JP2011073846A - クレーンの給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コネクタを着脱する際の作業時間を短縮し、この着脱作業の安全性を向上し、作業に必要となるコストを低減するクレーンの給電装置を提供する。
【解決手段】海上用輸送コンテナを荷役するクレーン２４に、前記コンテナを載置するレーンに沿って敷設した給電線２１から、前記給電線２１に沿って移動する給電台車２０とコネクタ部２を介して給電するクレーンの給電装置１において、前記コネクタ部２が雄部３と雌部４を有しており、前記雄部３は、下部が縮小する円錐形状の雄部本体と、前記雄部本体の側面に帯状に形成した複数の電極面を有しており、前記雌部４は、上方に向けて拡開して前記雄部３を収容する雌部本体と、前記雌部本体の内側側面に帯状に形成した複数の電極面を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、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装置に関するものである。

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。図８に港湾のコンテナターミナル５０の概略図を示す。コンテナ船５６のコンテナ５３を、岸壁クレーン５５によりトレーラ５４に積載し、門型クレーン２４Ｘによりトレーラ５４からコンテナ載置ブロックであるレーン５２に載置する。また、コンテナ５３を、トレーラ５４に積載したまま、荷物の目的地に運搬することもある。

ここで、門型クレーン２４Ｘは、レールマウント式とタイヤ式に大別することができる。レールマウント式門型クレーン（Ｒａｉｌ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｇａｎｔｒｙ Ｃｒａｎｅ、以下、ＲＭＧという）は、レーン５２に沿って敷設したレール上を移動し、荷役作業を行う。ＲＭＧの動力となる電気は、クレーン２４Ｘに設置したケーブルとターミナル内の給電設備を連結して供給することが多い。

これに対して、タイヤ式門型クレーン（Ｒｕｂｂｅｒ Ｔｉｒｅｄ Ｇａｎｔｒｙ Ｃｒａｎｅ、以下、ＲＴＧという）は、タイヤで走行するため、例えばレーン５２Ａからレーン５２Ｃへのレーン間の移動（レーンチェンジ）が容易に行え、荷役作業の多いレーン５２に移動させて荷役効率を高めることができる。このＲＴＧの機動性を生かすために、ＲＴＧの動力は、ＲＴＧに設置したディーゼル発電機等の内部電源から供給する電気であることが多い。

近年、環境への配慮からＲＴＧのエネルギー源を、排気ガスを発生するディーゼル発電機から、コンテナターミナル５０から供給する陸電へ切り換えることが進んでいる（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、ＲＭＧと同じように、ＲＴＧにケーブルリールを用いて給電を行う方法が開示されている。また、他の方法として、給電トロリ方式を採用することもある。

図９に給電トロリ方式の１例を示す。クレーン２４Ｙに、コンテナターミナル５０に設置した給電線２１Ｘから、給電用移動台車（以下、給電台車という）２０Ｘを介して給電する。給電台車２０Ｘは、一方をクレーン２４Ｙの受電装置３０と接続し、他方を給電線２１Ｘと接触した状態で給電を行っている。なお、給電台車２０Ｘは、ワイヤ２８でクレーン２４Ｙに連結しており、クレーン２４Ｙの走行に追従して移動するように構成している。なお、図８及び９に示したｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、それぞれクレーンの横行方向ｘ、走行方向ｙ及び鉛直方向ｚを示している。また、２５は走行輪、２９は懸吊装置（スプレッダ）、３１は横行装置、５１は地表面を示している。

上記のように、クレーンの給電を、ケーブルリールや給電トロリ方式にすると、環境対策は実現できるが、同時に問題も発生する。即ち、クレーンがレーン間を移動するときに、受電ケーブル２７のコネクタを着脱する時間が必要となり、このコネクタ着脱のための作業員を配置するコストが増加し、又は、コネクタ着脱作業時の安全性の確保が問題となっている。

具体的には、例えばクレーン２４Ｙがレーンチェンジを行う際に、まず、地上作業員又
はクレーンオペレータが、給電台車２０Ｘとクレーンの受電ケーブル２７のコネクタ、及びワイヤ２８を外す。次に、クレーンに搭載したバッテリー又はディーゼル発電機等を内部電源として、クレーンのレーンチェンジ（横行方向ｘへの移動）を行い、クレーンを目的のレーンまで移動させる。次に、移動先の給電台車とコネクタの接続を行う。

レーンチェンジの際には、以上の作業を毎回行う必要があり、例えばクレーンオペレータがコネクタの着脱を行う場合は、地上２０ｍ以上のクレーン操作室と地表面を梯子等で移動する必要がある。ここに、安全性の問題があり、また時間ロスの発生による荷役効率の低下という問題がある。他方で、コネクタ着脱のための作業員を配置した場合には、そのためのコストが問題となる。

また、コネクタの自動着脱装置も提案されているが、上記の問題を解決するには至っていない。即ち、コネクタを自動着脱するためには、コネクタの雄部と雌部の位置合わせを精度よく（±数ｍｍ以内）行う必要があるが、巨大な走行輪２５を有するクレーン２４Ｙと給電台車２０Ｘの位置合わせを行うことは困難となる。また、タイヤ式のクレーン（ＲＴＧ）は、クレーンの走行する走行路の凹凸や、スプレッダ２９の移動で重心位置の変化によるタイヤの径の変動が、主な原因となって横行方向ｘ（レーンに対して直角方向）に走行偏差（ずれ）が発生する。この走行偏差により、コネクタの雄部と雌部の位置合わせが困難となる問題を有している。なお、走行偏差は±３００ｍｍ程度の範囲で発生する。

特開２００７−２２３８０５号公報

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、コネクタを着脱する際の作業時間を短縮し、この着脱作業の安全性を向上し、作業に必要となるコストを低減するクレーンの給電装置を提供することである。

上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの給電装置は、海上用輸送コンテナを荷役するクレーンに、前記コンテナを載置するレーンに沿って敷設した給電線から、前記給電線に沿って移動する給電台車とコネクタ部を介して給電するクレーンの給電装置において、前記コネクタ部が雄部と雌部を有しており、前記雄部は、下部が縮小する円錐形状の雄部本体と、前記雄部本体の側面に帯状に形成した複数の電極面を有しており、前記雌部は、上方に向けて拡開して前記雄部を収容する雌部本体と、前記雌部本体の内側側面に帯状に形成した複数の電極面を有していることを特徴とする。

上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの給電装置は、海上用輸送コンテナを荷役するクレーンに、前記コンテナを載置するレーンに沿って敷設した給電線から、前記給電線に沿って移動する給電台車とコネクタ部を介して給電するクレーンの給電装置において、前記コネクタ部が雄部と雌部を有しており、前記雄部は、大きさの異なる複数の円板状部材を連結し、下部が縮小する円錐形状とした雄部本体と、前記複数の円板状部材の下面に円周状に形成した電極面を有しており、前記雌部は、前記雄部の複数の円板状部材をそれぞれ係止する階段状の係止部材を有し、前記雄部を収容する上方に向けて拡開した雌部本体と、前記係止部材の上面に円周状に形成した電極面を有していることを特徴とする。

上記のクレーンの給電装置において、前記雄部と接続した電源ケーブルに沿って、前記
複数の円板状部材をそれぞれ移動自在に設置したことを特徴とする。

上記のクレーンの給電装置において、前記雄部及び前記雌部の対応する電極面のうち、少なくとも１対の電極面を電磁石で構成することを特徴とする。

上記のクレーンの給電装置において、前記雄部及び前記雌部を三相交流の電源ケーブルにそれぞれ接続し、前記雄部の前記電極面の位相と、前記雌部の前記電極面の位相を対応させたことを特徴とする。

本発明に係るクレーンの給電装置によれば、コネクタ部の雄部を円錐形状とする構成により、少なくとも雄部の下端部が、拡開した雌部の内側になるように位置合わせを行えば、その後は、自動的に雄部と雌部を連結することができる。つまり、例えば直径６００ｍｍ程度の開口部を有する雌部を利用すると、雄部と雌部の軸の位置が±３００ｍｍ程度ずれている場合であっても、連結することが可能となる。

また、電極面を帯状（円周状）とする構成により、コネクタ部の連結時における雄部と雌部の回転方向の位置合わせが不要となるため、コネクタ部の着脱を容易に自動化することができる。この着脱の自動化により、コネクタ部の着脱作業時間を短縮し、この着脱作業の安全性を向上し、作業に必要となるコストを低減することが可能となる。

更に、雄部を複数の円板状部材の組合せで形成し、雌部に階段状の係止部材を設置する構成により、コネクタ部の製作コストを低減することができる。つまり、雄部及び雌部の電極面が共に平面となるため、電極面の安定的な接触を実現することができ、雄部及び雌部の製作に高い寸法精度が要求されない。

更に、複数の円板状部材を電源ケーブルに沿って移動自在に設置する構成により、雄部及び雌部の作成において、寸法精度の許容範囲を大きくすることができるため、コネクタ部の製造コストを低減することができる。

更に、雄部及び雌部に電磁石を設置する構成により、コネクタ部の連結を安定的に維持することができる。つまり、コネクタ部の連結が、クレーンの振動等の影響により解除され、クレーンへの通電が中断するという事故を防止することができる。

更に、コネクタ部を三相交流の電源ケーブルに採用する構成により、複数の電線を有する電源ケーブルであっても、雄部と雌部の回転方向の位置合わせが不要であるため、コネクタ部の自動着脱を実現することができる。なお、２本の電線を有する直流の電源ケーブルであっても、同様の効果を得ることができる。

本発明に係る実施の形態のクレーンの給電装置を示した図である。 本発明に係る実施の形態のコネクタ部の雄部を示した図である。 本発明に係る実施の形態のコネクタ部の雌部を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態のコネクタ部を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態のコネクタ部を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態のコネクタ部の雄部を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態のコネクタ部の雌部を示した図である。 コンテナターミナルの概略を示した図である。 従来技術のクレーンの給電装置を示した図である。

以下に、本発明に係る実施の形態のクレーンの給電装置について、図面を参照しながら説明する。図１に給電装置１の概略を示しており、クレーン２４と給電台車２０を、コネクタ部２により接続している。コネクタ部２を雄部３と雌部４で構成しており、雄部３は下部が縮小する円錐形状であり、雌部４は上方を拡開した形状であり雄部３を収容するように構成している。

雄部３は、クレーン２４に設置した腕部５で吊下げるように設置しており、雄部３に接続した電源ケーブル６は、他端をモータホイストドラムやパワーシリンダー等の巻上げ装置８に連結している。この巻上げ装置８により、雄部３の上げ下げを行うことができる。また、腕部５を起伏するように構成し、雄部３の上げ下げを行うように構成してもよい。

雌部４は、給電台車２０に設置している。給電台車２０は、コンテナターミナル５０のレーン５２（図８参照）に沿って設置した給電線２１から電気の供給を受けるように構成している。給電線２１は、地平面５１に設置した架台２３に設置しており、給電台車２０の有する集電子２２は、この給電線２１と接触しながら移動する。

ここで、電気は、コンテナターミナル５０の給電設備から給電線２１に流れ、給電台車２０の集電子２２を経由して雌部４の内周面に形成した電極面１２に流れる。更に、この電極面１２から雄部３の外周面に形成した電極面１０を経由して、クレーン２４に流れるように構成している。

なお、クレーン２４に雌部４、給電台車２０に雄部３を設置した構成としてもよい。また、雄部３が大型になる場合には、雄部３を別途用意したワイヤ等で懸吊し、電源ケーブル６はこのワイヤに沿わせて設置しても良い。この構成により、電源ケーブル６に雄部３の荷重がかからないため、電源ケーブル６の劣化を防止することができる。

図２にコネクタ部２の雄部３を示しており、雄部３は、下部が縮小する円錐形状の雄部本体９と、雄部本体９の側面に帯状に形成した複数の電極面１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を有している。これは、電源ケーブル６が例えば、３相交流電源で、４つの電線を有している場合の例である。４つの電線は、それぞれ対応する電極面１０に接続しており、１２０°ずつ位相の異なるＲ、Ｓ、Ｔの端子と、アースであるＧの端子に対応している。また、電極面１０と同様に、電磁石１３（１３Ｓ、１３Ｎ）を設置している。

図３にコネクタ部２の雌部４を示しており、雌部４は、上方に向けて拡開して雄部３を収容する雌部本体１１と、雌部本体１１の内側側面に帯状に形成した複数の電極面１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を有し、同様に、電磁石１４（１４Ｎ、１４Ｓ）を設置している。この電磁石１４により、図２に示した雄部３の電磁石１３との間に引力及び斥力を発生させ、コネクタ部２の着脱を制御することができる。また、雄部３を雌部４に導くためにガイド部材１５を設置することが望ましく、このガイド部材１５の設置により、雄部３と雌部４の相対的な位置が大きくずれている場合であっても、コネクタ部２の連結を実現することができる。

雄部３及び雌部４の電極面１０、１２を、それぞれ円周状に形成する構成により、コネクタ部２の接続の際に、軸の位置合わせのみを行えば、回転方向の位置合わせを行うことなく接続を実現することができる。また、電磁石１３、１４により雄部３と雌部４の固定を行うため、効果的に電気的接触を維持することができる。なお、電磁石１３、１４の設置数を増減することは可能である。

図４に、本発明に係る異なる実施の形態のコネクタ部２Ａを示す。このコネクタ部２Ａ
の雄部３Ａは、大きさの異なる複数の円板状部材１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を連結し、下部が縮小する円錐形状とした雄部本体９Ａと、複数の円板状部材１７の下面に円周状に形成した電極面１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を有している。ここで、円板状部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、電源ケーブル６に沿って移動自在に設置している。

雌部４Ａは、雄部３Ａの複数の円板状部材１７に対応した階段状の係止部材１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を有し、雄部３Ａを収容する上方に向けて拡開した雌部本体１１Ａと、係止部材１８の上面に円周状に形成した電極面１２を有している。

ここで、円板状部材１７の下面にテーパー面を形成し、このテーパー面を電極面１０とし、係止部材１８の上面にもテーパー面を形成し、このテーパー面を電極面１２としてもよい。この構成により、雄部３Ａを雌部４Ａにスムーズに導くことができる。

図５に、図４に示したコネクタ部２Ａの連結時の様子を示す。雄部３Ａを雌部４Ａに落とし込むと、円板状部材１７は、対応する大きさの係止部材１８にそれぞれ係止されて、コネクタ部２Ａの連結を実現する。この構成により、雄部３Ａ及び雌部４Ａの有するそれぞれの電極面１０、１２が平面となり、また、円板状部材１７は、係止部材１８の設置位置に合わせて移動することができるため、電極面同士の良好な接触を容易に得ることができる。つまり、電極面１０、１２を曲面で形成した場合は、互いの寸法精度をある程度高く保たなければ良好な接触面を得られないのに対して、平面で形成した場合は、高い寸法精度が要求されず、雄部３Ａ及び雌部４Ａを安価に製作することができる。

図６に、図４及び５に示すコネクタ部の１例としての雄部３Ｂの一部を示す。雄部３Ｂは、４つの電線７を有する電源ケーブル６に、円板状部材１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）を設置しており、それぞれの円板状部材１７を、対応するそれぞれの位相を有する電線７と接続している。円板状部材１７の下面には、円周状に電極面１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）を配置し、同時に、電磁石１３（１３Ｓ）を配置している。

図７に、図６に示した雄部３Ｂと対応する雌部４Ｂを示す。雌部４Ｂは、４つの電線７を有する電源ケーブル６と、環状の係止部材１８（１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ）を有しており、それぞれの係止部材１８を、対応する位相を有する電線７と接続している。

係止部材１８の上面には、雄部３Ｂの電極面１０と電磁石１３に対応する電極面１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）と電磁石１４（１４Ｎ）を配置している。また、雌部４Ｂの係止部材１８にカバー３２を設置し、耐久性の向上、及び、雄部３Ｂの円滑な収容を実現することもできる。また、図４、５にも示したように、円板状部材１７の下面にテーパー面を形成し、このテーパー面を電極面１０とし、係止部材１８の上面にもテーパー面を形成し、このテーパー面を電極面１２としてもよい。この構成により、雄部３Ａを雌部４Ａにスムーズに導くことができる。

なお、製作時の寸法制度は高いものが要求されるが、円板状部材１７の外周の側面と、係止部材１８の内側の側面に電極面１０、１２及び電磁石１３、１４を設置する構成としても良い。

以上、３相交流で４つの電線７を有する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、２つの電線７を有する直流電源の場合や、３相交流で３つの電線７を有する場合等、複数の電線７を有する電源ケーブル６のコネクタ部２として利用することができる。

１ 給電装置
２、２Ａ、２Ｂ コネクタ部
３、３Ａ、３Ｂ 雄部
４、４Ａ、４Ｂ 雌部
５ 腕部
６ 電源ケーブル
７ 電線
９ 雄部本体
１０ 電極面
１１ 雌部本体
１２ 電極面
１３ 電磁石
１４ 電磁石
１７ 円板状部材
１８ 係止部材
２０ 給電台車
２４ クレーン
５０ コンテナターミナル
ｘ 横行方向
ｙ 走行方向
ｚ 鉛直方向

Claims (5)

1. 海上用輸送コンテナを荷役するクレーンに、前記コンテナを載置するレーンに沿って敷設した給電線から、前記給電線に沿って移動する給電台車とコネクタ部を介して給電するクレーンの給電装置において、
   前記コネクタ部が雄部と雌部を有しており、
   前記雄部は、下部が縮小する円錐形状の雄部本体と、前記雄部本体の側面に帯状に形成した複数の電極面を有しており、
   前記雌部は、上方に向けて拡開して前記雄部を収容する雌部本体と、前記雌部本体の内側側面に帯状に形成した複数の電極面を有していることを特徴とするクレーンの給電装置。
2. 海上用輸送コンテナを荷役するクレーンに、前記コンテナを載置するレーンに沿って敷設した給電線から、前記給電線に沿って移動する給電台車とコネクタ部を介して給電するクレーンの給電装置において、
   前記コネクタ部が雄部と雌部を有しており、
   前記雄部は、大きさの異なる複数の円板状部材を連結し、下部が縮小する円錐形状とした雄部本体と、前記複数の円板状部材の下面に円周状に形成した電極面を有しており、
   前記雌部は、前記雄部の複数の円板状部材をそれぞれ係止する階段状の係止部材を有し、前記雄部を収容する上方に向けて拡開した雌部本体と、前記係止部材の上面に円周状に形成した電極面を有していることを特徴とするクレーンの給電装置。
3. 前記雄部と接続した電源ケーブルに沿って、前記複数の円板状部材をそれぞれ移動自在に設置したことを特徴とする請求項２に記載のクレーンの給電装置。
4. 前記雄部及び前記雌部の対応する電極面のうち、少なくとも１対の電極面を電磁石で構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のクレーンの給電装置。
5. 前記雄部及び前記雌部を三相交流の電源ケーブルにそれぞれ接続し、前記雄部の前記電極面の位相と、前記雌部の前記電極面の位相を対応させたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載のクレーンの給電装置。

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