JP2006501115A - 貨物の位置決め方法と装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、巻上機における貨物（２４）を精確に位置決めする方法と装置に関する。巻上機はトロリ（３）と昇降装置を有し、昇降装置は少なくとも４つの昇降機（４〜７）を備え、各昇降機（４〜７）は各々ドラム（８〜１１）と個別の駆動装置（１６〜１９）とを備え、各ドラム（８〜１１）はロープ（１２〜１５）を介して吊り具（２３）および／又は貨物（２４）に接続されている。貨物（２４）の位置が検出可能であり、貨物（２４）のねじれ振れを４つの駆動装置により効果的に抑止できる。

Description

本発明は、貨物および／又は吊り具のねじれ振れを抑止すべく、貨物を位置決めする方法と装置に関する。かかるねじれ振れは、特に例えばクレーン等の巻上機に生ずる。

巻上機、特に例えばコンテナを積み込むためのクレーン設備において、経費上の理由から、迅速、精確且つ安全な貨物積み替えが求められる。このため、特に例えば風等の大きな外的障害、又は例えばコンテナの不均一な荷重により引き起こされるねじれ振れを取り除く必要がある。

独国特許出願公開第１０００６４８６号明細書で、巻上機、具体的にはクレーンが公知である。このクレーンは１つのトロリと２つのドラム形昇降機を有し、各昇降機は２つのドラムを備えている。また各昇降機は駆動装置を有し、その両側に各々ドラムが設けられている。その場合、２つのドラム形昇降機では、トロリの運動方向のねじれ振れしか取り除けない欠点がある。

独国特許出願公開第２０５３５９０号明細書で、特にコンテナ積込み用の巻上機が公知である。該巻上機は、つかみ枠と昇降装置および制御装置と測定装置を備える。この昇降装置は３つの昇降機を有し、各昇降機はドラムと個別の駆動装置を持つ。この装置では、コンテナの積み上げ前又は積み下ろし前に、つかみ枠の考え得る傾斜を抑止できる。しかしこの装置は、傾斜の除去とねじれ振れの除去とを同時にできない欠点を持つ。

昇降方向における貨物および／又は吊り具の軸線に対するねじれ振れの除去は、上述の巻上機ではできない。これは、特に貨物および／又は吊り具の位置決めについての補助的要件が課せられる場合にも言える。この要件とは、例えば貨物および／又は吊り具の水平位置である。位置決めは静止状態並びに動的状態、即ち運動状態で行われる。

本発明の課題は、貨物および／又は吊り具の位置決めを改善することにある。

その課題は、例えば精確で迅速且つ安全な貨物積み替えを可能にすべく、特に昇降方向における軸線を中心とした吊り具および／又は貨物のねじれ振れを抑止し又は取り除くことにある。

この課題は、請求項１に記載の方法と、請求項７に記載の装置とにより解決される。

本発明に基づく方法の有利な実施態様を従属請求項２〜６に示す。請求項７の装置に関し、従属請求項８〜１２の有利な実施態様が考えられる。

トロリと昇降装置とを有する巻上機で、貨物および／又は吊り具を精確に位置決めする本発明の方法において、前記昇降装置が少なくとも４つの昇降機を備え、各昇降機が各々ドラムと個別の駆動装置とを持ち、各ドラムがロープを介して吊り具および／又は貨物に接続され、貨物および／又は吊り具の位置が検出され、貨物および／又は吊り具のねじれ振れ時に、少なくとも１本のロープの長さが個別に変化されることで、そのねじれ振れが抑止される。これによって、迅速且つ安全で精確な貨物積み替えが可能となる。

貨物および／又は吊り具の位置検出装置で認識したねじれ振れを、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を備えた直角座標系に関し表示し、該座標系の原点を、例えば貨物中心に置く。ねじれ振れを、回転軸線を中心とした運動としても描ける。ねじれ振れは、貨物および／又は吊り具が少なくとも一度転換点において、それが再び静止位置に戻る前に静止位置から変位する特徴を持つ。また貨物および／又は吊り具が静止位置に戻る迄に数回にわたり静止位置を通過して揺れ動くこともある。ねじれ振れに対する第１の可能性は、例えばｚ軸を中心とするねじれ振れである。ｚ軸は巻上機の場合に貨物又は吊り具の昇降軸線に相当し、該軸は、例えば貨物中心を経て延びる。貨物又は吊り具は、斜め振れ時に、昇降軸線や該軸線に対し平行な軸線を中心として振れる。ねじれ振れに関する第２の可能性は、ｙ方向における零点位置からの貨物又は吊り具の変位である。ねじれ振れに関する第３の可能性は、ｘ方向における零点位置からの貨物又は吊り具の変位である。ｘ方向がトロリの可能な運動方向であるとき、ねじれ振れは、例えばこの方向に生ずる。ここで零点とは、貨物および／又は吊り具が静止した休止状態にあるときに該貨物および／又は吊り具が存在する位置を意味する。直角座標系の１つの軸の方向におけるねじれ振れの他に、それを中心としてねじれ振れが生ずるもう１つの軸も規定できる。該軸を中心としたねじれ振れに対する例は、例えば貨物および／又は吊り具の対角線を中心としたねじれ振れである。更に上述のねじれ振れは、組み合わせて、即ち同時に生ずることもある。

吊り具として、例えばスプレッダが使える。貨物および／又は吊り具の位置を検出すべく位置検出装置を用いるとよい。該装置は、例えば従来公知の如く、カメラ装置と、吊り具又は貨物上に固定した反射体を備え、貨物又は吊り具の位置を光学的に検出する。光学式位置検出の他に、位置検出のために音響式又は他の測定装置も利用できる。該装置がねじれ振れを検出した際、そのねじれ振れを少なくとも１本のロープの長さ変化により抑止する。ドラムを各々固有の駆動装置、好適には、例えば変流器付き電動機等の電気機械で制御することで、少なくとも１つの方向での、考え得る少なくとも１つのねじれ振れを除去でき、その際、貨物および／又は吊り具の調整に必要な時間は、本発明に基づく位置決め方法を利用しないで単純に振れ止めした貨物に比べ著しく短縮できる。更に駆動装置としての電動機の採用は幾つかの利点を生ずる。電動機は、例えば価格的に有利であり、精密に調整できる。また電動機による実施は非常に簡単に実現できる。

貨物の重心とねじれ振れの態様に応じ、１又は２本のロープが、静止位置に比べぴんと張られないか僅かに緩められる。即ち全てのロープに同じ力が作用しない。回転運動により緩められるかぴんと張られていないロープは、電気機械であるドラムの駆動装置で、貨物を適正に位置付けるべく短縮される。これは、特に斜め揺れにも適用される。

斜め振れ時に張り詰めた２〜３本のロープを、貨物の適正な位置決めが可能なように延伸させてもよい。貨物や吊り具の位置付けは、ロープの延伸並びに短縮時に傾斜角が０°になるか貨物が静止位置になる迄、貨物の加速、従って振れ幅を減少させることで行う。

ロープを張り詰めるか緩め又は力を弱めるかについては、例えば電気機械の調整装置から電気機械相互のトルク比較によって求める。

貨物の重心が貨物の対角線の交点に位置するとき、対角線的に対向して位置する２本のロープを延伸又は短縮する。

４本のロープおよび個々に駆動される昇降機に基づき、昇降時ないしねじれ振れ時にロープ長さを相応して変化させることで、貨物を水平位置に保つことができる。

更に、昇降機軸線を中心とした回転運動により生ずるスキュ角を、少なくとも１本のロープの長さを変化することで、ねじれ振れを取り除くか消滅させるべく制御できる。ここでスキュ角とは、持ち上げた貨物の重心を中心として、軸方向における貨物ないし吊り具のねじれ角を意味する。

本発明に基づく方法のために有効な装置はトロリと昇降装置とを有し、該装置は少なくとも４つの昇降機を持ち、各昇降機は各々ドラムと個別の駆動装置とを備え、各ドラムはロープを介して吊り具に接続される。かかる巻上機の形成は、上述した方法を利用して貨物を位置付けることを可能にする。

有利な実施態様では、本発明に基づく装置は位置検出又は調整装置を備える。即ち零点ないし静止位置からの貨物の変位を検出でき、その変位を、必要に応じて抑止できる。

昇降装置の有利な実施態様では、スキュ角の方向における力作用を、ねじれ運動やねじれ振れを取り除くべく増大するため、ロープを斜めに敷設、即ち昇降方向に対し傾斜して設ける。ここで昇降方向に対し傾斜してとは、ロープの台形状の設置を意味し、少なくともロープと貨物中心方向における吊り具又は貨物との成す角度を９０°以上にする。

他の有利な実施態様では、位置検出装置並びに昇降機の駆動装置を自動化する。かくして、位置の精確な検出、従って少なくとも１つのねじれ振れの除去が可能となる。この実施態様の利点は、例えば一方で、クレーン操縦者が貨物を自身で位置決めする必要がないので、クレーン操縦者の負荷が軽減し、他方で、複数の種々のねじれ振れを取り除き、また位置決めを迅速に行えることにある。貨物の位置決めは、特に貨物を受ける際並びに貨物を下ろす際に非常に重要である。

更に、本発明により、各駆動装置を個々に制御ないし調整でき、この結果個々のロープの引っ張り／短縮ないし緩め／延伸で、精確な位置決めが可能となる。別個に制御可能とは、各ロープを個々に、即ち互いに無関係に引っ張り又は下降できることを意味する。この別個の制御に基づき、貨物をあらゆる時点で、即ち持ち上げ時、下降時ないし振れ運動時に水平位置に保ち得る。

以下図示の実施例を参照し、本発明を詳細に説明する。

図１はクレーン１を概略的に側面図で示す。図示のクレーン１はガーダ２を有し、ガーダ２上に走行可能なトロリ３を置いている。トロリ３の運動方向を二重矢印２０で示す。トロリ３はそれ自体４つの昇降機を有し、各昇降機はドラムと個別の駆動装置とを備えている。この図が側面図なので、２つの昇降機４、５とそれらのドラム８、９しか示しておらず、残りの昇降機とドラムは隠れて見えない。図示のロープ１２、１３はドラム８、９を経て昇降方向２１に対し傾斜して吊り具２３迄延びている。昇降方向２１、即ち貨物を持ち上げ又は下ろす方向は二重矢印２１で示している。図示の実施例では、トロリ３の長手寸法が貨物２４より長いので、ロープ１２、１３を吊り具２３の横面から９０°より大きな吊り角度３２で台形状に延ばして設けている。しかしロープ１２、１３を吊り具２３の縦面から台形状に設けてもよい。吊り角度３２は、各ロープ１２と吊り具２３又は貨物２４との成す角度である。吊り角度３２は、符号αでも追加的に示している。

図２は貨物を吊り下げるトロリを示す。これは、例えば図１の巻上装置である。図２はドラム８、９、１０、１１を持つ４つの昇降機４、５、６、７を示す。各ドラム８〜１１に個別の駆動装置、即ち電気機械１６、１７、１８、１９を付設している。各昇降機４〜７は、貨物２４又は吊り具２３を昇降すべく、概略的に示すようにトロリ３の角部に置いている。昇降機４〜７は一平面内に位置しているが、昇降機４〜７の異なった配置も考えられる。ドラム８〜１１は、各々ロープ１２〜１５を経て吊り具２３に接続している。ロープの敷設は昇降方向に対し斜めに行う。トロリ３の寸法が吊り具２３のそれより大きいので、ロープ１２〜１５と吊り具２３との間に９０°より大きな吊り角度３２が生ずる。この角度３２を符号αで示す。吊り具２３は、例えば貨物２４を取り付けるスプレッダである。図示しないが、例えばグリッパのような他の吊り具も利用できる。また位置検出装置２２も概略的に示す。該装置２２として、位置検出に適した光学式、音響式又は他の測定装置が採用できる。吊り具２３上に、ｘ軸ｘ、ｙ軸ｙおよびこれらの両軸に対し垂直な昇降方向２１に延びるｚ軸ｚを備えた座標系を示している。トロリがその少なくとも１つの軸の方向に移動する際、貨物２４や吊り具２３がねじれ振れを生ずる。その際位置検出装置２２が貨物２４および／又は吊り具２３の位置を検出し、考え得るねじれ振れを確認する。ねじれ振れを認識したとき、このねじれ振れを少なくとも１本のロープ１２〜１５の長さの変化により抑止する。

例えばねじれ振れのためにロープがぴんと張っていないか、緩んだとき、ロープを駆動装置１６〜１９により再びぴんと張る。ロープの変化した張力は、例えば駆動装置の電動機が発生したトルクによって検出できる。ねじれ振れの除去、消滅および／又は阻止に伴い、特に貨物２４を下ろす際に貨物２４を精確かつ迅速に位置決めできる。また吊り具２３による貨物２４の受取りも精確になり、加速できる。これは迅速で精確な、従って安全な貨物積み替えを可能にする。更に４本のロープを備えたクレーンにより、貨物はどんな時点でもロープ長の適合調整によって水平状態に保つことができる。

図３〜５は、考え得るねじれ振れを平面図で示す。ｘ軸ｘ、ｙ軸ｙおよびこれらの両軸に対し垂直なｚ軸ｚを備えた直角座標系で示している。平面図のため、ｚ軸は点になっている。これらの例の場合、座標系の原点は貨物中心と一致している。ここで曲線はロープ１２〜１５を意味する。

図３は、ｘ方向における正ないし負のねじれ振れを示す。該ねじれ振れを、二重矢印２７で示す。ｘ方向におけるねじれ振れの際、貨物２４はその二重矢印に応じて静止位置から変位する。静止位置における貨物はハッチング付き矩形枠で示す。図示のねじれ振れのため、貨物２４はもはや水平位置にない。貨物２４のねじれ振れ並びに傾斜姿勢を抑止又は消滅すべく、ロープ１２〜１５の長さを相応して変化させる。貨物２４を再び水平状態にすべく、ｘ方向におけるねじれ振れの際、横側の平行な２本のロープ１２、１３ないし１４、１５を延伸又は短縮する。

図４はｙ方向、即ちｘ軸ｘに対し垂直な方向におけるねじれ振れを示す。貨物２４の静止位置２６を図３に対応してハッチング付き矩形枠で示し、その振れ方向を図３に対応して二重矢印２７で示している。ｙ方向におけるねじれ振れの際、貨物２４は同様に傾斜姿勢になり、これをロープ１２〜１５の長さ変化により取り除く。貨物を水平位置に置くべく、縦側の平行な２本のロープ１２、１５ないし１３、１４を延伸又は短縮させる。

図５は、ｚ軸ｚ、即ち例えば貨物中心と一致する回転点３３を中心とするねじれ振れを概略的に示す。貨物の重心は回転点３３と一致している。ｘ軸ｘと貨物中心線３７との成す角度はねじれ角、所謂スキュ角２８である。ｚ軸を中心とする回転運動を湾曲二重矢印３８で示す。このねじれ振れの除去は、ロープ長さの短縮又は延伸で行える。ここでは、ロープは示していない。

ロープ１２〜１５で吊り下げた、例えばコンテナ等の貨物２４は、回転運動および／又はスキュ運動をする傾向にある。スキュ角２８は、例えば赤外線照射器と赤外線反射体を備えた、図示しない２つのカメラ装置により検出する。貨物２４を下ろす過程で、従来はスキュ角３８が相応した値になる迄待ち、適当な角度で貨物２４を下ろすか、振れ止まり迄待っていた。スキュ角を調整すべく個々に駆動可能な４つのドラムを利用することで種々の利点が得られる。一方で貨物２４の静止挙動により運転安全性が向上する。他方で振れ止めに対する待機時間が不要なので、貨物２４の迅速な積み替えができる。４つのドラムに対し各々個別の駆動装置を利用すれば、僅かに余分な機械的経費しか生じない。

図６は、コンテナを積み替える巻上機、即ちコンテナブリッジ３６とも呼ばれる所謂コンテナクレーンを示す。このブリッジ３６は本発明に基づく装置および本発明に基づく方法を採用した巻上機の異なる例である。コンテナブリッジ３６は、トロリ３と昇降装置を備える。この装置は４つの昇降機を有し、各昇降機はドラムと駆動装置を備えている。側面図なので、各々ドラム８、９を備えた２つの昇降機４、５のみが見える。コンテナブリッジ３６は、図示のレール３４上を走行する。レールを利用しない装置でも走行は可能であり、これは図示していない。トロリ３とコンテナブリッジ３６の走行や、貨物２４および／又は吊り具２３の昇降方向２１における昇降により、コンテナブリッジ３６でも貨物２４および／又は吊り具２３のねじれ振れが生ずる。これを、個々のロープの長さ変更により除去又は消滅させ得る。貨物２４や吊り具２３は水平状態に保てる。

図７は、種々の方向から見た吊り具を示す。三次元的な図４０は、個々に駆動される４つのドラム８〜１１と各々個別の駆動装置１６〜１７とを備えた貨物２４の吊り具を示している。昇降機４〜７と貨物２４の間のロープ１２〜１５は、昇降方向２１に対し傾斜している。個別に駆動されるドラム８〜１１のため、貨物２４の各角部ないし縦側４２又は横側４１を個々に上昇、下降でき、例えばスキュ角を調整又は制御できる。吊り具の横側側面図５０と縦側側面図６０により、横側にロープを敷設していることが明白である。

図８は吊り具２３を平面図で示す。この吊り具２３は、位置検出装置により吊り具２３の位置を検出するための２つのマーク３８、３９を有する。位置検出装置は、例えばカメラで両マーク３８、３９の位置を撮影する。この際、マーク３８を中心とする斜め運動をスキュ角２８（σ）で示している。該マークは、例えば赤外線の反射体である。

クレーンの概略図。 貨物が吊り下げられたトロリの斜視図。 ｘ方向におけるねじれ振れの図。 ｙ方向におけるねじれ振れの図。 ｚ軸と一致する回転点を中心としたねじれ振れの図。 コンテナブリッジの概略図。 横側に敷設されたロープによる貨物の吊り下げを示す図。 異なったねじれ振れを示す図。

符号の説明

１ クレーン、３ トロリ、４〜７ 昇降機、８〜１１ ドラム、１２〜１５ ロープ、１６〜１９ 駆動装置、２１ 昇降方向、２２ 位置検出装置、２３ 吊り具、２４ 貨物

Claims (12)

1. トロリ（３）と昇降装置とを有する巻上機における貨物（２４）を精確に位置決めする方法において、
   前記昇降装置が少なくとも４つの昇降機（４〜７）を備え、該各昇降機（４〜７）が各々ドラム（８〜１１）と固別の駆動装置（１６〜１９）とを備え、各ドラム（８〜１１）をロープ（１２〜１５）を介して吊り具（２３）および／又は貨物（２４）に接続し、貨物（２４）の位置を検出し、貨物（２４）のねじれ振れ時に、少なくとも１本のロープ（１２〜１５）の長さを個別に変化することでねじれ振れを抑止することを特徴とする方法。
2. ねじれ振れによって少なくとも緩められたかぴんと張っていない１本又は２本のロープ（１２〜１５）を検出し、該ロープを、貨物（２４）を適切に位置決めすべく短縮することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. ２本又は３本のロープ（１２〜１５）を、貨物（２４）を適切に位置決めすべく延伸することを特徴とする請求項１記載の方法。
4. 対角線的に対向して位置する２本のロープ（１２、１４ないし１３、１５）を延伸又は短縮することを特徴とする請求項１から３の１つに記載の方法。
5. 貨物（２４）を上昇、下降又はねじれ振れ時に水平状態に保つべく、ロープ（１２〜１５）を巻き戻し又は巻き取ることを特徴とする請求項１から４の１つに記載の方法。
6. 少なくとも１本のロープの長さ変化によってスキュ角（２８）を制御することを特徴とする請求項１から５の１つに記載の方法。
7. トロリ（３）と昇降装置を有する巻上機の、貨物（２４）の位置決め装置において、前記昇降装置が少なくとも４つの昇降機（４〜７）を有し、該各昇降機（４〜７）が各々ドラム（８〜１１）と固別の駆動装置（１６〜１９）を有し、各ドラム（８〜１１）がロープ（１２〜１５）を介して吊り具（２３）および／又は貨物（２４）に接続されたことを特徴とする巻上機における貨物（２４）の位置決め装置。
8. 巻上機が位置検出装置（２２）ないし位置調整装置を備えることを特徴とする請求項７記載の装置。
9. ロープ（１２〜１５）が、吊り具（２３）と昇降機（４〜７）の間に昇降方向（２１）に対し傾斜して設けられたことを特徴とする請求項７又は８記載の装置。
10. 位置検出装置（２２）並びに昇降機（４〜７）の駆動装置（１６〜１９）が自動化されたことを特徴とする請求項７から９の１つに記載の装置。
11. 昇降機（４〜７）の各駆動装置（１６〜１９）が、別個に制御ないし調整されることを特徴とする請求項７から１０の１つに記載の装置。
12. 少なくとも請求項１から５の１つに記載の方法を実施するための、請求項７から１１の１つに記載の巻上機における貨物（２４）の位置決め装置。
    
    

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