CN110194419A - 甲板起重机系统及甲板起重机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种不限制起重臂的可动区域而能够防止船上及船外的障碍物与起重臂碰撞的甲板起重机系统及甲板起重机的控制方法。甲板起重机系统具有：甲板起重机(10)，其具有相对于船上的甲板可旋转及可俯仰的起重臂(12)；障碍物检测装置(30)，其检测障碍物向感知区域内部的侵入，该感知区域以将起重臂(12)的侧面及下表面的至少一方覆盖的方式进行划定；驱动装置，其驱动甲板起重机(10)；控制装置，其对甲板起重机(10)及驱动装置进行控制，并且在障碍物检测装置(30)检测到障碍物的情况下使驱动装置停止。

Description

甲板起重机系统及甲板起重机的控制方法

技术领域

本发明涉及甲板起重机系统及甲板起重机的控制方法。

背景技术

在船舶中，作为装卸货物的机械设备，具有多个甲板起重机。这样的甲板起重机具有在作业中防止邻接的甲板起重机的起重臂彼此碰撞的防起重臂碰撞功能。在专利文献1中记载有使邻接的起重臂彼此的距离为预先设定值以上的方式通过限位开关的旋转限制及俯仰限制来防止碰撞的方法之一例。

专利文献1：(日本)特开2016－182907号公报

在此，专利文献1这样的防起重臂碰撞功能对于同一船上的甲板起重机彼此的碰撞是有效的，但是在港口配置的龙门式起重机等码头设备与起重臂接近的情况下，有可能不能检测到该接近。另外，在专利文献1的起重臂的防碰撞功能下，在起重臂彼此可能接触的区域，一方的起重臂的可动区域被限制。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而设立的，其目的在于提供不限制起重臂的可动区域而能够防止船上及船外的障碍物与起重臂碰撞的甲板起重机系统及甲板起重机的控制方法。

本发明的甲板起重机系统的特征在于，具有：甲板起重机，其具有相对于船上的甲板可旋转及可俯仰的起重臂；障碍物检测装置，其检测障碍物向感知区域内部的侵入，所述感知区域以将所述起重臂的侧面及下表面的至少一方覆盖的方式进行划定；驱动装置，其对所述甲板起重机进行驱动；控制装置，其对所述甲板起重机及所述驱动装置进行控制，并且在所述障碍物检测装置检测到障碍物的情况下，使所述驱动装置停止。

根据该构成，不限制起重臂的可动区域，能够防止起重臂与障碍物碰撞。另外，由于检测到侵入感知区域的障碍物，故而能够与本甲板起重机在动作中或停止中无关地检测障碍物。另外，能够与障碍物是否可动无关地检测障碍物。即，能够防止起重臂与船上及船外的障碍物碰撞。

另外，优选的是，所述障碍物检测装置具有配置在所述起重臂的侧面及下表面的至少一方的传感器，利用所述传感器检测侵入到所述感知区域的障碍物。根据该构成，能够容易地划定适当的感知区域。

另外，优选的是，所述传感器包含超声波传感器。根据该构成，能够不受到材质及颜色的影响而适当地检测障碍物。另外，超声波传感器由于对尘埃及水的耐性强，故而即使在湿气及水气重的海上也能够适当地检测障碍物。

另外，优选的是，所述障碍物检测装置中，所述超声波传感器的信号发送方向为以与所述起重臂的侧面或下表面垂直的方向为中心放射状地扩展的方向。根据该构成，由于能够以将起重臂的侧面或下表面覆盖的方式有效地划定适当的感知区域，故而能够节约在起重臂的侧面或下表面设置的超声波传感器的数量。

另外，所述传感器也可以包含红外线传感器。根据该构成，由于红外线传感器的响应速度快，故而能够迅速地检测障碍物侵入到检测区域。

另外，优选的是，所述障碍物检测装置中，所述红外线传感器的发光方向为沿着所述起重臂的侧面或下表面的长度方向的方向。根据该构成，由于能够以将起重臂的侧面或下表面覆盖的方式有效地划定适当的感知区域，故而能够节约在起重臂的侧面或下表面设置的红外线传感器的数量。

另外，优选的是，具有在所述障碍物检测装置检测到障碍物的情况下输出警告信息的通知部。根据该构成，操纵者及监督者能够迅速地掌握甲板起重机已紧急停止的情况。

另外，本发明的甲板起重机系统的控制方法中，该甲板起重机具有相对于船上的甲板可旋转及可俯仰地配置的起重臂，其中，具有：判定步骤，判定障碍物是否位于感知区域的内部，该感知区域以将所述起重臂的侧面及下表面的至少一方覆盖的方式进行划定；停止步骤，在所述判定步骤中判定为障碍物位于所述感知区域内部的情况下，使所述甲板起重机停止。

根据该构成，能够不限制起重臂的可动区域而防止起重臂与障碍物碰撞。另外，由于检测到侵入感知区域的障碍物，故而能够与本甲板起重机处于动作中或停止中无关地检测障碍物。另外，能够与障碍物是否可动无关地检测障碍物。即，能够防止起重臂与船上及船外的障碍物碰撞。

另外，优选的是，包含在所述判定步骤中判定为障碍物位于所述感知区域内部的情况下，输出警告信息的通知步骤。根据该构成，操纵者及监督者能够迅速地掌握甲板起重机已紧急停止的情况。

另外，优选的是，所述停止步骤使驱动所述甲板起重机的液压泵的主电动机停止。根据该构成，在紧急停止时因过负荷而停止时，能够抑制动力系统零件的损耗。

根据本发明，能够不限制起重臂的可动区域而防止船上及船外的障碍物与起重臂碰撞。

附图说明

图1是本实施方式的甲板起重机系统的示意图；

图2是本实施方式的甲板起重机的示意图；

图3是表示本实施方式的甲板起重机及船外的障碍物之一例的概略平面图；

图4是表示本实施方式的甲板起重机及船外的障碍物之一例的概略平面图；

图5是表示本实施方式的甲板起重机及船内的障碍物之一例的概略侧面图；

图6是表示本实施方式的甲板起重机及船内的障碍物之一例的概略侧面图；

图7是表示本实施方式的甲板起重机的控制方法的流程图。

附图标记说明

10：甲板起重机

11：旋转体

11a：通知部

12：起重臂

12a：基端部

12b：前端部

13：旋转装置

13a：传递机构

14：俯仰装置

14a、15a：鼓

15：升降装置

16：台架

16a：支承面

17：滑轮

18：升降用缆线

18a：钩

19：俯仰用缆线

20：起重臂支架

30：障碍物检测装置

32：传感器

40：驱动装置

41：主电动机

42：液压回路

43：液压泵

44：工作油送出管

50：控制装置

90：龙门式起重机

100：甲板起重机系统

101：船舶

102：甲板

C：货物

AX1：旋转轴

AX2：俯仰轴

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的甲板起重机系统的实施方式进行详细说明。另外，并非由该实施方式限定本发明。下述实施方式中的构成要素包含本领域技术人员可置换且容易置换的构成要素、或者实质上相同的构成要素。另外，能够将以下记载的构成要素适当组合。另外，在以下的实施方式的说明中，对同一构成标注同一标记，对不同的构成标注不同的标记。

首先，使用图1对本实施方式的甲板起重机系统100的构成进行说明。图1是本实施方式的甲板起重机系统的示意图。甲板起重机系统100设置在货船等船舶101的甲板102上，是在相对于船舶101进行货物C的装卸作业等时使用的作业机械。甲板起重机系统100具有甲板起重机10、障碍物检测装置30(参照图2)、驱动装置40及控制装置50。甲板起重机10在甲板102上设有多台，在本实施方式中例如设有4台，但台数不限于此。

在本实施方式中，驱动装置40为液压驱动装置。驱动装置40具有主电动机41和液压回路42。主电动机41例如从船舶101的电源部等接受电力供给而产生旋转驱动力。液压回路42具有多个液压泵43(图示为4个)、工作油送出管44(图示为4个)。液压泵43通过主电动机41的旋转驱动力将工作油向工作油送出管44送出。工作油送出管44设有控制工作油的阀等。工作油送出管44使从液压泵43送出的工作油在后述的旋转装置13、俯仰装置14及升降装置15流通。

控制装置50控制包含甲板起重机10及驱动装置40的各部的动作。控制装置50既可以由控制电路实现，也可以由PLC(programmable logic controller)实现。控制装置50也可以对主电动机41、液压泵43、工作油送出管44的阀等进行控制。控制装置50既可以配置在船舶101上，也可以配置在与船舶101不同的场所。

接着，使用图2对本实施方式的甲板起重机10的构成进行说明。图2是本实施方式的甲板起重机的示意图。甲板起重机10具有旋转体11、起重臂12、旋转装置13、俯仰装置14及升降装置15。

旋转体11配置在设于船舶101的台架16上。旋转体11设置为可绕与台架16的支承面16a正交的旋转轴AX1的轴线旋转。旋转体11具有发出警报(警告信息)的通知部11a。通知部11a使用例如通过声、光、各种显示等发出警报的设备。

起重臂12为棒状部件，基端部12a安装在旋转体11上。起重臂12在基端部12a可绕与水平方向平行的俯仰轴AX2的轴线摆动。起重臂12在前端部12b具有滑轮17。在滑轮17上套绕有用于吊起货物C的升降用缆线18。升降用缆线18的基端部安装在后述的升降装置15的鼓15a上。升降用缆线18在前端部具有用于钩挂货物C的钩18a。在起重臂12上安装有俯仰用缆线19。俯仰用缆线19的一端部安装在起重臂12中的基端部12a与前端部12b之间的部分，另一端部安装在后述的俯仰装置14的鼓14a上。

旋转装置13通过驱动装置40的驱动力使旋转体11绕旋转轴AX1的轴线旋转。旋转装置13具有将驱动装置40的驱动力向旋转体11传递的传递机构13a。

俯仰装置14通过驱动装置40的驱动力使鼓14a旋转，使起重臂12绕俯仰轴AX2的轴线摆动。俯仰装置14通过卷绕俯仰用缆线19而使起重臂12向仰角方向(前端部12b向上侧移动的方向)摆动。俯仰装置14通过将俯仰用缆线19放出而使起重臂12向俯角方向(前端部12b向下侧移动的方向)摆动。这样，俯仰装置14通过进行俯仰用缆线19的卷绕及放出，使起重臂12向仰角方向及俯角方向摆动。起重臂12在位于俯角方向的端部时，载置在起重臂支架20上。

升降装置15通过驱动装置40的驱动力使鼓15a旋转，进行升降用缆线18的卷绕及放出。升降装置15通过卷绕升降用缆线18而使钩18a上升。升降装置15通过将升降用缆线18放出而使钩18a下降。这样，升降装置15通过进行升降用缆线18的卷绕及放出而使钩18a在竖直方向上升降。

障碍物检测装置30具有配置在起重臂12的侧面及下表面的多个传感器32。本实施方式的障碍物检测装置30在起重臂12的侧面配置有3个传感器32，在起重臂12的下表面配置有3个传感器32。本实施方式的障碍物检测装置30在起重臂12侧面中的、朝向起重臂12外侧的侧面配置有传感器32。在本实施方式中，传感器32为超声波传感器。超声波传感器通过射出超声波并检测由障碍物反射的超声波，从而检测障碍物的接近。配置于起重臂12侧面的传感器32将超声波向以与起重臂12的侧面垂直的方向为中心放射状扩展的方向发送。即，配置在起重臂12侧面的传感器32的超声波发送方向为以与起重臂12的侧面垂直的方向为中心放射状扩展的方向。配置在起重臂12的下表面的传感器32将超声波向以与起重臂12的下表面垂直的方向为中心放射状扩展的方向发送。即，配置在起重臂12的下表面的传感器32中，超声波的发送方向为以与起重臂12的下表面垂直的方向为中心放射状扩展的方向。另外，这里的下表面是指起重臂12的竖直方向的下方侧的面，换句话说，在起重臂12的俯仰中，为俯下方向侧的面。另外，这里的侧面是指起重臂12的侧方侧的面，换句话说，为起重臂12旋转方向侧的面。

障碍物检测装置30利用多个传感器32划定覆盖起重臂12的侧面及下表面的感知区域S。覆盖侧面的感知区域S可以说为由起重臂12的侧面、和距离起重臂12的侧面规定距离的平面划定的空间。覆盖下表面的感知区域S也可以说为由起重臂12的下表面和距离起重臂12的下表面规定距离的平面划定的空间。感知区域S的障碍物检测装置30的信号发送方向的距离即感知距离比起重臂12的制动距离大。感知距离例如为1m。控制装置50在障碍物侵入感知区域S的情况下使甲板起重机10停止。具体地，在检测到障碍物检测装置30发射的超声波在感知区域S的内部反射的情况下，控制装置50停止向驱动装置40的主电动机41供电。即，驱动装置40的主电动机41停止。若主电动机41停止，则停止将工作油向工作油送出管44供给。即，停止将工作油向旋转装置13、俯仰装置14及升降装置15供给，不能进行旋转装置13的旋转、俯仰装置14的摆动及升降装置15的升降，甲板起重机10停止。此时，起重臂12以规定的制动距离停止。

接着，使用图3～图6对本实施方式的障碍物向甲板起重机10的感知区域S侵入的例子进行说明。图3及图4是表示本实施方式的甲板起重机及船外的障碍物之一例的概略平面图。图5及图6是表示本实施方式的甲板起重机及船内的障碍物之一例的概略侧面图。

图3及图4所示的船舶101为在海湾靠岸的状态。在港口侧，作为码头设备之一例，具有龙门式起重机90。龙门式起重机90是具有能够在轨道上移动的构造的大型起重机。龙门式起重机90相对于船舶101进行集装箱等货物装卸。在本实施方式中，船舶101在甲板102上具有4台甲板起重机10。4台甲板起重机10分别在起重臂12设有障碍物检测装置30及感知区域S，但仅在图3及图4的纸面左端的甲板起重机10图示了障碍物检测装置30及感知区域S，在其他的甲板起重机10省略了图示。

如图3所示，在感知区域S不具有障碍物的情况下，起重臂12能够在基于设计值的旋转可动范围以及俯仰可动范围内自由地动作。如图4所示，若伴随起重臂12的动作，作为障碍物的龙门式起重机90侵入感知区域S，则甲板起重机10停止动作。具体地，首先，障碍物检测装置30发射的超声波在感知区域S的内部被龙门式起重机90反射。若障碍物检测装置30检测到超声波在感知区域S的内部发生反射，则控制装置50停止向驱动装置40的主电动机41供电。即，驱动装置40的主电动机41停止。主电动机41停止时，停止向工作油送出管44供给工作油。即，停止向旋转装置13、俯仰装置14及升降装置15供给工作油，不能进行旋转装置13的旋转、俯仰装置14的摆动及升降装置15的升降，甲板起重机10停止。此时，起重臂12在碰撞到龙门式起重机90之前，以规定的制动距离停止。

图5及图6所示的甲板起重机10在起重臂12的下方具有载置起重臂12的起重臂支架20。另外，在本实施方式中，障碍物检测装置30配置在起重臂12的侧面及下表面，但在图5及图6中，省略起重臂12侧面的障碍物检测装置30及感知区域S的图示。

如图5所示，在感知区域S不具有障碍物的情况下，起重臂12能够在基于设计值的旋转可动范围及俯仰可动范围内自由地动作。如图6所示，伴随起重臂12的动作，作为障碍物的起重臂支架20侵入感知区域S时，甲板起重机10停止动作。具体地，首先，障碍物检测装置30发射的超声波在感知区域S的内部被起重臂支架20反射。若障碍物检测装置30检测到超声波在感知区域S的内部发生反射，则控制装置50停止向驱动装置40的主电动机41供电。即，驱动装置40的主电动机41停止。若主电动机41停止，则停止向工作油送出管44供给工作油。即，停止向旋转装置13、俯仰装置14及升降装置15供给工作油，不能进行旋转装置13的旋转、俯仰装置14的摆动及升降装置15的升降，甲板起重机10停止。此时，起重臂12在碰撞到起重臂支架20之前，以规定的制动距离停止。

这样，本实施方式的起重臂12由于障碍物检测装置30检测到侵入感知区域S的障碍物而紧急停止。由此，能够防止起重臂12与处于船内及船外的各种障碍物发生碰撞。例如，也防止相同的船舶101上的邻接的甲板起重机10彼此的碰撞。

接着，使用图7对甲板起重机10的控制方法进行说明。图7是表示本实施方式的甲板起重机的控制方法的流程图。

首先，操纵者起动驱动装置40(步骤S10)。具体地，驱动装置40的主电动机41从船舶101的电源部等接受供电。伴随与此，操纵者能够进行基于旋转装置13的旋转、俯仰装置14的摆动及升降装置15的升降的货物装卸作业。另外，控制装置50起动障碍物检测装置30。

在操纵者通过甲板起重机10进行货物装卸作业期间，障碍物检测装置30利用传感器32向感知区域S间歇地射出超声波。障碍物检测装置30利用传感器32接受由感知区域S反射的超声波，检测障碍物。即，控制装置50间歇地判定障碍物有无向感知区域S侵入(步骤S20：判定步骤)。

在步骤S20的结果，判定为在感知区域S的内部没有障碍物的情况下，操纵者继续进行通常的操作。而且，再次在步骤S20中，控制装置50间歇地判定障碍物有无向感知区域S侵入。在判定为障碍物位于感知区域S内部的情况下，控制装置50停止向驱动装置40的主电动机41供电。即，驱动装置40的主电动机41停止(步骤S30：停止步骤)。若主电动机41停止，则停止向工作油送出管44供给工作油。即，停止向旋转装置13、俯仰装置14及升降装置15供给工作油，不能进行旋转装置13的旋转、俯仰装置14的摆动及升降装置15的升降，甲板起重机10停止。此时，起重臂12以规定的制动距离停止。

接着，控制装置50向通知部11a发出警报(警告信息)(步骤S40：通知步骤)。控制装置50例如具有通知信号输出部。通知信号输出部在判定为障碍物位于感知区域S内部的情况下，输出通知信号。通知信号是向通知部11a发出警报的信号。通过该警报，操纵者及监督者迅速地掌握甲板起重机10因障碍物侵入起重臂12的感知区域S而紧急停止。

这样，甲板起重机系统100能够不限制起重臂12的可动区域，防止起重臂12与障碍物碰撞。另外，由于检测到侵入感知区域S的障碍物，故而能够与本甲板起重机10在动作中或停止中无关地进行障碍物的检测。另外，能够与障碍物是否可动无关地进行障碍物的检测。即，能够防止起重臂12与船上及船外的障碍物碰撞。

另外，通过利用在起重臂12的侧面及下表面的至少一方配置的传感器32检测感知区域S，能够容易地划定适当的感知区域S。

另外，由于传感器32包含超声波传感器，能够不受材质及颜色的影响而适当地检测障碍物。另外，超声波传感器对尘埃及水的耐性强，故而即使在湿气及水气重的海上也能够适当地检测障碍物。

另外，通过将超声波传感器的信号发送方向设为以与起重臂12的侧面或下表面垂直的方向为中心放射状扩展的方向，能够以将起重臂12的侧面或下表面覆盖的方式有效地划定适当的感知区域S，故而能够节约在起重臂12的侧面或下表面设置的超声波传感器(障碍物检测装置30)的数量。

另外，由于具有在障碍物检测装置30检测到障碍物的情况下发出警报(警告信息)的通知部11a，故而操纵者及监督者能够迅速掌握甲板起重机10已紧急停止的情况。

另外，驱动装置40具有包含液压泵43的液压回路42、驱动液压泵43的主电动机41，在障碍物检测装置30检测到障碍物的情况下，通过主电动机41的停止而停止驱动装置40，由此，在紧急停止时因过负荷而停止时，能够抑制动力系统零件的损耗。

在本实施方式中，在起重臂12的侧面及下表面各配置3个的障碍物检测装置30具有各自相同的感知距离，但也可以例如以起重臂12的前端部12b附近的感知距离比起重臂12的基端部12a附近的感知距离大的方式划定感知区域S。起重臂12由于以基端部12a侧为基点旋转及俯仰，故而前端部12b附近的制动距离比基端部12a附近的制动距离大。通过使前端部12b附近的制动距离比基端部12a附近的制动距离大，能够划定适当的感知区域S。

另外，也可以代替本实施方式的传感器32而使用红外线传感器。该情况下，优选红外线传感器的发光方向为沿着起重臂12的侧面或下表面的方向。另外，更优选的是，以起重臂12的前端部12b附近的感知距离比起重臂12的基端部12a附近的感知距离大的方式划定感知区域S。前端部12b附近的感知距离例如为1m。红外线传感器由于响应速度快，故而能够迅速地检测障碍物侵入到检测区域。

另外，通过将红外线传感器的发光方向设为沿着起重臂12的侧面或下表面的长度方向的方向，能够以覆盖起重臂12的侧面或下表面的方式有效地划定适当的感知区域S，故而能够节约在起重臂12的侧面或下表面设置的红外线传感器的数量。

另外，在本实施方式中，控制装置50向通知部11a发出警报的步骤S40在驱动装置40的主电动机41停止的步骤S30之后进行，但只要至少在步骤S20中判定为障碍物位于感知区域S内部之后进行即可，也可以与步骤S30同时进行。另外，也可以省略步骤S40。

另外，在本实施方式中，通知部11a设置在旋转体11，也可以例如在操纵席内，作为视觉通知警报的显示部而设置，还可以在与船舶101不同的场所，作为通知声音、光警报的警报器而设置。

Claims (10)

1.一种甲板起重机系统，其中，具有：

甲板起重机，其具有相对于船上的甲板可旋转及可俯仰的起重臂；

障碍物检测装置，其检测障碍物向感知区域内部的侵入，所述感知区域以将所述起重臂的侧面及下表面的至少一方覆盖的方式进行划定；

驱动装置，其对所述甲板起重机进行驱动；

控制装置，其对所述甲板起重机及所述驱动装置进行控制，并且在所述障碍物检测装置检测到障碍物的情况下，使所述驱动装置停止。

2.权利要求1所述的甲板起重机系统，其中，

所述障碍物检测装置具有配置在所述起重臂的侧面及下表面的至少一方的传感器，利用所述传感器对侵入到所述感知区域的障碍物进行检测。

3.如权利要求2所述的甲板起重机系统，其中，

所述传感器包含超声波传感器。

4.如权利要求3所述的甲板起重机系统，其中，

所述障碍物检测装置中，所述超声波传感器的信号发送方向为以与所述起重臂的侧面或下表面垂直的方向为中心放射状扩展的方向。

5.如权利要求2所述的甲板起重机系统，其中，

所述传感器包含红外线传感器。

6.如权利要求5所述的甲板起重机系统，其中，

所述障碍物检测装置中，所述红外线传感器的发光方向为沿着所述起重臂的侧面或下表面的长度方向的方向。

7.如权利要求1～6中任一项所述的甲板起重机系统，其中，

具有在所述障碍物检测装置检测到障碍物的情况下，输出警告信息的通知部。

8.一种甲板起重机的控制方法，该甲板起重机具有相对于船上的甲板可旋转及可俯仰地配置的起重臂，其中，具有：

判定步骤，判定障碍物是否位于感知区域的内部，该感知区域以将所述起重臂的侧面及下表面的至少一方覆盖的方式进行划定；

停止步骤，在所述判定步骤中判定为障碍物位于所述感知区域内部的情况下，使所述甲板起重机停止。

9.如权利要求8所述的甲板起重机的控制方法，其中，

包含在所述判定步骤中判定为障碍物位于所述感知区域内部的情况下，输出警告信息的通知步骤。

10.如权利要求8或9所述的甲板起重机的控制方法，其中，

所述停止步骤使驱动所述甲板起重机的液压泵的主电动机停止。