CN104903226B - 缩短装卸时间的港口装卸设备的控制方法和港口装卸设备 - Google Patents

Abstract

通过如下控制起重机（10）的马达（22），使得不改变消耗的电量而缩短装卸时间，从集装箱（C1）的升降开始到基准速度（V0），与集装箱（C1）的载荷（W1）无关，都使集装箱（C1）以由作为恒定转矩区域（A2）的最大转矩的第1最大转矩（Tm）产生的恒定的第1加速度升降，从基准速度（V0）到根据载荷（W1）计算的最大速度（Vmax），每隔预先确定的恒定时间计算第2转矩，第2转矩是在恒定转矩区域（A2）中确定的与速度（V1）成反比的作为最大转矩的第2最大转矩（Tv）与保持用转矩（Tw）的差，通过算出的第2转矩以每隔恒定时间可变的第2加速度升降。

Description

缩短装卸时间的港口装卸设备的控制方法和港口装卸设备

技术领域

本发明涉及在使吊装货物升降的港口装卸设备中缩短了装卸时间的港口装卸设备的控制方法和港口装卸设备。

背景技术

近来，随着国际航线中的集装箱输送系统的迅速发展，集装箱船变得大型化，要求提高进行与集装箱船的货物的装卸的码头起重机、门式起重机、跨运车及卸货机等港口装卸设备的装卸效率。此外，作为社会性环境问题，要求削减CO2的节能化。这些提高港口装卸设备的装卸效率的做法会缩短装卸时间，即缩短使吊装货物升降的时间。如果装卸时间缩短，则相应地能够减少由港口装卸设备消耗的电力，带来节能化。

使用以往的电动机使吊装货物升降的港口装卸设备当在升降运动中加速或减速时，使电动机以恒定的加速度加减速。但是，在该以恒定的加减速使吊装货物升降的情况下，在加减速中产生的转矩中有富余。

这里，说明作为以往的港口装卸设备的码头起重机。如图7所示，码头起重机10X包括横梁部11、吊运车12、驾驶室13、集装箱吊具（吊具）14、线材15及机械室16X。该码头起重机10X利用集装箱吊具14从停靠在码头G上的船舶S将集装箱C（吊装货物）抓住，使用设置在机械室16X中的马达（未图示）使线材15升降并使吊运车12横移，从而向输送台车17进行集装箱C的交接。

该马达由集装箱C的载荷确定升降的最大速度，在达到其最大速度之前，以恒定的加速度或减速度进行集装箱C的升降。但是，相对于马达的最大输出，与集装箱C的升降无关地都将用于吊挂吊装载荷所需要的输出（以下称为保持用转矩）设定得较低。这是因为，选择当使额定载荷以额定速度升降时马达输出为100%的马达的情况较多。

所谓额定载荷，是指能够连续装卸（上升、下降、横移）的载荷，当马达以额定载荷进行上升加速时，能够输出额定输出的180%～200%的转矩。这是感应电动机（马达）的一般的特性，感应电动机在电源刚接入后能够输出额定转矩的125%左右的启动转矩，能够输出额定转矩的180%～200%的停动转矩。所谓启动转矩，是指在马达启动的瞬间输出的转矩，如果作用比该转矩大的负载则马达不起动，所以为比额定转矩大的转矩。另一方面，所谓停动转矩，是指马达在一定电压一定频率下能够输出的最大转矩，如果作用该转矩以上的负载，则马达停止。即，一般而言，在用于使吊装货物升降的港口装卸设备的马达中，在能够输出的转矩方面有富余。

于是有以下这样的起重机及起重机的控制方法：所述起重机包括马达、吊装货物保持用转矩计算部、最大转矩计算部和控制部，所述马达使吊装货物升降，所述吊装货物保持用转矩计算部基于吊装货物的载荷计算保持吊装货物所需要的吊装货物保持用转矩，所述最大转矩计算部计算马达能够输出的最大转矩，所述控制部基于从上述最大转矩减去上述吊装货物保持用转矩求出的吊装货物的加速转矩来进行上述马达的加速控制，缩短了吊装货物的上升下降时间（例如参照专利文献1）。

对专利文献1所记载的起重机的电动机的控制进行说明。在图8中表示该电动机的输出特性。该电动机具有输出与速度成正比且输出转矩为恒定的恒定转矩区域A2、和输出转矩与速度成反比且输出为恒定的恒定输出区域A3。将为了保持吊装货物所需要的保持用转矩Tw的区域设为保持用转矩区域31，将从为了使吊装货物升降而实际需要的转矩T1减去保持用转矩Tw而得到的转矩，即能够用于加速用的转矩的区域设为加速用转矩区域32。

在以往的起重机中，在使用作为比基准速度V0快的速度的恒定输出区域A3的情况下，由于恒定输出区域A3的转矩与速度成反比，所以根据吊装货物的载荷来确定升降的最大速度Vmax。此时的加速度在达到最大速度Vmax之前为恒定。

另一方面，专利文献1所记载的起重机的电动机从吊装货物的升降开始到基准速度V0，以与以往的起重机同样的加速度使吊装货物升降，以从在恒定输出区域A3中表示的最大转矩Tv减去保持用转矩Tw而得到的转矩，从基准速度V0到最大速度Vmax，以更快的加速度使吊装货物升降。此时将用于加速用的转矩区域设为可变转矩区域32X。通过利用该可变转矩区域32X，使得专利文献1所记载的电动机从基准速度V0到最大速度Vmax能够比以往的电动机更快地到达，相应地缩短了装卸时间。

但是，如图8所示，如果考虑电动机的输出特性，则可知在恒定转矩区域A2中有富余。

这里，对恒定转矩区域A2进行说明。通常，通过改变向电动机的电压来控制。在起动时预先使电压很低，如果速度上升则转矩下降，所以如果与此配合地逐渐将电压提高，则能够将转矩保持为恒定。此时将电动机的电流控制为恒定，输出随着速度而增加。将从该起动时的区域称为恒定转矩区域A2。该恒定转矩区域A2由于电压与速度成正比地增加，所以输出（消耗电力）与速度成正比地增加。

即，在恒定转矩区域A2内以更大的加速度动作，即使较早地达到基准速度V0，在以基准速度V0以上的最大速度Vmax以下动作的情况下，在恒定转矩区域A2内消耗的电力也大致不变。

这也可以根据下述的数式1了解。在数式1中，设马达消耗的总电量为TP，吊装货物的载荷为Wn，机械效率为η，上升高度为hn，上升速度为Vm。

［数式1］

。

在作为实际问题考虑的情况下，右边的项因为不到整体的1%，所以可以忽略。例如，如果设W=30吨，η=0.88，h=15m，V1=1m/s，则左边的项为5013，右边的项为4。因而，可知总电量不依赖于上升速度。由此，即使提高吊装货物的升降加速度，所消耗的电量也几乎不会增加。

专利文献1：日本特许第4616447号。

发明内容

于是，本发明的目的是提供一种港口装卸设备的控制方法和港口装卸设备，能够不改变消耗的电量而缩短从吊装货物的升降开始到达到基准速度的时间，缩短装卸时间，削减该缩短的量的由港口装卸设备消耗的能量。

用于解决上述问题的本发明的港口装卸设备的控制方法，是包括使吊装货物升降的电动机的港口装卸设备的控制方法，其特征在于，与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始至少到预先确定的基准速度，上述电动机都输出上述电动机能够输出的最大转矩。

根据上述方法，能够与吊装货物的载荷无关地都以电动机能够输出的最大转矩来控制电动机的动作。由此，能够以比以往大的加速度使吊装货物升降，所以装卸时间也能够缩短，相应于装卸时间缩短的量，能够削减消耗的电力。另一方面，如前所述，电动机的消耗的电力即使如前所述地使加速度增加也几乎不受影响。由此，相应于缩短的装卸时间的量，能够削减电力，所以能够降低港口装卸设备整体的消耗电力。

此外，在上述港口装卸设备的控制方法中，与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度，上述电动机都输出恒定转矩区域的第1最大转矩，在所述恒定转矩区域中输出转矩恒定地动作，从上述基准速度到根据上述吊装货物的载荷计算的最大速度，上述电动机都输出恒定输出区域的第2最大转矩，在所述恒定输出区域中输出转矩与速度成反比地下降。

根据该方法，能够将具有在基准速度之前具有恒定转矩区域此外从基准速度起具有恒定输出区域的输出特性的电动机控制为，与吊装货物的载荷无关，都能够输出在恒定转矩区域中表示的第1最大转矩和在恒定输出区域中表示的第2最大转矩。特别是，与以往相比，能够使升降速度达到基准速度的时间变早，在该时间的期间中能够延长使吊装货物升降的距离，所以能够缩短装卸时间。

在该电动机选择在使额定载荷以额定速度升降时输出为100%的电动机的情况下，将额定转矩区域的第1最大转矩优选设定为额定转矩以上，更优选设定为额定转矩的180%～200%的转矩。此外，基准速度可以任意地设定，但优选的是设定为作为被施加额定频率的额定电压的电动机使额定载荷升降的速度的额定速度。

除此以外，在上述港口装卸设备的控制方法中，至少在确定上述电动机的启动转矩的产生之前，利用停止机构将卷筒的旋转停止，所述卷筒通过上述电动机而将线材卷取和送出从而使上述吊装货物升降。

通常，在电动机的转速达到额定转速（额定速度）之前是V/f控制（电压÷频率=恒定的控制），在电动机刚启动后电压和频率较小，由此启动转矩也较小。于是，当频率较低时转矩变得过小，所以提高电压来进行转矩提升。由此，从电动机刚启动后，产生比保持用转矩大的启动转矩，所以能够保持吊装货物。

根据该方法，至少在确定电动机的启动转矩的产生之前，能够利用停止机构将卷筒的旋转停止。由此，当电动机不动作时，能够保持吊装货物，防止吊装货物的下落。利用该停止机构保持吊装货物时是将吊装货物吊挂在吊具上时、或从上升动作向下降动作转移时。

除此以外，在上述港口装卸设备的控制方法中，从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度，使上述吊装货物以由上述第1最大转矩产生的恒定的第1加速度升降；从上述基准速度到上述最大速度，每隔预先确定的恒定时间计算第2转矩，该第2转矩是上述第2最大转矩与根据上述吊装货物的载荷计算的保持用转矩的差，以由算出的上述第2转矩产生的每隔上述恒定时间可变的第2加速度升降。

根据上述方法，通过将恒定转矩区域的最大转矩与从恒定输出区域的最大转矩减去为了保持吊装货物而需要的保持用转矩的差的转矩用于吊装货物的升降的加速度，由此，能够更快地使吊装货物升降。特别是，通过与恒定输出区域的最大转矩配合地将以往没有使用的恒定转矩区域的最大转矩用于吊装货物的升降加速度，能够更快地达到基准速度。因此，能够缩短港口装卸设备，能够减少港口装卸设备所消耗的电量。

进而，在上述港口装卸设备的控制方法中，在达到上述基准速度之前的期间中，取得上述载荷的值，根据上述载荷计算上述最大速度。

根据该方法，能够在从将吊装货物吊挂到吊具上到电动机启动的期间中，或者在电动机启动而达到基准速度之前的恒定转矩区域中动作的期间中，计算吊装货物的载荷。在达到基准速度之前，与吊装货物的载荷无关地都利用全转矩。即，将保持吊装货物的转矩以外的转矩全部用于吊装货物升降的加速度，所以不需要在开始吊装货物的升降时计算载荷，不需要计算保持所需要的保持用转矩。于是，在进入恒定输出区域之前的期间中，能够在恒定转矩区域中动作的期间中计算在计算加速度时所需要的吊装货物的载荷和根据载荷而不同的最大速度。

用于解决上述问题的本发明的港口装卸设备，包括使吊装货物升降的电动机，在所述港口装卸设备中构成为包括控制装置，所述控制装置将上述电动机控制为，与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始至少到预先确定的基准速度，都能够输出上述电动机能够输出的最大转矩。

此外，在上述港口装卸设备中，上述控制装置在上述电动机上包括输出第1最大转矩的机构和输出第2最大转矩的机构，与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度，所述输出第1最大转矩的机构都输出恒定转矩区域的第1最大转矩，在所述恒定转矩区域中输出转矩恒定地动作，从上述基准速度到根据上述吊装货物的载荷计算的最大速度，所述输出第2最大转矩的机构都输出恒定输出区域的第2最大转矩，在所述恒定输出区域中输出转矩与速度成反比地下降。

根据上述结构，特别通过在达到基准速度之前电动机输出恒定转矩区域的第1最大转矩，能够使达到基准速度的时间变早，并且延长在该时间期间中前进的距离，所以能够缩短装卸时间。因此，能够抑制该缩短的量的消耗电力。

此外，在上述港口装卸设备中，包括停止机构，所述停止机构将卷筒的旋转停止，所述卷筒通过上述电动机而将线材卷取和送出从而使上述吊装货物升降，在上述控制装置中包括控制上述停止机构的机构，使得至少在确定上述电动机的启动转矩的产生之前将上述卷筒的旋转停止。

根据该结构，能够在确定电动机的启动转矩的产生之前，利用停止机构将卷筒的旋转停止。因此能够保持装卸。

除此以外，在上述港口装卸设备中，上述控制装置包括计算上述第1最大转矩的值的机构、计算上述第2最大转矩的值的机构、和每隔预先确定的恒定时间计算第2转矩的值的机构，所述第2转矩是上述第2最大转矩与根据上述吊装货物的载荷计算的保持用转矩的差，并且包括从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度使上述吊装货物以由上述第1最大转矩产生的第1加速度升降的机构、和从上述基准速度到上述最大速度使上述吊装货物以由上述第2转矩产生的每隔上述恒定时间变化的第2加速度升降的机构。

根据该结构，基准速度之前的第1加速度和从基准速度到最大速度的第2加速度比以往的加速度大。由此，也能够较快地达到根据吊装货物的载荷计算的最大速度，所以能够缩短装卸时间。

进而，在上述港口装卸设备中，包括在达到上述基准速度之前的期间中取得上述吊装货物的载荷的值的机构、根据上述载荷计算上述最大速度的机构。

根据该结构，在吊装货物的载荷及其保持用转矩及其最大速度成为必需的恒定输出区域之前，能够取得载荷，来计算最大速度。取得载荷的机构使用通过在恒定加速运转中测量马达电流和速度来取得的机构、或通过安装在起重机上的测力计测量吊装货物的载荷的机构。此外，也可以使用在装卸前预先取得吊装货物的载荷并预先输入到控制装置中的机构。能够根据所取得的载荷与电动机的输出特性的恒定输出区域的关系，来确定电动机的最大升降转速，并计算最大速度。

根据本发明，能够不改变消耗的电量而缩短从吊装货物的升降开始到达到基准速度的时间，并缩短装卸时间，从而能够削减该缩短的量的由港口装卸设备消耗的能量。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的起重机的概略图。

图2是表示图1的马达的转矩特性的图。

图3是表示本发明的第1实施方式的起重机的控制方法的流程图。

图4是表示本发明的第2实施方式的起重机的概略图。

图5是表示本发明的第2实施方式的起重机的控制方法的流程图。

图6是表示本发明的第1实施方式的起重机的上升速度和时间的图。

图7是表示以往的起重机的侧视图。

图8是表示以往的起重机的电动机的转矩特性的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的港口装卸设备的控制方法和港口装卸设备进行说明。另外，对于与以往相同的结构及动作使用相同的附图标记，并省略其说明。此外，作为本发明的实施方式的港口装卸设备，以进行与集装箱船的货物的装卸的码头起重机（以下称为起重机）为例进行说明，但本发明的实施方式的港口装卸设备并不限定于起重机。只要是使用电动机使吊装货物升降的港口装卸设备就可以，例如可以应用到码头起重机、门式的移动起重机、巨型起重机、动臂起重机、塔式起重机、卸货起重机、桥式起重机及跨运车等港口装卸设备中。

本发明的第1实施方式的起重机10除了图7所示的以往的起重机的结构以外，如图1的概略图所示，在机械室16中包括控制装置20、变换器21、马达（电动机）22、减速器23、制动器（停止机构）24、卷筒25及速度传感器26。此外，在驾驶室13中包括驾驶装置27。

当装卸集装箱等吊装货物时，搭乘在驾驶室13中的驾驶员操作驾驶装置27。控制装置20接收该操作信号，经由变换器21使马达22旋转。通过该马达22的旋转，卷筒25将线材卷取或送出，进行吊运车的横移及吊具的升降。

变换器21可以使用通常的变换器，但优选的是能够在使马达22达到基准速度之前进行V/f控制且从基准速度起进行矢量控制的矢量控制变换器。所谓V/f控制，是指电压与频率的比为恒定的控制方法。另一方面，所谓矢量控制，是指将马达22的转矩将流经马达22中的电流分解为励磁电流和负载电流并考虑相位来控制电压及频率的方法。该矢量控制变换器在负载或转速的急剧变化时也没有转矩的紊乱，稳定地进行动作，所以能够控制马达22的输出转矩，控制升降速度。

制动器24是能够将通过来自马达22的动力而旋转的卷筒25的旋转停止的装置。该制动器24可以使用鼓式制动器、带式制动器、盘式制动器、机械制动器或过电流制动器等。此外，使该制动器24与驾驶装置27的操作连动，并通过控制装置20进行控制。

速度传感器26由MR元件（磁阻元件）形成，是检测卷筒25的旋转角度的传感器。该速度传感器26的结构并不限定于上述结构，只要是控制装置20能够计算马达22的转速R1及速度V1那样的能够取得数据的结构即可。

对马达22的输出特性进行说明。在本发明中，对马达的种类没有特别地限定，优选的是变换器专用恒定转矩马达，可以是无传感器的通过矢量控制进行控制的马达。

在图2中表示该马达22能够使用的转矩与转速的关系。

在实际使用的情况下，如图2所示，该马达22具有基准转速R0（基准速度V0的转速），以其基准转速R0为边界线，包括转矩为恒定的恒定转矩区域A2、和转矩与转速（速度）成反比且输出为恒定的恒定输出区域A3。此外，设恒定转矩区域A2的最大值为第1最大转矩Tm，设恒定输出区域A3的最大值为与转速成反比的第2最大转矩Tv。除此以外，基准速度V0可以任意地设定，但为了使马达22安全地动作，优选的是设定为额定速度。

当从变换器21送来的电流的频率和电压低时，该马达22的启动转矩小。在马达22的转速成为基准转速R0（基准速度V0）之前，如上述那样进行V/f控制，频率和电压为恒定且增大。由于其启动转矩小，实际不能利用，所以使电压暂时增大，将转矩提升。这是转矩提升。由此，在马达22刚启动后，产生保持吊装货物的保持用转矩以上的转矩。

这里，设升降的集装箱为具有载荷W1的集装箱C1。设载荷W1为比额定载荷轻的载荷。设为了保持该集装箱C1而需要的转矩为保持用转矩Tw，设使集装箱C1升降的实际的速度为速度V1，设升降的最大速度为最大速度Vmax。此外，设实际的速度V1时的实际的转速为R1。除此以外，设使集装箱C1升降的实际的转矩为转矩T1。

本发明的第1实施方式的起重机10的马达22在恒定转矩区域A2内包括第1保持用转矩区域31a和第1转矩区域32a，在恒定输出区域A3内包括第2保持用转矩区域31b和第2转矩区域32b。

第1保持用转矩区域31a和第2保持用转矩区域31b是表示各区域A2及A3内的保持用转矩Tw的区域。第1转矩区域32a是表示在恒定转矩区域A2中表示的作为最大转矩的第1最大转矩Tm与保持用转矩Tw的差的第1转矩的区域。第2转矩区域32b是表示在恒定输出区域A3中表示的作为最大转矩的第2最大转矩Tv与保持用转矩Tw的差的第2转矩的区域。

因而，当马达22使集装箱C1升降时使用的转矩区域在恒定转矩区域A2内是第1保持用转矩区域31a和第1转矩区域32a，在恒定输出区域A3内是第2保持用转矩区域31b和第2转矩区域32b。

将作为恒定转矩区域A2的最大转矩的第1最大转矩Tm优选地设定为额定转矩T0以上，更优选地设定为额定转矩T0的180%～200%。

对从上述起重机10的升降开始到达到基准速度V0的动作进行说明。在使集装箱C1升降的情况下，使集装箱吊具14下降，确认着地。该着地的确认通过由限位开关（未图示）检测到集装箱吊具14被放置到集装箱C1上来进行。接着，将下降动作停止，将制动器24关闭。如果制动器24关闭，并停止卷筒25的旋转，则集装箱吊具14通过扭锁（未图示）将集装箱C1固定。

接着，从变换器21向马达22供电。并且，如果能够确定马达22的启动转矩的产生，则将制动器24打开，使卷筒25旋转。由此，开始集装箱C1的升降。

从升降开始到达到基准速度V0为止，变换器21对马达22进行V/f控制，与集装箱C1的载荷（这里是集装箱C1的载荷W1）无关，都以第1最大转矩Tm使集装箱C1升降。即，使集装箱C1升降的实际的转矩T1为第1最大转矩Tm。此时的加速度可以根据在第1转矩区域32a中确定的第1转矩来求出。在第1保持用转矩区域31a中确保保持集装箱C1的保持用转矩Tw，所以在集装箱C1的升降中途，没有集装箱C1下落等的危险。

根据上述动作，在恒定转矩区域A2内，能够以第1最大转矩Tm使集装箱C1升降，与以往的起重机相比，能够缩短达到基准速度V0的时间，所以能够缩短装卸时间。因此，能够将该缩短的量消耗的电力削减，所以能够节能化。

此外，由于与吊装货物的载荷无关而都以第1最大转矩Tm升降，所以不需要复杂的测量及计算。

接着，如图3所示，说明本发明的第1实施方式的起重机10的控制方法S1。此外，该控制方法是使吊装货物升降、加速运转及减速运转中都共用的控制方法。由此，这里对使集装箱C1上升时的控制方法S1进行说明。

当开始装卸时，进行使集装箱吊具14下降的步骤S2。接着，进行判断集装箱吊具14是否在集装箱C1上着地的步骤S3。在步骤S3中，由设置在集装箱吊具14上的限位开关（未图示）确认着地。如果在步骤S3中确认着地，则接着进行将集装箱吊具14的下降停止的步骤S4。接着，将制动器24关闭，进行将卷筒25的旋转停止的步骤S5。当卷筒的旋转停止时，进行将集装箱C1吊挂到集装箱吊具14上的步骤S6。此时，利用集装箱吊具14的扭锁（未图示）将集装箱C1固定。

接着，进行开始从变换器21向马达22供电的步骤S7。此时，变换器21进行电压与频率的比恒定的V/f控制，但如果电压和频率小，则启动转矩变得比额定转矩T0小，所以进行仅使电压增大的转矩提升。由此，能够从马达22的启动起得到保持集装箱C1的转矩。

接着，进行判断是否确定了马达22的启动转矩的产生的步骤S8。在没有产生启动转矩的情况下，再次返回到步骤S7。如果确定了启动转矩的产生，则将制动器24打开，进行开始卷筒的旋转的步骤S9。

接着，与吊装货物的载荷（这里是集装箱C1的载荷W1）无关，马达22都进行以在恒定转矩区域A2中表示的作为最大转矩的第1最大转矩Tm上升的步骤S10。在该步骤S10中，不需要测量集装箱C1的载荷W1等，此外，由于第1最大转矩Tm比保持用转矩Tw大，所以不需要计算保持用转矩Tw。在与装卸开始同时，将马达22的转矩设定为第1最大转矩Tm，使集装箱C1上升。

这里，在步骤S10中使集装箱C1升降的第1加速度可以通过第1最大转矩Tm与保持用转矩Tw的差的第1转矩求出。该第1加速度为大致恒定的值。在该步骤S10中，变换器21也进行V/f控制，控制马达22以第1最大转矩Tm动作。

接着，进行判断是否计算了集装箱C1的载荷W1的步骤S11。由于到此为止没有计算集装箱C1的载荷W1，所以进行下一个取得集装箱C1的载荷W1的步骤S12。步骤S12是这样的步骤：利用变换器21测量流经马达22的电流，利用测量卷筒25的旋转的速度传感器26测量速度V1，根据这些电流和速度V1计算载荷W1。

如果取得集装箱C1的载荷W1，则接着进行计算集装箱C1的上升的最大速度Vmax的步骤S13。马达22的输出特性预先存储在控制装置20中，使用所取得的载荷W1和其输出特性（参照图2）计算最大速度Vmax。该步骤S12的载荷的取得方法并不限定于上述方法，例如也可以是使用在利用起重机1装卸前取得的数据的方法。此外，步骤S13的计算最大速度的方法也并不限定于上述方法。

接着，进行判断集装箱C1的上升速度V1是否达到了基准速度V0的步骤S14。在没有达到基准速度V0的情况下再次返回到步骤S10。在速度V1达到了基准速度V0的情况下，进行计算作为恒定输出区域A3的与速度V1成反比的最大转矩的第2最大转矩Tv的步骤S15。从该步骤S15起，变换器21进行矢量控制。所谓矢量控制，是指根据流经马达22的电流和电压的相位角推测转矩和转速并基于此使电压和频率变化而得到目的转矩和转速的控制方法。这是因为，马达22等电动机越是提高转速，则内部阻力越增加，必须将电流分解为励磁电流和负载电流来控制。该矢量控制是使用速度传感器的控制方法，但也可以是不使用速度传感器来控制的无传感器的矢量控制。此外，也可以代替矢量控制而使用转差频率控制。

该步骤S15的计算第2最大转矩Tv的方法可以使用根据该时刻的速度V1并根据马达22的输出特性计算的方法、或根据上述变换器21的矢量控制来推测的方法等。第2最大转矩Tv由于与速度V1成反比，所以步骤S15每当速度V1变化时计算的第2最大转矩Tv的值不同。从该步骤S15到后述的步骤S17，每隔恒定单位时间进行，每次都计算第2最大转矩Tv。

如果算出第2最大转矩Tv，则接着进行以第2最大转矩Tv使集装箱C1上升的步骤S16。计算在步骤S15中算出的最大转矩Tv与根据在步骤S12中取得的载荷W1算出的保持用转矩Tw的差的第2转矩。利用该算出的第2转矩，使集装箱C1以可变的第2加速度升降。

这里，在恒定转矩区域A2中加速的情况下，由于只要保持用转矩Tw与加速的第2转矩（第2最大转矩Tv与保持用转矩Tw的差转矩）的和不超过马达22的最大输出（第2最大转矩Tv）即可，所以可以用下述的数式2～5表示，能够主动地控制第2加速度。设当前的上升速度为V1（m/s），载荷为W1（吨），惯性力矩为ΣGD2，额定速度为V0（m/s），额定马达转速为N0（rpm），机械效率为η，转速与速度的比为α。此外，设恒定转矩区域A2的恒定输出为Pmax。设数式2为上升加速度，数式3为上升减速度，数式4为下降加速度，数式5为下降减速度。

［数式2］

［数式3］

［数式4］

［数式5］

。

接着，在一定期间，例如10ms～100ms期间后，进行判别速度V1是否达到了最大速度Vmax的步骤S17。如果在步骤S17中速度V1不到最大速度Vmax，则返回到步骤S15，再次根据此时的速度V1计算第2最大转矩Tv，进行步骤S16。该反复进行直到速度V1达到最大速度Vmax。

如果速度V1达到最大速度Vmax，则接着进行以最大速度Vmax上升的步骤S18。接着，进行判断是否达到了使集装箱C1上升的目标高度（从集装箱C1的实际的上升高度减去以上升减速动作上升的高度而得到的高度）的步骤S19。如果在步骤S19中判断为达到目标高度，则接着进行将上升停止的步骤S20。接着，进行将制动器24关闭并将卷筒25的旋转停止的步骤S21，控制完成。

根据上述起重机10的控制方法S1，当使集装箱C1升降时，能够以第1转矩以恒定的第1加速度升降直到成为基准速度V0，第1转矩是在马达22的恒定转矩区域A2中确定的作为最大转矩的第1最大转矩Tm与保持用转矩Tw的差，以第2转矩从基准速度V0到最大速度Vmax以可变的第2加速度升降，第2转矩是在恒定输出区域A3中确定的作为最大转矩的第2最大转矩Tv与保持用转矩Tw的差，所以能够缩短装卸时间。由此，能够以装卸时间缩短了的量削减起重机10消耗的电力。

特别是从升降开始到基准速度V0，与集装箱C1的载荷W1无关，都以第1最大转矩Tm进行升降，所以不进行复杂的控制，能够将达到基准速度V0的时间缩短，并且能够使在该时间期间升降的距离也增长。

此外，在确定马达22的启动转矩的产生之前，即马达22启动之前，或马达22的升降动作的切换时，通过利用制动器24将卷筒25的旋转停止，能够保持集装箱C1。当马达22启动时，通过转矩提升，能够产生集装箱C1的保持所需要的转矩。

接着，参照图4对本发明的第2实施方式的起重机29进行说明。起重机29在图1中所示的本发明的第1实施方式的起重机10的集装箱吊具14中包括测力计28。其他结构是相同的。该测力计28是将载荷或力转换为电信号的传感器，优选的是使用拉伸型的S字型测力计等。测力计28也可以在上述的控制方法S1中使用，在控制方法S1的步骤S12中能够取得集装箱C1的载荷W1。

根据上述结构，为了取得集装箱C1的载荷W1而使用测力计28，由此能够更快且精密地测量。此外，由于测力计28与其他传感器相比成本较便宜且寿命较长，所以能够降低起重机10的制造成本。

接着，参照图5说明与上述图4的控制方法S1不同的起重机29的控制方法S30。从步骤S31到步骤S35是与上述控制方法S1相同的控制。接着，进行取得集装箱C1的载荷W1的步骤S36。步骤S36是利用测力计28计算载荷W1的步骤。当利用测力计28取得集装箱C1的载荷W1时，接着进行计算集装箱C1的上升的最大速度Vmax的步骤S37。该最大速度Vmax的计算方法与上述控制方法S1相同。

之后，步骤S38～步骤S50与上述控制方法S1相同。

根据上述起重机29的控制方法S30，能够在使集装箱C1上升之前测量集装箱C1的载荷W1。因此，从马达22启动后，只要仅进行马达22的控制即可，所以能够使控制简单化。

图6是表示利用本发明的实施方式的起重机10的控制方法S1使吊装货物上升时的速度和时间的图。在该图6中，作为比较对象也示出了利用以往的起重机10X上升时的速度和时间。载荷W1、最大速度V1max、基准速度V0在各起重机中是共用的。设实施方式的起重机10达到基准速度V0的时间为t1，达到最大速度V1max的时间为t3，上升完成的时间为t5。设以往的起重机10X达到基准速度V0的时间为t2，达到最大速度V1max的时间为t4，上升完成的时间为t6。

实施方式的起重机10和以往的起重机10X的最大速度V1max相同，但由于实施方式的起重机10达到最大速度V1max的时间t3较早，所以可知完成的时间t5也相应地变早。特别是，起重机10与以往的起重机10X相比达到基准速度V0的时间t1较早。除此以外，由于加速度也较大，所以达到基准速度V0的时刻的移动距离也变长。这是因为能够在从上升开始起立即以第1最大转矩Tm使集装箱C1上升。由此，与以往的起重机10X相比，实施方式的起重机10能够进一步缩短装卸时间。

除此以外，起重机10的上升的加速度从上升开始到基准速度V0（0～t1的区间）使用恒定的第1加速度，从基准速度V0到最大速度V1max（t1～t3的区间）使用可变的第2加速度。该第2加速度的最大值必定比第1加速度小。另一方面，以往的起重机10X从基准速度V0到最大速度V1max（t2～t4的区间）比到此为止的加速度暂时增大，所以在吊装货物上作用冲击，不能实现稳定的上升。

为了使吊装货物安全地升降，优选的是将加速度的变化尽可能平缓地控制，本发明的起重机10及起重机29从上升开始起恒定地以第1加速度加速，从基准速度V0起以从第1加速度逐渐减小的第2加速度进行，所以能够使加速度的变化变得平缓。因此，能够安全地进行吊装货物的升降。

上述控制方法S1及S2并不限于起重机10及20的升降动作，在吊运车12的横移动作中也可以使用。此外，并不限于起重机10及20，只要是通过动作的对象物的载荷使输出变动的电动机就能够利用。

工业实用性

本发明的港口装卸设备能够不改变消耗的电量而缩短装卸时间，能够削减该缩短的量的装卸设备所消耗的能量。因此，作为消耗能量少的港口装卸设备，能够用于码头起重机、门式的移动起重机、巨型起重机、动臂起重机、塔式起重机、卸货起重机、桥式起重机及跨运车等港口装卸设备中。

附图标记说明

10 起重机

11 横梁部

12 吊运车

13 驾驶室

14 吊具

15 线材

16 机械室

17 输送台车

20 控制装置

21 变换器

22 马达（电动机）

23 减速装置

24 制动器（停止机构）

25 卷筒

26 速度传感器

27 驾驶装置

28 测力计

G 码头

S 船舶

C 集装箱（吊装货物）。

Claims (12)

1.一种港口装卸设备的控制方法，所述港口装卸设备包括使吊装货物升降的电动机，其特征在于，

与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始至少到预先确定的基准速度，都以上述电动机能够输出的最大转矩升降上述吊装货物，成为前述基准速度后的加速度比成为前述基准速度前的加速度低，上述最大转矩大于上述电动机的额定转矩。

2.如权利要求1所述的港口装卸设备的控制方法，其特征在于，

与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度，上述电动机都输出恒定转矩区域的第1最大转矩，在所述恒定转矩区域中输出转矩恒定地动作，从上述基准速度到根据上述吊装货物的载荷计算的最大速度，上述电动机都输出恒定输出区域的第2最大转矩，在所述恒定输出区域中输出转矩与速度成反比地下降。

3.如权利要求1或2所述的港口装卸设备的控制方法，其特征在于，

至少在确定上述电动机的启动转矩的产生之前，利用停止机构将卷筒的旋转停止，所述卷筒通过上述电动机而将线材卷取和送出从而使上述吊装货物升降。

4.如权利要求2所述的港口装卸设备的控制方法，其特征在于，

从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度，使上述吊装货物以由上述第1最大转矩产生的恒定的第1加速度升降；

从上述基准速度到上述最大速度，每隔预先确定的恒定时间计算第2转矩，该第2转矩是上述第2最大转矩与根据上述吊装货物的载荷计算的保持用转矩的差，以由算出的上述第2转矩产生的每隔上述恒定时间可变的第2加速度升降。

5.如权利要求2所述的港口装卸设备的控制方法，其特征在于，

在达到上述基准速度之前的期间中，取得上述载荷的值，根据上述载荷计算上述最大速度。

6.如权利要求1所述的港口装卸设备的控制方法，其特征在于，

上述电动机能够输出的最大转矩设定为上述电动机的额定转矩的180%～200%。

7.一种港口装卸设备，包括使吊装货物升降的电动机，其特征在于，

该港口装卸设备包括控制装置，所述控制装置进行以下控制：与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始至少到预先确定的基准速度，都以上述电动机能够输出的最大转矩升降上述吊装货物，成为前述基准速度后的加速度比成为前述基准速度前的加速度低，上述最大转矩大于上述电动机的额定转矩。

8.如权利要求7所述的港口装卸设备，其特征在于，

上述控制装置在上述电动机上包括输出第1最大转矩的机构和输出第2最大转矩的机构，与上述吊装货物的载荷无关，从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度，所述输出第1最大转矩的机构都输出恒定转矩区域的第1最大转矩，在所述恒定转矩区域中输出转矩恒定地动作，从上述基准速度到根据上述吊装货物的载荷计算的最大速度，所述输出第2最大转矩的机构都输出恒定输出区域的第2最大转矩，在所述恒定输出区域中输出转矩与速度成反比地下降。

9.如权利要求7或8所述的港口装卸设备，其特征在于，

该港口装卸设备包括停止机构，所述停止机构将卷筒的旋转停止，所述卷筒通过上述电动机而将线材卷取和送出从而使上述吊装货物升降，上述控制装置包括控制上述停止机构的机构，使得至少在确定上述电动机的启动转矩的产生之前将上述卷筒的旋转停止。

10.如权利要求8所述的港口装卸设备，其特征在于，

上述控制装置包括计算上述第1最大转矩的值的机构、计算上述第2最大转矩的值的机构、和每隔预先确定的恒定时间计算第2转矩的值的机构，所述第2转矩是上述第2最大转矩与根据上述吊装货物的载荷计算的保持用转矩的差，

并且包括从上述吊装货物的升降开始到上述基准速度使上述吊装货物以由上述第1最大转矩产生的第1加速度升降的机构、和从上述基准速度到上述最大速度使上述吊装货物以由上述第2转矩产生的每隔上述恒定时间变化的第2加速度升降的机构。

11.如权利要求8所述的港口装卸设备，其特征在于，

该港口装卸设备包括在达到上述基准速度之前的期间中取得上述吊装货物的载荷的值的机构、根据上述载荷计算上述最大速度的机构。

12.如权利要求7所述的港口装卸设备，其特征在于，

上述电动机能够输出的最大转矩设定为上述电动机的额定转矩的180%～200%。