CN102548889A - 用于串联升降集装箱处理的钢索支索系统 - Google Patents

Abstract

一种用于双吊式升降集装箱处理起重机的单钢索支索系统，其可单独地或同时地提升和放下成并排关系的一对集装箱。

Description

用于串联升降集装箱处理的钢索支索系统

技术领域

本发明主要涉及用于集装箱处理作业以在船岸之间运输集装箱的岸边起重机。较具体地说，本发明涉及用于由所述起重机移动的集装箱专用吊具(lifting spreader)设备的钢索支索系统。更具体地说，本发明涉及双集装箱式升降设备，其通过独立的专用吊具来接合两个集装箱；并通过单钢索支索系统使所述两个集装箱同时地并排地运动以及同时地或单独地上升和下降；而所述集装箱则悬挂在一个位置或通过所述起重机水平地运送。

背景技术

利用具有各种类型的集装箱处理高架移动起重机、或码头起重机的码头区域来装载和卸载集装箱运输船，这在现有技术中业已高度地和多元化地发展。因为航运公司希望缩短船舶在港口靠泊作业(卸载和加载)所花的时间，以便提高每艘船的效率。

码头起重机的集装箱处理率是以周期率来测量。由于起重机取决于集装箱在船上的存放位置将集装箱移动不同的距离而造成不同的周期率，结果使码头起重机的作业不稳定。例如，当码头起重机加载或卸载在整个船舶宽度上排开的每列集装箱时，相继的每列集装箱都会使起重机在船外移动较长的距离，而且处于堆迭中较深位置的每个集装箱会使其下降和提升的时间较长。每个相继的集装箱所增加的移动距离和起重机静止时间，会加到集装箱处理时间和最终的周期时间。通过使船舶可较快地卸载和加载，基本上可藉由缩减船舶的停机时间来完成生产率的提升。为促进该目的，业已有人不断作出努力和尝试，而本发明的多个集装箱的同时处理更为这些尝试中的另一改进。

然而，尽管现有技术业已揭示了集装箱处理起重机的许多设计、结构和形式，但它们全都是为特定的目标、目的以及减少船舶停工时间的要求而开发，在此之前已经设计和使用的设备和装置基本上包括常见的、预期的及显而易见的、公知的方法和机械的结构、组合和布置。这在通过考虑以下最接近的已知和相关的现有技术下，就会变得明显。

参照图1所示的典型的船舶在码头靠泊作业的视图。主要的集装箱处理设备包括沿着码头边13的导轨移动的一个或多个码头起重机11。一个可伸缩吊杆或起重机架15至少在拾取和存放两个位置之间延伸，诸如船坞和船舶17。在工作位置的起重机架从船坞向外部伸出悬臂以延伸到停泊的船舶之上。起重机上装有一个或多个运输吊车19，以便在安装于起重机架上的导轨上往复运动。已卸载或待加载的货运集装箱可暂时储存在装船泊位附近的堆场中。

在装船作业中，集装箱运输器21，诸如托车、拖车、或自动导引车(AGVs)，将集装箱23从堆场运送到码头。在那里，码头起重机从码头集装箱运输器或从中间缓冲机构或起重机提升集装箱23，并将它们移动到船舶17上，集装箱在该处下降入船上单元内。而在船舶卸载作业中则相反；码头起重机从船舶顶存取船上的集装箱，并将它们移到码头和地面上或码头运输器或中间缓冲集装箱保持机构上。

为了缩短周期率和提高靠泊作业的效率，起重机已发展为可在船舶和码头之间同时运送两个集装箱。在1970年，本专利申请受让人的前任公司获得了用于同时地、首尾相连或串联地处理两个集装箱的系统的专利(授予Zweifel等人的美国专利US 3,536,351)。随后有许多变型出现。

在使用长度增加或长度可变的集装箱时，该些设计产生问题。当集装箱的标准长度为20英尺时，起重机可以很容易地提升首尾相连的一对集装箱。然而，当集装箱长达40英尺时，由于若干原因，该长度的两个集装箱不能被现有技术专利所揭示的码头起重机设备以首尾相连方式提升。集装箱会伸出专用吊具的端部超过20英尺，专用吊具只可接合每个集装箱的20英尺长的一端，负荷会太大。在其它串联吊具中，在只提升一个20英尺的集装箱而不提升另一个集装箱的情况下，会使起重机架严重失衡。显然，可以设计起重机来处理该种不平衡问题，但其需要加固的起重机结构或不同的起重机设计。

在早些时候，确定了双吊式升降两个集装箱可解决不平衡问题。日本专利S54-6267揭示了该种结构(于1979年)。然而，用于集装箱处理的串联或双吊式升降方法的集装箱处理周期率仍可进一步改善以缩短周期。根据本发明设想的双吊式升降集装箱处理起重机大大脱离了现有技术所教导的传统观念和设计，在这种情况下，可提供一种钢索支索装置，其主要开发目的为进一步提高船舶靠泊作业的效率。它以不同和改进的方式来达到目的，并比现有技术的方法和仪器具有较便宜的机械要求。

本发明为该些发明的进一步改进方案，并且对缩短起重机的周期时间而言为一种显著的改进。其通过以单钢索支索系统来同时或独立地提升和降低集装箱，以便进一步提高可双吊式升降的集装箱处理起重机的效率。

发明内容

鉴于上述的目前现有的并在海港使用的现有技术类型的双吊式升降集装箱处理码头起重机和停泊操作的固有的已知和明显的缺点，本发明提供一种新的用于码头起重机作业的双吊式升降起重机结构，其中可使用所述结构来提高集装箱船舶的靠泊作业的效率。

将会在下文作更详细的叙述的本发明的主要目的为提供一种新的双吊式升降起重机设备和功能，其具有上述现有技术的所有优点以及许多新的技术特征，结果产生了新的用于靠泊作业的集装箱处理方法，所述方法没有被任何现有技术的码头起重机钢索支索系统预见、或使之显而易见、或提出过或甚至暗示过。

本发明为一种方法和设备，其包括一种用于单索双吊式升降集装箱处理起重机的钢索支索系统，其使用一对平行定位的集装箱运输吊车，所述吊车安装成沿着所述起重机的水平起重机架进行往复运动，以便悬吊所述起重机下面的一对集装箱，以在拾取位置和存放位置之间同时地运送所述集装箱，其限定特征为通过限定为用于起重机和吊车的单钢索支索系统能够使所述集装箱可独立地上升和下降。

本发明较重要的特征已粗略地作了概述，以便较好地理解下面的详细叙述，并且更好地理解本发明对现有技术的改进作出的贡献。下文将叙述本发明的附加特征，其将会构成所附权利要求的主题。

相对于本文中的权利要求，以及在详述本发明的至少一优选实施例之前，应该明白，本发明不限于下文所述或附图所示的部件的结构和布置的细节的应用。本发明可在其它实施例中构建和以各种方式实现和实行。此外，应该明白，本文所用的用语和术语是为了叙述而不应被视为限制。

因此，本领域的技术人员会明白，作为基础公开的本发明的的概念可以很容易地用作为设计其它形式、结构、方法和系统的基础，以实现本发明的若干目的。因此，重要的是，权利要求应被视为包括所述的等同的结构，因为它们并不背离本发明的精神和范围。

此外，所附的摘要的目的是为了使美国专利和商标局以及一般的公众，尤其是本领域的不熟悉专利和法律条款或用语的科学家、工程师和从业者，可迅速地从粗略的检查而确定本申请的技术揭示的性质和本质。在任何情况下，所述摘要既不是用于限定本说明书的由权利要求界限的发明，也不是用于限制本发明的范围。

发明目的

因此，本发明的主要目的为提供一种新的和改进的用于双吊式升降集装箱处理码头起重机的钢索支索系统。

本发明的另一目的为提供一种用于可同时运输不同长度的集装箱的双吊式升降集装箱处理码头起重机的钢索支索系统。

本发明的又一目的为提供一种用于可通过单钢索支索系统独立地提升和降低集装箱的双吊式升降集装箱处理起重机的钢索支索系统。

本发明的再一目的为提供一种双吊式升降机集装箱处理起重机，其与运输吊车或与两个悬吊集装箱的专用吊具之间无需互连。

本发明的另一目的为提供一种新颖的方法，其用于藉由双吊式升降起重机通过单钢索支索系统独立地提升和降低集装箱。

附图说明

当结合附图来考虑本发明的方法和装置，本发明的其它目的和优势将会变得明显。

图1所示为典型的船舶靠泊作业的码头起重机的侧视图；

图2所示为本发明的用于双吊式升降集装箱处理起重机的钢索支索系统的透视图；

图3所示为本发明的集装箱单钢索双吊式升降支索系统的一半的透视性的分解表象图；以及

图4所示为采用本发明的用于码头起重机的单钢索双吊式升降支索系统的性能图。

具体实施方式

现参照本发明的较佳的实施例的说明的附图，其中相类似的参考号码代表在相应视图中的相类似的部件。

参照附图1和2，其所示为典型的船舶在码头靠泊作业的视图。主要的集装箱处理设备包括一个或多个码头起重机11，其从码头的边缘13向外侧延伸跨过位于港口码头的船舶17的船幅。虽然对于本发明的钢索支索系统而言，码头起重机是其最合理和最普遍的预计的用途，但可设想到，双吊式升降集装箱处理系统也可用于铁路堆场桥式起重机以及码头，或可与跨装吊车一起使用，所以此处使用的术语“码头起重机”意味着还包括该些替换型的集装箱处理起重机。

本发明的单钢索支索系统用于通过码头起重机11的双吊式升降集装箱处理，这意味着所述起重机可同时地提升、运输、降低两个集装箱23，使起重机的工作能力基本上翻倍。本文将会进一步地限定术语“单钢索支索系统”。

为了实现本发明设想的双吊式升降，可使用一对平行定位的集装箱运输吊车19，其安装成可沿起重机15的起重机架的水平导轨独立地或协同地往复运动。运输吊车也可称为集装箱专用吊具悬挂吊车，因为每个吊车下面悬挂着一对专用吊具25A和25B的其中之一。所述吊具用于在拾取位置和存放位置之间同时地或独立地接合和运送集装箱23，通过本发明，可用新颖的整合的钢索支索系统独立地将所述集装箱提升和降低。

两个集装箱23由以平行定位方向设置的独立的专用吊具25接合，以致负荷可在起重机的起重机架的中心集中和平衡，不论是否同时提升一个或两个集装箱，都不会像串联式专用吊具在只提升一个集装箱时发生失衡。该平行定位的吊车/专用吊具的组合实现了双吊式升降系统，其可同时处理不同长度的集装箱，因为在集装箱由起重机运输吊车升高时，在起重机的起重机架下的重量分布是均衡的。

不论运输吊车19是被构成为在与起重机架导轨15上吊车往复运动的方向处于同一直线的方向上相对于彼此往复运动，还是它们被构成为进行统一运动，都可以使用本发明的钢索支索系统。因此，所述吊车可以独立或相互关联，并通常受控于单式或分离式钢索驱动系统(未示出)，其通常由设置于机械室27内的钢索吊车驱动滚筒(未示出)来驱动。吊车驱动滚筒的计算机控制器监测吊车的位置和动态以防止碰撞(如果它们都是独立地工作)，并制止负载的不安全的摆动。

参照图2和3，该对独立的专用吊具25通过单钢索支索系统自吊具悬挂吊车19悬挂下来，以接合并排定向的平行定位集装箱。如果吊车可于起重机架15上水平移动地独立工作，则集装箱之间的间距无关紧要(除了防止碰撞和集装箱摆动以外)。通过单钢索系统独立地提升和降低专用吊具为本发明的能力。悬挂吊具(用座架)的钢索支索由设置在码头起重机11的起重机架上的钢索滑轮传动滚筒29驱动，并绕过安装在吊具悬挂吊车上的滑轮31。

因为透视图的尺寸小以及复杂性，图2所示的钢索的支索不能清楚地示出。图3较准确地示出必要的支索。不过，类似的显示问题，即关于座架/专用吊具组合上的滑轮位置，在图3出现。现参照图2，其中较准确地示出绕索滑轮(fleet though sheaves)37的定位，其安装在座架43的角落。在图3中，滑轮37被错误地显示为悬浮在空气中并通过拉紧(错误)连接而变得细长，但正确地连接到吊具25的角落(而不是连接到已省略/集成到吊具的座架的角落)。如图2所示的正确地安装和定向的座架与滑轮在图3被省略，以使图3所示的钢索支索的定向变得清楚。

该些显示的问题无关紧要，但是，由于该技术超过40年以及在集装箱处理领域发展良好，并使外行人易于理解，更不用说那些本领域的技术人员。所有钢索支索和吊车19上的滑轮，用于悬挂专用吊具25和与专用吊具接合的座架43，皆为标准的码头起重机集装箱处理工具。

通常，钢索滑轮传动滚筒29安装在设置于岸端的码头起重机的起重机架15的机械室27内。可选择地，滑轮传动滚筒可以安装在其中一个吊车上，但该设计的缺陷在于会在起重机的起重机架上施加较重的负载，特别是如果其设计为悬臂式的话。如果滚筒安装在推车上而不是在远程的机器室内的话，通常会定位在起重机支脚之上，滚筒实际上仍然安装在码头起重机的起重机架上，为的是符合所附权利要求的用语。事实上，传动滚筒可以安装在起重机的任何部位上，钢索可由滑轮转接到起重机架，这仍相当于安装在起重机架上，但这种结构不太实在，虽然其仍然属于本发明的构思之内。

现参照图2和3。图3所示为单钢索支索系统的一半。图3的镜像支索系统图与吊车19和吊具25的另一端接合。该双吊式升降钢索支索系统，由起重机起重机架15上的主钢索传动滚筒29驱动，每个驱动一对钢索33A和33B，所述钢索向外延伸到起重机架的末端，并在该处终结35。该对钢索的每一个悬挂在专用吊具25A及25B相对端。本文的单钢索系统是指一个钢索系统，其通过两个吊车驱动负载使其分别地上升和降低，而不是具有两个独立的钢索系统与分开的驱动马达，其可独立地及分别地控制两吊车的悬挂吊具的上升和下降。

在吊车19和吊具25的每一端，该对钢索33A及33B穿过吊车上的绕索滑轮31，向下和绕过安装在专用吊具座架43(悬挂在吊车下面)的角部上的绕索滑轮37，返回吊车以及绕在吊车上面的另外的绕索滑轮31上，然后伸出起重机架15的端部，并在该处终结35。

一对马达39驱动的钢索滑轮传动滚筒41安装在运输吊车19的其中一个的称为机械吊车19A的相对端上。每个滑轮传动滚筒为穿绕型，并控制吊车相对端处的一对钢索33A和33B的其中之一。吊车上的滑轮传动滚筒移动相应的围绕的钢索，并分别地受控于设置在机械室27内的主要钢索传动滚筒29，从而使其转速与主传动滚筒无关，以便可独立地提升和降低专用吊具。

未示出的部分为安装在起重机架的端部(在机械室之内)的单独的吊车驱动马达和钢索传动滚筒套件，其中传动钢索固定于吊车，其可独立地操作/移动吊车。可选择地，吊车可以相对于彼此以定距相隔的方式互连，从而免除对一套吊车驱动马达的费用和需要，但其结果为降低了起重机的性能或多功能性。吊车驱动马达可安装在吊车上，并直接驱动其转轮，但是这会增加起重机架的设计荷载，从而增加起重机架的成本和设计重量。在任何运输吊车驱动器的设计中，计算机安全控制器可防止吊车碰撞或击打起重机架的端部。

一个实例可演示单钢索集装箱悬挂系统如何工作。可参照图3来说明。在第一状况下，机械吊车19A上的滑轮传动钢索滚筒41被锁定，两个吊车19皆被制动(阻止在导轨上运动)，而主钢索传动滚筒29则被启动：在机械吊车下的专用吊具25A与其上面的滑轮传动滚筒从而可上升或下降。在第二状况下，两个吊车都被制动，起重机架上的主钢索传动滚筒29和机械吊车上的滑轮传动滚筒41都被启动，以便以相同速度移动钢索对33A及33B：在从动吊车19B下的专用吊具25B被提升或降低。

因此，在主传动滚筒和滑轮传动滚筒之间的可选择的差速，结合吊车的独立的速度控制，使专用吊具可独立地上升和下降，即使当两个吊车同样在独立地移动之时也可。

参照图4，所示为采用本发明的码头起重机的单钢索双吊式升降支索系统的相对速度比的性能图。V1和V2为集装箱专用吊具的垂直提升速度。V3代表由钢索滚筒29控制的钢索速度。V4代表由钢索传动滚筒41控制的钢索速度。在吊车来回移动的情况下，V4由吊车的来回移动速度Vt控制。该系统允许藉由单钢索支索系统的集装箱处理起重机进行独立的串联升降。

该些差速可以由操作室中的手动(杆状)油门来控制，其中包括模拟滑动速度控制与计算机控制的安全程序的结合，其控制吊车的速度和加速度，以尽量减少集装箱的摆动和防止碰撞。可以包含额外的计算机控制到这样的程度，即操作员最多只是控制向上和向下按钮，以用于专用吊具以及两个吊车的独立的速度控制。系统还可利用和包括先进的计算机传感器控制专用吊具的定位，以用于结合集装箱并将集装箱降落到船上单元或码头运输器上。

本发明还包括一种用于通过起重机的双吊式升降集装箱处理的钢索支索系统的操作方法，所述方法包括提供单钢索支索系统，其具有一对平行定位的集装箱运输吊车，所述吊车安装成沿着所述起重机的水平起重机架进行往复运动以便悬吊所述起重机下面的一对集装箱，以在拾取位置和存放位置之间同时地运送所述集装箱。设置一对同步驱动的主钢索传动滚筒，其安装在所述起重机的起重机架上，每一所述主钢索传动滚筒驱动一对延伸到所述起重机架的端部的外侧的钢索，所述一对钢索在所述起重机的端部终结。所述一对钢索穿过所述吊车上的绕索滑轮以及穿过藉由所述钢索而悬吊在所述吊车下的专用吊具座架上的绕索滑轮。所述一对钢索的每一钢索悬吊两个所述吊具的相对端。设置一对钢索滑轮传动滚筒，其安装在其中一个所述吊车的相对端并驱动位于所述吊车的相应的相对端的一对所述钢索。所述吊车上的所述滑轮传动滚筒能够使转速不受设置在所述机械室内的所述主传动滚筒的支配，从而使所述专用吊具可独立地上升和下降。

所述主钢索传动滚筒和滑轮传动钢索滚筒的转速可由模拟手动油门控制。作为选择，所述主钢索传动滚筒和滑轮传动钢索滚筒的转速可由计算机控制。

虽然本文业已相当详细地示出和叙述了用于串联升降集装箱处理的钢索支索系统，但本发明不受限于所提出的细节，除非所附权利要求使其变得必不可少。

Claims (6)

1.一种用于由起重机处理的单索双吊式升降集装箱的钢索支索系统，所述起重机具有一对平行定位的集装箱运输吊车，所述吊车安装成沿着所述起重机的水平起重机架进行往复运动以及悬吊所述起重机下面的一对集装箱，以在拾取位置和存放位置之间同时地运送所述集装箱，所述支索系统包括：

安装在所述起重机的起重机架上的一对同步驱动的主钢索传动滚筒，每一所述主钢索传动滚筒驱动一对延伸到所述起重机架的端部的外侧的钢索，所述一对钢索在所述端部终结，所述一对钢索穿过所述吊车上的绕索滑轮以及穿过藉由所述钢索而悬吊在所述吊车下的专用吊具座架上的绕索滑轮，所述一对钢索的每一钢索悬吊两个所述吊具的相对端；

安装在其中一个所述吊车的相对端并驱动位于所述吊车的相应的相对端的一对所述钢索的一对钢索滑轮传动滚筒，所述吊车上的所述滑轮传动滚筒能够使转速不受设置在所述机械室内的所述主传动滚筒的支配，从而使所述专用吊具可独立地上升和下降。

2.如权利要求1所述的钢索支索系统，其特征在于：所述主钢索传动滚筒和所述滑轮传动钢索滚筒的转速由模拟手动油门控制。

3.如权利要求1所述的钢索支索系统，其特征在于：所述主钢索传动滚筒和所述滑轮传动钢索滚筒的转速由计算机控制。

4.一种通过单钢索支索系统的处理双吊式升降集装箱的方法，所述方法包括以下步骤：

提供一对平行定位的集装箱运输吊车，所述吊车安装成沿其水平起重机架进行往复运动以及悬吊其下面的一对集装箱以在拾取位置和存放位置之间同时地运送所述集装箱；

提供安装在所述起重机的起重机架上的一对同步驱动的主钢索传动滚筒，每一所述主钢索传动滚筒驱动一对延伸到所述起重机架的端部的外侧的钢索，所述一对钢索在所述端部终结，所述一对钢索穿过所述吊车上的绕索滑轮以及穿过藉由所述钢索而悬吊在所述吊车下的专用吊具座架上的绕索滑轮，所述一对钢索的每一钢索悬吊两个所述吊具的相对端；以及

提供安装在其中一个所述吊车的相对端并驱动位于所述吊车的相应的相对端的一对所述钢索的一对钢索滑轮传动滚筒，所述吊车上的所述滑轮传动滚筒能够使转速不受设置在所述机械室内的所述主传动滚筒的支配，从而使所述专用吊具可独立地上升和下降。

5.如权利要求4所述的通过单钢索支索系统的处理双吊式升降集装箱的方法，其特征在于：所述主钢索传动滚筒和所述滑轮传动钢索滚筒的转速由模拟手动油门控制。

6.如权利要求4所述的通过单钢索支索系统的处理双吊式升降集装箱的方法，其特征在于：所述主钢索传动滚筒和所述滑轮传动钢索滚筒的转速由计算机控制。

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