JP2010228838A - Automatic attachment/detachment coupler and method of controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、港湾や内陸地のコンテナターミナルなどで、コンテナの荷役に使用される門型クレーンの給電線を接続するカプラに関するものである。 The present invention relates to a coupler for connecting a feed line of a portal crane used for container handling, for example, at a container terminal in a harbor or inland.
港湾や内陸地等のコンテナターミナルでは、岸壁クレーンや門型クレーンによって、船舶及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。 At container terminals such as harbors and inland areas, containers between ships and trailers are handled by quay cranes and portal cranes.
図6にコンテナターミナル60の1例を示しており、コンテナターミナル60では、コンテナ船61に搭載されたコンテナ62を、岸壁クレーン65で荷揚げし、トレーラ63に搭載する。トレーラ63に搭載されたコンテナ62を、タイヤ式門型クレーン(以下、RTTという)50により各レーン64のコンテナ載置ブロック66に載置する。
FIG. 6 shows an example of the
このRTT50は、環境への影響や燃料費高騰の問題により、ディーゼル発電機によるエネルギー供給から、陸電供給型に切り替えられてきている(例えば特許文献1参照)。RTT50への給電は、コンテナターミナル60に設置された給電設備から、走行給電台車53を介して給電を行っている。ここで、走行給電台車53はRTT50に追従して走行方向xに移動可能に構成している。
The RTT 50 has been switched from an energy supply by a diesel generator to a land power supply type due to environmental impacts and a problem of soaring fuel costs (see, for example, Patent Document 1). Power is supplied to the RTT 50 from a power supply facility installed in the
また、RTT50は荷役量の少ないレーン64から荷役量の多いレーンへ移動するレーンチェンジを行い、荷役効率を高めるように構成されている。レーンチェンジの際に、RTT50はレーン64の端部に移動し、搭載している自家発電装置を起動するか、蓄電装置からの給電に切り替えるか、あるいは横行給電台車54からの給電をうけ、横行方向yに移動し、移動先レーンまで移動するように構成されている。
In addition, the RTT 50 is configured to perform a lane change to move from a
このとき、レーン64の端部では、RTT50と走行給電台車53を電気的に接続しているカプラを解除する作業が必要となる。さらに、自家発電装置や蓄電装置を私用しない場合はRTT50と横行給電台車54を電気的に接続する連結作業も必要となる。この連結作業は、作業員により行われており、コストがかかる問題と、流れている電流が高圧なため、感電事故の危険性が問題となっている。なお、RTT50へ供給する電気の電圧は、国や地域により規定が異なるが、例えば日本では600V以下であり、給電台車53、54にトランスを設置していない場合は、3300〜11000Vとなる。
At this time, at the end of the
そのため、RTT50と給電台車53、54を連結する電源ケーブルのカプラを、自動で着脱したいという要求があり、大電流用の自動着脱コネクタの考案が開示されている(例えば特許文献2参照)。特許文献2に記載のコネクタは、大型電気機器と電源側取付部の位置合わせを、ガイド筒にガイドロッドを嵌挿して行い、その上で、フレキシブル導体に接続したプラグをソケットに自動的に嵌合するように構成している。このとき、プラグのソケットに対する相対的な多少の位置のずれは、プラグの水平方向の摺動により自動的に矯正するように構成されている。このコネクタは、ドッキングする大型電気機器と電源側取付部の軸線が精度よく合っていることが前提となっており、雌雄一対のコネクタ軸も精度が±数mm以内に保たれている。
For this reason, there is a demand to automatically attach and detach the coupler of the power cable that connects the
しかしながら、コンテナターミナル60におけるRTT(タイヤ式門型クレーン)50と給電台車53、54の相対位置は、RTT50の走行位置のずれ等により雌雄一対のコネクタ軸のずれは、およそ±300mm程度となり、既存の技術でRTT50のカプラを自動着脱することは困難となる。また、カプラの平面方向の位置ずれが合ったとしても、
ねじれ方向のずれが発生していることもあるため、これを調整しなければカプラを接続することはできない。
However, the relative position of the RTT (tire type portal crane) 50 and the
Since a twist direction deviation may occur, the coupler cannot be connected unless this is adjusted.
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、雄コネクタ及び雌コネクタのコネクタ軸が大きくずれている場合であっても、コネクタ軸のずれを自動的に調整し、連結することを可能とした自動着脱カプラを提供することを目的とする。さらに、コネクタ軸を一致させ、雄コネクタ及び雌コネクタのコネクタ軸に対する回転方向の位置を自動的に調整し、連結することを可能とした自動着脱カプラを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its purpose is to automatically adjust the displacement of the connector shaft even when the connector shaft of the male connector and the female connector is greatly displaced. It is an object of the present invention to provide an automatic detachable coupler that can be connected. It is another object of the present invention to provide an automatic detachable coupler in which the connector shafts are matched, the positions of the male connector and the female connector in the rotational direction with respect to the connector shaft are automatically adjusted and connected.
上記の目的を達成するための本発明に係る自動着脱カプラは、雄コネクタと雌コネクタを有するカプラにおいて、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタに電磁石を設置し、前記電磁石の磁力により前記雄コネクタと前記雌コネクタを吸着して接続する構成としたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an automatic detachable coupler according to the present invention is a coupler having a male connector and a female connector, wherein an electromagnet is installed in the male connector and the female connector, and the male connector and the The female connector is configured to be sucked and connected.
上記の自動着脱カプラにおいて、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタに複数の前記電磁石を設置し、かつ、前記複数の電磁石を配列して磁極パターンを形成し、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタの双方の磁極パターンが対応した位置で接続する構成としたことを特徴とする。 In the above automatic detachable coupler, a plurality of the electromagnets are installed in the male connector and the female connector, and the plurality of electromagnets are arranged to form a magnetic pole pattern, and the magnetic poles of both the male connector and the female connector are formed. The pattern is connected at a corresponding position.
上記の自動着脱カプラにおいて、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタを、電源ケーブルに設置し、前記電源ケーブルが複数の電線を有していることを特徴とする。 In the above automatic detachable coupler, the male connector and the female connector are installed in a power cable, and the power cable has a plurality of electric wires.
上記の目的を達成するための本発明に係る自動着脱カプラの接続方法は、複数の電磁石をそれぞれ設置して、複数の電線からなる電源ケーブルに接続した雄コネクタ及び雌コネクタの接続方法において、前記複数の電磁石の磁力により、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタを接近させコネクタ軸をあわせる軸合わせステップと、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタに、前記複数の電磁石で磁極パターンを形成し、前記磁極パターンが対応した位置で前記雄コネクタ及び前記雌コネクタを接続する接続ステップを有していることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for connecting an automatic detachable coupler according to the present invention is the method for connecting a male connector and a female connector in which a plurality of electromagnets are installed and connected to a power cable composed of a plurality of wires. A magnetic pole pattern is formed by the plurality of electromagnets on the male connector and the female connector, and an axial alignment step in which the male connector and the female connector are brought close to each other by the magnetic force of a plurality of electromagnets, and the male connector and the female connector are aligned. It has the connection step which connects the said male connector and the said female connector in the corresponding position, It is characterized by the above-mentioned.
上記の自動着脱カプラの接続方法において、前記接続ステップが、前記磁極パターンを対応させ、前記雄コネクタと前記雌コネクタの複数の電線の位置を互いに対応させる位置合わせステップと、前記雄コネクタと前記雌コネクタを固定装置で固定するカプラ固定ステップと、前記雄コネクタと前記雌コネクタの電線の端子をそれぞれ接触させる通電ステップを有していることを特徴とする。 In the above-described automatic detachable coupler connecting method, the connecting step includes an alignment step in which the magnetic pole pattern is made to correspond and the positions of a plurality of electric wires in the male connector and the female connector are made to correspond to each other, and the male connector and the female A coupler fixing step of fixing the connector with a fixing device, and an energization step of bringing the terminals of the male connector and the female connector into contact with each other are provided.
本発明に係る自動着脱カプラによれば、雄コネクタと雌コネクタのコネクタ軸のずれが大きい場合であっても、電磁石の磁力で自動的に誘導し、接続することができる。なお、雄コネクタ及び雌コネクタのうち、少なくとも一方は磁力の影響により自在に移動可能に構成している。 According to the automatic detachable coupler according to the present invention, even when the displacement between the connector shafts of the male connector and the female connector is large, it can be automatically guided and connected by the magnetic force of the electromagnet. Note that at least one of the male connector and the female connector is configured to be freely movable under the influence of magnetic force.
また、各コネクタに複数の電磁石を設置し、N極とS極の磁極パターンを形成し、この双方の磁極パターンが対応する位置でコネクタを接続することができるため、コネクタ軸のみならず、コネクタの回転方向の向きも合わせて接続することができる。特に、コネクタが複数の電線を有した、例えば3相3線式又は3相4線式の電源ケーブルに設置されている場合、各電線の端子の位置を正確に合わせて接続することができるため、ショートやモータの逆回転等の事故を防止することができる。 In addition, a plurality of electromagnets are installed in each connector to form N-pole and S-pole magnetic pole patterns, and the connectors can be connected at positions corresponding to both magnetic pole patterns. The direction of the rotation direction can also be connected. In particular, when the connector has a plurality of electric wires, for example, installed in a three-phase three-wire or three-phase four-wire power cable, the positions of the terminals of each electric wire can be accurately aligned and connected. Accidents such as short circuit and reverse rotation of the motor can be prevented.
また、本発明に係る自動着脱カプラの制御方法により、電源ケーブルの雄コネクタと雌コネクタの接続を、各電線の位置を合わせて確実に行うことができる。 In addition, according to the control method of the automatic detachable coupler according to the present invention, the connection of the male connector and the female connector of the power cable can be reliably performed by matching the positions of the electric wires.
以下、本発明に係る実施の形態の自動着脱カプラについて、図面を参照しながら説明する。図1に、自動着脱カプラ1(以下、カプラという)を示しており、カプラ1を給電側機器41(例えば給電台車)から、受電側機器40(例えばタイヤ式門型クレーン)に給電を行う電源ケーブル7に利用した様子を示している。
Hereinafter, an automatic detachable coupler according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an automatic detachable coupler 1 (hereinafter referred to as a coupler), and a power source that feeds the
雄コネクタ2は、電源ケーブル7と接続した本体4aと、本体4aの周囲に設置した枠体5aで構成しており、受電側機器40に設置したアーム42からチェーン43により移動自在に支持されている。また、アーム42は、スプリング44を有しており、このスプリング44により揺動可能に受電側機器40に設置されている。なお、矢印SWはアーム42の揺動方向を示している。
The
雌コネクタ3は、電源ケーブル7と接続した本体4bと、本体4bの周囲に設置した枠体5bで構成しており、本体4bは、給電側機器41に設置した昇降装置46により昇降自在に支持されている。また、枠体5a、5bにはそれぞれ電磁石6を設置しており、この電磁石6の引力により、雄コネクタ2は、雌コネクタ3上に誘導され自動的に接触するように構成している。
The
なお、カプラ1は雄雌を逆に設置してもよく、また、本体4a、4bにキー溝等を設けてもよい。
The
図2に、雄コネクタ2と雌コネクタ3の接続面の模式図を示している。雄コネクタ2は、三相4線式の電源ケーブル7と接続した本体4aを有しており、本体4aは、R、S、T、Gで示したそれぞれの電線の端子8を有している。また、本体4aの周囲には枠体5aを設置しており、枠体5aには、5つの電磁石(21〜25)を設置し、N極及びS極により磁極パターンを形成している。同様に、雌コネクタ3も、本体4bと枠体5bを有しており、枠体5bの5つの電磁石(31〜35)も磁極パターンを形成している。
In FIG. 2, the schematic diagram of the connection surface of the
ここで、雄コネクタ2及び雌コネクタ3の磁極パターンは、互いに引力を発生するように構成しており、即ち電磁石の21と31、22と32、23と33、24と34、25と35が引き合うように対応している。つまり、雄コネクタ2を接続移動方向Lに移動す
ると、ちょうど雌コネクタ3と正しい位置で接続するように構成している。この構成により雄コネクタ2及び雌コネクタ3の回転方向Mの位置が、電磁石の作用で自動的に合うため、電線の端子8の順序を合わせて接続することができる。
Here, the magnetic pole patterns of the
なお、電磁石を永久磁石としても同様の作用効果を得られるが、磁力の強さや磁極を制御できる電磁石の方が望ましい。 The same effect can be obtained by using an electromagnet as a permanent magnet, but an electromagnet capable of controlling the strength of magnetic force and the magnetic pole is more desirable.
図3に、電磁石6の設置個数を増やし、さらに、異なる磁極パターンを形成した際の例を示している。例えば、雄コネクタ2を雌コネクタ3に接近させる(接続移動方向Lに移動させる)と、雄コネクタ2が、磁力の働きで正しい位置に回転し、雌コネクタ3と接続する。
FIG. 3 shows an example in which the number of installed
ここで、電磁石6の個数を多くすることで、回転方向の位置決めの精度を向上することができる。また、電磁石6の磁力を強化すると、雄コネクタ2と雌コネクタ3の間の引力が強くなるため、コネクタ軸のずれが大きい場合でも自動的に接続することができる。
Here, by increasing the number of
図4に、カプラ1をRTT(タイヤ式門型クレーン)50と給電台車53、54の電源ケーブルを接続する際に使用した例を示す。受電側機器40となるRTT50は、走行輪51と、給電台車53、54との連結具52a、52bを有しており、給電側機器41である給電台車53、54は、給電ベルト55を有している。
FIG. 4 shows an example in which the
ここで、給電ベルト55は、筒状体を複数連結して構成した多関節ベルト57の内部に給電ケーブル56を通して構成し、コンテナターミナル60の給電設備から供給される高圧電気を給電台車53、54に供給するように構成している。また、給電台車53、54は給電ベルト55から供給された高圧電気を、トランスにより変換して低圧電気としてRTT50に供給する構成である。なお、高圧電気は例えば3300〜11000V程度であり、低圧電気は例えば600V以下である。
Here, the power supply belt 55 is configured by passing a power supply cable 56 inside an articulated belt 57 formed by connecting a plurality of cylindrical bodies, and supplies high-voltage electricity supplied from the power supply facility of the
次に、図1及び4を参照して、カプラ1の制御を説明する。RTT50がレーンチェンジを行う際、RTT50は、まず図4に示す横行給電台車54に接近して連結部50bを連結する。その後、図1に示す様に、雄コネクタ2は、アーム42の可動及びチェーン43の揺動と、電磁石6の引力により、雌コネクタ3に接近し(軸合わせステップ)、それとともに、雄コネクタ2が、複数の電磁石のN極及びS極により形成した磁極パターンが対応するように回転方向Mに回転する(位置合わせステップ)。
Next, the control of the
雄コネクタ2と雌コネクタ3のコネクタ軸と回転方向Mの位置が共に合った後に、ロックラッチ(固定装置)45で雄コネクタ2と雌コネクタ3を固定し(カプラ固定ステップ)、雌コネクタ3の本体4bを昇降装置46で上昇して、それぞれのコネクタ2、3が有する端子8を接続して(接続ステップ)、カプラ1の自動接続の制御を行う。
After the connector shafts of the
なお、昇降装置46は、本体4bを上下する機構を有していればよく、シリンダ装置、ピニオンギア等を利用することができる。また、昇降装置46及びロックラッチ45の可動は、クレーン操作室等でセンサ等により位置合わせ完了を感知し、クレーンオペレータのスイッチ操作又は自動制御により行うことができる。 In addition, the raising / lowering apparatus 46 should just have the mechanism which raises / lowers the main body 4b, and can utilize a cylinder apparatus, a pinion gear, etc. Further, the elevating device 46 and the lock latch 45 can be moved by sensing the completion of alignment by a sensor or the like in a crane operation room or the like, and by a crane operator's switch operation or automatic control.
その後、RTT50は、図4の走行給電台車53との連結を解除し、横行給電台車54から給電され、レーンチェンジを行う。そのため、これまでは人力を介して行っていた電源カプラの着脱が無人で行え、省人化を実現できるとともに、カプラ着脱作業に伴う感電事故のリスクを低減することができる。
Thereafter, the
なお、カプラ1の連結解除は、クレーン操作室等からのスイッチ操作で行うことが可能であり、連結解除指示信号を受信したカプラ1は、昇降装置46の降下と、ロックラッチ45の解除を行い、連結の解除を行う。枠体5の接合解除は、RTT50の移動等の外力により行ってもよいが、電磁石6への通電を停止して、電磁石6間の引力を消滅させて接合解除する方が望ましい。
The
図5に、位置合わせステップにおける雄コネクタ2の回転の様子を示している。電磁石の磁極パターンを図3に示す様に構成し、雄コネクタ2にN極領域10を、雌コネクタ3にS極領域11を形成している。
FIG. 5 shows how the
図5Aに、雄コネクタ2と雌コネクタ3のコネクタ軸Hを合わせたときに、回転方向Mのずれが生じている様子を示している。N極領域10とS極領域11は対応する磁極であり、引力が発生するため、移動自在に支持している雄コネクタ2側が回転方向Mに回転して、図5Bの状態を経て、N極領域10とS極領域11が一致する状態となる。
FIG. 5A shows a state in which a deviation in the rotation direction M occurs when the connector shafts H of the
ここで、図5ではコネクタ軸Hの軸合わせが完了後、回転方向Mの位置合わせを行っているが、この軸合わせと位置合わせを同時に行うことも可能であり、同時に制御した方がカプラ1の接続作業時間が短縮され、かつ、制御が容易となる。 Here, in FIG. 5, after the alignment of the connector shaft H is completed, the alignment in the rotation direction M is performed. However, the alignment and the alignment can be performed at the same time. The connection work time is reduced and control becomes easy.
なお、軸合わせステップにおいて、例えば雄コネクタ2の電磁石を全てN極とし、雌コネクタ3の電磁石を全てS極として、コネクタの軸合わせを行い、コネクタ軸があった後に、位置合わせステップとして、各コネクタ2、3の電磁石への通電方向を制御して、磁極パターンをそれぞれ形成し、コネクタ2、3の回転方向Mの位置合わせを行ってもよい。この構成により、軸合わせステップにおける電磁石の引力を大きくすることができるので、コネクタ軸のずれが特に大きな場合には有効である。
In the axis alignment step, for example, the electromagnets of the
ここで、位置合わせステップで採用する磁極パターンは図3及び5に示したパターンが望ましく、このパターンにより、回転量が最小となる回転方向Mが1つに決まり、効率的に回転方向Mの位置を合わせることができる。 Here, the magnetic pole pattern employed in the alignment step is preferably the pattern shown in FIGS. 3 and 5, and this pattern determines the rotational direction M that minimizes the amount of rotation to be one, so that the position of the rotational direction M can be efficiently determined. Can be combined.
以上、クレーンの電源カプラの着脱に関して説明を行ったが、この自動着脱カプラ1は、クレーンの電源カプラへの利用に限られず、他の自動着脱を必要とする電源カプラへ利用することができる。
The above description has been made regarding the attachment / detachment of the power supply coupler of the crane. However, the automatic attachment /
1 カプラ
2 雄コネクタ
3 雌コネクタ
4 本体
4a 本体(雄)
4b 本体(雌)
5 枠体
5a 枠体(雄)
5b 枠体(雌)
6 電磁石
7 電源ケーブル
8 電線
21〜25 電磁石
31〜35 電磁石
1
4b Body (female)
5 Frame 5a Frame (male)
5b Frame (female)
6 Electromagnet 7
Claims (5)
前記複数の電磁石の磁力により、前記雄コネクタ及び前記雌コネクタを接近させコネクタ軸をあわせる軸合わせステップと、
前記雄コネクタ及び前記雌コネクタに、前記複数の電磁石で磁極パターンを形成し、前記磁極パターンが対応した位置で前記雄コネクタ及び前記雌コネクタを接続する接続ステップを有していることを特徴とするカプラの接続方法。 In the connection method of the male connector and the female connector, each of which installed a plurality of electromagnets and connected to a power cable composed of a plurality of electric wires,
Axis alignment step of bringing the male connector and the female connector closer together and aligning the connector axis by the magnetic force of the plurality of electromagnets;
The male connector and the female connector have a connection step of forming a magnetic pole pattern with the plurality of electromagnets and connecting the male connector and the female connector at positions corresponding to the magnetic pole pattern. How to connect the coupler.
前記磁極パターンを対応させ、前記雄コネクタと前記雌コネクタの複数の電線の位置を互いに対応させる位置合わせステップと、
前記雄コネクタと前記雌コネクタを固定装置で固定するカプラ固定ステップと、
前記雄コネクタと前記雌コネクタの電線の端子をそれぞれ接触させる通電ステップを有していることを特徴とする請求項4に記載のカプラの接続方法。 The connecting step comprises:
Aligning the magnetic pole pattern and aligning the positions of the plurality of electric wires of the male connector and the female connector with each other;
A coupler fixing step of fixing the male connector and the female connector with a fixing device;
The coupler connection method according to claim 4, further comprising an energization step of bringing the male connector and the female terminal of the female connector into contact with each other.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20120605 |