производительности крана за счет отсутствия рельсовых путей и необходимости их периодического осмотра и очистки.
Указанные технические результаты достигаются за счет того, что кран-штабелер содержит прямую стрелу, имеющую возможность поворота вокруг горизонтальной оси, на направляющих стрелы расположена подвижная грузовая каретка, на грузовой каретке располагается грузозахватное приспособление, на опорной поверхности которого может быть размещен груз, на стреле располагается противовес.
Полезная модель поясняется прилагаемым чертежом и нижеследующим описанием, где на фиг. 1 приведен вид сбоку стрелового стеллажного крана-штабелера с противовесом.
Стреловой стеллажный кран-штабелер содержит стрелу 1, грузовую каретку 2, грузозахватное приспособление 3, груз 4, противовес 5 (фиг. 1).
В устройстве, включающем в себя поворотную стрелу 1 с возможностью поворота вокруг неподвижной горизонтальной оси, на поступательных направляющих стрелы 1 расположена грузовая каретка 2 с возможностью перемещения последней по направляющим. Ось вращения стрелы неподвижна и расположена горизонтально, в продольном направлении форма стрелы близка к прямолинейной. На направляющих каретки 2 расположено грузозахватное приспособление 3 с грузом 4 или без груза. На поступательных направляющих стрелы 1 с противоположной от оси вращения стороны расположен противовес 5 с возможностью поступательного перемещения по направляющим стрелы 1 в направлении к оси вращения или от нее. Грузозахватное приспособление 3 имеет возможность поворота относительно горизонтальной оси грузовой каретки 2, а также поступательного перемещения по направляющим относительно грузовой каретки 2 в горизонтальном направлении, в обе стороны.
Вертикальная плоскость возможных положений стрелы расположена между вертикальными плоскостями торцов двух стеллажей, обслуживаемых краном. Точка загрузки склада (точка ввода-вывода грузов) располагается максимально близко к оси вращения стрелы.
Устройство стреловой стеллажный кран-штабелер работает следующим образом. При необходимости захвата груза 4 (либо наоборот, его выгрузки), если место расположения целевой ячейки стеллажа отличается от текущего расположения грузозахватного приспособления 3 и грузовой каретки 2, происходят в общем случае одновременно три движения:
1) поворот стрелы 1 вокруг своей оси вращения в новое положение;
2) перемещение грузовой каретки 2 вдоль стрелы в новое положение, при котором грузозахватное приспособление 3, расположенное на грузовой каретке 2, оказывается напротив целевой ячейки;
3) поворот грузозахватного приспособления 3 (с грузом 4 или без последнего) вокруг горизонтальной оси грузовой каретки 2, чтобы опорная плоскость грузозахватного приспособления 3 была всегда ориентирована горизонтально.
В частном случае некоторые из перечисленных движений могут отсутствовать, если в них нет необходимости.
После этого грузозахватное приспособление 3 захватывает из целевой ячейки груз 4, располагая его на своей опорной плоскости, либо напротив, выгружает груз 4 в целевую ячейку стеллажа. Далее описанный цикл повторяется.
Противовес 5 при всех описанных выше перемещениях, связанных с текущей работой крана по загрузке или выгрузке грузов, остается неподвижным. Его перемещение выполняется при настройке крана. При настройке он перемещается по направляющим стрелы 1 в такое положение, чтобы уравновесить момент сил тяжести, создаваемый стрелой 1, грузовой кареткой 2, грузозахватным приспособлением 3, и грузом 4 массой, имеющей среднестатистическое значение, когда грузовая каретка 2 находится примерно в середине своего хода.
Использование новых элементов: стрелы поворотной конструкции, обеспечивает возможность применения устройства внутри складского помещения, имеющего форму в виде полукруглого арочного ангара, когда стеллажи, каждый из которых имеет переменную высоту и форму, близкую к полукруглой, располагаются вдоль арок ангара.
Использование новых элементов: стрелы и противовеса, обеспечивает снижение энергетических затрат при периодических подъемах стрелы и грузов, а также за счет замены поступательного перемещения массивной ходовой тележки с колонной у прототипа на вращательное движение уравновешенной стрелы сравнительно небольшой массы. Масса стрелы сопоставима с массой колонны у прототипа, масса противовеса - с массой грузовой каретки с грузозахватным приспособлением и грузом. Стеллажные краны-штабелеры, как правило, поднимают грузы сравнительно небольшой массы, которая существенно меньше массы ходовой тележки и меньше массы грузовой каретки. Самый массивный подвижный элемент прототипа - ходовая тележка - в устройстве отсутствует. Энергия на подъем общего центра масс всех подвижных звеньев крана с грузом снижена благодаря использованию противовеса. Также снижение затрат энергии происходит за счет уменьшения количества подвижных соединений звеньев крана с неподвижными опорами. Минимум четыре высокоскоростных вращательных соединения (двух колес ходовой тележки с рельсовыми опорами и двух роликов сверху на колонне с направляющими) прототипа заменяются на два шарнирных низкоскоростных вращательных соединения устройства с противовесом (соединение стрелы с неподвижной стойкой и соединение грузозахватного приспособления с грузовой кареткой), что снижает общие потери энергии на трение.
Использование новых элементов: стрелы, обеспечивает уменьшение количества подвижных соединений звеньев крана с неподвижными опорами и упрощение за счет этого его конструкции. Отсутствие необходимости в рельсовых путях вызывает упрощение конструкции складского помещения за счет перехода к безрельсовой технологии складирования.
Использование новых элементов: стрелы, обеспечивает повышение производительности крана за счет отсутствия необходимости использования рельсовых путей для функционирования крана, и значительного уменьшения вследствие этого частоты периодического осмотра и очистки поверхности рельсов (пола склада) от предметов, падающих сверху вследствие нарушения упаковки грузов, что сопряжено с остановкой работы крана-прототипа.
Предлагаемая полезная модель - стреловой стеллажный кран-штабелер, может быть изготовлена промышленным способом из серийно выпускаемых узлов и агрегатов.