专利名称：可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置的制作方法
技术领域：
本发明属机电一体化技术领域，具体涉及可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置。
背景技术：
相关科研项目高效智能型立体装卸集装箱码头核心技术研发与应用(上海市科委重大项目06DZ11202)。与上海振华港机集团公司合作开发经济型高效自动化集装箱码头及堆场系统，遇到的一个难题是由于小车高速运行而带来的高精确定位问题。由于自动化码头要实现高效率、全天候、无人化运行，任何环节出现故障将影响整个系统。为适应自行式轨道桥电动平板小车高速运行、高精度定位的要求，采用两步制动方式，首先，进行变频器反接使小车减速，当速度降低到预设值时，再切断变频器电源，同时，电力液压推动器立即抱闸制动，实现小车定位。
该装卸系统存在不足之处为(1)轮轨附着系数很低时，易引起电动小车车轮抱死打滑，抱闸制动失控，使定位精度达不到要求；(2)大风等干扰因素将会引起集装箱过度摇摆；(3)网络控制系统稳定性、变频调速控制精度、抱闸机构工作效能、控制参数设置等影响因素，也会带来定位误差。一旦这些情况出现，就会带来对箱和落箱困难，目前，已有的引导落箱的固定式楔块设计不能适应全天候自动化码头的要求。因此，研究一种能在落箱发生困难时起作用，保证自动化码头安全运行的用于自动化码头的集装箱落箱定位装置是本领域技术人员的研究目标。
发明内容
本发明的目的在于提出一种适合轨道附着系数很低或者防摇效果差的条件下，保证电动小车高速安全运行的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置。
本发明提出的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，由扩展底板3、电动推杆4、楔块5、缓冲块6、传动连杆、垫圈式力传感器20组成，其特征在于电动推杆4、楔块5、缓冲块6、传动连杆均位于扩展底板3上方，传动连杆由长连杆7和短连杆8组成，长连杆7与短连杆8通过销轴18连接；楔块5一端通过铰链13连接扩展底板3，楔块5一侧设有缓冲块6，缓冲块6通过橡胶垫块10连接扩展底板3；电动推杆4一端通过球铰16连接扩展底板3，电动推杆4另一端连接销轴18，传动连杆的长连杆7另一端通过销轴18连接楔块5，传动连杆的短连杆8另一端通过球铰16连接扩展底板3；橡胶垫块10内设垫圈式力传感器20。
本发明中，橡胶垫块10底部开有传感器走线槽22，橡胶垫块10通过双头螺柱14依次连接垫圈式力传感器、缓冲块6。
本发明中，垫圈式力传感器20的输出线连接模拟量输入模块。
本发明中，电动推杆4设有可转动推杆头19，可转动推杆头19连接销轴18。
本发明中，电动推杆4连接电机15。
本发明中，与长连杆7和短连杆8相连的销轴18两端设有开口销17。
本发明中，扩展底板3内侧边缘通过螺栓12固定于电动小车1的四周，扩展底板3底部通过三角形支撑架11连接电动小车1。
本发明中，楔块5与长连杆7相连的一侧呈斜面。斜面作用是减少集装箱的晃动，并且强制集装箱沿斜面进入预定位置。
本发明的工作过程如下将本装置扩展底板3通过螺栓12固定于电动小车1的四周，扩展底板3底部通过三角形支撑架11连接电动小车1；分别将各扩展底板3上的电机15、缓冲块6下方的垫圈式力传感器20编组，每组形成单独控制电路。电动推杆4做伸缩动作，带动长连杆7和短连杆8，进而实现楔块5以铰链13为圆心的转动。设置电动推杆4的行程，使电动推杆4处于最大行程时，楔块5的下平面处与水平状态(下面称为“闭合状态”)，此时与其它固定楔块2处于相同姿态；电动推杆4处于最小行程时，楔块5转动至贴合于缓冲块6斜面上(下面称为“打开状态”)，避免电动推杆4和传动连杆长连杆7、短连杆8受到集装箱落箱冲击的影响。
电动推杆4根据实际需要进行动作。通常，它们都处于打开状态。当位于任意一个缓冲块6下方的垫圈式力传感器20产生受冲击力的信号时，表明该处落箱有困难，PLC给出信号，使该处电动推杆4动作，迅速纠正集装箱落箱。电动推杆4达到最大行程后，等待2秒收缩，使可转动楔块5恢复打开状态，直到下一次缓冲块6下方的垫圈式力传感器20再次接收到冲击力信号，否则，可转动楔块5将保持打开状态。
设计时可转动楔块5位于扩展底板3上，且与已有的固定楔块2相比，远离平板小车1的中心部位，这样就避免提箱时可转动楔块5下部间隙与提箱过程的相互影响。另外，根据设计需要，将原有的固定式楔块2的高度缩短，使其顶部位置低于楔块5。
本发明中，楔块5采用可转动形式，并配备电动推杆4，在落箱困难的位置，对应的电动推杆4将动作，产生高速(140mm/s)、大推力(100kN)作用，通过传动连杆长连杆7和短连杆8传递推力，实施针对性的辅助落箱定位。
本发明中，电动推杆4斜向布置，可充分利用空间(如图1、图4)，头部为可旋转的推杆头19，与长传动连杆7、短传动连杆8通过空间铰接点传递动力，三杆的另一端均为球铰吊耳16，完成复杂的空间运动，实现可转动楔块的开合运动和推力传递。
本发明中，橡胶垫块10内预埋垫圈式力传感器20，通过双头螺柱14穿过垫圈式力传感器20的内孔、橡胶垫块10以及扩展底板3，通过螺母21和缓冲块6底部的螺孔连接，感受落箱困难的冲击力信号，发出电动推杆动作信号，完成落箱纠偏定位过程。
本发明用于自动化码头的集装箱一种落箱定位装置结构紧凑、合理，可操作性强，对自动化码头的安全运行起到很大的帮助作用，易于在工程中实现，且实用性能好。其它场合集装箱的落箱定位也可应用该技术，例如，双箱双小车岸边集装箱起重机的中转平台。
图1为本发明的装置在平板小车1总体结构中的布置示意图。
图2为本发明的主视图。
图3为本发明的右视图。
图4为本发明的俯视图。
图5为缓冲块6、垫圈式力传感器20与橡胶垫块10连接位置关系图示。
图中标号1为电动小车，2为固定楔块，3为扩展底板，4为电动推杆，5为楔块，6为缓冲块，7为长连杆，8为短连杆，9为吊耳，10为橡胶垫块，11为三角支撑架，12为连接螺栓，13为铰链，14为双头螺柱，15为三相交流电机，16为球铰吊耳，17为开口销，18为销轴，19为可转动推杆头，20为垫圈式力传感器，21为螺母，22为传感器走线槽。
具体实施例方式
下面结合附图进一步说明本发明。
将下列各部件按图1-图5所示方式连接，该领域的技术人员均能顺利实施。
扩展底板3采用45×45×5mm角钢焊接成800×400mm的正方形框架，上表面覆盖800×400×10mm钢板，作为扩展底板平面。采用200×75×9mm槽钢焊接成两个边长300×400×500的三角支撑架11，支撑于扩展底板3平面下方，使用时可以将扩展底板3底部通过三角形支撑架11连接电动小车1，并将扩展底板3通过螺栓12固定于电动小车1的四周，扩展底板3上方均设有电动推杆4、楔块5、缓冲块6、长连杆7和短连杆8、球铰吊耳16、垫圈式力传感器20。电动推杆4型号LT80，电动推杆4设有可转动推头19，推杆头19可绕杆的轴线转动，垫圈式力传感器20型号为奇石乐9081A、球铰吊耳16为市售产品。楔块5采用200×75×9mm制作成高300mm的楔块形状，转动铰链13采用外购工业铰链，缓冲块6可以采用实心铁块，底面为100×100的正方形，底部中心处加工Φ20mm、深25mm的螺孔。长连杆7和短连杆8分别采用Φ50mm、厚10mm的空心圆柱杆件制作，封闭两端后，分别焊接球铰吊耳16和吊耳9，吊耳9的厚度20mm，孔径25mm，另外，电动推杆头部吊耳也采用相同尺寸，传动连杆的吊耳均偏置20mm，这样三杆可以通过一根Φ20×80mm的销轴18串接，两端用开口销17止动，构成空间铰。长连杆7长度为200mm，短连杆8长度为150mm。
橡胶垫块10由150×150×30mm橡胶块制作，以中心点为圆心，开Φ100mm、深22mm的圆槽和Φ25mm的通孔，再开适当大小的走线槽22，安放垫圈式力传感器20。采用M20×60mm的双头螺柱14穿过垫圈式力传感器20的内孔、橡胶垫块10以及扩展底板3，双头螺柱14的两端分别与M20×1.5mm六角螺母21、缓冲块6底部的螺孔连接。
以上各种金属部件可用Q345钢制成。
权利要求
1.可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，由扩展底板(3)、电动推杆(4)、楔块(5)、缓冲块(6)、传动连杆、垫圈式力传感器(20)组成，其特征在于电动推杆(4)、楔块(5)、缓冲块(6)、传动连杆均位于扩展底板(3)上方，传动连杆由长连杆(7)和短连杆(8)组成，长连杆(7)与短连杆(8)通过销轴(18)连接；楔块(5)一端通过铰链(13)连接扩展底板(3)，楔块(5)一侧设有缓冲块(6)，缓冲块(6)通过橡胶垫块(10)连接扩展底板(3)；电动推杆(4)一端通过球铰(16)连接扩展底板(3)，电动推杆(4)另一端连接销轴(18)，传动连杆的长连杆(7)另一端通过销轴(18)连接楔块(5)，传动连杆的短连杆(8)另一端通过球铰(16)连接扩展底板(3)；橡胶垫块(10)内设垫圈式力传感器(20)。
2.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于橡胶垫块(10)底部开有传感器走线槽(22)，橡胶垫块(10)通过双头螺柱(14)依次连接垫圈式力传感器(20)、缓冲块(6)。
3.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于垫圈式力传感器(20)的输出线连接模拟量输入模块。
4.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于电动推杆(4)设有可转动推杆头(19)，可转动推杆头(19)连接销轴(18)。
5.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于电动推杆(4)连接电机(15)。
6.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于与长连杆(7)和短连杆(8)相连的销轴(18)两端设有开口销(17)。
7.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于扩展底板(3)内侧边缘通过螺栓(12)固定于电动小车(1)的四周，扩展底板(3)底部通过三角形支撑架(11)连接电动小车(1)。
8.根据权利要求1所述的可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置，其特征在于楔块(5)与长连杆(7)相连的一侧呈斜面。
全文摘要
本发明属于机电一体化技术领域，具体涉及一种可用于集装箱自动化码头的一种集装箱落箱定位装置。由扩展底板、电动推杆、楔块、缓冲块、传动连杆、垫圈式力传感器等组成。楔块连接扩展底板，缓冲块通过橡胶垫块连接扩展底板；电动推杆两端分别连接扩展底板和销轴，传动连杆长连杆一端连接楔块，传动连杆短连杆一端连接扩展底板；橡胶垫块内设垫圈式力传感器。通过垫圈式力传感器压力信号判断集装箱装卸时是否出现落箱困难，并启动电动推杆执行动作，带动楔块转动，实现落箱纠偏和定位。本发明结构紧凑、合理，能很好弥补轨道式电动小车定位误差、落箱摇摆误差等缺陷，大大降低自动化码头系统调试与维护难度，也使系统运行更加安全可靠，具有很强的实用性能。在其他场合集装箱落箱定位时，也可应用该技术。
文档编号B66C13/00GK101049888SQ20071004077
公开日2007年10月10日 申请日期2007年5月17日 优先权日2007年5月17日
发明者卢耀祖, 刘刚, 张氢, 秦仙蓉, 邱惠清, 归正 申请人:同济大学