JP5414397B2

JP5414397B2 - 給電式荷役装置

Info

Publication number: JP5414397B2
Application number: JP2009163227A
Authority: JP
Inventors: 正美檜垣; 泰志曽我部; 徹朗高嶋
Original assignee: ユニキャリア株式会社
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2029-07-10
Also published as: JP2011016635A

Description

本発明は、給電式荷役装置に関するものである。

従来の給電式荷役装置の一例が特許文献１に開示されている。
この給電式荷役装置はタイヤ式クレーンであり、ケーブルリールに巻かれた給電ケーブルを備えている。この給電ケーブルは、タイヤ式クレーンが荷役作業を行う走行レーンの近傍に設けた給電装置に、前記給電ケーブルの先端に設けたコネクタにより接続され、移動に際しては、ケーブルリールより給電ケーブルを巻き取り、繰り出して電力を得ている。そして、給電ケーブルを介して得た電力により、タイヤ式走行輪の駆動モータに給電して前記走行レーンに沿って走行すると共に、トロリー及びスプレッダーに給電してコンテナの積み付け及び積み下ろしを行っている。

またタイヤ式クレーンには、発電用補助エンジンが搭載されており、前記走行レーンの変更時に、前記タイヤ式走行輪を走行レーンに対して９０゜回動させ、コネクタを外して給電ケーブルを給電装置から切り離し、搭載した発電用補助エンジンを駆動して電力を得てタイヤ式走行輪の駆動モータに給電し、走行レーンの変更を行っている。

このように、走行レーンに沿って走行し、トロリー及びスプレッダーによりコンテナの積み付け及び積み下ろしを行うときは、給電装置から給電ケーブルを介して電力を得、走行レーンの変更時には、発電用補助エンジンを駆動して電力を得ている。

特許第４０２８９７７号公報

しかし、従来の給電式荷役装置では、発電用補助エンジンを搭載する必要があり、発電用補助エンジンへの燃料の補給、メンテナンスに労力とコストがかかるという問題があり、また排気ガスがでるという問題があった。

また給電装置より給電ケーブルを介して受電しているが、走行の加速時、コンテナの積み付け（巻上げ）時に増加する電力を得るために、給電装置から出力できる定格出力電力量を増す必要があり、給電装置の価格が高くなるという問題があった。また商用電源に給電ケーブルを接続して電力を得るときには、受電電力が増加し、運転コストが高くなるという問題があった。

そこで、本発明は、発電用補助エンジンを使用せずに、給電装置の定格出力電力量を抑えることができ、あるいは受電電力を抑えることができる給電式荷役装置を提供することを目的としたものである。

前述した目的を達成するために、本発明は、給電用ケーブルまたはトロリー線を介して供給される外部受電電力によって、昇降装置により吊り荷の巻上げ・巻下げを行うとともに走行装置により走行して荷役作業を実行する給電式荷役装置であって、
前記外部受電電力により充電される蓄電手段を備え、
前記昇降装置による吊り荷の巻上げ時または前記走行装置による加速時に、前記外部受電電力に加えて前記蓄電手段に充電された電力を使用し、
前記吊り荷の巻下げ時または前記走行装置による減速時に回生される電力により前記蓄電手段へ補充電するようになし、
前記外部受電電力が遮断されると前記走行装置の駆動に前記蓄電手段に充電された電力が使用され、
且つ前記昇降装置の高さ位置を検出する高さ検出装置を備え、
前記外部受電電力により前記蓄電手段へ充電可能な充電上限電圧は、前記高さ検出装置により検出された昇降装置の高さ位置が高いほど低く設定され、
さらに前記荷役作業を実行する経路を外れて走行するときに前記走行装置の駆動に必要な電力、前記走行装置の加速に必要な電力、および前記蓄電手段における放電終始電圧を保持するための必要最低保持電力が残っているかどうかを検出するための下限設定値と、前記蓄電手段の蓄電電圧を微分することにより放電時に下降する電圧の変化量を検出する電圧変化検出器により検出された電圧変化量とを比較し、前記電圧変化量が前記下限設定値を超えて変化したときに放電制限信号を出力する比較器を具備したことを特徴とするものである。

上記構成によれば、蓄電手段は、外部受電電力により充電されるとともに、吊り荷の巻下げ時または走行装置による減速時に回生される電力により補充電される。よって、回生電力を無駄なく蓄電手段に蓄えることができる。また吊り荷の巻上げ時または加速時に、外部受電電力に加えて、蓄電手段に充電された電力が使用される。よって、大きな電力を必要とする吊り荷の巻上げ時または加速時に、蓄電手段から電力を供給できる。

また、上記構成によれば、給電用ケーブルが外れる等、外部から給電される外部受電電力が遮断されたとき、走行装置の駆動に前記蓄電手段に充電された電力が使用される。よって、給電用ケーブルを外して、またはトロリー線から離れて自由に、荷役作業を実行する一の経路から他の経路へ移動することが可能となり、他の経路での荷役作業を実行でき、また従来の発電用補助エンジンが不要となり、排気ガスの排出を無くすことができる。

また、上記構成によれば、蓄電手段から自由に放電できる条件は、経路を外れて走行するときに必要な電力、加速に必要な電力、および必要最低保持電力が残っていることが必要とされる。蓄電手段に、これら電力が残り、充電された電力が余っているときは、定速走行時にも使用可能とされ、給電設備から給電される電力が抑制される。

さらに、上記構成によれば、昇降装置の高さ位置が高い程、吊り荷の巻下げ時に回生される電力は大きくなることから、外部受電電力により蓄電手段へ充電可能な充電上限電圧は低く設定され、昇降装置から回生される電力が無駄なく充電される。

本発明の給電式荷役装置は、蓄電手段は、外部受電電力により充電されるとともに、吊り荷の巻下げ時または走行装置による減速時に回生される電力により補充電されることにより、電力を無駄なく蓄電手段を充電でき、また吊り荷の巻上げ時または加速時に、外部受電電力に加えて、蓄電手段に充電された電力が使用されることにより、大きな電力を必要とする吊り荷の巻上げ時または加速時に、蓄電手段から電力を提供でき、よって外部受電電力を供給する給電設備の負担を軽減でき、給電設備の定格出力電力量を抑えることができ、あるいは外部受電電力の受電量を削減できる、という効果を有している。

本発明の実施の形態におけるタイヤ式トランスファークレーンの斜視図である。同タイヤ式トランスファークレーンの運転室に設けた操作レバーの切換状態を示す図であり、（ａ）は走行用操作レバーの左右位置および前後位置への切換状態図、（ｂ）は横行用操作レバーの前後位置への切換状態図、（ｃ）は軌道修正用操作レバーの前後位置への切換状態図である。同トランスファークレーンの要部電気回路図である。同トランスファークレーンの制御装置のブロック図である。同トランスファークレーンの制御装置のブロック図である。同トランスファークレーンの制御装置のブロック図である。同トランスファークレーンの蓄電装置に蓄電される電力と充放電の関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態におけるタイヤ式トランスファークレーンの斜視図である。このタイヤ式トランスファークレーンは、コンテナヤードに配置され、コンテナヤードに設定された走行レーンを移動してコンテナの運搬、移動等の荷役作業を行い、さらに走行レーンと直角な横行レーンを移動して他の走行レーンへ移ることができるクレーンである。走行レーンは、トランスファークレーンが移動して荷役作業を実行する経路である。

図１に示すように、タイヤ式トランスファークレーン（給電式荷役装置の一例；以下、クレーンと略す）１０の走行本体（荷役装置の本体の一例）１１は、並行して配置された、矢印Ｃ，Ｄで示す前後方向に一対のシルビーム１２と、両シルビーム１２の各端部から立設されたコラム１３と、前後で対向したコラム１３の上端間に設けられた、矢印Ａ，Ｂで示す左右方向に一対のガーダ１４などにより構成されている。

また両シルビーム１２の各端部の下面側には、それぞれ２個のタイヤ１５を有するボギー台車１６が設けられている。前記タイヤ１５の内、矢印Ｃで示す前方向側で、かつ最も矢印Ｂで示す走行左方向のタイヤが駆動輪１５Ａ、矢印Ｄで示す後方向側で、かつ最も矢印Ａで示す走行右方向のタイヤが駆動輪１５Ｂであり、これら駆動輪１５Ａ，１５Ｂは、それぞれボギー台車１６に設けられた走行用モータ（走行駆動装置の一例）１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ独立して正逆駆動されることで、走行本体１１は走行可能に構成される。またボギー台車１６と走行用モータ１７Ａ，１７Ｂにより走行本体１１の走行装置が構成されている。

また両シルビーム１２にはそれぞれボギー台車１６（タイヤ１５）のステアリング機構（図示せず）等に圧油を供給する油圧ユニット（油圧ポンプ等）１８が設けられ、さらに一方のシルビーム１２に電気制御室２０が設けられている。前記ステアリング機構により、横行レーンを走行するレーンチェンジ時にのみ、タイヤ１５の向きが走行レーン４０の向きから９０゜（固定値）変換され、走行本体１１の横行右方向Ｃまたは横行左方向Ｄへの走行が行われる。

また両ガーダ１４に支持案内されて、前方向Ｃならびに後方向Ｄに移動自在なクラブ（横行装置）２１が設けられ、このクラブ２１には運転室２２が装備されている。クラブ２１に設けられた横行用モータ（横行駆動装置の一例）２３が正逆駆動されることで、クラブ２１は、前方向Ｃならびに後方向Ｄに移動される。前記クラブ２１の下方には、４箇所の吊り装置２５を介して、コンテナ（吊り荷の一例）２６に連結されるスプレッダ装置２８が昇降自在に配設されている。また吊り装置２５とスプレッダ装置２８によりコンテナ２６の昇降装置が構成されている。

上記各吊り装置２５は、スプレッダ装置２８の固定ビーム３１側にブラケットを介して配設された輪体（滑車体；図示せず）や、この輪体に掛けられた吊りロープ２９等により構成され、スプレッダ装置２８は、クラブ２１側の吊り駆動装置である巻上用モータ（昇降駆動装置の一例）３０（図３）の駆動により昇降される。

またスプレッダ装置２８は、水平状で並設された前後一対の前記固定ビーム３１と、これら固定ビーム３１に支持案内されて走行右方向Ａならびに走行左方向Ｂに伸縮自在な左右一対の伸縮ビーム３３と、両伸縮ビーム３３を互いに離間方向または接近方向に伸縮動させる伸縮駆動装置（図示せず）などにより構成され、伸縮ビーム３３は、コンテナ２６の長さ｛例えば、２０ｆｔ（約６ｍ）、または４０ｆｔ（約１２ｍ）｝に合わせて伸縮される。なお、両固定ビーム３１は、その上面間に配設された連結体３２により一体化され、この連結体３２上に前記ブラケットが設けられている。また両伸縮ビーム３３は、前後方向に沿って位置される被運搬物支持部３４と、これら被運搬物支持部３４の前後端から内方へ連設されかつ前記固定ビーム３１に支持案内される伸縮ガイド部３５と、両被運搬物支持部３４の中間から内方へ連設される伸縮受動部（図示せず）とにより櫛歯状に形成されている。そして被運搬物支持部３４の前後端の下面側には、コンテナ２６の上部吊り穴２７に係止される連結具（図示せず）が設けられている。なお、前記伸縮駆動装置による伸縮ビーム３３の伸縮動作、連結具の連結動作についての詳細な説明は省略する。

また走行レーン４０を特定する走行本体１１の一定の走行経路（走行右方向Ａならびに走行左方向Ｂの経路）に沿って、一方のシルビーム１２の外方に、溝４４が設けられ、溝４４内にコンテナヤードの通常の給電設備４５に先端が接続された給電用ケーブル４６が敷設され、溝４４が設けられた側のシルビーム１２に、前記給電用ケーブル４６の巻き取りと巻き戻しを行い給電用ケーブル４６に一定のテンションを与えるケーブルリール４７が設けられている。またこのケーブルリール４７には、給電用ケーブル４６のテンションを無くしフリーな状態として給電用ケーブル４６を自在に引き出すことができる機能が設けられている。本実施の形態では、クレーン１０の受電方式として、前記給電設備４５から、ケーブルリール４７に巻かれる給電用ケーブル４６を介して外部受電電力を得るケーブルリール受電方式を採用している。

前記給電用ケーブル４６には、ケーブルリール４７から所定長さの位置に、給電用ケーブル４６を途中で分離できる防水タイプのコネクタ（分離手段）４８が設けられ、通常の給電設備４５から着脱可能な構造とされている。またコネクタ４８は、ケーブルリール４７に無理なく巻き取ることができる構造としている。

また運転室２２の運転員の運転操作に使用される操作機器として、運転室２２の内部に配設された操作盤５０（図２）に、図２に示す、走行用操作レバー（昇降用操作レバー兼用；昇降操作装置および走行操作装置の一例）５１、横行用操作レバー５２、軌道修正用操作レバー５３、荷役装置の始動停止切替スイッチ（図示せず）等が設けられている。

前記昇降用操作レバー兼用の走行用操作レバー５１には、図２（ａ）に示すように、走行用操作レバー５１を中立位置５１Ｎから右側位置５１Ｒに倒すことによりオンに切換わる走行用左行スイッチ５１ａ（図４）と、左側位置５１Ｌに倒すことによりオンに切換わる走行用右行スイッチ５１ｂ（図４）と、前側位置５１Ｆに倒すことによりオンに切換わるスプレッダ装置２８用の下降スイッチ５１ｃ（図４）と、後側位置５１Ｂに倒すことによりオンに切換わるスプレッダ装置２８用の上昇スイッチ５１ｄ（図４）が設けられている。また、中立位置５１Ｎに戻すことによりスイッチ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄはオフに切換わる。詳細は後述するが、走行用操作レバー５１を、中立位置５１Ｎから右側に倒すことにより走行用モータ１７Ａ，１７Ｂが正転して走行本体１１（トランスファークレーン１０）が走行左方向Ｂ（前進方向）に走行する。また、左側に倒すことにより走行用モータ１７Ａ，１７Ｂが逆転して走行本体１１（トランスファークレーン１０）が走行右方向Ａ（後進方向）に走行する。更に、走行用操作レバー５１を中立位置５１Ｎから前側に倒すことにより巻上用モータ３０が正転してスプレッダ装置２８が下降し、後側に倒すことにより巻上用モータ３０が逆転してスプレッダ装置２８が上昇する。

また横行用操作レバー５２には、図２（ｂ）に示すように、中立位置５２Ｎから前側位置５２Ｆに倒すことによりオンに切換わる横行用右行スイッチ５２ａ（図４）と、後側位置５２Ｂに倒すことによりオンに切換わる横行用左行スイッチ５２ｂ（図４）が設けられている。また、中立位置５２Ｎに戻すことによりスイッチ５２ａ、５２ｂはオフに切換わる。詳細は後述するが、横行用操作レバー５２を、ニュートル位置５２Ｎから前側に倒すことにより、横行用モータ２３が正転してクラブ２１が横行右方向Ｃに移動し、後側に倒すことにより、横行用モータ２３が逆転してクラブ２１が横行左方向Ｄに移動する。

また軌道修正用操作レバー５３には、図２（ｃ）に示すように、中立位置５３Ｎから前側位置５３Ｆに倒すことによりオンに切換わる右減速スイッチ５３ａ（図４）と、後側位置５３Ｂに倒すことによりオンに切換わる左減速スイッチ５３ｂ（図４）が設けられている。また、中立位置５３Ｎに戻すことによりスイッチ５３ａ、５３ｂはオフに切換わる。詳細は後述するが、軌道修正用操作レバー５３をニュートル位置５３Ｎから前側に倒すことにより、右の走行用モータ１７Ａの回転速度が低下してトランスファークレーン１０が右寄りに軌道を修正し、後側に倒すことにより、左走行用モータ１７Ｂの回転速度が低下して左寄りに軌道を修正する。

また前記始動停止切替スイッチは、運転者が運転室２２の運転席に座って荷役作業を開始する準備ができたときに操作し、走行用操作レバー５１、横行用操作レバー５２、および軌道修正用操作レバー５３による操作を有効とする（レバーの操作により荷役作業を可能する）始動入力スイッチを構成しており、操作位置として荷役作業の始動位置と停止位置が設けられ、始動位置でオンとなり、停止位置でオフとなる始動スイッチ５４ａ（図４）が設けられている。

また運転室２２には、荷役作業を制御する制御装置５７が設けられ、この制御装置５７には、図３および図４に示すように、上記操作機器の操作信号、すなわち、荷役装置の始動指令としての始動スイッチ５４ａと、走行指令としての、走行用操作レバー５１の走行用左行スイッチ５１ａおよび走行用右行スイッチ５１ｂ、軌道修正用操作レバー５３の右減速スイッチ５３ａおよび左減速スイッチ５３ｂと、横行指令としての横行用操作レバー５２の横行用右行スイッチ５２ａおよび横行用左行スイッチ５２ｂと、荷役指令としての走行用操作レバー５１の下降スイッチ５１ｃおよび上昇スイッチ５１ｄが入力されている。

また図３に示すように、上記走行用モータ１７Ａ，１７Ｂにはそれぞれ、走行本体１１の走行加速度を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ）６１Ａ，６１Ｂが連結され、また横行用モータ２３には、クラブ２１の横行加速度を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ）６２が連結されている。さらに巻上用モータ３０の回転軸にはスプレッダ装置２８の高さ位置を検出するためのパルスジェネレータ（ＰＧ；高さ検出装置の一例）６３が連結されている。これらパルスジェネレータ６１Ａ，６１Ｂ，６２，６３のパルス信号はそれぞれ、前記制御装置５７に入力されている。
また上記電気制御室２０には、図３に示す、給電設備４５より給電用ケーブル４６を介して供給された交流電流を直流に整流する３相全波整流器７１と、給電用ケーブル４６を介して供給される外部受電電力により充電され、前記昇降装置と走行装置と横行装置の駆動に必要な電力を供給可能な蓄電装置（蓄電手段の一例；例えば、複数のリチウムイオン電池を直列に接続して構成される）７２と、３相全波整流器７１の出力端に接続されたダイオード７３と、このダイオード７３を介して３相全波整流器７１に接続された直流電源ライン７４と、直流電源ライン７４に接続され、スプレッダ装置２８の上昇時に直流電源ライン７４より巻上用モータ３０へ給電して巻上用モータ３０を回転し、スプレッダ装置２８の下降時に巻上用モータ３０に発生する電力を直流電源ライン７４へ回生する巻上用インバータ７５と、直流電源ライン７４より横行用モータ２３へ給電して横行用モータ２３を正転または逆転する横行用インバータ７６と、直流電源ライン７４より右の走行用モータ１７Ａへ給電して右の走行用モータ１７Ａを正転または逆転する第１走行用インバータ７７Ａと、直流電源ライン７４より左の走行用モータ１７Ｂへ給電して左の走行用モータ１７Ｂを正転または逆転する第２走行用インバータ７７Ｂと、直流電源ライン７４と蓄電装置７２との間に接続され、直流電源ライン７４ヘ供給される電力を蓄電装置７２へ充電し、蓄電装置７２に充電された電力を、直流電源ライン７４の電圧より高い電圧に昇圧して直流電源ライン７４へ供給する双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８と、回生制動抵抗７９と、回生制動抵抗７９を直流電源ライン７４に接続する電磁接触器（コンタクタ）８０と、給電設備４５より給電用ケーブル４６を介して電力が供給されているかどうかを確認するために、給電用ケーブル４６の出力電圧を検出する電圧センサ８１と、直流電源ライン７４より給電される制御装置５７の制御電源（図示せず）が設けられている。

前記双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８は、蓄電装置７２の充電時に定電流定電圧充電方式を採用し、制御装置５７から出力される放電指令または充電指令（詳細は後述する）に基づいて、蓄電装置７２に指定された条件内で充放電を行っており、過放電となると放電を停止し、過充電となると充電を停止する保護機能を有し、過放電となると過放電信号、過充電となると過充電信号を制御装置５７へ出力する機能を有している。

また給電設備４５より給電用ケーブル４６を介して供給された交流電流は、補助電源として、前記油圧ユニット（油圧ポンプ等）１８、運転室２２の冷暖房エアコン、冷却ファン（いずれも図示せず）等に供給されている。

また上記制御装置５７に、蓄電装置７２の両端電圧と、電圧センサ８１により検出された給電用ケーブル４６の出力電圧が入力されている。
［制御装置］
上記制御装置５７による荷役作業のブロック図を図４〜図６に示す。

始動停止切替スイッチの始動スイッチ５４ａがオンで且つ走行用左行スイッチ５１ａがオンのとき走行の左行指令が形成され、始動スイッチ５４ａがオンで且つ走行用右行スイッチ５１ｂがオンのとき走行の右行指令が形成され、また始動スイッチ５４ａがオンで且つ右減速スイッチ５３ａがオンのとき右減速指令が形成され、始動スイッチ５４ａがオンで且つ左減速スイッチ５３ｂがオンのとき左減速指令が形成され、上述したように、走行用インバータ７７Ａ，７７Ｂへ出力される。

また始動スイッチ５４ａがオンで且つ横行用右行スイッチ５２ａがオンのとき横行の右行指令が形成され、始動スイッチ５４ａがオンで且つ横行用左行スイッチ５２ｂがオンのとき横行の左行指令が形成され、横行用インバータ７６へ出力される。

また始動スイッチ５４ａがオンで且つ下降スイッチ５１ｃがオンのとき下降指令が形成され、始動スイッチ５４ａがオンで且つ上昇スイッチ５１ｄがオンのとき上昇指令が形成され、下降指令と上昇指令が巻上用インバータ７５へ出力される。

また上記走行用モータ１７Ａ，１７Ｂのパルスジェネレータ６１Ａ，６１Ｂのパルス信号をそれぞれカウントすることにより、左の駆動輪１５Ａと右の駆動輪１５Ｂの走行速度を検出する速度検出器８３Ａ，８３Ｂが設けられ、これら速度検出器８３Ａ，８３Ｂにより検出される駆動輪１５Ａ，１５Ｂの速度の平均値をとることで走行本体１１の走行速度を検出する走行速度検出器８４が設けられ、さらに走行速度検出器８４により検出される走行本体１１の走行速度を微分することにより走行本体１１の加速度を検出する走行加速度検出器８５が設けられている。

この走行加速度検出器８５により検出される走行本体１１の加速度が、プラスの設定値（＋α）以上であること、すなわち走行本体１１が加速中であることを検出し、加速検出信号を出力する比較器８６と、走行本体１１の加速度が、マイナスの設定値（−α）以下であること、すなわち走行本体１１が減速中であることを検出し、減速検出信号を出力する比較器８７が設けられている。

また横行用モータ２３のパルスジェネレータ６２のパルス信号をカウントすることにより、クラブ２１の横行速度を検出する横行速度検出器８８が設けられ、さらに横行速度検出器８８により検出されるクラブ２１の横行速度を微分することによりクラブ２１の加速度を検出する横行加速度検出器８９が設けられている。

この横行加速度検出器８９により検出されるクラブ２１の加速度が、プラスの設定値（＋α）以上であること、すなわちクラブ２１が加速中であることを検出し、加速検出信号を出力する比較器９０と、クラブ２１の加速度が、マイナスの設定値（−α）以下であること、すなわちクラブ２１が減速中であることを検出し、減速検出信号を出力する比較器９１が設けられている。

また巻上用モータ３０のパルスジェネレータ６３のパルス信号をカウントすることにより、スプレッダ装置２８の巻上高さＨを検出する高さ検出器９２が設けられ、またスプレッダ装置２８の巻上高さＨにより蓄電装置７２に充電する充電上限電圧Ｖｓが予め設定されたメモリ９３が設けられ、高さ検出器９２により検出された巻上高さＨによりメモリ９３を検索し、充電上限電圧Ｖｓを出力する充電上限設定器９４が設けられている。

メモリ９３には、高さ検出装置９２により検出されたスプレッダ装置２８の巻上高さ（高さ位置）Ｈが高いほど、充電上限電圧Ｖｓは低く設定され、充電上限電圧Ｖｓは、スプレッダ装置２８が最も高い高さ位置から最も低い高さ位置に下降するときに発生する回生電力を蓄電装置７２に充電できる充電電圧と、スプレッダ装置２８が最も低い高さ位置から最も高い高さ位置に上昇するときに必要な電力を放電できる充電電圧とにより設定されている。実施の形態では、最大揚程（スプレッダ装置２８下）が１８．１ｍのとき、巻上高さＨが１０ｍ以下のときＤＣ５８０Ｖ、巻上高さＨが１０ｍより高く１５ｍ以下のときＤＣ４５７Ｖ、巻上高さＨが１５ｍより高いときＤＣ３５０Ｖに設定している。

この充電上限設定器９４により設定された充電上限電圧Ｖｓと蓄電装置７２の蓄電電圧Ｖｃとを比較し、蓄電電圧Ｖｃが充電上限電圧Ｖｓ以上のとき、充電完了信号を出力する比較器９５が設けられている。

また入力した蓄電電圧Ｖｃを微分し、放電時に下降する電圧の変化量を検出する電圧変化検出器９６が設けられている。またこの電圧の下降量により蓄電装置７２に残っている残留電力を検出できることにより、蓄電装置７２に、走行レーン４０（経路の一例）を外れて横行レーンを走行するときに必要な電力、走行用モータ１７Ａ，１７Ｂの加速に必要な電力、横行用モータ２３の加速に必要な電力、および必要最低保持電力（放電終止電圧を保持する電力）が残っているかどうかを検出する下限設定値Ｖｋが予め設定されており、電圧変化検出器９６により検出された電圧変化量とこの下限設定値Ｖｋを比較し、電圧変化量、すなわち降下量が下限設定値Ｖｋを超えて変化したとき、放電制限信号を出力する比較器９７が設けられている。

また電圧センサ８１により検出された給電用ケーブル４６の出力電圧が設定値（＋α）以上かを検出し、設定値（＋α）以上のとき、すなわち給電用ケーブル４６のコネクタ４８が接続され、給電設備４５が正常に動作して電力を供給可能なときに供給電圧正常信号を出力する比較器９８が設けられている。

［放電指令］
制御装置５７により双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８へ次の条件のときに放電指令が出力され、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８によって蓄電装置７２より直流電源ライン７４へ放電される。

(1) 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８より出力される過放電信号がオフなとき（過放電状態ではないとき）で、且つ巻上げ用モータ３０の上昇指令（放電指令）が出力されているとき、または比較器８６により検出される走行本体１１の走行加速検出信号がオン、または比較器９０により検出されるクラブ２１の横行加速検出信号がオンのとき。

(2) 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８より出力される過放電信号がオフなとき（過放電状態ではないとき）で、且つ供給電圧正常信号がオフで、且つ走行用モータ１７Ａ，１７Ｂの左行指令または右行指令が出力されているとき。すなわち、給電用ケーブル４６のコネクタ４８が外れ外部給電が無い状態で（遮断された状態で）、クレーン１０が走行レーン４０を外れて横行レーンを走行するとき。すなわち、クレーン１０がレーンチェンジをするとき。

(3) 放電制限信号がオフで、且つ走行用操作レバー５１の操作により走行左行指令または走行右行指令が出力され、または横行用操作レバー５２の操作により横行左行指令または横行右行指令が出力され、且つ回生時（後述する）ではないとき。これにより、放電に余裕があるとき、すなわち走行レーン４０を外れて走行するときに必要な電力、走行用モータ１７Ａ，１７Ｂと横行用モータ２３の加速に必要な電力、および必要最低保持電力を加えた電力より多くの電力が蓄電されているとき、蓄電装置７２からの放電が可能な状態となっている。

［充電指令］
制御装置５７により双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８へ次の条件のときに充電指令が出力され、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８によって直流電源ライン７４より蓄電装置７２に充電される。

(1) 双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８より出力される過充電信号がオフな状態（過充電状態ではない状態）において、巻上げ用モータ３０の下降指令（放電指令）が出力されているとき、または比較器８７により検出される走行本体１１の走行減速検出信号がオン、または比較器９１により検出されるクラブ２１の横行減速検出信号がオンのとき。すなわち過充電状態ではなく充電が可能な状態で、回生される電力があるとき（回生時）。

(2) 供給電圧正常信号がオンな状態（給電ケーブル４６が接続されている状態）で、且つ操作レバー５１または５２が操作されていない状態で、且つ比較器９５から出力される充電完了信号がオフのとき。これにより、充電完了信号がオフで、荷役作業が実行されていないときに、給電設備４５より電力が充電完了信号がオンとなるまで充電される。

これら放電指令と充電指令と、蓄電装置７２に蓄電される電力の関係を図７に示す。
［電磁接触器８０へのオン指令］
制御装置５７により電磁接触器８０へ、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ７８より出力される過充電信号がオンのとき、オン指令が出力される。これにより蓄電装置７２が過充電のとき、回生制動抵抗７９により回生電力が消費される。
「作用」
上記構成による作用を説明する。

上記制御装置５７により、運転室２２の運転員による走行用操作レバー５１、横行用操作レバー５２、軌道修正用操作レバー５３、および始動停止切替スイッチの操作に基づいて、各インバータ７５，７６，７７Ａ，７７Ｂが駆動されて、走行本体１１が走行右方向Ａまたは走行左方向Ｂへ走行され、またクラブ２１が前方向Ｃまたは後方向Ｄへ移動されて、コンテナ２６の荷取り時や積付時におけるスプレッダ装置２８の位置合わせが行われ、さらにスプレッダ装置２８が昇降され、コンテナ２６の荷役作業｛トラックからの荷取り（コンテナの降ろし）、あるいはコンテナヤードの所定位置へ移載（コンテナの移動）、あるいはトラックへの積付（コンテナの積み込み）｝が行われる。また走行本体１１が移動すると、ケーブルリール４７により給電用ケーブル４６の巻き取りと巻き戻しが行われる。

またこれら各インバータ７５，７６，７７Ａ，７７Ｂへは、通常の給電設備４５より給電用ケーブル４６、直流電源ライン７４を介して給電されており、スプレッダ装置２８が上昇されるとき（巻上用モータ３０に上昇指令が出力されるとき）、または走行本体１１が加速走行されるとき（走行加速検出信号がオンのとき）、またはクラブ２１が加速横行されるとき（横行加速検出信号がオンのとき）に蓄電装置７２から放電され、給電設備４５からの電力に補充される。

またレーンチェンジのとき、ステアリング機構によりタイヤ１５の向きが９０゜（固定値）変換され、その後、給電用ケーブル４６のコネクタ４８が外され（外部からの給電が遮断され）、走行用操作レバー５１により走行本体１１が操作される。すなわち、外部給電が無い状態（供給電圧正常信号がオフ）で、走行用モータ１７Ａ，１７Ｂの左行指令または右行指令が出力され、各インバータ７７Ａ，７７Ｂが駆動され、走行本体１１の横行右方向Ｃまたは横行左方向Ｄへの走行が行われる。このとき各インバータ７７Ａ，７７Ｂへは、蓄電装置７２から給電される。

また操作レバー５１，５２が操作されていないとき、充電上限電圧となるように、給電設備４５から蓄電装置７２が充電される。またスプレッダ装置２８が下降されるとき（巻上用モータ３０に下降指令が出力されるとき）、または走行本体１１が減速走行されるとき（走行減速検出信号がオンのとき）、またはクラブ２１が減速横行されるとき（横行減速検出信号がオンのとき）に回生電力により蓄電装置７２が補充電される。また回生電力により蓄電装置７２が補充電されるとき、蓄電装置７２が過充電となると、電磁接触器８０がオンされて回生制動抵抗７９により回生電力が消費される。

以上のように、本実施の形態によれば、蓄電装置７２は、給電設備４５から給電用ケーブル４６を介して供給される外部受電電力により充電されるとともに、巻上用モータ３０によるコンテナ２６の巻下げ時、または走行用モータ１７Ａ，１７Ｂによる走行本体１１の減速時、または横行用モータ２３によるクラブ２１の減速時に回生される電力により補充電されることによって、電力を無駄なく蓄電装置７２を充電できる。また巻上用モータ３０によるコンテナ２６の巻上げ時、または走行用モータ１７Ａ，１７Ｂによる走行本体１１の加速時、または横行用モータ２３によるクラブ２１の加速時に、給電設備４５から給電用ケーブル４６を介して供給される外部受電電力に加えて、蓄電装置７２に充電された電力が使用されることによって、大きな電力を必要とするこれらコンテナ２６の巻上げ時または走行本体１１の加速時またはクラブ２１の加速時に、蓄電装置７２から電力を提供でき、給電設備４５の負担を軽減でき、給電設備４５の定格出力電力量を抑えることができる。

また本実施の形態によれば、走行レーン４０のチェンジの際、すなわち給電用ケーブル４６を外すことが必要なとき、走行用モータ１７Ａ，１７Ｂの駆動に蓄電装置７２に充電された電力が使用されることによって、給電設備４５から給電されることがなくても、他の走行レーン４０へ移動でき、荷役作業を実行でき、また従来の発電用補助エンジンが不要となり設備のコストを低減できるとともに給油やメンテナンスの手間を無くすことができ、さらに排気ガスの排出を無くすことができる。

また本実施の形態によれば、走行レーン４０を外れて走行するときに必要な電力、走行用モータ１７Ａ，１７Ｂと横行用モータ２３の加速に必要な電力、および必要最低保持電力が残っていれば、蓄電装置７２から放電できる状態とされることによって、蓄電装置７２に充電された電力が余っているときは、例えば、定速走行時にも使用可能とされ、給電設備４５から給電される電力を抑制できる。

また本実施の形態によれば、スプレッダ装置２８の高さ位置が高い程、コンテナ２６の巻下げ時に回生される電力は大きくなることから、給電設備４５からの給電される際の充電上限電圧は低く設定されることによって、スプレッダ装置２８が下降される際に、巻上用モータ３０から回生される電力を無駄なく充電することができる。

なお、本実施の形態では、給電ケーブル４６を介して給電設備４５から給電されているが、商用電源から直接、給電するようにしてもよい。このとき、大きな電力を必要とするコンテナ２６の巻上げ時または走行本体１１の加速時またはクラブ２１の加速時に、蓄電装置７２から電力を提供できることにより、商用電源から購入する電力量（外部受電電力の受電量）を削減することができる。

また本実施の形態では、給電ケーブル４６を介して供給される電力の遮断の一例を、コネクタ４８が外すことによる遮断としているが、給電設備４５の不具合による遮断、商用電源の不具合による遮断がある。また給電ケーブル４６を介して供給される電力が遮断されているかどうかを、電圧センサ８１により検出される給電用ケーブル４６の出力電圧により判断しているが、コネクタ４８の着脱を判定できる構成を設けて判断するようにしてもよい。

また本実施の形態では、クレーン１０の受電方式として、ケーブルリール受電方式を採用しているが、ケーブルリール受電方式に代えてトロリー受電方式としてもよい。このとき、走行本体１１の一定の走行経路（走行右方向Ａならびに走行左方向Ｂの経路）に沿って、トロリー線を敷設し、走行本体１１に、トロリー線に摺動する集電子を設け、クレーン１０は、給電設備４５または商用電源、トロリー線、および集電子を介して外部受電電力を得る。またレーンチェンジの際には、集電子がトロリー線より外され、このとき外部受電電力が遮断される。また電圧センサ８１は、集電子に印加される電圧を検出する。

１０タイヤ式トランスファークレーン
１１走行本体
１４ガーダ
１５タイヤ
１５Ａ，１５Ｂ駆動輪
１６ボギー台車
１７Ａ，１７Ｂ走行用モータ
１８油圧ユニット
２０電気制御室
２１クラブ
２２運転室
２３横行用モータ
２５吊り装置
２６コンテナ
２８スプレッダ装置
３０巻上用モータ
４０走行レーン
４５給電設備
４６給電用ケーブル
４７ケーブルリール
４８コネクタ
５０操作盤
５１走行用操作レバー
５２横行用操作レバー
５３軌道修正用操作レバー
５７制御装置
６１Ａ，６１Ｂ，６２，６３パルスジェネレータ
７１３相全波整流器
７２蓄電装置
７３ダイオード
７４直流電源ライン
７５巻上用インバータ
７６横行用インバータ
７７Ａ，７７Ｂ走行用インバータ
７８双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ
７９回生制動抵抗
８０電磁接触器
８１電圧センサ

Claims

給電用ケーブルまたはトロリー線を介して供給される外部受電電力によって、昇降装置により吊り荷の巻上げ・巻下げを行うとともに走行装置により走行して荷役作業を実行する給電式荷役装置であって、
前記外部受電電力により充電される蓄電手段を備え、
前記昇降装置による吊り荷の巻上げ時または前記走行装置による加速時に、前記外部受電電力に加えて前記蓄電手段に充電された電力を使用し、
前記吊り荷の巻下げ時または前記走行装置による減速時に回生される電力により前記蓄電手段へ補充電するようになし、
前記外部受電電力が遮断されると前記走行装置の駆動に前記蓄電手段に充電された電力が使用され、
且つ前記昇降装置の高さ位置を検出する高さ検出装置を備え、
前記外部受電電力により前記蓄電手段へ充電可能な充電上限電圧は、前記高さ検出装置により検出された昇降装置の高さ位置が高いほど低く設定され、
さらに前記荷役作業を実行する経路を外れて走行するときに前記走行装置の駆動に必要な電力、前記走行装置の加速に必要な電力、および前記蓄電手段における放電終始電圧を保持するための必要最低保持電力が残っているかどうかを検出するための下限設定値と、前記蓄電手段の蓄電電圧を微分することにより放電時に下降する電圧の変化量を検出する電圧変化検出器により検出された電圧変化量とを比較し、前記電圧変化量が前記下限設定値を超えて変化したときに放電制限信号を出力する比較器を具備したことを特徴とする給電式荷役装置。