WO2014083873A1 - クレーンの制振制御システム及びクレーンの制振制御方法 - Google Patents

クレーンの制振制御システム及びクレーンの制振制御方法 Download PDF

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WO2014083873A1
WO2014083873A1 PCT/JP2013/066750 JP2013066750W WO2014083873A1 WO 2014083873 A1 WO2014083873 A1 WO 2014083873A1 JP 2013066750 W JP2013066750 W JP 2013066750W WO 2014083873 A1 WO2014083873 A1 WO 2014083873A1
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WO
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vibration
support structure
crane
trolley
suppression control
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/066750
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
内田　浩二
草野　利之
Original Assignee
三菱重工マシナリーテクノロジー株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C19/00—Cranes comprising trolleys or crabs running on fixed or movable bridges or gantries
    • B66C19/002—Container cranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C15/00—Safety gear

Definitions

  • the present invention relates to a vibration damping control system for a crane such as a container crane and a vibration damping control method for a crane during vibration caused by an earthquake or strong wind.
  • Seismic isolation technology is a technology that attaches a seismic isolation device such as a damper to the traveling part of a container crane so that the container crane does not follow the shaking of the ground.
  • the vibration control technology is a technology that suppresses the shaking of the container crane by providing a vibration control device on the support structure or the like of the container crane.
  • seismic isolation devices cannot be made very large, so they are not adequate for large earthquakes, and vibration control devices are often effective only for specific frequency components. There was a problem that the initial response was difficult.
  • Patent Document 1 provides a horizontal displacement absorbing device for seismic isolation on a support leg of a container crane, and a vibration damping on an upper portion of the container crane. What provided the mass damper apparatus for operation is disclosed.
  • the crane's seismic isolation / damping combined device using this technology is controlled to cancel the seismic force using mass, and it is excellent in handling early earthquakes and long-period earthquakes. The large external force acting on the crane when an earthquake occurs can be reduced efficiently.
  • Patent Document 1 since a machine room that does not move is used as a mass, a separate device for driving the machine room is required, which increases costs. Also, in a machine room, it is quite difficult to handle a wire rope used for main winding, undulation, and traversing of a container crane and to drive a machine room that does not move as a mass. In order to improve the earthquake resistance of the container crane, it is preferable that it is possible to deal with earthquakes of a wide range of frequencies and sizes, and in particular, it is possible to easily perform vibration damping retrofit.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of conventional crane vibration suppression control systems, can easily perform vibration retrofitting, and can respond to vibrations caused by earthquakes and strong winds of a wide range of frequencies and sizes. It is an object of the present invention to provide a new and improved crane damping control system and crane damping control method.
  • One aspect of the present invention is a crane vibration suppression control system that reduces vibration of the support structure when the crane includes a girder provided on the top side of the support structure and a trolley that moves on the boom.
  • a vibration detection sensor for detecting the vibration, a trolley drive unit that is driven when the trolley moves on the girder and the boom, and a vibration speed of the support structure is calculated from a detection signal of the vibration detection sensor.
  • a determination unit that determines whether the damping control of the support structure is necessary from a calculation signal of the calculation unit, and when the determination unit determines that the damping control is necessary, the movement of the trolley
  • a command signal transmission unit that transmits a command signal for adjusting a speed to the trolley drive unit.
  • the vibration damping control of the support structure is enabled using the trolley provided in the crane, the vibration damping retrofit can be easily performed, and earthquakes with a wide range of frequencies and sizes can be obtained. Can handle vibrations caused by strong winds.
  • the determination unit may determine that the vibration suppression control is necessary when the vibration speed of the support structure is equal to or higher than a set value.
  • a seismic isolation device is further provided on the bottom side of the support structure, and the determination unit determines that the vibration suppression control is necessary when the seismic isolation device starts operating. It is good as well.
  • a normal power source that supplies power to the power receiving unit of the crane, and an emergency power source that supplies power to the power receiving unit when the normal power source fails during a vibration
  • Power supply switching means for switching the power supply source to the power receiving unit from the normal power supply to the emergency power supply when the power failure occurs may be provided.
  • a vibration damping control method for a crane that reduces vibration of the support structure when the crane includes a girder provided on the top side of the support structure and a trolley that moves on the boom.
  • the vibration detection step for detecting the vibration the vibration speed calculation step for calculating the vibration speed of the support structure from the detection result of the vibration detection step, and the support structure from the calculation result of the vibration speed calculation step.
  • the present invention relates to a crane vibration damping control method including a command signal transmission step of transmitting to a section.
  • active vibration suppression control can be performed by controlling the drive of an existing trolley in a crane when the crane support structure is vibrated due to an earthquake or the like due to an earthquake or the like. Easy retrofitting of vibration.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a crane to which a first embodiment of a crane vibration damping control system of the present invention is applied. It is a block diagram which shows schematic structure of the vibration suppression control system of the crane of the embodiment. It is a flowchart which shows the outline of the vibration suppression control method of the crane of the embodiment. It is a front view which shows schematic structure of the crane with which 2nd Embodiment of the damping control system of the crane of this invention is applied. It is a block diagram which shows schematic structure of the vibration suppression control system of the crane of the embodiment. It is a flowchart which shows the outline of the vibration suppression control method of the crane of the embodiment.
  • FIG. 1 is a front view showing a schematic configuration of a crane to which a first embodiment of a vibration damping control system for a crane of the present invention is applied.
  • the container crane 10 unloads the container 16 mounted on the container ship 14 berthed on the quay 12 to the land and loads the land container 16 on the container ship 14.
  • a crane that reciprocates between the mouths of the container ship 14.
  • the container crane 10 includes a support structure 20 provided to be movable on a traveling rail 18 laid along the quay 12, a girder 22 provided on the top side of the support structure 20, and the top side of the support structure 20.
  • a boom 23 that extends in a substantially horizontal direction so as to project from the sea side to the sea side, and a trolley 24 that moves on the girder 22 and the boom 23.
  • a traveling device 26 that rolls on the traveling rail 18 is provided on the bottom side of the supporting structure 20, and the supporting structure 20 can move along the traveling rail 18.
  • the girder 22 and the boom 23 provided on the top side of the support structure 20 are provided with a traverse rail 27 for the trolley 24 to move along the girder 22 and the boom 23, and the trolley 24 moves on the traverse rail 27. It is movable.
  • the trolley 24 is driven to rotate in a direction in which the traverse drum is rotated forward or reverse by a rope pulling system using a traverse drum (not shown) provided in a machine chamber 28 disposed on the top side of the support structure 20. , And traverse along the girder 22.
  • a vibration detection sensor 30 for detecting the vibration of the support structure 20 is provided in the machine room 28, and the vibration of the support structure 20 at the time of vibration is generated based on the detection signal of the vibration detection sensor 30. Vibration suppression control is performed to reduce the noise.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the crane vibration suppression control system of the present embodiment.
  • the crane vibration suppression control system 100 of the present embodiment is a so-called computer system, and is a crane vibration suppression control system that reduces the vibration of the support structure 20 when the crane is vibrated due to the occurrence of an earthquake or the like.
  • the vibration damping control system 100 of the crane according to the present embodiment detects shaking such as an earthquake, feeds back the shaking speed of the crane support structure 20, and controls the drive of the trolley 24. Suppression of the crane support structure 20 due to an earthquake is suppressed.
  • the vibration suppression control system 100 includes a vibration detection sensor 30, a trolley drive unit 40, a CPU 110, a storage unit 120, a power reception unit 130, a normal power supply 140, an emergency power supply 142, And a power switch 150.
  • the crane vibration suppression control system at the time of vibration due to the occurrence of an earthquake will be described.
  • the crane vibration suppression control system according to the present embodiment can cope with vibrations caused by other factors such as strong winds. And
  • the vibration detection sensor 30 is a sensor that detects the vibration of the support structure 20.
  • the vibration detection sensor 30 is an accelerometer that detects acceleration of vibration and shaking of the support structure 20.
  • the vibration detection sensor 30 is an accelerometer that detects acceleration of vibration and shaking of the support structure 20, but may be a displacement meter that detects displacement of vibration and shaking of the support structure 20. .
  • the trolley driving unit 40 is a driving unit that drives the trolley 24 when it is moved on the girder 22 and the boom 23.
  • the trolley driving unit 40 is provided in the machine room 28 and is driven in a traverse drum that is driven to rotate by a rope pulling system.
  • Various drive motors that drive the drive 24 are applicable.
  • the CPU110 performs operation control of each component including the trolley 24 with which the container crane 10 is equipped by executing the various programs memorize
  • the CPU 110 includes at least a calculation unit 112, a determination unit 114, and a command signal transmission unit 116.
  • the calculation unit 112 calculates the vibration speed of the support structure 20 from the detection signal of the vibration detection sensor 30.
  • the vibration speed of the support structure 20 is calculated by integrating the detection signal.
  • the detection signal of the vibration detection sensor 30 is the vibration displacement of the support structure 20, so that the vibration speed of the support structure 20 is calculated by differentiating the detection signal. To do.
  • the determination unit 114 determines whether vibration control of the support structure 20 is necessary from the calculation signal of the calculation unit 112. In the present embodiment, the determination unit 114 determines that the vibration control of the support structure 20 is necessary when the vibration speed of the support structure 20 is equal to or higher than a set value. As described above, the determination unit 114 determines whether or not the vibration suppression control of the support structure 20 is necessary, so that the active vibration suppression control of the support structure 20 is performed until the vibration speed of the support structure 20 becomes a set value or less. It can be carried out.
  • the vibration suppression control start of the driver in the machine room 28 or a driver's cab (not shown) is started. It may be triggered by the switch input or the reception of earthquake early warning.
  • the command signal transmission unit 116 transmits a command signal for adjusting the moving speed of the trolley 24 to the trolley driving unit 40. Specifically, when the command signal transmission unit 116 receives from the determination unit 114 a necessity determination signal determined to require active vibration suppression control of the support structure, the vibration of the support structure 20 calculated by the calculation unit 112 A signal obtained by multiplying the speed by the control constant is transmitted to the trolley driving unit 40 as a trolley speed command signal.
  • the command signal transmission unit 116 when the command signal transmission unit 116 receives the necessity determination signal that requires damping control from the determination unit 114, the command signal transmission unit 116 multiplies the vibration speed of the support structure 20 calculated by the calculation unit 112 by a control constant, and A signal obtained by reversing the vibration speed and the sign is transmitted to the trolley driving unit 40 as a trolley speed command signal.
  • the trolley driving unit 40 adjusts the speed of the trolley 24 according to the trolley speed command signal.
  • the crane vibration suppression control system 100 cancels the vibration and vibration of the support structure 20 with the driving of the trolley 24 when the vibration and vibration of the support structure 20 are detected due to the occurrence of an earthquake or the like.
  • the trolley 24 is actively operated so as to be attenuated.
  • the command signal transmission unit 116 moves the trolley 24 until the vibration speed of the support structure 20 becomes equal to or less than the set value. Is adjusted, a trolley speed command signal is transmitted to the trolley drive unit 40.
  • the trolley 24 is set to a predetermined value so that the trolley 24 vibrates on the girder 22 with a certain amplitude, and the vibration and vibration of the support structure 20 are attenuated. The method of moving at a speed is mentioned.
  • the storage unit 120 stores various programs used for processing by the CPU 110.
  • operation control of the trolley driving unit 40 that adjusts the moving speed of the trolley 24 when the support structure 20 is vibrated due to an earthquake or the like, and power supply switching control when a power failure occurs. Programs and so on are stored.
  • the power receiving unit 130 receives power necessary for controlling the operation of the container crane 10 from a power source.
  • the normal power source 140 that is a power supply source from the outside, and when the normal power source fails during a vibration due to an earthquake or the like, power is supplied to the power receiving unit.
  • An emergency power supply 142 is provided.
  • a battery such as a storage battery, a large-capacity capacitor, a diesel engine generator, a micro gas turbine, or the like is applicable. Note that the emergency power supply 142 only needs to be usable for a short time of about several minutes at the time of the earthquake, so long as it has a capacity capable of supplying the minimum necessary power in an emergency.
  • a power supply switch 150 is provided as a power supply switching means for switching the power supply source to the power receiving unit from the normal power supply to the emergency power supply when a power failure occurs.
  • the power switch 150 automatically switches the power supply source from the normal power supply 140 to the emergency power supply 142 when a power failure occurs due to an earthquake or the like. That is, when the CPU 110 determines that the power supply from the normal power supply 140 is lost when a power failure occurs, the power supply switch 150 is automatically operated to switch the power supply to the emergency power supply 142. For this reason, even when a power failure occurs at the time of vibration generation due to an earthquake or the like, active vibration suppression control of the support structure 20 of the container crane 10 can be performed.
  • the crane vibration suppression control system 100 performs vibration suppression control of the support structure 20 when the vibration speed of the support structure 20 is determined to be equal to or higher than a set value.
  • Various constraints may be provided in order to perform vibration control safely. That is, when there is a load on the trolley 24, when the hanging rope of the trolley 24 is longer than a predetermined length, or when the trolley 24 goes to the stroke end of the boom 23, in order to avoid danger, The vibration control of the support structure 20 by driving may not be performed. In addition, when an earthquake occurs when the main trunk is falling, the main trunk may automatically enter and vibration control may be automatically performed.
  • FIG. 3 is a flowchart showing an outline of the crane vibration suppression control method of the present embodiment.
  • an earthquake occurs (step S110), and the vibration detection sensor 30 detects the vibration of the support structure 20 (vibration detection step S120).
  • the vibration detection sensor 30 detects vibration and vibration acceleration of the support structure 20, but may detect vibration and vibration displacement of the support structure 20.
  • the vibration speed of the support structure 20 is calculated from the detection result of the vibration detection step S120 (vibration speed calculation step S130). Specifically, when the detection signal of the vibration detection sensor 30 is the vibration acceleration of the support structure 20, the vibration speed of the support structure 20 is calculated by integrating the detection signal. When the detection signal of the vibration detection sensor 30 is the vibration displacement of the support structure 20, the vibration speed of the support structure 20 is calculated by differentiating the detection signal. In this way, the calculation unit 112 calculates the vibration speed of the support structure 20 from the detection signal of the vibration detection sensor 30.
  • the vibration speed calculation step S130 it is next determined whether or not the vibration suppression control of the support structure 20 is necessary from the calculation result of the vibration speed calculation step S130 (necessity determination step S140). Specifically, when the vibration speed of the support structure 20 is equal to or higher than a set value, the determination unit 114 determines that the vibration control of the support structure 20 is necessary. In this embodiment, the set value of the vibration speed of the support structure 20 is used as a trigger for determining the necessity of active vibration suppression control of the support structure 20 of the crane 10 in the necessity determination step S140.
  • a trigger for determining whether or not the active vibration suppression control is necessary for example, a switch input for starting vibration suppression control of the driver in the machine room 28 or the driver's cab, an emergency earthquake warning Reception or the like may be used as a trigger.
  • a command signal for adjusting the moving speed of the trolley 24 is transmitted to the trolley drive unit 40 (command signal transmission step S150).
  • the command signal transmission unit 116 drives the command signal for adjusting the moving speed of the trolley 24 by the trolley. To the unit 40.
  • the trolley driving unit 40 adjusts the moving speed of the trolley 24 (step S160). Specifically, when the trolley speed command signal is transmitted to the trolley drive unit 40, the trolley drive unit 40 adjusts the speed of the trolley 24 according to the trolley speed command signal.
  • the determination unit 114 determines whether or not the vibration suppression control of the support structure 20 is to be continued, and if the vibration speed of the support structure 20 is determined to be equal to or less than a set value, the vibration suppression of the support structure 20 is performed. Control ends. On the other hand, when it is determined that the vibration speed of the support structure 20 is larger than the set value, the speed of the trolley 24 is adjusted again, and the support structure 20 is rotated until the vibration speed of the support structure 20 becomes the set value or less. Perform active vibration suppression control.
  • the vibration suppression control system 100 of the present embodiment when the support structure 20 of the container crane 10 is vibrated due to an earthquake or the like, the container crane 10 is controlled to drive the trolley 24.
  • active vibration suppression control can be performed. That is, since the active trolley 24 of the container crane 10 is used to control the drive of the container crane 10 and the active vibration suppression control of the support structure 20 of the container crane 10 is performed, the vibration suppression retrofit becomes easy.
  • the active vibration suppression control can be performed only by changing the logic of the sensor 30 that detects the swing of the crane support structure 20 and the CPU 110, so that the remodeling work can be performed easily and at low cost.
  • the trolley 24 since active control is performed with respect to the swing of the crane support structure 20 caused by an earthquake, vibration control can be performed not only for specific frequencies but also for vibrations caused by earthquakes and strong winds in a wide range of frequencies. .
  • the trolley 24 usually has a large weight of about 30 to 40 t, and has a wide movable range so as to move about 100 meters on the girder 22 and the boom 23. Therefore, active vibration suppression control using the trolley 24 is performed. As a result, it will be possible to cope with larger earthquakes.
  • FIG. 4 is a front view showing a schematic configuration of a crane to which the second embodiment of the crane damping control system of the present invention is applied.
  • the container crane 50 in the present embodiment is a crane in which a seismic isolation device 70 such as a damper is attached to a traveling part or the like that is provided on the bottom side of the support structure 60 of the container crane 50 as shown in FIG. That is, the crane vibration suppression control system of the present embodiment is applied to a container crane including a seismic isolation device. Based on the operation start signal of the seismic isolation device 70, the control of the support structure 60 at the time of vibration generation is applied. Vibration control is performed. Similarly to the first embodiment, a vibration detection sensor 80 that detects vibration of the support structure 60 is provided in the machine room 28. In addition, about the other component of the container crane 50 applied to this embodiment, since it is substantially the same as the container crane 10 applied in 1st Embodiment, the detailed description is abbreviate
  • omitted is abbreviate
  • FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of the crane vibration suppression control system of the present embodiment.
  • the crane vibration suppression control system 200 of the present embodiment is a so-called computer system, and is a crane vibration suppression control system that reduces the vibration of the support structure 60 when the crane is vibrated due to an earthquake or the like.
  • the vibration suppression control system 200 includes a vibration detection sensor 80, a seismic isolation device 70, a trolley drive unit 240, a CPU 210, a storage unit 220, a power reception unit 230, a normal power supply 240, An emergency power supply 242 and a power supply switch 250 are provided.
  • the vibration detection sensor 80 is a sensor that detects the vibration of the support structure 60 as in the first embodiment.
  • the vibration detection sensor 80 is an accelerometer that detects acceleration of vibration and shaking of the support structure 60, but may be a displacement meter that detects displacement of vibration and shaking of the support structure 60.
  • the seismic isolation device 70 is a device such as a damper attached to a traveling portion of the support structure 60 of the container crane 50 so that the container crane 50 does not follow the shaking of the ground.
  • the trolley driving unit 240 is a driving unit that drives the trolley 24 when it is moved on the girder 22 and the boom 23.
  • the trolley driving unit 240 is provided in the machine room 28 and is driven by a rope pulling system to rotate or other trolleys.
  • Various drive motors that drive the drive 24 are applicable.
  • the CPU 210 executes various programs stored in the storage unit 220, thereby performing operation control of each component including the trolley 24 provided in the container crane 50.
  • the CPU 210 includes at least a calculation unit 212, a determination unit 214, and a command signal transmission unit 216, as shown in FIG.
  • the calculation unit 212 calculates the vibration speed of the support structure 60 from the detection signal of the vibration detection sensor 80.
  • the vibration speed of the support structure 60 is calculated by integrating the detection signal.
  • the vibration detection sensor 80 is a displacement meter
  • the detection signal of the vibration detection sensor 80 is the vibration displacement of the support structure 60. Therefore, the vibration speed of the support structure 60 is calculated by differentiating the detection signal. To do.
  • the determination unit 214 determines whether or not the vibration suppression control of the support structure 60 is necessary from the operation start signal of the seismic isolation device 70. That is, in the present embodiment, the determination unit 214 determines that the vibration suppression control of the support structure 60 is necessary when an earthquake occurs and the seismic isolation device 70 starts operating. As described above, when the operation of the seismic isolation device 70 is confirmed by the determination unit 214, it is determined that the vibration suppression control is necessary, so that the active vibration suppression of the support structure 60 including the initial stage of the occurrence of the large earthquake is performed. Control can be performed.
  • the start of vibration suppression control of the driver in the machine room or cab It may be triggered by switch input or the reception of earthquake early warning.
  • the command signal transmission unit 216 transmits a command signal for adjusting the moving speed of the trolley 24 to the trolley driving unit 240 when the determination unit 214 determines that the vibration suppression control is necessary. Specifically, when the command signal transmission unit 216 receives a necessity determination signal that determines that active vibration suppression control of the support structure is necessary from the determination unit 214, the command signal transmission unit 216 sets a control constant to the vibration speed calculated by the calculation unit 112. The multiplied signal is transmitted to the trolley drive unit 240 as a trolley speed command signal.
  • the command signal transmission unit 216 when the command signal transmission unit 216 receives a necessity determination signal that requires vibration suppression control from the determination unit 214, the command signal transmission unit 216 multiplies the vibration speed of the support structure 60 calculated by the calculation unit 212 by a control constant, and A signal obtained by reversing the sign of speed and sign is transmitted to the trolley drive unit 240 as a trolley speed command signal.
  • the trolley driving unit 240 adjusts the speed of the trolley 24 according to the trolley speed command signal.
  • the crane vibration suppression control system 200 detects the vibration and the vibration of the support structure 60 as the driving of the trolley 24 when the seismic isolation device 70 starts operating at the time of vibration such as the occurrence of an earthquake.
  • the trolley 24 is actively driven to cancel and attenuate.
  • the trolley 24 is adjusted so that the trolley 24 vibrates on the girder 22 and the boom 23 with a certain amplitude, or the trolley 24 is moved at a predetermined speed. Adjust the speed.
  • the storage unit 220 stores various programs used for processing by the CPU 210.
  • the storage unit 220 includes operation control of the trolley driving unit 240 that adjusts the moving speed of the trolley 24 when the support structure 60 is vibrated due to an earthquake or the like, and power supply switching control when a power failure occurs. Programs and so on are stored.
  • the power receiving unit 230 receives power necessary for controlling the operation of the container crane 50 from the power source.
  • the normal power source 240 that is an external power supply source and the normal power source when power is interrupted due to an earthquake or the like cause power to the power receiving unit.
  • An emergency power supply 242 is provided.
  • a battery such as a storage battery, a large-capacity capacitor, a diesel engine generator, a micro gas turbine, or the like is applicable. Note that the emergency power source 242 only needs to be usable for only a short time of about several minutes at the time of the earthquake, so long as it has a capacity capable of supplying the minimum necessary power in an emergency.
  • a power switch 250 is provided as a power switching means for switching the power supply source to the power receiving unit from the normal power source to the emergency power source when a power failure occurs.
  • the power supply switch 250 automatically switches the power supply source from the normal power supply 240 to the emergency power supply 242 when a power failure occurs due to an earthquake or the like. That is, when the CPU 210 determines that the power supply from the normal power supply 240 is lost when a power failure occurs, the power supply switch 250 is automatically operated to switch the power supply to the emergency power supply 242. For this reason, even when a power failure occurs at the time of vibration generation due to an earthquake or the like, the active vibration suppression control of the support structure 60 of the container crane 50 can be performed.
  • the crane vibration suppression control system 200 performs vibration suppression control of the support structure 60 when the seismic isolation device 70 starts to operate, but performs crane vibration suppression control safely. Therefore, various restrictions may be provided. That is, when there is a load on the trolley 24, when the hanging rope of the trolley 24 is longer than a predetermined length, or when the trolley 24 goes to the stroke end of the boom 23, in order to avoid danger, The vibration control of the support structure 60 by driving may not be performed. In addition, when an earthquake occurs when the main trunk is falling, the main trunk may automatically enter and vibration control may be automatically performed.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an outline of the crane vibration suppression control method of the present embodiment.
  • an earthquake occurs (step S210), and the vibration detection sensor 80 detects the vibration of the support structure 60 (vibration detection step S220).
  • the vibration detection sensor 80 detects acceleration of vibration and shaking of the support structure 60, but may detect displacement of vibration and shaking of the support structure 60.
  • vibration suppression control of the support structure 60 is necessary (necessity determination step S230). In the present embodiment, it is determined that the vibration control of the support structure 60 is necessary when the seismic isolation device 70 starts operation.
  • a command signal for adjusting the moving speed of the trolley 24 is transmitted to the trolley drive unit 240 (command signal transmission step S240).
  • the command signal transmission unit 216 drives the command signal for adjusting the moving speed of the trolley 24 by trolley driving. It transmits to the part 240.
  • the trolley driving unit 240 adjusts the moving speed of the trolley 24 (step S250). Specifically, when a trolley speed command signal is transmitted to trolley drive unit 240, trolley drive unit 240 adjusts the speed of trolley 24 in accordance with the trolley speed command signal.
  • the determination unit 214 determines whether or not the vibration suppression control of the support structure 60 is to be continued, and if it is determined that the operation of the seismic isolation device 70 has stopped, the vibration suppression control of the support structure 60 is performed. Terminate. On the other hand, when it is determined that the operation of the seismic isolation device 70 is continuing, the speed of the trolley 24 is adjusted again, and the active damping control of the support structure 60 is performed until the operation of the seismic isolation device 70 stops.
  • the trolley 24 Active vibration suppression control can be performed by controlling the drive of. That is, since the active trolley 24 of the container crane 50 is used to control the drive and the active vibration suppression control of the support structure 60 of the container crane 50 is performed, the vibration suppression retrofit becomes easy.
  • the active vibration damping control can be performed only by changing the logic in the sensor 80 for detecting the swing of the crane support structure 60, the seismic isolation device 70, and the CPU 110, so that the remodeling work is easy and low cost. Can be done.
  • the seismic isolation device 70 it is possible to deal with a larger earthquake including the initial stage of the occurrence of a large earthquake, and the amount of movement of the trolley 24 can be reduced.
  • the vibration suppression control corresponding to the earthquake of not only a specific frequency but also a wide frequency becomes possible.
  • the trolley 24 usually has a large weight of about 30 to 40 t, and has a wide movable range so as to move about 100 meters on the girder 22 and the boom 23. Therefore, active vibration suppression control using the trolley 24 is performed. As a result, it will be possible to cope with larger earthquakes.
  • the configuration and operation of the crane vibration suppression control system are not limited to those described in the first and second embodiments, and various modifications can be made.
  • the controller (program) for vibration suppression control in the first and second embodiments may be a controller that moves the crane, or may be provided separately and independently.

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Abstract

　本発明は、支持構造体（２０）の頂部側に設けられるガーダ（２２）及びブーム（２３）上を移動するトロリ（２４）を備えるクレーン（１０）の起振時における支持構造体の振動を低減させるクレーンの制振制御システムであって、振動を検出する振動検出センサ（３０）と、ガーダ（２２）及びブーム（２３）上への移動の際に駆動するトロリ駆動部と、振動検出センサ（３０）の検出信号から支持構造体の振動速度を算出する算出部と、算出部の算出信号から支持構造体（２０）の制振制御の要否を判定する判定部と、判定部で制振制御を必要と判定した際に、トロリ（２４）の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部に送信する指令信号送信部とを備えるものである。本発明は、これにより、制振レトロフィットが容易に行なえ、かつ幅広い周波数や大きさの地震や強風等による起振に対応可能とすることが可能となる。

Description

クレーンの制振制御システム及びクレーンの制振制御方法
　本発明は、地震や強風等による起振時におけるコンテナクレーン等のクレーンの制振制御システム及びクレーンの制振制御方法に関する。
　近年、日本各地において大きな地震が発生しており、工場や港湾施設においては、コンテナクレーンにも大きな被害が発生している。また、今後に発生する可能性のある大地震に備えて、大地震発生時の地震力によるコンテナクレーンの損傷、ダメージを回避又は低減するために、コンテナクレーンの耐震性を向上することが研究され、様々な免震技術や制振技術が開発されている。
　免震技術は、コンテナクレーンの走行部等にダンパー等の免震装置を取り付けて、地盤の揺れにコンテナクレーンが追随しないようにする技術である。制振技術は、コンテナクレーンの支持構造体等に制振装置を設けて、コンテナクレーンの揺れを抑える技術である。しかしながら、免震装置は、あまり大型化できないので、大地震への対応が不十分であり、制振装置は、特定の周波数成分にしか効果が得られない場合が多いので、特に、大地震発生初期の対応が難しいという課題があった。
　上記免震装置及び制振装置の課題を解決する従来技術として、特許文献１には、コンテナクレーンの支持脚部に免震用水平方向変位吸収装置を設けると共に、コンテナクレーンの上部に、制振用マスダンパー装置を設けたものが開示されている。本技術によるクレーンの免震・制振複合装置は、マスを利用して地震力を打ち消すように制御するものであり、大地震発生初期の対応、及び長周期の地震の対応にも優れ、大地震発生時にクレーンに作用する大きな外力を効率良く低減できる。
特開２００９－２４２０６２号公報
　しかしながら、特許文献１に開示された従来技術では、本来動かない機械室をマスとして利用するため、この機械室を駆動するための装置が別途必要となり、コスト高となる。また、機械室中では、コンテナクレーンの主巻や起伏、横行のために使用されるワイヤロープを取り扱い、本来動かない機械室をマスとして駆動することは、かなり困難である。コンテナクレーンの耐震性を向上させるためには、幅広い周波数や大きさの地震に対応可能とし、特に、制振レトロフィットを容易に行えることが好ましい。
　本発明は、従来のクレーンの制振制御システムが有する上記課題に鑑みてなされたものであり、制振レトロフィットが容易に行なえ、かつ幅広い周波数や大きさの地震や強風等による起振時に対応可能な、新規かつ改良されたクレーンの制振制御システム及びクレーンの制振制御方法を提供することを目的とする。
　本発明の一態様は、支持構造体の頂部側に設けられるガーダ及びブーム上を移動するトロリを備えるクレーンの起振時における前記支持構造体の振動を低減させるクレーンの制振制御システムであって、前記振動を検出する振動検出センサと、前記トロリの前記ガーダ及び前記ブーム上への移動の際に駆動するトロリ駆動部と、前記振動検出センサの検出信号から前記支持構造体の振動速度を算出する算出部と、前記算出部の算出信号から前記支持構造体の制振制御の要否を判定する判定部と、前記判定部で前記制振制御を必要と判定した際に、前記トロリの移動速度を調整する指令信号を前記トロリ駆動部に送信する指令信号送信部と、を備えることを特徴とするクレーンの制振制御システムに関係する。
　本発明の一態様によれば、クレーンに備わるトロリを利用して、支持構造体のアクティブ制振制御を可能としているので、制振レトロフィットが容易に行なえ、かつ幅広い周波数や大きさの地震や強風等による起振に対応できる。
　このとき、本発明の一態様では、前記判定部は、前記支持構造体の前記振動速度が設定値以上の場合に、前記制振制御を必要と判定することとしてもよい。
　このようにすれば、支持構造体の振動速度が設定値以下になるまで、クレーンの支持構造体のアクティブ制振制御を行うことができる。
　また、本発明の一態様では、前記支持構造体の底部側に免震装置を更に備え、前記判定部は、前記免震装置が作動を開始した場合に、前記制振制御を必要と判定することとしてもよい。
　このようにすれば、大地震発生初期も含めて、クレーンの支持構造体のアクティブ制振制御を行うことができる。
　また、本発明の一態様では、前記クレーンの受電部に電力を供給する通常電源と、前記起振時に前記通常電源が停電になった場合に前記受電部に電力を供給する非常用電源と、前記停電の発生時に前記受電部への電力供給源を前記通常電源から前記非常用電源に切り替える電源切替手段と、を備えることとしてもよい。
　このようにすれば、起振時に停電が発生した場合でも、クレーンの支持構造体のアクティブ制振制御を行うことができる。
　また、本発明の他の態様は、支持構造体の頂部側に設けられるガーダ及びブーム上を移動するトロリを備えるクレーンの起振時における前記支持構造体の振動を低減させるクレーンの制振制御方法であって、前記振動を検出する振動検出工程と、前記振動検出工程の検出結果から前記支持構造体の振動速度を算出する振動速度算出工程と、前記振動速度算出工程の算出結果から前記支持構造体の制振制御の要否を判定する要否判定工程と、前記要否判定工程で前記制振制御が必要と判定された際に前記トロリの移動速度を調整する指令信号を前記トロリの駆動部に送信する指令信号送信工程と、を含むことを特徴とするクレーンの制振制御方法に関係する。
　以上説明したように本発明によれば、地震等によりクレーンの支持構造体に地震発生等による起振時に、クレーンに既設のトロリの駆動を制御することで、アクティブ制振制御を行えるので、制振レトロフィットが容易にできる。
本発明のクレーンの制振制御システムの第１の実施形態が適用されるクレーンの概略構成を示す正面図である。 同実施形態のクレーンの制振制御システムの概略構成を示すブロック図である。 同実施形態のクレーンの制振制御方法の概略を示すフローチャートである。 本発明のクレーンの制振制御システムの第２の実施形態が適用されるクレーンの概略構成を示す正面図である。 同実施形態のクレーンの制振制御システムの概略構成を示すブロック図である。 同実施形態のクレーンの制振制御方法の概略を示すフローチャートである。
　以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではなく、本実施形態で説明される構成の全てが本発明の解決手段として必須であるとは限らない。
（第１の実施形態）
　まず、本発明のクレーンの制振制御システムの第１の実施形態に適用されるクレーンの構成について、図面を使用しながら説明する。図１は、本発明のクレーンの制振制御システムの第１の実施形態が適用されるクレーンの概略構成を示す正面図である。
　コンテナクレーン１０は、岸壁１２に接岸したコンテナ船１４に搭載されたコンテナ１６を陸上へ荷降し、陸上のコンテナ１６をコンテナ船１４に積載するため、岸壁１２に沿って走行すると共に、陸上とコンテナ船１４の艙口上の間を往復動するクレーンである。コンテナクレーン１０は、岸壁１２に沿って敷設された走行レール１８上を移動可能に設けられる支持構造体２０と、支持構造体２０の頂部側に設けられるガーダ２２と、支持構造体２０の頂部側から海側へ張出すように略水平方向に延出して設けられるブーム２３と、ガーダ２２及びブーム２３上を移動するトロリ２４と、を備える。
　支持構造体２０の底部側には、図１に示すように、走行レール１８上を転動する走行装置２６が設けれ、走行レール１８に沿って支持構造体２０が移動可能となっている。一方、支持構造体２０の頂部側に設けられるガーダ２２及びブーム２３には、トロリ２４がガーダ２２及びブーム２３に沿って移動するための横行レール２７が設けられ、トロリ２４が横行レール２７上を移動可能となっている。トロリ２４は、支持構造体２０の頂部側に配置される機械室２８内に設けられている不図示の横行ドラムによるロープ牽引方式により、横行ドラムを正転又は反転させる方向へ回転駆動することにより、ガーダ２２に沿って横行するようになっている。また、本実施形態では、機械室２８に支持構造体２０の振動を検出する振動検出センサ３０が設けられ、この振動検出センサ３０の検出信号に基づいて、起振時における支持構造体２０の振動を低減させる制振制御が行われる。
　次に、本実施形態のクレーンの制振制御システムの構成について、図面を使用しながら説明する。図２は、本実施形態のクレーンの制振制御システムの概略構成を示すブロック図である。
　本実施形態のクレーンの制振制御システム１００は、いわゆるコンピュータシステムであり、地震発生等によるクレーンの起振時における支持構造体２０の振動を低減させるクレーンの制振制御システムである。具体的には、本実施形態のクレーンの制振制御システム１００は、地震等の揺れを検出して、クレーン支持構造体２０の揺れ速度をフィードバックして、トロリ２４の駆動を制御することで、地震によるクレーン支持構造体２０の揺れを抑制する。制振制御システム１００は、図２に示すように、振動検出センサ３０と、トロリ駆動部４０と、ＣＰＵ１１０と、記憶部１２０と、受電部１３０と、通常電源１４０と、非常用電源１４２と、電源切替スイッチ１５０とを備える。なお、以下の説明では、地震発生による起振時におけるクレーンの制振制御システムについて説明するが、本実施形態のクレーンの制振制御システムは、強風等の他の要因による起振時にも対応可能とする。
　振動検出センサ３０は、支持構造体２０の振動を検出するセンサである。本実施形態では、振動検出センサ３０は、支持構造体２０の振動、揺れの加速度を検出する加速度計である。なお、本実施形態では、振動検出センサ３０は、支持構造体２０の振動、揺れの加速度を検出する加速度計としているが、支持構造体２０の振動、揺れの変位を検出する変位計としてもよい。
　トロリ駆動部４０は、トロリ２４をガーダ２２及びブーム２３上で移動させる際に駆動する駆動手段であり、例えば、機械室２８内に設けられ、ロープ牽引方式により回転駆動する横行ドラムや、その他トロリ２４を駆動させる各種駆動モーター等が該当する。
　ＣＰＵ１１０は、記憶部１２０に記憶された各種プログラムを実行することにより、コンテナクレーン１０に備わるトロリ２４を始めとする各構成要素の動作制御等を行う。本実施形態では、ＣＰＵ１１０は、図２に示すように、少なくとも算出部１１２と、判定部１１４と、指令信号送信部１１６とを備える。
　算出部１１２は、振動検出センサ３０の検出信号から支持構造体２０の振動速度を算出する。本実施形態では、振動検出センサ３０の検出信号が支持構造体２０の振動加速度となるので、その検出信号を積分することにより、支持構造体２０の振動速度を算出する。なお、振動検出センサ３０が変位計の場合では、振動検出センサ３０の検出信号が支持構造体２０の振動変位となるので、その検出信号を微分することにより、支持構造体２０の振動速度を算出する。
　判定部１１４は、算出部１１２の算出信号から支持構造体２０の制振制御の要否を判定する。本実施形態では、判定部１１４は、支持構造体２０の振動速度が設定値以上の場合に、支持構造体２０の制振制御を必要と判定する。このように、判定部１１４で支持構造体２０の制振制御の要否判定を行うことにより、支持構造体２０の振動速度が設定値以下になるまで、支持構造体２０のアクティブ制振制御を行うことができる。なお、クレーンの支持構造体のアクティブ制振制御の要否を判定するトリガとして、振動速度の設定値以外にも、例えば、機械室２８或いは不図示の運転室での運転手の制振制御開始のスイッチ入力や、緊急地震速報の受信等をトリガとしてもよい。
　指令信号送信部１１６は、判定部１１４で制振制御を必要と判定した際に、トロリ２４の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部４０に送信する。具体的には、指令信号送信部１１６は、判定部１１４から支持構造体のアクティブ制振制御を必要と判定した要否判定信号を受信すると、算出部１１２で算出された支持構造体２０の振動速度に制御定数を掛けて求めた信号をトロリ速度指令信号として、トロリ駆動部４０に送信する。すなわち、指令信号送信部１１６は、判定部１１４から制振制御を必要とする要否判定信号を受信すると、算出部１１２で算出された支持構造体２０の振動速度に制御定数を掛けて、当該振動速度と符号の正負を反対にして求めた信号をトロリ速度指令信号として、トロリ駆動部４０に送信する。そして、トロリ駆動部４０は、指令信号送信部１１６からトロリ速度指令信号を受信すると、当該トロリ速度指令信号に従って、トロリ２４の速度調整を行う。このように、本実施形態のクレーンの制振制御システム１００は、地震発生等により支持構造体２０の振動、揺れを検出した場合に、支持構造体２０の振動、揺れをトロリ２４の駆動と相殺させて減衰するように、トロリ２４をアクティブに動作させる。
　すなわち、指令信号送信部１１６は、判定部１１４で支持構造体２０の制振制御を必要と判定された場合に、支持構造体２０の振動速度が設定値以下となるまで、トロリ２４の移動速度を調整するために、トロリ速度指令信号をトロリ駆動部４０に送信する。トロリ２４の移動速度の調整方法としては、例えば、トロリ２４が一定の大きさの振幅でガーダ２２上を振動させる方法や、支持構造体２０の振動、揺れを減衰させるように、トロリ２４を所定速度で移動させる方法等が挙げられる。
　記憶部１２０には、ＣＰＵ１１０での処理に利用される各種プログラムが記憶されている。本実施形態では、記憶部１２０には、地震等による支持構造体２０の起振の際に、トロリ２４の移動速度を調整するトロリ駆動部４０の動作制御や、停電発生時における電源切替制御のプログラム等が記憶されている。
　受電部１３０は、コンテナクレーン１０を動作制御するのに必要な電力を電源から受電する。本実施形態では、受電部１３０に電力を供給する電源として、外部からの電力供給源である通常電源１４０と、地震等による起振時に通常電源が停電になった場合に、受電部に電力を供給する非常用電源１４２が設けられている。
　コンテナクレーン１０の非常用電源１４２として、蓄電池等のバッテリ、大容量キャパシタ、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン等が適用可能である。なお、非常用電源１４２は、地震発生時の数分程度の短時間のみ使用可能となっていればよいので、非常時における必要最小限の電力を供給できる容量があればよい。
　また、停電の発生時に受電部への電力供給源を通常電源から非常用電源に切り替える電源切替手段として、電源切替スイッチ１５０が設けられている。本実施形態では、電源切替スイッチ１５０は、地震等により停電が発生した場合に、電力供給源を自動的に通常電源１４０から非常用電源１４２に切り替える。すなわち、停電発生時に通常電源１４０からの電力供給が無くなったとＣＰＵ１１０で判定された場合に、自動的に電源切替スイッチ１５０を作動させて、電源を非常用電源１４２に切り替える。このため、地震等による起振時に停電が発生した場合でも、コンテナクレーン１０の支持構造体２０のアクティブ制振制御を行うことができる。
　なお、本実施形態のクレーンの制振制御システム１００は、支持構造体２０の振動速度が設定値以上と判定された場合に、支持構造体２０の制振制御を行っているが、クレーンの制振制御を安全に行うために、各種制約を設けてもよい。すなわち、トロリ２４に吊り荷がある場合や、トロリ２４の吊りロープが所定の長さ以上の場合や、トロリ２４がブーム２３のストロークエンドまで行った場合には、危険回避のため、トロリ２４の駆動による支持構造体２０の制振制御を行わないようにしてもよい。また、主幹が落ちているときに地震が発生した場合には、自動的に主幹が入って、制振制御を自動的に行うようにしてもよい。
　次に、本実施形態のクレーンの制振制御方法について、図面を使用しながら説明する。図３は、本実施形態のクレーンの制振制御方法の概略を示すフローチャートである。
　まず、地震が発生して（工程Ｓ１１０）、振動検出センサ３０が支持構造体２０の振動を検出する（振動検出工程Ｓ１２０）。本実施形態では、振動検出センサ３０は、支持構造体２０の振動、揺れの加速度を検出するが、支持構造体２０の振動、揺れの変位を検出してもよい。
　振動検出工程Ｓ１２０が終わると、次に、振動検出工程Ｓ１２０の検出結果から支持構造体２０の振動速度を算出する（振動速度算出工程Ｓ１３０）。具体的には、振動検出センサ３０の検出信号が支持構造体２０の振動加速度の場合は、その検出信号を積分することにより、支持構造体２０の振動速度を算出する。また、振動検出センサ３０の検出信号が支持構造体２０の振動変位の場合は、その検出信号を微分することにより、支持構造体２０の振動速度を算出する。このようにして、算出部１１２が振動検出センサ３０の検出信号から支持構造体２０の振動速度を算出する。
　振動速度算出工程Ｓ１３０が終わると、次に、振動速度算出工程Ｓ１３０の算出結果から支持構造体２０の制振制御の要否を判定する（要否判定工程Ｓ１４０）。具体的には、支持構造体２０の振動速度が設定値以上の場合に、判定部１１４が支持構造体２０の制振制御を必要と判定する。本実施形態では、要否判定工程Ｓ１４０におけるクレーン１０の支持構造体２０のアクティブ制振制御の要否を判定するトリガとして、支持構造体２０の振動速度の設定値としている。アクティブ制振制御の要否を判定するトリガとして、支持構造体２０の振動速度以外にも、例えば、機械室２８或いは運転室での運転手の制振制御開始のスイッチ入力や、緊急地震速報の受信等をトリガとしてもよい。
　要否判定工程Ｓ１４０で制振制御が必要と判定されると、次にトロリ２４の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部４０に送信する（指令信号送信工程Ｓ１５０）。具体的には、要否判定工程Ｓ１４０で判定部１１４が支持構造体２０の制振制御を必要と判定した際に、指令信号送信部１１６がトロリ２４の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部４０に送信する。
　指令信号送信工程Ｓ１５０でトロリ駆動部４０にトロリ速度を調整する指令信号が送信されると、トロリ駆動部４０は、トロリ２４の移動速度の調整を行う（工程Ｓ１６０）。具体的には、トロリ駆動部４０にトロリ速度指令信号を送信すると、トロリ駆動部４０は、トロリ速度指令信号に従って、トロリ２４の速度調整を行う。
　トロリ２４の速度調整を行った後に、支持構造体２０の制振制御の継続の要否判定が行われる（継続要否判定工程Ｓ１７０）。具体的には、判定部１１４が支持構造体２０の制振制御の継続要否判定を行い、支持構造体２０の振動速度が設定値以下と判定された場合は、支持構造体２０の制振制御が終了する。一方、支持構造体２０の振動速度が設定値より大きいと判定された場合は、再びトロリ２４の速度調整を行い、支持構造体２０の振動速度が設定値以下になるまで、支持構造体２０のアクティブ制振制御を行う。
　以上説明したように、本実施形態の制振制御システム１００によれば、地震発生等によりコンテナクレーン１０の支持構造体２０が起振した場合に、コンテナクレーン１０にトロリ２４の駆動を制御することで、アクティブ制振制御を行えるようになる。すなわち、コンテナクレーン１０に既設のトロリ２４を利用して、その駆動を制御してコンテナクレーン１０の支持構造体２０のアクティブ制振制御を行うので、制振レトロフィットが容易なものとなる。換言すると、クレーンの支持構造体２０の揺れを検出するセンサ３０とＣＰＵ１１０でのロジックの変更だけでアクティブ制振制御の対応が可能なので、改造工事を容易にかつ低コストで行うことができる。
　また、地震により発生するクレーンの支持構造体２０の揺れに対してアクティブに制御するため、特定の周波数だけでなく、幅広い周波数の地震や強風等による起振に対応する制振制御が可能となる。さらに、トロリ２４は、通常３０～４０ｔ程度と大きな重量を有し、かつガーダ２２及びブーム２３上を１００メートル程度移動するように可動範囲が広いので、トロリ２４を利用したアクティブ制振制御を行うことにより、より大きな地震にも対応できるようになる。
（第２の実施形態）
　次に、本発明のクレーンの制振制御システムの第２の実施形態に適用されるクレーンの構成について、図面を使用しながら説明する。図４は、本発明のクレーンの制振制御システムの第２の実施形態が適用されるクレーンの概略構成を示す正面図である。
　本実施形態におけるコンテナクレーン５０は、図４に示すように、コンテナクレーン５０の支持構造体６０の底部側に有する走行部等にダンパー等の免震装置７０を取り付けたクレーンである。すなわち、本実施形態のクレーンの制振制御システムでは、免震装置を備えるコンテナクレーンに適用するものであり、免震装置７０の作動開始信号に基づいて、起振時における支持構造体６０の制振制御が行われる。また、第１の実施形態と同様に、機械室２８に支持構造体６０の振動を検出する振動検出センサ８０が設けられている。なお、本実施形態に適用されるコンテナクレーン５０の他の構成要素については、第１の実施形態で適用されるコンテナクレーン１０と略同一なので、その詳細な説明は省略する。
　次に、本実施形態のクレーンの制振制御システムの構成について、図面を使用しながら説明する。図５は、本実施形態のクレーンの制振制御システムの概略構成を示すブロック図である。
　本実施形態のクレーンの制振制御システム２００は、いわゆるコンピュータシステムであり、地震等によるクレーンの起振時における支持構造体６０の振動を低減させるクレーンの制振制御システムである。制振制御システム２００は、図５に示すように、振動検出センサ８０と、免震装置７０と、トロリ駆動部２４０と、ＣＰＵ２１０と、記憶部２２０と、受電部２３０と、通常電源２４０と、非常用電源２４２と、電源切替スイッチ２５０とを備える。
　振動検出センサ８０は、第１の実施形態と同様に、支持構造体６０の振動を検出するセンサである。本実施形態では、振動検出センサ８０は、支持構造体６０の振動、揺れの加速度を検出する加速度計としているが、支持構造体６０の振動、揺れの変位を検出する変位計としてもよい。免震装置７０は、地盤の揺れにコンテナクレーン５０が追随しないようにするために、コンテナクレーン５０の支持構造体６０の走行部等に取り付けたダンパー等の装置である。
　トロリ駆動部２４０は、トロリ２４をガーダ２２及びブーム２３上で移動させる際に駆動する駆動手段であり、例えば、機械室２８内に設けられ、ロープ牽引方式により回転駆動する横行ドラムや、その他トロリ２４を駆動させる各種駆動モーター等が該当する。
　ＣＰＵ２１０は、記憶部２２０に記憶された各種プログラムを実行することにより、コンテナクレーン５０に備わるトロリ２４を始めとする各構成要素の動作制御等を行う。本実施形態では、ＣＰＵ２１０は、図５に示すように、少なくとも算出部２１２と、判定部２１４と、指令信号送信部２１６とを備える。
　算出部２１２は、振動検出センサ８０の検出信号から支持構造体６０の振動速度を算出する。本実施形態では、振動検出センサ８０の検出信号が支持構造体６０の振動加速度となるので、その検出信号を積分することにより、支持構造体６０の振動速度を算出する。なお、振動検出センサ８０が変位計の場合では、振動検出センサ８０の検出信号が支持構造体６０の振動変位となるので、その検出信号を微分することにより、支持構造体６０の振動速度を算出する。
　判定部２１４は、免震装置７０の作動開始信号から支持構造体６０の制振制御の要否を判定する。すなわち、本実施形態では、判定部２１４は、地震が発生して、免震装置７０が作動を開始した場合に、支持構造体６０の制振制御を必要と判定する。このように、判定部２１４によって、免震装置７０の作動開始が確認された場合に、制振制御を必要と判定することにより、大地震発生初期も含めて、支持構造体６０のアクティブ制振制御を行うことができるようになる。なお、クレーンの支持構造体のアクティブ制振制御の要否を判定するトリガとして、免震装置の作動開始の確認以外にも、例えば、機械室或いは運転室での運転手の制振制御開始のスイッチ入力や、緊急地震速報の受信等をトリガとしてもよい。
　指令信号送信部２１６は、判定部２１４で制振制御を必要と判定した際に、トロリ２４の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部２４０に送信する。具体的には、指令信号送信部２１６は、判定部２１４から支持構造体のアクティブ制振制御を必要と判定した要否判定信号を受信すると、算出部１１２で算出された振動速度に制御定数を掛けて求めた信号をトロリ速度指令信号としてトロリ駆動部２４０に送信する。すなわち、指令信号送信部２１６は、判定部２１４から制振制御を必要とする要否判定信号を受信すると、算出部２１２で算出した支持構造体６０の振動速度に制御定数を掛けて、当該振動速度と符号の正負を反対にして求めた信号をトロリ速度指令信号として、トロリ駆動部２４０に送信する。そして、トロリ駆動部２４０は、指令信号送信部２１６からトロリ速度指令信号を受信すると、当該トロリ速度指令信号に従って、トロリ２４の速度調整を行う。
　このように、本実施形態のクレーンの制振制御システム２００は、地震発生等の起振時に免震装置７０の作動が開始した場合に、支持構造体６０の振動、揺れをトロリ２４の駆動と相殺させて減衰するように、トロリ２４をアクティブに駆動させる。トロリ２４の移動速度の調整方法として、例えば、トロリ２４が一定の大きさの振幅でガーダ２２及びブーム２３上を振動するように速度調整をすることや、トロリ２４を所定の速度で移動させる等の速度調整を行う。
　記憶部２２０には、ＣＰＵ２１０での処理に利用される各種プログラムが記憶されている。本実施形態では、記憶部２２０には、地震等による支持構造体６０の起振の際に、トロリ２４の移動速度を調整するトロリ駆動部２４０の動作制御や、停電発生時における電源切替制御のプログラム等が記憶されている。
　受電部２３０は、コンテナクレーン５０を動作制御するのに必要な電力を電源から受電する。本実施形態では、受電部２３０に電力を供給する電源として、外部からの電力供給源である通常電源２４０と、地震等による起振時に通常電源が停電になった場合に、受電部に電力を供給する非常用電源２４２が設けられている。
　コンテナクレーン５０の非常用電源２４２として、蓄電池等のバッテリ、大容量キャパシタ、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン等が適用可能である。なお、非常用電源２４２は、地震発生時の数分程度の短時間のみ使用可能となっていればよいので、非常時における必要最小限の電力を供給できる容量があればよい。
　また、停電の発生時に受電部への電力供給源を通常電源から非常用電源に切り替える電源切替手段として、電源切替スイッチ２５０が設けられている。本実施形態では、電源切替スイッチ２５０は、地震等により停電が発生した場合に、電力供給源を自動的に通常電源２４０から非常用電源２４２に切り替える。すなわち、停電発生時に通常電源２４０からの電力供給が無くなったとＣＰＵ２１０で判定された場合に、自動的に電源切替スイッチ２５０を作動させて、電源を非常用電源２４２に切り替える。このため、地震等による起振時に停電が発生した場合でも、コンテナクレーン５０の支持構造体６０のアクティブ制振制御を行うことができる。
　なお、本実施形態のクレーンの制振制御システム２００は、免震装置７０が作動を開始した場合に、支持構造体６０の制振制御を行っているが、クレーンの制振制御を安全に行うために、各種制約を設けてもよい。すなわち、トロリ２４に吊り荷がある場合や、トロリ２４の吊りロープが所定の長さ以上の場合や、トロリ２４がブーム２３のストロークエンドまで行った場合には、危険回避のため、トロリ２４の駆動による支持構造体６０の制振制御を行わないようにしてもよい。また、主幹が落ちているときに地震が発生した場合には、自動的に主幹が入って、制振制御を自動的に行うようにしてもよい。
　次に、本実施形態のクレーンの制振制御方法について、図面を使用しながら説明する。図６は、本実施形態のクレーンの制振制御方法の概略を示すフローチャートである。
　まず、地震が発生して（工程Ｓ２１０）、振動検出センサ８０が支持構造体６０の振動を検出する（振動検出工程Ｓ２２０）。本実施形態では、振動検出センサ８０は、支持構造体６０の振動、揺れの加速度を検出するが、支持構造体６０の振動、揺れの変位を検出してもよい。
　振動検出工程Ｓ２２０が終わると、次に、支持構造体６０の制振制御の要否を判定する（要否判定工程Ｓ２３０）。本実施形態では、免震装置７０が作動を開始した場合に支持構造体６０の制振制御が必要と判定される。
　要否判定工程Ｓ２３０で制振制御が必要と判定されると、次にトロリ２４の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部２４０に送信する（指令信号送信工程Ｓ２４０）。具体的には、要否判定工程Ｓ２３０で判定部２１４が支持構造体６０の制振制御を必要と判定した際に、指令信号送信部２１６がトロリ２４の移動速度を調整する指令信号をトロリ駆動部２４０に送信する。
　指令信号送信工程Ｓ２４０でトロリ駆動部２４０にトロリ速度を調整する指令信号が送信されると、トロリ駆動部２４０は、トロリ２４の移動速度の調整を行う（工程Ｓ２５０）。具体的には、トロリ駆動部２４０にトロリ速度指令信号を送信すると、トロリ駆動部２４０は、トロリ速度指令信号に従って、トロリ２４の速度調整を行う。
　トロリ２４の速度調整を行った後に、支持構造体６０の制振制御の継続の要否判定が行われる（継続要否判定工程Ｓ２６０）。具体的には、判定部２１４が支持構造体６０の制振制御の継続要否判定を行い、免震装置７０の作動が停止したと判定された場合は、支持構造体６０の制振制御を終了させる。一方、免震装置７０の作動が継続中と判定された場合は、再びトロリ２４の速度調整を行い、免震装置７０の作動が停止するまで、支持構造体６０のアクティブ制振制御を行う。
　以上説明したように、本実施形態の制振制御システム２００によれば、地震等によりコンテナクレーン５０の支持構造体６０が起振して、免震装置７０が作動を開始した場合に、トロリ２４の駆動を制御することで、アクティブ制振制御を行えるようになる。すなわち、コンテナクレーン５０に既設のトロリ２４を利用して、その駆動を制御してコンテナクレーン５０の支持構造体６０のアクティブ制振制御を行うので、制振レトロフィットが容易なものとなる。換言すると、クレーンの支持構造体６０の揺れを検出するセンサ８０と、免震装置７０と、ＣＰＵ１１０でのロジックの変更だけでアクティブ制振制御の対応が可能なので、改造工事を容易にかつ低コストで行うことができる。また、免震装置７０も併用することで、大地震発生初期も含めて、より大きな地震に対応可能とし、また、トロリ２４の動き量を小さくすることもできる。
　また、地震により発生するクレーンの支持構造体２０の揺れに対してアクティブに制御するため、特定の周波数だけでなく、幅広い周波数の地震に対応する制振制御が可能となる。さらに、トロリ２４は、通常３０～４０ｔ程度と大きな重量を有し、かつガーダ２２及びブーム２３上を１００メートル程度移動するように可動範囲が広いので、トロリ２４を利用したアクティブ制振制御を行うことにより、より大きな地震にも対応できるようになる。
　なお、上記のように、本発明の第１及び第２の実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは、当業者には、容易に理解できるであろう。従って、このような変形例は、全て本発明の範囲に含まれるものとする。
　例えば、明細書または図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書または図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また、クレーンの制振制御システムの構成、動作も第１及び第２の実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。さらに、第１及び第２の実施形態における制振制御のコントローラ（プログラム）は、クレーンを動かすコントローラであっても良く、また、独立して別途設けたものであっても良い。

Claims (5)

  1. 　支持構造体の頂部側に設けられるガーダ及びブーム上を移動するトロリを備えるクレーンの起振時における前記支持構造体の振動を低減させるクレーンの制振制御システムであって、
    　前記振動を検出する振動検出センサと、
    　前記トロリの前記ガーダ及び前記ブーム上への移動の際に駆動するトロリ駆動部と、
    　前記振動検出センサの検出信号から前記支持構造体の振動速度を算出する算出部と、
    　前記算出部の算出信号から前記支持構造体の制振制御の要否を判定する判定部と、
    　前記判定部で前記制振制御を必要と判定した際に、前記トロリの移動速度を調整する指令信号を前記トロリ駆動部に送信する指令信号送信部と、を備えることを特徴とするクレーンの制振制御システム。
  2. 　前記判定部は、前記支持構造体の前記振動速度が設定値以上の場合に、前記制振制御を必要と判定することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制振制御システム。
  3. 　前記支持構造体の底部側に免震装置を更に備え、前記判定部は、前記免震装置が作動を開始した場合に、前記制振制御を必要と判定することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの制振制御システム。
  4. 　前記クレーンの受電部に電力を供給する通常電源と、前記起振時に前記通常電源が停電になった場合に前記受電部に電力を供給する非常用電源と、前記停電の発生時に前記受電部への電力供給源を前記通常電源から前記非常用電源に切り替える電源切替手段と、を備えることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載のクレーンの制振制御システム。
  5. 　支持構造体の頂部側に設けられるガーダ及びブーム上を移動するトロリを備えるクレーンの起振時における前記支持構造体の振動を低減させるクレーンの制振制御方法であって、
    　前記振動を検出する振動検出工程と、
    　前記振動検出工程の検出結果から前記支持構造体の振動速度を算出する振動速度算出工程と、
    　前記振動速度算出工程の算出結果から前記支持構造体の制振制御の要否を判定する要否判定工程と、
    　前記要否判定工程で前記制振制御が必要と判定された際に前記トロリの移動速度を調整する指令信号を前記トロリの駆動部に送信する指令信号送信工程と、を含むことを特徴とするクレーンの制振制御方法。
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