Wózki widłowe, znane również jako wózki jezdniowe podnośnikowe, są nieodłącznym elementem większości składów i magazynów. Stanowią praktyczną i popularną maszynę do przemieszczania produktów na krótkich dystansach bez większego wysiłku fizycznego, będąc jednocześnie jedną z najważniejszych innowacji przemysłowych współczesnych czasów. Ich wydajność pozwala pracownikom skupić się na innych zadaniach.
Od swoich początków pod koniec XIX wieku jako zwykła wyciągarka, poprzez wojny światowe, kiedy stały się uniwersalnym urządzeniem, aż do nowoczesnych wersji z napędem elektrycznym lub hybrydowym, wózek podnośnikowy narodził się z konieczności szybszego i łatwiejszego transportu różnorodnych towarów.
Początki wózków transportowych i rewolucja przemysłowa
Historia wózka widłowego rozpoczyna się od rewolucji przemysłowej, która miała miejsce w Europie, Japonii i Stanach Zjednoczonych w XVIII i XIX wieku. Największą i najbardziej znaczącą zmianą charakteryzującą ten okres było wprowadzenie maszyn do procesu produkcyjnego, zastępując bardziej czasochłonne i kłopotliwe narzędzia ręczne, które pojawiły się wcześniej.
Wczesne konstrukcje i rozwój
Pierwszym wkładem w rozwój sprzętu do przeładunku materiałów był dwukołowy wózek ręczny, użyteczny w wielu rodzajach prac. Wczesne modele były budowane przez lokalnych producentów z nieobrobionymi, kutymi żelaznymi osiami i żeliwnymi kołami. Pozwalały one na podnoszenie i transportowanie ładunków bez ręcznego ich podnoszenia i prawdopodobnie stanowiły najwcześniejsze zastosowanie zasady wspornikowej w sprzęcie do transportu materiałów.
Pierwsza przenośna winda do transportu materiałów na krótkie odległości, ze słupkami, platformą wspornikową i podnośnikiem, została zarejestrowana w urzędzie patentowym w 1867 roku. Próbując połączyć ruch poziomy i pionowy, w 1887 roku pojawiły się pojazdy zdolne do podniesienia platformy na kilkanaście centymetrów. Był to czterokołowy wagon bagażowy, który był używany na kolei. Pomysł nie był powtarzany przez dwie dekady, ale bez wątpienia był to kluczowy rozwój w historii wózka widłowego.
Ewolucja wózków podnośnikowych
Wózki podnośnikowe ewoluowały z podnośników, które były głównymi środkami do podnoszenia i przenoszenia ciężkich przedmiotów pod koniec XIX wieku. Wciągniki te, głównie łańcuchy i wciągarki, ustąpiły miejsca drewnianym ciężarówkom platformowym na przełomie XIX i XX wieku. Niedługo potem w drewnianych ciężarówkach i ich przyczepach zamontowano silniki elektryczne i akumulatory trakcyjne. Do 1904 roku opracowano obrotowe podstawy, aby umożliwić łatwiejszy załadunek i składowanie.
Chociaż od tego czasu przenośne windy nie przeszły podstawowych zmian konstrukcyjnych, z wyjątkiem dodania mocy, nadal są doskonałym wyposażeniem - szczególnie w małych pracach, w których droższe maszyny nie są ekonomiczne. W 1906 roku urzędnik Pennsylvania Railroad w Altoona podłączył akumulator do wózka bagażowego, produkując prawdopodobnie pierwszy napędzany wózek platformowy. Elementy sterujące zostały umieszczone tak, aby operator musiał wyjść z pojazdu. Pomysł ten stał się tak popularny, że zastosowanie takich urządzeń szybko rozszerzyło się na inne linie przemysłu, ale nie miały one zamontowanych urządzeń podnoszących.
W 1909 roku powstał wózek wykonany w całości ze stali, który po raz pierwszy pojawił się w fabrykach papieru. Platforma do podnoszenia była zrobiona z litej blachy, a nie w kształcie „widelca”, który później stał się standardem. W tym momencie obsługa ładunków stała się popularna i wielu producentów zaczęło tworzyć własne jednostki podnoszące.
W 1913 roku pojawiła się ciężarówka, która dodała energię elektryczną do zalet połączonej zdolności przenoszenia w pionie i poziomie. Przybrała formę małego dźwigu zamontowanego na platformie. Pod wpływem wzrostu wymagań produkcyjnych spowodowanych przez wojnę wkrótce nastąpił rozwój napędzanych platformowych wózków widłowych.
Wózki widłowe podczas wojen światowych
Pierwsza wojna światowa i innowacje
Pierwsza wojna światowa przekształciła ten surowy wynalazek w coś, co dziś nazywamy wózkiem widłowym. W Wielkiej Brytanii podczas Wielkiej Wojny (1914-1918) wystąpił znaczny niedobór siły roboczej, spowodowany dużą liczbą mężczyzn w wieku produkcyjnym, którzy zgłosili się do wojska. Ten brak siły roboczej wymagał użycia wózków podnośnikowych, aby zwiększyć wydajność dostępnej siły roboczej.
Wysiłek wojenny zaowocował innymi nowymi innowacjami, w tym dźwigiem z mechanizmem podnoszącym do przenoszenia bomb, uważanym za pierwszy elektryczny wózek podnośnikowy. Wózki podnośnikowe były projektowane bez hydrauliki i wideł, przeznaczone do podnoszenia ładunków od boku tylko o kilkanaście centymetrów. Nawet przy ograniczonym udźwigu maszyny te sprawiły, że rozładunek i załadunek towarów był znacznie łatwiejszy i bardziej wydajny.
Najbardziej znaczący postęp nastąpił w 1914 roku wraz ze stworzeniem nowego typu pojazdu, który mógłby obsługiwać wystającą platformę pod płozą lub ramą, podnosić ją kilka centymetrów nad podłogą, a następnie opuszczać w innym miejscu. Do 1915 roku stalowy podnośnik został stworzony przez brytyjską firmę Ransomes, Sims & Jeffries z Ipswich, która umożliwiała przenoszenie ładunków zarówno w poziomie, jak i w pionie. Był to pierwszy wózek podnośnikowy i chociaż oryginalny mechanizm podnoszący był napędzany korbą ręczną, firma Elwell-Parker wyprodukowała wersję z napędem w następnym roku.
Pierwszym klientem na nowe pojazdy była firma Schneider z Paryża, która wykorzystała je do obsługi 75 mm francuskich pocisków artyleryjskich. Potem pojawiły się kolejne zamówienia, a w ciągu roku Elwell-Parker produkował nowe modele o znacznie większych udźwigach, platformach o wyższym zasięgu lub z dołączonymi małymi dźwigami. Ciężarówka niskopodwoziowa z 1914 roku i jej napędzana kontynuacja z 1915 roku były bezpośrednimi poprzednikami wózka widłowego i były pierwszymi pojazdami, które wykroczyły poza zwykły transport materiałów do ich aktywnej obsługi. Te „ładowarki samozaładowcze” były początkiem nowoczesnego przemysłu przeładunkowego.
Rozwój międzywojenny i rola palet
W 1917 roku Clark Company, producenci osi, stworzyli ciężarówkę o nazwie Tructractor, aby przenosić materiały po ich fabryce. Gdy ludzie odwiedzili fabrykę i zobaczyli Tructractor w pracy, złożyli zamówienia, aby także wprowadzić Tructractor do swoich firm. Podczas gdy początkowe zapotrzebowanie na wózki transportowe wykazywała branża kolejowa, to z czasem coraz częściej używano ich w przedsiębiorstwach produkcyjnych i w magazynach.
W latach międzywojennych wprowadzono wiele innowacji, które zmieniły branżę wózków widłowych. Najważniejsze było wprowadzenie w latach 30. XX wieku znormalizowanych palet, pozwalających na równomierne układanie ładunków, prowadząc bezpośrednio do zwiększenia wydajności wózka i które skłoniły do przyjęcia sprzętu do podnoszenia typu „widelec”. Yale była pierwszą firmą, która w 1923 roku zastosowała widły podnoszące ładunek z ziemi i wysoki maszt, który mógł wystawać powyżej samej maszyny. Ciężarówka Yale jest uważana za pierwszy wózek widłowy.
W 1920 roku do elementu podnoszącego dodano również napęd hydrauliczny. Po uzyskaniu patentu na zasadę hydraulicznego podnoszenia, trudność i koszt uzyskania prawa patentowego doprowadziły do wirtualnego wstrzymania prac eksperymentalnych nad wózkami widłowymi do 1932 roku. Wszystkie te rozwiązania spowodowały zwiększenie produkcji wózków widłowych i pozwoliły dystrybutorom na efektywne przemieszczanie ciężkich ładunków. Tak więc, zanim nadeszła druga wojna światowa (1939-1945), wózek widłowy zaczynał przypominać coś rozpoznawalnego dla współczesnego oka.
Druga wojna światowa i masowy rozwój
Druga wojna światowa spowodowała jeszcze większy popyt na wózki widłowe, ponieważ broń, amunicja, żywność i inne przedmioty musiały być skutecznie ładowane na statki i inne pojazdy. Istnieją doniesienia o pięciokrotnym zwiększeniu przez firmy dostaw w ciągu wojny z tego powodu. Była ona kolejnym ważnym katalizatorem w rozwoju wózka widłowego, ponieważ robotnicy potrzebowali wydajniejszego sposobu załadunku ogromnych ilości towarów wojennych na liczne wagony i statki. Przesyłki jednej firmy wzrosły z 500 sztuk w 1939 roku do 23 500 sztuk w późniejszych latach wojny.
Ciągły przepływ towarów przez cały ten okres sprawił, że stało się to konieczne także dla elektrycznych widlaków, żeby pracować dłużej i opracowano modele, które mogłyby pracować przez całą ośmiogodzinną zmianę bez konieczności ładowania.
Współczesne wózki widłowe
Rozwój konstrukcji i bezpieczeństwa
Problemem, z którym po wojnie musieli sobie poradzić projektanci i inżynierowie wózków widłowych, była wielkość tych pojazdów. Wózki używane podczas drugiej wojny światowej były duże, nieporęczne i nie radziły sobie w wąskich korytarzach magazynu. W latach pięćdziesiątych wznoszono stosunkowo mniej magazynów niż w latach poprzednich. W zamian podwyższano i unowocześniano stojące już magazyny, więc stało się jasne, że potrzebne są bardziej wydajne metody przechowywania.
Potrzebne były zatem bardziej wydajne i zwrotne wózki widłowe. Nowe modele mogły zmieścić się w węższych przejściach i podnosić materiały na wysokość do 15 metrów nad ziemią, wyżej niż kiedykolwiek wcześniej. Wózki widłowe o wąskim przejściu pomogły zrewolucjonizować przemysł magazynowy, ponieważ więcej półek można umieścić w tej samej przestrzeni.
Wraz ze wzrostem wysokości podnoszenia pojawiły się uzasadnione obawy dotyczące bezpieczeństwa. Zastosowano w tym czasie pewne zabezpieczenia, w tym kabinę ochronną dla kierowców, aby zapobiec upadkowi materiałów na operatora maszyny podczas jazdy, oraz karetkę, która pomaga utrzymać ładunek na miejscu podczas podnoszenia. W latach 80. wprowadzono więcej środków bezpieczeństwa, w tym zapewnienie ochrony operatorowi i rozwój technologii wyważania wózków widłowych. Do dziś ważnym problemem inżynieryjnym pozostaje poprawa ich stabilności, co pomaga zmniejszyć liczbę wypadków podczas pracy.
Innowacje w napędzie i technologii
Oprócz innowacji w zakresie bezpieczeństwa, wózki podnośnikowe zmieniają się też na inne sposoby. Obawy dotyczące środowiska i emisji doprowadziły do opracowania różnych typów silników. Podczas gdy wczesne widlaki były napędzane wyłącznie benzyną, dziś wiele z nich to pojazdy elektryczne. Akumulatory wózków widłowych mogą teraz zapewniać wystarczającą moc do działania przez wiele godzin, podczas gdy elektryczny silnik wózka jest wystarczająco silny, aby podnosić bardzo duże ładunki. Wózki widłowe są znacznie bezpieczniejsze w zamkniętych obszarach, ponieważ nie wydzielają żadnych emisji. Wózki widłowe napędzane wodorowymi ogniwami paliwowymi zyskują na popularności, ponieważ są całkowicie czyste i przyjazne dla środowiska. Ogniwa wodorowe zastosowano w 2000 roku w prototypie wykorzystującym ogniwa paliwowe jako źródło siły napędowej.
Wózki widłowe mają również zintegrowane z fotelem operatora systemy komputerowe. Systemy te są powiązane z kontrolą zapasów w magazynie lub firmie i pozwalają operatorom skanować kody kreskowe lub czytać chipy RFID. Ułatwiło to zarządzanie zapasami, dzięki czemu powstał znacznie wydajniejszy system, w którym bardzo niewiele palet się gubi lub umieszcza się je w niewłaściwym miejscu. W ostatnich czasach nastąpiły zmiany ergonomii, które sprawiły, że operator wózka widłowego jest wygodniejszy w pracy przez dłuższy czas. Mniejsze konstrukcje nadwozia spowodowały, że wózki widłowe nie potrzebują już dużej przestrzeni do pracy, co oznacza, że magazyny mogą mieć wąskie korytarze, co z kolei oznacza, że mogą przechowywać więcej palet. Wprowadzane zmiany powodują pośrednio, że wiele części do wózków widłowych staje się uniwersalnych dla różnych modeli. Wielu producentów wózków oferuje nawet personalizację, pozwalając firmom wybrać opcje, których potrzebują do swoich wózków widłowych.
Charakterystyka i zastosowanie wózków widłowych
Wózek jezdniowy, wózek jezdniowy podnośnikowy nazywany zwyczajowo wózkiem widłowym - to kołowy pojazd mechaniczny o napędzie silnikowym, przystosowany do przewozu materiałów o znacznej (do kilkudziesięciu ton, zależnie od typu) masie, stosowany w transporcie bliskim i magazynowaniu. Używany jest głównie do prac rozładunkowych w magazynach, portach czy fabrykach.
Podnośnikowe wózki jezdniowe pojawiły się w latach 20. XX wieku z widłami, wykonanymi z jednolitego kawałka stali o kształcie litery „L” każda, poruszanymi w pionie za pośrednictwem łańcucha. Należy tu zaznaczyć, że widły to jedynie najczęściej występujący rodzaj osprzętu wózków jezdniowych. Możliwe jest też używanie chwytników przystosowanych do transportu np. kabiny operatora z kierownicą, pedałami i dźwigniami umożliwiającymi sterowanie wózkiem.
Sterowanie i parametry techniczne
Sterowanie wózka widłowego obejmuje sterowanie układem jezdnym, a więc ruchem samego wózka, oraz sterowanie masztem i widłami, które obejmuje najczęściej trzy ruchy:
- Ruch celem podnoszenia, opuszczania wideł.
- Ruch przechylania masztu do siebie i od siebie.
- Ruch przesuwania karetki z widłami na boki w prawą lub lewą stronę.
Możliwa jest również zmiana rozstawu wideł (pozycjonowanie). Urządzenia sterujące ruchem wózka są podobne do samochodowych - występuje kierownica oraz pedały gazu i hamulca, często też, choć nie zawsze, sprzęgło. W większości wózków są jedynie dwa biegi (przełożenia) - wolny i szybszy. Dotyczą one obydwu kierunków jazdy (naprzód i wstecz). Prowadzenie wózka różni się znacznie od prowadzenia samochodu. Wózek widłowy jest zwrotniejszy od samochodu, promień skrętu jest zdecydowanie mniejszy. Przy kierowaniu wózkiem trzeba również pamiętać o środku ciężkości obciążonego wózka. Wszystkie wózki widłowe pozwalają na opuszczanie i podnoszenie wideł, większość na przechylanie masztu w przód i w tył.
Prawidłowy załadunek polega na umieszczeniu ładunku (najczęściej na palecie) na wyprostowanych widłach (równoległych do podłoża), następnie podniesieniu go na około 30 cm nad podłoże i nachyleniu masztu w kierunku do operatora. Udźwig wózka widłowego wynosi, zależnie od typu, od kilkuset kg do ponad 5 ton. Podstawowe parametry techniczne wózka widłowego są umieszczane na tabliczce znamionowej przez producenta wózka. Każdy model wózka powinien być wyposażony w diagram udźwigu uwzględniający wysokość podnoszenia ładunku i położenie środka ciężkości na widłach. Przy podniesionym ładunku wózek jest niestabilny i należy kontrolować położenie środka ciężkości, by nie dopuścić do przewrócenia się wózka.
Uprawnienia i szkolenia
Do obsługi wózka widłowego konieczne jest posiadanie odpowiednich uprawnień. Szkolenia z zakresu obsługi urządzeń transportu bliskiego prowadzą ośrodki szkolenia zawodowego. Ośrodki szkolenia zawodowego mogą uzgodnić program szkolenia z UDT na podstawie art. 37 pkt. Rozporządzenia. Według rozporządzenia, każda osoba obsługująca wózek widłowy musi posiadać odpowiednie uprawnienia.
Rodzaje wózków jezdniowych
Wózki widłowe (nazywane również jezdniowymi) stanowią zróżnicowaną kategorię maszyn stosowanych w transporcie wewnątrzzakładowym. Mianem wózka jezdniowego określa się pojazd kołowy o ruchu przerywanym i ograniczonym zasięgu, który przystosowany jest do podnoszenia, uniesienia, pchania, ciągnięcia, spiętrzania lub układania w stosy dowolnego rodzaju ładunku.
- Wózki unoszące - to pojazdy przeznaczone do unoszenia ładunku na wysokość niezbędną do jego przemieszczenia.
- Wózki naładowne (inaczej platformowe) - to pojazdy, na które ładunki są naładowywane ręcznie lub przy pomocy urządzeń mechanicznych nie związanych z samym wózkiem.
- Wózki ciągnikowe i pchające - to wózki przeznaczone do ciągnięcia lub pchania innych wózków nienapędzanych.
- Wózki podnośnikowe (zaliczane do grupy wózków elektrycznych prowadzonych) - to z kolei urządzenia transportu wewnątrzzakładowego służące do pionowego albo poziomego transportu ładunków. Pozwalają one na ich składowanie na różnych wysokościach, w granicach określonych ich konstrukcją.
- Wózki z bocznym mechanizmem podnoszenia - to wózki z masztem lub karetką z widłami, które mogą być wysuwane lub wciągane wzdłuż wózka.
Zróżnicowane zapotrzebowanie produkcyjne w poszczególnych zakładach sprawia, że wózki jezdniowe mogą być wykorzystywane również podczas bardziej zaawansowanych prac transportowych. W związku z tym często wyposaża się je w dodatkowy osprzęt roboczy przystosowany do konkretnej czynności.
Podstawowe elementy wózka widłowego:
- Karetka - czołowa płyta pojazdu zamontowana do masztu.
- Kabina operatora - przeznaczona do operowania pojazdem. Znajdują się w niej elementy takie, jak: kierownica, dźwignie oraz pedały umożliwiające sterowanie całym pojazdem.
Znaczenie wózków widłowych w przemyśle
Historia wózków widłowych dowodzi naturalnego postępu w potrzebie silniejszych środków transportu różnorodnych ładunków. Bez ciężkiego sprzętu nasza praca nie byłaby tak wydajna. Bez obecności wózków widłowych historia musiałaby zostać przepisana, a rewolucyjne aspekty rozwoju przemysłowego państw byłyby bardziej czasochłonne i uciążliwe.
Największy wpływ na rozwój różnych typów widlaków miały toczące się I i II wojna światowa. Przez niedobór siły roboczej próbowano zastąpić pracę wykonywaną przez człowieka maszyną. Sprzęt używany podczas wojen mógł podnosić większe ciężary i transportować większe ładunki niż pojedynczy człowiek. Z biegiem lat projekty ulegały zmianie, dzięki czemu mogą teraz podnosić ładunki zarówno wysoko, jak i przechylać je.
Istotną kwestią pozostaje wiedza, jak bezpiecznie obsługiwać wózki widłowe. Normy bezpieczeństwa przeszły długą drogę od 1887 roku. Poprawiono ergonomię i podniesiono standardy bezpieczeństwa w celu ochrony pracowników.
W całej swojej historii wózki widłowe były używane w kilku branżach, takich jak magazyny, koleje, place budowy, stocznie itp. Magazyny używają wózków widłowych do przechowywania materiałów w rzędach wysokich półek - od papieru i tworzyw sztucznych po cięższe produkty, takie jak drewno i metal. Koleje, zakłady przetwórstwa odpadów, stocznie i inne zakłady używają tego sprzętu do transportu wszelkiego rodzaju materiałów bez konieczności wykonywania ciężkiej pracy fizycznej. Dobrze sprawdzają się również w środowisku budowlanym - przewożą bloki żużlowe, podnoszą personel i transportują niezbędny sprzęt.