JP2010228872A - クレーンの給電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
コネクタを着脱する際の作業時間を短縮し、この着脱作業の安全性を向上し、作業に必要となるコストを低減し、さらに、コネクタから伸びるケーブルの折損等が発生しない耐久性の高いクレーンの給電装置を提供することにある。
【解決手段】
海上用輸送コンテナ５３を荷役するクレーン６０が、前記コンテナ５３を蔵置するレーン５２に沿って設置された給電線６から、前記給電線６に沿って移動する給電用移動台車を５介して、さらに、コネクタ部２を介して給電されるクレーン６０の給電装置１において、前記コネクタ部２が雄部３と雌部４からなり、前記雄部３が、起伏装置１０に接続された集電子保持バー１１と、前記集電子保持バー１１に設置した集電子１２を有し、前記雌部４が、前記集電子１１と電気的に接触する剛体トロリ１３を有しており、前記起伏装置１０の作動により、前記集電子１２と前記剛体トロリ１３を着脱自在に構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、港湾や内陸地のコンテナターミナルなどで、コンテナの荷役に使用される門型クレーンの給電装置に関するものである。

港湾や内陸地等のコンテナターミナルでは、岸壁クレーンや門型クレーンによって、船舶及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。

図１１に港湾のコンテナターミナル５０の概略図を示す。コンテナ船５６のコンテナ５３は、岸壁クレーン５５によりトレーラ５４に積載され、門型クレーン６０Ｙによりトレーラ５４からコンテナ載置ブロックであるレーン５２に載置される。また、コンテナ５３は、トレーラ５４に積載されたまま、荷物の目的地に運搬されることもある。

ここで、門型クレーン６０Ｙは、レールマウント式とタイヤ式に大別することができる。レールマウント式門型クレーン（以下、ＲＭＴという）は、レーン５２に沿って敷設されたレール上を移動し、荷役作業を行う。ＲＭＴの動力となる電気は、クレーン６０Yに
設置されたケーブルとターミナル内の給電設備を連結して供給されることが多い。

これに対して、タイヤ式門型クレーン（以下、ＲＴＴという）は、タイヤで走行するため、レーン間の移動（レーンチェンジ）が容易に行え、荷役作業の多いレーンに移動させて荷役効率を高めることができる。このＲＴＴの機動性を生かすために、ＲＴＴの動力は、ＲＴＴに設置されたディーゼル発電機等の内部電源から供給される電気であることが多い。

近年、環境への配慮からＲＴＴのエネルギー源を、排気ガスを発生するディーゼル発電機から、コンテナターミナル５０で供給される陸電へ切り換えることが進んでいる（例えば特許文献１参照）。特許文献１のＲＴＴは、ＲＭＴと同じように、ケーブルリールを用いた給電方法が開示されている。また、他の方法として、給電トロリ方式を採用することもある。

図１０に給電トロリ方式の１例を示す。クレーン６０Ｘは、コンテナターミナル５０に設置された給電線６Ｘから、給電用移動台車（以下、給電台車という）５Ｘを介して、給電される。給電台車５Ｘは、一方をクレーン６０Ｘの受電装置１Ｘと接続され、他方を給電線６Ｘと接触された状態で給電を行っている。なお、給電台車５Ｘは、ワイヤ６４によりクレーン６０Ｘに連結されており、クレーン６０Ｘの走行に追従して移動するように構成されている。

上記のように、クレーンの給電を、ケーブルリールや給電トロリ方式にすると、環境対策は実現できるが、同時に問題も発生する。即ち、クレーンが、レーン間を移動するときにケーブルのコネクタを着脱する時間が必要となり、このコネクタ着脱のための作業員を配置するコストが増加し、又は、コネクタ着脱作業時の安全性の確保が問題となっている。

具体的には、例えばクレーン６０Ｘがレーンチェンジを行う際に、まず、地上作業員又はクレーンオペレータが、給電台車５Ｘとクレーンの受電ケーブル６３のコネクタ、及びワイヤ６４を外す。次に、クレーンのレーンチェンジを、クレーンに搭載したバッテリー又はディーゼル発電機等を内部電源として行い、クレーンを目的のレーンまで移動させる
。次に、移動先の給電台車とコネクタの接続を行う。レーンチェンジの際には、以上の作業を毎回行う必要があり、例えばクレーンオペレータがコネクタの着脱を行う場合は、地上２０ｍ以上のクレーン操作室と地表面を梯子等で移動する必要がある。ここに、安全性の問題があり、また時間ロスの発生による荷役効率の低下という問題がある。他方で、コネクタ着脱のための作業員を配置した場合には、そのためのコストが問題となる。

また、コネクタの自動着脱装置も提案されているが、上記の問題を解決するには至っていない。即ち、特にＲＴＴにおいては、その特性上、横行方向（レーンに対して直角方向）に走行偏差が発生する。そのため、受電ケーブル６３は、引っ張られないように、予め長めにしている。この受電ケーブル６３が機器に接触したり、巻きついたり、ねじれて折損したりする問題がある。また、一般的なコネクタの自動着脱は、機構が複雑で、連結時の雄雌の位置合わせの精度が要求される。なお、走行偏差は、クレーンの走行する走行路の凹凸や、スプレッダの移動で重心位置の変化によるタイヤの径の変動が、主な原因となって発生する。

特開２００７−２２３８０５号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コネクタを着脱する際の作業時間を短縮し、この着脱作業の安全性を向上し、作業に必要となるコストを低減し、さらに、コネクタから伸びるケーブルの折損等が発生しない耐久性の高いクレーンの給電装置を提供することにある。

上記の目的を達成するための本発明に係るクレーンの給電装置は、海上用輸送コンテナを荷役するクレーンが、前記コンテナを蔵置するレーンに沿って設置された給電線から、前記給電線に沿って移動する給電用移動台車を介して、さらに、コネクタ部を介して給電されるクレーンの給電装置において、前記コネクタ部が雄部と雌部からなり、前記雄部が、起伏装置に接続された集電子保持バーと、前記集電子保持バーに設置した集電子を有し、前記雌部が、前記集電子と電気的に接触する剛体トロリを有しており、前記起伏装置の作動により、前記集電子と前記剛体トロリを着脱自在に構成したことを特徴とする。

上記のクレーンの給電装置において、前記起伏装置の作動を、前記クレーンの操作室、又は制御盤室、又は走行装置近傍の外部操作用ボックス、又は管理棟から制御することを特徴とする。

上記のクレーンの給電装置において、前記集電子が、前記集電子と前記剛体トロリの接触を維持するための移動連結機構を介して、前記集電子保持バーに設置され、前記剛体トロリが、前記集電子を前記剛体トロリと接触する位置に導くためのガイド機構を有していることを特徴とする。

上記のクレーンの給電装置において、前記移動連結機構が少なくともスイング機構又はサスペンション機構を有していることを特徴とする。

上記の目標を達成するための本発明に係るクレーンのレーンチェンジの方法は、前述の給電装置を備えたクレーンを、異なるレーンに移動させるレーンチェンジの制御方法であって、前記クレーンを、前記給電線から供給される電気により、前記レーンの端部まで移
動させる準備ステップと、前記クレーンの操作室から発信されたレーンチェンジ信号により、前記クレーンの電源を前記給電線から前記クレーンに内蔵した電源に切り替えると共に、前記コネクタ部の連結を前記起伏装置の作動により解除する解除ステップと、前記クレーンを移動先レーンに移動させるレーン移動ステップと、移動先レーンの給電用移動台車と前記クレーンの前記コネクタ部を前記起伏装置により連結すると共に、前記クレーンの電源を前記給電線に切り替える連結ステップを有することを特徴とする。

本発明に係るクレーンの給電装置によれば、クレーンと給電用移動台車を接続するコネクタ部を、起伏装置の作動により自動的に行える構成とすることにより、クレーンのレーンチェンジの際に、クレーンオペレータのコネクタ連結作業に伴う時間ロスをなくし、作業の安全性の問題を解決し、さらに、受電ケーブルの折損の問題を解決することが可能となる。また、コネクタ連結作業のための作業員を、地上に配置することによるコストアップを防止することが可能となる。

即ち、この構成の起伏装置の制御により、コネクタ部の着脱を自在に行える。この起伏装置の制御を、例えばコンテナターミナルの管理室等から行うことで、レーンチェンジ時に発生する上記の問題を解決することができる。なお、コネクタ部は、クレーンに雄部又は雌部を設置し、給電用移動台車に雌部又は雄部を設置している。

更に、起伏装置の作動を前記クレーンの操作室、又は制御盤室、又は走行装置近傍の外部操作用ボックス、又は管理棟から制御する構成により、クレーンオペレータは、コネクタ連結作業のためにクレーンから降車しないで、レーンチェンジを行うことができる。そのため、レーンチェンジに要する時間が、従来よりも短縮され、荷役効率を向上させることができる。

なお、操作室とは、クレーンオペレータがクレーンで荷役するためのレバーやスイッチが設置されているクレーン運転室を示し、制御盤室とは、クレーンの動作を制御するための機器、電源、コントローラが設置されている盤のある部屋を示している。また、外部操作用ボックスとは、地上から作業員が起伏装置を作動させたり、停止させたりするスイッチが設置されているボックスであり、地上から作業員がアクセスできる、例えばクレーン走行輪の間に設置している。さらに、管理棟とは、コンテナターミナルの荷役機器（岸壁クレーン、門型クレーン及びゲート等）や、コンテナのハンドリング、積みつけ計画、本船荷役のマネージメント等を行っている場所である。

更に、移動連結機構とガイド機構を設置した構成により、コネクタ部の雄部と雌部の連結が、容易となる。つまり、コネクタ連結時に、クレーンの位置が給電用移動台車に対して若干ずれていても、集電子が、ガイド機構により剛体トロリまで導かれる。また、移動連結機構は、クレーンの振動等を吸収し、集電子と剛体トロリの接触状態を維持する効果を有している。

更に、移動連結機構が少なくともスイング機構、又はサスペンション機構の１つを有する構成により、クレーンに発生する鉛直方向、横行方向及び走行方向の振動等を吸収することができる。

更に、前述のレーンチェンジの制御方法により、クレーンオペレータは、クレーン操作室から出ることなく、又は受電ケーブルの着脱作業を行う作業員を配置することなく、クレーンのレーンチェンジを行うことが可能となる。

本発明に係る実施の形態のクレーンの給電装置を示した図である。 本発明に係る実施の形態のクレーンの給電装置を示した図である。 本発明に係る実施の形態のクレーンの給電装置の分解図を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態のクレーンの給電装置を示した図である。 本発明に係る実施の形態のコネクト部の雄部を示した図である。 本発明に係る実施の形態のコネクト部の断面を示した図である。 本発明に係る実施の形態のコネクト部の一部断面を示した図である。 クレーンのレーンチェンジの様子を示した図である。 クレーンのレーンチェンジの様子を示した図である。 従来型のクレーン給電装置の概略を示した図である。 コンテナターミナルの概略を示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態のクレーンの給電装置について、図面を参照しながら説明する。

図１に、給電装置１を構成するコネクタ部２の斜視図を示しており、コネクタ部２は雄部３と雌部４から構成されている。雄部３は、起伏装置１０に接続された集電子保持バー１１と、集電子保持バー１１の端部に集電子１２Ａを有している。さらに、集電子１２Ａは、移動連結機構の１例であるスイング機構１６に連結された枠体１８に設置されている。図１は、枠体１８の側面の一部を破断し、内部が見えるようにしている。

また、雌部４は、集電子１２Ａと接触して給電する剛体トロリ１３と、ガイド機構１５を有している。この剛体トロリ１３は、クレーンの横行方向（ｘ軸方向）に長く構成されており、雄部３又は雌部４が横行方向に振動又は摺動しても、集電子１２Ａとの接触を維持できる。

なお、図１に示したｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、それぞれ、クレーンの横行方向ｘ、走行方向ｙ及び鉛直方向ｚを示している。

図２に、コネクタ部２Ａが連結されている様子を示し、給電線６と、集電子１２Ｂ及び雌部４を有する給電用移動台車（以下、給電台車という）５と、雄部３、脚部６２及び走行輪６１を有するクレーン６０を示す。図３に、給電線６と、給電台車５と、クレーン６０を分離した様子を示す。

給電線６と給電台車５は、従来のコンテナヤード５０に設置されており、給電台車５は、給電線６に沿って（走行方向ｙに）移動自在となっている。この給電台車５を改造して、雌部４を設置することができる。ここで、電気は、給電線６、集電子１２Ｂ、剛体トロリ１３、集電子１２Ａの順に流れ、クレーン６０に供給される。なお、本発明は、ＲＭＴ（レールマウント式門型クレーン）及びＲＴＴ（タイヤ式門型クレーン）のどちらにも適用することが可能である。

以下に、コネクタ部２Ａの自動着脱について説明する。コネクタ部２Ａの連結時は、図２に示す状態になっている。コネクタ部２Ａの連結解除作業は、起伏装置１０を作動して、集電子保持バー１１を持上げて解除する。この起伏装置１０の制御は、クレーン操作室等から遠隔で行うことができる。

コネクタ部２Ａの連結作業は、まず、給電台車５の側方に、クレーン６０を移動させ、雄部３と雌部４の位置合わせを行う。その後、起伏装置１０により持上げられた集電子１２Ａを、水平近くまで倒して、雌部４の剛体トロリ１３と接触させて、連結完了となる。
この位置合わせにおいて、走行輪６１の幅が７０ｃｍ近いクレーン６０を制御することは困難であるため、望ましくは、雌部４にガイド機構１５を設置する。

雄部３と雌部４の走行方向ｙの位置がずれている場合、起伏装置１０により下ろされた集電子１２Ａはガイド機構１５に接触する。このとき、雌部４が設置されている給電台車５は、走行方向ｙに移動自在となっているため、給電台車５が、集電子１２Ａと剛体トロリ１３が接触する位置に移動し、連結が実現される。

また、雄部３と雌部４の横行方向ｘの位置がずれている場合、剛体トロリ１３が、横行方向ｘにある程度の長さを持っているため、許容することができる。

なお、図２及び図３に示したコネクタ部２Ａは、雄部３を雌部４の上方から連結する構成としているが、雌部４の開口方向を下方とし、雄部３を下方から跳ね上げて連結する構成とすることも可能である。このとき、起伏装置１０に設置された集電子保持バー１１は下方から水平に作動する構成となる。また、集電子保持バー１１を水平面内で移動させ、開口方向を側方とした雌部４と連結する構成とすることも可能である。

図４に、異なるコネクタ部２Ｂの構成を示す。コネクタ部２Ｂは、雄部３を給電台車５に設置し、雌部４をクレーン６０に設置している。この構成により、前述のコネクタ部２Ａと同様に、コネクタ部２Ｂの自動着脱が可能となる。

図５に、雄部３の側面図を示し、起伏装置１０に集電子保持バー１１を設置し、スイング機構１６、枠体１８及びガイシ１９を介して集電子１２Ａを設置している様子を示している。図に示す矢印は、各機構の可動方向を示している。

スイング機構１６は、集電子１２Ａを剛体トロリ１３に押し付けるように構成されており、クレーン６０の鉛直方向ｚの振動を吸収することができる。これにより、集電子１２Ａと剛体トロリ１３の安定的接触を維持することができる。さらに、サスペンション機構１７として、スプリングやダンパ等を設置して、この効果を高めることができる。

また、走行時のクレーン６０は、横行方向ｘにずれる横行方向偏差が発生する。この横行方向偏差は、剛体トロリ１３上を集電子１２Ａが摺動して吸収することができる。つまり、剛体トロリ１３は横行方向ｘに、長く構成されており、例えば５０〜６０ｃｍほど集電子１２Ａが横行方向ｘに移動しても、接触を維持することができる。

図６に、コネクタ部２の断面図を示しており、集電子１２Ａと剛体トロリ１３が接触する直前の様子を示している。図７に、コネクタ部２が連結している際の一部破断図を示している。ここで、集電子１２Ａ及び剛体トロリ１３の４つの電極は、３層交流の電極３つと、アース１つから構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。

また、給電台車５は、雌部４の側壁が枠体１８等の雄部３により押されることで、クレーン６０の走行に追随して移動するように構成されている。

図８及び図９に、クレーン６０がレーンチェンジを行う際の概略図を示す。図８及び図９は、コンテナターミナル５０において、２つのレーン５２Ａ、５２Ｂでそれぞれコンテナ５３の荷役を行っているクレーン６０を示している。このレーン５２Ａ、５２Ｂに沿って給電線６が設置されており、クレーン６０は、コネクタ部２を介して、給電されている。

ここで、クレーン６０を第１のレーン５２Ａから第２のレーン５２Ｂに移動させる際の
レーンチェンジの制御方法を以下に説明する。

まず、第１のレーン５２Ａで荷役作業中のクレーン６０を、レーン端部（破線で表示）に移動させる（準備ステップ）。

次に、クレーン操作室のクレーンオペレータが、レーンチェンジ制御開始スイッチをオンとする。この制御開始の信号（レーンチェンジ開始信号）を受けて、クレーン６０の給電を、給電線６からクレーン６０に内蔵した電源（以下、内部電源という）に切り替えると共に、起伏装置１０が作動して、コネクタ部２の連結を解除する（解除ステップ）。

次に、クレーン６０を、内部電源により、第１のレーン５２Ａから第２のレーン５２Ｂに移動させ、第２のレーン５２Ｂの給電台車５とクレーン６０のコネクタ部２の位置合わせを行う（レーン移動ステップ）。

次に、起伏装置１０が作動して、コネクタ部２を連結すると共に、クレーン６０が、給電を内部電源から給電線６に切り替えて（連結ステップ）、クレーン６０のレーンチェンジが完了する。

このレーンチェンジの制御方法により、クレーンオペレータは、クレーン６０から降りることなく、レーンチェンジを行うことが可能となる。つまり、クレーンオペレータが、数十メートルの高さにあるクレーン６０の操作室から地表面５１におり、受電ケーブルの着脱を手動で行う必要がなくなった。これにより、オペレータの移動に伴う時間ロスの発生、及び移動に伴う危険を回避することができる。

又は、レーンチェンジ時の受電ケーブル接続をする地上作業員を、配置する必要がなくなったため、人件費のコスト削減を実現できる。

ここで、内部電源は、クレーン６０に設置した小型発電機又はバッテリー等を使用することができ、望ましくはバッテリー等の蓄電装置とする。この蓄電装置により、排気ガスの発生や、発電機のメンテナンスの手間等の問題を解決することができる。

なお、レーンチェンジ制御時のクレーン６０の移動は、安全面からクレーンオペレータが行うことが望ましい。

上記のレーンチェンジの制御方法により、クレーン６０の荷役効率を高めることができる。例えば、クレーンオペレータによる受電ケーブルの着脱に６分かかるとし、１日１０時間の荷役作業中に、クレーン６０が１０回のレーンチェンジを行うと仮定すると、約１０％の作業効率の上昇が見込まれる。

１ 給電装置
２Ａ、２Ｂ コネクタ部
３ 雄部
４ 雌部
５ 給電用移動台車（給電台車）
６ 給電線
１０ 起伏装置
１１ 集電子保持バー
１２Ａ 集電子
１３ 剛体トロリ
１５ ガイド機構
１６ スイング機構
１７ サスペンション機構
５２Ａ、５２Ｂ レーン

Claims (5)

1. 海上用輸送コンテナを荷役するクレーンが、前記コンテナを蔵置するレーンに沿って設置された給電線から、前記給電線に沿って移動する給電用移動台車を介して、さらに、コネクタ部を介して給電されるクレーンの給電装置において、
   前記コネクタ部が雄部と雌部からなり、前記雄部が、起伏装置に接続された集電子保持バーと、前記集電子保持バーに設置した集電子を有し、前記雌部が、前記集電子と電気的に接触する剛体トロリを有しており、前記起伏装置の作動により、前記集電子と前記剛体トロリを着脱自在に構成したことを特徴とするクレーンの給電装置。
2. 前記起伏装置の作動を、前記クレーンの操作室、又は制御盤室、又は走行装置近傍の外部操作用ボックス、又は管理棟から制御することを特徴とする請求項１に記載のクレーンの給電装置。
3. 前記集電子が、前記集電子と前記剛体トロリの接触を維持するための移動連結機構を介して、前記集電子保持バーに設置され、前記剛体トロリが、前記集電子を前記剛体トロリと接触する位置に導くためのガイド機構を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のクレーンの給電装置。
4. 前記移動連結機構が少なくともスイング機構又はサスペンション機構を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載のクレーンの給電装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載の前記給電装置を備えたクレーンを、異なるレーンに移動させるレーンチェンジの制御方法であって、
   前記クレーンを、前記給電線から供給される電気により、前記レーンの端部まで移動させる準備ステップと、
   前記クレーンの操作室から発信されたレーンチェンジ信号により、前記クレーンの電源を前記給電線から前記クレーンに内蔵した電源に切り替えると共に、前記コネクタ部の連結を前記起伏装置の作動により解除する解除ステップと、
   前記クレーンを移動先レーンに移動させるレーン移動ステップと、
   移動先レーンの給電用移動台車と前記クレーンの前記コネクタ部を前記起伏装置により連結すると共に、前記クレーンの電源を前記給電線に切り替える連結ステップを有することを特徴とするクレーンのレーンチェンジの制御方法。

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