CN112960548A - 一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置，所述摆角检测装置包含：传动装置，其用于将吊具的摆角转动信息转化为传动装置的位移信息，所述传动装置上设置有第一电容板；保护装置，其上设置有第二电容板；位移检测装置，用于检测传动装置的位移信息；电容检测装置，其用于检测传动装置移动引起的所述第一电容板与所述第二电容板间电容量变化；计算模块，其用于根据传动装置的位移信息以及电容量变化信息计算吊具的摆角大小及方向。本发明结构简单，易于制作，成本低廉，同时，不易受外界环境变化的影响，抗干扰能力强，保证集装箱装卸工作的安全性。

Description

一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置

技术领域

本发明涉及一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置。

背景技术

现今，随着港航物流业务发展，传统的桥式吊车已经不能满足大规模港口码头集装箱装卸工作，目前已有的桥式吊车大多是单吊具和双吊具的吊车，然其因每个小车机构搭载的吊具数量限制，每次装卸一个或两个集装箱，在集装箱数量逐渐增多的情况下，单吊具与双吊具就显得装卸效率较低，存在装卸工作耗时相对较长的问题，从而会对港口码头集装箱的吞吐量造成一定的影响。

为了有效提高港口桥吊的装卸效率，在现有的桥式吊车的基础上，不断改进，逐步向多吊具桥式吊车控制研发。在实际情况下，对于多吊具控制操作是十分复杂困难的，在吊具进行集装箱装卸过程中，因外界环境变化产生的干扰会直接作用在吊具与集装箱上，会使得集装箱发生摆动现象，这种现象会影响集装箱的装卸效率，若摆动严重的情况下，还有可能导致安全责任事故，因此需要经验十分丰富的操作员来实现，以保障装卸工作安全，并提高集装箱装卸效率。在此背景意义下，针对一种多吊具桥式吊车工作模式，在其运行过程中，需要检测装卸工作中钢丝绳的摆动状态，即考虑用一个检测装置来检测集装箱装卸过程中吊具的摆动角度，将摆角转动信息反馈给控制室，再进行防摇控制操作。

现有的桥式吊车摆角检测装置，是相对复杂的检测仪器，大都是针对单吊具或双吊具桥吊设计的，而且存在成本高，结构复杂，不利于维护，恶劣环境下可能效果降低等问题。

发明内容

针对上述背景技术的不足，本发明提供了一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置，将吊具摆角的大小与方向信息分别转化为齿轮的位移变化数据以及电极板间电容量的变化数据，从而快速准确地测出吊具摆动的信息，具有结构简单，成本连接，易于维护等优点。

为了达到上述目的，本发明提出了一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置，所述吊具一端通过吊绳与所述桥式吊车连接，另一端用于装卸集装箱，所述吊绳跟随所述吊具做相同方向、大小的摆动；所述摆角检测装置包含：

传动装置，其与所述吊绳连接并跟随所述吊绳的摆动作水平方向上的移动，从而将吊具的摆角转动信息转化为传动装置的位移信息，所述传动装置上设置有第一电容板；

保护装置，其罩设在所述传动装置周围，以保证所述传动装置不受外界影响，所述保护装置上设置有与所述第一电容板相对应的第二电容板；

位移检测装置，其设置在所述保护装置内，用于检测传动装置的位移信息；

电容检测装置，其用于检测传动装置移动引起的所述第一电容板与所述第二电容板间电容量变化；

计算模块，其分别与所述位移检测装置与电容检测装置连接，用于根据传动装置的位移信息以及电容量变化信息计算吊具的摆角大小及方向。

进一步地，所述传动装置，包括：

滑板组件，所述滑板组件上设有若干等间距的凸出格口；

连杆组件，其一端套设在所述吊绳上，另一端与所述滑板组件连接，所述连杆组件在所述吊绳的作用下移动并带动所述滑板组件作相同方向上的移动。

进一步地，所述滑板组件包括：滑板以及固定在滑板下方的滑动组件，所述滑动组件包括但不限于动滑轮、圆形滚杆以及滑动轨道。

进一步地，所述连杆组件的一端通过金属环套设在所述吊绳上，所述金属环套的尺寸与所述吊绳的尺寸相匹配。

进一步地，所述位移检测装置，包括：

齿轮，所述齿轮的轮齿与所述滑板组件的凸出格口相互咬合，并通过固定在所述保护装置上的支架保持其位置不变，从而将滑板组件的移动转化为所述齿轮的转动；

光源器件，其用于发射光波，所述光波通过所述齿轮的轮齿间的间隙向后照射；

光敏元件，其用于接收所述光源器件发射的光波并生成脉冲信号。

进一步地，所述吊具摆角大小的计算公式为：

式中，n是脉冲信号计数，d₀是凸出格口的宽度，d是相邻两个凸出格口之间的间距，L是桥式吊车底部到连杆组件的垂直距离。

进一步地，所述第一电容板与第二电容板大小相等。

本发明具有以下优势：

本发明利用滑板与齿轮之间的运动转化，再通过光信号检测技术原理以及电容量变化检测求解出吊具摆动的幅度，进而计算出吊具的摆角及方向，具有结构简单，易于制作，成本低廉的特点，同时，不易受外界环境变化的影响，抗干扰能力强，保证集装箱装卸工作的安全性。

附图说明

图1是多吊具桥式吊车的结构示意图；

图2是摆角检测装置的结构示意图；

图3是滑板组件的结构示意图；

图4是位移检测装置的侧面示意图；

具体实施方式

本发明以多吊具桥式吊车为例，对本发明的吊具摆角检测装置作进一步的详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

如图1所示为多吊具桥式吊车的结构示意图。桥式吊车的多个竖直支架1和桥式吊车的横向支架2组成桥吊大车，所述桥吊大车作为桥吊小车5的搭载平台，进一步地，桥吊小车5安装在所述横向支架2上。桥式吊车的多个竖直支架1以及桥吊小车5的底部分别安装有滑轮组3与滑轮4，以便移动桥吊大车及桥吊小车5。所述桥吊小车5内部设有多个起升电机，起升电机通过吊绳7连接吊具(图中未示出)来升降、装卸集装箱8，所述吊绳7跟随所述吊具做相同方向、大小的摆动；所述桥吊小车5的底部还通过刚性连接杆9固定连接有摆角检测装置6，所述摆角检测装置6还与吊绳7连接，以检测吊具的摆角大小及方向。

如图2所示，所述摆角检测装置6包含：

传动装置，其与吊绳7连接并跟随所述吊绳7的摆动作水平方向上的移动，从而将吊具的摆角转动信息转化为传动装置的位移信息，所述传动装置上设置有第一电容板21；

保护装置12，其罩设在所述传动装置周围，以保证所述传动装置不受外界影响，所述保护装置12上设置有与所述第一电容板21相对应的第二电容板19；

位移检测装置，其设置在所述保护装置12内，用于检测传动装置的位移信息；

电容检测装置，其用于检测传动装置移动引起的所述第一电容板21与所述第二电容板19间电容量变化；

计算模块，其分别与所述位移检测装置与电容检测装置连接，用于根据传动装置的位移信息以及电容量变化信息计算吊绳7的摆角转动大小及方向。

所述传动装置，包括：

滑板组件，其在外力的作用下可滑动；所述滑板组件上设有若干等间距的凸出格口14；

连杆组件，其一端套设在所述吊绳7上，另一端与所述滑板组件连接，所述连杆组件在所述吊绳7的作用下移动并带动所述滑板组件作相同方向上的移动。

具体地，如图3所示，所述滑板组件包括滑板13以及安装在其底部的滑动组件，所述滑板13上设有若干个等间距的凸出格口14，所述滑动组件包括但不限于动滑轮、圆形滚杆以及滑动轨道。所述滑板组件移动过程中的摩擦可忽略不计。优选地，所述滑板组件采用圆形滚杆18。所述连杆组件包括连杆11以及固定在所述连杆11一端的金属环套10，所述连杆11的另一端穿过保护装置12与滑板组件的滑板13固定连接；所述金属环套10套设在吊绳7上，且所述金属环套10的尺寸与吊绳7的尺寸相匹配，以保证吊绳7可穿过金属环套10。优选地，所述吊绳7采用钢丝绳。当钢丝绳发生摆动时，带动金属环套10受力运动，进而通过连杆11推动或拉动滑板13发生水平方向上的移动。

所述滑板13的末端，即与固定连接连杆11的一端相对应的另一端，安装有第一电容板21，所述保护装置12的内部侧面上设有第二电容板19，所述第一电容板21与所述第二电容板19的大小相等。当滑板13发生移动时，第一电容板21与第二电容板19之间的极板间距发生变化，从而带动电容量变化。所述计算模块通过判断电容量变化大小，可确定吊具摆角的方向。第一电容板21与第二电容板19之间的电容量大小与两者之间的极板间距成反比，若电容量变大，则吊具向着摆角检测装置方向摆动，若电容量变大，则吊具向着与摆角检测装置相反的方向摆动。具体地，如图2所示，摆角检测装置安装在吊绳7的右侧，当极板间的电容量变大时，则表明吊具向右摆动；当极板间的电容量变小时，则表明吊具向左摆动。

如图4所示，所述位移检测装置，包括：

齿轮15，所述齿轮的轮齿与所述滑板组件的凸出格口14相互咬合，并通过固定在所述保护装置12上的支架20保持其位置不变，从而将滑板组件的移动转化为所述齿轮15的转动；

光源器件16，其用于发射光波，所述光波通过所述齿轮15的轮齿间的间隙向后照射；

光敏元件17，其用于接收所述光源器件16发射的光波并生成脉冲信号。

具体地，所述齿轮15具有若干等间距上的轮齿，且其轮齿比滑板13上的凸出格口14的间距略小，以确保齿轮15的轮齿与凸出格口14相互咬合。凸出格口14与轮齿间的摩擦可忽略不计。所述齿轮15的轴部安装在支架20上，该支架20两端固定在所述保护装置12上，以保证齿轮旋转时，其在保护装置12中的位置保持不变。齿轮15与支架20之间的摩擦可忽略不计。当滑板13发生移动时，滑板13上的凸出格口14带动齿轮15旋转，从而将传动装置的位移信息转化为齿轮15的转动信息。

光源器件16所发射的光波可通过齿轮15的轮齿间的间隙向后照射到光敏元件17上，光敏元件17接收到光源器件16发射的光波后产生脉冲信号。当齿轮15转动时，光源器件16发射的光波存在通过齿轮15或被齿轮15遮挡的情况，根据光敏元件17生成的脉冲信号计算传动装置的位移大小。

所述传动装置的位移大小的计算公式为：

S＝n(d₀+d)

式中，n是脉冲信号计数，d₀是凸出格口的宽度，d是相邻两个凸出格口之间的间距。

进而计算模块根据传动装置的位移大小计算吊具的摆角大小：

式中，L是吊车底部到金属环的垂直距离。

本发明的工作原理为：

装卸工作时，桥吊小车5通过起升电机以及吊具进行集装箱8的装卸工作。若集装箱8在吊取的过程中出现摆动情况，连接吊具的吊绳7会带动金属环套10以及连杆11做水平方向上的移动，滑板组件进而在力的作用下移动。滑板组件移动的同时，滑板13上的凸出格口14带动齿轮15进行旋转，光源器件16发射的光波可能被齿轮15遮挡，且光源器件16发射的光波被遮挡的次数即等于光敏元件17生成的脉冲信号的次数。根据光敏元件生成的脉冲信号的次数计算得到滑板组件的位移大小，同时电容检测装置检测滑动组件移动后第一电容板21及第二电容板19间的电容量变化，计算模块再根据滑板组件的位移大小以及电容量变化大小计算吊绳7的摆角大小及方向。计算模块将所得到的吊具摆角大小及方向信息发送给防遥控制室，以便工作工人进一步调整桥式吊车的运行状态，有效缓解吊具摆动情况，保障集装箱装卸工作的安全性。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种用于桥式吊车吊具的摆角检测装置，所述吊具一端通过吊绳与所述桥式吊车连接，另一端用于装卸集装箱，所述吊绳跟随所述吊具做相同方向、大小的摆动，其特征在于，所述摆角检测装置包含：

传动装置，其与所述吊绳连接并跟随所述吊绳的摆动作水平方向上的移动，从而将吊具的摆角转动信息转化为传动装置的位移信息，所述传动装置上设置有第一电容板；

保护装置，其罩设在所述传动装置周围，以保证所述传动装置不受外界影响，所述保护装置上设置有与所述第一电容板相对应的第二电容板；

位移检测装置，其设置在所述保护装置内，用于检测传动装置的位移信息；

电容检测装置，其用于检测传动装置移动引起的所述第一电容板与所述第二电容板间电容量变化；

计算模块，其分别与所述位移检测装置及电容检测装置连接，用于根据传动装置的位移信息以及电容量变化信息计算吊具的摆角大小及方向。

2.如权利要求1所述的摆角检测装置，其特征在于，所述传动装置，包括：

滑板组件，所述滑板组件上设有若干等间距的凸出格口；

连杆组件，其一端套设在所述吊绳上，另一端与所述滑板组件连接，所述连杆组件在所述吊绳的作用下移动并带动所述滑板组件作相同方向上的移动。

3.如权利要求2所述的摆角检测装置，其特征在于，所述滑板组件包括：滑板以及固定在滑板下方的滑动组件，所述滑动组件包括但不限于动滑轮、圆形滚杆以及滑动轨道。

4.如权利要求2所述的摆角检测装置，其特征在于，所述连杆组件的一端通过金属环套设在所述吊绳上，所述金属环套的尺寸与所述吊绳的尺寸相匹配。

5.如权利要求2所述的摆角检测装置，其特征在于，所述位移检测装置，包括：

齿轮，所述齿轮的轮齿与所述滑板组件的凸出格口相互咬合，并通过固定在所述保护装置上的支架保持其位置不变，从而将滑板组件的移动信息转化为所述齿轮的转动信息；

光源器件，其用于发射光波，所述光波通过所述齿轮的轮齿间的间隙向后照射；

光敏元件，其用于接收所述光源器件发射的光波并生成脉冲信号。

6.如权利要求5所述的摆角检测装置，其特征在于，吊具摆角大小的计算公式为：

式中，n是脉冲信号计数，d₀是凸出格口的宽度，d是相邻两个凸出格口之间的间距，L是桥式吊车底部到连杆组件的垂直距离。

7.如权利要求1所述的摆角检测装置，其特征在于，所述第一电容板与第二电容板大小相等。

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