RU2703365C1

RU2703365C1 - Method for reloading containers

Info

Publication number: RU2703365C1
Application number: RU2018145794A
Authority: RU
Inventors: Игорь Васильевич Зуб; Юрий Евгеньевич Ежов; Виктор Леонидович Щемелев
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2019-10-16

Abstract

FIELD: transportation.

SUBSTANCE: invention relates to reloading containers by means of load handling devices – spreaders engaged with hoisting machines (HM) to grip containers for top fittings and move them to destination. Essence of the invention is that when reloading containers is carried out self-targeting of the spreader to a container, before which the spreader is brought into the zone of location of the container and power is supplied to electronic sensors installed on the corners of the spreader and connected to the ACS HM, and after self-guidance is completed, electronic sensors power is switched off. At that, spreader self-guidance to container is carried out at continuous measurement of height h_c spreader position, comparison of measured values h_c with set value h_b, equal to height from spreader to container, signal generation Δ, equal to difference of specified values, and at Δ>0 supplying signal to ACS HM actuator, which allows horizontal movement of spreader and vertical movement blocking it, and at Δ=0 – signal allowing vertical spreader movement and horizontal movement blocking it.

EFFECT: invention increases technological effectiveness of the overload process.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области перегрузки грузов с помощью грузозахватных устройств - спредеров, осуществляющих совместно с грузоподъемными машинами захват контейнеров за верхние фитинги и перемещение их в место назначения.The invention relates to the field of cargo transshipment with the help of load gripping devices - spreaders, which, together with hoisting machines, capture containers by the upper fittings and move them to their destination.

Известен способ перегрузки контейнеров по патенту РФ №2291100, МПК В66С 1/04, опубл. 10.01.2007, все операции в котором осуществляются из кабины крановщика, где установлено два кнопочных поста: для поворота грузозахватного устройства вправо или влево и для управления его захватными головками. В процессе перегрузки грузоподъемная машина (ГПМ) опускает спредер на контейнер так, чтобы направляющие, выполненные на спредере, касались одной из сторон контейнера. Устройством поворота крановщик производит поворот спредера в нужном направлении и после захода и поворота захватных головок спредера в отверстиях угловых фитингов контейнера осуществляет подъем контейнера. Грузоподъемным устройством контейнер транспортируется в место доставки, при необходимости разворачивается с помощью механизма поворота и опускается на транспортное средство или контейнерную площадку.A known method of overloading containers according to the patent of Russian Federation No. 2291100, IPC B66C 1/04, publ. January 10, 2007, all operations in which are carried out from the crane operator’s cabin, where two button posts are installed: for turning the load-lifting device to the right or left and for controlling its gripping heads. During the reloading process, the load lifting machine (GPM) lowers the spreader onto the container so that the guides made on the spreader touch one of the sides of the container. With a turning device, the crane operator rotates the spreader in the desired direction and, after entering and turning the gripper heads of the spreader in the openings of the corner fittings of the container, lifts the container. With a lifting device, the container is transported to the place of delivery, if necessary, is deployed using the rotation mechanism and lowered onto the vehicle or container platform.

Недостатком способа является недостаточная технологичность перегрузки контейнеров из-за несовершенства операции наведения захвата на груз.The disadvantage of this method is the lack of manufacturability of container handling due to the imperfection of the operation of pointing capture to the load.

Известен способ перегрузки грузов по патенту РФ №2035377, МПК В66С 1/04, опубл. 20.05.1993. Для осуществления способа через катушку управления спредера грузоподъемного средства пропускают импульс тока, тем самым сообщая спредеру магнитные свойства. Благодаря магнитному полю грузозахватного средства происходит наведение спредера на контейнер без участия оператора. После позиционирования изделий оператор осуществляет плотную посадку спредера на контейнер, захват и последующую транспортировку контейнера в место доставки, после чего подачей импульса обратной полярности освобождает груз.A known method of transshipment of goods according to the patent of the Russian Federation No. 2035377, IPC B66C 1/04, publ. 05/20/1993. To implement the method, a current pulse is passed through the control coil of the spreader of the lifting means, thereby imparting magnetic properties to the spreader. Due to the magnetic field of the lifting means, the spreader is guided onto the container without operator intervention. After positioning the products, the operator tightly fits the spreader onto the container, grabs and then transportes the container to the delivery location, after which, by applying a reverse polarity pulse, it releases the load.

Недостатком способа является риск нанесения повреждений на поверхность контейнера фитинговыми головками спредера при стыковке изделий из-за недостаточно точной центровки захватных элементов.The disadvantage of this method is the risk of damage to the surface of the container by the fitting heads of the spreader when joining the products due to insufficiently accurate alignment of the gripping elements.

Известен способ перегрузки контейнеров с радиоактивными отходами по патенту РФ №111532, МПК В66С 17/00, опубл. 20.12.2011., являющийся по технической сущности и достигаемому результату наиболее близким аналогом (прототипом) заявляемого изобретения. Управление положением грузозахватного устройства при погрузо-разгрузочных работах в способе-прототипе ведется дистанционно, например, с пульта радиоуправления. При этом наведение спредера на контейнер и фиксация его пространственного положения осуществляется без непосредственно участия оператора с помощью оптоэлектронной системы наведения, датчики (лазерные излучатели) которой установлены на грузозхватном устройстве, а приемники излучения - на транспортной платформе. Стыковка захвата с контейнером происходит после совмещения осей датчиков и приемников.A known method of reloading containers with radioactive waste according to the patent of the Russian Federation No. 111532, IPC B66C 17/00, publ. December 20, 2011., Which is the technical essence and the achieved result, the closest analogue (prototype) of the claimed invention. Management of the position of the gripping device during loading and unloading operations in the prototype method is carried out remotely, for example, from a radio remote control. In this case, the spreader is pointed at the container and its spatial position is fixed without the direct participation of the operator using an optoelectronic guidance system, the sensors (laser emitters) of which are mounted on the load-gripping device, and the radiation receivers on the transport platform. Docking capture with the container occurs after combining the axes of the sensors and receivers.

Недостатком прототипа является недостаточная технологичность процесса перегрузки контейнеров, т.к. для их установки требуется специализированная платформа, на которой с целью наведения грузозахвата на контейнер размещают приемники излучения. Контейнерные платформы при такой установке располагаются в один ярус, что требует больших складских площадей и снижает рентабельность хранения и перегрузки контейнеров.The disadvantage of the prototype is the lack of manufacturability of the process of reloading containers, because their installation requires a specialized platform, on which radiation detectors are placed in order to direct the load capture to the container. Container platforms with such an installation are located in one tier, which requires large storage areas and reduces the cost-effectiveness of storage and transshipment of containers.

Заявляемое изобретение позволяет повысить технологичность процесса перегрузки за счет того, что грузовые операции можно производить с контейнерами, расположенными как в штабеле, так и на транспортных средствах (судне, автомобиле, железнодорожной платформе) без использования специальных транспортных платформ.The claimed invention allows to increase the manufacturability of the reloading process due to the fact that cargo operations can be carried out with containers located both in the stack and on vehicles (ship, car, railway platform) without the use of special transport platforms.

Для решения указанной проблемы используется следующая совокупность существенных признаков: в способе перегрузки контейнеров с использованием спредера, навешенного на грузоподъемную машину (ГПМ), заключающемся также, как и прототип, в самонаведении спредера на контейнер при его горизонтальном перемещении, захвате контейнера за верхние фитинги, и транспортировке в место назначения, в отличие от прототипа перед началом самонаведения спредер заводят в зону расположения контейнера и подают электропитание на электронные датчики, установленные по углам спредера и соединенные с системой автоматического управления ГПМ, а после завершения самонаведения, отключают питание электронных датчиков, при этом самонаведение ведется при непрерывном измерении высоты положения спредера h_c, производимым всеми электронными датчиками одновременно, последующем сравнении измеряемых величин h_c с установленной величиной h_b, равной высоте от спредера до контейнера, формировании сигнала Δ, равного разности величин h_c и h_b, и при Δ>0 подаче на исполнительный механизм САУ ГПМ сигнала, разрешающего горизонтальное перемещение спредера и блокирующего его вертикальное перемещение, а при Δ=0 - сигнала, разрешающего вертикальное перемещение спредера и блокирующего его горизонтальное перемещение.To solve this problem, the following set of essential features is used: in the method of reloading containers using a spreader mounted on a lifting machine (GPM), which, like the prototype, consists in homing the spreader on the container during its horizontal movement, grabbing the container by the upper fittings, and transportation to the destination, in contrast to the prototype, before starting homing, the spreader is brought into the container location zone and supplies power to electronic sensors, installed nnye the corners of the spreader and are connected with an automatic control system GPM, and after homing completed, disconnect power electronic sensor, wherein the homing is conducted under continuous measurement of the height position of the spreader h _c, produced all electronic sensors simultaneously, then comparing the measured value h _c at a specified rate h _b equal to the height from the spreader to the container, generating a signal Δ equal to the difference between the values of h _c and h _b , and when Δ> 0, applying the signal to the actuator of the self-propelled guns permits horizontal movement of the spreader and blocking its vertical movement, and when Δ = 0 - a signal allowing vertical movement of the spreader and blocking its horizontal movement.

Сущность изобретения заключается в том, что в процесс перегрузки контейнеров наведение грузозахватного устройства на контейнер осуществляется самостоятельно без участия оператора. При этом достигается высокая точность совмещения осей всех четырех стыкуемых элементов фитинговых замков изделий, при которой исключается возможность повреждения поверхности контейнера при заходе фитинговых головок спредера в отверстия угловых фитингов контейнера. Но, если в прототипе ориентиром для наведения спредера является платформа в границах нахождения приемников оптоэлектронной системы, то в предлагаемом способе - сам контейнер.The essence of the invention lies in the fact that in the process of reloading containers, the guidance of the load gripping device on the container is carried out independently without operator intervention. This achieves high precision alignment of the axes of all four joined elements of the fitting locks of the products, which eliminates the possibility of damage to the surface of the container when the fitting heads of the spreader enter the holes of the corner fittings of the container. But, if in the prototype the reference point for the spreader guidance is the platform within the boundaries of the location of the receivers of the optoelectronic system, then in the proposed method the container itself.

Сопоставление предлагаемого способа и прототипа показало, что поставленная задача - повышение технологичности погрузки - решается в результате новой совокупности признаков, что доказывает соответствие предлагаемого изобретения критерию патентоспособности «новизна».Comparison of the proposed method and the prototype showed that the task is to increase the manufacturability of the loading is solved as a result of a new set of features, which proves the conformity of the proposed invention with the patentability criterion of "novelty".

В свою очередь, проведенный информационный поиск в области перегрузки грузов не выявил решений, содержащих отдельные отличительные признаки заявляемого способа, что позволяет сделать вывод о соответствии способа критерию «изобретательский уровень».In turn, the information search in the field of cargo transshipment did not reveal solutions containing individual distinctive features of the proposed method, which allows us to conclude that the method meets the criterion of "inventive step".

Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где:The invention is illustrated graphic materials, where:

на фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующая способ;in FIG. 1 shows a block diagram of a device that implements the method;

на фиг. 2 представлено схематическое изображение спредера и контейнера в процессе их сближения.in FIG. 2 is a schematic representation of a spreader and a container in the process of convergence.

Для реализации способа используется устройство (фиг. 1), содержащее грузоподъемную машину (ГПМ) 1 с навешенным на нее спредером 2. Спредер 2 выполнен в виде рамы с четырьмя фитинговыми головками 3 и четырьмя электронными датчиками 4, выполненными, например, в виде модулей vl6180x, измеряющих расстояние до встречной поверхности (контейнера 5 или контейнерной площадки 6) по принципу измерения времени отражения излучения. Датчики 4 расположены по углам спредера 2 (фиг. 2) и электрически связаны с программно-вычислительным средством (ПВС) 7 системы автоматического управления 8 ГПМ 1 и с блоком питания 9. ПВС 7 соединено с исполнительным механизмом 10 ГПМ 1. В процессе самонаведения датчики 4 посылают наносекундные импульсы в инфракрасном диапазоне (850 нм), которые, отражаясь от контейнера 5 или контейнерной площадки 6, возвращаются назад. По времени прохождения сигнала рассчитывается расстояние до объекта. Сигналы, полученные одновременно от четырех датчиков, суммируются в ПВС 7, после чего запускается программа, написанная на языке «С» и управляющая перемещением и установкой спредера 2 относительно контейнера 5. Выполнение программы начинается с поочередного включения датчиков 4 (модулей), присваивания каждому индивидуальному датчику адреса и их инициализации. Взаимодействие с датчиками происходит по интерфейсу I2C. Далее происходит измерение расстояния каждым датчиком и проверка того, что все 4 датчика находятся над контейнером. При выполнении данного условия происходит отработка функции стабилизации. Сообщения для пользователя выводятся на дисплей. Все системные сообщения выводятся через порт UART. Для исключения ложных срабатываний в программу вводятся ограничения, при которых сигнал не передается на исполнительный механизм 10.To implement the method, a device is used (Fig. 1), containing a lifting machine (GPM) 1 with a spreader 2 mounted on it. Spreader 2 is made in the form of a frame with four fitting heads 3 and four electronic sensors 4, made, for example, in the form of modules vl6180x measuring the distance to the oncoming surface (container 5 or container platform 6) according to the principle of measuring the time of reflection of radiation. The sensors 4 are located at the corners of the spreader 2 (Fig. 2) and are electrically connected to the software and computing means (PVA) 7 of the automatic control system 8 GPM 1 and to the power supply 9. The PVS 7 is connected to the actuator 10 of the GPM 1. During the homing process, the sensors 4 send nanosecond pulses in the infrared (850 nm), which, reflected from the container 5 or container platform 6, are returned. Based on the signal transit time, the distance to the object is calculated. The signals received simultaneously from four sensors are summed up in the PVA 7, after which a program written in the "C" language is launched that controls the movement and installation of the spreader 2 relative to the container 5. The program starts by turning on the sensors 4 (modules) in turn, assigning each individual address sensor and their initialization. Interaction with sensors occurs via the I2C interface. Next, the distance is measured by each sensor and that all 4 sensors are located above the container. When this condition is met, the stabilization function is tested. Messages for the user are displayed. All system messages are output via the UART port. To eliminate false positives, restrictions are introduced into the program under which the signal is not transmitted to the actuator 10.

Работа устройства и способ заключаются в следующем.The operation of the device and method are as follows.

В процессе перегрузки оператор перемещает спредер 2 (фиг. 2) в зону расположения контейнера 5, после чего на датчики 4 подается электрическое питание от блока 9. В результате перегружаемый контейнер 5 оказывается в поле зрения части датчиков 4, (например, двух датчиков) спредера 2 (фиг. 2). Т.к. одна из частей спредера оказывается в зоне расположения контейнера 5, от поверхности последнего поступают ответные сигналы на датчики 4 и далее на ПВС 7, где происходит считывание показаний датчиков, соответствующих высоте от спредера до контейнера (h_b). Туда же поступают сигналы (h_c) от датчиков, расположенных в той части спредера, который находится вне зоны расположения контейнера. Полученная информация обрабатывается в ПВС 7 в результате формируется величина Δ, равная разности h_c-h_b. При Δ>0 на САУ ГПМ поступает сигнал, который блокирует вертикальное перемещение спредера, не препятствуя его горизонтальному перемещению в сторону сближения с контейнером до момента, когда на все датчики придут ответные сигналы от поверхности контейнера 5. Это означает, что все измеряемые высоты h_c равны h_b и соответственно разность между ними Δ равна 0. Так как габариты спредера совпадают с габаритами перегружаемых контейнеров, а электронные датчики 4 расположены по углам спредера, то при Δ=0 обеспечивается точное позиционирование спредера 2 и контейнера 5, при котором происходит совмещение осей всех четырех стыкуемых элементов 3 и 11 фитинговых замков изделий. При Δ=0 на исполнительный механизм 10 ГПМ приходит сигнал, блокирующий горизонтальное перемещение спредера и разрешающий его вертикальное перемещение. Происходит остановка спредера и опускание его до плотной посадки на контейнер 5 в месте стыковки изделий. Далее фитинговые головки 3 спредера 2 заходят в отверстия угловых фитингов 11 контейнера 5, поворачиваются на 90° и осуществляют захват контейнера.In the process of overloading, the operator moves the spreader 2 (Fig. 2) to the location zone of the container 5, after which the sensors 4 are supplied with electric power from the block 9. As a result, the overloaded container 5 is in the field of view of some of the sensors 4 (for example, two sensors) of the spreader 2 (Fig. 2). Because one of the parts of the spreader is in the area of the container 5, from the surface of the latter there are response signals to the sensors 4 and then to the PVA 7, where the readings of the sensors corresponding to the height from the spreader to the container (h _b ) are read. The signals (h _c ) from the sensors located in that part of the spreader, which is located outside the container location zone, are received there. The received information is processed in the PVA 7, as a result, a value of Δ is formed, which is equal to the difference h _c -h _b . At Δ> 0, a signal arrives at the gas control system ACS that blocks the vertical movement of the spreader without preventing it from moving horizontally towards the container until the response signals from the surface of the container 5 come to all sensors. This means that all measured heights h _c are equal to h _b and, accordingly, the difference between them Δ is 0. Since the dimensions of the spreader coincide with the dimensions of the containers being loaded, and the electronic sensors 4 are located at the corners of the spreader, with Δ = 0, the exact positioning of the spreader is ensured 2 and container 5, in which the axes of all four joined elements 3 and 11 of the fitting product locks are aligned. When Δ = 0, a signal arrives at the actuator 10 GPM, blocking the horizontal movement of the spreader and allowing its vertical movement. The spreader stops and drops to a tight fit on the container 5 at the junction of the products. Next, the fitting heads 3 of the spreader 2 go into the holes of the corner fittings 11 of the container 5, rotate 90 ° and capture the container.

Предлагаемое изобретение было создано специалистами кафедры «Технологии, эксплуатации и автоматизации работы портов» ФГБОУ ВО «Государственный университет морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова» в составе научно-исследовательской работы кафедры. Была создана модель (макет) устройства, реализующего способ, произведены экспериментальные исследования и расчеты, показавшие возможность использования заявляемого способа для перегрузки крупнотоннажных контейнеров.The present invention was created by specialists of the Department of Technology, Operation and Automation of Ports, FSBEI HE “Admiral S.O. State University of the Sea and River Fleet Makarova "as part of the research work of the department. A model (mock) of a device that implements the method was created, experimental studies and calculations were performed that showed the possibility of using the proposed method for overloading large containers.

Изложенное позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «промышленная применимость».The above allows us to conclude that the invention meets the criterion of "industrial applicability".

Claims

A method of reloading containers using a spreader mounted on a load-lifting machine (GPM), which consists in homing the spreader onto the container during horizontal movement, grabbing the container by the upper fittings, and transporting it to the destination, characterized in that the spreader is brought into the location zone before homing container and supply power to electronic sensors installed at the corners of the spreader and connected to the automatic control system (ACS) of the GPM, and after completion of homing they turn off the power of the electronic sensors, while homing is carried out by continuously measuring the height of the position of the spreader h _c made by all electronic sensors at the same time, then comparing the measured values of h _c with the set value of h _b equal to the height from the spreader to the container, generating a signal Δ equal to the difference in values h _c and h _b , and at Δ> 0, a signal is fed to the actuator of the automatic control system of the self-propelled guns, allowing horizontal movement of the spreader and blocking its vertical movement, and at Δ = 0 - a signal allowing th vertical movement of the spreader and horizontal movement blocking it.