CN114248679A - 一种智能化装卸搬运机 - Google Patents

Abstract

一种智能化装卸搬运机，包括上机架、下机架以及设于二者之间的升降装置；所述上机架为折叠式结构，上机架上设有用于控制上机架折叠和伸展的折展装置；所述下机架上设有行走装置、供电及控制系统；所述上机架和下机架上均连接有吊装装置。本发明能够适用于外非硬化越野路面，不依赖外部动力源，可独立装卸方舱/集装箱，在折叠状态下，可装入舱/集装箱内满足跨区域转运；并且搬运机在越野路面的自主移动速度大于1.8Km/h。

Description

一种智能化装卸搬运机

技术领域

本发明涉及一种装卸搬运机，特别是一种智能化装卸搬运机。

背景技术

目前现有的方舱装卸搬运机通常有全吊装模式自卸车、整体自装卸车、全拖式方舱自卸车、方舱齿轮齿条升降装置、正面吊、叉车、集装箱自卸装置等几种形式。

（1）全吊装模式自卸车

全吊装模式是在装卸作业的全程中采用吊装的方式移动方舱，运载车的结构特点是在装载平台的前后端各安装一台可侧向伸展的随车吊，作业时通过钢质圆环链条吊装方舱前后两端的下包角，将方舱整体吊起，在侧向（一般是右侧）实现方舱装卸。由于作业时需要车辆在侧向具有极高的支撑稳定性，因此除了随车吊外，载车的另一主要配置就是大跨距的侧向支撑装置。

全吊装模式独特优点是运载车不仅可以实现自装卸，还可以实现为其他车辆装卸。因此该车适合于在方舱成组运输中使用，即在成组的方舱运输时配一台全吊装模式的运载车，而其他车辆都可以是不具备装卸能力的普通方舱运载车。该载车既可以为其它车辆完成装卸作业，又可以自身运载一台相对质量较轻的方舱。

缺点：由于要进行吊装作业，需要全吊装模式的运载车平台能有极好的刚度条件，这就使其副车架的重量大大高于普通方舱运载车。再加上两台随车吊和侧向支撑装置，其整备质量远大于原车底盘的同类整车，降低了车辆运输的有效载荷能力。而且由于侧向支撑装置的安装，使运载车的离去角大大降低，无法在越野路况下执行任务是该类运载车的致命缺点。

（2）整体自装卸车

在运载车上装备一个既可伸缩又可倾转的L形拉臂。初起作业时拉臂处于收缩状态，通过倾转钩住龙门架而将方舱前部抬起，搭到载车后部；然后吊钩反向倾转将方舱拖上运载车；最后拉臂通过伸展动作将方舱拖到装载位置。

优点及适用范围：自装卸运载车作业时的难点是拉臂钩与吊装点的对接。但这一过程只在装载方舱时出现，卸舱过程没有此问题。因此这种装卸模式的一个突出优点是卸载速度快，而且单人即可完成，时间一般不会超过1 min。由于装卸时只将方舱的前部吊起，在舱体尾部接触地面时，前部舱底已搭上运载车平台。此时还要保证装卸倾角不能太大（装卸倾角一般不超过30°，太大会对方舱内装设备产生不利影响），因此这种装卸模式适用于长度尺寸较大的方舱。到目前为止，仅在6 m方舱的装卸中使用。

缺点：通用性差和使用寿命较短。龙门架式自卸车运输时依靠锁紧机构锁定方舱滑橇的特定开口部位，因此需要方舱滑橇须作特殊设计以适应该特定结构。另外，为了保证随时具备装卸能力，龙门架会一直附加在方舱上。因此龙门架式的自装卸运载车装卸的只能是特定结构的方舱，而对普通结构的方舱无能为力。锁紧机构锁定方舱滑橇的特定开口部位，不符合方舱承载结构预设的受力状态。方舱通常通过包角固定的方式运输，违背承载原则的固定方式会缩短方舱的使用寿命。

（3）全拖式方舱自卸车

全拖动模式的结构特点是在运载车底盘上安装了与车架大梁成铰接状态的运载平台、可折叠的活动过桥及卷扬机构。其液压系统分成两路：一路驱动液压油缸，一路驱动液压马达带动的卷扬机构。装载作业时运载平台在液压油缸的推动下向后倾转，此前要将处于折叠状态的活动过桥伸展出来，在平台倾转大约30°左右时过桥触及地面。此时由人工将卷扬机构拖带的拖具与方舱前部下端的两个包角快速连接，然后由卷扬机构将方舱通过过桥拖上平台。卸舱过程则按相反的过程进行。在整个装卸过程中都是方舱被拖动上下平台，因此谓之全拖动装卸模式。

方舱在结构上区别于集装箱的一个特点就是在下面装有滑橇，具备短距离拖曳的能力。全拖动模式就是利用这一特点将整个装卸过程完全变成拖动模式。全拖动自装卸运载车目前只在小型方舱（4 m）的装卸中使用，但从结构上分析，在大型方舱的装卸中采用也应该不存在技术问题。与吊装装卸模式相比，采用拖动模式具备很多优点：由于整个装卸过程对方舱采用拖动施力，耗费的能量最省、动力需求最小，采用变速器侧向取力的方式就能满足动力要求，取力改装费用最小；装卸过程所需动力小而平稳，中、低压的液压系统便可满足其使用要求，液压元件的可靠性和使用寿命可大幅提高；通用性强。全拖动结构的自装卸运载车对方舱没有任何特殊要求，只要长度和宽度尺寸满足要求，就可以进行装卸和运输；安全性高。装卸过程动作幅度小且平稳、柔和，即使装卸时系统出现故障、失灵现象或操作失误，导致人员和设备发生重大损伤的几率也很小。

全拖动模式最大的缺点是：活动过桥的展开和收拢的过程需要人力协助完成，影响装卸速度，且有一定的安全隐患，这也是该车至今未获推广的重要原因。

（4）方舱齿轮齿条升降装置

方舱齿轮齿条升降装置如下图所示，采用手摇动力，通过齿轮变速箱减速增扭，从而带动齿条升降，该装置具有结构简单、成本低的优点，但是该装置自动化程度低，操作准备时间长且参与操作人员须4人以上、作业效率低，只解决了方舱的升降问题，只能在平整坚实路面使用，不能在越野路面使用，自身没有行走动力，无法短距离转运集装箱单元。

（5）正面吊

优点及适用范围：机动灵活、适应性好、一机多用等，它可以越过1到2排集装箱吊起或放置重箱，堆垛高度也可达到五层,可使堆场的单位面积的集装箱堆存能力和装卸效率最大化，因此，正面吊更适用于辅助箱场装卸搬运作业，正面吊广泛应用于集装箱码头、铁路集装箱货场、办理站、堆场等。

缺点：体积大、笨重，不能满足快速跨区域转运。

（6）叉车

集装箱又车是集装箱码头和堆场上常用的一种集装箱专用装卸机械,主要用作堆垛空集装箱、拆装箱等辅助性作业，也可在集装箱吞吐量不大(年低于3万TEU)的综合性码头、集装箱办理站和堆场进行装卸与短距离搬运作业"集装箱叉车拥有以下优点:机动性好、应用广泛、通用性好、造价低廉、性能可靠。它的缺点是：作业时回转半径大,堆场利用率较低、满载时前轴负荷大,集装箱在装卸时损坏率较高，门架高度超过1CX集装箱最大通过尺寸，无法装入集装箱内部，另外就是同等载荷的叉车体积大、重量远远超过5吨。

（7）集装箱自卸装置

集装箱提升通过电动推杆为动力，电动推杆活塞杆的上端安装一个滑轮，采用钢丝绳传输动力，钢丝绳一端固定在机架上，绕过动滑轮，另外一端与提升支架连接。优点：整套装备体积小、重量轻。

缺点：参与操作人员大于2人，自卸装置不能适应越野路面以及非硬质路面，该装置只解决了提升上下车的问题，装置自身不具备行走、转向等功能。

因此，本发明亟需设计一种智能化的装卸搬运装置，解决上述各搬运机所存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种适用范围广，装卸效率高，体积小的智能化装卸搬运机。

本发明的技术方案是：一种智能化装卸搬运机，包括上机架、下机架以及设于二者之间的升降装置；所述上机架为折叠式结构，上机架上设有用于控制上机架折叠和伸展的折展装置；所述下机架上设有行走装置、供电及控制系统；所述上机架和下机架上均连接有吊装装置。

进一步，所述上机架包括上主纵梁以及设于上主纵梁之间的活动折叠横梁，活动折叠横梁上设有铰点，所述折展装置连接于上主纵梁与活动折叠横梁的铰点之间。

进一步，所述下机架包括下机架包括至少两个下主纵梁，当上机架展开后，各下主纵梁之间的间距大于待吊装物的尺寸，能够使待吊装物位于下主纵梁之间。

进一步，当上机架折叠后，搬运机能够整体收纳于方舱或者集装箱内。

进一步，所述吊装装置包括吊装绳和防摆绳，所述上机架在朝向待吊装物的那一侧设有用于连接吊装绳的第一锁头座，下机架在远离待吊装物的那一侧设有用于连接防摆绳的第二锁头座；所述待吊装物上设有第三锁头座，吊装绳通过锁头连接于第一锁头座和第三锁头座之间，防摆绳的一端通过锁头与第二锁头座连接，另一端与吊装绳共同连接至第三锁头座的锁头上。

进一步，所述行走装置包括车轮、固定式安装架和回转式安装架，所述固定式安装架上设有转向马达，回转式安装架与固定式安装架连接，且车轮的上端嵌入回转式安装架内，回转式安装架上设有行走马达，所述转向马达和行走马达均与车轮连接；回转式安装架与车轮之间设有制动器。

进一步，所述升降装置包括设于上机架和下机架之间的多个升降缸，其活塞端与上机架连接，下端与下机架连接；所述升降缸带有自锁和缓冲功能。

进一步，所述供电及控制系统的供电装置为发电机组；控制系统包括电源管理模块、用于控制行走装置行走和转向的行走与转向控制模块、用于对行走装置进行制动的制动控制模块、用于控制折展装置伸展或折叠以及用于控制升降装置伸缩的折展-伸缩控制模块。

进一步，所述控制系统还包括自动出入舱以及避障控制模块，所述自动出入舱以及避障控制系统包括激光雷达传感器，用于对待吊装物的进出口定位检测，得到待吊装物的进出口与搬运机的相对位置坐标。

进一步，所述搬运机在越野路面的自主移动速度大于1.8Km/h。

本发明的有益效果：

（1）上机架为折叠式结构，能够纵向或横向折叠收缩，在折叠状态下体积小，能够大大减小占地面积，且能够收纳于集装箱或方舱内进行快速跨区域转运；在展开状态下能够对方舱/集装箱进行吊装搬运；

（2）能够避免在进出工位上与方舱/集装箱产生碰撞的问题，定位准确，只能躲避障碍物，大大提高作业效率；

（3）通过设置供电及控制系统，不依赖外部动力源，一方面可独立装卸吊装25吨重的6米方舱或集装箱；另一方面，能够自动行走和转向，无需人力协助，自动化程度高，安全性好；

（4）能适用于非硬质越野路面，自主移动速度≥1.8km/h，装/卸集装箱或方舱的速度≤3min；

（5）通过设置吊装绳与防摆绳组合式吊装，一方面能够进行吊装姿态调整，且吊装稳定性高；另一方面，操作准备时间段，直接将吊装绳与防摆绳经锁头锁在相应的锁头座即可，吊装效率高；

（6）结构简单，重量轻，能够提高车辆运输的有效载荷能力。

附图说明

图1是本发明实施例搬运机举升的结构示意图；

图2是本发明实施例搬运机折叠后的结构示意图；

图3是本发明实施例方舱举升前位于初始位置的结构示意图；

图4是本发明实施例方舱举升到位后的结构示意图；

图5是本发明实施例行走装置的结构示意图；

图6是本发明实施例搬运机收纳于方舱内的结构示意图。

附图标识说明：

1.上机架；2.下机架；3.行走装置；4.供电及控制系统；5.升降装置；6.折展油缸；7.方舱；8.吊装钢丝绳；10. 锁头；11.上主纵梁；12.活动折叠横梁；13.连接座；14.铰接销轴；15.第一锁头座；21.下主纵梁；22.第二锁头座；31.车轮；32.固定式安装架；33.回转式安装架；34.转向马达；35.行走马达；36.防撞杆；37.钳式制动器；51.液压缸；71. 第三锁头座。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

一种智能化装卸搬运机，包括上机架1和下机架2，所述上机架1为折叠式结构，上机架1上设有用于控制上机架折叠的折展装置；所述下机架的底部设有行走装置3、供电装置和控制系统（以下统称供电及控制系统4）；所述上机架和下机架之间设有升降装置5；所述上机架和下机架上连接有吊装装置。

以下以方舱为例进行具体说明：

如图1和图2所示：本实施例中，上机架包括两个上主纵梁11，两个上主纵梁11之间设有两个活动折叠横梁12，上主纵梁11与活动折叠横梁12连接形成口字型结构。上机架的四角设有向外延伸出的连接座13。

本实施例中，一活动折叠横梁12与一上主纵梁11之间、另一活动折叠横梁与另一上主纵梁之间均设有折展装置，本实施例的折展装置优先为折展油缸6，两个折展油缸6呈对角设置。活动折叠横梁12包括两个杆体，两个杆体之间设有铰点，例如通过铰接销轴14连接，使得两个活动折叠横梁12与两个上主纵梁11之间形成六杆机构。折展油缸6固定于上主纵梁11上，其活塞端连接活动折叠横梁12的铰点，通过控制活塞伸缩来带动活动折叠横梁12展开或折叠。

本实施例中，下机架2包括两个下主纵梁21，下主纵梁21具有一定的宽度，且大于上主纵梁11的宽度，便于设置行走装置、供电及控制系统4。

本实施例中，当活动折叠横梁12展开后，上机架1的两个上主纵梁11之间的间距要大于方舱7的宽度，以及下机架2的两个下主纵梁21的间距也要大于方舱7的宽度，能够使方舱7放置于上机架1的下方，且位于两个下主纵梁21之间。当活动折叠横梁12收缩后，能够置于方舱7内，如图6所示。

本实施例中，升降装置5包括设于上机架和下机架之间的四个液压缸51，既能作为上机架和下机架之间的主要支撑结构，又能实现升降。其中，液压缸51为重载多节式结构，其活塞端与上机架的连接座之间法兰连接，下端与下主纵梁的上表面法兰连接。液压缸51具有自锁功能和缓冲功能，当系统断电时，装卸搬运装备的上机架不会在重力作用下向下滑动。四个液压缸51由液压伺服系统控制，通过控制液压缸51同步伸缩来控制上机架1的升降。

本实施例中，吊装装置包括吊装钢丝绳8、防摆钢丝绳以及吊装组件。具体为：上机架1的连接座13在朝向方舱的那一侧面设有用于连接吊装钢丝绳8的第一锁头座15，下机架2的下主纵梁21在远离方舱的那一侧的边角处设有用于连接防摆钢丝绳的第二锁头座22。其中，方舱7的底角件上设有第三锁头座71，吊装钢丝绳8通过锁头10连接于第一锁头座15和第三锁头座71之间，防摆钢丝绳的一端通过锁头10与第二锁头座22连接，另一端与吊装钢丝绳8共同连接至第三锁头座71的锁头10上。所述吊装钢丝绳8起到承载作用，防摆钢丝绳用于防止提升过程中的方舱产生摆动。当装卸搬运机折叠时，通过第二锁头座22设置下机架的上表面，能够避免自由状态的吊装钢丝绳8卷入行走装置3的车轮中。

如图5所示：本实施例中，行走装置3包括车轮31、固定式安装架32和回转式安装架33，所述固定式安装架32为槽型结构，槽体内安装有转向马达34，回转式安装架33与固定式安装架32连接，且车轮31的上端嵌入回转式安装架33的槽型腔体内，回转式安装架33的侧面设有行走马达35，所述转向马达34和行走马达35均与车轮31连接。车轮31的中部外围连接有防撞杆36，回转式安装架33与车轮31之间连接有钳式制动器37。

本实施例中，供电及控制系统4安装于下机架2的底面。其中，供电及控制系统4的供电装置采用两台6KW的柴油发电机组。控制系统包括用于控制行走装置行走和转向的行走与转向控制模块、用于对行走装置进行制动的制动控制模块、用于控制折展油缸动作和用于控制升降装置伸缩的折展-伸缩控制模块、电源管理模块、自动出入舱以及避障控制模块。

其中，控制系统的电源部通过供电装置供电或者进行电源转换，通过电源管理模块进行监控和管理。

自动出入舱以及避障控制系统主要采用激光雷达传感器对方舱进出口定位检测，得到方舱进出口与搬运机的相对位置坐标。激光雷达的工作原理是发射单元发出一个窄激光脉冲，经被测物反射，接收单元接收并计算发射和接收光脉冲的时间差，对应即可算出距离，其优势在于脉冲方式的高峰值可实现的信噪比高（抗环境光能力强），距离及精度可以达到很好的平衡。同时即使为达到较远距离而脉冲峰值能量强度较高，可以对周围环境进行精准建模，对方舱进出口边缘的测量准确，在进入方舱7的过程中，可以通过雷达视野进行位姿校正，提高定位精度，在进入方舱7后，可以测得较高精度的方舱后壁距离，防止车箱碰撞。激光雷达传感器设在上机架或下机架上，也可设在方舱上。本实施例优选设在下机架2上，即下主纵梁21的前后侧均设置激光雷达传感器。

如图3和图4所示：本实施例的工作原理为：搬运机在行走装置3的牵引下进入方舱7，此时折展油缸6控制上机架1的活动折叠横梁12展开，使得展开后上机架1和下机架2之间的空间能够容纳方舱7。搬运机在激光雷达传感器的定位检测下准确进入方舱，进入后，通过吊装钢丝绳8和防摆钢丝绳将方舱7与搬运机连接，控制四个液压缸51同时动作，带动上机架1向上移动，将方舱7起吊。之后控制行走装置3行走，将方舱7输送至目标位置。到达目标位置后，控制四个液压缸51同时动作，带动上机架1向下移动，将方舱7下放至地面或平台上，解开吊装钢丝绳8和防摆钢丝绳，完成方舱7的搬运。搬运完成后，将搬运机从方舱位置移出。在不使用时，可将搬运机进行折叠，即控制折展油缸6带动上机架的活动折叠横梁12收缩，此时两个下主纵梁21之间靠拢，两个上主纵梁11之间逐步靠拢，活动折叠横梁12折叠于两个上主纵梁11之间，从而大大减小搬运机的占地面积，而且能够置于方舱7内进行运输。

综上所述，本发明的搬运机能够适用于外非硬化越野路面，不依赖外部动力源，可独立装卸重量25吨方舱或者集装箱（如6米），在折叠状态下，可装入1CX集装箱内满足跨区域转运；并且搬运机在越野路面的自主移动速度大于1.8Km/h,装/卸集装箱或方舱的速度≤3min。

Claims (10)

1.一种智能化装卸搬运机，包括上机架、下机架以及设于二者之间的升降装置；其特征在于，所述上机架为折叠式结构，上机架上设有用于控制上机架折叠和伸展的折展装置；所述下机架上设有行走装置、供电及控制系统；所述上机架和下机架上均连接有吊装装置。

2.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述上机架包括上主纵梁以及设于上主纵梁之间的活动折叠横梁，活动折叠横梁上设有铰点，所述折展装置连接于上主纵梁与活动折叠横梁的铰点之间。

3.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述下机架包括下机架包括至少两个下主纵梁，当上机架展开后，各下主纵梁之间的间距大于待吊装物的尺寸，能够使待吊装物位于下主纵梁之间。

4.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，当上机架折叠后，搬运机能够整体收纳于方舱或者集装箱内。

5.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述吊装装置包括吊装绳和防摆绳，所述上机架在朝向待吊装物的那一侧设有用于连接吊装绳的第一锁头座，下机架在远离待吊装物的那一侧设有用于连接防摆绳的第二锁头座；所述待吊装物上设有第三锁头座，吊装绳通过锁头连接于第一锁头座和第三锁头座之间，防摆绳的一端通过锁头与第二锁头座连接，另一端与吊装绳共同连接至第三锁头座的锁头上。

6.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述行走装置包括车轮、固定式安装架和回转式安装架，所述固定式安装架上设有转向马达，回转式安装架与固定式安装架连接，且车轮的上端嵌入回转式安装架内，回转式安装架上设有行走马达，所述转向马达和行走马达均与车轮连接；回转式安装架与车轮之间设有制动器。

7.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述升降装置包括设于上机架和下机架之间的多个升降缸，其活塞端与上机架连接，下端与下机架连接；所述升降缸带有自锁和缓冲功能。

8.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述供电及控制系统的供电装置为发电机组；控制系统包括电源管理模块、用于控制行走装置行走和转向的行走与转向控制模块、用于对行走装置进行制动的制动控制模块、用于控制折展装置伸展或折叠以及用于控制升降装置伸缩的折展-伸缩控制模块。

9.根据权利要求8所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述控制系统还包括自动出入舱以及避障控制模块，所述自动出入舱以及避障控制系统包括激光雷达传感器，用于对待吊装物的进出口定位检测，得到待吊装物的进出口与搬运机的相对位置坐标。

10.根据权利要求1所述的智能化装卸搬运机，其特征在于，所述搬运机在越野路面的自主移动速度大于1.8Km/h。

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