(57)【要約】  【課題】コンテナ荷役用クレーンにおいて、目標移動位置にあるコンテナやコンテナ用シャーシに衝突することなく滑らかに接触し、かつ正確に目標移動位置に移動する。  【解決手段】クレーン１０は、コンテナ２０ｂの上面を吊り上げて昇降及び横移動を行うスプレッダ１８と、スプレッダ１８に設けられ、このスプレッダ１８から、コンテナ２０の端に沿って少なくともコンテナ２０の下面まで伸縮自在に伸びるアーム部材２６とを有する。アーム部材２６の先端には、コンテナ２０の目標移動位置に対するコンテナ２０の相対位置情報を取得する距離センサ３０及びカメラ３２が設けられている。【選択図】図１
2006273533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンテナ荷役用クレーンであって、
コンテナの上面を吊り上げて昇降及び横移動を行う吊り具と、
前記吊り具に設けられ、吊り上げるコンテナの下面の位置に先端が移動するアーム部材と、を有し、
このアーム部材の先端には、コンテナの目標移動位置に対するコンテナの相対位置情報を取得する位置情報取得センサが設けられていることを特徴とするコンテナ荷役用クレーン。
【請求項２】
前記目標移動位置は、別のコンテナの上面、又はコンテナを積載して搬送するコンテナ用シャーシのフレーム表面であり、
前記位置情報取得センサは、目標移動位置上方に横移動したコンテナの下面から目標移動位置までの高さを計測する距離センサである請求項１に記載のコンテナ荷役用クレーン。
【請求項３】
さらに、前記スプレッダの移動速度を制御する制御ユニットを有し、
前記距離センサで計測された高さの情報は、前記制御ユニットに送られて、前記スプレッダの下降速度の制御に用いられる請求項２に記載のコンテナ荷役用クレーン。
【請求項４】
前記位置情報取得センサは、吊り上げて目標移動位置上方に移動したコンテナの下面から前記目標移動位置を撮影するカメラである請求項１に記載のコンテナ荷役用クレーン。
【請求項５】
さらに、前記吊り具の横移動を制御する制御ユニットを有し、
前記カメラで撮影された画像情報は、前記制御ユニットに送られて、前記スプレッダの横移動の制御に用いられる請求項４に記載のコンテナ荷役用クレーン。
【請求項６】
前記アーム部材は、吊り上げるコンテナの端に沿って少なくともコンテナの下面まで伸縮自在に伸びる部材で構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のコンテナ荷役用クレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンテナの荷役を行うコンテナ荷役用クレーン、特に港湾等に設けられたコンテナヤードにて設置される門形コンテナクレーン又は岸壁コンテナクレーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾等に設けられているコンテナヤードでは、船舶から岸壁クレーンを用いて陸揚げされたコンテナを一時保管した後、トレーラ台車等のシャーシに積載して目的地に輸送される。コンテヤードでは、複数のコンテナを多段多列に積載するために、門形コンテナクレーン（以降、単にクレーンという）が用いられる。
【０００３】
ところで、最近、クレーンの操作を含むコンテナヤードにおけるコンテナの荷役の取り扱いを自動化する試みが行われている。
コンテナヤードにおけるクレーンの操作では、コンテナを４段等の多段に積載する際、積載されたコンテナが荷崩れしないように、コンテナの上面に正確に位置合わせしてコンテナを載置する必要がある。その際、載置するコンテナは載置されるコンテナに勢いよく衝突することのないように速度制御をする必要がある。
一方、コンテナ用シャーシにコンテナを載置する際、コンテナ用シャーシのフレーム表面に設けられたロック装置に、コンテナに設けられたロック孔が契合して載置されるように、コンテナを正確に位置合わせしてコンテナ用シャーシに載置する必要がある。
【０００４】
このようなクレーンにおける従来技術として、下記特許文献１及び２が挙げられる。
特許文献１では、クレーンガーダに距離検出センサを複数設け、この検出センサからコンテナ最上部までの距離を検出することを開示している。距離検出センサの検出信号を解析してコンテナの山高さ分布を求め、効率のよい荷役をおこなうことができるとされている。
一方、下記特許文献２には、吊り具の四隅のうち、少なくとも対角線上の２箇所に下方を撮影するカメラを設け、コンテナに対する吊り具の位置合わせのために画像表示することが提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１１７９８１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２００８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、コンテナは、サイズの規格によりコンテナの高さが複数種類設定されており、吊り上げて移動しようとするコンテナのサイズや高さを知ることはできない。このため特許文献１に示すように、コンテナの山高さの分布を知ることができても、吊り上げて載置しようとするコンテナの下面から、載置されるコンテナの上面までの距離が正確にわからない。このため、コンテナの上面近傍で下降速度を低下させて、載置されるコンテナの上面に滑らかに載置することができるように、コンテナの下降速度を制御することができないといった問題があった。一方、コンテナを吊り上げる吊り具（スプレッダ）に距離検出センサを設けても、吊り上げたコンテナに邪魔されて、載置されるコンテナの上面までの距離を計測することはできない。
【０００７】
一方、特許文献２のように吊り具の四隅のうち、少なくとも対角線上の２箇所に下方を撮影するカメラを設けたとしても、コンテナを吊り上げた状態では、コンテナに撮影範囲が邪魔されて、載置しようとするコンテナの上面等の目標移動位置を画像表示することができない。このためコンテナを目標移動位置に正確に位置合わせすることはできない。
特に、コンテナを載置して搬送するコンテナ用シャーシでは、搬送中に位置ずれしてコンテナが脱落しないように、コンテナをコンテナ用シャーシにロックするためにコンテナ用シャーシのフレーム表面に設けられたツイストロックピンとコンテナに設けられたロック孔とが対向し、契合するように、コンテナを正しく位置合わせして載置しなければならない。
【０００８】
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、コンテナの荷役を行うコンテナ荷役用クレーンであって、目標移動位置にあるコンテナやコンテナ用シャーシに勢いよく衝突することなく滑らかに接触し、かつ正確に目標移動位置に移動することができるコンテナ荷役用クレーンを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、コンテナの荷役を行うコンテナ荷役用クレーンであって、コンテナの上面を吊り上げて昇降及び横移動を行う吊り具と、前記吊り具に設けられ、吊り上げるコンテナの下面の位置に先端が移動するアーム部材と、を有し、このアーム部材の先端には、コンテナの目標移動位置に対するコンテナの相対位置情報を取得する位置情報取得センサが設けられていることを特徴とするコンテナ荷役用クレーンを提供する。
【００１０】
その際、前記目標移動位置は、別のコンテナの上面、又はコンテナを積載して搬送するコンテナ用シャーシのフレーム表面であり、前記位置情報取得センサは、目標移動位置上方に横移動したコンテナの下面から目標移動位置までの高さを計測する距離センサであることが好ましい。
さらに、前記スプレッダの移動速度を制御する制御ユニットを有し、前記距離センサで計測された高さの情報は、前記制御ユニットに送られて、前記スプレッダの下降速度の制御に用いられることが好ましい。
【００１１】
又、前記位置情報取得センサは、吊り上げて目標移動位置上方に移動したコンテナの下面から前記目標移動位置を撮影するカメラであることも同様に好ましい。その際、前記吊り具の横移動を制御する制御ユニットを有し、前記カメラで撮影された画像情報は、前記制御ユニットに送られて、前記スプレッダの横移動の制御に用いられることが好ましい。
又、前記アーム部材は、吊り上げるコンテナの端に沿って少なくともコンテナの下面まで伸縮自在に伸びる部材で構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、コンテナ荷役用クレーンの吊り具から、コンテナの端に沿って少なくともコンテナの下面まで伸縮自在に伸びるアーム部材の先端に、コンテナの目標移動位置に対するコンテナの相対位置情報を取得する位置情報取得センサが設けられているので、目標移動位置にあるコンテナやコンテナ用シャーシに衝突することなく正確に移動することができる。特に、コンテナの下降速度や目標移動位置への移動調整を自動制御することにより、自動化システムに好適に適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明のコンテナ荷役用クレーンについて図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明のコンテナ荷役用クレーンの一実施形態であるクレーン１０の概略を示す図である。
【００１４】
クレーン１０は、クレーンガーダ１２及び脚部１４とを有して門形形状を成したヤード用コンテナクレーンである。クレーン１０は、クレーンガーダ１２にトロリ１６及びスプレッダ１８が設けられて構成されている。
クレーンガーダ１２の上側には、横方向に自在に移動するトロリ１６と、このトロリ１６の下部にトロリ１６とともに横移動し、さらに上下方向に昇降するスプレッダ１８が設けられている。
【００１５】
図１では、複数のコンテナ２０が多段多列に山積みしてコンテナヤードＹに設けられたクレーン１０において、スプレッダ１８がコンテナ２０を吊り上げて横移動する状態を示している。クレーン１０の左端には、コンテナ２０を積載したコンテナ用シャーシ２１がクレーン１０による荷役のために待機している。
【００１６】
スプレッダ１８は、コンテナの上面を吊り上げて昇降及び横移動を行う吊り具である。
図２（ａ）は、スプレッダ１８がコンテナ２０を吊り上げている状態を示す正面図であり、図２（ｂ）は側面図である。
スプレッダ１８は、クレーントロリ１６から巻き上げロープ２２を巻き廻させるシーブ２３が設けられている。スプレッダ１８の四隅のコーナ部２４ａ〜２４ｄには、昇降装置２５ａ〜２５ｄによって上下方向に自在に昇降させるアーム部材２６が設けられ、その先端にガイドフリッパ２６ａ〜２６ｄが設けられている。ガイドフリッパ２６ａ〜２６ｄは、最も上昇したときスプレッダ１８のコーナ部２４ａ〜２４ｄに固定されるようになっている。
【００１７】
図２（ｃ）は、ガイドフリッパ２６ａ〜２６ｄについて説明する図である。
図２（ｃ）は、ガイドフリッパ２６ｃを一例として説明しているが、ガイドフリッパ２６ａ，２６ｂ，２６ｄもいずれもガイドフリッパ２６ｃと同じ構成である。
ガイドフリッパ２６ｃは、コンテナ２０と接する側に垂直部２７ａと拡開部２７ｂとを有し、垂直部２７ａには、近接センサ２８が設けられ、コンテナ２０の下面を検出するように構成されている。
【００１８】
垂直部２７ａは、アーム部材２６がコンテナ２０のコーナに沿って下降するガイドの機能を有し、ガイドフリッパ２６ｃは、近接センサ２８がコンテナ２０の下面を検出するまでコンテナ２０のコーナに沿って下降し、停止する。これにより、コンテナ２０の下面を検出することができる。
近接センサ２８は、透過型、反射型フォトインタラプタ等の光学式センサであってもよいし、磁気式センサであってもよく、センサの種類は特に限定されない。
【００１９】
拡開部２７ｂは、図２（ｃ）に示すように、載置されるコンテナ２０ｂの上面とコンテナ２０の下面とが幅Ｄだけ位置ずれしても、幅Ｄがゼロとなるようにコンテナ２０をガイドして位置ずれを機械的に調整する機能を有する。
図３は、ガイドフリッパ２６ｃを拡大した斜視図である。
ガイドフリッパ２６ｃの垂直部２７ａの側壁には、上記近接センサ２８が設けられ、拡開部２７ｂの外壁面には、下方に位置するコンテナ２０ｂの上面、すなわちコンテナ２０の目標移動位置までの高さ方向の距離を計測する距離センサ３０及びコンテナ２０ｂの上面を撮影するカメラ３２が設けられている。
【００２０】
距離センサ３０は、レーザ光やＬＥＤ光を用いた距離センサ、超音波を用いた距離センサ等が用いられ、特に限定されない。距離センサ３０により、コンテナ２０から、下方に位置するコンテナ２０ｂの上面までの高さ方向の距離を計測するのは、下降するコンテナ２０が下降速度を制御してコンテナ２０ｂの上面と滑らかに接触するためである。コンテナの荷役の効率を図るために下降速度は比較的高いことが好ましいが、コンテナ２０ｂの上面に衝突する程度の速度で接触させるのは好ましくない。このため、コンテナ２０ｂに載置される直前にコンテナ２０ｂの下降速度が低下するように制御される。
【００２１】
距離センサ３０には図示されない発信機が設けられており、この発信機から電波によりトロリ１６に設けられた制御部の受信機に向けて送信される。なお、制御部への送信は、無線の他、有線で行ってもよい。
カメラ３２は、コンテナ２０の下降中、目標移動位置であるコンテナ２０ｂの上面に位置合わせが成されているかを判断するために設けられており、ＣＣＤカメラが用いられる。
カメラ３２には図示されない発信機が設けられており、この発信機からカメラ３２にて撮影された画像が電波によりトロリ１６に設けられた制御部の受信機に向けて送信される。
【００２２】
距離センサ３０及びカメラ３２は、アーム部材２６の先端に設けられたセンサであり、コンテナ２０ｂの上面（目標移動位置）に対するコンテナの相対位置情報を取得する位置情報取得センサである。距離センサ３０は、コンテナ２０ｂの上面に対するコンテナ２０の高さ方向の相対位置情報を、カメラ３２は、コンテナ２０ｂの上面に対するコンテナ２０の横方向の相対位置情報をそれぞれ取得する。
なお、距離センサ３０及びカメラ３２は、ガイドフリッパ２６ａ〜２６ｄのいずれにも設けられる必要はなく、スプレッダ１８の４隅のうち少なくとも２隅に設けられるとよい。好ましくは、４隅のうち対角の位置関係にある２隅に設けられるとよい。
【００２３】
図４は、距離センサ３０及びカメラ３２とトロリ１６に設けられた制御システムを概念的に説明するブロック図である。
トロリ１６には、制御手段として受信機１６ａ、制御装置１６ｂ、駆動源１６ｃ，１６ｄ及び制御センサ１６ｅ，１６ｆが設けられ、これらの制御システムは、駆動源１６ｃ，１６ｄの駆動を制御する部分である。駆動源１６ｃはスプレッダ１８の横移動を制御する駆動モータであり、駆動源１６ｄはスプレッダ１８の昇降を制御する（上昇速度、下降速度を制御する）駆動モータである。
【００２４】
センサ１６ｅは、スプレッダ１８の横移動を制御する駆動モータ１６ｃの回転量を計測するセンサで、例えばエンコーダが用いられる。計測された回転量は制御装置１６ｂに送られ、スプレッダ１８の横移動のフィードバック制御に用いられる。同様に、センサ１６ｆは、スプレッダ１８の昇降を制御する駆動モータ１６ｄの回転量を計測するセンサで、例えばエンコーダが用いられる。計測された回転量は制御装置１６ｂに送られ、スプレッダ１８の昇降のフィードバック制御に用いられる。
一方、制御装置１６では、受信機１６ａから送られる距離センサ３０及びカメラ３２で得られた相対位置情報が処理される。
【００２５】
制御装置１６ｂは、コンテナ２０の下面からコンテナ１８ｂの上面までの距離が所定の距離範囲内に入ると、制御装置１６ｂはスプレッダ１８の下降速度を低下するように駆動源１６ｄに指示する制御信号を作成し、駆動源１６ｄに供給する。
また、制御装置１６ｂは、カメラ３２で得られた画像情報から、コンテナ２０ｂの上面のエッジ部分を画像処理により認識し、コンテナ２０ｂに対してコンテナ２０の横方向位置が適正であるか否かを判断する。適正でないと判断した場合、制御装置１６ｂはスプレッダ１８の横方向位置を修正するように駆動源１６ｃに指示する制御信号を作成し、駆動源１６ｃに供給する。こうして、距離センサ３０及びカメラ３２で得られるコンテナ２０の相対位置情報に応じてスプレッダ１８が制御される。
また、制御装置１６ｂで得られた相対位置情報は、クレーン１０を遠隔操作しつつ、稼動状態を監視するオペレータ室に設けられたモニタ３４に画面表示される。
【００２６】
また、クレーン１０は、スプレッダ１８により吊り上げられたコンテナ２０をコンテナ用シャーシに載置するが、その際、距離センサ３０及びカメラ３２で得られた相対位置情報を用いて、コンテナ用シャーシ２１のフレーム表面４２に対する相対位置を調整して載置することができる。
図５は、コンテナ用シャーシ２１にコンテナ２０を載置する状態を説明する図である。
コンテナ用シャーシ２１は、コンテナヤードからトレーラヘッド等に牽引されて、一般道や専用道を走行するコンテナ輸送体である。
【００２７】
コンテナ用シャーシ２１のフレーム表面４２には、４隅にツイストロックピン４４ａ〜４４ｄが設けられ、これらのツイストロックピン４４ａ〜４４ｄのそれぞれが、コンテナ２０の下面に設けられたコーナボックス４６ａ〜４６ｄのロック孔に契合するように、コンテナ２０を正確に載置することが必要である。コーナボックス４６ａ〜４６ｄのロック孔に契合したツイストロックピン４４ａ〜４４ｄを９０度回転させることにより、ロック孔に契合したツイストロックピン４４ａ〜４４ｄはコーナボックス４６ａ〜４６ｄに固定され、ロック状態となる。これにより、コンテナ２０をフレーム表面４２に固定させることができ、トレーラヘッド等に牽引されて傾斜勾配のある一般道や専用道を走行することができる。したがって、コンテナ２０をコンテナ用シャーシ２１のフレーム表面４２に正確に位置合わせして載せる必要がある。しかも、フレーム表面４２に載せる際、コンテナ用シャーシ２１に過度の衝撃を与えることのないように下降速度を制御する必要がある。
なお、コンテナ用シャーシ２１は、４隅にツイストロックピン４４ａ〜４４ｄが設けられた構成であるが、ツイストロックピンの数や配置や構造は特に制限されない。例えば、コンテナ用シャーシの後方側（トレーラヘッド側と反対側）の隅（２箇所）にツイストロックピンを設けるとともに、前方側（トレーラ側）には前方から差し込む方式のロックピンを設けてもよい。
【００２８】
クレーン１０では、距離センサ３０及びカメラ３２を用いることにより、下降速度を制御し、さらには、コンテナ用シャーシ２１のフレーム表面４２に対する相対位置を調整、制御して、コンテナ用シャーシ２１に過度の衝撃を与えることなく、コンテナ２０をフレーム表面４２の所定の位置にぴったりと載置することができる。
【００２９】
なお、クレーン１０のアーム部材２６の先端に、コンテナの目標移動位置に対するコンテナの相対位置情報を取得する位置情報取得センサとして、距離センサ３０及びカメラ３２を設けるが、本発明においては、少なくとも距離センサ３０及びカメラ３２のいずれか一方を設けるとよい。距離センサ３０を用いてコンテナの下降速度を制御することにより、載置されるコンテナやコンテナ用シャーシに過度の衝撃を与えることがなくなる。また、カメラ３２を用いて載置されるコンテナやコンテナ用シャーシの上面に対する相対位置を調整、制御することにより、目標移動位置にぴったりと位置合わせして載置することができる。
【００３０】
特に、スプレッダ１８に吊り上げられたコンテナ２０は、巻き上げロープ２２による振り子状の振動、すなわち１次振動とともに、スプレッダ１８により吊り上げられるコンテナ２０の上面を中心とした２次振動が生じる。この場合、クレーンガーダに設けたカメラからスプレッダ１８の１次振動を検出することはできるが、スプレッダ１８により固定されて吊り上げられたコンテナ２０の２次振動の検出はできない。すなわち、１次振動はクレーンガーダに設けたカメラにより遠方からでも検出できるが、２次振動は基本的にコンテナ２０の姿勢の変化であるため、クレーンガーダに設けたカメラにより遠方から検出することはできない。このため、コンテナ２０を目標移動位置に正確に位置合わせを行って載置することは上記２次振動が原因で正確にできない。しかし、本願発明品であるクレーン１０では、スプレッダ１８に設けられたガイドフリッパの先端にカメラ３２が設けられるので、コンテナ２０の１次振動のみならず２次振動を含めて検出することができ、正確な位置合わせを行うことができる。
【００３１】
クレーン１０は、距離センサ３０及びカメラ３２を用いて、コンテナ２０を吊り上げるスプレッダ１８の横方向位置及び昇降速度を制御するので、オペレータの監視の下、遠隔操作で制御する自動化システムに好適に用いることができる。
なお、上記実施形態では、カメラ３２は、吊り上げるコンテナの端に沿って少なくともコンテナの下面まで伸縮自在に伸びるアーム部材２６の先端に設けられるものであるが、本発明におけるアーム部材は、カメラを設けた先端と異なる他方の先端を中心として円状に回転することにより、カメラを設けた先端がコンテナの下面の位置に移動するように構成したものであってもよい。
【００３２】
以上、本発明のコンテナ荷役用クレーンについて詳細に説明したが、本発明のコンテナ荷役用クレーンは上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のコンテナ荷役用クレーンの一実施形態であるクレーンの概略を示す図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１に示すクレーンのスプレッダを説明する図であり、（ｃ）はガイドフリッパを説明する図である。
【図３】図１に示すクレーンのガイドフリッパの拡大図である。
【図４】図１に示すクレーンの制御システムを示すブロック図である。
【図５】コンテナをコンテナ用シャーシに載置する状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  クレーン
１２  クレーンガーダ
１４  脚部
１６  トロリ
１８  スプレッダ
２０，２０ｂ  コンテナ
２１  コンテナ用シャーシ
２２  巻き上げロープ
２３  シーブ
２４ａ〜２４ｄ  コーナ部
２５ａ〜２５ｄ  昇降装置
２６  アーム部材
２６ａ〜２６ｄ  ガイドフリッパ
２７ａ  垂直部
２７ｂ  拡開部
２８  近接センサ
３０  距離センサ
３２  カメラ
３４  モニタ
４２  フレーム表面
４４ａ〜４４ｄ  ツイストロックピン
４６ａ〜４６ｄ  コーナボックス
【図１】
2006273533.tif 000003
【図２】
2006273533.tif 000004
【図３】
2006273533.tif 000005
【図４】
2006273533.tif 000006
【図５】
2006273533.tif 000007