CN112174020B - 一种自动化集装箱搬运设备 - Google Patents

Abstract

一种自动化集装箱搬运设备，包括横移平车、设置于横移平车正上方的升降平台，升降平台包括用于支撑集装箱的支撑平台、多组依次并排设置的升降装置、用于带动升降装置升降的驱动装置；所述支撑平台上有用于定位固定不同尺寸集装箱的多组定心装置组，每组定心装置组由四个定心装置组成，各定心装置组的四个定心装置位于对应尺寸集装箱的四个边角处；还包括一个可以采集称重传感器、着箱传感器、拉绳编码器信号，通过运算控制各定心机构油缸油路上的电磁阀一、电机变频器、夹轨器泵站，从而完成各定心机构油缸、横移平车、夹轨器控制的控制系统；节省劳动力、缩短作业时间、提高搬运效率、降低搬运作业成本。

Description

一种自动化集装箱搬运设备

技术领域

本发明涉及集装箱搬运技术领域，具体涉及一种自动化集装箱搬运设备。

背景技术

随着国民经济的发展，集装箱运输的作用越来越大。搬运机械是进行港口内部各种短程输送集装箱的设备，它出现的频率高于其他各项物流活动，每次装卸搬运都要花费一定的时间，所以装卸搬运往往成为决定集装箱运输速度的关键。目前的集装箱搬运设备都是人工手动操纵设备进行搬运，效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种自动化集装箱搬运设备，可自动化进行集装箱固定路线的搬运，节省劳动力、缩短作业时间、提高搬运效率、降低搬运作业成本。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动化集装箱搬运设备，包括横移平车、设置于横移平车正上方的升降平台，升降平台包括用于支撑集装箱的支撑平台、多组依次并排设置的升降装置、用于带动升降装置升降的驱动装置；所述横移平车底部至少设有一个以上用于固定整个集装箱搬运设备的夹轨器和用于带动对应夹轨器开合的夹轨器泵站；

所述支撑平台上有用于定位固定不同尺寸集装箱的多组定心装置组，每组定心装置组由四个定心装置组成，各定心装置组的四个定心装置位于对应尺寸集装箱的四个边角处；各定心装置包括定心机构、位于定心机构上的称重装置，所述定心机构包括可以绕转轴旋转打开和闭合的定心钩，转轴下端部穿过支撑平台与支撑座连接，支撑座连接有用于驱动转轴旋转的定心机构油缸，所述称重装置包括升降堆锥，升降堆锥上端设有与集装箱底部角件底孔匹配的凸起，升降堆锥穿过支撑平台下端部通过销轴与滚轮铰连，支撑座上平面设有用于安装称重传感器的凹槽，定心钩旋转打开时滚轮下表面与装在支撑座上平面凹槽内的称重传感器上表面接触；所述支撑平台左右两端部还分别设有一用于检测支撑平台左右两端上升高度的拉绳编码器，两个拉绳编码器末端竖直连接于横移平车上，支撑平台前后两侧部分别设有一用于检测集装箱着箱信号的着箱传感器；

还包括一个可以采集称重传感器、着箱传感器、拉绳编码器信号，通过运算控制各定心机构油缸油路上的电磁阀一、电机变频器、夹轨器泵站，从而完成各定心机构油缸、横移平车、夹轨器控制的控制系统。

所述定心装置组为三组，分别是20英寸定心装置组、40英寸定心装置组、45英寸定心装置组。

所述升降堆锥中部外周面上设有轴向延伸的多个花键齿，支撑平台上与升降堆锥相对位置处设有与升降堆锥上的花键齿相匹配的的花键套。

所述各升降装置包括两个相对设置的升降杆组，每组升降杆组包括一对交叉设置的升降杆一、升降杆二，升降杆一、升降杆二上端分别铰接于支撑平台下面的上支座处，升降杆一、升降杆二下端铰接于横移平车上的下支座处；驱动装置包括连接于两个升降杆组中部的横杆和两个上升机构油缸，上升机构油缸下端铰接于横移平车上，上升机构油缸上端铰接于横杆上，各上升机构油缸油路上均设一电磁阀二，各电磁阀二与控制系统电连接。

所述横移平车四角均铰接有一个旋转导向柱，各旋转导向柱上均连接有一个用于驱动旋转导向柱旋转竖直升起导向柱油缸，导向柱油缸固定端铰接于横移平车侧面上，导向柱油缸轴伸端与旋转导向柱下端部上；支撑平台底端四个角上分别设置有一个伸缩滑轮，各伸缩滑轮上均连接有一个用于带动伸缩滑轮沿支撑平台横向滑动伸缩的伸缩滑轮油缸，各导向柱油缸、各伸缩滑轮油缸油路上分别对应设一电磁阀三、电磁阀四，各电磁阀三、电磁阀四与控制系统电连接。

所述控制系统包括主控制器（PLC）、电源模块（PS），主控制器上并联有用于采集称重传感器信号的8路模拟量输入模块（8AI）、两个用于采集着箱传感器信号的32路数字量输入模块（DIx32）、用于采集和转换拉绳编码器的编码器转换模块、用于传输控制信号给夹轨器泵站的16路数字量输出模块（DOx16）、PWM脉宽调制模块，PWM脉宽调制模块输出端并联有用于调节各电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四开度的比例放大器，电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四为比例电磁阀。

所述支撑平台上均匀的分布有万向珠。

所述横移平车左右两端对称装有一个以上的地面定位柱，旋转导向柱外侧与地面定位柱接触位置处设有与地面定位柱凹下锥坑相匹配的定位锥。

所述支撑平台四周上还设有多个导向座。

所述横移平车底部两个用于固定整个集装箱搬运设备的夹轨器，两个夹轨器分别位于横移平车两端部上。

本发明的有益效果是：与现有技术相比本发明可自动化进行集装箱固定路线的搬运，节省劳动力、缩短作业时间、提高搬运效率、降低搬运作业成本。

附图说明

图1是本发明的初始状态结构示意图；

图2是本发明的升举状态结构示意图；

图3是本发明的俯视图；

图4是本发明的仰视图；

图5是本发明自定心机构的锁紧状态示意图；

图6是本发明的电路原理框图。

图中：1、支撑平台，2、导向座，3、旋转导向柱，4、横移平车，5、升降杆一，6、万向珠，7、地面定位柱，8、上升机构油缸，9、导向柱油缸，10、泵站电机，11、控制系统，12、20英寸定心装置组,13、40英寸定心装置组，14、45英寸定心装置组，15、伸缩滑轮，16、定位锥，17、伸缩滑轮油缸，18、拉绳编码器，19、着箱传感器，20、夹轨器，21、夹轨器泵站，22、定心钩，23、升降堆锥，24、转轴，25、滚轮，26、支撑座，27、称重传感器，28、定心机构油缸。

具体实施方式

现在结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，此附图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构。

根据图1所示，本发明包括横移平车4上方布置升降平台，升降平台用于支撑集装箱的支撑平台1、两组依次并排设置的升降装置、用于带动升降装置升降的驱动装置；支撑平台1上方四边设置导向座2、顶面分布万向珠6，横移平车4的四角安装旋转导向柱3，地面定位柱7布置在横移平车4侧面、底部与地面连接固定，支撑平台1上分别布置三组定心装置组，分别是20英寸定心装置组12、40英寸定心装置组13、45英寸定心装置组14。

根据图2所示，升降装置包括两个相对设置的升降杆组，每组升降杆组包括一对交叉设置的升降杆一5、升降杆二，升降杆一5、升降杆二上端分别铰接于支撑平台1下面的上支座处，升降杆一5、升降杆二下端铰接于横移平车4上的下支座处；驱动装置包括连在两个升降杆组中部的横杆和上升机构油缸8，上升机构油缸8下端铰接于横移平车4上，上升机构油缸8上端铰接于横杆上，各上升机构油缸8油路上均设一电磁阀二；横移平车4四角均铰接有一个旋转导向柱3，各旋转导向柱3上均连接有一个用于驱动旋转导向柱3旋转竖直升起导向柱油缸9，导向柱油缸9分别布置在横移平车4侧面，导向柱油缸9下部与横移平车4铰接、导向柱油缸9上部与旋转导向柱3铰接，各导向柱油缸9油路上均设一电磁阀三；液压系统的泵站电机10和控制系统11布置在横移平车4顶部一侧；支撑平台1的四角下面分别布置伸缩滑轮15，由伸缩滑轮油缸17推动，各伸缩滑轮油缸17油路上均设一电磁阀四；横移平车4左右两端对称装有一个以上的地面定位柱7，旋转导向柱3外侧与地面定位柱7接触位置处设有与地面定位柱7凹下锥坑相匹配的定位锥16。

根据图3所示，定位锥16设置在旋转导向柱3的外侧面，支撑平台1左右两端部还分别设有一采集集装箱偏载信息的拉绳编码器18，两个拉绳编码器18末端竖直连接于横移平车4上，支撑平台1前后两侧部分别设有一采集集装箱着箱状况的着箱传感器19。

根据图4所示，横移平车4底部两方分别布置有一夹轨器20和对应的夹轨器泵站21。

根据图5所示，各定心装置包括定心机构、位于定心机构上的称重装置，定心机构包括定心钩22，定心钩22通过转轴24与支撑座26连接为一体，转轴24穿过支撑平台1；称重装置包括升降堆锥23，升降堆锥23中部外周面上设有轴向延伸的多个花键齿，支撑平台1上与升降堆锥23相对位置处设有与升降堆锥上的花键齿相匹配的的花键套，升降堆锥23上端设有与集装箱底部角件底孔匹配的凸起，升降堆锥23穿过支撑平台1下端部通过销轴与滚轮25铰连，支撑座26上平面设有用于安装称重传感器的凹槽；支撑座26与定心机构油缸28铰接，定心机构油缸28油路上的电磁阀一，支撑座26凹槽设置采集集装箱重量的称重传感器27，支撑座26顶面与滚轮25接触。

根据图6所示，控制系统11采集称重传感器、着箱传感器19、拉绳编码器18信号，通过运算控制各电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四、电机变频器、夹轨器泵站21，从而完成各定心机构油缸、上升机构油缸8、导向柱油缸9、伸缩滑轮油17、横移平车4、夹轨器20控制；

控制系统11包括主控制器（PLC）、电源模块（PS），主控制系统11上并联有两个8路模拟量输入模块（8AI）、两个32路数字量输入模块（DIx32）、编码器转换模块、16路数字量输出模块（DOx16）、PWM脉宽调制模块，各称重传感器27采集的信号通过一个8路模拟量输入模块（8AI）输送给控制系统11，着箱传感器19采集的信号通过两个32路数字量输入模块（DIx32）输送给控制系统11，拉绳编码器18采集的信号通过编码器转换模块输送给控制系统11，PWM脉宽调制模块并联有7个比例放大器（U5、U6、U7、U8、U9、U10、U11），比例放大器U5、U6分别与两个上升机构油缸8油路上的电磁阀二电性连接，通过比例放大器U5、U6将PWM脉宽调制模块两路输出信号成比例的放大缩小，进而控制电磁阀二的开度，完成两个上升机构油缸8的同步控制；比例放大器U7、U8、U9分别对应与三组定心装置组（20英寸定心装置组12、40英寸定心装置组13、45英寸定心装置组14）上的定心机构油缸28油路上的电磁阀一电性连接，通过比例放大器U7、U8、U9将PWM脉宽调制模块三路输出信号成比例的放大缩小，进而控制电磁阀一的开度，完成对应定心装置组内四个定心机构油缸28的同步控制；比例放大器U10与各导向柱油缸9油路上的电磁阀三电性连接，通过比例放大器U10将PWM脉宽调制模块一路输出信号成比例的放大缩小，进而控制电磁阀三的开度，完成各导向柱油缸9的同步控制；比例放大器U11与各伸缩滑轮油缸17油路上的电磁阀四电性连接，通过比例放大器U11将PWM脉宽调制模块一路输出信号成比例的放大缩小，进而控制电磁阀四的开度，完成各伸缩滑轮油缸17的同步控制，进一步，电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四为比例电磁阀；16路数字量输出模块（DOx16）输出端连接有用于驱动泵站电机10的软启动器（U1、U2）和驱动夹轨器的夹轨器泵站；主控制器（PLC）网络接口上连接有用于驱动横移平车4的变频器（U3、U4）和HMI触摸屏。

工作过程：首先将集装箱吊至支撑平台1上，此时着箱传感器19检测到遮挡信号，控制系统11确认着箱信号，同时集装箱重量通过升降堆锥23、滚轮25传递给称重传感器27，称重传感器27将重量值反馈给控制系统11，集装箱重量、偏载信息在标准外，系统停止动作，发送声光报警；集装箱重量、偏载信息在标准内，控制系统11根据着箱传感器19检测信号，控制对应定心机构组的定心机构油缸运动（集装箱规格为20英寸时，驱动20英寸定心装置组12；集装箱规格为40ft时，驱动40英寸定心装置组13；集装箱规格为45ft时，驱动45英寸定心装置组14）， 定心机构油缸28推动支撑座26以转轴24为中心转动，升降堆锥23、滚轮25沿支撑座26设置的曲面下降，直至集装箱底面与万向珠6接触，称重传感器27与滚轮25脱离，定心钩与集装箱四底角接触，保证集装箱纵横向中心线与支撑平台1重合，实现集装箱纵、横向的精确定位；定心机构油缸28停止运动后，控制系统11根据到位信号控制夹轨器泵站21启动，夹轨器20松开，横移平车4沿固定轨迹向终点行进，同时控制系统启动泵站电机10，导向柱油缸9推动旋转导向柱3旋转至竖起，旋转导向柱3侧面的定位锥16与地面定位柱7接触，保证本设备达到终点后的准确定位；控制系统11控制伸缩滑轮油缸17推动伸缩滑轮15伸出，伸缩滑轮15与旋转导向柱3两侧面接触，控制系统11控制上升机构油缸8推动升降杆一5、升降杆二，上升过程中固定在支撑平台1四角的伸缩滑轮15沿旋转导向柱3竖起方向滑动，带动支撑平台1平稳上升；支撑平台1上升时，通过控制系统11检测支撑平台1两端的拉绳编码器18反馈值进行平台水平同步控制，保证平台在上升高度方向的精确定位。

Claims (10)

1.一种自动化集装箱搬运设备，其特征在于：包括横移平车（4）、设置于横移平车（4）正上方的升降平台，升降平台包括用于支撑集装箱的支撑平台（1）、多组依次并排设置的升降装置、用于带动升降装置升降的驱动装置；所述横移平车（4）底部至少设有一个以上用于固定整个集装箱搬运设备的夹轨器和用于带动对应夹轨器开合的夹轨器泵站；

所述支撑平台（1）上有用于定位固定不同尺寸集装箱的多组定心装置组，每组定心装置组由四个定心装置组成，各定心装置组的四个定心装置位于对应尺寸集装箱的四个边角处；各定心装置包括定心机构、位于定心机构上的称重装置，所述定心机构包括可以绕转轴（24）旋转打开和闭合的定心钩（22），转轴（24）下端部穿过支撑平台（1）与支撑座（26）连接，支撑座（26）连接有用于驱动转轴（24）旋转的定心机构油缸，所述称重装置包括升降堆锥（23），升降堆锥（23）上端设有与集装箱底部角件底孔匹配的凸起，升降堆锥（23）穿过支撑平台（1）下端部通过销轴与滚轮（25）铰连，支撑座（26）上平面设有用于安装称重传感器的凹槽，定心钩（22）旋转打开时滚轮（25）下表面与装在支撑座（26）上平面凹槽内的称重传感器上表面接触；所述支撑平台（1）左右两端部还分别设有一用于检测支撑平台（1）左右两端上升高度的拉绳编码器（18），两个拉绳编码器（18）末端竖直连接于横移平车（4）上，支撑平台（1）前后两侧部分别设有一用于检测集装箱着箱信号的着箱传感器（19）；

还包括一个采集称重传感器、着箱传感器（19）、拉绳编码器（18）信号，通过运算控制各定心机构油缸油路上的电磁阀一、电机变频器、夹轨器泵站（21），从而完成各定心机构油缸、横移平车（4）、夹轨器（20）控制的控制系统（11）。

2.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述定心装置组为三组，分别是20英寸定心装置组（12）、40英寸定心装置组（13）、45英寸定心装置组（14）。

3.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述升降堆锥（23）中部外周面上设有轴向延伸的多个花键齿，支撑平台（1）上与升降堆锥（23）相对位置处设有与升降堆锥上的花键齿相匹配的的花键套。

4.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述各升降装置包括两个相对设置的升降杆组，每组升降杆组包括一对交叉设置的升降杆一（5）、升降杆二，升降杆一（5）、升降杆二上端分别铰接于支撑平台（1）下面的上支座处，升降杆一（5）、升降杆二下端铰接于横移平车（4）上的下支座处；驱动装置包括连接于两个升降杆组中部的横杆和上升机构油缸（8），上升机构油缸（8）下端铰接于横移平车（4）上，上升机构油缸（8）上端铰接于横杆上，各上升机构油缸（8）油路上均设一电磁阀二，各电磁阀二与控制系统（11）电连接。

5.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述横移平车（4）四角均铰接有一个旋转导向柱（3），各旋转导向柱（3）上均连接有一个用于驱动旋转导向柱（3）旋转竖直升起导向柱油缸（9），导向柱油缸（9）固定端铰接于横移平车（4）侧面上，导向柱油缸（9）轴伸端与旋转导向柱（3）下端部铰接；支撑平台（1）底端四个角上分别设置有一个伸缩滑轮（15），各伸缩滑轮（15）上均连接有一个用于带动伸缩滑轮（15）沿支撑平台（1）横向滑动伸缩的伸缩滑轮油缸（17），各导向柱油缸（9）、各伸缩滑轮油缸（17）油路上分别对应设一电磁阀三、电磁阀四，各电磁阀三、电磁阀四与控制系统（11）电连接。

6.根据权利要求1、4、5任意一项所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述控制系统（11）包括主控制器（PLC）、电源模块（PS），控制系统（11）并联有用于采集称重传感器信号的8路模拟量输入模块（8AI）、两个用于采集着箱传感器（19）信号的32路数字量输入模块（DIx32）、用于采集和转换拉绳编码器（18）的编码器转换模块、用于传输控制信号给夹轨器泵站（21）的16路数字量输出模块（DOx16）、PWM脉宽调制模块，PWM脉宽调制模块输出端并联有用于调节各电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四开度的比例放大器，电磁阀一、电磁阀二、电磁阀三、电磁阀四为比例电磁阀。

7.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述支撑平台（1）上均匀的分布有万向珠（6）。

8.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述横移平车（4）左右两端对称装有一个以上的地面定位柱（7），旋转导向柱（3）外侧与地面定位柱（7）接触位置处设有与地面定位柱（7）凹下锥坑相匹配的定位锥（16）。

9.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述支撑平台（1）四周上还设有多个导向座（2）。

10.根据权利要求1所述的自动化集装箱搬运设备，其特征在于：所述横移平车（4）底部有两个用于固定整个集装箱搬运设备的夹轨器，两个夹轨器分别位于横移平车（4）两端部上。