CN102139831B - 集装箱起重机及其装箱和卸箱方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种集装箱起重机及其装箱和卸箱方法，其中该集装箱起重机包括：起重机大梁(3)；主小车(1)，可沿起重机大梁(3)移动；主小车吊具(2)，随主小车(1)运动；以及支撑柱(4)，还包括：转接升降平台(5)，用于升降待装卸集装箱；副小车机构，包括沿起重机大梁(3)可移动地设置的副小车(6)和配置在副小车(6)上的副小车吊具(7)，用于在转接升降平台(5)上装卸集装箱。根据本发明的集装箱起重机，合理优化了组合作业节点设置，最大可能地减少了装卸作业时等待集卡时间的发生，提高了设备性价比，加快了工作效率。根据本发明的集装箱起重机装箱和卸箱方法，应用了上述集装箱起重机。

Description

集装箱起重机及其装箱和卸箱方法

技术领域

本发明涉及起重机领域，具体而言，涉及一种集装箱起重机及其装箱和卸箱方法。

背景技术

近年来，为满足港口集装箱装卸业快速发展对装卸设备提出的越来越高的要求，港口装备制造商及相关科研研究机构一直致力于提升岸边集装箱起重机装卸作业效率的研究与新产品的开发，但现有专利技术产品普遍存在能耗大、自重及轮压大、成本高、对港口码头基建要求高、对箱难、组合作业节点设置不合理、对结构件冲击影响大、司机操作舒适程度差等不足。

在现有的岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)作业过程中，随着船舶大型化的不断发展，对岸桥的装卸效率要求越来越高，而由于岸桥整机金属结构自身及码头许用轮压的限制，导致岸桥不可能做得无限大，且受到司机操作舒适性的限制，也使岸桥机构的工作速度不可能无限的提升，所以我们必须从装卸的方法和集装箱起重机的自身结构入手，努力寻找新的装卸工艺和方法。

传统的集装箱起重机一般为单小车单吊具(或双箱吊具)形式，它的作业流程为：小车在起重机最前端(从集装箱船舶上)起吊集装箱，然后小车运行到集卡上部位置时，下放集装箱到集卡上；吊具锁销扭转后，空吊具沿原行程返回继续作业。这样的作业过程存在以下弊端：若没有集卡到来时，必须等待集卡到来，就会造成较长的等待时间；整个作业过程中小车在满载和空载行程中的时间没有得到充分利用，导致效率低下；若为双箱吊具形式的起重机，对司机的操作技能要求较高，且高空作业同时对两箱困难，而且当下放到集卡时对集卡的停车位置和司机操作都要求很高，同样造成了调整时的等待时间。

发明内容

本发明旨在提供一种集装箱起重机及其装箱和卸箱方法，合理优化了组合作业节点设置，最大可能地减少了装卸作业时等待集卡时间的发生，提高了设备性价比，加快了工作效率。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种集装箱起重机，包括：起重机大梁；主小车，设置在起重机大梁的第一端，可沿起重机大梁移动；主小车吊具，设置在主小车下方，随主小车运动；以及支撑柱，还包括：转接升降平台，转接升降平台可升降地设置在支撑柱上，用于升降待装卸集装箱；副小车机构，副小车机构设置在起重机大梁的第二端，包括沿起重机大梁可移动地设置的副小车和配置在副小车上的副小车吊具，副小车吊具的运动区域在主小车吊具运动区域的下方，用于在转接升降平台上装卸集装箱。

进一步地，主小车吊具上还设置有高度传感器，用于获取主小车吊具的高度信号，转接升降平台根据高度信号调整自身高度，与主小车吊具对准。

进一步地，副小车吊具和转接升降平台上均设有位置参数检测装置，副小车吊具根据转接升降平台的位置参数进行作业动作，转接升降平台根据副小车吊具的位置参数进行作业动作。

进一步地，转接升降平台还包括导向板，导向板位于转接升降平台四周，相对于转接升降平台的承载面倾斜设置，用于定位集装箱。

进一步地，集装箱起重机还包括：防撞报警系统，防撞报警系统包括设置在主小车和/或副小车上的红外报警装置或者超声波报警装置，用于防止主小车与副小车的干涉。

根据本发明的另一方面，提供了一种应用上述集装箱起重机的卸箱方法，包括主小车吊具从集装箱船舶上抓取集装箱，主小车沿起重机大梁将集装箱运送至转接升降平台；转接升降平台接收集装箱，并向下运动至副小车吊具的高度；副小车吊具从转接升降平台上卸载集装箱，副小车将集装箱运送至指定卸载处，完成对箱卸载。

进一步地，转接升降平台接收集装箱之前还包括：转接升降平台根据所述主小车吊具的高度信号调整自身高度，并与主小车吊具对准。

进一步地，转接升降平台向下运动至副小车吊具的高度包括：副小车吊具根据转接升降平台的位置参数确定的运动路径作业，转接升降平台根据副小车吊具的位置参数确定的运动路径作业。

根据本发明的再一方面，提供了一种应用上述集装箱起重机的装箱方法，包括：副小车吊具从集装箱存放处抓取集装箱，副小车将集装箱沿起重机大梁运送至转接升降平台；转接升降平台接收集装箱，并上升至主小车吊具的高度；主小车吊具从转接升降平台上抓取集装箱，主小车将集装箱运送至集装箱船舶处，并对箱装载。

进一步地，转接升降平台接收集装箱，并上升至主小车吊具的高度包括：转接升降平台接收集装箱之前，副小车吊具通过高度传感器将高度信号传递给转接升降平台，转接升降平台根据高度信号调整自身高度，迎合副小车吊具的动作；转接升降平台在接收到集装箱后，根据主小车吊具的高度信号调整自身高度，并与主小车吊具对准。

根据本发明的技术方案的集装箱起重机，具有以下优点：

1.在总结现有技术诸多不足的基础上，合理优化了组合作业节点设置，最大可能地减少了装卸作业时等待集卡时间的发生；

2.在有效提升岸边集装箱起重机装卸作业效率的同时，大幅降低了设备成本及海陆两侧最大轮压，可大大减低港口码头基建投入，同时适合在原有码头使用；

3.提高了设备性价比，降低了设备使用维护成本；

4.便于旧设备改造提升；

5.理论设计生产率有较大提升。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的集装箱起重机的结构示意图；以及

图2示出了根据本发明的集装箱起重机的作业流程图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示，根据本发明的实施例的集装箱起重机，包括：起重机大梁3；主小车1，设置在起重机大梁3的第一端，可沿起重机大梁3移动；主小车吊具2，设置在主小车1下方，随主小车1运动；以及支撑柱4，还包括：转接升降平台5，转接升降平台5可升降地设置在支撑柱4上，用于升降待装卸集装箱；副小车机构，副小车机构设置在起重机大梁3的第二端，包括沿起重机大梁3可移动地设置的副小车6和配置在副小车6上的副小车吊具7，副小车吊具7的运动区域在主小车吊具2运动区域的下方，用于在转接升降平台5上装卸集装箱。转接升降平台5的升降驱动装置为机械驱动或者液压驱动。机械驱动方式为链条驱动或者齿轮驱动。转接升降平台5的升降导引部分由刚性材料制成，可以确保平台稳定升降作业。

本实施例的集装箱起重机，在原有岸边集装箱起重机的支撑柱4中间设置了一个可以根据作业需要自动调整高度位置的转接升降平台5，转接升降平台5沿支撑柱4做上下的升降运动，以使集装箱随之升降，将集装箱从主小车吊具2上转运到副小车7上。在主小车1的沿起重机大梁3的运行轨道的下游设置有特殊设计的副小车6，该副小车配置有与主小车1的主小车吊具2同样规格的副小车吊具7，副小车6与主小车1共用起重机大梁3上的小车运行轨道，具备与主小车1相同的起升和小车运行功能。主小车1、副小车6运行速度及起升速度根据岸边集装箱起重机主参数的不同计算优化确定。在本实施例中，由于采用主小车1、副小车6结构后，主小车1作业功能发生了大的变化，主、副小车运行速度及起升速度要小于原有起重机，可优化机构性能及成本。

作为本发明的一种优选实施方式，主小车吊具2上还设置有高度传感器，用于获取主小车吊具2的高度信号，转接升降平台5根据高度信号调整自身高度，与主小车吊具2对准。更近一步地，高度传感器包括高度采集触发器和旋转编码器。本实施例的主小车机构在A区域内实现集装箱从集装箱船舶10到转接升降平台5的转运作业，主小车机构包括主小车1和主小车吊具2，当主小车机构移动到目标集装箱，通过主小车吊具2的导板装置导引吊具对箱后，锁销机构动作，将集装箱与主小车吊具2连接，当锁销扭转时触发在锁销机构上设置的触发器，发出触发指令信号给PLC控制电路，PLC控制电路将安装在主起升机构上的旋转编码器采集到的集装箱高度信息处理后传递到转接升降平台5及副小车6的控制系统；转接升降平台5根据从主小车1上接收到的目标集装箱的位置信息，自动调整自身高度到目标位置迎接主小车吊具2运送来的集装箱，调整转接升降平台5高度位置的目的是迎合主小车机构的吊运作业，使主小车机构的运动以小车水平运行作业为主，保证主小车机构以最短路径及最少时间将吊运的集装箱放置在转接升降平台5上，省去了主小车吊具2的升降作业，使主小车吊具2与转接升降平台5之间的集装箱转送简单快速，有助于主小车机构快速完成在A作业区的装卸作业。为了便于在转接升降平台5上对集装箱进行快速定位，在转接升降平台5上还包括有导向板，该导向板相对于转接升降平台5的承载面倾斜设置，当主小车吊具2将集装箱放入转接升降平台5时，集装箱可以沿导向板的倾斜面滑入转接升降平台5的正确安装位置，节省了主小车吊具2的找准时间。

作为本实施例的进一步改进，副小车吊具7和转接升降平台5上均设有位置参数检测装置，副小车吊具7根据转接升降平台5的位置参数进行作业动作，转接升降平台5根据副小车吊具7的位置参数进行作业动作。转接升降平台5在B区内沿垂直方向进行升降作业，转接升降平台5与副小车6根据各自获取的对方的位置参数信息相互实时监视。转接升降平台5在接到来自主小车1的集装箱后，根据副小车6的位置信息判断下一步作业动作；若副小车6在卸完上一只集装箱后已返回到目标位置，则转接升降平台5维持原接箱位置不动，等待副小车6吊取集装箱；若副小车6在卸完上一只集装箱后尚未返回到目标位置，转接升降平台5立即启动下降动作，迎合副小车6的取箱作业，有效减少了等待时间，提高了作业效率。

副小车机构在C区域内实现集装箱从转接升降平台5到指定卸载处的吊装作业，这里的指定卸载处指的是集卡9，副小车6根据检测到的转接升降平台5的位置参数信息确定其运动路径，便于在主小车1将集装箱卸载到转接升降平台5并离开卸载位置时，或在转接升降平台5下降的合适位置上，副小车6能及时从转接升降平台5上吊取目标集装箱，并在其工作区域内快速将集装箱放置在集卡9上，完成吊装作业。副小车6根据转接升降平台5的实时位置自动调整副小车吊具7的高度及位置。在主小车机构将集装箱放置在转接升降平台5上，空载沿原行程返回进行下一次吊装作业过程中，副小车6从转接升降平台5上起吊集装箱，并将集装箱吊运到集卡9上，实现将集装箱从转接升降平台5上转运到集卡9的吊装作业全过程。副小车机构还设置有极限、超载、超速等安全保护系统，使副小车机构能够安全运行。

主副小车运行、主副小车升降及转接升降平台5升降的作业动作，通过内置的控制系统实现了吊运路径最优，有效重叠了各工作区域的作业时间，实现了吊装过程的优化，较大地提高了装卸效率。

主小车1的水平作业范围位于最大外伸距到转接升降平台5之间(即：A区域内)，副小车6的水平作业范围位于转接升降平台到最大后伸距之间(即：C区域内)，根据本发明的实施例的集装箱起重机，将原有岸桥小车方向的水平作业区域分成两大作业区，分别由主小车机构、副小车机构承担两大作业区的作业，主小车机构承担集装箱船舶10与转接升降平台5之间的集装箱的装(卸)作业，副小车6承担转接升降平台5与集卡9之间的集装箱的装(卸)作业。在主小车机构和副小车机构之间还设置有接触式或非接触式防撞报警系统，可确保主、副小车在不相互干涉情况下安全作业，防撞报警系统包括设置在主小车1和/或副小车6上的红外报警装置或者超声波装置，当主副小车之间的距离过近，超过了控制装置限定的最小距离时，控制装置就会发出警报，提醒工作人员注意，从而避免主副小车相撞事件的发生。同时采用专有的防摇、自动对位及自动识别与控制技术，实现自动化或半自动化组合作业。

正常作业状态下，转接升降平台5及主小车机构、副小车机构均采用自动作业模式，也可以根据实际情况单独或全部切换为手动或半自动作业模式。主小车1上设置有司机室，司机在自动作业模式下主要监控主小车1吊箱时的对箱动作，在半自动或手动作业模式下负责主小车1的装卸操作。在副小车6上设置有作业监控室8(或副驾驶室)，在自动作业模式下监控副小车6及转接升降平台5的作业情况，在其它作业模式下进行副小车6及转接升降平台5的短时操作控制。

如图2所示，为根据本发明的集装箱起重机的作业流程图。在本发明的集装箱起重机中，将起重机的作业区域分为主小车作业区域A和转接升降平台作业区域B，以及副小车的作业区域C，主小车作业区域A与副小车作业区域C通过转接升降平台作业区域B连接在一起，其中主小车作业区域A始终是位于副小车作业区域C上方的。以将集装箱从集装箱船舶10上搬运至集卡9上为例，其具体实现过程如下：主小车机构运行至集装箱船舶10上的待搬运集装箱处，与集装箱完成对箱之后，主小车机构中的主小车吊具2上的锁销将集装箱锁住，设置在锁销上的触发器向旋转编码器发出触发信号，旋转编码器通过现场计算机进行计算，并获取此时的主小车吊具2的对箱高度，然后将这一高度信号传递给转接升降平台5上的PLC控制装置，PLC控制装置根据接收到的高度信号控制转接升降平台5的驱动机构，使升降平台5处于与主小车吊具2对接的高度。然后主小车机构在作业区域C中沿起重机大梁3水平移动，当其移动到转接升降平台5的位置时，将集装箱从主小车吊具2转运到升降平台5上，然后主小车机构沿原路返回，继续吊运作业。升降平台5将集装箱下放到合适的位置，在监控室7内的工作人员操控副小车机构运动，使副小车吊具2抓取集装箱，然后通过副小车机构的PLC控制电路进行控制，将副小车机构上的集装箱放置到集卡9上，实现集装箱从转接升降平台5到集卡9的转运。在副小车机构上将集装箱放入集卡9的过程中，转接升降平台5根据获取的主小车吊具2的高度信号以及与副小车机构的相互作业信号调整自身作业状态选择最优吊装作业路径，进行下一轮的吊运。从集卡9到集装箱船舶10的转运过程为上述过程的逆过程，作业原理基本相同。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：将原有岸边集装箱起重机单一的作业过程，通过组合作业的方式分割为相互关联但又相互独立的三个作业过程，即主小车机构、副小车机构的吊装作业与转接升降平台5的上下移动作业过程，优化了集装箱吊装作业路径，各作业过程又实现了交叉重合作业，最大可能地缩短了一个吊装作业循环的工作时间，装卸作业效率提升显著；完全改变了原有岸桥主小车机构作业范围及作业模式，将主小车机构的主起升机构由原来的主要作业机构改变为辅助作业机构(采用可自动调整高度的转接升降平台5，较大地减少了主小车1起升作业距离)，使起升速度大幅降低，从而降低了成本。合理地组合排列了各作业过程，使岸边集装箱起重机在正常作业状态下始终保持只有一个集装箱的负荷(特殊情况短时承载两只集装箱)，同时部件重量增加不大，轮压增加较小，不需要增加码头基建费用，可在原有码头安全使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种集装箱起重机，包括：

起重机大梁（3）；

主小车（1），设置在所述起重机大梁（3）的第一端，可沿所述起重机大梁（3）移动；

主小车吊具（2），设置在所述主小车（1）下方，随所述主小车（1）运动；

以及支撑柱（4），其特征在于，还包括：

转接升降平台（5），可升降地设置在所述支撑柱（4）上，用于升降待装卸集装箱；

副小车机构，设置在所述起重机大梁（3）的第二端，包括沿所述起重机大梁（3）可移动地设置的副小车（6）和配置在所述副小车（6）上的副小车吊具（7），所述副小车吊具（7）的运动区域在所述主小车吊具（2）运动区域的下方，用于在所述转接升降平台（5）上装卸所述集装箱；所述主小车吊具（2）上还设置有高度传感器，用于获取所述主小车吊具（2）的高度信号，所述转接升降平台（5）根据所述高度信号调整自身高度，与所述主小车吊具（2）对准；所述副小车吊具（7）和所述转接升降平台（5）上均设有位置参数检测装置，所述副小车吊具（7）根据所述转接升降平台（5）的位置参数进行作业动作，所述转接升降平台（5）根据所述副小车吊具（7）的位置参数进行作业动作。

2.根据权利要求1所述的集装箱起重机，其特征在于，所述转接升降平台（5）还包括导向板，所述导向板位于所述转接升降平台（5）四周，相对于所述转接升降平台（5）的承载面倾斜设置，用于定位所述集装箱。

3.根据权利要求2所述的集装箱起重机，其特征在于，还包括：防撞报警系统，包括设置在所述主小车（1）和/或所述副小车（6）上的红外报警装置或者超声波报警装置，用于防止所述主小车（1）与所述副小车（6）的干涉。

4.一种应用权利要求1所述的集装箱起重机的卸箱方法，其特征在于，包括：

主小车吊具（2）从集装箱船舶（10）上抓取集装箱，主小车（1）沿起重机大梁（3）将所述集装箱运送至转接升降平台（5）；

所述转接升降平台（5）接收所述集装箱，并向下运动至副小车吊具（7）的高度；

副小车吊具（7）从所述转接升降平台（5）上卸载所述集装箱，副小车（6）将所述集装箱运送至指定卸载处，完成对箱卸载。

5.根据权利要求4所述的卸箱方法，其特征在于，所述转接升降平台（5）接收所述集装箱之前还包括：所述转接升降平台（5）根据所述主小车吊具（2）的高度信号调整自身高度，并与所述主小车吊具（2）对准。

6.根据权利要求4所述的卸箱方法，其特征在于，所述转接升降平台（5）向下运动至副小车吊具（7）的高度包括：所述副小车吊具（7）根据所述转接升降平台（5）的位置参数确定的运动路径作业，所述转接升降平台（5）根据所述副小车吊具（7）的位置参数确定的运动路径作业。

7.一种应用权利要求1所述的集装箱起重机的装箱方法，其特征在于，包括：

副小车吊具（7）从集装箱存放处抓取集装箱，副小车（6）将所述集装箱沿起重机大梁（3）运送至转接升降平台（5）；

所述转接升降平台（5）接收所述集装箱，并上升至主小车吊具（2）的高度；

所述主小车吊具（2）从所述转接升降平台（5）上抓取所述集装箱，主小车（1）将所述集装箱运送至集装箱船舶（10）处，并对箱装载；

所述转接升降平台（5）接收所述集装箱，并上升至主小车吊具（2）的高度包括：

所述转接升降平台（5）接收所述集装箱之前，所述副小车吊具（7）通过高度传感器将高度信号传递给所述转接升降平台（5），所述转接升降平台（5）根据所述高度信号调整自身高度，迎合所述副小车吊具（7）的动作；所述转接升降平台（5）在接收到所述集装箱后，根据所述主小车吊具（2）的高度信号调整自身高度，并与所述主小车吊具（2）对准。

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