CN111186768A - 带回转机构的门架小车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带回转机构的门架小车及其控制方法，包括小车运行机构、回转机构和吊具起升机构；小车运行机构位于门架小车的底层；回转机构设置于小车运行机构上，驱动吊具起升机构转动以改变其抓取或放置集装箱的方向；基于该门架小车的结构和工作方式，可将集装箱在大梁尾部水平旋转90度后与垂直岸壁的AGV进行交互，可将AGV车道平行于岸壁的方式改为垂直于岸壁的方式，减少了AGV转弯次数，简化了AGV调度路径，显著提高了AGV的运行效率；缩短了大梁后伸距，降低了岸桥陆侧轮压；且吊具起升机构配置至少两套吊具，可一次抓取至少两个集装箱，起到改善码头AGV与岸桥交互的配比关系、提高岸桥整体装卸效率的效果。

Description

带回转机构的门架小车及其控制方法

技术领域

本发明属于自动化码头技术领域，具体地说，是涉及一种带回转机构的门架小车及其控制方法。

背景技术

目前，全自动化集装箱码头的岸边装卸设备多采用双小车岸桥，包括主小车和门架小车，主小车负责集装箱在船舶与中转平台之间的装卸，门架小车负责集装箱在中转平台和AGV之间的装卸。主小车采用双吊具装卸集装箱，而门架小车采用单吊具装卸集装箱，主小车一次从船上吊下两个集装箱，门架小车需要两个循环才能完成接力作业，经常出现主小车等待门架小车的情况，影响岸桥整体装卸效率。

根据岸桥与AGV作业模式，在门架小车大梁尾部设有AGV同门架小车交互作业的AGV车道2，如图1所示，AGV车道2全都平行于岸桥A的大车轨道B，也即平行于码头岸壁。随着船舶大型化，需要尽可能多岸桥同时进行装卸作业才能满足船舶装卸需求，当多台桥吊并肩装卸作业时为避免AGV拥堵，需要AGV在不同的作业车道与门架小车进行交互作业，因此，AGV车道需满足6至7条，这使得门架大梁后伸距大约有28米才能保证门架小车与每一条车道上的AGV均可交互。这种岸桥门架尾梁较长的结构造成岸桥整体重心偏陆侧，导致岸桥陆侧轮压相较海测轮压高出大约5%。

现有这种AGV平行于岸桥大车轨道，也即平行于岸壁的作业模式，AGV从堆场交互区运行至门架交互车道需要转3次弯，会使AGV运行距离长，行驶工况复杂，大大增加了AGV行驶的调度难度，制约了AGV运行效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带回转机构的门架小车及其控制方法，结合多吊具并带回转机构的形式，一方面可将集装箱在大梁尾部水平旋转90度后，再水平移动后与垂直岸壁的AGV进行交互，即将AGV车道平行于岸壁的方式改为垂直于岸壁的方式，减少了AGV转弯次数，简化了AGV调度路径，显著提高了AGV的运行效率；且缩短了大梁后伸距，降低了岸桥陆侧轮压；另一方面，可以同时将至少两个集装箱在大梁尾部水平旋转90度再与至少两辆AGV进行交互，使得主小车无需等待门架小车循环作业，提高了岸桥整体装卸作业效率。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：

提出一种带回转机构的门架小车，安装在岸桥联系横梁上，包括：小车运行机构，位于门架小车的底层，用于驱动门架小车沿所述联系横梁运动；回转机构，设置于所述小车运行机构上，用于驱动吊具起升机构转动，以改变其抓取或放置集装箱的方向；所述吊具起升机构，连接于所述回转机构上，包括至少两组吊具，用于与AGV车道上的AGV交互，执行集装箱的吊或放；其中，所述AGV车道垂直于码头岸壁。

进一步的，所述小车运行机构上连接有横梁，所述回转机构固定在所述横梁上。

进一步的，所述回转机构包括：回转驱动机以及环形轨道梁；所述吊具起升机构架设于所述环形轨道梁上，受所述回转驱动机构的驱动随所述环形轨道梁的转动而转动。

提出一种带回转机构的门架小车的控制方法，应用于上述的带回转机构的门架小车上，包括：卸船作业中，门架小车接收到作业指令后，回转机构控制吊具起升机构转动至与码头岸壁平行的方向，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁运行至中转平台上方；在吊具起升机构抓取集装箱后，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向AGV车道方向运动，回转机构驱动吊具起升机构旋转，以使得吊具起升机构与码头岸壁方向垂直，在运行至AGV车道上方后将集装箱落在目标AGV上；装船作业时，门架小车接收到作业指令后，回转机构控制吊具起升机构转动至与码头岸壁垂直的方向，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向AGV车道方向运动，在运行至AGV车道上方后，吊具起升机构从目标AGV抓取集装箱，之后，回转机构驱动吊具起升机构旋转，以使得吊具起升机构与码头岸壁方向平行，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向中转平台方向运行，在运行至中转平台后，吊具起升机构将集装箱放置于中转平台上。

进一步的，在吊具起升机构从中转平台或目标AGV抓取集装箱时，所述方法还包括：控制与中转平台上放置集装箱位置对应的吊具或目标AGV所在AGV车道对应的吊具实施抓取。

进一步的，在卸船作业中，当吊具起升机构抓取集装箱并运行至AGV车道上方时，所述方法还包括：判断抓取集装箱的吊具所对应的AGV车道是否停有目标AGV，若否，则发出报警信息。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的带回转机构的门架小车及其控制方法中，门架小车带回转机构，可将集装箱水平旋转变换角度，使集装箱与码头岸壁垂直后再与AGV车道进行交互，这种方式下，AGV车道可设计成与码头岸壁垂直，相比现有AGV车道与码头岸壁平行的交互方式，AGV在堆场与岸桥之间运行时，可以减少AGV转弯的次数，从而缩短了AGV的运行距离，降低AGV的单箱能耗，提高转运效率，并且可降低AGV的配比；同时，由于门架小车可沿码头岸壁平行的方向运行，使得门架小车的后伸距可从现有的28米缩短至15米，从而将桥吊整机自重降低了40吨，桥吊陆侧轮压降低约3吨。

且基于本发明提出的门架小车吊具起升机构至少设置两个吊具，一次可吊至少两个40尺或四个20尺集装箱，也可一次仅吊一个40尺或一个/两个20尺集装箱，应用灵活，进一步了改善当前码头AGV与岸桥交互时的配比关系，减少AGV运行区面积，降低码头建设成本，提高岸桥整体装卸效率。

结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1 为本现有集装箱码头岸桥与AGV交互车道的布局示意图；

图2为基于本发明提出门架小车对应的集装箱码头岸桥与AGV交互车道的布局示意图；

图3为本发明提出的门架小车的架构图；

图4为本发明提出的门架小车的架构图。

图5为本发明中回转机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本发明旨在提出一种带回转机构和平移机构的门架小车，可将集装箱水平旋转变换角度，使集装箱与码头岸壁垂直，再与AGV车道进行交互，这种方式下，AGV车道可设计成与码头岸壁垂直，相比现有AGV车道与码头岸壁平行的交互方式，AGV在堆场与岸桥之间运行时，可以减少AGV转弯的次数，从而缩短了AGV的运行距离，降低AGV的单箱能耗，提高转运效率，并且可降低AGV的配比；同时，由于门架小车可沿码头岸壁平行的方向运行，使得门架小车的后伸距可从现有的28米缩短至15米，从而将桥吊整机自重降低了40吨，桥吊陆侧轮压降低约3吨。

具体的，本发明提出的带回转机构的门架小车A1，安装在岸桥联系横梁上1，如图3所示；具体的，如图4所示，包括小车运行机构6、回转机构7和吊具起升机构8；其中，小车运行机构6位于门架小车的底层，用于驱动门架小车沿联系横梁1运动；回转机构7设置于小车运行机构6上，用于驱动吊具起升机构8转动，以改变其抓取或放置集装箱的方向；吊具起升机构8连接于回转机构7上，包括至少两组吊具，用于与AGV车道上的AGV交互，执行集装箱的吊或放。

基于本发明提出的门架小车，门架小车带回转机构，回转结构可以变换吊具起升机构的抓取方向，这使得AGV车道2可以从传统的平行于码头岸壁的方式更改为垂直于码头岸壁的方式，以垂直于码头岸壁的方式并行布设，如图2所示，这种布局下，门架小车在运行至尾梁末端后以平移方式即可与各AGV车道上的AGV交互，使得其运行距离可从现有的28米缩短至15米，将岸桥的自重降低了40吨，从而降低了岸桥陆侧轮压，平衡了岸桥海路侧轮压；并且，这种交互方式下，AGV从岸桥至堆场的运行路径上，减少了转弯的次数，提高了AGV的运行效率，且可降低AGV与岸桥的配比。

本发明实施例中，小车运行机构包括电机、减速箱、台车以及台车驱动机构；在小车运行机构6上连接有一个横梁3，如图4所示，横梁3与联系横梁1呈垂直关系，架设在小车运行机构6的两部台车上，回转机构8固定在该横梁3上。

如图5所示，本发明提出的回转机构采用四组三合一齿轮装置的回转驱动机构5，还包括一环形轨道梁4，吊具起升机构架设在或者连接在环形轨道梁4上，回转驱动机构5驱动环形轨道梁4转动，从而带动吊具起升机构转动，以使得其抓取的集装箱在沿环形轨道梁4运行1/4圆的情况下，也即旋转90度情况下，可与AGV车道上的AGV平行，或与中转平台上的集装箱平行；在沿环形轨道梁4运行1/2圆的情况下，也即旋转180度的情况下，可转动集装箱的箱门方向，使得在抓取集装箱时无需考虑箱门方向。

吊具起升机构包括卷筒、减速箱、电机、钢丝绳等部件，此处不予赘述。

通常，岸桥的门架小车采用单吊具装卸集装箱，而主小车却一次可从船上吊取两个集装箱，这使得门架小车需要两个循环才能完成接力作业，经常出现主小车等待门架小车的情况，影响作业效率；针对此情况，本优选实施例中，采用双吊具装卸集装箱，也即， 吊具起升机构包括两个吊具，均连基于回转机构上，可同时将两个40尺集装箱或4个20尺集装箱旋转后于垂直于码头岸壁的AGV车道中的AGV交互，也可将单独操作一个40尺集装箱或两个/一个20尺集装箱，进一步改善了当前码头AGV与岸桥交互时的配比关系，减少AGV运行区面积，降低码头建设成本，提高岸桥整体装卸效率。

这种双吊具的结构应用中，可相应将AGV车道只设置为并行的两条，一次抓放两个集装箱，在保证作业效率情况下可以使得门架小车只设有中转平台和与AGV交互的两个运行位置，简化了门架小车的定位。

基于上述提出的带回转机构的门架小车，本发明还提出其对应的控制方法，包括：

卸船作业中，门架小车接收到卸船作业指令后，回转机构控制吊具起升机构转动至与码头岸壁平行的方向，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁运行至中转平台上方；在吊具起升机构抓取集装箱后，小车运行机构驱动门架小车沿岸桥的联系横梁向AGV车道方向运动，回转机构驱动吊具起升机构旋转，以使得吊具起升机构与码头岸壁方向垂直，在运行至AGV车道上方后将集装箱落在目标AGV上。

装船作业时，门架小车接收到装船作业指令后，回转机构控制吊具起升机构转动至与码头岸壁垂直的方向，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向AGV车道方向运动，在运行至AGV车道上方后，吊具起升机构从目标AGV抓取集装箱，之后，回转机构驱动吊具起升机构旋转，以使得吊具起升机构与码头岸壁方向平行，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向中转平台方向运行，在运行至中转平台后，吊具起升机构将集装箱放置于中转平台上。

上述，本发明不限定小车运行机构和回转机构的工作时间，可同时工作，也可分先后工作，只需保证在位于中转平台上方时，吊具起升装置与码头岸壁平行，在位于AGV车道上方时，吊具起升装置与码头岸壁垂直即可。

根据本发明提出的AGV车道布局以及门架小车工作方式，在一个优选实施例中，门架小车在中转平台吊箱后沿联系横梁向目标AGV运行时，根据速度、加速度等参数的计算，运行时间约为14秒，期间，回转机构同步旋转，回转速度约位2rpm，回转90度用时约8秒，完全满足效率要求。

上述，当多个吊具一起抓取或放置集装箱时，需保证每个AGV车道均停有AGV；当仅有部分吊具从中转平台或目标AGV抓取集装箱时，需要控制与中转平台上放置集装箱位置对应的吊具或目标AGV所在AGV车道对应的吊具实施抓取。

以及，在卸船作业中，当吊具起升机构抓取集装箱并运行至AGV车道上方时，需要判断抓取集装箱的吊具所对应的AGV车道是否停有目标AGV，若否，则发出报警信息并停止吊具起升机构。

需要说明的是，本发明中提到的小车运行机构和吊具起升机构，均为现有结构技术，本发明虽未做详细说明，但本领域技术人员根据现有技术手段即可实现。

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 (6)

1.带回转机构的门架小车，安装在岸桥联系横梁上，其特征在于，包括：

小车运行机构，位于门架小车的底层，用于驱动门架小车沿所述联系横梁运动；

回转机构，设置于所述小车运行机构上，用于驱动吊具起升机构转动，以改变其抓取或放置集装箱的方向；

所述吊具起升机构，连接于所述回转机构上，包括至少两组吊具，用于与AGV车道上的AGV交互，执行集装箱的吊或放；

其中，所述AGV车道垂直于码头岸壁。

2.根据权利要求1所述的带回转机构的门架小车，其特征在于，所述小车运行机构上连接有横梁，所述回转机构固定在所述横梁上。

3.根据权利要求1所述的带回转机构的门架小车，其特征在于，所述回转机构包括：

回转驱动机以及环形轨道梁；所述吊具起升机构架设于所述环形轨道梁上，受所述回转驱动机构的驱动随所述环形轨道梁的转动而转动。

4.带回转机构的门架小车的控制方法，应用于如权利要求1-3任一项所述的带回转机构的门架小车上，其特征在于，包括：

卸船作业中，门架小车接收到作业指令后，回转机构控制吊具起升机构转动至与码头岸壁平行的方向，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁运行至中转平台上方；在吊具起升机构抓取集装箱后，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向AGV车道方向运动，回转机构驱动吊具起升机构旋转，以使得吊具起升机构与码头岸壁方向垂直，在运行至AGV车道上方后将集装箱落在目标AGV上；

装船作业时，门架小车接收到作业指令后，回转机构控制吊具起升机构转动至与码头岸壁垂直的方向，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向AGV车道方向运动，在运行至AGV车道上方后，吊具起升机构从目标AGV抓取集装箱，之后，回转机构驱动吊具起升机构旋转，以使得吊具起升机构与码头岸壁方向平行，小车运行机构驱动门架小车沿联系横梁向中转平台方向运行，在运行至中转平台后，吊具起升机构将集装箱放置于中转平台上。

5.根据权利要求4所述的带回转机构的门架小车的控制方法，其特征在于，在吊具起升机构从中转平台或目标AGV抓取集装箱时，所述方法还包括：

控制与中转平台上放置集装箱位置对应的吊具或目标AGV所在AGV车道对应的吊具实施抓取。

6.根据权利要求4所述的带回转机构的门架小车的控制方法，其特征在于，在卸船作业中，当吊具起升机构抓取集装箱并运行至AGV车道上方时，所述方法还包括：

判断抓取集装箱的吊具所对应的AGV车道是否停有目标AGV，若否，则发出报警信息。

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