Индустрия вилочных погрузчиков: исчерпывающая история развития

Середина XIX века — период бурного рота промышленности и производства. В это время появилось много предприятий, ставших основой экономики десятков стран. Параллельно с этим возникла нужда в быстрых, безопасных, надежных механизмах для транспортировки различной продукции и материалов.

Потребности производства вызвали появление тележек с ручным приводом. Изначально они имели малую грузоподъемность и предназначались только для перевозки мешков. Позже с помощью тележек рабочие стали поднимать более тяжелые предметы — например, бидоны для молока. Высота подъема у первых моделей едва доходила до 5 футов (порядка 150 см). Однако «тележки-мешковозы» постоянно совершенствовались. Производители адаптировали их к химической, газовой, нефтяной промышленности и сельскому хозяйству.

Годы до Первой мировой: использование электрической энергии

Еще до первой половины XX века железнодорожные компании активно использовали багажные тележки на четырех колесах, однако лишь в 1906 году они стали приводиться в движение двигателем. Поистине революционное событие случилось, когда на Пенсильванской железной дороге (вокзал Алтуны) на грузоподъемную тележку была установлена батарея. Так возник первый промышленный погрузчик с приводом от двигателя. В этом же 1906 году начался переход от ручных грузоподъемных машин к механизированным.

Позже, через три года, был создан цельнометаллический промышленный погрузчик. Производители объединили стальную раму с вертикальными и горизонтальными подъемными механизмами. Пользователи теперь могли поднимать и перевозить значительно более тяжелые грузы. Данное изобретение вызвало еще больший интерес к подъемной технике и способствовало ее ускоренному внедрению в различные отрасли промышленности.

В 1913 году индустрия вновь громко заявила о себе — на свет появился первый гидравлический подъемник. Увы, производственные мощности того времени не позволили наладить массовый выпуск техники и дать ей широкое распространение. Однако это и последующие изобретения в отрасли способствовали тому, что погрузчик с платформой постепенно принимал очертания современных вилочных погрузчиков.

Первая мировая война: нехватка рабочих рук и новые технологии обработки грузов

Боевые действия, которыми были охвачены десятки стран мира, дали очередной импульс развитию технологий напольного транспорта для перевозки грузов. Перед предприятиями и фабриками возникла дилемма. С одной стороны, крупные правительственные военные контракты выявили необходимость увеличения числа работников на заводах. С другой стороны, это было невозможно — призыв в армию привел к недостатку рабочей силы. Из-за обоих факторов фабрикам понадобились более эффективные средства перевозки товаров, сырья, продукции, которые бы минимизировали участие людей. Так постепенно начали появляться новые виды погрузочно-разгрузочных машин. Одним из них стал электрический погрузчик.

Прототип электропогрузчика был разработан компанией Baker-Raulang в 1915 году. Использовался агрегат как подъемный кран для взрыва бомбы. Тогда он еще не являлся полноценным погрузчиком, каким мы его знаем сегодня. Однако позже на его основе начали собирать машины, больше напоминающие современную напольную технику.

Между двумя войнами: настоящие вилочные погрузчики

Именно в этот период случился качественный переход от промышленных платформенных погрузчиков к вилочным. Первые предпосылки к этому наметились в 1917 году. Именно тогда американец Юджин Кларк (из компании Clark Material Handling) в Кентукки разработал первый погрузчик с противовесом и сидячим местом оператора. Разработка получила название Tructractor. Его иногда называют первым вилочным погрузчиком, но это не так — у данной модели вил не было. Сам Кларк в те годы работал над осями для тяжелых грузовиков.

«Трактрактор» изначально предназначался для перемещения по территории завода (склада). Позже клиентура Clark Material Handling стала интересоваться машиной и запрашивать модели для собственных производственных нужд. Примерно через два года продукция предприятия начала экспортироваться на зарубежные рынки.

Из-за активного развития торговли и промышленности появилась нужда в складировании грузов друг на друга. Площади торговых и складских помещений требовалось использовать рационально — размещать больше продукции на меньшей площади. Такая рациональность позволяла экономить не только место, но и деньги. Первым на запросы промышленников откликнулся американский инженер Лайнус Йель (Yale). Он в 1923 году изобрел первый погрузчик с вилами и мачтой. Его справедливо называют первым вилочным погрузчиком — именно эта модель выступила прототипом современных машин для склада.

Кто изобретатель вилочного погрузчика?

Мнения на этот счет разнятся. Одни называют изобретателем первого погрузчика Лайнуса Йеля, который представил электропогрузчик с вилами и мачтой. Другие — Юджина Кларка, который в 1924 году создал модифицированный трактор Duat с вилами, мачтой и цепной опорой. У последнего поворотная платформа заменялась храповым механизмом и шестерней; это отличало его от предшественников.

Разработка Йеля стала прорывом в том плане, что мачту впервые смогли поднять над машиной. Теперь склады могли штабелировать грузы в два уровня и задействовать вертикальное пространство на максимум.

Кларк внес не менее мощный вклад в научно-технический прогресс. Его трактор Duat стал первой складской машиной с двигателем внутреннего сгорания.

Стандартизация поддонов

Несмотря на революционную смелость конструкции вилочных погрузчиков 20-х годов XX века, достичь максимальной эффективности они не могли — не доставало универсальной стандартизированной тары, на которой можно было бы разместить любую продукцию. Поддоны, используемые для этой цели, были либо слишком маленькими, либо слишком крупными.

К концу 30-х годов инженеры решили эту проблему, сведя размер паллет к единому стандарту. Лишь после унификации вилочный погрузчик стал складской техникой массового применения и обрел заслуженную популярность.

Теперь складские машины разрабатывались именно для транспортировки поддонов. Это упростило как процесс хранения товаров на складе, так и удобство штабелирования грузов. Операторам стало легче складировать поддоны.

Кто изобрел поддон?

Владельцем первого патента является Говард Халлуэлл (Howard T. Hallowell), получивший его в 1924 году. Конструкция разработки Халлуэлла была весьма примитивна. Поддон состоял из досок, которые крепились к двум опорным стержням, и сначала назывался «платформой погрузчика». С помощью этого устройства погрузчик мог поднять груз с пола. Увы, ставить один поддон на другой при такой конструкции было невозможно.

Поддон, известный нам сегодня, был спроектирован и изготовлен компанией Raymond Handling Concepts Corporation. Ее руководителем был Джордж Раймонд. Именно он в 1939 году получил патент на конструкцию «двухстороннего поддона». Изобретение состояло из прочной верхней поверхности, принимающей основную массу груза, и нижней части, которая опиралась на находящийся ниже груз. Только с разработкой Раймонда стало возможным хранение поддонов друг на друге. На складах массовое распространение получило двойное штабелирование.

Время экспериментов

До конца 30-х годов XX века конструкция вилочных погрузчиков совершенствовалась несколько раз. К примеру, разработчики укоротили колесную базу, за счет чего техника стала более маневренной. Для этого операторская кабина была смещена ближе к центру погрузчика, а тяговая батарея — удалена от точки опоры подальше. За счет этого техника стала более устойчивой (положение противовеса оптимизировалось), хотя укороченная колесная база этому не способствовала.

В то же время мачта погрузчика получила функцию наклона вперед и назад. Операторам стало проще контролировать положение груза и точнее его позиционировать. Другие эксперименты включали замену шестерен на гидравлические механизмы и переход с болтовых соединений на сварные. Последнее новшество было направлено на повышение прочности корпуса погрузчика.

Вторая мировая и годы после нее: изменения в складском хозяйстве и новые разработки

К 40-м годам прошлого века вилочные погрузчики выглядели практически как сегодняшние. С началом активных боевых действий на нескольких фронтах их популярность выросла в разы. Резко увеличилась потребность в погрузочно-разгрузочных операциях; фабрики и заводы нуждались в погрузчиках, которые могли бы отработать минимум одну восьмичасовую смену без перерывов. Это вынудило производителей экспериментировать с разными видами топлива.

В 1941-1942 годах были презентованы вилочные погрузчики с гибридными двигателями. Это были, например, бензино-электрические модели, у которых электромотор приводился в движение газом. В 1942 году уже известная Clark Material Handling показала свой первый вилочный погрузчик с аккумуляторным питанием, получивший название Carloader. Данная модель легко работала по восемь часов без подзарядки.

Уже после окончания Второй мировой войны, когда промышленность начала возвращаться в привычное русло, стали популяризироваться дизельные вилочные погрузчики. Данные модели значительно увеличили мощность и грузоподъемность привычного напольного транспорта для склада.

Вертикальное складирование

Запросы на более эффективное использование складских помещений в послевоенные годы многократно выросли. Приоритетным решением, к которому склонялось большинство производителей, было вертикальное увеличение ёмкости склада. То есть помещения начали расти вверх, а не в длину или ширину. Теперь можно было лучше использовать доступное пространство, избежав при этом ненужных расходов на аренду.

Однако с появлением более узких проходов и более высоких потолков вилочным погрузчикам предстояло ужаться в габаритах, чтобы стать более маневренными. В 1940-х годах складская техника, увы, все еще оставалась громоздкой и сложной в применении. Ей все еще требовалось много места для совершения маневров.

Прорыв случился в 1954 году. Британская компания Lansing Bagnall разработала первый узкопроходный электрический ричтрак. Он маневрировал на ограниченной площади, а также поднимал грузы на 50 футов вверх.

Последующие изобретения представляли собой многочисленные вариации узкопроходных напольных машин для склада. Площадь помещений при этом оптимизировалась еще больше, а габариты погрузчиков, штабелеров и ричтраков уменьшались.

После 1960 года: забота о безопасности и экологии

Во второй половине ХХ века увеличение высоты подъема вилочных погрузчиков открыло ряд проблем в обеспечении безопасности. Падение предметов со столь внушительной высоты способствовало травмированию оператора, а то и более тяжелым увечьям. В результате меры предосторожности для водителей погрузчиков стали приоритетными.

Одним из ключевых нововведений в этой области стало внедрение защитных ограждений и спинок, ограничивающих перемещение грузов. Теперь операторы были защищены как от падающих поддонов, так и от опрокидывания техники.

К 1980-м годам производители отдали приоритет эргономичному дизайну и системам удержания оператора. Они предназначались для повышения комфорта, безопасности и эффективности работы оператора.

Вопрос контроля количества и концентрации выбросов стал актуальным около полувека назад. К 1999 году Агентство по охране окружающей среды (EPA) ввело систему Tier для ограничения выбросов двигателя.

Одним из главных достижений XXI века в области контроля выбросов стало усовершенствование конструкции аккумуляторных батарей и способов ее зарядки. Это позволило электрическим погрузчикам конкурировать с моделями внутреннего сгорания. Также в 1990-х годах были также разработаны механизмы стабилизации грузов для защиты напольного транспорта от опрокидывания.

Будущее вилочных погрузчиков: автоматизация и эффективность

История развития складской техники показывает, что производители постоянно улучшают конструкцию машин с целью повышения безопасности, эффективности, экономичности. Ниже — часть передовых разработок, над которыми прямо сейчас работают ведущие поставщики погрузчиков и штабелеров:

Автоматизация.

Предполагается, что она сыграет ключевую роль на предприятиях, где ощущается недостаток рабочих. Например, промышленный интернет вещей (IIoT), искусственный интеллект (AI) и машинное обучение могут эффективнее решать поставленные перед предприятиями задачи, если будут внедрены в технологические процессы.

Кроме искусственного интеллекта, существуют еще автоматизированные управляемые транспортные средства (AGV). Они снижают нагрузку на человеческий труд, а также повышают эффективность и безопасность при погрузочно-разгрузочных работах.

2. Электрическая складская техника.

Не менее важным шагом на пути к устойчивому развитию становится переход на электрические погрузчики. Машины, работающие от бортовых аккумуляторов, не дают выхлопных газов, тем самым являясь экологически чистыми и безопасными. К 2010 году более 60% всех покупок погрузчиков приходилось на электрические, и число это ежегодно растет.

Электропогрузчики отлично подходят для экономии средств по сравнению с пропановым, бензиновым или дизельным топливом. Кроме того, рабочие характеристики электрических погрузчиков улучшаются: доступная грузоподъемность уже превышает 40 тонн.

3. Батареи типа Li-Ion.

Эффективность вилочного погрузчика также будет увеличена за счет новых источников энергии. Например, литий-ионных батарей. Они являются благом для определенных отраслей. Например, батареи Li-Ion активно используются в холодильных камерах, которые быстро сокращают срок службы классических свинцово-кислотных аккумуляторов. Кроме того, литий-ионные аккумуляторы можно использовать в круглосуточных складских работах. Поскольку их можно заряжать быстрее, чем свинцово-кислотные аккумуляторы, вилочные погрузчики могут работать дольше.

Другие преимущества литий-ионных перед свинцово-кислотными батареями:

минимальные затраты на обслуживание;
доступность в точках продаж;
увеличенный ресурс;
хорошая экономия энергии;
ускоренная зарядка;
отсутствие вредных испарений.

По мере развития технологии ожидается широкомасштабное распространение литий-ионных аккумуляторов. Это приведет к снижению цен, а также к лучшему масштабированию и распространению устройств.

4.Вилочные погрузчики на топливных элементах.

В так называемом топливном элементе электричество синтезируется по итогу реакции между водородом и кислородом. Эти элементы являются экологически чистой альтернативой бензину и дизелю — в качестве побочного продукта они производят только воду.

Подобно литий-ионным батареям, погрузчик, работающий на топливных элементах, имеет минимальный уровень шума. Технику можно подзарядить за несколько минут; это 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.