JP7364612B2 - クレーンおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロープで懸吊されていてコンテナの荷役を行うスプレッダを有するクレーンおよびその制御方法に関するものであり、詳しくは荷役効率を低下させることなくロープの余分な繰り出しを抑制できるクレーンおよびその制御方法に関するものである。

コンテナクレーンでコンテナをコンテナ船の船倉に降下させる際に、船倉に配置されているガイドフレームにコンテナやスプレッダが引っかかることがあった。降下中のコンテナ等がガイドフレームに引っかかり急停止すると、回転し続けるドラムからロープが余分に繰り出されてしまう。余分に繰り出されたロープがクレーンのガーダおよびブームに設置されている照明等の機器と衝突して、この機器を破壊してしまう不具合があった。

ドラムからロープが余分に繰り出されることを抑制するための構成が提案されている（例えば特許文献１）。特許文献１には、通常時に使用されるブレーキとは別にドラムの回転に常時抵抗を与える第二ブレーキを有するドラムの構造が開示されている。ドラムの慣性力による回転を第二ブレーキにより抑制することで、余分に繰り出されるロープの量を抑制していた。

常時第二ブレーキが作動している状態となるため、巻き上げ速度が低下してしまっていた。荷役効率が低下する不具合があった。

またコンテナクレーンは巻き上げおよび巻き下げを比較的短時間で繰り返し行う。第二ブレーキの劣化が激しく実用に耐えられないため、コンテナクレーンに第二ブレーキを設置することはできなかった。

日本国特開２０００－０９５４８０号公報

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は荷役効率を低下させることなくロープの余分な繰り出しを抑制できるクレーンおよびその制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するためのクレーンは、ロープの巻き上げおよび繰り出しを行うドラムと、前記ロープを掛け回されるヘッドブロックと、このヘッドブロックの下方に配置されて上下方向に移動可能な状態で前記ヘッドブロックから懸吊されるスプレッダとを備えるクレーンにおいて、前記ロープのたるみが発生する予兆を検出する検出機構を備えていて、前記検出機構が、上下方向における前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置を測定するセンサを有することを特徴とする。

上記の目的を達成するためのクレーンの制御方法は、ロープの巻き上げおよび繰り出しを行うドラムと、前記ロープを掛け回されるヘッドブロックと、このヘッドブロックの下方に配置されて上下方向に移動可能な状態で前記ヘッドブロックから懸吊されるスプレッダとを備えるクレーンの制御方法において、上下方向における前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置に基づき前記ロープのたるみが発生する予兆の有無を判定することを特徴とする。

本発明によれば、ロープのたるみが発生する前にその予兆を検出できる。この予兆に基づきドラムにブレーキをかけるなどの対応を取ることができるので、ロープの余分な繰り出しを抑制するには有利である。また予兆のあるときにのみドラムにブレーキをかける等の対応を取ることができるので、荷役効率の低下を抑制するには有利である。

クレーンの概略を例示する説明図である。 図１のヘッドブロックを斜視で例示する説明図である。 図２のヘッドブロックを正面視で例示する説明図である。 図２のヘッドブロックを側面視で例示する説明図である。 図３の連結部を拡大して例示する説明図である。 図５のスプレッダが基準位置よりもヘッドブロックに接近した状態を例示する説明図である。 ガイドフレームの間を降下するヘッドブロックを側面視で例示する説明図である。 図５のセンサの変形例を例示する説明図である。

以下、クレーンおよびその制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図中では平面視で略長方形に形成されるヘッドブロックの短辺方向を矢印ｘ、長辺方向を矢印ｙ、上下方向を矢印ｚで示している。

図１に例示するようにクレーン１は、例えば岸壁に配置されてコンテナＣの荷役を行う岸壁クレーンで構成される。クレーン１は、一対の海側脚および一対の陸側脚を含む脚構造体２と、脚構造体２に支持されて水平方向に延設されるブーム３およびガーダ４と、このブーム３およびガーダ４に沿って横行するトロリ５と、脚構造体２に設置される機械室６とを備えている。

機械室６にはロープ７の巻き上げおよび繰り出しを行うドラム８が設置されている。ドラム８から繰り出されるロープ７は、トロリ５経由してヘッドブロック９に掛け回される。ヘッドブロック９はトロリ５からロープ７で懸吊される状態となる。ヘッドブロック９の下方にはスプレッダ１０が配置されている。

クレーン１は岸壁クレーンに限らない。ロープ７で懸吊されるヘッドブロック９と、ヘッドブロック９の下方に配置されるスプレッダ１０とをクレーン１は備えていればよく、例えば門型クレーンで構成してもよい。またドラム８が設置される場所は機械室６に限らない。ドラム８はクレーン１のいずれの場所に設置されていてもよい。ドラム８は例えばトロリ５に設置されてもよい。

図２に例示するようにヘッドブロック９およびスプレッダ１０は平面視で略長方形状にそれぞれ形成されている。ヘッドブロック９の短辺方向ｘはトロリ５の横行方向と一致する方向となる。ヘッドブロック９の長辺方向ｙはクレーン１の走行方向と一致する方向となる。

図３および図４に例示するようにヘッドブロック９は、その上面に配置されるシーブ１１にトロリ５から延びるロープ７が掛け回される。ヘッドブロック９は、下方に配置されるスプレッダ１０と連結部１２を介して連結される。スプレッダ１０は、ヘッドブロック９に対して上下方向ｚに移動可能な状態で連結部１２により懸吊される。

この実施形態では、平面視で略長方形状に形成されるヘッドブロック９の四隅にそれぞれ配置されるコーナボックス１２ａと、このコーナボックス１２ａから下方に向かって突設されるツイストロックピン１２ｂとで連結部１２が構成されている。このツイストロックピン１２ｂが、スプレッダ１０に形成される挿入孔に挿入されて上下方向ｚを中心軸に回転する。これによりヘッドブロック９とスプレッダ１０が連結される。図３および図４では説明のため、ツイストロックピン１２ｂの一部を破線で示している。

ヘッドブロック９に上方から懸吊されるスプレッダ１０は、その下方のコンテナＣを把持する構成を有している。スプレッダ１０は、コンテナ船の船倉内と岸壁との間でコンテナＣの荷役を行う。

クレーン１はロープ７のたるみが発生する予兆を検出する検出機構１３を備えている。図３および図４に例示するようにこの実施形態では検出機構１３は、コーナボックス１２ａに設置されるセンサ１３ａと、このセンサ１３ａに有線または無線で構成される信号線で接続される制御部１３ｂとを有している。図３および図４では説明のためセンサ１３ａと制御部１３ｂと接続する信号線を一点鎖線で示している。

センサ１３ａは、例えば下向きにレーザ光を照射してスプレッダ１０までの距離を測定するレーザ距離計で構成される。図３に例示するようにこの実施形態では長辺方向ｙに対向配置される一対のコーナボックス１２ａの内側となる側面にセンサ１３ａが設置される。

センサ１３ａは四つのコーナボックス１２ａにそれぞれ設置されている。制御部１３ｂはヘッドブロック９に設置されている。図４では説明のためセンサ１３ａと制御部１３ｂとを破線で示している。スプレッダ１０やコンテナＣの重量によりヘッドブロック９およびスプレッダ１０にたわみが生じることがある。このたわみの影響を受けがたい場所にセンサ１３ａは設置されることが望ましい。コーナボックス１２ａに設置されるセンサ１３ａは、ヘッドブロック９およびスプレッダ１０のたわみの影響をほとんど受けずにスプレッダ１０までの距離を測定できる。コーナボックス１２ａにセンサ１３ａを設置する構成により、検出機構１３による検出精度を向上できる。

検出機構１３は少なくとも一つのセンサ１３ａを有していればよい。四つのコーナボックス１２ａのそれぞれにセンサ１３ａを設置する方が、検出機構１３による検出精度を向上できる。

センサ１３ａが設置される位置は上記に限定されない。上下方向ｚにおいてヘッドブロック９に対するスプレッダ１０の相対位置をセンサ１３ａが測定できればよい。例えば短辺方向ｘにおいて対向配置される一対のコーナボックス１２ａの間となる位置にセンサ１３ａが設置されてもよい。センサ１３ａがヘッドブロック９の他の位置に設置される構成にしてもよい。センサ１３ａがスプレッダ１０に設置されて、ヘッドブロック９までの距離を測定する構成を有していてもよい。

制御部１３ｂはセンサ１３ａから送られる信号に基づき、ロープ７のたるみが発生する予兆の有無を判定する構成を有している。制御部１３ｂはクレーン１の動作を制御する制御装置に組込まれる構成にしてもよい。

図５に例示するようにヘッドブロック９とスプレッダ１０とは連結部１２を介して連結される。ヘッドブロック９に対して上下方向ｚに移動可能な状態でスプレッダ１０は連結される。つまり連結部１２は上下方向ｚに遊びのある状態でヘッドブロック９とスプレッダ１０とを連結する。

ヘッドブロック９およびスプレッダ１０がロープ７によりトロリ５から吊り下げられているときは、スプレッダ１０は重力で下方に移動する。スプレッダ１０はツイストロックピン１２ｂで吊り下げられる状態となるので、ヘッドブロック９との間に隙間ｄが発生する。図５ではコーナボックス１２ａの下面とスプレッダ１０の上面との間に隙間ｄが生じている。隙間ｄは例えば５～１５ｍｍ程度に設定できる。例えばツイストロックピン１２ｂの形状の変更により隙間ｄの大きさは適宜設定できる。

図６に例示するようにスプレッダ１０が降下してコンテナＣや地表面と接触する着床時は、隙間ｄが例えば０ｍｍとなる。着床時はスプレッダ１０の荷重がその下方のコンテナＣ等により支持される。この状態からさらにヘッドブロック９を降下させると、コーナボックス１２ａの下面がスプレッダ１０の上面と接触する。

上下方向ｚにヘッドブロック９に対するスプレッダ１０の位置が予め定められる基準位置Ｐよりも接近しているときロープ７のたるみが発生する予兆ありと判定して、基準位置Ｐよりも離間しているとき予兆なしと判定する構成を、検出機構１３が有していてもよい。

基準位置Ｐは、上下方向ｚにおけるヘッドブロック９に対するスプレッダ１０の位置をいう。具体的には例えば隙間ｄが２ｍｍとなる位置をスプレッダ１０の基準位置Ｐとして予め設定することができる。この場合、ヘッドブロック９の下面から下方に２ｍｍとなる位置にスプレッダ１０の上面があるとき、スプレッダ１０が基準位置Pに存在していると言える。基準位置Ｐは適宜設定できる。例えば隙間ｄが８ｍｍとなる位置に基準位置Ｐが設定されてもよい。

例えばヘッドブロック９の下面から上方に５ｍｍとなる位置にセンサ１３ａが設置されている場合、隙間ｄが１０ｍｍのときセンサ１３ａで取得される値が１５ｍｍとなる。センサ１３ａで取得される値が７ｍｍ以下となるとき隙間ｄが２ｍｍ以下となる。このような状態のとき、スプレッダ１０が基準位置Ｐよりもヘッドブロック９に接近する状態として検出機構１３で検出する構成にできる。

連結部１２の構成はツイストロックピン１２ｂ等に限定されない。スプレッダ１０を上下方向ｚに移動可能な状態でヘッドブロック９から懸吊できる構成を有していればよい。

図７左方に例示するようにスプレッダ１０を船倉内に降下させる際に、短辺方向ｘにおいてガイドフレーム１４に対するスプレッダ１０の位置が正しい場合は、ガイドフレーム１４の間をスプレッダ１０は真っ直ぐに降下する。図７右方に例示するようにガイドフレーム１４に対するスプレッダ１０の位置がずれている場合やスプレッダ１０に振れが発生している場合は、ガイドフレーム１４にスプレッダ１０が引っかかることがある。図７では説明のためツイストロックピン１２ｂの一部を破線で示している。

クレーン１が門型クレーンで構成される場合は、スプレッダ１０が積み上げられたコンテナＣに引っかかることがある。スプレッダ１０はガイドフレーム１４に引っかかると、それ以上降下できない状態となる。この状態でドラム８からロープ７が繰り出されるとロープ７にたるみが発生する。従来はスプレッダ１０がガイドフレーム１４等に衝突した後に、さらに繰り出されてたるんだロープ７がクレーン１の照明等の機器に絡まる不具合があった。

降下中のスプレッダ１０がガイドフレーム１４に接触すると、上向きの力をガイドフレーム１４から受ける。これによりスプレッダ１０はヘッドブロック９に接近する方向に相対的に移動する。このときヘッドブロック９の荷重とスプレッダ１０の荷重の一部がロープ７に発生している。その後、スプレッダ１０の降下が停止してガイドフレーム１４に挟まる。スプレッダ１０の荷重がガイドフレーム１４により支持される状態となる。この状態でロープ７が繰り出され続けるとロープ７にたるみが発生する。

検出機構１３を有するクレーン１においては、図７右方に例示するようにスプレッダ１０がガイドフレーム１４に接触してヘッドブロック９に接近する方向に移動すると、この状態が検出機構１３により検出される。スプレッダ１０が基準位置Ｐよりもヘッドブロック９に接近すると、ロープ７のたるみが発生する予兆ありと検出機構１３が判定する。検出機構１３はスプレッダ１０がガイドフレーム１４に衝突した時点でその状態を検出できる。つまりロープ７にたるみが発生する前の状態を検出機構１３は検出できる。

コンテナＣを把持しているスプレッダ１０が船倉内に降下する場合も上記と同様である。コンテナＣがガイドフレーム１４に衝突した時点でその状態を検出機構１３は検出できる。

降下中のスプレッダ１０またはコンテナＣがガイドフレーム１４等に衝突して降下を継続できなくなったとき初めてスプレッダ１０がヘッドブロック９に接近する。この状態を検出機構１３はロープ７のたるみが発生する予兆として検出できる。

スプレッダ１０またはコンテナＣがガイドフレーム１４等に衝突しても降下を継続可能な場合は、ヘッドブロック９に対してスプレッダ１０が重力により下方に離れる位置となる。この場合は検出機構１３が予兆なしと判定する。またスプレッダ１０が上昇する巻き上げ時には、ヘッドブロック９に対してスプレッダ１０が重力により下方に離れる位置となる。この場合も検出機構１３が予兆ありと判定することはない。

センサ１３ａからの信号に基づき制御部１３ｂが予兆ありと判定したとき、検出機構１３がドラム８にブレーキをかける制御を行う構成にしてもよい。検出機構１３がドラム８を逆回転させる制御を行う構成にしてもよい。この制御によりロープ７が余分に繰り出されることを抑制できる。
検出機構１３が予兆ありとの判定に基づき、クレーンオペレータにその旨を通知する構成にしてもよい。

ロープ７にたるみが発生する前に、近い将来たるみが発生することを検出機構１３は検出できる。ロープ７のたるみが発生する前に、ドラム８にブレーキをかけるなどの対応を取れるので、ロープ７のたるみを抑制するには有利である。例えばロープの張力を監視する場合など、従来の方法ではロープのたるみが発生した後にブレーキ等の対応を行っていた。この従来の方法と比べると、検出機構１３を備えるクレーン１はブレーキ等の対応を早く開始できる。

ロープ７のたるみが発生する予兆のあるときにのみ、ドラム８にブレーキをかける等の構成にできる。そのためロープ７のたるみを抑制しつつ、荷役効率の低下を抑制するには有利である。

コンテナＣの有無に関わらず検出機構１３は予兆を検出できる。またスプレッダ１０の上昇中に予兆ありと判定されることがない。検出機構１３において、コンテナＣの有無やスプレッダ１０の昇降などの条件を考慮する必要がないため、極めて短時間で予兆の有無を判定できる。ロープ７のたるみを抑制するには有利である。

センサ１３ａはレーザ距離計に限定されない。センサ１３ａがリミットスイッチなど接触センサで構成されてもよい。図８に例示するように、例えばコーナボックス１２ａの下面であってスプレッダ１０と接触可能となる位置に設置される圧電素子でセンサ１３ａが構成されてもよい。コーナボックス１２ａとスプレッダ１０との接触を直接的に検出できる。この場合はコーナボックス１２ａとスプレッダ１０とが接触しているときロープ７のたるみが発生する予兆あり判定されて、接触していないとき予兆なしと判定される。このとき検出機構１３は、基準位置Ｐを用いることなく予兆の有無を判定できる。

ヘッドブロック９の四隅に配置されるコーナボックス１２ａの全てにセンサ１３ａが設置される構成にしてもよい。四つのセンサ１３ａのうち一つでも基準位置Ｐよりもスプレッダ１０の接近を検出したり、スプレッダ１０との接触を検出した場合、予兆ありと判定する構成にしてもよい。

１ クレーン
２ 脚構造体
３ ブーム
４ ガーダ
５ トロリ
６ 機械室
７ ロープ
８ ドラム
９ ヘッドブロック
１０ スプレッダ
１１ シーブ
１２ 連結部
１２ａ コーナボックス
１２ｂ ツイストロックピン
１３ 検出機構
１３ａ センサ
１３ｂ 制御部
１４ ガイドフレーム
ｘ 短辺方向
ｙ 長辺方向
ｚ 上下方向
Ｃ コンテナ
ｄ 隙間
Ｐ 基準位置

Claims (8)

1. ロープの巻き上げおよび繰り出しを行うドラムと、前記ロープを掛け回されるヘッドブロックと、このヘッドブロックの下方に配置されて上下方向に移動可能な状態で前記ヘッドブロックから懸吊されるスプレッダとを備えるクレーンにおいて、
   前記ロープのたるみが発生する予兆を検出する検出機構を備えていて、
   前記検出機構が、上下方向における前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置を測定するセンサを有することを特徴とするクレーン。
2. 平面視で略長方形状に形成される前記ヘッドブロックの四隅近傍にそれぞれ配置されるコーナボックスを前記ヘッドブロックが有していて、
   前記センサが前記コーナボックスに設置される構成を有する請求項１に記載のクレーン。
3. 前記検出機構が、上下方向における前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置が予め定められる基準位置よりも接近しているとき予兆ありと判定して、基準位置よりも離間しているとき予兆なしと判定する制御部を有する請求項１または２に記載のクレーン。
4. 前記検出機構が、予兆ありとの判定に基づき前記ドラムにブレーキをかける構成を有する請求項１～３のいずれかに記載のクレーン。
5. ロープの巻き上げおよび繰り出しを行うドラムと、前記ロープを掛け回されるヘッドブロックと、このヘッドブロックの下方に配置されて上下方向に移動可能な状態で前記ヘッドブロックから懸吊されるスプレッダとを備えるクレーンの制御方法において、
   上下方向における前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置に基づき前記ロープのたるみが発生する予兆の有無を判定することを特徴とするクレーンの制御方法。
6. 平面視で略長方形状に形成される前記ヘッドブロックの四隅近傍にコーナボックスがそれぞれ配置されていて、前記コーナボックスにセンサが予め設置されていて、
   前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置が前記センサにより測定される請求項５に記載のクレーンの制御方法。
7. 上下方向における前記ヘッドブロックに対する前記スプレッダの位置が予め定められる基準位置よりも接近しているとき予兆ありと判定して、基準位置よりも離間しているとき予兆なしと判定する請求項５または６に記載のクレーンの制御方法。
8. 予兆ありとの判定に基づき前記ドラムにブレーキをかける構成を有する請求項５～７のいずれかに記載のクレーンの制御方法。

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