(57)【要約】      （修正有）【課題】オペレータの意図する速度感覚に近い横行方向の振れ止め制御を実現した荷役用クレーンの横行方向の振れ止め制御装置を提供する。【解決手段】荷役用クレーン用の横行方向の振れ止めを制御する横行方向の振れ止め制御装置であって、オペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ切替速度を生成する横行ノッチ切替速度取得部１２と、荷役用クレーンからトロリの横行速度を取得し、スプレッダの横行振れ角度および横行振れ角速度を生成する横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部１５と、スプレッダの横行振れを停止させるための横行振れ止め速度基準に対する補正量である横行振れ止め補正量を生成する横行振れ止め補正量取得部１４と、横行速度基準および横行振れ止め補正量取得部から取得した横行振れ止め補正量に応じて横行振れ止め速度基準を生成し、荷役用クレーンへ出力する横行振れ止め速度基準出力部１３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷役用クレーン用の横行方向の振れ止めを制御する横行方向の振れ止め制御装置であって、
オペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ切替速度を生成する横行ノッチ切替速度取得部と、
前記荷役用クレーンからトロリの横行速度を取得し、スプレッダの横行振れ角度および横行振れ角速度を生成する横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部と、
前記横行ノッチ切替速度取得部で取得した横行ノッチ切替速度、前記横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部で取得した横行振れ角度および横行振れ角速度に基づいて、前記スプレッダの横行振れを停止させるための横行振れ止め速度基準に対する補正量である横行振れ止め補正量を生成する横行振れ止め補正量取得部と、
オペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ角度に応じた横行速度基準を取得し、この横行速度基準および前記横行振れ止め補正量取得部から取得した横行振れ止め補正量に応じて横行振れ止め速度基準を生成し、前記荷役用クレーンへ出力する横行振れ止め速度基準出力部と、
を備えることを特徴とする横行方向の振れ止め制御装置。
【請求項２】
運転室に設置され、オペレータによって運転指令、停止指令の横行操作が行われるマスターコントローラを介して、前記横行ノッチ角度および前記横行ノッチ切替速度を取得することを特徴とする請求項１記載の横行方向の振れ止め制御装置。
【請求項３】
前記荷役用クレーンは、前記横行振れ止め速度基準に従って横行運転、あるいは運転の停止が行われることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の横行方向の振れ止め制御装置。
【請求項４】
前記横行振れ止め補正量取得部は、前記横行ノッチ切替速度を用いて横行振れ止めの制御時間に関するパラメータを算出することを特徴とする請求項１記載の横行方向の振れ止め制御装置。
【請求項５】
オペレータが操作する足踏みスイッチを備える荷役用クレーン用の横行方向の振れ止めを制御する横行方向の振れ止め制御装置であって、
前記足踏みスイッチにおける踏み量を取得する足踏みスイッチ踏み量取得部と、
前記荷役用クレーンからトロリの横行速度を取得し、スプレッダの横行振れ角度および横行振れ角速度を生成する横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部と、
前記足踏みスイッチ踏み量取得部で取得した踏み量、前記横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部で取得した横行振れ角度および横行振れ角速度に基づいて、前記スプレッダの横行振れを停止させるための横行振れ止め速度基準に対する補正量である横行振れ止め補正量を生成する横行振れ止め補正量取得部と、
オペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ角度に応じた横行速度基準を取得し、この横行速度基準および前記横行振れ止め補正量取得部から取得した横行振れ止め補正量に応じて横行振れ止め速度基準を生成し、前記荷役用クレーンへ出力する横行振れ止め速度基準出力部と、
を備えることを特徴とする横行方向の振れ止め制御装置。
【請求項６】
前記横行振れ止め補正量取得部は、横行ノッチ切替速度を用いて横行振れ止めの制御時間に関するパラメータを算出することを特徴とする請求項５記載の横行方向の振れ止め制御装置。
【請求項７】
前記荷役用クレーンは、前記横行振れ止め速度基準に従って横行運転、あるいは運転の停止が行われることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の横行方向の振れ止め制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾のコンテナターミナル内等で使用されるコンテナクレーン等の荷役用ク レーンの横行方向の振れ止め制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷役用クレーンの振れ止め制御には、トロリの走行方向の横行振れ止めや、コンテナの旋回方向の小旋回振れ止め等の各方向に対する振れ止め制御がある。また、その振れ止め方法には、完全自動運転中に振れ止めを行う自動振れ止め制御と、オペレータによる手動運転中のノッチ速度に補正を加えるアシスト振れ止め制御がある。 
横行方向のアシスト振れ止め制御（以下、横行方向の振れ止め制御と略称する）では、横行移動を停止させるとき、スプレッダの横行方向の振れ角を抑制するように速度補正を行う。加減速を大きくすれば、振れ止め完了までにかかる時間を短くすることができるが、乗り心地が悪くなるため、乗り心地を優先して加減速を小さめに設定する場合が多い。
【０００３】
従来、吊荷をロープで吊り上げて搬送するクレーンのトロリを駆動する走行モータの駆動力を制御装置に入力し、制御装置が、トロリ系及び吊荷系の運動方程式から求められた状態方程式であって、トロリ系に作用する摩擦係数等の外乱成分を定数で且つ状態変数とする状態方程式から求められたオブザーバに基づいて、ロープの振れ速度推定値、ロープの振れ位置推定値及び外乱推定値を求め、ロープの振れ位置推定値からロープの振れ角度を推定するようにしたクレーン振れ止め制御方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１１１５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示の手段では、横行振れ止め制御の制御時間調整パラメータは任意の値に固定しており、横行方向の振れ止め制御はオペレータのマスターコントローラ操作による速度に対して振れ角度に応じた速度補正を入れるため、オペレータが意図する速度感覚と異なる。横行方向の振れ止め制御を入れた状態でマスターコントローラのノッチを戻して停止させようとしても、横行方向のアシスト振止め制御は振れ角度に応じて速度補正を入れるため、振れがある状況では速度がすぐに下がらないため停止までの時間が長くなり、オペレータの意図する速度感覚に反する動きになるため、横行方向の振れ止め制御を好まないオペレータもいた。
【０００６】
そこで、本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、横行方向の振れ止め制御による速度補正とオペレータが意図する速度感覚を近づけるため、横行方向の振れ止め制御にオペレータの操作機器であるマスターコントローラの切替速度をパラメータとして追加することによりオペレータの意図する速度感覚に近い横行方向の振れ止め制御を実現した荷役用クレーンの横行方向の振れ止め制御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】
本発明の一態様によれば、荷役用クレーン用の横行方向の振れ止めを制御する横行方向の振れ止め制御装置であって、オペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ切替速度を生成する横行ノッチ切替速度取得部と、前記荷役用クレーンからトロリの横行速度を取得し、スプレッダの横行振れ角度および横行振れ角速度を生成する横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部と、前記横行ノッチ切替速度取得部で取得した横行ノッチ切替速度、および前記横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部で取得したスプレッダの横行振れ角度および横行振れ角速度に基づいて、前記スプレッダの横行振れを停止させるための横行振れ止め速度基準に対する補正量である横行振れ止め補正量を生成する横行振れ止め補正量取得部と、オペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ角度に応じた横行速度基準を取得し、この横行速度基準および前記横行振れ止め補正量取得部から取得した横行振れ止め補正量に応じて横行振れ止め速度基準を生成し、前記荷役用クレーンへ出力する横行振れ止め速度基準出力部と、を備えることを特徴とする振れ止め制御装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、横行ノッチの切替速度によって横行方向の振れ止め制御の制 御時間調整パラメータを変化させることで振れ止め制御の時間を変更し、その変更により横行方向の振れ止め制御の加減速度が変わり、オペレータの意図する速度感覚により近い横行方向の振れ止め制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】港湾のコンテナターミナル内等で使用される荷役用クレーンの構成を説明するための側面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る荷役用クレーンの横行動作を制御する横行方向の振れ止め制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る荷役用クレーンの横行動作を制御する横行方向の振れ止め制御装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態に係る横行方向の振れ止め制御装置は、マスターコントローラの横行ノッチの切替速度によって横行方向の振れ止め制御の制御時間調整パラメータを変化させることで、マスターコントローラの操作による速度に横行方向の振れ止め制御の加減速分の補正分を変更し、早く止めたい場合はマスターコントローラの横行ノッチの切替速度を速くすることにより、横行方向の振れ止め制御の加減速を大きくし、逆に遅く止めたい場合はマスターコントローラの横行ノッチの切替速度を遅くし、横行方向の振れ止め制御の加減速を小さくし、振れ止めに掛かる制御時間を調整するものである。
【００１２】
まず、荷役用クレーンの基本構成について、図１を用いて説明する。図１は、港湾のコンテナターミナル内等で使用される荷役用クレーンの構成を説明するための側面図である。
【００１３】
図１において、岸壁１は海と陸の境界である。岸壁１の陸側には、岸壁１に接岸し停泊する船の船体と陸との間で荷役する荷役用クレーン２が配置されている。荷役用クレーン２の上部には、所定の高さに水平に設けられ、一端が船体の上方まで突設されたブーム３を備えている。ブーム３には、ブーム３に沿って走行(以下、横行と呼ぶ) するトロリ４が設けられている。トロリ４は、運転室５を有している。さらに、トロリ４は、ワイヤロープ等から成る巻上用ロープ６を有している。巻上用ロープ６には、コンテナ等の荷物を掴んで支持するスプレッダ７が吊り下げられている。
【００１４】
次に、以上のように構成された荷役用クレーン２の“横行操作”と“横行方向の振れ”について説明する。 
オペレータが、運転室５内に配置されたマスターコントローラ（図１では、不図示）の横行ノッチを操作（横行操作）することで、トロリ４がブーム３に沿って横行する。このとき、トロリ４とスプレッダ７は巻上用ロープ６によって接続されているため、トロリ４の横行に追従してスプレッダ７も同方向に移動するが、 慣性があるためトロリ４の横行方向の加減速により振れ（横行方向の振れ）が生じる。
【００１５】
そこで、以下に詳述するように、横行方向の振れ止め制御による速度補正とオペレータが意図する速度感覚を近づけるため、横行方向の振れ止め制御に、オペレータが操作するマスターコントローラの切替速度をパラメータとして追加する。
【００１６】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る荷役用クレーン２の横行動作を制御する横行方向の振れ止め制御装置１００の構成例を示すブロック図である。図２では、各ブロックは横行動作を制御する制御装置の各部を表わし、矢印はブロック間で伝達する主な信号情報を表わしている。図２の破線部は、横行方向の振れ止め制御装置１００を表わしている。
【００１７】
図２に示すように、横行方向の振れ止め制御装置１００は、横行ノッチ切替速度取得部１２と、横行振れ止め速度基準出力部１３と、横行振れ止め補正量取得部１４と、横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部１５を有している。
【００１８】
横行方向の振れ止め制御装置１００は、例えば、 運転室５または機械室（図示しない）に設置される。また、横行方向の振れ止め制御装置１００は、 マスターコントローラ１６、横行速度基準取得部１７、クレーン機械１８に接続されている。
【００１９】
マスターコントローラ１６は、運転室５に設置され、オペレータによって運転指令あるいは停止指令等の操作が行われる機器である。マスターコントローラ１６からの出力は、横行速度基準取得部１７、及び横行方向の振れ止め制御装置１００の横行ノッチ切替速度取得部１２に取り込まれる。
【００２０】
横行速度基準取得部１７は、マスターコントローラ１６から取得した横行ノッチ角度に応じた横行速度基準を生成し、横行方向の振れ止め制御装置１００の横行振れ止め速度基準出力部１３へ出力する。ここで、横行速度基準とは、オペレータがクレーン機械を横行方向に移動させる際に意図する速度である。
【００２１】
クレーン機械１８は、横行振れ止め速度基準に従って横行運転、あるいは運転の停止等を行なう装置である。ここで、横行振れ止め速度基準とは、横行運転時の振れを抑止させるための速度である。
【００２２】
横行ノッチ切替速度取得部１２は、 マスターコントローラ１６から取得したオペレータの横行ノッチ操作に応じて横行ノッチ切替速度を生成し、横行振れ止め補正量取得部１４へ出力する。
【００２３】
横行振れ止め角度・横行振れ止め角速度取得部１５は、クレーン機械１８からトロリ４の横行速度を取得し、スプレッダ７の横行振れ角度および横行振れ角速度を生成し、横行振れ止め補正量取得部１４へ出力する。横行振れ角度は、スプレッダ７の横行方向への振れの大きさを表す。また、横行振れ角速度は、スプレッダ７の横行方向への振れの速さを表している。
【００２４】
横行振れ止め補正量取得部１４は、横行ノッチ切替速度、スプレッダ７の横行振れ角度および横行振れ角速度に基づいて、横行振れ止め補正量を生成し、横行振れ止め速度基準出力部１３に出力する。横行振れ止め補正量とは、スプレッダ７の横行振れを停止させるための横行振れ止め速度基準に対する補正量である。横行振れ止め補正量の生成については、後述する。
【００２５】
横行振れ止め速度基準出力部１３は、横行速度基準取得部１７から取得した横行速度基準および横行振れ止め補正量取得部１４から取得した横行振れ止め補正量に応じて横行振れ止め速度基準を生成し、クレーン機械１８へ出力する。
【００２６】
＜横行振れ止め補正量＞
次に、横行振れ止め補正量の生成について説明する。まず、スプレッダ７の横行振れ角度をθとし、スプレッダ７の横行振れ角速度をθ１とする。そして、スプレッダ７の横行振れ角度θの振れ止め補正量をｆθとし 、横行振れ角速度θ１の振れ止め補正量をｆθ１とする。
【００２７】
このとき、スプレッダ７の振れ止めを制御するための制御時間に関係するパラメータをωｃとおき、ｆθ、ｆθ１がωｃを持っているとする。
【００２８】
ｆθとｆθ１は、式(１)、(２)のように表わすことができる。
【００２９】
ｆθ＝Ｆ（θ, ωｃ）           …（１）
ｆθ１ ＝Ｆ（θ１  ,ωｃ）       …(２)  
このωｃに対し、任意の比例係数をkとして、次に示す式(３)に基づいて横行ノッチ切替速度ＭＣＴＲＳＰＤの要素を追加すれば、振れ止め制御時間が可変となり、横行方向の振れ止め制御の加減速が変化するためのパラメータωｃ１を算出することができる。
【００３０】
ωｃ１＝ｋ・ＭＣＴＲＳＰＤ ＋ωｃ[rad/s]      …(３) 
式(１)、(２)において、ωｃをωｃ１で置き換えることで式(４)、(５)を得る。
【００３１】
ｆθ＝Ｆ（θ, ωｃ）                 …（４）
ｆθ１ ＝Ｆ（θ１, ωｃ１）    …（５）
これらの式（４）、（５）によって得られた横行振れ角度θの振れ止め補正量ｆθと、横行振れ角速度θ１の振れ止め補正量ｆθ１を加算し、横行振れ止め補正量とする。
【００３２】
横行方向の振れ止め制御装置１００は、入力された横行速度基準に対して、横行ノッチの切替速度に応じた振れ止めの応答をフィードバックさせて補正後の横行振れ止め速度基準を生成し、クレーン機械１８へ出力する。
【００３３】
＜横行方向の振れ止め制御動作＞
次に、以上のように構成された横行方向の振れ止め制御装置１００による制御動作について説明する。
【００３４】
本発明の第１の実施形態では、横行振れ角度θの振れ止め補正量ｆθと横行振れ角速度θ１の振れ止め補正量ｆθ１の横行振れ止めの強さ(加減速)に関係するパラメータωｃに、マスターコントローラ１６の横行ノッチの切替速度の要素を追加してωｃ１としている。
【００３５】
そのため、オペレータがクレーン機械１８に対して、素早く横行ノッチ操作を行なうと加減速の速い横行振れ止めが行われ、ゆっくりノッチ操作を行なうと加減速の遅い横行振れ止めが行われるという、横行振れ止め補正の強弱を変化させることができる。
【００３６】
スプレッダ７の横行を止める際、オペレータの意図として早く止めたい場合には横行ノッチを素早く戻すため、横行ノッチの切替速度に応じて横行振れ止め補正の強弱を変化させることで、オペレータの意図する速度感覚に近い横行方向の振れ止め制御を実現することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。上記した第１の実施形態では、マスターコントローラ１６の横行ノッチの切替速度に応じて横行方向の振れ止め制御の加減速を切替えているが、マスターコントローラ１６を足踏スイッチに代替させても良い。
【００３８】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る荷役用クレーン２の横行動作を制御する横行方向の振れ止め制御装置２００の構成例を示すブロック図である。図３に示すように、第２の実施形態に係る横行方向の振れ止め制御装置２００では、マスターコントローラ１６に接続するとともに足踏スイッチ２０とも接続し、オペレータが操作する足踏スイッチ２０における踏み量を取得する足踏スイッチ踏み量取得部２１を備えている。
【００３９】
足踏スイッチ踏み量取得部２１によって取得される足踏スイッチ２０の踏み量をFootSwvolとすると、
上記の式（３）と同様に、任意の比例係数をkとしてスプレッダ７の振れ止めを制御するための制御時間に関係するパラメータω２ｃを、式（６）のように算出することが出来る。
【００４０】
ω２ｃ＝ｋ・FootSwvol ＋ωｃ [rad/s]    …(６) 
このように、マスターコントローラ１６の横行ノッチの切替速度以外の操作量などを、横行方向の振れ止め制御の加減速切替に用いても良い。
【００４１】
本発明の実施形態によれば、横行ノッチの切替速度によって横行方向の振れ止め制御の制 御時間調整パラメータを変化させることで振れ止め制御の時間を変更し、その変更により横行方向の振れ止め制御の加減速度が変わり、オペレータの意図する速度感覚により近い横行方向の振れ止め制御を実現することができる。
【００４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・岸壁
２・・・荷役用クレーン
３・・・ブーム
４・・・トロリ
５・・・運転室
６・・・巻上用ロープ
７・・・スプレッダ
１００、２００・・・横行方向の振れ止め制御装置
１２・・・横行ノッチ切替速度取得部
１３・・・横行振れ止め速度基準出力部
１４・・・横行振れ止め補正量取得部
１５・・・横行振れ止め角度・振れ止め角速度取得部
１６・・・マスターコントローラ
１７・・・横行速度基準取得部
１８・・・クレーン機械
２０・・・足踏スイッチ
２１・・・足踏スイッチ踏み量取得部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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