CN110697573B - 起重机防摇装置及其控制方法和起重机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种起重机防摇装置及其控制方法和起重机，包括小车架、吊具和防摇装置，防摇装置包括卷筒、电机、设置于卷筒两侧可相对移动的第一平移装置和第二平移装置、分别固定于两个平移装置上的第一动滑轮和第二动滑轮、安装于吊具上的定滑轮、第一防摇钢丝绳和第二防摇钢丝绳；两根防摇钢丝绳缠绕于卷筒上，从卷筒的相反两侧延伸出依次绕过动滑轮和定滑轮后固定于小车架上；防摇控制器控制第一平移装置和第二平移装置相对或相反移动，以调节第一平移装置和第二平移装置之间的间距；吊具作业过程中若发生扭转，通过调节扭转方向上的防摇装置中的平移装置，改变在扭转方向上防摇钢丝绳的水平分力，基于水平分力实现吊具主动防摇的效果。

Description

起重机防摇装置及其控制方法和起重机

技术领域

本发明属于起重设备技术领域，具体地说，是涉及一种起重机防摇装置及其控制方法和起重机。

背景技术

近年来，随着集装箱物流的快速发展，大型船舶成为世界远洋干线的主要船型。船舶大型化对港口的装卸效率提出了更高的要求。

目前，各国港口装卸效率离船舶效率要求还有很大差距，而制约作业效率的主要瓶颈是工况最为复杂的桥吊主吊具装卸。当前桥吊设计能力每小时约为45-50自然箱，而实际港口平均作业效率为28-30自然箱，主要原因是吊具采用钢丝绳柔性连接，在着箱、放箱时吊具摆动影响效率；此外，大风天气及集装箱偏载也会引起吊具的摇摆或扭转，增加了作业难度。

为了提高桥吊装卸效率，目前主要采用被动的电子防摇、防扭设计；被动防摇即为当吊具摆动起来后，通过小车的跟随以达到吊具稳定的目的；同理，被动防扭即为当检测到吊具水平扭转后通过调整连接吊具的升降钢丝绳来使吊具稳定，通常需要2到3个扭动周期才能使吊具稳定，防摇或防扭等待时间大约15-20秒，严重影响自动化码头的作业效率。

发明内容

本申请提供了一种起重机防摇装置及其控制方法和起重机，解决现有桥吊作业效率低的技术问题。

为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

提出一种起重机防摇装置，包括：小车架；吊具，吊装在所述小车架上；还包括防摇装置，所述防摇装置包括：卷筒，固定于所述小车架上；电机，用于驱动所述卷筒转动；第一平移装置和第二平移装置，分别设置于所述卷筒两侧，可相对所述卷筒移动；第一动滑轮和第二动滑轮，所述第一动滑轮固定于所述第一平移装置上，所述第二动滑轮固定于所述第二平移装置上；定滑轮，安装于所述吊具上；第一防摇钢丝绳和第二防摇钢丝绳，所述第一防摇钢丝绳缠绕于所述卷筒上，从所述卷筒的第一侧延伸出依次绕过所述第一动滑轮和所述定滑轮后固定于所述小车架上；所述第二防摇钢丝绳缠绕于所述卷筒上，从所述卷筒的第二侧延伸出依次绕过所述第二动滑轮和所述定滑轮后固定于所述小车架上；其中，所述第一侧为朝向所述第一移动装置的一侧，所述第二侧为朝向所述第二移动装置的一侧；防摇控制器，用于控制所述第一平移装置和所述第二平移装置相对或相反移动，以调节所述第一平移装置和所述第二平移装置之间的间距。

进一步的，所述防摇装置包括：第一防摇装置和第二防摇装置，且分别设置于所述小车架的第一侧和第三侧；其中，所述第一侧和所述第三侧相对。

进一步的，所述防摇装置还包括：第三防摇装置和第四防摇装置，且分别设置于所述小车架的第二侧和第四侧；其中，所述第二侧和所述第四侧相对，且所述第一侧、所述第三侧、所述第二侧和所述第四侧顺次连接。

进一步的，所述电机通过电机支架安装于所述卷筒内部。

进一步的，所述定滑轮固定于所述吊具一侧的中部位置。

进一步的，所述第一防摇装置和所述第二防摇装置相对所述小车架的中心对称设置。

进一步的，所述第三防摇装置和所述第四防摇装置相对所述小车架的中心对称设置。

进一步的，所述装置还包括：激光扫描设备，与所述防摇控制器连接，用于扫描船舶上集装箱轮廓信息，以使得所述防摇控制器基于所述集装箱轮廓信息控制所述第一平移装置和所述第二平移装置的移动。

提出一种起重机，包括上述的起重机防摇装置。

提出一种起重机防摇装置控制方法，应用于上述的起重机防摇装置，包括：在吊具发生扭转时，确定发生扭转的方向；控制发生扭转方向的防摇装置的第一平移装置和第二平移装置相反移动，以及控制所述卷筒转动；在所述第一平移装置和所述第二平移装置移动过程中判断扭转程度，在扭转程度小于设定阈值时 ，控制停止所述第一平移装置、所述第二平移装置和所述卷筒。

与现有技术相比，本申请的优点和积极效果是：本申请提出的起重机防摇装置及其控制方法和起重机中，防摇装置中的第一防摇钢丝绳缠绕于卷筒上，并从卷筒的第一侧延伸出依次绕过第一动滑轮和定滑轮后固定于小车架上，第二防摇钢丝绳缠绕于卷筒上，并从卷筒上与第一侧相对的第二侧延伸出，依次绕过第二动滑轮和定滑轮后固定于小车架上，如此固定方式，使得第一防摇钢丝绳和第二防摇钢丝绳形成倒置三角形的防摇结构，基于三角形结构稳定的原理，利用卷筒两侧的第一、第二防摇钢丝绳产生的水平分力阻止吊具发生摇摆，提升了小车架与吊具之间的刚性，使得吊具可以克服吊具受惯性、风力以及集装箱偏载等因素所产生的摇摆、扭转等问题，且本申请中，可利用第一移动装置和第二移动装置的相向或相反的移动来改变两根防摇钢丝绳产生的水平分力，使得防摇装置能够顺应实际情况产生不同的水平分力来克服摇摆、扭转问题，保证吊具的稳定性。

进一步的，在小车架的四侧均设置一部防摇装置，小车架与吊具之间通过八根防摇钢丝绳形成四个倒三角的防摇结构，在吊具运行过程中，四个倒置三角形两两相对，从吊具的四个方向上分别保证吊具的稳定性。

进一步的，本申请通过激光扫描设备获取集装箱轮廓信息，从而使得防摇控制器能够基于集装箱轮廓信息来调整防摇装置的移动装置的间距，提高集装箱的稳定性，避免集装箱发生扭转或剐蹭。

进一步的，本申请的防摇装置中，利用平移装置和可收放防摇钢丝绳的卷筒，既减少了防摇钢丝绳的缠绕次数、改向次数，还可使得各防摇钢丝绳受力均匀，利于延长防摇钢丝绳的使用周期、缩短防摇时间。

结合附图阅读本申请实施方式的详细描述后，本申请的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本申请提出的起重机防摇装置的结构图；

图2为本申请提出的起重机防摇装置的结构图；

图3为本申请提出的起重机防摇装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式作进一步详细地说明。

本申请提出的起重机防摇装置，如图1所示，包括小车架1、吊装在小车架1上的吊具2和防摇装置；防摇装置包括：固定于小车架1上卷筒3、用于驱动卷筒3转动的电机4、第一平移装置51和第二平移装置52、第一动滑轮61和第二动滑轮62、定滑轮7、第一防摇钢丝绳81和第二防摇钢丝绳82、以及防摇控制器（图中未示出）；其中，第一平移装置51和第二平移装置52分别设置于卷筒3两侧，可相对卷筒3移动；第一动滑轮61固定于第一平移装置51上，第二动滑轮62固定于第二平移装置52上；定滑轮7安装于吊具2上；第一防摇钢丝绳81缠绕于卷筒3上，从卷筒3的第一侧延伸出依次绕过第一动滑轮61和定滑轮7后固定于小车架1上；第二防摇钢丝绳82缠绕于卷筒3上，从卷筒3的第二侧延伸出依次绕过第二动滑轮62和定滑轮7后固定于小车架1上；上述内容中所指的第一侧为朝向第一移动装置51的一侧，第二侧为朝向第二移动装置52的一侧；防摇控制器，用于控制第一平移装置51和第二平移装置52相对或相反移动，以调节第一平移装置51和第二平移装置52之间的间距。

如图2所示，本申请提出的防摇装置包括：第一防摇装置A和第二防摇装置B，且分别设置于小车架1的第一侧a和与第一侧a相对的第三侧b，用以稳定第一侧a和第三侧b方向上发生的扭转、晃动；进一步的，包括第三防摇装置C和第四防摇装置D，且分别设置于小车架1的第二侧c和第四侧d；其中，第二侧c和第四侧d相对，用以稳定第二侧c和第四侧d方向上发生的扭转、晃动，且第一侧a、第三侧b、第二侧c和第四侧d顺次连接。

四组防摇装置形成四个倒置的三角形且两两相对，利用三角形结构稳定的原理，在吊具上形成沿小车移动方向的海侧、小车移动方向的陆侧、大车移动方向的左侧和大车移动方向的右侧等四个方向上的双线对拉的结构形式，利用卷筒3两侧的防摇钢丝绳所产生的水平分力，阻止吊具在小车移动方向以及大车移动方向上的摇摆、扭转、晃动等，提升小车架1与吊具2之间的刚性，使得吊具2在其前、后、左、右四个方向上可以克服吊具受惯性、风力以及集装箱偏载等因素所产生的摇摆、扭转问题；如图2所示，以小车架中心点为轴心建立XY坐标系，X轴表征大车移动方向，Y轴表征小车移动方向；第一防摇装置A和第二防摇装置B分别位于小车架的前后两侧且相对小车架1的中心对称分布，第三防摇装置C和第四防摇装置D分别位于小车架的左右两侧且相对小车架1的中心对称分布。

如图1所示，电机4可通过支架安装于卷筒3的内部，支架固定于小车架1上，定滑轮7均固定于吊具2四个边侧的中部位置。

下面对本申请的起重机防摇装置进行详细说明。

如图1和图2所示，每个防摇装置包括形成于小车架1上的卷筒3、电机4、两个平移装置51/52、两根防摇钢丝绳81/82、分别固定于两个平移装置上的两个动滑轮61/62和形成于吊具2上的定滑轮7。电机4用于驱动卷筒2旋转，为了减少占用空间，可将电机4采用支架固定于卷筒3的内部，并将支架固定于小车架1上。卷筒3上缠绕两根防摇钢丝绳81/82，卷筒3两侧个设置有一个由平移装置驱动平移的动滑轮，两根防摇钢丝绳分别朝卷筒3的相对两侧方向延伸，并依次绕过动滑轮和定滑轮后固定在小车架上。

两根防摇钢丝绳在缠绕固定后形成结构稳定的倒三角形，四个防摇装置形成两两相对的四个倒三角形的防摇钢丝绳的缠绕方案，利用组成四个倒三角形的防摇钢丝绳所提供的水平分离，从四个方向上拽住吊具2，从而可以有效阻止吊具2运行过程中所发生的摇摆、扭转问题，为了受力均衡，各防摇装置中的定滑轮7分别固定于吊具四侧边沿的中部。

两个平移装置通过驱动动滑轮平移来调节动滑轮和定滑轮之间的水平间距，也即调节两个平移装置之间的间距；平移装置具体可采用直线导轨、气缸或液压缸等来实现，例如，在直线导轨的滑块上安装可转动的滑轮作为动滑轮61/62；在本申请实施中，为了更好的抵消吊具2在小车移动方向（Y轴）的水平分力，防摇装置C和D中的平移装置驱动动滑轮沿小车移动方向平移；为了更好的抵消吊具2在大车移动方向（X轴）的水平分力，防摇装置A和B中的平移装置驱动动滑轮沿大车移动方向平移。

在小车架1和吊具2之间的升降钢丝绳不进行升降时，各防摇装置中动滑轮与定滑轮之间的竖向间距不变，通过平移装置的驱动调节两个动滑轮之间的间距，从而调节了两根防摇钢丝绳所提供的水平分力，在发生摇摆、扭转时控制两个平移装置带动两个动滑轮相反移动，加大两个动滑轮之间的间距，从而增大防摇钢丝绳与竖直方向的夹角，提高防摇钢丝绳的水平分力，进行主动防摇；在吊具2进行舱内作业时，控制两个平移装置带动两个动滑轮相向移动，减小两个动滑轮之间的间距，从而降低两根防摇钢丝绳与竖直方向的夹角，避免防摇钢丝绳与舱口或相邻集装箱之间发生剐蹭现象。

在小车架1和吊具2之间的升降钢丝绳进行升降时，各防摇装置中动滑轮与定滑轮之间的竖向间距持续变化，防摇钢丝绳所提供的水平分力持续变化，可驱动两个平移装置带动两个动滑轮改变二者之间的间距，来确保防摇钢丝绳所提供的水平分力足够主动防摇。

作为一个优选的实施例，为了确保防摇钢丝绳所提供的水平分力足够大，各防摇装置中，当两个平移装置驱动两个动滑轮之间的间距最大时，也即防摇钢丝绳与竖直方向夹角最大时，设计两个动滑轮位于吊具2的竖向投影区域的外侧，以便提供足够的水平分力。由于吊具2在舱内装卸作业时，舱口尺寸较小，为了避免防摇钢丝绳收到剐蹭，各防摇装置中当两个动滑轮之间的间距最小时，也即防摇钢丝绳与竖直方向夹角最小时，设计两个动滑轮位于吊具2的竖向投影区域内侧，以防止防摇钢丝绳收到剐蹭。

为了方便找箱，本申请实施例中还包括激光扫描设备，与防摇控制器连接，具体的，可安装于小车架1的底部，用于扫描船舶上集装箱轮廓信息，并将扫描到的集装箱轮廓信息传输给防摇控制器，以使得防摇控制器基于集装箱轮廓信息控制第一平移装置和第二平移装置的移动，实现两个动滑轮之间间距的调节，配合控制卷筒转动，达到合理收放防摇钢丝绳的目的。

本申请还提出一种起重机，安装有上述提出起重机防摇装置，通过卷筒、动滑轮、定滑轮、两根防摇钢丝绳的缠绕形成倒三角形的稳定结构，并通过平移装置的驱动改变两个定滑轮之间的间距，从而改变两根防摇钢丝绳的水平分力，基于该水平分力稳定吊具发生的摇摆、扭转、晃动等问题。

基于上述提出的起重机防摇装置，本申请还提出一种起重机防摇装置控制方法，应用于上述的起重机防摇装置中，如图3所示，包括如下步骤：

步骤S31：在吊具发生扭转时，确定发生扭转的方向。

在吊具升降、着箱定位过程中，若吊具发生了摇摆、扭转、晃动等现象，例如，通过上述提出的激光扫描设备获取的集装箱轮廓信息判断出集装箱发生了摇摆、扭转或晃动，或者，通过其他传感器数据判断集装箱发生了摇摆、扭转或晃动，则根据获取到的扫描数据或传感器数据确定出发生扭转、摇摆、晃动的方向。

步骤S32：控制发生扭转方向的防摇装置的第一平移装置和第二平移装置相反移动，以及控制卷筒转动。

例如，若根据扫描或传感器数据判断吊具在小车移动方向发生了扭转，则控制防摇装置C和防摇装置D，使这两个防摇装置的平移装置相反移动，从而增大两个动滑轮之间的间距，进而增大了两个防摇装置中防摇钢丝绳水平方向上的分力，也即增大了吊具在小车移动方向上的分力，从而在小车移动方向上达到稳定吊具的作用。

若根据扫描数据或传感器数据判断吊具在大车移动方向发生了扭转，则控制防摇装置A和防摇装置B，使这两个防摇装置的平移装置相反移动，从而增大两个动滑轮之间的间距，进而增到了两个防摇装置中防摇钢丝绳水平方向上的分力，也即增大了吊具在大车移动方向上的分力，从而在大车移动方向上达到稳定吊具的作用。

防摇装置中的两个平移装置受驱动过程中，同时控制卷筒转动，起到同步收放防摇钢丝绳的作用。

步骤S33：在第一平移装置和第二平移装置移动过程中判断扭转程度，在扭转程度小于设定阈值时 ，控制停止第一平移装置、第二平移装置和卷筒。

针对要调节的防摇装置，在其调整过程中，也即在防摇装置的第一平移装置和第二平移装置相反移动过程中，继续通过扫描数据或传感器数据判断吊具或集装箱的扭转程度，在扭转程度小于设定阈值时，控制停止第一平移装置、第二平移装置以及卷筒；实现的是作业过程中的同步调节，达到主动防摇的效果。

上述本申请提出的起重机防摇装置及其控制方法和起重机中，在起重机吊具运行的两个方向上：大车移动方向和小车移动方向上，分别两两相对的设置一组防摇装置，在吊具作业过程中若发生扭转等现象，通过调节扭转方向上的防摇装置中的平移装置，改变在扭转方向上防摇钢丝绳的水平分力，基于水平分力来调节扭转程度，实现吊具作业过程中的同步稳定调节和主动防摇的效果。

应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.起重机防摇装置，包括：

小车架；

吊具，吊装在所述小车架上；

其特征在于，还包括防摇装置，所述防摇装置包括：

卷筒，固定于所述小车架上；

电机，用于驱动所述卷筒转动；

第一平移装置和第二平移装置，分别设置于所述卷筒两侧，可相对所述卷筒移动；

第一动滑轮和第二动滑轮，所述第一动滑轮固定于所述第一平移装置上，所述第二动滑轮固定于所述第二平移装置上；

定滑轮，安装于所述吊具上；

第一防摇钢丝绳和第二防摇钢丝绳，所述第一防摇钢丝绳缠绕于所述卷筒上，从所述卷筒的第一侧延伸出依次绕过所述第一动滑轮和所述定滑轮后固定于所述小车架上；所述第二防摇钢丝绳缠绕于所述卷筒上，从所述卷筒的第二侧延伸出依次绕过所述第二动滑轮和所述定滑轮后固定于所述小车架上；其中，所述第一侧为朝向所述第一平移 装置的一侧，所述第二侧为朝向所述第二平移 装置的一侧；

所述第一防摇钢丝绳和所述第二防摇钢丝绳形成倒置三角形的防摇结构，以实现基于三角形结构稳定的原理，利用所述第一防摇钢丝绳和所述第二防摇钢丝绳产生的水平分力阻止所述吊具发生摇摆；

防摇控制器，用于控制所述第一平移装置和所述第二平移装置相对或相反移动，以调节所述第一平移装置和所述第二平移装置之间的间距，从而改变所述第一防摇钢丝绳和所述第二防摇钢丝绳产生的水平分力；

所述防摇装置包括：

第一防摇装置和第二防摇装置，且分别设置于所述小车架的第一侧和第三侧；其中，所述第一侧和所述第三侧相对；

第三防摇装置和第四防摇装置，且分别设置于所述小车架的第二侧和第四侧；其中，所述第二侧和所述第四侧相对，且所述第一侧、所述第三侧、所述第二侧和所述第四侧顺次连接。

2.根据权利要求1所述的起重机防摇装置，其特征在于，所述电机通过电机支架安装于所述卷筒内部。

3.根据权利要求1所述的起重机防摇装置，其特征在于，所述定滑轮固定于所述吊具一侧的中部位置。

4.根据权利要求1所述的起重机防摇装置，其特征在于，所述第一防摇装置和所述第二防摇装置相对所述小车架的中心对称设置。

5.根据权利要求1所述的起重机防摇装置，其特征在于，所述第三防摇装置和所述第四防摇装置相对所述小车架的中心对称设置。

6.根据权利要求1所述的起重机防摇装置，其特征在于，所述装置还包括：

激光扫描设备，与所述防摇控制器连接，用于扫描船舶上集装箱轮廓信息，以使得所述防摇控制器基于所述集装箱轮廓信息控制所述第一平移装置和所述第二平移装置的移动。

7.起重机，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的起重机防摇装置。

8.起重机防摇装置控制方法，应用于如权利要求1-6任一项所述的起重机防摇装置，其特征在于，包括：

在吊具发生扭转时，确定发生扭转的方向；

控制发生扭转方向的防摇装置的第一平移装置和第二平移装置相反移动，以及控制所述卷筒转动；

在所述第一平移装置和所述第二平移装置移动过程中判断扭转程度，在扭转程度小于设定阈值时，控制停止所述第一平移装置、所述第二平移装置和所述卷筒。

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