專利名稱：阻止集裝箱的歪斜運動的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及阻止載荷、如集裝箱的歪斜運動，該集裝箱通過繩索由一起重機自由懸掛。特別地，本發(fā)明涉及阻止通過繩索由起重機自由懸掛的載荷、如集裝箱吊具和集裝箱的歪斜運動的裝置和方法。
背景技術(shù)：
在集裝箱的操作中，利用集裝箱吊具從上方抓住集裝箱是公知的，其中集裝箱吊具通過鋼絲繩索由起重機承載。吊具在起重機吊運車下方懸掛，起重機通過布置在吊運車內(nèi)的提升繩索承載。通常，吊具上例如可具有用于繩索的四個支撐點，每一個位于吊具的角落上，也可以具有不同數(shù)量的繩索支撐點。集裝箱吊具一般是細長形的，因此用于提升繩索的至少一個支撐點通常位于吊具的每一端。吊具的簡單術(shù)語也用于本發(fā)明的集裝箱吊具。
在公知的用于集裝箱操作的起重機中，當構(gòu)成載荷的集裝箱通過繩索自由懸掛時，集裝箱的下垂運動使得集裝箱操作緩慢，這帶來問題。在起重機運動的協(xié)助下抑制起重機(起重機架、吊運車)的直接下垂運動也是已知的。本發(fā)明描述了例如通過使用集裝箱操作阻止了通過繩索由起重機自由懸掛和承載的載荷的歪斜運動。然而，本發(fā)明也可以用于阻止通過繩索由起重機自由懸掛的相應載荷的歪斜運動，這是顯而易見的。
在風的影響下由于與障礙物/另一集裝箱的碰撞引起的外力形成的重量的偏心分布或者由于操作中出現(xiàn)的錯誤，集裝箱通過轉(zhuǎn)動開始擺動。歪斜運動最早通過‘與地面接觸’，即通過將集裝箱降低到地面上或者降到另一集裝箱頂部上而停止。由于有損壞的可能性，這種‘與地面接觸’是不值得建議的，尤其當被降在牽引車上時。作為留下的可行方案是等待或者通過致動器手動地停止該歪斜運動，這用于轉(zhuǎn)動載荷的位置。這些方法減慢了操作，此外手動停止是非常困難的。
為了停止通過繩索懸掛的載荷的歪斜運動，已知的相對彼此以傾斜角度并緊密布置在起重機內(nèi)的提升繩索。然而，當必須將載荷提升到非常高的地方時，提升繩索將形成這樣一種角度，從而防止歪斜運動的力在實踐中顯著的減小。此外，這種布置在考慮到繩索的增加排列時被證明是不現(xiàn)實的，這種布置在桿的輔助作用下防止載荷的歪斜運動方面也是公知的，其中桿由起重機布置到載荷上。
如所知的，為了有助于歪斜運動的停止，已經(jīng)使用了光學裝置，攝像機和其它這種裝置，它們位于起重機的吊運車內(nèi)并且非常昂貴和復雜并且容易損壞并需要檢修。
因此，需要一種新的更簡單的并且更可靠的解決方案，其中不使用除其它以外的光學裝置。
本發(fā)明的一個目的是提出一種新的和有創(chuàng)造性的用于停止載荷，尤其是集裝箱的歪斜運動的裝置和方法，通過上述裝置和方法可以解決或者至少可以最小化上述問題和缺陷。
這些目的已經(jīng)通過本發(fā)明獲得，本發(fā)明的這些特征由包含的權(quán)利要求書所限定。
通常，本發(fā)明的裝置的特征在于該裝置包括傳感器，計量單元和致動器，其中傳感器用于測量歪斜運動，該傳感器固定地布置在吊具內(nèi)，從而在歪斜運動期間跟隨吊具的運動，計量單元用于處理傳感器的測量信息以給致動器提供控制信息，致動器能夠移動起重機的第一繩索的頂端和/或第二繩索的頂端以停止歪斜運動。
通常，本發(fā)明的方法的特征在于歪斜運動通過傳感器測量，傳感器作為固定安裝架布置在吊具上或布置成在歪斜運動期間跟隨吊具的運動，計量單元用于處理傳感器的測量信息以對致動器提供控制信息，控制信息傳遞給致動器，致動器用于執(zhí)行至少一個糾正運動以移動起重機第一繩索的頂端和/或第二繩索的頂端。
至于本發(fā)明的其它方面，特征和優(yōu)點將參考權(quán)利要求中的從屬權(quán)利要求和以下說明書中的特殊方案，其中被認為是有利的、本發(fā)明的某些實施例以及它們實施的可行性將僅作為示例進行更詳細的解釋。
根據(jù)本發(fā)明，用于停止載荷，即吊具和通過繩索由起重機的吊運車懸掛的集裝箱的歪斜運動的方案在操作中是有利的和可靠的。根據(jù)本發(fā)明的方案僅需要較少的裝置。在本方案中，集裝箱運動的測量直接基于吊具運動的測量，并且整個測量簡單的和僅有的通過傳感裝置進行，這些傳感裝置位于吊具內(nèi)。這種布置容易實施，不受環(huán)境因素的影響，通過這種方式雨水、薄霧和塵土不能影響測量結(jié)果。因此，測量結(jié)果是完美的。有利地，該測量和計算裝置不需要維護，并且可以承受溫度。典型地，歪斜運動可在大約10秒內(nèi)停止，最長在15秒內(nèi)停止。


下面，本發(fā)明將參考隨附的附圖并結(jié)合實施例進行說明，然而沒有將本發(fā)明限制為僅在附圖中表示的。
圖1示出一起重機，其中集裝箱和集裝箱吊具通過繩索從起重機的吊運車自由懸掛。
圖2示出集裝箱吊具的歪斜運動。
圖3是從吊運車懸掛的集裝箱吊具的側(cè)視圖。
圖4是從上面看到的吊運車的視圖。
圖5示出擺動載荷的角位置與時間的函數(shù)。
圖6示出如何控制歪斜運動停止的示意性實施例。
具體實施例方式
圖1示出了起重機1，其中主體包括豎直定位的支腿2和水平定位的梁3，該梁在頂端連接支腿并且梁頂表面形成導引表面，吊運車4布置在導引表面上，以使(吊運車)沿側(cè)向方向移動。在支腿2的底端懸掛有輪5，用于在地面G上使起重機1(起重機架)運動。
通過繩索6從吊運車4自由懸掛的吊具7可以用來夾緊將被移動的集裝箱8并且用于集裝箱的向上提升和向下降低。帶有兩端部的箭頭S表示吊具7和集裝箱8的歪斜運動。在風的影響下或者由于操作中的失誤，考慮到與障礙物/另一集裝箱發(fā)生碰撞引起的外力而使重量偏心分布，通過沿箭頭S所示的方式旋轉(zhuǎn)，集裝箱8可以開始擺動。
圖2示出沿豎直方向觀察到的集裝箱吊具7的歪斜運動S。
圖3是吊運車4和通過繩索從吊運車4懸掛的集裝箱吊具7的側(cè)視圖，圖4是從上方看到的吊運車4的視圖。在吊運車4中布置有由電動機9驅(qū)動的繩索滾輪10(drum)，繩索6，更具體說繩索6.1、6.2、6.3和6.4從繩索滾輪10釋放以降低載荷，并將繩索纏繞在繩索滾輪10上以提升載荷。第一繩索6.2和6.3從繩索滾輪10自由地向下引導到吊具7的左手端，并且第二繩索6.1和6.4通過吊運車槽輪11自由向下引導到吊具7的左手端。
在如圖4所示的吊具7中，在長方形的吊具的每個角落的區(qū)域內(nèi)有四個用于繩索的支撐點。在吊具7內(nèi)的用于繩索的支撐點處布置有槽輪12，所有繩索6.1、6.2、6.3和6.4穿過槽輪12向上翻卷到吊運車4。繩索的頂端相應的由標號6.1’、6.2’、6.3’和6.4’示出。用于繩索懸掛頂端的傳送裝置由參考標號13示出，同時用于傳動裝置13的致動器由參考標號14示出。
在根據(jù)本發(fā)明附圖所示實施例的方案中，由于通過繩索從起重機1吊運車4懸掛的吊具7內(nèi)的模塊22確定吊具7歪斜運動的方向、長度和速度，即吊具的角速度以計算用于糾正致動器14運動的所需控制命令，為停止集裝箱8的歪斜運動，布置有一個簡單的傳感器16和計量單元17。模塊22內(nèi)形成的控制信息沿電纜23向上傳遞到吊運車。
在本發(fā)明的布置中，通過對由致動器14形成的歪斜運動產(chǎn)生適當?shù)募m正運動或相應運動而阻尼/停止集裝箱8的歪斜運動S，其中致動器14用于轉(zhuǎn)動載荷的位置并位于用來操縱集裝箱的起重機1的吊運車4內(nèi)，致動器14移動繩索懸掛的頂端。所述裝置在第一糾正位置處，即操作者啟動用于停止歪斜運動的功能之后歪斜運動的最遠端執(zhí)行快速糾正運動。
通過移動第一繩索6.2、6.3的頂端6.2’、6.3’的支撐位置而進行糾正運動或者通過移動第二繩索6.1、6.4的頂端6.1’、6.4’的支撐位置而進行糾正運動，其中第二繩索6.1、6.4沿與吊運車4縱向橫向的方向連接到吊運車4內(nèi)吊具7左手端區(qū)域內(nèi)和/或右手端區(qū)域內(nèi)。糾正運動沿相同方向進行，其中吊具7的歪斜運動最后一次被導引，即沿吊具7歪斜運動S的方向。通過糾正運動，繩索頂端大體移動到載荷上方，從而繩索大體沿豎直方向懸掛。致動器14用于沿橫向方向以足夠的速度在吊運車內(nèi)移動用于繩索懸掛頂端的傳送裝置13，該傳送裝置如圖3和4實施例中所示作為用于在輪15上吊運車4上方來回移動的小車。致動器14的傳送速度設(shè)置得足夠高，通常高于用于轉(zhuǎn)動載荷位置的手動操作的致動器的速度。
根據(jù)本發(fā)明，載荷的歪斜運動描述為所謂的動態(tài)方式，從而歪斜運動的識別與擺動載荷同時進行。沒有必要從歪斜運動測量擺動載荷的絕對角度，但是足以辨別運動的極限。
擺動載荷的角位置可以以正弦波形描述為時間的函數(shù)，如圖5所示。在圖5所示的坐標系下，橫軸代表時間，縱軸代表角位置。該曲線圖示出具有兩個未阻尼的歪斜運動的長度。當載荷位于正弦波的頂點(點A)時并且當載荷位于正弦波的底部(點B)時載荷角速度為零，從而載荷位于歪斜運動的最遠端、角位置的最大點處。載荷的角速度當正弦波穿過坐標系的橫軸(點C)時最高，從而角位置為零并且載荷是豎直的。
圖6示意地示出如何控制歪斜運動的停止。在根據(jù)本發(fā)明的布置中，傳感器16布置在集裝箱吊具7的模塊22內(nèi)以與集裝箱吊具7的運動同時運動并實時測量集裝箱吊具7的歪斜運動。使用的傳感器16可以是角速度傳感器、陀螺儀、加速傳感器或其它這種觀察旋轉(zhuǎn)運動的傳感器、識別往復運動相變的傳感器、識別速度的傳感器或一些其它這種傳感器，角速度可以直接或通過計算由傳感器獲得。
在本發(fā)明優(yōu)選實施例中使用的角速度傳感器優(yōu)選的連續(xù)測量擺動，從而當用于停止歪斜運動的裝置的功能被啟動時，位于模塊22內(nèi)的計算單元17也可以立即產(chǎn)生用于致動器14糾正運動的控制命令。因此，計算單元17優(yōu)選的在每一個時間得知吊具7的角位置和方向，其中吊具7開始旋轉(zhuǎn)。因此，計算單元17可用來實時計算必須的補償運動以使載荷停止。
因此，計算單元17還優(yōu)選位于集裝箱吊具7內(nèi)，并且由接收到的測量信息計算吊具7的運動。計算單元17計算用于該運動的糾正運動并發(fā)送到起重機控制設(shè)備，例如PLC18，并發(fā)送用于致動器14的控制命令以產(chǎn)生糾正運動。停止算法基本上基于所謂的自由振動理論。
下面描述實踐實施的一個例子。由于操作者最知道載荷被移動到哪里，因此用于防止集裝箱歪斜運動的裝置尤其用于使得操作者的工作更加容易。為支持操作者，他的操作面板21具有燈光，燈光可告知操作者是否按照裝置的建議停止歪斜運動。當操作者愿意通過按壓控制面板21上的開啟開關(guān)時，操作者決定啟動裝置。通過該開關(guān)，裝置的自動操作可以被關(guān)閉。當操作者手動地操作致動器14時，用于防止集裝箱歪斜運動的自動功能裝置將停止運行。傳感器和用于測量載荷歪斜運動的計算單元16、17位于模塊22內(nèi)，模塊22位于集裝箱吊具7的機架內(nèi)。計算單元是嵌入式計算機。與吊具7的連接通過母線19，例如CAN總線建立。在吊運車4上方設(shè)置總線變換器，模塊22在總線變換器上方通過具有機器PLC18的控制總線20連接。操作者的控制面板21通過控制總線20連接到控制設(shè)備。吊具7內(nèi)的傳感器和計算單元16、17處理吊具的已測量運動信息以對致動器14提供運動信息。換句話說，傳感器和計算單元16、17計算用于轉(zhuǎn)動吊具和載荷位置的糾正運動，例如液壓汽缸運動，并將該信息傳送到PLC18。在這方面，PLC18用作所謂回轉(zhuǎn)運動停止模塊22的伺服機構(gòu)，其通過吊具的運動傳感器16和計算單元17形成。在實時計算中，當在由角速度傳感器指示的速度為零時，致動器14被控制以執(zhí)行糾正運動。在每個歪斜運動之后，由歪斜運動S的振幅確定任何新的可能需要的糾正運動的量值是可行的。糾正運動的方向可能由歪斜運動S的方向確定。
致動器14是快的，并且根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，致動器14還設(shè)有允許所謂的快速運動的運行方式，除了該運行方式在正常速度下運行外。該致動器14例如是液壓的，從而PLC18基于計算單元17的控制命令控制致動器14。這里，布置有例如用于沿第一方向移動提升繩索的頂端6.2’、6.3’和/或6.1’、6.4’并且用于沿相反方向移動提升繩索的液壓回路，該液壓回路包括帶有閥的蓄壓器，必要的控制閥和液壓汽缸。液壓致動器的快速運動通過蓄壓器的協(xié)助形成。起重機1的PLC18用于將停止歪斜運動所需的控制信息傳遞給液壓汽缸前的控制閥。如果吊具的被糾正的歪斜運動大，建議使用快速運動，如果吊具的被糾正的歪斜運動小，可以使用正常運動。
沒有必要構(gòu)建根據(jù)上述的實踐實施例的系統(tǒng)，但是修改是可能的。因此，使用的總線19、20可以在不同的機器中變化，計算單元17可以是不同的種類。用于轉(zhuǎn)動吊具和載荷的受控致動器也可以是例如機電致動器，例如在兩個或更多個速度下操作的電動機。
根據(jù)本發(fā)明的用于停止集裝箱歪斜運動的裝置可以用于連續(xù)操作或不連續(xù)操作。該裝置也可以用于與沿起重機(起重機架、吊運車)運動方向的糾正運動同時使用。
在連續(xù)操作中，系統(tǒng)始終將載荷的歪斜運動保持在允許限制的范圍內(nèi)，因此不允許載荷的任何過量的歪斜運動。
在不連續(xù)的操作中，操作者在停止載荷時使用控制面板21確定。在注意到載荷擺動太大以至于想要停止時，操作者將按壓停止歪斜運動的按鈕。裝置將載荷停止并且操作者繼續(xù)他的工作。停止載荷的歪斜運動是擺動的兩倍的時間，即最多不多于15妙，從而剩余的擺動小于2度。
不連續(xù)操作在考慮節(jié)約能量和致動器的使用壽命的使用中是有利的。
本發(fā)明通過示例的方式并參考隨附的附圖進行上面的描述。然而，本發(fā)明不僅僅限于附圖所示的示例，本發(fā)明的不同實施例可以在由下面的權(quán)利要求限定的有創(chuàng)造性的范圍內(nèi)進行改變。
因此，根據(jù)本發(fā)明的布置可以在原理上用于任何類型的起重機中，起重機內(nèi)有自由懸掛的載荷和用于轉(zhuǎn)動載荷的受控致動器。
權(quán)利要求
1.一種用于停止載荷、尤其是由起重機(1)自由懸掛集裝箱(8)的歪斜運動(S)的裝置，該起重機(1)包括通過繩索(6)懸掛的用于抓住載荷和用于轉(zhuǎn)動載荷的一個或多個致動器(14)的吊具(7)，其特征在于，所述裝置包括用于測量歪斜運動(S)的傳感器，該傳感器布置在固定到或在歪斜運動期間沿吊具運動的吊具(7)內(nèi)；計算單元(17)，該計算單元(17)用于處理傳感器(16)的測量信息以提供用于一個或多個致動器(14)的控制信息，和致動器(14)，該致動器能夠移動起重機(1)的第一繩索(6.2、6.3)頂端(6.2’、6.3’)和/或第二繩索(6.1、6.4)的頂端(6.1’、6.4’)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述計算單元(17)布置在吊具(7)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(16)和計算單元(17)布置成吊具(7)內(nèi)的模塊(22)。
4.如權(quán)利要求1-3任一所述的裝置，其特征在于，在傳感器(16)和計算單元(17)之間有總線連接(19、20)、控制面板(21)、起重機控制設(shè)備和致動器(14)，所述控制面板屬于起重機(1)，所述起重機控制設(shè)備例如是屬于起重機的PLC(18)。
5.如權(quán)利要求1-4任一所述的裝置，其特征在于，所述致動器(14)是機電或液壓致動器。
6.如權(quán)利要求1-5任一所述的裝置，其特征在于，所述致動器(14)設(shè)置有快速運動。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括傳送裝置(13)，繩索(6.2、6.3；6.1、6.4)的頂端附連在傳送裝置上，所述傳送裝置可以由致動器(14)移動。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述傳送裝置(13)是配有用于來回移動的輪(15)的小車。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(16)是角速度傳感器、回轉(zhuǎn)裝置、加速度傳感器或其它這種觀察旋轉(zhuǎn)運動的傳感器、識別往復運動相變的傳感器或是識別速度的傳感器。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的裝置，其特征在于，所述傳感器(16)不停地操作用于測量歪斜運動，所述計算單元(17)不停地操作用于計算歪斜運動。
11.一種用于停止載荷、尤其是由起重機(1)自由懸掛的集裝箱(8)的歪斜運動(S)的方法，該起重機(1)包括通過繩索(6)懸掛的用于抓住載荷和用于轉(zhuǎn)動載荷的一個或多個致動器(14)的吊具(7)，其特征在于，所述歪斜運動(S)由固定布置在吊具(7)內(nèi)或布置以在歪斜運動期間沿吊具的傳感器(16)測量；所述計算單元(17)用于處理傳感器(16)的測量信息以提供用于一個或多個致動器(14)的控制信息；所述控制信息傳遞(19、20)到致動器(14)；和所述致動器(14)用于執(zhí)行至少一個糾正運動，以移動起重機(1)的第一繩索(6.2、6.3)的頂端(6.2’、6.3’)和/或第二繩索(6.1、6.4)的頂端(6.1’、6.4’)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述致動器(14)用于執(zhí)行一個糾正運動，通過所述糾正運動移動傳遞裝置(13)，繩索(6.2、6.3；6.1、6.4)的頂端附連到傳遞裝置(13)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的方法，其特征在于，由傳感器(16)和計算單元(17)形成的控制信息以總線基方式(19、20)通過屬于起重機(1)的PLC(18)傳遞到致動器(14)。
14.如權(quán)利要求11-13任一所述的方法，其特征在于，一機電或液壓致動器選擇作為致動器(14)。
15.如權(quán)利要求11-14任一所述的方法，其特征在于，所述致動器(14)設(shè)置有快速運動。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述傳感器(16)用于測量旋轉(zhuǎn)運動、往復運動的相變、加速度或速度，籍此角速度傳感器、回旋裝置、加速傳感器或其它這種觀察旋轉(zhuǎn)運動的傳感器、識別往復運動相變的傳感器或識別速度的傳感器選擇作為致動器(14)。
17.如權(quán)利要求11-16任一所述的方法，其特征在于，所述傳感器(16)測量并且所述計算單元(17)計算連續(xù)操作中的歪斜運動(S)。
18.如權(quán)利要求11-17任一所述的方法，其特征在于，所述方法被重復直到獲得用于殘余振動的某個可接受的限定值。
19.如權(quán)利要求11-18任一所述的方法，其特征在于，所述方法被不連續(xù)地使用直到已經(jīng)停止歪斜運動(S)。
20.如權(quán)利要求11-17任一所述的方法，其特征在于，所述方法用于連續(xù)操作中。
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于停止載荷、尤其是由起重機(1)自由懸掛的集裝箱(8)的歪斜運動(S)的裝置，起重機(1)包括通過繩索(6)自由懸掛的用于抓住載荷和用于轉(zhuǎn)動載荷的致動器(14)的吊具(7)。該裝置包括用于測量歪斜運動(S)的傳感器(16)，該傳感器布置在固定到或在歪斜運動期間沿吊具運動的吊具(7)內(nèi)。該裝置還包括計算單元(17)，用于處理傳感器(16)的測量信息以提供用于致動器(14)的控制信息，該致動器(14)能夠移動起重機(1)的第一繩索(6.2、6.3)頂端(6.2’、6.3’)和/或第二繩索(6.1、6.4)的頂端(6.1’、6.4’)以停止歪斜運動。本發(fā)明還具有一種用于停止載荷、尤其是集裝箱(8)的歪斜運動(S)的方法。
文檔編號B66C13/08GK101014529SQ200580029429
公開日2007年8月8日 申請日期2005年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月1日
發(fā)明者J·科希亞, S·薩爾米 申請人:科爾瑪工業(yè)公司