JP6644955B2 - クレーン装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様は、クレーン装置に関する。

従来、ワイヤーロープにより巻き上げ又は巻き下げが可能であり、被搬送物の荷役を行う荷役部を備えたクレーン装置が知られている。例えば、コンテナを被搬送物とするコンテナ荷役用のクレーン装置であって、荷役部として特許文献１に記載されているようなスプレッダを備えたクレーン装置が知られている。特許文献１に記載のスプレッダでは、平面視略矩形状のスプレッダ本体部の四隅に対応する位置に、スプレッダの下方に位置するコンテナを撮影するためのカメラが取り付けられている。

カメラは、バネによって支持されており、カメラの周囲に障害物が存在しない状態では、スプレッダが係止するコンテナの投影面積よりも外側にカメラが張り出されている。カメラが障害物に接触した場合には、当該障害物からの外力を受けてバネが縮退することにより、スプレッダが係止するコンテナの投影面積よりも内側にカメラが退避される。

特開２００３−５４８７１号公報

上記特許文献１に記載された技術のように、カメラ等の撮像手段が障害物に接触することにより当該撮像手段が張り出し位置から退避される場合、撮像手段が障害物に接触する際の衝撃により、障害物を傷付ける可能性、及び、撮像手段が壊れる可能性がある。また、撮像手段が障害物に接触する際に撮像手段が振動するので、撮像手段による映像に乱れが生じ、スプレッダの下方に位置するコンテナの周囲を当該映像によって視認することが困難となる。更に、障害物に接触する際の衝撃によってスプレッダ全体も揺れるので、スプレッダによるコンテナの荷役が困難となり、スプレッダ全体の揺れが収まるまで待たなければコンテナの荷役を行うことができないという問題がある。

そこで本発明の一態様は、撮像手段を障害物と接触させることなく障害物から退避させることができるクレーン装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様のクレーン装置は、ワイヤーロープにより巻き上げ又は巻き下げが可能であり、被搬送物の荷役を行う荷役部と、荷役部に取り付けられ、荷役部の周囲を撮像可能な撮像手段と、撮像手段の周囲の障害物を検知する障害物検知部と、撮像手段の姿勢を制御する制御部と、を備え、撮像手段は、荷役部から水平方向において張り出す方向へ位置する第１の姿勢と、第１の姿勢に比して荷役部から水平方向において張り出さない位置である第２の姿勢と、で変更可能であり、制御部は、障害物検知部により検知された障害物から撮像手段までの距離が予め定められた所定の範囲内に入った場合、撮像手段を第１の姿勢から第２の姿勢へ変更させる。

このクレーン装置では、障害物検知部により検知された障害物から撮像手段までの距離が予め定められた所定の範囲内に入った場合、制御部によって撮像手段が第１の姿勢から第２の姿勢へ変更される。これにより、撮像手段から障害物までの距離が所定の範囲内となると、撮像手段は、荷役部から水平方向において張り出された第１の姿勢に比して、荷役部から水平方向において張り出さないように位置する。よって、撮像手段を障害物と接触させることなく障害物から退避させることができる。このように、撮像手段が障害物と接触しないので、障害物を傷付けること、及び、撮像手段が壊れることを防止することができる。また、障害物と接触せず撮像手段が振動することがないので、撮像手段による映像に乱れが生じ難く、荷役部の下方に位置する被搬送物の周囲を当該映像によって好適に視認することができる。更に、障害物と接触せず荷役部全体が揺れることがないので、荷役部全体の揺れが収まることを待つことなく荷役部による被搬送物の荷役を行うことができる。

また、本発明の一態様のクレーン装置において、制御部は、荷役部の移動速度及び障害物検知部により検知された障害物に基づいて、撮像手段が障害物に衝突するまでの衝突仮想時間を算出し、算出された算出値が予め定められた時間以下となった場合には、撮像手段を第１の姿勢から第２の姿勢へ変更させてもよい。この場合、制御部によって、撮像手段が障害物に衝突するまでの衝突仮想時間が算出され、算出された算出値が予め定められた時間以下となった場合には、接触のおそれがあるとして、撮像手段が第１の姿勢から第２の姿勢へ変更される。これにより、撮像手段が障害物に衝突する前に、第１の姿勢に比して荷役部から水平方向において張り出さないように撮像手段を位置させることができる。よって、撮像手段を確実に障害物と接触させることなく障害物から退避させることができる。

また、本発明の一態様のクレーン装置において、制御部は、撮像手段から障害物の側面までの水平方向における距離が、予め定められた第１の閾値以下となり、且つ、撮像手段から障害物の側面の上端までの鉛直方向における距離が、予め定められた第２の閾値以下となった場合、撮像手段を、第１の姿勢から第２の姿勢へ変更させてもよい。この場合、撮像手段から障害物の側面までの水平方向における距離が、予め定められた第１の閾値以下となり、且つ、撮像手段から障害物の側面の上端までの鉛直方向における距離が、予め定められた第２の閾値以下となった場合には、接触のおそれがあるとして、制御部によって、撮像手段が第１の姿勢から第２の姿勢へ変更される。これにより、撮像手段が障害物に衝突する前に、第１の姿勢に比して荷役部から水平方向において張り出さないように撮像手段を位置させることができる。よって、撮像手段を確実に障害物と接触させることなく障害物から退避させることができる。

また、本発明の一態様において、岸壁上を所定方向へ走行可能な走行脚部と、走行脚部から所定方向と交差する方向へ張り出したガーダーと、ガーダーに沿って横行可能なトロリーと、を備え、荷役部は、トロリーからワイヤーロープを介して吊り下げられ、岸壁に横付けされた船舶内に載置された被搬送物を係止可能なスプレッダであってもよい。この構成のクレーン装置は、例えば、岸壁に横付けされた船舶内に載置された被搬送物であるコンテナを吊り上げる際又は当該船舶にコンテナを積み付ける際に適用することができる。このようにコンテナを吊り上げる際又はコンテナを積み付ける際には、船舶内のコンテナ固定ガイド又は船舶の側壁等の障害物との隙間や障害物となる他のコンテナとの隙間が狭く、障害物と接触し易いので、前述した構成のクレーン装置を適用することが有効である。

本発明の一態様によれば、撮像手段を障害物と接触させることなく障害物から退避させることができるクレーン装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るクレーン装置を備えたクレーン設備の全体構成を説明する図である。 図２は、スプレッダを示す斜視図である。 図３は、撮像手段の位置を変更するスライド機構を説明するための概念図である。 図４は、第１実施形態に係るクレーン装置の構成を機能的に示すブロック図である。 図５は、第１実施形態に係るクレーン装置における制御部の動作を示すフローチャートである。 図６は、図５に続くフローチャートである。 図７は、第２実施形態に係る制御部の制御による撮像手段の位置変化を説明するための概念図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明に係るクレーン装置の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本発明の第１実施形態に係るクレーン装置の概要を説明する。図１は、第１実施形態に係るクレーン装置を備えたクレーン設備の全体構成を説明する図である。

図１に示されるように、クレーン設備１００は、岸壁５１に横付けされたコンテナ船５０（船舶）内に載置されたコンテナＣ（被搬送物）の搬送を行うクレーン装置１を備える。コンテナＣは、ＩＳＯ規格コンテナ等のコンテナである。コンテナＣは、長尺の直方体状を呈し、その長手方向において例えば２０フィート、４０フィートといった所定の長さを有している。クレーン装置１は、ここでは、橋形クレーンである。クレーン装置１は、脚構造部１１と、ガーダー１２と、トロリー７と、運転室１４と、スプレッダ１０（荷役部）と、を備えている。

脚構造部１１（走行部）は、岸壁５１の地上に設置され、前後方向視（走行方向視）においてＨ形を呈し、上方に延伸しながらクレーン装置１全体を支持する。脚構造部１１は、左右一対を成し、基端に走行装置１１ａをそれぞれ有している。走行装置１１ａは、走行モータの駆動により、地上に設けられたレールに沿って所定方向（前後方向：以下、「走行方向」とする）へ走行する。これにより、脚構造部１１は、岸壁５１上を走行方向へ走行可能とされている。

ガーダー１２は、脚構造部１１から、水平方向において走行方向と交差する方向（図１の紙面左右方向）へ張り出している。ガーダー１２は、脚構造部１１に支持された状態で、コンテナ船５０の上方において岸壁５１よりもコンテナ船５０側に延伸している。すなわち、ガーダー１２は、岸壁５１から海上へ張り出している。

トロリー７は、ガーダー１２に沿って横行可能とされている。トロリー７は、横行モータの駆動によって横行する。トロリー７の移動に伴って、ガーダー１２の延伸方向に運転室１４及びスプレッダ１０が移動可能とされている。トロリー７は、ドラム駆動モータにより正逆回転する不図示のドラムを備え、ドラムに掛け回されたワイヤーロープ９を介してスプレッダ１０を吊り下げている。上記の走行モータ、横行モータ、及びドラム駆動モータは、駆動部２３（図４参照）として機能し、制御部３０（図４参照）によってその動作が制御される。

運転室１４には、クレーン装置１を操作する運転者が搭乗する。運転室１４の詳細については後述する。スプレッダ１０は、トロリー７からワイヤーロープ９を介して吊り下げられ、ワイヤーロープ９により巻き上げ又は巻き下げが可能とされている。スプレッダ１０は、吊り上げようとするコンテナＣを係止可能であり、コンテナＣの荷役を行う。スプレッダ１０は、ワイヤーロープ９が掛け回されたシーブ１８（図２参照）を介して吊り下げられ、トロリー７のドラムが正逆回転することにより昇降可能である。

次に、図２を参照して、スプレッダ１０の詳細な構成について説明する。図２は、スプレッダ１０の斜視図である。図２に示されるように、スプレッダ１０は、スプレッダ本体部１５と、ガイド（案内部）１７と、ロックピン１６と、位置検出部２１と、撮像手段２２と、を有している。

スプレッダ本体部１５は、平面視においてコンテナＣの上面の形状と略同一の形状を呈している。スプレッダ本体部１５は、長手方向における中央部の上側に、ワイヤーロープ９が掛け回される前述したシーブ１８を有している。スプレッダ本体部１５は、コンテナＣをスプレッダ１０が係止する際に当該コンテナＣ上に位置する。

スプレッダ本体部１５は、スプレッダ本体部１５の長手方向の両端に設けられた収納部１５ａと、スプレッダ本体部１５の長手方向の両端で収納部１５ａに対応する短手方向の両端に設けられた開口部１５ｂと、を有している。収納部１５ａは、箱状を呈しており、位置検出部２１及び撮像手段２２を内部に収納可能とされている。開口部１５ｂは、スプレッダ本体部１５の側面１５ｃ，１５ｄにおける収納部１５ａが設けられた位置に開口された穴であり、位置検出部２１及び撮像手段２２が通過可能とされている。

ガイド１７は、スプレッダ１０により取得されるべき目標のコンテナＣ（以下、「目標コンテナ」という。）をスプレッダ１０が取得する場合において、スプレッダ１０が下降する際に、スプレッダ本体部１５を目標コンテナ上に案内する。ガイド１７は、水平方向におけるスプレッダ本体部１５の短手方向の一端部及び他端部のそれぞれにおいて、長手方向の両端付近のそれぞれに設けられている。すなわち、ガイド１７は、スプレッダ本体部１５の四隅でスプレッダ本体部１５の短手方向の外側に設けられている。ガイド１７は、スプレッダ本体部１５の側面１５ｃ，１５ｄよりも外側に位置している。ガイド１７は、スプレッダ本体部１５の側面１５ｃ，１５ｄよりも内側に退避可能とされており、例えば、積み付けられたコンテナＣに対してスプレッダ１０により吊り上げられたコンテナＣを隙間なく載置する際にガイド１７を退避させる。具体的には、スプレッダ本体部１５の上方へガイド１７を移動させた際、ガイド１７は、平面視でスプレッダ本体部１５よりも内側へ移動するようになっている。

ガイド１７は、その先端部１７ａにテーパ面１７ｂを有する。ガイド１７は、目標コンテナと当該目標コンテナに対して水平方向に隣り合って載置された別のコンテナＣとの隙間に進入することにより、目標コンテナの上面の縁部にテーパ面１７ｂを当接させ、当該縁部からの反力を受けて（案内されて）スプレッダ本体部１５を目標コンテナの直上に案内する。

ロックピン１６は、コンテナＣを係止するための機構である。ロックピン１６は、スプレッダ本体部１５の下面側に、スプレッダ本体部１５から下側に突出して設けられている。ロックピン１６は、スプレッダ１０がコンテナＣを係止する際に当該コンテナＣの孔部（不図示）に対応する位置であって、且つ、ガイド１７の位置よりも水平方向におけるスプレッダ本体部１５の中央側に設けられている。ロックピン１６は、例えばツイストピンであって、上下方向に延在する軸線回りに回動可能な係止片（不図示）を下端に含む。ロックピン１６は、コンテナＣの上面の四隅に形成された孔部を通して進入すると共に係止片を回動させることにより、コンテナＣに係合可能である。

位置検出部２１は、測定対象物の二次元座標データを取得可能な装置である。本実施形態では、位置検出部２１として、レーザセンサを用いている。より具体的には、位置検出部２１は、レーザ光が測定対象物で反射して戻って来るまでの時間に基づいて、測定対象物までの距離を算出する。そして、位置検出部２１は、測定対象物までの距離とレーザ光の照射角度とによって着光点の座標を求め、その情報を制御部３０に出力する。なお、位置検出部２１は、測定対象物の二次元座標データに限られず、三次元座標データ又は一次元座標データを取得可能な装置であってもよい。

位置検出部２１は、スプレッダ本体部１５の側面１５ｃ，１５ｄに設けられている。具体的には、位置検出部２１は、水平方向におけるスプレッダ本体部１５の短手方向の一端部及び他端部のそれぞれにおいて、長手方向の両端付近のそれぞれに設けられている。各位置検出部２１は、撮像手段２２に取り付けられ、撮像手段２２と共にスプレッダ本体部１５の開口部１５ｂを通過可能である。

位置検出部２１は、後述する電動シリンダ４０（図３参照）の駆動により、撮像手段２２と共にスライド移動させられる。位置検出部２１及び撮像手段２２は、電動シリンダ４０の駆動により、開口部１５ｂを通って収納部１５ａの外部へ出されると共に、開口部１５ｂを通って収納部１５ａの内部に収納される。

位置検出部２１は、スプレッダ本体部１５の下部に位置するコンテナＣを検出し、検出したコンテナＣの位置を計測する。また、位置検出部２１は、撮像手段２２の周囲の障害物を検知し、検知した障害物の位置を計測する。障害物には、例えば、コンテナ船５０内のコンテナ固定ガイド、コンテナ船５０の側壁、又はコンテナ船５０に積まれたコンテナＣ等が含まれる。位置検出部２１は、障害物検知部２５（図４参照）として機能し、計測結果を制御部３０に送信する。なお、本実施形態では位置検出部２１がスプレッダ１０に設けられている例を説明するが、この例に限られず、位置検出部２１は例えばトロリー７に設けられていてもよい。また、位置検出部２１は、測定対象物の座標データを取得できるのであればレーザセンサに限定されず、他の方式のもの（例えば、光学式カメラ等）を用いても良い。更に、位置検出部２１は、複数の方式のものを併用（例えば、レーザセンサと光学式カメラとを併用）してもよい。

撮像手段２２は、スプレッダ１０の周囲を撮像可能なカメラであって、例えば動画撮影が可能なビデオカメラである。撮像手段２２は、位置検出部２１と同様、スプレッダ本体部１５の側面であって、スプレッダ本体部１５の開口部１５ｂに対応する位置に設けられている。撮像手段２２は、スプレッダ本体部１５の収納部１５ａ内に設けられた電動シリンダ４０（図３参照）のロッド４２に固定されている。なお、図２において、紙面手前側の撮像手段２２については電動シリンダ４０のロッド４２を図示しているが、紙面奥側の撮像手段２２については図示すると煩雑になるため、電動シリンダ４０の図示を省略している。

図３は、撮像手段２２の位置を変更する電動シリンダ４０を説明するための概念図である。なお、図３では、撮像手段２２による撮像範囲を灰色で塗りつぶして模式的に示している。電動シリンダ４０は、撮像手段２２をスライド移動させるためのスライド機構である。図３に示されるように、電動シリンダ４０は、電気駆動のシリンダであって、例えば、筒状のシリンダ本体部４１と、シリンダ本体部４１に対して進退可能なロッド４２と、を有している。進退可能とは、ロッド４２が、シリンダ本体部４１の外側に軸方向に伸びるように突出する（進行する）と共に、シリンダ本体部４１の内部に引っ込む（退行する）ことができることを意味する。

電動シリンダ４０は、例えば不図示の電動モータを備えている。ロッド４２は、電動モータの駆動により水平方向に進行すると共に退行する。ロッド４２の進行及び退行によって、ロッド４２に取り付けられた撮像手段２２及び位置検出部２１は、開口部１５ｂを通って収納部１５ａの外部へ出されると共に、開口部１５ｂを通って収納部１５ａの内部に収納される。ロッド４２が水平方向に進行及び退行するので、ロッド４２に取り付けられた撮像手段２２及び位置検出部２１も水平方向を保ったままスライド移動する。よって、撮像手段２２の視線を常に下方に向かせた状態で好適に視認することができる。

ロッド４２の進行及び退行により、撮像手段２２は、最大張り出し位置と最大退避位置との間で移動可能とされている。最大張り出し位置とは、スプレッダ１０から張り出した位置であって、電動シリンダ４０のロッド４２が最大限に進行した位置となることにより撮像手段２２が最もスプレッダ１０から離れる位置である。最大退避位置とは、電動シリンダ４０のロッド４２が最大限に退行した位置となることにより、スプレッダ１０の周囲の障害物から撮像手段２２が最大限に退避された位置である。本実施形態において、最大退避位置は、撮像手段２２がスプレッダ本体部１５の収納部１５ａに収納される位置（以下、「収納位置」とする。）である。

撮像手段２２は、スプレッダ１０から水平方向において張り出す方向へ位置する第１の姿勢と、第１の姿勢に比してスプレッダ１０から水平方向において張り出さない位置である第２の姿勢と、で変更可能とされている。第１の姿勢とは、例えば、平面視でスプレッダ１０よりも外側に位置することであり、換言すれば、スプレッダ１０が係止するコンテナＣの投影面積よりも外側に位置することをいう。第２の姿勢とは、第１の姿勢と比較するとスプレッダ１０からの水平方向における張り出しが少ない位置であり、スプレッダ１０から水平方向において張り出していない位置であること（スプレッダ１０が係止するコンテナＣの投影面積よりも内側に位置すること）を含む。

撮像手段２２は、スプレッダ１０の下方に位置するコンテナＣ及び当該コンテナＣの周囲を撮像する。撮像手段２２により撮像された映像は、運転室１４におけるモニタ２９（図４参照）に映し出され、運転者に提供される。撮像手段２２は、撮像した映像を制御部３０に送信する。撮像手段２２及び電動シリンダ４０は、撮像部２６（図４参照）として機能し、制御部３０によって制御される。

次に、クレーン装置１の機能的な構成について図４を参照して説明する。図４は、クレーン装置１の構成を機能的に示すブロック図である。図４に示されるように、クレーン装置１は、駆動部２３と、荷役動作部２４と、障害物検知部２５と、撮像部２６と、記憶部２７と、制御部３０と、運転室１４と、を備えている。

駆動部２３は、前述した走行モータ、横行モータ、及びドラム駆動モータ等に相当する。荷役動作部２４は、前述したスプレッダ１０が備えるガイド１７及びロックピン１６等に相当する。障害物検知部２５は、前述した位置検出部２１に相当する。撮像部２６は、前述した撮像手段２２及び電動シリンダ４０に相当する。

制御部３０は、例えば、運転室１４の操作器２８から送信された情報に基づき、駆動部２３及び荷役動作部２４の動作を制御する。具体的には、制御部３０は、運転室１４の操作器２８から送信された情報に基づき、前述した走行モータ、横行モータ、及びドラム駆動モータ等の動作を制御すると共に、荷役動作部２４のガイド１７及びロックピン１６等の動作を制御する。

また、制御部３０は、障害物検知部２５により検知された障害物から撮像手段２２までの距離が予め定められた所定の範囲内に入った場合には、撮像部２６を制御し、撮像手段２２を第１の姿勢から第２の姿勢へ変更させる。

具体的には、制御部３０は、衝突判定部３１と、撮像手段姿勢変更司令部３２と、を有している。衝突判定部３１は、障害物検知部２５からの検出結果に基づき、障害物検知部２５により検知された障害物から撮像手段２２までの距離が予め定められた所定の範囲内に入ったか否かを判定する。予め定められた所定の範囲内とは、撮像手段２２と障害物が近接し、撮像手段２２が障害物に衝突する可能性のある範囲内である。衝突とは、互いに強い力を及ぼし合うようにぶつかることだけでなく、例えば、互いに接触することも含む。

撮像手段姿勢変更司令部３２は、衝突仮想時間の算出値が、予め定められた時間以下であると衝突判定部３１により判定された場合には、障害物検知部２５により検知された障害物から撮像手段２２までの距離が所定の範囲に入ったものとして、撮像部２６に含まれる電動シリンダ４０の動作を制御し、撮像手段２２の姿勢を制御する。具体的には、撮像手段姿勢変更司令部３２は、電動シリンダ４０を駆動させることにより、撮像手段２２を第１の姿勢から第２の姿勢へ変更させる。予め定められた時間とは、例えば撮像手段２２が第１の姿勢から第２の姿勢まで移動するのに要する時間（撮像手段２２の姿勢変化に要する時間）に対して多少余裕を持って設定された時間（以下、「設定移動時間」とする。）である。制御部３０の動作の詳細は、フローチャートを用いて後述する。

運転室１４は、運転者がクレーン装置１を操作するための操作器２８と、撮像手段２２により撮像された映像を運転者が見るためのモニタ２９と、を有している。運転者は、モニタ２９に映し出された映像を見て、操作器２８を操作する。運転者が操作器２８を操作することにより操作器２８に入力された情報は、制御部３０に送信される。モニタ２９は、撮像手段２２により撮像された映像を、制御部３０を介して受信し、当該映像を映し出す。

記憶部２７は、各種情報を記憶する部分であり、メモリ等によって構成される。記憶部２７は、障害物検知部２５によって検知された障害物の位置を、制御部３０を介して取得し、取得した障害物の位置を記憶する。例えば、記憶部２７は、撮像手段２２が撮像手段姿勢変更司令部３２により収納位置に移動させられる直前に障害物検知部２５によって検知された障害物の位置を記憶する。

次に、クレーン装置１における制御部３０の動作について、図２及び図４に加え、図５及び図６を参照して説明する。図５及び図６は、クレーン装置１によるコンテナＣの荷役の動作を示すフローチャートである。

図５に示されるフローチャートが開始される前に、撮像手段２２は、中間位置にあるとする。中間位置とは、前述した最大張り出し位置と収納位置との間の位置であって、スプレッダ１０から水平方向において張り出しているが、前述した最大張り出し位置よりもスプレッダ１０側の位置である。中間位置は、最大張り出し位置と収納位置との丁度中間の位置に限られず、最大張り出し位置よりもスプレッダ１０側であればよい。なお、図２においては、ロックピン１６を見易くするために、撮像手段２２を中間位置よりも収納位置側に示している。

図５に示されるフローチャートが開始される前には、撮像手段２２の第１の姿勢が中間位置であるので、撮像手段２２の第２の姿勢は、中間位置よりもスプレッダ１０側の位置であって、例えば収納位置が相当する。なお、撮像手段２２の第１の姿勢が最大張り出し位置である場合には、撮像手段２２の第２の姿勢は、最大張り出し位置よりもスプレッダ１０側の位置であって、例えば中間位置及び収納位置が相当する。

撮像手段２２は、中間位置において、スプレッダ１０の下方に位置するコンテナＣ及び当該コンテナＣの周囲を撮像する。撮像手段２２により撮像された映像は、運転室１４におけるモニタ２９にリアルタイムで映し出される。運転者は、モニタ２９に映し出された映像を見ながら、クレーン装置１を操作する。

図５に示されるように、まず、障害物検知部２５として機能する位置検出部２１によるエリア監視が開始される（ステップＳ１）。具体的には、位置検出部２１は、撮像手段２２の周囲の障害物を検知し、検知した障害物の位置を計測する。続いて、制御部３０は、スプレッダ１０の速度の移動速度目標値及び実測値を取得する（ステップＳ２）。このとき、制御部３０は、運転室１４の移動速度指令生成部（不図示）から、予め設定された移動速度目標値を示す情報を受信することにより、移動速度目標値を取得する。また、制御部３０は、スプレッダ１０の速度の実測値を示す情報を受信することにより、スプレッダ１０の速度の実測値を取得する。スプレッダ１０の速度の実測値は、例えば、スプレッダ１０に取り付けられた速度センサ（不図示）により計測された値であってもよく、スプレッダ１０を昇降するドラムの回転速度に基づき計測された値であってもよい。制御部３０は、スプレッダ１０の速度の実測値を、計測される度に取得してもよいし、所定間隔毎に取得してもよい。

続いて、衝突判定部３１は、ステップＳ２において取得したスプレッダ１０の速度と、位置検出部２１により検知された障害物の位置とに基づき、スプレッダ１０が障害物に衝突するまでにかかると想定される時間である衝突仮想時間（以下、単に「衝突仮想時間」とする。）を算出する（ステップＳ３）。このとき、スプレッダ１０の速度としては、例えば、ステップＳ２において取得した移動速度目標値及び実測値のうちの何れかが用いられる。例えば、スプレッダ１０の速度のより正確な値として実測値を用いてもよいし、スプレッダ１０の速度の実測値の測定エラーが生じた場合には移動速度目標値を用いてもよい。

続いて、衝突判定部３１は、衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が最大張り出し位置から中間位置まで移動するのに要する時間に対して長いか否かを判定する（ステップＳ４）。撮像手段２２が最大張り出し位置から中間位置まで移動するのに要する時間は、前述した設定移動時間である。当該設定移動時間を示す情報は、例えば、運転室１４から制御部３０に送信される。なお、本実施形態では、撮像手段２２の姿勢変化を最大張り出し位置、中間位置、及び収納位置の三段階としているが、これに限られず、最大張り出し位置及び収納位置の二段階、中間位置及び収納位置の二段階としてもよく、四段階以上の変化としてもよく、連続的な変化としてもよい。

衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が最大張り出し位置から中間位置まで移動するのに要する時間よりも長い場合（ステップＳ４；ＹＥＳ）、撮像手段姿勢変更司令部３２は、撮像手段２２を最大張り出し位置に移動させる（ステップＳ５）。なお、ステップＳ５において撮像手段２２を最大張り出し位置に移動させるとは、ステップＳ５の前に撮像手段２２が最大張り出し位置以外にある場合に最大張り出し位置に移動させることだけでなく、ステップＳ５の前に撮像手段２２が最大張り出し位置にある場合に撮像手段２２を最大張り出し位置の状態のままとすることを含む。ステップＳ５の後、ステップＳ２に戻る。ステップＳ５により移動した撮像手段２２は、最大張り出し位置において、スプレッダ１０の下方に位置するコンテナＣ及び当該コンテナＣの周囲を撮像する。

また、衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が最大張り出し位置から中間位置まで移動するのに要する時間以下である場合（ステップ４；ＮＯ）、撮像手段２２を移動させずにステップＳ６に移行する。

続いて、衝突判定部３１は、衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間に対して長いか否かを判定する（ステップＳ６）。撮像手段２２が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間は、前述した設定移動時間である。衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間よりも長い場合（ステップＳ６；ＹＥＳ）、撮像手段姿勢変更司令部３２は、撮像手段２２を中間位置に移動させる（ステップＳ７）。なお、ステップＳ７において撮像手段２２を中間位置に移動させるとは、ステップＳ７の前に撮像手段２２が中間位置以外にある場合に中間位置に移動させることだけでなく、ステップＳ７の前に撮像手段２２が中間位置にある場合に撮像手段２２を中間位置の状態のままとすることを含む。ステップＳ７の後、ステップＳ２に戻る。

衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間以下である場合（ステップＳ６；ＮＯ）、撮像手段２２を収納位置に退避させる必要があるとして、ステップＳ８に移行する。続いて、記憶部２７は、エリア監視情報を一時記憶する（ステップＳ８）。具体的には、記憶部２７は、ステップＳ９に移行する前に位置検出部２１によって検知された障害物の位置を記憶する。続いて、撮像手段姿勢変更司令部３２は、撮像手段２２を収納位置に移動する（ステップＳ９）。このとき、撮像手段２２に取り付けられた位置検出部２１も撮像手段２２と共に収納位置に移動する。これにより、撮像手段２２及び位置検出部２１が収納部１５ａに収納される。撮像手段２２が収納部１５ａに収納された後は、運転者は、モニタ２９の映像を見る代わりに運転室１４から運転者が目視してもよいし、トロリー７等に取り付けられた別の撮像手段による映像が映し出されたモニタ２９を見てもよい。

続いて、ステップＳ８において記憶された障害物の位置に対して、スプレッダ１０の位置監視を継続する（ステップＳ１０）。具体的には、スプレッダ１０を昇降するドラムの巻き上げ又は巻き下げ長さ等に基づきスプレッダ１０の位置を検出する。なお、例えば位置検出部２１がトロリー７に設けられている場合には、ステップＳ１０において、トロリー７に設けられた位置検出部２１によってスプレッダ１０の位置を検出してもよい。

続いて、衝突判定部３１は、スプレッダ１０の速度と、位置検出部２１により検知された障害物の位置とに基づき、衝突仮想時間を算出する（ステップＳ１１）。このとき、例えばスプレッダ１０の速度としては実測値が用いられる。また、このとき、位置検出部２１は収納部１５ａに収納されているので、障害物の位置としては、ステップＳ８において記憶部２７により記憶された障害物の位置が用いられる。なお、位置検出部２１が撮像手段２２ではなくトロリー７等の他の部分に設けられている場合には、トロリー７等に設けられた位置検出部２１により検知された障害物の位置がステップＳ１１において用いられてもよい。このように位置検出部２１がトロリー７に設けられる場合には、記憶部２７により障害物の位置を記憶する必要がない。

ここで、例えば、スプレッダ１０を昇降するドラムの巻き上げ又は巻き下げ速度が遅くなることによりスプレッダ１０の速度が遅くなった場合、ステップＳ１１における衝突仮想時間の算出値は、スプレッダ１０が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間に対して長くなる可能性がある。そのため、続くステップＳ１２において衝突判定部３１による判定が再度行われる。具体的には、衝突判定部３１は、ステップＳ１１による衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間に対して長いか否かを判定する（ステップＳ１２）。衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２が中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間よりも長い場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）には、撮像手段２２を収納位置から中間位置に移動することが可能であるとして、ステップＳ１３に移行する。

続いて、記憶部２７は、位置検出部２１によるエリア監視を再開するため、エリア監視情報の記憶をリセットする（ステップＳ１３）。具体的には、記憶部２７は、ステップＳ９に移行する前に位置検出部２１によって検知された障害物の位置を記憶した情報を削除する。続いて、撮像手段姿勢変更司令部３２は、撮像手段２２を中間位置に移動させる（ステップＳ１４）。このとき、撮像手段２２の移動と共に位置検出部２１も中間位置に移動する。そして、ステップＳ１に戻り、位置検出部２１によるエリア監視を再度開始する。

また、衝突仮想時間の算出値が、撮像手段２２を中間位置から収納位置まで移動するのに要する時間以下である場合（ステップＳ１２；ＮＯ）には、撮像手段２２を収納位置の状態のまま維持して、ステップＳ１０に戻る。以上の制御部３０の動作が繰り返し行われ、クレーン装置１の積み付け又は吊り上げが完了すると同時に、制御部３０の動作も終了する。

以上、本実施形態に係るクレーン装置１によれば、位置検出部２１により検知された障害物から撮像手段２２までの距離が予め定められた所定の範囲内に入った場合、制御部３０によって撮像手段２２が第１の姿勢から第２の姿勢へ変更される。これにより、撮像手段２２から障害物までの距離が所定の範囲内となると、撮像手段２２は、スプレッダ１０から水平方向において張り出された第１の姿勢に比して、スプレッダ１０から水平方向において張り出さないように位置する。よって、撮像手段２２を障害物と接触させることなく障害物から退避させることができる。このように、撮像手段２２が障害物と接触しないので、障害物を傷付けること、及び、撮像手段２２が壊れることを防止することができる。また、障害物と接触せず撮像手段２２が振動することがないので、撮像手段２２による映像に乱れが生じ難く、スプレッダ１０の下方に位置するコンテナＣの周囲を当該映像によって好適に視認することができる。更に、障害物と接触せずスプレッダ１０全体が揺れることがないので、スプレッダ１０全体の揺れが収まることを待つことなくスプレッダ１０によるコンテナＣの荷役を行うことができる。

また、本実施形態によれば、衝突判定部３１によって、撮像手段２２が障害物に衝突するまでの衝突仮想時間が算出され、算出された算出値が前述した設定移動時間以下となった場合には、接触のおそれがあるとして、撮像手段２２が第１の姿勢から第２の姿勢へ変更される。これにより、撮像手段２２が障害物に衝突する前に、第１の姿勢に比してスプレッダ１０から水平方向において張り出さないように撮像手段２２を位置させることができる。よって、撮像手段２２を確実に障害物と接触させることなく障害物から退避させることができる。

また、クレーン装置１は、岸壁５１に横付けされたコンテナ船５０内に載置されたコンテナＣを吊り上げる際又は当該コンテナ船５０にコンテナＣを積み付ける際等に適用することができる。このようにコンテナＣを吊り上げる際又はコンテナＣを積み付ける際には、コンテナ船５０内のコンテナ固定ガイド又はコンテナ船５０の側壁等の障害物との隙間や障害物となる他のコンテナＣとの間の隙間が狭い。例えば、コンテナヤード上では、隣接するロウ間である程度の隙間を設けてコンテナＣが載置されるのに対し、コンテナ船５０内では、輸送時のコンテナＣの倒壊等を防ぐために極力隙間無くコンテナＣが載置される。このため、スプレッダ１０が障害物と接触し易いので、前述した構成のクレーン装置１を適用することが有効である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るクレーン装置について説明する。以下の説明においては、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。

第２実施形態に係るクレーン装置において、制御部３０は、撮像手段２２から障害物の側面までの水平方向における距離が、予め定められた第１の閾値以下となり、且つ、撮像手段２２から障害物の側面の上端までの鉛直方向における距離が、予め定められた第２の閾値以下となった場合には、位置検出部２１により検知された障害物から撮像手段２２までの距離が所定の範囲内に入ったものとして、撮像手段２２を、第１の姿勢から第２の姿勢へ変更させる。以下、図７を参照して制御部３０の制御による撮像手段２２の位置変化について詳細に説明する。

図７は、第２実施形態に係る制御部３０の制御による撮像手段２２の位置変化を説明するための概念図である。図７では、スプレッダ１０を前後方向（クレーン装置１の走行方向）から見た端面を模式的に示している。また、図７では、スプレッダ１０が係止するコンテナＣを吊コンテナＣ１とし、その他の積み付けられたコンテナＣを積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８として示している。積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８は、スプレッダ１０の撮像手段２２に対する障害物に相当する。また、図７では、スプレッダ本体部１５の一方の側面１５ｃに設けられた撮像手段２２を撮像手段２２ａとし、スプレッダ本体部１５の他方の側面１５ｄに設けられた撮像手段２２を撮像手段２２ｂとして示している。

図７に示されるように、撮像手段２２から水平方向に所定の距離Ｄ１（第１の閾値）を取り、且つ、撮像手段２２から鉛直方向に所定の距離Ｄ２（第２の閾値）を取った範囲が予め干渉範囲Ａとして設定されている。ただし、干渉範囲Ａは、スプレッダ１０及び吊コンテナＣ１の外側に設定されている。撮像手段２２を収納位置に移動させるのに要する時間をｔとし、スプレッダ１０を水平方向に移動させる速度の最大値をＶ_ｘｍａｘとした場合、距離Ｄ１は、Ｄ１＞Ｖ_ｘｍａｘ×ｔの条件を満たす値とすることができる。スプレッダ１０を鉛直方向に移動させる速度の最大値をＶ_ｙｍａｘとした場合、距離Ｄ２は、Ｄ２＞Ｖ_ｙｍａｘ×ｔの条件を満たす値とすることができる。

位置検出部２１は、撮像手段２２から各積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８の側面までの水平方向における距離（以下、「水平距離」とする。）と、撮像手段２２から当該側面の上端までの鉛直方向における距離（以下、「鉛直距離」とする。）と、を測定する。位置検出部２１は、測定結果を制御部３０に送信する。制御部３０は、水平距離が距離Ｄ１以下であるか否かを判定すると共に、鉛直距離が距離Ｄ２以下であるか否かを判定することにより、障害物が干渉範囲Ａ内に入っているか否かの干渉判定を行う。制御部３０は、水平距離が距離Ｄ１以下であり、且つ、鉛直距離が距離Ｄ２以下である場合には、障害物が干渉範囲Ａに入っており、干渉範囲Ａに入っている障害物に撮像手段２２が衝突する可能性があるとして、撮像手段２２を第１の姿勢から第２の姿勢へ変更する。これにより、撮像手段２２が障害物に衝突する前に、撮像手段２２を障害物から退避させることができる。距離Ｄ１，Ｄ２を前述した条件を満たす値とすることにより、撮像手段２２が積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８に衝突する可能性があると判定した後にスプレッダ１０を最大の速度Ｖ_ｘｍａｘ，Ｖ_ｙｍａｘで水平方向又は鉛直方向に移動させたとしても、撮像手段２２が積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８の側面及び上端に衝突することを防ぐことができる。

一例として、撮像手段２２ａの積み付けコンテナＣ７に対する干渉判定を具体的に説明する。位置検出部２１は、撮像手段２２ａから積み付けコンテナＣ７の側面Ｓ_７までの水平距離ｘ_７と、撮像手段２２ａから積み付けコンテナＣ７の側面Ｓ_７の上端Ｔ_７までの鉛直距離ｙ_７と、を測定する。制御部３０は、水平距離ｘ_７が距離Ｄ１以下であるか否かを判定すると共に、鉛直距離ｙ_７が距離Ｄ２以下であるか否かを判定する。

図７に示されるように、水平距離ｘ_７は距離Ｄ１よりも大きく、且つ、鉛直距離ｙ_７は距離Ｄ２よりも大きい。このため、制御部３０は、積み付けコンテナＣ７が干渉範囲Ａ内に入っておらず、撮像手段２２ａが積み付けコンテナＣ７に衝突しないと判定する。他の積み付けコンテナＣ２〜Ｃ６，Ｃ８についても同様の干渉判定を行うことにより、撮像手段２２ａが全ての積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８に衝突しないと判定することができる。よって、制御部３０は、撮像手段２２ａをスプレッダ１０から水平方向において張り出しておく（すなわち、第１の姿勢とする）。

撮像手段２２ｂの積み付けコンテナＣ２〜Ｃ８に対する干渉判定も、前述した撮像手段２２ａの場合と同様に行うことができる。撮像手段２２ｂの積み付けコンテナＣ３に対する干渉判定において、撮像手段２２ｂから積み付けコンテナＣ３の側面Ｓ_３までの水平距離は距離Ｄ１以下であり、且つ、撮像手段２２ｂから積み付けコンテナＣ３の側面Ｓ_３の上端Ｔ_３までの鉛直距離は距離Ｄ２以下である。このため、制御部３０は、積み付けコンテナＣ３が干渉範囲Ａ内に入っており、撮像手段２２ｂが積み付けコンテナＣ３に衝突すると判定する。よって、制御部３０は、撮像手段２２ｂをスプレッダ１０から水平方向において張り出さずに収納位置とする（すなわち、第２の姿勢とする）。

以上、第２実施形態によれば、撮像手段２２が障害物と衝突する前に、第１の姿勢に比してスプレッダ１０から水平方向において張り出さないように撮像手段２２を位置させることができる。よって、撮像手段２２を確実に障害物と接触させることなく障害物から退避させることができる。

以上、本実施形態の種々の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られず、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他に適用してもよい。

例えば、撮像手段２２をスライド移動させるためのスライド機構は電動シリンダ４０に限られず、例えば４節平行リンク機構を設けてもよい。具体的には、４節平行リンク機構の固定リンクをスプレッダ１０に固定すると共に、中間リンクに撮像手段２２及び位置検出部２１を取り付け、駆動リンクを駆動することにより、中間リンクが水平を保ったまま前後方向にスライド移動する構成としてもよい。この場合、撮像手段２２及び位置検出部２１は中間リンクと共に水平を保ったままスライド移動することになるため、前述した電動シリンダの場合と同様に、撮像手段２２の視線を常に下方を向かせた状態で好適に視認することができる。

また、上記実施形態では、位置検出部２１及び撮像手段２２を収納部１５ａに収納することにより位置検出部２１及び撮像手段２２を退避させる例について説明したが、この例に限られない。例えば、位置検出部２１及び撮像手段２２をスプレッダ本体部１５の上面に設け、当該上面上で位置検出部２１及び撮像手段２２をスライド移動させることにより位置検出部２１及び撮像手段２２を退避させてもよい。また、位置検出部２１及び撮像手段２２をスライド移動させて退避させることに限られず、例えば位置検出部２１及び撮像手段２２を回動させて退避させてもよい。また、最大退避位置は上記実施形態で述べた収納位置に限られず、位置検出部２１及び撮像手段２２が、スプレッダ１０が係止するコンテナＣの投影面積よりも内側に位置するように退避された位置であればよい。

また、上記実施形態では、特に効果的であるとして、脚構造部１１から所定方向と交差する方向へガーダー１２が張り出し、接岸したコンテナ船５０との間でコンテナＣの搬送を行う橋形クレーンに対する適用を述べているが、ガーダー１２が海上へ張り出していない橋形クレーンに対しても適用可能であり、また、荷役部を例えばクラブバケット等としたクレーン装置や、天井クレーン装置等に対しても適用可能である。

１…クレーン装置、７…トロリー、９…ワイヤーロープ、１０…スプレッダ（荷役部）、１１…脚構造部（走行部）、１２…ガーダー、２１…位置検出部（障害物検知部）、２２…撮像手段、２５…障害物検知部、３０…制御部、３１…衝突判定部（制御部）、３２…撮像手段姿勢変更司令部（制御部）、５０…コンテナ船（船舶）、５１…岸壁、Ｃ…コンテナ（被搬送物）、ｘ_７…水平距離（水平方向における距離），ｙ_７…鉛直距離（鉛直方向における距離），Ｄ１…距離（第１の閾値）、Ｄ２…距離（第２の閾値）。

Claims (4)

1. ワイヤーロープにより巻き上げ又は巻き下げが可能であり、被搬送物の荷役を行う荷役部と、
   前記荷役部に取り付けられ、前記荷役部の周囲を撮像可能な撮像手段と、
   前記撮像手段の周囲の障害物を検知する障害物検知部と、
   前記撮像手段の姿勢を制御する制御部と、
   を備え、
   前記撮像手段は、前記荷役部から水平方向において張り出す方向へ位置する第１の姿勢と、前記第１の姿勢に比して前記荷役部から水平方向において張り出さない位置である第２の姿勢と、で変更可能であり、
   前記制御部は、前記障害物検知部により検知された前記障害物から前記撮像手段までの距離が予め定められた所定の範囲内に入った場合、前記撮像手段を前記第１の姿勢から前記第２の姿勢へ変更させる、クレーン装置。
2. 前記制御部は、前記荷役部の移動速度及び前記障害物検知部により検知された前記障害物に基づいて、前記撮像手段が前記障害物に衝突するまでの衝突仮想時間を算出し、算出された算出値が予め定められた時間以下となった場合には、前記撮像手段を前記第１の姿勢から前記第２の姿勢へ変更させる、請求項１に記載のクレーン装置。
3. 前記制御部は、前記撮像手段から前記障害物の側面までの水平方向における距離が、予め定められた第１の閾値以下となり、且つ、前記撮像手段から前記障害物の前記側面の上端までの鉛直方向における距離が、予め定められた第２の閾値以下となった場合、前記撮像手段を、前記第１の姿勢から前記第２の姿勢へ変更させる、請求項１に記載のクレーン装置。
4. 岸壁上を所定方向へ走行可能な走行部と、
   前記走行部から前記所定方向と交差する方向へ張り出したガーダーと、
   前記ガーダーに沿って横行可能なトロリーと、
   を備え、
   前記荷役部は、前記トロリーからワイヤーロープを介して吊り下げられ、前記岸壁に横付けされた船舶内に載置された前記被搬送物を係止可能なスプレッダである、請求項１〜３の何れか一項に記載のクレーン装置。