(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】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１００であって、振動を検出する振動検出センサ３０と、トロリのガーダ及びブーム上への移動の際に駆動するトロリ駆動部４０と、振動検出センサ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１１２と、算出部の算出信号から支持構造体の制振制御の要否を判定する判定部１１４と、判定部で制振制御を必要と判定した際に、トロリ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１１６と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2014105082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【符号の説明】
【００７２】
１０          コンテナクレーン（クレーン）
２０          支持構造体
２２          ガーダ
２３          ブーム
２４          トロリ
３０          振動検出センサ
３２          免震装置
４０          トロリ駆動部
１００        クレーンの制振制御システム
１１０        ＣＰＵ
１１２        算出部
１１４        判定部
１１６        指令信号送信部
１２０        記憶部
１３０        受電部
１４０        通常電源
１４２        非常用電源
１５０        電源切替スイッチ（電源切替手段）
Ｓ１２０      振動検出工程
Ｓ１３０      振動速度検出工程
Ｓ１４０      要否判定工程
Ｓ１５０      指令信号送信工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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