JP6082998B2 - 電気駆動装置を備えたストラドルキャリア装置 - Google Patents

Description

本発明は、電池を介して電力を供給される電気駆動装置を備え、上端の領域において上部フレームを介して互いに接続されている前部ガントリフレームおよび後部ガントリフレームを備え、かつ上部フレームに懸下されていて昇降することのできるＩＳＯコンテナ用の荷取り手段を備えた、懸下されたＩＳＯコンテナ用のストラドルキャリア装置に関する。

ストラドルキャリア段積み台車、ストラドル段積み台車、ストラドルキャリア、バンキャリア、シャトルキャリア、またはランナとしても知られる、このタイプのストラドルキャリア装置は一般的に公知である。それらは、ターミナル、特に港湾ターミナルまたは道路と鉄道との間の複合輸送用のターミナルにおける、ＩＳＯコンテナ用の特定の荷役装置である。スプレッダと呼ばれる昇降装置および荷取り手段を用いて、ストラドルキャリア装置はコンテナを持ち上げ、かつ移動後に、目標位置でコンテナを降ろすことができる。ストラドルキャリア装置はクモ脚構造を有するので、床または別のコンテナの上に載置されているコンテナを越えて走行し、構造によっては、そうする際に、持ち上げられたコンテナをさらに移送することもできる。構造高さによって、ストラドルキャリア装置は、例えば４段積み（1 over 3）装置、３段積み（1 over 2）装置などと呼ばれる。４段積み装置は、３段に積み重ねられたコンテナの上にコンテナを降ろし、３段に積み重ねられたコンテナの１つを荷取りし、あるいは荷取りされたコンテナと共に３段の積み重ねられたコンテナを越えて走行することができる。この文脈で、物品の国際輸送に使用される規格化された大型または海上貨物コンテナは、ＩＳＯコンテナと理解される。最も幅広く使用されているのは、幅が８フィート、長さが２０．４０または４５フィートのＩＳＯコンテナである。

国際特許出願第WO2009/150303A1号から、ＩＳＯコンテナ用のストラドルキャリア装置はすでに公知である。従来、ストラドルキャリア装置は、走行方向に見て、右側走行機構ガーダおよび左側走行機構ガーダを有する。走行方向に見て互いに前後に配置された、少なくとも２つのゴムタイヤおよび操舵可能タイヤを装着した走行機構が、各走行機構ガーダに取り付けられる。右側および左側走行機構ガーダは、前部および後部ガントリフレームを介して互いに連結される。それらの上端部で、２つのガントリフレームは上部フレームを介して互いに連結される。昇降装置が上部フレームに吊設され、そこからＩＳＯコンテナ用の荷取り手段を昇降させることができる。ストラドルキャリア装置は全電動式であり、したがって電動走行駆動装置、電動操舵駆動装置、および電動昇降駆動装置を含む。これらの駆動装置は、搭載された充電式電池を介して電力を供給される。電池の充電プロセスは、コンテナの段積みエリアの領域に配置された充電ステーションで達成される。

さらに、ドイツ実用新案公報第202004018066U1号から、ディーゼル電気駆動装置によって駆動される、さらなるストラドルキャリア装置が公知である。従来、このストラドルキャリア装置もまた、上部フレームを介して互いに連結された前部および後部ガントリフレームを有する。ディーゼル電気駆動装置は、上部フレームの領域であってコンテナ用の荷取り手段の上に配置される。
米国特許公報第6,155,700A号は、昇降フレームを備えた支持構造を開示する。当該支持構造を用いることで、昇降フレームによって荷取りされたコンテナを持ち上げ、かつ、重貨物台車の荷台に下ろすことができる。このように、コンテナは昇降フレームによって下方で支持され、昇降フレームは昇降シリンダを介して昇降させられる。さらに、電気モータで駆動されるウインチが昇降フレーム上に配置されており、電気モータは電池を介して電力を供給されるものであって、これも昇降フレーム上に配置されている。ウインチは昇降フレームを動かしてコンテナに対して位置合わせをしたり、あるいは、コンテナと一緒に地上の重貨物台車に対して位置合わせをしたりする。この目的を達成するために、支持構造は、駆動されない車輪によって地面の上で支持される。
国際特許出願WO2007/143841A1号は、異なった設計のハイブリッド駆動装置を介して操作されるストラドルキャリア装置を開示する。走行機構ガーダの分野の様々な構成が、ハイブリッド駆動装置の電池のために開示されている。
欧州特許出願EP 2 281 769 A2号は、運転室を備えたストラドルキャリア装置を開示しており、ドイツ国特許公報DE 10 2008 011539 B3号は、全自動ストラドルキャリア装置を開示している。

国際特許公開公報第WO2009/150303A1号 ドイツ国実用新案公開公報第202004018066U1号 米国特許公報第6,155,700A号 国際特許公開公報第WO2007/143841A1号 欧州特許公開公報第EP 2 281 769 A2号 ドイツ国特許公報DE 10 2008 011539 B3号

この先行技術に基づいて、本発明の目的は、改善された全電動ストラドルキャリア装置を作成することである。この目的は、請求項１の特徴を持つストラドルキャリア装置によって達成される。請求項２ないし請求項１０は、ストラドルキャリア装置の有利な実施形態を記載する。

本発明では、電池を介して電力を供給される電気駆動装置を備え、上端の領域において上部フレームを介して互いに接続されている前部ガントリフレームおよび後部ガントリフレームを備え、かつ上部フレームに懸下されていて昇降することのできる懸下されたＩＳＯコンテナ用の荷取り手段を備えた、ＩＳＯコンテナ用の改善されたストラドルキャリア装置は、電池を荷取り手段の上で上部フレームの領域に配設することによって達成される。荷取り手段の上に、適切なサイズの高容量電池を収容するのに充分な空間がある。電動モータの形の電気駆動装置は、例えば走行駆動、制動駆動、操舵駆動、および昇降駆動のようなストラドルキャリア装置に設けられた駆動機能を果たすために、従来通り歯車装置を介して被駆動構成部品に働く。例えば操舵駆動または昇降駆動のような特定の駆動機能の場合、電気油圧方式の操舵駆動または昇降駆動を設計するために、電気駆動装置を介して油圧ポンプを駆動することが必要になることがある。選択された電池式電気駆動装置は、ディーゼルエンジンの約２倍を超える有効度が達成されるという利点を有する。これは、電力消費レベルの低下、効率の向上、維持費の低下、ならびに特に騒音および排気ガスに関する高レベルの環境適合性を導く。

純粋な電気駆動装置だけを設けるようにすること、すなわち電気油圧式駆動装置を使用しないことは有利であり、それは当該ストラドルキャリア装置が油圧構成要素を必要としないことを意味する。

ストラドルキャリア装置の外で電池の充電プロセスを行う目的で、この電池は交換可能にストラドルキャリア装置に連結されることが有利である。したがって、交換不能な電池の場合のように充電プロセスのためにストラドルキャリア装置の利用可能状態を制限することなく、充電する必要のある電池を充電済みの電池と交換することが特に簡単である。交換プロセスは、手動、半自動、または全自動で実行することができる。

ストラドルキャリア装置の高レベルの信頼性は、電池を鉛酸蓄電池とすることで達成される。鉛酸蓄電池は車両で長年使用されてきた。必要な電池は、約６から１０ｔの重さを有する。

特に有利な実施形態では、電池がストラドルキャリア装置内で支持機能を有するように構成される。この実施形態は、上部フレームおよび電池の領域における支持構造がそれらの機能に関して互いに併合されるので、特に省スペースになる。

ストラドルキャリア装置は、２段積み（1 over 1）構造として、好ましくは平積み（1 over 0）構造として設計される。平積み構造では、昇降の高さが低いので、低い昇降能力が要求されるだけである。平積み構造はまた、重心も低くなり、ストラドルキャリア装置の構造を小型化かつ単純化することができる。ストラドルキャリア装置は重心が低く、したがって高レベルの安定性および転倒に対する抵抗を有するので、ゴムタイヤを持つ４つのタイヤ装着走行機構だけで走行することができる。４つのタイヤ装着走行機構に限定することは、ストラドルキャリア装置全体の複雑さを低減することをも可能にする。駆動および操舵はより単純化することができる。自動誘導ストラドルキャリア装置の場合、ナビゲーションも単純化される。

好適な実施形態では、ストラドルキャリア装置は自動的に誘導される。

代替的に、ストラドルキャリア装置に運転室を配置し、ストラドルキャリア装置を手動で駆動することができるようにする構成がとられる。

以下で、図面に示す例示的実施形態を用いて、本発明をさらに詳しく説明する。

ストラドルキャリア装置の第１実施形態の概略側面図を示す。 ストラドルキャリア装置の第２実施形態の概略側面図を示す。 図１または２に係るストラドルキャリア装置を持つ港湾レイアウトの平面図を示す。

図１は、全部で４つのゴムタイヤ付き車輪２を介して地面３を走行することのできるストラドルキャリア装置１の概略側面図を示す。車輪２は従来通り、仮想的長方形の角に配置される。技術上の理由から必要な場合には、５つ以上のゴムタイヤ付き車輪２を設けることも基本的に可能である。しかし、これは結果的にストラドルキャリア装置１の全体としての複雑さの増大を伴うことになり、したがって駆動および操舵の部分により複雑な技術を使用しなければならない。自動誘導ストラドルキャリア装置１の場合、操舵しなければならない車輪２の増加のため、ナビゲーションも複雑になる。

ストラドルキャリア装置１の車輪２は、図示しない電動走行駆動装置および電動操舵モータを有する車輪装着走行機構５の構成部品である。提供される個別車輪操舵は、適切な制御により、例えば最適化されたアッカーマン操舵または後退移動のような様々な操舵プログラムを実行することが可能であることを意味する。全部で４つの車輪装着走行機構５のうち、ストラドルキャリア装置１の走行方向Ｆに見て互いに前後に間隔を置いて配置された２つが、各々の長手方向の延びをストラドルキャリア装置１の走行方向Ｆに向けられて成る右側走行機構ガーダ６ａおよび右側ガーダによって隠蔽されている左側走行機構ガーダに、それぞれ取り付けられる。互いに隣接してかつ互いに間隔を置いて平行に配置された２つの走行機構ガーダ６ａは、前部ガントリフレーム７ａを介して前部を、かつ後部ガントリフレーム７ｂを介して後部を互いに連結される。２つのＵ字状ガントリフレーム７ａおよび７ｂの各々は、走行方向Ｆを横切る方向に向けられた水平上部ガントリガーダ７ｃから構成され、その側方端部は垂直ガントリ支持体７ｄによって各々接合される。前部および後部ガントリフレーム７ａ、７ｂは、走行方向Ｆに向けられた長手方向ガーダ８を介して互いに連結される。

２つのガントリガーダ７ｃおよび長手方向ガーダ８は上部フレーム９を形成し、地面３からＩＳＯコンテナ４を荷取りしかつそれらを地面３に降ろすことができるように、当該上部フレーム９に昇降装置１０が吊設される。この目的のために必要な昇降高さｈは約１５０から３００ｍｍである。昇降装置１０は、ケーブルまたは昇降機構１０ａを介して荷取り手段１１に連結される、図示しない１つまたは複数の電動昇降駆動装置を含む。荷取り手段１１は、ＩＳＯコンテナ４を荷役することができるようにするために、いわゆるスプレッダフレームとして設計される。スプレッダフレームは、いわゆるシングルリフトまたはツインリフトスプレッダとして設計される。すなわち、ツインリフトバージョンでは、ストラドルキャリア装置１の走行方向Ｆに見て互いに前後に、２つの２０フィートＩＳＯコンテナ４を荷取りすることができる。従来通り、荷取り手段１１は、上部フレーム９の下で、かつ前部ガントリフレーム７ａのガントリ支持体７ｄと後部ガントリフレーム７ｂのガントリ支持体７ｄとの間で、基本的に垂直昇降方向Ｈに昇降させることができる。

さらに、上部フレーム９の領域では、スイッチキャビネット１２および１つまたは複数の電池１３を収容するために充分な空間が利用可能である。重量物輸送車両の高レベルの信頼性は、電池１３を鉛酸蓄電池とすることによって達成される。鉛酸蓄電池は車両で長年使用されてきた。電池の重量は、約６から１０ｔの範囲であり、好ましくは８から９ｔである。さらに、空になった電池１３を充電済みの電池１３と交換することができ、かつ適切な装置によって、上部フレーム９から外に、または上部フレーム内に、走行方向Ｆを横切る方向に水平に移動させることができるように構成される。したがって電池１３の充電プロセスは、ストラドルキャリア装置１の外で行なわれ、ストラドルキャリア装置１は電池の交換直後に利用可能である。交換プロセスは手動、半自動、または全自動で実行することができる。

今後数年のうちに、例えばリチウムイオン電池のような他の種類の電池が鉛酸蓄電池と同等レベルの信頼性を達成した場合、それを使用することも可能であろう。

全体として、ストラドルキャリア装置１は、特に昇降装置１０の昇降高さは、いわゆる平積み装置として設計される。すなわち、ストラドルキャリア装置１によって、単一のＩＳＯコンテナ４を地面３から荷取りし、かつ降ろすことができる。ＩＳＯコンテナ４の段積みはできない。適切に設計された荷取り手段１１（ツインリフト）により、走行方向Ｆに見て前後に配置されかつ各々２０フィートの長さを有する２つのＩＳＯコンテナ４を、一緒に荷取りすることが当然可能である。平積み装置としてのこの実施形態では、ストラドルキャリア装置１は重心が低くなり、優れたレベルの安定性が得られ、かつ構造を極めて小型化することができる。電動昇降駆動装置の性能に対する要求も緩和される。さらに、構造の高さは低く、したがって軽量化され、それは荷受けが４輪で足りることを意味する。

さらに、ストラドルキャリア装置１は運転者が手動で制御するか、あるいは自動的に誘導することができる。手動バージョンの場合、前部ガントリフレーム７ａの領域に運転室１４が取り付けられる。自動誘導バージョンの場合、センサ１５のための充分な空間が、それぞれ走行機構ガーダ６ａの下で前後車輪装着走行機構５の間の領域に設けられ、センサは使用するナビゲーションシステムに応じて設計される。地面３に埋め込まれたトランスポンダを使用する場合、センサ１５はアンテナとして設計される。

図２は、ストラドルキャリア装置１の第２実施形態の概略側面図を示す。このストラドルキャリア装置１は基本的に、上述したストラドルキャリア装置１と一致する。すなわち、前記説明の内容全体を援用する。参照番号も図１と同じ番号が使用されている。

この第２実施形態では、電池１３またはその受容フレーム１３ａが、ストラドルキャリア装置１の動作中に上部フレーム９に充分な頑健性をもたらす支持構成部品として設計される。この目的のために、電池１３は、ストラドルキャリア装置１に挿置された後で、例えばボルトによってさらに固定される。電池１３はまた、ストラドルキャリア装置１の動作の結果前後ガントリフレーム７ａ、７ｂの間に生じる力を吸収することができるようにするために、適切に構成された電池フレーム１３ａをも有する。電池１３の交換に関連して、電池１３が無い状態では上部フレーム９は弱体化するが、上部フレーム９は、ストラドルキャリア装置１が新しい充電済み電池１３を待っている間、充分な頑健性を有する。

自動誘導バージョンの場合、それぞれ走行機構ガーダ６ａの下で前後車輪装着走行機構５の間の領域に、使用されるナビゲーションシステムの種類に応じて設計されるセンサ１５のための充分な空間がある。地面３に埋め込まれたトランスポンダを使用する場合、センサ１５はアンテナとして設計される。自動誘導バージョンに関連して、荷取りされるコンテナ４のための全自動物体認識も行うことができる。埠頭１６におけるコンテナ４の位置はおおよそ分かるので、ストラドルキャリア装置１はそこまで独立して進むことができる。最終位置に到達する前に、コンテナ４上を物体認識センサ構成が通過し、それによって得られた位置データからストラドルキャリア装置１を精緻に位置決めすることができる。次いでコンテナ４が荷取りされる。

図３は、図１または図２に示した上記のストラドルキャリア装置１を用いた港湾レイアウトの平面図を示す。地面３は、埠頭１６の構成部分であり、ＩＳＯコンテナ４は当該地面３の上を、多数のストラドルキャリア装置１を用いて、複数のコンテナクレーンブリッジ１７と埠頭１６に隣接するコンテナ段積みエリア１８との間をコンテナ段積みクレーン１９によって移動される。コンテナ荷役クレーンブリッジの代わりに、特に小規模の荷役港湾の場合、例えば移動港湾クレーンのような他の荷役装置を使用することも当然可能である。

さらに、操舵または昇降のような特定の駆動機能のために、純粋な電気駆動装置の代わりに、歯車に作動する電気油圧式駆動装置を使用するように構成することができ、あるいは技術的に必要になることがある。また、ＩＳＯコンテナ４が下降されるとき、またはストラドルキャリア装置１が制動されるときに、ストラドルキャリア装置１でエネルギを回収することも可能である。回収されたエネルギは次いで、いわゆるウルトラキャップまたはスーパキャップのような短期エネルギ貯蔵装置に貯蔵される。

１ ストラドルキャリア装置
２ 車輪
３ 地面
４ ＩＳＯコンテナ
５ 車輪装着走行機構
６ａ 右側走行機構ガーダ
７ａ 前部ガントリフレーム
７ｂ 後部ガントリフレーム
７ｃ 上部ガントリガーダ
７ｄ ガントリ支持体
８ 長手方向ガーダ
９ 上部フレーム
１０ 昇降装置
１０ａ 昇降機構
１１ 荷取り手段
１２ スイッチキャビネット
１３ 電池
１４ 運転室
１５ センサ
１６ 埠頭
１７ コンテナブリッジクレーン
１８ コンテナ段積みエリア
１９ コンテナ段積みクレーン
Ｆ 走行方向
Ｈ 昇降方向
ｈ 昇降高さ

Claims (9)

1. 電池を介して電力を供給される電気駆動装置を備え、上端の領域において上部フレーム（９）を介して互いに接続されている前部ガントリフレーム（７ａ）および後部ガントリフレーム（７ｂ）を備え、かつ上部フレーム（９）に懸下されていてＩＳＯコンテナ用の昇降することができるようにスプレッダフレームとして設計された荷取り手段を備えた、懸下されたＩＳＯコンテナ用のストラドルキャリア装置であって、前記電池（１３）が前記荷取り手段（１１）より上方に配置され、かつ、上部フレーム（９）の領域に配置されることを特徴とするストラドルキャリア装置。
2. 電気駆動装置だけが設けられることを特徴とする、請求項１に記載のストラドルキャリア装置。
3. ストラドルキャリア装置の外で電池（１３）の充電プロセスを行う目的のために、前記電池（１３）を交換することができることを特徴とする、請求項１または２に記載のストラドルキャリア装置。
4. 前記電池（１３）が鉛酸蓄電池であり、かつ約６ないし１０ｔの重量を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載のストラドルキャリア装置。
5. 前記電池（１３）が、前記ストラドルキャリア装置（１）内で支持機能を有することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載のストラドルキャリア装置。
6. 前記ストラドルキャリア装置（１）が平積み構成に設計されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のストラドルキャリア装置。
7. 前記ストラドルキャリア装置（１）が２段積み構成に設計されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか一項に記載のストラドルキャリア装置。
8. 前記ストラドルキャリア装置（１）が自動的に誘導されることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のストラドルキャリア装置。
9. 前記ストラドルキャリア装置（１）に運転室（１４）が配置され、前記ストラドルキャリア装置（１）が手動で運転できることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれか一項に記載のストラドルキャリア装置。

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