История вилочного погрузчика: полная история

22 мин 3652 чел 0 чел в избранное

Промышленная революция

В середине XIX века промышленное производство быстро увеличивалось.

Следовательно, возникала потребность в более быстрых, безопасных и эффективных механизмах для перемещения материалов. Чтобы удовлетворить эти требования, изобретатели создали тележку для мешков с ручным приводом.

«Мешковоз» был предшественником
современных вилочных погрузчиков

Состоящая из рукоятки, прикрепленной к стойкам, тележка для мешков позволяла рабочим поднимать тяжелые предметы, такие как мешки с зерном и бидоны для молока, на высоту до пяти футов.

Эти тележки-«мешковозы», которые постоянно модернизировались, оказались особенно полезными для таких отраслей, как химическая, газовая и сельскохозяйственная.

Другие типы погрузочно-разгрузочного оборудования, использованного в это время, включали:

  • Подъемники с цепями и лебедками
  • Четырехколесные погрузчики с ручным приводом
  • Прицепы и стеллажи с коваными осями и чугунными колесами

Первый патент

В 1867 году был получен первый патент на устройство, которое могло поднимать и транспортировать материалы. Устройство было простым, состояло из вертикальной рамы, подъемника и консольной платформы.

Иллюстрации из патента на первый переносной лифт, предшественник мачты вилочного погрузчика

Этот механизм можно было прикрепить к тележке, которую затем перевозили на рабочие места.

Благодаря этому изобретению рабочие теперь могли перемещать материалы по горизонтали, не поднимая их сначала.

Только двадцать лет спустя, в 1887 году, было зарегистрировано следующее изобретение, названное «переносным лифтом», оно был попыткой улучшить более раннюю модель 1867 года.

Иллюстрации из патента 1887 г. на улучшенный переносной лифт

Он состоял из лифтового механизма, который поднимал платформу вертикально, но всего на несколько дюймов.

Эти простые мобильные лифты заложили бы основу для современного погрузчика - но не на много лет вперед.

До первой мировой войны: использование электроэнергии

К началу 20 века железнодорожные компании уже давно использовали четырехколесные багажные тележки, но только в 1906 году эти тележки стали приводиться в движение двигателем. Это революционное событие произошло, когда Пенсильванская железная дорога установила батарею на свою тележку на вокзале Алтуны.

Это изобретение - первый в мире промышленный погрузчик с приводом от двигателя.

Первый электрический платформенный погрузчик, который использовался на железнодорожных станциях.

И что немаловажно, это также ознаменовало начало перехода от ручных транспортировочных машин к механизированным. Позже, в 1909 году, появился первый цельнометаллический промышленный погрузчик. Объединив цельностальную раму с вертикальными и горизонтальными подъемными механизмами, пользователи смогли справиться со значительно более тяжелыми грузами.

Иллюстрация гидравлического подъемника,
запатентованного У. Т. Харрисом в 1913 году.

Это изобретение также вызвало рост популярности и быстрое внедрение этих погрузчиков в различных отраслях промышленности.

В 1913 году, появилось новое изобретение, которое в конечном итоге навсегда изменило погрузчики: гидравлический подъемник

К сожалению, производственные ограничения в то время не позволили им получить широкое распространение еще несколько десятилетий спустя, но с каждым из этих нововведений погрузчик с платформой начал постепенно принимать форму современного вилочного погрузчика.

Первая мировая война: нехватка рабочей силы и новые технологии обработки грузов

Первая мировая война дала новый импульс развитию новой технологии вилочных погрузчиков.

Во-первых, крупные правительственные военные контракты приводят к необходимости увеличения рабочей силы на заводах, но в то же время призыв в армию вызвал острую нехватку рабочей силы. Эти факторы заставили фабрики потребовать более эффективных средств транспортировки товаров и сырья, требующих меньше ручного труда. В конце концов, это привело к изобретению новых типов погрузочно-разгрузочных машин. Одним из таких изобретений стал электрический погрузчик.

Электрический погрузчик Бейкер-Рауланг
для работы с бомбами, около 1915 г.

Впервые разработанный компанией Baker-Raulang около 1915 года, он был спроектирован как подъемный кран для взрыва бомбы. Хотя это еще не совсем вилочный погрузчик, эта разработка в конечном итоге помогла проложить путь для погрузчиков, с которыми мы знакомы сегодня.

Межвоенный период: первые настоящие вилочные погрузчики

Период между Первой и Второй мировыми войнами ознаменовал переход от платформенных промышленных погрузчиков к вилочным погрузчикам. Во-первых, Юджин Кларк из Clark Material Handling Company в Кентукки в 1917 году разработал первый сидячий погрузчик с противовесом под названием Tructractor. Хотя сегодня его часто называют первым вилочным погрузчиком, на самом деле у него не было вил.

Кларк Tructractor

Поскольку в то время Кларк занимался осями для тяжелых грузовиков, Tructractor изначально разрабатывался для передвижения на его заводе. Вскоре посетители их завода начали запрашивать варианты модели для собственного использования и примерно через два года Кларк начал экспорт на зарубежные рынки.

Примерно в это же время возникла потребность в способе укладывания грузов друг на друга. Причина заключалась в том, что склады стремились разместить больше материала на меньшем пространстве, что позволяло им экономить деньги. Это привело к тому, что в 1923 году американский инженер Йель (Yale) изобрел с вилами и мачтой. По дизайну он напоминал современные вилочные погрузчики. И как таковой его можно по праву считать первым вилочным погрузчиком.

Кто изобрел вилочный погрузчик?

К сожалению, нет единого мнения о том, кто изобрел вилочный погрузчик. При этом изобретателями первого автопогрузчика можно считать:

  1. Yale с их электрическим вилочным погрузчиком 1923 года с вилами и мачтой
  2. Clark, с их модифицированным трактором Duat 1924 года с вилами и мачтой с цепной опорой.

Грузовик работал с храповым механизмом и шестерней вместо поворотной платформы, как в более ранних моделях. Это был прорыв в том смысле, что мачту впервые удалось поднять над погрузчиком. И, следовательно, склады могли использовать вертикальное пространство за счет двойной штабелирования грузов.

Год спустя, в 1924 году, Кларк внес еще один крупный прогресс в технологии вилочных погрузчиков. Это был трактор Duat, который стал первым вилочным погрузчиком внутреннего сгорания.

Модифицированный Clark Duat - первый вилочный погрузчик с двигателем внутреннего сгорания.

Стандартизация поддонов

Хотя конструкция вилочных погрузчиков 1920-х годов была революционной, оставалось существенное ограничение их эффективности: не существовало стандартных размеров поддонов. Из-за этого поддоны часто были либо слишком маленькими, либо слишком большими для вилочных погрузчиков.

Первые поддоны были разных размеров. В результате их было сложно обрабатывать вилочными погрузчиками, но к концу 1930-х годов инженеры решили эту проблему, стандартизировав поддоны. Фактически, только после унификации размеров поддонов вилочные погрузчики стали действительно популярными.

Поскольку вилочные погрузчики теперь проектировались для перевозки поддонов, весь процесс складского хранения был упрощен.

Поддоны не только могли нести больший вес, но и операторам было легче их штабелировать.

Возникает вопрос: кто изобрел поддон?

Первый патент был представлен Говардом Т. Hallowell и утвержден в 1924 году.

Простая конструкция Hallowell, получившая название «платформа погрузчика», состояла из досок, прикрепленных к двум опорным стержням.

Первый запатентованный поддон, вид сверху

Это изобретение позволило погрузчикам поднимать поддоны с пола, но не позволяло ставить поддоны друг на друга.

Современный поддон был изобретен Джорджем Раймондом, основателем Raymond Handling Concepts Corporation. В 1939 году он получил патент на конструкцию «двухстороннего поддона».

Двусторонний дизайн поддона Джорджа Раймонда,который стал современным поддоном

Эта концепция состояла из прочной верхней поверхности для поддержки нагрузки и нижней поверхности для опоры на находящуюся ниже нагрузку. Такая конструкция позволила складам хранить еще больше материалов на том же пространстве за счет двойного штабелирования.

Эпоха экспериментов

В последующие годы вилочные погрузчики были усовершенствованы. Например, инженеры укоротили колесную базу, чтобы сделать погрузчики более маневренными.

Вилочный погрузчик Yale 1926 года с укороченной колесной базой.

Для этого конструкторы переместили кабину оператора в центр погрузчика, а аккумулятор - подальше от точки опоры. Это позволило оптимизировать противовес для сохранения устойчивости, несмотря на более короткую колесную базу.

Примерно в это же время к мачте была добавлена функция наклона вперед или назад, что позволило операторам лучше контролировать свои грузы.

Ранняя конструкция вилочного погрузчика с наклонной мачтой

Другие эксперименты включали замену шестерен на гидравлику и переход с болтовых соединений на сварные для повышения прочности.

Вторая мировая война и послевоенные годы: изменения в складском хозяйстве и инновации

К 1940-м годам вилочные погрузчики выглядели почти так, как сегодня. И они стали еще более популярными во время Второй мировой войны. В связи с резким увеличением потребности в погрузочно-разгрузочных работах предприятиям потребовались вилочные погрузчики, которые могли бы работать в течение полной рабочей смены, поэтому производители начали экспериментировать с разными видами топлива.

В начале 1940-х годов были представлены погрузчики с различными бензиново-электрическими гибридными двигателями. В этих конструкциях электродвигатель приводился в действие газом. Затем, в 1942 году, Кларк представил свой первый вилочный погрузчик с батарейным питанием, названный «Carloader».

Электрический загрузчик Clark Carloader, который широко использовался во время Второй мировой войны.

Этот погрузчик был спроектирован таким образом, чтобы иметь возможность выполнять полную рабочую смену без подзарядки.

Несколько лет спустя, в 1947 году, были представлены первые вилочные погрузчики с дизельным двигателем. И эта разработка значительно увеличила мощность и грузоподъемность вилочных погрузчиков.

Вертикальное складирование

Спрос на способы повышения эффективности складских помещений возрос в послевоенные годы. Одной из ключевых стратегий для этого было вертикальное увеличение ёмкости склада, а не внешнее. Таким образом можно лучше использовать доступное пространство и сэкономить при этом деньги.

Но по мере появления более узких проходов и более высоких потолков вилочные погрузчики должны были стать более узкими и более маневренными, а в 1940-х годах вилочный погрузчик все еще оставался большим и громоздким в эксплуатации. В результате им требовалось много места для маневренности.

И в 1954 году, произошел крупный прорыв, когда британская компания Lansing Bagnall разработала первый узкопроходный электрический ричтрак.

Первый электрический ричтрак для узких проходов

Этот вилочный погрузчик мог перемещаться в ограниченном пространстве, а также подниматься на 50 футов в воздух.

И с тех пор производители экспериментировали с многочисленными конструкциями вилочных погрузчиков для узких проходов, чтобы не отставать от меняющейся площади складских помещений.

1960-ые годы по наши дни: безопасность и выбросы

К 1960-м годам увеличение высоты подъема вилочных погрузчиков упиралось в проблемы безопасности. Падение предметов с высоты до 50 футов может серьезно травмировать оператора. В результате меры предосторожности для водителей погрузчиков приобрели определяющее значение. Одним из ключевых нововведений в этой области стало внедрение защитных ограждений и спинок грузовых автомобилей.

Погрузчик 1966 года с защитной крышей для защиты оператора

Теперь операторы были защищены как от падающих грузов, так и от опрокидывания.

К 1980-м годам производители стали отдавать приоритет эргономичному дизайну и системам удержания оператора. Они были предназначены для повышения комфорта, безопасности и эффективности оператора.

Контроль за выбросами также начал формироваться с 1980-х годов. К 1999 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) ввело систему Tier для ограничения выбросов двигателя.

Среди других достижений в области контроля выбросов - усовершенствования конструкции аккумуляторной батареи и ее зарядки. Это позволило электрическим погрузчикам конкурировать с моделями внутреннего сгорания, не выделяя опасных газов.

В 1990-х годах были также разработаны механизмы стабилизации нагрузки для предотвращения опрокидывания транспортных средств.

Будущее вилочных погрузчиков: автоматизация и эффективность

История вилочных погрузчиков показала, что производители постоянно пытаются улучшить конструкцию для повышения безопасности, эффективности и снижения затрат.

Вот некоторые из передовых разработок, над которыми работают производители.

Автоматизация

Ожидается, что автоматизация будет играть более важную роль на предприятиях, где не хватает рабочих. Например, промышленный Интернет вещей (IIoT), искусственный интеллект (AI) и машинное обучение могут помочь улучшить такие задачи, как использование оборудования.

Роботизированная складская техника в действии

Кроме того, автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV) помогают снизить нагрузку на человеческий труд, а также повышают эффективность и безопасность при погрузочно-разгрузочных работах.

Электрические погрузчики

Еще одним важным шагом на пути к устойчивому развитию стал переход на электрические погрузчики. Эти погрузчики, работающие от бортовых аккумуляторов, не производят выхлопных газов и, как следствие, являются экологически чистыми.

К 2010 году более 60% всех покупок погрузчиков приходилось на электрические и этот процент, уверенно растет, не смотря на то, что с момента этого исследования прошло еще десять лет.

Электрические вилочные погрузчики также отлично подходят для экономии средств по сравнению с пропаномбензином или дизельным топливом. Кроме того, рабочие характеристики электрических погрузчиков быстро растут: доступная грузоподъемность уже превышает 25 тонн.

Литий-ионные батареи

Эффективность вилочного погрузчика также будет увеличиваться за счет новых источников топлива, например, таких как литий-ионные батареи.

Литий-ионные батареи являются благом для определенных отраслей, таких как холодильные камеры, которые уменьшают срок службы традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов.

Кроме того, литиево-ионные аккумуляторы можно использовать в круглосуточных погрузочно-разгрузочных работах.

Поскольку их можно заряжать быстрее, чем свинцово-кислотные аккумуляторы, вилочные погрузчики могут работать дольше.

Другие преимущества перед свинцово-кислотными батареями:

  • Снижение затрат на обслуживание
  • Повышенная доступность техники
  • Увеличенная продолжительность жизни
  • Большая экономия энергии
  • Более быстрая зарядка
  • Отсутствие вредных испарений

По мере развития технологии ожидается широкомасштабное распространение литий-ионных аккумуляторов.

И это приведет к снижению цен, а также к лучшему масштабированию и распространению.

Вилочные погрузчики на топливных элементах

Еще один популярный источник энергии для вилочных погрузчиков -топливный элемент.

Прототип вилочного погрузчика на топливных элементах.

В топливном элементе электричество производится в результате реакции между водородом и кислородом. Эти топливные элементы являются экологически чистой альтернативой, они производят воду только в качестве побочного продукта.

И так же, как и литий-ионные батареи, технология топливных элементов имеет низкий уровень шума. Их также можно заряжать в течение нескольких минут, что делает их подходящими для складов с большими объемами применения.

По сообщению специализированных изданий Южнокорейский производитель спецтехники Hyundai заключил соглашение с Doosan Fuel Cell — компанией, которая специализируется на создании топливных элементов. Совместно они планируют превратить источники энергии на топливных элементах в управляемые системы, которые позволят генерировать и хранить топливо непосредственно в пунктах потребления.

Концепт вилочного погрузчика Doosan
Краш тест погрузчика Doosan D70S 9