(57)【要約】【課題】吊り荷の動きを制御するための荷重制御装置及び方法を開示する。【解決手段】荷重制御装置であって、荷重に取り付けられるか又は荷重の一部を形成するベースと、吊り上げラインを受取り、及び／又はこれに接続するために、前記ベースに枢動可能に接続され、かつこれから伸びている支持要素と、前記支持要素と前記ベース間の前記枢動可能なピボット接続から離間した各位置で、前記支持要素及び前記ベースに接続された作動手段とを含み、使用時に該作動手段の作動により、前記ベースが前記支持要素に対して旋回するようになっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊り荷の動きを制御する荷重制御装置であって、
荷重に取り付けられるか又は荷重の一部を形成するベースと、
吊り上げラインを受取り、及び／又はこれに接続するために、前記ベースに枢動可能に連結され、かつ前記ベースから伸びている支持要素と、
前記支持要素と前記ベース間の前記枢動可能なピボット接続から離間した各位置で、前記支持要素及び前記ベースに接続された作動手段とを含み、
使用時に前記作動手段の作動により、前記ベースが前記支持要素に対して旋回するようになっていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の荷重制御装置において、
前記支持要素は、前記ベースの中央部分に、その第１の端部又はその近傍が枢動可能に接続された円柱を備え、
前記作動手段は、前記円柱の第２の端部又はその近傍に接続され、さらに、前記ベースの外側部分に接続されていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の荷重制御装置において、
前記円柱は、前記吊り上げラインに接続するために、前記第２の端部、又はその近傍に設けられた接続手段を含むことを特徴とする荷重制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の荷重制御装置において、
前記円柱は、使用中に、前記ベース又は前記荷重に接続されている前記吊り上げラインの一部を受け入れるように構成されていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の荷重制御装置において、
前記作動手段は、前記円柱の前記第２の端部、又はそれに隣接する位置に、それぞれ接続され、さらに、前記ベースの外側部分の異なる位置に接続された、２つ以上のアクチュエータを備え、
使用時に、前記各アクチュエータの作動により、前記ベースが、異なる方向に旋回し、及び／又は前記円柱とは異なる軸周りに旋回することを特徴とする荷重制御装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記作動手段は、前記支持要素から互いに直交して延びる２つの前記アクチュエータを含んでいることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記ピボット接続は、前記支持要素を前記ベースに対して、２つ以上の軸を中心に旋回可能にしていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記ベースと前記支持要素との間の前記ピボット接続は、ユニバーサルジョイント又はジンバルユニットを含むことを特徴とする荷重制御装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記吊り荷の動きに応答して前記作動手段の作動を制御するように動作可能な、制御手段をさらに備えていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記制御手段に動作可能に接続された検知手段をさらに備え、前記検知手段は、前記ベースとリフト装置又は着陸プラットホームとの間の相対運動を検知し、前記制御手段にモーションデータを伝達するように構成されていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記ベースは、前記支持要素が枢動可能に接続される中心部分と、前記作動手段が連結される外側部分とを有するプレートを備えていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記作動手段は、前記支持要素及び前記ベースの各々に枢動可能に接続されていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記作動手段は、油圧式又は空気圧式又は電気機械式アクチュエータを含むことを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記支持要素は、前記吊り上げラインに取り付けられた吊り上げ要素を受け入れるための１つ以上の吊り上げ孔を含む前記接続手段を含むことを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれかに記載の荷重制御装置において、
前記ベースは、前記ベースを前記荷重に取り付けるための１つ以上の取り付け機構を備えていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれかに記載の荷重制御装置において、
着陸プラットホームに対する前記装置の向きを決定するためのコンパスヘッディングをさらに備えていることを特徴とする荷重制御装置。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれかに記載の荷重制御装置を使用して、荷重の動きを制御する方法であって、
前記作動手段を介して前記支持要素と前記ベースとの間に、前記吊り荷の動きに対抗する枢動力を加えることを特徴とする荷重の動きを制御する方法。
【請求項１８】
コンピュータプログラム要素であって、
プロセッサに請求項１７に記載の方法を実施するための手順を実行させるためのコンピュータ可読プログラムコード手段を含むことを特徴とするコンピュータプログラム要素。
【請求項１９】
コンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、
コンピュータに請求項１７に記載の方法を実施するための手順を実行させるように構成されたプログラムを記憶しているコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【請求項２０】
荷重制御装置であって、請求項１８に記載のコンピュータプログラム要素、または、請求項１９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体を含むことを特徴とする荷重制御装置。
【請求項２１】
荷重制御装置であって、添付図面を参照して、実質的に本明細書に記載されるような荷重制御装置を含むことを特徴とする荷重制御装置。
【請求項２２】
荷重制御方法であって、付随する図面を参照して、本明細書で実質的に記載されるように、吊り荷の動きを制御することを特徴とする荷重制御方法。
【請求項２３】
吊り荷の動きを制御するコントローラであって、
付随する図面を参照して本明細書で実質的に記載されるように、前記吊り荷の動きを制御するためのアジャスターを含むことを特徴とするコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吊り荷の動きを制御するための装置に関する。限定するものではないが、より具体的には、本発明は、吊り荷、特にクレーンによる吊り荷における、振動運動を低減又は排除するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーンその他のリフト装置は、荷重をある位置から別の位置に移動させるためによく利用される。オフショア産業では、クレーンは、船と岸の間、船と船の間、船から海へ等における荷重の輸送にしばしば使用される。
【０００３】
クレーン又は他のリフト装置を介して荷重を運ぶとき、もし吊り荷が振り子型の動きで振動し始めると問題が生じる。クレーンの荷重の振動は、幾つかの要因によって引き起こされる。クレーンの先端自体の動きは、クレーンの先端と吊り荷間の初期の速度差によって振動を引き起こす。
また、沖合のプラットホーム又は船舶に設置されたクレーンの場合、プラットホームや船の波動によって、吊り荷に振動を生ずる。また、クレーンの先端に作用する風や荷重自体が、吊り荷の振動を引き起こす可能性がある。ある種の状況下では、振り子動作は、エネルギーの増加と共に共振することもある。
【０００４】
振動している荷重は制御が困難であり、しばしば、クレーンのオペレータは、荷重をその所定の位置に安全に着地させるのに、振動が自然に減少するのをただ待つしかないことがある。
あるいは、荷揚げの操作を、所定の海面状態になるまで遅らせる必要がある場合もある。これは、通常、非常に時間がかかり、従ってコストのかかるプロセスである。また、ある種の環境下では、揺れ動く荷重が、健康と安全の懸念事項となる。
【０００５】
浮遊プラットホーム（例えば、船）上に設置されたクレーンの場合には、振動している荷重の運動を減少させるという問題の他に、さらに、連続波動の問題が加わる。荷重を十分に安定させる能力がなければ、荷重を必要な精度で正しい場所に着地させることは非常に困難である。
【０００６】
特許文献１に記載された１つの公知のシステムは、収縮位置と伸長位置との間で移動可能な、格納式スタビライザを有する荷重操作装置である。スタビライザの収縮位置では、荷重はこの装置に対して自由に動くことができ、伸長位置では、スタビライザが荷重に接触し、この荷重の枢動運動を制限又は制御する。
【０００７】
特許文献２に記載されている別の公知のシステムは、吊り上げケーブル上に伸長可能なスタビライザフレームを含んでいる。このスタビライザフレームは、吊り上げ時に、吊り上げケーブル上又はそれに隣接して伸び、スタビライザシステムの重心を、吊り上げケーブルと同じ垂直軸に沿って維持する。
これは、吊り上げ時にスタビライザシステムの重心が片側に移動するため、荷重に作用する大きな横方向の力が無く、この荷重の動きを制御するのに役立つ。
【０００８】
他の荷役システムが、特許文献３〜６に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＧＢ２３８０１８２
【特許文献２】ＧＢ２３３６３５５
【特許文献３】ＧＢ１１５０６９５
【特許文献４】ＵＳ４８８３１８４
【特許文献５】ＧＢ２３５５７０５
【特許文献６】ＵＳ７１５０３６６
【００１０】
既知の装置の中には、荷重の振れ（振り子効果）をある程度制御するものがあるが、荷重に（前記した）波動や風などの外的要因が作用すると、特に問題がある。これらの問題は、海の荒れている沖合でクレーンを操縦する際に、特に顕著である。
【００１１】
上記従来例の多くは、緩衝装置やダンパーを含む。ダンパーはエネルギーを取り出す受動的な装置である。粘性ダンパーの場合、減衰力は速度に関係している。
【００１２】
本発明は、上記問題の１つ又は複数に対処する、装置を提供することを目的としている。本発明はまた、荷重の動きに積極的に反応し、より厳しい環境によって引き起こされる振り子のような動きの影響を緩和できる、荷重制御装置を提供することを目的としている。
本発明はまた、既存の吊り上げ装置に、この吊り上げ装置の認証（最大動作負荷）に影響を与えることなく、使用できる、荷重制御装置を提供することを目的としている。本発明はまた、吊り荷の動きに応答し、この吊り荷の動きに対抗する力を加えることができる荷重制御装置を提供することを目的としている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様によれば、
吊り荷の動きを制御する荷重制御装置であって、前記装置は、
荷重に取り付けられるか又は荷重の一部を形成するベースと、
吊り上げラインを受取り及び／又はこれに接続するために、前記ベースに枢動可能に連結され、及び／又はジンバル支持及び／又は固定され、かつ前記ベースから伸びた支持要素と、
前記枢動可能なピボット接続から離間した各位置で前記支持要素及び前記ベースに接続された作動手段とを含み、使用時に該作動手段の作動により、前記ベースが前記支持要素に対して枢動するようになっていることを特徴としている。
【００１４】
本発明によれば、例えば、吊り荷の振動運動に能動的に対抗することによって、この吊り荷の動きを能動的に制御するように構成された装置を提供することができる。
【００１５】
前記支持要素は、前記吊り上げラインに接続する接続手段を含んでいる。
前記装置は、前記荷重の重さが前記ベース及び前記支持要素を介して前記吊り上げラインに伝達されるように構成してもよい。例えば、前記装置は、前記リフト装置との連結のためのリフトフレームを有するか、又は、これを備えるようにしてもよい。
これにより、前記装置を、吊り上げ装置の認証に影響を与えない、前記荷重の一部として構成することができる。
あるいは、前記吊り上げラインは、前記ベース又は前記荷重に直接接続されてもよく、この場合、前記支持要素は前記吊り上げラインを受け入れることができる。例えば、前記吊り上げラインの一部を、前記支持要素を介して、前記ベース又は前記荷重との接続部まで延長することができる。
【００１６】
前記支持要素は、細長い部材、円柱、又は梁を含んでいる。この支持要素は、その一端が、前記ベースの中央部に枢動可能に連結され、及び／又は、ジンバル支持、及び／又は、ピボット式固定されている。例えば、前記支持要素の前記一端すなわち第１の端部又はその近傍が、前記ベースの中央部に連結されている。
前記支持要素は、その他方の端部、すなわち第２の端部、又はその近傍に、前記接続手段を備えている。
あるいは、前記支持要素又は前記円柱又は前記梁を、使用時に、前記ベース又は前記荷重に接続される、吊り上げラインの一部を受け入れるように構成してもよい。例えば、前記支持要素は、その中を前記吊り上げラインが通って、前記ベース又は前記荷重に接続することができる管状の円柱を含んでいてもよい。
【００１７】
前記作動手段は、前記第１の端部と前記第２の端部との間、又は前記第２の端部又はその近傍において、前記支持要素に接続してもよい。前記作動手段は、前記ベースの外側又は周辺部分に接続してもよい。
【００１８】
各実施例において、前記装置又は前記作動手段は、アクチュエータ、例えば、１つ又は２つ以上のアクチュエータを含んでいる。前記アクチュエータの少なくとも１つ又は各々は、前記支持要素の前記第１の端部と前記第２の端部との間、又は前記第２の端部又はその近傍に接続してもよい。また、前記アクチュエータの少なくとも１つ又は各々を、前記ベースの外側又は周辺部の異なる位置に接続してもよい。
前記装置は、使用時に、２つ以上の前記アクチュエータのそれぞれの作動により、前記ベースが、前記円柱に対して異なる方向及び／又は異なる軸に沿って枢動するように構成してもよい。
前記アクチュエータの少なくとも１つ又は各々は、前記支持要素から、互いにある角度で延びていてもよい。好ましくは、それらは直角又は実質的に直角に伸びている。例えば、前記支持要素から互いに直交して設置されている。あるいは、それらは、前記支持要素から互いに斜めの角度に伸びている。例えば、鋭角又は鈍角又は反射角又は斜角のような角度で伸びている。
各実施例では、前記アクチュエータ又は少なくとも２つの前記アクチュエータは、前記支持要素から半径方向に、互いに前記角度でそれぞれの方向に伸びている。
【００１９】
本明細書では、「アクチュエータ」又は「作動」という用語は、別の部材を動かすために作動する構成要素に使用される。すなわち、アクチュエータは、能動的に力を加えて、部材を変位させる。
【００２０】
前記支持要素と前記ベースとの間の前記ピボット接続又はピボット式固定は、前記支持要素が、前記ベースに対して２つ以上の軸の周りで枢動することを可能にする。
さらに、あるいは、ベースと支持要素との間の前記ピボット接続又はピボット式固定は、ユニバーサルジョイント又はジンバルユニットを含むことができる。
【００２１】
本発明の装置は、例えば、吊り荷の動きに応答して、前記作動手段又は少なくとも１つ又は各々の前記アクチュエータの作動を制御するように動作可能な、制御手段を備えている。
前記制御手段は、前記荷重の振動運動を検出又は予測し、例えば、前記作動手段又はそれに応答する１つ又は少なくとも１つの前記アクチュエータの作動を制御するように構成されたアルゴリズムを含み、及び／又は前記振動運動を抑制する。
前記制御手段は、制御システム、又はそのようなシステムの１つ又は複数のコントローラ又はモジュール、又は前記コントローラの１つ又は組み合わせを含むことができる。
【００２２】
前記装置は、前記制御手段に動作可能に接続された検知手段を備えることができる。前記検知手段は、前記ベース、前記支持要素、着陸プラットホーム及び／又は使用中に前記荷重制御装置が接続されるリフト装置のうちの任意の２つ以上の間の、相対的な動き又は動作を検知するように構成されている。
前記装置又は前記検知手段は、モーションデータ又は検知された相対的な動きを制御手段に送信するように動作可能であり、又は動作可能に構成されている。
この検知手段は、例えば、ベース、支持要素、着陸プラットホーム及び／又はリフト装置の少なくとも１つ、又はそれぞれ、又は任意の組み合わせに取り付けられ、固定又は固定された、１つ又は複数のセンサに関連付けられた１つ又は複数のセンサを含むことができる。
当業者であれば、幾つかのセンサの組み合わせを使用して、荷重の振動運動を検出又は予測することができることを理解すると思う。
【００２３】
前記ベースは、例えば、前記支持要素が枢動可能に接続され及び／又は旋回可能に固定される中央部分を備えることができる。
前記ベースは、例えば、前記作動手段又は少なくとも１つの前記アクチュエータ又は前記各アクチュエータが接続され得る外側又は周辺部分を含んでいても良い。
前記中央部分は、例えば１つ以上の、好ましくは２つ以上の、より好ましくは少なくとも３つの、半径方向要素又はスポークによって、前記外側又は前記周辺部分と適切に固定され、一体化される。実施例において、前記ベースは平面であり、及び／又は、ベースプレートなどのプレートを含んでいる。
前記ベースがプレートを含んでいる場合、前記プレートは任意の適切な厚さとすることができるが、関連する荷重に適した厚さと、及び／又は、形状、例えば、ボックスセクション又はフレームアセンブリを必要とする。
前記ベースは、前記荷重の一部を構成してもよい。すなわち、前記支持要素及び前記作動手段が、前記荷重に直接接続され、前記ベースを形成する前記荷重の部分は、容器又はハウジングの壁又は固体要素の一部、又は部材を構成できるもの、例えばコンクリートブロックなどとしてもよい。
【００２４】
各実施例において、前記作動手段、例えば前記アクチュエータは、前記支持要素及び／又は前記ベースの１つ又はそれぞれに、枢動可能に連結されている。前記ベースは、１つ以上のピボット接続又はピボット式コネクタ、例えば、１つ又は複数の対の直立ブラケットを備えていてもよい。これらの直立ブラケットの各々は、孔、例えば、アクチュエータの端部と係合するためのピンを受ける対向する孔を有している。
同様に、前記支持要素は、１つ又は複数の前記直立ブラケットのような、１つ又は複数のピボット接続又はピボット式コネクタを含むことができる。前記直立ブラケットは、各々、アクチュエータの端部と係合するためのピンを受け入れる対向する孔を有する。
【００２５】
前記作動手段、例えば、少なくとも１つの前記アクチュエータは、油圧又は空気圧又は電気機械アクチュエータを含んでいる。少なくとも１つの前記アクチュエータは、シリンダと、前記シリンダ内及び／又は前記シリンダに沿って移動可能なピストンとを含んでいる。
少なくとも１つの／又は前記各アクチュエータは、例えば、第１の端部において、前記ピストンに接続されるロッドを備えている。前記ロッドは、前記シリンダの１つの端部、例えば、前記シリンダの第１の端部および／または開放端部に設けられた第１の端部から伸びている。
少なくとも１つの前記アクチュエータは、その一端又は各端部に、ピボット接続又はピボット式コネクタを有している。前記シリンダは、その一端、例えば、第２の端及び／又は閉端部に、ピボット接続又はピボット式コネクタを有している。前記ロッド又は前記各ロッドは、その端部に、ピボット接続又はピボット式コネクタを備えている（第２の端部でもよい）。
【００２６】
あるいは、起動手段は、ピストン、ロッド、チェーン等を介して、前記支持要素にトルクを供給するモータ等を備えていてもよい。
【００２７】
前記ピボット接続又はピボット式コネクタの少なくとも１つは、貫通する孔、又はシャフト又はピンを有するブッシュ又はベアリングを備えている。
【００２８】
前記支持要素は、前記吊り上げラインに取り付けられた吊り上げ要素を受け入れるか、又は前記吊り上げラインの一部分を受け入れるための、１つ又は複数の吊り上げ孔を含んでいる。
前記ベースは、このベースを前記荷重に取り付けるための、１つ以上の取り付け機構を備えていてもよい。
【００２９】
本発明の装置は、着陸プラットホームに対する前記装置の向きを決定するために使用される、コンパス又はコンパスヘッディングを含んでいてもよい。
【００３０】
本発明の第２の態様によれば、上述したような装置を使用して、荷重の動きを制御する方法が提供される。この方法は、前記作動手段を介して、前記支持要素と前記ベースとの間に、前記吊り荷の動きに対向するか、あるいは移動を抑制する枢動力を加え、及び／又は、検出又は予期される揺動運動又は移動を防止又は抑制する。
【００３１】
本発明のさらなる態様では、プロセッサに前述の方法を実施する手順を実行させるための、コンピュータ読み取り可能なプログラムコード手段を含むコンピュータプログラム要素が提供される。本発明のさらに別の態様では、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体上に具現化された、前記コンピュータプログラム要素を提供する。
【００３２】
本発明のさらに別の態様では、上記の方法を実行するための手順をコンピュータに実行させるようにプログラムが設定されたプログラムを保持する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体が提供される。
【００３３】
本発明のさらに別の態様では、前述のコンピュータプログラム要素又はコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を含む、制御手段又は制御システム又はコントローラが提供される。
【００３４】
本発明の目的のために、かつ上記にかかわらず、本明細書に記載のコントローラ、制御ユニット及び／又は制御モジュールは、それぞれ、１つ又は複数の電子プロセッサを有する制御ユニット又は計算装置を備えることができる。
前記コントローラは、単一の制御ユニット又は電子コントローラを備えていてもよく、あるいは、システム又は装置の制御の異なる機能を、異なる制御ユニット又はコントローラ又は制御モジュールに組み込むか、又はそれらでホストされていてもよい。
本明細書において、用語「制御ユニット」及び「コントローラ」は、単一の制御ユニット又はコントローラと、必要な制御機能を提供するように集合的に動作する複数の制御ユニット又は複数のコントローラの両方を含んでいる。
前記コントローラ又は制御ユニット又は制御モジュールに、本明細書に記載されている制御技術（本明細書に記載されている方法を含む）を実施するために、実行時に、１つのインストラクションセットを備えることができる。
前記インストラクションセットは、１つ以上の電子プロセッサに組み込まれてもよく、あるいは、１つ又は複数の電子プロセッサによって実行されるソフトウェアとして提供されてもよい。
例えば、第１のコントローラは、１つまたは複数の電子プロセッサ上で実行されるソフトウェアで実装され、他の１つまたは複数のコントローラは、前記第１のコントローラと同じまたは他のプロセッサ上で実行されるソフトウェアで実装されてもよい。
【００３５】
しかし、他の構成も有用であり、従って、本発明は、特定の構成に限定されるものではないことは言うまでもない。
いずれにせよ、本明細書で説明される命令のセットは、機械又は電子プロセッサ／計算機によって読み取り可能な形式で情報を記憶するための任意のメカニズムを含むことができるコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（非一時的な記憶媒体）に記憶することができる。前記記憶媒体は、以下のものを含むが、これに限定されるものではない。
磁気記憶媒体（例えば、フロッピー  ディスケット（登録商標））、光記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭ）、磁気光学記憶媒体、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、消去可能なプログラム可能なメモリ（例えば、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリー、あるいは、そのような情報／命令を記憶するための電気的または他のタイプの媒体を含んでいる。
【００３６】
疑義を避けるために、本明細書に記載されている機能のいずれかは、本発明のあらゆる局面に等しく適用しうる。例えば、前記装置は、それに関連する方法の任意の１つ以上の特徴を含むことができ、その逆も可能である。
【００３７】
本発明の別の態様は、３次元印刷手段又は３次元プリンタ又は添加物製造手段、又は装置と共に使用するための、３次元デザインを含む及び／又は記述及び／又は定義するコンピュータプログラム要素を提供する。前記３次元デザインは、上述した装置の実施例の１つまたはそれ以上の構成要素を含んでいる。
【００３８】
この発明の範囲内で、前記各段落、クレーム及び／又は以下の説明及び図面、ならびに特にその個々の特徴に記載された様々な態様、実施例、例及び代替物は、独立して、又は任意の組み合わせで、実施することができる。任意の実施例の全ての実施例及び／又は特徴は、そのような特徴が互換性のないものを除いて、任意の方法及び／又は組み合わせで組み合わせることができる。
疑義を避けるために、本明細書で使用されているように、「可能である」、「及び／又は」、「例えば」などの用語及び類似の用語は、限定するものではない。
実際、オプション機能の組み合わせは、それらが明示的にクレームされているかどうかにかかわらず、本発明の範囲から逸脱することなく、明示的に想定されている。出願人は、元のクレームを変更する権利を留保し、当初にクレームされず、他のクレームのいかなる特徴にも依存していない特徴を含む、元のクレームを修正する権利を含め、新しいクレームを提出する権利を留保する。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施例に係る、クレーンに装着された状態の、荷重制御装置を示す図である。
【図２】図１の荷重制御装置が中立位置にある状態を示す拡大斜視図である。
【図３】図２の荷重制御装置の平面図である。
【図４】図２、図３に示す荷重制御装置の側面図である。
【図５】図２、図３に示す荷重制御装置の側面図である。
【図６】図１の荷重制御装置が１つの平面に対して傾斜した状態を示す斜視図である。
【図７】図６の荷重制御装置の側面図である。
【図８】図１の荷重制御装置が２つの平面に対して傾斜した状態を示す斜視図である。
【図９】図８の荷重制御装置の側面図である。
【図１０】吊り上げラインと荷重に作用する力を示す概略図である。
【図１１】吊り上げラインと荷重に作用する力を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明の各実施例を、図面を参照しながら説明する。
【００４１】
図１は、使用中のクレーンアセンブリ１０２を有する荷重制御装置１００を示す。ここでは、荷重制御装置が、タワークレーン（又はバランスクレーン）システムに使用されている例を示している。なお、この荷重制御装置は、他の多くのタイプのクレーンやリフト装置（例えば、伸縮自在のクレーン、トラックに取り付けられたクレーン、オーバーヘッドクレーン、あるいは、Ａ字形フレーム）と共に使用してもよいことは言うまでもない。
【００４２】
リフト制御装置１００は、クレーンアセンブリ１０２の吊り上げライン１０４に（例えば、吊り上げラインの端部のフックを介して）取り付けられる。吊り荷１０６は、リフト制御装置１００に取り付けられ、リフト制御装置１００から吊されている。
【００４３】
図２〜図５は、リフト制御装置１００の実施例をより詳細に示している。
【００４４】
リフト制御装置１００は、荷重１０６が接続可能なベース１０８を備えている。好ましくは、荷重１０６はベース１０８に接続され、ベース１０８の底面は、荷重１０６の表面に接触している。
接続時には、図１に示すように、ベース１０８の底面は、荷重１０６の表面と同じ高さになっている。このようにして、ベース１０８に加わる力を荷重に直接伝達することができる。
【００４５】
この例では、ベース１０８は、１つの円形の中央部分と、この中央部分に４つの放射状のスポークによって接続された１つのリング状の周辺部分とを有する、実質的に円形のプレートを含んでいる。
ベース１０８は鋼材から形成されるが、他の適切な材料としては、例えば、アルミニウム、クロム及び／又はニッケルベースの合金、チタン複合材料、又は炭素繊維ベースの材料、又は任意の他の適切な材料であってもよい。
望ましくは、ベースは、堅く形成されていない。すなわち、ベースは、装置を過度に消耗させる可能性のあるベースの著しい撓みを引き起こすことなく、アクチュエータにより誘発された力を、荷重に伝達するのに十分な程度に、硬いものである。
【００４６】
支持要素１１０、例えば円柱又は梁は、ベース１０８に枢動可能に固定され、ベース１０８から延びている。この例では、支持要素１１０は、実質的に円筒形の円柱の形態であり、鋼材から形成されているが、他の材料を使用してもよい。例えば、支持要素は、アルミニウム、クロム及び／又はニッケルベースの合金、チタン複合材料、又は炭素繊維ベースの材料、又は任意の他の適切な材料から形成することもできる。支持要素は、ベースに対して、実質的に直交する角度で示されている。
【００４７】
第１に、支持要素１１０の下端は、ベース１０８の中心に枢動可能に固定されている。第２に、支持要素１１０の上端は、吊り上げライン１０４又はリフトフックを挿入して接続することができる貫通孔（又は吊り上げ孔）を備える、１対の直立ブラケットの形態の接続手段１１６を含んでいる。リフト制御装置１００は、荷重１０６の重量が、ベース１０８及び支持要素１１０を介して吊り上げライン１０４に伝達されるように構成されている。
【００４８】
この実施例では、支持要素１１０は、ベース１０８と直交する中心軸Ｚを通る全ての平面において、ベース１０８に対して、支持要素１１０の傾斜を可能にするようにしてベース１０８に接続されている。すなわち、支持要素１１０は、ベース１０８に対して、その第１の端部を中心として全方向に枢動することができるが、ベースに対する支持要素の回転はできない。このように、支持要素１１０は、ピボット接続により、ベース１０８に対して、２つ以上の軸の周りで枢動することができる。
【００４９】
この例では、ピボット接続は、２つの回転軸を有するジンバルユニット１１４の形態であり、ベース１０８に直交する中心軸Ｚを通る全ての平面において、ベース１０８に対する支持要素１１０の傾斜を可能にしている。もちろん、ピボット接続として、他のユニバーサルジョイント、又はカップリング、又は連続カップリングを採用してもよい。
【００５０】
１対のアクチュエータ１１２の各々は、ジンバルユニット１１４から間隔を置いて設けられた各位置で、支持要素１１０及びベース１０８に接続されている。
この例では、アクチュエータ１１２は、それぞれシリンダ及びピストンロッドを含む油圧ラムからなっている。好ましくは、油圧ラム１１２は、ベース１０８に最も近い端部でシリンダと共に位置決めされる。これにより、重心をベースに近づけることにより、重量を装置上に良好に分布させることができるという利点が提供されている。
【００５１】
各アクチュエータ１１２は、支持要素１１０の上端部を、ベース１０８の異なる（外側の）位置に接続する。このようにして、使用時には、各アクチュエータの作動により、ベース１０８が、円柱に対して異なる方向及び／又は異なる軸に沿って枢動する。この例では、図３に最も明瞭に示されているように、２つのアクチュエータ１１２が、支持体１１０の上端部からベース１０８まで、互いに直交して半径方向に延びている。
【００５２】
アクチュエータ１１２は、ベース１０８及び支持要素１１０に対してアクチュエータ１１２の傾斜を可能にするために、ピボットジョイント１１８を介して、ベース１０８及び支持要素１１０のそれぞれに枢動可能に接続されている。
各ピボットジョイント１１８は、Ｉ対の離間したブラケットを有し、これらのブラケットは、アクチュエータ１１２の孔、ブッシング、又は軸受に係合するピン１２０をそれぞれ受け入れる対向する孔を有する。アクチュエータ１１２の孔、ブシュ又は軸受は、支持要素に対して、ベースをあらゆる方向に少なくともある程度傾けることができるように構成されなければならないことは理解しうると思う（例えば、図９参照）。
あるいは、アクチュエータ１１２は、支持要素１１０がベース１０８に対して全方向により自由に回動できるように、ユニバーサルジョイントを介して、その一方又は両方の端部を接続してもよい。
【００５３】
荷重の動きに応答してアクチュエータを制御する制御ユニット若しくは制御手段を、装置に装着してある。この制御ユニットは、荷重の動きを検知するための１つ以上のセンサを含むことができる。この装置に電源ユニットを取り付け、制御ユニットへの電力を供給しもよい。あるいは、アクチュエータ１１２へ、加圧された作動液を供給してもよい。
あるいは、制御ユニット及び／又は電源は、例えば、吊り上げ装置に、又はリフト装置が設置されている地上又は船舶のデッキに取り付けてもよい。
幾つかの例では、アクチュエータ１１２を電気機械的に駆動することができ、例えば、制御ユニットとアクチュエータの両方に電力を供給するために単一の電源を使用してもよい。幾つかの例では、荷重は、制御ユニット及びアクチュエータに電力を供給することができる電源荷重であってもよい。このように、電源荷重を使用する場合、追加の電源ユニットが必要とならないことがある。
【００５４】
使用時には、吊り荷１０６を、１つ又は複数の取り付け機構を介して、ベース１０８に取り付けることができる。取り付け機構には、ボルトなどの１つ以上の締結具、及び／又はフック、フレーム、シャックル及び／又はラインの、任意の１つ又は複数を含めることができる。
【００５５】
図６及び図７は、中立位置から伸長された１つのアクチュエータ１１２ｂを有するリフト制御装置１００を示している。この例では、アクチュエータ１１２ｂは伸長位置にあり、中立位置にあるアクチュエータ１１２ａよりも長い。従って、ベース１０８は、支持要素１１０に対して単一平面内で傾斜している。アクチュエータ１１２ｂを、その中立位置に比べて収縮させることによって、ベース１０８を反対方向へも同様に傾斜させることができる。
【００５６】
図８及び図９は、両方のアクチュエータ１１２が中立位置から伸びているリフト制御装置１００を示している。この例では、両方のアクチュエータ１１２ａ、１１２ｂはニュートラル位置に比べて伸張されている。従って、ベース１０８は、支持要素１１０に対して２つの平面内で傾斜している。なお、反対方向のベース１０８の同様の傾きは、アクチュエータ１１２ａ、１１２ｂの両方をその中立位置と比較して収縮させることによって達成できる。
【００５７】
使用時には、アクチュエータ１１２の作動により、ベース１０８が支持要素１１０（及び吊り上げライン１０４）に対して旋回する。言い換えれば、アクチュエータ１１２は、支持要素１１０及びベース１０８に力を加えるように、伸縮することができる。アクチュエータが伸長又は収縮されると、吊り上げライン１０４は、接続手段１１６で加えられた力によって、支持要素１１０に対して偏向され、それによって吊り荷１０６の動きに抗して動作する。言い換えれば、加えられた力は、吊り荷１０６の慣性に対抗するように作用し、それによって荷重１０６の振動を低減させる。
【００５８】
好ましくは、アクチュエータ１１２によって加えられる力は、名目上、吊り荷よりも小さく、主負荷経路の一部を形成しない。これにより、荷重１０６がアクチュエータ１１２によって元の動作と反対方向に向く可能性が低減され、荷重制御装置がさらに望ましくない揺動運動を引き起こすことが防止される。
【００５９】
例えば、荷重１０６の吊り上げ時に、荷重１０６が振り子のように揺動を始めることがある。コントローラは、荷重１０６のこの動きを監視し、荷重１０６の動きに応答して、アクチュエータ１１２を動作させることができる。
１つ又は複数のアクチュエータ１１２は、支持要素１１０及びベース１０８に枢動力を加えるように伸長又は収縮することができる。この枢動力は、荷重１０６の慣性に対抗し、従って荷重の動きを減速し、減少させるように作用する。
【００６０】
この動作は、図１０及び図１１により明瞭に示されている。すなわち、図１０及び図１１は、アクチュエータ１１２によって加えられる力を単純化した、２次元バージョンを示している。
【００６１】
図１０は、荷重１０６が紙面上で時計回り方向に揺動している（速度ＶＣＷ）ときに、アクチュエータ１１２によって加えられる力を示す。荷重１０６が時計方向に揺動すると、アクチュエータ１１２はその中立位置から伸長される。従って、アクチュエータ１１２は、吊り上げライン１０４に力Ｆ１を加え、それによって図に示すように、吊り上げラインを左側に偏向させる。すなわち、アクチュエータは、吊り上げラインを荷重１０６の移動方向に撓ませる。その結果、荷重に反対方向の力Ｆ２が加えられ、時計回りの揺動ＶＣＷに対向して、ＡＡＣＷで示すように、荷重１０６を減速させる。
【００６２】
図１１は、荷重１０６が紙面上で反時計回り方向に揺動している（速度ＶＡＣＷ）ときに、アクチュエータ１１２によって加えられる力を示す。荷重１０６が反時計方向に揺動すると、アクチュエータ１１２はその中立位置から収縮される。従って、アクチュエータは、吊り上げライン１０４に力Ｆ３を加え、それによって、図に示すように、吊り上げラインを右に偏向させる。従って、アクチュエータは吊り上げラインを、荷重１０６の移動方向に偏向させる。その結果、反対方向の力Ｆ４が反時計回りの揺動ＶＡＣＷに対向するように荷重に加えられ、それによって、ＡＣＷに示すように、荷重１０６を減速させる。
【００６３】
図１０及び図１１に示すように、アクチュエータ１１２は、荷重１０６の動きに対抗して伸長及び収縮するように、制御ユニットによって連続的に制御される。もちろん、２つ以上のアクチュエータ１１２が使用される場合、必要に応じて、関連するアクチュエータ１１２を伸長及び／又は収縮させることにより、荷重１０６の揺動運動を全方向に制御することができる。
【００６４】
リフト装置に対して移動していないプラットホーム上に荷重１０６を着地させる（例えば、陸上のある位置から陸上の別の位置に荷重を移動する）とき、荷重制御装置１００は、荷重１０６のリフト装置に対する如何なる動きに対しても、その動きを低減するように設定することができる。例えば、荷重がその着地位置に置かれ、リフト装置に対する荷重の相対的な動きはも殆ど又は全くなくなった場合にも、荷重の動きを低減させることができる。
【００６５】
しかしながら、リフト装置に対して動いているプラットホーム上に荷揚げする場合、着陸プラットホーム又はデッキの相対的な動きを考慮する必要がある（例えば、クレーン１０２が陸上に設置され、陸上から船上のデッキへと荷重を移動させる場合である）。
例えば、リフト装置の制御手段に動作可能に接続された検知手段を、着陸プラットホームの動きを検知するために着陸プラットホーム上に設置してもよい。さらなる検知手段により、リフト装置の制御手段にモーションデータを送信してもよい。リフト装置の制御手段は、変位、速度及び加速度の相対的な値を用いて、着陸プラットホームの動きに対する荷重の動きを適切にするために、アクチュエータをどのように制御するかを決定することができる。
【００６６】
荷重制御装置１００は、クレーンのフック又は吊り上げライン１０４に直接取り付けることができるので、既存の任意のクレーン１０２又はリフト装置１０２と共に使用することもできる。これは、クレーン１０２自体にいかなる変更も必要としないので、装置がクレーン１０２の荷重認証に影響を与えないというさらなる利点を有する。
【００６７】
通常、荷重制御装置の実際の重量は、吊り荷の負荷要件に依存する。しかし、本発明の荷重制御装置は、公知の減衰システムよりもはるかに軽く、約７０Ｋｇ程度の重量にすることができる。これは、荷重制御装置を使用しても、吊り上げ装置が対応できる荷重質量に大きな影響を与えないことを意味する。
【００６８】
幾つかの実施例では、リフト制御装置１００は、さらに、リフト制御装置自体あるいは着陸プラットホームに搭載された少なくとも１つのコンパス又はコンパスヘッディングを含むことができる。これらは、着陸プラットホームに対する負荷の相対的な向きを決定し、吊り上げライン軸の周りのリフト負荷回転を可能にする。
【００６９】
上述した実施例に対する変形例として、支持要素を、管状の円柱、又は他の中空の円柱状構造とすることができる。これにより、リフト装置の吊り上げラインは、管状の円柱を通って延び、吊り荷に直接取り付けることができる。このように、吊り上げラインが荷重に（例えばフックを介して）接続されているとき、管状の円柱は、管状の円柱内の吊り上げラインの部分を支持することができる。従って、管状の円柱内に入れられた吊り上げラインの部分は、実質的に剛性のある円柱状構造の一部であり、荷重制御装置は、上述の実施例と同様に機能することができる。
【００７０】
上述した実施形態に対する別の構成例として、ベースが負荷の一部を形成するようにしてもよい。すなわち、ベース自体に荷重そのものを組み込んでもよい。プレートを有する上記実施例のものと同様のベースであってもよい。または、ベースが、単に、支持要素およびアクチュエータが接続されているか、または接続可能な荷重の部分を含んでいてもよい。
【００７１】
上記実施例は、２つのアクチュエータ１１２を有する例であるが、１つ、３つ、４つ、又はそれ以上のアクチュエータ１１２を使用してもよい。荷重制御装置１００は、ベース１０８に対して、全面に支持要素１１０を傾斜させる少なくとも２つのアクチュエータを含むのが望ましい。勿論、３つ又は４つのアクチュエータを使用してもよく、これらのアクチュエータは、荷重の動きに影響を及ぼすために一緒に動作させることができる。
【００７２】
例えば、４つのアクチュエータ１１２を、支持要素１１０及びベース１０８の外側部分の周りに、等間隔で設置してもよい。この例では、一方のアクチュエータ１１２が伸長すると、反対のアクチュエータが収縮する。この構成は、２つのアクチュエータが一緒に作用して、吊り上げラインに力を加え、荷重の動きに影響を及ぼすことができるので、特に重い荷重に対して有利である。
【００７３】
上記各実施例では、アクチュエータは、支持要素から互いに直交して伸びているが、他の角度でもよい。例えば、アクチュエータは、支持要素から、互いにほぼ直角に延びていてもよく、又は、支持要素から互いに他の適切な角度で延びていてもよい。
【００７４】
アクチュエータ１１２は、ベース１０８と支持要素１１０の第２の端部との間で延びる必要はない。代わりに、アクチュエータ１１２が、ベース１０６と、第２の端部に隣接し得る支持要素１１０の端部の間の位置との間で、延びるようにしてもよい。アクチュエータ１１２は、その第２端部を越えて延びるブラケットによって、支持要素１１０に接続されてもよい。このような例でも、アクチュエータ１１２は、支持要素１１０に力を加え、吊り上げラインを偏向させて、荷重１０６の動きを低減させるように動作させることができる。
【００７５】
アクチュエータは、油圧ラムとして上述したが、他のアクチュエータ、例えば、空気圧又は電気機械アクチュエータを使用することもできる。上述した支持要素は、実質的に円筒形の円柱であるが、支持要素として、他の適切な形状を有する、例えば、ロッド、ポスト、ポール、ビーム又はバーの形態であってもよい。
【００７６】
本発明によれば、荷重の重心は、揺動する荷重の振動運動に対して変化する。従って、負の仕事量（負の角運動量）がシステムに加えられる。荷重が揺動するにつれて、アクチュエータは揺動方向に対して質量の中心を変化させ、角運動量を減少させる。
【００７７】
本発明によれば、荷重の動きに能動的に応答し、揺動運動の影響を緩和する、荷重制御装置が提供される。また、この装置は、吊り荷の動きに応答して、荷重の動きに対抗する力を加えることができる。
【００７８】
また、荷重制御装置は、公知のリフト装置に許容される条件と比較して、海の悪化した条件下でも使用できるリフト装置を提供することができる。
【００７９】
本明細書の説明及び特許請求の範囲を通じて、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「備える（ｃｏｎｔａｉｎ）」という単語及びそれらの変形は、「含むがこれに限定されない」を意味するものであり、それらは、他の部分、添加物、成分、整数又は工程を排除する（及び排除しない）ことを意図するものではない。この明細書の説明、及びクレーム全体を通して、文脈上必要でない限り、単数形は複数形を包含する。特に、不定冠詞が使用されている場合、文脈がそうでないことを要求しない限り、文は複数形及び単数形を考慮しているとして理解されるべきである。
【００８０】
特定の態様、実施例又は具体例に関連して説明した特徴、整数、特性、化合物、化学的部分又は群は、それと矛盾しない限り、本明細書に記載の他の態様、実施形態又は実施例にも適用できる。
本明細書に開示されている全ての特徴（従属クレーム、要約及び図面を含む）、及び／又は、開示された方法又はプロセスの全てのステップは、それらの特徴の少なくとも幾つか及び／又はステップが互いに排他的である場合を除き、任意の組み合わせで組み合わせることができる。本発明は、前述の実施例の詳細な説明に限定されない。本発明は、この明細書（従属クレーム、要約及び図面を含む）で開示された特徴の新規なもの、または任意の新規な組み合わせに及び、あるいはまた、本発明は、開示された方法やプロセスのステップの任意の新規なもの、または新規な組み合わせにも及ぶものである。
【００８１】
読者の関心は、本願と関連してこの明細書と同時に又は前に提出され、この明細書を用いて公衆の閲覧に供される、全ての書類及び書類に向けられると思うが、そのような書類及び書類の内容は、参照用として本明細書に組み込まれるものとする。
【００８２】
当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、前述の実施例に対する幾つかの変形を想定しうることを理解しうると思う。前述の特徴及び／又は添付の図面に示されている特徴の任意の数の組み合わせは、従来技術よりも明らかな利点を提供するものであり、従って本明細書に記載された本発明の範囲内にあることは、当業者は理解しうると思う。
【符号の説明】
【００８３】
１００      荷重制御装置
１０２      クレーン（リフト装置）
１０４      吊り上げライン
１０６      荷重
１０８      ベース
１１０      支持要素
１１２ａ    アクチュエータ
１１２ｂ    アクチュエータ
１１４      ジンバルユニット
１１６      接続手段
１１８      ピボットジョイント
１２０      ピン
Ｆ１〜Ｆ４  力
ＡＣＷ        減速
ＡＡＣＷ      減速
ＶＣＷ        揺動速度
ＶＡＣＷ      揺動速度
【図１】
2018523622.tif 000003
【図２】
2018523622.tif 000004
【図３】
2018523622.tif 000005
【図４】
2018523622.tif 000006
【図５】
2018523622.tif 000007
【図６】
2018523622.tif 000008
【図７】
2018523622.tif 000009
【図８】
2018523622.tif 000010
【図９】
2018523622.tif 000011
【図１０】
2018523622.tif 000012
【図１１】
2018523622.tif 000013
【国際調査報告】
2018523622.tif 000014
2018523622.tif 000015
2018523622.tif 000016
2018523622.tif 000017
2018523622.tif 000018