JP2012211008A - クレーン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バースバーとの距離をレーザ距離センサで正確に検出する。
【解決手段】コンテナヤード内のレーンに沿って延設されたバスバー８からの給電電力で電動機３０，３１，３２を駆動することにより、コンテナヤード内の任意のレーンでコンテナの巻上げ下げを行う門型のクレーン装置であって、バスバー８に立設されて反射面に防食塗装が施された帯板状の反射板８Ｂに対し、レーザ光Ｌ１を出射してその反射光Ｌ２を受光することにより、反射板８Ｂまでの距離を検出するレーザ距離センサ２Ｓを備え、レーザ距離センサ２Ｓからレーザ光Ｌ１を出射する方向を、反射面と垂直な方向に対して角度を有し、かつ反射光Ｌ２の一部をレーザ距離センサ２Ｓで受光しうる方向とする。
【選択図】図１

Description

従来、門型のクレーン装置を用いて、船舶やトレーラーに対するコンテナの積み降ろしなどの荷役を行うコンテナヤードには、地上の電力設備から、レーンに沿って延設したバスバーを介してクレーン装置へ給電する、いわゆる電動化方式のコンテナヤードがある（例えば、特許文献１など参照）。

図７は、一般的なコンテナヤードの構成例を示す平面図である。
コンテナヤード７０は、港の埠頭７Ａに面して設けられており、埠頭７Ａに配置されたコンテナクレーン７Ｃにより、船舶７Ｂに対するコンテナ９の積み降ろしが行われる。このコンテナヤード７０には、コンテナ９の載置場所として、コンテナ９の長手方向に沿って伸延する平面視長方形状のエリアからなるレーン７１が複数設けられており、レーン７１内を当該レーン７１の長手方向Ｘにクレーン装置１０が走行することにより、レーン７１内の各所においてコンテナ９が効率よく仕分けされる。

各レーン７１には、クレーン装置１０に対して電力を供給する変圧器７が設けられており、レーン７１に沿って延設されているバスバー８を介して、変圧器７から交流電力がクレーン装置１０へ供給される。バスバー８は、支柱に架設されたトロリー線からなり、クレーン装置１０に搭載する集電装置をバスバー８と電気的に接触させることにより、クレーン装置１０が変圧器７から電力を集電するものとなっている。

コンテナヤード７０には、道路７２側にゲート７３が設けられており、トレーラー７５はこのゲート７３を通過してコンテナ９の搬入・搬出を行う。
レーン７１には、トレーラー７５の通路が設けられており、この通路に停車したトレーラー７５に対して、クレーン装置１０によるコンテナ９の積み降ろしが行われる。
クレーン装置１０は、レーン７１ごとに対応付けて配置してもよいが、他のレーン７１へ移動させる、いわゆるレーン替えを行うことにより効率よく荷役を行うことができる。このような場合、レーン７１の端部に隣接して設けられているターンレーン７４において、長手方向Ｘと直交する直角方向Ｙへクレーン装置１０を直角走行させる。

特開２００９−０２３８１７号公報

このようなコンテナヤード７０で使用されるクレーン装置１０では、クレーン装置１０の走行方向が逸れた場合、バスバー８と並行しなくなって、バスバー８に接近さらには衝突し、あるいはバスバー８から離脱する場合がある。このため、クレーン装置１０では、レーザ距離センサを用いて、クレーン装置１０からバスバー８までの距離を検出し、検出距離が正常範囲外となった場合には、例えばコントローラ５でアラーム表示し、さらにはクレーン装置１０の走行を停止するものとなっている。

一般に、レーザ距離センサは、対象物に対してレーザ光を出射し、その反射光を受光するまでの時間に応じて、対象物までの距離を測定する。
したがって、バスバー８に沿って反射板を延設し、クレーン装置１０に搭載したレーザ距離センサからレーザ光を、反射板の反射面に出射して、その反射光を受光する構成が考えられる。

この際、コンテナヤード７０は、港の埠頭７Ａに面して設けられているため、反射板として金属板を用いた場合、その表面に溶融亜鉛メッキなどの防食処理を施す必要がある。ここで、このような防食処理をした反射板の反射面に雨などの水滴が付着すると、この水滴でレーザ光が屈折して、高いレベルの反射光がレーザ距離センサへ反射し、結果として距離を正確に検出できないという問題点があった。

本発明はこのような課題を解決するためのものであり、バースバーとの距離をレーザ距離センサで正確に検出できるクレーン装置を提供することを目的としている。

このような目的を達成するために、本発明にかかるクレーン装置は、コンテナヤード内のレーンに沿って延設されたバスバーからの給電電力で電動機を駆動することにより、コンテナヤード内の任意のレーンでコンテナの巻上げ下げを行う門型のクレーン装置であって、バスバーに立設されて反射面に防食塗装が施された帯板状の反射板に対し、レーザ光を出射してその反射光を受光することにより、反射板までの距離を検出するレーザ距離センサを備え、レーザ距離センサからレーザ光を出射する方向を、反射面と垂直な方向に対して角度を有し、かつ反射光の一部をレーザ距離センサで受光しうる方向としたものである。

本発明によれば、反射板の反射面で反射された反射光のうち光強度が抑えられた周辺光が距離センサで受光されるため、反射板の表面に溶融亜鉛メッキなどの防食処理が施されており、かつ、反射面に雨などの水滴が付着している場合でも、バースバーとの距離をレーザ距離センサで正確に検出することができる。

一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示すブロック図である。 一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す側面図である。 一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す正面図である。 バスバーおよび反射板の構成を示す正面図である。 バスバーおよび反射板の構成を示す側面図である。 レーザ距離センサと反射板の位置関係を示す平面図である。 一般的なコンテナヤードの構成例を示す平面図である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［クレーン装置］
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態にかかるクレーン装置１０について説明する。図１は、一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示すブロック図である。

このクレーン装置１０は、コンテナヤードのレーンに沿って延設したバスバー８を介して給電された変圧器（電源装置）７からの電力により、各種電動機を駆動してコンテナの積み降ろしや走行などの各種クレーン動作を行う装置である。
クレーン装置１０には、主な構成として、給電装置１Ａ、エンジン発電機１Ｂ、給電切替器１Ｓ、集電装置２、レーザ距離センサ２Ｓ、主巻電動機３０、走行電動機３１、横行電動機３２、インバータ（ＩＮＶ）４１，４２，４３、およびコントローラ５が設けられている。

給電装置１Ａは、レーンごとに設けられている変圧器７からバスバー８を介して供給される、例えば三相交流からなる交流電力を、所定電圧の三相交流に変換して給電切替器１Ｓへ出力する機能を有している。
集電装置２は、クレーン装置１０の外側に取り付けられて、支柱に架設されたトロリー線からなるバスバー８と電気的に接触することにより、変圧器７からの交流電力を集電し、給電装置１Ａへ出力する機能を有している。

エンジン発電機１Ｂは、ディーセルエンジンで発電機を駆動することにより交流電力を発電して給電切替器１Ｓへ出力する機能を有している。
給電切替器１Ｓは、コントローラ５からの給電切替指令５Ｓに応じて、給電装置１Ａまたはエンジン発電機１Ｂのいずれか一方からの給電を切替選択して共通母線Ｂへ供給する機能を有している。

共通母線Ｂは、給電切替器１Ｓから出力された交流電力をクレーン装置１０内の各部へ供給するための配線である。
主巻電動機３０は、コンテナの昇降を行うための交流電動機である。走行電動機３１は、架台の走行を行うための交流電動機である。横行電動機３２は、架台の横行を行うための交流電動機である。

インバータ４１は、給電切替器１Ｓから共通母線Ｂへ供給された交流電力を、任意の周波数の交流電力に変換して主巻電動機３０や走行電動機３１へ供給するＡＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ４２は、給電切替器１Ｓから共通母線Ｂへ供給された交流電力を、任意の周波数の交流電力に変換して横行電動機３２へ供給するＡＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ４３は、給電切替器１Ｓから共通母線Ｂへ供給された交流電力を、所定の周波数の交流電力に変換して、クレーン装置１０に搭載されている、照明機器、空調装置、あるいはコントローラ５や記憶装置５Ｍなどの制御装置を含む、各種補機設備で用いる補機設備電源として供給するＡＣ／ＡＣ変換器である。

レーザ距離センサ２Ｓは、バスバー８に沿って延設された反射板８Ｂに対してレーザ光を出射し、その反射光を受光するまでの時間に応じて、反射板８Ｂさらにはバスバー８までの距離を測定する機能を有している。

コントローラ５は、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサまたは周辺回路に設けられたメモリからプログラムを読み込んで実行することにより、プログラムと上記ハードウェアとを協働させて、クレーン装置１０全体を制御するための各種機能を有している。

コントローラ５の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチを介して検出した操作者の指令入力５Ａに基づいて、各種コマンド４Ａをやり取りすることによりインバータ４１，４２を制御して、コンテナの昇降、架台の走行、横行、直角走行などの運転を制御するクレーン運転機能と、クレーン装置１０がターンレーンを通って他のレーンへレーン替えを行う場合、バスバー８からクレーン装置１０が切り離されている期間においてエンジン発電機１Ｂからの電力で走行するために、給電切替指令５Ｓにより給電切替器１Ｓを制御して、エンジン発電機１Ｂからの電力に切り替える給電切替制御機能とを有している。

図２は、一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す側面図である。図３は、一実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す正面図である。図４は、バスバーおよび反射板の構成を示す正面図である。図５は、バスバーおよび反射板の構成を示す側面図である。

図２および図３に示すように、クレーン装置１０は、全体として門型の枠体からなる架台６から構成されている。この架台６は、上部の梁６Ａ、この梁６Ａの両端を支える脚部６Ｂ、および脚部６Ｂを支える基台６Ｃ、および脚部６Ｂ間を連結するための連結部６Ｆから構成されている。基台６Ｃの下部には、台車６Ｄを介してタイヤ６Ｅが設けられている。タイヤ６Ｅは、この台車６Ｄにより走行方向をレーンの長手方向Ｘあるいは長手方向Ｘと直交する直角方向Ｙへ変更自在に支持されている。

基台６Ｃの外側下部にある２つの台車６Ｄの間であって、支持部６Ｍを介して地上Ｇに架設されたバスバー８と対向する位置に、集電装置２が取り付けられている。また、基台６Ｃの外側角部には、バスバー８の上部に延設された反射板８Ｂと対向する位置に、取付座６Ｐを介してレーザ距離センサ２Ｓがそれぞれ取り付けられている。
また、脚部６Ｂに挟まれた基台６Ｃの上部には、給電装置１や蓄電装置４などの電気機器を収納する機器ユニット６Ｇが設けられている。

架台６の上部の梁６Ａには、トロリー６Ｈが設けられており、このトロリー６Ｈに載置された横行電動機３２を駆動することにより、トロリー６Ｈが梁６Ａのレール上を直角方向Ｙに沿って走行する。また、トロリー６Ｈには、コンテナ９の上部を吊持するためのスプレッダー６Ｉがケーブル６Ｊを介して吊り下げられており、このトロリー６Ｈに載置された横行電動機３２を駆動してケーブル６Ｊの巻き上げ下げを行うことにより、スプレッダー６Ｉが昇降する。この他、トロリー６Ｈには、オペレータが搭乗する運転室６Ｋやコントローラ５などの電気機器が設けられている。

バスバー８は、例えば三相交流などの交流電力が印加されているトロリー線からなり、レーンに沿って等間隔で地上Ｇに立設された支柱８Ｐの上部に、アーム８Ａを介して架設されている。支柱８Ｐの上部先端には、金属板からなる帯板状の反射板８Ｂが立設されている。反射板８Ｂの表面には、溶融亜鉛メッキなどの防食処理が施されており、反射板８Ｂのクレーン装置１０と対向する側面には、平面状の反射面８Ｍが形成されている。

［本実施の形態の動作］
次に、図６を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置の動作について説明する。図６は、レーザ距離センサと反射板の位置関係を示す平面図である。

レーザ距離センサ２Ｓは、クレーン装置１０の基台６Ｃに固定された取付座６Ｐの上部に、反射板８Ｂの反射面８Ｍと対向する位置に取り付けられている。
通常、レーザ距離センサ２Ｓから射出されるレーザ光Ｌ１の拡がりは極めて小さいものの、その反射光Ｌ２は、反射面８Ｍの微細な凹凸により拡散反射する。このため、反射光Ｌ２は、反射点Ｑから方向Ｒを中心として、拡がり角度φを持って反射する性質を有している。

この際、反射光Ｌ２の光強度分布は、レーザ距離センサ２Ｓから射出されたレーザ光Ｌ１の入射角θと対応する方向Ｒが最も高く、拡がり角度φの周辺部ほど低くなる。このため、反射点Ｑに水滴が付着していた場合、水滴が凸レンズの働きをすることから、反射光Ｌ２は、その中心となる方向Ｒにおいて極めて高い強度となる。しかしながら、方向Ｒから逸れた反射光Ｌ２の周辺部における周辺光は、ある程度の強度に抑えられる。

本実施の形態は、このような原理に基づいて、レーザ距離センサ２Ｓからレーザ光Ｌ１を出射する方向が、反射面８Ｍと垂直な方向Ｖに対して水平方向に角度θを有し、かつ反射光Ｌ２の一部をレーザ距離センサ２Ｓで受光しうる方向Ｐとなるよう、レーザ距離センサ２Ｓを傾けて、取付座６Ｐに取り付けている。
したがって、レーザ距離センサ２Ｓから、反射面８Ｍと垂直な方向Ｖに対して角度θだけ傾いた方向Ｐに向けて、レーザ光Ｌ１が射出され、反射面８Ｍ上の反射点Ｑに照射される。これにより、反射点Ｑからの反射光Ｌ２のうちの周辺光が、レーザ距離センサ２Ｓで受光される。

一般に、レーザ距離センサにおける反射光の受光位置は、レーザ光の出射位置とほぼ同じ位置である。このことから、反射光Ｌ２の拡がり角度をφとした場合、反射光Ｌ２をレーザ距離センサ２Ｓで受光するためには、反射面８Ｍと垂直な方向Ｖに対するレーザ光Ｌ１の角度θは、０＜θ＜φ／４の角度範囲となる。

したがって、この角度範囲のうちから、水滴が反射点Ｑに付着した場合および付着していない場合の両方で、正常計測が可能な光強度となる角度を、角度θとして選択すればよい。
実際には、レーザ距離センサ２Ｓと反射板８Ｂとの距離を１〜２ｍの範囲として検証した結果、角度θとして、１０゜を中心に５゜〜１５゜の範囲で、誤検出を発生することなく距離を正常に検出できることが確認された。

［一実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、レーザ距離センサ２Ｓからレーザ光Ｌ１を出射する方向Ｐを、反射面８Ｍと垂直な方向Ｖに対して角度θを有し、かつ反射光Ｌ２の一部をレーザ距離センサＳ２で受光しうる方向としたので、反射光Ｌ２のうち光強度が抑えられた周辺光が距離センサＳ２で受光されるため、反射板８Ｂの表面に溶融亜鉛メッキなどの防食処理が施されており、かつ、反射面８Ｍに雨などの水滴が付着した場合でも、バースバー８との距離をレーザ距離センサ２Ｓで正確に検出することができる。

また、本実施の形態では、レーザ距離センサ２Ｓから角度θを持ってレーザ光Ｌ１を出射するため、検出した距離を角度θで補正するようにしてもよい。具体的には、検出した距離をＬとし、補正後の距離をＬ’とした場合、Ｌ’＝Ｌ／ｃｏｓθで求められる。これにより、角度θに起因して発生する距離誤差を補正でき、より精度良く反射板８Ｂ（バスバー８）との距離を求めることができる。

また、本実施の形態では、前述の図２に示したように、基台６Ｃの外側角部、すなわち長手方向Ｘにクレーン装置１０を走行させる際の前端および後端となる外側角部に、それぞれレーザ距離センサ２Ｓを取り付ける場合、レーザ距離センサ２Ｓからのレーザ光Ｌ１の傾き方向（角度θ）が、クレーン装置１０の内側方向、すなわち互いのレーザ距離センサ２Ｓの方向へ傾けるようにしてもよい。これにより、反射板８Ｂで反射された反射光Ｌ２が、レーンを走行するクレーン装置１０の前方または後方へ反射されなくなり、例えば他のクレーン装置１０などに搭載されているレーザ距離センサなど、他のレーザ機器への影響を低減することができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。

１０…クレーン装置、１Ａ…給電装置、１Ｂ…エンジン発電機、１Ｓ…給電切替器、２…集電装置、２Ｓ…レーザ距離センサ、３０…主巻電動機、３１…走行電動機、３２…横行電動機、４１，４２，４３…インバータ、４Ａ…コマンド、５…コントローラ、５Ａ…指令入力、５Ｍ…記憶装置、５Ｓ…給電切替指令、Ｂ…共通母線、６…架台、６Ａ…梁、６Ｂ…脚部、６Ｃ…基台、６Ｄ…台車、６Ｅ…タイヤ、６Ｆ…連結部、６Ｇ…機器ユニット、６Ｈ…トロリー、６Ｉ…スプレッダー、６Ｊ…ケーブル、６Ｋ…指令室、６Ｍ…支持部、６Ｐ…取付座、７…変圧器、７０…コンテナヤード、７１…レーン、７２…道路、７３…ゲート、７４…ターンレーン、７５…トレーラー、７Ａ…埠頭、７Ｂ…船舶、７Ｃ…コンテナクレーン、８…バスバー、８Ａ…アーム、８Ｂ…反射板、８Ｍ…反射面、８Ｐ…支柱、９…コンテナ、Ｇ…地上、Ｌ１…レーザ光、Ｌ２…反射光、Ｐ，Ｒ，Ｖ…方向、Ｑ…反射点、θ…角度、φ…拡がり角度。

Claims (1)

1. コンテナヤード内のレーンに沿って延設されたバスバーからの給電電力で電動機を駆動することにより、コンテナヤード内の任意のレーンでコンテナの巻上げ下げを行う門型のクレーン装置であって、
   前記バスバーに立設されて反射面に防食塗装が施された帯板状の反射板に対し、レーザ光を出射してその反射光を受光することにより、前記反射板までの距離を検出するレーザ距離センサを備え、
   前記レーザ距離センサから前記レーザ光を出射する方向は、前記反射面と垂直な方向に対して角度を有し、かつ前記反射光の一部を前記レーザ距離センサで受光しうる方向である
   ことを特徴とするクレーン装置。

Images