CN105292835A - 智能全自动集装箱扭锁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能全自动集装箱扭锁，涉及集装箱顶角件技术领域；它包括锁体，锁体的主锁头插入内分别插入有一旋转主锁头，旋转主锁头包括主锁头、顶杆、挡圈、顶杆伸缩弹簧、销子以及主锁头旋转弹簧，主锁头上具有上下贯穿的顶杆孔，主锁头的下端具有一止位保护台，主锁头的外表面具有外螺纹，主锁头插入孔的内壁上内螺纹；顶杆孔的顶端具有一挡圈槽，顶杆上固定有一止位圈，顶杆中部具有一销孔，顶杆的底部为一螺旋面，顶杆安装至顶杆孔内，顶杆的止位圈嵌入挡圈槽中，顶杆伸缩弹簧则套在顶杆上，销子穿过于顶杆上的销孔并固定在主锁头上；本发明的有益效果是：本发明实现自动化，无需任何人工辅助，较现有的各种扭锁都大幅度的减轻工作量和增加了安全性。

Description

智能全自动集装箱扭锁

技术领域

本发明涉及一种集装箱的顶角件的扭锁，更具体的说，本发明涉及一种智能全自动集装箱扭锁，该智能全自动集装箱扭锁能够实现码头集装箱装卸的完全自动化、规范化、高效化和安全化，无需人工；同时，该全自动扭锁能够实现集装箱船上集装箱的安全锁固，且扭锁具有自锁功能，能有效防止风浪摇晃船体致集装箱松垮，提升集装箱海上运输安全保障。

背景技术

当前，国内和国际航运业集装箱运输基本上采用ISO集装箱。由于ISO集装箱的尺寸和承载标准化，为更有效地提升海运效率，也为了很容易对集装箱进行装卸，海运集装箱船不得不将多个集装箱一个叠一个地堆码。每列集装箱的4个顶角件间通过扭锁锁固。此类型的集装箱外形通常是矩形，具有底部、顶部、两侧壁和两端壁。顶角件通常设置于集装箱的三面相交处，起装卸集装箱作用和连接紧固相邻集装箱或连接紧固集装箱和运输工具的作用。为了连接并紧固两个或者多个集装箱，航运业一般采用能锁定的联接器，该能锁定的联接器可插入并锁定于ISO集装箱的异箱上下相邻的顶角件中。WO9615052公开了此类可锁定的联接器，通常称之为扭锁，适用于固定异箱上下相邻的顶角件，从而锁固每列堆码的集装箱。

集装箱一个堆一个地堆码，可最大限度地利用可用空间。为保证这种装载方式在海运过程中的安全，各集装箱间借助扭锁上下相连，左右绑定，整体稳妥连接于集装箱船上。就目前而言，一艘集装箱船使用上万个扭锁并不稀奇，这意味着每一个扭锁装卸所减轻的劳动负荷和减少的装卸时间都会带来巨大的时间成本和人力成本的节省。

扭锁的发展大致经历了是全人工-半自动-全自动三个阶段。通常集装箱装船流程是：集装箱到岸桥下→人工装锁→集装箱起吊→集装箱落锁；集装箱卸船流程是：半自动扭锁人工解锁→集装箱起箱→集装箱到岸桥下→人工卸锁，全自动扭锁不需要人工解锁。而在当前，较为普遍应用的扭锁大致可分为全自动和半自动两大类。全自动扭锁基本原理：扭锁的一端呈螺旋状，通过集装箱箱体的重力释放，在重力作用于螺旋状的扭锁锁头时产生一个扭矩，使得锁头旋转，以达到箱体与箱体的落箱锁止的效果，反之，当重力撤走时扭锁会在弹簧作用力下回旋，以致解锁。全自动扭锁在落箱和起箱时虽然不需要人工辅助，但由于其结构形式决定了锁头本身根本无法自锁，因而箱体和箱体之间的连接并不牢靠，使得运输过程中的危险大幅度增加；而且装锁、卸锁都需要人工。半自动扭锁则装锁、卸锁、船上解锁都需要人工作业。

但不管是半自动扭锁还是全自动扭锁，所谓的自动都只针对于落箱和起箱而言，也就是箱与箱的连接或者分离而言。针对于装锁和卸锁而言，也就是箱体的一个顶角件和一个扭锁而言，现有的扭锁全部需要人工装锁和卸锁，即需要人将扭锁放入顶角件的锁孔中或者从锁孔中取出，无论是利用机械手臂或者其余方法都需要人工辅助，现有的扭锁根本无法达到装锁和卸锁的自动化。

由此可见，半自动扭锁在船上起箱时需要人力辅助，而在装锁和卸锁过程中，半自动和全自动扭锁都完全靠人工。对于一只装载成千上万个集装箱的船只而言，工人的劳动负荷可想而知，同时，强大的劳动负荷极大地降低了装、卸箱的速度，甚至发生工人装锁、卸锁不牢或扭锁故障，出现装卸过程高空中掉扭锁的事故，给码头作业带来了一定的安全隐患。

再者，现有的半自动和全自动扭锁的旋转锁角都不能达到90°，因而锁固效果很不理想；现有的半自动和全自动扭锁的锁头与集装箱顶角件锁孔的内边缘有间隙，不能压紧或不能贴合或不能自锁，集装箱多层堆码后，间隙累积可导致顶层集装箱松晃，锁固效果也不理想。此前就因上述原因曾多次发生集装箱垮塌和掉海事故。

根据市场的需求，本发明可实现自动落箱锁固、起箱解锁，搭配其平台可以实现全自动的装锁和卸锁，完全能解决上述问题不需要人工，实现整个过程的全自动化。

发明内容

本发明的目的在于有效克服上述技术的不足，提供一种智能全自动集装箱扭锁，该智能全自动集装箱扭锁在装箱和卸箱时能完全自动，并有自锁功能，借助于自动装卸平台时可实现装锁、落箱锁固、起箱解锁、卸锁的全自动化，无需人工。

本发明的技术方案是这样实现的：它包括对称的锁体，所述锁体的上下端均具有主锁头插入孔，主锁头插入孔内分别插入有一旋转主锁头，所述锁体上还设有防坠副锁和强磁体，其改进之处在于：所述旋转主锁头包括主锁头、顶杆、挡圈、顶杆伸缩弹簧、销子、以及主锁头旋转弹簧，所述主锁头上具有上下贯穿的顶杆孔，主锁头的下端具有一止位保护台，主锁头的外表面具有外螺纹，所述主锁头插入孔的内壁上具有与主锁头的外螺纹相适配的内螺纹；所述顶杆孔的顶端具有一挡圈槽，所述顶杆呈圆柱状，该顶杆上固定有一止位圈，顶杆中部具有一销孔，顶杆的底部为一螺旋面，所述顶杆安装至顶杆孔内，顶杆的止位圈嵌入挡圈槽以下，挡圈则放入挡圈槽中，所述顶杆伸缩弹簧则套在顶杆上并位于止位圈之下，所述销子穿过于顶杆上的销孔并固定在主锁头上；所述锁体内部固定着一螺旋面挡板，该螺旋面挡板设置在所述顶杆底部的螺旋面的下方，所述主锁头旋转弹簧套在所述顶杆的底部。

上述的结构中，所述防坠副锁由两小锁头和一伸缩弹簧构成，所述两小锁头分别固定在伸缩弹簧的两端，所述防坠副锁安装在锁体的防坠锁孔内，且两小锁头的顶端凸露于锁体的表面。

上述的结构中，所述锁体由相同的两部分构成，锁体上具有螺栓孔，锁体的两部分通过螺母与螺栓的配合予以固定。

上述的结构中，所述锁体上还具有解锁孔和挡板固定槽，所述螺旋面挡板即通过挡板固定槽固定在锁体内部。

上述的结构中，所述锁体上具有导磁板插入孔，所述强磁体则固定在导磁板插入孔内，该强磁体由导磁板和永久性磁铁构成，所述永久性磁铁固定在导磁板顶端并置于锁体内，所述导磁板则插入所述导磁板插入孔中。

本发明的有益效果在于：本发明相比于常见的集装箱锁头，可通过自动平台，利用强磁铁的作用，可与吊具相连，然后触动防坠副锁，实现机械保护，并完成自动装锁；在落箱锁固时通过重力的施加，重力对顶杆产生一个向下的力，顶杆的下方的螺旋面与螺旋面挡板的螺旋面相接触，则顶杆会向下并转动，同时带动主锁头转动，由于主锁头和锁体有相互配合的内外螺纹，因而主锁头会转动并往下位移一定距离，由于顶杆的长度和螺纹节距的设计，主锁头在转动大约90度后即停止，实现两箱被主锁头的互锁，并通过主锁头上的螺纹自锁达到锁固箱体的效果；起箱解锁时由于重力被吊具承受，主锁的伸缩弹簧和旋转弹簧使得主锁头回位，得以自动起箱；卸锁时利用强磁铁的磁力传递，触动自动平台的解锁杆插入扭锁锁体的解锁孔，以完成自动解锁。

【附图说明】

图1为本发明的结构示意图；

图2、图3为本发明的内部剖面示意图；

图4为本发明的爆炸示意图；

图5、图6为发明的主锁头的结构示意图；

图7为本发明的顶杆的结构示意图；

图8为本发明的锁体的结构示意图；

图9为本发明的安装过程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

参照图1所示，本发明揭示的一种智能全自动集装箱扭锁，具体的，该智能全自动集装箱扭锁由旋转主锁头1、防坠副锁2、多个强磁体3和锁体4构成，结合图8，锁体4呈对称的结构，锁体4的上下端均具有主锁头插入孔4021，主锁头插入孔4021具有内螺纹，且上下端的主锁头插入孔4021分别插入有一个旋转主锁头1，初始状态时，两个旋转主锁头1的方向保持一致。结合图4、图8所示，我们首先对锁体4的结构进行说明，锁体4由相同的两部分构成，锁体4上具有螺栓孔4023，锁体4的两部分通过螺母401与螺栓403的配合予以固定，另外，锁体4上还具有解锁孔4022和挡板固定槽4026。

参照图2、图4所示，旋转主锁头1包括主锁头102、顶杆103、挡圈104、顶杆伸缩弹簧105、销子106、以及主锁头旋转弹簧107，结合图5、图6所示，主锁头102上具有上下贯穿的顶杆孔1024，主锁头102的下端具有一止位保护台1021，主锁头102的外表面具有外螺纹1020，主锁头插入孔4021的内壁上具有与主锁头102的外螺纹1020相适配的内螺纹；所述顶杆孔1024的顶端具有一挡圈槽1023，另外，顶杆孔1024的内壁上还具有键槽1022。如图2所示，即为旋转主锁头1与锁体4安装后的结构示意图。

结合图4与图7所示，顶杆103呈圆柱状，该顶杆103上固定有一止位圈1031，顶杆103中部具有一销孔1032，顶杆103的底部为一螺旋面1033，所述顶杆103安装至顶杆孔1024内，顶杆103的止位圈1031嵌入挡圈槽1023中，所述顶杆伸缩弹簧105则套在顶杆103上并位于止位圈1031之下，所述销子106穿过于顶杆103上的销孔1032并固定在主锁头上；所述锁体4内部固定着一螺旋面挡板404，该螺旋面挡板404设置在所述顶杆103底部的螺旋面1033的下方，螺旋面挡板404即通过挡板固定槽4026固定在锁体内部；所述主锁头旋转弹簧107套在所述顶杆103的底部。

结合图4所示，锁体4上设置的防坠副锁2由两小锁头202和一伸缩弹簧203构成，两小锁头202分别固定在伸缩弹簧203的两端，防坠副锁2安装在锁体4的防坠锁孔4025内，且两小锁头202的顶端凸露于锁体4的表面。

结合图8所示，锁体4上具有导磁板插入孔4024，强磁体3则固定在导磁板插入孔4024内，结合图4，该强磁体3由导磁板302和永久性磁铁303构成，永久性磁铁303固定在导磁板302顶端并置于锁体4内，所述导磁板302则插入所述导磁板插入孔4024中。

下面我们结合上述的结构，对本发明的智能全自动集装箱扭锁的装配过程进行详细的说明，其装配包括以下的步骤：

A、先将导磁板302从导磁板插入孔4024中穿过，再将导磁板302弯曲成型，最后将永久性强磁铁303与导磁板302粘合，完成强磁体3和锁体4的装配，两者无相对运动；

B、如图4所示，将销子106插入顶杆103的销孔1032中，再顶杆伸缩弹簧105放入主锁头102的顶杆孔1024中，然后将插入了销子106的顶杆103对齐主锁头102的键槽1022并将螺旋面1033向下放入顶杆孔1024中，上好挡圈104，陷入挡圈槽1023，完成顶杆103和主锁头102的装配，顶杆103与主锁头102只能相对上下运动，由于销的作用，两者无相对转动；

C、将防坠副锁2放入一个锁块402的防坠锁孔4025中，若对齐合上另一个锁块402后，由于防坠副锁2的伸缩弹簧203作用，防坠副锁2的小锁头202可以沿防坠锁孔4025的轴向方向进出运动；

D、将螺旋面挡板404的一端放入一个锁块402的挡板固定槽4026中，若对齐合上另外一个锁块402，则螺旋面挡板404与锁体4无相对运动；

E、将主锁头旋转弹簧107与完成步骤B的主锁头102连接好一并放入锁块402的主锁头插入孔4021中，并对齐合上另一个锁块402，最后将螺栓403插入螺栓孔4023，并拧紧螺母401，完成装配。

装配完成后，此时无论何种加力情况，相对于锁体4能产生的运动只有：旋转主锁头1可沿主锁头插入孔4021的轴旋转并同时沿轴向方向上下运动，防坠副锁2的小锁头202可以沿防坠锁孔4025的轴向方向进出运动。

进一步的，我们对本发明的智能全自动集装箱扭锁的工作过程进行详细的描述，在整个全自动过程中，包括装锁、落箱锁固、起箱解锁、卸锁四个过程，其过程如下：

a、装锁

首先自动平台伸出有电磁八爪取锁臂，由于扭锁除去强磁体3外都是非导磁性材料，又有非导磁性材料的凸台面隔离，电磁八爪取锁臂必然将扭锁上部导磁部分抓取；再将扭锁放入自动平台的对锁孔，电磁反向，扭锁与电磁八爪取锁臂分离；然后吊具将集装箱吊起，四个顶角件对准自动平台的四个对锁孔，将集装箱放下。如图2、图9所示，集装箱拐角顶角件9中的角件小端面902（即开有锁头孔可放入扭锁的一面）开始与本发明中的防坠副锁2中的小锁头202接触，由于小锁头202上的斜面，使得集装箱的重力产生如图9所示的一个分力，将推动小锁头202往锁体4的内部运动；又由于小锁头202与伸缩弹簧203相连，所以拐角顶角件9中的角件小端面902可以继续运动，当整个端面行驶过小锁头202后，由于伸缩弹簧203释放弹性势能，使得小锁头202伸出，挂住在角件小端面902内侧。

与此同时，扭锁的旋转主锁头1开始旋转和下降，完成扭锁与顶角件锁定，完成扭锁和集装箱的连接（旋转主锁头1开始旋转和下降并完成扭锁与顶角件锁定的具体原理与落箱锁固过程c相同）。

b、卸锁

此时应已完成了起箱解锁过程d，只有一个集装箱的四个顶角件与四个扭锁相连。吊具将集装箱吊起，四个顶角件对准自动平台的四个解锁孔，将集装箱放下。集装箱完全放下后，由于自动平台的本身结构，扭锁中的强磁体3将磁传递，触发自动平台中的解锁装置，平台中的刚性顶杆伸出，插入锁体4的解锁孔4022中，使得扭锁被固定在平台上。最后，吊具将集装箱吊起，完成集装箱与扭锁的分离（集装箱与扭锁的分离的具体原理与过程在起箱解锁过程d相同）。

c、落箱锁固

完成装锁过程后，吊具继续将集装箱吊起，并驶向需与之连接的集装箱上方，然后相互的四个顶角件对齐之后将集装箱放下。如图3、图9所示：当集装箱箱体下降的一定高度时，集装箱拐角顶角件9中的角件大端面901开始与顶杆103的顶面接触，由于箱体重力的释放，将产生一个向下的压力迫使顶杆103往下运动。因为顶杆103的螺旋面1033与螺旋面挡板的螺旋面接触，因而顶杆103只能旋转下降，又由于如装配过程b中所述，所以顶杆103与主锁头102只能相对上下运动，由于销的作用，两者无相对转动。从而顶杆103将带动主锁头102开始旋转，而主锁头102又因为有外螺纹1020与锁块402的内螺纹相互配合，由于集装箱的重力很大，使得主锁头102能抵消主锁头旋转弹簧107的弹性势能而开始旋转并下降，而主锁头旋转弹簧107也储存了一定的势能。在集装箱完全下降到位后，因上述原理，刚好使得主锁头102旋转90度，完全与集装箱拐角顶角件9锁定，完成箱体与箱体之间通过扭锁的互锁。

d、起箱解锁

卸箱时，吊具将一个集装箱从另一个集装箱上吊起，因为钢丝绳的变形过程以及吊具本身的延时过程，在较短的一定时间内将被吊起的集装箱将是一个逐渐受力的过程，在此时间内集装箱也是缓慢上升。由于集装箱被吊具平衡地往吊起，对于扭锁而言，施加在顶杆上的重力也将缓慢消失。此时，主锁头旋转弹簧107所储存的弹性势能开始释放，从而使得主锁头102开始从锁定位置往回旋转，在较短的时间内完全回弹至非锁定位，当吊具继续往上起吊时完成了起箱解锁过程。

本发明的此种过程，无需任何人工辅助，完全自动完成。较现有的各种扭锁都大幅度的减轻工作量和增加了安全性。其结构特点在于：整个扭锁上部（有防坠锁）由于强磁体的作用带有较大的磁性，下部由于非导磁性材料以及锁体凸台面隔磁的原因，扭锁下部弱磁性或无磁性。旋转主锁头的上部呈异形结构，保证了安装和制造的尺寸同时优化了受力情况，最下端的止位保护台保证了突发情况下的安全。强磁体由导磁板和永久性强磁铁由柔性粘合剂粘合构成，强磁体藏于锁体内部，由导磁板传递磁力，起到了防止强磁铁被撞碎的作用。内外螺纹的添加提供了扭锁自锁功能，保证了运输途中的安全性。螺纹的节距、螺纹面的节距和顶杆的长度相互配合，保证了在顶杆受压时旋转主锁头能且只能旋转90度，保证了最大的锁固面积。

本发明相比于常见的集装箱锁头，可通过自动平台，利用强磁铁的作用，可与吊具相连，然后触动防坠副锁，实现机械保护，并完成自动装锁，在落箱锁固时通过重力的施加，重力的分力使得互相配合的内外螺纹产生转动，实现两箱被主锁头的互锁，并通过主锁头上的螺纹达到自锁的效果；卸箱时由于重力被吊具承受，主锁的伸缩弹簧和旋转弹簧使得主锁头回位，得以自动起箱解锁；解锁时利用强磁铁的磁力传递，触动自动平台的解锁杆插入扭锁锁体的解锁孔，以完成自动解锁。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (5)

1.一种智能全自动集装箱扭锁，它包括对称的锁体，所述锁体的上下端均具有主锁头插入孔，主锁头插入孔内分别插入有一旋转主锁头，所述锁体上还设有防坠副锁和强磁体，其特征在于：在于：所述旋转主锁头包括主锁头、顶杆、挡圈、顶杆伸缩弹簧、销子、以及主锁头旋转弹簧，所述主锁头上具有上下贯穿的顶杆孔，主锁头的下端具有一止位保护台，主锁头的外表面具有外螺纹，所述主锁头插入孔的内壁上具有与主锁头的外螺纹相适配的内螺纹；所述顶杆孔的顶端具有一挡圈槽，所述顶杆呈圆柱状，该顶杆上固定有一止位圈，顶杆中部具有一销孔，顶杆的底部为一螺旋面，所述顶杆安装至顶杆孔内，顶杆的止位圈嵌入挡圈槽以下，挡圈则放入挡圈槽中，所述顶杆伸缩弹簧则套在顶杆上并位于止位圈之下，所述销子穿过于顶杆上的销孔并固定在主锁头上；所述锁体内部固定着一螺旋面挡板，该螺旋面挡板设置在所述顶杆底部的螺旋面的下方，所述主锁头旋转弹簧套在所述顶杆的底部。

2.根据权利要求1所述的智能全自动集装箱扭锁，其特征在于：所述防坠副锁由两小锁头和一伸缩弹簧构成，所述两小锁头分别固定在伸缩弹簧的两端，所述防坠副锁安装在锁体的防坠锁孔内，且两小锁头的顶端凸露于锁体的表面。

3.根据权利要求1所述的智能全自动集装箱扭锁，其特征在于：所述锁体由相同的两部分构成，锁体上具有螺栓孔，锁体的两部分通过螺母与螺栓的配合予以固定。

4.根据权利要求1所述的智能全自动集装箱扭锁，其特征在于：所述锁体上还具有解锁孔和挡板固定槽，所述螺旋面挡板即通过挡板固定槽固定在锁体内部。

5.根据权利要求1所述的智能全自动集装箱扭锁，其特征在于：所述锁体上具有导磁板插入孔，所述强磁体则固定在导磁板插入孔内，该强磁体由导磁板和永久性磁铁构成，所述永久性磁铁固定在导磁板顶端并置于锁体内，所述导磁板则插入所述导磁板插入孔中。