具有壓力和扭力傳動裝置的集裝箱固定系統的制作方法
【專利說明】具有壓力和扭力傳動裝置的集裝箱固定系統
[0001]相關串請的交叉引用
[0002]本申請要求2013年6月6日提交的申請號為61/831，847，名稱為“具有壓力和扭力傳動裝置的集裝箱固定系統”的美國臨時申請的優先權，其全部內容通過引用的方式結合于此。
技術領域
[0003]本申請涉及船運集裝箱的鎖定，更具體地說，涉及一種機械裝置，用于散裝貨物集裝箱與基座的連接或解除連接，例如，但不限于，汽車底盤、軌道車、船舶艙口、航空貨運甲板、碼頭平臺和其他集裝箱。
【背景技術】
[0004]在運輸或堆放散裝貨物集裝箱時，需要鎖定裝置將集裝箱固定在基座上。基座可以是運輸車輛的一個組成部分，例如:卡車底盤、軌道車、飛機或船舶艙口。此外，當集裝箱堆疊在船上、軌道車或集裝箱貨場時，基座也可以是相鄰的集裝箱。這些鎖定裝置有很多，包括:錐體、扭鎖、拉桿和其他系統。盡管這些裝置和系統目前用于將集裝箱連接到各種基座上，它們具有一些缺點使得它們不安全且低效。
[0005]目前，當連接集裝箱到船舶的艙口或其他集裝箱時，使用一個稱之為錐體的裝置。錐體通常有三種形式:手動錐、自動錐和底板錐。錐體通常是兩個四面體形狀的物體，其中四面體的基面的形狀是矩形，并且四面體的基面是基面對基面，使得錐體，當處于解鎖位置時，處于八面體鉆石形狀。至少一個四面體可以旋轉，以使得基面不再對齊，并且當插入到集裝箱角鑄件之間時可以連接集裝箱。
[0006]手動錐插入到集裝箱的角鑄件中，集裝箱將連接到船舶艙口或其他集裝箱。當提升裝置將集裝箱提升離開底盤，這些錐體被手動地插入到角鑄件中。錐體被插入到集裝箱的角鑄件接入槽；位于接入槽內的頭部手動地旋轉以使得頭部鎖定在角鑄件中。一旦錐體插入到所有四個下角鑄件中，集裝箱提升到其在船上的位置并降到甲板或另外的集裝箱上，錐體的下部與甲板或下層集裝箱的頂角件緊密配合。下部然后手動地旋轉以使得該頭部鎖入角鑄件并由此將集裝箱鎖定在基座上。
[0007]手動錐具有一些缺點。錐體需要手動鎖定和解鎖，帶來額外的勞動力成本并把人置于有潛在危險的情形。此外，它們在船上和地面上都需要人員工作，再次增加勞動力成本。勞動者被要求在吊起的集裝箱周圍和下方工作，集裝箱在空載的時候也重達數噸。此夕卜，當錐體沒有插入或旋轉到鎖定位置時，它們可以從集裝箱上脫落引起另外的問題，例如，集裝箱和基座之間的不穩固連接，或者當被提升裝置吊起時，錐體可由集裝箱掉落，傷害或殺死人員。而且，錐體是一些用于固定集裝箱的類似鎖定裝置的一種形式，使得額外的裝備和額外的采購以及維護成本增加。最后，最近出于安全方面的考慮，美國法規要求在美國港口使用的所有錐體是自動型的，導致手動錐不適于在美國使用。
[0008]自動錐在設計上與手動錐類似，然而，當自動錐與基座配合時，它們自動鎖定。雖然自動錐不再需要手動地將集裝箱鎖定在基座上，它們仍然需要手動釋放，仍然將人員置于危險工作環境中。例如，集裝箱在船舶艙口上經常堆放五、六或甚至七層高，需要人員工作在很高的高度。此外，自動錐具有一些手動錐擁有的缺點，包括:在船上和地面上都需要人員工作，錐體可自由墜落傷害或殺死下方的人員，并且，自動錐是一些用于固定集裝箱的類似鎖定裝置的一種形式，使得額外的裝備和額外的采購以及維護成本增加。
[0009]扭鎖是又一種用于將集裝箱連接到底盤上的裝置。扭鎖包括鎖銷和手柄。鎖銷具有貫穿底盤支撐的軸，其可以旋轉。鎖銷還具有一頭部，在其基部形狀為矩形，在其頂部形狀為錐形。散裝貨物集裝箱在其頂部和底部具有帶有接入槽的角鑄件，使得當集裝箱固定在底盤上時，扭鎖的頭部可以與接入槽緊密配合。接入槽為集裝箱的角鑄件上的開口，當銷頭處于打開位置，銷頭可以與其配合，但是當銷處于鎖定位置時，銷頭不能與其配合或解除連接。當鎖銷與角鑄件緊密配合時，連接到鎖銷的軸的手柄被手動地旋轉，反過來，扭動在角鑄件內的銷頭，使得已經連接到軸的銷頭的基部現在相對于角鑄件接入槽上的開口歪斜，使得集裝箱不能從基座上解除連接。
[0010]雖然扭鎖解決了以前的裝置的一些限制，它們還有一些缺點。該系統仍然需要人員手動地打開和關閉扭鎖，以從它的運輸基座上連接或解除連接集裝箱。手動要求可以把人員置于危險的工作環境，在該環境中，重型機械起重數噸的裝備，從而將個人置于被傷害或致死的危險中。
[0011]扭鎖的第二個缺點是為防止人員必須要在危險的環境中從它們的基座解鎖集裝箱而所采取的步驟。通常的做法是當集裝箱進入貨場時要求人員從底盤上解鎖集裝箱，以防止他們必須在重型機械或懸吊的集裝箱周圍這樣做。這種方法會在貨場中產生一些危險情況。首先，集裝箱不再連接到底盤上，它僅僅是擱置在底盤上。如果發生事故，集裝箱沒有連接到底盤，導致不可預測和潛在的危險情況。此外，當圍繞貨場駕駛時，扭鎖經常意外地轉到鎖定位置，這要求駕駛員離開其車輛的安全地方去重新打開扭鎖，因而破壞了流程的目的。對于提升裝置這并非罕見，例如頂吊和起重機，與集裝箱一起拖動或提升卡車。這些對于司機和任何其他可能在該范圍內的人都是危險情形。第三個缺點是，扭鎖也是一些用于固定集裝箱的類似鎖定裝置的一種形式，使得額外的裝備和額外的采購以及維護成本增加。
[0012]現有將集裝箱固定到運輸方式上的方法的另一缺點涉及鐵路行業。當集裝箱在軌道車上堆放一或兩層，底層的集裝箱簡單地坐落在軌道車的阱內，并沒有連接到車輛的裝置。這是因為沒有辦法接觸坐落于軌道車的阱內的集裝箱的下部角配件。結果，沒有辦法手動地解鎖手動、自動錐或扭鎖。
[0013]這些裝置的另外的缺點是多個不同的鎖定裝置用來執行單一功能，從基座上連接或解除連接集裝箱。單個全自動裝置應該用于連接集裝箱到底盤、軌道車、船舶艙口或集裝箱上，以改善各種運輸方式之間的安全性和效率。
[0014]這些裝置的另一缺點是在船舶裝卸操作過程中對起重機循環時間的不利影響為15-20%。
[0015]一些為了克服上述問題的發明已經被開發出來，包括1982年Del Aqua的(美國專利號:4, 341,495)和1976年Cain的(美國專利號:3，980，185)，然而這些形式不是商業上可行的，因為這些發明的部件侵入到集裝箱的內部空間，易被進出集裝箱的設備或貨物損壞，以及需要改動集裝箱的門。而且，這些發明要求集裝箱的所有四個上角鑄件被集裝箱吊具的可旋轉扭鎖占用，當使用只占用上角鑄件中的兩個的機械或在現場使用叉車式裝卸車提升集裝箱時，這是不可能的。最后，包括這些形式的移動部件的數量會非常困難和昂貴，為維持在世界各地傳播的集裝箱船隊中。
[0016]Walker在其他發明中，在2002年(美國專利號:7,014,234)和2009年(美國專利申請號:12/383，302)，克服了 Del Aqua和Cain的發明的缺點，但這些形式也有缺點。其中一個問題是由集裝箱吊具和用于吊起或在船上將集裝箱連接在一起的固定扭鎖的非標準幾何形狀造成的。另一問題涉及吊具扭鎖殼體的非標準穿透深度，當它們為吊起集裝箱而進入集裝箱角鑄件時。
[0017]在集裝箱貨場中通常的做法是成堆簡單地堆放集裝箱，彼此之間不固定，因為聯邦或州的安全法規沒有要求。此外，設備的成本太高，錐體是由船舶提供的，而不是裝卸公司或集裝箱貨場。設置、鎖定和解鎖連接裝置所需要的額外勞動力也是昂貴的。
[0018]在堆疊形態下不將集裝箱連接在一起具有內在的危險，如建立一個混亂的堆。當一個集裝箱增加到集裝箱堆時，被