(57)【要約】【課題】吊り荷の振動、操縦室の振動等によって、操作に悪影響を及ぼすのを軽減することのできるコンテナ搬送クレーン、コンテナ搬送クレーンの制御方法等を提供することを目的とする。【解決手段】コンテナ搬送クレーンを操作するための操作レバー３０と、ワイヤ駆動装置２４との間に、制御部４０が備えられ、この制御部４０は、操作レバー３０をオペレータが操作したときの操作信号を受け取り、操作信号の特定周波数域の振動成分を除去するノッチフィルタ４１を備える。ノッチフィルタ４１では、コンテナ搬送クレーンの固有振動数を含む特定の周波数域の信号の振動成分を除去するようにし、制御部４０では、前記の振動成分を除去した操作信号をワイヤ駆動装置２４に入力するようにした。【選択図】図２
2007223745.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レールに沿って走行移動可能とされた一対の支柱と、
前記支柱上に、略水平方向に延びるよう設けられたブームと、
前記ブームに沿って移動可能とされた台車と、
前記ブーム上に設けられたドラムから前記ブームに沿って前記台車に向けて繰り出され、前記台車から下方に垂下してコンテナを吊り上げるワイヤと、
前記支柱および前記台車の移動、および前記ワイヤの繰り出し・巻取りを行うための前記ドラムの回転を操作する操作部材を備え、前記台車と一体に設けられた操作室と、
前記操作部材の操作によって入力される操作信号に基づき、前記ドラムの回転を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分が、前記ドラムの回転に伝わるのを抑制する処理を行うことを特徴とするコンテナ搬送クレーン。
【請求項２】
前記制御部は、前記操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分を除去するノッチフィルタを備え、前記ノッチフィルタで振動成分が除去された前記操作信号に基づき、前記ドラムの回転を制御することを特徴とする請求項１に記載のコンテナ搬送クレーン。
【請求項３】
前記制御部は、前記操作信号に含まれる一定周波数の振動成分を検出し、検出された振動成分の周波数を含む特定周波数域の振動成分を前記操作信号から除去すべく、前記ノッチフィルタの設定を行うことを特徴とする請求項２に記載のコンテナ搬送クレーン。
【請求項４】
自走式で、操作者が搭乗して操作を行う移動体のコントローラであって、
前記移動体に設けられた操作部材の操作によって入力される操作信号から、前記操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分を除去するノッチフィルタと、
前記ノッチフィルタで振動成分が除去された前記操作信号に基づき、前記操作部材での操作対象部位の駆動を制御する制御手段と、
を備えることを特徴とする移動体のコントローラ。
【請求項５】
レールに沿って走行移動可能とされた一対の支柱と、
前記支柱上に、略水平方向に延びるよう設けられたブームと、
前記ブームに沿って移動可能とされた台車と、
前記ブーム上に設けられたドラムから前記ブームに沿って前記台車に向けて繰り出され、前記台車から下方に垂下してコンテナを吊り上げるワイヤと、
前記支柱および前記台車の移動、および前記ワイヤの繰り出し・巻取りを行うための前記ドラムの回転を操作する操作部材を備え、前記台車と一体に設けられた操作室と、を備えたコンテナ搬送クレーンの制御方法であって、
前記操作部材の操作によって入力される操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分をノッチフィルタにより除去するステップと、
振動成分が除去された前記操作信号に基づき、前記ドラムの回転を制御するステップと、
を含むことを特徴とするコンテナ搬送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、港湾等で用いられるコンテナ搬送クレーン、コンテナ搬送クレーンの制御方法等に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾で、船舶に対して大型コンテナを載せたり降ろしたりするには、大型のコンテナ搬送クレーンが用いられている。
図1に示すように、コンテナ搬送クレーン１は、港湾２の岸壁３のエプロン７上に敷設されたレール４に沿って移動可能とされており、脚部５上に、水平方向に延びるブーム６が、岸壁３上のエプロン７から岸壁３に沿って停泊する船舶８の上方に張り出すように設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
ブーム６には、コンテナを移動させるため、ワイヤＷの巻き取り・繰り出しを行うワイヤ駆動装置１０と、ワイヤ駆動装置１０からくり出されたワイヤＷをコンテナの上方に位置させるため、ブーム６に沿って走行移動可能とされた台車１１と、コンテナ搬送クレーン１を操縦するための操縦室１２とが設けられている。ここで、操縦室１２は、台車１１と一体に設けられている。
このような構成のコンテナ搬送クレーン１は、操縦室１２でオペレータが操縦を行うことによって、レール４に沿った移動、ブーム６に沿った台車１１の移動、台車１１から下方へのワイヤＷの繰り出し量の調整を行うことにより、コンテナを３方向に自在に移動できるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４５６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、コンテナ搬送クレーン１においては、近年、吊り荷のコンテナにおける振動の発生が問題となっていた。通常、振動は減衰していくものであるが、コンテナ搬送クレーン１を動作させているときにコンテナに発生する振動は、減衰せず、いつまでも収まらないものであった。吊り下げたコンテナが振動していると、コンテナの位置決め作業が困難になったり、操縦室１２におけるオペレータの作業環境が低下するという問題につながり、好ましくない。
本発明は、このような技術的課題に基づいてなされたもので、吊り荷の振動、操縦室の振動等を低減するとともに、これらの振動による悪影響を軽減することのできるコンテナ搬送クレーン、コンテナ搬送クレーンの制御方法等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】
【０００５】
上記のような課題を解決すべく鋭意検討を行った本発明者らは、以下のようなことを見出した。
コンテナ搬送クレーン１の動作時におけるコンテナの振動は、従来は発生しておらず、近年、コンテナ搬送クレーン１の軽量化を図って以降発生していること。
コンテナ搬送クレーン１で吊り下げたコンテナを移動させるべく、操縦室１２で操作レバーを操作しているときに、上記振動現象が生じること。すなわち、操作レバーからオペレータが手を離すと振動が減衰すること。
【０００６】
このような事象を基に検討を重ねた結果、その原因を突き止めた。
コンテナ搬送クレーン１の軽量化により、コンテナ搬送クレーン１の固有振動数が低下し、これがワイヤＷの固有振動数に近づいていた。その結果、コンテナを移動させるためにコンテナ搬送クレーン１を動作させ、ワイヤＷの張力に変動が生じると、ワイヤＷに吊り下げられたコンテナが振動するだけでなく、ワイヤＷの張力変動に起因してコンテナ搬送クレーン１が共振するようになった。そして、この振動が操縦室１２にも伝わると、操縦室１２内のオペレータ自身が揺すられて、無意識のうちに操作レバーを動かしてしまっていた。これにより、ワイヤ駆動装置１０が操作レバーから入力された振動に対応して動作し、ワイヤＷが巻き取られたり繰り出されたりして、その結果、ワイヤＷに吊り下げられたコンテナが振動するため、コンテナの振動が収まらない、というものである。
【０００７】
かかる目的のもとになされた本発明のコンテナ搬送クレーンは、レールに沿って走行移動可能とされた一対の支柱と、支柱上に、略水平方向に延びるよう設けられたブームと、ブームに沿って移動可能とされた台車と、ブーム上に設けられたドラムからブームに沿って台車に向けて繰り出され、台車から下方に垂下してコンテナを吊り上げるワイヤと、支柱および台車の移動、およびワイヤの繰り出し・巻取りを行うためのドラムの回転を操作する操作部材を備え、台車と一体に設けられた操作室と、操作部材の操作によって入力される操作信号に基づき、ドラムの回転を制御する制御部と、を備える。そして、制御部は、操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分が、ドラムの回転に伝わるのを抑制する処理を行うことを特徴とする。
これにより、コンテナを吊り上げることでコンテナ搬送クレーンに生じた振動が、オペレータを介して操作部材に入力された場合に、入力された操作部材の振動が、ドラムの回転操作に影響を与えるのを防ぐことができる。
操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分が、ドラムの回転に伝わるのを抑制する処理としては、例えば、特定周波数域の振動成分を打ち消す方向にドラムを積極的に回転させる手法等も考えられるが、操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分を除去するノッチフィルタを制御部に備えるようにし、このノッチフィルタで振動成分が除去された操作信号に基づき、ドラムの回転を制御するのが好ましい。
これ以外にも、操作信号に特定周波数域の振動成分が含まれているときに、例えばワイヤの滑車の位置を調整し、ワイヤに特定周波数域の振動が生じないようにする等、他の手段によって、操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分が、ドラムの回転に伝わるのを抑制する処理を行うことも可能である。
【０００８】
ところで、ノッチフィルタを用いる場合、制御部では、操作信号に含まれる一定周波数の振動成分を検出し、検出された振動成分の周波数を含む特定周波数域の振動成分を操作信号から除去すべく、ノッチフィルタの設定を行うようにしても良い。このようにすれば、コンテナ搬送クレーンは、振動が生じる周波数を自己検出し、それに応じて、操作信号に含まれる振動成分を有効に除去できるよう、ノッチフィルタを設定することができる。これにより、コンテナ搬送クレーン１台ごとに、事前にノッチフィルタの設定を行う必要もなくなり、本発明を汎用性の高いものとすることが可能となる。
【０００９】
本発明は、コンテナ搬送クレーンに限らず、自走式で、操作者が搭乗して操作を行う移動体であれば同様に適用することが可能である。すなわち、本発明の移動体のコントローラは、移動体に設けられた操作部材の操作によって入力される操作信号から、操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分を除去するノッチフィルタと、ノッチフィルタで振動成分が除去された操作信号に基づき、操作部材での操作対象部位の駆動を制御する制御手段と、を備えることを特徴とし、このような移動体のコントローラを、コンテナ搬送クレーンや他の自走式の移動体に備えることで、移動体に生じる振動が操作者に伝わり、操作部材の操作に悪影響を与えるような場合であっても、これを低減することができるのである。
このような移動体のコントローラは、既設のコンテナ搬送クレーンに装備することも可能である。
【００１０】
本発明は、レールに沿って走行移動可能とされた一対の支柱と、支柱上に、略水平方向に延びるよう設けられたブームと、ブームに沿って移動可能とされた台車と、ブーム上に設けられたドラムからブームに沿って台車に向けて繰り出され、台車から下方に垂下してコンテナを吊り上げるワイヤと、支柱および台車の移動、およびワイヤの繰り出し・巻取りを行うためのドラムの回転を操作する操作部材を備え、台車と一体に設けられた操作室と、を備えたコンテナ搬送クレーンの制御方法とすることもできる。この制御方法は、操作部材の操作によって入力される操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分をノッチフィルタにより除去するステップと、振動成分が除去された操作信号に基づき、ドラムの回転を制御するステップと、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、振動によりコンテナ搬送クレーンや移動体の操作に悪影響を及ぼすのを軽減することが可能となり、操作精度、作業性、操作環境の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本実施の形態におけるコンテナ搬送クレーンの構成を説明するための図である。
この図１に示すように、コンテナ搬送クレーン（移動体）２０は、港湾２の岸壁３のエプロン７上敷設されたレール２１に沿って移動可能とされている。車輪を備えてレール２１上を走行可能とされたコンテナ搬送クレーン２０の脚部２２上に、水平方向に延びるブーム２３が、岸壁３上のエプロン７から岸壁３に沿って停泊する船舶８の上方に張り出すように設けられている。
ブーム２３には、コンテナを移動させるため、ワイヤＷの巻き取り・繰り出しを行うワイヤ駆動装置２４と、ワイヤ駆動装置２４からくり出されたワイヤＷをコンテナの上方に位置させるため、ブーム２３に沿って走行移動可能とされた台車２５と、コンテナ搬送クレーン２０を操縦するための操縦室２６とが設けられている。ここで、操縦室２６は、台車２５と一体に設けられて、ブーム２３に沿って移動可能となっている。また、ワイヤＷは、ブーム２３の各所に設けられた滑車を介し、ブーム２３に沿って台車２５に至り、さらに台車２５から鉛直下方に垂れ下がるように配設されており、台車２５から垂下したワイヤＷに、コンテナを吊り下げるようになっている。
【００１３】
このような構成のコンテナ搬送クレーン２０は、操縦室２６でオペレータが操縦を行い、レール２１に沿った移動、ブーム２３に沿った台車２５の移動、台車２５から下方へのワイヤＷの繰り出し量の調整を行うことにより、コンテナを３方向に自在に移動できるようになっている。
【００１４】
図２に示すように、本実施の形態において、コンテナ搬送クレーン２０には、操縦室２６に設けられて、オペレータがコンテナ搬送クレーン２０を操作するための操作レバー（操作部材）３０と、ワイヤ駆動装置２４との間に、制御部（コントローラ）４０が備えられている。
制御部４０は、操作レバー３０をオペレータが操作したときの操作信号を受け取り、操作信号の特定周波数域の振動成分を除去するノッチフィルタ４１と、ノッチフィルタ４１を経た操作信号をワイヤ駆動装置２４に入力し、ワイヤ駆動装置２４においてワイヤＷの繰り出し・巻取りを行うドラム（対象部位）２７を駆動する駆動回路（制御手段）４２を備えている。
【００１５】
ノッチフィルタ４１は、コンテナ搬送クレーン２０の固有振動数を含む、特定の周波数域（例えば、コンテナ搬送クレーン２０の固有振動数Ｆに対し、（Ｆ±ｔ）Ｈｚ。ここでｔは一定値）の信号の振動成分を除去するよう設定されており、これにより駆動回路４２では、前記の一定の周波数域の振動成分を除去した操作信号をワイヤ駆動装置２４に入力するようになっている。
【００１６】
図３は、ノッチフィルタ４１における特定周波数域の信号の振動成分の除去効果を示すものであり、特定周波数域の振動成分を含んだ操作信号（Ａ）は、ノッチフィルタ４１を通すことで、振動成分のない操作信号（Ｂ）とすることができる。これにより、操作レバー３０に特定周波数域の振動を有した操作（動作）が入力された場合に、これを除去した操作信号をワイヤ駆動装置２４に伝達することができる。
したがって、コンテナを移動させるためにコンテナ搬送クレーン２０を動作させ、ワイヤＷの張力に変動が生じたときに、ワイヤＷに吊り下げられたコンテナが振動するとともに、ワイヤＷの張力変動に起因してコンテナ搬送クレーン２０が共振してこの振動が操縦室２６にも伝わり、操縦室２６内のオペレータを介し、無意識のうちに操作レバー３０に振動が入力された場合にも、この影響を除去し、本来、オペレータが意識的に操作しようとした操作レバー３０の操作信号のみがワイヤ駆動装置２４に入力される。その結果、コンテナに振動が生じた場合にもこれを速やかに減衰させることができ、コンテナの移動操作の精度が低下するのを回避するとともに、操縦室２６における作業環境が悪化するのも回避することが可能となる。
また、このような制御部４０は、複雑なプログラムを必要とせず、ノッチフィルタ４１を備えた単純な回路で実現することができるので、低コストで上記効果を得ることができる。
【００１７】
ところで、上記実施の形態においては、操作信号の振動成分を除去するためにノッチフィルタ４１を用いるようにしたが、振動成分を除去する周波数域が互いに異なる複数のノッチフィルタ４１を備えるようにしても良い。これにより、複数の周波数の振動の影響を低減することも可能となる。
また、制御部４０に、入力された操作信号をＦＦＴ（Fast Fourier Transform）解析回路で解析することで、操作信号に含まれる振動成分のピークの周波数を検出し、検出した周波数をノッチフィルタ４１に設定するようなプログラムを備えるようにすることも可能である。そのような構成とすれば、コンテナ搬送クレーン２０毎に固有振動数が異なる場合にも、事前にその固有振動数に合わせてノッチフィルタ４１を設定する必要がなく、より汎用性の高いものとすることができる。
このほか、ノッチフィルタ４１で操作信号に含まれる特定周波数域の振動成分を除去するのではなく、ノッチフィルタ等で操作信号に特定周波数の振動成分を抽出し、特定周波数の振動成分が抽出されたことを検出したときには、ワイヤ駆動装置２４で、振動成分とは逆方向にワイヤＷを駆動するようなアクティブな振動抑制手法を採用することも可能である。
さらに、上記のような制御部４０は、コンテナ搬送クレーン２０に限らず、オペレータ（操縦者）が搭乗して操縦（操作）するものであれば、各種の装置、車両、航空機、船舶等の移動体にも同様に適用することが可能であり、それにより、発生した振動がオペレータに伝わり、その振動がオペレータの操縦に影響が及ぼすような場合にも、これを有効に防ぐことができる。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施の形態におけるコンテナ搬送クレーンの構成を示す図である。
【図２】コンテナ搬送クレーンにおける振動を抑制するための構成を示す図である。
【図３】ノッチフィルタで特定周波数域の振動成分を除去した場合とそうでない場合の操作信号の例である。
【符号の説明】
【００１９】
２０…コンテナ搬送クレーン（移動体）、２１…レール、２２…脚部、２３…ブーム、２４…ワイヤ駆動装置、２５…台車、２６…操縦室、２７…ドラム（対象部位）、３０…操作レバー（操作部材）、４０…制御部（コントローラ）、４１…ノッチフィルタ、４２…駆動回路（制御手段）、Ｗ…ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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