JP7084093B2 - 衝突防止装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、コンテナなどの貨物の衝突防止装置に関する。より詳しくは、たとえば、コンテナヤード内で海上輸送用のコンテナをコンテナスタック内で移動する際などの安全対策を図るための衝突防止装置に関する。

たとえば、港湾内で積んだコンテナの積み替えにＲＴＧ（Rubber Tired Gantry cranes）やＲＭＧ（Rail Mounted Gantry cranes）などの門型のクレーンが使用されている。門型のクレーンは、港湾内のコンテナの積み上げ、コンテナ位置の変更、トラックへの積み下ろしなどを行っている。ＲＭＧの場合もＲＴＧの場合も、クレーンを操作するオペレータは、コンテナの衝突を避けるために細心の注意を払って操作しているが、横行速度が速いと、稀に吊っているコンテナをコンテナ山にぶつけ、コンテナ山を崩してしまうこともある。

そこで、衝突防止装置を既存のクレーンに取り付けたいという要求がある。衝突防止装置は、たとえば、レーザセンサやカメラなどのセンサと、そのセンサデータの情報処理を行う制御部と、を備える。こうした衝突防止装置を既存のクレーンに後付けで取り付けることも行われている。

後付けで衝突防止装置を取り付ける場合、改造箇所を最小限とするために、モータドライブを制御する主幹装置とのインタフェースは、必要最小限の信号のみとされることがある。この場合、衝突防止装置から主幹装置への信号は、たとえば、巻下げの減速信号と停止信号、横行の減速信号と停止信号などが主な信号であり、高度なリミットスイッチ信号としての機能をもつ。

衝突防止装置は、たとえば、コンテナを吊っている横行トロリの横行速度や横行方向のコンテナ山までの距離から減速距離を算出し、横行トロリを減速させる。このように、衝突防止装置は、コンテナ山などの障害物に衝突する前に、障害物との距離に応じて横行トロリを減速させ、障害物の前で横行トロリを停止させる。これにより、コンテナの衝突を抑制することができる。

上述したように、衝突防止装置は、既存のクレーンの制御システムに取り付け、最小限の信号のやり取りでコンテナの衝突を回避しようとするため、取り付けた制御システムに対してはオープンループ制御となる。つまり、衝突防止装置から減速指令や停止指令を受けた制御システムの精度や制御系の応答速度等によっては、所望の位置やタイミングで減速したり停止したりできないことがある。所望の停止位置を超えた位置で停止する場合には、吊り下げているコンテナは、コンテナ山に衝突してしまうし、所望の停止位置よりも手前で停止する場合には、クレーンの制御システム側でインターロックがかかりさらに幅寄せすることができないとの問題を生じ得る。

そのため、実用上、停止指令を無効にし、減速指令による到達速度を横行速度よりも十分遅い速度に設定して、オペレータのマニュアル操作によって、コンテナの幅寄せ等を行えるようにしている場合がある。

しかしながら、このような運用では、コンテナの積み替え作業は、オペレータの習熟度に依存することとなり、作業の生産性を向上させることが困難となる。

特開２０１２－２０６８２３号公報

本発明の実施の形態は、貨物の衝突を容易に回避できる衝突防止装置を提供する。

実施の形態に係る衝突防止装置は、水平方向に移動可能な可動部と、巻上ロープを介して前記可動部に吊り下げられ貨物を支持可能に構成された支持機構と、前記可動部の移動と前記巻上ロープによる前記支持機構の巻上げ及び巻下げを制御する主幹装置と、を有するクレーンに用いられる。この衝突防止装置は、前記支持機構を介して吊り下げられた前記貨物と、前記可動部にともなって移動する前記支持機構の移動方向に存在する障害物と、の間の距離を検出するセンサと、前記距離の情報を前記センサから受信し、前記距離の情報にもとづいて、あらかじめ設定された前記障害物からの停止距離だけ離間した停止位置を算出し、前記主幹装置から受信する前記貨物の速度の情報、前記主幹装置にあらかじめ設定された前記貨物の速度からの減速率の情報、及び前記停止位置の情報にもとづいて、前記貨物の減速を開始する位置を計算して、前記貨物の速度から所定の第１最低速度に設定する第１減速指令を前記主幹装置に出力し、前記貨物の速度が０になるときの前記貨物の位置を前記停止位置と判定して、前記主幹装置に停止指令を出力する制御部と、を備える。前記制御部は、前記停止位置を中心に、前記貨物に近い方から前記障害物に近い方にわたって、前記貨物を所定の第２最低速度で移動させる減速移動領域を算出し、前記停止指令を出力した後に、前記貨物が前記減速移動領域内で停止しているときに、前記貨物を前記第２最低速度で移動させるように、前記貨物の速度を前記第２最低速度に設定する第２減速指令を前記主幹装置に出力する。

本実施の形態によれば、貨物の衝突を容易に回避できる衝突防止装置が提供される。

実施の形態１に係る衝突防止装置が搭載されたクレーンを模式的に表す側面図である。 実施の形態１に係る衝突防止装置を例示するブロック図である。 実施の形態１に係る衝突防止装置の動作の一例を模式的に表す説明図である。 実施の形態１に係る衝突防止装置の動作の一例を模式的に表す説明図である。 実施の形態１に係る衝突防止装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。 実施の形態２に係る衝突防止装置の動作の一例を模式的に表す説明図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態に係る衝突防止装置が搭載されたクレーンを模式的に表す側面図である。
図１に表したように、クレーン１０は、たとえば、一対の脚部１２と、横行レール１４と、横行トロリ（可動部）１６と、スプレッダ（支持機構）１８と、運転室２０と、を備える。

クレーン１０は、たとえば、港湾内のコンテナヤードに設けられ、海上輸送用のコンテナ（貨物）２の移動を行う。クレーン１０は、たとえば、港湾内のコンテナ２の積み上げ、コンテナ２の位置の変更、及びコンテナ２のトラックへの積み下ろしなどを行う。クレーン１０は、たとえば、門型のガントリークレーンである。

一対の脚部１２は、一対の走行レール４の上に載せられている。一対の走行レール４は、たとえば、コンテナヤードの地面６の上に敷設されている。一対の走行レール４は、たとえば、図１において紙面と直交する方向に延びる。一対の脚部１２は、図示を省略した車輪、走行モータ、及びブレーキなどを有し、一対の走行レール４の上に載り、一対の走行レール４の上を走行する。

これにより、クレーン１０は、走行モータの駆動により、図１において紙面と直交する方向に走行する。すなわち、この例において、クレーン１０は、いわゆるＲＭＧである。クレーン１０は、たとえば、一対の脚部１２に設けられたタイヤを介して地面６の上を走行するＲＴＧなどでもよい。

横行レール１４は、一対の脚部１２の上に架け渡されるように設けられている。一対の走行レール４及び一対の脚部１２は、走行方向と略直交する方向に並び、横行レール１４は、走行方向と略直交する方向に延びる。クレーン１０は、たとえば、走行方向に並ぶ一対の横行レール１４を有する。以下では、横行レール１４の延びる方向を、「横行方向」と称す。

横行トロリ１６は、横行レール１４に設けられている。横行トロリ１６は、たとえば、一対の横行レール１４の間に設けられる。横行トロリ１６は、たとえば、車輪１６ａを介して横行レール１４の上に設けられることにより、横行レール１４に沿って走行する。換言すれば、横行トロリ１６は、横行レール１４に沿って横行する。横行トロリ１６は、横行レール１４に沿って水平方向に移動可能である。但し、横行トロリ１６の構成は、上記に限ることなく、横行レール１４に沿って横行可能な任意の構成でよい。

スプレッダ１８は、ヘッドブロック２２、巻き滑車２４、及びワイヤロープ等の巻上ロープ２６などを介して横行トロリ１６に吊り下げられている。スプレッダ１８は、コンテナ２を掴んで支持可能に構成されている。スプレッダ１８は、巻上ロープ２６が巻き掛けられた巻上電動機５０（図２参照）によって上下方向に移動（巻上げ、巻下げ）する。コンテナ２などの貨物を支持可能に構成された支持機構は、スプレッダ１８に限ることなく、トング、バケツ、あるいはフックなどでもよい。

この例では、横行トロリ１６にセンサ６２が設けられている。センサ６２は、横行トロリ１６よりも下方を検出するようにセンサ面が下方に向けられている。センサ６２は、後述するように、たとえばレーザ距離計等の光学式センサであり、横行する方向に沿って検出光を走査して、吊り下げているコンテナ２から、載置されているコンテナ２や地面６等までの距離を検出する。

運転室２０は、横行レール１４に設けられている。運転室２０は、たとえば、横行トロリ１６と略一体に設けられ、横行トロリ１６とともに横行する。運転室２０は、横行トロリ１６と別に設けてもよい。運転室２０は、たとえば、横行トロリ１６とは独立して横行可能に横行レール１４に設けてもよい。

クレーン１０は、スプレッダ１８を上下方向に移動させる巻上動作、横行トロリ１６と運転室２０とを横行レール１４に沿って移動させる横行動作、及び一対の脚部１２の車輪を駆動して走行レール４の上で走行方向に移動する走行動作を行う。これにより、港湾内のコンテナ２の積み上げや位置の変更などを行うことができる。

図２は、本実施の形態に係る衝突防止装置を例示するブロック図である。
図２に表したように、クレーン１０は、主幹装置４０と、巻上コントローラ４２と、横行コントローラ４４と、巻上ドライブ４６と、横行ドライブ４８と、巻上電動機５０と、横行電動機５２と、衝突防止装置６０と、をさらに備える。たとえば、主幹装置４０、巻上コントローラ４２、横行コントローラ４４、巻上ドライブ４６、横行ドライブ４８、巻上電動機５０及び横行電動機５２は、すでにクレーン１０に組み込まれている制御システムである。

主幹装置４０は、クレーン１０の各部の動作を制御する。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、主幹装置４０と接続されている。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、運転室２０内に設けられている。

巻上コントローラ４２は、スプレッダ１８の巻上げ及び巻下げの速度指令を主幹装置４０に入力する。横行コントローラ４４は、横行トロリ１６の横行の速度指令を主幹装置４０に入力する。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、たとえば、レバーなどの操作部を有する。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、オペレータの操作を受け付け、オペレータの操作に応じた速度指令を主幹装置４０に入力する。

巻上ドライブ４６及び横行ドライブ４８は、主幹装置４０と接続されている。主幹装置４０は、巻上コントローラ４２から入力された速度指令に応じて巻上ドライブ４６に速度基準を与える。巻上ドライブ４６は、入力された速度基準に巻上電動機５０の回転速度が追従するように電流を巻上電動機５０に入力する。巻上電動機５０は、巻上ドライブ４６からの電流の入力に応じて巻上ロープ２６の巻上げ又は巻下げを行う。これにより、巻上コントローラ４２で設定された速度で、スプレッダ１８の巻上げ又は巻下げが行われる。

同様に、主幹装置４０は、横行コントローラ４４から入力された速度指令に応じて横行ドライブ４８に速度基準を与える。横行ドライブ４８は、入力された速度基準に横行電動機５２の回転速度が追従するように電流を横行電動機５２に入力する。横行電動機５２は、横行ドライブ４８からの電流の入力に応じて横行トロリ１６及び運転室２０の横行を行う。これにより、横行コントローラ４４で設定された速度で、横行トロリ１６及び運転室２０の横行が行われる。

オペレータは、運転室２０の中でコンテナ２の位置を見ながら巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４を操作し、主幹装置４０に速度指令を与えることにより、横行トロリ１６と運転室２０との横行、及びスプレッダ１８の巻上げ及び巻下げを行う。このように、主幹装置４０は、横行トロリ１６の移動と、巻上ロープ２６によるスプレッダ１８の巻上げ及び巻下げを制御する。

巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４では、速度指令を設定するレバーの位置をノッチという。たとえば横行コントローラ４４において、移動方向にレバーを倒すと、横行コントローラ４４は、そのときのレバー位置、すなわちノッチに応じた速度指令を主幹装置４０に出力する。レバーを倒さずに中立のレバー位置の場合には、横行コントローラ４４は、速度指令値を出力しない、あるいは値が０の速度指令値を出力する。このような中立のレバー位置をオフノッチともいう。巻上コントローラ４２においても同様である。

オペレータは、巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４の操作によって、コンテナ２に対するスプレッダ１８の巻上げ高さと横行位置の調整を行うとともに、吊るされたコンテナ２の巻上げ高さと横行位置の調整を行う。これにより、クレーン１０において荷役作業を行うことができる。

衝突防止装置６０は、センサ６２と、制御部６４と、を備える。センサ６２は、横行トロリ１６にともなって移動するスプレッダ１８の移動方向に存在する障害物を検出し、移動方向におけるスプレッダ１８から障害物までの距離ＤＴ（図１参照）を検出する。距離ＤＴは、換言すれば、スプレッダ１８に支持されたコンテナ２から障害物までの距離である。センサ６２は、たとえば、コンテナ山に積まれた別のコンテナ２を障害物として検出する。但し、障害物は、別のコンテナ２に限ることなく、たとえば、建築物や停泊した船舶など、スプレッダ１８やスプレッダ１８に支持されたコンテナ２と衝突する可能性のある任意の障害物でよい。

センサ６２は、制御部６４と接続されている。センサ６２は、検出した障害物までの距離ＤＴの情報を制御部６４に入力する。なお、センサ６２と制御部６４との間の通信は、有線でもよいし、無線でもよい。センサ６２は、必ずしもケーブルなどを介して物理的に制御部６４と接続されていなくてもよい。

センサ６２には、たとえば、画像処理によって障害物までの距離ＤＴを検出する撮影装置や、レーザ光を用いて障害物までの距離ＤＴを検出するレーザ距離計などが用いられる。但し、センサ６２は、上記に限ることなく、障害物までの距離ＤＴを検出可能な任意のセンサでよい。

制御部６４は、センサ６２と接続されるとともに、主幹装置４０と接続される。主幹装置４０は、巻上ドライブ４６の動作にともなう横行トロリ１６からスプレッダ１８までの巻上ロープ２６の長さの情報と、横行ドライブ４８の動作にともなう横行トロリ１６の横行速度の情報と、横行トロリ１６の横行方向の位置の情報と、を制御部６４に入力する。

このように、制御部６４は、障害物までの距離ＤＴの情報をセンサ６２から受信するとともに、巻上ロープ２６の長さの情報と、横行トロリ１６の横行速度の情報と、横行トロリ１６の横行方向の位置の情報と、を主幹装置４０から受信する。なお、制御部６４と主幹装置４０との間の通信は、センサ６２と同様に、有線でもよいし、無線でもよい。

制御部６４は、入力された障害物までの距離ＤＴ、巻上ロープ２６の長さ、横行トロリ１６の横行速度、及び横行トロリ１６の横行方向の位置にもとづいて、積み上げたコンテナ２等の障害物の直前で停止させる停止位置を算出する。制御部６４は、停止位置とともに、横行トロリ１６の減速を開始する減速開始位置と、を算出する。ここで、障害物の直前の停止位置とは、たとえば、障害物の手前側１０ｃｍ以上５０ｃｍ以下の範囲の位置である。

また、制御部６４は、ソフトタッチエリア（減速移動領域）を算出する。ソフトタッチエリアは、停止位置の前後に設定される。停止位置の前後とは、停止位置よりも吊り下げたコンテナ２に近い方を前とし、停止位置よりも障害物に近い方を後とする位置である。後述するように、ソフトタッチエリアでは、横行の停止後、再移動したコンテナが再度の減速運転を行うことによって、障害物への衝突を防止する。

制御部６４は、横行トロリ１６が減速開始位置に到達したことに応答して、減速指令を主幹装置４０に出力する。主幹装置４０は、減速指令を受信すると、横行トロリ１６が、あらかじめ設定された横行速度となるように、横行速度の減速を開始する。主幹装置４０は、減速指令を受信すると、たとえば、横行コントローラ４４から入力された速度指令に応じた横行速度から、所定の最低速度になるように、横行速度を減速させる。主幹装置４０は、たとえば、実質的に一定の減速率で横行速度を最低速度まで減速させる。最低速度は、たとえば、クリープ速度と呼ばれる場合もある。なお、減速指令とは、横行速度を所定の最低速度に設定する指令であり、横行速度が最低速度の場合やすでに最低速度に達している場合には、最低速度を超えないように設定する場合を含む。

制御部６４は、横行トロリ１６が停止位置に到達したことに応答して、停止指令を主幹装置４０に出力する。主幹装置４０は、停止指令を受信すると、最低速度で横行する横行トロリ１６の横行を停止させる。これにより、衝突防止装置６０によってスプレッダ１８及びスプレッダ１８に支持されたコンテナ２の障害物への衝突を抑制することができる。

なお、主幹装置４０は、たとえば、衝突防止装置６０からの減速指令にもとづく減速の最中などにおいて、横行コントローラ４４から横行の停止の指令が入力された場合には、上記と同様に減速を行って横行トロリ１６を停止させてもよいし、横行コントローラ４４の操作に応じて急速に横行トロリ１６を停止させてもよい。

制御部６４は、停止指令を出力後、吊り下げたコンテナ２がソフトタッチエリア内にあるか否かを判定する。制御部６４は、吊り下げたコンテナ２がソフトタッチエリアにあると判定した場合に、主幹装置４０からオフノッチの信号を受信し、たとえばさらにいずれかの方向にコンテナ２を移動させるようにノッチを設定すると、減速指令（第２減速指令）を主幹装置４０に出力する。主幹装置４０は、受信した減速指令にもとづいて横行ドライブ４８及び横行電動機５２を所定の最低速度で駆動する。制御部６４は、停止位置を計算してコンテナ２と障害物との距離等にもとづいて停止位置を計算して停止指令を主幹装置４０に送信する。このように制御装置６４は、ソフトタッチエリア内でコンテナの横行速度を十分減速して停止させるので、吊り下げたコンテナ２が障害物に衝突することを防止することができる。

制御部６４は、吊り下げたコンテナ２がソフトタッチエリアの外にあると判定した場合には、所定の最低速度での横行を継続（減速運転）し、吊り下げたコンテナ２を障害物に幅寄せ等をすることができる。

なお、制御装置６４が横行速度を所定の最低速度に設定して、再度横行を開始させる状態に遷移するには、オフノッチの信号に限らず、コントローラによる他の操作に関する信号（停止解除信号）を受信するようにしてもよい。たとえば、停止時のノッチの位置とは反対方向に移動させるためのノッチにシフトさせた場合や、移動方向に限らず、停止時のノッチとは別のノッチに移動されたことを検出するようにしてもよい。

本実施の形態の衝突防止装置６０の動作について詳細に説明する。
図３は、本実施の形態に係るクレーンの動作の一例を模式的に表す説明図である。 本実施の形態は、横行トロリ１６が横行し、横行トロリ１６に吊り下げた吊り下げコンテナ２ａを、載置された載置コンテナ２ｂに接近させていく場合の形態である。
図３には、横行トロリ１６にスプレッダ１８等を介して吊り下げられている吊り下げコンテナ２ａと、地面等に載置されている載置コンテナ２ｂとの関係が示されている。この例では、横行トロリ１６は、紙面の左から右に横行する。つまり、吊り下げコンテナ２ａは載置コンテナ２ｂに接近するように移動する。

衝突防止装置６０は、上述したように、センサ６２によって、吊り下げコンテナ２ａと載置コンテナ２ｂとの間の距離ＤＴ１を検出する。検出された距離ＤＴ１のデータは、制御部６４に送られる。制御部６４は、距離ＤＴ１にもとづいて、停止位置Ｐ１及びソフトタッチエリアＡｓ１を設定する。

停止位置Ｐ１は、吊り下げコンテナ２ａが停止位置Ｐ１に到達したときに、制御部６４が主幹装置４０に停止指令を出力する位置である。制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａが停止位置Ｐ１に到達したか否かを、初期の横行速度、及びあらかじめ設定された減速率にもとづいて、横行速度が０になるタイミングを用いて計算される。

停止位置Ｐ１は、載置コンテナ２ｂの載置された位置に一致させてもよいが、この例のように、主幹装置４０側の制御系の応答遅れや精度等を考慮して、載置コンテナ２ｂの位置よりも吊り下げコンテナ２ａの位置に近い方に設定するようにするのが好ましい。

停止位置Ｐ１は、センサ６２によって、載置コンテナ２ｂの位置が検出されると、制御部６４によって自動的に生成される。停止位置Ｐ１は、検出された載置コンテナ２ｂの位置にもとづいてあらかじめ設定される。たとえば、停止位置Ｐ１と載置コンテナ２ｂの位置との間の距離Ｄｐ１はたとえば１０ｃｍに設定され、制御部６４は、コンテナ間の距離ＤＴ１からＤｐ１を差し引いた距離を計算して、停止指令を生成する。距離Ｄｐ１は、上述したように、たとえば１０ｃｍ～５０ｃｍ等に設定される。

制御部６４が停止指令を主幹装置４０に出力すると、主幹装置４０は、横行ドライブ４８及び横行電動機５２の横行運転を停止させる。その後、オペレータが横行コントローラ４４をオフノッチの位置とすると、主幹装置４０は、停止状態を解除し、横行コントローラ４４の操作を再度受け付ける。好ましくは、主幹装置４０は、横行コントローラ４４の操作がされたときには、横行コントローラ４４のノッチにかかわらず、低速横行の速度指令値を出力する。これによって、横行ドライブ４８及び横行電動機５２は、最低速度で横行運転を開始する。最低速度は、たとえば最大の速度の５％や１０％等に設定されている。

制御部６４は、主幹装置４０からオフノッチの信号を受信すると、吊り下げコンテナ２ａがソフトタッチエリアＡｓ１内にあるか否かの判定を行う。制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａがソフトタッチエリアＡｓ１内にあると判定した場合には、減速指令を主幹装置４０に出力する。

ソフトタッチエリアＡｓ１は、停止位置Ｐ１に対する主幹装置４０側の精度を考慮して、停止位置Ｐ１よりも吊り下げコンテナ２ａに近い側から、停止位置Ｐ１よりも載置コンテナ２ｂに近い側にわたって設定されている。つまり、吊り下げコンテナ２ａからソフトタッチエリアＡｓ１までの距離は、（ＤＴ１－Ｄｐ１）－Ｄｎ１～（ＤＴ１－Ｄｐ１）＋Ｄｆ１である。

ここで、Ｄｎ１は、停止位置Ｐ１から吊り下げコンテナ２ａに近い側のソフトタッチエリアＡｓ１の境界であり、Ｄｆ１は、停止位置Ｐ１から載置コンテナ２ｂに近い側のソフトタッチエリアＡｓ１の境界である。Ｄｎ１＝Ｄｆ１としてもよいし、Ｄｎ１≠Ｄｆ１としてもよい。

ソフトタッチエリアＡｓ１では、吊り下げコンテナ２ａは十分低速で横行し、かつ減速しているので、吊り下げコンテナ２ａが載置コンテナ２ｂに衝突することが防止される。万一、コンテナ同士が軽く衝突することがあっても、コンテナ山を崩したりすることはない。また、オペレータが吊り下げコンテナ２ａを最低速度で載置コンテナ２ｂに軽く衝突させて、吊り下げコンテナ２ａの揺れ止めをした上で停止させる場合もある。そのため、ソフトタッチエリアＡｓ１は、この例のように、載置コンテナ２ｂの位置よりも内側の位置を含む領域としてもよい。つまり、Ｄｆ１＞Ｄｐ１としてもよい。

図４は、本実施の形態に係るクレーンの動作の一例を模式的に表す説明図である。
図４には、横行トロリ１６の横行の速度のタイミングチャートの例が示されている。
図４に示すように、横行トロリ１６は、横行コントローラ４４のノッチに応じた速度Ｖ１で横行する。

本実施の形態の衝突防止装置６０では、横行コントローラ４４によって設定された速度で横行している横行トロリ１６を一旦減速して、低速横行時の速度で走行後に停止位置Ｐ１で停止させる。つまり、この例では、衝突防止装置６０は、２段階の減速動作をする。

時刻ｔ１において、制御部６４は、減速開始位置に到達したと判断し、減速指令を出力して減速を開始する。減速開始位置は、吊り下げコンテナ２ａと載置コンテナ２ｂとの間の距離ＤＴ１、現在の速度Ｖ１、低速横行時の速度Ｖ２及びあらかじめ設定された減速率にもとづいて、算出される。

時刻ｔ２において、横行トロリ１６は、最低速度での横行時の速度Ｖ２に到達し、一旦速度Ｖ２の定速で走行する。時刻ｔ３では、制御部６４は、横行トロリが停止位置に到達したことを計算し、停止指令を主幹装置４０に出力する。主幹装置４０では、受信した停止指令にもとづいて横行ドライブ４８及び横行電動機５２のための速度指令値を設定し、横行トロリ１６が停止する（時刻ｔ４）。

その後、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの間に、オペレータが横行コントローラ４４をオフノッチに戻し、吊り下げコンテナ２ａがソフトタッチエリアＡｓ１内であれば、横行トロリ１６の横行が可能となる。時刻ｔ５において、オペレータが横行コントローラ４４を操作すると、横行トロリ１６は横行を開始する。この際には、制御部６４は、減速指令を主幹装置４０に出力する。

時刻ｔ６において、横行トロリ１６は、最低速度の横行時の速度Ｖ２に到達する。

その後、時刻ｔ７において、制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａがソフトタッチエリアＡｓ１内で停止位置に到達したことを計算すると、停止指令を主幹装置４０に出力する。主幹装置４０は、横行トロリ１６は、減速を開始する。あらかじめ設定された減速レートで横行トロリ１６は、減速し、時刻ｔ８において停止する。

上述では、オフノッチ後の低速横行の速度は、ノッチ設定の速度Ｖ１から減速された低速走行の速度と同じ速度としたが、異なる速度としてもよい。また、オフノッチ後に制御部６４が主幹装置４０に送出する減速指令も、ノッチ設定の速度Ｖ１からの減速指令とは異なる指令、たとえば異なる低速横行速度を設定する減速指令としてもよい。

図５は、本実施の形態に係る衝突防止装置の動作を説明するためのフローチャートの例である。
図５を用いて、衝突防止装置６０の一連の動作を図４のタイミングチャートを参照しながら説明する。
図５では示していないが、センサ６２は、障害物（載置コンテナ２ｂ）までの距離ＤＴ１を常に検出している。制御部６４は、検出された距離ＤＴ１のデータを用いて、停止位置Ｐ１及びソフトタッチエリアＡｓ１をそれぞれ算出する。

図５に示すように、ステップＳ１において、制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａがソフトタッチエリアＡｓ１内であるか否かを判定する。ソフトタッチエリアＡｓ１内でない場合には、制御部６４は、次のステップＳ２に処理を遷移させる。

ステップＳ２において、制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａから停止位置Ｐ１までの距離（ＤＴ１－Ｄｐ１）を算出し、算出された距離、横行コントローラ４４のノッチに応じた速度Ｖ１、最低速度で横行時の速度Ｖ２及びそれぞれの減速レートにもとづいて、吊り下げコンテナ２ａが減速開始位置に到達したか否かを判定する。制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａが減速開始位置に到達したと判定した場合には、次のステップＳ３に処理を遷移させる。ステップＳ２で吊り下げコンテナ２ａが減速開始位置に到達したことを判定しない場合には、制御部６４は処理をステップＳ１に戻す。

ステップＳ３において、制御部６４は、減速指令を出力し、主幹装置４０に送信する。主幹装置４０は、減速指令を受信し、横行ドライブ４８及び横行電動機５２の減速を開始する（時刻ｔ１）。

ステップＳ４において、制御部６４は、距離、速度Ｖ１，Ｖ２及び減速レートにもとづいて、吊り下げコンテナ２ａが停止位置Ｐ１に到達したか否かを判定する。制御部６４は、吊り下げコンテナ２ａが停止位置Ｐ１に到達したと判定した場合には、次のステップＳ５に処理を遷移させる。ステップＳ４で吊り下げコンテナ２ａが停止位置Ｐ１に到達したことを判定しない場合には、制御部６４は処理をステップＳ１に戻す。

ステップＳ５において、制御部６４は停止指令を出力し、主幹装置４０に送信する。主幹装置４０は、停止指令を受信し、横行ドライブ４８及び横行電動機５２を停止させる（時刻ｔ４）。

ステップＳ１で、吊り下げコンテナ２ａがソフトタッチエリアＡｓ１内である場合には、制御部６４は、ステップＳ６に処理を遷移させる。また、ステップＳ５によって吊り下げコンテナ２ａの停止後に制御部６４の処理を終了した後、処理が再開され、制御部６４は、再度ステップＳ１にてソフトタッチエリアＡｓ１内であるか否かを判定する。このときに、ソフトタッチエリアＡｓ１内の場合には、制御部６４は、ステップＳ６に処理を遷移させる。

ステップＳ６において、制御部６４は、主幹装置４０からオフノッチ指令を受信したか否かを判定する。制御部６４は、オフノッチ指令を受信した場合（時刻ｔ４～ｔ５の間）には、次のステップＳ７に処理を遷移させる。制御部６４は、オフノッチ指令を受信するまでこの状態で待機する。ここで、オフノッチ指令とは、横行コントローラの操作レバーをオフノッチとしたときに主幹装置４０が出力する指令である。なお、オフノッチにより、主幹装置４０は、停止状態を解除し、横行コントローラ４４からの操作を受け付けることができるようになる。

ステップＳ７において、制御部６４は、ステップＳ６でオフノッチ指令を受けてから再びノッチ操作により順方向操作がされたことを表す指令を受信したか否かを判定する。ここで、順方向操作とは、吊り下げコンテナ２ａを障害物に近づける方向に移動させる操作をいい、主幹装置４０は、制御部６４に順方向操作がされたことを表す指令を送信する。ステップＳ７で順方向操作がされたことを表す指令を受信した場合には、制御部６４は、次のステップＳ８に処理を遷移させる。

ステップＳ８において、制御部６４は、減速指令を出力し、主幹装置４０に送信する。主幹装置４０は、減速指令を受信し、横行ドライブ４８及び横行電動機５２の速度を最低速度に設定し、減速運転時の最低速度を超えないように制限する（時刻ｔ５～ｔ６）。

ステップＳ１０において、制御部６４は、ソフトタッチエリアＡｓ１内に留まるようステップＳ４同様に距離、速度Ｖ２及び減速レートにもとづいて、吊り下げコンテナ２ａがＤｆ１（図３）を超えないよう停止位置Ｐ１を算出する。制御部６４は、停止位置Ｐ１に到達したと判定した場合には、次のステップＳ１１に処理を遷移させる。

ステップＳ１１において、制御部６４は停止指令を出力し、主幹装置４０に送信する。主幹装置４０は、停止指令を受信し、横行ドライブ４８及び横行電動機５２を停止させる（時刻ｔ８）。

ステップＳ７で制御部６４がノッチ操作により順方向操作がされたことを表す指令を受信しない場合には、制御部６４は、ステップＳ９に処理を遷移させる。

ステップＳ９において、制御部６４は、ノッチ操作に関する指令として逆方向操作がされたことを表す指令を受信したか否かを判定する。ここで、逆方向操作とは、吊り下げコンテナ２ａを障害物から遠ざける方向に移動させる操作をいい、主幹装置４０は、制御部６４に逆方向操作がされたことを表す指令を送信する。制御部６４が逆方向操作を表す指令を受信した場合には、制御部６４は処理を終了する。制御部６４は、逆方向操作のされたことを表す指令を受信しない場合には、処理をステップＳ７に戻す。

このようにして、衝突防止装置６０は、吊り下げコンテナ２ａが、載置コンテナ２ｂに衝突することを防止することができる。

本実施の形態の衝突防止装置６０では、吊り下げたコンテナ２が障害物に接近するか遠ざかるかによって、衝突防止動作の設定を変えるようにしてもよい。たとえば、制御部６４は、吊り下げたコンテナ２が障害物に接近する場合に、上述のフローチャートの例にしたがって衝突防止動作を実行する。一方、図５のステップＳ９のように、制御部６４は、吊り下げたコンテナ２が障害物から遠ざかる場合の逆方向操作時には、コンテナ２がソフトタッチエリアＡｓ１内にあるか否かを判定せず、衝突防止動作を禁止する。このように設定することによって、オペレータは、幅寄せ操作のやり直しをすることができる。

また、後述する他の実施形態の場合の上下方向の動作において、上下方向の衝突防止動作を実行している場合には、衝突防止装置６０は、横行方向の衝突防止動作を禁止するとともに、横行方向の移動自体を禁止するようにしてもよい。このように設定することによって、巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４の両方を同時に操作しても上下方向の操作のみを安全に行うことができる。

本実施の形態の衝突防止装置６０の効果について説明する。
本実施の形態の衝突防止装置６０は、主幹装置４０からオフノッチ又はそれに相当する指令を受信することによって、停止状態から低速横行に切り替えて、さらにコンテナの幅寄せ、位置合わせ等をすることができる。

従来では、停止位置を設定する場合に、主幹装置４０側の制御の応答速度や精度等によって、載置コンテナよりも大幅に手前とするか、停止位置の設定を無効にする必要があった。停止位置を載置コンテナよりも大幅に手前にすると、所望の間隔でコンテナを配置できないだけでなく、停止位置では主幹装置４０側でインターロックがかかる場合があり、そのような場合には、主幹装置４０側においてインターロックを解除する等の煩雑な操作が必要となる。停止位置の設定を無効とすると、最低速度での横行操作を用いて、オペレータがマニュアルで幅寄せ等の操作を行う必要があり、オペレータの習熟度によって、コンテナ移動の作業効率に大きな差が生じるおそれがある。

これに対して、本実施の形態の衝突防止装置６０では、オフノッチ相当の停止解除信号によって、停止状態を衝突防止装置６０側で解除することができるので、オペレータの煩雑な操作が不要となる。

そして、本実施の形態の衝突防止装置６０は、あらかじめ設定されたソフトタッチエリアＡｓ１を設けている。吊り下げたコンテナ２がソフトタッチエリアＡｓ１内に入ると、衝突防止装置６０は、減速指令を主幹装置４０に出力するので、コンテナ２が停止位置Ｐ１からずれた場合でも、吊り下げたコンテナ２が障害物に衝突することが防止される。

コンテナが載置される地面は、正確に水平であるわけではなく、傾いている場合もある。たとえば、傾いた地面６にコンテナ２が載置されると、コンテナ２は傾いて積載される。センサが取得する距離のデータは、データ処理量の制約等によって、上下に積載されたコンテナの水平方向の距離は、もっとも上に載置されたコンテナの位置によってそれより下方のコンテナの位置が補完される。このような場合には、積み上げたコンテナの高さ方向の位置によっては、水平方向の距離のデータが正確でないことがある。そのため、衝突防止装置６０では、停止位置に対して、前後に範囲をもったソフトタッチエリアＡｓ１を設けることによって、データ補完による誤差を吸収して、より安全に衝突を防止することができる。

本実施の形態の衝突防止装置６０では、吊り下げコンテナ２が障害物に接近する場合に衝突防止動作を実行し、吊り下げコンテナ２が障害物から遠ざかる場合に、衝突防止動作を禁止する設定とすることができる。そのような設定とすることによって、障害物への幅寄せ操作をやり直す場合に、コンテナ２を素早く障害物から引き離すことができ、作業の効率を向上させることができる。

本実施の形態の衝突防止装置は、減速指令及び停止指令を主幹装置４０に出力し、主幹装置４０から停止解除信号を受信することによって、上述の機能、動作を実現することができる。そのため、クレーン１０の既存の制御システムの改造を最小限にすることができ、容易に実装することが可能になる。

上述した衝突防止装置６０は、たとえばプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）によって実現することができる。上述したフローチャート等は、たとえばＰＬＣで実行されるプログラムによって実行されてもよい。衝突防止装置６０とクレーン１０のための他の制御システムは、同一のＰＬＣによって実現されてもよいし、別々のＰＬＣによって実現されてもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、吊り下げコンテナ２ａが巻き下げ動作のときに衝突防止動作を実行する。
図６は、本実施の形態の実施形態に係る衝突防止装置の動作の一例を模式的に表す説明図である。
本実施の形態の衝突防止装置６０の構成は、図１及び図２において説明した構成と同じである。制御部６４は、横行トロリ１６から吊り下げコンテナ２ａを巻き下げる動作を行う場合に、衝突防止動作を実行するために、吊り下げコンテナ２ａの下方のコンテナや地面に対して、停止位置及びソフトタッチエリアを生成する。

図６には、積み上げられた載置コンテナ２ｂ，２ｃが地面６に載置され、吊り下げコンテナ２ａを載置コンテナ２ｂ，２ｃの間の地面６に載置する例が示されている。この図には図示しないが、センサは、地面６の位置を検出できる位置に設けられている。吊り下げコンテナ２ａと地面６との距離はＤＴ２であり、停止位置はＰ２であり、ソフトタッチエリアがＡｓ２で表されている。

停止位置Ｐ２は、地面６から距離Ｄｐ２分吊り下げコンテナ２ａに近い位置に設定される。距離Ｄｐ２は、制御部６４（図２）にあらかじめ設定されている。距離Ｄｐ２は、たとえば１０ｃｍ等とすることができる。

ソフトタッチエリアＡｓ２は、吊り下げコンテナ２ａの載置目標位置である地面６の位置から吊り下げコンテナ２ａ側までの範囲にあらかじめ設定される。センサの位置によっては、死角が生ずる場合があり、地面６の位置を正確に検出できない場合があるので、地面６位置に一致させ、地面６よりも下にならないように設定するのが好ましい。

また、ソフトタッチエリアＡｓ２の吊り下げコンテナ２ａ側の境界の位置は、上述の他の実施形態の場合と同様に、停止位置Ｐ２に対して、主幹装置４０側の制御の精度等にもとづいて設定される。

吊り下げコンテナ２ａとソフトタッチエリアＡｓ２の境界との距離は、（ＤＴ２－Ｄｐ２）－Ｄｎ２～（ＤＴ２－Ｄｐ２）＋Ｄｆ２である。ここで、Ｄｎ２は、ソフトタッチエリアＡｓ２の吊り下げコンテナ２ａに近い方の境界と停止位置Ｐ２との間の距離である。Ｄｆ２は、ソフトタッチエリアＡｓ２の地面に近い方と停止位置Ｐ２との間の距離である。この例では、Ｄｎ２≠Ｄｆ２であり、Ｄｆ２＝Ｄｐ２としているが、任意に適切な値を設定することができる。

本実施の形態の衝突防止装置６０の動作は、上述した他の実施形態の場合と同様とすることができ、図４の速度パターンのもと、図５のフローチャートを適用することができる。

なお、衝突防止装置６０は、巻下動作を行う場合に、上述の衝突防止動作を実行する。一方、衝突防止装置６０は、巻上動作を行う場合には、衝突防止動作の実行を禁止するようにしてもよい。

さらに、衝突防止装置６０は、巻上動作を実行している場合には、横行コントローラ４４によって、横行操作されても、横行動作自体を禁止するようにしてもよい。

本実施の形態の衝突防止装置６０の効果について説明する。
本実施の形態の衝突防止装置６０は、上述した他の実施形態の場合と同様の効果を奏する。また、本実施の形態では、ソフトタッチエリアＡｓ２の吊り下げコンテナ２ａから遠い境界の位置を載置目標位置に一致させるように設定する。そのため、載置目標の位置上で停止させ、吊り下げコンテナ２ａを載置目標に一旦載置して吊り下げコンテナ２ａの振れを止めて再度の位置合わせを行うことができる。

衝突防止装置６０は、巻上動作を実行時に、横行動作自体を禁止するので、オペレータが、巻上操作しながら横行操作をするコンテナ山越え中の横行運転を禁止することができる。

このようにして、貨物の衝突を容易に回避できる衝突防止装置を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２…コンテナ、２ａ…吊り下げコンテナ、２ｂ，２ｃ…載置コンテナ、４…走行レール、６…地面、１０…クレーン、１２…脚部、１４…横行レール、１６…横行トロリ、１８…スプレッダ、２０…運転室、２２…ヘッドブロック、２４…滑車、２６…巻上ロープ、４０…主幹装置、４２…巻上コントローラ、４４…横行コントローラ、４６…巻上ドライブ、４８…横行ドライブ、５０…巻上電動機、５２…横行電動機、６０…衝突防止装置、６２…センサ、６４…制御部

Claims (6)

1. 水平方向に移動可能な可動部と、巻上ロープを介して前記可動部に吊り下げられ貨物を支持可能に構成された支持機構と、前記可動部の移動と前記巻上ロープによる前記支持機構の巻上げ及び巻下げを制御する主幹装置と、を有するクレーンに用いられる衝突防止装置であって、
   前記支持機構を介して吊り下げられた前記貨物と、前記可動部にともなって移動する前記支持機構の移動方向に存在する障害物と、の間の距離を検出するセンサと、
   前記距離の情報を前記センサから受信し、
   前記距離の情報にもとづいて、あらかじめ設定された前記障害物からの停止距離だけ離間した停止位置を算出し、
   前記主幹装置から受信する前記貨物の速度の情報、前記主幹装置にあらかじめ設定された前記貨物の速度からの減速率の情報、及び前記停止位置の情報にもとづいて、前記貨物の減速を開始する位置を計算して、前記貨物の速度から所定の第１最低速度に設定する第１減速指令を前記主幹装置に出力し、
   前記貨物の速度が０になるときの前記貨物の位置を前記停止位置と判定して、前記主幹装置に停止指令を出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記停止位置を中心に、前記貨物に近い方から前記障害物に近い方にわたって、前記貨物を所定の第２最低速度で移動させる減速移動領域を算出し、
   前記停止指令を出力した後に、前記貨物が前記減速移動領域内で停止しているときに、前記貨物を前記第２最低速度で移動させるように、前記貨物の速度を前記第２最低速度に設定する第２減速指令を前記主幹装置に出力する衝突防止装置。
2. 前記制御部は、前記貨物が停止して前記主幹装置から停止解除信号を受信した後に、前記第２減速指令を出力する請求項１記載の衝突防止装置。
3. 前記制御部は、前記減速移動領域内では、前記貨物が前記障害物に接近するように移動する場合に、前記第２減速指令を出力し、前記貨物が前記障害物から遠ざかるように移動する場合に、前記第２減速指令を出力しない請求項１又は２に記載の衝突防止装置。
4. 前記センサは、水平方向の移動における前記貨物と前記障害物との距離を検出する請求項１～３のいずれか１つに記載の衝突防止装置。
5. 前記センサは、巻上げ及び巻下げ方向の移動における前記貨物と前記障害物との距離を検出する請求項１～４のいずれか１つに記載の衝突防止装置。
6. 水平方向に移動可能な可動部と、巻上ロープを介して前記可動部に吊り下げられ貨物を支持可能に構成された支持機構と、前記可動部の移動と前記巻上ロープによる前記支持機構の巻上げ及び巻下げを制御する主幹装置と、を有するクレーンに用いられる衝突防止装置であって、
   前記支持機構を介して吊り下げられる前記貨物と、前記可動部にともなって移動する前記支持機構の移動方向に存在する障害物と、の間の距離を検出するセンサと、
   前記距離の情報を前記センサから受信し、
   前記距離の情報にもとづいて、あらかじめ設定された前記障害物からの第１停止距離だけ水平方向に離間した第１停止位置を算出し、
   前記距離の情報にもとづいて、あらかじめ設定された前記障害物からの第２停止距離だけ巻上げ及び巻下げ方向に離間した第２停止位置を算出し、
   前記主幹装置から受信する前記貨物の速度の情報、前記主幹装置にあらかじめ設定された前記貨物の速度からの第１減速率の情報、及び前記第１停止位置の情報にもとづいて、前記貨物の水平方向の減速を開始する位置を計算して、前記貨物の速度から所定の第１最低速度に設定する第１減速指令を前記主幹装置に出力し、
   前記主幹装置から受信する前記貨物の速度の情報、前記主幹装置にあらかじめ設定された前記貨物の速度からの第２減速率の情報、及び前記第２停止位置の情報にもとづいて、前記貨物の巻上げ及び巻下げ方向の減速を開始する位置を計算して、前記貨物の速度から所定の第２最低速度に設定する第２減速指令を前記主幹装置に出力し、
   前記貨物の水平方向の速度が０になるときの前記貨物の位置を前記第１停止位置と判定して前記主幹装置に第１停止指令を出力し、前記貨物の巻上げ方向及び巻下げ方向の速度が０になるときの前記貨物の位置を前記第２停止位置と判定して前記主幹装置に第２停止指令を出力する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記第１停止位置を中心に、前記貨物に近い方から前記障害物に近い方にわたって、前記貨物を所定の第３最低速度で移動させる第１減速移動領域を算出し、
   前記第２停止位置を中心に、前記貨物に近い方から前記障害物に近い方にわたって、前記貨物を所定の第４最低速度で移動させる第２減速移動領域を算出し、
   前記第１停止指令を出力した後に、
   前記貨物が前記第１減速移動領域内で停止しているときに、前記貨物を前記第３最低速度で移動させるように、前記貨物の速度を前記第３最低速度に設定する第３減速指令を前記主幹装置に出力し、
   前記貨物が前記第２減速移動領域内で停止しているときに、前記貨物を前記第４最低速度で移動させるように、前記貨物の速度を前記第４最低速度に設定する第４減速指令を前記主幹装置に出力し、
   前記貨物が水平方向に移動している場合には、
   前記第３減速指令を出力可能とするとともに前記第４減速指令を出力禁止とし、
   前記貨物が巻上げ及び巻下げ方向に移動している場合には、
   前記第４減速指令を出力可能とするとともに前記第３減速指令を出力禁止とする衝突防止装置。

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