(57)【要約】【課題】簡易な構造でスナッグロード発生時に、クレーンの構造物に伝達されるワイヤの張力を低減する機構を備えたクレーンの提供。【解決手段】トロリ１１にワイヤ４で保持されて上下動するスプレッダ１３と、ワイヤ４を各々巻き取って保持し、回転によりワイヤ４の巻き取り、繰り出しを行うことでスプレッダ１３を上下動させるドラム１７と、ドラム１７を回転させるモータ２９を備え１つのドラム１７が１本のワイヤ４を巻き取るように構成したクレーン１であって、ワイヤ４に加えられる荷重を検出する検出部２２と、検出部２２及びモータ２９に接続され、モータ２９の回転の向き及び回転数を制御する制御部２１と、を備え、制御部２１は、スプレッダ１３の上昇時に検出部２２が検出した荷重からスナッグロード発生の有無を判断し、スナッグロードが発生したと判断した場合はワイヤ４をドラム１７から繰り出す向きにモータ２９を回転可能にする。【選択図】図４
2020121862.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体と、前記支持構造体にワイヤで保持されて上下動する吊り具と、前記支持構造体に回転可能に保持されて前記ワイヤを各々巻き取って保持し、回転により前記ワイヤの巻き取り、繰り出しを行うことで前記吊り具を上下動させるドラムと、前記ドラムを回転させるモータと、を備え、１つの前記ドラムが１本の前記ワイヤを巻き取るように構成したクレーンであって、
前記ワイヤに加えられる荷重を検出する検出部と、
前記検出部及び前記モータに接続され、前記モータの回転の向き及び回転数を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記吊り具の上昇時に前記検出部が検出した前記荷重からスナッグロード発生の有無を判断し、スナッグロードが発生したと判断した場合は前記ワイヤを前記ドラムから繰り出す向きに前記モータを回転可能にすることを特徴とするクレーン。
【請求項２】
前記モータは回生モータである請求項１に記載のクレーン。
【請求項３】
前記検出部は前記モータの負荷トルクを検出することで前記ワイヤに加えられる前記荷重を検出する請求項１又は２に記載のクレーン。
【請求項４】
前記ワイヤは、前記吊り具を４か所で各々支持するように４本設けられる請求項１〜３のいずれかに記載のクレーン。
【請求項５】
１つの前記モータと、当該モータが回転させる１つの前記ドラムを連結して設けられ、前記モータから加えられる動力を、その回転数を変更して前記ドラムに伝達する動力伝達機構である減速機と、
１つの前記モータ、１つの前記ドラム、及び１つの前記減速機に設けられ、これらを一体に保持して前記桁又は前記支持構造体に固定する保持部材と、
を備える巻き取りユニットを４組備える請求項４に記載のクレーン。
【請求項６】
支持構造体と、前記支持構造体にワイヤで保持されて上下動する吊り具と、前記支持構造体に回転可能に保持されて前記ワイヤを各々巻き取って保持し、回転により前記ワイヤの巻き取り、繰り出しを行うことで前記吊り具を上下動させるドラムと、前記ドラムを回転させるモータと、を備え、１つの前記ドラムが１本の前記ワイヤを巻き取るように構成したクレーンの制御方法であって、
前記吊り具の上昇時に前記ワイヤに加えられる荷重を検出し、
検出した前記荷重からスナッグロード発生の有無を判断し、スナッグロードが発生したと判断した場合は前記ワイヤを前記ドラムから繰り出す向きに前記モータを回転可能にすることを特徴とするクレーンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン及びクレーンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンテナクレーンのようなクレーンでは、特許文献１に記載のように、コンテナを吊り上げるスプレッダと呼ばれる吊り具をワイヤで吊り上げ、ワイヤをドラムに巻き取ることにより、スプレッダを上昇させて荷役を行う。
荷役の際には、スプレッダ、コンテナやワイヤが船の構造物に引っかかることや、コンテナのコーンやラッシングの外し忘れ等が原因で、スプレッダが上昇できない場合がある。
このような状態が続くと、ワイヤが巻き取れず、ドラムが回転できないのにドラムをモータ等で回転させようとする状態になるため、ドラムを回転させようとする力がすべてワイヤに伝達され、スナッグロードと呼ばれる衝撃荷重がワイヤに加えられる。
スナッグロードが発生すると、ワイヤに加えられる荷重の反力であるワイヤの張力で、クレーンを構成する他の構造物が引っ張られて、クレーンが倒壊する恐れがある。
そのため、ワイヤで吊り具を昇降させるクレーンでは、スナッグロードが発生した場合に、クレーンの構造物に伝達されるワイヤの張力を低減する構造が求められる。
【０００３】
このような構造としては、せん断ピンを用いた構造が知られている。
特許文献２には、クレーンの桁にワイヤをガイドするシーブの保持部を軸支し、保持部の軸をせん断ピンで固定することで回転を拘束する構造が記載されている。この構造ではスナッグロードが発生すると、せん断ピンが折れることで保持部を自由回転させ、ワイヤの張力を緩めることで、クレーンの構造物に伝達されるワイヤの張力を低減する。
せん断ピンを用いた構造は、比較的単純な構成でスナッグロード発生時に確実にワイヤの張力を緩められる点で優れた構造である。一方で、この構造ではスナッグロードの発生原因を除去した後で保持部をスナッグロード発生前の位置に戻して、新しいせん断ピンを保持部に挿入する作業が必要になる。しかしながら保持部とせん断ピンは人力での搬送が困難な重量物であり、位置合わせに手間がかかる点は改善の余地がある。
【０００４】
特許文献３には、シーブの保持部に油圧式のダンパを設けた構造が記載されている。この構造では、スナッグロードが発生した場合にダンパが伸縮することで、保持部を回転させてワイヤの張力を緩めるとともに、エネルギー吸収も行っている。
油圧ダンパを用いた構造は、スナッグロード発生時に確実にワイヤの張力を緩められ、かつエネルギー吸収も行える点で優れた技術である。一方でスナッグロードは通常荷役時にワイヤに加えられる荷重の数倍から数十倍にも達する。そのため、スナッグロードを受け止めるためには極めて大流量で高圧の大型油圧ダンパが必要となり、コストと設置スペースの点では改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−４０５７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２４６１７７号公報
【特許文献３】特開２００７−２６１７３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構造でスナッグロード発生時に、クレーンの構造物に伝達されるワイヤの張力を低減する機構を備えたクレーンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明のクレーンは、支持構造体と、前記支持構造体にワイヤで保持されて上下動する吊り具と、前記支持構造体に回転可能に保持されて前記ワイヤを各々巻き取って保持し、回転により前記ワイヤの巻き取り、繰り出しを行うことで前記吊り具を上下動させるドラムと、前記ドラムを回転させるモータと、を備え、１つの前記ドラムが１本の前記ワイヤを巻き取るように構成したクレーンであって、前記ワイヤに加えられる荷重を検出する検出部と、前記検出部及び前記モータに接続され、前記モータの回転の向き及び回転数を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記吊り具の上昇時に前記検出部が検出した前記荷重からスナッグロード発生の有無を判断し、スナッグロードが発生したと判断した場合は前記ワイヤを前記ドラムから繰り出す向きに前記モータを回転可能にすることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のクレーンの制御方法は、支持構造体と、前記支持構造体にワイヤで保持されて上下動する吊り具と、前記支持構造体に回転可能に保持されて前記ワイヤを各々巻き取って保持し、回転により前記ワイヤの巻き取り、繰り出しを行うことで前記吊り具を上下動させるドラムと、前記ドラムを回転させるモータと、を備え、１つの前記ドラムが１本の前記ワイヤを巻き取るように構成したクレーンの制御方法であって、前記吊り具の上昇時に前記ワイヤに加えられる荷重を検出し、検出した前記荷重からスナッグロード発生の有無を判断し、スナッグロードが発生したと判断した場合は前記ワイヤを前記ドラムから繰り出す向きに前記モータを回転可能にすることを特徴とする。
【０００９】
本発明ではスナッグロードが発生すると、発生したワイヤを巻き取っているドラムを駆動するモータがワイヤを繰り出す向きに回転してワイヤの張力を緩める。
そのため、せん断ピンや油圧ダンパ等を用いなくてもスナッグロード発生時にクレーンの構造物に伝達されるワイヤの張力を低減できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、簡易な構造でスナッグロード発生時に、クレーンの構造物に伝達されるワイヤの張力を低減できる機構を備えたクレーンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るクレーンの概略構成を示す図。
【図２】本実施形態に係るクレーンの機能ブロック図。
【図３】図１のワイヤとドラムの位置関係を示す斜視図。
【図４】図１のワイヤ、ドラム、モータ、変速機の位置関係を示す上面図。
【図５】本実施形態に係るクレーンの制御方法の概要を示すフロー図。
【図６】本実施形態に係るクレーンの変形例であって、ワイヤとドラムの位置関係を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づき本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
まず図１〜図４を参照して本実施形態に係るクレーンの構成を説明する。
ここではクレーンとして、岸壁に接岸したコンテナ船４８との間でコンテナの荷役を行う岸壁クレーンが例示されている。
【００１３】
図１及び図２に示すように本実施形態に係るクレーン１は、支持構造体３、スプレッダ１３、ワイヤ４、ドラム１７、モータ２９、検出部２２、及び制御部２１を備える。
支持構造体３はクレーン１を支持する構造物であり、脚構造体３ａ、走行装置７、桁９、及びトロリ１１を備える。脚構造体３ａはクレーン１を支持する支柱となる脚であり、図１のＸ方向に対向して１対が配置される。１対の脚構造体３ａは、Ｘ方向に延在するポータルタイ３ｂと呼ばれる梁で連結される。走行装置７はクレーン１をＹ方向（走行方向）に走行させる車輪とその駆動機構を備えた装置であり、脚構造体３ａの下端に設けられる。桁９は脚構造体３ａの上部に支持され、走行方向に直交する一方向であるＸ方向（横行方向、延在方向ともいう）に延在する構造物である。トロリ１１は、桁９に支持されて図示しない横行装置で横行方向（Ｘ方向）に走行する台車であり、桁９に設けられた図示しないレールに沿って走行する。図１ではトロリ１１に運転室１４が設けられている。運転室１４はクレーン１の運転手が運転時に入室する部屋であり、本実施形態ではクレーン１の操縦のための図示しない操縦卓、及び制御部２１を備える。
【００１４】
スプレッダ１３は、支持構造体３のトロリ１１にワイヤ４で支持されて上下方向（Ｚ方向）に移動して荷役対象であるコンテナ１０を吊り上げる吊り具である。スプレッダ１３がコンテナ１０を保持する機構は特に限定しないが、一般的なコンテナ荷役用のスプレッダ１３では、保持する機構としてツイストロックピンと呼ばれる回転式の長尺状の緊締装置を備える。この機構では、コンテナ１０の上面の４隅に設けられた図示しない長孔にツイストロックピンの長手方向の向きを合わせて挿入し、挿入後にツイストロックピンを回転させて長手方向の向きを交差させることでロックを行う。
【００１５】
ワイヤ４はスプレッダ１３を保持するとともに、モータ２９で発生した動力をトロリ１１又はスプレッダ１３に伝達する綱である。ワイヤ４は、図３及び図４ではワイヤ４ａ〜４ｄの４本設けられており、スプレッダ１３の４か所を各々支持している。
ワイヤ４は、通常荷役時に加えられる荷重で損傷しない程度の耐久性を満たすものであれば、構造や材料は特に限定しない。一般には鋼線を撚って束ねたストランドと呼ばれるロープをさらに数本撚り合わせたものがワイヤ４として用いられる。
【００１６】
ドラム１７は、ワイヤ４を巻き取って保持する回転体であり、ここでは桁９に回転可能に保持された筒状の部材である。図１では桁９に設けられた機械室３０内にドラム１７が配置されている。
図２〜図４に示すようにクレーン１は、ドラム１７ａ〜１７ｄの４つのドラム１７を備える。
【００１７】
図３及び図４に示すようにドラム１７ａ〜１７ｄはワイヤ４ａ〜４ｄを保持する筒状の部材である。図３ではワイヤ４ａ〜４ｄはドラム１７ａ〜１７ｄから各々Ｘ方向陸側に向けて繰り出される。繰り出されたワイヤ４ａ〜４ｄは桁９のＸ方向陸側端部近傍に設けられたガイドシーブ２１ａ〜２１ｄに各々ガイドされてその向きをＸ方向海側に変えられる。ワイヤ４ａ〜４ｄはさらに、トロリ１１に設けられた第１トロリ用シーブ２３ａ〜２３ｄでその向きを鉛直方向下向きに変えられ、スプレッダ１３に設けられたスプレッダ用シーブでその向きを鉛直方向上向きに変えられる。ワイヤ４ａ〜４ｄはさらに、トロリ１１に設けられた第２トロリ用シーブ２４ａ〜２４ｄでその向きをＸ方向海側に変えられる。
【００１８】
ワイヤ４ａ〜４ｄの終端は、桁９に設けられた海側エンドシーブ２６ａ〜２６ｄを介して、桁９のＸ方向海側端部に設けられた固定部２８に固定される。
【００１９】
この構造では、ドラム１７ａ〜１７ｄによるワイヤ４ａ〜４ｄの巻き取り、繰り出しを制御することで、スプレッダ１３の上下動を制御できる。
【００２０】
例えば、ドラム１７ａ〜１７ｄが、いずれもワイヤ４ａ〜４ｄを各々巻き取ることで、スプレッダ１３を上昇させられる。さらにドラム１７ａ〜１７ｄが、いずれもワイヤ４ａ〜４ｄを繰り出すことで、スプレッダ１３を降下させられる。
【００２１】
モータ２９はドラム１７を回転させる駆動機構であり例えば電気モータが用いられるが、ドラム１７の回転に必要なトルクが得られる構造なら電気モータに限定されない。また、モータ２９は回転を停止するブレーキ機構を必要に応じて備えてもよい。
モータ２９は回生モータであることが好ましい。スナッグロード発生時にモータ２９が回転する際に発電することで、エネルギー吸収を行えるためである。ここでいう回生モータとは、発電機能を備えるモータを意味する。モータ２９が回生モータである場合、ワイヤ４を巻き取る向きにモータ２９が回転する場合は力行駆動し、ワイヤ４を繰り出す向きにモータ２９が回転する場合は回生駆動する。モータ２９として回生モータを用いる場合、エネルギー吸収の機構は特に限定しない。発電した電力をモータ２９の図示しない電源に戻すことで、モータ２９をコンバータ、電源をインバータとして動作させてエネルギー吸収を行う機構でもよい。また、発電時の回転抵抗でエネルギー吸収を行う機構でもよい。
【００２２】
図４に示すように、クレーン１では、ドラム１７ａ〜１７ｄごとにモータ２９ａ〜２９ｄが設けられ、ドラム１７ａ〜１７ｄを独立駆動させる。
図４に示すようにモータ２９ａ〜２９ｄは、減速機３１ａ〜３１ｄを介してドラム１７ａ〜１７ｄに各々連結されている。減速機３１ａ〜３１ｄは、モータ２９から入力された動力の回転数を変更して出力する動力伝達機構である。具体的には図示しないギヤを所定のギヤ比となるように組み合わせた構造を例示できる。
モータ２９ａ〜２９ｄで発生させた動力は、減速機３１ａ〜３１ｄの図示しないギヤ等で回転数を変更され、ドラム１７ａ〜１７ｄに伝達される。なお、図４ではドラム１７ａ〜１７ｄは回転軸が水平方向に平行になるように横置きされているが、回転軸の向きは特に限定しない。例えば回転軸が鉛直方向を向くように縦置きしてもよい。
【００２３】
図４に示すようにクレーン１は１つのモータ２９、１つのドラム１７、及び１つの減速機３１に設けられ、これらを一体に保持して桁９に固定する４つの保持部材３３（３３ａ〜３３ｄ）を備える。一体となったこれらの部材は４組の巻き取りユニット２７を構成している。１つの巻き取りユニット２７は、少なくとも４０フィートコンテナに収納可能な寸法、重量を備える。
より具体的には、クレーン１は、モータ２９ａ、減速機３１ａ、及びドラム１７ａを一体に保持して桁９に固定する保持部材３３ａを備え、一体となったこれらの部材が巻き取りユニット２７ａを構成している。
クレーン１は、モータ２９ｂ、減速機３１ｂ、及びドラム１７ｂを一体に保持して桁９に固定する保持部材３３ｂを備え、一体となったこれらの部材が巻き取りユニット２７ｂを構成している。同様にクレーン１は、モータ２９ｃ、減速機３１ｃ、及びドラム１７ｃを一体に保持して桁９に固定する保持部材３３ｃを備え、一体となったこれらの部材が巻き取りユニット２７ｃを構成している。さらにクレーン１は、モータ２９ｄ、減速機３１ｄ、及びドラム１７ｄを一体に保持して桁９に固定する保持部材３３ｄを備え、一体となったこれらの部材が巻き取りユニット２７ｄを構成している。
【００２４】
保持部材３３は１つのモータ２９、１つのドラム１７、及び１つの減速機３１を一体に保持して桁９に固定できる構造であれば、特に限定されない。例えばこれらの部材を囲む架台のような枠体でもよく、これらの部材が載置される台座のような部材でよい。保持部材３３は１つのモータ２９、１つのドラム１７、及び１つの減速機３１以外の装置を搭載可能にしてもよい。例えばモータ２９のブレーキやバッテリを搭載可能にしてもよい。
このように、１つのモータ２９、１つのドラム１７、及び１つの減速機３１を保持部材３３で一体にして４組の巻き取りユニット２７とする利点について簡単に説明する。
【００２５】
クレーン１を製造する際に、製造したクレーン１を設置する予定の岸壁が製造工場の遠方、特に海外にある場合、クレーン１を完成した状態で設置予定の岸壁まで搬送するのが困難な場合がある。この場合はクレーン１を複数の部品に分割して設置予定の岸壁まで搬送し、岸壁で部品を組み立ててクレーン１を完成させる必要がある。
一方で、搬送する部品の数が多くなるほど搬送コストが増大するとともに、岸壁での組み立て工数が増える。また、モータ２９、ドラム１７、及び減速機３１は駆動機構であるため、設置の際に取り付け位置等の調整が不十分だとトロリ１１やスプレッダ１３の駆動に支障をきたす。
【００２６】
そこで、モータ２９、ドラム１７、及び減速機３１を、まず製造工場で巻き取りユニット２７ａ〜２７ｄの形態まで組み立て、これらを別々のコンテナに収納して設置場所に搬送することで、搬送コストを低減でき、岸壁での組み立て工数を削減できる。
また、巻き取りユニット２７ａ〜２７ｄの状態まで工場側で組み立ててから岸壁にこれらを搬送することで、駆動機構の調整を工場側で行うことができ、ユーザの負担及び駆動機構に起因するクレーン１の動作不良の発生を低減できる。さらに通常の岸壁クレーンでは、モータ２９、ドラム１７、及び減速機３１を組み合わせた巻き取りユニット２７は少なくとも４０フィートコンテナで搬送できる重量と大きさである。そのため、巻き取りユニット２７の重量と大きさがコンテナで搬送できる範囲を超える可能性が低い点も有利である。
【００２７】
ただし、保持部材３３は必須ではない。クレーン１が完成した状態で、設置予定の岸壁まで搬送できる程度の大きさの場合や、工場と設置予定の岸壁の距離が近い場合等は、保持部材３３を設けなくてもよい。
保持部材３３を設けない場合、ドラム１７の数は４つには限定されない。例えばドラム１７ａとドラム１７ｂ、及びドラム１７ｃとドラム１７ｄを各々一体化してもよい。この場合、クレーン１は独立駆動する２組のドラム１７を備える。
【００２８】
図２に示す検出部２２は、スプレッダ１３の上昇時にワイヤ４に加えられる荷重を検出するセンサである。
検出部２２としては、固定部２８にワイヤ４を固定する部分に設けられたロードセルを例示できるが、これに限定されない。例えばテンションメータでもよい。また、検出部２２を設ける位置は、ワイヤ４の経路上であればシーブに設けてもよい。具体的にはシーブの軸にロードセルを設けてもよい。また、ここでいう「荷重を検出する」とは、ワイヤ４の張力を測定することで、荷重を検出する構成も含む。
あるいは、モータ２９の負荷トルクを検出することで、ワイヤ４に加えられる荷重を検出する構成でもよい。この構成ではロードセルやテンションメータが不要になり、制御部２１が検出部２２を兼ねることができる点で有利である。なお負荷トルクは、モータ２９の駆動時の電流値等から計算できる。また、モータ２９の駆動用のインバータに負荷トルクの算出機能がある場合は、その機能を利用できる。
【００２９】
制御部２１は、モータ２９の回転の向き及び回転数を制御する装置であり、図示しないインバータを介してモータ２９に電気的に接続される。図１では制御部２１は運転室１４に設けられるが、モータ２９を制御できるのであれば、制御部２１が設けられる場所は特に限定しない。
制御部２１は、スプレッダ１３の上昇時に検出部２２が検出した荷重からスナッグロード発生の有無を判断し、スナッグロードが発生したと判断した場合はワイヤ４をドラム１７から繰り出す向きにモータ２９を回転可能にする機能を備える。
【００３０】
具体的には、スナッグロードが発生していない状態では、制御部２１は運転手による操縦卓の操作に応じて、モータ２９の回転の向き及び回転数を制御することで、スプレッダ１３を上昇／降下させる。
一方で、スナッグロードが発生した場合は、発生したワイヤ４を巻き取っているドラム１７を駆動するモータ２９を、ワイヤ４を繰り出す向きに回転可能にして、ワイヤ４の張力を緩める。
これにより、せん断ピンや油圧ダンパ等を用いなくてもスナッグロード発生時にクレーン１の構造物に伝達されるワイヤ４の張力を低減できる。
また、モータ２９が回生モータである場合、スナッグロード発生時にモータ２９が回転することで発電する。これにより、スナッグロード発生で生じたエネルギーを吸収できる。
ただし、スナッグロード発生時に制御部２１は、ワイヤ４を繰り出す向きにドラム１７を回転可能にすればよいので、必ずしもモータ２９を積極的に回転させる必要はない。例えば単にモータ２９の駆動軸の回転が拘束されない状態にすることでも、スナッグロード発生時にはワイヤ４の張力でワイヤ４を繰り出す向きにドラム１７を回転させられる。
なお、モータ２９が回生モータである場合、スナッグロード発生時にワイヤ４を繰り出す際に、制御部２１が回生電力を利用してドラム１７を制動することで、ドラム１７の回転速度を減速する制御を行うことが好ましい。この制御を行うことで、スナッグロード発生時にワイヤ４が過剰に繰り出されるのを防ぐことができる。ただし、ドラム１７の回転速度を減速する手段としては、回生電力を利用した制動に限定されない。ドラムブレーキ、ディスクブレーキ、バンドブレーキ等のブレーキを利用した制動でもよい。これらのブレーキの操作方式も特に限定されず、電磁式、油圧式等の公知の方式を採用できる。さらに回生電力を利用した制動と、ブレーキを利用した制動を併用してもよい。
【００３１】
なお、スナッグロードの発生の有無の判断及び発生時のワイヤ４の繰り出し制御は、１つのドラム１７が駆動するワイヤ４の数によらずに行える。ただし、１つのドラム１７が駆動するワイヤ４の本数は少ない方が好ましく、図４に示すように１つのドラム１７が１本のワイヤ４を駆動するのが最も好ましい。これは、１つのドラム１７が駆動するワイヤ４の本数が少ない程、ドラム１７の慣性モーメントが小さくなり、ドラム１７の回転の向きや回転数を早く変化させられるため、スナッグロード発生時により迅速にワイヤ４の繰り出しを行えるためである。
【００３２】
制御部２１はモータ２９の回転制御及びスナッグロード発生の判断ができる装置であれば構造は特に限定されない。例えば汎用コンピュータを用いることができる。
ここでいうスナッグロードが発生した場合とは、スプレッダ１３の上昇時又はトロリ１１の横行時に、通常の荷役で生じない荷重がワイヤ４に加えられた場合を意味する。クレーンの種類によってはトロリ１１を有しないものもあるため、以下の説明ではスプレッダ１３を上昇させる際のスナッグロード発生基準を例示する。ただし、この例示はスナッグロード発生基準をスプレッダ１３の上昇時のみに限定するものではない。
また、本実施形態のように、ワイヤ４が複数本ある場合は、制御部２１は、少なくとも１本のワイヤ４に通常の荷役で生じない荷重が加えられた場合をスナッグロード発生と判断する。モータ２９の負荷トルクを検出することで、ワイヤ４に加えられる荷重を検出する場合は、少なくとも１つの負荷トルクが通常の荷役で生じる範囲を超えた場合にスナッグロード発生と判断する。理由は、スナッグロードの発生原因としてはワイヤ４の引っかかりやコーン又はラッシングの外し忘れが挙げられるが、この場合、まず引っかかった部分や外し忘れの部分に近いワイヤ４にスナッグロードが発生するためである。
【００３３】
スナッグロード発生の具体的な基準については、ワイヤ４に加えられる荷重を基にした基準であれば特に限定しないが、以下の基準を例示できる。
【００３４】
まず、荷重の大きさを基準とする場合を例示できる。
クレーン１がコンテナ１０を吊り上げる際、スプレッダ１３がコンテナ１０をツイストロックピン等で固定した状態で、図１のＺ方向上方にスプレッダ１３を上昇させる。
この際、上昇直後はコンテナ１０の重心位置の変動や、緩んだワイヤ４が急に引っ張られこと等が原因で、一時的にワイヤ４に加えられる荷重が変化する。また、スプレッダ１３は通常、吊り上げ時に加減速するため、ワイヤ４に加えられる荷重が加速度でも変化する。さらに、コンテナ１０の振れ等の位置変動でもワイヤ４に加えられる荷重が変化する。
【００３５】
このような通常の荷役で発生する荷重の最大値に、モータ２９の定格トルクやインバータの容量等を参照して安全率等を乗じた値がスナッグロード発生の基準となる荷重の大きさである。
通常の荷役で発生する荷重の最大値は、スナッグロードが発生しない条件にて、最大総重量のコンテナ１０を吊り上げた際にワイヤ４に加えられる荷重の最大値を実測又はシミュレーション等で予め求めた値を用いればよい。
【００３６】
次に、荷重の変動を基準とする場合も例示できる。
スナッグロード発生時は通常の荷役時と異なりスプレッダ１３が上昇できないので、ドラム１７を回転させようとする力がすべてワイヤ４に伝達される。そのため、時間に対する荷重の変動が、通常荷役時の変動よりも大きい。よって、通常荷役で想定される荷重変動の最大値に、モータ２９の定格トルクやインバータの容量等を参照して安全率等を乗じた値がスナッグロード発生の基準となる荷重の変動値である。
【００３７】
通常の荷役で発生する荷重変動の最大値は、スナッグロードが発生しない条件にて、最大総重量のコンテナ１０を吊り上げた際にワイヤ４に加えられる荷重変動の最大値を実測又はシミュレーション等で予め求めた値を用いればよい。
【００３８】
スナッグロード発生の基準として、荷重の大きさを用いるか、荷重の変動を用いるか、あるいは他の基準を用いるかは、それぞれの基準の有利な点を考慮して適宜設定すればよい。例えば荷重の大きさを用いる場合は、基準となる荷重の大きさを超えなければスナッグロード発生と制御部２１が判断しないので、スナッグロードを誤検出する可能性が低い点で有利である。また、荷重の大きさはスプレッダ１３の上昇速度にあまり依存しないため、低速巻き上げ時のように、時間に対する荷重の変動が小さい場合でもスナッグロードの検出精度を維持できる点で有利である。一方で荷重の変動を用いる場合は、スナッグロードが発生したと判断するタイミングが荷重の大きさを用いる場合と比べて早い場合が多いため、スナッグロード発生によるクレーン１の損傷等を最小限に抑制できる点で有利である。
【００３９】
制御部２１は、スプレッダ１３の上昇時に片吊りの発生の有無を判断し、片吊りが発生したと判断した場合は、スプレッダ１３の上昇を停止する構成を備えてもよい。
片吊りとは、コンテナ１０がツイストロック等の複数の保持手段で保持される場合に、一部の保持手段がコンテナ１０を保持しない状態でコンテナ１０を吊り上げた状態を意味する。
【００４０】
具体的に片吊りが発生した状態はクレーン１の構造にもよるが、以下の状態を例示できる。荷役対象がコンテナ１０である場合、コンテナ１０をクレーン１が吊り上げる際には、スプレッダ１３のツイストロックピンを、コンテナ１０上面の４隅に設けられた長孔に挿入し、ツイストロックピンを回転させてロックを行う。
この際に、ツイストロックピンの動作不良や長孔の変形、長孔を閉塞したゴミ等が原因で、一部のツイストロックピンがコンテナ１０をロックできない場合がある。
この状態でスプレッダ１３を上昇させると、コンテナ１０において、ツイストロックでロックされた部分の周囲のみがスプレッダ１３と一体になって上昇するため、コンテナ１０の上面が水平面に対して大きく傾いた状態でコンテナ１０が吊り上げられる。この状態が片吊りである。
【００４１】
また、荷役対象のコンテナ１０がシャシ上に蔵置されている場合、シャシと荷役対象のコンテナ１０とがシャシ上に設けられたツイストロックピンで連結されている場合がある。この場合、シャシ上のツイストロックピンの一部がロック状態のままでコンテナ１０を吊り上げようとすると、シャシの一部をコンテナ１０が持ち上げた状態になり、片吊りとなる。
【００４２】
さらに、スプレッダ１３が掴んだコンテナ１０を着床させた後で、ツイストロックピンのロックを解除する際に、何等かの原因で、一部のツイストロックピンのロックが解除されなかった場合にスプレッダ１３を上昇させた場合も片吊りが発生する。
【００４３】
片吊りが発生するとロックされたツイストロックピンがコンテナ１０の荷重を全て負担する。そのため、片吊りが発生したままスプレッダ１３を上昇させると、ロックされたツイストロックピンがコンテナ１０を保持できずに変形、破損する恐れがある。よって、片吊りが発生した場合は速やかに全てのモータ１９の駆動を停止してスプレッダ１３の上昇を停止させる必要がある。
【００４４】
ここで、本実施形態のクレーン１はスプレッダ１３の上昇時にワイヤ４に加えられる荷重を検出する検出部２２を備えているため、制御部２１が、複数のワイヤ４に加えられる荷重を検出部２２から取得して比較することで、片吊り発生の有無を判断できる。
片吊り発生の判断基準は、複数のワイヤ４に加えられる荷重を比較する基準であれば特定の基準に限定しない。例えば複数のワイヤ４に加えられる荷重の最大値と最小値を比較して、その差が所定の値を超えた場合を片吊り発生としてもよい。あるいは、複数のワイヤ４に加えられる荷重の平均値と各ワイヤ４の荷重を比較して、その差が所定の値を超えた場合を片吊り発生としてもよい。
【００４５】
所定の値としては、コンテナ１０の吊り上げ時は、全てのツイストロックピンがロック状態でコンテナ１０を吊り上げる際にワイヤ４に加えられる荷重を比較して得られる値の最大値に、ツイストロックピンの強度等に応じて安全率を乗じた値を例示できる。スプレッダ１３のみが上昇する際は、スプレッダ１３のみが上昇する際にワイヤ４に加えられる荷重を比較して得られる値の最大値に、ツイストロックピンの強度等に応じて安全率を乗じた値を例示できる。
【００４６】
なお、モータ１９の負荷トルクから片吊りの発生の有無を判断するためには、少なくとも２本のワイヤ４が別々のモータ１９を介してドラム１７で独立駆動される必要がある。そのため、クレーン１に片吊りの発生の判断機能を持たせる場合、ドラム１７は、４本のワイヤ４を２組以上に分けて、別々のモータ１９で各々巻き取るように複数設けられる必要がある。
【００４７】
また、クレーン１に片吊りが発生したか否かの判断機能を持たせる場合、図２に示すように、４本のワイヤ４を４つのドラム１７で各々独立駆動する構造が好ましい。これは、ツイストロックピンは通常は４つ設けられるため、４本のワイヤ４を独立駆動する構造の場合、片吊りが生じた際に、どのツイストロックピンが片吊りの原因となったのかをワイヤ４に加えられる荷重から把握できるためである。また、４本のワイヤ４を４つのドラム１７で各々独立駆動する構造の方が、複数本のワイヤ４を１つのドラム１７で駆動する構造よりもドラム１７の慣性モーメントが小さく、片吊り発生時に、より速やかにドラム１７を停止させられるためである。
【００４８】
なお、発生条件の設定によっては、スナッグロードの発生条件と片吊りの発生条件の両方を満たす場合がある。例えば、荷役対象のコンテナ１０が他のコンテナにコーンで連結されている場合、一部のコーンを外し忘れたままでコンテナ１０を吊り上げようとすると、スナッグロード発生条件と片吊り発生条件の両方を満たす。この場合はスナッグロード発生条件を優先し、スナッグロードが発生したと判断するのが好ましい。これは、クレーン１の片吊り発生時に損傷の可能性がある範囲はスプレッダ１３とその周囲であるのに対し、スナッグロード発生時に損傷の可能性がある範囲はワイヤ４の経路全体であり、損傷の可能性がある範囲がより広いためである。
【００４９】
このように、スプレッダ１３の上昇時にワイヤ４に加えられる荷重を比較することで、スプレッダ１３の位置を計測する位置センサ等がなくても制御部２１が片吊りの発生の有無を判断できる点も、本実施形態のクレーン１の有利な点である。
以上がクレーン１の構成の説明である。
【００５０】
次に図５を参照して、スプレッダ１３の上昇時における、本実施形態に係るクレーン１の制御方法の一例を説明する。
まず、前提としてスプレッダ１３が上昇を開始する（図５のＳ１）。具体的には、制御部２１は運転手による操縦卓の操作に応じて、モータ２９の回転の向き及び回転数を制御することで、スプレッダ１３を上昇させる。
【００５１】
次に、制御部２１はワイヤ４ａ〜４ｄに加えられる荷重を検出部２２に検出させ、検出させた荷重を検出部２２から取得する（図５のＳ２）。
次に、制御部２１は、取得した荷重から、スナッグロードが発生したか否かを判断し、発生したと判断した場合はＳ４に進み、発生していないと判断した場合はＳ５に進む（図５のＳ３）。
【００５２】
スナッグロードが発生したと判断した場合は、制御部２１はスナッグロードが発生したと判断したワイヤ４を繰り出す向きに、そのワイヤ４を保持するドラム１７を回転可能にする。例えばそのドラム１７を駆動するモータ２９を、ワイヤ４を繰り出す向きに回転させる（図５のＳ４）。この制御により、スナッグロードが発生したワイヤ４の張力が緩められる。また、モータ２９が回生モータである場合、モータ２９が回転により発電し、発電によりスナッグロード発生の際のエネルギーを吸収する。これによりワイヤ４の切断やスプレッダ１３の損傷を防ぐ。
【００５３】
なお、Ｓ４におけるモータ２９の回転数は速い方がワイヤ４に加えられる張力を早く緩められる。ただし、Ｓ４ではドラム１７を回転可能にすればよいので、必ずしもモータ２９を積極的に回転させる必要はない。例えば、単にモータ２９の駆動軸の回転が拘束されない状態にすることでも、スナッグロード発生時にはワイヤ４の張力でワイヤ４を繰り出す向きにドラム１７を回転させることは可能である。
モータ２９を回転可能にする期間は、ワイヤ４に加えられる荷重がスナッグロードの発生基準値未満となるまでの期間である。
【００５４】
Ｓ４でワイヤ４に加えられる荷重がスナッグロードの発生基準値未満となると、制御部２１は、全てのモータ２９を停止させる（図５のＳ６）。これによりスプレッダ１３の上昇が停止する。
Ｓ６を実施した後は、スナッグロードの発生原因を特定し、特定した原因を除去する。例えばスナッグロードの発生がコーンやラッシングの外し忘れが原因の場合は、コーンやラッシングを外す。スプレッダ１３、コンテナ１０又はワイヤ４がコンテナ船４８の構造物に引っかかっているのが原因の場合は、引っかかりをはずす。
【００５５】
スナッグロードの発生原因を除去した後は、ワイヤ４等のクレーン１を構成する部材がスナッグロード発生により損傷しているか否かを確認し、損傷している場合は補修や部品の交換を行う。その後、制御部２１がモータ２９の回転を制御することで、Ｓ４で繰り出したワイヤ４を巻き取り、スナッグロード発生前の状態に戻す。以後は通常の荷役を再開する。
【００５６】
Ｓ３でスナッグロードが発生していないと判断した場合、制御部２１はＳ２で検出したワイヤ４ａ〜４ｄの荷重を比較して、片吊りが発生したか否かを判断する。片吊りが発生したと判断した場合はＳ６に進み、発生していないと判断した場合はＳ７に進む（図５のＳ５）。
【００５７】
片吊りが発生したと判断した場合、制御部２１は全てのモータ２９を停止させる（図５のＳ６）。これにより、片吊り発生による特定のツイストロックに加えられる荷重がこれ以上大きくならなくなる。モータ２９の停止後は、一旦スプレッダ１３を降下させてから全てのツイストロックを解除し、片吊り発生の原因の特定と原因の除去を行う。例えばツイストロックの動作不良が原因の場合は、ツイストロック又はその駆動用の電子機器や配線の補修又は交換を行う。コンテナ側の挿入孔の変形や閉塞が原因の場合は、挿入孔が設けられている隅金具の補修、交換、清掃等を行う。以後は通常の荷役を再開する。
Ｓ５で片吊りが発生していないと制御部２１が判断した場合は、制御部２１はスプレッダ１３の上昇操作を続行する（図５のＳ７）。
なお、図５では制御部２１が、スナッグロードと片吊りの発生の有無の両方を判断しているが、いずれか一方のみを判断してもよい。例えばスナッグロードの発生のみを判断する場合は、Ｓ３でスナッグロードが発生していないと判断した場合は、Ｓ７に進む。また、片吊りの発生のみを判断する場合は、Ｓ２の次にＳ５に進み、Ｓ３、Ｓ４は実施しない。
以上が本実施形態に係るクレーン１の制御方法の一例の説明である。
【００５８】
このように本実施形態ではクレーン１の制御部２１は、スナッグロードが発生したと判断した場合は、スナッグロードが発生したワイヤ４を巻き取るドラム１７を駆動するモータ２９を、ワイヤ４を繰り出す向きに回転可能にして、ワイヤ４の張力を緩める。
そのため、せん断ピンや油圧ダンパ等を用いない簡易な構造で、スナッグロード発生時にクレーン１を構成する構造物に伝達されるワイヤ４の張力を低減できる。
【００５９】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は実施形態に限定されない。当業者であれば、本発明の技術思想の範囲内において各種変形例及び改良例に想到するのは当然のことであり、これらも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００６０】
例えば上記した実施形態ではクレーン１として岸壁クレーンを例示しているが、本発明のクレーンは岸壁クレーンに限定されない。ジブクレーン、門型クレーン、アンローダ等でもよい。
【００６１】
また本実施形態では、運転手の操作に応じてモータ２９を制御する機能と、スナッグロード発生時にモータ２９を制御する機能の両方を制御部２１が備えているが、本発明はこの構成に限定されない。
具体的には、制御部２１はスナッグロード発生時にモータ２９を制御する機能のみを備えればよいので、運転手の操作に応じてモータ２９を制御する機能は制御部２１と別の装置が備えてもよい。
【００６２】
さらに本実施形態では、運転室１４がトロリ１１に設けられたクレーン１を例示しているが、運転室１４の位置はトロリ１１に限定されない。例えば運転室１４が支持構造体３から離れた位置に設けられる遠隔操作方式のクレーンにも本発明は適用できる。
【００６３】
また本実施形態では、ワイヤ４ａ〜４ｄは、ドラム１７ａ〜１７ｄから全て同じ向きであるＸ方向陸側に繰り出されるが、ワイヤ４をドラム１７から繰り出す向きは全て同じ向きである必要はない。例えば図６に示すように、ワイヤ４ａ、４ｃをＸ方向陸側に繰り出し、ワイヤ４ｂ、４ｄをＸ方向海側に繰り出す構成にも本発明は適用できる。
【符号の説明】
【００６４】
１      クレーン
３      支持構造体
３ａ    脚構造体
３ｂ    ポータルタイ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ    ワイヤ
７      走行装置
９      桁
１０    コンテナ
１１    トロリ
１３    スプレッダ
１４    運転室
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ  ドラム
２１    制御部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ  ガイドシーブ
２２    検出部
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ  第１トロリ用シーブ
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ  第２トロリ用シーブ
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  スプレッダ用シーブ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ    海側エンドシーブ
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ  巻き取りユニット
２８    固定部
２９、２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ  モータ
３０    機械室
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ  減速機
３３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ  保持部材
４８    コンテナ船
【図１】
2020121862.tif 000003
【図２】
2020121862.tif 000004
【図３】
2020121862.tif 000005
【図４】
2020121862.tif 000006
【図５】
2020121862.tif 000007
【図６】
2020121862.tif 000008