JP5501594B2

JP5501594B2 - クレーン装置およびクレーン装置の制御方法

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Publication number: JP5501594B2
Application number: JP2008258912A
Authority: JP
Inventors: 昭一稲見; 秀和原田; 昌治川口; 宗史佐藤; 淳也宮田
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd; Mitsui E&S Co Ltd
Priority date: 2008-10-03
Filing date: 2008-10-03
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2028-10-03
Also published as: JP2010089855A

Description

本発明は、荷物をつり上げ、上下・左右・前後に移動させて行なう荷役作業を、比較的低い燃費、かつ比較的低い排出ガス量で実施することができるクレーン装置、およびクレーン装置の制御方法に関する。

例えばコンテナヤードにおけるコンテナ荷役作業は、コンテナクレーンが、第１のコンテナ載置位置（地面や、コンテナ運搬用トラックのシャーシ、他のコンテナの上面など）に載置されたコンテナを吊り具によって吊り上げ、吊り上げたコンテナを第２のコンテナ載置位置（地面や、コンテナ運搬用トラックのシャーシ、他のコンテナの上面など）の上方まで水平方向に移動させて、このコンテナを吊り下げて第２のコンテナ載置位置に配置することで行なわれる。コンテナヤードにおけるコンテナ荷役作業では、複数のコンテナの１つ１つについて、コンテナクレーンがこのような吊り上げ、水平移動、吊り下げ動作を行なう。従来、コンテナクレーンの動力源は、一般的に、エンジンによって発電機を動かして電力を発生させるエンジン発電機であった。コンテナ荷役作業において、エンジン発電機のエンジンの負荷が比較的大きくなる（すなわち、最も大きなエンジン出力を必要とする）のは、コンテナを吊り上げる場合であり、逆に、エンジン発電機のエンジンの負荷が比較的小さくなる（すなわち、エンジンの出力が最も小さくて済む）のは、コンテナを吊り下げる場合である。

図９は、コンテナヤードで行なうコンテナ荷役作業における、コンテナクレーンの動力源であるエンジン発電機のエンジンの出力（コンテナ荷役作業においてエンジン発電機のエンジンが受ける負荷に対応する）の時系列データの一例である。具体的には、図９に示す例では、コンテナクレーンの動力源は、エンジンと発電機とで構成されており、発電機が、エンジンの駆動出力に応じた電力を発電し、この電力によってクレーンが荷役作業を行なっている。図９に示す出力は、エンジンの駆動出力を表し、ひいては発電機の発電量、さらには荷役作業全体の負荷（荷役作業負荷）に対応している。図９に示すように、コンテナクレーンの荷役作業では、荷役作業負荷が比較的高い時間範囲と、荷役作業負荷が比較的低い時間範囲とが繰り返される。荷役作業負荷の大きさは一貫性がなく、時間によってバラバラである。これは、コンテナ荷役作業では、上述のとおり、それぞれ重量が異なる複数のコンテナの１つ１つについて、コンテナクレーンが吊り上げ、水平移動、吊り下げ、の一連の荷役動作を行なうためである。図９に示すグラフにおいて、荷役作業負荷が比較的高い時間範囲はコンテナの吊り上げ中に対応し、荷役作業負荷が比較的低い時間範囲はコンテナの水平移動、および吊り下げ中に対応する。

図９の例では、エンジンの出力（荷役作業負荷）は瞬時的には３００ｋＷ近く必要となっている。すなわち、コンテナクレーンの動力源を、エンジンと発電機のみで構成している場合、エンジンは３００（ｋＷ）出力することが可能な、比較的大きな排気量の大出力用エンジンを選択しておく必要がある。しかし、このような場合、荷役作業負荷が比較的低い時間範囲では、大出力用エンジンを０〜５０％程度の低い出力割合で運転させざるを得ない。このため、コンテナの荷役作業全体での全仕事量（ｋＷｈ）の割に、エンジンの燃費も比較的悪く、かつエンジンが出す排気量も比較的多くならざるを得なかった。

動力源がエンジンと発電機のみで構成されている従来のクレーン装置に比べて、コンテナの荷役作業を比較的低い燃費、かつ比較的低い排出ガス量で実施することができるクレーン装置が、例えば下記非特許文献１に記載されている。コンテナの荷役作業全体の中で、特に、コンテナを吊り下げる作業は、コンテナのもつ位置エネルギーを低減させる作業である。下記非特許文献１では、コンテナの巻き下げ時にクレーン側に回生される上記位置エネルギー（回生エネルギー）（非特許文献１では「コンテナの巻き下げ時に発生するエネルギー」と記載されている）を電気二重層コンデンサと呼ばれる充電装置に蓄積し、巻き上げ時に再度この回生エネルギーを利用することにより、従来に比べて大幅な燃費の削減を可能にしていると記載されている。

"ＴＣＭＮＥＷＳＬＥＴＴＥＲＮｏ０６１６"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１９年２月２１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.tcm.co.jp/ns/news/06082209513832046/hyRTGweb.pdf＞

上記非特許文献１では、コンテナの巻き下げ時の回生エネルギーを電気二重層コンデンサと呼ばれる充電装置に蓄積し、巻き上げ時に再度この回生エネルギーを利用すること以外については示唆されていない。非特許文献１の記載からは、非特許文献１記載のクレーンが行なう動作として、回生時すなわちコンテナの吊り下げ時以外は充電装置への充電を実施せず、吊り上げ時に回生エネルギーを消費してしまった後は、充電量がゼロ（０）のまま、次の回生時すなわちコンテナの吊り下げまで、エンジンの動力（発電した電力）のみで荷役動作を行なうことしか、当業者は想到することができない。このような動作では、例えばエンジンが０〜５０％と低い出力割合で運転している時間範囲が、十分に低減されるわけではない。上記非特許文献１記載のクレーンでも、例えばコンテナヤードで行なうコンテナ荷役作業を、十分低い燃費かつ十分比較的低い排出ガス量で行なうことはできない。そこで、本発明は、荷物をつり上げ、上下・左右・前後に移動させて行なう荷役作業を、比較的低い燃費、かつ比較的低い排出ガス量で実施することができるクレーン装置、およびクレーン装置の制御方法を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、エンジンを備え、前記エンジンの駆動出力の大きさに応じた電力を発電する発電機構と、充電池を備え、前記発電機構が発電した電力の少なくとも一部を受け取って前記電力を前記充電池に充電するとともに、充電した前記電力を前記充電池から放電させて出力することが可能な放充電機構と、前記発電機構および前記放充電機構と接続されており、前記発電機構が発電した電力、および前記充電池から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取り、受け取った電力を動力源として、荷物固定具に固定された荷物を吊り上げて移動させる荷役動作を行なうクレーン機構と、前記発電機構、前記放充電機構、および前記クレーン機構と接続されており、前記クレーン機構が行う荷役動作において前記クレーン機構が受ける現在の負荷の大きさを表す負荷量情報、および前記充電池の現在の充電量を表す充電量情報を少なくとも取得し、前記負荷量情報と前記充電量情報とに応じて、前記発電機構の前記エンジンの動作状態と前記放充電機構の放充電状態とを少なくとも制御することで、前記クレーン機構が受け取る電力を調整する制御機構とを有し、前記制御機構は、前記電力の調整の際、前記荷物固定具の現在の高さを表す高さ情報と、前記荷物固定具に固定されている現在の前記荷物の重量を表す重量情報との少なくともいずれか一方を取得し、取得した前記高さ情報および前記重量情報の少なくともいずれか一方に基いて充電量閾値を設定し、前記充電量情報が前記充電量閾値よりも大きい場合には、前記エンジンの動作状態を停止状態に制御し、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記充電池から放電された電力のみを受け取らせ、前記充電量情報が前記充電量閾値よりも小さい場合には、前記エンジンの動作状態を駆動状態に制御し、さらに、前記負荷量情報が前記エンジンの駆動出力の最大値に対応する第１の負荷閾値よりも大きいときに、前記エンジンを、前記最大値に対応する出力で駆動させるとともに、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記発電機構が発電した電力および前記充電池から放電された電力の双方を受け取らせ、前記負荷量情報が、前記第１の負荷閾値以下でかつ前記エンジンの熱効率が所定の値以上となる場合に必要な前記エンジンの駆動出力のうちの最小値に対応する第２の負荷閾値以上のときに、前記エンジンを、前記最大値と前記最小値の間の一定出力で駆動させ、前記負荷量情報が前記一定出力以上のときは前記充電池に充電した前記電力を放電させて前記エンジンからの前記一定出力と前記充電池から放電された電力の双方を前記クレーン機構に受け取らせ、前記負荷量情報が前記一定出力より小さいときは前記エンジンからの前記一定出力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させ、前記負荷量情報が、前記第２の負荷閾値よりも小さく且つ荷役作業が全く無い状態に対応する第３の負荷閾値より大きいときに、前記エンジンを前記最小値に対応する出力で駆動させて前記発電機構が発電した電力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させることを特徴とするクレーン装置を提供する。

なお、前記制御機構は、取得した前記高さ情報が表す前記荷物固定具の現在の高さがより高いほど、前記充電量閾値をより低く設定することが好ましい。

また、前記クレーン機構は、前記荷物固定具の現在の高さを検出して前記高さ情報を出力する高さ検出手段と、前記荷物の重量を検出して前記重量情報を出力する重量検出手段とを備え、前記制御機構は、前記高さ検出手段から出力された前記高さ情報と、前記重量検出手段から出力された前記重量情報とを取得することが好ましい。

また、前記制御機構では、前記充電量閾値を、さらに前記エンジンの現在の動作状態に応じて変更して設定し、現在の前記エンジンの動作状態が駆動状態である場合に比べて、現在の前記エンジンの動作状態が停止状態である場合の方が、前記充電量閾値をより小さい値に設定することが好ましい。

また、前記制御機構は、前記充電量情報が前記充電量閾値よりも小さく、前記負荷量情報が、前記第３の負荷閾値以下のときに、前記クレーン機構で発生した回生電力を前記充電池に充電させることが好ましい。

本発明は、また、エンジンを備え、前記エンジンの駆動出力の大きさに応じた電力を発電する発電機構と、充電池を備え、前記発電機構が発電した電力の少なくとも一部を受け取って前記電力を前記充電池に充電するとともに、充電した前記電力を前記充電池から放電させて出力することが可能な放充電機構と、前記発電機構および前記放充電機構と接続されており、前記発電機構が発電した電力、および前記充電池から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取り、受け取った電力を動力源として、荷物固定具に固定された荷物を吊り上げて移動させる荷役動作を行なうクレーン機構を有するクレーン装置の制御方法であって、前記クレーン機構が行う荷役動作において前記クレーン機構が受ける現在の負荷の大きさを表す負荷量情報、および前記充電池の現在の充電量を表す充電量情報を少なくとも取得するステップと、前記負荷量情報と前記充電量情報とに応じて、前記発電機構の前記エンジンの動作状態と前記放充電機構の放充電動作状態とを少なくとも制御することで、前記クレーン機構が受け取る電力を調整するステップと、を有し、前記調整ステップでは、前記荷物固定具の現在の高さを表す高さ情報と、前記荷物の重量を表す重量情報との少なくともいずれか一方を取得し、取得した前記高さ情報および前記重量情報の少なくともいずれか一方に基いて充電量閾値を設定し、前記充電量情報が前記充電量閾値よりも大きい場合には、前記エンジンの動作状態を停止状態に制御し、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記充電池から放電された電力のみを受け取らせ、前記充電量情報が前記充電量閾値よりも小さい場合には、前記エンジンの動作状態を駆動状態に制御し、さらに、前記負荷量情報が前記エンジンの駆動出力の最大値に対応する第１の負荷閾値よりも大きいときに、前記エンジンを、前記最大値に対応する出力で駆動させるとともに、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記発電機構が発電した電力および前記充電池から放電された電力の双方を受け取らせ、前記負荷量情報が、前記第１の負荷閾値以下でかつ前記エンジンの熱効率が所定の値以上となる場合に必要な前記エンジンの駆動出力のうちの最小値に対応する第２の負荷閾値以上のときに、前記エンジンを、前記最大値と前記最小値の間の一定出力で駆動させ、前記負荷量情報が前記一定出力以上のときは前記充電池に充電した前記電力を放電させて前記エンジンからの前記一定出力と前記充電池から放電された電力の双方を前記クレーン機構に受け取らせ、前記負荷量情報が前記一定出力より小さいときは前記エンジンからの前記一定出力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させ、前記負荷量情報が、前記第２の負荷閾値よりも小さく且つ荷役作業が全く無い状態に対応する第３の負荷閾値より大きいときに、前記エンジンを前記最小値に対応する出力で駆動させて前記発電機構が発電した電力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させることを特徴とするクレーン装置の制御方法を、併せて提供する。

本発明のクレーン装置およびクレーン装置の制御方法によれば、荷物をつり上げ、上下・左右・前後に移動させて行なう荷役作業を、比較的低い燃費、かつ比較的低い排出ガス量で実施することができる。また、クレーン装置の発電機構を、比較的小型なエンジンで構成できるので、クレーンを比較的安価に構成できるとともに、荷役作業中にエンジンから発する騒音も、比較的小さくすることができる。

以下、本発明のクレーン装置およびクレーンの制御方法について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

図１（ａ）および（ｂ）は、本発明のクレーン装置の一例である、コンテナ荷役用クレーン１０（以降、クレーン１０とする）を説明する図である。図１（ａ）は、クレーン１０の概略の構成を示す概略正面図であり、図１（ｂ）は、クレーン１０の概略の構成を示す概略側面図である。また、図２は、クレーン１０において行なわれる情報および電力の受け渡しについて説明する図であり、クレーン１０の一部の概略構成図である。

クレーン１０は、脚部１４に設けられた、発電機構２２と放充電機構２４とを有して構成された動力源ユニット２０と、脚部１４に支えられたクレーンガータ１２を、図１（ａ）中の左右方向（図１（ｂ）中、紙面に垂直な方向）に移動するトロリ３０と、吊り荷であるコンテナ１６と固定されてコンテナ１６ともにトロリ３０によって昇降する、荷物固定具であるスプレッダ４０と、脚部１４に備えられた車輪１１を操舵するとともに回転駆動させて、脚部１４を自由に移動（走行）させる車輪走行手段５０と、制御機構である制御部７２を内部に備える操作装置７０とを有して構成されている。

クレーン１０は、車輪走行手段５０によって、脚部１４が地面を自由に移動（走行）可能となっている。また、トロリ３０の横行手段３２によってトロリ３０（およびスプレッダ４０）が図１（ａ）中の左右方向（図１（ｂ）中、紙面に垂直な方向）に移動可能となっている。クレーン１０は、さらに、トロリ３０の昇降手段３４によってスプレッダ４０が図１（ａ）中の上下方向（図１（ｂ）中の上下方向）に移動（昇降）可能となっている。これら、車輪走行手段５０、トロリ３０の横行手段３２、トロリ３０の昇降手段３４、は本発明のクレーン機構を構成する。クレーン１０では、操作装置７０が受け付けるクレーン操縦者からの操作指示入力に応じた制御信号が、操作装置７０の制御部７２からクレーン機構を構成する各部に送られることで、スプレッダ４０の空間位置を自在に制御することができる。

操作装置７０は、クレーン操縦者（図示せず）からの入力指示を受け付け、クレーン機構の各部、すなわちトロリ３０が備える横行手段３２と昇降手段３４、および車輪走行手段５０の動作を制御するための制御信号を送信する。操作装置７０は制御部７２を備えており、この制御部７２が、入力手段７６によるクレーン操縦者からの操作指示入力に応じた制御信号を生成し、クレーン機構の各部に送信する。操作装置７０は、例えば、図示しないＣＰＵと図示しないメモリを有し、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することで機能するコンピュータである。なお、このメモリには、後述する各種の閾値や所定値などの数値情報が、予め記憶されている。

なお、スプレッダ４０には、公知のコンテナ保持手段である図示しないツイストロックピンと、制御装置７０の制御部７２と接続された、図示しないツイストロックピン回転機構が備えられている。コンテナ荷役作業においては、制御信号によってスプレッダ４０の位置が制御されて、このツイストロックピンがコンテナ１６の上面側のコーナーボックスに挿入された後、操縦者の指示に応じた制御信号によって図示しないロックピン回転機構が動作してツイストロックピンが回転される。これにより、スプレッダ４０のツイストロックピンとコンテナ１６のコーナーボックスとが結合される。また、制御信号に応じて（クレーン操縦者の指示に応じて）図示しないロックピン回転機構によってツイストロックピンが逆回転されることで、スプレッダ４０のツイストロックピンとコンテナ１６のコーナーボックスとの結合は、容易に解除される。

このように、クレーン１０では、操作装置が受け付けるクレーン操縦者からの操作指示入力に応じて、スプレッダ４０の空間位置や、スプレッダ４０のツイストロックピンの回転が自在に制御されることで、第１のコンテナ載置位置（地面や、コンテナ運搬用のトラック８０のシャーシ８４、他のコンテナ１６の上面など）に載置されたコンテナ１６を吊り上げ、吊り上げたコンテナを第２のコンテナ載置位置（地面や、コンテナ運搬用のトラック８０のシャーシ８４、他のコンテナ１６の上面など）の上方まで水平方向に移動させて、このコンテナ１６を吊り下げて第２のコンテナ載置位置に配置することで、コンテナ荷役作業を実施する。

本発明のクレーン１０では、操作装置７０が、クレーン機構の各部に加え、発電機構２２のエンジン２１、放充電機構２４の後述する放充電制御部２９とも接続されている。操作装置７０の制御部７２は、クレーン操縦者からの操作指示入力に応じた制御信号をクレーン機構の各部に送信するのみでなく、さらに、クレーン機構が行う荷役動作においてクレーン機構の各部が受ける現在の負荷の大きさを表す負荷量情報（後述する、横行負荷情報、昇降負荷情報、および走行負荷情報の少なくとも１つ）、および充電池２７の現在の充電量を表す充電量情報を少なくとも取得する。操作装置７０の制御部７２は、取得した負荷量情報の合計値（荷役作業負荷情報とする）と、充電量情報とに応じて、発電機構２２のエンジン２１の動作状態と、放充電機構２４の放充電動作状態とを少なくとも制御することで、クレーン機構を構成する各手段（車輪走行手段５０、トロリ３０の横行手段３２、トロリ３０の昇降手段３４）が受け取る電力を調整する。クレーン１０を構成する各部の詳細、および制御部７２が行なう制御の詳細について、以後詳述していく。

動力源ユニット２０の発電機構２２は、エンジン２１と、エンジン２１の駆動出力の大きさに応じた電力を発電する発電機２３と、発電機２３によって発生した（発電した）交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ２５とを有して構成されている。発電機構２２のエンジン２１は、制御装置７０の制御部７２と接続されている。操作装置７０の制御部７２は、エンジン２１の現在の動作状態を表すエンジン動作情報を取得する。また、エンジン２１は、操作装置７０の制御部７２によって動作状態（エンジンの駆動または停止、駆動状態におけるエンジン出力の大きさなど）が制御（設定）される構成となっている。エンジン２１は、例えば公知のディーゼルエンジンを用いればよい。

動力源ユニット２０の放充電機構２４は、充電池２７と放充電制御部２９とを有して構成されている。充電池２７は放充電可能な、例えば電気二重層コンデンサなどの公知の充電池であり、放充電制御部２９は、制御部７２と接続されて、この制御部７２の指示に応じて、発電機２３が発電した電力の少なくとも一部を充電池２７に充電させたり、充電した電力を充電池２７から放電させて出力させる。放充電制御部２９は、充電池２７に充電されている電池残量（充電量）を表す情報（充電量情報）を検出可能な充電量検出手段２６を備えている。充電量情報検出手段２６が検出した充電量情報は、制御部７２に送信される。なお、放充電機構２４の放充電制御部２９は、配線１５を介し、必要に応じて後述の回生エネルギーを受け取り、受け取った回生エネルギーを充電池２７に充電させる機能も有する。放充電制御部２９や充電量検出手段２６は、例えばスイッチやリレーを備えた専用回路によって構成されていればよい。

上述したように、コンテナの荷役作業では、荷役作業負荷が比較的高い時間範囲と荷役作業負荷が比較的低い時間範囲とが繰り返される。上述したように、エンジン発電機のみで、荷役作業負荷が比較的高い時間範囲で必要な出力（電力）を全て賄おうとすると、比較的大きな排気量の大型エンジンを備えるエンジン発電機が必要となり、荷役作業負荷が比較的低い時間範囲における熱効率が著しく悪化する。クレーン１０では、クレーン１０を用いて行なわれる荷役作業において想定される荷役作業負荷の最高値、すなわちクレーン機構に必要な最高出力（例えば、想定最高重量のコンテナを、スプレッダ４０に固定して上昇させる際に必要な出力）に比べて、発電できる最大出力がより低い、比較的低排気量のエンジン２１を備えるエンジン発電機を用いる。加えて、充電池２７としては、エンジン２１が最高出力で駆動した場合に発電される電力と、充電池２７から放電される電力とで、クレーン機構に必要な最高仕事量が賄いきれる充電可能容量をもつ充電池が用いられる。ここで、クレーン装置において、クレーン機構が行なう仕事量が最も大きくなるのは、想定最高重量のコンテナを、地面から想定最高到達位置まで上昇させる場合である。一般的に、想定最高重量や想定最高到達位置は、クレーン装置毎に規格が定まっており、クレーン機構に必要な最高仕事量もクレーン装置毎に予め既知であるといえる。充電池２７は、クレーン装置１０に応じた最高仕事量が賄いきれる充電可能容量をもつ充電池が用いられている。本実施形態のクレーン１０では、エンジン２１として、例えば、最高出力２００ｋＷのエンジンを用いる。この最高出力２００ｋＷのエンジン２１では、エンジンの熱効率が比較的高く十分な基準値以上となるのは、例えばエンジン出力が５０％〜１００％の範囲にある場合であり、エンジン出力が５０％未満ではエンジン熱効率は低くなっている。

トロリ３０には、トロリ３０を図１（ａ）中の左右方向（図１（ｂ）中、紙面に垂直な方向）に移動させるための横行手段３２と、コンテナ１６を吊り上げることができるスプレッダ４０を図１（ａ）中の上下方向（図１（ｂ）中の上下方向）に昇降させるための昇降手段３４とが備えられている。横行手段３２は、例えば図示しない車輪と、図示しない車輪を回転させてトロリ３０をクレーンガータ１２上で移動させるための横行モータ３３と、横行モータ３３の動作を制御するための横行モータ制御部３５と、を有して構成されている。横行モータ制御部３５は、発電機構２２および放充電機構２４の双方に接続された配線１５と接続しており、発電機２３が発電した電力、および充電池２７から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取る。横行モータ制御部３５は、公知のインバータ回路を備えている。横行モータ制御部３５は、操作装置７０の制御部７２と接続されており、制御部７２の指示に応じて、横行モータ３３の動作を制御する。例えば、横行モータ制御部３５は、トロリ３０がクレーンガータ１２上を、制御信号に応じた条件（例えば移動速度および距離）で横行するよう、配線１５を介して受け取った直流電力を、この制御信号に応じた交流電流に変換して横行モータ３３に供給して、横行モータ３３の動作を制御する。横行モータ制御部３５は、また、例えば横行モータ３３のモータ電流など、横行モータが受ける現在の負荷を表す情報（横行負荷情報）を検出可能な横行負荷検出手段３６を備えている。横行負荷検出手段３６が検出した横行負荷情報は、制御部７２に送信される。横行モータ制御部３５や横行負荷検出手段３６は、例えば専用回路によって構成されていればよい。

昇降手段３４は、例えば、スプレッダ４０に固定されたワイヤを、巻き上げまたは巻き下げ可能な図示しないワイヤドラムと、スプレッダ４０を昇降させるために図示しないワイヤドラムを回転させるための昇降モータ３７と、昇降モータ３７の動作を制御するための昇降モータ制御部３９と、を有して構成されている。昇降モータ制御部３９は、発電機構２２および放充電機構２４の双方に接続された配線１５と接続しており、発電機２３が発電した電力、および充電池２７から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取る。昇降モータ制御部３９は、公知のインバータ回路を備えている。昇降モータ制御部３９は、操作装置７０の制御部７２と接続されており、制御部７２の指示に応じて、昇降モータ３７の動作を制御する。例えば、昇降モータ制御部３９は、スプレッダ４０が制御信号に応じた条件（例えば移動速度および距離）で昇降するよう、配線１５を介して受け取った直流電力を、この制御信号に応じた交流電流に変換して昇降モータ３７に供給して、昇降モータ３７の動作を制御する。昇降モータ制御部３９は、また、例えば昇降モータ３７のモータ電流など、昇降モータ３７が受ける現在の負荷を表す情報（昇降負荷情報）を検出可能な昇降負荷検出手段３８を備えている。昇降負荷検出手段３８が検出した昇降負荷情報は、制御部７２に送信される。昇降モータ制御部３９や昇降負荷検出手段３８は、例えば専用回路によって構成されていればよい。

また、昇降モータ制御部３９は、スプレッダ４０に固定されて昇降モータ３７によって吊り上げられているコンテナ１６の重量を検出する重量検出手段４２と、荷物固定具であるスプレッダ４０の現在の高さを検出する高さ検出手段４４とを有している。本実施形態では、昇降負荷情報と重量情報とは別個の情報であり、昇降負荷検出手段３８と重量検出手段４２とは別個に構成されているが、例えば、昇降負荷検出手段３８で検出される昇降負荷情報はコンテナ１６の重さを表しているといえるので、昇降負荷検出手段３８を重量検出手段４２として用い、昇降負荷情報を重量情報として用いてもよい。また、高さ検出手段４４としては、例えば、図示しないワイヤドラムの回転回数などを検出して、スプレッダ４０の現在の地面からの位置を検出する手段などを用いればよい。重量検出手段４２が検出した重量情報、高さ検出手段４４が取得した高さ情報は、操作装置７０の制御部７２に送られる。重量検出手段４２および高さ検出手段４４の形態は、特に限定されない。

また、昇降手段３４の昇降モータ制御部３９には、昇降モータ３７が外力（配線１５を解して受け取った電力以外）によって回転することで生じる回生電力を受け取り、この回生電力を配線１５を介して放充電機構２４に向けて送るための回生電力取得手段４１も、併せて有している。コンテナの荷役作業全体の中で、特に、コンテナを吊り下げる作業、すなわち、スプレッダ４０に固定された状態のコンテナ１６を下降させる作業は、コンテナ１６のもつ位置エネルギーを低減させる作業である。スプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を下降させる際、昇降モータ３７では、コンテナ１６がもつ位置エネルギーが電気エネルギー（回生エネルギー）に変換される。例えば、スプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を下降させる際、モータの回転子がコンテナ１６にかかる重力によって回転されて誘導電流が生じることで、位置エネルギーが回生エネルギー（回生電力）に変換される。回生電力取得手段４１は、スプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を下降させる際に生じる、この回生電力を受け取り、この回生電力を配線１５を介して放充電機構２４に向けて送る。上述の放充電機構２４の放充電制御部２９は、制御部７２による制御の下、必要に応じてこの配線１５から回生電力を受け取り、受け取った回生電力を充電池２７に充電させる。なお、回生電力取得手段４１は、例えば回生電力の電圧値など、回生電力取得手段４１が取得した回生電力の大きさを表す情報（回生電力情報）を検出する機能も有している。回生電力取得手段４１が取得した回生電力情報は、制御部７２に送られる。回生電力取得手段４１も、例えば専用回路によって構成されていればよい。

なお、回生エネルギー（回生電力）は、昇降モータ３７だけに限らず、横行モータ３３や走行モータ５２などでも発生する。例えば、走行モータ５２によって走行させた車輪の回転を停止して脚部１４の移動を止めるときなど、走行モータ５２をブレーキ装置と連動させて回転させることで、回生エネルギーを得ることができる。本発明では、このように、横行モータ３３や走行モータ５２で発生した回生エネルギーを取り扱っても構わない。本実施形態では、クレーン機構において取得できる回生エネルギーのうち支配的に大きなエネルギーである、昇降手段のモータによって得られる回生エネルギーについてのみ説明しておく。

車輪走行手段５０は、脚部１４に備えられた車輪１１を操舵および回転駆動させ、脚部１４を地面上で移動させるための走行モータ５２と、走行モータ５２の動作を制御するための走行モータ制御部５４と、を有して構成されている。走行モータ制御部５４は、発電機構２２および放充電機構２４の双方に接続された配線１５と接続しており、発電機２３が発電した電力、および充電池２７から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取る。走行モータ制御部５４は、公知のインバータ回路を備えている。走行モータ制御部５４は、操作装置７０の制御部７２と接続されており、制御部７２の指示に応じて、走行モータ５２の動作を制御する。例えば、走行モータ制御部５４は、脚部１４が制御信号に応じた条件（例えば移動速度および距離）で移動するよう、配線１５を介して受け取った直流電力を、この制御信号に応じた交流電流に変換して走行モータ５２に供給して、走行モータ５２の動作を制御する。走行モータ制御部５４は、また、例えば走行モータ５２のモータ電流など、走行モータ５２が受ける現在の負荷を表す情報（走行負荷情報）を検出可能な走行負荷検出手段５６を備えている。走行負荷検出手段５６が検出した走行負荷情報は、制御部７２に送信される。

トロリ３０が備える横行手段３２と昇降手段３４、および車輪走行手段５０は、本発明のクレーン機構を構成する。クレーン１０では、このクレーン機構（横行手段３２と昇降手段３４、および車輪走行手段５０）が、発電機構２２および放充電機構２４の双方に接続された配線１５と接続しており、発電機２３が発電した電力、および充電池２７から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取り、受け取った電力を動力源として荷役動作を行なう。なお、本発明において、トロリ３０および車輪走行手段５０の細部の構成については特に限定されない。

図３（ａ）および（ｂ）は、制御部７２が取得する荷役作業負荷情報および充電量情報と、制御部７２が行なう、発電機構２２のエンジン２１の動作制御および放充電機構２４の放充電動作制御の関係（制御ロジック）について説明する概略図である。また、図４は、クレーン１０による荷役作業中に制御部７２が行なう、発電機構２２のエンジン２１の動作状態および放充電機構２４の放充電動作状態の制御について説明するフローチャートである。以下、図３（ａ）（ｂ）および図４を用いて、制御部７２が行なう、発電機構２２のエンジン２１の動作状態および放充電機構２４の放充電動作状態の制御について説明する。

以下に説明する制御ロジックは、本願発明者が、比較的小さい排気量のエンジンと、充電池とを動力源として備えるクレーンについて、エンジンの燃費をなるべく良く、すなわち、少なくする制御ロジックについて鋭意検討することで創作されたものである。具体的に、本願発明者は、実際のコンテナの荷役作業では、エンジンの出力だけでは賄いきれない比較的高い作業出力（作業負荷）が、いつどのようなタイミングで必要になるか、事前に完全に把握することができないため、充電池には、なるべく多くの時間、一定の電力量が確保されておく必要があると考えた。さらに、例えば、エンジンの熱効率が比較的悪い、比較的低い出力割合（例えば、エンジン出力０〜５０％）で、充電池に充電させるためだけにエンジンを駆動させ続けるのは、避けるべきであると考えた。また、さらに、エンジンの燃費を維持するためには、荷役作業におけるエンジンの駆動・停止の切り替え動作（以下ＯＮ／ＯＦＦとする）の回数を、なるべく少なくするべきだと考えた。以下に示す制御ロジックは、本願発明者が、従来提示されていなかったこのような発想の下、なるべく多くの時間、充電池に一定の電力量（充電量）を確保しておきつつ、比較的低い出力割合でエンジンを駆動させる時間を極力少なくし、さらに、荷役作業におけるエンジンの以下ＯＮ／ＯＦＦの回数を、なるべく少なくするための制御ロジックを、鋭意検討することで創作されたものである。

クレーン１０による荷役作業が開始されると、操作装置７０の制御部７２は、所定の時間間隔毎で訪れる制御タイミング毎に（すなわち、ステップＳ１００の判定がＹｅｓとなる度に）、クレーン機構を構成する各手段（クレーン３０の横行手段３２および昇降手段３４、走行手段５０）から、荷役作業負荷情報（横行負荷情報、昇降負荷情報、および走行負荷情報の少なくとも１つ）を取得するともに、充電量検出手段２６から充電量情報を取得する。また同時に、重量検出手段４２から重量情報を取得し、高さ検出情報から高さ情報を取得する。制御部７２は、取得した荷役作業負荷情報と充電量情報とに応じて、以下に示す各ステップのように、発電機構２２のエンジン２１の動作状態と放充電機構２４の放充電動作状態とを制御する。このような制御は、荷役作業が終了するまで、すなわちステップＳ１０２の判定がＮｏとなるまで、所定の時間間隔毎で訪れる制御タイミング毎に繰り返される。

制御タイミングとなり（すなわち、ステップＳ１００の判定がＹｅｓとなり）、荷役作業が継続される場合（すなわち、ステップＳ１０２の判定がＹｅｓとなる場合）、操作装置７０の制御部７２は、まず、発電機構２２のエンジン２１の動作状態を表すエンジン動作情報を取得し、エンジン２１の現在の動作状態に応じて、２種類の充電量閾値（第１充電量閾値と第２充電量閾値）から、１種類の充電量閾値を選定する（ステップＳ１０４）。この際、現在のエンジン２１の動作状態が駆動状態である場合、第１充電量閾値を選定し、現在のエンジン２１の動作状態が停止状態である場合、第２充電量閾値を選定する。現在のエンジン２１の動作状態が駆動状態である場合に選定する第１充電量閾値に比べて、現在のエンジン２１の動作状態が停止状態である場合に選定する第２充電量閾値の方が、充電量閾値はより小さい値に設定する。操作装置７０の図示しないメモリには、エンジン２１の動作情報に応じた複数の充電量閾値が予め記憶されている。

次に、制御部７２では、取得した重量情報と高さ情報とに基いて、ステップＳ１０４で選定した充電量閾値の値を変更する。すなわち、制御部７２では、スプレッダ４０の現在の高さと、スプレッダ４０に固定されて昇降モータ３７によって吊り上げられている現在のコンテナ１６の重量とに基いて、充電量閾値を変更する。例えば、現在のエンジン２１の動作状態が停止状態である場合、制御部７２では、高さ情報が表す現在のスプレッダ４０の高さがより高いほど、第２充電量閾値をより小さく設定する。また、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されている状態で、重量情報が表す現在のコンテナ１６の重量が大きいほど、充電量閾値をより大きく設定する。なお、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されていない状態では、重量情報が表す現在のコンテナ１６の重量はゼロ（０）となるが、この場合は充電量閾値はなるべく大きめに設定する。このように、取得した重量情報と高さ情報とに基いて充電量閾値を変更することで、荷役作業に必要な分以上の電力量が、充電池２７に充電されることを防止するとともに、エンジン２１のＯＮ／ＯＦＦ動作の回数を、必要最低限に抑えることができる。これにより、クレーン装置１０で行なう荷役作業におけるエネルギー効率をより向上させ、エンジン２１の燃費を高めることができ、また、エンジン２１からの排出ガス量も最低限に抑えることができる。制御部７２が行なう充電量閾値の変更と、その効果の詳細については、後述する。

次に、制御部７２では、取得した充電量情報と、設定した充電量閾値とをそれぞれ比較する（ステップ１０６）。制御部７２は、この比較結果に応じて、発電機構２２のエンジン２１の動作状態と放充電機構２４の放充電制御部２６による放充電状態とを少なくとも制御する。

制御部７２は、取得した充電量情報と、予め設定されている充電量閾値とをそれぞれ比較し、充電量情報が充電量閾値よりも大きい場合、発電機構２２のエンジン２１の動作状態を停止状態に制御する（ステップＳ１０８）。加えて、放充電機構２４の放充電制御部２６を、充電池２７に充電した電力を放電させる状態に設定する（ステップＳ１１０）。すなわち、クレーン機構の各手段には、充電池２７から放電された電力のみが供給され、クレーンの機構の各部は、充電池２７から放電された電力のみをもってコンテナ荷役作業を実施する。クレーン１０では、このようにして、充電池２７に電力が十分に充電されている場合は、エンジン２１が駆動して余分な燃料を消費する必要をなくし、荷役作業を効率化している。

一方、制御部７２は、取得した充電量情報と、予め設定されている充電量閾値とをそれぞれ比較し、充電量情報が充電量閾値よりも小さい場合、発電機構２２のエンジン２１の動作状態を駆動状態に制御する（ステップＳ１１２）。この場合、同時に取得した荷役作業負荷情報に応じて、発電機構２２のエンジン２１の駆動出力量を制御する。加えて、荷役作業負荷情報に応じて、放充電機構２４の放充電制御部２６による放充電状態を少なくとも制御する。操作装置７０の図示しないメモリには、少なくとも１つ以上、本実施形態では３つの負荷閾値が予め記憶されている。制御部７２はエンジン２１を駆動状態に制御し、同時に取得した荷役作業負荷情報と３つの負荷閾値とを、それぞれ比較する（ステップＳ１１６）。

本実施形態での３つの負荷閾値としては、少なくとも、エンジン２１の駆動出力の最大値に対応する第１の負荷閾値が設定されている。また、エンジン２１の熱効率が所定の値以上となる場合に必要なエンジン２１の駆動出力のうちの最小値に対応する、第２の負荷閾値が設定されている。本実施形態では、第１の負荷閾値が、エンジン２１の駆動出力の最大値に対応する２００（ｋＷ）に設定されている。また、本実施形態では、第２の負荷閾値が、エンジンの熱効率が比較的高く十分な基準値以上となる場合に必要なエンジン２１の駆動出力のうちの最小値に対応する、エンジン２１の駆動出力の５０％、すなわち１００（ｋＷ）に設定されている。また、本実施形態では、第３の負荷閾値として、荷役作業が全く無い状態に対応する負荷の値、すなわち０（ｋＷ）に設定されている。

制御部７２は、荷役作業負荷情報と第１の負荷閾値（２００（ｋＷ））とを比較した結果、荷役作業負荷情報が第１の負荷閾値よりも大きい場合、発電機構２２のエンジン２１を最大出力（２００（ｋＷ））で動作させる状態に制御する。加えて、放充電制御部２９を、放充電機構２４の充電池２７に充電した電力を放電させる状態に制御し、クレーン機構に、エンジン２１が最大出力（２００（ｋＷ））で動作して発電した電力、および充電池２７から放電された電力の双方を供給する（ステップＳ１１８）。すなわち、コンテナ荷役作業において、エンジン２１の最高出力以上の負荷がクレーン機構にかかった場合は、エンジン２１が最高出力で駆動するとともに、荷役作業負荷（すなわち荷役作業全体で必要な出力）に足りない電力を充電機構２４から供給する。このように、クレーン１０では、エンジン２１によって発電する電力のみでなく、充電池２１に充電された電力も荷役作業に供することができるので、比較的小型なエンジンで動力源ユニットを構成することができる。

また、制御部７２が、荷役作業負荷情報と、第１の負荷閾値（２００（ｋＷ））および第２の負荷閾値（１００（ｋＷ））とを比較した結果、荷役作業負荷情報が第２の負荷閾値よりも大きく、かつ第１の負荷閾値よりも小さい場合、発電機構２２のエンジン２１を一定出力（１７５（ｋＷ））で動作させる状態に制御する。加えて、放充電制御部２９を充電池２７に充電した電力を放電させる状態に制御するか、または、エンジン２１が一定出力（１７５（ｋＷ））で動作して発電した電力の一部を、充電池２７に充電させる（ステップＳ１２０）状態に制御する（ステップＳ１２０）。この場合、制御部７２はさらに、荷役作業負荷が、この一定出力（１７５（ｋＷ））以上であるか否かを判断する。

このステップＳ１２０では、荷役作業負荷が一定出力（１７５（ｋＷ））以上の場合は、放充電制御部２９を充電池２７に充電した電力を放電させる状態に制御する。すなわち、クレーン機構の各手段に、エンジン２１が一定出力（１７５（ｋＷ））で動作して発電した電力、および充電池２７から放電された電力の双方を供給する。一方、荷役作業負荷が一定出力（１７５（ｋＷ））より小さい場合は、放充電制御部３９の動作を制御することで、エンジン２１が一定出力（１７５（ｋＷ））で動作して発電した電力のうち、荷役作業に供しなかった余分な電力を、充電池２７に充電する。すなわち、クレーン機構に、エンジン２１を上記一定出力（１７５（ｋＷ））で駆動させて発電させた電力を受け取らせるとともに、充電池２７に、荷役動作を行なうためにクレーン機構が受け取った電力以外の剰余電力を受け取らせ、受け取った剰余電力を充電池２７に充電させる。

制御部７２が、荷役作業負荷情報と第２の負荷閾値（１００（ｋＷ））および第３の負荷閾値（０（ｋＷ））とを比較した結果、荷役作業負荷情報が第３の負荷閾値よりも大きく、かつ第２の負荷閾値よりも小さい場合、エンジン２１を、第２の負荷閾値に対応する出力（１００（ｋＷ））で動作させる状態に制御する。加えて、放充電制御部２９を、荷役動作を行なうためにクレーン機構が受け取った電力以外の剰余電力を、充電池２７に充電する状態に制御する（ステップＳ１２２）。すなわち、クレーン機構が行なう荷役作業全体に必要な出力（荷役作業全体の負荷）が、エンジンの熱効率が比較的低い、エンジン２１の駆動出力の５０％未満で賄える場合であっても、エンジン２１を駆動出力５０％以上で（本実施形態では５０％）動作させてエンジンの熱効率は十分なレベルに維持していく。加えて、荷役作業に必要な電力を超えて発電される、荷役作業に供さない余分な電力は、充電池２７に充電しておく。クレーン１０では、このようにすることで、エンジン２１が効率よく駆動することで発電された電力が、無駄なく効率よく荷役作業に供される。

また、制御部７２が荷役作業負荷情報と第３の負荷閾値（０（ｋＷ））とを比較した結果、荷役作業負荷情報が第３の負荷閾値以下である場合、すなわち、荷役作業負荷情報がゼロ（０）の場合、制御部７２は、昇降手段３４における回生電力の大きさに応じて、エンジン２１の駆動出力量と、放充電機構２４の放充電制御部２６による放充電状態とを少なくとも制御する。コンテナ荷役作業において荷役作業負荷がゼロ（０）となるのは、クレーン機構を構成する各部が動作していない（停止している）ときか、クレーン機構の各部に電力以外の外力が加わっているときである。このようなときでは、クレーン機構の各部に電力を供給する必要もなく、エンジン２１の駆動出力に応じて発電された電力は、充電池２７に充電しておくことが好適であるといえる。荷役作業負荷情報がゼロ（０）のときのなかでも、コンテナを吊り下げる作業、すなわち、スプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を下降させる作業では、位置エネルギーが回生エネルギー（回生電力）に変換される。この位置エネルギーは、クレーン１０のクレーン機構が荷役作業を行なうことでコンテナ１６に与えられたエネルギーである。この回生電力を充電池２７に充電することができれば、荷役作業におけるエネルギー効率を、比較的高くすることができるのは言うまでもない。

ステップＳ１１６における比較の結果、荷役作業負荷情報が第３の負荷閾値以下の場合、制御部７２は、昇降モータ制御部３９の回生電力取得手段４１から送られた回生電力情報と、操作装置７０の図示しないメモリに予め記憶されている回生閾値とを比較する（ステップＳ１２４）。回生電力情報が回生閾値よりも大きい場合、すなわち昇降モータ３７において発生した回生電力が比較的大きい場合、エンジン２１をアイドリング状態に制御するとともに、昇降モータ３７において発生した回生電力のみを充電池２７に充電する状態に、放充電制御部２９を制御する（ステップＳ１２６）。

一方、回生電力情報が回生閾値よりも小さい場合（回生電力がゼロの場合も含む）、エンジン２１を、第２の負荷閾値に対応する出力（１００（ｋＷ））で動作する状態に制御する。加えて、放充電制御部２９を、昇降モータ３７において発生した回生電力を充電池２７に充電するとともに、エンジン２１が動作して発電した電力の全部も充電池２７に充電する状態に制御する（ステップＳ１２８）。なお、当然であるが、回生電力がゼロ（０）である場合は、エンジン２１が第２の負荷閾値に対応する出力（１００（ｋＷ））で動作して発電した電力のみを、充電池２７に充電する。コンテナの荷役作業においては、上述した図９に示すように、荷役作業負荷が比較的高い時間範囲と、荷役作業負荷が比較的低い時間範囲とが繰り返される。荷役作業負荷が比較的低い時間範囲は、充電池２７に電力を充電する最も好適な時間範囲であるが、このような荷役作業負荷が比較的低い時間範囲は、十分長い時間連続するわけではない。本実施形態では、ステップＳ１２４〜Ｓ１２６の各処理を実施することで、荷役作業負荷が比較的低い時間範囲中、十分な電力をもって、なるべく短時間で充電池２７に電力を充電することができる。

クレーン１０では、発電機構２２のエンジン２１の動作状態と放充電機構２９の放充電状態が、ステップＳ１１０、ステップＳ１１８、ステップＳ１２０、ステップＳ１２２、ステップＳ１２６、ステップＳ１２８、のいずれかに示す状態に制御されたまま、次の制御タイミングまで、操作装置７０が操縦者から受け付けた指示入力に応じた荷役動作を実施する。このように、クレーン１０では、制御部７２が、各制御タイミング毎に、取得した負荷量情報と充電量情報とに応じて、エンジン発電機の動作状態と放充電機構の放充電動作状態とを少なくとも制御（設定）する。

ここで、本願発明の特徴部分について、より詳細に説明する。図５〜図８の各図は、クレーン１０で行なう荷役作業における、スプレッダ４０とコンテナ１６の状態と、第２充電量閾値の変動と、充電池２７の充電量の変動について説明する図である。図５〜図８の各図の（ａ）は、スプレッダ４０とコンテナ１６の近傍を拡大して示した概略側面図であり、各図の（ｂ）は、図（ａ）に示す状態で充電池２７に充電されている電力量（充電量）の大きさを示す図であり、各図の（ｃ）は、各図（ａ）に示す状態に応じて定まる、各図（ａ）に示す状態からクレーン機構によって荷役作業を行なった場合に必要な仕事量の最大値（想定必要エネルギー最大値）の大きさを表す図である。クレーン１０で想定されるコンテナの最大重量は４０（ｔ）であり、スプレッダ４０が地面に載置されたコンテナ１６を固定可能な位置を０（ｍ）として、スプレッダ４０の最高到達高さが１８（ｍ）であるとする。

まず、図５（ａ）に示すように、スプレッダ４０が、地面に載置されたコンテナ１６を固定可能な位置（高さ０ｍ）にまで下がっており、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されていない状態とする。この状態で、エンジン２１の現在の動作状態が停止状態であり、図５（ｂ）に示すように、充電池２７には、電力が１００％充電されているとする。図５（ａ）に示す状態では、ステップＳ１０４において、エンジン２１の現在の動作状態が停止状態であり、第２の充電量閾値が選定される。ここで、予め設定されている第２の充電量閾値Ｘ_１＝８０％とする。

ステップＳ１０４において選定される第２の充電量閾値は、充電池２７に充電されている充電量のみをもって、クレーン装置１０に応じた最高仕事量が賄いきれる充電量に対応していることが好ましく、クレーン装置１０でも、このような第２の充電量閾値が予め設定されている。クレーン装置１０において、クレーン機構が行なう仕事量が最も大きくなるのは、想定最高重量４０（ｔ）のコンテナを、０（ｍ）から想定最高到達位置１８（ｍ）まで上昇させる場合である。クレーン装置１０では、第２の充電量閾値である充電量Ｘ_１＝８０％あれば、充電池２７に充電された電力のみをもって、クレーン装置１０に応じた最高仕事量を賄うことができる。

ステップＳ１０４において第２の充電量閾値が設定されると、次に、ステップＳ１０５の充電量閾値の変更が行なわれる。図５（ａ）に示す状態では、スプレッダ４０とコンテナ１６とは固定されていないので、重量検出手段４２によって検出される、スプレッダ４０に吊り上げられているコンテナ１６の重量を表す重量情報は０（ｔ）となる。また、高さ検出手段４４によって検出される、スプレッダ４０の高さ情報も０（ｍ）となる。すなわち、制御部７２が受け取る重量情報は０（ｔ）、また高さ情報は０（ｍ）となる。この場合、図５（ａ）に示す状態に応じて定まる、図５（ａ）に示す状態からの想定必要エネルギー最大値は、図５（ｃ）の斜線領域で示すように、想定される最高重量４０（ｔ）のコンテナを、スプレッダ４０の現在の高さ０（ｍ）から想定最高到達位置１８（ｍ）まで上昇させる場合に必要なエネルギー量（仕事量）である。すなわち、図５（ａ）に示す状態では、想定必要エネルギー最大値は、クレーン装置１０に応じた最高仕事量と全く等価である。図５（ａ）に示す状態では、制御部７２は、以後の荷役作業を充電池２７に充電された電力のみをもって賄うために、第２の充電量閾値は変更せず、充電量閾値Ｘ_１＝８０％のままとする。なお、制御部７２では、重量検出手段４２によって検出される重量情報が表す重量が、所定の重量（例えば一般的なコンテナの最小重量）以下の場合、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されていない状態であると判断し、第２の充電量閾値は変更せずにおけばよい。すなわち、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されていない状態であると判断できる場合、第２の充電量閾値は、充電池２７に充電された充電力のみによってクレーン装置１０に応じた最高仕事量が賄える充電量に対応する値に設定しておくことが好ましい。

次の状態として、図６（ａ）に示すように、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されて、昇降手段によってコンテナ１６が地面と離れた直後の状態で、ステップＳ１０５が実施される場合を考える。図５（ａ）の状態から図６（ａ）の状態にいたるまで、クレーン機構の行なう仕事量は０と考えることができ、図６（ｂ）に示すように充電池２７の充電量は１００％とまま変化していない。図５（ａ）に示す状態では、スプレッダ４０に吊り上げられているコンテナ１６の重量を表す重量情報は、重量検出手段４２によって正しく検出される。コンテナ１６の実際の重量３０（ｔ）とすると、重量情報が表す重量も正しく３０（ｔ）となる。なお、高さ検出手段４４によって検出される、スプレッダ４０の高さ情報は０（ｍ）となる。すなわち、制御部７２が受け取る重量情報は３０（ｔ）、また高さ情報は０（ｍ）となる。この場合、図６（ａ）に示す状態に応じて定まる、図６（ａ）に示す状態からの想定必要エネルギー最大値は、図６（ｃ）の斜線領域で示すように、現在スプレッダ４０に固定されている重量３０（ｔ）のコンテナを、スプレッダ４０の現在の高さ０（ｍ）から想定最高到達位置１８（ｍ）まで上昇させる場合に必要なエネルギー量（仕事量）である。このように、スプレッダ４０に固定されたコンテナの実際の重量が、クレーン装置１０で想定されるコンテナの最大重量より小さいので、図６（ａ）に示す状態では、想定必要エネルギー最大値は、クレーン装置１０に応じた最高仕事量よりも小さい。すなわち、図６（ａ）に示す状態では、図５（ａ）に示す状態に比べて、以後の荷役作業を充電池２７に充電された電力のみをもって賄うために必要な充電量に対応する、第２の充電量閾値は小さくすることができる。このため、制御部７２では、第２の充電量閾値を、例えば充電量閾値Ｘ_２＝７０％に変更する。

次の状態として、図７（ａ）に示すように、スプレッダ４０とコンテナ１６とが固定されて、昇降手段によってコンテナ１６が例えば１０（ｍ）上昇している状態で、ステップＳ１０５が実施される場合を考える。図６（ａ）の状態から図７（ａ）の状態にいたるまで、クレーン機構の行なう仕事量は、３０（ｔ）のコンテナを１０（ｍ）だけ持ち上げる仕事量である。図７（ｂ）に示すように充電池２７に充電されている電力の一部は、この仕事に変換されて、例えば６５％まで低減している。図７（ａ）に示す状態では、スプレッダ４０に吊り上げられているコンテナ１６の重量を表す重量情報は、正しく３０（ｔ）となる。なお、高さ検出手段４４によって検出される、スプレッダ４０の高さ情報は１０（ｍ）となる。すなわち、制御部７２が受け取る重量情報は３０（ｔ）、また高さ情報は１０（ｍ）となる。この場合、図７（ａ）に示す状態に応じて定まる、図７（ａ）に示す状態からの想定必要エネルギー最大値は、図７（ｃ）の斜線領域で示すように、現在スプレッダ４０に固定されている重量３０（ｔ）のコンテナを、スプレッダ４０の現在の高さ１０（ｍ）から想定最高到達位置１８（ｍ）まで上昇させる場合に必要なエネルギー量（仕事量）である。スプレッダ４０の高さが、図５（ａ）や図６（ａ）に示す状態に比べて高いので、図７（ａ）に示す状態での想定必要エネルギー最大値は、図６（ａ）に示す状態での想定必要エネルギー最大値よりも小さい。すなわち、図７（ａ）に示す状態では、図６（ａ）に示す状態に比べて、以後の荷役作業を充電池２７に充電された電力のみをもって賄うために必要な充電量に対応する、第２の充電量閾値を、より小さくすることができる。このため、制御部７２では、第２の充電量閾値を、例えば充電量閾値Ｘ_３＝５０％に変更する。

仮に、ステップＳ１０５の充電量閾値の変更を行なわない場合、図７（ａ）に示す状態では、充電池２７の充電量は６５％、第２の充電量閾値が８０％のままである。ステップＳ１０５の充電量閾値の変更を行なわない場合、次のステップＳ１０６において、充電量よりも第２の充電量閾値が大きいと判断され、充電池２７の充電量によって想定必要エネルギー最大値が賄えるにも関わらず、ステップＳ１１２に進んでエンジン２１が駆動状態に制御される。一旦駆動状態に制御されると、コンテナ１６の上昇に必要なエンジン出力が比較的小さい場合など（ステップＳ１２０〜Ｓ１２８の各場合）特に、充電池２７の充電が行なわれる。

これに対し、本実施形態では、図７（ａ）に示す状態では、充電池２７の充電量は６５％に対し、第２の充電量閾値は５０％に変更される。この場合、次のステップＳ１０６において、第２の充電量閾値よりも充電量が大きいと判断され、ステップＳ１０８に進んでエンジンは停止状態のままに制御される。このように、本願発明では、充電量閾値を、スプレッダ４０の高さ情報とコンテナ１６の重量情報とに応じて、現在の状態からの想定必要エネルギー最大値に対応する最適な閾値へと変更するので、エンジンのＯＮ／ＯＦＦ動作の回数を抑えることができる。

ここで、図７（ａ）の状態の次は、図８（ａ）の状態に移行するとする。図８（ａ）に示す状態は、図７（ａ）に示す状態から、スプレッダ４０が水平に移動した後、コンテナ１６が地面まで降下された（スプレッダ４０の高さが０（ｍ）にされた）直後の状態である。図７（ａ）に示す状態から図８（ａ）に示す状態に移動した場合、上述のように、図７（ａ）でコンテナ１６に蓄えられた位置エネルギーが、回生電力として充電池２７に回生される。この場合、水平移動の際に用いたエネルギーやエネルギー変換効率の関係で、多少のエネルギーロスはあるものの、充電池２７の充電量は図８（ｂ）に示すように１００％近くまで回復することが期待される。本願発明のように、充電量閾値を比較的小さく変更したとしても、荷物を吊り上げての上昇と下降とが交互に繰り返される荷役作業において、エンジンの駆動出力と充電池の電力をもってしても次の作業（上昇、または下降）に必要な電力が足りなくなるという不具合は、ほとんど発生することはない。逆に、図７（ａ）の状態から図８（ａ）の状態に移行した際、ステップＳ１０５の充電量閾値の変更を行なわず、エンジンを駆動状態として充電を行なっていると、充電池２７の容量以上に回生される電力が生じ、充電した電力が無駄になる場合が、頻繁に発生することになる。本願発明では、充電量閾値を、スプレッダ４０の高さ情報とコンテナ１６の重量情報とに応じて、現在の状態からの想定必要エネルギー最大値に対応する最適な閾値へと変更するので、このような無駄な電力の発生を抑制することができる。

また、例えば、スプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を載置する面の高さが予め既知である場合など、現在のスプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を載置面まで下降する際に得られる回生電力の大きさを推定することができる。この場合、制御部７２が、現在のスプレッダ４０の高さ（高さ情報）と、スプレッダ４０に固定されているコンテナの重量（重量情報）と、載置面の高さの情報とから、後ほど充電できる回生電力の大きさを推定し、第２の充電量閾値をさらに変更してもよい。例えば、制御部７２では、この回生電力が充電池２７に充電された状態を仮定し、以後の荷役作業を充電池２７に充電されている電力のみをもって賄うために必要な充電量に対応する値に、第２の充電量閾値を変更すればよい。回生電力の考慮に入れることで、第２の充電量閾値は、より小さくすることができ、例えば充電量閾値Ｘ_４＝３０％とすることができる。なお、この場合、スプレッダ４０に固定されたコンテナ１６を載置する面の高さの情報は、例えば入力手段７６によって、操作装置７０の制御部７２に予め入力されていればよい。

上記実施形態では、エンジン２１が停止状態である場合に、スプレッダ４０の高さ情報とコンテナ１６の重量情報とに応じて、第２の充電量閾値を変更する場合について説明した。本発明では、例えば、エンジン２１が駆動状態である場合に、スプレッダ４０の高さ情報とコンテナ１６の重量情報とに応じて、第１の充電量閾値を変更してもよく。この場合も、荷役作業に必要な分以上の電力量が、充電池２７に充電されることを防止するとともに、エンジン２１のＯＮ／ＯＦＦ動作の回数を、必要最低限に抑えることができる。これにより、クレーン装置１０で行なう荷役作業におけるエネルギー効率をより向上させ、エンジン２１の燃費を高めることができ、また、エンジン２１からの排出ガス量も最低限に抑えることができる。

本発明のクレーン装置およびクレーン装置の制御方法によって、荷物をつり上げ、上下・左右・前後に移動させて行なう荷役作業を、比較的高い燃費、かつ比較的低い排出ガス量で実施することができることが確認できる。また、クレーン装置の発電機構を、比較的小型なエンジンで構成できるので、クレーンを比較的安価に構成できるとともに、荷役作業中にエンジンから発する騒音も、比較的小さくすることができることが確認できた。

以上、本発明のクレーン装置およびクレーン装置の制御方法について説明したが、本発明のクレーン装置およびクレーン装置の制御方法は上記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。

（ａ）および（ｂ）は、本発明のクレーン装置の一例を説明する図であり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は概略側面図である。図１に示すクレーン装置において行なわれる情報および電力の受け渡しについて説明する図であり、クレーン装置の一部について説明する概略構成図である。（ａ）および（ｂ）は、図１に示すクレーン装置の制御部が取得する荷役作業負荷情報および充電量情報と、制御部が行なう、発電機構のエンジンの動作制御および放充電機構の放充電動作制御の関係について説明する概略図である。本発明のクレーン装置の制御方法の一例のフローチャートである。図１に示すクレーン装置で行なう荷役作業における、スプレッダとコンテナの状態と、第２充電量閾値の変動と、充電池の充電量の変動について説明する図であり、（ａ）はスプレッダとコンテナの近傍を拡大して示した概略側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す状態で充電池に充電されている電力量の大きさを示す図であり、（ｃ）は（ａ）に示す状態に応じて定まる、（ａ）に示す状態からクレーン機構によって荷役作業を行なった場合に必要な仕事量の最大値の大きさを表す図である。（ａ）〜（ｃ）は、図１に示すクレーン装置で行なう荷役作業における、スプレッダとコンテナの状態と、第２充電量閾値の変動と、充電池の充電量の変動について説明する図であり、図５以降の状態を示している。（ａ）〜（ｃ）は、図１に示すクレーン装置で行なう荷役作業における、スプレッダとコンテナの状態と、第２充電量閾値の変動と、充電池の充電量の変動について説明する図であり、図６以降の状態を示している。（ａ）〜（ｃ）は、図１に示すクレーン装置で行なう荷役作業における、スプレッダとコンテナの状態と、第２充電量閾値の変動と、充電池の充電量の変動について説明する図であり、図７以降の状態を示している。従来のクレーン装置によって荷役作業を行なった際の、エンジン発電機のエンジンの出力の時系列データの一例のグラフである。

符号の説明

１０コンテナ荷役用クレーン
１１車輪
１２クレーンガータ
１４脚部
１５配線
１６コンテナ
２０動力源ユニット
２１エンジン
２２発電機構
２４放充電機構
２６充電量検出手段
２７充電池
２９放充電制御部
３０トロリ
３２横行手段
３４昇降手段
３５横行モータ制御部
３６横行負荷検出手段
３７昇降モータ
３８昇降負荷検出手段
３９昇降モータ制御部
４０スプレッダ
４１回生電力取得手段
４２重量検出手段
４４高さ検出手段
５０車輪走行手段
５２走行モータ
５４走行モータ制御部
５６走行負荷検出手段
７０操作装置
７２制御部
７６入力手段
８０トラック
８４シャーシ

Claims

エンジンを備え、前記エンジンの駆動出力の大きさに応じた電力を発電する発電機構と、
充電池を備え、前記発電機構が発電した電力の少なくとも一部を受け取って前記電力を前記充電池に充電するとともに、充電した前記電力を前記充電池から放電させて出力することが可能な放充電機構と、
前記発電機構および前記放充電機構と接続されており、前記発電機構が発電した電力、および前記充電池から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取り、受け取った電力を動力源として、荷物固定具に固定された荷物を吊り上げて移動させる荷役動作を行なうクレーン機構と、
前記発電機構、前記放充電機構、および前記クレーン機構と接続されており、前記クレーン機構が行う荷役動作において前記クレーン機構が受ける現在の負荷の大きさを表す負荷量情報、および前記充電池の現在の充電量を表す充電量情報を少なくとも取得し、前記負荷量情報と前記充電量情報とに応じて、前記発電機構の前記エンジンの動作状態と前記放充電機構の放充電状態とを少なくとも制御することで、前記クレーン機構が受け取る電力を調整する制御機構とを有し、
前記制御機構は、前記電力の調整の際、前記荷物固定具の現在の高さを表す高さ情報と、前記荷物固定具に固定されている現在の前記荷物の重量を表す重量情報との少なくともいずれか一方を取得し、取得した前記高さ情報および前記重量情報の少なくともいずれか一方に基いて充電量閾値を設定し、
前記充電量情報が前記充電量閾値よりも大きい場合には、前記エンジンの動作状態を停止状態に制御し、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記充電池から放電された電力のみを受け取らせ、
前記充電量情報が前記充電量閾値よりも小さい場合には、前記エンジンの動作状態を駆動状態に制御し、さらに、
前記負荷量情報が前記エンジンの駆動出力の最大値に対応する第１の負荷閾値よりも大きいときに、前記エンジンを、前記最大値に対応する出力で駆動させるとともに、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記発電機構が発電した電力および前記充電池から放電された電力の双方を受け取らせ、
前記負荷量情報が、前記第１の負荷閾値以下でかつ前記エンジンの熱効率が所定の値以上となる場合に必要な前記エンジンの駆動出力のうちの最小値に対応する第２の負荷閾値以上のときに、前記エンジンを、前記最大値と前記最小値の間の一定出力で駆動させ、前記負荷量情報が前記一定出力以上のときは前記充電池に充電した前記電力を放電させて前記エンジンからの前記一定出力と前記充電池から放電された電力の双方を前記クレーン機構に受け取らせ、前記負荷量情報が前記一定出力より小さいときは前記エンジンからの前記一定出力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させ、
前記負荷量情報が、前記第２の負荷閾値よりも小さく且つ荷役作業が全く無い状態に対応する第３の負荷閾値より大きいときに、前記エンジンを前記最小値に対応する出力で駆動させて前記発電機構が発電した電力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させることを特徴とするクレーン装置。
前記制御機構は、取得した前記高さ情報が表す前記荷物固定具の現在の高さがより高いほど、前記充電量閾値をより低く設定することを特徴とする請求項１記載のクレーン装置。
前記クレーン機構は、前記荷物固定具の現在の高さを検出して前記高さ情報を出力する高さ検出手段と、前記荷物の重量を検出して前記重量情報を出力する重量検出手段とを備え、
前記制御機構は、前記高さ検出手段から出力された前記高さ情報と、前記重量検出手段から出力された前記重量情報とを取得することを特徴とする請求項１または２記載のクレーン装置。
前記制御機構では、前記充電量閾値を、さらに前記エンジンの現在の動作状態に応じて変更して設定し、現在の前記エンジンの動作状態が駆動状態である場合に比べて、現在の前記エンジンの動作状態が停止状態である場合の方が、前記充電量閾値をより小さい値に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のクレーン装置。
前記制御機構は、前記充電量情報が前記充電量閾値よりも小さく、前記負荷量情報が、前記第３の負荷閾値以下のときに、前記クレーン機構で発生した回生電力を前記充電池に充電させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のクレーン装置。
エンジンを備え、前記エンジンの駆動出力の大きさに応じた電力を発電する発電機構と、充電池を備え、前記発電機構が発電した電力の少なくとも一部を受け取って前記電力を前記充電池に充電するとともに、充電した前記電力を前記充電池から放電させて出力することが可能な放充電機構と、前記発電機構および前記放充電機構と接続されており、前記発電機構が発電した電力、および前記充電池から放電された電力の少なくともいずれか一方を受け取り、受け取った電力を動力源として、荷物固定具に固定された荷物を吊り上げて移動させる荷役動作を行なうクレーン機構を有するクレーン装置の制御方法であって、
前記クレーン機構が行う荷役動作において前記クレーン機構が受ける現在の負荷の大きさを表す負荷量情報、および前記充電池の現在の充電量を表す充電量情報を少なくとも取得するステップと、
前記負荷量情報と前記充電量情報とに応じて、前記発電機構の前記エンジンの動作状態と前記放充電機構の放充電動作状態とを少なくとも制御することで、前記クレーン機構が受け取る電力を調整するステップと、を有し、
前記調整ステップでは、前記荷物固定具の現在の高さを表す高さ情報と、前記荷物の重量を表す重量情報との少なくともいずれか一方を取得し、取得した前記高さ情報および前記重量情報の少なくともいずれか一方に基いて充電量閾値を設定し、
前記充電量情報が前記充電量閾値よりも大きい場合には、前記エンジンの動作状態を停止状態に制御し、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記充電池から放電された電力のみを受け取らせ、
前記充電量情報が前記充電量閾値よりも小さい場合には、前記エンジンの動作状態を駆動状態に制御し、さらに、
前記負荷量情報が前記エンジンの駆動出力の最大値に対応する第１の負荷閾値よりも大きいときに、前記エンジンを、前記最大値に対応する出力で駆動させるとともに、前記充電池に充電した前記電力を放電させて、前記クレーン機構に、前記発電機構が発電した電力および前記充電池から放電された電力の双方を受け取らせ、
前記負荷量情報が、前記第１の負荷閾値以下でかつ前記エンジンの熱効率が所定の値以上となる場合に必要な前記エンジンの駆動出力のうちの最小値に対応する第２の負荷閾値以上のときに、前記エンジンを、前記最大値と前記最小値の間の一定出力で駆動させ、前記負荷量情報が前記一定出力以上のときは前記充電池に充電した前記電力を放電させて前記エンジンからの前記一定出力と前記充電池から放電された電力の双方を前記クレーン機構に受け取らせ、前記負荷量情報が前記一定出力より小さいときは前記エンジンからの前記一定出力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させ、
前記負荷量情報が、前記第２の負荷閾値よりも小さく且つ荷役作業が全く無い状態に対応する第３の負荷閾値より大きいときに、前記エンジンを前記最小値に対応する出力で駆動させて前記発電機構が発電した電力を前記クレーン機構に受け取らせるとともに剰余電力を前記充電池に充電させることを特徴とするクレーン装置の制御方法。