JP3692621B2 - コンテナクレーンの振れ止め装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテナクレーンの振れ止め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７は一般的なコンテナクレーンの一例を示す概略図であり、図中１は岸壁２に繋留されたコンテナ船を示し、該コンテナ船１上に対しコンテナクレーン３によってコンテナ４が荷役されるようになっている。
【０００３】
図示するコンテナクレーン３においては、岸壁２に沿って走行可能な脚部５の上方にガーダ６が海側に張り出して設けられ、このガーダ６上にトロリー７が横行可能に設けられている。
【０００４】
前記トロリー７は、機械室８内の横行ドラム９に対し、ガーダ６の長手方向に張設したロープ（図示せず）を介して連結されており、前記横行ドラム９の回転駆動により横行されるようになっている。
【０００５】
また、トロリー７には、ロープ１０を介してスプレッダ１１が懸吊されており、このスプレッダ１１は、前記機械室８内の巻上ドラム１２により前記ロープ１０を巻き上げたり巻き下げたりすることで昇降されるようになっている。
【０００６】
一般に、コンテナクレーン３を用いて船舶上にコンテナ４を積荷する場合、トロリー７に懸吊されたスプレッダ１１でコンテナ４を把持し、この状態でスプレッダ１１を巻き上げてトロリー７を船上の目標位置まで横行させ、その後、スプレッダ１１を巻き下げてコンテナ４を船舶上に着床させるという一連の操作が行われる。
【０００７】
従来、斯かる荷役操作は、トロリー７に設けられた運転室１３からの手動操作により成されており、トロリー７の横行やスプレッダ１１の巻き上げ下げの操作をオペレータの判断で行うようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トロリー７の横行操作を手動で行う場合、オペレータの経験や技量によっては、コンテナ４を把持してトロリー７に懸吊されているスプレッダ１１が、加減速時における慣性の作用によって振れを生じてしまい、荷役作業に支障をきたす虞れがあった。
【０００９】
従来、トロリー７の横行時における振れ止め対策としては、図８に示す如く、スプレッダ１１を懸吊するロープ１０をトロリー７側で支持するシーブ１４を、前記トロリー７に対し上端を枢着されて前記ガーダ６の長手方向に揺動し得るよう対向配置された一対のレバー１５の下端に夫々配設し、両レバー１５をモータシリンダ１６により前記各シーブ１４が互いに離間するよう開くことによって、前記スプレッダ１１を懸吊するロープ１０が谷形を成してスプレッダ１１が振れ難くなるようにしてスプレッダ１１の振れ止めを行うようにしているが、このような機械式の振れ止め装置を設けた場合には、トロリー７の重量が増加してコンテナクレーン３のガーダ６や脚部５構造、基礎等の剛性を高める必要が生じ、大幅なコスト増を招いていた。
【００１０】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、トロリーの重量を増加することなくスプレッダの振れ止めを行い得るようにしたコンテナクレーンの振れ止め装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
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、該スプレッダを巻き上げ下げすると共にトロリーを横行し、繋留された船舶に対してコンテナの荷役を行うコンテナクレーンの振れ止め装置であって、
前記スプレッダの振れの角度及び角速度を検出する振れ検出手段と、
前記スプレッダを懸吊しているロープの巻き出し長さを検出するロープ長検出手段と、
前記振れ検出手段からの角度信号及び角速度信号、前記ロープ長検出手段からのロープ長信号、オペレータにより操作される横行コントローラからの目標速度信号の夫々に基づき、減速開始時に生じたスプレッダの振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行う速度指令を減速開始時点から時々刻々更新しながら出力する横行速度制御装置とを備え、
該横行速度制御装置が、初期減速直後の等速運転の継続時間について、初期減速により前方に振られたスプレッダがトロリーの前方を後方に向け移動している途中で、再減速により最も効果的にスプレッダの振れを減衰し得る振れ位置にスプレッダが戻ってくる時間として求め、
その次の再減速における減速度については、コンテナを把持しているスプレッダの振れのエネルギーをトロリー速度が目標速度に到達した時点で丁度相殺して消失し得るような減速度として求めるように構成されていることを特徴とするものである。
【００１２】
而して、トロリーの横行中に、該トロリーの運転室でオペレータが横行コントローラのレバー操作により現在速度より低い目標速度を決めて減速を行うと、前記横行コントローラから目標速度信号を受けた横行速度制御装置においてトロリーの目標速度が認識され、次いで、振れ検出手段からの角度信号及び角速度信号、ロープ長検出手段からのロープ長信号の夫々に基づき、スプレッダの振れの角度及び角速度と、スプレッダを懸吊しているロープの巻き出し長さとが前記横行速度制御装置で認識されて速度指令を作成する演算処理が行われ、これによって、減速開始時に生じたスプレッダの振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行う速度指令がオペレータの減速開始時点から時々刻々更新されつつ出力されるので、コンテナを把持したスプレッダの振れ止めを行いながらトロリーを減速することが可能となる。
より詳細には、トロリーの減速を二段階で行うに際し、初期減速直後の等速運転が、初期減速により前方に振られたスプレッダがトロリーの前方を後方に向け移動している途中で、再減速により最も効果的にスプレッダの振れを減衰し得る振れ位置にスプレッダが戻ってくるタイミングで終了し、しかも、その次の再加速が、コンテナを把持しているスプレッダの振れのエネルギーをトロリー速度が目標速度に到達した時点で丁度相殺して消失し得るような減速度で実行される結果、減速開始時に生じたスプレッダの振れが減速完了時に消失することになる。
【００１３】
更に、オペレータにより横行コントローラで決められた目標速度が「零」である際に、現在速度が所定の低速域まで下がり且つスプレッダの振れの角度が許容値を超えている条件で、前記スプレッダの振れの角度及び角速度が「零」となるよう加減速を混在して行うレギュレータ制御に切替える残留振れ解消手段を横行速度制御装置に備えるようにしても良い。
【００１４】
このようにすれば、制御開始以前にスプレッダに非常に大きな振れが既に生じてしまっており、二段階の減速を行ってもスプレッダの振れのエネルギーを完全に消去しきれないような場合に、トロリーの横行が停止する間際の低速域においてレギュレータ制御に切替わり、スプレッダの振れの角度及び角速度が「零」となるまで加減速を混在してフィードバック方式の制御が成されるので、トロリーの停止時において確実にスプレッダの振れを消失させることが可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１〜図４は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００１７】
図１は図２のコンテナクレーン３に適用される振れ止め装置の一例を示すもので、図中１７はトロリー７の振れの角度及び角速度を検出する振れ検出手段であり、該振れ検出手段１７は、スプレッダ１１に取り付けたマーカー１８をトロリー７側からカメラ１９で撮影し且つ該カメラ１９からの映像信号１９ａを画像処理装置２０で処理することによりスプレッダ１１の振れの角度及び角速度を検出し得るよう構成されている。
【００１８】
２１はスプレッダ１１を懸吊しているロープ１０の巻き出し長さを検出するロープ長検出手段であり、該ロープ長検出手段２１は、機械室８内の巻上ドラム１２に備えられて該巻上ドラム１２の回転角を検出するドラム回転角センサとして構成されており、スプレッダ１１を懸吊しているロープ１０の巻き出し長さを間接的に検出し得るようになっている。
【００１９】
２２は運転室１３内に設けられた横行コントローラであり、オペレータによるレバー操作でトロリー７の目標速度が決められるようになっている。
【００２０】
また、２３は主として機械室８（一部のユニットは運転室１３に設けても良い）に設けられてトロリー７の横行速度を制御する横行速度制御装置を示し、該横行速度制御装置２３では、前記振れ検出手段１７からの角度信号１７ａ及び角速度信号１７ｂ、前記ロープ長検出手段２１からのロープ長信号２１ａ、トロリー７の運転室１３でオペレータにより横行コントローラ２２のレバー操作で出力された目標速度信号２２ａの夫々に基づいて、減速開始時に生じたスプレッダ１１の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行う速度指令２３ａを減速開始時点から時々刻々更新しながら前記トロリー７のモータ駆動装置２４に向け出力するようになっており、該モータ駆動装置２４は、前記横行速度制御装置２３からの速度指令２３ａに基づいてトロリー７の横行モータ２５（横行ドラム９を駆動するモータ）を駆動するようになっている。
【００２１】
図３は横行速度制御装置２３において速度指令を作成する為のフローチャートを示し、判断ブロック２６でオペレータによる手動操作が開始されているか否かが判断された後に、実質的な速度指令２３ａの作成が開始されるようになっており、先ず機能ブロック２７において、オペレータにより横行コントローラ２２で決められた目標速度が認識され、次の判断ブロック２８において、現在速度と目標速度との比較から加速操作であるか否かが判断される。
【００２２】
前記判断ブロック２８で加速操作と判断された場合には、機能ブロック２９において、目標速度までトロリー７を最大加速度で加速する速度指令２３ａが作成される。
【００２３】
この時の加速時間については、トロリー７を最大加速度で加速した際に、現在速度から目標速度まで到達するのにかかる時間を算出して求めれば良い。
【００２４】
次いで、機能ブロック３０において、目標速度に到達した時点から等速運転に切り替え且つ横行コントローラ２２による新たな目標速度の認識があるまで等速運転を継続する速度指令２３ａが作成される。
【００２５】
一方、前記判断ブロック２８で減速操作と判断された場合には、機能ブロック３１において、現在速度と目標速度の中間速度までトロリーを最大減速度で減速する速度指令２３ａが作成される。
【００２６】
この時の初期減速に要する減速時間については、トロリー７を最大減速度で減速した際に、現在速度から中間速度まで到達するのにかかる時間を算出して求めれば良い。
【００２７】
次いで、機能ブロック３２において、前記中間速度に到達した時点から等速運転に切り替え且つ再減速するべきタイミングまで等速運転を継続する速度指令２３ａが作成され、次の機能ブロック３３においては、目標速度に到達した時にスプレッダ１１の振れが止まるような減速度で再減速する速度指令２３ａが作成される。
【００２８】
ここで、初期減速直後の等速運転の継続時間については、初期減速により前方に振られたスプレッダ１１がトロリー７の前方を後方に向け移動している途中の適宜な振れ位置、即ち再減速により最も効果的にスプレッダ１１の振れを減衰し得る振れ位置にスプレッダ１１が戻ってくる時間を、ある瞬間におけるスプレッダ１１の振れの角度及び角速度と、スプレッダ１１を懸吊しているロープ１０の巻き出し長さとに基づく周期計算から算出して求め、また、その次の再減速における減速度については、ある瞬間におけるスプレッダ１１の振れの角度及び角速度と、スプレッダ１１を懸吊しているロープ１０の巻き出し長さと、想定されるコンテナ４の荷重とに基づき、コンテナ４を把持しているスプレッダ１１の振れのエネルギーを算出し、減速度がスプレッダ１１及びコンテナ４に与えるエネルギーの関係式から、前記振れのエネルギーをトロリー速度が目標速度に到達した時点で丁度相殺して消失し得るような減速度を算出して求めれば良い。
【００２９】
従って、実質的には、初期減速が成されてスプレッダ１１が前方に振られた後に、スプレッダ１１の振れの角度及び角速度と、スプレッダ１１を懸吊しているロープ１０の巻き出し長さとが計測されると、これらに基づいて初期減速後の等速運転から再減速までの横行速度パターンが一度に決定されることになる。
【００３０】
ただし、初期減速後の等速運転の継続時間と再減速の減速度は、約１００ｍｓｅｃ程度の極めて短い制御周期毎に算出し直され、その都度、初期減速後の等速運転から再減速までの横行速度パターンが更新されて速度指令２３ａとして出力されることは勿論である。
【００３１】
更に、減速操作の場合には、次の判断ブロック３４において、目標速度が「零」であるか否かが判断され、目標速度が「零」である場合には、機能ブロック３５において、速度指令２３ａの出力が停止されてトロリー７が停止され、また、目標速度が「零」でない場合には、機能ブロック３６において、目標速度に到達した時点から等速運転に切り替え且つ横行コントローラ２２により新たな目標速度が決められるまで等速運転を継続する速度指令２３ａが作成される。
【００３２】
而して、トロリー７の運転室１３でオペレータが開始ボタン等を押して手動操作の開始を横行速度制御装置２３に認識させた後にトロリー７の横行を開始し、該トロリー７の横行中において、オペレータが横行コントローラ２２のレバー操作により現在速度より低い目標速度を決めて減速を行うと、前記横行コントローラ２２から目標速度信号２２ａを受けた横行速度制御装置２３においてトロリー７の目標速度が認識され、次いで、振れ検出手段１７からの角度信号１７ａ及び角速度信号１７ｂ、ロープ長検出手段２１からのロープ長信号２１ａの夫々に基づき、スプレッダ１１の振れの角度及び角速度と、スプレッダ１１を懸吊しているロープ１０の巻き出し長さとが前記横行速度制御装置２３で認識されて速度指令２３ａを作成する演算処理が行われ、これによって、減速開始時に生じたスプレッダ１１の振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行う速度指令２３ａが減速開始時点から時々刻々更新されつつモータ駆動装置２４に向け出力され、該モータ駆動装置２４によりトロリー７の横行モータ２５が駆動される。
【００３３】
オペレータの手動操作によるトロリー７の横行は、発進から停止までの間で自由に行うことができるが、例えば、最も単純なトロリー７の横行操作を例にとって具体的に説明すると、停止しているトロリー７について横行コントローラ２２のレバー操作により目標速度を決めて発進し、適宜位置で横行コントローラ２２のレバー操作により目標速度「零」として横行を停止する場合、図４の（イ）に示すように、トロリー７は、停止状態から目標速度となるまで最大加速度で加速し、該目標速度に到達した時点から等速運転となり、次いで、横行コントローラ２２のレバー操作により目標速度「零」とされるまで等速運転を継続した後に、目標速度から停止までの中間速度となるまで最大減速度で減速し、該中間速度に到達した時点から等速運転に切り替わり、再減速するべきタイミングまで等速運転を継続した後に適宜な減速度で再減速して停止する。
【００３４】
この際、スプレッダ１１を巻き上げ下げする操作は、オペレータの判断により手動で任意に行われるが、二段階の減速を行っている最中に連続して巻き下げの操作が行われたとしても、初期減速後の等速運転から再減速までの横行速度パターンは、極めて短い制御周期毎に更新されて速度指令として時々刻々出力されるので、図４の（ロ）に示すように、減速開始時に生じたスプレッダ１１の振れは減速完了時に良好に消失する。
【００３５】
従って上記形態例によれば、トロリー７の横行速度パターンを電気的に制御することにより、コンテナ４を把持したスプレッダ１１の振れ止めを行いながらトロリー７を減速することができ、トロリー７を横行して停止した際にスプレッダ１１に振れが残らなくなって荷役作業を支障なく行うことができるので、従来の如き機械式の振れ止め装置の設置を不要としてトロリー７の重量を著しく低減することができ、コンテナクレーン３のガーダ６や脚部５の構造、基礎等の剛性負担を軽減してコストの大幅な削減を図ることができる。
【００３６】
また、図５は本発明を実施する形態の他の例をフローチャートにより示したもので、オペレータにより横行コントローラ２２で決められた目標速度が「零」である際に、現在速度が所定の低速域まで下がり且つスプレッダ１１の振れの角度が許容値を超えている条件で、前記スプレッダ１１の振れの角度及び角速度が「零」となるよう加減速を混在して行うレギュレータ制御に切替える残留振れ解消手段４０を横行速度制御装置２３に備えたものである。
【００３７】
即ち、目標速度が「零」であるか否かを判断する判断ブロック３４で目標速度が「零」であると判断された場合に現在速度が低速域まで下がっているか否かを判断する判断ブロック３７と、該判断ブロック３７で現在速度が低速域まで下がっていると判断された場合にスプレッダ１１の振れの角度及び角速度が許容値を超えているか否かを判断する判断ブロック３８と、該判断ブロック３８でスプレッダ１１の振れの角度及び角速度が許容値を超えていると判断された場合にスプレッダ１１の振れの角度及び角速度が「零」となるよう加減速を混在して行うレギュレータ制御に切替える機能ブロック３９とを、残留振れ解消手段４０として新たに設けてある。
【００３８】
このようにすれば、制御開始以前にスプレッダ１１に非常に大きな振れが既に生じてしまっており、二段階の減速を行ってもスプレッダ１１の振れのエネルギーを完全に消去しきれないような場合に、図６の（イ）に示すように、トロリー７の横行が停止する間際の低速域においてレギュレータ制御に切替わり、スプレッダ１１の振れの角度及び角速度が「零」となるまで加減速を混在してフィードバック方式の制御が成されるので、図６の（ロ）に示すように、トロリー７の停止時において確実にスプレッダ１１の振れを消失させることができる。
【００３９】
また、レギュレータ制御では、加減速が混在して行われることになるが、低速域において行われるので、オペレータの乗り心地に与える悪影響を極めて軽微に抑えることが可能である。
【００４０】
尚、本発明のコンテナクレーンの振れ止め装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４１】
【発明の効果】
上記した本発明のコンテナクレーンの振れ止め装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００４２】
（Ｉ）トロリーの横行速度パターンを電気的に制御することにより、コンテナを把持したスプレッダの振れ止めを行いながらトロリーを減速することができ、トロリーを横行して停止した際にスプレッダに振れが残らなくなって荷役作業を支障なく行うことができるので、従来の如き機械式の振れ止め装置の設置を不要としてトロリーの重量を著しく低減することができ、コンテナクレーンのガーダや脚部の構造、基礎等の剛性負担を軽減してコストの大幅な削減を図ることができる。
【００４３】
（ＩＩ）特に本発明の請求項２に記載の発明によれば、制御開始以前にスプレッダに非常に大きな振れが既に生じてしまっており、二段階の減速を行ってもスプレッダの振れのエネルギーを完全に消去しきれないような場合に、トロリーの横行が停止する間際の低速域においてレギュレータ制御に切替え、スプレッダの振れの角度及び角速度が「零」となるまで加減速を混在してフィードバック方式の制御を行うことができるので、トロリーの停止時において確実にスプレッダの振れを消失させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示すブロック図である。
【図２】本発明が適用されるコンテナクレーンの一例を示す概略図である。
【図３】横行速度制御装置による速度指令の作成手順を示すフローチャートである。
【図４】トロリーの横行速度パターンとスプレッダの振れの角度との関係を示す図である。
【図５】本発明を実施する形態の他の例を示すフローチャートである。
【図６】トロリーの横行速度パターンとスプレッダの振れの角度との関係を示す図である。
【図７】一般的なコンテナクレーンの一例を示す概略図である。
【図８】従来の機械式の振れ止め装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ コンテナ船（船舶）
３ コンテナクレーン
４ コンテナ
７ トロリー
１０ ロープ
１１ スプレッダ
１７ 振れ検出手段
１７ａ 角度信号
１７ｂ 角速度信号
２１ ロープ長検出手段
２１ａ ロープ長信号
２２ 横行コントローラ
２２ａ 目標速度信号
２３ 横行速度制御装置
２３ａ 速度指令
４０ 残留振れ解消手段

Claims (2)

1. トロリーに懸吊したスプレッダでコンテナを把持し、該スプレッダを巻き上げ下げすると共にトロリーを横行し、繋留された船舶に対してコンテナの荷役を行うコンテナクレーンの振れ止め装置であって、
   前記スプレッダの振れの角度及び角速度を検出する振れ検出手段と、
   前記スプレッダを懸吊しているロープの巻き出し長さを検出するロープ長検出手段と、
   前記振れ検出手段からの角度信号及び角速度信号、前記ロープ長検出手段からのロープ長信号、オペレータにより操作される横行コントローラからの目標速度信号の夫々に基づき、減速開始時に生じたスプレッダの振れが減速完了時に消失するよう減速を二段階で行う速度指令を減速開始時点から時々刻々更新しながら出力する横行速度制御装置とを備え、
   該横行速度制御装置が、初期減速直後の等速運転の継続時間について、初期減速により前方に振られたスプレッダがトロリーの前方を後方に向け移動している途中で、再減速により最も効果的にスプレッダの振れを減衰し得る振れ位置にスプレッダが戻ってくる時間として求め、
   その次の再減速における減速度については、コンテナを把持しているスプレッダの振れのエネルギーをトロリー速度が目標速度に到達した時点で丁度相殺して消失し得るような減速度として求めるように構成されていることを特徴とするコンテナクレーンの振れ止め装置。
2. オペレータにより横行コントローラで決められた目標速度が「零」である際に、現在速度が所定の低速域まで下がり且つスプレッダの振れの角度が許容値を超えている条件で、前記スプレッダの振れの角度及び角速度が「零」となるよう加減速を混在して行うレギュレータ制御に切替える残留振れ解消手段を横行速度制御装置に備えたことを特徴とする請求項１に記載のコンテナクレーンの振れ止め装置。

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