CN101412474A - 集装箱的自动化运输和堆垛方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种集装箱的自动化运输和堆垛方法及装置，用吊装设备将集装箱从第一区域转移到邻近该区域的处于初始位置的平面运输设备中，该平面运输设备可沿铺设于地面的第一组轨道运动；通知该平面运输设备开始自动运行，至处于初始位置的空间运输设备而停止；该空间运输设备可沿铺设于地面的第二组轨道运动；该空间运输设备可抓取集装箱、携带集装箱进行上升、平面内移动和下降以及释放集装箱；用空间运输设备将集装箱搁置到验箱区域中设定位置；将空间运输设备返回初始位置，将该平面运输设备返回初始位置，该空间运输设备的初始位置是依一定的策略而变化的；可提高作业效率和运行可靠性、降低运行成本，减少能源消耗和废气排放，保护环境。

Description

集装箱的自动化运输和堆垛方法及装置

技术领域

本发明涉及集装箱转运过程所采用的方法及装置。

背景技术

现有的集装箱转运过程，通常采用通用的运输设备和多个操作该些运输设备的工作人员来完成。比如，一种典型的需要进行集装箱转运的过程发生于集装箱下线后运输到验箱区进行最后的检验。这一运输过程是集装箱的重要生产过程之一。一般地，生产线平均每三分钟可有一台集装箱从出箱口下线，现有的工艺是在集装箱出箱口处使用堆高能力为五层或七层的堆高机将下线的集装箱铲运到验箱区：距离稍近一些的只需使用一台堆高机即可，距离稍远一些的则需要一台堆高机和一台运箱拖车配合工作。

一方面，因为堆高机的使用成本较高，并且由于堆高机采用柴油作动力燃料，工作时耗油量大，能源利用率较低，并且排放大量废气；另一方面，由于堆高机的工作效率相对较低，为保证正常运箱，堆高机需要连续满负荷工作，所以故障率和维修成本也相应较高；此外，堆高机等运输机械还需配备大量的辅助人员，使得人力成本较高。

可见，现有的集装箱转运过程中的运输和堆垛方式，存在作业效率低下，可靠性低，运行成本高，能耗较大，对环境有影响等诸多缺点。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，而提出一种新的集装箱的运输和堆垛方法及装置，以提高作业效率和运行可靠性、降低运行成本，减少能源消耗和废气排放，保护环境。

为了实现上述目的，本发明提出一种集装箱的自动化运输和堆垛方法，用以将集装箱从第一区域转运到第二区域，包括步骤：

a、用吊装设备将集装箱从第一区域转移到邻近该第一区域的处于初始位置的平面运输设备中，该平面运输设备可沿铺设于地面的第一组轨道运动；

b、通知该平面运输设备开始自动运行，该平面运输设备沿该第一组轨道自动运行至处于初始位置的空间运输设备而停止；该空间运输设备可抓取并携带集装箱进行上升、平面内移动和下降以及释放集装箱；

c、用空间运输设备将集装箱堆垛到该第二区域中的设定位置；

d、将空间运输设备返回初始位置，将该平面运输设备返回初始位置，该空间运输设备的初始位置是依一定的策略而变化的；

e、返回步骤a。

其中，在步骤d中，将该平面运输设备返回初始位置发生于步骤b中该集装箱可靠离开该平面运输设备后，而该集装箱可靠离开该平面运输设备是由设置于该平面运输设备的检测装置检测到该集装箱离开该平面运输设备的距离超过设定的距离范围而判断出来的；

该空间运输设备可沿铺设于地面的第二组轨道运动，该第二组轨道及其端头连线所构成的区域与该验箱区域基本重叠；将该空间运输设备设置成包括至少两个可沿该第二组轨道运动的支撑、架于该些支撑上的空间轨道以及可在该空间轨道上运动的运载部分，该空间轨道与该第二组轨道相垂直；该运载部分包括用以抓取和释放集装箱的吊具以及带动该吊具上下运动的升降机构；

将该第二组轨道与该第一组轨道平行设置；将第一组轨道设置于该第二组轨道的一侧。

将该第一组轨道铺设成平行分布的至少两套轨道，每套轨道可容纳一套平面运输设备在其上运动。

进一步地，为了实现上述目的，本发明设计制造一种集装箱的自动化运输和堆垛的装置，包括将集装箱从第一区域转移到邻近该第一区域的处于初始位置的平面运输设备中的吊装设备，还包括：铺设于地面的第一轨道和可承载集装箱在该第一组轨道上运动的平面运输设备；以及，铺设于地面的第二轨道和可在该第二组轨道上运动并抓取并携带集装箱进行上升、移动和下降以及释放集装箱的空间运输设备。

其中，该平面运输设备上设用以探测该平面运输设备与该空间运输设备之间距离的第一检测装置；以及，用以探测装载于该平面运输设备上的集装箱被吊离开之后与该平面运输设备之间距离的第二检测装置；

该空间运输设备包括至少两个可沿该第二组轨道运动的支撑、架于该些支撑上的空间轨道以及可在该空间轨道上运动的运载部分；该空间轨道与该第二组轨道相垂直；该运载部分包括用以抓取和释放集装箱的吊具以及带动该吊具上下运动的升降机构；

该第一组轨道与该第二组轨道平行，该第一组轨道并设置于该第二组轨道的一侧。

与现有技术相比，采用本发明的集装箱的自动化运输和堆垛方法及其装置，可提高作业效率和运行可靠性、降低运行成本，减少能源消耗和废气排放，保护环境。

附图说明

图1是本发明的集装箱的自动化运输和堆垛方法及其装置实施例的、从水平面观察的运行过程示意图；

图2是本发明的集装箱的自动化运输和堆垛方法及其装置实施例的、从竖直面观察的运行过程示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明予以进一步地详尽阐述。

本发明的集装箱的自动化运输和堆垛方法及其装置实施例，如图1和图2所示，集装箱的生产场地可以大概地划分出加工区1和验箱区2，该验箱区2基本为一矩形区域，由加工区1出品的集装箱，通过一工作人员对一装卸设备3的操作，比如：吊车，转移到可在沿横向地贯穿验箱区2的地面的第一组轨道4上自动运行的地面运输设备5，比如：平车，地面运输设备5接收到开始工作的指令后，自动运行、将集装箱运送到设定位置后，也就是空间运输设备6，比如：桥架型起重机所在的位置，经由另一工作人员的操作，通过空间运输设备6将处于地面运输设备5上的集装箱吊离、并在空中运送到设定的位置后再放置到地面。然后，空间运输设备6回复到初试位置，而该初始位置是依一定的策略而变化的，等待进入下一次的空间运输循环。而地面运输设备5则在检测到其上的集装箱被可靠吊离后就自动运行返回到初试位置去等待进入下一次的地面运输循环。如此循环往复，就可以自动化地、高效地将由加工区1下线的集装箱堆放运输和堆垛至验箱区2。需要说明的是，该空间运输设备6的初试位置是可以根据一定的策略而调整的，比如：在图1中，可先由靠近最左端的、最靠近地面轨道4的一端通过空间运输设备6进行起吊、沿一维方向移动、放落动作来依次地把验箱区2的该列区域堆满，显然，在进行一列区域内的堆放时，每次回复到初试位置，指的只是该空间运输设备6中负责起吊、沿一维方向移动、放落的部分返回到靠近地面轨道4的一端；在一列区域堆满后，该空间运输设备6的初试位置就相应地应该向右移动一个间隔，换句话来说，该空间运输设备6的初试位置会经历一个由左到右的、类似于扫描的运动过程。显然，该空间运输设备6在每列区域的堆放顺序可以是其它的方式，比如：自远离地面轨道4的一端开始，而空间运输设备6在整个区域的堆放顺序也可以是其它的方式，比如：自右往左，又比如：将整个区域分成若干个子区域，各子区域之间依照一定的顺序、各子区域内部依照一定的策略进行堆放。同时，地面运输设备5每次的运动是以该空间运输设备6为目标的，也就是说，地面运输设备5上设置相应的检测机构，可以根据其与该空间运输设备6的相对距离而调整其运动轨迹，最后相对该空间运输设备6而定位，比如：定位于该空间运输设备6的一端的旁边。

位于验箱区2的一端、横向地贯穿验箱区2的地面的第一组轨道4有相互平行设置的两套直线段轨道，每套直线段可以跑一地面运输设备5，而空间运输设备6是垂直于该第一组轨道4而设置，并纵向地跨越整个验箱区2，该些地面运输设备5是在直线段上来回运动，属于一维运动；该空间运输设备6包括一基座及其驱动机构和一小车及其驱动机构，该基座设有纵向地跨越该验箱区2并位于两端的两个立柱61和架设于该两个立柱上的横梁62，该小车63于该横梁62上经由其驱动机构可运动，该小车63并设有进行集装箱起落操作的吊具，需要说明的是，该基座还可包括位于中间的一个立柱64，用于在位于端头的两个立柱61之间跨度太大时起加强作用，显然，当跨度更大时，可以考虑添加更多的中间立柱64来提供必要的支撑。而基座的这些立柱并不是固定于一特定位置上的，而是着落于平行设置在地面上的第二组轨道7上的，并可经由其驱动机构而在该第二组轨道7上运动。显然，空间运输设备6在其上运动的该第二组轨道7与地面运输设备5在其上运动的该第一组轨道4是平行设置的，而该横梁62则垂直于该第二组轨道7，这样，被小车63传送的集装箱就可以在验箱区2的上空做二维运动，而被置放到该验箱区2区域范围内的任意位置，实际，加上集装箱的上下运动，集装箱本身是经历了三维运动而转移到适当位置的。

对于验箱区2的范围大致为240米长、90米宽的情况，该空间运输设备6的两端的立柱61的跨度大约为90米，中间的增强立柱64可设置在离两端均为约45米的地方。另外，第一组轨道4和第二组轨道7的长度应该与验箱区2的长度相当，也就是大约240米长，而该第二组轨道7及其端头之间连线构成的区域范围与验箱区2的区域范围基本重叠。另外，每个地面运输设备5上可以设计成运载一个集装箱8，也可以设计成同时运载两个或更多的集装箱8，并且在承载多个集装箱时既可以水平摊放，也可以竖直堆剁。集装箱在验箱区2里的摆放，也是既可以水平摊放，也可以竖直堆剁，集装箱堆剁的高度可以设定为两层，但堆剁的最大高度并不限于两层，当然，设置最高为两层的好处在于：可以减少集装箱的升空高度以加快运输处理速度和降低能耗。

该地面运输设备5上设运行控制器，该运行控制器在接收到开始运行命令后，通过位置感应检测装置配合变频电机运行控制进行实时定位，可使该地面运输设备5相对空间运输设备6而准确定位，比如定位精度控制在25毫米以内。并且，该地面运输设备5上还设置集装箱检测器，比如：超声波探测器，用以确定其上运载的集装箱是否已可靠地被空间运输设备6吊离，通过集装箱检测器的配置，可以在适当的时候，比如：集装箱吊离500毫米时，向运行控制器提供相应的报告信号，该运行控制器则可以根据该信号，控制该地面运输设备5返回到初试位置。显然，上述的向运行控制器发送开始运行的命令的方式可以多种，比如：通过一与控制器相连的控制开关，又比如：通过一无线遥控器，而控制器连接一无线接收器，可以接收该遥控器给出的信息。

可见，采用本发明的集装箱的自动化运输和堆垛方法及装置，相对现有技术所具有的有益效果包括：最少只需两个工作人员，可提高将集装箱运输至验箱区的作业效率约20％，大幅节约人员约50％、降低运行成本约50％，并可提高运行可靠性、减少能源消耗和废气排放，有利于生态环保。

根据该验箱区2区域范围的大小、集装箱下线的速率，地面运输设备5和空间运输设备6的数量和运动区间可以进行相应的搭配，比如：第一组轨道4不是位于该验箱区2的端头，而是位于该验箱区2的内部，第一组轨道4包含的轨道套数可以是除上述的二之外的一、三或其它值，相应地，在第一组轨道4上跑的地面运输设备5的数目也可以是其它值，显然，地面运输设备5的数目并不限定于与第一组轨道4所含轨道套数相等；又比如：空间运输设备6可以不是上述的一个，而可以是各管一区域的两个或多个。换句话来说，地面运输设备5和空间运输设备6的分布可以成阵列状。

并且，该验箱区2区域范围也不限定于上述的矩形，换成其它的形状，比如圆形，也是可以的，当然，这时第二组轨道7与第一组轨道4要设计成圆弧段，地面运输设备5也由直线运动变成圆弧运动，而空间运输设备6则可以由基座的线形移动变换成一种绕圆心的转动，比如，可以中间的立柱为轴、以两端的立柱支腿进行旋转。

上述内容，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限制本发明的实施方案，本领域普通技术人员根据本发明的主要构思和精神，可以十分方便地进行相应的变通或修改，故本发明的保护范围应以权利要求书所要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种集装箱的自动化运输和堆垛方法，用以将集装箱从第一区域转运到第二区域，其特征在于，包括步骤：

a、用吊装设备将集装箱从第一区域转移到邻近该第一区域的处于初始位置的平面运输设备中，该平面运输设备可沿铺设于地面的第一组轨道运动；

b、通知该平面运输设备开始自动运行，该平面运输设备沿该第一组轨道自动运行至处于初始位置的空间运输设备而停止；该空间运输设备可抓取并携带集装箱进行上升、平面内移动和下降以及释放集装箱；

c、用空间运输设备将集装箱堆垛到该第二区域中的设定位置；

d、将空间运输设备返回初始位置，将该平面运输设备返回初始位置，该空间运输设备的初始位置是依一定的策略而变化的；

e、返回步骤a。

2.如权利要求1所述的集装箱的自动化运输和堆垛方法，其特征在于：在步骤d中，将该平面运输设备返回初始位置发生于步骤b中该集装箱可靠离开该平面运输设备后，而该集装箱可靠离开该平面运输设备是由设置于该平面运输设备的检测装置检测到该集装箱离开该平面运输设备的距离超过设定的距离范围而判断出来的。

3.如权利要求1所述的集装箱的自动化运输和堆垛方法，其特征在于：该空间运输设备可沿铺设于地面的第二组轨道运动，该第二组轨道及其端头连线所构成的区域与该验箱区域基本重叠；将该空间运输设备设置成包括至少两个可沿该第二组轨道运动的支撑、架于该些支撑上的空间轨道以及可在该空间轨道上运动的运载部分，该空间轨道与该第二组轨道相垂直；该运载部分包括用以抓取和释放集装箱的吊具以及带动该吊具上下运动的升降机构。

4.如权利要求1所述的集装箱的自动化运输和堆垛方法，其特征在于：将该第二组轨道与该第一组轨道平行设置。

5.如权利要求4所述的集装箱的自动化运输和堆垛方法，其特征在于：将第一组轨道设置于该第二组轨道的一侧。

6.如权利要求5所述的集装箱的自动化运输和堆垛方法，其特征在于：将该第一组轨道铺设成平行分布的至少两套轨道，每套轨道可容纳一套平面运输设备在其上运动。

7.一种实现权利要求1所述的集装箱的自动化运输和堆垛方法的装置，包括将集装箱从第一区域转移到邻近该第一区域的处于初始位置的平面运输设备中的吊装设备，其特征在于，还包括：铺设于地面的第一轨道和可承载集装箱在该第一组轨道上运动的平面运输设备；以及，铺设于地面的第二轨道和可在该第二组轨道上运动并抓取并携带集装箱进行上升、移动和下降以及释放集装箱的空间运输设备。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：该平面运输设备上设用以探测该平面运输设备与该空间运输设备之间距离的第一检测装置；以及，用以探测装载于该平面运输设备上的集装箱被吊离开之后与该平面运输设备之间距离的第二检测装置。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于：该空间运输设备包括至少两个可沿该第二组轨道运动的支撑、架于该些支撑上的空间轨道以及可在该空间轨道上运动的运载部分；该空间轨道与该第二组轨道相垂直；该运载部分包括用以抓取和释放集装箱的吊具以及带动该吊具上下运动的升降机构。

10.如权利要求9所述的装置，其特征在于：该第一组轨道与该第二组轨道平行，该第一组轨道并设置于该第二组轨道的一侧。

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