CN109835734B - 一种半自动控制螺旋卸船机及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半自动控制螺旋卸船机及其控制方法，包括龙门架本体，还包括水平螺旋输送装置、垂直螺旋输送装置、四窗口螺旋喂料装置及用以控制螺旋卸船机的半控制系统；水平螺旋输送装置，包括螺旋外管，设于螺旋外管内的螺旋体，及设于螺旋外管后端部的驱动机构，螺旋外管后端与龙门架本体相连；垂直螺旋输送装置，包括螺旋管，设于螺旋管内的螺旋件，及设于螺旋管上端部的驱动装置，螺旋管上端与螺旋外管前端相连；四窗口螺旋喂料装置，包括筒体，设于筒体上的若干个破碎锤，设于筒体下端的四个喂料窗口、反压式螺旋线叶片，筒体上端与螺旋管下端相连。本发明提高卸船机的安全性能和作业效率，降低对操作人员的技术水平要求，减少劳动强度。

Description

一种半自动控制螺旋卸船机及其控制方法

技术领域

本发明涉及连续螺旋式卸船机，更具体地说，涉及一种半自动控制螺旋卸船机及其控制方法。

背景技术

卸船机是利用连续输送机械制成能提升散粒物料的机头，或兼有自行取料能力，或配以取料、喂料装置，将散粒物料连续不断地提出船舱，然后卸载到臂架或机架并能运至岸边主输的地方送机系统去的专用机械。卸船机的种类有螺旋式卸船机、气力式卸船机、夹带式卸船机等。其中，螺旋卸船机是以无挠性牵引构件的水平螺旋输送机、垂直螺旋输送机以及特制的取料装置为主要工作机构的卸船机械，它是一种高效连续型散货卸船机。

随着各国对环保的重视，螺旋卸船机(也简称为螺旋机)需求有增加的趋势，港口及电厂煤炭螺旋卸船机的生产率在1500t/h～2800t/h之间，国内外用户需求较紧迫。螺旋输送由于全封闭的特点，避免散料在运输过程中产生撒料和粉尘，因而小型螺旋输送设备早已在我国得到广泛应用。目前我国自主研发的螺旋机，设备较为低端，难以满足市场需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的是提供一种半自动控制螺旋卸船机及其控制方法，提高卸船机的安全性能和作业效率，降低对操作人员的技术水平要求，减少劳动强度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，一种半自动控制螺旋卸船机，包括龙门架本体，还包括水平螺旋输送装置、垂直螺旋输送装置、四窗口螺旋喂料装置及用以控制螺旋卸船机的半控制系统；

所述水平螺旋输送装置，包括水平设置的螺旋外管，设于螺旋外管内的螺旋体，螺旋体直径为1250mm，及设于螺旋外管后端部的驱动机构，螺旋外管后端与龙门架本体相连；

所述垂直螺旋输送装置，包括垂直设置的螺旋管，设于螺旋管内的螺旋件，螺旋件直径为850mm，及设于螺旋管上端部的驱动装置，螺旋管上端与螺旋外管前端相连；

所述四窗口螺旋喂料装置，包括筒体，设于筒体上的若干个破碎锤，设于筒体下端的四个喂料窗口、反压式螺旋线叶片，筒体上端与螺旋管下端相连。

所述螺旋体上还设有若干个竖直吊杆支撑。

所述螺旋体为双头螺旋叶片，其螺旋螺距为1000mm。

所述螺旋件上还设有若干个中间支撑。

所述螺旋件为双头螺旋叶片，其螺旋螺距为700mm。

所述筒体为圆筒体，其直径为970mm。

所述反压式螺旋线叶片为沿筒体圆周方向设置，螺旋母线长度为600mm，母线角度为90°递减为0°。

另一方面，一种螺旋卸船机半自动控制方法，利用安装于计算机内的半控制系统建立螺旋卸船机相对于船舱和相邻螺旋机的三维机构模型、设置安全工作区域、规划负载路径、控制单机取料负载摆动；具体如下：

根据螺旋卸船机的机械参数，建立螺旋机三维机构模型，通过在螺旋卸船机各机构上装设的传感器，实施检测龙门架本体大车行走位置、臂架旋转角度、水平螺旋输送装置俯仰角度、垂直螺旋输送装置摆动角度，从而确定四窗口螺旋喂料装置取料相对位置；

同一轨道上多台螺旋卸船机之间经光纤通过中控进行连通，单台螺旋卸船机上计算机采集本机上述实施检测中的各参数，并实时传送、接收本机及相邻螺旋卸船机的位置；

当司机接收到中控发出的卸船指令后，将螺旋机开至指定泊位后，将水平螺旋输送装置、垂直螺旋输送装置放至零位状态，通过操作旋转和大车机构对船舱进行安全工作区域设置，限定四窗口螺旋喂料装置在安全工作区域内进行取料工作，再对四窗口螺旋喂料装置进行负载路径选型；

司机选择好其中一个路径后，四窗口螺旋喂料装置进行自动取料作业，当一个作业面完成后，计算机将提示司机确认是否进行下一个作业面作业，若是则将继续执行重复动作；

相邻两台螺旋卸船机之间采用防撞保护控制。

所述防撞保护控制为，根据已经建立的螺旋机三维机构模型，在作业过程中采集到了相邻螺旋卸船机的机构位置，通过实时运算，得出本螺旋卸船机与相邻螺旋卸船机之间的距离及臂架相对位置，由半控制系统实时限制本机相应机构的运行范围来达到两台螺旋卸船机之间的防撞；同时在司机室操作屏上实时显示两台螺旋卸船机的臂架及行走的相对坐标位置，当到达限制区时，进行实时报警并停止相关机构的运行。

通过设置4～6个设置点规划出安全工作区域，限定四窗口螺旋喂料装置在安全工作区域内进行取料工作，接着进行船型深度选型，根据船型大小不同，将对四窗口螺旋喂料装置设置数个作业面，接着进行负载路径选型，路径设有前后式、左右式和旋转中心式三种。

在上述的技术方案中，本发明所提供的一种半自动控制螺旋卸船机及其控制方法，提高卸船机的安全性能和作业效率，降低对操作人员的技术水平要求，减少劳动强度，适用于螺旋卸船机连续作业。

附图说明

图1是本发明螺旋卸船机的整体结构图；

图2是本发明螺旋卸船机中水平螺旋输送装置的结构示意图；

图3是图2水平螺旋输送装置中螺旋体的结构示意图；

图4是本发明螺旋卸船机中垂直螺旋输送装置的结构示意图；

图5是图4垂直螺旋输送装置中螺旋件的结构示意图；

图6是本发明螺旋卸船机中四窗口螺旋喂料装置的结构示意图；

图7至图9是本发明螺旋卸船机控制方法中三种负载路径选型示意图；

图10是本发明螺旋卸船机控制方法中相邻两台螺旋卸船机防撞控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。

请结合图1至图6所示，本发明所提供的一种半自动控制螺旋卸船机，包括龙门架本体1，还包括水平螺旋输送装置2、垂直螺旋输送装置3、四窗口螺旋喂料装置4及用以控制螺旋卸船机的半控制系统5。

较佳的，所述水平螺旋输送装置2，包括水平设置的螺旋外管21，安装于螺旋外管21内的螺旋体22，根据额定生产率，螺旋体22直径为1250mm，螺旋体22选择双头螺旋叶片作为主要输送载体，其螺旋螺距为1000mm作为物料运送输送角度，及安装于螺旋外管21后端部的驱动机构23，螺旋外管21后端与龙门架本体1相连。为了降低长距离螺旋体22侧向动刚度，在距离不等的螺旋体22中间增加了若干个竖直吊杆支撑24，保证了螺旋体22的动刚度。螺旋外管21采用全耐磨材质，取消内壁衬垫装置，提高了螺旋外管21输送寿命，又减少了安装工艺与工期。

较佳的，所述垂直螺旋输送装置3，包括垂直设置的螺旋管31，安装于螺旋管31内的螺旋件32，根据额定生产率，螺旋件32直径为850mm，螺旋件32选择双头螺旋叶片作为主要输送载体，其螺旋螺距为700mm作为物料运送输送角度，及安装于螺旋管31上端部的驱动装置33，螺旋管31上端与螺旋外管21前端相连。为了降低长距离螺旋件32侧向动刚度，在距离不等的螺旋件32，中间增加了若干个中间支撑34，保证了螺旋件32的侧向动刚度。螺旋管31采用全耐磨材质，取消内壁衬垫装置，提高了螺旋管31输送寿命，又减少了安装工艺与工期。

较佳的，所述四窗口螺旋喂料装置4，包括筒体41，安装于筒体41上的若干个破碎锤42，安装于筒体41下端的四个喂料窗口43、反压式螺旋线叶片44，筒体41上端与螺旋管31下端相连。为满足喂料能力1500t/h的输送量，筒体41设置为直径970mm的圆筒体，在圆周方向配置数量不等的破碎锤42，四窗口螺旋喂料装置4通过破碎锤42松散物料。反压式螺旋线叶片44为沿筒体圆周方向设置，螺旋母线长度为600mm，母线角度为90°递减为0°，形成反压式螺旋线叶片状，对物流进行强制性喂料，以达输送能力。

相比传统的三窗口螺旋喂料装置，本发明螺旋卸船机采用四窗口螺旋喂料装置4，使喂料更加均匀，降低了喂料高度，以提高喂料效率。

请结合图7至图10所示，本发明还提供了一种螺旋卸船机半自动控制方法，利用安装于计算机内的半控制系统5建立螺旋卸船机相对于船舱和相邻螺旋机的三维机构模型、设置安全工作区域、规划负载路径、控制单机取料负载摆动。司机作业过程中，只需通过确定船型，设置祖业安全工作区，选取负载取料路径，就可以进行半自动运行。整个取料过程中，完全通过半控制系统5自动控制水平螺旋输送装置2回转、俯仰角度，垂直螺旋输送装置3摆动角度，控制垂直螺旋输送装置3与四窗口螺旋喂料装置4在船舱内的位置来达到半自动取料。司机在司机室内，仅需通过CCTV摄像显示装置来监控各个监控点，包括取料位置处的情况，在紧急情况下，司机可随机干预、停止、启动半自动运行。具体如下：

根据螺旋卸船机的机械参数，建立螺旋机三维机构模型，通过在螺旋卸船机各机构上装设的传感器，实施检测龙门架本体大车行走位置、臂架旋转角度、水平螺旋输送装置俯仰角度、垂直螺旋输送装置摆动角度，从而确定四窗口螺旋喂料装置取料相对位置。

同一轨道上多台螺旋卸船机之间经光纤通过中控进行连通，做到多台机数据交换，单台螺旋卸船机上计算机采集本机上述实施检测中的各参数，并实时传送、接收本机及相邻螺旋卸船机的位置。

当司机接收到中控发出的卸船指令后，将螺旋机开至指定泊位后，将水平螺旋输送装置2、垂直螺旋输送装置3放至零位状态，通过操作旋转和大车机构对船舱进行安全工作区域设置，常规为通过设置4～6个设置点规划出安全工作区域(如图7至图9所示为6个设置点，设置点1～设置点6所构成的安全工作区域)，限定四窗口螺旋喂料装置4在安全工作区域内进行取料工作，接着进行船型深度选型，根据船型大小不同，将对四窗口螺旋喂料装置4设置数个作业面，接着进行负载路径选型，路径设有前后式(如图7所示)、左右式(如图8所示)和旋转中心式(如图9所示)三种。

司机选择好其中一个路径后，四窗口螺旋喂料装置4进行自动取料作业，当一个作业面完成后，计算机将提示司机确认是否进行下一个作业面作业，若是则将继续执行重复动作。其中采用旋转中心式若为单台机操作将对一个船舱分为两块进行作业。相邻两台螺旋卸船机联合斜一个船舱口的也将采用旋转中心式。

相邻两台螺旋卸船机之间采用防撞保护控制，具体为：

根据已经建立的螺旋机三维机构模型，在作业过程中采集到了相邻螺旋卸船机的机构位置，通过实时运算，得出本螺旋卸船机与相邻螺旋卸船机之间的距离及臂架相对位置(如图10所示)，由半控制系统实时限制本机相应机构的运行范围来达到两台螺旋卸船机之间的防撞；同时在司机室操作屏上实时显示两台螺旋卸船机的臂架及行走的相对坐标位置，当到达限制区时，进行实时报警并停止相关机构的运行。

司机在司机室内，仅需通过CCTV摄像显示装置来监控各个监控点，包括取料位置处的情况，在紧急情况下，司机可随机干预、停止、启动半自动运行。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (8)

1.一种半自动控制螺旋卸船机，包括龙门架本体，其特征在于：还包括水平螺旋输送装置、垂直螺旋输送装置、四窗口螺旋喂料装置及用以控制螺旋卸船机的半控制系统；

所述水平螺旋输送装置，包括水平设置的螺旋外管，设于螺旋外管内的螺旋体，螺旋体直径为1250mm，及设于螺旋外管后端部的驱动机构，螺旋外管后端与龙门架本体相连；

所述垂直螺旋输送装置，包括垂直设置的螺旋管，设于螺旋管内的螺旋件，螺旋件直径为850mm，及设于螺旋管上端部的驱动装置，螺旋管上端与螺旋外管前端相连；

所述四窗口螺旋喂料装置，包括筒体，设于筒体上的若干个破碎锤，设于筒体下端的四个喂料窗口、反压式螺旋线叶片，筒体上端与螺旋管下端相连，

利用安装于计算机内的半控制系统建立螺旋卸船机相对于船舱和相邻螺旋机的三维机构模型、设置安全工作区域、规划负载路径、控制单机取料负载摆动；具体如下：

根据螺旋卸船机的机械参数，建立螺旋机三维机构模型，通过在螺旋卸船机各机构上装设的传感器，实施检测龙门架本体大车行走位置、臂架旋转角度、水平螺旋输送装置俯仰角度、垂直螺旋输送装置摆动角度，从而确定四窗口螺旋喂料装置取料相对位置；

同一轨道上多台螺旋卸船机之间经光纤通过中控进行连通，单台螺旋卸船机上计算机采集本机上述实施检测中的各参数，并实时传送、接收本机及相邻螺旋卸船机的位置；

当司机接收到中控发出的卸船指令后，将螺旋机开至指定泊位后，将水平螺旋输送装置、垂直螺旋输送装置放至零位状态，通过操作旋转和大车机构对船舱进行安全工作区域设置，限定四窗口螺旋喂料装置在安全工作区域内进行取料工作，再对四窗口螺旋喂料装置进行负载路径选型；

司机选择好其中一个路径后，四窗口螺旋喂料装置进行自动取料作业，当一个作业面完成后，计算机将提示司机确认是否进行下一个作业面作业，若是则将继续执行重复动作；

相邻两台螺旋卸船机之间采用防撞保护控制，

所述防撞保护控制为，根据已经建立的螺旋机三维机构模型，在作业过程中采集到了相邻螺旋卸船机的机构位置，通过实时运算，得出本螺旋卸船机与相邻螺旋卸船机之间的距离及臂架相对位置，由半控制系统实时限制本机相应机构的运行范围来达到两台螺旋卸船机之间的防撞；同时在司机室操作屏上实时显示两台螺旋卸船机的臂架及行走的相对坐标位置，当到达限制区时，进行实时报警并停止相关机构的运行；

通过设置4～6个设置点规划出安全工作区域，限定四窗口螺旋喂料装置在安全工作区域内进行取料工作，接着进行船型深度选型，根据船型大小不同，将对四窗口螺旋喂料装置设置数个作业面，接着进行负载路径选型，路径设有前后式、左右式和旋转中心式三种。

2.如权利要求1所述的一种半自动控制螺旋卸船机，其特征在于：所述螺旋体上还设有若干个竖直吊杆支撑。

3.如权利要求1所述的一种半自动控制螺旋卸船机，其特征在于：所述螺旋体为双头螺旋叶片，其螺旋螺距为1000mm。

4.如权利要求1所述的一种半自动控制螺旋卸船机，其特征在于：所述螺旋件上还设有若干个中间支撑。

5.如权利要求1所述的一种半自动控制螺旋卸船机，其特征在于：所述螺旋件为双头螺旋叶片，其螺旋螺距为700mm。

6.如权利要求1所述的一种半自动控制螺旋卸船机，其特征在于：所述筒体为圆筒体，其直径为970mm。

7.如权利要求6所述的一种半自动控制螺旋卸船机，其特征在于：所述反压式螺旋线叶片为沿筒体圆周方向设置，螺旋母线长度为600mm，母线角度为90°递减为0°。

8.一种应用于权利要求1-7任一项所述的半自动控制螺旋卸船机的控制方法，其特征在于：利用安装于计算机内的半控制系统建立螺旋卸船机相对于船舱和相邻螺旋机的三维机构模型、设置安全工作区域、规划负载路径、控制单机取料负载摆动；具体如下：

根据螺旋卸船机的机械参数，建立螺旋机三维机构模型，通过在螺旋卸船机各机构上装设的传感器，实施检测龙门架本体大车行走位置、臂架旋转角度、水平螺旋输送装置俯仰角度、垂直螺旋输送装置摆动角度，从而确定四窗口螺旋喂料装置取料相对位置；

同一轨道上多台螺旋卸船机之间经光纤通过中控进行连通，单台螺旋卸船机上计算机采集本机上述实施检测中的各参数，并实时传送、接收本机及相邻螺旋卸船机的位置；

当司机接收到中控发出的卸船指令后，将螺旋机开至指定泊位后，将水平螺旋输送装置、垂直螺旋输送装置放至零位状态，通过操作旋转和大车机构对船舱进行安全工作区域设置，限定四窗口螺旋喂料装置在安全工作区域内进行取料工作，再对四窗口螺旋喂料装置进行负载路径选型；

司机选择好其中一个路径后，四窗口螺旋喂料装置进行自动取料作业，当一个作业面完成后，计算机将提示司机确认是否进行下一个作业面作业，若是则将继续执行重复动作；

相邻两台螺旋卸船机之间采用防撞保护控制，

所述防撞保护控制为，根据已经建立的螺旋机三维机构模型，在作业过程中采集到了相邻螺旋卸船机的机构位置，通过实时运算，得出本螺旋卸船机与相邻螺旋卸船机之间的距离及臂架相对位置，由半控制系统实时限制本机相应机构的运行范围来达到两台螺旋卸船机之间的防撞；同时在司机室操作屏上实时显示两台螺旋卸船机的臂架及行走的相对坐标位置，当到达限制区时，进行实时报警并停止相关机构的运行，

通过设置4～6个设置点规划出安全工作区域，限定四窗口螺旋喂料装置在安全工作区域内进行取料工作，接着进行船型深度选型，根据船型大小不同，将对四窗口螺旋喂料装置设置数个作业面，接着进行负载路径选型，路径设有前后式、左右式和旋转中心式三种。