JP2016216220A - 走行クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】走行クレーンが走行中に振動が生じても給電中断が生じない走行クレーンを提供する。【解決手段】トロリー線３０から電力を供給されてレール上を走行する走行クレーンであって、電動機の駆動制御を行う電動機制御装置と、トロリー線３０から電動機制御装置へ電力を供給する給電装置とを備えており、電動機制御装置は、給電装置と電動機との間をマトリクス上に配置した複数のスイッチにより接続するマトリクスコンバータを有する。給電装置は、トロリー線３０と接触する接触部１１，１２を有し、接触部１１，１２は、トロリー線３０が延伸する方向において離間して複数設置されている。走行クレーンが振動しても、複数化した接触部１１，１２のうち１台でもトロリー線３０から受電できる可能性が高く、給電中断に耐える時間が短いマトリクスコンバータを用いた走行クレーンであっても、その非常停止を効果的に防止できる。【選択図】図１

Description

本発明は、走行クレーンに関する。さらに詳しくは、レール上を走行し電動機への給電をトロリー線を介して行う走行クレーンに関する。

走行クレーンの一種である天井クレーンは、走行用電動機や主巻き装置、補巻き装置等の各電動機と、これら電動機の出力を制御する電動機制御装置と、この電動機制御装置に電力を供給する給電装置を備えている。天井クレーンの電動機制御装置は、従来、汎用的なインバータを用いたものが主流であったが、近年、マトリクスコンバータを用いたものが提案されている（特許文献１参照）。
給電装置は、建屋に設けたトロリー線から給電を受けるものであり、トロリー線に接触して集電する集電子をもつパンタグラフを有している（特許文献２参照）。

既述のごとく、電動機制御装置への電力は、パンタグラフを介してトロリー線より給電を受けるが、天井クレーンの走行中に天井クレーンが振動すると、パンタグラフがトロリー線から離れて電動機制御装置が給電を受けられない瞬間が生じてしまう。電動機制御装置が給電を受けられない時間である給電停止時間が制限値を超えると、走行クレーンが非常停止する。

電動機制御装置に汎用的なインバータを使っている場合は、天井クレーンが給電を受けられなくても十数ｍsecの間は耐えられる。その理由を図５に示すインバータの基本構を参照しながら説明する。図５において、インバータ５０は、少なくとも６個のダイオード５１を有している。インバータ５０は、このダイオード５１により、三相交流電源５２からの交流電力を直流電力へ変換することができる。汎用的なインバータでは、直流母線の正側と直流母線の負荷との間（直流電力が流れる直流母線回路）にコンデンサー５４が設けられている。

このように、汎用的なインバータは、直流母線回路内にコンデンサー５４が設けられているため、電源側からの給電が停止してしまった場合であっても、コンデンサー５４から電力が僅かながら供給されることから、数十ｍｓｅｃの間は非常停止することなく耐えることができるのである。しかし、マトリクスコンバータを使った電動機制御装置では、給電が受けられない際には数ｍsecしか耐えられない。このため非常停止の頻度が高くなるおそれがある。

特開２０１１−２２５３７４号公報 特開平８−６４３２８号公報

本発明は上記事情に鑑み、電動機制御装置にマトリクスコンバータを用いた場合であっても、走行中に振動が生じた際での非常停止の発生を抑制できる走行クレーンを提供することを目的とする。

第１発明の走行クレーンは、トロリー線から電力を供給されてレール上を走行する走行クレーンであって、走行および／または荷役用の電動機と、前記電動機の駆動制御を行う電動機制御装置と、前記トロリー線から該電動機制御装置へ電力を供給する給電装置と、を備え、前記電動機制御装置は、前記給電装置と前記電動機との間をマトリクス上に配置した複数のスイッチにより接続するマトリクスコンバータを有し、前記給電装置は、前記トロリー線と接触する接触部を有し、前記接触部は、前記トロリー線が延伸する方向において離間して複数設置されていることを特徴とする。
第２発明の走行クレーンは、第１発明において、前記給電装置は、前記トロリー線が延伸する方向において離間して設けられた複数の接触部と、該接触部を支持する支持部を有し、該支持部は、前記トロリー線が延伸する方向において離間して複数配置されていることを特徴とする。
第３発明の走行クレーンは、第１または第２発明において、前記レールは、その延伸方向に複数のレール単体に分割されると共に、隣接する前記レール単体の間には隙間が設けられており、当該複数のレール単体上を走行することを特徴とする。

第１発明によれば、走行クレーンがレール上で振動しても、複数化した接触部のうち１台がトロリー線から離線しても残りの接触部がトロリー線に接触を維持して受電を受ける可能性が高い。このため、給電中断に耐える時間が短いマトリクスコンバータを用いた走行クレーンであっても、その非常停止を効果的に防止できる。
第２発明によれば、複数の接触部をもつ支持部を複数化したので、さらに接触部の数が増えており、走行クレーンがレール上で振動しても、どれかの接触部がトロリーに接触を維持して受電を受ける可能性が高い。このため、走行クレーンの非常停止を防止するさらに効果が高い。
第３発明によれば、レール単体の間の隙間に起因する走行クレーンの振動によりトロリー線からパンタグラフが離線しやすいが、複数の接触部のうちいずれかの接触部はトロリー線への接触を維持できる可能性が高いので、非常停止を効果的に防止できる。

本発明に係る走行クレーンにおける給電装置を構成する集電部の説明図であって、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は底面図である。 図３に示した給電装置９の拡大側面図である。 本発明を適用した天井クレーンの概略正面図である。 本発明の走行クレーンにおいて電動機制御装置に用いられるマトリクスコンバータの基本構成図である。 従来より汎用されているインバータの基本構成図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明は、天井クレーンやホイストクレーン、門型クレーン、ジブクレーンなどのレール上を走行し、トロリー線から給電を受ける走行クレーンであれば、どのようなクレーンにも適用できるが、以下では、天井クレーンを代表として説明する。

まず、図３に基づき天井クレーンの基本構造を説明する。
天井クレーンＡはガータ１を有し、ガータ１の両端部に車輪２を備えている。この車輪２は建屋の柱に設置されたレール３上を走行する。このレール３は、１０ｍ位のレール単体を複数本接続して長くしたものであり、隣接するレール単体とレール単体の間には、周囲温度に起因する膨張・収縮の現象により歪みや破損を防止するため、継目に隙間が設けられている。

ガータ１上には電動機駆動のトロリー４が横行自在に搭載されていて、このトロリー４には電動機駆動の主巻き装置５や補巻き装置６が搭載されている。また、主巻き装置５からは主フック５ｆが吊下げられ、補巻き装置６からは補フック６ｆが吊下げられている。

ガータ１内には、走行用電動機や巻上用電動機を制御するためのマトリクスコンバータを用いた電動機制御装置７が配置されている。この電動機制御装置７への給電は、ガータ１下面の運転室８の側面に取付けた給電装置９および給電装置９からの配線によって行われる。

図４は、電動機制御装置７が備えるマトリクスコンバータ４０の基本的構成を示すものである。マトリクスコンバータ４０は、９個のスイッチ４１を有しており、三相交流電源４２と負荷４３（電動機）との間をマトリクス状に配置した複数のスイッチで接続している。さらに具体的に説明すると、マトリクスコンバータ４０は、三相交流電源４２に間接的に接続される３本の電源側配線４４と、負荷４３に間接的に接続される３本の負荷側配線４５と、を有している。各電源側配線４４は、３本の負荷側配線４５それぞれとスイッチ４１を介して接続されている。各スイッチ４１は電源側配線４４と負荷側配線４５との間を導通又は非導通に切り替えることができる。なお、後述する集電部１０を構成する接触部１１，１２は三相交流電源４２と電源側配線４４との間に介装されている。

３本の負荷側配線４５間には、後述する汎用的なインバータと異なり、平滑コンデンサーは設けられていない。
このマトリクスコンバータ４０では、各スイッチ４１の動作を制御することで、三相交流電源からの交流電力を、任意の電圧及び任意の周波数に変換することができる。
また、マトリクスコンバータ４０は、スイッチ４１として双方向スイッチを用いることで連続回生動作が可能となる、特別対策なしで高調波抑制対策ガイドラインをクリアできる、ＡＣ４００Ｖ級でＨＤ定格出力電流が９００Ａまで対応可能となる、等のメリットがある。

しかしながら、マトリクスコンバータは、直流母線回路内にインバータ５０が備えているようなコンデンサー５４が設けられていないため、電源側からの給電が停止してしまった場合には数ｍｓｅｃの間しか耐えることができない。そこで、以下に示す給電装置９による受電可能性の向上が安定操業を達成するうえで重要になってくる。

図３に戻りさらに説明する。給電装置９は、本体部８Ｂ及び本体部８Ｂから側方に突出して設けられた集電部１０から構成されている。集電部１０はトロリー線から集電できるものであれば、どのようなものを用いてもよいが、代表的にはパンタグラフで構成される。本実施形態の集電部１０は、建屋の壁面に沿って配線したトロリー線３０（図２参照）に接触し、トロリー線３０より集電できるように配置されている。また、集電部１０は本体部８Ｂの側面に直接取り付けられた構成であるので、作業者が本体部８Ｂの内部に入って集電部１０の位置調整等のメンテナンスを行うことが可能となっている。

図２に基づき、給電装置９とトロリー線３０を更に説明する。トロリー線３０は、３相交流用の各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に対して、Ｕ相３０ｕ，Ｖ相３０ｖ，Ｗ相３０ｗの３本が用いられている。
給電装置９に設けられた集電部１０も３相電源（Ｕ，Ｖ，Ｗ）に対応して３本の集電部材１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを有している。かかる構造は、全て共通しているので、後述する符号１０および１０Ａ，１０Ｂは集電部材１０ｕ，１０ｖ，１０ｗを含んだ集電部であるとして説明する。

図１に示すように、本実施形態の集電部１０は、第１集電部１０Ａと第２集電部１０Ｂの２台からなり、第１集電部１０Ａと第２集電部１０Ｂは、トロリー線３０が延伸する方向（ｙ方向）において離間して配置されている。
そして、第１、第２集電部１０Ａ，１０Ｂは、トロリー線３０と接触する２個の接触部１１，１２を備えている。各接触部１１，１２はトロリー線３０が延伸する方向（ｙ方向）において離間して配置されている。

このため、給電装置９は、トロリー線３０が延伸する方向において離間して設けられた複数の接触部１１，１２と、この接触部１１，１２を支持する支持部１６を有し、この支持部１６は、トロリー線３０が延伸する方向において離間して複数配置された構成となっている。

前記第１集電部１０Ａは、接触部１１，１２を本体部８Ｂに対して支持する支持部１６を有している。支持部１６は、接触部１１，１２が取り付けられたアーム１３，１４と、アーム１３，１４を本体部８Ｂに対して固定する固定部１５と、を有している。つまり、支持部１６は、トロリー線３０が延伸する方向（ｙ方向）において離間して設けられた複数の接触部１１，１２を支持する。同様に、第２集電部１０Ｂも、接触部１１，１２をトロリー線３０が延伸する方向（ｙ方向）において離間して本体部８Ｂに対して支持する支持部１６を有している。

アーム１３，１４の基部は固定部１５に回動自在に支持され、かつ、スプリング等の公知の付勢手段で弾性付勢されている。このため、接触部１１，１２は、付勢手段によって常にトロリー線３０に押し付けられるようになっている。

本実施形態の天井クレーンＡがレール３上を走行するときは、レール３の継目上で振動したとしても２台に複数化した集電部１０Ａ，１０Ｂのうち１台がトロリー線３０から離線しても残りの集電部（１０Ａまたは１０Ｂ）がトロリー線３０に接触を維持して受電する可能性が高い。このため、給電中断に耐える時間が短いマトリクスコンバータで電動機制御装置７を構成した天井クレーンＡであっても非常停止の頻度をなくするか大幅に低減することができる。

さらに本実施形態によれば、個々の集電部（１０Ａまたは１０Ｂ）の２個以上の接触部１１，１２のうち１個がトロリー線３０から離線しても残りの接触部（１１または１２）がトロリー線３０に接触を維持して受電する可能性が高い。このように、集電部１０の複数化に加えて、一の集電部１０に設けられる接触部１１，１２も複数化しているので、電動機制御装置７にマトリクスコンバータを用いた場合であっても、非常停止の頻度をなくするか大幅に低減することができる。

（他の実施形態）
本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
上記実施形態では、集電部１０は２台（１０Ａ，１０Ｂ）で構成したが３台以上とすると、より非常停止防止効果が高くなる。また、一の集電部１０に設けられる接触部１１，１２を３台以上とすると、より非常停止防止効果が高くなる。

上記実施形態では、集電部１０を２台設けているが、接触部が複数設けられた集電部１０を１台だけ設ける構成としてもよい。つまり、トロリー線３０と接触する接触部が、トロリー線３０が延伸する方向において離間するように複数配置されていればよい。
また、上記実施形態では、集電部１０を２台設け、各集電部１０Ａ，１０Ｂに２台の接触部１１，１２を設けているが、各集電部１０Ａ，１０Ｂに接触部を１つずつ設けてもよい。

レール上を走行するクレーンとしては、既述の天井クレーンの外、岸壁で使用するコンテナクレーン、ジブクレーン、等の屋外で使用する橋型クレーン、門型クレーン、などがあり、これらのクレーンに本発明を利用することができる。

Ａ 天井クレーン
１ ガータ
７ 電動機制御装置
９ 給電装置
１０ 集電部
１１，１２ 接触部

Claims (3)

1. トロリー線から電力を供給されてレール上を走行する走行クレーンであって、
   走行および／または荷役用の電動機と、
   前記電動機の駆動制御を行う電動機制御装置と、
   前記トロリー線から該電動機制御装置へ電力を供給する給電装置と、を備え、
   前記電動機制御装置は、前記給電装置と前記電動機との間をマトリクス上に配置した複数のスイッチにより接続するマトリクスコンバータを有し、
   前記給電装置は、前記トロリー線と接触する接触部を有し、
   前記接触部は、前記トロリー線が延伸する方向において離間して複数設置されている
   ことを特徴とする走行クレーン。
2. 前記給電装置は、
   前記トロリー線が延伸する方向において離間して設けられた複数の接触部と、該接触部を支持する支持部を有し、
   該支持部は、前記トロリー線が延伸する方向において離間して複数配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載の走行クレーン。
3. 前記レールは、その延伸方向に複数のレール単体に分割されると共に、隣接する前記レール単体の間には隙間が設けられており、
   当該複数のレール単体上を走行する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の走行クレーン。

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