Jaké jsou způsoby závěsné manipulace s paletami

Jaké jsou způsoby závěsné manipulace s paletami

Ing. Karel Engliš, EUR Ing.

 

Organizace přepravy kusového materiálu spěje v průmyslově vyspělých státech  k paletizaci a kontejnerizaci. To vede k podstatnému zvýšeni produktivity práce a současně ke zlepšení podmínek pro bezpečnou manipulaci. Je to v podstatě tím,  že metody a prostředky všech ložných operací se zjednodušují. Dochází ke specializaci a normalizaci manipulačních prostředků a tím i způsobů jejich používání.

Manipulace s paletami (event. s kontejnery) je stále ještě zdrojem rezerv v produktivitě práce, ale současně je to i oblast se značným počtem pracovních úrazů. Z toho vyplývá nutnost se problémem manipulace s paletami (event. kontejnery) intenzivně zabývat.

Pro objektivní zhodnocení způsobů a prostředků manipulace podrobíme analýze reprezentativní systém - manipulaci s paletami evropskými prostými dle ČSN 29 9110 o rozměrech 800 x 1200 mm a  nosnosti 1000 kg. V  rozboru se zaměříme hlavně na nejčastěji používanou závěsnou manipulaci.

Hodnocení  způsobů a prostředků  manipulace  s  paletami je provedeno podle těchto základních kriterií :

 

BEZPEČNOST práce

protože obsluhovatel se musí pohybovat přímo v ohroženém prostoru,

NAMÁHAVOST práce

protože vzhledem k ručnímu navádění je fyzická práce nutná

PRODUKTIVITA práce,

protože manipulace značně ovlivňuje celkovou produktivitu práce.

 

Cílem vývoje je manipulace maximálně produktivní, provedená  naprosto bezpečně při  minimální námaze.

Kromě hlavních zde uvedených  kritérií lze formulovat ještě jeden významný požadavek  -  NENÁROČNOST NA OBSLUHU. Podle míry splnění tohoto požadavku se vytváří podmínky pro prostorovou orientaci obsluhovatele a tím i pro bezpečnou manipulaci.

Na obr. 1 jsou schematicky naznačeny možné způsoby manipulace s paletami.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MANIPULACE

S PALETAMI

 

UCHOPENÍM VIDLICÍ                                         ZÁVĚS NA HÁK

S PEVNOU VAZBOU                                                ZDVIHADLA

 

UCHOPENÍM             UCHOPENÍM

VÁZÁNÍM               VIDLICÍ BEZ

PEVNÉ VAZBY

 

 

Obr. 1. Schema způsobů manipulace

 

Závěsný způsob manipulace s paletami, aniž bychom  ještě uvažovali způsob uchopení palety, je charakterizován některými podstatnými odlišnostmi od způsobu manipulace uchopením palety vidlicí s pevnou vazbou :

 

- paleta je zavěšena na elastickém prvku /laně/

- paleta při manipulaci vyžaduje ruční navádění

- průběh manipulace je do značné  míry ovlivněn

skutečnou polohou těžiště  nákladu.

Právě tyto odlišnosti nejvíce ovlivňují  bezpečnost,  namáhavost a produktivitu práce.

Jestliže si nyní všimneme blíže způsobů uchopení palety přičemž ponecháme stranou způsob uchopení vázáním, jako nevhodný a  vývojově zastaralý, zůstává jediný způsob  - uchopení vidlicí bez pevné vazby. Pojem "bez pevné vazby"  lze nahradit přibližně hodnocením statické neurčitosti v uložení podle níž se de facto jedná o systém s 5 stupni volnosti (jsou tu jen „vazby" gravitační). V dalším textu budeme hovořit jen o ZÁVĚSU.

Pro úplnou analýzu problému si ještě všimněme prostorových podmínek  manipulace. Ty jsou znázorněny na obr. 2.

 

 

Tím jsme si vymezili thema - závěsná manipulace (EURO) paletami při uchopení palet závěsy a při ložných operacích v prostorech vertikálně přístupných (A), nebo vertikálně nepřístupných (B).

Při takto vymezeném thematu lze i definovat uchopovací závěs jako vidlici tvaru L, jejíž spodní vodorovná část je ložná a ke svislé části  je připojeno závěsné - (event. i vyrovnávací  zařízení. Schematicky je to znázorněno na obr.3. Z toho je zřejmé, že jelikož těžiště prázdného závěsu Tz a těžiště břemene Tb neleží na společné těžnici, bude se poloha těžiště soustavy  břemeno - závěs měnit během manipulačního cyklu. Právě na řešení tohoto problému se soustředila pozornost řešitelů dnes známých závěsů.

Abychom mohli dobře hodnotit konstrukce jednotlivých závěsů, provedeme ještě analýzu zatížení palet.

Při praktickém sledovaní manipulace s paletami EURO docházíme k závěru, že zatížení palet je dáno převážně měrnou hmotností přepravovaného materiálu, přičemž  se využívá minimálního prostoru nákladu 1200 x800x750 (mm)  tj. půdorys palety EURO (1200x800 mm) při výšce min. 750 (mm).Za  uvedeného předpokladu je zatížení palety prakticky trvale u hranice únosnosti palety tj. 1000 (kg). Z toho vyplývá, že lze přijmout velmi významný předpoklad a to, že hovoříme pouze o závěsu zatíženém paletou a břemenem  1000 (kg), nebo o závěsu prázdném (resp. zatíženém prázdnou paletou).

 

A. MANIPULACE S PALETAMI V PROSTORU VERTIKÁLNĚ PŘÍSTUPNÉM

Zde předpokládáme použití pouze vidlicových závěsů, jejichž tři hlavní představitele zobrazují  schemata na obr. 4. Záměrně je vynechán závěs, jehož těžiště je vyrovnáno protizávažím  jako řešení ekonomicky nevýhodné. V dalším textu budou jednotlivé systémy zhodnoceny zvlášť.

 

 

 

 

ALFA - systém vratného vyrovnání polohy těžiště (volnou tažnou pružinou)

Polohu těžiště závěsu (zatíženého a prázdného) přibližně vyrovnává tažná pružina podle schema na obr. 5.

 

 

Poloha závěsného bodu A je dána rovnováhou mezi sílou P a direkční silou pružiny F8. Jestliže síla P je proměnná, což je způsobeno přechodovými stavy při zvedání a spouštění nebo zachycením nákladu, dojde k rozkmitáni bodu zavěšeni A kolem rovnovážné polohy po kruhové dráze se středem v bodě B (za předpokladu, že táhlo A-B je tuhé). Toto rozkmitání závěsného bodu způsobí rozkmitání nákladu kolem těžiště T. Důkaz metodami elementární dynamiky není vzhledem k rozsahu podán.

Vyrovnání je tedy vratný proces. Systém se takto chová v zatíženém i nezatíženém stavu. Z uvedeného je možno formulovat závěr :

Systém vratného vyrovnávání polohy těžiště volnou tažnou pružinou přímo způsobuje nebezpečné rozkmitávání  břemene i prázdného závěsu. Rovněž lze považovat použití nezajištěné tažné pružiny z hlediska k přístupu k bezpečnosti práce za závadné.

 

BETA - systém vyrovnávání polohy převěšováním.

 

Podstata tohoto způsobu spočívá v tom, že při  změně polohy těžiště  závěsu je třeba  přemístit bod zavěšení do odpovídající polohy nad těžištěm. Je známo mnoho  řešení, z nichž  některá vyžadují ruční  manipulaci s hákem v součinnosti s jeřábníkem, některá  ručně fixují  závěs v poloze pro prázdný  závěs a jiná umožňují převěšování pouze jeřábnickou manipulací.

 

1. Systémy s ručním převěšováním háku

Princip a funkce je  zřejmá  z obr. 6.

Při klasickém manipulačním cyklu při ložných operacích ve spojení s dopravou je pro převěšování nutný výstup na náklad. V běžné  praxi se ponechá hák v poloze pro zatížený závěs a prázdný závěs se vyrovná  ručně, což je značně namáhavá a nebezpečná činnost.

 

2. Systémy s převěšováním jeřábovou funkcí.

Princip a funkce závěsu je zřejmá z obr. 7.

Přemístění háku z jedné polohy do druhé  pomocí jeřábu eliminuje fyzickou práci. Je však časové náročnější,  než ruční převěšování. Je to zvláště výrazné v situaci, kdy svislá rovina, proložená oběma krajními závěsnými body není kolmá na svislou rovinu, proloženou osou výložníku jeřábu - pro  jeřáby manipulujícími v cylindrickém souřadném systému - a není rovnoběžná se svislou rovinou proloženou dráhou kočky nebo mostu - pro jeřáby, manipulující v ortogonálním souřadném systému.

Na obr. 8 je znázorněno schema převěšovací operace pro jeřáb otočný ad a) a pro jeřáb mostový ad b).

 

3. Systémy s ručním fixování polohy prázdného závěsu.

Princip a funkce závěsu je zřejmá z obr.9, kde je naznačen závěs zatížený (bez fixace - vlevo) a závěs prázdný, kdy je vzdálenost bodů A - C fixována - vpravo.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z  hlediska náročnosti na fyzickou práci je možno tento systém hodnotit jako lepší než systém ad 2, protože hák zdvihadla zůstává trvale zavěšený a operace zachycení a fixace závěsu mezi body A a C není náročná.

Z uvedeného  rozboru vyplývá závěr :

Systémy s ručním převěšováním, pokud je  funkce převěšování v provozu plněna, vyhovují podmínce bezpečné práce. Nejsou vhodné z hlediska namáhavosti a produktivity práce. Jestliže se v provozu nepřevěšuje, pak jsou tyto systémy nevhodné i z hlediska bezpečnosti práce.

 

gama - Systém nevratného vyrovnávání polohy těžiště

(předpjatou tlačnou pružinou)

 

Princip a funkce závěsu je zřejmá  z obr. 10.

Bod zavěšení A se dostává do polohy buď nad těžištěm plně zatížené palety nebo nad těžištěm prázdného závěsu automaticky a to tak, že cyklus pohybu závěsného bodu A je vratný jen v.poloze pro prázdný závěs, zatížený reálně minimálním až maximálním břemenem.

Poloha bodu zavěšení A, která odpovídá prázdnému závěsu je stabilní,  omezená dorazem z vnější strany funkčního pohybu.V této poloze je závěsný bod držen předpjatou tlačnou pružinou, která přes pákový převod dává moment Ml (Viz diagram na obrázcích).

Jestliže závěs zatížíme břemenem 50 až  l00 kg, je vnější moment závěsné síly P k bodu B větši než moment Ml, závěsný bod A se přesouvá z polohy  A1 do polohy, A2, omezené dorazem, která odpovídá zatíženému závěsu. Přitom se ale zmenší vratný moment na hodnotu M8, která  je tak malá, že pro navrácení závěsného bodu A  do polohy A1 je  nutno úplně odlehčit celý závěs. Z toho vyplývá, že závěs je v poloze závěsného bodu A2 stabilní a nemůže kmitat, pokud závěsná sila P je větši než 0.

Z uvedeného rozboru vyplývá následující  závěr :

Systém nevratného vyrovnávání polohy těžiště předpjatou tlačnou  pružinou je bezpečně stabilní  v oboru reálného zatížení. Nevyžaduje fyzickou práci a nezpůsobuje rozkmitávání.

 

 

 

 

 

 

Celkové hodnocení

Jednotlivé závěry byly uvedeny u každého typu závěsu, pro představu je vhodné grafické znázornění takové, že každému typu závěsu je přiřazeno hodnocení podle v úvodu uvedených kritérií. Je to zřejmé z obr. 11.

.

B. MANIPULACE S  PALETAMI V  PROSTORU VERTIKÁLNĚ   NEPŘÍSTUPNÉM

Předně je nutno vymezit pojem „vertikálně nepřístupný prostor". Je to omezený prostor, ve kterém ložnou operaci nelze provést pouhým zdvíháním. Typickým vertikálně nepřístupným prostorem je ložný prostor regálu - zde se ovšem většinou manipuluje vysokozdvižným vozíkem, pojíždějícím po pevném podkladu, tedy uchopením prostředkem s pevnou kinematickou vazbou. Ve stavebnictví  je vertikálně nepřístupným prostorem podlaží zakryté stavby. Ložnou operaci lze provést otvory v průčelí stavby a to okny resp. balkony. Situace se ještě komplikuje tvarem příčného řezu, který může být dvojí podle obr. 12 a) nebo b).

Zatímco v případě ad b) lze paletu na vidlici pouze vsunout a uložit obdobně jako u ložné operace v regálu, v prostoru ad a) je nutno paletu vsunout a spustit.

Podívejme se nyní blíže na ložnou manipulaci v prostorech vertikálně nepřístupných a to pro oba případy příčných řezů  podle obr. 12 a) a b).

V obou případech proti manipulaci v prostorech vertikálně přístupných je situace komplikována excentricitou břemene proti závěsu na  háku zdvihadla. Tento problém nebyl dlouho uspokojivě vyřešen.

Nutno ovšem podotknout  že je všeobecně znám často používaný způsob manipulace takový, že jsou palety resp. pakety naloženy na betonový silniční panel a ten je zvednut jeřábem do potřebné výše k otvoru do vertikálně nepřístupného prostoru.

Pak se zruší palety a pakety a ručně - velmi nebezpečně - se části břemene doslova vtahují dovnitř. Tento způsob se používá při zaváženi radiátorů a části ústředního vytápění event. podlahovin a vůbec materiálu pro PSV při dokončování staveb.

Řešení, které bylo realizováno pro zavážení palet, kontejnerů event. kusového materiálu do prostorů vertikálně nepřístupných kupř. ve stavebnictví a to v obou případech příčných řezů dle obr  12 a) a. b) je zařízení podle obrázku 13, označené jako Samovyvažovací závěs s typovým označením BB 500. Na tomto obrázku je přepravován kusový materiál či pakety v ohrazené plošince, která je nasazena na vidlici závěsu. Způsob přepravy kontejnerem, zavěšeným na vidlici je zřejmý z dalších obrázků. Palety či kontejnery lze uchopovat také přímo vidlicí. Závěsem lze tedy přepravovat způsobem :

- na přídavné ohrazené plošince

- uvázáním

- přímým uchopením vidlicí.

Manipulace s EURO paletami se zde zatím nepředpokládá a to vzhledem k tomu, že to nedovoluji rozměry možných vstupních otvorů objektu.

Podstatou  samovyvažovacího závěsu BB 500 spočívá v automatickém vyvažování břemene dvěma protizávažími takovými způsobem, že těžiště břemene je stále stejně vzdáleno od roviny zavěšení závěsu. Vlastní vyvažování je záležitost energetická a tedy práce na vyvažování se bere z polohové energie břemene - tedy vidlice při zatíženi pouze poklesne, přičemž dráha, kterou břemeno vykonává, je přibližně svislá.

Jedinou zásadní podmínkou je, aby břemeno mělo své těžiště vždy v určité poloze.