JP2008265984A - クレーン制御システム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 中抜き、中落し時に吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと既存に積まれているコンテナとの衝突を防止または回避することができるクレーン制御システム装置を提供する。
【解決手段】 トロリーに設置されるものであって、あるコンテナの積み上げ／積み下ろしする位置に隣接する他のコンテナと前記あるコンテナとの空隙の中心の鉛直上方に配置された複数個の検出器（２０Ａ，２０Ｂ）と、前記検出器が走査し検出する前記空隙方向の距離を演算し、前記あるコンテナと前記他のコンテナとの衝突を前記距離と規定値との比較に基づいて判断する第1の演算処理部（３０）と、前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、クレーンの巻上または巻下速度を制限する第２の演算処理部（３１）と、を備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、コンテナを積み上げ／積み下ろしするクレーン制御システム装置に関し、特に、門型クレーンにおいて両隣に高く積まれたコンテナ間のコンテナを荷役する際の巻上／巻下時に引っ掛かり・衝突を防止あるいは回避するクレーン制御システム装置に関する。
尚、本明細書において、横行方向とは吊具の短手方向をいうものとする。

従来のコンテナ荷役クレーンの衝突防止システムでは、吊具もしくは吊具が保持するコンテナと巻下目標位置との間の距離検出を行えるような検出器を設置して巻下速度を制限しているものがある（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１のような形態のシステムにおいて、既存に積まれているコンテナのエッジ及び吊具が保持するコンテナ底面のエッジを検出することでコンテナ衝突を避けて荷役することができる。
特開２００５−１０４６６５号公報（第４−６頁、第１図）

しかしながら、従来のクレーン制御システム装置は、特許文献１のような形態の場合には、当該レーザセンサの設置位置の問題点により、吊具に保持されたコンテナ底面と積み上げられるコンテナの上面の間隔が短い場合についてもコンテナの上面エッジを検出しようとすると、地表面までのコンテナ間の空隙の見渡しが利かなくなるので、隣接するコンテナとの接触を検出するために演算が複雑になるというような問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、コンテナを積み上げ／積み下ろしする門型クレーンの吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの空隙を検出するとともに、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触の可能性の有無を判断し、上記両隣のコンテナが高く積まれている場合に両隣コンテナ間のコンテナの積み上げ作業を行う中抜き、上記両隣のコンテナが高く積まれている場合に両隣コンテナ間のコンテナの積み下ろし作業を行う中落し時に吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと既存に積まれているコンテナとの衝突を防止または回避することができるクレーン制御システム装置を提供することを目的とする。さらには、接触した際にも接触によるダメージを最低限に抑制することができるクレーン制御システム装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、請求項１に記載の発明は、コンテナ（１２）の着脱自在でかつ、鉛直（１０１）方向に移動可能な吊具（１１）を有し、水平（１００）方向に移動可能なトロリー（１４）及び水平（１０２）方向に移動可能な走行装置（１５A、１５B）を備え、前記コンテナ（１２）を積み上げ／積み下ろしするクレーン制御システム装置において、前記トロリー（１４）に設置されるものであって、前記コンテナ（１２）の積み上げ／積み下ろしする位置に隣接するコンテナ（１３）と前記コンテナ（１２）との空隙（１８）の中心（１９）の鉛直上方に配置された複数個の検出器と、前記検出器が走査し検出する前記空隙（１８）方向の距離を演算し、前記コンテナ（１２）と前記コンテナ（１３）との衝突を前記距離と規定値との比較に基づいて判断する第1の演算処理部（３０）と、前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、クレーンの巻上または巻下速度を制限する第２の演算処理部（３１）と、を備えたものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記第２の演算処理部（３１）が、クレーンの巻上時に前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、巻上速度に制限を付加して自動的に減速させる、あるいは停止させるものである。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記第２の演算処理部（３１）が、クレーンの巻下時に前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、巻下速度に制限を付加して自動的に減速させる、あるいは停止させるものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記検出器が、２次元レーザスキャナあるいは３次元スキャナであって、前記空隙（１８）の距離以上水平方向（１００）にレーザを走査するように配置されたものである。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記検出器が、前記コンテナ（１３）と前記コンテナ（１２）との空隙（１８）の中心（１９）の鉛直上方であって、かつ前記トロリー（１４）の対角２箇所、あるいは四隅４箇所に配置されたものである。

また、請求項６に記載の発明は、請求項１記載の発明における前記コンテナ（１２）と前記コンテナ（１３）との衝突に関して、クレーンの状態を表示する状態表示部を付設するものである。

請求項１に記載の発明によると、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触の可能性が無い場合には、当該設置されたセンサが地表面からの設置高さの距離を検出することで、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの空隙が有ると判断して、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触が無いと判断することができる。一方、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触の可能性が有る場合には、当該設置されたセンサが地表面からの設置高さよりも短い距離を検出することで、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの空隙が無いと判断して、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触が有ると判断することができる。これらの結果として、中抜き、中落し時に、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触を回避する事ができる。

また、請求項２に記載の発明によると、請求項１に記載の発明により吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触の可能性を検知することができるので、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナを上昇させる時に接触の可能性を検知した場合、上昇速度を減速あるいは停止することができ、接触した際にも接触によるダメージを最低限に抑制することができる。

また、請求項３に記載の発明によると、請求項１に記載の発明により吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触の可能性を検知することができるので、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナを下降させるに時に接触の可能性を検知した場合、下降速度を減速あるいは停止することができ、接触した際にも接触によるダメージを最低限に抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明によると、空隙方向の距離を測定できると共に、更に、２次元レーザセンサに代えて３次元レーザセンサとする場合、あらかじめ設置時に定められた１方向についての走査だけではなく、２次元レーザセンサが走査する方向に対して垂直方向にも走査することができ、横行方向に垂直に交わる方向１点について横行方向に空隙を検出するだけでなく、横行方向に垂直に交わる方向複数点について横行方向に空隙を検出することができるので、請求項１に記載の発明よりもさらに信頼性の高い衝突防止システムを具備する事ができる。

また、請求項５に記載の発明によると、空隙方向の距離を正確に測定できると共に、更に、四隅４箇所に配置した場合、検出器が２組となるため、あらかじめ設置時に定められた１方向についての走査だけではなく、横行方向に垂直に交わる方向２点について横行方向に空隙を検出することができるので、請求項１に記載の発明よりもさらに信頼性の高い衝突防止システムを具備する事ができる。

また、請求項６に記載の発明によると、請求項１に記載の発明により吊具もしくは吊具に保持されたコンテナと積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナとの接触の可能性を検知することができるので、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナを上昇または下降させる時に接触の可能性を検知した場合、接触の危険を促す名目を有した表示や、ランプの点灯をして、操作者や監視者に知らせることにより接触を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置の側面図、すなわち巻上／巻下荷役時のコンテナ引っ掛け・衝突防止装置を有する門型クレーンの側面図である。
図１において、１０は門型クレーン本体、１１は吊具、１２、１３はコンテナ、１４はトロリー、１５Ａ、１５Ｂは走行タイヤ、１６はシャーシ、１７はコンテナヤード、１８は空隙、１９は空隙の中心、２０Ａ、２０Ｂは２次元レーザセンサ、１００は横行方向、すなわち吊具１１の短手方向、１０１は巻上／巻下方向、１０２は走行方向である。
本発明が、従来技術である特許文献１と異なる点は、２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂを空隙１８の鉛直上で確実に空隙１８を検出することができる位置に具備するようにしている点と、空隙１８を走査することで空隙１８の有無を検出し、両隣に高く積まれたコンテナ１３間のコンテナ１２を荷役する際の巻上／巻下時の引っ掛かり・衝突を防止または回避するようにしている点である。

以下、図１を用いて、本実施例のクレーン制御システム装置の構成についての詳細を説明する。
各装置により、コンテナもしくはクレーン自体が横行方向１００、巻上／巻下方向１０１、走行方向１０２に動くことができる機構になっている。
吊具１１は巻上／巻下方向１０１に移動可能でコンテナを着脱自在な吊具である。
コンテナ１２は吊具１１に保持されたコンテナであり、コンテナ１３は積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナである。
トロリー１４は横行方向１００に移動可能なトロリー、すなわち横行可動部であり、走行タイヤ１５Ａ及び１５Ｂは、門型クレーン本体１０を走行方向１０２に移動可能とする走行タイヤである。
また、シャーシ１６は、コンテナターミナルで一時的に管理するコンテナを陸上運送にて他の場所に移動、もしくは海上運送するために他の場所に移動するための運搬車両装置である。
本実施例のクレーンはコンテナをシャーシ１６へ積む、またはシャーシ１６からコンテナヤード１７へ積む、さらにコンテナヤード１７に蔵置されているコンテナをコンテナヤード１７の別の位置に積み変えるという作業を行う。
また、吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２を中落し／中抜きする際に目標とするコンテナの積み上げ／積み下ろし位置に対して隣接する段積みされたコンテナ１３との間となる空隙１８を検出できるように空隙の中心１９で鉛直上の位置且つ、トロリー１４にそれぞれ横行方向吊具中心に対して対称的に１個ずつ２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂを設置している。

図２は、本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの設置位置の鳥瞰図であり、地面に対して鉛直上方から描いた図である。なお、図２において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
図１、２から分かるように、２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂの設置位置は、空隙１８を走査できるように空隙１８の鉛直上方に設置されている。
また、図３は、本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの走査位置の鳥瞰図であり、２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂの走査方向及び部位を示し、地面に対して鉛直上方から描いた図である。
図３において、２２Ａ、２２Bは２次元レーザセンサ走査位置である。なお、図３において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
図３に示しているように、当該２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂそれぞれが走査する箇所は、２次元レーザセンサ走査位置２２Ａ、２２Ｂのようになる。

図４は、本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置のブロック図である。
図４において、３０は演算処理部Ａ、３１は演算処理部Ｂ、３２は制御部、Ｓ１は操作信号である。なお、図４において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
以下、図４を用いて、本実施例のクレーン制御システム装置の動作を説明する。
当該２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂは、設置位置の下部で２次元レーザセンサ走査位置２２Ａ、２２Ｂのような空隙１８の距離以上横行方向１００に走査することができるものであり、走査した当該２次元レーザスキャナの角度とこの角度における距離を計測する。
演算処理部Ａ３０は、計測値より空隙１８における巻上／巻下方向の距離を座標変換することで求める。演算処理部Ｂ３１は、求めた距離が２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂの地上からの高さに起因する規定値よりも長い場合に、引っ掛け・衝突の可能性が無いと判断し、前記求めた距離が前記規定値よりも短い場合に、引っ掛け・衝突の可能性が有ると判断する。
演算処理部Ｂ３１による引っ掛け・衝突可能性の有無の判断結果により、クレーン操作信号Ｓ１がどのような信号が入力されていても、巻上／巻下速度を制御部３２で速度制限を付加する、もしくは停止するように制御する。
すなわち、巻上動作中の制御手法１では吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２が隣接する段積みされたコンテナ１３に引っ掛かると演算処理部Ｂ３１で判断された場合、巻上速度を操作信号Ｓ１の大小にかかわらずに、巻上速度について一定の速度制限値を設けて、巻上速度を減速させて制御する。また、巻上動作中の制御手法２では吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２が隣接する段積みされたコンテナ１３に引っ掛かると演算処理部Ｂ３１で判断された場合、巻上速度を操作信号Ｓ１の大小にかかわらずに、巻上を停止させて制御する。同様にして巻下動作中の制御手法１では吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２が隣接する段積みされたコンテナ１３に衝突すると演算処理部Ｂ３１で判断された場合、巻下速度を操作信号Ｓ１の大小にかかわらずに、巻下速度について一定の速度制限値を設けて、巻下速度を減速させて制御する。また、巻下動作中の制御手法２では吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２が隣接する段積みされたコンテナ１３に衝突すると演算処理部Ｂ３１で判断された場合、巻下速度を操作信号Ｓ１の大小にかかわらずに、巻下を停止させて制御する。

このようにして吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２が隣接する段積みされたコンテナ１３に引っ掛け・衝突しないようにコンテナの積み上げ／積み下ろし作業を行うことができる。

図５は、本発明の第２実施例を示すクレーン制御システム装置のブロック図である。
図５において、３４は状態表示部である。なお、図５において、図４と同じ説明符号のものは図４と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
本実施例が第１実施例と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、第１実施例の形態においては、演算処理部Ｂ３１による引っ掛け・衝突可能性の有無の判断結果により、クレーン操作信号Ｓ１の値に従わず、制御部３２で速度制限を付加するもしくは停止するように制御したのに対し、本実施例の形態においては、演算処理部Ｂ３１による引っ掛け・衝突可能性の有無の判断結果により、制御部３２において速度制限を付加するもしくは停止するように制御することとは別に、演算処理部Ｂ３１による引っ掛け・衝突可能性の有無の判断結果についてのクレーンの状態を表示させる、例えば、吊具もしくは吊具に保持されたコンテナを上昇または下降させる時に接触の可能性を検知した場合、接触の危険を促す名目を有した表示や、ランプの点灯などでクレーン操作者や監視者に引っ掛け・衝突の危険を促す状態表示部３４を備えるようにしている点である。

図６は、本発明の第３実施例を示すクレーン制御システム装置における３次元レーザセンサの走査位置の鳥瞰図である。
図６において、２３Ａ、２３Ｂは３次元レーザセンサ走査位置である。なお、図６において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
本実施例が第１実施例と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、第１実施例の２次元レーザセンサに代えて本実施例は、３次元レーザセンサを設置するようにしている点である。前記３次元レーザセンサが走査する領域は例えば、図６の３次元レーザセンサ走査位置２３Ａ、２３Ｂのような部分となり、吊具１１と両隣のコンテナ１３もしくは、吊具１１に保持されたコンテナ１２と両隣のコンテナ１３との間の空隙１８において走行方向１０２のどの位置でも任意の点について横行方向１００へ走査することができるため、引っ掛け・衝突防止システムとして、第１実施例のクレーン制御システム装置よりもさらに信頼性の高いシステムとすることができる。

図７は、本発明の第４実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの設置位置の鳥瞰図である。
図７において、２１Ａ、２１Ｂは２次元レーザセンサである。なお、図６において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
本実施例が第１実施例と相違する点は以下のとおりである。
すなわち、第１実施例では、横行可動部１４にそれぞれ横行方向吊具中心に対して対称的に１個ずつ２次元レーザセンサ２０Ａ、または２次元レーザセンサ２０Ｂを設置したのに対し、本実施例では、図７に示すように横行方向１００に対して吊具１１もしくは吊具１１に保持されたコンテナ１２と積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナ１３との空隙中間１９で鉛直上の横行可動部１４にそれぞれ横行方向吊具中心に対して対称的に２個ずつ２次元レーザセンサ２０Ａ、２１Ａおよび２次元レーザセンサ２０Ｂ、２１Ｂを設置するようにしている点である。
図８は、本発明の第４実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの走査位置の鳥瞰図である。
図８において、２４Ａ、２４Ｂは２次元レーザセンサ走査位置である。なお、図８において、図１と同じ説明符号のものは図１と同じ構成要素を示すものとし、その説明は省略する。
２次元レーザセンサ２０Ａ、２０Ｂ、２１Ａ、２１Ｂが走査する領域は、例えば、図８の２次元レーザセンサ走査位置２２Ａ、２２Ｂ、２４Ａ、２４Ｂのような部分となり、吊具１１と両隣のコンテナ１３もしくは、吊具１１に保持されたコンテナ１２と両隣のコンテナ１３との間の空隙１８において当該２次元レーザセンサの設置位置により決められた走行方向１０２の２点について横行方向１００へ走査することができるため、引っ掛け・衝突防止システムとして、第1実施例のクレーン制御システム装置よりもさらに信頼性の高いシステムとすることができる。

本発明のクレーン制御システム装置は、コンテナをシャーシへ積む、またはシャーシからコンテナヤードへ積む、さらにコンテナヤードに蔵置されているコンテナをコンテナヤードの別の位置に積み変えるなどの作業を行うコンテナ荷役クレーンの衝突防止システムとして広く適用できる。

本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置の側面図 本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの設置位置の鳥瞰図 本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの走査位置の鳥瞰図 本発明の第１実施例を示すクレーン制御システム装置のブロック図 本発明の第２実施例を示すクレーン制御システム装置のブロック図 本発明の第３実施例を示すクレーン制御システム装置における３次元レーザセンサの走査位置の鳥瞰図 本発明の第４実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの設置位置の鳥瞰図 本発明の第４実施例を示すクレーン制御システム装置における２次元レーザセンサの走査位置の鳥瞰図

符号の説明

１０ 門型クレーン本体
１１ 吊具
１２ 吊具に保持されたコンテナ
１３ 積み上げ／積み下ろしするコンテナ位置両隣のコンテナ
１４ トロリー
１５Ａ 走行タイヤ
１５Ｂ 走行タイヤ
１６ シャーシ
１７ コンテナヤード
１８ 空隙
１９ 空隙の中心
２０Ａ ２次元レーザセンサ
２０Ｂ ２次元レーザセンサ
２１Ａ ２次元レーザセンサ
２１Ｂ ２次元レーザセンサ
２２Ａ ２次元レーザセンサ走査位置
２２Ｂ ２次元レーザセンサ走査位置
２３Ａ ３次元レーザセンサ走査位置
２３Ｂ ３次元レーザセンサ走査位置
２４Ａ ２次元レーザセンサ走査位置
２４Ｂ ２次元レーザセンサ走査位置
３０ 演算処理部Ａ
３１ 演算処理部Ｂ
３２ 制御部
３４ 状態表示部
１００ 横行方向
１０１ 巻上／巻下方向
１０２ 走行方向
Ｓ１ 操作信号

Claims (6)

1. コンテナ（１２）の着脱自在でかつ、鉛直（１０１）方向に移動可能な吊具（１１）を有し、水平（１００）方向に移動可能なトロリー（１４）及び水平（１０２）方向に移動可能な走行装置（１５A、１５B）を備え、前記コンテナ（１２）を積み上げ／積み下ろしするクレーン制御システム装置において、
   前記トロリー（１４）に設置されるものであって、前記コンテナ（１２）の積み上げ／積み下ろしする位置に隣接するコンテナ（１３）と前記コンテナ（１２）との空隙（１８）の中心（１９）の鉛直上方に配置された複数個の検出器と、
   前記検出器が走査し検出する前記空隙（１８）方向の距離を演算し、前記コンテナ（１２）と前記コンテナ（１３）との衝突を前記距離と規定値との比較に基づいて判断する第1の演算処理部（３０）と、
   前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、クレーンの巻上または巻下速度を制限する第２の演算処理部（３１）と、を備えたことを特徴とするクレーン制御システム装置。
2. 前記第２の演算処理部（３１）が、クレーンの巻上時に前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、巻上速度に制限を付加して自動的に減速させる、あるいは停止させることを特徴とする請求項１記載のクレーン制御システム装置。
3. 前記第２の演算処理部（３１）が、クレーンの巻下時に前記演算処理部（３０）において衝突が判断された場合、巻下速度に制限を付加して自動的に減速させる、あるいは停止させることを特徴とする請求項１記載のクレーン制御システム装置。
4. 前記検出器が、２次元レーザスキャナあるいは３次元スキャナであって、前記空隙（１８）の距離以上水平方向（１００）にレーザを走査するように配置されたことを特徴とする請求項１記載のクレーン制御システム装置。
5. 前記検出器が、前記コンテナ（１３）と前記コンテナ（１２）との空隙（１８）の中心（１９）の鉛直上方であって、かつ前記トロリー（１４）の対角２箇所、あるいは四隅４箇所に配置されたことを特徴とする請求項１記載のクレーン制御システム装置。
6. 前記コンテナ（１２）と前記コンテナ（１３）との衝突に関して、クレーンの状態を表示する状態表示部を付設することを特徴とする請求項１記載のクレーン制御システム装置。

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