SE543712C2 - Anläggning och förfarande för lastning av fiberbanarullar i ett lastutrymme och för lossning från lastutrymmet - Google Patents

Abstract

I denna publikation har beskrivits ett förfarande och en anläggning för lastning av ett lastutrymme (2), såsom en tåggodsvagn (9), med fiberbanarullar (1). Samma anläggning kan även tillämpas på lossning av ett lastutrymme i automatiskt modus. Lastningsanordningen (6) flyttar flyttpartier (3) bestående företrädesvis av 1 - 4 fiberbanarullar in i lastutrymmet (2) med flera flyttgånger, varigenom lastutrymmet fylls i längdriktningen. Lastningsanordningens (6) gripare (7) omfattar ett svängande griparm (7), tack vare vilket griparen kan flyttas i en smal spalt mellan lastutrymmets gavelvägg (2a) och rullraden.

Description

Uppfinningen omfattar en anläggning och ett förfarande för lastning av fiberbanarullar, såsom pappers- och kartongrullar, i ett lastutrymme. Uppfinningen omfattar även tillämpning av samma anläggning och förfarande för lossning av fiberbanarullar från lastutrymmet. Lastutrymmet som uppfinningen i första hand tillämpas på är en standardgodsvagn. Uppfinningen kan även tillämpas på lastning och lossning av ett annat lastutrymme, såsom en lastbil.

Tågens standardgodsvagnar och lastbilar lastas och lossas i allmänhet med truckar. Detta binder arbetskraft, och det uppkommer dyra produktskador. Lastningsområdena är ofta trånga och utgör på grund av den långsamma truckhanteringen en flaskhals för produktionen.

Det är känt att använda lösningar som möjliggör automatisk lastning och lossning. Detta har beskrivits i publikationen EP0629170, vari man emellertid är tvungen att använda en specialtillverkad vagn.

En känd lösning, som lämpar sig för lastning och lossning av en tågvagn även i tvärriktningen, har beskrivits i publikationen FI1 11154. Även i denna lösning behövs spårförsedda specialvagnar, vilket förorsakar stora investeringskostnader.

I lösningen lastas lastutrymmet, såsom en tåggodsvagn, som förts intill lastningsbryggan, med fiberbanarullar. Lastningsutrymmets fyllnadsmönster beror först och främst på fiberbanarullens diameter. I utrymmet beläget bakom en 6550 mm lång dörr i en standardgodsvagn passar till exempel följande alternativ:

- 3 st. rullar/staplar med cirka 2,1 meters diameter placerade väsentligen i en rad

- 7 st. rullar/staplar med cirka 1,5 meters diameter överlappande placerade i två rader.

Fiberbanarullarna förs till lastningsbryggan, vid lastutrymmet till en hämtstation med en transportör eller motsvarande. Företrädesvis används en lamelltransportör. Transportören är företrädesvis försedd med en buffring, dvs. den kan omfatta flera avsnitt som används separat. För att påskynda verksamheten då lastningsanordningen för ett flyttparti till lastutrymmet, flyttas samtidigt ett nytt flyttparti till hämtstationen.

Flyttpartiets fördelaktiga komposition beror först och främst på fiberbanarullens diameter. Målet är att transportera så många fiberbanarullar som möjligt på en gång. Smala rullar med stor diameter kan föras två eller till och med flera ovanpå varandra och breda rullar en åt gången. Rullar med mindre diameter förs två rullar eller staplar bredvid varandra. På detta sätt består ett flyttparti företrädesvis av 1 - 4 rullar, men smala rullar kan det vara flera av också.

Om ett flyttparti som ska hanteras på en gång med en gripare kan man även använda termen rulluppsättning, som omfattar en eller flera fiberbanarullar. När det finns flera fiberbanarullar, kan av dem vara två eller flera ovanpå varandra eller fiberbanarullarna kan vara två bredvid varandra.

I en utföringsform är lastningssekvensen följande:

- lastningsanordningens gripare förflyttar sig till hämtstationen, griper tag i flyttpartiet, lyfter upp flyttpartiet, vänder vid behov griparens stomme/ griparnas stommar i sned vinkel i förhållande till y-riktningen och flyttar flyttpartiet till lastutrymmet,

- griparen/griparna flyttar det första flyttpartiet i x-riktningen, så att rullen/rullstapeln kommer att luta väsentligen mot lastutrymmets gavel, sänker flyttpartiet ned på golvet och öppnar sitt grepp,

- griparen/griparna backar i vagnens/lastutrymmets längdriktning, och fortsätter med följande flyttparti, som den/de flyttar att luta väsentligen mot fiberbanarullarna som vilar i lastutrymmet, och

- lastningsanordningen upprepar flyttningarna av flyttpartier, tills lastutrymmet är väsentligen fullt.

Då lastutrymmet fylls, efter att ha lämnat det sista flyttpartiet i lastutrymmet, viker lastningsanordningens griparens/griparnas griparm vända mot lastutrymmet undan för rullan genom att svänga runt sin vertikalaxel, då griparen/griparna drar sig bort i tvärriktningen från lastutrymmet.

Ett trångt utrymme kan utnyttjas noggrannare, då griparmen svänger runt sin vertikalaxel samtidigt som griparen drar sig bort väsentligen i tvärriktningen från lastutrymmet. Vid behov är griparmens svängningsrörelse synkroniserad med en tvärgående y-rörelse.

En liknande anläggning kan användas både för lastning av fiberbanarullar i ett lastutrymme och för lossning från lastutrymmet satt i automatiskt modus, väsentligen obemannad. Programmet och funktionssekvensen är naturligtvis olika. Obemannad innebär att lastnings- eller lossningssekvensen sker maskinellt, och ingen manuell operation behövs under sekvensen. Anläggningen består av följande rörelseenheter:

- en i förhållande till lastutrymmet/skenorna längdriktad x-rörelseenhet, - en i förhållande till lastutrymmet/skenorna tvärgående y-rörelseenhet - en z -vertikalrörelseenhet,

- en anläggning för svängning av griparens stomme/stommar runt vertikalaxeln, eller alternativt är dessa ställda i sned vinkel i förhållande till y-riktningen,

- en svänganordning för åtminstone en griparm, och

- en rörelseanordning för griparens käftslid.

Av griparna finns minst en, men företrädesvis två ovanpå varandra. Ifall man i betydande mängd hanterar smala rullar, kan det finnas flera gripare ovanpå varandra.

Griparen flyttas under operationen med hjälp av en portalkran. Portalkranen kan vara automatiskt styrd, varvid den kan vara en portalrobot. Styrningarna och sliderna för portalkranens x- och y-rörelser är placerade i lastutrymmets övre portalkonstruktion.

I en utföringsform närmar sig en hävstångsmekanism som svänger griparmen i gripläge en dödpunkt. Sålunda åstadkoms en stor gripkraft.

I en utföringsform är portalens x-, y- och z-rörelser samt griparens/griparnas rörelser till väsentliga delar försedda med elektriska servodrifter. I en enklare utföringsform kan främst hjälprörelser, såsom käftarnas rörelser, förverkligas även med växelmotorer försedda med frekvensomvandlare. Vid hantering av tunga flyttpartier kan det vara fördelaktigt att förse gripkäftarna s rörelser med hydrauliska kraftanordningar.

Företrädesvis styrs portalens x-, y- och z-rörelser samt griparens/griparnas rörelser med en fleraxlad robotstyrenhet. Fleraxlad innebär minst fem axlar.

Avsikten med lösningen är att åstadkomma en fördelaktig lösning, som möjliggör lastning samt även lossning av lastutrymmet maskinellt. Man kan använda en standardgodsvagn, varav följer stora inbesparingar i investeringar och enkel logistik.

Närmare bestämt är för uppfinningen kännetecknande det som presenteras i de självständiga patentkraven.

Idén med den presenterade lösningen är att griparen uppvisar en svängande griparm, som är försedd med en yttre gripkäft. Griparmen kan i öppet läge svängas i tvärriktningen i förhållande till lastutrymmet, varvid griparen kan flyttas med portalkranen i lastutrymmets tvärriktning. Den svängda griparmen kan således vika undan för en fiberbanarulle som just förts till lastutrymmet eller som ska hämtas därifrån härnäst. Detta särdrag möjliggör för griparen en tvärriktad rörelse i ett trångt utrymme. Tack vare lösningen kan lastutrymmet lastas fullare är hittills, eftersom man inte behöver lämna mer än en relativt smal spalt i lastutrymmets längdriktning mellan lastutrymmets gavelvägg och rullraden. Således förbättras transporteffektiviteten när tågvagnarnas och släpvagnarnas fyllnadsgrad ökar. Vidare kan man tack vare det svängande griparmen undvika att griparen stöter mot fiberbanarullarna och å andra sidan kan större rörelsehastigheter användas.

Idén med en utföringsform är att griparen omfattar en långsträckt stomme, som är horisontal och är anordnad i sned vinkel i förhållande till lastutrymmets tvärriktning. Denna utföringsform underlättar griparens yttersta käfts och griparmens flyttrörelse i lastutrymmets tvärriktning, när griparen flyttas i förhållande till en rullrad i lastutrymmet. Griparens stomme kan vara fast anordnad i vinkelläge. Alternativt kan vinkelläget för griparens stomme regleras genom att svänga griparens stomme i förhållande till en vertikal led.

Griparen kan alltså flyttas i tvärriktningen i utrymmet mellan rullraden och lastutrymmets gavelvägg. Mellan lastutrymmets gavelvägg och en tvärriktad linje som löper via sidoytan av en rulle i omedelbar närhet av gavelväggen finns ett smalt tvärriktat fritt utrymme. När griparen är placerad i vinkelläge, och när den är försedd med en svängande griparm, kan griparen flyttas i ett relativt smalt fritt utrymme. Härvid kan lastutrymmet utnyttjas så bra som möjligt när rullradens sista rulle kan vara nära gavelväggen.

Mellan lastutrymmets gavelvägg och sidoväggen finns ett hörn. Mellan detta hörn och rullradens sista mile blir ett väsentligen triangelformat fritt utrymme. I detta triangelformade utrymme har griparmen gott om utrymme att svänga mot öppet läge.

Idén med en utföringsform är att griparmen svängs med hjälp av en hävstångsmekanism i förhållande till griparens stomme. Hävstångsmekanismen omfattar en svängspak eller vev, som svängs med hjälp av en kraftanordning, samt en vevstake, med vilken svängspakens rörelse förmedlas till griparmen. Hävstångsmekanismen genererar nära vevens dödpunkt en stor kraft med en liten rörelsemängd och på motsvarande sätt då den närmar sig sitt för dödpunkten tvärgående läge, genererar hävstångsmekanismen en mindre kraft med stor rörelsemängd. Hävstångsmekanismen svängs mot sin dödpunkt då griparmen flyttas mot rulluppställningen. I denna situation behövs stora krafter för hantering av rulluppställningen. Däremot när griparmen flyttas mot öppning sriktningen, behövs inte någon stor kraft för svängning av griparmen, men det är bra att få en stor rörelsehastighet. Hävstångsmekanismen eller veven genererar automatiskt ovan nämnda egenskaper för att producera kraften och rörelsen som ska genereras. En dylik mekanisk konstruktion är också enkel och hållbar. Hävstångsmekanismen möjliggör snabbrörelser för griparmen och en pressrörelse som genererar en långsam och stor kraft.

Idén med en utföringsform är att griparen omfattar en i förhållande till zrörelseenheten inre käft och yttre käft. Den yttre käften är kopplad till ovan nämnda svängande griparm. Den inre käften är anordnad i en käftslid, som kan flyttas lineärt till exempel med hjälp av en kulmutterskruv. Griparens stomme kan uppvisa lineära styrningsytor, längs vilka käftsliden är anordnad att röra sig. Käftslidens rörelsesträcka och öppning är relativt enkelt att göra lång, varvid den lämpar sig för hantering av rullar med olika tjocklek. Dessutom är käftslidens konstruktion stadig, enkel och hållbar.

Idén med en utföringsform är att griparen har en y-riktad dimension mellan z-rörelseenheten och käftarna, varvid griparen kan föra fiberbanarullen till lastutrymmet fastän z-rörelseenheten blir utanför lastutrymmet. Lastutrymmets tak förhindrar att z-rörelseenheten flyttas på lastutrymmet. Portalkranens z-rörelseenhet är alltid helt och hållet utanför lastutrymmet. Endast griparen förs in i lastutrymmet.

Idén med en utföringsform är att griparens stomme kan omfatta uppifrån sett två avsnitt, som är i vinkelläge i förhållande till varandra. Närmast den vertikala z-rörelseenheten är en första stomdel och från dess yttersta ända börjar en andra stomdel, som är i vinkelläge i förhållande till den första stomdelens mittaxel. Till den andra stomdelens yttersta ända är en griparm svängbart kopplad. Griparens stomme kan svängas så att den andra stomdelens mittaxel är parallell med lastutrymmets gavelvägg särskilt då när rullköns sista rulle eller rulluppsättning hanteras. Alternativt kan griparen vara permanent placerad i ett dylikt vinkelläge.

Idén med en utföringsform är att griparens alla rörelser åstadkoms med elektriska manövreringsorgan. Härvid uppvisar griparen inga tryckmediedrivna manövreringsorgan, såsom hydraulcylindrar och -motorer. Sålunda kan man undvika nedsmutsning av rullarna som förorsakas av de hydrauliska anordningarnas eventuella läckage och söndring. Vidare är det lättare att mata drivenergi till elektriska manövreringsorgan och dessutom är styrningen av elektriska manövreringsorgan exakt och enkel att automatisera.

Uppfinningens konstruktion beskrivs närmare i bifogade figurer, vari

i figur 1 beskrivs en lastningsanläggning sett från spårets riktning, dvs. sett i lastutrymmets längdriktning, och

i figur 2 beskrivs lastningsanläggningens z-rörelseenhet i genomskärning och griparen 7 sedd uppifrån, och vidare tågvagnens 9 del från de lastade fiberbanarullarnas 1 ovansida i genomskärning.

I utföringsformen som beskrivs i figurerna är lastutrymmet i en standardgodsvagns golvplan ett 3030 brett och 6650 mm långt utrymme, som är åtkomligt via en 6550 mm lång dörröppning. Lastutrymmet avgränsas av golv, tak, gavelväggar, längsgående väggar samt dörröppning.

I vagnen 9 bildar två dylika på varandra följande lastutrymmen ett 13 300 mm långt, enhetligt utrymme. Dörröppningens 10 höjd är 2845 mm, vilket möjliggör transport av en maximalt cirka 2700 mm hög fiberbanarulle/rullstapel genom dörröppningen.

Anläggningen för lastning och/eller lossning av godsutrymmet 2 i fråga består av följande rörelseenheter:

- x-rörelsens styrningar 11 och slider 12,

- y-rörelsens styrning 13 och slid 14,

- z-rörelsens styrning 15 och slid 16.

- x-, y-, z-rörelseenheterna bildar en portalrobot,

- stöden 17 som fästs i z-rörelsens slid 16 ansluter till griparens stomme 20 via leder 18. Griparens stomme 20 svängs i horisontalplanet av en kraftanordning 19, som verkar mellan sliden 16 och käftstyrningen 20. Företrädesvis är kraftanordningen är en skruvdomkraft. Griparens stomme uppvisar styrningar 21, under vilkas styrning en käftslid 22 rör sig. Slidrörelses kraftöverföring förmedlas företrädesvis av en kulmutter 23 och en kulskruv 24 från kraftanordningen 25. I käftsliden 22 fästs företrädesvis via en led 27 en mot lastningsbryggan vänd käft 26, vars vidhäftningsyta 28 företrädesvis är belagd med polyuretan, gummi eller någon annan elastisk friktionsyta.

- I griparens stommes 20 motstående ända fästs via en led/leder 29 en griparm 30, i vars yttre ända fästs företrädesvis via en led 31 en mot lastutrymmet vänd käft 32, som likaledes är företrädesvis belagd med en elastisk vidhäftningsyta 28.

- Griparmen 30 svängs i en utföringsform av uppfinningen av en hävstångsmekanism 36 bestående av en vevstake 33 och en spak 34 fäst i kraftanordningens 35 axel. Företrädesvis är vinkeln mellan spaken 34 och vevstaken i gripläge mycket spetsig, dvs. man närmar sig dödpunkten. Sålunda förmedlas kraftanordningens vridmoment till en flerfaldig hållkraft i griparens käft. Det finns företrädesvis minst två stycken hävstångsmekanismer 36 i griparen. Portalroboten med sina gripare bildar lastningsanordningen 6.

- Huvuddelarna av lastningsanläggningens styrsystem är en styrenhet, såsom en programmerbar logik, en robotstyrenhet eller motsvarande samt input- och output-enheter.

- Input-enheterna tar emot data som sensorer insamlat om rörelsernas framskridande och framkomst. Output-enheterna ger kommandon till kraftanordningarna och deras drifter. Styrenheten kan vanligen ställas in på följande modus:

o I manuellt modus kan en rörelse åt gången köras genom tryckning på en brytare som bestämmer rörelsen.

o I stegmodus kan en programsekvens köras igenom en rörelse åt gången genom tryckning på stegbrytaren.

o I automatiskt modus, efter start, fungerar anläggningen utan åtgärder av operatör automatiskt under styrsystemets kontroll.

Det är klart att även andra utföringsformer är möjliga inom ramen för samma uppfinningsidé. Till exempel kan en portalkonstruktion förverkligas med många olika utföringsformer beroende särskilt på stödkonstruktionernas placeringsmöjligheter och layout.

Claims (14)

1. Förfarande för lastning och lossning av ett lastutrymme (2) med fiberbanarullar (1), vilket lastutrymme (2) avgränsas av sidoväggar (2a) och gavelväggar (2b);

förfarandet innefattar

att gripa tag i fiberbanarullar (1) i åtminstone en rullrad (R), som är i lastutrymmets (2) längdriktning, med hjälp av en gripare (7) anordnad i en portalkran (P); och

att använda griparen (7) som har en stomme (20) och gripkäftar (26, 32); kännetecknat av att

förfarandet vidare innefattar

att använda griparen (7) som har en griparm (30) försedd med gripkäft (32);

att svänga griparmen (30) i förhållande till griparens stomme (20) mellan ett stängt läge och ett öppet läge;

att flytta griparen (7) med en i förhållande till lastutrymmet (2) tvärriktad (y) rörelse i utrymmet mellan rullradens (R) sista fiberbanarulle (1) och lastutrymmets (2) gavelvägg (2b); och

att svänga griparmen (30) under tiden for nämnda flyttning till det öppna läget, vari den är parallell med lastutrymmets (2) gavelvägg (2b); och att, under flytten av fiberbanarullarna (1), hålla en vertikalrörelseenhet hos portalkranen (P) utanför lastutrymmet (2), så att endast griparen (7) sträcks in i lastutrymmet (2).

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat av att förfarandet vidare innefattar

att med griparen (7) samtidigt gripa i flera fiberbanarullar (1) och att flytta ett flyttparti bildat av flera fiberbanarullar (1) på en gång till lastutrymmet (2).

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att förfarandet vidare innefattar

att svänga griparens (7) griparm (30) runt sin vertikalaxel till det öppna läget samtidigt som griparen (7), efter flytten av fiberbanarullarna (1), åter flyttas bort från lastutrymmet (2) i tvärriktningen (y).

4. Förfarande enligt något av de föregående patentkraven 1 - 3, kännetecknat av att förfarandet vidare innefattar

att i tvärriktningen (y) flytta griparen (7) i utrymmet mellan lastutrymmets (2) bakre vägg (2a) och fiberbanarullen (1) samtidigt som griparens stomme (20) är i vinkelläge i förhållande till nämnda tvärriktning (y).

5. Anläggning (6) for lastning och lossning av fiberbanarullar (1) i ett lastutrymme (2),

vilken anläggning (6) omfattar åtminstone en gripare (7) som har en stomme (20) och gripkäftar (26, 32) for att gripa tag i fiberbanarullarna (1), vilken gripare (7) uppvisar medel för att flytta gripkäftarna (26, 32) i förhållande till varandra; och

en portalkran (P) for att flytta griparen (7) i lastutrymmets (9) längdriktning (x), tvärriktning (y) och vertikalriktning (z);

kännetecknad av att

griparen (7) omfattar åtminstone en långsträckt griparm (30), som är anordnad svängbart med en vertikal led (29) i griparens stomme (20), vilken griparm (30) omfattar en yttersta gripkäft (32);

nämnda griparm (30) kan svängas i förhållande till griparens stomme (20) mellan ett stängt läge och ett öppet läge, vari nämnda griparm (30) i det öppna läget är parallell med lastutrymmets (2) gavelvägg (2b), nämnda griparm (30) kan svängas i lastutrymmets tvärriktning (y); och griparen (7) har en dimension i tvärriktningen (y) mellan en vertikalrörelseenhet hos portalkranen (P) och gripkäftarna (26, 32), så att griparen (7) kan föra fiberbanarullarna (1) till lastutrymmet (2) samtidigt som vertikalrörelseenheten hålls utanför lastutrymmet (2), så att endast griparen (7) förs in i lastutrymmet (2).

6. Anläggning enligt patentkrav 5, kännetecknad av att

griparens stomme (20) är i snett vinkelläge i förhållande till portalkranens (P) tvärriktade rörelseriktning (y).

7. Anläggning enligt patentkrav 5 eller 6, kännetecknad av att griparens stomme (20) kan svängas i förhållande till en vertikal led (18) med hjälp av en första kraftanordning (19).

8. Anläggning enligt något av de föregående patentkraven 5 - 7, kännetecknad av att

griparens stomme (20) omfattar styrningar (21), i vilka en käftslid (22) är stöttad, som är försedd med en inre gripkäft (26); och

käftsliden (22) kan flyttas lineärt på styrningarna (21) med hjälp av en kulmutter (23), kulskruv (24) och en andra kraftanordning (25).

9. Anläggning enligt något av de föregående patentkraven 5 - 8, kännetecknad av att

mellan griparen (7) och en slid (16) hos vertikalrörelseenheten hos portalkranen (P) finns åtminstone ett långsträckt stöd (17) för att öka anläggningens (6) tvärriktade (y) dimension.

10. Anläggning enligt något av de föregående patentkraven 5 - 9, kännetecknad av att

griparen (7) omfattar en hävstångsmekanism (36) for att svänga griparmen (30) i förhållande till den vertikala leden (29); hävstångsmekanismen (36) omfattar två i varandra ledade spakar, en svängspak (34) och en vevstake (33);

vari svängspaken (34) är anordnad att svängas med hjälp av en tredje kraftanordning (35), vevstaken (33) är ledad till griparmen (30) och är anordnad att förmedla en med den tredje kraftanordningen (35) bildad svängningsrörelse till griparmen (30) for att svänga den mot det stängda läget och det öppna läget.

11. Anläggning enligt patentkrav 10, kännetecknad av att

vinkeln mellan svängspaken (34) och vevstaken (33) är anordnad att minska och närma sig dödpunkten mellan dem, då griparmen (30) är svängd i gripläge.

12. Anläggning enligt något av de föregående patentkraven 5 - 11 , kännetecknad av att

griparens (7) rörelser är anordnade att utföras med elektriska kraftanordningar.

13. Anläggning enligt något av de föregående patentkraven 5 - 12, kännetecknad av att

portalkranens (P) rörelser är anordnade att utföras med elektriska kraftanordningar.

14. Anläggning enligt något av de föregående patentkraven 5 - 13, kännetecknad av att

portalkranen (P) omfattar en i förhållande till lastutrymmet (2) längdriktad (x) x-rörelseenhet, en i förhållande till lastutrymmet (2) tvärriktad (y) y-rörelseenhet och vertikalrörelseenheten för att flytta griparen (7);

och i vilken portalkran (P) styrningarna (11 , 13) och sliderna (12, 14) för x-rörelsen och y-rörelsen är placerade i lastutrymmets (9) övre konstruktion.