EP2550228B1 - Regalbediengerät mit vertikalem mast - Google Patents

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EP2550228B1
EP2550228B1 EP11715674.5A EP11715674A EP2550228B1 EP 2550228 B1 EP2550228 B1 EP 2550228B1 EP 11715674 A EP11715674 A EP 11715674A EP 2550228 B1 EP2550228 B1 EP 2550228B1
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EP
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mast
rail
wheels
chassis
rack loader
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Markus Riedl
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Riedl GmbH
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Riedl GmbH
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66F—HOISTING, LIFTING, HAULING OR PUSHING, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, e.g. DEVICES WHICH APPLY A LIFTING OR PUSHING FORCE DIRECTLY TO THE SURFACE OF A LOAD
    • B66F9/00—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes
    • B66F9/06—Devices for lifting or lowering bulky or heavy goods for loading or unloading purposes movable, with their loads, on wheels or the like, e.g. fork-lift trucks
    • B66F9/07—Floor-to-roof stacking devices, e.g. "stacker cranes", "retrievers"
    • B66F9/072—Travelling gear therefor

Definitions

  • the invention relates to a rail-guided storage and retrieval unit for driving and positioning in a rack with a vertical mast and a lower and upper chassis, which are each guided on a lower and upper rail, which may consist of straight and curved rail sections in plan.
  • Storage and retrieval machines are used, for example, in the DE 195 34 291 A1 and in the WO 02/100759 A1 described.
  • the form-locking drives used are also a source of noise that can interfere with certain applications.
  • the publication DE 10 2004 007 411 A1 describes another solution for the drives of a storage and retrieval device by the trolleys on the foot and head of the mast are not form-fitting, but designed as a friction wheel drives.
  • the described solution is not suitable to accurately move and position a storage and retrieval unit on a curved path without play.
  • the storage and retrieval performance of a storage and retrieval unit depends, among other things, on the achievable accelerations and speeds of the storage and retrieval unit. A performance increase by means of higher Accelerations and higher speeds thus means a higher energy input.
  • the object of the invention is to provide a curved storage and retrieval unit, which allows a lower positioning, lower noise and significantly lower energy consumption during operation accurate positioning of the storage and retrieval device along a respective lower and upper rail.
  • the two running gears are provided with wheels rolling on vertical rail side surfaces, which are pressed against the rail and can transmit horizontal drive forces by friction.
  • these trolleys are mounted transversely to the rail parallelverschastlich mast base and mast head, with mast base and mast head are both tied by their own side guide wheels to the rail center.
  • the entire weight of the stacker crane is removed via one or more wheels with congruent horizontal axis of rotation of the mast base on the lower rail.
  • An essential feature of the invention is that at mast base and mast head ever a chassis is articulated, which carries on both sides of the running rail wheels with vertical axes of rotation, which roll under pretension on the rail side surfaces.
  • the axes of rotation of two of these wheels per chassis are firmly connected to the chassis, while the remaining wheels or the rest of the wheel are mounted transversely to the rail movable on the chassis or is.
  • At least one of these wheels per chassis is driven and due to the bias can transfer horizontal driving forces tangentially by friction to a side surface of the rail.
  • the vertical arrangement of the wheel axles has the advantage that when cornering neither friction nor wheel and rail wear occur by drilling friction in the Radaufstands Type, as would be the case with horizontal axles. While the immovable wheels determine the position of the chassis relative to the rail in plan, the sliding wheels can follow kinematic constraints, such as when cornering or thickness deviations of the rail.
  • both suspensions are transversely displaceable relative to the rail relative to the mast base and mast head substantially parallel. This feature allows the trolleys, following a rail turn, to move across the rail without moving the mast foot or mast head also across the rail.
  • both trolleys relative to the mast base or the mast head in a normal plane on the mast axis transversely to the rail are approximately parallelverschieling articulated by a Schlebegelenk the mast head or on Mastfuß.
  • the mast base and mast head are always guided centrally to the rail by a pair of side guide wheels. This ensures that the position of the lifting device in a shelf curve is approximately the same relative to the shelf as in a straight shelf section. This simplifies the shelf construction and allows better utilization of storage space in curves.
  • the own weight of the stacker crane is transmitted via one or more wheels directly from the mast base on the approximately horizontal surface of the lower rail, wherein the one or more wheels have a common horizontal axis.
  • several narrow wheels are used instead of a wide impeller because thereby reducing the occurring during cornering bore friction in the Radaufstands Type is reduced.
  • the upper chassis may have a corresponding impeller.
  • the storage and retrieval unit according to the invention has an electrical energy store, which can significantly reduce the operating and construction costs of a shelf storage with the storage and retrieval unit according to the invention. Due to the moving memory, a portion of the kinetic energy to be converted during braking can be temporarily stored on the storage and retrieval unit in order to then use the energy again for accelerating. In this case, the heat loss is minimized.
  • This inventive concept of powering the vehicle with an electrical energy storage on the vehicle, which can be charged and discharged very quickly and is large enough to absorb a large part of the regenerated by the engine braking energy leads, reinforced by the applied lightweight construction - compared to known comparable storage and retrieval machines with comparable operation to an energy saving of more than 50%.
  • the fast energy storage system smoothes the power demanded by the external power supply - power supply unit, emergency power supply or uninterruptible power supply as well as power lines. Therefore, all of these components can be sized for a much lower power output.
  • the not inconsiderable volume of the energy storage in otherwise unused cavities of the structure, for example, the mast be accommodated so as to realize a particularly space-saving design.
  • FIG. Fig. 1a and 1b plan views of a horizontal section through a single-mast stacker operating on a straight rail section
  • Fig. 2a and 2 B curved rail section
  • the upper and lower chassis are designed essentially the same. Therefore, the various elements of both suspensions are designated by the same reference numerals.
  • the illustration applies to the viewing direction downwards (lower rail, lower chassis, Fig. 1a . 2a ) and also for the viewing direction upward (upper rail, upper chassis, Fig. 1b . 2 B ).
  • FIGS. 1a . 1b . 2a and 2 B show how the non-displaceably mounted in the chassis 3 wheels 2 abut due to the prestressed springs 5 in the straight and curved rail section on the rail 1 and that the connecting line of their center axes 14 is aligned parallel to the mast base 11.
  • the mast base, as well as the mast head and with two rigidly connected mast 12 in plan always the direction of this connecting line.
  • the mast 12 is steered by the chassis 3 in the curve when entering a curved rail section. If both non-displaceably mounted wheels 2 roll on a circular curved rail section, then have Mast base 11, mast 12 and mast head 11 in plan view the direction of the tangent to a midpoint between the wheel axles point of the rail circle.
  • the impeller 9 is arranged with the side guide wheels 8 in this middle of the mast base 11 and mast head 11, so that the rolling direction of the impeller 9 deviates as little as possible from the direction of movement of the mast.
  • the striglelich mounted wheels 4 are also always in contact with the rail 1.
  • In the curved rail section give the biasing springs 5 something, so that the axes of rotation 15 of the sliding wheels of the changed track geometry can be adjusted.
  • All pressed wheels 2, 4 can be driven and horizontal driving forces between rail 1 and mast base 11 transmitted, whose size is limited by the set biasing force and the coefficient of friction between the wheel and rail.
  • the tensioning device 6 the contact forces of the wheels 2,4 can be adjusted so that even when entering a curved path segment 1 faster a lifting of the pressed wheels 2, 4 is avoided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein schienengeführtes Regalbediengerät zum Fahren und Positionieren in einem Regal mit einem vertikalen Mast und je einem unteren und oberen Fahrwerk, die auf je einer unteren und oberen Fahrschiene geführt werden, die im Grundriss aus geraden und gekrümmten Schienenabschnitten bestehen können.
  • Regalbediengeräte werden beispielsweise in der DE 195 34 291 A1 und in der WO 02/100759 A1 beschrieben.
  • Bekannte Regalbediengeräte verwenden feststehende oder mitfahrende Fahrantriebe, welche die horizontalen Antriebskräfte formschlüssig - mittels Zahnrad und Zahnstange oder Zahnriemen - auf das Regalbediengerät übertragen. Damit das Fahrwerk platzsparend kurz ist, werden in der Regel die horizontalen Antriebskräfte sowohl am Mastfuß als auch am Mastkopf eingeleitet. Diese Lösungen bedingen, insbesondere wenn die Bahn des Fahrzeugs mehrere Kurven mit wechselndem Krümmungsvorzeichen und unterschiedlicher Krümmung hat, einen erheblichen Aufwand.
  • Die verwendeten formschlüssigen Antriebe sind außerdem eine Lärmquelle, die bei bestimmten Anwendungen stören kann.
  • Die Offenlegungsschrift DE 10 2004 007 411 A1 beschreibt eine andere Lösung für die Fahrantriebe eines Regalbediengeräts, indem die Fahrwerke am Fuß und Kopf des Masts nicht formschlüssig, sondern als Reibradantriebe ausgeführt sind. Die beschriebene Lösung ist aber nicht geeignet, ein Regalbediengerät auf gekrümmter Bahn spielfrei genau zu bewegen und zu positionieren.
  • Beim Betrieb eines Regalbediengeräts werden ständig Massen beschleunigt und wieder abgebremst. Die Ein- und Auslagerleistung eines Regalbediengeräts hängt unter anderem von den erzielbaren Beschleunigungen und Geschwindigkeiten des Regalbediengeräts ab. Eine Leistungssteigerung mittels höherer Beschleunigungen und höherer Geschwindigkeiten bedeutet somit einen höheren Energieeinsatz.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines kurvengängigen Regalbediengeräts, das mit geringerem Bauaufwand, geringerer Lärmentwicklung und wesentlich geringerem Energiebedarf im Betrieb ein genaues Positionieren des Regalbediengeräts längs je einer unteren und oberen Fahrschiene ermöglicht.
  • Gelöst wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe durch ein Regalbediengerät der im Anspruch 1 angegebenen Art, vorteilhaft erweitert durch die Merkmale der Ansprüche 2 bis 6.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Regalbediengerät, das auf geraden und gekrümmten Schienenabschnitten in einem Regal fährt und positioniert, sind die beiden Fahrwerke mit auf vertikalen Schienenseitenflächen abrollenden Rädern versehen, die an die Schiene angepresst werden und horizontale Antriebskräfte durch Reibung übertragen können. Weiterhin sind diese Fahrwerke quer zur Schiene parallelverschieblich an Mastfuß und Mastkopf angelenkt, wobei Mastfuß und Mastkopf jeweils beide durch eigene Seitenführungsräder an die Schienenmitte gefesselt sind. Vorzugsweise wird das ganze Gewicht des Regalbediengeräts über ein oder mehrere Laufräder mit deckungsgleicher horizontaler Drehachse vom Mastfuß auf die untere Fahrschiene abgetragen.
  • Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass an Mastfuß und Mastkopf je ein Fahrwerk angelenkt ist, welches zu beiden Seiten der Fahrschiene Räder mit vertikalen Drehachsen trägt, die unter Vorspannung auf den Schienenseitenflächen abrollen. Die Drehachsen von jeweils zwei dieser Räder je Fahrwerk sind fest mit dem Fahrwerk verbunden, während die restlichen Räder oder das restliche Rad quer zur Schiene beweglich auf dem Fahrwerk gelagert sind bzw. ist. Wenigstens eines dieser Räder je Fahrwerk ist angetrieben und kann aufgrund der Vorspannung horizontale Antriebskräfte tangential durch Reibung auf eine Seitenfläche der Schiene übertragen.
  • Die vertikale Anordnung der Radachsen hat den Vorteil, dass bei Kurvenfahrt weder Reibungsverluste noch Rad- und Schienenverschleiß durch Bohrreibung in der Radaufstandsfläche auftreten, wie das bei horizontalen Radachsen der Fall wäre. Während die unverschieblichen Räder die Lage des Fahrwerks relativ zur Schiene im Grundriss bestimmen, können die verschieblichen Räder kinematischen Zwängen folgen, etwa bei der Kurvenfahrt oder Dickenabweichungen der Schiene.
  • Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Erfindung besteht darin, dass beide Fahrwerke quer zur Schiene relativ zum Mastfuß und Mastkopf im Wesentlichen parallelverschieblich sind. Diese Eigenschaft ermöglicht es, dass die Fahrwerke, einer Schienenkurve folgend, sich quer zur Schiene verschieben können, ohne den Mastfuß bzw. Mastkopf ebenfalls quer zur Schiene zu verschieben.
  • Vorzugsweise sind hierbei beide Fahrwerke gegenüber dem Mastfuß bzw. dem Mastkopf in einer Normalebene auf der Mastachse quer zur Schiene etwa parallelverschieblich durch ein Schlebegelenk am Mastkopf bzw. am Mastfuß angelenkt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Mastfuß und Mastkopf durch je ein Paar von Seitenführungsrädern stets mittig zur Schiene geführt. Damit ist sichergestellt, dass die Position des Lastaufnahmemittels in einer Regalkurve relativ zum Regal etwa gleich ist wie in einem geraden Regalabschnitt. Das vereinfacht die Regalkonstruktion und gestattet eine bessere Ausnutzung von Lagerplatz in Kurven.
  • Mit Vorteil ist es vorgesehen, dass das Eigengewicht des Regalbediengeräts über eines oder mehrere Laufräder direkt vom Mastfuß auf die etwa horizontale Oberfläche der unteren Fahrschiene übertragen wird, wobei das oder die Laufräder eine gemeinsame horizontale Achse aufweisen. Vorteilhafterweise werden mehrere schmale Räder anstelle eines breiten Laufrades verwendet, weil dadurch die bei Kurvenfahrt auftretende Bohrreibung in der Radaufstandsfläche verringert wird. Auch das obere Fahrwerk kann ein entsprechendes Laufrad aufweisen.
  • In besonders bevorzugter Weise weist das erfindungsgemäße Regalbediengerät einen elektrischen Energiespeicher auf, der die Betriebs- und Baukosten eines Regallagers mit dem erfindungsgemäßen Regalbediengerät erheblich senken kann. Durch den mitfahrenden Speicher kann ein Anteil der beim Bremsen zu wandelnden kinetischen Energie auf dem Regalbediengerät zwischengespeichert werden, um die Energie danach wieder zum Beschleunigen zu verwenden. Hierbei wird die Verlustwärme minimiert. Diese erfindungsgemäße Konzeption der Energieversorgung des Fahrzeugs mit einem elektrischen Energiespeicher auf dem Fahrzeug, der sehr schnell geladen und entladen werden kann und groß genug ist, um einen großen Teil der von den Motoren rückgespeisten Bremsenergie aufzunehmen, führt- verstärkt durch die angewendete Leichtbauweise - gegenüber bekannten vergleichbaren Regalbediengeräten bei vergleichbarer Betriebsweise zu einer Energieeinsparung von mehr als 50 %.
  • Der flinke Energiespeicher führt neben der Minderung des Energieverbrauchs zu einer Glättung der von der externen Energieversorgung - Netzteil, Notstromversorgung oder unterbrechungsfreie Stromversorgung sowie Energieleitungen - abgeforderten Leistung. Deshalb können alle diese Komponenten für eine wesentlich geringere Leistungsabgabe bemessen werden.
  • Vorteilhafterweise kann das nicht unerhebliche Bauvolumen des Energiespeichers in ansonsten ungenutzten Hohlräumen des Tragwerks, beispielsweise des Masts, untergebracht werden, um so eine besonders platzsparende Ausgestaltung zu realisieren.
  • Die beschriebene erfindungsgemäße Lösung hat folgende Vorteile gegenüber bekannten Lösungen:
    • Sie benötigt weder Zahnstangen noch Zahnriemen längs der wechselnd gekrümmten Fahrbahn.
    • Sie benötigt nur zwei anstelle von vier Schienen und kommt ohne Scharniergelenke zwischen Mast und Fahrwerken aus.
    • Die Übertragung der Antriebskräfte über Reibräder vermeidet Lärm.
    • Der Einsatz eines auf dem Regalbediengerät mitfahrenden flinken Speichers, der so bemessen ist, dass er die beim Bremsen rückgespeiste Energie weitestgehend aufnehmen kann, spart Kosten beim Bau und Betrieb eines vom Regalbediengerät bedienten automatischen Lagers.
  • Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Die Zeichnungen stellen Draufsichten auf einen horizontalen Schnitt durch ein Einmast-Regalbediengerät dar, das auf einem geraden Schienenabschnitt (Fig. 1a und 1b) und auf einem gekrümmten Schienenabschnitt (Fig. 2a und 2b) fährt. Das obere und das untere Fahrwerk sind im Wesentlichen gleich gestaltet. Daher sind die verschiedenen Elemente beider Fahrwerke mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
  • Die Darstellung gilt für die Blickrichtung nach unten (untere Schiene, unteres Fahrwerk, Fig. 1a, 2a) und genauso für die Blickrichtung nach oben (obere Schiene, oberes Fahrwerk, Fig. 1b, 2b).
  • Die Figuren 1a, 1b, 2a und 2b zeigen, wie die im Fahrwerk 3 unverschieblich gelagerten Räder 2 infolge der vorgespannten Federn 5 im geraden und im gekrümmten Schienenabschnitt an der Schiene 1 anliegen und dass die Verbindungsgerade ihrer Achsmitten 14 parallel zum Mastfuß 11 ausgerichtet ist. Somit hat der Mastfuß, ebenso der Mastkopf und der mit beiden starr verbundene Mast 12 im Grundriss immer die Richtung dieser Verbindungsgeraden. Auf diese Weise wird beim Einfahren in ein gekrümmtes Schienenstück der Mast 12 vom Fahrwerk 3 in die Kurve gelenkt. Wenn beide unverschieblich gelagerten Räder 2 auf einem kreisförmig gekrümmten Schienenabschnitt abrollen, dann haben Mastfuß 11, Mast 12 und Mastkopf 11 im Grundriss die Richtung der Tangente an einen mittig zwischen den Radachsen liegenden Punkt des Schienenkreises.
  • Vorteilhaft ist das Laufrad 9 mit den Seitenführungsrädern 8 in dieser Mitte am Mastfuß 11 und Mastkopf 11 angeordnet, damit die Rollrichtung des Laufrades 9 möglichst wenig von der Bewegungsrichtung des Masts abweicht.
  • Die verschleblich gelagerten Räder 4 sind ebenfalls stets im Kontakt mit der Schiene 1. Im gekrümmten Schienenabschnitt geben die Vorspannfedern 5 etwas nach, so dass sich die Drehachsen 15 der verschieblichen Räder der veränderten Schienengeometrie anpassen können.
  • Alle angepressten Räder 2, 4 können angetrieben werden und horizontale Antriebskräfte zwischen Schiene 1 und Mastfuß 11 übertragen, deren Größe durch die eingestellte Vorspannkraft und den Reibwert zwischen Rad und Schiene begrenzt wird. Gegebenenfalls ist es ausreichend, wenn nur eines oder einige der Räder 2,4 angetrieben werden. Mit der Spanneinrichtung 6 können die Anpresskräfte der Räder 2,4 so eingestellt werden, dass auch beim schnelleren Einfahren in ein gekrümmtes Bahnsegment 1 ein Abheben eines der angepressten Räder 2, 4 vermieden wird.
    • BEZUGSZEICHENLISTE
    • 1
    gerader bzw. gekrümmter Abschnitt der unteren/oberen Fahrschiene
    2
    Rad, auf Schienenseitenfläche abrollend, auf im Fahrwerk unverschieblicher Drehachse gelagert
    3
    Fahrwerk, unteres/oberes
    4
    Rad, auf Schienenseitenfläche abrollend, auf im Fahrwerk quer zur Schiene verschieblicher Drehachse gelagert und mit Feder gegen das Fahrwerk verspannt
    5
    vorgespannte Feder
    6
    Spannglied zum Einstellen der Vorspannkraft
    7
    Schiebegelenkige Anlenkung des Fahrwerks am Mastfuß/Mastkopf
    8
    Seitenführungsrad mit vertikaler Drehachse fest im Mastfuß/Mastkopf
    9
    Laufrad, auf horizontaler Schienenfläche abrollend, mit horizontaler Drehachse
    10
    Lenker, der ein Rad 4 horizontal verschieblich mit dem Fahrwerk 3 verbindet
    11
    Mastfuß/Mastkopf
    12
    Mast
    13
    Energiespeicher im Mast
    14
    Drehachse der unverschieblich gelagerten Räder
    15
    Drehachse der verschieblich gelagerten Räder

Claims (6)

  1. Regalbediengerät mit vertikalem Mast (12) und einem dem Mastfuß (11) zugeordneten ersten angetriebenen Fahrwerk (3), das an einer unteren Fahrschiene (1) geführt wird, und einem dem Mastkopf (11) zugeordneten zweiten angetriebenen Fahrwerk (3), das an einer oberen Fahrschiene (1) geführt wird, wobei jedes Fahrwerk (3) wenigstens drei auf den beiden Schienenaußenflächen abrollende Räder (2, 4) mit vertikalen Drehachsen (14, 15) aufweist, wobei zwei der Drehachsen (14) in Fahrtrichtung voneinander entfernt unverschieblich mit dem Fahrwerk (3) verbunden sind, dadurch gekennzeichet, dass die Drehachse(n) (15) der restlichen Räder (4) oder des restlichen Rades quer zur Schiene (1) verschieblich auf dem Fahrwerk gelagert und gegen das Fahrwerk verspannt sind, sodass die Räder (2, 4) an die Schiene (1) angepresst werden, wobei wenigstens eines der Räder (2, 4) je Fahrwerk (3) antreibbar ist.
  2. Regalbediengerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine schiebegelenkige Anlenkung (7) des Fahrwerks (3) am Mastfuß bzw. Mastkopf (11) vorgesehen ist.
  3. Regalbediengerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Mastfuß und Mastkopf (11) je ein Paar auf den etwa vertikalen Schienenseitenflächen abrollender, gegenüberliegender Seitenführungsräder (8) tragen, deren vertikale Drehachsen unverschieblich mit dem Mastfuß bzw. Mastkopf (11) verbunden sind und vorzugsweise sämtlich etwa in einer Ebene liegen.
  4. Regalbediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Mastfuß (11) wenigstens ein Laufrad (9) mit horizontaler Achse zugeordnet ist, die vorzugsweise etwa in der von den Achsen der Mastfuß-Seitenführungsräder (8) und Mastkopf-Seitenführungsräder (8) aufgespannten Ebene liegt, wobei das wenigstens eine Laufrad (9) auf einer oberen horizontalen Fläche der unteren Fahrschiene (1) abrollt und dabei das Gewicht des Regalbediengeräts im Wesentlichen trägt.
  5. Regalbediengerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf wenigstens einem der Fahrwerke (3) ein ladbarer und entladbarer elektrischer Energiespeicher (13) vorgesehen ist, der zumindest einen Anteil der Bewegungsenergie des Regalbediengeräts speichern kann.
  6. Regalbediengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Energiespeicher (13) im Innern eines hohlen Tragwerksteils, insbesondere des Masts (12), angeordnet ist.
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DE201010012855 DE102010012855A1 (de) 2010-03-25 2010-03-25 Regalbediengerät mit vertikalem Mast
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EP2550228A1 EP2550228A1 (de) 2013-01-30
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