集装箱的自动连接装置 【技术领域】
本发明通常涉及一种集装箱的自动连接装置，更具体地说，涉及一种能容易地且可分离地连接至少两个集装箱的自动连接装置，其中上配合件插入上角铸件中，并且能够在扭转弹簧的弹力作用下连续地沿顺时针方向旋转，从而将其锁定在上角铸件中，其中在所述连接装置安装在上角铸件的状态下，当利用起重机下降上集装箱，以使其连接到下集装箱时，下配合件在其接触下角铸件之后插入下集装箱的下角铸件中，并且由于上集装箱的重量而连续旋转，其中锁的旋转轴由于扭转弹簧的弹力而返回至其初始状态，其中当利用起重机提升上集装箱以与下集装箱分开时，下配合件的倾斜翼面与下角铸件接触，并沿逆时针方向连续旋转，从而使下配合件与下角铸件分开。
根据本发明的集装箱自动连接装置具有指示器，该指示器能允许使用者用肉眼观察连接装置的当前状态，其中所述指示器包括标记器，该标记器能根据旋转轴的旋转而伸出于壳体外部，其中摩擦阻尼件在上配合件下部的角上形成的配合槽内与上配合件配合，其中当使用根据本发明的连接装置装载在大型船舶的集装箱在航海途中时，船舶由于海浪的作用而出现颠簸，其中在正载荷变为负载荷的时刻与负载荷变为正载荷的时刻之间的时间间隔过程中，锁的旋转得以延迟，从而可以防止下配合件与下角铸件的松开。
背景技术
装载到船舶中或从船舶中卸载的自动连接集装箱的系统已经提出了多种。一种方案是，韩国专利10-499,247中提出的集装箱自动连接装置。该连接装置具有上锁头的旋转轴，其中该旋转轴整体形成有两个键。该键的一个侧面包括有水平面，从而防止其与插入缝隙的锁销干涉。在下锁件的中心形成有用于容纳上锁件的旋转轴的连接孔。在该连接孔的一侧形成有配合台阶部，从而键可以在操作过程中与其接触。从配合台阶部一侧至上述缝隙具有水平截面(horizontal cross section)。由于该结构，可以不使用任何便携式杠杆而可拆卸地将连接装置与集装箱结合在一起。
但是，当施加负重量时，精确保持连接装置与集装箱之间的锁定状态是不可能的或不切实际的。由于集装箱自动连接装置的结构复杂，因此其制造成本较高。这导致用户的经济浪费。
【发明内容】
本发明的装置比已知的装置具有明显的优势。考虑到传统装置的上述缺点或不便，本发明的目的是提供一种可以容易地自由连接到至少两个集装箱上或与集装箱分离的自动连接装置，该自动连接装置能够通过简化结构而显著地降低成本，并提高商品的价值，其中，锁能够在将其插入到贯穿角铸件的壁所形成的连接孔中/从该连接孔分离的过程中扭转，其中，一对壳体覆盖所述锁的旋转轴的圆周面，而且其中，使锁重新旋转到其旋转之前的初始状态的扭转弹簧安装在所述旋转轴的圆周面上。
当根据本发明的锁插入角铸件或与该角铸件分离时，锁由于垂直方向施加的重量而会扭转。因此，如果由于船舶的颠簸而作用在锁上的重量是不沿垂直方向的任何方向时，锁不能旋转，从而能够保证锁和角铸件之间的安全锁定状态。因此，可以防止锁的故障引起将来事故发生。
通过使用在上配合件下部的角上形成的配合槽内与上配合件配合的摩擦阻尼件，根据本发明的集装箱自动连接装置能够防止上配合件与角铸件的分离，其中，当使用本发明的连接装置装载在大型船舶的集装箱在航海途中，由于海浪的作用而使船舶出现颠簸，其中，在正载荷变为负载荷地时刻与负载荷变为正载荷的时刻之间的时间间隔过程中，锁的旋转得以延迟，从而能够防止下配合件与下角铸件松开。
为了实现上述目的，本发明提供了一种集装箱自动连接装置，在该种集装箱自动连接装置中，其上配合件和下配合件插入到贯穿角铸件的壁所形成的连接孔中或从该连接孔中分离，并且其中所述角铸件分别位于船舶的至少两个集装箱的上角和下角，改进包括：
锁，在将该锁插入角铸件的连接孔中/从该连接孔中分离的过程中，所述锁扭转；
一对壳体，用于覆盖锁的旋转轴的圆周面；以及
扭转弹簧，用于使锁重新旋转到其旋转前的初始状态，扭转弹簧安装在旋转轴的圆周面上；
其中旋转轴具有形成于旋转轴圆周面一侧的弹簧支柱，其中，锁具有配合件主体，该配合件主体形成于所述锁的下部并从旋转轴的下部向下逐渐变细，其中，在配合件主体两侧形成有圆翼，该圆翼以45±2度的倾斜角度向下逐渐变细，所述圆翼具有倾斜翼面，该倾斜翼面形成在所述圆翼的最上表面并沿顺时针方向向下逐渐变细，其中，在旋转轴上部形成有上配合件，该上配合件沿水平方向延伸预定的距离，具有山形的突起从上配合件的上表面向上突出，并具有贯穿其中而形成的通孔，在每个所述壳体中分别具有操作空间，其中，在壳体中与操作空间相邻的位置形成有用于锁定并支撑扭转弹簧一端的弹簧支撑部分，固定突出边缘从壳体的外表面的中心突出，并与连接孔的倾斜引导面接触且由该倾斜引导面支撑。
在上配合件的下部的角上形成有配合槽。通过将螺栓拧入摩擦阻尼件的内螺纹并进入上配合件中，具有内螺纹的摩擦阻尼件在配合槽内与上配合件配合，从而摩擦阻尼件与角铸件的内底面接触，而且其中，摩擦阻尼件的材料选自包括橡胶、聚氨酯和软合成树脂的组中。
在壳体的内表面形成有连通操作空间与壳体外部的至少一个槽。指示器包括由钢丝制成的钢丝主体，在钢丝主体一端形成的挂环形部分以及在钢丝主体的另一端形成的标记器。在钢丝主体的中部设置有至少一个垫圈，在垫圈和标记器之间设置有螺旋弹簧。
所述至少一个槽包括整体彼此连通的第一槽、第二槽和第三槽，其中，第一槽的尺寸小于第二槽的尺寸，第二槽的尺寸也小于第三槽的尺寸。当锁和壳体彼此结合时，指示器容纳在槽和操作空间内，从而允许指示器相对于壳体的相对运动。指示器的挂环形部分锁定在旋转轴的弹簧支柱上。当指示器位于壳体内部时，标记器容纳在第三槽中，垫圈锁定在第一槽和第二槽之间的边界上形成的配合台阶部上。
【附图说明】
下面通过参考附图而详细地描述本发明的优选实施方式，使本发明的上述目的和其它特征和优点将更为显而易见，在附图中：
图1表示根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置的应用，以直观地表示在上角铸件和下角铸件之间的集装箱自动连接装置的外观和连接状态；
图2是根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置的透视图；
图3A是根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置的纵向剖视图；
图3B是根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置的平面图；
图4A是类似于图3A的纵向剖视图，表示根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置，图示有在旋转了90度之后处于作业模式的锁；
图4B是类似于图3B的平面图，表示根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置，图示有在旋转了90度之后处于作业模式的锁；
图5是根据本发明第一优选实施方式的集装箱自动连接装置的平面图，图示有在旋转以插入设置在角铸件中的连接孔中之后处于作业模式的锁；
图6A至图6H是表示本发明处于不同作业位置的剖视图；
图7是沿图6D中所示的虚线“A”截取的部分剖面的放大图；
图8是根据本发明第二优选实施方式的集装箱自动连接装置的分解透视图；
图9A和图9B是根据本发明第二优选实施方式的集装箱自动连接装置的截面平面图，用于表示本发明的指示器44处于不同的作业位置。
【具体实施方式】
下面，将参考附图1至附图9来更加详细地解释根据本发明优选实施方式的集装箱自动连接装置的构造和操作。
从图1可以更好地看出，本发明涉及根据本发明的集装箱自动连接装置，通过将其插入角铸件6a、6b的连接孔7，以有效且迅速地连接要装载上船的上集装箱和下集装箱，所述角铸件6a、6b可以分别安装在上集装箱和下集装箱的角上。
参看图1和图2，连接装置1包括锁2，用于覆盖锁2的旋转轴20的圆周面的一对壳体3和扭转弹簧5。锁2在插入连接孔7以及从该连接孔7分离的过程中会发生扭转，所述连接孔7贯穿角铸件6a、6b的壁而形成。扭转弹簧5安装于旋转轴20的圆周面，并且可以操作扭转弹簧5，以使锁2再次旋转到其旋转前的初始状态。
参看图2至图4B，锁2的旋转轴20具有弹簧支柱21，该弹簧支柱21形成在旋转轴20的圆周面一侧。锁2的下部形成有配合件主体11，该配合件主体11从旋转轴20的下部向下逐渐变细。在配合件主体11的两侧形成有圆翼12，以45±2度的倾斜角度向下逐渐变细。圆翼12具有倾斜翼面13，该倾斜翼面13形成于圆翼12的最上表面并沿顺时针方向向下逐渐变细。
如图3B所示，弹簧支柱21从旋转轴20的圆周面一侧伸出预定长度。当锁2沿顺时针或逆时针方向旋转时，弹簧支柱21的远端可以锁定于壳体3的内表面，从而锁2仅能够在预定的旋转角度范围内旋转。也就是说，弹簧支柱21起到限制锁的旋转范围的限位器功能。
同时，在旋转轴20的上部形成有上配合件30，该上配合件30在水平方向延伸预定的距离。具有山形的突起32从上配合件30的上表面向上突出，并且具有贯穿该突起32而形成的通孔31。如果使用者想要手工使锁2旋转，则他或她可以将杆插入通孔31中。
从图2可以更好地看出，每个壳体3中具有操作空间4，所述壳体3通过多个螺栓而彼此连接。操作空间4容纳旋转轴20、弹簧支柱21和扭转弹簧5，同时允许锁2的旋转运动。在壳体3中与操作空间4相邻的位置形成有弹簧支撑部分5a，用于锁定和支持扭转弹簧5的一端。固定突起边缘3a从壳体3的外表面的中心突出，并与连接孔7的倾斜引导面8相接触并由该倾斜引导面8支撑。
如图7所示，在上配合件30的下部的角上形成有配合槽34。通过将螺栓拧入摩擦阻尼件33的内螺纹并进入上配合件30中，具有内螺纹的摩擦阻尼件33在配合槽34内与上配合件30配合，从而使摩擦阻尼件33与角铸件6的内底面相接触。摩擦阻尼件33由具有高摩擦阻力的材料制成。优选地，摩擦阻尼件33的材料选自包括橡胶、聚氨酯和软合成树脂的组中。优选地，摩擦阻尼件33的下表面向下延伸超出上配合件30的下表面1-2mm的范围。由于这个结构，当具有高摩擦阻力的摩擦阻尼件33在与角铸件6的内底面接触时，能够用于降低锁2的旋转速度。
图8和图9B所示的本发明第二优选实施方式的基本结构是按照与本发明第一实施方式相同的方式构成的，除了添加有指示器44，以允许使用者了解连接装置1是否设置在锁定状态。在更加详细地描述本发明的第二实施方式之前，需要注意的是，为了简明和理解本发明，在每幅附图中所示的各个不同图中，都用相同的参考数字来指示具有相同功能的相同构件。
参考图8至图9B，在根据本发明的第二实施方式中，在壳体3一个内表面上形成有连通操作空间4和壳体3外部的至少一个槽。该至少一个槽包括第一槽41、第二槽42和第三槽43，这三个槽整体上彼此连通。第一槽41的尺寸小于第二槽42，而且顺序地第二槽42的尺寸也小于第三槽43。在第一槽41与第二槽42之间的边界上形成有配合台阶部41a。同样，在第二槽42与第三槽43之间的边界上形成有另一配合台阶部43a。
同时，指示器44包括由钢丝制成的钢丝主体49，在该钢丝主体49的一端形成的挂环形部分45，以及在钢丝主体49的另一端形成的标记器46。
如果锁2和壳体3彼此组合，则指示器44容纳在槽41、42、43和操作空间4中，从而允许指示器4相对于壳体3的相对运动。此时，指示器44的挂环形部分45锁定在旋转轴20的弹簧支柱21上。当指示器44位于壳体3内部时，标记器46处于第三槽43中，且垫圈47锁定在形成于第一槽41与第二槽42之间边界上的配合台阶部41a上。此外，在钢丝主体49的中部设置有至少一个垫圈47，在垫圈47和标记器46之间设置有螺旋弹簧。
在本发明的详细描述中，上角铸件6a是指要安装在上集装箱的下角上的角铸件。同样，下角铸件6b是指要安装在下集装箱的下角上的角铸件。
下面，参考图1至图9，对根据本发明的集装箱自动连接装置的操作说明如下。
由于锁2的结构为根据本发明的第一实施方式和第二实施方式的共同的特征，因此除了第二实施方式添加的指示器44以外，将一起说明自动连接装置与角铸件6a、6b的配合过程。
图6A至图6H表示自动连接装置1与集装箱的角铸件6处于不同操作位置的配合过程。
图3A、图3B和图6A表示根据本发明的连接装置1的初始位置。
参看图3B，锁2的初始位置处于与壳体3对应的矩形外部。在锁2的初始位置，上配合件30已经旋转了90度，从而垂直于矩形的纵向方向。因此，宽度较窄的上配合件30的前侧和后侧可以分别伸出于壳体3外部。此时，下配合件10已经旋转了45度，使其两侧都伸出于壳体3的外部。
当从顶视图看连接装置1时，矩形的壳体3可以形成为使其经过连接孔7刚好插入角铸件6a、6b的尺寸。由于配合件30、10已经分别伸出于壳体3外部，这就不可能通过连接孔7而将上配合件30插入角铸件6a、6b。
如图6B所示，如果在使用者用一只手抓住连接装置1的壳体3并使下配合件10持续转动到右侧(即沿逆时针方向)状态下，他和她使连接装置1旋转，则上配合件30和壳体3彼此重叠，因而，上配合件30形成的矩形可以处于壳体3形成的矩形之内。上配合件30的矩形尺寸小于壳体3的矩形。因此，就可以通过连接孔7而将上配合件30和壳体3插入角铸件6a中，如图6B和图6C所示。
在通过连接孔7将上配合件30和壳体3插入角铸件6a之后，如果使用者握着下配合件10，然后放开它，则锁2可以在扭转弹簧5的弹力下而返回其初始状态。
如果上配合件30在其进入角铸件6的状态下返回其初始状态，则伸到壳体3外部的部分“B”(如图3B中的网格线所示)可以锁定在角铸件6a的内部。因此，位于锁2上部的上配合件30锁定在角铸件6a的内部，如图6D所示，因此连接装置1可以定位并固定于上角铸件6a。
在将连接装置1的上配合件30与上角铸件6a连接之后，利用起重机抬起上集装箱。然后，使用者使上集装箱下降，以便将连接装置1下部的下配合件10插入下角铸件6b的连接孔7中。
如果利用起重机使上集装箱下降并定位在下集装箱上，则连接装置1的下配合件10开始接触安装在下集装箱上角侧的下角铸件6b的连接孔7。
但是，如图3B所示，下配合件10旋转45度的角度，使其两个圆翼12突出于沿垂直矩形纵向的方向与壳体3对应的矩形外部。因此，圆翼12的倾斜面锁定在倾斜引导面8上。
接着，由于向下移动上集装箱产生的重量，两个圆翼12与下角铸件6b的倾斜引导面8相接触。由于圆翼12沿顺时针方向圆滑并且向下倾斜，因此下配合件10沿逆时针方向转动，如图6E所示。
如果下配合件10进入矩形的连接孔7并继续进入下角铸件6b内侧的操作空间4，如图5所示，则下配合件10在扭转弹簧5的弹力作用下返回其初始状态，其中扭转弹簧5的压缩来自于接触倾斜引导面8的同时沿逆时针方向旋转。因而，下配合件10锁定在下角铸件6b的内侧。
当下配合件10旋转并持续进入下角铸件6b的连接孔7时，看上去上配合件30可以与上角铸件6a分开，同时上、下配合件30、10与锁2一起以旋转轴20为中心旋转。
由于下配合件10的圆翼12的圆角与上配合件30的扭转角一致，因此由于伸出于超过连接孔7的壳体3外部的部分“C”(在图5中如网格线所示)的结构和操作，上配合件30不会从上角铸件6a释放。
如图6F所示，通过将锁2的下配合件10插入下角铸件6b的内侧，上角铸件6a定位在下角铸件6b上，从而上和下集装箱通过本发明的连接装置1组合在一起。
在堆放集装箱并利用本发明的连接装置1将它们连接起来后，可以将集装箱运输到其目的地。为了装卸集装箱，利用起重机提升上集装箱。
如图6G所示，当利用起重机升起上集装箱时，在圆翼12的最上表面形成并沿顺时针方向向下变细的倾斜翼面13锁定在贯穿下角铸件6b的壁而形成的连接孔7的内侧表面上。在此状态下，由于上集装箱继续提升以及下集装箱较为沉重，则下角铸件6b可以沿顺时针方向旋转。
如果在下配合件10的旋转过程中，下配合件10进入角铸件的连接孔7，如图5所示，则下配合件10可以在起重机施加的提升力作用下而与下角铸件6b松开。接着，上集装箱与下集装箱分离，可以准备好卸出其中所装的货物。
如上所述，由于扭转弹簧5的弹力，下配合件10与下角铸件6b松开并且锁2与下配合件10一起返回其初始状态，如图3A和图3B所示。此后，集装箱准备好卸出其中所装的货物。
同时，当使用本发明的连接装置装载在大型船舶的集装箱在航海途中时，由于海浪的作用经常出现船舶的摇晃。因此，船舶可能剧烈地上下颠簸。此时，船舶首先下降，然后由于船舶与船舶上装载的货物之间的重量差而使装在船舶上的集装箱在0.5秒延迟后下降。
接着，位于下配合件10上侧的倾斜翼面13会瞬时接触下角铸件6b连接孔7的角部分。因而，下配合件10可能会与下角铸件6b松开。
如上所述，通过拧入摩擦阻尼件33的内螺纹并进入上配合件30的螺栓，摩擦阻尼件33在配合槽34内与上配合件30配合，从而使摩擦阻尼件33接触角铸件6的内底面。摩擦阻尼件33是从分别具有高摩擦力的橡胶、聚氨酯和软合成树脂构成的组中选择的材料。当锁2的下配合件10和上配合件30整体结合在一起而开始瞬时旋转时，锁2的旋转得以延迟，因为摩擦阻力高的摩擦阻尼件33接触上角铸件6a的内下表面。此时，如果负载荷变大，则摩擦力随载荷的增大而增大。
如上所述，当船舶在波浪作用下出现颠簸时，正载荷变为负载荷的时刻与负载荷变为正载荷的时刻之间的时间为0.5秒。如果锁2的旋转延迟这一时间间隔，就可以阻止下配合件10与下角铸件6b的松开。
下面将更加详细地解释图8和图9所示的具有指示器44的本发明第二实施方式。
根据本发明，锁2可以在壳体3内旋转90度的角度。由于包括钢丝主体49、挂环形部分45和标记器46的指示器44安装在连接装置1中，因此使用者可以通过能伸出于第三槽43外部的标记器46，来获知锁2旋转预定的角度。如果标记器46伸出于壳体3的外部，就表示锁定在角铸件6a、6b中的连接装置1已经松开。或者选择地，如果标记器46进入壳体3内，就表示连接装置1已经锁定在角铸件6a、6b中。由于标记器46的作用，使用者可以用肉眼观察连接装置1当前的状态。
如图9A所示，在指示器44一端形成的挂环形部分45锁定在从旋转轴20圆周面一侧伸出的弹簧支柱21上。钢丝主体49的一部分缠绕在旋转轴20上，另一部分插入槽41、42、43中。在钢丝主体49另一端形成的标记器46位于第三槽43中。安装在钢丝主体49中部的垫圈47锁定在第一槽41a中，螺旋弹簧48定位并压缩在配合台阶部41a和标记器46之间。
如果包括配合件30、10和旋转轴20的锁2沿顺时针方向旋转从而松开，则钢丝主体49变松，如图9B所示。接着，设置在配合台阶部41a和标记器46之间的螺旋弹簧48拉伸，从而使标记器46从第三槽43伸出于壳体3外部。因此，使用者可以用肉眼观察连接装置1的松开状态。
作为选择，如果锁2沿逆时针方向旋转从而锁住，则钢丝主体49变紧，如图9A所示。接着，设置在配合台阶部41a和标记器46之间的螺旋弹簧48收缩，从而标记器46从壳体3外部进入第三槽43中。因而，使用者用肉眼可以看到连接装置1的锁状态。
如上所述，集装箱的自动连接装置包括锁，在将该锁插入角铸件的连接孔中/从该连接孔中分离的过程中，所述锁会受到扭转；一对壳体，该对壳体用于覆盖锁的旋转轴圆周面；以及扭转弹簧，用于使锁重新旋转到其旋转之前的初始状态，扭转弹簧安装在旋转轴的圆周面上。由于连接装置的这个简单结构，就可以实现显著地降低成本和提高商品价值。
此外，根据本发明的集装箱自动连接装置具有指示器，能使使用者用肉眼看到连接装置的当前状态。
当使用本发明的连接装置装载在大型船舶的集装箱在航海途中，由于海浪的作用出现船舶的摇晃，其中在正载荷变为负载荷的时刻与负载荷变为正载荷的时刻之间的时间间隔过程中，锁的旋转得以延迟，从而可以阻止下配合件与下角铸件松开。
虽然已经参考优选的实施方式描述了本发明，但本领域的普通技术人员应该明白的是，在不偏离本发明范围的情况下，可以做出不同的变化而且等价物可以替换其零件。另外，在不偏离其本质范围的情况下，可以做出多种修改，以使特殊状态或材料适应本发明的原理。因此，本发明并不限于为实施本发明而设计作为最优选形式公开的具体实施方式，本发明包括所有落入附属的权利要求范围内的实施方式。