I carrelli elevatori sono i principali strumenti per la movimentazione dei materiali, con un'ampia gamma di specifiche e tipologie. Ogni tipo di carrello elevatore ha le sue occasioni ambientali applicabili. Una selezione errata porterà a operazioni di stoccaggio inefficienti e a incidenti. Questo articolo introduce sistematicamente 8 tipi di carrelli elevatori comunemente utilizzati, come transpallet manuali, transpallet elettrici, carrelli controbilanciati e carrelli retrattili, e analizza le caratteristiche di ciascun tipo e i corrispondenti ambienti applicabili. Esemplifica inoltre i metodi di test e calcolo della capacità di movimentazione dei carrelli elevatori per determinare il numero di vari tipi di carrelli elevatori necessari per mantenere il normale funzionamento del magazzino. Ci sono molti fattori che influenzano la scelta dei carrelli elevatori, tra cui il piano, la frequenza in entrata e in uscita, ecc., che vengono discussi anche nell'articolo.

Con lo sviluppo e il progresso della produzione socializzata, la divisione professionale del lavoro tra lavoro e macchine è diventata sempre più raffinata. Il supporto e il collegamento di varie attrezzature professionali hanno fatto sì che l'intero sistema logistico funzionasse in modo ordinato e l'efficienza è stata raddoppiata.

Nel sistema di stoccaggio tradizionale, a causa della mancanza di più scelte, tutte le operazioni di movimentazione, impilamento, carico e scarico possono essere completamente risolte da un unico tipo di carrello elevatore controbilanciato. In termini di magazzini, ciò presenta svantaggi come ampia area, basso tasso di utilizzo dello spazio, molto personale, accatastamento sparso di merci, consegna lenta e code di veicoli durante i periodi di punta. Al giorno d'oggi, l'intero processo di stoccaggio, scaffalatura, prelievo, smistamento fino all'uscita può essere elaborato in sezioni da molte attrezzature professionali come carrelli elevatori controbilanciati, vari macchinari per la movimentazione interna o apparecchiature di movimentazione automatizzate senza operatore, nastri trasportatori e apparecchiature di smistamento automatico. La connessione e la trasmissione dei comandi tra diverse apparecchiature può essere effettuata tramite moduli elettronici o trasmissione wireless. Un ambiente di magazzino luminoso, pulito, veloce, efficiente e ordinato come un ufficio può essere realizzato in qualsiasi momento.

Dall'invenzione e dall'uso dei pallet e dall'inizio della movimentazione in container, i carrelli elevatori (compresi i carrelli elevatori per interni ed esterni) sono stati i principali strumenti per la movimentazione dei materiali. Per un lungo periodo di tempo in futuro, i carrelli elevatori con continue innovazioni funzionali e crescente automazione occuperanno ancora una posizione dominante nel campo della movimentazione. Di seguito discuteremo come selezionare il carrello elevatore appropriato in base all'ambiente e alcuni fattori che influenzano che devono essere considerati nella scelta del carrello elevatore.

1. Classificazione dei carrelli elevatori

A seconda dell'ambiente operativo dei carrelli elevatori, questi possono solitamente essere suddivisi in tipi interni ed esterni. I carrelli elevatori per esterni sono generalmente carrelli elevatori diesel, benzina o GPL di-tonnellaggio elevato, come carrelli elevatori per container e gru utilizzati nei terminal o nelle stazioni di trasferimento dei container. I carrelli elevatori per interni sono fondamentalmente veicoli-alimentati a batteria. Attualmente, i principali produttori di carrelli elevatori a livello mondiale possono fornire centinaia di specifiche di prodotti, che solitamente dividiamo in diverse serie. PrendendoJUNGHEINRICH(Germania) eBT(Svezia), che si collocano tra i primi tre al mondo e rispettivamente primo e secondo nelle attrezzature per interni, ad esempio, i loro prodotti principali possono essere approssimativamente suddivisi in 8 serie:

• Transpallet idraulici manuali
• Transpallet elettrici: divisi in tre tipologie: semovente-a guida in piedi-e seduto-a bordo
• Stoccatori elettrici: divisi in tre tipologie: semoventi-, in piedi-e seduti-su
• Carrelli controbilanciati elettrici: divisi in tre-ruote e quattro-ruote, trazione-posteriore e trazione-anteriore
• Carrelli controbilanciati Diesel/GPL
• Raggiungere i camion
• High-Rack Stackers (VNA): divisi in tipi man-su e man-giù
• Commissionatori: divisi in tipi di prelievo flat e di alto livello-

Ognuna delle serie di cui sopra ha le sue occasioni e ambienti più applicabili e c'è una sovrapposizione in alcune funzioni. Ad esempio, i carrelli elevatori controbilanciati, i carrelli retrattili e gli stoccatori a scaffalature alte-possono tutti accedere all'area degli scaffali. Quali vantaggi porta quindi agli utenti la scelta di un certo tipo di carrello elevatore?

Facciamo un semplice esempio: supponiamo che ogni pallet di merci sia accessibile in qualsiasi momento in un magazzino, quindi deve essere posizionato su entrambi i lati della corsia dei carrelli elevatori. Considerando solo la superficie, esaminiamo il tasso di utilizzo del pavimento del magazzino utilizzando diversi tipi di carrelli elevatori:

• Se la larghezza della corsia richiesta dal carrello elevatore è all'incirca uguale alla lunghezza del carrello (1500 mm), il tasso di utilizzo del pavimento può raggiungere il 66%;
• Se la larghezza della corsia richiesta dal carrello elevatore è equivalente al doppio della lunghezza del trasportatore (2700 mm), il tasso di utilizzo del pavimento può raggiungere il 50%;
• Se la larghezza del corridoio richiesta dal carrello elevatore è tre volte la lunghezza del carrello (3500 mm), il tasso di utilizzo del pavimento può raggiungere il 40%.

Ovviamente, se la superficie necessaria per stoccare la merce in questo magazzino è di 1000 m², nel primo caso saranno necessari 1000/0.66=1515 m² di terreno. Questa situazione è equivalente allo schema che utilizza impilatori a scaffalature alte-o impilatori guidati-su rotaia.

Nel secondo caso sono necessari 1000/0.50=2000m² di terreno, che corrispondono all'utilizzo dei carrelli retrattili.

Nel terzo caso sono necessari 1000/0.40=2500m² di terreno, come nel caso dei carrelli elevatori controbilanciati.

Pertanto, la scelta del carrello elevatore appropriato può far risparmiare notevolmente l’investimento in terreni e costruzioni, il che rappresenta un vantaggio significativo.

2. Caratteristiche e ambienti applicabili di ciascuna serie di carrelli elevatori

Sia i transpallet manuali che i transpallet elettrici sono strumenti per la movimentazione in piano-a-punto. Le loro dimensioni compatte e flessibili rendono i transpallet manuali applicabili a quasi ogni occasione. Tuttavia, a causa del funzionamento manuale, è relativamente laborioso quando si maneggiano oggetti pesanti di circa 2 tonnellate. Pertanto, vengono solitamente utilizzati per operazioni frequenti e a breve distanza- di circa 15 metri, soprattutto nelle aree di carico e scarico. In futuro i transpallet manuali svolgeranno anche un ruolo di collegamento tra diversi collegamenti di trasporto. Dotare ogni camion portacontainer o camion di un transpallet manuale renderà le operazioni di carico e scarico più veloci e convenienti e non limitate dal sito.

Quando la distanza di movimentazione in piano è di circa 30 metri, il transpallet elettrico-con guida è senza dubbio la scelta migliore. La velocità di guida è controllata dall'interruttore di variazione continua della velocità sull'impugnatura, che segue la velocità di camminata dell'operatore. Riducendo l'affaticamento del personale, garantisce la sicurezza operativa. Se la distanza del percorso di movimentazione principale è compresa tra 30 e 70 metri circa, è possibile utilizzare transpallet elettrici con pedali pieghevoli. Il conducente si mette alla guida e la velocità massima può essere aumentata di quasi il 60%. Prendendo ad esempio i carrelli elevatori JUNGHEINRICH, il PER201 può raggiungere una velocità senza carico di 10 km/h.

Di seguito vengono descritte le distanze di movimentazione corrispondenti ai diversi carrelli elevatori:

2.1 Stoccatori elettrici

Gli stoccatori elettrici sono attrezzature leggere per il sollevamento e l'impilamento in interni con un corpo relativamente compatto. Estendono il braccio momento del contrappeso attraverso il braccio di supporto nella parte anteriore del corpo per bilanciare il carico. Poiché il fulcro è esterno al baricentro del carico, il braccio di momento del contrappeso è molto più grande di quello del carico, quindi un piccolo contrappeso può sollevare un carico grande. Prendendo come esempio il transpallet elettrico JUNGHEINRICH EJC14, il carico nominale è di 1,4 tonnellate, mentre il peso proprio-è di soli 955 kg. La lunghezza, la larghezza e il raggio di sterzata del veicolo sono corrispondentemente ridotti. JUNGHEINRICH dispone anche del suo dispositivo brevettato a pulsante di velocità lenta, che consente il funzionamento lento anche in posizione di frenata verticale. Queste caratteristiche lo rendono particolarmente applicabile in magazzini soppalcati o altri ambienti di stoccaggio con spazio limitato. La capacità di carico di questa serie varia da 1 a 1,6 tonnellate e l'altezza di sollevamento massima è di 5.350 mm. Lo scaffale portapallet per carichi pesanti da 3,4-metri back-a-back è l'ambiente più comunemente utilizzato e più efficace, rendendolo una scelta economica per i piccoli magazzini.

Anche l'uso degli stoccatori elettrici presenta alcune limitazioni. Poiché le forche e i bracci di supporto devono estendersi contemporaneamente nella parte inferiore del pallet per azionarlo, non è possibile utilizzare i pannelli bifacciali-; allo stesso modo, quando si utilizza la guida-nelle scaffalature (o attraverso le scaffalature), per considerazioni di equilibrio e-portanza del carico, il lato su entrambi i lati-del pallet viene solitamente utilizzato come superficie operativa del carrello elevatore e al momento non è possibile utilizzare gli impilatori elettrici. Per il design degli scaffali utilizzato con i sollevatori elettrici, le travi vengono spesso installate nella parte inferiore a circa 100 mm dal suolo e il primo strato di merci viene posizionato sulla trave inferiore anziché a terra per facilitare il posizionamento del carrello elevatore.

2.2 Carrelli elevatori controbilanciati

Spesso, infatti, ci riferiamo ai carrelli elevatori controbilanciati come “carrelli elevatori”, che sono anche la serie più utilizzata e più grande in termini di quantità. Senza bracci di supporto, richiede un passo lungo e un grande contrappeso per bilanciare il carico. Pertanto, che si tratti di tre-ruote, quattro-ruote, elettrici o diesel, le dimensioni e il peso della carrozzeria sono elevati e richiedono un ampio spazio operativo. Allo stesso tempo, le forche raccolgono la merce direttamente dalla parte anteriore delle ruote anteriori, senza alcun intervento sul contenitore; il telaio è alto e vengono utilizzati pneumatici in gomma o pneumatici, che gli conferiscono una forte capacità di arrampicata e adattabilità al terreno. Pertanto, i carrelli elevatori controbilanciati vengono generalmente utilizzati per il carico e lo scarico e per la movimentazione all'aperto.

I carrelli elevatori controbilanciati elettrici possono essere suddivisi in tre-ruote e quattro-ruote, a trazione-anteriore e a trazione-posteriore. Quelli con sia lo sterzo che la trazione sulle ruote posteriori sono chiamati trazione posteriore-. I vantaggi sono il basso costo e il posizionamento più semplice rispetto alla trazione anteriore-. Lo svantaggio è che quando si cammina su pavimenti lisci e in pendenza, la pressione sulle ruote motrici si riduce quando il carico viene sollevato e le ruote motrici potrebbero scivolare. Al momento, la maggior parte dei carrelli elevatori controbilanciati elettrici adotta la trazione anteriore a doppio-motore-. Rispetto ai carrelli elevatori controbilanciati a quattro-ruote, i carrelli elevatori controbilanciati a tre-ruote hanno un raggio di sterzata ridotto e sono più flessibili, il che li rende più adatti per le operazioni di scarico all'interno dei container. Ora JUNGHEINRICH ha assunto un ruolo guida nell’applicazione della tecnologia AC ai carrelli elevatori elettrici controbilanciati, che ha notevolmente migliorato le prestazioni complessive del carrello elevatore riducendo significativamente i costi di manutenzione successiva. Questa tecnologia è conosciuta come la tecnologia del futuro dei carrelli elevatori.

Anche i carrelli elevatori diesel e GPL hanno due tipologie in base ai diversi metodi di trasmissione: trasmissione idromeccanica e trasmissione idrostatica. La trasmissione idromeccanica è un metodo di trasmissione relativamente tradizionale a basso costo, ma il convertitore di coppia ha una bassa efficienza di trasmissione, un elevato consumo di energia ed elevati costi di manutenzione successiva. La trasmissione idrostatica è attualmente il metodo di trasmissione più ideale e avanzato per i carrelli elevatori a combustione interna. Le sue caratteristiche principali sono l'avvio morbido, il cambio di velocità continuo, l'inversione rapida, la manutenzione semplice e l'elevata affidabilità.

L'efficienza dei carrelli elevatori a combustione interna con trasmissione idrostatica risulta notevolmente migliorata se utilizzati per la movimentazione all'aperto di brevi- distanze e frequenti viaggi di andata e ritorno-.

2.3 Carrelli retrattili

Da quando il Dr. Jungheinrich dalla Germania ha inventato il carrello retrattile nel 1953, questa serie di attrezzature è gradualmente diventata lo strumento principale per l'accesso ai grattacieli interni-. Le sue stabili prestazioni di sollevamento del carico hanno fatto sì che l'altezza dei magazzini automatizzati superasse per la prima volta il limite di 6,5 metri. Ora, l'altezza di sollevamento massima dei carrelli retrattili ha raggiunto 11,5 metri, la capacità di carico varia da 1 tonnellata a 2,5 tonnellate e sono stati sviluppati prodotti-per scopi speciali come carrelli retrattili multi-direzionali per l'accesso a oggetti lunghi e a forma di tubo-e carrelli retrattili universali per uso interno ed esterno.

I carrelli retrattili uniscono i vantaggi degli stoccatori elettrici con bracci di supporto e dei carrelli controbilanciati senza bracci di supporto. Quando il montante (il modello europeo ha principalmente un'estensione del montante, il modello americano ha principalmente un'estensione delle forche) si estende verso l'alto, il baricentro del carico cade all'esterno del fulcro, il che equivale a un carrello elevatore controbilanciato; quando il montante è completamente retratto, il baricentro del carico cade all'interno del fulcro, il che equivale a un sollevatore elettrico. La combinazione di queste due prestazioni garantisce flessibilità operativa e prestazioni di carico elevate senza aumentare troppo il volume e il peso proprio-, risparmiando al massimo lo spazio operativo.

L'altezza operativa più effettiva dei carrelli retrattili è compresa tra 6 e 8 metri, che equivale all'altezza dell'edificio di circa 10 metri. Questa altezza è attualmente anche l'altezza dell'edificio dei negozi, dei centri di distribuzione, dei centri logistici e dei magazzini centrali aziendali più comuni. All'interno di questo intervallo di altezza, la linea visiva dell'operatore è accessibile, il posizionamento è rapido e l'efficienza è elevata. Quando l'altezza operativa è superiore a 8 metri, il carrello retrattile deve essere azionato lentamente e con attenzione durante la raccolta e il posizionamento. Di solito è possibile installare dispositivi ausiliari come indicatori di altezza, selettori di altezza o telecamere.

2.4 Stacker a rack-alti (VNA)

Se l'area del magazzino è piccola, l'altezza è elevata e sono necessarie una grande capacità di stoccaggio e un'elevata efficienza di movimentazione e non vuoi spendere un investimento enorme in magazzini automatizzati, allora gli stoccatori a scaffalature alte- sono l'unica e la scelta migliore. Gli stoccatori a scaffalature di alto-e i commissionatori di alto-livello sono solitamente chiamati VNA (Very Narrow Aisle). La loro caratteristica più importante è che le forche possono ruotare in tre direzioni o raccogliere direttamente la merce da entrambi i lati senza girare nella corsia, quindi lo spazio richiesto nella corsia è il più piccolo. L'altezza di sollevamento massima della serie VNA supera i 14 metri, la larghezza del corridoio è solitamente di circa 1600 mm e la capacità di carico massima è di 1,5 tonnellate. Sono ampiamente utilizzati nell'industria farmaceutica e nell'industria elettronica ed elettrica.

Gli impilatori su scaffalature alte-possono essere suddivisi in tipi man-su e man-giù. La cabina che si alza con il montante come ascensore principale è chiamata del tipo man-up. Il vantaggio è che è possibile mantenere una linea di vista operativa orizzontale a qualsiasi altezza per garantire il miglior campo visivo e migliorare la sicurezza operativa. Allo stesso tempo, poiché l'operatore può raggiungere la merce in qualsiasi posizione dello scaffale, può essere utilizzato sia per operazioni di picking che di inventario.

Per garantire che l'impilatore con scaffalature alte- viaggi sempre in linea retta nella corsia, esistono due metodi: guida magnetica e guida meccanica. La guida magnetica richiede il taglio e l'interramento dei cavi magnetici al centro del corridoio, il che può facilmente danneggiare il pavimento e non è facile da spostare e regolare. Pertanto, attualmente la guida meccanica è quella più comunemente utilizzata. La guida meccanica deve cooperare con lo scaffale. Le rotaie in acciaio sono installate su entrambi i lati del corridoio e le ruote guida della carrozzeria del veicolo e altri dispositivi ausiliari vengono utilizzati per entrare nel corridoio e viaggiare in linea retta.

I carrelli elevatori della serie VNA sono anche chiamati carrelli di sistema. Ci sono molti fattori da considerare in termini di coordinamento e influenza, quindi ogni caso deve essere progettato separatamente, cosa che non verrà elaborata qui.

2.5 Commissionatori

I commissionatori sono ampiamente utilizzati nei centri di distribuzione o nei magazzini logistici-di terze parti.

3. Intervalli applicabili di vari impilatori

4. Metodo di calcolo della capacità di movimentazione dei carrelli elevatori

Ogni carrello elevatore ha una capacità di movimentazione corrispondente, espressa come numero di pallet utilizzati all'ora o al giorno. Questo numero varia a seconda degli ambienti operativi e degli operatori, quindi sono necessari test mirati. Di seguito viene introdotto un semplice metodo di calcolo della capacità di movimentazione del carrello elevatore:

4.1 Processo di prova

Supponiamo che la distanza di prova standard dal punto A al punto B includa i seguenti processi:

1. Il carrello si dirige al punto A per il posizionamento, solleva il pallet ed esce dal punto A;
2. Accelera, guida fino al punto B e frena;
3. Entra nel punto B, posiziona il pallet, abbassa il pallet ed esce dal punto B;
4. Accelera e ritorna al punto di partenza.

Il risultato del test è il tempo richiesto per un ciclo di lavoro in piano.

Prendere la metà dell'altezza totale dello scaffale come distanza del ciclo di lavoro, sollevare il pallet a questa altezza e abbassarlo a terra. Il tempo di prova deve iniziare dopo l'inserimento delle forche nel pallet e terminare prima che le forche vengano ritirate dal pallet, cioè escluso il tempo di prelievo viene conteggiato solo il tempo di sollevamento.

Prendendo come esempio gli stoccatori a scaffalature alte-VNA, poiché operano solo nell'area degli scaffali, il tempo di ciclo totale include T1, T2 e Th. Per esempio:

• La distanza di prova standard per T1 è S2, S2=1/4 della lunghezza dell'area dello scaffale;
• La distanza di prova standard per T2 è S3, S3=1/2 della larghezza dell'area dello scaffale;
• La distanza di prova standard per Th è pari a 1/2 dell'altezza dello scaffale.

Pertanto, T=T1 + T2 + Th

4.2 Calcolo della capacità di movimentazione

Capacità di movimentazione del carrello elevatore all'ora: 3600 secondi / T

Supponendo un'operazione di un-turno con un tempo di turno di 8 ore e un tasso di utilizzo dei carrelli elevatori del 60%, la capacità di movimentazione che può essere completata in un turno è:

Il calcolo di cui sopra può determinare il numero di un certo tipo di carrello elevatore necessario per un magazzino e se adottare una batteria di riserva per mantenere il normale funzionamento del magazzino.

5. Fattori chiave che influenzano la scelta del carrello elevatore

La progettazione tradizionale del magazzino di solito prevede innanzitutto la costruzione dell'edificio, quindi la pianificazione del layout e delle attrezzature meccaniche, il che spesso si traduce in sprechi di investimento. Solo attraverso l'analisi e la previsione dei piani di produzione, selezionando la forma logistica e il metodo di stoccaggio adeguati, e quindi eseguendo la progettazione e la pianificazione dell'ingegneria civile, o eseguendo le due contemporaneamente, è possibile ottenere il miglior ritorno dell'investimento. La scelta dei carrelli elevatori è inseparabile dalla progettazione delle forme di stoccaggio. La scelta errata delle apparecchiature spesso porta a una bassa efficienza o a frequenti incidenti nelle operazioni reali e, nei casi più gravi, devono essere demolite e ricostruite. Pertanto, nella progettazione iniziale del sistema di stoccaggio e nella scelta delle attrezzature, oltre a considerare l'altezza applicabile e lo spazio del corridoio di ciascuna serie di carrelli elevatori, come menzionato in precedenza, è anche necessario considerare in modo completo altri fattori in combinazione con le rispettive condizioni. I fattori che influenzano sono molti e di seguito vengono forniti solo esempi:

• Pallet: La maggior parte dei carrelli elevatori funziona su un'unità di pallet, quindi la dimensione e la forma dei pallet spesso influiscono sulla selezione del tipo e delle specifiche del carrello elevatore. La movimentazione di pallet di diverse profondità e larghezze richiede spazi di corsia diversi. Ancora più importante, se il baricentro del pallet e della merce caricata supera il baricentro di carico progettato del carrello elevatore, la capacità di carico diminuirà. Pertanto, di solito si consiglia di adottare una forma di pallet standard. Al momento, quelli comunemente utilizzati sono i pallet accessibili ai carrelli elevatori a quattro vie-a quattro vie-standard europeo 800x1200 o 1000x1200, applicabili a vari tipi di carrelli elevatori.
• Pavimento: La levigatezza e la planarità del pavimento influiscono notevolmente sull'uso dei carrelli elevatori, soprattutto quando si utilizzano carrelli elevatori per interni con altezze di sollevamento elevate. Supponendo che l'altezza di sollevamento del carrello elevatore sia di 10 metri, se c'è una differenza di altezza di 10 mm tra le ruote sinistra e destra del carrello elevatore, ciò causerà un'inclinazione di quasi 80 mm a 10 metri, mettendo a rischio l'uso degli scaffali. Solitamente esistono tre tipi di condizioni della superficie del pavimento. Quello più influente è il terreno ondulato e seghettato, da evitare il più possibile; se il terreno è ondulato con un certo dislivello ad una certa distanza è accettabile; il terreno migliore è un terreno pianeggiante e liscio, solitamente un pavimento in cemento con trattamento superficiale. Altri fattori da considerare per il pavimento includono la capacità di carico-e la pressione delle ruote del carrello elevatore.
• Ascensore, altezza del container, ecc.: Se il carrello elevatore deve entrare e uscire dall'ascensore o operare all'interno del container, è necessario considerare l'altezza di ingresso dell'ascensore e del container. Sono disponibili diverse forme di montanti per i carrelli elevatori e, di solito, in questo momento è richiesto un montante con un grande sollevamento libero.
• Volume operativo giornaliero: La frequenza delle merci in entrata e in uscita dal magazzino e il volume di operazioni giornaliere dei carrelli elevatori sono legati alla selezione della capacità della batteria dei carrelli elevatori o al numero di carrelli elevatori per garantire il normale funzionamento del lavoro quotidiano.
• Altri fattori: Periodi di punta delle operazioni di magazzino, materiale delle ruote, restrizioni edilizie, ecc.