本实用新型涉及起重机的吊具领域，更具体地说，涉及吊具的防扭技术。
背景技术：
随着3E大型集装箱船的逐渐增多，越来越多的码头也选择作业高度很高的大型集装箱起重机。随着作业高度的变高，悬挂在四根柔性钢丝绳下的吊具的位置和状态控制也变得更加困难。
吊具在工作过程中，由于负载的重心偏移，或者受到风力的影响，会出现前后方向的晃动、顺时针或者逆时针方向的旋转扭动。对于吊具前后方向的晃动，可以由经验丰富的司机对小车的控制来稳定住，但是对于吊具顺时针或者逆时针的旋转扭动，司机却无可奈何。
因此，吊具的防扭技术越来越受到重视。传统的防扭技术是通过油缸来实现。吊具的四根钢丝绳各自连接有一个倾转油缸，控制这四个连接钢丝绳的倾转油缸的伸缩，来跟随吊具的旋转扭动并且吸收吊具的旋转动能，以此来减轻或者消除吊具的扭动。但是由于油缸的动态速度较慢，并且油缸的施力要经过很长的缠绕钢丝绳才能抵达吊具。在此过程中，油缸伸缩所施加的力中的大部分都被很长的钢丝绳的弹性吸收，真正能够抵达并作用在吊具上的力十分有限，因此采用倾转油缸对吊具防扭的方式存在反应慢、损耗大的缺陷。油缸的驱动功率较大，能耗较高，吊具在出现旋转扭动的现象后需要经过几个周期才能稳定并回复到初始位置。
技术实现要素：
本实用新型提出一种利用丝杆电机的吊具的防扭控制装置，能够快速响应。
根据本实用新型的一实施例，提出一种吊具的防扭控制装置，包括：扭动检测装置、运动控制器和丝杆电机机构。扭动检测装置检测吊具的扭动。运动控制器连接到扭动检测装置，运动控制器将扭动检测装置检测到的吊具的扭动转换为扭动信号，并根据扭动信号产生防扭控制信号。丝杆电机机构包括两套驱动器和两部丝杆电机，两部丝杆电机分别连接到小车架上的两部滑轮台车。两套驱动器根据防扭控制信号驱动两部丝杆电机动作，推动或者牵拉各自连接的滑轮台车，滑轮台车的移动跟随吊具转动，该转动吸收吊具的扭动力矩。
在一个实施例中，扭动检测装置包括：摄像头和反射板。摄像头安装在小车架上。反射板安装在吊具上。其中摄像头的照射方向竖直向下，在吊具未扭动时，反射板位于摄像头的中心位置。
在一个实施例中，运动控制器包括：运动分析器和逻辑控制器。运动分析器与扭动检测装置连接，运动分析器根据扭动检测装置检测到的吊具的扭动生成扭动波形，扭动波形作为扭动信号。逻辑控制器根据扭动波形生成防扭控制信号，防扭控制信号是丝杆电机的驱动信号，防扭控制信号使得两部丝杆电机动作以推动或者牵拉各自连接的滑轮台车，滑轮台车的移动方向跟随吊具的扭动方向，吸收吊具扭动力矩。
在一个实施例中，运动分析器是Simotion运动控制器，逻辑控制器是PLC逻辑编程控制器。
在一个实施例中，丝杆电机推动或者牵拉滑轮台车的速度为至少每秒50mm。
在一个实施例中，滑轮台车的移动跟随吊具转动以吸收吊具的扭动力矩，使得吊具在一至两个扭动周期内回复到初始位置。
丝杆电机驱动滑轮台车移动的速度远高于油缸，因此丝杆电机能够在很短的时间内充分输出来控制和吸收使得吊具旋转扭动的作用力。丝杆电机响应速度快，在毫秒级别，而油缸动作由于需要液压站打油，所以响应时间较为缓慢。丝杆电机控制的滑轮台车位于悬挂吊具的小车架上，与吊具的距离非常近，滑轮台车的防扭控制可以直接作用在吊具之上，所以没有很长的钢丝绳会弹性吸收浪费这些控制方式所施加的力，使得防扭效果非常显著。
附图说明
本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：
图1揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置的结构示意图。
图2a揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置中丝杆电机与滑轮台车的连接结构的侧视图。
图2b揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置中丝杆电机与滑轮台车的连接结构的俯视图。
图2c揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置中两部丝杆电机与两部滑轮台车的连接结构图。
图3a和图3b揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置的工作原理。
图4a和图4b揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置的效果示意图。
具体实施方式
参考图1所示，图1揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置的结构示意图。该吊具的防扭控制装置包括：扭动检测装置、运动控制器和丝杆电机机构。扭动检测装置检测吊具的扭动。运动控制器连接到扭动检测装置，运动控制器将扭动检测装置检测到的吊具的扭动转换为扭动信号，并根据扭动信号产生防扭控制信号。丝杆电机机构包括两套驱动器和两部丝杆电机，两部丝杆电机分别连接到小车架上的两部滑轮台车。两套驱动器根据防扭控制信号驱动两部丝杆电机动作，推动或者牵拉各自连接的滑轮台车，滑轮台车的移动跟随吊具转动，该转动吸收吊具的扭动力矩。
在图示的实施例中，扭动检测装置包括：摄像头101和反射板102。摄像头101安装在小车架上。反射板102安装在吊具100上。在图示的实施例中，反射板102安装在吊具100的中心位置。摄像头101安装在小车架上，位于反射板102的正上方，摄像头101的照射方向竖直向下，在小车架上开一个孔，使得摄像头101能够获取下方吊具100以及反射板102的图像。在一个实施例中，反射板102设置在摄像头101的图像正中心的位置。即在吊具100未扭动时，反射板位于摄像头101的图像的中心位置。在图示的实施例中，反射板102具有黑白相间的格子造型，该造型便于运动控制器从摄像头101获取的图像中对反射板102进行识别。
运动控制器包括：运动分析器103和逻辑控制器104。运动分析器103与扭动检测装置连接，运动分析器103根据扭动检测装置检测到的吊具的扭动生成扭动波形，扭动波形作为扭动信号。在一个实施例中，运动分析器103是Simotion运动控制器。运动分析器103根据摄像头101所获取的吊具的图像，更具体地说，是根据摄像头101所获取的图像中反射板102的运动状态和运动轨迹来生成扭动波形，该扭动波形即为吊具的扭动信号。图4a揭示了运动分析器103所生成的吊具的初始扭动波形，即未进行防扭控制时吊具的扭动波形。逻辑控制器104根据扭动波形生成防扭控制信号，防扭控制信号是丝杆电机的驱动信号，防扭控制信号使得两部丝杆电机动作以推动或者牵拉各自连接的滑轮台车，滑轮台车的移动跟随吊具扭动方向，吸收吊具的扭动力矩。在一个实施例中，逻辑控制器104是PLC逻辑编程控制器。
丝杆电机机构包括驱动器105和两部丝杆电机106，在一个实施例中，驱动器105为两套，两套驱动器105分别驱动各自的丝杆电机106。两部丝杆电机106分别连接到小车架上的两部滑轮台车107。参考图2a、图2b和图2c，揭示了丝杆电机106与滑轮台车107的连接示意图。其中图2a揭示了丝杆电机与滑轮台车的连接结构的侧视图，图2b揭示了丝杆电机与滑轮台车的连接结构的俯视图，图2c揭示了两部丝杆电机与两部滑轮台车的连接结构图。丝杆电机106与滑轮台车107连接，丝杆电机106进行伸缩动作，能够推动或者牵拉滑轮台车107移动。小车架上的滑轮台车107与吊具上的滑轮架通过钢丝绳和滑轮连接，并且滑轮台车107与滑轮架之间的距离较短，钢丝绳也较短。因此滑轮台车107的移动能够迅速通过钢丝绳传导到与之相连接的滑轮架上，使得滑轮架跟随滑轮台车107一起移动。相应的，滑轮架的移动能够带动吊具产生旋转。于是，两套驱动器105根据防扭控制信号驱动两部丝杆电机106动作，推动或者牵拉各自连接的滑轮台车107，滑轮台车107的移动带动吊具100转动。由驱动器105驱动丝杆电机106，经过滑轮台车107作用在吊具100上，滑轮台车107的移动跟随吊具100的扭动方向，使得吊具100的扭动相对于滑轮台车107不再有扭动力矩，从而使得扭动力矩被吸收，因此该转动可以吸收吊具的扭动力矩，使得吊具尽快复位稳定，起到防扭的作用。
下面介绍该吊具的防扭控制装置的工作过程。图3a和图3b揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置的工作原理。图4a和图4b揭示了根据本实用新型的一实施例的吊具的防扭控制装置的效果示意图。图3a揭示了吊具的初始状态。如图3a所示，吊具100处于初始位置，没有出现扭动，滑轮台车107也处于初始位置。如图3b所示，吊具100出现了顺时针方向的扭动。运动控制器通过反射板102获取了吊具的图像，并生成了吊具的扭动波形，该扭动波形如图4a所示，吊具以近似正弦波的方式周期性地扭动。根据扭动波形，运动控制器产生防扭控制信号并提供给驱动器。驱动器驱动丝杆电机106动作。在图示的实施例中，驱动器驱动左侧的丝杆电机106伸出，将左侧的滑轮台车107沿左侧箭头所示的方向推出，同时驱动右侧的丝杆电机106收缩，将右侧的滑轮台车107沿右侧箭头所示的方向拉回。两部滑轮台车107的移动通过钢丝绳传递给下方吊具100上的滑轮架，使得左侧的滑轮架沿左侧箭头所示的方向移动，右侧滑轮架沿右侧箭头所示的方向移动。两个滑轮架移动所产生的综合效果是跟随吊具100顺时针转动，即沿图中箭头所示的方向转动。该转动与吊具自身的扭动(顺时针方向)相同，能够起到与吊具的扭动同步，吸收吊具扭动力矩的作用。
在一个实施例中，丝杆电机推动或者牵拉滑轮台车的速度为至少每秒50mm。丝杆电机具有较快的响应速度和移动速度，能够推动或者牵拉滑轮台车快速移动。并且滑轮台车与吊具上的滑轮架之间的距离短，钢丝绳长度短，驱动作用不容易被钢丝绳所吸收。因此其防扭作用具有反应快，效果显著的特点。滑轮台车的移动跟随吊具转动以吸收吊具的扭动力矩，使得吊具在一至两个扭动周期内回复到初始位置。参考图4b所示，图4b是使用吊具的防扭控制装置进行防扭控制后的波形图，在经过大约一个扭动周期后，吊具的转动波形的幅度显著降低并迅速达到平稳状态，显示吊具的扭动在一个扭动周期左右被消除，吊具复位。
丝杆电机驱动滑轮台车移动的速度远高于油缸，因此丝杆电机能够在很短的时间内充分输出来控制和吸收使得吊具旋转扭动的作用力。丝杆电机响应速度快，在毫秒级别，而油缸动作由于需要液压站打油，所以响应时间较为缓慢。丝杆电机控制的滑轮台车位于悬挂吊具的小车架上，与吊具的距离非常近，滑轮台车的防扭控制可以直接作用在吊具之上，所以没有很长的钢丝绳会弹性吸收浪费这些控制方式所施加的力，使得防扭效果非常显著。
上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。