專利名稱：可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬機電一體化技術領域，具體涉及可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置。
背景技術：
相關科研項目高效智能型立體裝卸集裝箱碼頭核心技術研發與應用(上海市科委重大項目06DZ11202)。與上海振華港機集團公司合作開發經濟型高效自動化集裝箱碼頭及堆場系統，遇到的一個難題是由于小車高速運行而帶來的高精確定位問題。由于自動化碼頭要實現高效率、全天候、無人化運行，任何環節出現故障將影響整個系統。為適應自行式軌道橋電動平板小車高速運行、高精度定位的要求，采用兩步制動方式，首先，進行變頻器反接使小車減速，當速度降低到預設值時，再切斷變頻器電源，同時，電力液壓推動器立即抱閘制動，實現小車定位。
該裝卸系統存在不足之處為(1)輪軌附著系數很低時，易引起電動小車車輪抱死打滑，抱閘制動失控，使定位精度達不到要求；(2)大風等干擾因素將會引起集裝箱過度搖擺；(3)網絡控制系統穩定性、變頻調速控制精度、抱閘機構工作效能、控制參數設置等影響因素，也會帶來定位誤差。一旦這些情況出現，就會帶來對箱和落箱困難，目前，已有的引導落箱的固定式楔塊設計不能適應全天候自動化碼頭的要求。因此，研究一種能在落箱發生困難時起作用，保證自動化碼頭安全運行的用于自動化碼頭的集裝箱落箱定位裝置是本領域技術人員的研究目標。
發明內容
本發明的目的在于提出一種適合軌道附著系數很低或者防搖效果差的條件下，保證電動小車高速安全運行的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置。
本發明提出的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，由擴展底板3、電動推桿4、楔塊5、緩沖塊6、傳動連桿、墊圈式力傳感器20組成，其特征在于電動推桿4、楔塊5、緩沖塊6、傳動連桿均位于擴展底板3上方，傳動連桿由長連桿7和短連桿8組成，長連桿7與短連桿8通過銷軸18連接；楔塊5一端通過鉸鏈13連接擴展底板3，楔塊5一側設有緩沖塊6，緩沖塊6通過橡膠墊塊10連接擴展底板3；電動推桿4一端通過球鉸16連接擴展底板3，電動推桿4另一端連接銷軸18，傳動連桿的長連桿7另一端通過銷軸18連接楔塊5，傳動連桿的短連桿8另一端通過球鉸16連接擴展底板3；橡膠墊塊10內設墊圈式力傳感器20。
本發明中，橡膠墊塊10底部開有傳感器走線槽22，橡膠墊塊10通過雙頭螺柱14依次連接墊圈式力傳感器、緩沖塊6。
本發明中，墊圈式力傳感器20的輸出線連接模擬量輸入模塊。
本發明中，電動推桿4設有可轉動推桿頭19，可轉動推桿頭19連接銷軸18。
本發明中，電動推桿4連接電機15。
本發明中，與長連桿7和短連桿8相連的銷軸18兩端設有開口銷17。
本發明中，擴展底板3內側邊緣通過螺栓12固定于電動小車1的四周，擴展底板3底部通過三角形支撐架11連接電動小車1。
本發明中，楔塊5與長連桿7相連的一側呈斜面。斜面作用是減少集裝箱的晃動，并且強制集裝箱沿斜面進入預定位置。
本發明的工作過程如下將本裝置擴展底板3通過螺栓12固定于電動小車1的四周，擴展底板3底部通過三角形支撐架11連接電動小車1；分別將各擴展底板3上的電機15、緩沖塊6下方的墊圈式力傳感器20編組，每組形成單獨控制電路。電動推桿4做伸縮動作，帶動長連桿7和短連桿8，進而實現楔塊5以鉸鏈13為圓心的轉動。設置電動推桿4的行程，使電動推桿4處于最大行程時，楔塊5的下平面處與水平狀態(下面稱為“閉合狀態”)，此時與其它固定楔塊2處于相同姿態；電動推桿4處于最小行程時，楔塊5轉動至貼合于緩沖塊6斜面上(下面稱為“打開狀態”)，避免電動推桿4和傳動連桿長連桿7、短連桿8受到集裝箱落箱沖擊的影響。
電動推桿4根據實際需要進行動作。通常，它們都處于打開狀態。當位于任意一個緩沖塊6下方的墊圈式力傳感器20產生受沖擊力的信號時，表明該處落箱有困難，PLC給出信號，使該處電動推桿4動作，迅速糾正集裝箱落箱。電動推桿4達到最大行程后，等待2秒收縮，使可轉動楔塊5恢復打開狀態，直到下一次緩沖塊6下方的墊圈式力傳感器20再次接收到沖擊力信號，否則，可轉動楔塊5將保持打開狀態。
設計時可轉動楔塊5位于擴展底板3上，且與已有的固定楔塊2相比，遠離平板小車1的中心部位，這樣就避免提箱時可轉動楔塊5下部間隙與提箱過程的相互影響。另外，根據設計需要，將原有的固定式楔塊2的高度縮短，使其頂部位置低于楔塊5。
本發明中，楔塊5采用可轉動形式，并配備電動推桿4，在落箱困難的位置，對應的電動推桿4將動作，產生高速(140mm/s)、大推力(100kN)作用，通過傳動連桿長連桿7和短連桿8傳遞推力，實施針對性的輔助落箱定位。
本發明中，電動推桿4斜向布置，可充分利用空間(如圖1、圖4)，頭部為可旋轉的推桿頭19，與長傳動連桿7、短傳動連桿8通過空間鉸接點傳遞動力，三桿的另一端均為球鉸吊耳16，完成復雜的空間運動，實現可轉動楔塊的開合運動和推力傳遞。
本發明中，橡膠墊塊10內預埋墊圈式力傳感器20，通過雙頭螺柱14穿過墊圈式力傳感器20的內孔、橡膠墊塊10以及擴展底板3，通過螺母21和緩沖塊6底部的螺孔連接，感受落箱困難的沖擊力信號，發出電動推桿動作信號，完成落箱糾偏定位過程。
本發明用于自動化碼頭的集裝箱一種落箱定位裝置結構緊湊、合理，可操作性強，對自動化碼頭的安全運行起到很大的幫助作用，易于在工程中實現，且實用性能好。其它場合集裝箱的落箱定位也可應用該技術，例如，雙箱雙小車岸邊集裝箱起重機的中轉平臺。
圖1為本發明的裝置在平板小車1總體結構中的布置示意圖。
圖2為本發明的主視圖。
圖3為本發明的右視圖。
圖4為本發明的俯視圖。
圖5為緩沖塊6、墊圈式力傳感器20與橡膠墊塊10連接位置關系圖示。
圖中標號1為電動小車，2為固定楔塊，3為擴展底板，4為電動推桿，5為楔塊，6為緩沖塊，7為長連桿，8為短連桿，9為吊耳，10為橡膠墊塊，11為三角支撐架，12為連接螺栓，13為鉸鏈，14為雙頭螺柱，15為三相交流電機，16為球鉸吊耳，17為開口銷，18為銷軸，19為可轉動推桿頭，20為墊圈式力傳感器，21為螺母，22為傳感器走線槽。
具體實施例方式
下面結合附圖進一步說明本發明。
將下列各部件按圖1-圖5所示方式連接，該領域的技術人員均能順利實施。
擴展底板3采用45×45×5mm角鋼焊接成800×400mm的正方形框架，上表面覆蓋800×400×10mm鋼板，作為擴展底板平面。采用200×75×9mm槽鋼焊接成兩個邊長300×400×500的三角支撐架11，支撐于擴展底板3平面下方，使用時可以將擴展底板3底部通過三角形支撐架11連接電動小車1，并將擴展底板3通過螺栓12固定于電動小車1的四周，擴展底板3上方均設有電動推桿4、楔塊5、緩沖塊6、長連桿7和短連桿8、球鉸吊耳16、墊圈式力傳感器20。電動推桿4型號LT80，電動推桿4設有可轉動推頭19，推桿頭19可繞桿的軸線轉動，墊圈式力傳感器20型號為奇石樂9081A、球鉸吊耳16為市售產品。楔塊5采用200×75×9mm制作成高300mm的楔塊形狀，轉動鉸鏈13采用外購工業鉸鏈，緩沖塊6可以采用實心鐵塊，底面為100×100的正方形，底部中心處加工Φ20mm、深25mm的螺孔。長連桿7和短連桿8分別采用Φ50mm、厚10mm的空心圓柱桿件制作，封閉兩端后，分別焊接球鉸吊耳16和吊耳9，吊耳9的厚度20mm，孔徑25mm，另外，電動推桿頭部吊耳也采用相同尺寸，傳動連桿的吊耳均偏置20mm，這樣三桿可以通過一根Φ20×80mm的銷軸18串接，兩端用開口銷17止動，構成空間鉸。長連桿7長度為200mm，短連桿8長度為150mm。
橡膠墊塊10由150×150×30mm橡膠塊制作，以中心點為圓心，開Φ100mm、深22mm的圓槽和Φ25mm的通孔，再開適當大小的走線槽22，安放墊圈式力傳感器20。采用M20×60mm的雙頭螺柱14穿過墊圈式力傳感器20的內孔、橡膠墊塊10以及擴展底板3，雙頭螺柱14的兩端分別與M20×1.5mm六角螺母21、緩沖塊6底部的螺孔連接。
以上各種金屬部件可用Q345鋼制成。
權利要求
1.可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，由擴展底板(3)、電動推桿(4)、楔塊(5)、緩沖塊(6)、傳動連桿、墊圈式力傳感器(20)組成，其特征在于電動推桿(4)、楔塊(5)、緩沖塊(6)、傳動連桿均位于擴展底板(3)上方，傳動連桿由長連桿(7)和短連桿(8)組成，長連桿(7)與短連桿(8)通過銷軸(18)連接；楔塊(5)一端通過鉸鏈(13)連接擴展底板(3)，楔塊(5)一側設有緩沖塊(6)，緩沖塊(6)通過橡膠墊塊(10)連接擴展底板(3)；電動推桿(4)一端通過球鉸(16)連接擴展底板(3)，電動推桿(4)另一端連接銷軸(18)，傳動連桿的長連桿(7)另一端通過銷軸(18)連接楔塊(5)，傳動連桿的短連桿(8)另一端通過球鉸(16)連接擴展底板(3)；橡膠墊塊(10)內設墊圈式力傳感器(20)。
2.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于橡膠墊塊(10)底部開有傳感器走線槽(22)，橡膠墊塊(10)通過雙頭螺柱(14)依次連接墊圈式力傳感器(20)、緩沖塊(6)。
3.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于墊圈式力傳感器(20)的輸出線連接模擬量輸入模塊。
4.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于電動推桿(4)設有可轉動推桿頭(19)，可轉動推桿頭(19)連接銷軸(18)。
5.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于電動推桿(4)連接電機(15)。
6.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于與長連桿(7)和短連桿(8)相連的銷軸(18)兩端設有開口銷(17)。
7.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于擴展底板(3)內側邊緣通過螺栓(12)固定于電動小車(1)的四周，擴展底板(3)底部通過三角形支撐架(11)連接電動小車(1)。
8.根據權利要求1所述的可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于楔塊(5)與長連桿(7)相連的一側呈斜面。
全文摘要
本發明屬于機電一體化技術領域，具體涉及一種可用于集裝箱自動化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置。由擴展底板、電動推桿、楔塊、緩沖塊、傳動連桿、墊圈式力傳感器等組成。楔塊連接擴展底板，緩沖塊通過橡膠墊塊連接擴展底板；電動推桿兩端分別連接擴展底板和銷軸，傳動連桿長連桿一端連接楔塊，傳動連桿短連桿一端連接擴展底板；橡膠墊塊內設墊圈式力傳感器。通過墊圈式力傳感器壓力信號判斷集裝箱裝卸時是否出現落箱困難，并啟動電動推桿執行動作，帶動楔塊轉動，實現落箱糾偏和定位。本發明結構緊湊、合理，能很好彌補軌道式電動小車定位誤差、落箱搖擺誤差等缺陷，大大降低自動化碼頭系統調試與維護難度，也使系統運行更加安全可靠，具有很強的實用性能。在其他場合集裝箱落箱定位時，也可應用該技術。
文檔編號B66C13/00GK101049888SQ20071004077
公開日2007年10月10日 申請日期2007年5月17日 優先權日2007年5月17日
發明者盧耀祖, 劉剛, 張氫, 秦仙蓉, 邱惠清, 歸正 申請人:同濟大學