(57)【要約】【課題】  専用の振れ角検出装置を設けることなく吊荷の振れ量を検出することができる振れ量検出装置を提供すること。【解決手段】  一端がそれぞれスプレッダ１６の前後両側に固定されているとともに他端が前記スプレッダ１６を吊下するトロリ１３に案内され、該トロリ１３に設けられた振れ止め用ロープドラム２６ａ、２６ｂによって各々一定トルクで巻き取られる一対の機械式振れ止め用ロープ２５ａ、２５ｂと、該一対の機械式振れ止め用ロープ２５ａ、２５ｂのロープ長の差分と前記スプレッダ１６が把持する吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出する演算装置３２を備えている。【選択図】      図１
2006056648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がそれぞれ吊具の異なる位置に固定されているとともに他端が前記吊具を吊り下げるトロリに案内され、該トロリに設けられた振れ止め用ロープドラムによって各々一定トルクで巻き取られる少なくとも一対の機械式振れ止め用ロープと、
前記振れ止め用ロープドラムの巻き取り長の差分と前記吊具が把持する吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出する演算装置と、
を備えていることを特徴とする吊荷の振れ量検出装置。
【請求項２】
前記機械式振れ止め用ロープが二対設けられ、各ロープの一端が前記吊具の異なる位置に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の吊荷の振れ量検出装置。
【請求項３】
前記各振れ止め用ロープドラムの巻き取り量を取得するためのエンコーダが前記各振れ止め用ロープドラムに対応してそれぞれ設けられ、
前記演算装置は、前記各エンコーダの出力に基づいて、前記振れ止め用ロープドラムの巻き取り長の差分を演算すると共に、該差分と前記吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の吊荷の振れ量検出装置。
【請求項４】
前記各振れ止め用ロープドラムのロープ巻き取り回転量差を機械的に出力するギヤ機構が設けられ、
前記演算装置は、前記ギヤ機構により検出された前記回転量差と前記吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の吊荷の振れ量検出装置。
【請求項５】
前記吊具をトロリから吊り下げる主ロープと、該主ロープを巻き取る巻上装置とを備え、
前記吊荷の高さは、該巻上装置に設けられたエンコーダにより検出されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の吊荷の振れ量検出装置。
【請求項６】
ガーダ上を横行するトロリと、該トロリに吊下げられた吊具と、
該吊具に把持された前記吊荷の振れ量を検出する請求項１〜５のいずれかに記載された吊荷の振れ量検出装置と、
を備えていることを特徴とするクレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、港湾にて、箱型形状のコンテナが多数載置されるコンテナヤードにて前記コンテナを搬送するヤードクレーンの振れ止め制御に利用可能な吊荷の振れ量検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾等のコンテナヤードでは、クレーンによってトレーラへのコンテナの積み込み及びトレーラからのコンテナの積み降ろし等の荷役作業が行われている。
この荷役作業に用いられるヤードクレーンとして、図８に示すものを例にとって説明する。図８において符号１０は、吊荷であるコンテナＣを、目標コンテナへ段積みさせるヤードクレーン（以下、単に「クレーン」という。）である。
このクレーン１０は、コンテナを段積みするタイヤ式門形クレーンであり、タイヤ９を備えたタイヤ式走行装置１１によって無軌道面上を走行する門形のクレーン走行機体１０ａを有している。クレーン走行機体１０ａの水平な上部梁１２には、この上部梁１２に沿って水平方向に移動する横行トロリ１３が設けられている。
【０００３】
横行トロリ１３には巻上装置１４が搭載されており、巻上装置１４が巻き上げ、繰り出しを行う主ロープ１５によってコンテナ用のスプレッダ（吊具）１６が吊り下げられている。吊具１６は吊荷であるコンテナＣを係脱可能に保持することができるようになっている。
【０００４】
符号２５ａ〜２５ｄは振れ止め用ロープであり、４本設けられている。それぞれの振れ止め用ロープ２５ａ〜２５ｄの一端が、スプレッダ１６の上面の前後左右にそれぞれ固定されていると共に、他端がトロリ１３に搭載された振れ止め用ロープドラム２６に案内されている。コンテナ長手方向から見た場合、スプレッダ１６の両側に固定された各振れ止め用ロープ２５ａ〜２５ｄは、互いにクロスして上方のトロリ１３に導かれている。すなわち、スプレッダ１６の後側に一端が固定された振れ止め用ロープ２５ａ、２５ｃは、トロリ１３の前側を経て振れ止め用ロープドラム２６に案内され、スプレッダ１６の前側に一端が固定された振れ止め用ロープ２５ｂ、２５ｄは、振れ止め用ロープ２５ａ、２５ｃとそれぞれクロスし、トロリ１３の後側を経て振れ止め用ロープドラム２６に案内されている。振れ止め用ロープドラム２６は、各振れ止め用ロープ２５ａ〜２５ｄを独立して巻き取るトルクモータを備えており、コンテナＣが振れて一方側の振れ止め用ロープの張力が緩むと、トルクモータにより緩んだ振れ止め用ロープが巻き取られる。上記のように振れ止め用ロープ２５ａ〜２５ｄがクロスしてスプレッダに案内されていることで、コンテナＣが振れたときのロープの緩みが大きく出るようになっている。
【特許文献１】特開平９−４０３６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように構成されている従来の機械式振れ止め装置は、吊荷の偏心荷重による姿勢（位置）変化、横行時の振れを検出するものではなく、吊荷を所定位置に残留振れなく自動搬送することはできない。
一方で電気式の振れ止め手段もあるが、この場合は特許文献１に示したように専用の振れ角検出装置を設ける必要があるという問題がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、専用の振れ角検出装置を設けることなく吊荷の振れ量を検出して自動搬送を実現することができる振れ量検出装置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】
【０００７】
本発明においては上記の課題を解決するために以下の手段を採用した。
請求項１に記載の吊荷の振れ量検出装置は、一端がそれぞれ吊具の異なる位置に固定されているとともに他端が前記吊具を吊り下げるトロリに案内され、該トロリに設けられた振れ止め用ロープドラムによって各々一定トルクで巻き取られる少なくとも一対の機械式振れ止め用ロープと、前記振れ止め用ロープドラムの巻き取り長の差分と前記吊具が把持する吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出する演算装置を備えていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、吊荷の姿勢（位置）が変わったり振れが発生すると、一対の機械式振れ止め用ロープ長の差が変化する。ロープ長の差と吊荷の高さ位置に基づき、演算装置は吊荷の振れ量を算出する。
「一端がそれぞれ吊具の異なる位置に固定されている」とは、例えば、吊具の左側および右側（又は前側および後側）に各一端が固定されていることを意味する。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の吊荷の振れ量検出装置において、前記機械式振れ止め用ロープが二対設けられ、各ロープの一端が前記吊具の異なる位置に固定されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、吊具に計二対の振れ止め用ロープを設けることで、吊荷の前後の振れだけでなく、左右の振れを検出することができる。つまり吊荷の姿勢を正確に把握することが可能となる。
二対の振れ止め用ロープは、例えば、一方の対が左右方向、他方の対が前後方向に各一端が固定されている。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の吊荷の振れ量検出装置において、前記各振れ止め用ロープドラムの巻き取り量を検出するエンコーダが前記各振れ止め用ロープドラムに対応してそれぞれ設けられ、前記演算装置は、前記各エンコーダの出力に基づいて、前記振れ止め用ロープドラムの巻き取り長の差分を演算すると共に、該差分と前記吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、振れ止め用ロープ長の差を、各ロープを巻き取る振れ止め用ロープドラムの巻き取り量から検出する。すなわち各振れ止め用ロープドラムにそれぞれエンコーダを設け、該エンコーダの検出出力が演算装置の演算に用いられる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の吊荷の振れ量検出装置において、前記各振れ止め用ロープドラムのロープ巻き取り回転量差を機械的に出力するギヤ機構が設けられ、前記演算装置は、前記ギヤ機構により検出された前記回転量差と前記吊荷の高さとに基づいて前記吊荷の振れ量を算出することを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、各ロープを巻き取る振れ止め用ロープドラムの回転量差をギヤ機構によって機械的に検出することで、振れ止め用ロープ長の差を求める。すなわちギヤ機構は各ロープドラムの回転量を入力とし、回転量差を出力とする。さらにギヤ機構の出力軸の回転量をエンコーダにより検出するようにし、該エンコーダの検出出力を演算装置の演算に用いることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の吊荷の振れ量検出装置において、前記吊具をトロリから吊り下げる主ロープと、該主ロープを巻き取る巻上装置とを備え、前記吊荷の高さは、該巻上装置に設けられたエンコーダにより検出されることを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明は、上記吊荷の振れ量検出装置を備えたクレーンを提供する。
【００１７】
この発明においては、吊荷高さを巻上装置に設けられたエンコーダにより検出し、検出結果が演算装置により用いられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては以下の効果を得ることができる。
機械式振れ止め装置により吊荷の姿勢（位置）と振れ量を検出することができるので、吊荷の位置決め・振れ止め制御による吊荷の自動搬送が可能となり、オペレータの労力を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の第１実施形態に係る装置は、図１に示したように構成されている。図１は本実施形態の振れ量検出装置とクレーンとを模式的に示した図である。本実施形態において示したクレーン１０の基本構成は従来のものと同様であり、同一の符号を用いて説明を省略する。なお図では振れ止め用ロープドラム２６がトロリ１３の左右に独立して設けられているが、原理的には図８に示したものと同じ構成である。以下においては、振れ止め用ロープ２５ａを巻き取る振れ止め用ロープドラムを符号２６ａとし、振れ止め用ロープ２５ｂを巻き取る振れ止め用ロープドラムを符号２６ｂとして示す。
振れ止め用ロープ２５ｃ、２５ｄについては図示および説明を省略するが、図１の紙面奥方向に位置して同様に振れ止め用ロープドラムと共に設けられている。
【００２０】
本実施形態の振れ量検出装置３０は、振れ止め用ロープドラム２６ａ、２６ｂの巻き取り量を取得するためのエンコーダ３１ａ、３１ｂと、エンコーダ３１ａ、３１ｂの検出出力に基づいて吊荷の位置（振れ量）を演算する演算装置３２とを備えている。
エンコーダ３１ａ、３１ｂは各振れ止め用ロープドラム２６ａ、２６ｂに対応してそれぞれ設けられ、不図示の振れ止め用ロープ２５ｃ、２５ｄ用の振れ止め用ロープドラムに対してもそれぞれ設けられている（図示略）。
エンコーダ３１ａ、３１ｂの出力は演算装置３２に与えられ、該演算装置３２が備える減算器３３において差分が求められる。そしてこの差分について乗算器３４において巻高さに応じた換算係数が掛けられ、吊荷の位置（振れ量）が算出される。巻高さに応じて換算係数を選択することとしたのは、ロープ長の差と吊荷振れ量との関係は吊荷の位置（スプレッダを吊下する吊ロープの巻高さ）によって変化するからである。特にヤードクレーンは振れ止め用ロープが短いのでばね定数が大きく、ロープが延びない。すなわち吊荷の位置がわかれば吊具の傾斜角を定めることができる。
換算係数は後述する換算式を基本原理として実験的に求められる係数である。また巻高さは主ロープ１５を巻き取る巻上装置１４に設けられたエンコーダ（不図示）の信号より得る。
【００２１】
次に、振れが発生した場合の吊荷の動きについて図２〜図４を用いて説明する。
図２に示した基本姿勢よりも重心が図３のようにずれた場合、振れ止め用ロープ２５ａは長くなり、振れ止め用ロープ２５ｂは短くなる。また図４のように吊荷が揺れた場合、振れ止め用ロープ２５ａと２５ｂは交互に長短の変化を繰り返す。本実施形態においては、このときの振れ止め用ロープ長の差に基づいて吊荷の姿勢（振れ量）を換算する。これを以下に説明する。
図５の概略図のように各値を定義すると、吊荷の姿勢θと振れ止め用ロープ長差ΔLb（Lb1−Lb2）の関係式は以下により導出可能である。
吊荷の姿勢は２本の主ロープで決まる。振れ止め用ロープ長Lbは、主ロープによって決められる結合点の位置変化によって決まる。以下に吊荷の姿勢θと、振れ止め用ロープ長差ΔLb（Lb1−Lb2）の関係式の導出について説明する。なお以下において、
sin(θ)= sθ
cos(θ)= cθ
と表記する。
１．主ロープは以下の式により表される。
【００２２】
【数１】
2006056648.tif 000003
【００２３】
２．振れ止め用ロープは以下の式により表される。
【００２４】
【数２】
2006056648.tif 000004
【００２５】
ここで、(3),(4)式より、
【００２６】
【数３】
2006056648.tif 000005
【００２７】
(7),(8)式に代入すると、
【００２８】
【数４】
2006056648.tif 000006
【００２９】
(5),(6),(11),(12)から、2本の振れ止め用ロープ長差を求める。
Lb1は、Ab1・Bb2間の長さである。
Lb2は、Ab2・Bb1間の長さである。
【００３０】
【数５】
2006056648.tif 000007
【００３１】
(13),(14)より、振れ止め用ロープ長差ΔLbを次式から求めることができる。
ΔLb＝Lb1−Lb2  ・・・（１５）
以上により、振れ止め用ロープ長差ΔLbと吊荷の姿勢θの関係式が定式化できる。
【００３２】
このようにしてロープ長差と吊荷の姿勢θとの関係式が得られ、これに基づいて上記の換算係数が設定される。
本実施形態においては、以上のようにして振れ止め用ロープ長の差に基づいて吊荷の振れ量を算出することができる。ここで、振れ止め用ロープはスプレッダ１６に対して４本設けられ、振れ止め用ロープ２５ａ、２５ｂ、振れ止め用ロープ２５ｃ、２５ｄのそれぞれの対について上記の振れ量が検出されるから、これによって前後方向の傾きだけではなく左右方向の傾きまで検出可能である。すなわち空中における吊荷の姿勢を把握することができる。そして、これに基づいて振れ止め制御を行うことができる。すなわち、本実施形態においては従来より備えられている機械式振れ止め装置を電気式振れ止め制御に使用される振れ量検出装置として使用することができる。また、吊荷の傾斜角を検出することができるから、着床やコンテナ間に降ろす際に、他のコンテナ等に衝突させることなく正確な自動搬送作業を実現することができる。
【００３３】
次に本発明の第２実施形態について説明する。図６に示した装置は本実施形態に係る振れ量検出装置４０である。なお、上記第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略した。
本実施形態に係る振れ量検出装置４０は、各振れ止め用ロープドラム２６ａ、２６ｂに連結されたギヤ機構４１ａ、４１ｂと、これらギヤ機構４１ａ、４１ｂの出力軸の回転数を検出するエンコーダ４２と、該エンコーダ４２の検出出力に基づいて吊荷の位置（振れ量）を演算する演算装置４３とを備えている。
ギヤ機構４１ａ、４１ｂの詳細について図７に示した。ギヤ機構４１ａ、４１ｂはケース４５内に設けられた差動歯車機構であり、それぞれ振れ止め用ロープドラム２６ａ、２６ｂの軸に連結された軸４６ａ、４６ｂを入力軸としている。各ギヤ機構４１ａ、４１ｂは、これら軸４６ａ、４６ｂの回転を伝達される歯車として、順に歯車４７ａ、４７ｂ、歯車４８ａ、４８ｂ、歯車４９ａ、４９ｂ、歯車５０ａ、５０ｂを備える。歯車４７ａ、４７ｂ、５０ａ、５０ｂは同じ歯数であり、歯車４８ａ、４８ｂ、４９ａ、４９ｂは同じ歯数である。
また、ケース４５は歯車４８ａ、４９ａと連動し、歯車４８ｂ、４９ｂの位置に応じて回転する傘歯車５２を備えている。歯車５０ａ、５０ｂは軸５１により互いに連結されている。傘歯車５２に対しては傘歯車５３（ギヤ比：２）を介して出力軸５４が噛み合っていることで、入力軸４６ａ、４６ｂを介して与えられた振れ止め用ロープドラム２６ａ、２６ｂの回転角θ１，θ２が出力軸５４にθ１−θ２として出力される。この軸５４の回転量がエンコーダ４２により検出され、上記第１実施形態と同様に演算装置４３の乗算器３４において巻高さに応じた換算係数が掛けられ、吊荷の位置（振れ量）が算出される。
なお、上記第１実施形態と同様に、上記構成は振れ止め用ロープ２５ｃ、２５ｄ用の振れ止め用ロープドラムに対してもそれぞれ設けられている。
【００３４】
本実施形態においては、ギヤ機構４１ａ，４１ｂによって、前後のロープドラムの回転量差をハード的に検出するので、エンコーダのレンジが小さくて済み、エンコーダ検出の分解能が良くなり、したがって吊荷の位置検出の分解能も向上する。他の効果は上記第１実施形態と同様である。
【００３５】
なお上記の各例ではヤードクレーンに適用した例について示したが、本発明に係る振れ量検出装置は機械式振れ止め用ロープが設けられているクレーンであれば、船舶とヤードとの間でコンテナを搬送するコンテナクレーン等いかなるものにも適用可能であるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る振れ量検出装置とクレーンとを模式的に示した図である。
【図２】吊荷の基本姿勢を模式的に示した図である。
【図３】重心位置が変化した場合の吊荷の状態を示した図である。
【図４】吊荷が揺れた場合の吊荷の状態を示した図である。
【図５】吊荷の姿勢と振れ止め用ロープ長差の関係式を導出する際の各値を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る振れ量検出装置とクレーンとを模式的に示した図である。
【図７】同振れ量検出装置に用いられるギヤ機構の詳細について示した断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。
【図８】ヤードクレーンの概略斜視図である。
【符号の説明】
【００３７】
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  振れ止め用ロープ
２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄ  振れ止め用ロープドラム
３０  振れ量検出装置
３１ａ、３１ｂ  エンコーダ
３２  演算装置
４０  振れ量検出装置
４１ａ、４１ｂ  ギヤ機構
４２  エンコーダ
４３  演算装置
【図１】
2006056648.tif 000008
【図２】
2006056648.tif 000009
【図３】
2006056648.tif 000010
【図４】
2006056648.tif 000011
【図５】
2006056648.tif 000012
【図６】
2006056648.tif 000013
【図７】
2006056648.tif 000014
【図８】
2006056648.tif 000015