JP2973701B2 - コンテナクレーンの運転制御装置 - Google Patents

コンテナクレーンの運転制御装置

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JP2973701B2 JP4130634A JP13063492A JP2973701B2 JP 2973701 B2 JP2973701 B2 JP 2973701B2 JP 4130634 A JP4130634 A JP 4130634A JP 13063492 A JP13063492 A JP 13063492A JP 2973701 B2 JP2973701 B2 JP 2973701B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、岸壁等に係留された船
舶にコンテナを積卸するコンテナクレーンの運転制御装
置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、コンテナクレーンを用いて船舶
上にコンテナを積付する場合、トロリーに懸吊されたス
プレッダでコンテナをつかみ、この状態でスプレッダを
巻上げてトロリーを船上の目標位置まで横行させ、その
後、スプレッダを巻下げてコンテナを船舶上に着床させ
るという一連の操作がなされる。従来、かかる荷役操作
は、トロリーに設けられた運転室からの手動操作により
なされており、運転者は荷を見ながら横行操作器や巻上
操作器を操作することで、適宜トロリーやスプレッダを
移動させてコンテナを搬送していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
荷役方法では、トロリーの横行、スプレッダの開閉およ
び巻上げ等が完全に運転者の判断に任せられるため、運
転者の経験や技量によって大きく荷役効率が変わるとい
う問題がある。特に、荷役の進行に伴って船上でのコン
テナ積付状況が変化するが、運転者はこれを把握しずら
く、熟練者でも迅速に荷役を行うことが困難であった。
【0004】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的は、経験や技量に頼ることなく常に高い荷
役効率で作業を行うことができるコンテナクレーンの半
自動の運転制御装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、トロリーに懸吊したスプレッダでコンテナ
を把持し、この状態でスプレッダを巻上げると共にトロ
リーを横行させて、係留された船舶上にコンテナを搬送
するコンテナクレーンの運転制御装置において、前記ト
ロリーを船舶上の最陸側コンテナ位置から最海側コンテ
ナ位置まで横行させて最陸側基準位置と最海側基準位置
とを計測する基準設定手段と、最陸側基準位置と最海側
基準位置との間の距離をコンテナ列数で除して求めた各
列のコンテナ位置に番地を割り付ける番地設定手段と、
番地設定後にトロリーを横行させ、船舶上のコンテナ積
付高さを検出して前記番地毎に記憶する積荷高さ検出手
段と、この番地毎に記憶された積付高さに基づいて前記
スプレッダの移動経路を決定する経路決定手段と、経路
決定手段により決定された経路に応じた運転指令を出力
する運転指令手段とを備えたものである。
【0006】
【作用】上記構成によれば、あらかじめ船舶上のコンテ
ナ積付高さを検出しておき、この積付高さに基づいてス
プレッダの移動経路を決定するので、スプレッダに把持
されるコンテナを衝突防止を考慮して安全に、しかも経
験や能力に拘らず迅速に搬送することができる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳述する。
【0008】図1に、本発明が適用されるコンテナクレ
ーンおよびコンテナ船の概略構成を示す。図において、
1は岸壁2に係留されたコンテナ船で、このコンテナ船
1上にはコンテナクレーン3によりコンテナCが荷役さ
れる。コンテナクレーン3においては、岸壁2に沿って
走行自在な走行部4上部にガーダ5が海側に張出されて
設けられ、このガーダ5上にトロリー6が横行自在に設
けられている。トロリー6は、図示しない機械室内の横
行ドラムに連結され、このドラムの回転駆動により横行
される。また、トロリー6にはロープ8を介してスプレ
ッダ7が懸吊され、このスプレッダ7は上記機械室内の
巻上ドラムによりロープ8を巻上げ・巻下げすることで
昇降される。
【0009】図2は、上記コンテナクレーン3の駆動制
御システムの構成例を示す。図において、10はスプレ
ッダ7およびトロリー6の位置・姿勢等を検出する各種
センサ群であり、トロリー6の横行位置xを検出する横
行位置センサ15、スプレッダ7の巻上高さ位置を検出
する巻上位置センサ16、上記ロープ8の傾きからスプ
レッダ7の振れ角を検出する振角センサ17、およびト
ロリー6に取り付けられ船1上までの高さ寸法Hを検出
する高さセンサ18を有する。また、11は作業者によ
り操作される操作箱であり、その表面パネルには図4の
ような各種のキーが設けられている。これらセンサ群1
0からの検出信号および操作箱11からのキー操作信号
は、運転制御装置12に取り込まれる。
【0010】運転制御装置12は、例えばコンピュータ
からなり、各種センサ15〜18からの信号および操作
箱11からの信号に基づいて演算処理を行い、所定の運
転指令をモータ駆動装置13に出力する。モータ駆動装
置13は、装置12からの運転指令に基づき横行モータ
1 および巻上モータM2 を駆動し、トロリー6の横行
およびスプレッダ7の巻上下を行う。なお、14は運転
者に必要な情報を把握させるための監視ディスプレイで
ある。
【0011】図3は、上記運転制御装置12の機能ブロ
ック図を示したものである。この運転制御装置12は、
主として、船1上に積付されるコンテナの基準位置を設
定する基準設定手段21、コンテナの各積付位置に番地
を設定する番地設定手段22、船上のコンテナ積付高さ
を検出する積荷高さ検出手段23、積荷高さ検出手段2
3により検出される積付高さをディスプレイ14に表示
する表示手段24、積荷高さ検出手段23による積付高
さ等からスプレッダ7の移動経路を決定する経路決定手
段25、経路決定手段25により決定された経路に応じ
た運転指令をモータ駆動手段13に出力する運転指令手
段26を備えてなる。
【0012】基準設定手段21は、操作箱11の位置記
憶キー31 (図4) のキー操作信号により、横行位置セ
ンサ15からの信号を取り込み、そのときのトロリー6
の横行位置xを船上コンテナの基準位置としてメモリに
記憶する。特に本例では、図5に示す最陸側の基準位置
10と最海側の基準位置x20とが順に設定されるように
なっている。
【0013】番地設定手段22は、上記最陸側基準位置
10と最海側基準位置x20間の距離Δxを求め、この距
離Δxを予め決められた列数n (船上のコンテナ積列)
で除して、図6のようにコンテナの積付位置xs1〜xsn
を求め、各積付位置xs1〜xsnに対して番地AD1 〜ADn
を割り付ける。
【0014】積荷高さ検出手段23は、高さセンサ18
および横行位置センサ15からの信号に基づき横行位置
xに対するコンテナの船上高さhsi (図6) を検出し、
上記番地AD1 〜ADn ごとにコンテナ積付高さhs1〜hsn
を求めてメモリに記憶する。このコンテナ積付高さhs1
〜hsnは、表示手段24によりディスプレイ14に表示
される。
【0015】経路決定手段25は、スプレッダ7の海行
および陸行の経路を決定する。海行の場合、操作箱11
の船側番号キー32 (図4) により船側の行先番地 AD
i が指定されると、図7(a) に示すように、現在位置x
a 、横行目標位置xsiおよび目標位置xsiまでのコンテ
ナ積付高さhs1〜hsiから移動経路Aを決定する。ここ
で、移動経路Aは、荷役効率を上げるため横行・巻上の
ラップ運転と荷の衝突防止とを考慮して決定される。即
ち、荷の衝突を防止するには、最陸側積付位置xs1と現
在位置xa 間の距離、横行目標位置xsiと現在位置xa
間距離の1/2のうち短い方を横行するまでに少なくと
もスプレッダ7の巻上が終了するような経路となる。ま
た、巻上目標高さは、横行目標位置xsiまでの積付高さ
s1〜hsiのうち最大の高さをクリアするように設定す
る。
【0016】同様に、陸行の場合も、陸側番号キー33
(図4) により陸側の行先番地が指定されると、図7
(b) に示すように、現在位置xsi、陸側目標位置xa
よびコンテナの積付高さhsi〜hs1から移動経路Bを決
定する。
【0017】運転指令手段26は、操作箱11の起動キ
ー34 (図4) のキー操作信号によりモータ駆動装置1
3に所定の運転指令を出力し、横行・巻上モータM1
2 を駆動制御して、スプレッダ7を経路A,Bに沿っ
て移動させる。この際、スプレッダ7の振れを小さくす
るため、図8(a) に示す如き速度パターンを作成し、こ
のパターンに従ってトロリー6の横行指令を出力する。
【0018】図8(a) に示す速度パターンは、二段加減
速パターンであり、加速中間速度V1 および再加速タイ
ミングT1 の調整により最大速度Vmax 運転時の振れ止
めを行い、減速タイミングDX 、減速中間速度V2 およ
び再減速タイミングT2 の調整により目標位置停止時の
振れ止めを行うように作成される。ここで、加減速中間
速度V1 ,V2 、再加減速タイミングT1 ,T2 、減速
タイミングDX の各値は、コンテナの荷重M、横行開始
時のロープ長L1 (図7) および最終巻上ロープ長L2
を入力信号とするファジィ推論により得られる。
【0019】次に、上記構成による船上への荷役操作に
ついて説明する。
【0020】[準備操作]コンテナクレーン2の運転に
先立ち、まず準備操作として、船上コンテナの最陸側お
よび最海側の基準位置を設定する。即ち、図5(a) に示
すようにトロリー6を船上最陸側位置に横行させ、スプ
レッダ7を降下させて船上に着床させ、その後、操作箱
11の位置記憶キー31および番地番号数としてキー3
2を押す (図9中ステップ 105) 。すると、基準設定手
段21により船上コンテナの最陸側位置x10および番地
AD1 が設定される。その後、同様に図5(b) に示すよう
にトロリー6を最海側位置に移してスプレッダ7を船上
に着床させ、再び位置記憶キー31とキー32を押すこ
とで、最海側位置x20と番地ADsnを設定する (ステップ
110) 。最陸側・最海側の両位置x10,x20が設定され
ると、番地設定手段22により船上のコンテナ積付位置
s1〜xsn (図6) が求められ、各積付位置xs1〜xsn
に番地AD1 〜ADsnが割り付けられる。
【0021】こうしてコンテナの積付位置に対する番地
設定が終了すると、次に、トロリー6を横行させて高さ
センサ18による船上高さのセンシングを行う (ステッ
プ115) 。即ち、陸側から海側に亘ってトロリー6を横
行させると、高さセンサ18からの信号が積荷高さ検出
手段23に取り込まれ、各積付位置xs1〜xsnに対する
コンテナの積付高さhs1〜hsnが求められ、ディスプレ
イ14に表示される。なお、上記センシングの際、安全
のためにスプレッダ7を巻上げておくことは勿論であ
る。
【0022】[運転操作]以上のように準備操作が完了
すると、次に、陸側にてスプレッダ7を手動巻下げして
コンテナをつかむ。そして、船側番号キー32 (図4)
により海側行先番地を指定して、起動キー34を押す
(ステップ 125,130) 。すると、コンテナクレーン2が
自動運転状態に入り、図7 (a)に示すように、スプレッ
ダ7が所定経路Aに沿って海行される (ステップ 135)
。この海行では、まず横行・巻上のラップ運転が行わ
れ、次いで海側目標位置xsiまで横行運転が行われた
後、所定位置で巻下げられる。このとき、上記トロリー
6の横行は、二段加減速の横行パターンに従って制御さ
れ、これによりスプレッダ7の振れ止めがなされる。
【0023】即ち、図8(a),(b) に示すように、トロリ
ー6は、まず中間速度V1 まで加速して等速度運転とな
り、その後、所定の再加速タイミングT1 で再加速され
て最高速Vmax での等速度運転に移る。この際、スプレ
ッダ7は、慣性質量により横行方向後方に一旦大きく振
れ、その後振れが収束される。この収束の際、トロリー
6の再加速により振れ戻しが行われ、最高速Vmax 時に
は振れ角θがほぼ零とされる。その後、トロリー6は、
横行行先番地チェックにより減速タイミングDX で減速
を開始し中間速度V2 での等速度運転となり、さらにタ
イミングT2 で再減速されて目標位置に停止される。こ
の場合、上述とは逆にスプレッダ7が前方に一旦大きく
振れ、その後振れの収束がなされるが、この場合もトロ
リー6の再減速により振れ戻しが行われ、トロリー停止
時には振れ角θがほぼ零とされる。
【0024】こうしてトロリー6が海側目標位置に位置
決めされると、手動操作によりスプレッダ7からコンテ
ナを外して船上に降ろし、次に、陸側番号キー33によ
り陸側の行先番地を指定して起動キー34を押す (ステ
ップ140,150)。すると、図7(b) に示すように、スプレ
ッダ7の陸行が開始される。この陸行では、上述した海
行の場合とは逆に、スプレッダ7を荷と衝突しない高さ
まで巻上げた後、横行・巻下のラップ運転を行い、陸側
目標位置xa まで移動させる。なお、この陸行の場合、
スプレッダ7は空荷であるが、トロリー6のファジィ自
動運転によりスプレッダ7の振れ止めがなされる。
【0025】その後、別のコンテナを荷役する場合、再
び上述の運転操作を繰り返して船上にコンテナを積込む
(ステップ 125〜160)。また、荷役作業を終了する場合
は、トロリー6を定位置に戻して作業を終了する (ステ
ップ 165) 。
【0026】なお、上記陸行の際、積荷高さ検出手段2
3によって横行距離xに対する船上コンテナの積付高さ
が検出され、新たな積付高さが更新・記憶される。つま
り、積付高さデータが最新のものに更新され、常に最新
の積付高さをもとにスプレッダ7の移動経路A,Bが決
定される。また、この最新の積荷高さは、作業者が把握
できるようにディスプレ14に表示される。
【0027】以上、本実施例では、積荷高さ検出手段2
3により予めトロリー6の横行位置xに対する船上のコ
ンテナ積付高さを検出しておき、この積付高さを元に衝
突防止を考慮してスプレッダ7の移動経路を決定し、こ
の経路に従ってスプレッダ7を移動させるようにしたの
で、経験の浅い作業者でも、コンテナを荷との衝突を防
止しつつ海側目標位置まで正確に搬送することができ
る。従って、作業者の経験や技量にかかわらずにコンテ
ナを迅速かつ正確に搬送でき、常に高い荷役効率を得る
ことができる。しかも、上記移動経路はコンテナ船1上
方の所定位置までとし、荷役作業全体の自動化はしてな
いので、荷役の進行等による船1の上下動に有効に対処
できる。このとき、作業者はスプレッダ7の開閉等の極
めて簡単な手動操作を行うだけでよいので、効率を低下
させることはない。
【0028】また、本実施例では、予めスプレッダ振れ
止めのための速度パターンを作成し、このパターンに従
ってトロリー6を速度制御するので、トロリー6の目標
位置停止時の振れを最小限に抑えることができ、トロリ
ー6停止後、直ちにスプレッダ7の巻下げを行うことが
できる。従って、この点からも、荷役効率の向上を図る
ことができる。即ち、横行・巻上のラップ運転を行う
と、スプレッダ7の振れは単純な単振子の式では解けな
くなり、通常のシーケンシャルな制御では振れを有効に
抑制できない。これに対し本例では、ファジィ推論によ
り速度パターンを作成することで、スプレッダ7の振れ
を可及的に低減できる。
【0029】なお、上記実施例では、オンデッキ荷役の
場合について説明したが、ホールド荷役の場合にも適用
できることは当然である。
【0030】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、船舶上の
コンテナの積付高さに応じてスプレッダの経路を決定
し、この経路に沿ってスプレッダを自動的に移動させる
ので、衝突を防止しつつ正確な荷の搬送が行え、作業者
の能力や経験等にかかわらず常に高い荷役効率を得るこ
とが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明が適用されるコンテナクレーンの概略構
成を示す図である。
【図2】コンテナクレーンの駆動制御システムを示す図
である。
【図3】駆動制御システムに適用される駆動制御装置を
示す機能ブロック図である。
【図4】駆動制御システムに適用される操作箱の一例を
示す正面図である。
【図5】基準設定手段による最陸側基準位置および最海
側基準位置の設定状態を示す図である。
【図6】番地設定手段による番地設定状態を示す図であ
る。
【図7】スプレッダの海行経路および陸行経路を示す図
である。
【図8】トロリーの速度パターンとスプレッダの振れ角
との関係を示す図である。
【図9】コンテナクレーン運転の際の操作手順を示す流
れ図である。
【符号の説明】
1 コンテナ船 2 コンテナクレーン 6 トロリー 7 スプレッダ 12 運転制御装置 21 基準設定手段 22 番地設定手段 23 積荷高さ検出手段 25 経路決定手段 26 運転指令手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 トロリーに懸吊したスプレッダでコンテ
    ナを把持し、該スプレッダを巻上げると共にトロリーを
    横行させて、係留された船舶上にコンテナを搬送するコ
    ンテナクレーンの運転制御装置において、前記トロリー
    を船舶上の最陸側コンテナ位置から最海側コンテナ位置
    まで横行させて最陸側基準位置と最海側基準位置とを計
    測する基準設定手段と、最陸側基準位置と最海側基準位
    置との間の距離をコンテナ列数で除して求めた各列のコ
    ンテナ位置に番地を割り付ける番地設定手段と、番地設
    定後にトロリーを横行させ、船舶上のコンテナ積付高さ
    を検出して前記番地毎に記憶する積荷高さ検出手段と、
    この番地毎に記憶された積付高さに基づいて前記スプレ
    ッダの移動経路を決定する経路決定手段と、該経路決定
    手段により決定された経路に応じた運転指令を出力する
    運転指令手段とを備えたことを特徴とするコンテナクレ
    ーンの運転制御装置。
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