專利名稱：載荷定位的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種載荷定位的設(shè)備和方法，借助它們可以制止載荷和/或載荷承接裝置的旋轉(zhuǎn)擺動。這種旋轉(zhuǎn)擺動尤其出現(xiàn)在起重機中，例如吊車中。
在起重機中，尤其在例如裝卸集裝箱的吊車設(shè)備中，出自于成本的原因，力圖迅速、精確和安全地傳送貨物。因此，有必要修正尤其由于大的干擾因素，例如風(fēng)或例如集裝箱不均勻裝載所引起的旋轉(zhuǎn)擺動。
由DE 10006486A1已知一種起重機，在這里是吊車，它有一個吊運小車和兩個各包括兩個卷繩筒的筒式提升機構(gòu)，其中，每個筒式提升機構(gòu)有一個驅(qū)動器，在驅(qū)動器兩側(cè)各安裝一個卷繩筒。這種設(shè)計的缺點可認為在于，采用兩個筒式提升機構(gòu)只能修正沿吊運小車運動方向的旋轉(zhuǎn)擺動。
由德國專利申請公開文件DE 2053590已知另一種尤其用于裝卸集裝箱的起重機。這種起重機有一個抓框和一個升降裝置以及一個控制器和一個測量裝置。升降裝置本身有三個提升機構(gòu)，每個提升機構(gòu)有一個卷繩筒和一個自己的驅(qū)動器。采用此設(shè)備可以在裝上或摘下集裝箱之前抑制抓框的傾斜位置。此設(shè)備的缺點可認為是，盡管校正了傾斜位置，然而并不能同時修正旋轉(zhuǎn)擺動。
通過以上所述的任何一種起重機，都不能修正相對于載荷和/或載荷承接裝置沿升降方向的軸線的旋轉(zhuǎn)擺動。這尤其也包括不能滿足附加的有關(guān)載荷和/或載荷承接裝置調(diào)整定位的要求。一個附加的要求例如是水平地定位載荷和/或載荷承接裝置。所述的定位既涉及靜態(tài)也涉及動態(tài)，亦即運動狀態(tài)。
本發(fā)明的目的是改進載荷和/或載荷承接裝置的定位。
例如一個目的是要制止載荷承接裝置和/或載荷尤其繞沿升降方向的軸線的旋轉(zhuǎn)擺動或?qū)@種旋轉(zhuǎn)擺動加以補償，以便能精確、快速和安全地傳送貨物。
借助具有權(quán)利要求1特征的方法和借助按權(quán)利要求7所述的設(shè)備成功地達到上述目的。
在從屬權(quán)利要求2-6中記載了本發(fā)明方法的有利的設(shè)計。從屬權(quán)利要求8-12是關(guān)于權(quán)利要求7所述設(shè)備的有利擴展設(shè)計。
采用按本發(fā)明的在起重機中位置準確地定位載荷和/或載荷承接位置的方法，可以快速、安全和精確的貨物裝卸，所述的起重機有一個吊運小車和一個升降裝置，升降裝置包括至少四個提升機構(gòu)，它們各有一個卷繩筒和各有一個自己的驅(qū)動器，其中，每個卷繩筒通過鋼繩與載荷承接裝置和/或載荷連接，其中，檢測載荷和/或載荷承接裝置的位置，以及在載荷和/或載荷承接裝置旋轉(zhuǎn)擺動時，通過改變至少單根鋼繩的長度制止這種旋轉(zhuǎn)擺動。
由一個識別載荷和/或載荷承接裝置位置的系統(tǒng)識別的旋轉(zhuǎn)擺動，可以針對笛卡兒坐標(biāo)系進行描述，它包括X坐標(biāo)或軸、Y坐標(biāo)或軸以及Z坐標(biāo)或軸，坐標(biāo)系的原點例如處于載荷中心。旋轉(zhuǎn)擺動也可以描述為繞一根旋轉(zhuǎn)軸線的運動。旋轉(zhuǎn)擺動的特征在于，載荷和/或載荷承接裝置在其重新返回靜止位置前至少一次從靜止位置偏轉(zhuǎn)到一個返向點。載荷或載荷承接裝置同樣也可以多次通過靜止位置擺動直至它返回靜止位置。旋轉(zhuǎn)擺動的第一種可能性是例如繞Z軸旋轉(zhuǎn)擺動。在起重機中，Z軸例如對應(yīng)于載荷或載荷承接裝置的升降軸線，在這種情況下，Z軸例如通過載荷中心延伸。在扭擺時，載荷或載荷承接裝置繞升降軸線或繞一條平行于升降軸線的軸線擺動。旋轉(zhuǎn)擺動的第二種可能性是，載荷或載荷承接裝置沿Y方向從零位偏轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)擺動的第三種可能性是，載荷和/或載荷承接裝置沿X方向從零位偏轉(zhuǎn)。若X方向是吊運小車可能的運動方向，則發(fā)生例如沿此方向的旋轉(zhuǎn)擺動。零位指的是當(dāng)載荷和/或載荷承接裝置在一個靜態(tài)的靜止位置時所處的位置。除了沿笛卡兒坐標(biāo)系一個軸的方向旋轉(zhuǎn)擺動外，還可以規(guī)定另一些旋轉(zhuǎn)擺動繞其進行的軸。繞另一個軸旋轉(zhuǎn)擺動的一個例子，例如是繞載荷和/或載荷承接裝置對角線的旋轉(zhuǎn)擺動。此外還有可能組合地，亦即同時出現(xiàn)上述那些旋轉(zhuǎn)擺動。
例如集裝箱吊鉤用作載荷承接裝置。為了檢測載荷和/或載荷承接裝置的位置，有利的方式是可以采用一個位置識別系統(tǒng)。此系統(tǒng)可例如由先有技術(shù)已知的那樣由一個攝像機系統(tǒng)和一個固定在載荷承接裝置或載荷上的反射器組成，其中，光學(xué)地檢測載荷或載荷承接裝置的位置。除了光學(xué)的位置識別外，同樣可以為位置識別采用聲學(xué)或其他的測量裝置。若所述的系統(tǒng)確定存在旋轉(zhuǎn)擺動，則通過改變至少一根鋼繩的繩長來制止旋轉(zhuǎn)擺動。通過使卷繩筒分別借助一個自己的驅(qū)動器，優(yōu)選地電機，例如有附屬的變流器的電動機進行控制，可以沿至少一個方向修正至少一個旋轉(zhuǎn)擺動，在這里，為調(diào)整載荷和/或載荷承接裝置所需要化費的時間，與人們不采用按本發(fā)明的定位方法讓載荷簡單停止擺動相比要少得多。此外，采用電動機作為驅(qū)動器帶來一些優(yōu)點。電動機例如價廉和能精確調(diào)節(jié)。還有，采用電動機的設(shè)計能非常簡單地實現(xiàn)。
取決于載荷的重心和旋轉(zhuǎn)擺動的類型，一根或兩根鋼繩與靜止位置相比不再張緊或至少減小緊度。也就是說，不是在所有的鋼繩上作用相同的力。因旋轉(zhuǎn)運動導(dǎo)致其緊度減小或不再張緊的鋼繩由卷繩筒的電機驅(qū)動器縮短為能使載荷定位。這種情況也尤其涉及一種扭擺。
作為相應(yīng)的替代措施，也可以加長在扭擺時被繃緊的兩根或三根鋼繩，實現(xiàn)載荷的定位。載荷或載荷承接裝置的定位，不僅在鋼繩加長而且在鋼繩縮短時均應(yīng)如此實施，即，減小載荷的加速度并因而減小擺動的擺幅，直至它為零度或使載荷處于靜止位置。
鋼繩是否張緊或減小了緊度，例如由電機的調(diào)節(jié)器通過相互比較電機的扭矩測定。
對于載荷的重心處于載荷對角線交點內(nèi)的情況，應(yīng)加長或縮短兩根對角對置的鋼繩。
基于有四根鋼繩和各自驅(qū)動的提升機構(gòu)，所以有可能在升和降或在旋轉(zhuǎn)擺動時保持載荷處于水平位置，為此只要改變相應(yīng)的鋼繩長度。
此外，有可能通過改變至少一個鋼繩長度影響由于繞提升機構(gòu)軸線的旋轉(zhuǎn)運動造成的歪扭角，從而補償或消除旋轉(zhuǎn)擺動。歪扭角指的是載荷或載荷承接裝置沿軸向繞例如被提升的載荷的載荷重心的轉(zhuǎn)角。
以有利的方式實施此方法的設(shè)備有一個吊運小車和一個升降裝置，其中，升降裝置有至少四個提升機構(gòu)，它們各有一個自己的驅(qū)動器和各有一個卷繩筒，其中，卷繩筒通過鋼繩與載荷承接裝置連接。提升機構(gòu)的這樣一種設(shè)計，可以在使用上面已經(jīng)說明的方法的情況下使載荷定位。
按一項有利的設(shè)計，設(shè)備有一個用于位置識別或調(diào)整的系統(tǒng)。例如，它可以識別載荷從零位或靜止位置的偏離并在必要時相應(yīng)地制止所述的偏離。
按升降裝置的一種有利的設(shè)計，鋼繩斜拉，亦即相對于升降方向傾斜地安置，以加強沿歪扭角方向力的作用，用于平衡轉(zhuǎn)動或旋轉(zhuǎn)擺動。相對于升降方向斜置指的是鋼繩呈梯形地安置，在這種情況下優(yōu)選的方式是，在鋼繩與載荷承接裝置或載荷朝向載荷中心的方向之間有至少一個大于90度的夾角。
按另一項有利的設(shè)計，位置識別系統(tǒng)和驅(qū)動器是自動化的，因為這樣設(shè)計可以精確地檢測位置和平衡至少一個旋轉(zhuǎn)擺動。這種設(shè)計的優(yōu)點可例如認為在于，一方面可以減輕吊車司機的負擔(dān)，因為不再必須由他自己來使載荷定位，以及另一方面可以平衡多種不同的旋轉(zhuǎn)擺動，或也可以更快速地完成定位。載荷的定位尤其在承接載荷時以及在放下載荷時有很大的意義。
此外，按照本發(fā)明每個驅(qū)動器可以單獨控制或調(diào)節(jié)，并因而可以通過拉緊/縮短或放松/加長各鋼繩實現(xiàn)精確的定位?？梢詥为毧刂频囊馑际牵扛摾K可以單個地，亦即與其他鋼繩無關(guān)地拉緊或放松?；谶@種單獨控制，還可以在任何時刻，亦即在提升、下降或在擺動運動時，將載荷保持在水平位置。
附圖表示本發(fā)明的實施例并在下面詳細說明。其中

圖1示意表示一臺吊車；圖2表示懸掛有載荷的吊運小車；圖3表示沿X方向的旋轉(zhuǎn)擺動；圖4表示沿Y方向的旋轉(zhuǎn)擺動；圖5表示繞一個與Z軸重合的旋轉(zhuǎn)中心的旋轉(zhuǎn)擺動；圖6示意表示一個集裝箱裝卸橋；圖7表示鋼繩橫向懸吊地懸掛載荷；以及圖8表示另一種旋轉(zhuǎn)擺動。
圖1示意表示吊車1側(cè)視圖。圖示的吊車1有起重臂2和可移動的吊運小車3。吊運小車3的運動方向用雙向箭頭20表示。吊運小車3本身有四個各有一個卷繩筒和各有一個自己的驅(qū)動器的提升機構(gòu)，本圖由于是側(cè)視圖所以只能看到兩個提升機構(gòu)4和5及附屬的卷繩筒8和9，其他的部分被遮擋。圖中表示的鋼繩12和13通過卷繩筒8和9相對于升降方向21傾斜地朝載荷承接裝置23延伸。升降方向21，也就是載荷可沿著它提升或下降的方向，可用一雙向箭頭21表示。因為在圖示的舉例中吊運小車3的縱向尺寸比載荷24的長，所以鋼繩12和13按一個大于90度的懸掛角32呈梯形地安裝在載荷承接裝置23的橫側(cè)。但鋼繩12和13也可以梯形地安置在縱側(cè)。懸掛角23處于每一根鋼繩12與載荷承接裝置23和/或載荷24之間。懸掛角32除此之外還用字母α表示。
圖2表示懸掛有載荷的吊運小車。在這里涉及例如按圖1的起重機。圖2表示四個提升機構(gòu)4、5、6和7和為它們配設(shè)的四個卷繩筒8、9、10和11。為每個卷繩筒8、9、10、11配設(shè)一個自己的驅(qū)動器16、17、18和19，亦即電機。為了提升和下降載荷24或載荷承接裝置23，如圖中示意表示的那樣，提升機構(gòu)4至7定位在吊運小車3的角區(qū)內(nèi)。提升機構(gòu)4、5、6和7處于一個平面內(nèi)，但提升機構(gòu)4-7也可以有其他的布局。卷繩筒8至11分別通過一根鋼繩12至15與載荷承接裝置23連接。鋼繩相對于升降方向斜拉。因為吊運小車3的外部尺寸比載荷承接裝置23大，所以在鋼繩12至15與載荷承接裝置23之間形成一個大于90度的懸掛角32。懸掛角用角度符號α表示。載荷承接裝置23例如是一個集裝箱吊鉤，載荷24裝在它上面。其他載荷承接裝置23例如抓鉗也是可能的，但圖中未表示。此外示意表示了一個位置識別系統(tǒng)22。作為位置識別系統(tǒng)22可以使用適合于確定位置的光學(xué)、聲學(xué)或其他測量儀器。在載荷承接裝置23上表示了一個坐標(biāo)系，它有X軸X，Y軸Y和與這兩個軸垂直的沿升降方向21的Z軸Z。當(dāng)?shù)踹\小車沿至少其中一個軸運動時，會導(dǎo)致載荷24或載荷承接裝置旋轉(zhuǎn)擺動。位置識別系統(tǒng)22因而檢測載荷24和/或載荷承接裝置23的位置并確定可能的旋轉(zhuǎn)擺動。若識別有旋轉(zhuǎn)擺動，則通過改變至少一根鋼繩12-15的長度制止旋轉(zhuǎn)擺動。
例如，由于旋轉(zhuǎn)擺動因而不再張緊或緊度減小的鋼繩，由提升機構(gòu)4-7的驅(qū)動器16-19重新張緊。鋼繩改變后的緊度可以通過要由驅(qū)動器電動機消耗的扭矩確定。通過補償、消除和/或阻止旋轉(zhuǎn)擺動，可以尤其在摘下載荷24時使載荷24精確和迅速地定位。此外，通過載荷承接裝置23承接載荷24也能精確和快速。其結(jié)果是可以快速和精確并因而也更安全地傳送貨物。此外，通過吊車設(shè)計有四根鋼繩，載荷可以在任何時刻通過調(diào)整鋼繩長度保持在水平位置。
圖3-圖5用俯視圖表示一些可能的旋轉(zhuǎn)擺動。圖中表示了一個笛卡兒坐標(biāo)系，它有X軸X、Y軸Y和與這些軸垂直的Z軸Z，其中，由于是俯視圖，所以Z軸只畫為一個點。坐標(biāo)系的原點在這些實施例中與載荷中心重合。蛇形曲線表示鋼繩12至15。
圖3表示沿正X方向或負X方向的旋轉(zhuǎn)擺動。旋轉(zhuǎn)擺動方向用雙向箭頭27表示。當(dāng)沿X方向旋轉(zhuǎn)擺動時，載荷24按雙向箭頭的方向從靜止位置偏轉(zhuǎn)，其中，處于靜止位置的載荷用劃有陰影線的小框表示?；谒嫷男D(zhuǎn)擺動，載荷24不再處于水平位置。為了能制止或消除載荷24的旋轉(zhuǎn)擺動和傾斜位置，要相應(yīng)地改變鋼繩12至15的長度。為了使載荷24重新處于水平位置，在沿X方向旋轉(zhuǎn)擺動時應(yīng)加長或縮矩兩根在橫側(cè)的鋼繩12和13或14和15。
圖4表示沿Y方向，亦即沿垂直于X軸X方向的旋轉(zhuǎn)擺動。載荷24的靜止位置26與圖3一樣用畫有陰影線的小框表示，以及擺動方向與圖3相應(yīng)用雙向箭頭27表示。在沿Y方向旋轉(zhuǎn)擺動時，載荷24同樣處于一個傾斜位置，這可以通過改變鋼繩長度12-15修正。為了將載荷置于水平位置，應(yīng)加長或縮短兩根在縱側(cè)平行的鋼繩12和15或13和14。
圖5表示繞旋轉(zhuǎn)中心33的在圖中夸大表示的旋轉(zhuǎn)擺動，旋轉(zhuǎn)中心33與Z軸Z或例如載荷中心重合。載荷的重心也可以與旋轉(zhuǎn)中心33重合。在X軸X與載荷中心線37之間的夾角表示轉(zhuǎn)角，即所謂的歪扭角28。繞Z軸的旋轉(zhuǎn)運動用彎曲的雙向箭頭38說明。此旋轉(zhuǎn)擺動的修正仍通過縮短或加長鋼繩長度進行，在這里沒有表示鋼繩。
在鋼繩12至15上提升的載荷24，例如集裝箱，可能傾向于旋轉(zhuǎn)運動和/或搖擺運動(扭動)。歪扭角28例如通過兩個在這里沒有表示的有紅外探照燈和紅外反射器的攝像機系統(tǒng)檢測。在載荷24下放過程中，取消載荷24迄今預(yù)期的相應(yīng)的歪扭角和相應(yīng)的角度，或按期望停止擺動。通過使用四個獨立驅(qū)動的用于控制歪扭角的卷繩筒可得到各種優(yōu)點。其一是由于載荷24有一種平穩(wěn)的特性因而可達到提高工作安全性。另一個優(yōu)點是可以更快速地傳送載荷24，因為取消了例如用于停止擺動的等待時間。采用用于四個卷繩筒的四個各自的驅(qū)動器，只引起增加低的機械成本。
圖6用側(cè)視圖表示用于傳送集裝箱的起重機，所謂的集裝箱吊車，也稱集裝箱裝卸橋36。集裝箱裝卸橋36是起重機的另一個舉例，其中可以使用按本發(fā)明的設(shè)備和按本發(fā)明的方法。集裝箱裝卸橋36有一個吊運小車3和一個升降裝置。升降裝置有四個提升機構(gòu)，它們各有一個卷繩筒和各有一個驅(qū)動器，在這里由于是側(cè)視圖只能看到兩個提升機構(gòu)4和5以及各一個卷繩筒8和9。按此圖，集裝箱裝卸橋36可以在軌道34上移動。這種可移動性也可以通過無軌裝置實現(xiàn)，但圖中未表示。由于吊運小車3或集裝箱裝卸橋36移動或由于載荷24和/或載荷承接裝置23沿升降方向21升和降，即使在集裝箱裝卸橋36的情況下也會出現(xiàn)載荷24和/或載荷承接裝置23的旋轉(zhuǎn)擺動。這些旋轉(zhuǎn)擺動可以通過改變各鋼繩長度補償或消除。此外，可以將載荷24或載荷承接裝置23保持在水平位置。
圖7表示一種載荷懸掛方式的各種示圖。三維圖40表示載荷24的懸掛裝置有四個獨立驅(qū)動的卷繩筒8-11和各有一個自己的驅(qū)動器16-17。在提升機構(gòu)4-7與載荷24之間的鋼繩12-15相對于升降方向21傾斜地延伸。由于卷繩筒8-11各自驅(qū)動，所以有可能分別提升或下降載荷24的每個角或一個縱側(cè)41或一個橫側(cè)42，并由此例如調(diào)整或控制歪扭角。通過載荷懸掛的橫側(cè)圖50和縱側(cè)圖60說明鋼繩的橫向懸吊。
圖8表示載荷承接裝置23俯視圖，它有兩個標(biāo)記38、39，用于借助位置確定系統(tǒng)確定載荷承接裝置23的位置。位置確定系統(tǒng)例如借助攝像機攝錄兩個標(biāo)記38和39的位置。在本例中表示了繞標(biāo)記38具有歪扭角28σ的扭轉(zhuǎn)運動。這些標(biāo)記例如是紅外線的反射器。
權(quán)利要求
1.一種起重機載荷(24)位置準確地定位的方法，該起重機有一個吊運小車(3)和一個升降裝置，該升降裝置包括至少四個提升機構(gòu)(4-7)，它們各有一個卷繩筒(8-11)和各有一個自己的驅(qū)動器(16-19)，其中，每個卷繩筒(8-11)通過一鋼繩(12-15)與一載荷承接裝置(23)和/或載荷(24)連接，其中，檢測載荷(24)的位置并在載荷(24)旋轉(zhuǎn)擺動時制止這種旋轉(zhuǎn)擺動，在這種情況下分別單獨改變至少一根鋼繩(12-15)的長度。
2.按照權(quán)利要求1所述起重機載荷(24)定位的方法，其特征為識別一根或兩根鋼繩(12-15)由于旋轉(zhuǎn)擺動所造成的至少緊度減小或不再張緊，并將該根或該兩根鋼繩(12-15)這樣縮短，即，使得所述載荷(24)定位。
3.按照權(quán)利要求1所述起重機載荷(24)定位的方法，其特征為將所述兩根或三根張緊的鋼繩(29)以這樣的方式加長，即，使得所述載荷定位。
4.按照上述任一項權(quán)利要求所述起重機載荷(24)定位的方法，其特征為加長或縮短兩根對角線對置的鋼繩(12和14或13和15)。
5.按照上述任一項權(quán)利要求所述起重機載荷(24)定位的方法，其特征為鋼繩(12-15)以這樣的方式退卷或卷取，即，使得所述載荷(24)在升或降或擺動時保持水平位置。
6.按照上述任一項權(quán)利要求所述起重機載荷(24)定位的方法，其特征為通過改變至少一根鋼繩長度來影響歪扭角(28)。
7.一種用于起重機載荷(24)定位的設(shè)備，該起重機有一個吊運小車(3)和一個升降裝置，其特征為該升降裝置包括至少四個提升機構(gòu)(4-7)，它們各有一個卷繩筒(8-11)和各有一個自己的驅(qū)動器(16-19)，其中，每個卷繩筒(8-11)可通過一鋼繩(12-15)與一載荷承接裝置(23)和/或載荷(24)連接。
8.按照權(quán)利要求7所述用于起重機載荷(24)定位的設(shè)備，其特征為所述起重機有一個位置識別系統(tǒng)(22)或調(diào)整裝置。
9.按照上述任一項權(quán)利要求所述用于起重機載荷(24)定位的設(shè)備，其特征為在所述載荷承接裝置(23)與提升機構(gòu)(4-7)之間的鋼繩(12-15)可相對于升降方向(21)斜向安設(shè)。
10.按照上述任一項權(quán)利要求所述用于起重機載荷(24)定位的設(shè)備，其特征為所述位置識別系統(tǒng)(22)和所述提升機構(gòu)(4-7)的驅(qū)動器(16-19)是自動化的。
11.按照上述任一項權(quán)利要求所述用于起重機載荷(24)定位的設(shè)備，其特征為提升機構(gòu)(4-7)的每個驅(qū)動器(16-19)可單獨控制或調(diào)節(jié)。
12.按照權(quán)利要求7至11之一所述用于起重機載荷(24)定位的設(shè)備用于實施按照權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種起重機載荷(24)位置準確地定位的方法和相應(yīng)的設(shè)備。起重機有吊運小車(3)和升降裝置，后者包括至少四個提升機構(gòu)(4－7)，它們各有一個卷繩筒(9－11)和自己的驅(qū)動器(16－19)，其中，每個卷繩筒(9－11)通過鋼繩(12－15)與載荷承接裝置(23)和/或載荷(24)連接?？梢詸z測載荷(24)的位置。當(dāng)載荷(24)旋轉(zhuǎn)擺動時，可通過四個驅(qū)動器更好地制止旋轉(zhuǎn)擺動。
文檔編號B66C13/04GK1684899SQ03822607
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者彼得·莫勒, 彼得·舒爾特 申請人:西門子公司