用於橫嚮往復移動空中吊運車的系統的製作方法
2023-06-20 02:31:06
專利名稱：用於橫嚮往復移動空中吊運車的系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於橫嚮往復移動空中吊運車的系統。
下面利用
圖1和圖2說明與本發明有關的現有技術。
圖1示意性地示出了用於往停泊在碼頭2的貨櫃運貨船1上裝載和從其上卸下貨櫃4的一般慣用的貨櫃吊車3。
如圖所示的貨櫃吊車3包括適於沿著碼頭2運行的支架，在支架5的頂部並伸向大海的的一對橫梁6和一個安裝在橫梁6之間並適於沿著橫嚮往復移動的空中吊運車7。
空中吊運車7有通過吊貨滑車9從該吊運車上懸置下來用於抓牢貨櫃4的平衡杆8。平衡杆8可以利用在機械室11中的提升捲筒12通過分別卷繞和退繞繩子10來提升和降落。
因此，例如，當貨櫃4欲藉助貨櫃吊車3從貨櫃運貨船1上卸下時，空中吊運車7便移動到貨櫃運貨船1的上方位置，而平衡杆8則從空中吊運車7上降落下來以便抓牢船1上的貨櫃4。然後，將平衡杆8提升起來，並使吊運車7移向碼頭2上的卸貨位置並降落下來，以便將貨櫃4放在碼頭2的位置上。
用於貨櫃吊車3的吊運車7通過利用在機械室11中的旋轉捲筒13拖曳繩子而往復移動。更具體來說，如圖2所示，繫於吊運車7一端的繩子14通過在橫梁6的一個縱向端的滑輪15並通過滑輪16和17纏繞在旋轉捲筒13上。繫於吊運車7的另外一端的繩子18通過在橫梁6的另一個縱向端上的滑輪19並以反向通過滑輪20和21纏繞在旋轉捲筒13上。旋轉捲筒13的轉動使一個和另外一個繩子14和18分別纏繞和退繞(或兩者相反)，以便吊運車7沿著橫梁6的縱嚮往復移動。
在圖2中，標號22表示沿著橫梁6的縱向放置的導軌；而標號23表示吊運車7的輪子。
然而，以上述的拖曳繩子14和18的形式的慣用往復移動系統很難使吊運車7以高速往復移動。因此存在增加吊運車7的移動速度的強烈要求，以便降低裝載和卸貨作業的循環時間。
另外，在吊運車7的慣用往復移動系統中，繩子14或18的實際退繞量往往由於繩子14和18的長度的伸長和/或隨著時間的流逝而發生的滑輪15，16，17，19，20和21的磨損而不與旋轉捲筒13的轉動量(轉角)成比例，導致不能精確控制吊運車7的移動位置，這是不利的。
此外，當旋轉捲筒13的轉速變化時，到吊運車7的實際移動速度跟上這一變化之前需要一定時間。這一時間上的滯後導致對於速度控制指令的反應較差。因此，吊運車7的加速或者減速不可能在為實現懸置貨物的擺動-或振動抑制控制，即抵銷貨物的任何擺動或者振動目的而以良好正時予以調整。
易於在短期內磨損的繩子14和18必須在六個月或者一年內更換一次。這意味著為更換繩子14和18需要較多的費用和勞動力。另外，在該往復運動系統中，有許多諸如用於捲筒13的驅動馬達，減速齒輪機構和滑輪15，16，17，19，20和21的機械運動部件，而這些運動部件需要經常的維護和檢查，導致工人為維護和檢查作業需要花費許多勞動。
本發明的目的在於克服上述缺點而提供一種用於橫嚮往復移動空中吊運車的系統，其中，吊運車可以以較高的速度，以提高的位置控制和擺動抑制控制精度來運動並且其中用於維護和檢查的費用和負擔可以減少。
本發明涉及用於使空中吊運車沿著橫梁往復移動的系統，它包括帶有為線圈形式的初級部件和為感應板形式的次級部件的線性感應馬達裝置，所述初級和次級部件之一在吊運車的往復運動的範圍內布置在橫梁上，所述初級和次級部件的另外一個布置在吊運車上以小量隔開的關係面向上述一個部件。
更具體來說，感應板可以或者布置在橫梁的上表面上或者其下表面上，而線圈可以布置在吊運車上，在豎向上面向感應板；或者線圈可以布置在或者橫梁的上表面上或者其下表面上，而感應板可以布置在吊運車上，在豎向上面向線圈。
感應板可以布置在橫梁的側表面上，而線圈可以布置在吊運車上，在橫向上面向感應板；或者，線圈可以布置在橫梁的側表面上，而感應板可以布置在吊運車上，在橫向上面向線圈。
如上所述，在感應板或者線圈布置在橫梁的側表面上，而線圈或者感應板布置在吊運車上，在橫向上面向所述感應板或者線圈的情況下，最好是線圈組和感應板布置在對稱的位置上。
現在結合附圖描述本發明的較佳實施例。其中圖1示意性地示出了一般慣用貨櫃吊車；圖2是圖1所示的用於空中吊運車的橫嚮往復移動系統的示意透視圖；圖3是本發明的第一實施例的側視圖；圖4是從圖3的箭頭IV的方向看去的視圖；圖5是本發明的第二實施例的側視圖；圖6是從圖5的箭頭VI的方向看去的視圖；圖7是本發明的第三實施例的側視圖；圖8是從圖7的箭頭VIII的方向看去的視圖；圖9是本發明的第四實施例的側視圖；圖10是從圖9的箭頭X的方向看去的視圖；圖3和4示出了本發明的第一實施例，其中，與圖1和2相同的零件利用相同的標號表示。
如圖所示，每個橫梁6具有一個感應板25，該感應板25在吊運車7移動的範圍內連接在橫梁6的下表面上並且它構成線性感應馬達裝置24的次級部件。另一方面，吊運車7具有線圈26，線圈26通過支架27分別安裝在吊運車7的角落處並且它構成感應馬達裝置24的初級部件。線圈26以小量隔開的關係從下面面向感應板25。
感應板25可以是由銅板或者鋁板與鐵板結合的複合導體，其中，感應電流可以容易地通過銅板或者鋁板，而磁通量可以容易地通過鐵板。通常，從強度觀點來看，鐵板製造得厚於銅板或者鋁板。
橫梁6之一在其內側表面上有沿著導軌22延伸的用於引導吊運車7的行走輪23的三條電源線28。電源線28通過換流器供以來自電源(未示出)的三相交流電。
另外，吊運車7在其與電源線28對置的側面上設置有集電器29，集電器29與電源線28相接觸而接納電流。由集電器29接納的三相交流電供給每個線圈26。
在電流電壓和頻率由換流器適當地控制的情況下，三相交流電通過電源線28和集電器29供給吊運車7的每個線圈26，因此，在吊運車7的往復移動方向上的移動式磁場便在每個線圈26中產生。如此產生的移動式磁場在橫梁6的感應板25上感應出渦電流。結果，根據佛萊明定則便產生推力並在推力的反作用下，吊運車7便相對於橫梁6在往復移動方向上移動。
為了制動吊運車7的運動，利用了能量回收式制動，其中，線性感應馬達裝置24的運行起著發電機的作用，以便將由吊運車7的慣性產生的機械能轉換為又送回電源的電能。機械制動可以同時用來保持移動位置。
在該實施例中，線性感應馬達裝置24用來使吊運車7往復移動，因此，吊運車7的移動速度可以增加到現有技術不能達到的程度，並且裝載和卸貨的循環時間可以減少。
本發明的往復運動系統沒有如在慣用繩子拖曳式往復移動系統中常常見到的由於繩子的伸長和/或隨著時間的流逝而發生的滑輪的磨損而對吊運車7的位置控制產生不利的影響，因此吊運車7的移動位置可以以較高的精度予以控制。由於藉助線性感應馬達裝置24的電氣速度控制，所以對速度控制指令的反應也得以改善，因此，在為實現以較高的精度對懸置貨物的擺動或者振動進行抑制控制，即以較高的精度抵銷任何貨物的擺動或者振動的目的時，吊運車7的加速或者減速可以以良好的正時予以調節。
另外，不需要象在慣用繩子拖曳式往復運動系統中所要求的那樣更換繩子，並且沒有諸如用於旋轉捲筒的驅動馬達，減速齒輪機構和滑輪等機械運動部件。因此，不需要對機械運動部件經常進行維護和檢查，這使得可以大大地降低工人為維護和檢查的勞動負擔，因而可以大大降低為此所付出的費用。
另外與慣用系統不同，不需要在機械室中布置旋轉捲筒，驅動馬達，減速齒輪機構等，因此機械室可以設計得尺寸緊湊。
另外在上述的實施例中，感應板25是由銅板或者鋁板與鐵板結合的複合導體製成的，其中感應電流可以容易地通過銅板或者鋁板，而磁通量可以容易地通過鐵板，並且從強度的觀點出發鐵板製造得比銅板或者鋁板厚。因此，豎向電磁力在感應板25和線圈26之間起著吸力的作用，使得在吊運車7上的線圈26被向上吸向布置在橫梁6的下表面上的感應板25，以便將浮力作用在吊運車7上。這可以減輕作用在吊運車7的輪子23上的負荷。
更具體來說，在該線性感應馬達裝置24中，與推力一起產生的豎向電磁力在感應板25分別是由磁性物質或者非磁性物質製成的情況下起著吸力或者排斥力的作用。在感應板25是由磁性物質和非磁性物質製成的複合導體的情況下，作用在每個導體上的吸力和排斥力之間的差起著豎向電磁力的作用；因此，在這樣的由鐵板與銅板或者鋁板製成的複合導體情況下，當鐵板製作得比非磁性的和感應電流易於從其通過的銅板或者鋁板厚時，豎向電磁力起著吸力的作用。
如上所述，通常，感應板25是複合導體，同時鐵板製作得比銅板或者鋁板厚，因此在感應板25和線圈26之間產生的豎向電磁力起著吸力的作用。然而，當然也可以是這種情況，即感應板25是複合導體，其中，銅板或者鋁板製作得比鐵板厚，並且豎向電磁力起著排斥力的作用。在後一情況下，感應板25是布置在橫梁6的上表面上，而吊運車7上的線圈26則是從上方面向感應板25。因此，浮力如上述實施例的情況一樣作用在吊運車7上，這使作用在吊運車7的輪子23上的負荷的負擔減輕。
圖5和圖6示出了本發明的第二實施例，其中，感應板25和線圈26的布置與上述的第一實施例的布置相反。更具體來說，構成線性感應馬達裝置24的初級部件的線圈26在吊運車7的往復運動的範圍內布置在橫梁6的下表面上。另一方面，構成線性感應馬達裝置24的次級部件的感應板25通過支架27在其各個角落處布置在吊運車7的下表面上，從下面以小量隔開的關係面向線圈26。
當然，在該第二實施例中，感應板25是由銅板或者鋁板與鐵板結合的複合導體製成，其中，感應電流易於通過銅板或者鋁板，而磁通量易於通過鐵板，並且從強度觀點來看，鐵板製作得比銅板或者鋁板厚。
為了在離開弔運車7存在的位置的位置處儘可能地消除線圈26的不必要的激勵和減少動力消耗和加熱，最好是，線圈26布置在在橫梁6的下表面上的縱向塊上，以便有選擇地使縱向塊激勵，並且三相交流電通過換流器由電源只供給與吊運車7的運動位置相對應的線圈26的選擇的縱向塊上。
因此，在電壓和頻率由換流器充分控制的情況下，三相交流電供給與吊運車7的運動位置相對應的線圈26的選擇的塊上，以便藉此在線圈26的選擇的塊上產生沿著吊運車7的運動方向的移動式磁場。這在吊運車7的感應板25上感應出渦電流，從而根據佛萊明左手定則產生推力並且在推力的反作用，吊運車7沿著相對於橫梁6的運動方向運動。因此，第二實施例可以獲得與上述的第一實施例一樣的效果。
圖7和圖8示出了本發明的第三實施例，其中，構成線性感應馬達裝置24的次級部件的感應板25在用於引導吊運車7的輪子23的導軌22之下的位置在吊運車7的往復運動範圍內對稱地布置在橫梁6的內側表面上。另一方面，構成線性感應馬達裝置24的初級部件的線圈26對稱地布置在吊運車7的對置端上，以便以小量的隔開的關係在橫向上面向感應板25。
與上述的第一實施例相似，橫梁6之一在其內表面的高於導軌22的位置上有沿著導軌22延伸的三條電源線28。三相交流電通過換流器從電源(未示出)供給電源線28。
在吊運車7的與每個電源線28相對置的位置上，布置有集電器29，以便與電源線28相接觸而接納電流，而由集電器29接納的三相交流電供給每個線圈26。
因此，在電壓和頻率由換流器適當地控制的情況下，三相交流電通過電源線28和集電器29供給吊運車7上的每個線圈26，以便藉此沿著吊運車7的運動方向在每個線圈26上產生移動式磁場。這會在橫梁6上的感應板25上感應出渦電流，從而推力根據佛萊明的左手定則而產生並在推力的反作用下，吊運車7沿著相對於橫梁6的運動方向運動。因此第三實施例可以獲得與第一和第二實施例幾乎一樣的效果。在第三實施例中，構成線性感應馬達裝置24的初級和次級部件的線圈組26和感應板25布置在吊運車7的對置側的對稱位置上，因此在吊運車7的對置側的相互對置的的方向上產生的豎向電磁力可以抵銷。
圖9和圖10示出了本發明的第四實施例，其中，感應板25和線圈26的布置與在第三實施例中的相反。更具體來說，構成線性感應馬達裝置24的初級部件的線圈26在吊運車7的往復運動範圍內對稱地布置在橫梁6的低於導軌22的內側表面上。另一方面，構成線性感應馬達裝置24的次級部件的感應板25對稱地布置在吊運車7的對置端上，以便在橫向上以小量隔開的關係面向線圈26。
在本例中，與上述的第二實施例的情況一樣，為了在離開弔運車7存在的位置的位置處儘可能地消除線圈26的不必要的激勵和減少動力消耗和加熱，最好是，線圈26布置在在橫梁6的下表面上的縱向塊上，以便有選擇地激勵縱向塊，並且來自電源的三相交流電通過換流器只供給與吊運車7的運動位置相對應的線圈26的選擇塊上。
因此，在電壓和頻率由換流器適當地控制的情況下，三相交流電供給與吊運車7運動位置相對應的向線圈26的選擇塊上，以便藉此在線圈26的選擇塊上產生沿著吊運車7的運動方向上的移動式磁場。這會在吊運車7的感應板25上感應出渦電流，從而推力根據佛萊明的左手定則而產生並在推力的反作用下，吊運車7沿著相對於橫梁6的運動方向而運動。因此第四實施例可以獲得與上述的第三實施例一樣的效果。
可以理解，本發明的用於使吊運車往復運動的系統不限於上述的實施例，並且各種變化和改進都可以作出而不脫離本發明的精神和範圍。例如，本發明可以用於在橋式吊車上的橫梁上運行的吊運車上或者用於單梁上的單軌式吊運車上。
如上所述，本發明的用於使吊運車往復運動的系統可以獲得如下極好的效果(I)線性感應馬達裝置用來使吊運車往復運動，因此吊運車的往復運動速度可以增加到現有技術不能達到的程度，並且裝載和卸貨的循環時間可以減少。
(II)沒有象在慣用繩子拖曳式往復運動系統中見到的由於繩子伸長和/或隨著時間的流逝發生的滑輪的磨損而對吊運車的位置控制產生不利的影響，因此可以以較高的精度控制吊運車的運動位置。此外，由線性感應馬達裝置進行的電氣速度控制可以改善對速度控制指令的反應，因此在以較高的精度實現對懸置貨物的擺動或者振動抑制控制，即以較高的精度抵銷貨物的任何擺動或者振動時，吊運車的加速或者減速可以以良好的正時予以調節。
(III)不需要象在慣用繩子拖曳式往復運動系統中所要求的那樣更換繩子，並且沒有諸如用於旋轉捲筒的驅動馬達，減速齒輪機構和滑輪等機械運動部件。因此不需要經常對機械運動部件進行維護和檢查，這可以大大減輕工人維護和檢查的負擔並且可以大大減少為其所支出的費用。
(IV)與慣用系統不同，不需要在機械室布置旋轉捲筒，驅動馬達，減速齒輪機構等，因此機械室可以設計得尺寸緊湊。
(V)在在感應板和線圈之間產生的豎向電磁力起著吸力作用的情況下，感應板或者線圈布置在橫梁的下表面上，並且線圈或者感應板布置在吊運車上從下面面向在橫梁上的感應板或者線圈；或者在豎向電磁力起著排斥力作用的情況下，感應板或者線圈布置在橫梁的上表面上，並且線圈或者感應板布置在吊運車上從上面面向在橫梁上的線圈或者感應板。結果，浮力作用在吊運車上，可以減輕作用在吊運車的輪子上的負荷負擔。
(VI)在感應板或者線圈布置在橫梁的側面並且線圈或者感應板布置在吊運車的對置端在橫向上面向在橫梁上的感應板或者線圈的情況下，線圈組和感應板在吊運車的對置側布置在對稱的位置上。這可以抵銷在吊運車的對置側上相互對置的方向上產生的豎向電磁力。
權利要求
1.一種用於使吊運車沿著橫梁往復運動的系統，它包括帶有為線圈形式的初級部件和為感應板形式的次級部件的線性感應馬達裝置，所述初級和次級部件之一在吊運車的往復運動的範圍內布置在橫梁上，所述初級和次級部件的另外一個布置在吊運車上以小量隔開的關係面向上述一個部件。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，感應板布置在橫梁的上表面上或者其下表面上，而線圈布置在吊運車上，在豎向上面向感應板。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，線圈布置在或者橫梁的上表面上或者其下表面上，而感應板布置在吊運車上，在豎向上面向線圈。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，感應板布置在橫梁的側表面上，而線圈布置在吊運車上，在橫向上面向感應板。
5.如權利要求1所述的系統，其特徵在於，線圈布置在橫梁的側表面上，而感應板布置在吊運車上，在橫向上面向線圈。
6.如權利要求4所述的系統，其特徵在於，線圈組和感應板布置在對稱的位置上。
7.如權利要求5所述的系統，其特徵在於，線圈組和感應板布置在對稱的位置上。
全文摘要
一種用於使吊運車沿著橫梁往復運動的系統,它包括帶有為線圈形式的初級部件和為感應板形式的次級部件的線性感應馬達裝置,所述初級和次級部件之一在吊運車的往復運動的範圍內布置在橫梁上,所述初級和次級部件的另外一個布置在吊運車上以小量隔開的關係面向上述一個部件。根據本發明,吊運車可以以較高的速度,以增加的位置控制和擺動抑制控制精度來運動並且用於維護和檢查的費用和負擔可以減少。
文檔編號B66C9/00GK1182713SQ97123108
公開日1998年5月27日 申請日期1997年11月14日 優先權日1996年11月15日
發明者藤井宣行, 川瀨晃, 高木善朗, 上松和夫 申請人:石川島播磨重工業株式會社