JP3297378B2 - 吊荷の制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大型の吊荷用コン
テナクレーン等に使用される吊荷装置のための制振装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、船舶と岸壁との間のコンテナの
移動やコンテナヤード内におけるシャーシと貯蔵場所と
の間のコンテナの移動には、コンテナ荷役用クレーンが
使用される。このようなクレーンは、吊荷であるコンテ
ナを着脱できる吊具、吊具を上下方向に移動させるため
の巻き上げ装置、吊具を横方向に移動させるための横行
トロリーを備えており、吊具はワイヤロープによって横
行トロリーから吊り下げられている。

【０００３】上記のクレーンにおいて、吊具でコンテナ
を把持している場合は、巻き上げ装置で吊具を一旦巻き
上げ、横行トロリーで横移動させ、しかる後、吊具を巻
き下げてコンテナを所定の場所に降ろした後、吊具によ
る把持を解除する。同様に、所定の位置にあるコンテナ
を取りにいく場合も、吊具を一旦巻き上げ、横移動さ
せ、その後吊具を巻き下げ、コンテナ上に降ろして把持
する。

【０００４】吊具および吊具に把持されたコンテナは、
ワイヤロープによって横行トロリーから吊り下げられて
いるため、上記の荷役動作の過程で、スウェイと呼ばれ
る平行振れ、およびスキューと呼ばれる捻れ振れが生じ
ることがある。このうち、平行振れは横行トロリーを加
速・減速する過程で必然的に生じるものであり、スキュ
ー振れは風外乱、コンテナの偏心、コンテナ初期姿勢な
どによって生じるものである。

【０００５】吊具あるいはこれに吊り下げられたコンテ
ナを所定位置に着地しようとする場合、平行振れ、スキ
ュー振れが大きいと許容範囲内の位置に着地させること
ができない。そこで、従来では振れが収まるまで待機す
るか、振れ止め装置を用いて積極的に振れを許容範囲に
収めることが必要であった。

【０００６】ところで、近年、クレーン運転の自動化お
よび荷役時間の短縮化が求められるにつれて、平行振れ
に対する振れ止め対策が実施されるようになり、ついで
スキュー振れに対する振れ止め対策が一部で実施される
ようになった。

【０００７】従来のスキュー振れの振れ止め方法および
装置の一例を図８に示す。図において、横行トロリー１
１は図示しないクレーンの主桁上を横行（図において左
右方向に移動）自在に配設されている。横行トロリー１
１上には一対のレール１２，１３が横行トロリー１１の
移動方向と平行に敷設されており、これらレール１２，
１３上を左右のシーブ台車１４，１５が小距離移動可能
に支持されている。

【０００８】横行トロリー１１には、ロープ１６を介し
てこの横行トロリー１１を移動させる主桁上のトロリー
駆動装置１７が連結され、各シーブ台車１４，１５に
は、これらシーブ台車１４，１５を移動させるシーブ台
車駆動装置１８，１９が連結されている。

【０００９】また、横行トロリー１１には、巻き上げロ
ープ２０を介して上面に吊荷の振れ検出マーク２１ａ，
２１ｂが配設された吊具２２が吊り下げられており、こ
の吊具２２は吊荷としてのコンテナ２３を吊り支えてい
る。

【００１０】横行トロリー１１のトロリー駆動装置１７
にはトロリー変位検出器３１および速度検出器３２が装
着されている。そして、左側のシーブ台車１４にはシー
ブ台車変位検出器３３および速度検出器３４が装着され
るとともに、右側のシーブ台車１５にも同様に変位検出
器３５および速度検出器３６が装着されている。

【００１１】また、横行トロリー１１の各側部には吊荷
の振れ量を検出するために、吊具２２の検出マーク２１
ａ，２１ｂの動作から吊荷２３の振れ変位を検出する吊
荷左右側の振れ検出器３７，３８が装着されている。そ
して、クレーン運転室の横行運転操作盤３９には運転者
がトロリー横行速度を設定するノッチが付いており、ま
た運転者がこのノッチ操作で設定したノッチ操作量（ト
ロリー横行速度設定値）を信号出力するノッチ操作量検
出器４０が装着されている。

【００１２】このような吊荷装置におけるスキュー振れ
止めは、以下に示す方法によって行われる。すなわち図
８に示す状態において、吊荷２３が矢印で示すように平
面内で時計回りのスキュー振れを生じたときには、検出
マーク２１ａ，２１ｂの変位を振れ検出器３７，３８で
検知し、その信号を演算制御装置４１で演算処理してス
キュー振れ量に変換し、このスキュー振れ量に合わせて
一方のシーブ台車１５を左送り、他方のシーブ台車を右
送りにそれぞれ駆動装置１８，１９により駆動し、吊荷
２３の反動振れには、前述と逆方向にシーブ台車１４，
１５を移動させることで、スキュー振れを制振する。

【００１３】なお、吊荷２３が平行振れとスキュー振れ
を同時に生じている場合は、検出マーク２１ａ，２１ｂ
の変位を振れ検出器３７，３８で検知し、その信号を演
算制御装置４１で演算処理して平行振れ量およびスキュ
ー振れ量に分解し、スキュー振れに対しては上述の制御
を行い、平行振れに対しては横行トロリー１１を駆動し
て制振する制御を行う。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した振
れ止め装置によるスキュー振れ止めについては、下記の
課題がある。すなわち、スキュー振れ止めに要する時間
を極力短縮して荷役作業効率を向上させるためには、シ
ーブ台車１４，１５を大加速度で駆動する必要がある
が、シーブ台車１４，１５は横行トロリー１１上に設置
されているため、シーブ台車１４，１５を駆動する反力
が横行トロリー１１に連結されている運転室に伝わり、
運転者の乗り心地に悪影響を及ぼす恐れがある。

【００１５】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、スキュー振れ止めに要する時間短縮を図るに際
し、乗り心地に影響せずに振れ止め時間を短縮すること
が可能な新たな振れ止め機構として、吊荷の制振装置の
提供を目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の吊荷の制
振装置は、コンテナ等の吊荷に生じる捻れ振れを制振す
るためのもので、吊荷に取り付けられて該吊荷を吊り支
える吊具に、吊荷に生じる捻れ振れ方向に回転可能に支
持された回転アームと、該回転アームを強制的に回転さ
せるアーム駆動装置とが具備されていることを特徴とし
ている。また、請求項２記載の制振装置は、請求項１記
載の吊荷の制振装置において、前記吊具に設けられた検
出マークと、該検出マークの変位を検出する振れ検出器
と、該振れ検出器の検出結果に基づいて前記吊荷の捻れ
振れ量および位相を演算処理し、該捻れ振れ量および位
相に合わせて前記アーム駆動装置により前記回転アーム
を回転させる演算制御装置とを備えることを特徴として
いる。

【００１７】本発明の吊荷の制振装置によれば、吊荷に
捻れ振れが生じた場合、この捻れ振れ量および位相に合
わせて、アーム駆動装置により回転アームを回転させ、
回転アームを駆動する力の反力を振れ止めに有効に作用
させることによって、吊荷の捻れ振れを制振する。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る吊荷の制振装置の実
施形態を図１ないし図７に示して説明する。なお、図７
において既に説明した構成要素には同一符号を付してあ
る。吊荷の制振装置を備える吊荷装置の構成を図１に示
す。図において、横行トロリー１１は図示しないクレー
ンの主桁上を横行（図において左右方向に移動）自在に
配設されており、横行トロリー１１にはロープ１６を介
してこの横行トロリー１１を移動させる主桁上のトロリ
ー駆動装置１７が連結されている。また、横行トロリー
１１には巻き上げロープ２０を介して上面に吊荷の振れ
検出マーク２１ａ，２１ｂが配設された吊具２２が吊り
下げられており、この吊具２２は吊荷としてのコンテナ
２３を吊り支えている。

【００１９】さらに、吊具２２上には、回転アーム５０
ａ，５０ｂが、アーム駆動装置５１ａ，５１ｂを介して
吊具２２に配設されている。回転アーム５０ａ，５０ｂ
は、コンテナ２３の捻れ振れ方向に回転可能に支持され
ており、アーム駆動装置５１ａ，５１ｂによって強制的
に回転されるようになっている。

【００２０】横行トロリー１１のトロリー駆動装置１７
にはトロリー変位検出器３１および速度検出器３２が装
着されている。また、横行トロリー１１の各側部には吊
荷の振れ量を検出するために、吊具２２の検出マーク２
１ａ，２１ｂの動作から吊荷２３の振れ変位を検出する
吊荷左右側の振れ検出器３７，３８が装着されている。
そして、クレーン運転室の横行運転操作盤３９には運転
者がトロリー横行速度を設定するノッチが付いており、
また運転者がこのノッチ操作で設定したノッチ操作量
（トロリー横行速度設定値）を信号出力するノッチ操作
量検出器４０が装着されている。

【００２１】このような吊荷装置におけるスキュー振れ
止めは、以下に示す方法によって行われる。すなわち、
図１に示す状態において、吊荷２３が矢印で示すように
平面内で時計回りのスキュー振れを生じたときには、検
出マーク２１ａ，２１ｂの変位を振れ検出器３７，３８
で検知し、その信号を演算制御装置４１で演算処理して
スキュー振れ量に変換し、このスキュー振れ量および位
相に合わせて、アーム駆動装置５１ａ，５１ｂにより回
転アーム５０ａ，５０ｂを回転させ、スキュー振れを制
振させる。

【００２２】なお、吊荷２３が平行振れとスキュー振れ
を同時に生じている場合は、検出マーク２１ａ，２１ｂ
の変位を振れ検出器３７，３８で検知し、その信号を演
算制御装置４１で演算処理して平行振れ量およびスキュ
ー振れ量に分解し、スキュー振れに対しては上述の制御
を行い、平行振れに対しては横行トロリー１１を駆動し
て平行振れを制振させる制御を行う。

【００２３】本発明により、スキュー振れが減衰する作
用・効果を図２ないし図７を参照して説明する。図２
は、発明者らが実験に用いた実験装置の概略を示す。ク
レーンなどにおける吊荷のスキュー振れは、機械力学で
はロープで吊り下げられた物体の捻り振動であるので、
吊荷および吊具を長い角柱２３で模擬し、この角柱２３
を２本のロープ２０で吊り下げ、角柱２３の両端にステ
ッピングモータを介して回転アーム５０ａ，５０ｂを設
置することで、捻り振動に寄与する力学的要因である角
柱および回転アームの慣性モーメント比、寸法比などを
実際の装置と合わせている。

【００２４】本実験装置において、角柱２３が捻り振動
している間に回転アーム５０ａ，５０ｂを回転させる
と、容易に想像できるように、回転アーム５０ａ，５０
ｂの回転速度、回転を始めるタイミング、回転を終了す
るタイミングなどによって、角柱２３の捻り振動は影響
を受け、回転アーム５０ａ，５０ｂを回転しない場合に
比べて加振されたり、減衰したりする。発明者らは本実
験装置を用いて種々の実験を実施し、捻り振動を効果的
に制振することのできる方法を見いだしたものである。

【００２５】図３は、角柱２３の捻り振動の角速度と同
一の角速度で回転アーム５０ａ，５０ｂを駆動した場合
に角柱２３の捻り振動が減衰していく様子を、回転アー
ム５０ａ，５０ｂを回転しない場合と合わせて示したも
のである。図３（Ａ）の横軸は時間を、縦軸は角柱の捻
り振動角を示し、合わせて刻々の角柱２３および回転ア
ーム５０ａ，５０ｂの位相を参考として示している。ま
た、図３（Ｂ）の横軸は時間を、縦軸は回転アームの角
速度比（回転アーム角速度／角柱の捻り振動角速度）を
示しており、この場合は回転アームを角柱の捻り振動と
同一の角速度で駆動した場合を示す。図３（Ｃ）の横軸
は時間を、縦軸は回転アーム５０ａ，５０ｂの位相およ
びステッピングモータ５１ａ，５１ｂのトルクを示す。

【００２６】図４は、回転アーム５０ａ，５０ｂを角柱
２３の捻り振動角速度の２倍の角速度で駆動した場合に
角柱２３の捻り振動が減衰していく様子を、回転アーム
５０ａ，５０ｂを回転しない場合と合わせて示したもの
である。

【００２７】図５は、回転アーム５０ａ，５０ｂを角柱
２３の捻り振動角速度の８倍の角速度で駆動した場合に
角柱２３の捻り振動が減衰していく様子を、回転アーム
５０ａ，５０ｂを回転しない場合と合わせて示したもの
である。

【００２８】図３ないし図５から明らかなように、回転
アーム５０ａ，５０ｂの角速度を大にする程、早い時間
で捻り振動を減衰させることができる。また、回転を開
始するタイミングについても同様の実験を実施し、最大
捻り角の状態からの角柱２３の捻り振動位相角で表現す
ると、位相角が小さい間に回転を開始する場合は回転ア
ーム角速度比は１が良く、位相角が大きくなるに従って
回転アーム角速度比を大きくするのが良いということを
明らかになった。この関係をまとめて図６、図７に示
す。

【００２９】図６は、回転アームの角速度と、角柱の捻
り振動が制振される時間との関係を示したものである。
図６の横軸は回転アームの角速度比（回転アーム角速度
／角柱の捻り振動角速度）を、縦軸は回転アームを作動
させてから制振が完了するまでの制振時間を角柱の捻り
振動周期を単位として示している。図６より、回転アー
ムの角速度比が１５以下では回転アームの角速度比と制
振時間がほぼ逆比例の関係にあることが明らかになっ
た。

【００３０】図７は、回転アームの回転を開始するタイ
ミングと、回転アームの最適回転速度、回転アーム初期
位置の許容範囲を示したものである。図７（Ａ）の横軸
は時間を、縦軸は角柱の捻り振動角を示し、あわせて刻
々の角柱の位相を参考として示している。図７（Ｂ）の
横軸は時間を、縦軸は各タイミングで回転アームの回転
を開始する場合の最適回転速度を示している。図７
（Ｂ）より、回転開始タイミングが早い場合の最適回転
速度比は１、すなわち角柱の振動角速度と同一が最適で
あるが、回転開始タイミングが遅くなるに従って最適回
転速度比が急激に大きくなる。図７（Ｃ）の横軸は時間
を、縦軸は各タイミングで回転アームの回転を開始する
場合の回転アームの角柱に対する初期位置の許容範囲を
示している。図７（Ｃ）より、それぞれの開始タイミン
グに応じて適正な回転アーム初期位置があること、およ
びその許容範囲が異なることが分かる。

【００３１】図６および図７にて明らかになった関係を
用いて、角柱の捻り振動の状態に応じて回転アームの回
転開始タイミング・角速度等を適正に制御し、制振操作
を行うことができる。

【００３２】

【発明の効果】本発明による吊荷の制振装置は、上述し
た実験装置と同一の原理によるものであり、吊具上に設
置した回転アームを、回転開始・停止タイミング、角速
度などを適切に設定して回転させることにより従来に比
べてより大きな制振効果を発揮することができる。

【００３３】また、回転アームの駆動力の反力の影響は
ロープを介してしか横行トロリーに連結された運転室に
伝わらず、ロープの干渉効果が大きいため実際上はほと
んど影響がなくなるといった効果が期待できる。

【００３４】換言すれば、従来のスキュー振れ止め装置
が、シーブ台車駆動力の反力が有効に作用せず、その悪
影響を運転室が直接受けていたのに対して、本発明によ
る制振装置は、回転アーム駆動力の反力自体を振れ止め
に有効に作用させ、かつその影響を運転室から切り離す
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る吊荷の制振装置の実施形態を示
す斜視図である。

【図２】 本発明に係る吊荷の制振装置の開発に際して
発明者らが実験に用いた実験装置の概略を示す斜視図で
ある。

【図３】 図２の装置を用いた実験結果であって、角柱
の捻り振動の角速度と同一の角速度で回転アームを駆動
した場合に角柱の捻り振動が減衰していく様子を示した
グラフであって、（Ａ）は角柱の捻り振動角を示し、
（Ｂ）は回転アームの角速度比を示し、（Ｃ）は回転ア
ームの位相およびステッピングモータのトルクを示すグ
ラフを示す図表である。

【図４】 図２の装置を用いた実験結果であって、角柱
の捻り振動角速度の２倍の角速度で回転アームを駆動し
た場合に角柱の捻り振動が減衰していく様子を示したグ
ラフであって、（Ａ）は角柱の捻り振動角を示し、
（Ｂ）は回転アームの角速度比を示し、（Ｃ）は回転ア
ームの位相およびステッピングモータのトルクを示すグ
ラフを示す図表である。

【図５】 図２の装置を用いた実験結果であって、角柱
の捻り振動角速度の８倍の角速度で回転アームを駆動し
た場合に角柱２３の捻り振動が減衰していく様子を示し
たグラフであって、（Ａ）は角柱の捻り振動角を示し、
（Ｂ）は回転アームの角速度比を示し、（Ｃ）は回転ア
ームの位相およびステッピングモータのトルクを示すグ
ラフを示す図表である。

【図６】 図３ないし図５の実験結果をまとめたグラフ
を示す図表である。

【図７】 同じく、図３ないし図５の実験結果をまとめ
たグラフを示す図表である。

【図８】 従来のスキュー振れの振れ止め装置の一例を
示す斜視図である。

【符号の説明】

１１ 横行トロリー ２０ 巻き上げロープ ２２ 吊具 ２３ コンテナ（吊荷） ５０ａ，５０ｂ 回転アーム ５１ａ，５１ｂ アーム駆動装置 ４１ 演算制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小坂 裕二 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号 三菱重工業株式会社 広島製作所内 (72)発明者 佐藤 勇一 埼玉県川口市南前川２−25−６ (56)参考文献 特開 平２−169493（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−93138（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144138（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−1695（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B66C 13/06,13/08

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンテナ等の吊荷に生じる捻れ振れを制
   振するための吊荷の制振装置であって、 前記吊荷に取り付けられて該吊荷を吊り支える吊具に、
   前記吊荷に生じる捻れ振れ方向に回転可能に支持された
   回転アームと、該回転アームを強制的に回転させるアー
   ム駆動装置とが具備されていることを特徴とする吊荷の
   制振装置。
2. 【請求項２】 前記吊具に設けられた検出マークと、該
   検出マークの変位を検出する振れ検出器と、該振れ検出
   器の検出結果に基づいて前記吊荷の捻れ振れ量および位
   相を演算処理し、該捻れ振れ量および位相に合わせて前
   記アーム駆動装置により前記回転アームを回転させる演
   算制御装置とを備えることを特徴とする請求項１記載の
   吊荷の制振装置。