JP2015189545A - クレーンの振れ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バケットの振れ角度の検出精度を高め、かつ、検出時間の短縮を図る。【解決手段】トロリー１０と、該トロリー１０から垂下されたバケット１６を、ドラム１１，１２から海側及び陸側のシーブ１４，１８を通って繰り出されるロープ１３，１７によって操作するロープトロリー式のクレーンにおいて、前記トロリー１０が横行するガーダ５又はブーム６に渦巻き状に回転する２次元レーザーセンサー２１を設置し、該２次元レーザーセンサー２１によって検出したバケット１６の位置と、前記２次元レーザーセンサー２１又は前記ドラム１１，１２に設置したエンコーダ２４によって検出したトロリー１０の位置との相対的な位置関係から前記バケット１６の振れ角度を演算する。【選択図】図１

Description

本発明は、クレーンの振れ検出装置、更に詳しくは、アンローダのようなロープトロリー式クレーンの振れ検出装置に関する。

従来、橋形クレーン（例えば、ポーテーナ、アンローダ）の振れ止めは、トロリーに対する吊り具の位置をトロリーに設置したセンサーで相対的に検出したり、あるいは、トロリーの加減速から推定したりして吊り具の振れ量を求め、その値を用いて吊り具の振れが止まるようにトロリーの横行速度を制御していた（例えば、特許文献１参照。）。

ところが、バラ物の荷役を行なうアンローダのようなロープトロリー式で、かつ、トロリーに検出器を設置しにくいクレーン（例えば、トロリーに電線類を接続し難いクレーン、あるいは、トロリーに電線類が接続されていないタイプのクレーン）においては、トロリーの加減速からグラブバケットの振れ量を計算、若しくは、間接的な計測によって求める方法しかなかった。

しかし、初期の振れ状態が不明だったり、或いは、推定誤差が発生して、振れ止めに使用できるような十分な振れ量の検出が期待できなかった。その上、バラ物の荷役に用いられるグラブバケットは、開閉によってバケットの形状が変化するため、その位置を正確に計測することが難しかった。

特開２００４−１３１２０５号公報

本発明は、アンローダのようなロープトロリー式のクレーンにおいて、グラブバケット（以下、バケットと称する。）の振れを検出する検出精度の向上を図ると共に、検出時間の短縮を図ることにある。

本発明の請求項１に係る発明は、トロリーと、該トロリーから垂下されたバケットを、ドラムから海側及び陸側のシーブを通って繰り出されるロープによって操作するロープトロリー式のクレーンにおいて、前記トロリーが横行するガーダ又はブームに渦巻き状に回転する２次元レーザーセンサーを設置し、該２次元レーザーセンサーによって検出したバケットの位置と、前記２次元レーザーセンサー又は前記ドラムに設置したエンコーダによって検出したトロリーの位置との相対的な位置関係から前記バケットの振れ角度を演算することを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係る発明は、渦巻き状に回転する２次元レーザーセンサーによって検出したバケットの位置（Ｘｇ＋Ｘｓ，Ｙｇ＋Ｙｓ））と、前記２次元レーザーセンサー又は前記ドラムに設置したエンコーダによって検出したトロリーの位置（Ｘｔ，Ｙｔ）との相対的な位置関係から前記バケットの振れ角度ＡＴＮ（Ｘｇ＋Ｘｓ−Ｘｔ）／（Ｙｇ＋Ｙｓ＋Ｙｔ）を演算することを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係る発明は、バケットの上部フレーム又はロープ接続部を２次元レーザーセンサーの標的とすることを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係る発明は、２次元レーザーセンサーに対向しているトロリーの端面部を２次元レーザーセンサーの標的とすることを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係る発明は、先端に２次元レーザーセンサーを装着した揺動アームを支持体に搖動自在に設けると共に、前記支持体を横転させることを特徴するものである。

本発明によれば、ロープトロリー式のクレーンであって、アンローダのようにトロリー上に電気的な機器が搭載できないものにおいて、バケットの振れ角度の精度の高い検出が可能となるため、精度の高い振れ止め制御が可能となり、ひいては荷役効率の向上が期待できる。

本発明に係るロープトロリー式クレーンの側面図である。 同クレーンの横断面図である。 渦巻き式２次元レーザーセンサーの概略図である。 バケットの振れ角を求めるクレーン座標系の説明図である。 本発明に係るロープトロリー式クレーンの他の一例を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明に係るロープトロリー式のクレーン（アンローダ）１は、岸壁２上に海脚３及び陸脚４を備え、海岸線に沿って走行可能になっている。これらの海脚３と陸脚４の間には、補強材である水平材及び斜材（図示せず）が設けられている。

海脚３及び陸脚４の上端には、ガーダ５が水平に設けられている。ガーダ５の海側端部には、バラ積み船（図示せず）の接岸を阻害しないように、ブーム６が俯仰自在に取り付けられている。ガーダ５とブーム６は、バックステー７、頂点鉄構８及びテンションバー９によって補強されている。

ガーダ５は、図示しないレール上にトロリー１０を搭載すると共に、トロリー１０の横行を妨げない位置に左右２本の海側ドラム１１ａ，１１ｄと、左右２本の陸側ドラム１２ｂ，１２ｃを備えている。

海側のドラム１１ａから繰り出した支持ロープ１３ａは、ブーム先端のシーブ１４ａ及びトロリー１０上のシーブ１５ａを経てトロリー１０の下方に垂下されたグラブバケット１６の上部フレーム２７に接続され（図２参照）、海側のドラム１１ｄから繰り出した開閉ロープ１３ｄは、ブーム先端のシーブ１４ｄ及びトロリー１０上のシーブ１５ｄを経てトロリー１０の下方に垂下されたグラブバケット１６の上部フレーム２７に接続されている（図２参照）。

他方、陸側のドラム１２ｂから繰り出したロープ１７ｂは、ガーダ後端のシーブ１８ｂ及びトロリー１０上のシーブ１９ｂを経てトロリー１０の下方に垂下されたグラブバケット１６の下部フレーム２８に固定され（図２参照）、陸側のドラム１２ｃから繰り出したロープ１７ｃは、ガーダ後端のシーブ１８ｃ及びトロリー１０上のシーブ１９ｃを経てトロリー１０の下方に垂下されるグラブバケット１６の下部フレーム２８に固定されている（図２参照）。

従って、海側のドラム１１ａ，１１ｄと陸側のドラム１２ｂ，１２ｃを同方向に回転させると、トロリー１０がガーダ５及びブーム６に敷設したレール上を横行する。また、海側のドラム１１ａ，１１ｄと陸側のドラム１２ｂ，１２ｃを互いに反対方向に回転させると、グラブバケット１６が昇降する。更に、海側のドラム１１ａ，１１ｄにブレーキを掛けた後、陸側のドラム１２ｂ，１２ｃを回転させると、グラブバケット１６のバケットシェル１６ａ，１６ａが開閉する。

この例では、グラブバケット１６の上部フレーム上面の陸側のエッジ２７ｅを２次元レーザーセンサー２１の標的に設定している。なお、標的は、上部フレーム上面の陸側のエッジ２７ｅに限らず、支持ロープ１３ａ，１３ｄの接続部に設定してもよい。

他方、トロリー１０は、２次元レーザーセンサー２１に対向しているトロリー１０の後端部（陸側端部）１０ｆを２次元レーザーセンサー２１の標的としている。ここで、標的となる箇所には、反射板や反射テープなどの反射体２９を装着することが望ましい。

海側及び陸側のドラム１１ａ，１１ｄ及び１２ｂ，１２ｃは、機械室（図示せず）内に収容され、バラ物を投入するためのホッパ２０は、ガーダ５の下方に設置されている。

上記クレーン１は、図２に示すように、ガーダ５の内側面に２次元レーザーセンサー２１を装着している。機械室内に設置された制御装置２３は、２次元レーザーセンサー２１と電気的に接続し、式（１）を演算するようになっている。

ここで、２次元レーザーセンサー２１の設置箇所としては、破線ａで示す範囲であれば、ガーダ５の内側面、あるいはブーム６の内側面でも差し支えないが、この例では、ガーダ５の内側面に設置することにする。また、２次元レーザーセンサー２１は、トロリー１０と同じレベルに設置するものとする。

図４に示すように、２次元レーザーセンサー２１を渦巻状に回転させる回転装置３０は、先端に２次元レーザーセンサー２１を備えると共に後部側面に大歯車３２を固定した揺動アーム３１と、側面に小歯車３３を備えた支持体３４とを有し、揺動アーム３１及び大歯車３２は、支持体３４の側面に突出させた固定軸３５に回動自在に嵌合されている。大歯車３２と噛み合う小歯車３３は、支持体３４に設置した正逆モーター（図示せず）によって駆動される。

大歯車３２は、扇形状を成し、その前端面３２ａが揺動アーム３１の軸芯Ｏ１と直交するように揺動アーム３１に固定されている。また、第１リミットスイッチ３７は、揺動アーム３１の軸芯Ｏ１と支持体３４の後部に設けた回転軸３６の軸芯Ｏ２とが一致する時に、大歯車３２の前端面３２ａが接触する位置に設けられている。他方、第２リミットスイッチ３８は、固定軸３５に対して第１リミットスイッチ３７の反対側に設けられ、揺動アーム３１の振れ角度αを規制するようになっている。

ここで、小歯車３３が反時計方向に回転すると、先端に２次元レーザーセンサー２１を装着した揺動アーム３１は、固定軸３５を軸にして矢印ｄ方向に回動する。そして、大歯車３２の前端面３２ａが第１リミットスイッチ３７に接触すると、正逆モーター（図示せず）が時計方向に回転する。

そして、先端に２次元レーザーセンサー２１を装着した揺動アーム３１は、固定軸３５を軸にして矢印ｅ方向に回動する。そして、大歯車３２の後端面３２ｂが第２リミットスイッチ３８に接触すると、正逆モーター（図示せず）が反時計方向に回転する。これと同時に、回転軸３６が矢印ｆ方向に回転すると、２次元レーザーセンサー２１が渦巻状の軌跡を描くようになる。

今、トロリー１０がホッパ２０に向けて横行し、グラブバケット１６がトロリー１０よりも海側に振れている場合を想定すると、トロリー１０の位置及びグラブバケット１６の位置は、ガーダ５の内側面に装着された２次元レーザーセンサー２１によって制御装置２３に連続的に入力される。なお、２次元レーザーセンサー２１の位置は、予め、制御装置２３に入力されている。

そして、トロリー１０の位置、グラブバケット１６の位置及び２次元レーザーセンサー２１の位置は、クレーン座標系において、次のように表示される（図３参照）。

すなわち、
トロリー１０の位置：（Ｘｔ，Ｙｔ）（クレーン座標系）
２次元レーザーセンサー２１の位置：（Ｘｓ，Ｙｓ）（クレーン座標系）
グラブバケット１６の位置：（Ｘｇ，Ｙｇ）（センサー座標系）→（Ｘｇ＋Ｘｓ，Ｙｇ＋Ｙｓ）（クレーン座標系）

従って、クレーン座標系を適用すると、グラブバケット１６の振れ角度θ（°）は、式（１）に基づいて演算される。
θ＝Ｌ／Ｈ＝ＡＴＮ（Ｘｇ＋Ｘｓ−Ｘｔ）／（Ｙｇ＋Ｙｓ＋Ｙｔ）・・・（１）

ここで、Ｈは垂直投影面内におけるトロリー１０とグラブバケット１６の間隔、Ｌは水平投影面内におけるトロリー１０とグラブバケット１６の間隔である。

従って、制御装置２３で式（１）を演算することにより、グラブバケット１６の振れ角度θ（°）を高精度で、かつ、短時間で求めることができる。

以上の説明では、トロリー１０の位置を２次元レーザーセンサ２１によって計測する場合について説明したが、トロリー１０の位置は、図５に示すように、例えば、ドラム１２ｂに設けたロータリーエンコーダ２４を用いても検出することができる。その際、２次元レーザーセンサ２１は、ガーダ５又はブーム６の内側面ではなく、ガーダ５又はブーム６の下面に設けることもできる。

５ガーダ
６ブーム
１０トロリー
１１，１２ドラム
１４，１８海側及び陸側のシーブ
１３，１７ロープ
１６バケット
２１２次元レーザーセンサー
２４エンコーダ

Claims (5)

1. トロリーと、該トロリーから垂下されたバケットを、ドラムから海側及び陸側のシーブを通って繰り出されるロープによって操作するロープトロリー式のクレーンにおいて、前記トロリーが横行するガーダ又はブームに渦巻き状に回転する２次元レーザーセンサーを設置し、該２次元レーザーセンサーによって検出したバケットの位置と、前記２次元レーザーセンサー又は前記ドラムに設置したエンコーダによって検出したトロリーの位置との相対的な位置関係から前記バケットの振れ角度を演算することを特徴とするクレーンの振れ検出装置。
2. 渦巻き状に回転する２次元レーザーセンサーによって検出したバケットの位置（Ｘｇ＋Ｘｓ，Ｙｇ＋Ｙｓ））と、前記２次元レーザーセンサー又は前記ドラムに設置したエンコーダによって検出したトロリーの位置（Ｘｔ，Ｙｔ）との相対的な位置関係から前記バケットの振れ角度ＡＴＮ（Ｘｇ＋Ｘｓ−Ｘｔ）／（Ｙｇ＋Ｙｓ＋Ｙｔ）を演算することを特徴とする請求項１記載のクレーンの振れ検出装置。
3. バケットの上部フレーム又はロープ接続部を２次元レーザーセンサーの標的とすることを特徴とする請求項１記載のクレーンの振れ検出装置。
4. ２次元レーザーセンサーに対向しているトロリーの端面部を２次元レーザーセンサーのの標的とすることを特徴とする請求項１記載のクレーンの振れ検出装置。
5. 先端に２次元レーザーセンサーを装着した揺動アームを支持体に搖動自在に設けると共に、前記支持体を横転させることを特徴する請求項１記載のクレーンの振れ検出装置。

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