(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン発電機から共通母線に供給された電力で電動機を駆動することにより、吊具で把持したコンテナの巻き上げ下げなどの荷役動作を行うクレーン装置であって、
前記吊具の状態に基づいて前記コンテナの巻上開始に向けた巻上準備状態であることを検出する吊具状態検出センサと、
前記吊具状態検出センサにより前記巻上準備状態であることが検出されたことを契機として、前記巻上開始を指示する巻上操作が入力される前に前記エンジン発電機の回転数を巻上時回転数へ上昇させる制御回路と
を備え、
前記吊具状態検出センサは、前記吊具が前記コンテナと近接した状態となったこと、前記コンテナに着床した状態となったこと、または、前記コンテナを把持した状態となったことを検知することにより、前記巻上準備状態を検出するセンサからなる
ことを特徴とするクレーン装置。
【請求項２】
請求項１に記載のクレーン装置において、
前記共通母線上の電力の一部を蓄電しておき、前記電動機の駆動時に当該共通母線へ放電して電力を補う蓄電装置をさらに備えることを特徴とするクレーン装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のクレーン装置において、
前記吊具状態検出センサは、前記吊具の底面に設けられて、前記コンテナに当該吊具が近接したことを検知する近接センサからなることを特徴とするクレーン装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のクレーン装置において、
前記吊具状態検出センサは、前記吊具の底部に設けられて、前記コンテナに当該吊具が着床して当該底部が前記コンテナと接触したことを検知する着床検知センサからなることを特徴とするクレーン装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のクレーン装置において、
前記吊具状態検出センサは、前記吊具を吊り下げるワイヤーロープの端部に設けられて、前記コンテナに当該吊具が着床して当該ワイヤーロープにかかる当該吊具の荷重が低下したことを検知する荷重センサからなることを特徴とするクレーン装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載のクレーン装置において、
前記吊具状態検出センサは、前記吊具のツイストロック装置に設けられて、当該吊具がツイストロックピンを回動させて前記コンテナを把持した状態となったことを検知する把持状態検知センサからなることを特徴とするクレーン装置。
【請求項７】
エンジン発電機から共通母線に供給された電力で電動機を駆動することにより、吊具で把持したコンテナの巻き上げ下げなどの荷役動作を行うクレーン装置で用いられるクレーン制御方法であって、
前記吊具の状態に基づいて前記コンテナの巻上開始に向けた巻上準備状態を吊具状態検出センサで検出する吊具状態検出ステップと、
前記吊具状態検出センサにより前記巻上準備状態であることが検出されたことを契機として、前記巻上開始を指示する巻上操作が入力される前に前記エンジン発電機の回転数を巻上時回転数へ上昇させる制御ステップと
を備え、
前記吊具状態検出センサは、前記吊具が前記コンテナと近接した状態となったこと、前記コンテナに着床した状態となったこと、または、前記コンテナを把持した状態となったことを検知することにより、前記巻上準備状態を検出するセンサからなる
ことを特徴とするクレーン制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン装置に関し、特にエンジン発電機と蓄電装置から電動機に電力を供給するクレーン装置で用いられるエンジン発電機の発電制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾のコンテナヤードにおいて、コンテナの積み降ろしを行うクレーン装置では、複数の電動機を用いて、コンテナの巻き上げ下げ、さらにはクレーンの走行やトロリーの横行などの動作を行う。これら電動機へ動作電力を供給するため、エンジン駆動発電方式では、ディーゼルエンジンを用いて発電機を駆動するエンジン発電機を用いて必要な電力を各電動機へ供給する構成となっている。
【０００３】
このようなクレーン装置では、コンテナの巻上加速時などは最大負荷となるが、コンテナの巻き下げ時など電力をほとんど必要としない場合もあり、負荷変動が大きい。したがって、最大負荷時に見合った電力を発電機から供給するためにはエンジン発電機として大型のものが必要となるものの、平均負荷を上回る設備規模となるため、設備コストや運転コストの面で非効率であった。
【０００４】
従来、このようなエンジン発電機の規模を縮小するため、クレーン装置に電力供給源としてエンジン発電機と蓄電装置の両方を搭載し、負荷増大時にはエンジン発電機と蓄電装置の両方から電力を供給し、低負荷時にエンジン発電機で発電した電力や回生時に発生した余剰電力を蓄電装置へ蓄電する、いわゆるハイブリッド式クレーン装置が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。これにより、蓄電装置から電動機に対して電力が一時的に供給されるためエンジン発電機の規模を縮小し、燃費の改善が図れる。
【０００５】
また、蓄電装置を使用せず、クレーンの動作状態に応じたエンジン発電機の回転数を決定する技術も提案されている（例えば、特許文献２など参照）。これは、吊荷の有無、吊具やコンテナの地面や下方コンテナへの接地、ロープ弛み、巻上運転の有無、吊荷位置に基づき、次の動作の消費電力を予測し、その消費電力に基づきエンジン発電機の回転数を決定するものである。これにより、エンジン発電機を適切な回転数に制御することができ、蓄電装置を用いることなく燃料消費が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０３８４１８号公報
【特許文献２】特許登録第５４１２８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来技術では、コンテナの巻き上げを開始する際、巻上開始時にエンジン発電機の回転数を上昇させているため、エンジン発電機に特有の回転数上昇時におけるタイムラグに起因して、回転数が直ぐには上昇しない。このため、エンジン発電機から供給される電力に遅れが生じ、電動機の動作開始時にエンジン発電機から十分な電力が供給されず、巻上動作に遅れが生じ、荷役作業の効率も低下するという問題点があった。
【０００８】
例えば、特許文献１のように、コンテナの把持を指示する運転者からの把持指令から一定時間経過後を契機として、アイドリング回転数から定格回転数まで回転数を上げる回転数指令をエンジン発電機に出力した場合、エンジン発電機から供給される電力が、十分な値まで上昇するのは、回転数指令よりもさらに後であり、把持指令から大幅に遅れることになる。これは、エンジン発電機の回転数は、すぐに上昇するものではなく、前述したエンジン発電機のタイムラグ、すなわちある程度の時間を持って上昇し、これに伴いエンジン発電機から供給される電力も、ある程度の時間を持って所定の回転数に達してから発電されるからである。
【０００９】
したがって、把持指令に続いて、運転者がコンテナの巻上操作を行った場合、エンジン発電機から供給される電力が十分ではないため、その不足電力分が蓄電装置から供給されることになり、結果として、巻上動作に遅れが生じ、荷役作業の効率も低下する。このため、大きな容量を持つ蓄電装置が必要となり、蓄電装置の規模やコストが増大することになる。また、一般に蓄電装置では温度上昇を抑制するため出力電流が制限されており、大電流を供給する能力を必要とする場合には、性能の高い高価な蓄電装置が必要となる。
【００１０】
また、特許文献２では、コンテナを吊り下げるワイヤーロープに弛みがあって、巻上運転が指令されていない状態では、エンジン発電機をそのときの消費電力に応じた回転数とし、ワイヤーロープに弛みがあって、巻上運転が指令された場合や、ワイヤーロープに弛みがなくなった場合に、最大回転数に制御している。したがって、実際に巻上運転が指令された後、あるいは実際に巻上が開始された時点で、エンジン発電機が最大回転数に制御されることになる。このため、特許文献１と同様、前述したエンジン発電機のタイムラグにより、エンジン発電機から供給される電力が十分ではないため、結果として、巻上動作に遅れが生じ、荷役作業の効率も低下する。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エンジン発電機のタイムラグに起因する巻上動作の遅れや荷役作業の効率低下を改善できるエンジン発電機の発電制御技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明にかかるクレーン装置は、エンジン発電機から共通母線に供給された電力で電動機を駆動することにより、吊具で把持したコンテナの巻き上げ下げなどの荷役動作を行うクレーン装置であって、前記吊具の状態に基づいて前記コンテナの巻上開始に向けた巻上準備状態であることを検出する吊具状態検出センサと、前記吊具状態検出センサにより前記巻上準備状態であることが検出されたことを契機として、前記巻上開始を指示する巻上操作が入力される前に前記エンジン発電機の回転数を巻上時回転数へ上昇させる制御回路とを備え、前記吊具状態検出センサが、前記吊具が前記コンテナと近接した状態となったこと、前記コンテナに着床した状態となったこと、または、前記コンテナを把持した状態となったことを検知することにより、前記巻上準備状態を検出するセンサからなるものである。
【００１３】
また、本発明にかかる上記クレーン装置の一構成例は、前記共通母線上の電力の一部を蓄電しておき、前記電動機の駆動時に当該共通母線へ放電して電力を補う蓄電装置をさらに備えている。
【００１５】
また、本発明にかかる上記クレーン装置の一構成例は、前記吊具状態検出センサが、前記吊具の底面に設けられて、前記コンテナに当該吊具が近接したことを検知する近接センサからなるものである。
【００１６】
また、本発明にかかる上記クレーン装置の一構成例は、前記吊具状態検出センサが、前記吊具の底部に設けられて、前記コンテナに当該吊具が着床して当該底部が前記コンテナと接触したことを検知する着床検知センサからなるものである。
【００１７】
また、本発明にかかる上記クレーン装置の一構成例は、前記吊具状態検出センサが、前記吊具を吊り下げるワイヤーロープの端部に設けられて、前記コンテナに当該吊具が着床して当該ワイヤーロープにかかる当該吊具の荷重が低下したことを検知する荷重センサからなるものである。
【００１８】
また、本発明にかかる上記クレーン装置の一構成例は、前記吊具状態検出センサが、前記吊具のツイストロック装置に設けられて、当該吊具がツイストロックピンを回動させて前記コンテナを把持した状態となったことを検知する把持状態検知センサからなるものである。
【００２０】
また、本発明にかかるクレーン制御方法は、エンジン発電機から共通母線に供給された電力で電動機を駆動することにより、吊具で把持したコンテナの巻き上げ下げなどの荷役動作を行うクレーン装置で用いられるクレーン制御方法であって、前記吊具の状態に基づいて前記コンテナの巻上開始に向けた巻上準備状態を吊具状態検出センサで検出する吊具状態検出ステップと、前記吊具状態検出センサにより前記巻上準備状態であることが検出されたことを契機として、前記巻上開始を指示する巻上操作が入力される前に前記エンジン発電機の回転数を巻上時回転数へ上昇させる制御ステップとを備え、前記吊具状態検出センサが、前記吊具が前記コンテナと近接した状態となったこと、前記コンテナに着床した状態となったこと、または、前記コンテナを把持した状態となったことを検知することにより、前記巻上準備状態を検出するセンサからなるものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コンテナの巻上開始に向けた巻上準備状態であることが検出された時点から、運転者が巻上指令を操作入力した時点までの間に、エンジン発電機の回転数をある程度上昇させて、十分な電力を供給可能な状態としておくことができる。したがって、巻上指令に応じて電動機の駆動を開始した時点で、エンジン発電機からある程度の電力を供給することができるため、蓄電装置で補うべき電力量を抑制することができる。
【００２２】
このため、蓄電装置に必要とされる容量や最大出力電流を小さくすることができ、結果として、蓄電装置の規模を縮小することができる。また、負荷が大きい状態で回転数を加速した場合、エンジン発電機に大きな負担がかかって黒煙などの発生が増大するが、本発明によれば、負荷が小さい状態で回転数を加速することができ、黒煙発生を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示すブロック図である。
【図２】吊具を示す正面図である。
【図３】吊具を示す底面図である。
【図４】吊具の把持動作を示す説明図である。
【図５】第１の実施の形態にかかるクレーン装置の巻上動作を示すタイミングチャートである。
【図６】クレーン装置の動作状態とエンジン発電機の回転数および消費電力との関係を示す説明図である。
【図７】第２の実施の形態にかかる吊具の側面図である。
【図８】着床検知センサの構成図である。
【図９】ツイストロック装置の要部構成である。
【図１０】第３の実施の形態にかかる荷重センサを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかるクレーン装置１００について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
このクレーン装置１００は、自装置に搭載したエンジン発電機で発電した電力により、各種電動機を駆動してコンテナの積み降ろしや走行などの各種クレーン動作を行う装置であり、具体例としては、港湾や内陸部のコンテナヤード等において、コンテナの積み降ろしを行う門型やジブ型のクレーン装置などがある。
【００２６】
クレーン装置１００には、主な構成として、エンジン発電機１、主巻電動機２Ａ、走行電動機２Ｂ、横行電動機２Ｃ、補器設備２Ｄ、インバータ（ＩＮＶ）３Ａ，３Ｂ，３Ｃ、蓄電装置４、制御回路５、吊具（スプレッダー：Spreader）１０、および共通母線Ｂが設けられている。
【００２７】
本実施の形態にかかるクレーン装置１００は、エンジン発電機１から共通母線Ｂに供給された電力で電動機２Ａ〜２Ｃを駆動することにより、吊具１０で把持したコンテナなどのコンテナ２０の巻き上げ下げや自装置の移動（走行または横行）を行う機能と、当該共通母線Ｂ上の電力の一部を蓄電装置４で蓄電しておき、当該電動機２Ａ〜２Ｃの駆動時に当該共通母線Ｂへ放電して電力を補う機能とを有する、いわゆるハイブリッド式のクレーン装置である。
【００２８】
本実施の形態では、吊具１０の状態に基づいてコンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることを検出する吊具状態検出センサＳを設け、制御回路５において、吊具状態検出センサＳにより巻上開始に向けた巻上準備状態であることが検出された時点で、巻上操作が入力される前にエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ自動的に上昇させるようにしたものである。
【００２９】
次に、図１を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置１００の構成について詳細に説明する。
エンジン発電機１は、制御回路５からの回転数指令に応じた回転数でディーゼルエンジンを運転して発電機を駆動することにより発電し、得られた直流電力を共通母線Ｂへ供給する機能を有している。
【００３０】
主巻電動機２Ａは、コンテナ２０の昇降を行うための交流電動機である。走行電動機２Ｂは、コンテナヤードのレーンに沿ってクレーンを走行させるための交流電動機である。主巻電動機２Ａには、減速機ＧＲを介して巻上ドラムＤＲが接続されており、主巻電動機２Ａが回転して巻上ドラムＤＲを駆動することにより、ワイヤーロープＷＲの巻き上げ下げが行われ、ワイヤーロープＷＲに懸吊されている吊具１０が昇降する。
【００３１】
横行電動機２Ｃは、レーンと直交する方向に吊具１０を横行させるための交流電動機である。補器設備２Ｄは、照明機器、空調装置、あるいは制御回路５などの制御装置からなる各種機器群である。
【００３２】
インバータ３Ａは、共通母線Ｂ上の直流電力を任意の周波数の交流電力に変換して、主巻電動機２Ａや走行電動機２Ｂへ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ３Ｂは、共通母線Ｂ上の直流電力を任意の周波数の交流電力に変換して、横行電動機２Ｃへ供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
インバータ３Ｃは、給共通母線Ｂ上の直流電力を任意の周波数の交流電力に変換して、補機設備２Ｄで用いる補機設備電源として供給するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００３３】
蓄電装置４は、リチウムイオン電池などの電池や大容量のコンデンサなどの蓄電池を内蔵する回路装置であり、待機状態においてエンジン発電機１からの電力が共通母線Ｂに供給されている場合や、電動機２Ａ〜２Ｃからの回生電力がインバータ３Ａ，３Ｂを介して共通母線Ｂに供給されている場合など、共通母線Ｂ上の直流電力に余裕がある場合、共通母線Ｂ上の直流電力の一部を蓄電しておく機能と、電動機２Ａ〜２Ｃの駆動時に共通母線Ｂ上の直流電力が不足した場合、蓄電しておいた電力を共通母線Ｂへ放電して共通母線Ｂ上の直流電力を補う機能とを有している。
【００３４】
制御回路５は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）からなり、ＣＰＵなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサまたは周辺回路に設けられたメモリからプログラムを読み込んで実行することにより、プログラムと上記ハードウェアとを協働させて、クレーン装置１００全体を制御するための各種機能を有している。
【００３５】
制御回路５の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチ（マスターコントローラ）を介して検出した運転者の指令入力に基づいて、各種コマンドをやり取りすることによりインバータ３Ａ〜３Ｃやエンジン発電機１を制御して、コンテナ２０の巻き上げ下げ、さらにはクレーンの走行やトロリーの横行などの各種荷役動作を制御するクレーン運転機能と、電動機２Ａ〜２Ｃを駆動しない待機状態（アイドリング状態）ではエンジン発電機１の回転数を、コンテナ２０の巻き上げを行うための巻上時回転数より低いアイドリング回転数とし、吊具状態検出センサＳによりコンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることが検出された時点で、巻上操作が入力される前にエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ自動的に上昇させる機能とを有している。
【００３６】
通常、クレーン装置１００でコンテナ２０の巻き上げを行う場合、まず吊具１０を巻き下げてコンテナ２０に近接させた後、吊具１０をコンテナ２０に着床させてコンテナ２０を把持し、その後、運転者が入力した巻上操作に応じて、制御回路５がインバータ３Ａを制御して主巻電動機２Ａを駆動することにより、コンテナ２０の巻上動作が開始される。本発明では、このようなコンテナ２０の巻上開始（巻上操作入力）に向けた手順、すなわち吊具１０の巻き下げからコンテナ２０の把持までの手順が行われている、巻上操作が入力される前まで期間における各状態を、巻上開始に向けた巻上準備状態と定義し、これら巻上準備状態のいずれかを吊具状態検出センサＳで検出して、巻上操作が入力される前に、エンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ自動的に上昇させるようにしたものである。
【００３７】
次に、図２〜図４を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置１００の吊具１０について詳細に説明する。図２は、吊具を示す正面図である。図３は、吊具を示す底面図である。図４は、吊具の把持・解放動作を示す説明図である。
【００３８】
図２に示すように、吊具１０には、コンテナ２０の頂部２１に対向して水平に懸吊されて、巻上ドラムＤＲからのワイヤーロープＷＲが掛け回される複数のシーブなどの各種機器が搭載されており、吊具１０の側部両端には吊具１０の伸縮によりコンテナ２０の長さに合わせて位置調整されるツイストロック装置１２が取り付けられている。
【００３９】
ツイストロック装置１２は、コンテナ２０の頂部２１を把持および解放する装置であり、コンテナ２０のサイズに合わせて伸縮する。ツイストロック装置１２の底部には、コンテナ２０の頂部２１の４隅に設けられた係合部２２の長円形状の係合穴２３と対向する位置に、係合穴２３と係合するツイストロックピン１３が設けられている。係合穴２３内に挿入されたツイストロックピン１３を制御回路５からの指示に応じて９０度回動させることにより、コンテナ２０の把持および解放を行う。
【００４０】
吊具１０の底面１０Ｂには、コンテナ２０の頂部２１と対向する位置に、吊具状態検出センサＳの具体例として、吊具１０が頂部２１に近接したことを検出する近接センサＳ１が設けられている。この近接センサＳ１のセンサ検出信号は、有線通信により制御回路５へ通知される。制御回路５は、この検出出力により巻上準備状態であることが検出された時点で、巻上操作が入力される前にエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ上昇させる。
【００４１】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図５および図６を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置１００の動作について説明する。図５は、第１の実施の形態にかかるクレーン装置の巻上動作を示すタイミングチャートである。図６は、クレーン装置の動作状態とエンジン発電機の回転数および消費電力との関係を示す説明図である。
【００４２】
時刻Ｔ０以前において、クレーン装置１００は待機状態にあり、いずれの電動機２Ａ〜２Ｃも停止している。このとき、エンジン発電機１の回転数は、制御回路５からの回転数指令により、アイドリング回転数Ｎａに制御されている。このとき、エンジン発電機１から出力される電力の待機出力電圧はＶａで、待機出力電流はＩａである。
【００４３】
なお、エンジン発電機１の回転数は、実行する動作ごとに、当該動作で使用する電動機２Ａ〜２Ｃで必要とする消費電力に応じて、予め設定されている。例えば、図６の例では、待機状態におけるアイドリング回転数は８００ｒｐｍであり、巻上動作時の動作回転数（定格回転数）は１８００ｒｐｍである。また、走行および横行動作時の動作回転数は１５００ｒｐｍである。消費電力が最も大きいのは巻上動作である。待機状態では、瞬時の電力は小さいものの、照明・空調などの補器設備で時間的に一定に消費されるため、電力量は小さくない。走行および横行は、それぞれの電動機出力とその運転頻度に応じて図６のような傾向となる。
【００４４】
次に、時刻Ｔ０に、運転者から巻下指令が操作入力された場合、制御回路５は、主巻電動機２Ａを駆動して吊具１０の巻き下げを開始する。この際、巻き下げ動作では、主巻電動機２Ａでの電力消費はほとんどなく、逆に回生電力が発生して蓄電装置４に蓄電されるため、エンジン発電機１の回転数は、アイドリング回転数Ｎａのまま維持されている。
この巻き下げ動作により、吊具１０が巻き下げられてコンテナ２０に近接し、一定の距離まで近接した時刻Ｔ１に、吊具状態検出センサＳである近接センサＳ１からセンサ検出信号が出力される。
【００４５】
制御回路５は、近接センサＳ１からのセンサ検出信号に応じて、回転数指令をエンジン発電機１へ出力することにより、回転数を巻上時回転数（定格回転数）Ｎｒへ上昇させる。
これにより、エンジン発電機１の回転数がアイドリング回転数Ｎａから上昇し始め、これに伴ってエンジン発電機１から出力される電力の出力電圧も待機出力電圧Ｖａから上昇し始める。
【００４６】
続いて、吊具１０がコンテナ２０に着床し、運転者から把持指令が操作入力された場合、制御回路５は、ツイストロック装置１２を制御してツイストロックピン１３を回動させることによりコンテナ２０を把持する。
この後、時刻Ｔ２に、運転者から巻上指令が操作入力された場合、制御回路５は、インバータ３Ａを制御して、主巻電動機２Ａを駆動してコンテナ２０の巻き上げを開始する。
【００４７】
この際、エンジン発電機１は、巻上指令が操作入力された時刻Ｔ２より以前、すなわち時刻Ｔ１から回転数の上昇を開始しているため、時刻Ｔ２にはその回転数が巻上時回転数Ｎｒ付近まで回転数が上昇しており、出力電圧も動作時出力電圧（定格出力電圧）Ｖｒまで上昇している。
したがって、時刻Ｔ２に、主巻電動機２Ａを駆動してコンテナ２０の巻き上げを開始した場合、エンジン発電機１から十分な電力を供給することが可能となる。
【００４８】
一方、コンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることを検出せず、巻上指令が入力された時刻Ｔ２からエンジン発電機１の回転数を上昇させた場合、図５の破線で示したように、時刻Ｔ２において主巻電動機２Ａが駆動し始めるのと並行して、エンジン発電機１の出力電圧が徐々に上昇し始めるため、共通母線Ｂ上の電力が不足する。このため、エンジン発電機１から供給される電力が十分ではないことから、蓄電装置４からの放電により補われることになる。
【００４９】
この際、コンテナ２０の巻上開始時における巻上速度の加速時に大きな電力を必要となることから、蓄電装置４の出力電流が極めて大きいピーク電流Ｉｐまで増大することになる。したがって、蓄電装置４の性能として、大電力を蓄電しうる大きな容量が必要とされるだけでなく、ピーク電流Ｉｐで電力を放電しうる高い性能が要求されることになり、蓄電装置の規模が増大することになる。
【００５０】
これに対して、本実施の形態によれば、時刻Ｔ２の後、巻上速度が加速されるにつれて主巻電動機２Ａの負荷が徐々に大きくなり、エンジン発電機１からの出力電流が動作時出力電流（定格出力電流）Ｉｒとなった時点で、共通母線Ｂに対して蓄電装置４に蓄電されていた電力の放電が開始される。これにより、蓄電装置４の出力電流が流れ始め、巻上速度が一定となり主巻電動機２Ａの負荷が安定した時点で、蓄電装置４の出力電流が動作出力電流Ｉｄで一定となる。
【００５１】
このため、蓄電装置４の出力電流が流れ始め時点で、エンジン発電機１からの出力電流が、回転数に応じた最大値である動作時出力電流（定格出力電流）Ｉｒまで上昇していることから、蓄電装置４からの放電時における出力電流を、ピーク電流Ｉｐより低い動作出力電流Ｉｄまで低減することができる。したがって、蓄電装置４の規模の増大を抑制することができる。
実際に、図５に示した回転数でエンジン発電機１を運転した検証の結果、リチウムイオン電池からなる蓄電装置４に必要とされる最大出力電流は、従来の６００Ａである約１／２に相当する３００Ａまでに低減できることが確認できた。
【００５２】
コンテナ２０が十分な高さまで巻き上げられて、時刻Ｔ３に運転者が巻上指令を停止した場合、制御回路５は、インバータ３Ａを制御して、主巻電動機２Ａの駆動を停止する。
この後、荷待ちなどで低負荷が一定時間続くと待機状態となり、エンジン発電機１の出力電流が動作時出力電流Ｉｒから待機出力電流Ｉａまで低下するとともに、蓄電装置４からの放電も停止し出力電流もゼロとなる。
【００５３】
また、制御回路５は、時刻Ｔ３に運転者が巻上指令を停止した後も、次の指令に応じた動作をすぐに開始できるよう、一定時間だけエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数Ｎｒのまま維持する。そして、時刻Ｔ３から一定時間経過後の時刻Ｔ４までに、次の指令がない場合、制御回路５は、回転数指令をエンジン発電機１へ出力することにより、回転数をアイドリング回転数Ｎａに低下させる。これにより、エンジン発電機１の出力電圧も、待機出力電圧Ｖａまで低下する。
【００５４】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、吊具状態検出センサＳで、吊具１０の状態に基づいてコンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることが検出された時点（時刻Ｔ１）で、制御回路５が、巻上操作が入力される前にエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ自動的に上昇させるようにしたものである。
【００５５】
これにより、時刻Ｔ１から運転者が巻上指令を操作入力した時点（時刻Ｔ２）までの間に、エンジン発電機１の回転数をある程度上昇させて、十分な電力を供給可能な状態としておくことができる。したがって、巻上指令に応じて主巻電動機２Ａの駆動を開始した時点で、エンジン発電機１からある程度の電力を供給することができるため、蓄電装置４で補うべき電力量を抑制することができる。
【００５６】
このため、蓄電装置４に必要とされる容量や最大出力電流を小さくすることができ、結果として、蓄電装置４の規模の増大を抑制することができる。また、応答性の悪い機械式ガバナを装着したエンジン発電機１の場合、負荷が大きい状態で回転数を加速した際に、エンジン発電機１に大きな負担がかかって黒煙などの発生が増大することがあるが、本実施の形態によれば、負荷が小さい状態で回転数を加速することができ、黒煙発生を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態では、吊具状態検出センサＳは、吊具１０がコンテナ２０と近接した状態となったこと検出するセンサからなり、具体的には、吊具１０の底面１０Ｂに設けられて、コンテナ２０に吊具１０が近接したことを検知する近接センサＳ１から構成したので、吊具１０の状態に基づいて巻上準備状態であることを確実に検出することができる。
【００５８】
また、近接センサＳ１でコンテナ２０に吊具１０が近接したことを検知しているため、この後、運転者はコンテナ２０の把持操作を経て巻上指令を行うことになるため、実際に巻上動作が開始されるまでに十分な時間を確保することができる。このため、巻上動作が開始される時点で、エンジン発電機１をある程度の回転数まで上昇させておくことができ、結果として、運転者が巻上指令により巻上動作を開始する時点で、エンジン発電機１から十分な電力を主巻電動機２Ａに安定供給することが可能となる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、クレーン装置１００に蓄電装置４を搭載したハイブリッド式のクレーン装置１００を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、蓄電装置４０を搭載しないクレーン装置１００であっても、本実施の形態を適用することにより、時刻Ｔ１から運転者が巻上指令を操作入力した時点（時刻Ｔ２）までの間に、エンジン発電機１の回転数をある程度上昇させて、十分な電力を供給可能な状態としておくことができる。したがって、前述と同様に、エンジン発電機のタイムラグに起因する巻上動作の遅れや荷役作業の効率低下を改善でき、さらには黒煙発生を抑制することが可能となる。
【００６０】
［第２の実施の形態］
次に、図７を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置１００について説明する。図７は、第２の実施の形態にかかる吊具の側面図である。
【００６１】
第１の実施の形態では、吊具状態検出センサＳとして吊具１０の底面１０Ｂに設けた近接センサＳ１を用い、吊具１０の状態がコンテナ２０に近接した状態となったことを検出することにより、コンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることを検出する場合を例として説明した。本実施の形態では、吊具１０の状態がコンテナ２０の頂部２１に着床した状態となったことを検出することにより、巻上準備状態であることを検出する場合について説明する。
【００６２】
図７に示すように、本実施の形態において、吊具状態検出センサＳは、ツイストロック装置１２の底部１２Ｂに設けられた着床検知センサＳ２から構成されている。この着床検知センサＳ２は、ツイストロックピン１３の周囲に配置されて、吊具１０がコンテナ２０の頂部２１に着床した際に、頂部２１と接触したことを検出するセンサである。
【００６３】
図８は、着床検知センサの構成図である。図９は、ツイストロック装置の要部構成である。着床検知センサＳ２は、着床検知ロッド１４と着床検知スイッチ１５とから構成されている。
着床検知ロッド１４は、ツイストロック装置１２の底部１２Ｂからコンテナ２０の頂部２１方向へ突出して支持されている。通常は、ばねにより底部１２Ｂから外側下方へ押圧されており、底部１２Ｂが頂部２１と接触した際、頂部２１により着床検知ロッド１４が押圧されて底部１２Ｂの内側上方へ押圧される。
【００６４】
着床検知スイッチ１５は、光学的、磁気的に検出する近接センサや機械的に検出するリミットスイッチからなり、吊具１０がコンテナ２０の頂部２１に着床して、着床検知ロッド１４が上方に変位したことを検出する。
この着床検知センサＳ２のセンサ検出信号は、有線通信により制御回路５へ通知される。制御回路５は、この検出出力により巻上準備状態であることが検出された時点でエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ上昇させる。
【００６５】
図９に示すように、ツイストロック装置１２には、ツイストロックピン１３を回動させてコンテナ２０の把持または解放を行う動作を、吊具１０がコンテナ２０の頂部２１に着床している状態に限定するための構成として、インタロック機構が設けられているものがある。このインタロック機構は、前述した着床検知ロッド１４と着床検知スイッチ１５とから構成される着床センサＳ２Ａを有しており、この着床検知センサＳ２で着床状態が検出されている場合にのみ、ツイストロックピン１３の回動を許可する。したがって、このような着床センサＳ２Ａを着床検知センサＳ２として利用してもよい。
【００６６】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、吊具状態検出センサＳとして、吊具１０がコンテナ２０の頂部２１に着床した状態となったこと検出するセンサからなり、具体的には、吊具１０（ツイストロック装置１２）の底部１２Ｂに設けられて、コンテナ２０に吊具１０が着床して底部１２Ｂがコンテナ２０と接触したことを検知する着床検知センサＳ２から構成したので、吊具１０の状態に基づいて巻上準備状態であることを確実に検出することができる。
【００６７】
また、着床検知センサＳ２でコンテナ２０に吊具１０が着床したことを検知した後、運転者がコンテナ２０の把持操作を経て巻上指令を行うことになるため、実際に巻上動作が開始されるまでに十分な時間を確保することができる。このため、巻上動作が開始される時点で、エンジン発電機１をある程度の回転数まで上昇させておくことができ、結果として、運転者が巻上指令により巻上動作を開始する時点で、エンジン発電機１から十分な電力を主巻電動機２Ａに安定供給することが可能となる。
【００６８】
これにより、蓄電装置４に必要とされる容量や最大出力電流を小さくすることができ、結果として、蓄電装置４の規模やコストの増大を抑制することができる。また、応答性の悪い機械式ガバナを装着したエンジン発電機１の場合、負荷が大きい状態で回転数を加速した際に、エンジン発電機１に大きな負担がかかって黒煙などの発生が増大することがあるが、本実施の形態によれば、負荷が小さい状態で回転数を加速することができ、黒煙発生を抑制することが可能となる。
【００６９】
また、図９に示すように、ツイストロック装置１２には、ツイストロックピン１３によるコンテナ２０の把持状態を検知するための構成として、把持状態検知センサＳ３が設けられているものがある。この把持状態検知センサＳ３は、光学的、磁気的に検出する近接センサや機械的に検出するリミットスイッチからなり、ツイストロックピン１３の回動させるためのレバー１６の変位を検出することにより把持状態を検知している。したがって、このような把持状態検知センサＳ３を吊具状態検出センサＳとして利用してもよい。
【００７０】
これにより、把持状態検知センサＳ３のセンサ検出信号は、有線通信により制御回路５へ通知される。制御回路５は、この検出出力により巻上準備状態であることが検出された時点でエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ上昇させる。
【００７１】
したがって、この場合には、吊具１０がコンテナ２０を把持した状態となったこと検出するセンサからなり、具体的には、ツイストロック装置１２に設けられて、吊具１０がツイストロックピン１３を回動させてコンテナ２０を把持したことを検知する把持状態検知センサＳ３から構成したので、吊具１０の状態に基づいて巻上準備状態であることを確実に検出することができる。
【００７２】
この構成によれば、この後、運転者はコンテナ２０の把持操作を経て巻上指令を行うことになるため、実際に巻上動作が開始されるまでに十分な時間を確保することはできないものの、巻上動作が開始される時点で、エンジン発電機１をある程度の回転数まで上昇させておくことができ、結果として、運転者が巻上指令により巻上動作を開始する時点で、エンジン発電機１からある程度の電力を主巻電動機２Ａに安定供給することが可能となる。また、把持状態を検知しているため、この後、巻上動作が必ず実行させることになり、エンジン発電機１に対して無駄な回転数上昇を指令することがなくなる。
【００７３】
［第３の実施の形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかるクレーン装置１００について説明する。図１０は、第３の実施の形態にかかる荷重センサを示す説明図である。
【００７４】
第２の実施の形態では、吊具１０の状態がコンテナ２０の頂部２１に着床した状態となったことを検出するセンサとして、コンテナ２０に吊具１０が着床して底部１２Ｂがコンテナ２０と接触したことを検知する着床検知センサＳ２を用いた場合を例として説明した。本実施の形態では、コンテナ２０に吊具１０が着床して吊具１０を吊り下げるワイヤーロープＷＲにかかる吊具１０の荷重が低下したことを検知する荷重センサＳ４を用いる場合について説明する。
【００７５】
図１０に示したロープ掛け図において、吊具１０は４本のワイヤーロープＷＲを介して巻上ドラムＤＲから懸吊されている。このうち、ワイヤーロープＷＲ１は、巻上ドラムＤＲから吊具１０の上面１０Ｕに固定さていれるシーブＳＶ１を経由した後、荷重センサ（ロードセル）Ｓ４を介して固定端に接続されている。また、ワイヤーロープＷＲ２は、巻上ドラムＤＲからクレーン架台に接続されているシーブＳＶ５を経由し、吊具１０の上面１０Ｕに固定さていれるシーブＳＶ２を経由した後、荷重センサ（ロードセル）Ｓ４を介して固定端に接続されている。
【００７６】
一方、ワイヤーロープＷＲ３は、巻上ドラムＤＲから吊具１０の上面１０Ｕに固定さていれるシーブＳＶ３を経由した後、クレーン架台に接続されているシーブＳＶ６，ＳＶ７を経由して吊具傾転装置ＲＨに接続されている。また、ワイヤーロープＷＲ４は、巻上ドラムＤＲからトロリーに接続されているシーブＳＶ８を経由し、吊具１０の上面１０Ｕに固定さていれるシーブＳＶ４を経由した後、トロリーに接続されているシーブＳＶ９，ＳＶ１０を経由して吊具傾転装置ＲＨに接続されている。
【００７７】
コンテナ２０を吊り上げる場合、まず、巻上ドラムＤＲからワイヤーロープＷＲ１〜ＷＲ４を巻き出して、吊具１０をコンテナ２０の上方へ巻き下ろすことになる。この際、吊具１０がコンテナ２０の着床した場合、ワイヤーロープＷＲ１〜ＷＲ４が弛んで荷重（テンション）が吊具１０分だけ減ることになる。一般的には、吊具１０自体の重量は、１０ｔ程度ある。本実施の形態は、ワイヤーロープＷＲ１，ＷＲ２にかかる荷重を荷重センサＳ４で監視しておき、荷重低減を検知することにより、吊具１０の状態がコンテナ２０の頂部２１に着床した状態となったことを検出するようにしたものである。
【００７８】
これにより、荷重センサＳ４のセンサ検出信号は、有線通信により制御回路５へ通知される。制御回路５は、この検出出力により巻上準備状態であることが検出された時点でエンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ上昇させる。
ワイヤーロープＷＲ１，ＷＲ２にかかる荷重の低減については、制御回路５でしきい値と比較することにより検知すればよい。
【００７９】
なお、本実施の形態では、ワイヤーロープＷＲの端部に接続した荷重センサＳ４で、ワイヤーロープＷＲにかかる吊具１０の荷重が低下したことを検知する場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、ワイヤーロープＷＲの途中に荷重センサＳ４を設けて、ワイヤーロープＷＲへの荷重を検出してもよい。
【００８０】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、吊具状態検出センサＳとして、吊具１０がコンテナ２０の頂部２１に着床した状態となったこと検出するセンサからなり、具体的には、コンテナ２０に吊具１０が着床して吊具１０を吊り下げるワイヤーロープＷＲにかかる吊具１０の荷重が低下したことを検知する荷重センサＳ４から構成したので、吊具１０の状態に基づいて巻上準備状態であることを確実に検出することができる。
【００８１】
また、荷重センサＳ４でコンテナ２０に吊具１０が着床したことを検知された後、運転者がコンテナ２０の把持操作を経て巻上指令を行うことになるため、実際に巻上動作が開始されるまでに十分な時間を確保することができる。このため、巻上動作が開始される時点で、エンジン発電機１をある程度の回転数まで上昇させておくことができ、結果として、運転者が巻上指令により巻上動作を開始する時点で、エンジン発電機１から十分な電力を主巻電動機２Ａに安定供給することが可能となる。
【００８２】
これにより、蓄電装置４に必要とされる容量や最大出力電流を小さくすることができ、結果として、蓄電装置４の規模やコストの増大を抑制することができる。また、応答性の悪い機械式ガバナを装着したエンジン発電機１の場合、負荷が大きい状態で回転数を加速した際に、エンジン発電機１に大きな負担がかかって黒煙などの発生が増大することがあるが、本実施の形態によれば、負荷が小さい状態で回転数を加速することができ、黒煙発生を抑制することが可能となる。
【００８３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態にかかるクレーン装置１００について説明する。
本実施の形態では、コンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることを検出する吊具状態検出センサＳとして、操作スイッチを用いる場合について説明する。
【００８４】
運転者は、コンテナ２０の巻き上げなどの各種クレーン動作を行う場合、運転席の操作レバーを操作することにより、各種クレーン動作に応じた指令を制御回路５に入力する。この際、運転者は、吊具１０の状態に基づき巻上準備状態であることを把握しているため、コンテナ２０の巻き上げを指示するための操作レバーまたはその周囲（マスターコントローラ）に、運転者の操作に応じて巻上準備状態であることを検出する操作スイッチＳ５を配置しておけば、吊具１０の状態に基づき巻上準備状態であることを確実に検出することができる。
【００８５】
また、操作スイッチＳ５は、巻上開始直前であればいつでも操作できるため、運転者の意図に応じた任意のタイミングでエンジン発電機１の回転数上昇を開始することができる。これにより、例えば、エンジン発電機１の機種や性能による回転数上昇速度のばらつきや、回転数に応じた出力特性のばらつき、さらには運転者の操作能力に応じて、最適なタイミングでエンジン発電機１の回転数上昇を開始することが可能となり、極めて効率よく巻上動作を行うことができる。
【００８６】
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１００…クレーン装置、１…エンジン発電機、２Ａ…主巻電動機、２Ｂ…走行電動機、２Ｃ…横行電動機、３Ａ，３Ｂ，３Ｃ…インバータ、４…蓄電装置、５…制御回路、１０…吊具、１０Ｂ…底面、１０Ｕ…上面、１２…ツイストロック装置、１２Ｂ…底部、１３…ツイストロックピン、１４…着床検知ロッド、１５…着床検知スイッチ、１６…レバー、２０…コンテナ、２１…頂部、２２…係合部、２３…係合穴、Ｂ…共通母線、Ｓ…吊具状態検出センサ、Ｓ１…近接センサ、Ｓ２…着床検知センサ、Ｓ３…把持状態検知センサ、Ｓ４…荷重センサ、Ｓ５…操作スイッチ、ＧＲ…減速機、ＤＲ…巻上ドラム、ＷＲ，ＷＲ１〜ＷＲ４…ワイヤーロープ、ＳＶ１〜ＳＶ１０…シーブ。
【要約】
【課題】エンジン発電機のタイムラグに起因する巻上動作の遅れや荷役作業の効率低下を改善する。
【解決手段】吊具状態検出センサＳで、吊具１０の状態に基づいてコンテナ２０の巻上開始に向けた巻上準備状態であることが検出されたことを契機として、巻上操作が入力される前に、制御回路５が、エンジン発電機１の回転数を巻上時回転数へ自動的に上昇させる。
【選択図】  図１【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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【図７】
0005700887.tif 000008
【図８】
0005700887.tif 000009
【図９】
0005700887.tif 000010
【図１０】
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