CN102126666A - 起重机吊具及其降落方法、起重机、以及船 - Google Patents

Abstract

一种用于提升集装箱的起重机吊具及其降落方法、起重机、以及船，本起重机吊具包括附接单元、吊货滑车、框架单元、位置调节单元以及固定单元。附接单元将起重机吊具可分离地附接至集装箱的上表面。吊货滑车具有通过绳索与起重机的吊运车相连的滑轮，并接合至附接单元以限制附接单元相对于吊货滑车的水平移动。框架单元由吊货滑车支撑，以相对于吊货滑车可水平地移动，该框架单元设置在吊货滑车下面，并且其间具有间隙。位置调节单元用于通过相对于附接单元移动框架单元而使框架单元对准集装箱。固定单元使集装箱和框架单元接合。

Description

起重机吊具及其降落方法、起重机、以及船

技术领域

本发明涉及一种起重机吊具(spreader)及其自动降落(land)方法，并且具体地本发明涉及一种起重机吊具以及能够使由于各种外界因素而摇摆的起重机吊具准确且快速地降落的自动降落方法。

背景技术

随着国家间或城市间的贸易量显著增加，运量(traffic volume)也增加。尤其是通过低运输费用的海路的运量快速增加。随着运量的这种快速增加，已出现像10,000 TEU集装箱船这样的超大型船舶，其能够装载大量的货物。此外，集装箱码头(container terminal)的规模正逐步扩大以足够停泊这种超大型船舶。这种集装箱码头包括安装在其中的多个大型起重机，这些起重机能够将集装箱装载到超大型船舶上以及从超大型船舶中卸载集装箱。

一般来说，集装箱起重机是一种用于在船舶和码头之间装载和卸载集装箱的设备。集装箱起重机的装载和卸载速度是决定整个码头的最大货物处理能力的核心因素。

图1是传统集装箱起重机示意图，其是一种用于装载和卸载集装箱的设施。参考图1，传统集装箱起重机包括门式框架和吊运车(trolley)T。包括柱P和梁B的门式框架安装在具有多个轮子W的底盘D上。吊运车T提起集装箱N，同时在梁B上在横向方向上移动。

这种集装箱起重机传动集装箱N，同时由于轮子W的驱动而在横向方向上(例如前向或后向)移动或者由于轮子W的方向改变而转动。

同时，吊运车T包括与集装箱N接合的吊具S。吊具S以如此灵活以致能够与各种不同宽度和长度的集装箱接合的方式来构造。

图2示出了正在传动集装箱10的传统吊具20。吊具20包括本体21以及相对于本体21能够伸展和收缩的伸缩框架22。由于伸缩框架22能够伸展和收缩，所以可将伸缩框架22的长度调节至如此合适以致与集装箱10的尺寸一致的长度。

此外，传统起重机通过调节吊运车T的纵向和横向位置来控制吊具20的纵向和横向位置，并且通过同时或继续驱动转动驱动装置(M)来控制吊具20的转动位置。

同时，形成在伸缩框架22的后部的扭锁机构(twist lockingmechanism)24插入至形成在集装箱10的四个角处的角铸件11，由此防止集装箱转动地偏离吊具20。

照此，当伸缩框架22对准集装箱10时，安装在伸缩框架22的四个角处的导板(flipper)23与形成在集装箱10的四个角处的角铸件(cornercasting)1 1接合。于是，集装箱10与吊具20接合。

然而，在这种传统集装箱起重机中，由于锚定的集装箱船颠簸或摇晃或者悬吊于吊运车的吊具在风中摇摆这样的外部因素，因此难于准确地控制吊具相对于集装箱的相对位置。

通常，当使吊具对准集装箱时，控制室中的起重机操作员依赖其眼睛。因此，当集装箱或吊具的位置由于外部因素而摇摆时，则十分难于准确地控制其间的相对位置。结果，花费大量的操作时间来使吊具和集装箱接合，因此工作效率降低。

为了解决这一问题，本申请人已提出了一种设备和方法，其通过使用附接元件将起重机吊具的框架单元附接到集装箱的上表面的特定位置，且然后相对于附接元件移动框架单元，从而将吊具定位在集装箱上的准确位置(参考韩国专利申请No.2009-0074305)。该设备具有吊货滑车(headblock)固定至框架单元的结构，该吊货滑车上安装有通过绳索(cable)与吊运车相连的滑轮。在这种结构中，通过使用附接元件将起重机吊具的框架单元固定至集装箱的上表面的恰当位置，且然后通过基于附接元件调节框架的相对位置来使框架单元对准集装箱。因此，尽管集装箱船颠簸或摇晃，也可将起重机吊具相对快速且准确地降落到集装箱上。

在很多情况下，即使在集装箱与吊具接合之后，仍需要精确地控制集装箱相对于吊货滑车的位置，当处于集装箱被提起的状态时尤其如此。然而，按照以上设备，吊货滑车固定，以使其相对于框架单元不能进行相对移动，存在一个问题，即，在起重机吊具和集装箱接合之后，吊货滑车和集装箱之间不能有相对位置移动。

发明内容

本发明提供了一种设备和方法，其能够在集装箱和起重机吊具接合之后精确地调节集装箱相对于与吊运车相连的吊货滑车的位置。

此外，本发明提供了一种设备和方法，其能够在将吊具降落到集装箱上之前精确地调节吊具相对于与吊运车相连的吊货滑车的位置。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于提升集装箱的起重机吊具。本起重机吊具包括：附接单元，用于将起重机吊具可分离地附接至集装箱的上表面；吊货滑车，具有通过绳索与起重机的吊运车相连的滑轮，并接合至附接单元以限制附接单元相对于吊货滑车的水平移动；框架单元，由吊货滑车支撑，以相对于吊货滑车可水平地移动；位置调节单元，用于通过相对于附接单元移动框架单元而使框架单元对准集装箱；以及固定单元，用于在框架单元对准集装箱时使集装箱和框架单元接合。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于提升集装箱的起重机吊具。本起重机吊具包括：吊货滑车，具有通过绳索与起重机的吊运车相连的滑轮；框架单元，由吊货滑车支撑，以相对于吊货滑车可水平地移动，该框架单元设置在吊货滑车下面，并且其间具有间隙；位置调节单元，包括中心壳体(center housing)，用于使中心壳体相对于框架单元移动；以及轴部分，限制吊货滑车相对于中心壳体的水平移动。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于降落起重机吊具的方法。本起重机吊具包括：附接单元，附接至集装箱的上表面；吊货滑车，通过滑轮与吊运车相连；以及框架单元，相对于附接单元可水平地移动并接合成相对于吊货滑车可水平地移动。本方法包括：探测集装箱的位置；将附接单元附接至探测到的集装箱的上表面；探测框架单元相对于集装箱的相对位置，并且基于附接单元来计算框架单元的位置移动路径；通过沿着计算的路径基于附接单元移动框架单元而使框架单元对准集装箱；从集装箱分离附接单元；以及在框架单元对准集装箱之后，调节框架单元相对于吊货滑车的相对位置。

附图说明

从以下结合附图给出的对实施方式的描述中，本发明的目的和特征将变得显而易见，附图中：

图1是传统集装箱起重机的示意图；

图2示出了传统起重机吊具；

图3是根据本发明的实施方式的起重机吊具的正视图；

图4是根据本发明的实施方式的起重机吊具的立体图；

图5是示出了根据本发明的实施方式的起重机吊具的位置调节单元的平面图；

图6示出了根据本发明的实施方式的起重机吊具没有对准集装箱的状态；

图7描绘了根据本发明的实施方式的起重机吊具对准集装箱的状态；

图8示出了在起重机吊具和集装箱接合之后吊货滑车相对于集装箱相对地移动的状态；以及

图9呈现了在起重机吊具和集装箱接合之后框架单元相对于吊货滑车相对地移动的状态。

具体实施方式

以下，将参考附图详细描述本发明的实施方式，以使本领域技术人员能够容易地实施这些实施方式。

图3是根据本发明的实施方式的起重机吊具的正视图。图4是图3的起重机吊具的立体图。图5是示出了起重机吊具的位置调节单元的平面图。图6和图7是示出了根据本发明的实施方式的起重机吊具对准集装箱的过程的平面图。图8是示出了在起重机吊具和集装箱接合之后吊货滑车相对于集装箱相对地移动的状态的图示。图9是示出了在起重机吊具和集装箱接合之后框架单元相对于吊货滑车相对地移动的状态的图示。

参考图3和图4，根据本发明的实施方式的起重机吊具20包括吊货滑车100、框架单元110、以及附接单元120。通过绳索(未示出)，吊货滑车100与吊运车相连并由其支撑(参考图1)。框架单元110由吊货滑车100支撑。附接单元120布置成穿过吊货滑车100和框架单元110并附接至集装箱的上表面。

吊货滑车100通过绳索与吊运车相连，并且从吊运车垂下的绳索中途缠绕在安装于吊货滑车100中的主滑轮(head pulley)102周围，且然后返回至吊运车。驱动电机使该绳索卷起，因而提起吊具20(包括吊货滑车100)。

用于支持框架单元110的支撑滑轮101安装在吊货滑车100下面。支撑滑轮101支撑通过钢丝索(wire)安装在框架结构110上的对应位置处的支撑滑轮114。在吊货滑车100和框架单元110之间，为了稳定地支撑框架单元110，吊货滑车100的四个角处以及框架单元110上的对应位置处可分别安装有四对支撑滑轮101和114。照此，由于吊货滑车110由多对支撑滑轮101和114以及连接在支撑滑轮101和104之间的钢丝索支撑，框架单元110可在与吊货滑车100的表面平行的方向上相对地移动。

在该实施方式中，已描述吊货滑车100通过使用支撑滑轮101和114以及钢丝索来支撑框架单元110。然而，框架单元110可由链条以及用于支撑链条的支撑部分支撑，这些链条由金属材料或其它能够提供适当强度的材料形成，这些支撑部分形成在吊货滑车100和框架单元100中的每个上。这种结构也包含在本发明的范围内。

吊货滑车100具有形成在其中心的通孔103，附接单元120的轴部分122穿过该通孔。在通孔103下面，在沿着通孔103的周边的四个方向上设置有支撑辊(support roller)124。支撑辊124支撑轴122，以使其在轴向方向上移动。通孔103形成为具有比轴122的直径稍大的直径，并且支撑辊124在与吊货滑车100垂直的方向上引导轴122。因此，轴122可在通孔内垂直地移动而与通孔不接触。这时，多个支撑辊124可连续地形成在与吊货滑车100垂直的方向上，以便可在与吊货滑车100垂直的方向上稳定地引导轴122。

下面将描述框架单元110。框架单元110包括上框架111、下框架112、以及支架113。上框架111形成框架单元110的上板。下框架112平行于上框架111而形成，并形成框架单元110的下板。支架113插在上框架111和下框架112之间，从而保持其间的距离恒定。上框架111包括通过钢丝索由吊货滑车100的支撑滑轮101支撑的支撑滑轮114。下框架111的下表面面向集装箱180(参考图6)。在该实施方式中，已描述下框架112是板。然而，下框架112可为伸缩框架，其可根据集装箱180的尺寸伸展和收缩。

下框架112包括邻近传感器150以及设置在该下框架的下表面上的摄像机160。邻近传感器150可感测集装箱是否邻近下框架112而定位，并且摄像机160可通过对集装箱180的角部分成像来探测集装箱180的位置。此外，下框架112包括形成在其四个角处的固定单元140，并且固定单元140转动地接合至集装箱的四个角。当通过吊运车降下吊具时，首先通过摄像机160探测集装箱180的大概位置。基于探测结果，调节吊具的位置。在吊具接近集装箱180附近之后，使用邻近传感器150探测集装箱180的四个角是否邻近该邻近传感器而定位。将结合下文将要描述的位置调节单元130来描述基于邻近传感器150的探测结果使用位置调节单元130调节框架单元110的位置的过程。

下面，将描述附接单元120。附接单元120包括附接部分121和轴部分122。附接部分121附接并固定至集装箱的上表面，并且轴部分122支撑附接部分121，穿过下文将要描述的位置调节单元130的中心壳体131，并延伸至吊货滑车100的通孔103。

附接部分121可由磁铁构成，其可通过磁力附接至集装箱N的由金属材料形成的上表面。可替代地，附接部分121可由橡胶吸附板形成，其可通过吸附力附接。此外，当附接单元120通过使用具有预定重量或更大重量的适当材料而构成时，可预料这样的效果，即，附接部分121通过附接单元120的重量所产生的摩擦力大体附接并固定至集装箱的上表面。

轴部分122可形成为圆柱形，以相对于吊具S转动地支撑附接部分121。附接部分121固定至轴部分122的下端。轴部分122穿过位置调节单元130的中心壳体121。因此，当通过位置调节单元130的第一和第二水平移动部分而使中心壳体131相对于框架单元110相对地移动时，轴部分122也随中心壳体131一起相对于框架单元110相对地移动。

此外，轴部分122延伸至吊货滑车100的通孔130。多个支撑辊124通过夹具沿着通孔103的周边固定至吊货滑车100的下表面。在这种结构中，允许轴122相对于吊货滑车100的垂直移动，但限制该轴的水平移动。结果，当通过位置调节装置130使轴部分122在与框架单元110平行的方向上相对地移动时，受轴部分122限制的吊货滑车100也在平行方向以与轴部分122相同的方式移动。

当吊具邻近集装箱180而定位时，从吊具朝向集装箱180的上表面推进具有上述结构的附接单元120，并且附接单元120的附接部分121附接到集装箱180的上表面上。附接部分121大体附接并固定至集装箱180的上表面。因此，在附接部分122固定之后，吊具和集装箱180之间的相对摇摆明显减小，即使船舶颠簸或摇晃或者绳索由于风而摇摆。

此外，由于附接部分121附接至集装箱180，基于附接部分121驱动位置调节单元130，以使框架单元110转动或水平地移动。于是，框架单元110可对准集装箱180。

最后，通过包括扭锁机构142和导板141的固定单元140使吊具与集装箱180接合。将安装在框架单元110的下表面的一个角上的扭锁机构142插入到安装在集装箱180的这个角处的角铸件182中，从而阻止转动地偏离吊具。然后，使导板141与集装箱1 80的四个角接合。

图5示出了根据本发明的实施方式的位置调节单元130。位置调节单元130包括：中心壳体131，轴部分122穿过该中心壳体；第一和第二水平移动部分，用于在水平方向上传动中心壳体131；第一和第二驱动电机1331和1332，分别用于驱动第一和第二水平移动部分；以及第三驱动电机M，用于转动地驱动轴部分122。如图3所示，第三驱动电机M固定至中心壳体130。但是，第三驱动电机M也可固定至吊货滑车100。

第一水平移动部分包括第一支撑杆1342、第一导向壳体13212、以及第一螺母壳体13211。第一支撑杆1342穿过中心壳体13 1并沿着框架单元110的长轴方向安装。第一导向壳体13212及第一螺母壳体13211固定于第一支撑杆1342的两端，从而引导或传动第一支撑杆1342。第一螺母壳体13211安装在第一螺杆轴1351上。随着第一螺杆轴1351在顺时针或逆时针方向上转动，第一螺母壳体13211沿着框架单元110的短轴方向向前或向后移动。当第一螺母壳体13211沿着框架单元110的短轴方向向前或向后移动时，固定于第一螺母壳体13211的第一支撑杆1342也向前或向后移动，并且第一支撑杆1342穿过的中心壳体131执行同样的运动。固定于第一支撑杆1342的一端的第一导向壳体13212沿着第一导向杆1352引导第一支撑杆1342。

第二水平移动部分包括第二支撑杆1341、第二导向壳体13222、以及第二螺母壳体13221。第二支撑杆1341穿过中心壳体131，并沿着框架单元110的短轴方向安装。第二导向壳体13222和第二螺母壳体13221固定于第二支撑杆1341的两端，从而引导或传动第二支撑杆1341。第二螺母壳体13221安装在第二螺杆轴1353上。随着第二螺杆轴1353在顺时针或逆时针上转动，第二螺母壳体13221沿着框架结构110的长轴方向左右移动。当第二螺母壳体13221沿着长轴方向左右移动，固定于第二螺母壳体13221的第二支撑杆1341也左右移动，第二支撑杆1341穿过的中心壳体13 1执行同样的运动。固定于第二支撑杆1341的一端的第二导向壳体13222沿着第二导向杆1354引导第二支撑杆1341。

第一和第二支撑杆1342和1341可形成一对。

第一和第二驱动电机133 1和1332通过皮带分别与第一和第二螺杆轴1351和1353相连，并在水平方向上传动中心壳体131。第三驱动电机M通过像齿轮或皮带这样的电力传输元件(power transmission element)与附接单元120的轴部分122相连，并使轴部分122转动。当在附接单元120固定至集装箱的上表面之后向轴部分122施加转动驱动力时，由于轴部分122不转动，框架单元110绕附接单元120转动。

图6和图7示出了通过附接单元120和位置调节单元130使吊具的框架单元110对准集装箱1 80的过程。图6示出了附接单元120的附接部分121附接并固定至稍偏离集装箱的中心的位置的情形，该集装箱处于附接部分121稍转动的状态。此时，邻近传感器150用于获得框架单元110相对于集装箱180的相对位置关系。基于该结果，确定框架单元110的移动路径，并且驱动第一和第二驱动电机1331和1332，以使框架单元110移动至集装箱的中心。此外，驱动第三驱动电机M，以使框架单元110转动。照此，邻近传感器150用于探测框架单元110的位置和姿态，并基于探测结果驱动第一至第三驱动电机1331、1332、以及M。于是，框架单元110可对准集装箱180。

图8描绘了一种用于通过经由位置调节单元130调节吊货滑车100和框架单元110之间的相对位置来精确地控制吊货滑车100的位置的方法。参考图8，当在框架单元110的水平方向移动被限制的状态(例如，吊具固定至集装箱但集装箱未被提起而是放在底面上的状态)中驱动位置调节单元130时，框架单元110固定，但吊货滑车100相对于框架单元110相对地移动。在图8中，实线表示通过位置调节单元130使吊货滑车100在左侧方向上从中心移动的状态，而点划线表示通过位置调节单元130使吊货滑车100在右侧方向上从中心移动的状态。为了使吊货滑车100移动，需要释放附接单元120和集装箱的上表面的固定。吊货滑车100这种水平移动可将吊货滑车100精确地定位在期望的位置处。

图8示出了在框架单元110固定时驱动位置调节单元130以传动吊货滑车100的情形。另一方面，图9示出了在吊货滑车100的水平位置固定时(例如在吊具被吊运车提起时)驱动位置调节单元130以使框架结构110在左右方向上移动的情形。照此，当集装箱固定并接合至吊具且然后被吊运车提起并且驱动位置调节单元130以微调框架单元110的位置时，可精确地控制附接至框架单元110的集装箱的位置。

如果在吊具降落到集装箱上之前驱动位置调节单元130，可微调框架单元110的位置。结果，可精确地控制框架单元110的位置并使其对准集装箱。于是，框架单元110降落到集装箱上。根据起重机吊具及其自动降落方法，可通过固定至集装箱的吊具的附接单元以及用于基于附接单元来调节框架单元的位置和姿态的位置调节单元将由于地上或海上(例如活动港口)的各种外部因素而摇摆的吊具快速且准确地固定至集装箱，于是稳定地传动。

此外，即使在框架单元接合至集装箱之后，吊货滑车相对于框架单元相对地移动，或者框架单元相对于吊货滑车相对地移动，因而精确地控制接合至框架或吊货滑车的集装箱的位置。

虽然已关于优选实施方式示出并描述了本发明，但本领域技术人员应理解，在不背离如权利要求所限定的本发明的范围的前提下，可做出各种变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于提升集装箱的起重机吊具，包括：

附接单元，用于将所述起重机吊具可分离地附接至所述集装箱的上表面；

吊货滑车，具有通过绳索与起重机的吊运车相连的滑轮，并接合至所述附接单元以限制所述附接单元相对于所述吊货滑车的水平移动；

框架单元，由所述吊货滑车支撑，以相对于所述吊货滑车可水平地移动，所述框架单元设置在所述吊货滑车下面，并且其间具有间隙；

位置调节单元，用于通过相对于所述附接单元移动所述框架单元而使所述框架单元对准所述集装箱；以及

固定单元，用于在所述框架单元对准所述集装箱时使所述集装箱和所述框架单元接合。

2.根据权利要求1所述的起重机吊具，其中，所述附接单元包括附接至所述集装箱的上表面的附接部分以及用于支撑所述附接部分的轴部分，并且

所述轴部分由所述吊货滑车绕所述轴部分的轴线可转动地支撑。

3.根据权利要求2所述的起重机吊具，其中，所述轴部分由安装在所述吊货滑车中的多个辊轴向地可移动地支撑。

4.根据权利要求2所述的起重机吊具，其中，所述附接部分包括由磁铁或橡胶制成的附接板。

5.根据权利要求1所述的起重机吊具，其中，所述框架单元通过钢丝索由所述吊货滑车支撑。

6.根据权利要求1所述的起重机吊具，其中，所述位置调节单元包括：

中心壳体，所述附接单元的轴部分穿过所述中心壳体；

第一水平移动部分，与所述中心壳体相连并使所述框架单元在所述框架单元的长轴方向上移动；以及

第二水平移动部分，与所述中心壳体相连并使所述框架单元在所述框架单元的短轴方向上移动。

7.根据权利要求6所述的起重机吊具，其中，所述第一水平移动部分包括：

第一支撑杆，穿过所述中心壳体，沿着所述框架单元的长轴方向安装，并与所述中心壳体滑动地接触；

第一螺母壳体，安装在所述第一支撑杆的一端处；以及

第一螺杆轴，用于沿着所述框架单元的长轴方向水平地传动所述第一螺母壳体，并且

所述第二水平移动部分包括：

第二支撑杆，穿过所述中心壳体，沿着所述框架单元的短轴方向安装，并与所述中心壳体滑动地接触；

第二螺母壳体，安装在所述第二支撑杆的一端处；以及

第二螺杆轴，用于沿着所述框架单元的短轴方向水平地传动所述第二螺母壳体。

8.根据权利要求7所述的起重机吊具，进一步包括：

第一驱动电机，用于驱动所述第一螺杆轴；

第二驱动电机，用于驱动所述第二螺杆轴；以及

第三驱动电机，用于相对于所述轴部分的中心转动地驱动所述附接单元的轴部分。

9.一种起重机，包括根据权利要求1至8中任一项所述的起重机吊具。

10.一种船，包括根据权利要求9所述的起重机。

11.一种用于提升集装箱的起重机吊具，包括：

吊货滑车，具有通过绳索与起重机的吊运车相连的滑轮；

框架单元，由所述吊货滑车支撑，以相对于所述吊货滑车可水平地移动，所述框架单元设置在所述吊货滑车下面，并且其间具有间隙；

位置调节单元，包括中心壳体，用于使所述中心壳体相对于所述框架单元移动；以及

轴部分，限制所述吊货滑车相对于所述中心壳体的水平移动。

12.根据权利要求11所述的起重机吊具，其中，所述位置调节单元进一步包括：

第一水平移动部分，与所述中心壳体相连并使所述框架单元在所述框架单元的长轴方向上移动；以及

第二水平移动部分，与所述中心壳体相连并使所述框架单元在所述框架单元的短轴方向上移动，

其中，所述轴部分穿过所述中心壳体。

13.一种用于降落起重机吊具的方法，所述起重机吊具包括：附接单元，附接至集装箱的上表面；吊货滑车，通过滑轮与吊运车相连；以及框架单元，相对于所述附接单元可水平地移动并接合成关于所述吊货滑车可水平地移动，所述方法包括：

探测所述集装箱的位置；

将所述附接单元附接至探测到的集装箱的上表面；

探测所述框架单元相对于所述集装箱的相对位置，并且计算所述框架单元相对于所述附接单元的位置移动路径；

通过沿着计算的路径相对于所述附接单元移动所述框架单元而使所述框架单元对准所述集装箱；以及

从所述集装箱分离所述附接单元，并且在所述框架单元对准所述集装箱之后，调节所述吊货滑车和所述框架单元之间的相对位置。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，在从地面提起所述集装箱之后，执行调节所述吊货滑车和所述框架单元之间的相对位置，以调节所述框架单元的绝对位置。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，在从地面提起所述集装箱之前，执行调节所述吊货滑车和所述框架单元之间的相对位置，以调节所述吊货滑车相对于所述框架单元的相对位置。

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