JP6882123B2 - 軌道走行式機械の制動装置 - Google Patents

Description

本発明は、軌道走行式機械の制動装置に関するものである。

図３は一般的な軌道走行式機械としてのコンテナクレーンの一例を示すものであって、１はコンテナクレーン、２はコンテナクレーン１が配備される港湾、３は港湾２における岸壁、４は岸壁３に図３の紙面と直交する方向へ延びるよう敷設されたレールであり、コンテナクレーン１のクレーン本体５の支持脚６には、レール４に沿って転動自在な走行車輪７を有する走行装置８が取り付けられている。

前記コンテナクレーン１は、荷役作業中に強風に煽られると、運転者の意に反して走行が止まらず、逸走してしまい、隣接する機械や近接構造物への衝突や倒壊に至る虞がある。

このため、前述の如き軌道走行式機械の逸走を防止する装置として、従来、例えば、特許文献１に開示されているようなクランプ装置がある。該クランプ装置は、先端部に挟み部が形成された一対の接触子をその略中間部が軸を中心として回動自在となるよう連結した挟み機構と、該挟み機構における前記接触子の基端部に設けられ且つ該接触子の基端部間を狭めて前記挟み部が常時レールを挟む閉方向へ前記接触子を回動させるようにしたばね機構と、前記一対の接触子の基端部に形成されたカム受部をその内側から押し開く方向へ駆動して前記挟み部によるレールの挟み付けを解放するための回転カムとを備えている。

しかしながら、特許文献１に開示されたクランプ装置では、レールを両側から挟み付ける方式を採用しているため、レール面との摩擦係数を高めるためにクランプ装置側の接触面にギザギザの歯を付けたり、或いは接触面を硬化させてヤスリのようにしたりしている場合、レールの側面に傷を付けてしまう可能性があった。又、レールの側面の精度が低く、その幅方向における中心線から側面までの寸法に左右でばらつきが生じているような場合、若しくはレールの腐食等が生じている場合、前記挟み部による挟み付けが均一に行われずに締付力が大きく低下してしまい、充分な保持力が得られなくなる可能性もあった。

こうした不具合を解消するため、レールの走行車輪転動面に対し直交する方向へブレーキパッドを押付・離反自在な油圧シリンダ等の流体圧シリンダを備えた制動装置が開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平６−７２６９０号公報 特開２０１５−５８８０５号公報

しかしながら、特許文献２に開示された制動装置では、動作時に短時間で急激に制動が行われると、軌道走行式機械としてのコンテナクレーン１に多大な負荷が掛かり、脱輪にもつながるという欠点を有していた。

このため、本発明者は、緩衝用アキュムレータを用いることにより急激な制動を抑えて軌道走行式機械への負荷を緩和する発明を提案し、既に出願している。但し、この場合、ブレーキパッドの押付力を変化させて制動力のコントロールを行うためには、複数の容量の異なる緩衝用アキュムレータを用意してそれらを適宜切り換えることにより流体圧シリンダへ供給される圧力を変える必要があり、改善の余地が残されていた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、急激な制動を抑えて軌道走行式機械への負荷を緩和し得且つ制動力のコントロールを的確に行い得る軌道走行式機械の制動装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明の軌道走行式機械の制動装置は、レールに沿って転動自在な走行車輪が配設された走行装置と、
前記レールの走行車輪転動面に対し該レールと直交する方向へブレーキパッドを押付・離反自在な流体圧シリンダと、
該流体圧シリンダへ作動流体を給排することにより前記流体圧シリンダを伸縮作動させる流体圧ユニットと
を備えた軌道走行式機械の制動装置において、
前記流体圧シリンダを伸長させてブレーキパッドをレールに押し付けるための流体圧ユニットの作動流体の供給流路途中に分岐接続された緩衝ラインと、
該緩衝ラインを介して前記供給流路に接続された緩衝用アキュムレータと、
前記緩衝ライン途中に設けられた流量制御弁と、
前記軌道走行式機械に作用する走行方向の加速度に基づき前記流量制御弁へ開度制御信号を出力する制御器と
を備えることができる。

前記軌道走行式機械の制動装置において、前記加速度は、前記走行装置の走行モータで検出される速度を微分して求められるようにすることができる。

又、前記軌道走行式機械の制動装置において、前記供給流路は、前記流体圧ユニットから流体圧シリンダのキャップ側室へ接続されるキャップ側ラインとすることができる。

本発明の軌道走行式機械の制動装置によれば、急激な制動を抑えて軌道走行式機械への負荷を緩和し得且つ制動力のコントロールを的確に行い得るという優れた効果を奏し得る。

本発明の軌道走行式機械の制動装置の実施例を示す正面図である。 本発明の軌道走行式機械の制動装置の実施例を示す概要構成図である。 軌道走行式機械としてのコンテナクレーンの一例を示す全体側面図である。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。

図１及び図２は本発明の軌道走行式機械の制動装置の実施例であって、図中、図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

図１に示す軌道走行式機械としてのコンテナクレーン１では、クレーン本体５の支持脚６間に、該支持脚６をつなぐようレール４に沿って延びる下部フレーム６ａが設けられ、該下部フレーム６ａの底面側に、複数（図１の例では二基）の走行装置８が設けられている。

前記走行装置８は、上部イコライザビーム９ａと、中間部イコライザビーム９ｂと、下部イコライザビーム９ｃと、走行車輪７とを備えている。

前記上部イコライザビーム９ａは、前記下部フレーム６ａの底面側に、走行方向と直角な水平方向へ延びるロッカーピン１０ａにより中間部が支持されて揺動自在に配設されている。前記中間部イコライザビーム９ｂは、前記上部イコライザビーム９ａの走行方向両端部に走行方向と直角な水平方向へ延びるロッカーピン１０ｂにより中間部が支持されて揺動自在に配設されている。前記下部イコライザビーム９ｃは、前記中間部イコライザビーム９ｂの走行方向両端部に走行方向と直角な水平方向へ延びるロッカーピン１０ｃにより中間部が支持されて揺動自在に配設されている。

前記走行車輪７は、前記下部イコライザビーム９ｃの走行方向両端部にレール４に沿って転動自在となるよう配設されている。

尚、図１に示す例では、上部イコライザビーム９ａと中間部イコライザビーム９ｂとからなるイコライザ装置９Ａと、中間部イコライザビーム９ｂと下部イコライザビーム９ｃとからなるイコライザ装置９Ｂとが上下二段に形成されている。因みに、上段の前記イコライザ装置９Ａにおける上部イコライザビーム９ａは上側イコライザビームとなり、中間部イコライザビーム９ｂは下側イコライザビームとなる。又、下段の前記イコライザ装置９Ｂにおける中間部イコライザビーム９ｂは相対的に上側イコライザビームとなり、下部イコライザビーム９ｃは下側イコライザビームとなる。但し、前記軌道走行式機械としてのコンテナクレーン１の規模に応じて、前記イコライザ装置９Ａを一段だけ形成して、下側イコライザビーム（この場合は中間部イコライザビーム９ｂ）に走行車輪７を配設しても良い。又、前記イコライザ装置を上下三段以上形成して、最下段のイコライザ装置における下側イコライザビームの走行方向両端部にレール４に沿って転動自在な走行車輪７を配設しても良い。

前記下部フレーム６ａの底面側には、制動機構４０を配置してある。

前記制動機構４０は、下部フレーム６ａの底面側にテンションロッド５０によって保持されるブレーキブラケット５１に取り付けられ、図２に示す如く、流体圧アクチュエータを構成する流体圧シリンダ１３と、流体圧ユニット１４とを備えている。

前記流体圧アクチュエータの流体圧シリンダ１３は、流体圧シリンダ本体１３ａと、該流体圧シリンダ本体１３ａの内部に摺動自在に嵌入される流体圧ピストン１３ｂと、該流体圧ピストン１３ｂから延出されるピストンロッド１３ｃと、前記流体圧シリンダ本体１３ａの内部に前記流体圧ピストン１３ｂによって画成されるキャップ側室１３ｄ（ピストンロッド１３ｃが突出していない側の室）と、ロッド側室１３ｅ（ピストンロッド１３ｃが突出している側の室）とを有し、前記ブレーキブラケット５１の下部に設けられたアウタケース５２の内部に前記流体圧シリンダ本体１３ａが下向きに取り付けられている。前記流体圧シリンダ１３のピストンロッド１３ｃの下端には、ブレーキパッド１２が、前記レール４の走行車輪転動面４ａに対し該レール４と直交する方向へ押付・離反自在となるよう連結されている。

前記流体圧ユニット１４は、作動流体が貯留されたタンク１５から延びる圧送ライン１６と、前記流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄに接続されるキャップ側ライン１７と、前記流体圧シリンダ１３のロッド側室１３ｅに接続されるロッド側ライン１８と、前記タンク１５へ通じる戻しライン１９とを備えている。前記圧送ライン１６途中には、モータ２０にて駆動されるポンプ２１と、該ポンプ２１にて圧送される作動流体の逆流を阻止する逆止弁２２とが設けられている。前記圧送ライン１６及び戻しライン１９と、前記キャップ側ライン１７及びロッド側ライン１８とは、ソレノイドバルブ２３を介して接続され、前記逆止弁２２とソレノイドバルブ２３との間における圧送ライン１６途中から分岐させた蓄圧ライン２４には、アキュムレータ２５が接続されている。

前記ソレノイドバルブ２３は、ブレーキ作動ポジション２３Ａとブレーキ解除ポジション２３Ｂとを有している。前記ブレーキ作動ポジション２３Ａは、前記圧送ライン１６とキャップ側ライン１７とを連通させることにより、前記ポンプ２１によって圧送される作動流体を流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄへ導入しつつ、前記ロッド側ライン１８と戻しライン１９とを連通させることにより、前記流体圧シリンダ１３のロッド側室１３ｅの作動流体をタンク１５へ排出するポジションである。前記ブレーキ解除ポジション２３Ｂは、前記圧送ライン１６とロッド側ライン１８とを連通させることにより、前記ポンプ２１によって圧送される作動流体を前記流体圧シリンダ１３のロッド側室１３ｅへ導入しつつ、前記キャップ側ライン１７と戻しライン１９とを連通させることにより、前記流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄの作動流体をタンク１５へ排出するポジションである。尚、前記ソレノイドバルブ２３は、非常停止時（緊急を要する意図的な電源遮断時）及び停電時にはソレノイドへの通電が停止されてバネ力により機械的に前記ブレーキ作動ポジション２３Ａに切り換わるようになっている。

前記ポンプ２１と逆止弁２２との間における圧送ライン１６途中には、前記タンク１５へ通じるリリーフライン２６が分岐接続され、該リリーフライン２６途中には、前記圧送ライン１６における作動流体の圧力が設定圧以上となった際に開いて作動流体をタンク１５へ戻すリリーフ弁２７が設けられている。

前記蓄圧ライン２４途中には、該蓄圧ライン２４における作動流体の圧力が高位設定圧に達した際に作動する高位圧力スイッチ２８Ｈと、前記蓄圧ライン２４における作動流体の圧力が低位設定圧に達した際に作動する低位圧力スイッチ２８Ｌと、常時開（ノーマルオープン）で且つ前記高位圧力スイッチ２８Ｈの作動時に閉となるシャットオフ弁２８Ｖとが設けられている。これにより、前記蓄圧ライン２４における作動流体の圧力が前記アキュムレータ２５の設定圧に達した際には高位圧力スイッチ２８Ｈが作動して前記ポンプ２１のモータ２０に対し、図示していない制御装置から停止指令が出力されると共に前記シャットオフ弁２８Ｖが閉じる一方、前記圧力が前記アキュムレータ２５の設定圧以下に低下した際には低位圧力スイッチ２８Ｌが作動して前記ポンプ２１のモータ２０に対し、前記制御装置から駆動指令が出力されると共に前記シャットオフ弁２８Ｖが開くようになっている。

尚、前記蓄圧ライン２４途中には、メンテナンス時等に前記アキュムレータ２５の作動流体をタンク１５に抜くためのドレンライン２９が接続され、該ドレンライン２９には、作業者によって開閉される手動開閉弁３０が設けられている。

そして、本実施例の場合、緩衝ライン６０と、緩衝用アキュムレータ６１と、流量制御弁６２と、制御器６３とを備えた点を特徴としている。

前記緩衝ライン６０は、前記流体圧シリンダ１３を伸長させてブレーキパッド１２をレール４に押し付けるための流体圧ユニット１４の作動流体の供給流路としてのキャップ側ライン１７途中に分岐接続されている。

前記緩衝用アキュムレータ６１は、前記緩衝ライン６０を介して前記供給流路としてのキャップ側ライン１７に接続されている。

前記流量制御弁６２は、前記緩衝ライン６０途中に設けられ、可変絞り弁６２ａと逆止弁６２ｂとを備えている。該逆止弁６２ｂは、キャップ側ライン１７から緩衝用アキュムレータ６１へ向かう方向の流れを阻止し、緩衝用アキュムレータ６１からキャップ側ライン１７へ向かう方向の流れを許容するようになっている。

前記制御器６３は、前記軌道走行式機械に作用する走行方向の加速度６４に基づき前記流量制御弁６２へ開度制御信号６５を出力するようになっている。前記制御器６３には、予め加速度６４の設定値が設定されており、該設定値との比較結果に応じて、流量制御弁６２の可変絞り弁６２ａの開度を拡縮するようになっている。

前記加速度６４は、前記走行装置８の走行モータ８ａで検出される速度を微分して求められる。但し、専用の速度検出器或いは加速度検出器を設けて、検出信号を前記制御器６３へ入力するようにしても良い。

次に、上記実施例の作用を説明する。

図２に示す如く、流体圧ユニット１４のソレノイドバルブ２３をブレーキ作動ポジション２３Ａに切り換えた状態にすると、圧送ライン１６とキャップ側ライン１７とが連通することにより、ポンプ２１によって圧送される作動流体が流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄへ導入されつつ、ロッド側ライン１８と戻しライン１９とが連通することにより、前記流体圧シリンダ１３のロッド側室１３ｅの作動流体がタンク１５へ排出される。これにより、流体圧ピストン１３ｂが駆動されピストンロッド１３ｃが流体圧シリンダ１３から突出する方向へ移動し、ブレーキパッド１２がレール４の走行車輪転動面４ａに押し付けられて制動が行われる。

ここで、前記走行装置８の走行モータ８ａで検出される速度を微分することにより、軌道走行式機械としてのコンテナクレーン１に作用する走行方向の加速度６４が求められ、該加速度６４に基づいて制御器６３から開度制御信号６５が流量制御弁６２へ出力される。

前記加速度６４が設定値より大きい場合、流量制御弁６２の可変絞り弁６２ａの開度が拡張され、供給流路としてのキャップ側ライン１７から緩衝ライン６０を介して緩衝用アキュムレータ６１に流入する作動流体が増加し、作動流体がキャップ側ライン１７から流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄへ急激に流入することが阻止され、衝撃圧力が吸収される。尚、前記加速度６４が設定値より小さい場合、流量制御弁６２の可変絞り弁６２ａの開度は縮小され、供給流路としてのキャップ側ライン１７から緩衝ライン６０を介して緩衝用アキュムレータ６１に流入する作動流体は減少し、作動流体はキャップ側ライン１７から流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄへ円滑に流入する。

この結果、特許文献２に開示された制動装置とは異なり、動作時に短時間で急激に制動が行われるようなことがなくなり、軌道走行式機械としてのコンテナクレーン１に多大な負荷が掛からず、脱輪する心配もなくなる。尚、サーボ弁等を使わないため、複雑な制御を行わなくて済み、構造も簡単でコスト削減をも図ることが可能となる。

しかも、複数の容量の異なる緩衝用アキュムレータ６１を用意してそれらを適宜切り換えるようなことをしなくても、ブレーキパッド１２の押付力を加速度６４に応じて変化させ制動力のコントロールを適正に行うことが可能となる。

一方、図２に示す状態から、流体圧ユニット１４のソレノイドバルブ２３をブレーキ解除ポジション２３Ｂに切り換えると、圧送ライン１６とロッド側ライン１８とが連通することにより、ポンプ２１によって圧送される作動流体が流体圧シリンダ１３のロッド側室１３ｅへ導入されつつ、キャップ側ライン１７と戻しライン１９とが連通することにより、流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄの作動流体がタンク１５へ排出される。これにより、流体圧ピストン１３ｂが駆動されピストンロッド１３ｃが流体圧シリンダ１３の内部に収縮する方向へ移動し、ブレーキパッド１２がレール４の走行車輪転動面４ａから離反して制動が解除され、コンテナクレーン１を走行させることが可能となる。

又、前記蓄圧ライン２４における作動流体の圧力が前記アキュムレータ２５の高位設定圧に達した際には高位圧力スイッチ２８Ｈが作動して、前記ポンプ２１のモータ２０に対し、図示していない制御装置から停止指令が出力されると共にシャットオフ弁２８Ｖが閉じる。一方、前記圧力が前記アキュムレータ２５の低位設定圧以下に低下した際には低位圧力スイッチ２８Ｌが作動して、前記ポンプ２１のモータ２０に対し、前記制御装置から駆動指令が出力されると共に前記シャットオフ弁２８Ｖが開く。これにより、前記アキュムレータ２５は常時、高位設定圧と低位設定圧との間の圧力に蓄圧される。しかも、前記ソレノイドバルブ２３は、非常停止時及び停電時にはソレノイドへの通電が停止されてバネ力により機械的に前記ブレーキ作動ポジション２３Ａに切り換わる。又、前記シャットオフ弁２８Ｖは、常時開（ノーマルオープン）であって非常停止時及び停電時には開いている。このため、非常停止時及び停電時には、前記アキュムレータ２５に蓄圧された作動流体が蓄圧ライン２４からキャップ側ライン１７を介し前記流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄへ導かれて流体圧ピストン１３ｂが駆動されピストンロッド１３ｃが突出する方向へ移動し、前記ブレーキパッド１２がレール４の走行車輪転動面４ａに押し付けられる。この結果、非常停止時及び停電時にたとえポンプ２１が停止したとしても、ブレーキを作動させることが可能となる。

こうして、急激な制動を抑えて軌道走行式機械としてのコンテナクレーン１への負荷を緩和し得且つ制動力のコントロールを的確に行い得る。

そして、本実施例の場合、前記加速度６４は、前記走行装置８の走行モータ８ａで検出される速度を微分して求められるようになっている。このように構成すると、速度検出器や加速度検出器等を新たに設けなくて済み、全体のコストを抑えることが可能となる。

又、前記供給流路は、前記流体圧ユニット１４から流体圧シリンダ１３のキャップ側室１３ｄへ接続されるキャップ側ライン１７となっている。このように構成すると、流体圧シリンダ１３のピストンロッド１３ｃが突出していない側の室であるキャップ側室１３ｄへの作動流体の急激な流入を前記緩衝用アキュムレータ６１により阻止し、衝撃圧力を吸収でき、制動を円滑に行う上で有効となる。

尚、本発明の軌道走行式機械の制動装置は、上述の実施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。

１ コンテナクレーン（軌道走行式機械）
４ レール
４ａ 走行車輪転動面
７ 走行車輪
８ 走行装置
８ａ 走行モータ
１２ ブレーキパッド
１３ 流体圧シリンダ
１３ｄ キャップ側室
１４ 流体圧ユニット
１７ キャップ側ライン（供給流路）
６０ 緩衝ライン
６１ 緩衝用アキュムレータ
６２ 流量制御弁
６３ 制御器
６４ 加速度
６５ 開度制御信号

Claims (3)

1. レールに沿って転動自在な走行車輪が配設された走行装置と、
   前記レールの走行車輪転動面に対し該レールと直交する方向へブレーキパッドを押付・離反自在な流体圧シリンダと、
   該流体圧シリンダへ作動流体を給排することにより前記流体圧シリンダを伸縮作動させる流体圧ユニットと
   を備えた軌道走行式機械の制動装置において、
   前記流体圧シリンダを伸長させてブレーキパッドをレールに押し付けるための流体圧ユニットの作動流体の供給流路途中に分岐接続された緩衝ラインと、
   該緩衝ラインを介して前記供給流路に接続された緩衝用アキュムレータと、
   前記緩衝ライン途中に設けられた流量制御弁と、
   前記軌道走行式機械に作用する走行方向の加速度に基づき前記流量制御弁へ開度制御信号を出力する制御器と
   を備えた軌道走行式機械の制動装置。
2. 前記加速度は、前記走行装置の走行モータで検出される速度を微分して求められる請求項１記載の軌道走行式機械の制動装置。
3. 前記供給流路は、前記流体圧ユニットから流体圧シリンダのキャップ側室へ接続されるキャップ側ラインである請求項１又は２記載の軌道走行式機械の制動装置。

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