JP3150636B2 - クレーンの巻き下げ衝突防止装置 - Google Patents
クレーンの巻き下げ衝突防止装置Info
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Description
衝突防止装置に関し、特に港湾ヤード等のコンテナヤー
ドに設置されるコンテナハンドリング用クレーンに適用
して有用なものである。
のコンテナヤードに設置されたコンテナハンドリング用
クレーンにより、シャーシやAGV等で搬送されてきた
コンテナを一つずつハンドリングしてコンテナヤード内
に段積みする(他のコンテナ上へ重ねる)又は着床する
(地上に降ろす)。
レーンの構成を示す説明図である。同図に示すように、
コンテナハンドリング用クレーンは、コンテナヤードの
上方に水平に設けられたガーダ1と、ガーダ1を支持す
る脚2と、脚2の下端部に設けられた走行装置3とから
なる構造体を備え、更に、ガーダ1上に設置されこのガ
ーダ1に沿って走行するトロリ4、トロリ4上に設置さ
れた巻き上下装置5、巻き上下装置5を駆動する巻き上
下駆動モータ7、巻き上下装置5によって巻き込み又は
繰り出されるロープ6、ロープ6を介して巻き上下装置
5から吊り下げられた吊り具10、及び巻き上下駆動モ
ータ7を制御するロープ巻き速度制御装置20等を備え
ている。
は、例えば、高く段積みされた隣接コンテナ22,23
の間の目標位置12(コンテナ21上)にコンテナ11
を段積みする場合には、次のように動作する。
V30がコンテナハンドリング用クレーンの傍らに停止
すると、トロリ4をガーダ1に沿って移動させシャーシ
或いはAGV30の直上で停止させる。
装置5を駆動してロープ6を繰り出すことにより吊り具
10をコンテナ11上に着床させ、図示しないツイスト
ロック機構によってコンテナ11を保持した後、再び巻
き上下装置5によりロープ6を巻き込むことによってコ
ンテナ11を吊り具10と共に上昇させる(巻き上げ
る)。
は巻き上げるのと同時に、トロリ4をガーダ1に沿って
移動させ、トロリ4を移動させた後或いは移動させるの
と同時に、巻き上下装置5によりロープ6を繰り出して
コンテナ11を吊り具10と共に下降させ(巻き下げ)
目標位置12に段積みする。
送する場合には、途中経路にあるコンテナの山を避ける
ために、一旦コンテナ11を高い位置まで巻き上げなが
ら或いは巻き上げた後に、トロリ4をコンテナ21の上
方の目標位置まで移動させる。そして、トロリ4を移動
させながら或いは移動させた後に、コンテナ11を巻き
下げて目標位置12に段積みする。
で、コンテナ11は、ロープ6に吊り下げられているた
めに、風の影響やトロリ4の速度変化の影響により水平
方向に振れながら移動する。このため、コンテナ11の
振れ量を低減すべく、補助ロープを設備したりトロリ4
の加速度を自動制御する方法を用いるなど、各種の工夫
がなされているが、コンテナ11をロープ6で吊り下げ
ている限り、コンテナ11の振れを完全に無くすことは
原理的にも不可能であり、強風時などには特に振れが大
きくなる。
22,23が高く段積みされている場所(目標位置1
2)にコンテナ11を巻き下げていく場合、特に強風の
ときなどにはコンテナ11を巻き下げていく過程でコン
テナ11が隣の列のコンテナに衝突する可能性があり、
もし衝突すれば、コンテナの損傷や落下事故を引き起こ
す虞がある。
段積みされている場所にコンテナを巻き下げていく場
合、即ちキャニオン突入の場合には、コンテナの巻き下
げ速度を低下させ、当該コンテナが隣接コンテナに衝突
しないかどうかをオペレータが確認しながら操作し、当
該コンテナの振れが大きくて隣接コンテナに衝突する虞
がある場合には直ちに巻き下げを停止するよう操業して
いた。
き下げに時間がかかり、サイクルタイムの向上が計れな
いという問題があった。
段積みされた被搬送物(コンテナ等)等の障害物がある
場所に、これらの障害物との衝突を防止しながら速やか
に被搬送物を巻き下げて行くことを可能にするクレーン
の巻き下げ衝突防止装置を提供することを課題とする。
下げられたコンテナは振り子のように長い周期で振動
し、慣性があるために急激な位置変化は起こし得ないと
いうことをうまく利用して、上記の課題を解決したもの
であり、次のような構成を有している。
レーンの巻き下げ衝突防止装置は、巻き上下駆動モータ
と、この巻き上下駆動モータによって駆動される巻き上
下装置と、この巻き上下装置によって巻き込み又は繰り
出されるロープと、このロープを介して前記巻き上下装
置から吊り下げられ同巻き上下装置によって巻き上げ又
は巻き下げられる吊り具とを備えたクレーンにより、前
記吊り具で保持した被搬送物を同吊り具と共に巻き下げ
て目標位置に段積み又は着床する際に、前記被搬送物
と、前記目標位置に隣接する段積みされた他の被搬送物
等の障害物との衝突を防止するクレーンの巻き下げ衝突
防止装置であって、前記吊り具の振れを検出する吊り具
振れ検出手段と、前記被搬送物の巻き下げ速度を検出す
る速度検出手段と、前記吊り具振れ検出手段によって検
出する前記吊り具の振れ量と所定の一つ又は複数のしき
い値との比較結果と、前記吊り具の振れ量に基づいて演
算する同振れ量の変化の方向と、前記速度検出手段によ
って検出する巻き下げ速度とに基づき、前記巻き上下駆
動モータを制御して前記被搬送物の巻き下げ速度を制御
する制御手段とを備えたことを特徴とする。
突防止装置は、第1の発明のレーンの巻き下げ衝突防止
装置において、前記ロープの長さを検出するロープ長検
出手段を備えると共に、前記制御手段では、前記吊り具
振れ検出手段によって検出する前記吊り具の振れ量と、
この吊り具の振れ量に基づいて演算する前記吊り具の位
置変化速度と、前記ロープ長検出手段によって検出する
ロープ長から演算する前記吊り具の振動周期とに基づい
て、前記吊り具の振れの最大変位を予測し、この予測し
た振れの最大変位と所定のしきい値との比較結果によっ
ても、前記巻き上下駆動モータを制御して前記被搬送物
の巻き下げ速度を制御することを特徴とする。
下げ衝突防止装置によれば、吊り具の振れ量と一つ又は
複数のしきい値との比較結果と、吊り具の振れ量の変化
の方向と、巻き下げ速度とに基づいて、巻き下げ速度を
制御するため、隣に段積みされた被搬送物等の障害物が
ある場所に、被搬送物を吊り具と共に巻き下げて段積み
又は着床させる際、現在の吊り具の振れ(即ち被搬送物
の振れ)が大きくても、被搬送物を巻き下げていく間に
吊り具の振れが小さくなる場合には巻き下げ速度を減速
することなく、当該被搬送物が隣接する障害物に衝突し
ない範囲で最大限の継続運転を行うことができる。ま
た、真に衝突の危険がある場合には巻き下げを停止する
ことができる。
衝突防止装置によれば、吊り具の振れの最大変位を予測
し、この予測した振れの最大変位と所定のしきい値との
比較結果によっても、巻き下げ速度を制御するため、巻
き下げる被搬送物と隣接する障害物との衝突をより確実
に防止することができる。
に基づき詳細に説明する。なお、従来(図6)と同様の
部分には同一の符号を付し重複する詳細な説明は省略す
る。
衝突防止装置を備えたコンテナハンドリング用クレーン
の構成を示す説明図、図2は図1に示すコンテナハンド
リング用クレーンの制御系のブロック図である。
用クレーンは、ガーダ1と脚2と走行装置3とからなる
構造体と、トロリ4と、巻き上下装置5と、巻き上下駆
動モータ7と、ロープ6と、吊り具10と、ロープ巻き
速度制御装置20とを備えている。
いはレーザ光源などからなる振れ検出用ターゲット16
が設置されており、トロリ4にはCCDカメラ或いはP
SDカメラなどの吊り具振れ検出装置15が設置されて
いる。また、巻き上下装置5には、通常設置されるロー
プ長検出装置17と、ロープ巻き速度検出装置18とが
備えられている。ロープ長検出装置17ではロープ6の
長さを検出し、ロープ巻き速度検出装置18ではロープ
6の巻き速度(即ち巻き上げ及び巻き下げ速度)を検出
する。
具振れ検出装置15の検出信号と、ロープ長検出装置1
7の検出信号と、ロープ巻き速度検出装置18の検出信
号とが演算装置19に入力されるようになっており、こ
の演算装置19では、これらの検出信号に基づき、詳細
は後述するが吊り具10(即ちコンテナ)の巻き下げ速
度の指令値を演算してロープ巻き速度制御装置20へ出
力する。
置19から出力された巻き下げ速度の指令値に基づき、
巻き上下駆動モータ7を制御して吊り具10の巻き下げ
速度を制御する。
御する。
ために、吊り具10の振れ量(以下、単に振れ量ともい
う)のしきい値を設定する。
出した吊り具10の振れ量がしきい値以下の場合、及び
振れ量はしきい値以上であるが、この振れ量の変化の方
向が所定位置からのずれが小さくなる方向に変化してい
る場合には、通常の巻き下げ速度で運転を行う。
つこの振れ量の変化の方向が所定位置からのずれが大き
くなる方向に変化している場合には、巻き下げ速度を所
定の減速度にしたがって減速する。
のL)を常に監視しておき、所定の減速度で減速すれば
キャニオン突入以前に巻き下げを停止できるようにして
おく。巻き下げ残り距離は次のようにして求める。即
ち、ガーダ1上には各コンテナの山の直上に位置するよ
うに距離計(図示せず)が設置されており、これらの距
離計によってガーダ1から各コンテナの山までの距離を
検出している。一方、搬送中のコンテナの高さ方向位置
はロープ長検出装置17によって検出している。そして
コンテナ1個分の高さは分かっているので、両者の検出
信号から巻き下げ残り距離を計算する。
い値を二つ設定する場合には次ように制御する。
ために、吊り具10の振れ量のしきい値D1 、D2 を設
定する。このとき、しきい値D1 ,D2 はD1 <D2 と
する。また、以下では振れ量の大きさをDとする。
の場合、及び振れ量DはD1 以上であるがD2 以下であ
り且つこの振れ量の変化の方向が所定位置からのずれが
小さくなる方向に変化している場合には、通常の巻き下
げ速度で運転を行う。
であり且つこの振れ量の変化の方向が所定位置からのず
れが大きくなる方向に変化している場合、及び振れ量D
はD 2 以上であるがこの振れ量Dの変化の方向が所定位
置からのずれが小さくなる方向に変化している場合に
は、巻き下げ残り距離が通常停止距離よりも大きいなら
ばそのまま巻き下げ動作を継続し、巻き下げ残り距離が
通常停止距離に等しくなったら巻き下げ速度を所定の減
速度にしたがって減速する。
この振れ量の変化の方向が所定位置からのずれが大きく
なる方向に変化している場合には、直ちに巻き下げを停
止する。
制御に加えて、次の位置予測制御を併用する。
り具振れ検出装置15によって検出する現在の振れ量
(即ち所定位置からの変位量)と、この振れ量から演算
する位置変化速度と、ロープ長検出装置17によって検
出する現在のロープ長から演算する吊り具の振動周期と
から、現在の振れの最大変位を演算して予測し、この予
測した振れの最大変位がしきい値D3 以上であれば巻き
下げ速度を減速する。
ックを図3、図4及び図5に基づいて説明する。発明者
らが採用した実用機では巻き下げ速度を、以下のA(し
きい値制御)とB(位置予測制御)との両方のロジック
で制御している。なお、図3は本発明の実施の形態に係
る巻き下げ衝突防止装置の動作を示すフローチャートで
あり、図中の各部にはS1〜S20の符号を付した。図
4は本発明の実施の形態に係る巻き下げ衝突防止装置の
しきい値制御における振れ量と振れ量の変化方向とによ
る場合分けに関する説明図であって、コンテナの上方か
ら見た図である。図5は本発明の実施の形態に係る巻き
下げ衝突防止装置の位置予測制御に関する説明図であ
る。
度を制御するために、二つのしきい値D1 、D2 を設定
する(図3のS1参照)。これらのしきい値D1 、D2
は、例えばD1 =30mm、D2 =60mmに設定す
る。吊り具(即ちコンテナ)の巻き下げを開始し、振れ
量Dを検出する(図3のS2,S3参照)。そして、振
れ量Dの変化速度を演算し(図3のS4参照)、検出し
た振れ量Dとしきい値D1 、D2 との比較及び振れ量D
の変化速度を次のように考慮する。
を優先する。
如く現在の状態での振れの最大変位を予測するというこ
とである。換言すれば、現在の振れの状態が続けば吊り
具は予測した最大変位の範囲内で巻き下がって行くとい
うことである。従って、この予測した振れの最大変位が
(予測方法の詳細は後述)、しきい値D1 、D2 とは別
に設定した(図3のS1参照)しきい値D3 (例えば±
110mm)よりも大きいときには、巻き下げ速度を次
のように減速させる(図3のS10,S11,S12,
S14,S15,S16,S17,S18,S19参
照)。
する。
幅は、前述のように、吊り具の位置(所定位置からの変
位量)と、位置変化速度と、振動周期とから計算するこ
とができる。吊り具の位置は検出値を用い、位置変化速
度は刻々の位置の検出値から計算することができる。ま
た振動周期はロープ長の検出値から計算することができ
る。以下に方程式を示す。
で表されるものとする。なお、x0は目標位置の座標を
示す。
る。
表される。
には、式の代わりに式を用いる。
振れとの合成振動となるので単振動とは考えられない。
従って、xR 、xL を次式のように変形して、単振動と
考えられる平行振れとスキュー振れとに直して考えるも
のとする。
法で決定することができる。なお、平行振れの周期とス
キュー振れの周期とは異なっている。もとの変位xR 、
xLの関数形は上記の方法で、x1 とx2 とから計算す
ることができる。
うに計算する。
げられたコンテナの底面がキャニオン入口の上方の所定
の高さ、例えば4m上方にきたときから、或いはトロリ
がキャニオン入口から所定の水平方向位置、例えば1m
以内にきたときから着床(又は段積み)まで、各スキャ
ニングタイムごとに連続的に行う。このロジックでは、
各スキャニングタイムごとにロープ長の検出値を用いて
計算するので、振れている間のロープ長の変化は考慮さ
れているということができる。
S20参照)は、コンテナが段積みされて(又は着床し
て)吊り具10にかかる荷重が軽くなると、バネ支持さ
れたロッド(図示せず)が上方に移動してリミットスイ
ッチ(図示せず)を切るようになっており、このことに
よって判断する。
下げ衝突防止装置をコンテナハンドリング用クレーンに
備えることにより、現在の吊り具10の振れ(即ちコン
テナ11の振れ)が大きくても、コンテナ11を巻き下
げていく間に振れが小さくなる場合には、巻き下げ速度
を減速することなく、コンテナ11が隣接のコンテナ2
2,23等に衝突しない範囲で継続運転を行うことがで
き、また、真に衝突の危険が有る場合には巻き下げを停
止することができる。従って、安全にサイクルタイムの
低減を可能ならしめる。
は実用機に搭載して実用化され、良好に運転されてお
り、本発明の有効性が立証されている。
説明したように、第1の発明の巻き下げ衝突防止装置に
よれば、ロープに吊り下げられたコンテナ等の被搬送物
は振り子のように長い周期で振動し、慣性があるために
急激な位置変化は起こし得ないということをうまく利用
して、吊り具の振れ量と一つ又は複数のしきい値との比
較結果と、吊り具の振れ量の変化の方向と、巻き下げ速
度とに基づいて、巻き下げ速度を制御するため、隣に段
積みされた被搬送物等の障害物がある場所に、被搬送物
を吊り具と共に巻き下げて段積み又は着床させる際に、
現在の吊り具の振れ(即ち被搬送物の振れ)が大きくて
も、被搬送物を巻き下げていく間に吊り具の振れが小さ
くなる場合には、巻き下げ速度を減速することなく、当
該被搬送物が隣接する障害物に衝突しない範囲で最大限
の継続運転を行うことができる。また、真に衝突の危険
がある場合には巻き下げを停止することができる。従っ
て、安全にサイクルタイムの低減を可能ならしめる。
置によれば、吊り具の振れの最大変位を予測し、この予
測した振れの最大変位と所定のしきい値との比較結果に
よっても、巻き下げ速度を制御するため、巻き下げる被
搬送物と隣接する障害物との衝突をより確実に防止する
ことができる。
置を備えたコンテナハンドリング用クレーンの構成を示
す説明図である。
制御系のブロック図である。
置の動作を示すフローチャートである。
置のしきい値制御における振れ量と振れ量の変化方向と
による場合分けに関する説明図であって、コンテナの上
方から見た図である。
置の位置予測制御に関する説明図である。
を示す説明図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 巻き上下駆動モータと、この巻き上下駆
動モータによって駆動される巻き上下装置と、この巻き
上下装置によって巻き込み又は繰り出されるロープと、
このロープを介して前記巻き上下装置から吊り下げられ
同巻き上下装置によって巻き上げ又は巻き下げられる吊
り具とを備えたクレーンにより、前記吊り具で保持した
被搬送物を同吊り具と共に巻き下げて目標位置に段積み
又は着床する際に、前記被搬送物と、前記目標位置に隣
接する段積みされた他の被搬送物等の障害物との衝突を
防止するクレーンの巻き下げ衝突防止装置であって、 前記吊り具の振れを検出する吊り具振れ検出手段と、 前記被搬送物の巻き下げ速度を検出する速度検出手段
と、 前記吊り具振れ検出手段によって検出する前記吊り具の
振れ量と所定の一つ又は複数のしきい値との比較結果
と、前記吊り具の振れ量に基づいて演算する同振れ量の
変化の方向と、前記速度検出手段によって検出する巻き
下げ速度とに基づき、前記巻き上下駆動モータを制御し
て前記被搬送物の巻き下げ速度を制御する制御手段とを
備えたことを特徴とするクレーンの巻き下げ衝突防止装
置。 - 【請求項2】 請求項1に記載するクレーンの巻き下げ
衝突防止装置において、 前記ロープの長さを検出するロープ長検出手段を備える
と共に、前記制御手段では、前記吊り具振れ検出手段に
よって検出する前記吊り具の振れ量と、この吊り具の振
れ量に基づいて演算する前記吊り具の位置変化速度と、
前記ロープ長検出手段によって検出するロープ長から演
算する前記吊り具の振動周期とに基づいて、前記吊り具
の振れの最大変位を予測し、この予測した振れの最大変
位と所定のしきい値との比較結果によっても、前記巻き
上下駆動モータを制御して前記被搬送物の巻き下げ速度
を制御することを特徴とするクレーンの巻き下げ衝突防
止装置。
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