专利名称：双40尺岸桥上架对接控制方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可吊双40英尺箱的岸桥的上架对接(和脱开)控制方法 和系统。
背景技术：
岸边集装箱起重机(简称桥吊)是在港口进行集装箱作业，即将集装箱从 船上卸到码头，或者将集装箱从码头装到船上的港口机械。集装箱的标准规格 一般分为20英尺、40英尺、45英尺等，传统的桥吊一次只能吊起一个40英 尺集装箱，装卸效率较低。中国专利公开号为CN1579916A的发明专利申请公开了一种由申请人申请 的可吊双40英尺箱的集装箱起重机，包括二套独立的吊具主起升机构和钢丝 绳缠绕系统，以及二个吊具连同驱动油缸，在吊具上架上配置有滑轮，在小车 上配置二套起升滑轮组。第一吊具主起升机构和第二吊具主起升机构分别装有 巻筒、吊具起升机构电机、制动器和吊具起升减速器，二套吊具主起升机构同 步运行，第一吊具11与第二吊具12通过连接油缸15实现收拢与分离，如
图1所示。双40英尺简称桥吊是港口起重机行业一次巨大的创新，通过二套起升机 构，前后二吊具的巧妙结合，可同时吊起4只20英尺标准箱、2只40英尺标 准箱、或者2只20英尺标准箱和1只40英尺标准箱等多种组合，高效率地达 到了起吊和卸吊的工作。然而，双40英尺桥吊作为一台新型的起重机，还有 许多操作流程，例如吊具对接、脱开等操作，还需要进一步调试和完善。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种双40尺岸桥上架对接控制方法和系统。本发明为解决上述技术问题而釆用的技术方案是提供一种双40尺岸桥上
架对接脱开控制方法，在所述起重机上设有悬挂海侧吊具的海侧上架和悬挂陆 侧吊具的陆侧上架，其中海侧上架上设有两个对接大油缸、调节两对接大油缸水平位置的两大车方向油缸、以及调节两对接大油缸垂直位置的两垂直油缸， 陆侧上架上设有供两对接大油缸对接用的两个对接盘，对接盘上各装有液压夹 持爪，其特点是所述控制方法包括对接控制流程和脱开控制流程；对接控制流程包括以下步骤-1) 响应一对接指令而检测海侧吊具和陆侧吊具的起升高度值，当二者高度相差小于高度下限时，进入自动对接模式；2) 在自动对接模式中，a)检测两对接大油缸和两大车方向油缸的位置，并 控制两大车方向油缸移至和海侧上架垂直的位置，控制两对接大油缸伸縮到相同的长度；b)控制两个垂直油缸上升，将两对接大油缸托起到水平位置，同时 张开陆侧上架上面的两个夹持爪；c)控制两个对接大油缸同时伸出，往陆侧的 夹持爪方向移动；d)当两个对接大油缸接近到陆侧上架上面的对接盘后，控制 夹持爪抓紧对应的对接大油缸；e)控制两个垂直油缸下降，退回到海侧上架的 底部位置；脱开控制流程包括以下步骤1) 响应一脱开指令而检测海侧吊具和陆侧吊具的起升高度，当二者高度差 小于高度下限时，进入自动脱开模式；2) 在自动脱开模式中，a)检测两对接大油缸和两大车方向油缸的位置，并 控制两大车方向油缸移至和海侧上架垂直的位置，控制两对接大油缸伸縮到相 同的长度；b)控制两个对接大油缸同时縮进至两吊具设定的位置；c)控制两个 垂直油缸上升，将两对接大油缸托起到水平位置，同时释放陆侧上架上面的两 个夹持爪，使两对接大油缸与陆侧上架脱开；d)控制两对接大油缸縮回到底， 之后控制两个垂直油缸退回到海侧上架的底部位置，并通过检测确保两垂直油 缸处于该底部位置。在对接控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差介于一高度下限和一 高度上限之间时，进入在步骤3)手动对接模式，手动对接模式包括a)控制两垂直油缸保持在海侧上架底部并检测垂直油缸的状态；b)响应外 部操作以控制对接大油缸的側移和伸縮；c)响应一对接指令而张开陆侧上架上 面的两个夹持爪，d)响应外部操作以控制两个对接大油缸同时伸出，往陆侧的 夹持爪方向移动；e)当两个对接大油缸接近到陆侧上架上面的对接盘后，控制
夹持爪抓紧对应的对接大油缸；f)通过检测确保两垂直油缸处在海侧上架的底部位置。在所述自动对接模式中，如果检测到外部手动操作信号，进入手动对接模式。在对接控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差大于一高度上限时， 不执行对接操作，以免损坏设备。在脱开控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差介于一高度下限和一 高度上限之间时，进入3)手动脱开模式，手动脱开模式包括a)响应外部操作以控制两个对接大油缸同时縮进合拢至两吊具设定的位置；b)控制两个垂直油缸上升，将两对接大油缸托起到水平位置；C)响应一脱开指令而释放陆侧上架上的两个夹持爪，使两对接大油缸和陆侧上架脱开；d)控制两对接大油缸縮回到底，之后控制两个垂直油缸退回到底部位置，并通过 检测确保两垂直油缸处于该底部位置。脱开控制流程的步骤])中，当检测两吊具的高度差大于一高度上限时，不 执行脱开操作，以免损坏设备。本发明还提供一双40尺岸桥上架对接脱开控制系统，用以控制岸桥进行对接和脱开操作，所述控制系统包括-控制单元，被配置以执行对接控制流程和脱开控制流程；用于检测对接大油缸的伸縮位置的第一检测部件，分别设于两个对接大油 缸上并与控制单元电连接；用于检测大车方向油缸的水平位置的第二检测部件，分别设于两大车方向 油缸上并与控制单元电连接；第一油缸电磁阀，分别设于两对接大油缸上并与控制单元电连接，被控制 单元控制以调节对接大油缸的伸缩；第二油缸电磁阀，分别设于两大车方向油缸上并与控制单元电连接，被控 制单元控制以调节大车方向油缸的伸縮；第三油缸电磁阀，分别设于垂直油缸上并与控制单元电连接，被控制单元 控制以调节垂直油缸的伸縮；用于检测垂直油缸状态的检测限位，设于海侧上架底部并与控制单元电连接；夹持爪电磁阀，被控制单元控制来使夹持爪打开和抓紧；
接近限位，分别设于两个对接盘上并与控制单元电连接，在两对接大油缸 与两个对接盘对接时感应激活，反馈给控制单元；显示装置，电连接到控制单元，显示对接和过程中的吊具状态参数； 操作装置，电连接到控制单元，被操作以对控制单元发出操作指令。 所述控制单元可由可编程逻辑控制器构成。 所述第一检测部件和第二检测部件由拉线编码器构成。本发明的方法和系统使双40尺岸桥上架的对接和脱开操作更为稳定自如， 且提供了操作过程的可靠性和安全性。
以下结合附图和具体实施方式
进一步说明本发明的特征和优点，其中 图1是中国专利公开号为CN1579916A的可吊双40英尺箱的岸桥的吊具结 构图；图2是本发明中双40尺岸桥的海侧上架设备分布图； 图3是本发明中双40尺岸桥的海侧上架和陆侧上架俯视图； 图4是本发明双40尺岸桥的对接电控系统的结构框图； 图5是双40英尺集装箱起重机的自动对接模式流程图； 图6是双40英尺集装箱起重机的手动对接模式流程图； 图7是双40英尺集装箱起重机的自动脱开模式流程图； 图8是双40英尺集装箱起重机的手动脱开模式流程图。
具体实施方式
图2是本发明中双40尺岸桥的海侧上架设备分布图，图3是本发明中双 40尺岸桥的海侧上架和陆恻上架俯视图。请参阅图2和图3所示，在岸桥上设 有悬挂海侧吊具的海侧上架20和悬挂陆侧吊具的陆侧上架22，其中海侧上架 20上设有两个对接大油缸202、调节两对接大油缸202的水平位置的两大车方 向油缸204、以及调节两对接大油缸202的垂直位置的两垂直油缸206;陆侧 上架22上设有供两对接大油缸202对接用的两个对接盘220，对接盘上各装有 液压夹持爪222 (图中未示)。海侧上架20和陆侧上架22通过两对接大油缸 202实现对接和分离。图4是本发明双40尺岸桥的对接电控系统的结构框图。请参阅图4所示
本发明的电控系统包括一个控制单元40、设在对接大油缸202上的第一油缸电 磁阀401和作为第一检测部件的第一拉线编码器402、设在大车方向油缸204 上的第二油缸电磁阀403和作为第二检测部件的第二拉线编码器404、设在垂 直油缸206上的第三油缸电磁阀405和检测限位406、以及设在夹持爪222上 的接近限位407和电磁阀408。各电磁阀用于控制其所在油缸的伸縮，例如第 一油缸电磁阀401控制对接大油缸202的伸縮，第二油缸电磁阀403控制大车 方向油缸204的伸縮，进而控制对接大油缸的水平移动(即侧移)，而电磁阀 408则控制夹持爪222的张开和抓紧。各拉线编码器用于检测其所在油缸的伸 缩位置，例如第二拉线编码器404检测大车方向油缸加4的伸縮位置，借此可 获得对接大油缸202的水平位置。检测限位406用于检测垂直油缸26的状态， 当垂直油缸26处于海侧上架20的底部位置时，检测限位406将感应激活。接 近限位407用于检测对接大油缸202是否与对接盘接近，如果接近，则感应激 活。本电控系统还包括一操作装置409，由具有手柄及按钮的联动台和操作台 构成， 一显示装置410，它可包括显示屏幕和/或仪表箱等。控制单元40可以由可编程逻辑控制器(PLC)构成，控制单元40与上述 的第一油缸电磁阀401、第一拉线编码器402、第二油缸电磁阀403、第二拉线 编码器404、第三油缸电磁阀405、检测限位406、接近限位407、电磁阀408、 操作装置409和显示装置410电连接，以控制整个系统的运行。请结合参阅图5 图8所示的本发明上架对接控制方法流程图，控制单元 40被配置以执行下述流程1.对接控制流程(自动模式)，请参阅图5所示的自动对接模式流程图起重机启始后，当控制单元40接到"连接"按钮命令信号后(步骤S50)， 将自动检测两吊具(海侧、陆侧)的起升高度值，当高度相差小于高度下限40腿 时(步骤S51),进入自动对接模式(否则认为手动模式)。此时控制拉线编码 器402、 404检测各自所在的油缸位置(步骤S52)，如果检测到油缸没有在零位， 则将对接大油缸202、大车方向油缸204归零/中位(步骤S53)，即使大车方向 油缸204移至和上架垂直的位置，使对接大油缸202伸缩到相同的长度(一般 以长的油缸为基准)。此时两对接大油缸202准备好做自动对接。当两油缸准备好对接后，控制固定在海侧上架20侧面的两个垂直油缸206 上升，将两个对接大油缸202托起到水平位置(步骤S54)，直至油缸到极限停 止位置。与此同时，张开陆侧上架22上面的两个夹持爪222(步骤S55)，以等 待两个对接大油缸202的到来，为对接做准备。接着，使两个对接大油缸202同时伸出，往陆侧的两个夹持爪222方向移 动(步骤S56)。当对接大油缸202接近到陆侧上架22上面的对接盘220后， 装在对接盘220上的两接近限位407将分别感应激活，反馈到控制单元40，控 制单元40通过电磁阀408控制接近限位407所对应的夹持爪222立即抱住和 抓紧对应的油缸(步骤S57)，这样就实现了两个上架对接。对接好后，使两个垂直油缸206下降，退回到海侧上架20底部位置(步骤 S58)，此时检测限位406感应激活，控制单元40确认垂直油缸206已退回到 位，则整个上架连接过程完成。垂直油缸206退回到位，是为了避免对接后大 油缸202侧移和伸縮撞坏垂直油缸。在整个自动对接操作中，只要控制单元40接到"宽度"、"八字"、"错 动"操作按钮命令信号(步骤S59)，就使系统就进入了手动对接模式。需要指出，对接大油缸202在伸出做对接时，伸出长度是限制保护的，本 实施例中设定在404mm，伸至设定长度未能完成连接，控制单元40将使其停止 伸縮，避免意外情况连接不成功时对接大油缸202无限制伸出。2.对接控制流程(手动模式)，请参阅图6所示的手动对接模式流程图 在起重机启动后，当控制单元40检测到两吊具(海侧，陆侧)起升的高度差大于高度下限40腿，同时又小于高度上限300mm时(步骤S60)，进入手动对接模式。当系统进入手动对接模式后，使两个垂直油缸206保持在海侧上架20的 底部，检测限位406将感应激活，同时反馈给控制单元40(步骤S61)。这是因 为在手动模式下，对接大油缸202将做伸縮和左右的运动，如果垂直油缸206 抬起，将被撞坏，所以通过检测限位406做连锁保护，确保垂直油缸206不上 升。在手动模式下，控制单元40响应对外部的按钮"宽度"、"八字"、"错 动"的操作来实现对接大油缸202的伸縮、侧移(步骤S62)，当使用者感觉满 足对接的情况下，按下"对接"按钮，控制单元40检测按钮的命令信号(步骤 S63)，使陆侧上架22上面的两个夹持爪222张开(步骤S64)，为对接做准备； 此时控制单元40仍可响应对按钮"宽度"、"八字"、"错动"的操作以将 对接大油缸202慢慢向夹持爪222的方向移动(步骤S65);需要指出，对接时
也可以在一定范围内通过调节吊具的起升高度进行对接协助；当接近限位407 感应激活后，控制单元40通过电磁阀408控制夹持爪222立即抓紧(步骤S66)，实现了两个上架对接。对接好后，控制单元40再次检测两个垂直油缸206是否在海侧上架20底 部位置(步骤S67)，当检测限位406感应在激活状态下，则整个上架对接没有 问题。对接完成后，系统可以响应外部操作，使油缸位置归零，或者记录油缸位 置(图4，图5),以便为脱开作好准备。3. 脱开控制流程(自动模式)，请参阅图7所示的自动脱开模式流程图 起重机启动开始后，当控制单元40接到"脱开"按钮命令信号后(步骤S70)，检测两吊具(海侧、陆侧)的起升高度，当高度相差小于40mm时(步骤S72), 使系统进入自动脱开模式。在自动脱开模式中，首先，拉线编码器402、 404检测各自所在油缸位置(步 骤S73)，如果检测到对接大油缸202和大车方向油缸204没有在中位，控制单 元40将使这些油缸归零/中位(步骤S74)，即将大车方向油缸204往中心移， 将两对接大油缸202伸缩到相同的长度(一般以短的油缸为基准)。此时两对 接大油缸202准备好做自动脱开。之后，使两个对接油缸202同时慢慢縮进合拢，当縮到两吊具设定的位置 (即Omm)时停止(步骤S75)。到位后，控制两个垂直油缸206上升，将对接 大油缸202托起到水平位置，直至油缸到了极限停止位置(步骤S76)。此时， 立即释放陆侧上架上面的两个夹持爪222，实现两对接大油缸202和陆侧上架 22的脱开(步骤S77)。脱开后，检测限位406失去感应，夹持爪222合拢，此时对接大油缸202 縮回到底(步骤S78)，之后海侧上架20上面的两个垂直油缸206下降，退回到 底部位置(步骤S79)，当控制单元40确认检测限位406感应在激活状态下，则整个上架脱开过程完全结束。应当指出，当两吊具的起升高度差大于40mm，而小于300mm时，脱幵的自 动模式就无法使用，必须用手动模式来完成。4. 脱幵控制流程(手动模式)，请参阅图8所示的手动脱开模式流程图
起重机启动开始后，当控制单元40检测到两吊具(海侧、陆侧)起升高 度差大于40mm，同时又小于300mm时(步骤S80)，使系统进入手动脱开模式。在手动脱开模式中，控制单元40响应对外部按钮"宽度"、"八字"、 "错动"的操作而使两个对接大油缸202同时慢慢縮进合拢(步骤S81)，当縮 到两吊具设定的位置(Omm)时停止。到位后，使两个垂直油缸206上升，将 对接大油缸202托起到水平位置，直至油缸到了极限停止位置。此时，使用者 再按下"脱开"按钮后，控制单元40检测该按钮的命令信号(步骤S82)，立即 释放陆侧上架22上面的两个夹持爪222 (步骤S83)。实现两对接大油缸202和 陆侧上架22的脱开。脱开后，检测限位406失去感应，夹持爪222合拢，此时对接大油缸202 縮回到底(步骤S84)，此后，使两个垂直油缸206下降，退回到海侧上架20的 底部位置(步骤S85)，当控制单元40确认检测限位406感应在激活状态下，则 整个上架脱开过程完全结束。应当指出，当高度差大于300mm时，系统将不执行手动或自动脱开，作为 保护。以上的实施例说明仅为本发明的较佳实施例说明，本领域技术人员可依据 本发明的上述实施例说明而作出其它种种等效的替换及修改。然而这些依据本 发明实施例所作的种种等效替换及修改，属于本发明的发明精神及由权利要求 所界定的专利范围内。
权利要求
1.双40尺岸桥上架对接脱开控制方法，在所述起重机上设有悬挂海侧吊具的海侧上架和悬挂陆侧吊具的陆侧上架，其中海侧上架上设有两个对接大油缸、调节两对接大油缸水平位置的两大车方向油缸、以及调节两对接大油缸垂直位置的两垂直油缸，陆侧上架上设有供两对接大油缸对接用的两个对接盘，对接盘上各装有液压夹持爪，其特征在于，所述控制方法包括对接控制流程和脱开控制流程；对接控制流程包括以下步骤1)响应一对接指令而检测海侧吊具和陆侧吊具的起升高度值，当二者高度相差小于高度下限时，进入自动对接模式；2)在自动对接模式中，a)检测两对接大油缸和两大车方向油缸的位置，并控制两大车方向油缸移至和海侧上架垂直的位置，控制两对接大油缸伸缩到相同的长度；b)控制两个垂直油缸上升，将两对接大油缸托起到水平位置，同时张开陆侧上架上面的两个夹持爪；c)控制两个对接大油缸同时伸出，往陆侧的夹持爪方向移动；d)当两个对接大油缸接近到陆侧上架上面的对接盘后，控制夹持爪抓紧对应的对接大油缸；e)控制两个垂直油缸下降，退回到海侧上架的底部位置；脱开控制流程包括以下步骤1)响应一脱开指令而检测海侧吊具和陆侧吊具的起升高度，当二者高度差小于高度下限时，进入自动脱开模式；2)在自动脱开模式中，a)检测两对接大油缸和两大车方向油缸的位置，并控制两大车方向油缸移至和海侧上架垂直的位置，控制两对接大油缸伸缩到相同的长度；b)控制两个对接大油缸同时缩进至两吊具设定的位置；c)控制两个垂直油缸上升，将两对接大油缸托起到水平位置，同时释放陆侧上架上面的两个夹持爪，使两对接大油缸与陆侧上架脱开；d)控制两对接大油缸缩回到底，之后控制两个垂直油缸退回到海侧上架的底部位置，并通过检测确保两垂直油缸处于该底部位置。
2. 如权利要求1所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制方法，其特征在于， 在对接控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差介于一高度下限和一高度上限之间时，进入在步骤3:)手动对接模式，手动对接模式包括a)控制两垂直油缸保持在海侧上架底部并检测垂直油缸的状态；b)响应外 部操作以控制对接大油缸的侧移和仲缩；c)响应一对接指令而张开陆侧上架上 面的两个夹持爪，d)响应外部操作以控制两个对接大油缸同时伸出，往陆侧的 夹持爪方向移动；e)当两个对接大油缸接近到陆侧上架上面的对接盘后，控制 夹持爪抓紧对应的对接大油缸；f)通过检测确保两垂直油缸处在海侧上架的底 部位置。
3. 如权利要求2所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制方法，其特征在于，在所述自动对接模式中，检测到外部手动操作信号时，进入手动对接模式。
4. 如权利要求l或2所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制方法，其特征在于，在对接控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差大于一高度上限时， 不执行对接操作。
5. 如权利要求1所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制方法，其特征在于， 在脱开控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差介于一高度下限和一高度 上限之间时，进入3)手动脱开模式，手动脱开模式包括-a)响应外部操作以控制两个对接大油缸同时缩进合拢至两吊具设定的位 置；b)控制两个垂直油缸上升，将两对接大油缸托起到水平位置；c)响应一脱 开指令而释放陆侧上架上的两个夹持爪，使两对接大油缸和陆侧上架脱开；d)控制两对接大油缸縮回到底，之后控制两个垂直油缸退回到底部位置，并通过 检测确保两垂直油缸处于该底部位置。
6. 如权利要求1或5所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制方法，其特征在于，脱开控制流程的步骤l)中，当检测两吊具的高度差大于一高度上限时， 不执行脱开操作。
7. 双40尺岸桥上架对接脱开控制系统，在所述起重机上设有悬挂海侧吊 具的海侧上架和悬挂陆侧吊具的陆侧上架，其中海侧上架上设有两个对接大油 缸、调节两对接大油缸水平位置的两大车方向油缸、以及调节两对接大油缸垂 直位置的两垂直油缸，陆侧上架上设有供两对接大油缸对接用的两个大铁盘， 铁盘上各装有液压大夹持爪，其特征在于，所述控制系统包括控制单元，被配置以执行对接控制流程和脱开控制流程；用于检测对接大油缸的伸縮位置的第一检测部件，分别设于两个对接大油缸上并与控制单元电连接；用于检测大车方向油缸的水平位置的第二检测部件，分别设于两大车方向 油缸上并与控制单元电连接；第一油缸电磁阀，分别设于两对接大油缸上并与控制单元电连接，被控制单元控制以调节对接大油缸的伸縮；第二油缸电磁阀，分别设于两大车方向油缸上并与控制单元电连接，被控 制单元控制以调节大车方向油缸的伸縮；第三油缸电磁阀，分别设于垂直油缸上并与控制单元电连接，被控制单元 控制以调节垂直油缸的伸縮；用于检测垂直油缸状态的检测限位，设于海侧上架底部并与控制单元电连接；夹持爪电磁阀，被控制单元控制来使夹持爪打开和抓紧； 接近限位，分别设于两个对接盘上并与控制单元电连接，在两对接大油缸 与两个对接盘对接时感应激活，反馈给控制单元；显示装置，电连接到控制单元，显示对接和过程中的吊具状态参数； 操作装置，电连接到控制单元，被操作以对控制单元发出操作指令。
8. 如权利要求7所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制系统，其特征在于， 所述控制单元由可编程逻辑控制器构成。
9. 如权利要求7所述的双40尺岸桥上架对接脱开控制系统，其特征在于， 所述第一检测部件和第二检测部件由拉线编码器构成。
全文摘要
本发明公开一种双40尺岸桥上架对接脱开控制方法和系统，在海侧上架的对接大油缸、垂直油缸和大车方向油缸上设置拉线编码器，在垂直油缸位置设置检测限位，在陆侧上架的对接盘上设置接近限位，该拉线编码器、检测限位和接近限位连接至一控制单元，控制单元被配置以控制各油缸和对接盘上的夹持爪协调动作，完成自动对接、自动脱开流程，并可依据操作装置的操作指令，以手动模式完成对接和脱开流程。本发明的方法和系统使双40尺岸桥上架的对接和脱开操作更为稳定，且安全性提高。
文档编号B66C13/18GK101161584SQ20061011709
公开日2008年4月16日 申请日期2006年10月13日 优先权日2006年10月13日
发明者军 周 申请人:上海振华港口机械(集团)股份有限公司