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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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1. Feld der
Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Kran, der in der Lage
ist, Frachten zu laden und zu entladen, wie z.B. kastenartige Container
in Häfen,
sowie auf ein Verfahren zum Steuern des Krans. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich insbesondere auf einen Kran und ein Verfahren zum Steuern
des Krans, welches das Absetzen einer Fracht mit einer hohen Genauigkeit
an einer vorab bestimmten Position in einem kurzen Zeitraum ermöglicht.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Der
Vorgang des Verladens von Containern von einem Anhänger auf
ein Schiff oder von einem Schiff auf einen Anhänger wird beispielsweise in
Häfen mit
Kränen
ausgeführt.
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10 zeigt
einen Kran, der zum Lade- und Entladevorgang verwendet wird.
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Wie
in 10 gezeigt, ist der Kran 1 ein Brückenkran,
der als Containertransfer-Kran bezeichnet wird (im Folgenden als „Kran" bezeichnet) und
in der Lage ist, einen vom Kran angehobenen Container Ca in einen
Zielcontainer Cb zu verladen.
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Der
Kran 1 besteht aus einem sich bewegenden Krankörper 2,
oberen Schienen 3, einem Überquerungstragwagen 4,
einem Hängeelement 5,
Seilelementen 6 und einer Hebevorrichtung 7. In
diesem Kran 1 bewegt sich der Überquerungstragwagen 4 in horizontaler
Richtung entlang den oberen Schienen 3 des sich bewegenden
Krankörpers 2 und
das als Verteiler bezeichnete Hängeelement 5,
das die Fracht abstützt,
hängt durch
das Seilelement 6 vom Überquerungstragwagen
herunter, so dass das Hängeelement 5 durch
Aufwickeln und Abwickeln der Seilelemente 6 durch Verwendung
der Hebevorrichtung 7, die an einer geeigneten Position
auf dem Überquerungstragwagen
oder dem sich bewegenden Krankörper
angebracht ist, angehoben und abgesenkt werden kann. Die Fracht
kann auch durch Bewegen des Überquerungstragwagens 4 entlang
der oberen Schienen 3 des sich bewegenden Krankörpers 2 parallel
bewegt werden.
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Wenn
der Container Ca, der die angehobene Fracht des Krans 1 ist,
auf einem vorab bestimmten Zielcontainer Cb abgesetzt und verstaut
wird, ist es notwendig, jegliche Verschiebung der horizontalen Position
zwischen dem angehobenen Container Ca und dem Zielcontainer Cb,
die einen zulässigen
Wert überschreitet,
zu vermeiden.
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Vor
dem Anheben des Containers Ca ist es auch notwendig, das Hängeelement 5 genau
auf dem Container Ca abzusetzen, um jegliche horizontale Verschiebung
der Position, die einen zulässigen
Wert überschreitet,
zu vermeiden. Bei dem Vorgang des Absetzens des Hängeelements
innerhalb des zulässigen
Bereichs der horizontalen Verschiebung auf dieser Art von Containern
Ca ist viel Geschick erforderlich. Dies ist zudem ein sehr zeitaufwändiger Vorgang.
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Es
wurden dementsprechend viele Vorschläge für Techniken zur Steuerung der
Verstauung der Container gemacht, deren Hauptfunktion die Automatisierung
des Absetzvorgangs ist, und sie sind beispielsweise in der ungeprüften japanischen
Patentanmeldung, erste Veröffentlichungsnr.
JP 10-120362 A und dem japanischen Patent Nr. 2,813,510 offenbart.
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Die
ungeprüfte
japanische Patentanmeldung mit der ersten Veröffentlichungsnr. JP 10-120362
A legt offenbart den nächstkommenden
Stand der Technik: einen Kran, versehen mit einem Tragwagen, der
in horizontal beweglicher Weise abgestützt ist, einem Hängelement,
welches über
ein Seilelement über
den Tragwagen herunterhängt
und eine Fracht abstützt;
sowie eine Absetz-Steuertechnik offen, in welcher der Grad der Oszillation
des Containers Ca, der von einem Kran herunterhängt, von Moment zu Moment von
einem Detektor 3 (oder einem horizontalen Positionsverschiebungs-Detektor)
gemessen wird, und die horizontale Position des Containers Ca wird
durch einen Vorgang, der die Oszillationsrate des angehobenen Containers
Ca verwendet, geschätzt,
die auf der Basis des Wechsels der Oszillation über die Zeit berechnet wird.
Faktoren wie die Position und die Geschwindigkeit des Überquerungstragwagens
werden, falls notwendig, Steueriert. Die Absenkungsgeschwindigkeit
des angehobenen Containers Ca ist so eingestellt, dass der Container
Ca, dessen Position wie oben beschrieben berechnet wird, an der
vorab bestimmten Position des Zielcontainers Cb mit passender Ablaufsteuerung
abgesetzt wird, so dass die Änderung
der Position in horizontaler Richtung in dem Moment, in dem der
Container Ca auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt wird, innerhalb
des zulässigen
Bereichs liegt.
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Der
in der oben erwähnten
ungeprüften
japanischen Patentanmeldung mit der ersten Veröffentlichungsnr. JP-10-120362 A offenbarte
Hauptpunkt der Absetz-Steuerungstechnik ist der, die Position der
vom Kran herunterhängenden
Fracht durch Verwendung eines Modells, welches das dynamische Verhalten
des angehobenen Containers Ca und der Seilelemente 6 anzeigt,
abzuschätzen:
Der
Kran misst das Maß der
Schwingungen des Containers in horizontaler Richtung, das sich über die Zeit
verändert
und berechnet basierend auf dem wechselnden Maß der Schwingungen über die
Zeit die Schwingungsgeschwindigkeit des Containers und sagt die
zukünftige
horizontale Position anhand der Schwingungsgeschwindigkeit des Containers
voraus. Die Geschwindigkeit, mit der der Container abgesenkt wird,
ist so eingestellt, dass die vorhergesagte zukünftige Position des Containers
mit der Zielposition des Containers zusammenfällt, d.h. dass die positionelle
Verschiebung des Containers in horizontaler Richtung in Bezug auf
das Ziel zu der Zeit, wo der Container das Ziel erreicht, innerhalb
eines zulässigen
Bereichs fällt.
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Das
dynamische Modell kann jedoch nicht alle Faktoren abdecken, welche
die Positionsschätzung
des vom Kran herabhängenden
Containers Ca betreffen. Es gibt insbesondere eine Möglichkeit, dass
eine Fehleinschätzung
der horizontalen Positionsverschiebung infolge der Schwierigkeiten
beim Modellieren der Auswirkung von Störungen ausgelöst werden
kann. Beispiele von Störungen
haben eine große
Auswirkung, einschließlich
Wind, die Gewichtsverteilung der Fracht in dem Container Ca, sowie
und die asymmetrische Spannung der Seilelemente 6. Die
horizontale positionelle Verschiebung des angehobenen Containers
A kann, wenn die Auswirkungen zu groß sind, bei der Absetzung den
zulässigen
Bereich überschreiten.
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Auf
der anderen Seite offenbart das Patent mit der Nummer 2,813,510
eine Technik, in der sich ein mechanische Führung am Boden des Containers Ca
derart erstreckt, dass der Container Ca entlang der Führung auf
dem Container Cb positioniert werden kann. Obwohl diese Technik
zur Korrektur des oben erwähnten
Problems der horizontalen positionellen Verschiebung agiert, steigt
das Gewicht, das von der Aufzugsvorrichtung 7 angehoben
wird, an, da die mechanische Führung
einen Anhang an dem Hängeelement 5 darstellt,
weshalb die Antriebskapazität
der Aufzugsvorrichtung 7 erhöht werden muss. Ebenso ist
der mechanische Kontakt der Führung
mit dem Zielcontainer unvermeidlich, und daher tendieren die mechanische
Führung
und der Container Cb dazu, leicht beschädigt zu werden.
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Probleme
bei Absetzungsfehlern infolge von Fehlern bei der Abschätzung der
Position des vom Kran angehobenen Containers Ca können, wenn
der zu dieser Zeit gemessene Grad der positionellen Verschiebung
innerhalb des zulässigen
Bereichs der Absetzungsgenauigkeit liegt, auch durch ein Absetzen des
Containers Ca behoben werden, bevor die positionelle Verschiebung
den zulässigen
Bereich der Absetzungsfehler überschreitet.
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Dies
bedeutet, dass wenn die für
das Absetzen erforderliche Zeit kürzer als die Zeit ist, in der
der Grad der positionellen Verschiebung den zulässigen Bereich überschreitet,
es kein Problem sein wird, das Absetzen des angehobenen Containers
Ca sofort zu beginnen, wenn die zu dieser Zeit gemessene horizontale
positionelle Verschiebung innerhalb des zulässigen Bereichs liegt.
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Unter
dem Gesichtspunkt der Sicherheit muss eine Beschränkung der
Geschwindigkeit für das
Absetzen von Fracht erfolgen, um den Aufschlag beim Absetzen zu
vermindern, und daher ist es notwendig, die vertikale Distanz zwischen
dem vom Kran angehobenen Container Ca und dem Zielcontainer Cb klein
genug zu halten, um den Container Ca abzusetzen, bevor die positionelle
Verschiebung den zulässigen
Bereich überschreitet.
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Als
Beispiel sei angenommen, dass der Container durch Verwendung des
Seilelements 6 angehoben wird, dessen Länge von einem zum anderen Ende 10 Meter
beträgt,
und der Container Ca wird zum Absetzen durch Abwickeln des restlichen
Seilelements abgesenkt. Es sei auch angenommen, dass der zulässige Bereich
des horizontalen positionellen Verschiebung 30 mm beträgt. In diesem
Zustand beträgt
der Zyklus des Seilelements 6 ungefähr 6.3 Sekunden (2π√(10/9.8). Außerdem liegt
die Durchschnittsgeschwindigkeit des Containers Ca in horizontaler
Richtung unter der Annahme, dass der Container Ca in der Bewegungsrichtung
des Überquerungs-Tragwagens 4 bei
einer halben Amplitude von 100 mm oszilliert, bei ungefähr 63 mm/Sekunde.
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Wenn
das Absenken des Containers Ca in dem Moment gestartet wird, in
dem die positionelle Verschiebung des Containers Ca und des Zielcontainers
Cb durch ein Detektionsmittel für
die horizontale Positionsverschiebung gegen Null ermittelt wird, muss
dementsprechend die Zeit zum Absenken des Containers Ca ungefähr 0.48
Sekunden oder weniger betragen, um den zulässigen Bereich (30 mm oder
weniger) bei der Absetzung zu erfüllen. Das heißt, dass
Absenkungszeit
= 30 mm/63 mm pro Sekunde = 0,476 Sekunden ist.
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Wenn
die Durchschnittsgeschwindigkeit zum Absenken des Containers Ca
auf 100 mm pro Sekunde beschränkt
ist, muss die Distanz zwischen dem Container Ca und dem Zielcontainer
Cb in der Höhenrichtung
48 mm oder weniger betragen, (d.h. 100 mm/sec × 0,48 sec = 48 mm).
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Wenn
die positionelle Verschiebung nicht in den zulässigen Bereich der Absetzungsgenauigkeit fällt, ist
es vor der Absetzung notwendig, die positionelle Verschiebung zu
korrigieren, oder auf deren Fallen in den zulässigen Bereich zu warten. Wenn
jedoch eine Korrektur der positionellen Verschiebung vorgenommen
oder auf ein Fallen derselben in den gewünschten zulässigen Bereich gewartet wurde,
ist es notwendig, während
dieser Zeit Interferenzen bei der Bewegung des angehobenen Containers
Ca durch den Kontakt mit dem Zielcontainer Cb zu vermeiden.
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Das
heißt,
dass das Vorhandensein eines vertikalen Raums zwischen dem Container
Ca und dem Zielcontainer Cb notwendig ist, und dieser Raum muss
in den oben genannten Werten oder weniger sicher gestellt sein.
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Um
den oben erwähnten
Raum sicherzustellen, ist die Messbarkeit der Distanz zwischen den
beiden Containern eine Voraussetzung. Es gibt mehrere Verfahren
zum Messen der Distanz zwischen dem Container Ca und der oberen
Oberfläche des
Zielcontainers Cb, alle haben jedoch Probleme beim Messen der Distanz,
in der Größenordnung
der oben erwähnten
Werte.
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Es
gibt beispielsweise ein Verfahren, in dem die Position des angehobenen
Containers Ca auf Basis der Länge
des Seils oder durch Verwendung eines elektro-optischen Abstandsmessers
ermittelt wird, um die Differenz zwischen den beiden zu ermitteln,
vorausgesetzt, dass die Höhe
der oberen Oberfläche
des Zielcontainers Cb vorgegeben ist. In der Praxis akkumulieren
jedoch Fehler in der Höhe
des Verstauungsraums des Zielcontainers Cb, Fehler in der Höhe des Containers,
und Fehler, die durch ein Dehnen des Seilelements 6 verursacht
werden, sowie Fehler infolge der strukturellen Deformation des Krans 1 usw.,
und es ist schwierig, eine Messung auszuführen, die für den obigen Zweck zufrieden stellend
ist.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung zieht die oben erwähnten Umstände in Betracht und hat als
Ziel, einen Kran und ein Verfahren zum Steuern des Krans zur Verfügung zu
stellen, durch das Fehler eliminiert werden, die infolge des Frachtpositions-Abschätzungsmodells
beim Steuern der Platzierung des Containers auftreten und Absetzfehlern
(der Grad der horizontalen positionellen Verschiebung zwischen der Fracht
und der Zielposition beim Absetzen), welche durch eine Akkumulierung
der positionellen Verschiebung verursacht werden, die durch die
Bewegung der Fracht in andere Richtungen als die Richtung der Bewegung
des Überquerungs-Tragwagens verursacht werden,
und durch welche die für
das Absetzen erforderliche Zeit verkürzt wird.
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Ein
anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist das Bereitstellen eines
Krans und eines Verfahrens zum Steuern des Krans, in dem der Raum
zwischen der Fracht und dem Ziel durch ein praktisches Verfahren
sicher zur Verfügung
gestellt wird, und der Absetzvorgang beendet ist, bevor die positionelle Verschiebung
zwischen der Fracht und dem Ziel zu groß wird. Außerdem kann die Fracht gemäß dem Kran
und dem Verfahren zum Steuern des Krans in einer kurzen Zeitspanne
abgesetzt werden, in der der zulässige
Bereich der positionellen Verschiebung ohne Verwendung spezieller
Ausrüstung,
die beispielsweise eine unabhängige
Steuerung der rechten und linken Stützseile in einem Oszillationssteuer-Verfahren der Fracht
ermöglicht,
erfüllt
wird, selbst wenn sich die Fracht in die Bewegungsrichtung des Tragwagens
und die Rotationsrichtung der Fracht bewegt.
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Das
obige Ziel wird durch den Kran gemäß Anspruch 1 und die Verfahren
zum Steuern des Krans gemäß Anspruch
3 und 5 erreicht.
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Gemäß dem oben
beschriebenen Kran und den Verfahren zum Steuern des Krans wird
die Höhe einer
Ecke am Boden der Fracht, wie einem Container, relativ zur Höhe der anderen
Ecken durch Verwendung eines geeigneten Verfahrens abgesenkt, wie
beispielsweise ein Verfahren, in dem die Länge von einem der Seilelemente
(von denen es gewöhnlich
vier gibt), länger
als die anderen eingestellt wird, oder einem Verfahren, das Hängeelement-Neigevorrichtungen
verwendet, welche die Fracht nach hinten, vorne, rechts und links
neigen (beziehungsweise als eine Kränge- und Neige-Vorrichtung
bezeichnet) und einer Messung der horizontalen Positionsverschiebung
zwischen der Ecke, deren Höhe
abgesenkt ist, (im folgenden als Ecke A bezeichnet, im Gegensatz
zur anderen Ecke, die als Ecke B bezeichnet wird) und der Ecke der
oberen Oberfläche des
Zielcontainers und deren vorhergesagter Änderung durch die Betrachtung
einzig und allein der horizontalen Positionsverschiebung geschätzt wird.
Die angehobene Fracht wird abgesenkt, so dass die Ecken die Fracht
berühren,
wenn die horizontale Positionsverschiebung in den zulässigen Bereich
durch Bewegung des Tragwagens oder Rotation der Fracht eintritt,
wenn die Rotationsvorrichtung für
die Fracht wie notwendig vorgesehen ist, um die positionelle Verschiebung
zwischen den Ecken zu beenden, abgesetzt.
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Ein
Mittel für
das individuelle Detektieren der Tatsache, dass jede Ecke der angehobenen
Fracht abgesetzt wurde (ein Absetz-Detektionsmittel), ist für das Hängeelement
vorgesehen, um das Absetzen der Ecke A zu detektieren. Wenn die
Ecke A abgesetzt ist, wird sie von der korrespondierenden Ecke des
Zielcontainers gestützt
und die andere Ecke B kann sich über
die Ecke A drehen, indem sie die Ecke A als Stützpunkt verwendet, während ein
zur relativen vertikalen Entfernung (Höhe) korrespondierender Raum
zwischen der Ecke A und der Ecke B in Bezug auf den Zielcontainer
sichergestellt wird. Dieser Zustand wird in 8 gezeigt.
In 8 wird gezeigt, dass die Ecke A des angehobenen
Containers Ca auf der korrespondierenden Ecke Cb des Zielcontainers Cb
abgesetzt und die anderen Ecken des Containers Ca nicht abgesetzt
wurden. Es ist zu beachten, dass der gleiche Effekt erreicht werden
kann, wenn eine der kürzeren
Unterseiten des angehobenen Containers Ca anstelle der einen Ecke
des Containers Ca abgesetzt wird, wie in 9 gezeigt
wird.
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Der
Detektion des Absetzens der Ecke A folgend wird dann der angehobene
Container Ca durch Verwendung des gleichen Verfahrens wie für die Ecke
A durch eine Berücksichtigung
der horizontalen Positionsverschiebung zwischen der nicht abgesetzten
Ecke B und der korrespondierenden Ecke des Zielcontainers Cb abgesetzt.
Da voraus gesetzt wird, dass der Container kastenartig ist (d.h.
ein Parallelepiped-Form aufweist), wird der ganze Container Ca auf
dem Zielcontainer Cb innerhalb eines zulässigen Bereichs der positionellen
Verschiebung abgesetzt, wenn zwei Ecken von ihm so abgesetzt werden,
dass sie innerhalb des zulässigen
Bereichs liegen. Der Container Ca kann in solch einem Fall innerhalb
des zulässigen
Bereichs abgesetzt werden, ohne durch Fehler in der Einschätzung der
positionellen Verschiebung beeinträchtigt zu werden, wenn wie
oben erwähnt,
die relative Differenz zwischen der Ecke A und der Ecke B klein
genug ist.
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Der
durch das Ausführen
einer Absetzsteuerung angesichts nur einer horizontalen Positionsverschiebung
zwischen dem angehobenen Container Ca und der korrespondierenden
Ecke des Zielcontainers Cb hervorgerufene Effekt ist, anders als
der oben erwähnte
der, dass die Fracht Ca so abgesetzt werden kann, dass sie dem zulässigen Bereich
genügt,
selbst wenn der angehobene Container Ca durch die Bewegung des Tragwagens
oder durch Rotation beeinträchtigt
ist, wenn eine mit der Summe einer Bewegungsrichtungs-Komponente
des Tragwagens in der Rotationsrichtung und der Bewegung der Bewegungsrichtung
des Tragwagens korrespondierende Menge abnimmt, oder der Container
Ca wird mit einer Ablaufsteuerung derart abgesetzt, dass die Menge
den zulässigen
Bereich erreicht.
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Das
heißt,
dass Korrekturen anhand der Bewegung des Tragwagens oder der Rotationsvorrichtung,
wenn eine solche vorgesehen ist, gemacht werden können, und
daher wird die Steuerung vereinfacht. Im Falle des Versuchs, die
Verschiebung einer Vielzahl von Ecken infolge einer Rotationsbewegung gleichzeitig
innerhalb des zulässigen
Bereichs zu bringen, ist es extrem schwierig, die positionelle Verschiebung
der Vielzahl von Ecken gleichzeitig zu korrigieren, da die Bewegung
einer Ecke infolge der Rotationsbewegung für die Ecke an der anderen Seite des
Containers in die entgegen gesetzte Richtung stehen wird.
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5 ist
ein Diagramm, das das Verhältnis der
horizontalen Positionsverschiebung zwischen der Bewegung des angehobenen
Containers Ca und dem Zielcontainers Cb aufzeigt.
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Es
ist möglich,
die horizontale Positionsverschiebung des angehobenen Containers
Ca in Bezug auf den Zielcontainer Cb im Hinblick auf die Ecke A
des angehobenen Containers Ca durch Hinzufügen einer positionellen Verschiebung
DL, welche parallel zur Bewegungsrichtung des Tragwagens liegt, zu
einer Verschiebung DS, welche eine durch Rotation verschobene Bewegungsrichtungs-Komponente des
Tragwagens ist, anzunähern.
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Es
ist dabei zu beachten, dass es in der Praxis möglich ist, die Rotationsbewegung
maximal um 2° zu
verringern. Angenommen, dass die Länge des Containers in längs verlaufender
Richtung (d.h. die Länge
orthogonal zur Bewegungsrichtung des Überquerungs-Tragwagens) 12 Meter
beträgt,
so liegt der Grad der Verschiebung des Containers Ca infolge der
Rotation in orthogonaler Richtung in Bezug auf die Bewegungsrichtung
des Tragwagens bei ungefähr
vier Metern und dies kann in der Praxis vernachlässigt werden. In der Praxis
ist es dementsprechend angemessen, den Grad der Bewegung infolge
der Rotation durch die Verwendung der Bewegungsrichtungs-Komponente
des Tragwagens anzunähern.
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Eine
stabile Absetzsteuerung wird durch das Absetzen und Halten von zuerst
nur der Ecke A, wie oben erwähnt,
und der dann folgenden Ausführung des
Steuerungsverfahrens für
die positionelle Verschiebung und dem Absetzverfahren nur im Hinblick auf
die andere freie Ecke B ermöglicht.
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Das
heißt,
dass für
den Fall, dass die Ecke A nicht abgesetzt ist und nicht als Stützpunkt
zum Bewegen der Ecke B dienen kann, dies zu einer positionellen
Verschiebung der anderen Ecke führt,
wenn versucht wird, die positionelle Verschiebung im Hinblick auf
eine Ecke zu steuern, und daher wird es eventuell schwierig, das
Anliegen, alle Ecken des Containers Ca auf den korrespondierenden
Ecken des Zielcontainers Cb abzusetzen, um in den zulässigen Bereich
der positionellen Verschiebung zu gelangen.
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In
dem oben erwähnten
Fall wird die Fracht, wenn die Ecke A, deren Höhe niedriger als die Höhe der anderen
Ecken gesetzt ist, nicht abgesetzt werden kann, weil sie aus irgendeinem
Grund in den zulässigen
Bereich der positionellen Verschiebung gelangt, wieder angehoben
und der Aufstieg wird gestoppt, wenn die Absetz-Detektionsmittel
der Ecke A detektieren, dass die Ecke A vom Zielcontainer Cb getrennt
ist. Danach wird das Absetzverfahren erneut ausgeführt. Wenn
der angehobene Container Ca abgesenkt wird und wenn erkannt wurde,
dass die Distanz zwischen der Ecke A und dem Zielcontainer Cb klein
genug ist und sich die Verschiebung zwischen der Ecke A und der
korrespondierenden Ecke B des Zielcontainers Cb innerhalb des zulässigen Bereichs befindet,
wird es möglich,
das Absetzverfahren des Containers Ca zu beenden, bevor die positionelle Verschiebung
zu groß wird.
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Andererseits
wird, wenn nach dem Absetzen des gesamten Containers Ca erkannt
wurde, das der Grad der Verschiebung beim Absetzen aus irgendeinem
Grund nicht in den zulässigen
Bereich fällt,
die Absetzsteuerung in dem Fall, dass die Ecke A innerhalb des zulässigen Bereichs
abgesetzt wurde, oder dem Fall, dass die Ecke A nicht innerhalb
des zulässigen
Bereichs abgesetzt wurde, erneut ausgeführt.
- 1)
die Ecke A ist innerhalb des zulässigen
Bereichs abgesetzt worden:
Der Container wird angehoben. Da
die Höhe
der Ecke A niedriger als die Höhe
der Ecke B eingestellt ist, befindet sich die Ecke A immer noch
im Absetz-Zustand, wenn das Anhebungsverfahren gestoppt wird, weil
erkannt wird, dass die Ecke B vom Zielcontainer Cb getrennt ist.
Dementsprechend wird, wie oben erwähnt, der ganze Container Ca
durch Ausführung
einer Absetzsteuerung für
die Ecke B abgesetzt.
- 2) Die Ecke A ist nicht innerhalb des zulässigen Bereichs abgesetzt worden:
Der
Container wird angehoben, bis erkannt wird, dass die Ecke A vom
Zielcontainer getrennt ist. Da die Höhe der Ecke A niedriger als
die Höhe
der Ecke B gesetzt ist, wird zu diesem Zeitpunkt die Ecke B auch
vom Zielcontainer getrennt. Dann wird der gesamte Container durch
Ausführung
der oben erwähnten
Absetzsteuerung für
die Ecke A und danach für
die Ecke B abgesetzt.
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Gemäß dem Kran
und dem Verfahren zur Steuerung des Krans gemäß der vorliegenden Erfindung
kann eine Fracht, wie oben erwähnt,
durch eine sichere Positionierung der Fracht, ohne eine zusätzliche
Vorrichtung wie spezielle mechanische Führungen zu verwenden, an einem
Absetzplatz abgesetzt oder auf einem anderen Container verstaut
werden, auch wenn die angehobene Fracht in die Bewegungsrichtung
des Tragwagens bewegt und gedreht wird.
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Eine
Fracht wie ein Container kann in einem kurzen Zeitraum ohne Hinzufügung von
speziellen Vorrichtungen für
den Kran oder ein Warten auf die Beendigung der Bewegung der Fracht
an einem Absetzplatz oder in einem anderen Container verstaut werden,
auch wenn der Container in die Bewegungsrichtung des Tragwagens
bewegt und gedreht wird.
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Der
Container kann außerdem
mit dem Absetzsteuerungs-Verfahren
der Positionseinschätzung
des angehobenen Containers an einem Absetzplatz verstaut oder stabil
auf einem anderen Container abgesetzt werden, ohne durch Fehler
in der Positionsbestimmung infolge von Störungen wie Wind und versetzten
Ladungen auf dem angehobenen Container beeinträchtigt zu werden.
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Diese
Erfindungen sind bei der Realisierung eines stabilen und effizienten
Verstauungssystems für
den Kran bei niedrigen Kosten extrem effektiv.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Einige
Merkmale und Vorteile der Erfindung wurden beschrieben und andere
werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung und den begleitenden
Zeichnungen verdeutlicht, in welchen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Krans gemäß der Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung ist, um deren Struktur und Elemente zu erläutern;
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2A und 2B schematische
Diagramme sind, die eine Querschnittsansicht der Umgebung eines
Hängeelements
zeigen, um einen Absetzdetektor zum Detektieren des angehobenen
Containers, der gemäß der Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem Kran versehen ist, zu erläutern;
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3 ein
Blockdiagramm zum Erläutern
der Funktion eines Steuerungssystems eines Krans gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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4A und 4B Blockdiagramme
zum Erläutern
der Steuerung eines Krans gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung sind;
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5 ein
Diagramm, das eine schematische Horizontalprojektion zum Erläutern der
horizontalen positionellen Verschiebung eines angehobenen Containers
in Bezug auf den Zielcontainer in einem Verfahren zum Steuern eines
Krans gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, sind;
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6 ein
Ablaufdiagramm zum Erläutern
eines Verfahrens zum Steuern eines Krans gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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7 ein
Ablaufdiagramm zum Erläutern
eines Verfahrens zum Steuern eines Krans gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist;
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8 ein
Diagramm ist, welches eine schematische perspektivische Darstellung
eines Zielcontainers und eines angehobenen Containers zum Erläutern eines
Verfahrens zum Steuern eines Krans gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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9 ein
Diagramm ist, welches eine schematische perspektivische Darstellung
eines Zielcontainers und eines angehobenen Containers zum Erläutern eines
Verfahrens zum Steuern eines Krans gemäß einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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10 ein
Diagramm ist, welches eine perspektivische Darstellung eines Krans
zum Erläutern einer
Struktur und von Elementen eines gewöhnlichen Transfer-Krans zeigt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
oben zusammengefasste und durch die aufgezählten Ansprüche definierte Erfindung kann unter
Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung, die im Zusammenhang
mit den anhängenden
Diagramme gelesen werden sollte, besser verstanden werden. Diese
detaillierte Beschreibung einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
welche unten dargelegt wird, um den Bau einer Ausführungsform
unter Verwendung einer besonderen Ausführung der Erfindung zu ermöglichen,
ist nicht dafür vorgesehen,
die aufgelisteten Ansprüche
zu beschränken,
sondern soll vielmehr als ein besonderes Beispiel hierfür dienen.
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Es
werden ein Kran und ein Verfahren zum Steuern des Krans gemäß der Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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Zuerst
wird der gesamte Aufbau eines Transfer-Krans, bei dem das Steuerungsverfahren
gemäß der vorliegenden
Erfindung angewandt wird, erläutert.
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1 ist
ein Diagramm, welches einen Containertransfer-Kran 10 (im
Folgenden als „Kran" bezeichnet) zeigt,
der einen Container Ca anhebt und auf einem Zielcontainer Cb platziert.
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Der
Kran 10 ist ein mit Rädern
versehener Brückenkran,
der die Container stapelt und er beinhaltet einen torförmigen Kran-Fahr-Körper 10a,
der mittels einer räderförmigen Fahrvorrichtung 11 über eine
mit Schienen versehene Oberfläche
fahren kann. Der Kran-Fahr-Körper 10a ist
mit horizontalen obere Schienen 12 versehen, und ein sich
entlang der oberen Schienen 12 in horizontaler Richtung
bewegender Überquerungs-Tragwagen 13 ist
an den oberen Schienen 12 angebracht.
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Eine
Anhebevorrichtung 14 ist an dem Überquerungs-Tragwagen 13 vorgesehen,
und ein Hängeelement 16 Verteiler
hängt für den Container
von der Anhebevorrichtung 14 durch Verwendung von vier
Seilelementen 15, welche von der Anhebevorrichtung 14 auf-
und abgewickelt werden, herunter.
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Das
Hängeelement 16 kann
den Container Ca lösbar
abstützen.
In dieser Ausführungsform
ist der Container Cb ein Zielcontainer, und es wird der Fall gezeigt,
in dem der Container Ca auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt und verstaut
wird.
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Der Überquerungs-Tragwagen 13 ist
mit einer eine Krängungs- und Neigevorrichtung
umfassenden Hängeelement-Neigungsvorrichtung 17 und 18,
welche den Container Ca durch einen Wechsel der Länge der
vier Seilelemente 15 nach hinten, vorne, rechts und links
neigt, versehen. Die Hängelement-Neigevorrichtungen 17 und 18 weisen
einen Mechanismus auf, durch den die Position eines Stützpunktes
eines Seilelementes 15 an dem Überquerungs-Tragwagen 13 durch
Verwendung eines elektrischen Zylinders verändert wird, und das Hängeelement 16 kann
auf diese Art durch den Wechsel des Stützpunktes geneigt werden.
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Es
sind auch die Detektoren 20A, 20B, 20C und 20D für die horizontale
Positionsverschiebung vorgesehen, die die Position des Zielcontainers
Cb oder die Position zum Verstauen des Containers auf dem Boden
erkennen, d.h. Markierungen, die verglichen mit den vier Ecken A,
B, C und D des Containers in Bezug auf den Absetzplatz eine Position
zeigen.
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Ein
Beispiel der Detektoren für
die horizontale Positionsverschiebung 20A; 20B, 20C und 20D beinhaltet
einen mit einer CCD Kamera versehenen Detektor, der die untere Oberfläche des
Containers Ca und die obere Oberfläche des Containers Cb gleichzeitig
zeigt, und die Kanten der beiden Container durch das Verarbeiten
der erhaltenen Bilddaten detektiert, um die auf dem relativen positionellen
Verhältnis
der Kanten basierende horizontale positionelle Verschiebung zwischen
dem Container Ca und dem Zielcontainer Cb zu detektieren.
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Es
sind auch Absetzdetektoren 23A, 23B, 23C und 23D für den Container
Ca beziehungsweise an vier Ecken A, B, C beziehungsweise D des Hängeelements 16 vorgesehen.
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Die
in 2A und 2B (mit
der Nummer 23 versehen) gezeigten Absetzdetektoren 23A, 23B, 23C und 23D beinhalten
eine Stange 23a, eine Betätigungsvorrichtung 23b und
Näherungsschalter 24A und 24B,
die an dem Hängelement 16 befestigt
sind. Die Stange 23a ist nach oben und unten verschiebbar
befestigt, und die Näherungsschalter 24A und 24B werden
durch die Betätigungsvorrichtung 23b betätigt, welche
an dem oberen Abschnitt der Stange 23a befestigt ist.
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Wenn
sich die Stange 23a in der oberen Position befindet, ist
der Näherungsschalter 24A angeschaltet
und wenn sie sich in der unteren Position befindet, ist der Näherungsschalter 24B angeschaltet.
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In
dieser Ausführungsform
zeigt die 2A einen Zustand, in dem der
Container Ca auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt ist und sich die
Stange 23a in der oberen Position zum Anschalten des Näherungsschalters 24A befindet.
Die 2B zeigt einen Zustand, in dem der angehobene
Container Ca nicht auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt ist und sich die
Stange 23a in der unteren Position zum Anschalten des Näherungsschalters 24B befindet.
-
Man
beachte in den 2A und 2B, das die
Nummer 22 auf einen verdrehten Arretierstift verweist,
der zum Einrasten des Containers in das Hängeelement 16 verwendet
wird.
-
Als
nächstes
wird das Steuerungssystem für den
Kran 10, das die oben erwähnte Struktur aufweist, detailliert
erläutert.
-
3 ist
ein Diagramm, welches das Steuerungssystem für die Steuerung des Verstauungsvorgangs
durch den Kran 10 zeigt.
-
In 3 kennzeichnet
das Bezugszeichen 32 eine Verstauungs-Steuereinheit, und ein Anhebemotor 30,
der die Anhebungsvorrichtung 14 über eine Anhebemotor-Betriebsvorrichtung 30A betätigt, ist mit
der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 verbunden.
-
Eine
Tragwagen-Betriebsmotor 31 zum Betätigen des Überquerungs-Tragwagens 13 in
der Überquerungsrichtung
ist mittels einer Tragwagenmotor-Betätigungseinheit 31A mit
der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 verbunden.
-
Der
mit der Ecke A des Containers Ca korrespondierende Absetzdetektor 23A und
der mit der Ecke B des Containers Ca korrespondierende Absetzdetektor 23B sind
darüber
hinaus mit der Verstauungs-Steuereinheit 32 verbunden.
Des Weiteren ist ein Höhendetektor 25C für die angehobene Fracht,
welcher einen Rotationscodierer, der mit einem Anhebemotor 30 zur
Betätigung
der Anhebungsvorrichtung 14 versehen ist, beinhaltet, mit
der Verstauungs-Steuereinheit 32 verbunden.
-
Zusätzlich sind
die Detektoren 20A und 20B für die horizontale Positionsverschiebung
sowie der Tragwagen-Positionsdetektor 26A zum
Detektieren der Position des Überquerungs-Tragwagens 13 und ein
Tragwagen-Geschwindigkeitsdetektor 26B zum Detektieren
der Bewegungsgeschwindigkeit des Überquerungs-Tragwagens mit
der Verstauungs-Steuereinheit 32 verbunden.
-
Die
Verstauungs-Steuereinheit 32 beinhaltet eine Determinationseinheit 28A und
eine Korrektureinheit 28B für die horizontale Positionsverschiebung.
Die Determinationseinheit 28A für die horizontale Positionsverschiebung
legt, wenn die horizontale Positionsverschiebung zwischen den Ecken
A und B des Containers Ca beziehungsweise zwischen den Ecken A und
B des Zielcontainers Cb innerhalb des zulässigen Bereichs, basierend
auf den Signalen der Detektoren für die horizontale Positionsverschiebung 20A und 20B,
liegt. Die Korrektureinheit 28B für die horizontale Positionsverschiebung
steuert die Betätigung
des Tragwagens-Betriebsmotors 31 durch
Ausgeben eines Tragwagengeschwindigkeits-Kommandosignals an die
Tragwagenmotor-Betriebseinrichtung 31A basierend auf den
Signalen der Detektoren 20A und 20B für die horizontale
Positionsverschiebung des Tragwagenpositions-Detektors 26A und des
Tragwagengeschwindigkeits-Detektors 26B, so dass die horizontalen
Positionen der Ecken A und B des Containers Ca und die Ecken A und
B des Zielcontainers Cb übereinstimmen.
-
Die
Verstauungs-Steuereinheit 32 beinhaltet eine Determinationseinheit 27A für die Absenkung der
Geschwindigkeit der angehobenen Fracht und eine Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht. Die Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht legt die Absenkungsgeschwindigkeit
der angehobenen Fracht fest, um den angehobenen Container Ca mittels
der von den Absetzdetektoren 23A und 23B, dem
Höhendetektor 25C für die angehobene
Fracht und der Determinationseinheit 28A für die horizontale
Positionsverschiebung ermittelten Signalen mit der erforderlichen
Geschwindigkeit abzusenken. Die Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung legt die Ablaufsteuerung für das Absenken des Containers
Ca bei der von der Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht bestimmten Absenkungsgeschwindigkeit
fest. Die Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung der Absenkung
gibt ein Signal für
die Betätigung
an die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A aus, so dass der
angehobene Container Ca, der von den Hängeelementen 16 gestützt wird,
mit der Geschwindigkeit und der Ablaufsteuerung, die von der Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht und der Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung bestimmt sind, mittels eines Anhebemotors 30 abgesenkt
wird.
-
Die
Verstauungs-Steuereinheit 32 beinhaltet eine Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für die angehobene
Fracht, welche auf den Signalen der Absetzungsdetektoren 23A und 23B basierend die
Ablaufsteuerung zum Stoppen der Absenkung des Containers Ca bestimmt.
Die Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für angehobene Fracht
gibt ein Signal für
die Betätigung
an die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A aus, so dass der
Anhebemotor 30 in der von der Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für angehobene
Fracht bestimmten Ablaufsteuerung gestoppt wird, um das Absenken
des von dem Hängeelement 16 gestützten Containers
Ca zu stoppen.
-
Die
Diagramme in den 4A und 4B erläutern die
Funktion der Korrektureinheit für
die horizontale Positionsverschiebung 28B, wie sie in 3 gezeigt
wird.
-
Es
ist hier möglich,
die horizontale Positionsverschiebung des angehobenen Containers
Ca in Bezug auf den Zielcontainer Cb im Hinblick auf die Ecke A
des angehobenen Containers Ca, wie dies in 5 gezeigt
ist, durch Hinzufügen
einer positionellen Verschiebung DL, welche parallel zur Bewegungsrichtung
des Überquerungstragwagens 13 verläuft, zu
einer positionellen Verschiebung DS, welche infolge der Rotation
eine positionelle Verschiebung einer Bewegungsrichtungs-Komponente
darstellt, anzunähern.
-
Man
beachte, dass es in der Praxis möglich ist,
die Rotationsbewegung wie oben erwähnt um höchstens 2° zu verringern. Angenommen,
dass die Länge
des Containers in längs
verlaufender Richtung (d.h. die Länge orthogonal zur Bewegungsrichtung des Überquerungs-Tragwagens 13)
12 Meter beträgt,
so liegt daher der Grad der Verschiebung des Containers Ca infolge
der Rotation in orthogonaler Richtung in Bezug auf die Bewegungsrichtung
des Tragwagens 13 bei ungefähr vier Metern, und dies kann
in der Praxis vernachlässigt
werden. Es ist in der Praxis dementsprechend angemessen, den Grad der
Bewegung infolge der Rotation, welche die Bewegungsrichtungs-Komponente
des Tragwagens 13 verwendet, anzunähern.
-
Das
Diagramm aus 4A erläutert die Steuerungsfunktion,
deren Zweck die Korrektur einer horizontalen Positionsverschiebung
zwischen dem angehobenen Container Ca und dem Zielcontainer Cb für den Fall
ist, in dem die Höhe
der Ecke A des angehobenen Containers Ca zu einem Zeitpunkt, in dem
keine der Ecken A, B, C und D des Containers Ca auf der oberen Oberfläche des
Zielcontainers Cb abgesetzt worden ist, niedriger als die anderen Ecken
B, C und D ist.
-
Wie
in 4A gezeigt, wird der Grad der positionellen Verschiebung
der Bewegungsrichtungs-Komponente des Überquerungs-Tragwagens 13,
welcher von den Detektoren für
die horizontale positionelle Verschiebung 20A und 20B für die Ecken A
und B detektiert wird, als Korrektursignal der Tragwagenposition
hinzugefügt,
um als Korrektursignal für
die Tragwagenposition in dem Fall verwendet zu werden, in dem beide
Ecken A und B keinen Kontakt zum Zielcontainer Cb haben, und wird
in einen Regler 28F über
einen Steuerungsverstärker 28D oder über einen
Steuerungsverstärker 28D und
ein Differenzierungselement 28E eingegeben.
-
Die
Korrektureinheit 28B für
die horizontale Positionsverschiebung gibt ein auf dem vom Regler 28F über den
Steuerungsverstärker 28D und über den
Steuerungsverstärker 28D und
das Differenzierungselement 28E eingegebenes Signal für die Positionskorrektur
des Tragwagens basierendes Befehlsignal für die Geschwindigkeit des Tragwagens
aus.
-
Das
Signal für
die Positionskorrektur des Tragwagens verbunden mit der positionellen
Verschiebung der Ecke A wird in den Regler 28F über ein
Differenzierungselement 28C eingegeben und wird gesteuert,
um die positionelle Verschiebung in Bezug auf nur die Ecke A durch
den Betrieb des Differenzierungselement 28C zu verringern,
nachdem die Tragwagenpositions-Korrektursteuerung, die auf dem Grad
der positionellen Verschiebung der Ecke B basiert, innerhalb einer
Gleichgewichtsabweichung, die vom Steuerungsverstärker K bestimmt
wird, beendet ist.
-
Auf
diese Weise wird eine auf die positionelle Korrektur fokussierte
Steuerung für
die ausgewählte Ecke
A ausgeführt.
-
4B ist
ein Diagramm, das die Funktion der Korrektur der horizontalen Positionsverschiebung
der Ecke B des Containers Ca in Bezug auf den Zielcontainer Cb erläutert, nachdem
die Ecke A des Containers Ca auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt wurde
und während
des Absetzens die Position der Ecke A beibehalten wird.
-
Das
heißt,
dass in 4B die Beziehung zwischen der
Ecke A und der Ecke B in 4A getauscht
wird und auf die gleiche Art und Weise wie oben für den in 4A beschriebenen
Vorgang, wie in 4B gezeigt, eine sich auf die
positionelle Verschiebung der Ecke B fokussierende Steuerung ausgeführt wird.
-
Der
in 4B gezeigte Korrekturvorgang ist derart aufgebaut,
dass er nur dann ausgeführt
wird, wenn sich die Ecke A des Containers Ca in einem abgesetzten
Zustand befindet, und die horizontale positionelle Verschiebung
zwischen der Ecke A und dem korrespondierenden Zielcontainer Cb
sich innerhalb des zulässigen
Bereichs befindet.
-
In
diesem Fall befindet sich der sich auf die Ecke A beziehende Grad
der horizontalen Positionsverschiebung unterhalb eines Levels, den
die Korrektursteuerung der Tragwagenposition erfordert. Da sich
die Ecke A infolge des Kontakts mit dem Zielcontainer Cb nicht bewegt,
wird die in 4B gezeigte Korrektursteuerung
zu einer die Ecke A als Stützpunkt
verwendenden Steuersteuerung, die nur die Position der Ecke B korrigiert.
-
Im
Folgenden wird die vom Kran 10, der das Steuerungssystem
mit dem oben erläuterten
Aufbau aufweist, verwendete Verstauungssteuerung in Übereinstimmung
mit den in den 6 und 7 gezeigten
Ablaufdiagrammen gezeigt.
-
Man
beachte, dass die in 6 gezeigten Schritte S1–S9 den
Ablauf der Absetzungssteuerung der Ecke A des angehobenen Containers
Ca aufzeigen und die in 7 gezeigten Schritte S10–S18 den Ablauf
der Absetzungssteuerung der Ecke B (oder anderer Ecken) des angehobenen
Containers Ca aufzeigen.
-
Man
beachte auch, dass die Absetzungssteuerung in einem Zustand begonnen
wird, in dem keine der Ecken A, B, C und D am Boden des angehobenen
Containers Ca auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt wurden, und die
Höhe der
Ecke A wird so eingestellt, dass sie verglichen mit der Höhe der Ecken B,
C und D niedriger ist.
-
Das
heißt,
dass vor dem Beginn des Steuervorgangs nur die Ecke A des angehobenen
Containers Ca durch einen Wechsel der Position des Stützpunkts
des Seilelements 15 an dem Überquerungs-Tragwagen 13,
der die Hängeelement-Neigevorrichtungen 17 und 18 zum
Neigen des Hängeelements 16 verwendet,
niedriger eingestellt wird. Auf diese Art wird nur die Ecke A niedriger
als die Ecken B, C und D eingestellt.
-
Um
die Höhe
der Ecke A niedriger einzustellen, ist ein Verfahren möglich, in
dem die Länge
eines der Seilelemente 15 länger als die anderen drei Seilelemente 15,
die an den jeweils anderen Ecken des Hängeelements 16 eingerastet
sind, eingestellt wird.
-
In
dieser Ausführungsform
wird der angehobene Container Ca durch eine normale Vorgangssteuerung
in die Nähe
des Zielcontainers Cb transportiert. Obwohl die Bedeutung des Begriffs „Nähe des Zielcontainers" in diesem Fall von
Faktoren wie der Größe des Containers
abhängt,
ist es möglich, ungefähr 0,5 Meter
für die
vertikale Distanz und 0,2 Meter für die horizontale Positionsverschiebung
zwischen der unteren Oberfläche
des angehobenen Containers Ca und der oberen Oberfläche des
Zielcontainers Cb für
einen ISO-Standard-Seefahrtscontainer
anzunehmen. Diese Einstellungen können jedoch je nach Situation
variieren.
-
Schritt S1–S9 im Absetzungs-Steuerverfahren
für die Ecke
A:
-
Schritt S1:
-
Zuerst
wird basierend auf dem Detektionssignal des Absetzungsdetektors 23A,
der mit der Ecke A des angehobenen Containers Ca korrespondiert, bestimmt
ob das tiefere Ende der Ecke A auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt
ist. Das heißt,
dass wenn die Ecke A nicht abgesetzt ist, die anderen Ecken B, C
und D auch nicht abgesetzt sind und sich daher Platz zwischen dem
Container Ca und dem Zielcontainer Cb befindet.
-
Schritt S2:
-
Wie
in 8 gezeigt, wird die in 4A gezeigte
Korrektursteuerung für
die horizontale Positionsverschiebung für die Ecke A in einem Zustand ausgeführt, in
dem das niedrigere Ende der Ecke A des angehobenen Containers Ca
auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt wurde.
-
Das
heißt,
dass die Korrektureinheit 28B für die horizontale Positionsverschiebung
der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 ein auf den Signalen
der horizontalen Verschiebungs-Detektoren 20A und 20B und
des Tragwagen-Positionsdetektors 26A und des Tragwagen-Geschwindigkeitsdetektors 26B basierendes
Tragwagen-Geschwindigkeits-Befehlssignal an die Tragwagenmotor-Antriebseinheit 31A ausgibt,
um den Tragwagen-Antriebsmotor 31 zu
betätigen,
so dass die Ecke A des angehobenen Containers Ca mit der Ecke A
des Zielcontainers abgeglichen wird.
-
Auf
diese Weise wird der Überquerungs-Tragwagen 13 betätigt, und
die Ecke A des angehobenen Containers Ca nähert sich der Ecke A des Zielcontainers
Cb.
-
Schritt S3:
-
Die
Determinationseinheit 28A für die horizontale Positionsverschiebung
der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 legt fest, ob die
positionelle Verschiebung der Ecke A des angehobenen Containers
Ca in Bezug auf die Ecke A des Zielcontainers Cb innerhalb des vorab
bestimmten zulässigen
Bereichs liegt, und das Absetzen des angehobenen Containers Ca kann
gestartet werden.
-
Wenn
die positionelle Verschiebung nicht innerhalb des zulässigen Bereichs
liegt, wird in diesem Moment die Korrektursteuerung (Schritt 2)
der horizontalen Positionsverschiebung durch die Korrektureinheit 28B für die horizontale
Positionsverschiebung der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 ausgeführt.
-
Schritt S4:
-
Wenn
die positionelle Verschiebung zwischen der Ecke A des angehobenen
Containers Ca und der Ecke A des Zielcontainers Cb sich innerhalb des
zulässigen
Bereichs befindet, in dem der angehobene Container Ca abgesenkt
werden kann, wird ein Signal von der Determinationseinheit 28A für die horizontale
Positionsverschiebung zur Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht übertragen, so dass die Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht die Absenkungsgeschwindigkeit
für den
angehobenen Container Ca bestimmt und ein Signal an die Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht ausgibt,
um das Absenken des Containers Ca durch die Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht zu starten.
Zu Beginn der Absenkung des Containers Ca wird auch ein Steuersignal an
die Anhebemotor-Betriebsvorrichtung 30A ausgegeben, um
den Anhebemotor zu betätigen.
Auf diese Weise beginnt die Absenkung des Containers mit der von
der Determinationseinheit 27A für die Absenkung der Geschwindigkeit
der angehobenen Fracht bestimmten Geschwindigkeit.
-
Man
beachte, dass die von der Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht bestimmte Ablenkungsgeschwindigkeit
auf eine Höchstgeschwindigkeit
eingestellt wird, bei der der durch die Absetzung verursachte Aufschlag
des angehobenen Containers Ca auf dem Zielcontainer Cb in einem
zulässigen
Bereich verbleibt. Die von der Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht bestimmte Ablaufsteuerung
ist so eingestellt, dass die positionelle Verschiebung der Ecke
A in einem vorab bestimmten zulässigen
Bereich liegt.
-
Basierend
auf dem Detektionssignal von dem mit der Ecke A des angehobenen
Containers Ca korrespondierenden Absetzungsdetektor 23A wird danach
bestimmt, ob das untere Ende der Ecke A auf dem Zielcontainer Cb
(Schritt S1) abgesetzt ist.
-
Schritt S5:
-
Wenn
das Signal von dem Absetzungsdetektor 23 in die Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für angehobene
Fracht der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 eingegeben
ist, gibt die Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für die angehobene Fracht
ein Steuersignal an die Anhebemotor-Betriebsvorrichtung 30A aus,
um die Betätigung
des Anhebemotors 30 zu stoppen, so dass die Absenkung der
angehobenen Fracht gestoppt wird.
-
Schritt S6:
-
Wenn
bestimmt wurde, dass die positionelle Verschiebung der Ecke A des
angehobenen Containers Ca in Bezug auf die Ecke A des Zielcontainers Cb
durch die Determinationseinheit 28A für die horizontale Positionsverschiebung
der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 innerhalb
des vorab bestimmten zulässigen
Bereichs liegt, werden anschließend
die Absetzungsvorgänge
(Schritt S10–18)
für die
anderen Ecken B, C und D ausgeführt.
-
Schritt S7:
-
Wenn
bestimmt wurde, dass die positionelle Verschiebung der Ecke A durch
die Determinationseinheit 28A für die horizontale Positionsverschiebung nicht
innerhalb des zulässigen
Bereichs liegt, wird der Anhebemotor 30 durch die Anhebemotor-Betriebseinrichtung 30A betätigt, so
dass der angehobene Container angehoben wird.
-
Schritt S8:
-
Es
wird basierend auf einem Signal des Absetzungsdetektors 20A für die Ecke
A des angehobenen Containers bestimmt, ob die Ecke A des angehobenen
Containers vom Zielcontainer getrennt ist.
-
Schritt S9:
-
Wenn
bestimmt wurde, dass die Ecke A des angehobenen Containers Ca vom
Zielcontainer Cb getrennt ist, wird der Anhebemotor 30 durch
die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A gestoppt.
-
Danach
wird der Absetzungssteuerprozess für die Ecke A (d.h. der Steuerprozess
aus Schritt S1 und die folgenden) erneut ausgeführt.
-
Schritt S10–S18 im
Absetzungs-Steuerprozess für die
Ecke B:
-
Schritt S10:
-
Basierend
auf dem Detektionssignal des mit der Ecke B des angehobenen Containers
Ca korrespondierenden Absetzungsdetektors 23B wird bestimmt,
ob das untere Ende der Ecke B auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt
wurde.
-
Man
beachte, dass da dieser Schritt von Schritt 6 aus fortgesetzt
wird, nur die Ecke A auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt wurde und
die anderen Ecken B, C und D noch nicht abgesetzt wurden, wenn dieser
Schritt zum ersten Mal ausgeführt
wird.
-
Schritt S11:
-
Die
in 4 gezeigte Korrektursteuerung für die horizontale
Positionsverschiebung für
die Ecke B wird in einem Zustand ausgeführt, in dem das untere Ende
der Ecke A des angehobenen Containers auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt
worden ist.
-
Das
heißt,
dass basierend auf Signalen der Detektoren für die horizontale Positionsverschiebung 20A und 20B und
von dem Tragwagen-Positionsdetektor 26A und dem Tragwagen-Geschwindigkeitsdetektor 26B,
die Korrektureinheit für
die horizontale Positionsverschiebung 28B der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 ein
Tragwagen-Geschwindigkeits-Befehlssignal
an die Tragwagenmotor-Betriebseinheit 31A ausgibt, um den
Tragwagen-Betriebsmotor 31 zu betätigen, so dass die Ecke B des angehobenen
Containers Ca auf der Ecke B des Zielcontainers Cb abgesetzt wird.
-
Auf
diese Art wird der Überquerungs-Tragwagen 13 betätigt, und
die Ecke B des angehobenen Containers Ca nähert sich der Ecke B des Zielcontainers
Cb.
-
Schritt S12:
-
Die
Determinationseinheit 28A für die horizontale Positionsverschiebung
der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 bestimmt, ob die positionelle
Verschiebung der Ecke B des angehobenen Containers Ca in Bezug auf
die Ecke B des Zielcontainers Cb sich innerhalb des vorab bestimmten
zulässigen
Bereichs befindet, in dem das Absenken des angehobenen Containers
Ca gestartet werden kann.
-
Wenn
die positionelle Verschiebung nicht innerhalb des zulässigen Bereichs
liegt, wird in diesem Moment die Korrektursteuerung der horizontalen
Positionsverschiebung (Schritt S11) durch die Korrektureinheit für die horizontale Positionsverschiebung 28B der
Verstauungs-Steuerungseinheit 32 ausgeführt.
-
Schritt S13:
-
Wenn
die positionelle Verschiebung zwischen der Ecke B des angehobenen
Containers Ca und der Ecke B des Zielcontainers Cb innerhalb der zulässigen Bereichs
liegt, aus welchem der angehobene Container abgesenkt werden kann,
wird ein Signal von der Determinationseinheit 28A für die horizontale
Positionsverschiebung an die Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht ausgegeben, so dass die
Determinationseinheit 27A für die Absenkung der Geschwindigkeit
der angehobenen Fracht die Absenkungsgeschwindigkeit für den angehobenen
Container Ca bestimmt und ein Signal an die Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung der angehobenen Fracht ausgibt, um die Ablaufsteuerung
zum Starten der Absenkung des Containers Ca durch die Determinationseinheit 27B für die Ablaufsteuerung
der Absenkung zu bestimmen. Zu Beginn der Absenkung des Containers
Ca wird auch ein Steuersignal an die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A ausgegeben,
um den Anhebemotor 30 zu betätigen. Auf diese Weise wird
die Absenkung des Containers Ca mit einer von der Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht bestimmten Geschwindigkeit gestartet.
-
Man
beachte, dass die von der Determinationseinheit 27A für die Absenkung
der Geschwindigkeit der angehobenen Fracht bestimmte Geschwindigkeit
auf die maximale Geschwindigkeit eingestellt werden sollte, bei
der der beim Absetzen des angehobenen Containers Ca auf dem Zielcontainer
Cb entstehende Aufschlag innerhalb des zulässigen Bereichs fallen würde. Die
von der Determinationseinheit 27B für die Absenkung der Geschwindigkeit
der angehobenen Fracht bestimmte Ablaufsteuerung wird als eine Ablaufsteuerung eingestellt,
bei der die positionelle Verschiebung der Ecke B einen vorab bestimmten
zulässigen
Bereich aufweist.
-
Ob
das untere Ende der Ecke B auf dem Zielcontainer Cb (Schritt S10)
abgesetzt wurde, wird danach basierend auf dem Detektionssignal
des Absetzungsdetektors 23B, der mit der Ecke B des angehobenen
Containers korrespondiert, bestimmt.
-
Schritt S14:
-
Wenn
das Signal von dem Absetzungsdetektor 23B in die Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für angehobene
Fracht der Verstauungs-Steuerungseinheit 32 eingegeben
ist, gibt die Absenkungsstopp-Determinationseinheit 27C für angehobene
Fracht ein Steuersignal an die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A aus, um
die Betätigung
des Anhebemotors 30 durch die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A zu
stoppen, so dass die angehobene Fracht abgesenkt werden kann.
-
Schritt S15:
-
Wenn
bestimmt wurde, dass die positionelle Verschiebung der Ecke B des
angehobenen Containers Ca in Bezug auf die Ecke des Zielcontainers
Cb durch die Determinationseinheit für die horizontale Positionsverschiebung 28B der
Verstauungs-Steuerungseinheit 32 innerhalb
eines vorab bestimmten zulässigen
Bereichs liegt, sind die Absetzungsvorgänge mit der Erkenntnis abgeschlossen,
dass jede der Ecken A–D
mit den korrespondierenden Ecken der oberen Oberfläche des
Zielcontainers Cb in höchst
genauer Weise übereinstimmt.
-
Schritt S16:
-
Wenn
bestimmt wurde, dass die positionelle Verschiebung der Ecke B durch
die Determinationseinheit für
die horizontale Positionsverschiebung 28A nicht im zulässigen Bereich
liegt, wird der Anhebemotor 30 durch die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A betätigt, so
dass der angehobene Container Ca angehoben wird.
-
Schritt S17:
-
Basierend
auf einem Signal des Absetzungsdetektors 20A für die Ecke
B des angehobenen Containers Ca wird bestimmt, ob die Ecke B des
angehobenen Containers Ca vom Zielcontainer Cb getrennt ist.
-
Schritt S18:
-
Wenn
bestimmt wurde, dass die Ecke B des angehobenen Containers Ca vom
Zielcontainer Cb getrennt ist, wird der Anhebemotor 30 durch
die Anhebemotor-Betriebseinheit 30A gestoppt. Danach wird
die Absetzungssteuerung für
die Ecke B (d.h. die Steuerung des Schritts S10 und folgende) erneut ausgeführt.
-
Der
Container Ca kann dementsprechend auf höchst genaue Weise innerhalb
einer kurzen Zeit durch den oben erwähnten Absetzungs-Steuerprozess
der Schritte S1–S18
auf dem Zielcontainer abgesetzt werden.
-
Man
beachte, dass es möglich
ist, das Determinationsverfahren ohne die Verwendung des Absetzungsdetektors 20B auszuführen, obwohl
die Determination, die auf dem Signal des Absetzungsdetektors 20B,
der mit dem Hängeelement 16 in
Schritt S17 in der oben erläuterten
Ausführungsform
vorgesehen ist, der Ecke B des Containers Ca, die vom Zielcontainer
Cb getrennt ist, d.h. das die Ecken B, C und D anders als Ecke A
angehoben sind, basiert.
-
Es
ist möglich,
einen Sensor, wie z.B. eine CCD-Kamera zum Detektieren der Bewegung
des Hängeelements 16 als
ein Mittel der Bestimmung vorzusehen, um subtile positionelle Verschiebungen des
angehobenen Containers Ca zu detektieren, die durch horizontale
Positionsverschiebungen zwischen den Seilstützpunkten an dem Überquerungs-Tragwagen 13 und
den Seilstützpunkten
an dem Hängeelement 16 verursacht
werden, wenn der Container Ca durch die Anhebungsvorrichtung 14 angehoben
ist, und die Ecken B, C und D, im Gegensatz zur Ecke A von dem Zielcontainer
Cb in einem Zustand getrennt sind, in dem die positionelle Verschiebung
zwischen dem Anhebepunkt an dem Seilelement 15 des Tragwagens 13 und
dem Stützpunkt
des Seilelements 15 an der Seite des Hängeelements 16, d.h.
dem Punkt, an welchem das Seilelement 15 mit dem Hängeelement 16 verbunden
ist, durch eine leichte Bewegung des Überquerungstragwagens in horizontale
Richtung ausgelöst
wird, zum Beispiel wenn alle Ecken A–D auf dem Zielcontainer abgesetzt
wurden. Auf diese Weise wird es möglich, eine Zunahme der Anhebehöhe zu vermeiden,
und es wird sicher gestellt, dass die Anhebungshöhe verglichen mit dem Fall,
bei dem ein Absetzungsdetektor mit einem Begrenzungsschalter verwendet
wird, so gering wie möglich gehalten
wird. Dementsprechend kann die erforderliche Zeit zur Ausführung des
Ausrichtungs-Steuerprozesses, der anschließend ausgeführt wird, deutlich verkürzt werden.
-
Man
beachte, dass es möglich
ist, obwohl die andere Ecke (d.h. die Ecke B) des Containers Ca
positioniert und auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt ist, nachdem
die Ecke A des Containers Ca positioniert und auf dem Zielcontainer
in der oben erläuterten Ausführungsform
abgesetzt ist, dass eine der kurzen Seiten R1 des angehobenen Containers
Ca zuerst abgesenkt wird, wie dies in 9 gezeigt
ist, und in diesem Zustand kann die Seite R1 auf dem Zielcontainer
Cb abgesetzt werden. Danach wird die kurze Seite R2 des Containers
Ca auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt, um einen Absetzvorgang mit
hoher Genauigkeit auszuführen.
-
In
dem obigen Absetzungs-Steuerprozess wird die Seite R1 auf dem Zielcontainer
Cb abgesetzt, während
die Ecke A an einem Ende der Seite R1 in Übereinstimmung mit dem Absetzungs-Steuerprozess für die Ecke
A, wie oben beschrieben, positioniert wird. Dann wird die Seite
R2 auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt, während die Ecke B an dem anderen
Ende der Seite R1 in Überseinstimmung
mit dem Absetzungs- Steuerprozess
für die
Ecke B, wie oben beschrieben, positioniert wird.
-
Obwohl
eine Erläuterung
für den
Fall abgegeben wurde, bei dem der angehobene Container Ca auf dem
Zielcontainer Cb in der oben beschriebenen Ausführungsform abgesetzt wird,
ist es des Weiteren natürlich
möglich,
die vorliegende Erfindung für
den Fall, bei dem der Container Ca in einer auf einen Absetzpunkt
bezogenen Position einer Container-Verstaufläche zu verstaut ist, anzuwenden.
-
Man
beachte, dass es, wenn der Container auf dem Boden der Container-Verstauungsfläche abgesetzt
worden ist, notwendig ist, Mittel für die Detektierung der horizontalen
Positionsverschiebung zwischen dem angehobenen Container Ca und
der vorab bestimmten Position auf dem Boden sowie Mittel zum Detektieren
der horizontalen Positionsverschiebung zwischen dem angehobenen
Container Ca und dem Zielcontainer Cb vorzusehen. Es ist natürlich auch
möglich,
die Detektoren für
die horizontale Positionsverschiebung 20A–20D als
Mittel zum Detektieren der horizontalen Positionsverschiebung einzusetzen,
welche dann verwendet werden, wenn der Container Ca auf dem Zielcontainer
Cb abgesetzt wird.
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Obwohl
die der Ecke A benachbarte Ecke B des Containers Ca auf dem Zielcontainer
Cb abgesetzt wird, während
deren Position nach dem Bestimmen der Ecke A in der oben erläuterten
Ausführungsform
bestimmt wird, muss die Ecke, deren Position nach der Ecke A bestimmt
wird, im Weiteren nicht die Ecke B sein, sondern kann auch die Ecke
C oder D sein.
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Außerdem kann,
obwohl die Absetzungsdetektoren 23B, 23C und 23D beziehungsweise
die Detektoren für
die horizontale Positionsverschiebung 20B, 20C und 20D für alle anderen
Ecken B, C und D der oben beschriebenen Ausführungsform vorgesehen sind,
der oben erwähnte
Absetzungs-Steuerprozess auch entsprechend ausgeführt werden,
wenn die Detektoren, anders als an der Ecke A an nur einer der Ecken
B, C und D vorgesehen sind.
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Gemäß dem Kran
und dem Verfahren zum Steuern des Krans in der obigen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung, können
die folgenden Effekte erzielt werden, da die Steuerung nur in Bezug auf
die horizontale Positionsverschiebung zwischen der Ecke A des angehobenen
Containers Ca und der Ecke A des Zielcontainers Cb, welche die vorab
bestimmte Position für
den Absetzplatz ist, ausgeführt wird,
und der ganze Container Ca auf dem Zielcontainer Cb durch ein Ausführen der
Positionierungssteuerung an der Ecke B abgesetzt wird, nachdem die Ecke
A abgesetzt wurde.
- (1) der angehobene Container
Ca kann an einem Absetzplatz verstaut oder auf einem Zielcontainer Cb
durch eine sichere Ausführung
einer Positionierung in horizontaler Richtung ohne Verwendung zusätzlicher
Ausrüstung
wie spezieller mechanischer Führungen
abgesetzt werden, auch wenn der angehobene Container Ca in die Bewegungsrichtung
des Überquerungs-Tragwagens 13 bewegt
und gedreht wird.
- (2) Der angehobene Container Ca kann innerhalb eines kurzen
Zeitraums an einem Absetzplatz verstaut oder auf dem Zielcontainer
Cb abgesetzt werden, ohne dass die Anbringung einer speziellen Vorrichtung
an den Kran 10 notwendig ist, und ohne auf das Stoppen
der Bewegung des Containers Ca warten zu müssen, auch wenn der angehobene
Container Ca in die Bewegungsrichtung des Überquerungs-Tragwagens 13 bewegt und gedreht
wird.
- (3) Der angehobene Container Ca kann auf eine stabile Weise
an einem Absetzplatz verstaut oder auf dem Zielcontainer Cb abgesetzt
werden, ohne durch Fehler infolge von Störungen der positionellen Schätzung wie
Wind und/oder zusätzlicher Belastung
der angehobenen Fracht in dem Absetzungs-Steuerverfahren der positionellen
Schätzung
des angehobenen Containers beeinflusst zu werden.
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Die
oben aufgeführten
Effekte sind in der Realisierung eines stabilen und effizienten
automatisierten Verstauungssystems für den Kran 10 bei
niedrigen Kosten extrem effektiv.
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Es
wird anhand der auf diese Art beschriebenen verschiedenen exemplarischen
Ausführungsformen
der Erfindung offensichtlich, dass sich verschiedene Veränderungen,
Modifikationen und Verbesserungen in der Ausführungsform dem Fachmann leicht ersichtlich
werden.