專利名稱：可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置。
背景技術(shù)：
相關(guān)科研項(xiàng)目高效智能型立體裝卸集裝箱碼頭核心技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用(上海市科委重大項(xiàng)目06DZ11202)。與上海振華港機(jī)集團(tuán)公司合作開發(fā)經(jīng)濟(jì)型高效自動(dòng)化集裝箱碼頭及堆場(chǎng)系統(tǒng)，遇到的一個(gè)難題是由于小車高速運(yùn)行而帶來(lái)的高精確定位問(wèn)題。由于自動(dòng)化碼頭要實(shí)現(xiàn)高效率、全天候、無(wú)人化運(yùn)行，任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障將影響整個(gè)系統(tǒng)。為適應(yīng)自行式軌道橋電動(dòng)平板小車高速運(yùn)行、高精度定位的要求，采用兩步制動(dòng)方式，首先，進(jìn)行變頻器反接使小車減速，當(dāng)速度降低到預(yù)設(shè)值時(shí)，再切斷變頻器電源，同時(shí)，電力液壓推動(dòng)器立即抱閘制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小車定位。
該裝卸系統(tǒng)存在不足之處為(1)輪軌附著系數(shù)很低時(shí)，易引起電動(dòng)小車車輪抱死打滑，抱閘制動(dòng)失控，使定位精度達(dá)不到要求；(2)大風(fēng)等干擾因素將會(huì)引起集裝箱過(guò)度搖擺；(3)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性、變頻調(diào)速控制精度、抱閘機(jī)構(gòu)工作效能、控制參數(shù)設(shè)置等影響因素，也會(huì)帶來(lái)定位誤差。一旦這些情況出現(xiàn)，就會(huì)帶來(lái)對(duì)箱和落箱困難，目前，已有的引導(dǎo)落箱的固定式楔塊設(shè)計(jì)不能適應(yīng)全天候自動(dòng)化碼頭的要求。因此，研究一種能在落箱發(fā)生困難時(shí)起作用，保證自動(dòng)化碼頭安全運(yùn)行的用于自動(dòng)化碼頭的集裝箱落箱定位裝置是本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種適合軌道附著系數(shù)很低或者防搖效果差的條件下，保證電動(dòng)小車高速安全運(yùn)行的可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置。
本發(fā)明提出的可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，由擴(kuò)展底板3、電動(dòng)推桿4、楔塊5、緩沖塊6、傳動(dòng)連桿、墊圈式力傳感器20組成，其特征在于電動(dòng)推桿4、楔塊5、緩沖塊6、傳動(dòng)連桿均位于擴(kuò)展底板3上方，傳動(dòng)連桿由長(zhǎng)連桿7和短連桿8組成，長(zhǎng)連桿7與短連桿8通過(guò)銷軸18連接；楔塊5一端通過(guò)鉸鏈13連接擴(kuò)展底板3，楔塊5一側(cè)設(shè)有緩沖塊6，緩沖塊6通過(guò)橡膠墊塊10連接擴(kuò)展底板3；電動(dòng)推桿4一端通過(guò)球鉸16連接擴(kuò)展底板3，電動(dòng)推桿4另一端連接銷軸18，傳動(dòng)連桿的長(zhǎng)連桿7另一端通過(guò)銷軸18連接楔塊5，傳動(dòng)連桿的短連桿8另一端通過(guò)球鉸16連接擴(kuò)展底板3；橡膠墊塊10內(nèi)設(shè)墊圈式力傳感器20。
本發(fā)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(guò)雙頭螺柱14依次連接墊圈式力傳感器、緩沖塊6。
本發(fā)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(fā)明中，電動(dòng)推桿4設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)推桿頭19，可轉(zhuǎn)動(dòng)推桿頭19連接銷軸18。
本發(fā)明中，電動(dòng)推桿4連接電機(jī)15。
本發(fā)明中，與長(zhǎng)連桿7和短連桿8相連的銷軸18兩端設(shè)有開口銷17。
本發(fā)明中，擴(kuò)展底板3內(nèi)側(cè)邊緣通過(guò)螺栓12固定于電動(dòng)小車1的四周，擴(kuò)展底板3底部通過(guò)三角形支撐架11連接電動(dòng)小車1。
本發(fā)明中，楔塊5與長(zhǎng)連桿7相連的一側(cè)呈斜面。斜面作用是減少集裝箱的晃動(dòng)，并且強(qiáng)制集裝箱沿斜面進(jìn)入預(yù)定位置。
本發(fā)明的工作過(guò)程如下將本裝置擴(kuò)展底板3通過(guò)螺栓12固定于電動(dòng)小車1的四周，擴(kuò)展底板3底部通過(guò)三角形支撐架11連接電動(dòng)小車1；分別將各擴(kuò)展底板3上的電機(jī)15、緩沖塊6下方的墊圈式力傳感器20編組，每組形成單獨(dú)控制電路。電動(dòng)推桿4做伸縮動(dòng)作，帶動(dòng)長(zhǎng)連桿7和短連桿8，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)楔塊5以鉸鏈13為圓心的轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置電動(dòng)推桿4的行程，使電動(dòng)推桿4處于最大行程時(shí)，楔塊5的下平面處與水平狀態(tài)(下面稱為“閉合狀態(tài)”)，此時(shí)與其它固定楔塊2處于相同姿態(tài)；電動(dòng)推桿4處于最小行程時(shí)，楔塊5轉(zhuǎn)動(dòng)至貼合于緩沖塊6斜面上(下面稱為“打開狀態(tài)”)，避免電動(dòng)推桿4和傳動(dòng)連桿長(zhǎng)連桿7、短連桿8受到集裝箱落箱沖擊的影響。
電動(dòng)推桿4根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行動(dòng)作。通常，它們都處于打開狀態(tài)。當(dāng)位于任意一個(gè)緩沖塊6下方的墊圈式力傳感器20產(chǎn)生受沖擊力的信號(hào)時(shí)，表明該處落箱有困難，PLC給出信號(hào)，使該處電動(dòng)推桿4動(dòng)作，迅速糾正集裝箱落箱。電動(dòng)推桿4達(dá)到最大行程后，等待2秒收縮，使可轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊5恢復(fù)打開狀態(tài)，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?jīng)_擊力信號(hào)，否則，可轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊5將保持打開狀態(tài)。
設(shè)計(jì)時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊5位于擴(kuò)展底板3上，且與已有的固定楔塊2相比，遠(yuǎn)離平板小車1的中心部位，這樣就避免提箱時(shí)可轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊5下部間隙與提箱過(guò)程的相互影響。另外，根據(jù)設(shè)計(jì)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(fā)明中，楔塊5采用可轉(zhuǎn)動(dòng)形式，并配備電動(dòng)推桿4，在落箱困難的位置，對(duì)應(yīng)的電動(dòng)推桿4將動(dòng)作，產(chǎn)生高速(140mm/s)、大推力(100kN)作用，通過(guò)傳動(dòng)連桿長(zhǎng)連桿7和短連桿8傳遞推力，實(shí)施針對(duì)性的輔助落箱定位。
本發(fā)明中，電動(dòng)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(zhuǎn)的推桿頭19，與長(zhǎng)傳動(dòng)連桿7、短傳動(dòng)連桿8通過(guò)空間鉸接點(diǎn)傳遞動(dòng)力，三桿的另一端均為球鉸吊耳16，完成復(fù)雜的空間運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)可轉(zhuǎn)動(dòng)楔塊的開合運(yùn)動(dòng)和推力傳遞。
本發(fā)明中，橡膠墊塊10內(nèi)預(yù)埋墊圈式力傳感器20，通過(guò)雙頭螺柱14穿過(guò)墊圈式力傳感器20的內(nèi)孔、橡膠墊塊10以及擴(kuò)展底板3，通過(guò)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(hào)，發(fā)出電動(dòng)推桿動(dòng)作信號(hào)，完成落箱糾偏定位過(guò)程。
本發(fā)明用于自動(dòng)化碼頭的集裝箱一種落箱定位裝置結(jié)構(gòu)緊湊、合理，可操作性強(qiáng)，對(duì)自動(dòng)化碼頭的安全運(yùn)行起到很大的幫助作用，易于在工程中實(shí)現(xiàn)，且實(shí)用性能好。其它場(chǎng)合集裝箱的落箱定位也可應(yīng)用該技術(shù)，例如，雙箱雙小車岸邊集裝箱起重機(jī)的中轉(zhuǎn)平臺(tái)。


圖1為本發(fā)明的裝置在平板小車1總體結(jié)構(gòu)中的布置示意圖。
圖2為本發(fā)明的主視圖。
圖3為本發(fā)明的右視圖。
圖4為本發(fā)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(guān)系圖示。
圖中標(biāo)號(hào)1為電動(dòng)小車，2為固定楔塊，3為擴(kuò)展底板，4為電動(dòng)推桿，5為楔塊，6為緩沖塊，7為長(zhǎng)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(jī)，16為球鉸吊耳，17為開口銷，18為銷軸，19為可轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
將下列各部件按圖1-圖5所示方式連接，該領(lǐng)域的技術(shù)人員均能順利實(shí)施。
擴(kuò)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(kuò)展底板平面。采用200×75×9mm槽鋼焊接成兩個(gè)邊長(zhǎng)300×400×500的三角支撐架11，支撐于擴(kuò)展底板3平面下方，使用時(shí)可以將擴(kuò)展底板3底部通過(guò)三角形支撐架11連接電動(dòng)小車1，并將擴(kuò)展底板3通過(guò)螺栓12固定于電動(dòng)小車1的四周，擴(kuò)展底板3上方均設(shè)有電動(dòng)推桿4、楔塊5、緩沖塊6、長(zhǎng)連桿7和短連桿8、球鉸吊耳16、墊圈式力傳感器20。電動(dòng)推桿4型號(hào)LT80，電動(dòng)推桿4設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)推頭19，推桿頭19可繞桿的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，墊圈式力傳感器20型號(hào)為奇石樂(lè)9081A、球鉸吊耳16為市售產(chǎn)品。楔塊5采用200×75×9mm制作成高300mm的楔塊形狀，轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈13采用外購(gòu)工業(yè)鉸鏈，緩沖塊6可以采用實(shí)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(zhǎng)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(dòng)推桿頭部吊耳也采用相同尺寸，傳動(dòng)連桿的吊耳均偏置20mm，這樣三桿可以通過(guò)一根Φ20×80mm的銷軸18串接，兩端用開口銷17止動(dòng)，構(gòu)成空間鉸。長(zhǎng)連桿7長(zhǎng)度為200mm，短連桿8長(zhǎng)度為150mm。
橡膠墊塊10由150×150×30mm橡膠塊制作，以中心點(diǎn)為圓心，開Φ100mm、深22mm的圓槽和Φ25mm的通孔，再開適當(dāng)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(guò)墊圈式力傳感器20的內(nèi)孔、橡膠墊塊10以及擴(kuò)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(quán)利要求
1.可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，由擴(kuò)展底板(3)、電動(dòng)推桿(4)、楔塊(5)、緩沖塊(6)、傳動(dòng)連桿、墊圈式力傳感器(20)組成，其特征在于電動(dòng)推桿(4)、楔塊(5)、緩沖塊(6)、傳動(dòng)連桿均位于擴(kuò)展底板(3)上方，傳動(dòng)連桿由長(zhǎng)連桿(7)和短連桿(8)組成，長(zhǎng)連桿(7)與短連桿(8)通過(guò)銷軸(18)連接；楔塊(5)一端通過(guò)鉸鏈(13)連接擴(kuò)展底板(3)，楔塊(5)一側(cè)設(shè)有緩沖塊(6)，緩沖塊(6)通過(guò)橡膠墊塊(10)連接擴(kuò)展底板(3)；電動(dòng)推桿(4)一端通過(guò)球鉸(16)連接擴(kuò)展底板(3)，電動(dòng)推桿(4)另一端連接銷軸(18)，傳動(dòng)連桿的長(zhǎng)連桿(7)另一端通過(guò)銷軸(18)連接楔塊(5)，傳動(dòng)連桿的短連桿(8)另一端通過(guò)球鉸(16)連接擴(kuò)展底板(3)；橡膠墊塊(10)內(nèi)設(shè)墊圈式力傳感器(20)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)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(guò)雙頭螺柱(14)依次連接墊圈式力傳感器(20)、緩沖塊(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)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(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于電動(dòng)推桿(4)設(shè)有可轉(zhuǎn)動(dòng)推桿頭(19)，可轉(zhuǎn)動(dòng)推桿頭(19)連接銷軸(18)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于電動(dòng)推桿(4)連接電機(jī)(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于與長(zhǎng)連桿(7)和短連桿(8)相連的銷軸(18)兩端設(shè)有開口銷(17)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置，其特征在于擴(kuò)展底板(3)內(nèi)側(cè)邊緣通過(guò)螺栓(12)固定于電動(dòng)小車(1)的四周，擴(kuò)展底板(3)底部通過(guò)三角形支撐架(11)連接電動(dòng)小車(1)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可用于集裝箱自動(dòng)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(zhǎng)連桿(7)相連的一側(cè)呈斜面。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)電一體化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可用于集裝箱自動(dòng)化碼頭的一種集裝箱落箱定位裝置。由擴(kuò)展底板、電動(dòng)推桿、楔塊、緩沖塊、傳動(dòng)連桿、墊圈式力傳感器等組成。楔塊連接擴(kuò)展底板，緩沖塊通過(guò)橡膠墊塊連接擴(kuò)展底板；電動(dòng)推桿兩端分別連接擴(kuò)展底板和銷軸，傳動(dòng)連桿長(zhǎng)連桿一端連接楔塊，傳動(dòng)連桿短連桿一端連接擴(kuò)展底板；橡膠墊塊內(nèi)設(shè)墊圈式力傳感器。通過(guò)墊圈式力傳感器壓力信號(hào)判斷集裝箱裝卸時(shí)是否出現(xiàn)落箱困難，并啟動(dòng)電動(dòng)推桿執(zhí)行動(dòng)作，帶動(dòng)楔塊轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)落箱糾偏和定位。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、合理，能很好彌補(bǔ)軌道式電動(dòng)小車定位誤差、落箱搖擺誤差等缺陷，大大降低自動(dòng)化碼頭系統(tǒng)調(diào)試與維護(hù)難度，也使系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠，具有很強(qiáng)的實(shí)用性能。在其他場(chǎng)合集裝箱落箱定位時(shí)，也可應(yīng)用該技術(shù)。
文檔編號(hào)B66C13/00GK101049888SQ20071004077
公開日2007年10月10日 申請(qǐng)日期2007年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月17日
發(fā)明者盧耀祖, 劉剛, 張氫, 秦仙蓉, 邱惠清, 歸正 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)