一種輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏設備的製作方法

2023-05-30 07:55:01 3

專利名稱：一種輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏設備的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於輪胎式貨櫃龍門起重機技術領域，具體涉及一種輪胎式 貨櫃龍門起重機的糾偏設備。
背景技術：
在港口和碼頭的貨櫃的裝卸過程中，輪胎式貨櫃龍門起重機扮演著極 其重要的角色。由於其下的空間用於容納堆壘的貨櫃，因此，輪胎式貨櫃 龍門起重機在工作的時候只能沿著直線運動，否則容易撞到貨櫃，造成經濟 損失，甚至會危及輪胎式貨櫃龍門起重機操作人員的生命安全。特別是在一 些大型港口碼頭中，為提高堆場利用率，相鄰箱區的間距比較小，因此可以留 給相鄰箱區的輪胎式貨櫃龍門起重機運行的偏移空間非常小，若其運行方向 發生偏移，很容易發生設備碰撞或撞擊到輪胎式貨櫃龍門起重機兩側的設施 或是貨櫃上，從而造成巨大的經濟損失，甚至危及操作人員或其他地面人員 的生命安全。為了避免上述問題的發生，目前最常用的糾偏方法是傳統的目測法。即在 沿輪胎式貨櫃龍門起重機的運行路線的地面上噴塗標示線，這樣在輪胎式集 裝箱龍門起重機上的操作人員便可以通過觀察所述標示線來隨時矯正起重機的運動方向。但是，這種做法的缺點在於其受天氣狀況影響嚴重，例如在雨、 霧、雪天氣中，操作人員很難清除地觀察到標示線，從而無法進行準確的方向 矯正。鑑於此，那種在輪胎式貨櫃龍門起重機的運行路線的地面上噴塗反光 材料，或預埋反射體的糾偏方法同樣難以在惡劣的雨、霧、雪等天氣情況下， 實現輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏功能。為了解決這一問題，近幾年又出現了一種利用GPS全球衛星定位技術實現 的智能糾偏方法，即在輪胎式貨櫃龍門起重機上應用差分GPS系統進行糾偏， 但該系統要，在港口碼頭架設足夠數量的基準站、移動站和接收機等硬體設備， 這樣一來便需要購買昂貴的設備，並且堆場周圍需沒有高樓大山等遮擋才能保
證GPS的接收效果，為避免信號幹擾，還需在當地申請無線電頻點，因此，這 種作法的成本非常高。因此，亟待出現一種成本較低、糾偏效果較好的輪胎式貨櫃龍門起重機 的糾偏設備。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題在於提供一種成本較低、且糾偏效果較好 的輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏設備，其包括超聲波傳感器，根據輪胎式貨櫃龍門起重機與位置參照物之間的距離與 設定值的比較輸出探測信號；超聲波反射平面，即為所述的位置參照物；控制器，接收所述超聲波傳感器發出的探測信號，並根據所述探測信號與 起重機的運行方向生成並輸出控制信號；電機控制器，接收所述控制器輸出的控制信號，並根據所述控制信號控制 電才幾的運4於;)犬態。其中，所述超聲波傳感器至少包括1個，設置於輪胎式貨櫃龍門起重機 的一側。若包括多個，可以設置於輪胎式貨櫃龍門起重機的一側或者兩側。 優選的，所述超聲波傳感器固定安裝於輪胎式貨櫃龍門起重機的平衡梁上。進一步的，在所述超聲波傳感器的探測信號輸出端與所述控制器的探測信 號輸入端之間連接有一信號適配電路。所述信號適配電路可以採用由繼電器組 成的開關電路連接實現或者採用數模轉換器實現，以匹配控制器輸入端的電位要求。又進一步的，所述超聲波反射平面位於輪胎式貨櫃龍門起重機安裝所述 超聲波傳感器的一側，且與起重機正常運行的標準軌跡相平行。再進一步的，所述超聲波反射平面設置於輪胎式貨櫃龍門起重機安裝所 述超聲波傳感器一側的地面上的支架上，所述超聲波反射平面與所述超聲波傳 感器對應。優選的，所述支架為向起重機提供供電電源的滑觸供電小車運行軌道支架。 與現有技術相比，本實用新型的優點和效果是本實用新型的輪胎式集裝
箱龍門起重機糾偏設備結構簡單、成本低廉，利用超聲波反射原理實現起重機 運行位置的實時檢測，不僅無需繁瑣昂貴的配套設施，而且不受雨、霧、雪等 惡劣天氣的影響，有效提高了輪胎式貨櫃龍門起重^L的糾偏效果，並且兼顧 了成本預算。


圖1是安裝有本實用新型所迷糾偏設備的輪胎式貨櫃龍門起重機的一個實施例的結構示意圖；圖2是圖1所示起重機下部的局部放大圖；圖3是圖1所示起重機與位置參照物之間的位置關係的局部放大示意圖； 圖4是基於圖1所示起重機的一種糾偏方法的流程框圖。
具體實施方式
輪胎式貨櫃龍門起重機(Rubber Tyred Gantry Crane,簡稱RTG)，是用於 貨櫃碼頭堆場進行貨櫃裝卸的專用設備，也可以作為一般堆場用的起重機 運輸機械，其外觀參見圖1所示。所述起重機由八隻橡膠輪胎支撐，採用柴油 發電機組或者岸電供電，經交流變頻後作為機器的驅動動力。首先，要說明的是，為避免敘述繁瑣，本實用新型中起重機係指輪胎式集 裝箱龍門起重機。下面，簡要闡述本實用新型的原理本實用新型通過在起重 機上安裝超聲波傳感器，利用超聲波傳感器探測起重機與位置參照物之間的距 離，並將該距離與預設距離進行比較，從而產生並發送不同的探測信號至控制 器，控制器根據接收到的探測信號通過內部邏輯運算生成並輸出控制信號，控 制變頻驅動器的輸出，進而通過變頻驅動器增加、減少或停止相應電機的轉動 速度，以實現起重機自動糾偏的目的。參考圖1，圖示了設有本實用新型糾偏設備的輪胎式貨櫃龍門起重機的一 個實施例的結構示意圖。由於起重機的結構複雜，而本實用新型的改進只在於 糾偏方面，因此只對其能實現糾偏的相關部分的改進進行闡述，其他部分不做 詳細說明。如圖l所示，輪胎式貨櫃龍門起重機l包括主架體ll,位於主架 體11上的電氣箱12、操作室IO及平衡梁13,位於平衡梁13下方的驅動輪14、 從動輪15,位於驅動輪14上方的電機16。其中，操作員在操作室10中背對圖1的，見察者，並且，本實用新型中所述的前後左右方向如未加^兌明，均以該4喿作員為主體判斷；另外，所述驅動輪14包括兩個，其中之一為圖示位置，另一個 位於操作員的面對側車輪中的左起第一個，即與圖示驅動輪呈對角線位置；所 述從動輪15包括除驅動輪14外剩餘的所有車輪，即剩餘的六個車輪，由於視 圖角度原因圖1中僅展示出三個從動輪15，另外三個從動輪位於操作員面對側 的右起前三個車輪；所述電氣箱12中包括繼電器、控制器和變頻驅動器等；所 述平衡梁13用於配合驅動輪14的運動方向對從動輪15產生一定的扭矩使起重 機能夠順暢的改變方向，但是平衡梁13本身相對於起重機的位置不變；所述電 機16用於接收所述變頻驅動器的指令對驅動輪14的轉速進行調整，同理，在 圖1中未示出的驅動輪上方同樣有一個電機。這樣，起重機1在驅動輪14 (受 電機驅動)的帶動下左右移動以裝卸貨櫃貨物。參考圖2,圖示了圖1所示起重機下部的局部放大圖。圖2僅就電氣箱12 以下的部分進行放大說明。如圖2所示，本實施例中包括4個超聲波傳感器， 均固定於起重機一側(即操作員的前方一側或後方一側)的平衡梁13上，且在 與地面平行的同一直線上，從左至右分別為第一矯正傳感器21、第一急停傳感 器22、第二急停傳感器23、第二矯正傳感器24。其中，所述第一矯正傳感器 21和第一急停傳感器22設置於左平衡梁的左端，並且第一矯正傳感器21在最 左端；所述第二急停傳感器23和第二矯正傳感器24設置於右平衡梁的右端， 並且第二矯正傳感器24在最右端。所述四個超聲波傳感器21 24固定於平衡梁 13的所述位置上，其固定方式不唯一，可以用螺絲固定，或者直接焊接等，本 實用新型不限於此。其中，第一矯正傳感器21與位置參照物之間的距離小於正常運行距離設定 值時，其輸出第一偏移探測信號，對於其他的情況不進行任何動作；第一急停 傳感器22與位置參照物之間的距離小於(或小於等於)最小安全運行距離設定 值或者大於(或大於等於)最大安全運行距離設定值時，其輸出第一急停探測 信號，對於其他的情況不進行任何動作；第二急停傳感器23與位置參照物之間 的距離小於(或小於等於)最小安全運行距離設定值或者大於(或大於等於) 最大安全運行距離設定值時，其輸出第二急停探測信號，對於其他的情況不進 行任何動作；第二矯正傳感器24與位置參照物之間的距離小於正常運行距離設 定值時，其輸出第二偏移探測信號，對於其他的情況不進行任何動作。其中，
在本實施例中，所述正常運行距離設定值為660mm,所述最小安全運行距離設 定值為500mm,所迷最大安全運行距離設定值為900mm。所述三個距離設定值 可以在各個超聲波傳感器初始安裝時通過其提供的編程接口加以設定。參考圖3，圖示了圖1所示起重機與位置參照物之間的位置關係的局部放大 示意圖。如圖3所示，位置參照物為設置於操作員後方地面上的反射支架19上 的超聲波反射平面20,該超聲波反射平面20可以是安裝在支架19上的超聲波 反射板的與起重機1相對的一個面。其中，所述超聲波反射平面20與起重機1 的標準運行方向保持平行且與所述四個超聲波傳感器所在的直線保持平行，並 且一直延續到起重機1的有效運行範圍內，即起重機1在裝卸貨櫃過程所左 右移動的最大距離範圍內均設置有所述的反射支架19。在本實用新型的一個優 選實施例中，所述支架19為向起重才幾1提供供電電源的滑觸供電小車的運行軌 道支架，在該支架上架設帶有所述位置參照物超聲波反射平面20的超聲波反射 板。並且所述超聲波反射平面20與所述四個超聲波傳感器21 24的超聲波發射 方向垂直。這裡所說的超聲波反射平面20可以是任何能夠反射超聲波的平面， 而不限於其所基於的母體材料組成等。另外，當所述超聲波傳感器21 24不在 同一直線上時，也可以通過增大所述超聲波反射平面20的面積，以能夠正常的 對所述任何一個超聲波傳感器發射的超聲波進行反射，或者也可以通過設置多本實用新型的保護範圍之內。需要說明的是，圖3中由於視圖角度的原因，所述四個超聲波傳感器21 24 均沒有表現出來，但是，根據圖1和圖2的揭露，本領域技術人員可以很容易 的想像出所述四個超聲波傳感器21 24在圖3中的具體位置。以上所述實施例僅闡述了超聲波傳感器為四個且都位於起重機同一側的情 形，本領域技術人員完全可以根據上述描述實現其他的情形，例如包括兩個 傳感器，其一位於左平衡梁的左端，另一個位於右平衡梁的右端等，或者分別 位於起重機的兩側等等。為了更好的理解本實用新型，下面將超聲波傳感器的 個數為4個的情形的工作流程進行iJt明。參考圖4，圖示了基於圖1所示起重機的一種糾偏方法的工作流程。在本實 施例中，以所述正常運4亍距離i殳定值為660mm，所述最小安全運行距離設定值 為500mm，所述最大安全運行距離設定值為900mm為例加以說明，並且為敘述 方便將第一矯正傳感器21、第一急停傳感器22、第二急停傳感器23、第二矯正 傳感器24依次設為傳感器A、 B、 C、 D。如圖所示，本實施例包括以下步驟步驟31,超聲波傳感器A、 B、 C、 D運行，對起重機與位置參照物之間的 距離進行實時的探測。即，A、 B、 C、 D四個傳感器發射超聲波，並根據反射 回來的聲波強度來得到起重機與位置參照物之間的距離。其中，在本實用新型 的一個優選實施例中，A、 B、 C、 D四個超聲波傳感器發射方向垂直於所述位 置參照物，這一點可以參考圖3所示實施例中的描述。步驟32，所述A、 B、 C、 D四個傳感器實時地將步驟31中探測到的即時 距離與設定值進行比較並輸出相應的探測信號。即，對於傳感器A來說，其實 時地將探測值與660mm進行比較，若探測值小於660mm,則輸出第一偏移探測 信號，否則不做任何動作繼續探測起重機與所述位置參照物之間的距離；對於 傳感器B來說，其實時地將探測值與500mm和900mm比較，若小於等於500mm 或大於等於900mm，則輸出第一急停探測信號，若是其他情況，則不進行任何 動作繼續探測起重機與所述位置參照物之間的距離；對於傳感器C來說，同樣， 其實時地將探測值與500mm和900mm比較，若小於等於500mm或大於等於 900mm，則輸出第二急停探測信號，若是其他情況，則不進行任何動作繼續探 測起重機與所述位置參照物之間的距離；對於傳感器D來說，同樣，其實時地 將探測值與660mm進行比較，若探測值小於660mm，則輸出第二偏移探測信號， 否則不做任何動作繼續探測起重機與所述位置參照物之間的距離。步驟33，通過信號適配電路將步驟32中所產生並輸出的探測信號傳遞至控制器，所述信號適配電路可以採用由4個繼電器組成的開關電路實現。即所述繼電器接收步驟32中所輸出的探測信號，在所述探測信號為高電平時，與所述探測信號相對應的一路繼電器線圏得電，其常開觸點閉合，連通控制器相應輸 入埠與一直流電源的連接通路，進而通過所述直流電源向控制器的相應輸入埠輸入一高電平信號。其中，所述直流電源的電位滿足所述控制器輸入埠 的電位要求。步驟34,所述控制器根據其所接收到的與步驟32輸出的探測信號對應的輸入信號並根據起重機的運行方向計算並輸出電機控制信號。即，對於步驟32輸 出第一偏移4果測信號來說，此時即表示操作員左側的起重機端偏近於位置參照 物，若起重機為左行(以操作員為主體判斷)，則控制器輸出加快操作員後側的
驅動輪的轉速的控制信號或減慢操作員前側的驅動輪的轉速的控制信號，或者同時輸出所述兩個指令；若起重機為右行(以操作員為主體判斷)，則控制器輸 出減慢操作員後側的驅動輪的轉速的控制信號或加快操作員前側的驅動輪的轉 速的控制信號，或者同時輸出所述的兩個指令；對於步驟32中輸出第一急停探測信號來說，此時即表示操作員左側的起重 機端非常偏近或遠遠偏離於位置參照物，若此時起重機為右行，則控制器輸出 右行停止控制信號，但允許左行；若此時起重機為左行，則控制器輸出左行停 止控制信號，但允許右行；對於步驟32中輸出第二急停探測信號來說，此時即表示操作員右側的起重 機端遠遠偏離或非常偏近於位置參照物，若此時起重機為右行，則控制器輸出 右行停止控制信號，但允許左行，若此時起重機為左行，則控制器輸出左行停 止控制信號，但允許右行；對於步驟32輸出第二偏移探測信號來說，此時即表示操作員右側的起重機 端偏近於位置參照物，若起重機為左行(以操作員為主體判斷)，則控制器輸出 加快操作員前側的驅動輪的轉速的控制信號或減慢操作員後側的驅動輪的轉速 的控制信號，或者同時輸出所述兩個指令；若起重機為右行(以操作員為主體 判斷)，則控制器輸出減慢操作員前側的驅動輪的轉速的控制信號或加快操作員 後側的驅動輪的轉速的控制信號，或者同時輸出所述的兩個指令；對於步驟32中同時輸出第一急停探測信號、第二急停探測信號時，即表示 起重機整體非常靠近位置參照物，或者起重機整體遠遠偏離位置參照物，或者 起重機一端遠遠偏離位置參照物另一端非常靠近位置參照物，此時控制器輸出 起重機停止運行的控制信號，即此時起重機的左右行均被禁止，等待人工處理；另外，所述的控制器可以是單片機或PLC控制器等，所述起重機的運動方 向信號由控制器從操作員在操作左右行時的方向控制杆/鍵等獲得。步驟35,電機控制部中的變頻驅動器根據步驟34中所輸出的控制信號控制 相應電機的運轉。即，若接收到加快某一驅動輪的轉速的控制信號，則變頻驅 動器增加該驅動輪對應電機的轉動頻率；同理，若接收到減慢某一驅動輪的轉 速的控制信號，則變頻驅動器減少該驅動輪對應電機的轉動頻率；若接收到右 行停止控制信號，則限制所有電機的轉動方向，即只能在現行的轉動方向上逆 向轉動；同理，若接收到左行停止的控制信號，則限制所有電機的轉動方向，
即只能在現行的轉動方向上逆向轉動；若接收到左行停止和右行停止的控制信 號，則停止所有電機的運轉。其中，所述加快或是減慢某一驅動輪對應電機的 轉速時，在本發明的一個實施例中，可以是將所述驅動輪的對應電機的轉動頻 率增加或是減少一個固定值，例如5他等。該固定值可以在所述變頻驅動器的 只讀或是可擦寫存儲器中預先設定，運行時自動載入等。 步驟36，結束本次糾偏校正流程。另外，本實用新型中所述超聲波傳感器的安裝位置並不限於具體實施方式中所列舉的平衡梁，也可以安裝在起重機1正常運行時的任何相對於位置參照 物的距離不變的位置上，例如也可以按上述限定安裝在主架體11的四個支柱上 等。還有，本具體實施方式
僅僅列舉了所述超聲波傳感器組合安裝於起重機1 的同一側(即操作員的前側或者後側)，但是，利用本實用新型所述的原理，所 述超聲波傳感器也可以分別安裝於起重機1的兩側，並在本實用新型的原理下 進行相應的設置，這也在本實用新型的保護範圍之內。以上所揭露的僅為本實用新型的較佳實施例而已，當然不能以此來限定本 實用新型之權利範圍，因此依本實用新型權利要求所作的等同變化，仍屬本實 用新型所涵蓋的範圍。
權利要求1、一種輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏設備，包括超聲波傳感器，根據輪胎式貨櫃龍門起重機與位置參照物之間的距離與設定值的比較輸出探測信號；超聲波反射平面，即為所述的位置參照物；控制器，接收所述超聲波傳感器發出的探測信號，並根據所述探測信號與起重機的運行方向生成並輸出控制信號；電機控制器，接收所述控制器輸出的控制信號，並根據所述控制信號控制電機的運行狀態。
2、 根據權利要求1所述的糾偏設備，其特徵在於，所述超聲波傳感器至少 包括1個。
3、 根據權利要求2所述的糾偏設備，其特徵在於，所述超聲波傳感器設置 於輪胎式貨櫃龍門起重機的 一側。
4、 根據權利要求2所述的糾偏設備，其特徵在於，所述超聲波傳感器包括 多個，設置於輪胎式貨櫃龍門起重機的一側或者兩側。
5、 根據權利要求1至4中任一項所述的糾偏設備，其特徵在於，所述超聲 波傳感器固定安裝於輪胎式貨櫃龍門起重機的平衡梁上。
6、 根據權利要求5所述的糾偏設備，其特徵在於，在所述超聲波傳感器的 探測信號輸出端與所述控制器的探測信號輸入端之間連接有一信號適配電路。
7、 根據權利要求6所述的糾偏設備，其特徵在於，所述信號適配電路為由 繼電器組成的開關電路或者數模轉換器。
8、 根據權利要求5所述的糾偏設備，其特徵在於，所述超聲波反射平面位 於輪胎式貨櫃龍門起重機安裝所述超聲波傳感器的一側，且與起重機的大車 才幾構正常運4亍的4示準軌跡相平4亍。
9、 根據權利要求8所述的糾偏設備，其特徵在於，所述超聲波反射平面設 置於輪胎式貨櫃龍門起重機安裝所述超聲波傳感器一側的地面上的支架上， 所述超聲波反射平面與所述超聲波傳感器對應。
10、 根據權利要求9所述的糾偏設備，其特徵在於，所述支架為向起重機 提供供電電源的滑觸供電小車運行軌道支架。
專利摘要本實用新型公開了一種輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏設備，包括超聲波傳感器，根據輪胎式貨櫃龍門起重機與位置參照物之間的距離與設定值的比較輸出探測信號；超聲波反射平面，即為所述的位置參照物；控制器，接收所述超聲波傳感器發出的探測信號，並根據所述探測信號與起重機的運行方向生成並輸出控制信號；電機控制器，接收所述控制器輸出的控制信號，並根據所述控制信號控制電機的運行狀態。本實用新型的輪胎式貨櫃龍門起重機糾偏設備結構簡單、成本低廉，利用超聲波反射原理實現起重機運行位置的實時檢測，不僅無需繁瑣昂貴的配套設施，而且不受雨、霧、雪等惡劣天氣的影響，有效提高了輪胎式貨櫃龍門起重機的糾偏效果。
文檔編號B66C13/22GK201031111SQ20072002125
公開日2008年3月5日 申請日期2007年4月24日 優先權日2007年4月24日
發明者孫慶遠, 張連鋼, 王書章, 鍵 陳, 韓新林 申請人:青島港(集團)有限公司