(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023092714
(43)【公開日】2023-07-04
(54)【発明の名称】貨物の衝突防止装置
(51)【国際特許分類】
B66C 15/00 20060101AFI20230627BHJP
【ＦＩ】
B66C15/00 E
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021207894
(22)【出願日】2021-12-22
(71)【出願人】
【識別番号】501137636
【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100108062
【弁理士】
【氏名又は名称】日向寺 雅彦
(74)【代理人】
【識別番号】100168332
【弁理士】
【氏名又は名称】小崎 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100146592
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100172188
【弁理士】
【氏名又は名称】内田 敬人
(72)【発明者】
【氏名】野口 英男
【テーマコード（参考）】
3F204
【Ｆターム（参考）】
3F204AA03
3F204BA04
3F204CA01
3F204CA05
3F204DA02
3F204DA08
3F204DB06
3F204DC06
3F204DD02
3F204FC08
3F204FD02
(57)【要約】
【課題】貨物の衝突をより確実に抑制できる衝突防止装置を提供する。
【解決手段】実施形態は、支持機構の巻下げの方向に存在する障害物を検出し、前記支持機構に指示された貨物から前記障害物までの距離を検出するセンサと、前記センサから前記距離の情報を逐次取得し、前記主幹装置から前記支持機構の巻下速度の情報を逐次取得し、前記巻下速度の情報及びあらかじめ設定された巻下速度の減速度にもとづいて、前記支持機構があらかじめ設定された最低速度に達するまでの第１移動距離を算出し、前記第１移動距離及び前記距離にもとづいて、前記巻下速度を減速させる減速指令を前記主幹装置に出力する制御部と、を備える。前記制御部は、逐次取得する前記巻下速度にもとづいて、前記巻下速度が加速状態にあるか、定速状態にあるかを逐次判定する。
【選択図】図２
【解決手段】実施形態は、支持機構の巻下げの方向に存在する障害物を検出し、前記支持機構に指示された貨物から前記障害物までの距離を検出するセンサと、前記センサから前記距離の情報を逐次取得し、前記主幹装置から前記支持機構の巻下速度の情報を逐次取得し、前記巻下速度の情報及びあらかじめ設定された巻下速度の減速度にもとづいて、前記支持機構があらかじめ設定された最低速度に達するまでの第１移動距離を算出し、前記第１移動距離及び前記距離にもとづいて、前記巻下速度を減速させる減速指令を前記主幹装置に出力する制御部と、を備える。前記制御部は、逐次取得する前記巻下速度にもとづいて、前記巻下速度が加速状態にあるか、定速状態にあるかを逐次判定する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水平方向に移動可能な可動部と、巻上ロープを介して前記可動部に吊り下げられ、貨物を支持可能に構成された支持機構と、前記可動部の移動及び前記巻上ロープによる前記支持機構の巻上げ及び巻下げを制御する主幹装置と、を有するクレーンに用いられる衝突防止装置において、
前記可動部の移動及び前記支持機構の巻下げの方向に存在する障害物を検出し、前記支持機構又は前記支持機構に支持された貨物から前記障害物までの距離を検出するセンサと、
前記センサから前記距離の情報を逐次取得し、前記主幹装置から前記支持機構の巻下速度の情報を逐次取得し、前記巻下速度の情報及びあらかじめ設定された巻下速度の減速度にもとづいて、前記支持機構があらかじめ設定された最低速度に達するまでの第１移動距離を算出し、前記第１移動距離及び前記距離にもとづいて、前記巻下速度を減速させる減速指令を前記主幹装置に出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
逐次取得する前記巻下速度にもとづいて、前記巻下速度が加速状態にあるか、定速状態にあるかを逐次判定し、
前記巻下速度が定速状態にあると判定した場合には、前記第１移動距離は、前記制御部の制御遅れ時間を含む応答遅れ時間に前記支持機構が移動する距離を含めて第２移動距離として算出し、
前記巻下速度が加速状態にあると判定した場合には、前記第２移動距離に、前記巻下速度の加速度に応じて前記支持機構が移動する距離を加算して第３移動距離として算出する貨物の衝突防止装置。
前記可動部の移動及び前記支持機構の巻下げの方向に存在する障害物を検出し、前記支持機構又は前記支持機構に支持された貨物から前記障害物までの距離を検出するセンサと、
前記センサから前記距離の情報を逐次取得し、前記主幹装置から前記支持機構の巻下速度の情報を逐次取得し、前記巻下速度の情報及びあらかじめ設定された巻下速度の減速度にもとづいて、前記支持機構があらかじめ設定された最低速度に達するまでの第１移動距離を算出し、前記第１移動距離及び前記距離にもとづいて、前記巻下速度を減速させる減速指令を前記主幹装置に出力する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
逐次取得する前記巻下速度にもとづいて、前記巻下速度が加速状態にあるか、定速状態にあるかを逐次判定し、
前記巻下速度が定速状態にあると判定した場合には、前記第１移動距離は、前記制御部の制御遅れ時間を含む応答遅れ時間に前記支持機構が移動する距離を含めて第２移動距離として算出し、
前記巻下速度が加速状態にあると判定した場合には、前記第２移動距離に、前記巻下速度の加速度に応じて前記支持機構が移動する距離を加算して第３移動距離として算出する貨物の衝突防止装置。
【請求項2】
前記制御部は、逐次取得される前記巻下速度にもとづいて、前記加速度を逐次計算して前記第３移動距離を算出する請求項１記載の貨物の衝突防止装置。
【請求項3】
前記制御部は、
前記主幹装置に接続され、前記巻下速度を、設定されているノッチに応じた前記巻下速度の情報を有するノッチ信号を出力するコントローラから前記ノッチ信号を逐次監視し、
前記ノッチ信号が前記巻下速度の所定の段階分の増大したと判定した場合に、前記巻下速度が加速状態にあると、判定する請求項１記載の貨物の衝突防止装置。
前記主幹装置に接続され、前記巻下速度を、設定されているノッチに応じた前記巻下速度の情報を有するノッチ信号を出力するコントローラから前記ノッチ信号を逐次監視し、
前記ノッチ信号が前記巻下速度の所定の段階分の増大したと判定した場合に、前記巻下速度が加速状態にあると、判定する請求項１記載の貨物の衝突防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、コンテナなどの貨物の衝突防止装置に関する。より詳しくは、例えば、コンテナヤード内で海上輸送用のコンテナをコンテナスタック内で移動する際などの安全対策を図るための衝突防止装置に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、港湾内で積んだコンテナの積み替えにＲＴＧ（Rubber Tired Gantry cranes）やＲＭＧ（Rail Mounted Gantry cranes）などの門型のクレーンが使用されている。門型のクレーンは、港湾内のコンテナの積み上げ、コンテナ位置の変更、トラックへの積み下ろしなどを行っている。
【0003】
ＲＭＧは、レールマウント式のため、ＲＴＧに比べて大きなクレーンとなり、横行距離も長くなる場合が多い。横行距離が長いと、コンテナを吊ってから横行する距離も長くなり、横行速度も速くなる傾向にある。
【0004】
クレーンオペレータは、コンテナの衝突を避けるために細心の注意を払って操作しているが、稀に吊っているコンテナをコンテナ山にぶつけ、コンテナ山を崩す、コンテナを置くときに速い速度で置いてしまい衝撃を与えることもある。
【0005】
そこで、衝突防止装置を既存のクレーンに取り付けたいという要求がある。衝突防止装置は、例えば、レーザセンサやカメラなどのセンサと、そのセンサデータの情報処理を行う制御部と、を備える。
【0006】
衝突防止装置を取り付ける場合、改造箇所を最小限とするために、モータドライブを制御する主幹装置とのインタフェースは、必要最小限の信号のみとされることがある。この場合、衝突防止装置から主幹装置への信号は、例えば、巻下げの減速信号と停止信号、横行の減速信号と停止信号などが主な信号であり、高度なリミットスイッチ信号としての機能を持つ。
【0007】
衝突防止装置は、例えば、コンテナを吊っているスプレッダの速度、及び巻下げ方向のコンテナ上部までの距離から減速距離を算出し、スプレッダを減速させる。このように、衝突防止装置は、コンテナなどの障害物に衝突する前に、障害物との距離に応じてスプレッダを減速させ、障害物の前でスプレッダを停止させる。これにより、コンテナの衝突を抑制することができる。
【0008】
しかしながら、減速距離を算出する場合に時々刻々と変化するスプレッダの速度のみから減速距離を算出し、実際に減速させるとクレーンが減速前に加速していた場合は計算値よりも早い速度でコンテナが置かれ危険な場合がある。
【0009】
このため、衝突防止装置では、クレーンの速度が定速なのか、加速しているのか判定し、処理の遅れを加味した減速距離を計算し衝突をより確実に抑制できるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開２０２０－００７０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
本発明の実施形態は、貨物の衝突をより確実に抑制できる衝突防止装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明の実施形態は、水平方向に移動可能な可動部と、巻上ロープを介して前記可動部に吊り下げられ、貨物を支持可能に構成された支持機構と、前記可動部の移動及び前記巻上ロープによる前記支持機構の巻上げ及び巻下げを制御する主幹装置と、を有するクレーンに用いられる。この衝突防止装置は、前記可動部の移動及び前記支持機構の巻下げの方向に存在する障害物を検出し、前記支持機構又は前記支持機構に支持された貨物から前記障害物までの距離を検出するセンサと、前記センサから前記距離の情報を逐次取得し、前記主幹装置から前記支持機構の巻下速度の情報を逐次取得し、前記巻下速度の情報及びあらかじめ設定された巻下速度の減速度にもとづいて、前記支持機構があらかじめ設定された最低速度に達するまでの第１移動距離を算出し、前記第１移動距離及び前記距離にもとづいて、前記巻下速度を減速させる減速指令を前記主幹装置に出力する制御部と、を備える。前記制御部は、逐次取得する前記巻下速度にもとづいて、前記巻下速度が加速状態にあるか、定速状態にあるかを逐次判定し、前記巻下速度が定速状態にあると判定した場合には、前記第１移動距離は、前記制御部の制御遅れ時間を含む応答遅れ時間に前記支持機構が移動する距離を含めて第２移動距離として算出し、前記巻下速度が加速状態にあると判定した場合には、前記第２移動距離に、前記巻下速度の加速度に応じて前記支持機構が移動する距離を加算して第３移動距離として算出する。
【発明の効果】
【0013】
貨物の衝突をより確実に抑制できる衝突防止装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】実施形態に係る貨物の衝突防止装置が適用されたクレーンを例示する模式的な側面図である。
【図2】実施形態に係る貨物の衝突防止装置を例示する模式的なブロック図である。
【図3】実施形態に係る貨物の衝突防止装置の動作を説明するための模式的なグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
なお、図面は模式的又は概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【0016】
図１は、実施形態に係る貨物の衝突防止装置が適用されたクレーンを模式的に表す側面図である。
図１に表したように、クレーン１０は、例えば、一対の脚部１２と、横行レール１４と、横行トロリ１６と、スプレッダ１８と、運転室２０と、を備える。
図１に表したように、クレーン１０は、例えば、一対の脚部１２と、横行レール１４と、横行トロリ１６と、スプレッダ１８と、運転室２０と、を備える。
【0017】
クレーン１０は、例えば、港湾内のコンテナヤードに設けられ、海上輸送用のコンテナ２（貨物）の移動を行う。クレーン１０は、例えば、港湾内のコンテナ２の積み上げ、コンテナ２の位置の変更、及びコンテナ２のトラックへの積み下ろしなどを行う。クレーン１０は、例えば、門型のガントリークレーンである。
【0018】
一対の脚部１２は、一対の走行レール４の上に載せられている。一対の走行レール４は、例えば、コンテナヤードの地面６の上に敷設されている。一対の走行レール４は、例えば、図１において紙面と直交する方向に沿って敷設されている。一対の脚部１２は、図示を省略した車輪、走行モータ、及びブレーキなどを有し、一対の走行レール４の上に載り、一対の走行レール４の上を走行する。
【0019】
これにより、クレーン１０は、走行モータの駆動により、図１において紙面と直交する方向に沿って走行する。すなわち、この例において、クレーン１０は、いわゆるＲＭＧである。クレーン１０は、例えば、一対の脚部１２に設けられたタイヤを介して地面６の上を走行するＲＴＧなどでもよい。
【0020】
横行レール１４は、一対の脚部１２の上に架け渡されるように設けられている。一対の走行レール４及び一対の脚部１２は、走行方向と略直交する方向に並び、横行レール１４は、走行方向と略直交する方向に延びる。クレーン１０は、例えば、走行方向に並ぶ一対の横行レール１４を有する。以下では、横行レール１４の延びる方向を、「横行方向」と称す。
【0021】
横行トロリ１６は、横行レール１４に設けられている。横行トロリ１６は、例えば、一対の横行レール１４の間に設けられる。横行トロリ１６は、例えば、車輪１６ａを介して横行レール１４の上に設けられることにより、横行レール１４に沿って走行する。換言すれば、横行トロリ１６は、横行レール１４に沿って横行する。横行トロリ１６は、横行レール１４に沿って水平方向に移動可能である。但し、横行トロリ１６の構成は、上記に限ることなく、横行レール１４に沿って横行可能な任意の構成でよい。
【0022】
スプレッダ１８は、ヘッドブロック２２、巻き滑車２４、及びワイヤロープ等の巻上ロープ２６などを介して横行トロリ１６に吊り下げられている。スプレッダ１８は、コンテナ２を掴んで支持可能に構成されている。スプレッダ１８は、巻上ロープ２６が巻き掛けられた巻上電動機５０（図２参照）によって上下方向に移動（巻上げ、巻下げ）する。コンテナ２などの貨物を支持可能に構成された支持機構は、スプレッダ１８に限ることなく、トング、バケツ、あるいはフックなどでもよい。
【0023】
運転室２０は、横行レール１４に設けられている。運転室２０は、例えば、横行トロリ１６と略一体に設けられ、横行トロリ１６とともに横行する。運転室２０は、横行トロリ１６と別に設けてもよい。運転室２０は、例えば、横行トロリ１６とは独立して横行可能に横行レール１４に設けてもよい。
【0024】
クレーン１０は、スプレッダ１８を上下方向に移動させる巻上動作、横行トロリ１６と運転室２０とを横行レール１４に沿って移動させる横行動作、及び一対の脚部１２の車輪を駆動して走行レール４の上で走行方向に移動する走行動作を行う。これにより、港湾内のコンテナ２の積み上げや位置の変更などを行うことができる。
【0025】
図２は、実施形態に係る貨物の衝突防止装置を例示する模式的なブロック図である。
図２には、貨物の衝突防止装置６０のほか、クレーン１０の横行動作や昇降動作を制御するための制御システムがクレーン１０として、合わせて示されている。
図２に表したように、クレーン１０は、主幹装置４０と、巻上コントローラ４２と、横行コントローラ４４と、巻上ドライブ４６と、横行ドライブ４８と、巻上電動機５０と、横行電動機５２と、衝突防止装置６０と、を有する。
図２には、貨物の衝突防止装置６０のほか、クレーン１０の横行動作や昇降動作を制御するための制御システムがクレーン１０として、合わせて示されている。
図２に表したように、クレーン１０は、主幹装置４０と、巻上コントローラ４２と、横行コントローラ４４と、巻上ドライブ４６と、横行ドライブ４８と、巻上電動機５０と、横行電動機５２と、衝突防止装置６０と、を有する。
【0026】
主幹装置４０は、クレーン１０の各部の動作を制御する。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、主幹装置４０と接続されている。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、運転室２０内に設けられている。
【0027】
巻上コントローラ４２は、スプレッダ１８の巻上げ及び巻下げの速度指令を主幹装置４０に入力する。横行コントローラ４４は、横行トロリ１６の横行の速度指令を主幹装置４０に入力する。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、例えば、レバーなどの操作部を有する。巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４は、オペレータの操作を受け付け、オペレータの操作に応じた速度指令を主幹装置４０に入力する。
【0028】
巻上ドライブ４６及び横行ドライブ４８は、主幹装置４０と接続されている。主幹装置４０は、巻上コントローラ４２から入力された速度指令に応じて巻上ドライブ４６に速度基準を与える。巻上ドライブ４６は、入力された速度基準に巻上電動機５０の回転速度が追従するように電流を巻上電動機５０に入力する。巻上電動機５０は、巻上ドライブ４６からの電流の入力に応じて巻上ロープ２６の巻上げ又は巻下げを行う。これにより、巻上コントローラ４２で設定された速度で、スプレッダ１８の巻上げ又は巻下げが行われる。
【0029】
同様に、主幹装置４０は、横行コントローラ４４から入力された速度指令に応じて横行ドライブ４８に速度基準を与える。横行ドライブ４８は、入力された速度基準に横行電動機５２の回転速度が追従するように電流を横行電動機５２に入力する。横行電動機５２は、横行ドライブ４８からの電流の入力に応じて横行トロリ１６及び運転室２０の横行を行う。これにより、横行コントローラ４４で設定された速度で、横行トロリ１６及び運転室２０は横行する。
【0030】
オペレータは、運転室２０の中でコンテナ２の位置を見ながら巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４を操作し、主幹装置４０に速度指令を与えることにより、横行トロリ１６と運転室２０との横行、及びスプレッダ１８の巻上げ及び巻下げを行う。このように、主幹装置４０は、横行トロリ１６の移動と、巻上ロープ２６によるスプレッダ１８の巻上げ及び巻下げを制御する。
【0031】
オペレータは、巻上コントローラ４２及び横行コントローラ４４の操作によって、コンテナ２に対するスプレッダ１８の巻上げ高さと横行位置の調整を行うとともに、吊るされたコンテナ２の巻上げ高さと横行位置の調整を行う。これにより、クレーン１０において荷役作業を行うことができる。
【0032】
衝突防止装置６０は、センサ６２と、制御部６４と、を備える。センサ６２は、横行トロリ１６にともなって移動するスプレッダ１８の巻下方向や横行方向に存在する障害物を検出し、移動方向におけるスプレッダ１８から障害物までの距離ＤＴ（図１参照）を検出する。距離ＤＴは、換言すれば、スプレッダ１８に支持されたコンテナ２から障害物までの距離である。センサ６２は、例えば、コンテナ山に積まれた別のコンテナ２ａを障害物として検出する。但し、障害物は、別のコンテナ２ａに限ることなく、例えば、建築物や停泊した船舶など、スプレッダ１８やスプレッダ１８に支持されたコンテナ２と衝突する可能性のある任意の障害物でよい。
【0033】
センサ６２は、制御部６４に接続されている。制御部６４は、センサ６２によって検出された、コンテナ２から障害物までの距離ＤＴの情報を取得して入力する。なお、センサ６２と制御部６４との間の通信は、有線でもよいし、無線でもよい。センサ６２は、必ずしもケーブルなどを介して物理的に制御部６４と接続されていなくてもよい。
【0034】
センサ６２には、例えば、画像処理によって障害物までの距離ＤＴを検出する撮影装置や、レーザ光を用いて障害物までの距離ＤＴを検出するレーザ距離計などが用いられる。センサ６２は、上記に限ることなく、障害物までの距離ＤＴを検出可能な任意のセンサでよい。なお、この例では、距離ＤＴは、スプレッダ１８に支持されたコンテナ２の下端から障害物までの巻上げ又は巻下げ方向の距離である。
【0035】
制御部６４は、センサ６２と接続されるとともに、主幹装置４０と接続される。制御部６４は、主幹装置４０から、巻上ドライブ４６の巻上速度（巻下速度）の情報及びスプレッダ１８の位置の情報を取得して入力する。なお、制御部６４と主幹装置４０との間の通信は、センサ６２と同様に、有線でもよいし、無線でもよい。距離ＤＴは、センサ６２によって検出された障害物の位置の情報及びスプレッダ１８の位置情報を用いて計算される。あるいは、距離ＤＴは、センサ６２によって検出された障害物の位置の情報及びセンサ６２によって検出されたスプレッダ１８の位置の情報を用いて計算されてもよい。
【0036】
制御部６４は、入力された障害物までの距離ＤＴ、スプレッダ１８の巻下速度及びあらかじめ設定されたスプレッダ１８の減速度にもとづいて、スプレッダ１８の巻下速度の減速を開始する減速指令を主幹装置４０に出力する。より具体的には、制御部６４は、巻下時の速度及び距離ＤＴを監視し、巻下動作が停止するまでの移動距離を計算する。制御部６４は、移動距離の計算を、スプレッダ１８の巻下速度及び減速度にもとづいて実行する。制御部６４は、巻下動作が停止するまでの移動距離が、障害物の手前となるタイミングで減速指令を出力する。ここで、障害物の手前の停止位置とは、例えば、障害物の上方５ｃｍ以下の範囲の位置である。
【0037】
主幹装置４０は、減速指令を入力すると、スプレッダ１８の巻下速度の減速を開始する。主幹装置４０は、減速指令の入力により、例えば、巻上コントローラ４２から入力された速度指令に応じた巻下速度から所定の最低速度、例えば最低速度０［ｍ／ｓ］、つまりスプレッダ１８の巻下げが停止するまで、巻下速度を減速させる。なお、減速度は、負の加速度であり、スプレッダ１８を巻下げて、コンテナ２を降下させる場合に、降下させるほど速度を小さくする場合をいう。また、最低速度は、０に限らず、例えば、クリープ速度としてもよい。
【0038】
このような動作により、衝突防止装置６０は、スプレッダ１８及びスプレッダ１８に支持されたコンテナ２が障害物に衝突することを抑制できる。
【0039】
なお、スプレッダ１８の巻下動作に関しては、センサ６２の誤検出によりコンテナ２を置けなくなる場合があり得るので、衝突防止装置６０による減速動作によらず、オペレータが手動で停止させることもある。また、例えば、衝突防止装置６０からの減速指令にもとづく減速の最中などにおいて、巻上コントローラ４２から巻下げを停止する指令が主幹装置４０に入力された場合には、主幹装置４０は、衝突防止装置６０から減速指令を受信した場合と同様に、減速を行ってスプレッダ１８を停止させてもよいし、巻上コントローラ４２の操作に応じて、急速にスプレッダ１８を停止させてもよい。
【0040】
実施形態の貨物の衝突防止装置６０の動作について説明する。
図３は、実施形態に係る貨物の衝突防止装置の動作を説明するための模式的なグラフである。
図３には、スプレッダ１８の巻下速度ｖの時間ｔに対するグラフが模式的に示されており、縦軸がスプレッダ１８の巻下速度ｖとされ、横軸が時間ｔとされている。
以下の説明では、３種類の減速動作について説明する。３種類の減速動作のうちの１つは、衝突防止装置６０や主幹装置４０、ドライブ装置等に制御遅れや伝送遅れが存在しない理想的な場合であり、これを減速動作Ｉといい、図３では、太い実線で示されている。残りの２つの減速動作は、衝突防止装置６０等に制御遅れ等が存在する場合の実際の動作であり、減速動作ＩＩ及び減速動作ＩＩＩとしている。減速動作ＩＩは、定速で巻下動作を行っている期間で、減速指令が出力される動作であり、図３では、細い破線で示されている。減速動作ＩＩＩは、巻下動作を加速している期間に、減速指令が出力される動作であり、図３では、太い破線で示されている。
図３は、実施形態に係る貨物の衝突防止装置の動作を説明するための模式的なグラフである。
図３には、スプレッダ１８の巻下速度ｖの時間ｔに対するグラフが模式的に示されており、縦軸がスプレッダ１８の巻下速度ｖとされ、横軸が時間ｔとされている。
以下の説明では、３種類の減速動作について説明する。３種類の減速動作のうちの１つは、衝突防止装置６０や主幹装置４０、ドライブ装置等に制御遅れや伝送遅れが存在しない理想的な場合であり、これを減速動作Ｉといい、図３では、太い実線で示されている。残りの２つの減速動作は、衝突防止装置６０等に制御遅れ等が存在する場合の実際の動作であり、減速動作ＩＩ及び減速動作ＩＩＩとしている。減速動作ＩＩは、定速で巻下動作を行っている期間で、減速指令が出力される動作であり、図３では、細い破線で示されている。減速動作ＩＩＩは、巻下動作を加速している期間に、減速指令が出力される動作であり、図３では、太い破線で示されている。
【0041】
以下説明する例では、図１に示したように、スプレッダ１８にコンテナ２が支持され、コンテナ２の巻下方向の下方には、障害物として、地面６に載置されたコンテナ２ａがあるものする。その上で、コンテナ２の下端からコンテナ２ａの上端までの距離ＤＴ［ｍ］は、センサ６２により逐次測定される。各減速動作Ｉ～ＩＩＩでは、減速度をｂ［ｍ／ｓ２］とし、減速動作ＩＩＩでは、減速前の加速度をａ［ｍ／ｓ２］とする。減速度ｂは、衝突防止装置６０においてあらかじめ設定されている。加速度ａは、オペレータの操作によるため、異なる値となり得るが、以下の説明では、特に断らない限り、一定の値であるものとする。また、減速動作の終了時点の最低速度は０［ｍ／ｓ２］であるものとする。
【0042】
実施形態の貨物の衝突防止装置６０では、衝突防止装置６０の制御部６４は、以下で詳細に説明するように、センサ６２から逐次取得する距離ＤＴ、主幹装置４０から逐次取得する巻下速度ｖ０及びあらかじめ設定された減速度ｂを用いて、巻下速度ｖ０が最低速度となるまでの移動距離を逐次計算する。制御部６４は、逐次計算された移動距離が、センサ６２から逐次取得するコンテナ２とコンテナ２ａとの間の距離ＤＴ以上となる所定のしきい値に達したときに、減速指令を出力する。実施形態の衝突防止装置６０では、スプレッダ１８の巻下速度が定速状態であるか、加速状態にあるか、を判定して、判定した巻下動作に応じた減速距離の計算を行う。
【0043】
まず、理解を容易にするために、衝突防止装置６０等の制御遅れ等が存在しない理想的な減速動作Ｉの場合について説明する。
減速動作Ｉでは、時間ｔ０から時間ｔ３までの期間で減速度ｂでコンテナ２の移動距離ｓ１（第１移動距離）［ｍ］が計算される。コンテナ２の移動距離は、主幹装置４０から取得する巻下速度ｖを取得時間ごとに積算（積分）することにより計算される。実施形態の衝突防止装置６０では、減速度ｂが一定であるため、移動距離ｓ１の計算は、図３の時間ｔ０での巻下速度ｖ０に対応する点Ａ、時間ｔ０での巻下速度０に対応する点Ｂ及び時間ｔ３での巻下速度０に対応する点Ｃを頂点とする三角形ＡＢＣの面積を計算することであり、以下の式（１）で計算される。
減速動作Ｉでは、時間ｔ０から時間ｔ３までの期間で減速度ｂでコンテナ２の移動距離ｓ１（第１移動距離）［ｍ］が計算される。コンテナ２の移動距離は、主幹装置４０から取得する巻下速度ｖを取得時間ごとに積算（積分）することにより計算される。実施形態の衝突防止装置６０では、減速度ｂが一定であるため、移動距離ｓ１の計算は、図３の時間ｔ０での巻下速度ｖ０に対応する点Ａ、時間ｔ０での巻下速度０に対応する点Ｂ及び時間ｔ３での巻下速度０に対応する点Ｃを頂点とする三角形ＡＢＣの面積を計算することであり、以下の式（１）で計算される。
【0044】
ｓ１＝ｖ０２／（２ｂ）［ｍ］ （１）
【0045】
制御部６４は、式（１）で計算された移動距離ｓ１が、コンテナ２の下端から障害物までの距離ＤＴ［ｍ］以上（式（２））となるようなタイミングで、主幹装置４０に減速指令を出力し、減速を開始して障害物への衝突を防ぐ。
【0046】
ｓ１≧ＤＴ （２）
【0047】
実際には、衝突防止装置６０等に制御遅れ等が存在し、制御部６４が減速指令を出力した後に、実際に減速動作が開始されるまでの遅れが生ずる。減速動作ＩＩ及び減速動作ＩＩＩでは、減速指令が出力された後、実際に減速動作が開始されるまでに生じた時間遅れを考慮して、移動距離が計算される。
【0048】
制御遅れ等による追加の移動距離ｓ１’は、図３において、時間ｔ０での巻下速度ｖ０に対応する点Ａ、時間ｔ３での巻下速度０に対応する点Ｃ、時間ｔ４での巻下速度０に対応する点Ｅ及び時間ｔ１での巻下速度ｖ０に対応する点Ｄを頂点とする平行四辺形ＡＣＥＤの面積として計算される（式（３））。
【0049】
ｓ１’＝ｖ０×（ｔ１－ｔ０） （３）
【0050】
したがって、減速動作ＩＩでは、衝突防止装置６０は、以下の条件を満たすときに減速指令を出力する（式（４））。例えば、制御部６４では、減速指令を出力するしきい値ｓｔｈは、ｓｔｈ＝ＤＴ＋５[ｃｍ]のように設定される。
【0051】
ｓ１＋ｓ１’（第２移動距離）≧ＤＴ （４）
【0052】
衝突防止装置６０等の制御遅れ等の時間（ｔ１－ｔ０）は、衝突防止装置６０を含む制御システムが導入されたクレーン１０ごとに、例えば実測等により決定され、衝突防止装置６０ごとに設定される。
【0053】
減速動作ＩＩＩでは、減速指令を出力する時間ｔ０で、巻下動作が加速度ａで加速されている。この場合には、時間ｔ１で減速動作が開始されるまで、巻下動作は加速されており、時間ｔ１に到達後、減速動作に移行する。そのため、上述の減速動作ＩＩの場合よりも移動距離がさらに伸びる。
【0054】
減速動作ＩＩＩの場合には、図３に示した三角形ＡＤＦ、三角形ＤＧＦ及び平行四辺形ＤＥＨＧのそれぞれの面積の和が時間ｔ０における加速度ａによって伸びる移動距離ｓ２［ｍ］である。点Ｄは、時間ｔ１での巻下速度ｖ０の点であり、点Ｆは時間ｔ１での巻下速度ｖ１の点であり、点Ｇは時間ｔ２での巻下速度ｖ０の点である。移動距離ｓ２は、図３においてハッチングをかけた領域の面積である。したがって、移動距離ｓ２[ｍ]は、以下の式（５）で計算される。
【0055】
ｓ２＝（１／２）×ａ×（ｔ１－ｔ０）２
＋（１／２）×ｂ×（ｔ２－ｔ１）２
＋（ｔ２－ｔ１）×ｖ０ （５）
＋（１／２）×ｂ×（ｔ２－ｔ１）２
＋（ｔ２－ｔ１）×ｖ０ （５）
【0056】
したがって、減速動作ＩＩＩでは、衝突防止装置６０は、以下の条件を満たすときに減速指令を出力する（式（６））。この場合の減速指令を出力するためのしきい値ｓｔｈ’は、ｓｔｈ’＝ＤＴ＋５[ｃｍ]のように設定される。
【0057】
ｓ１＋ｓ１’＋ｓ２（第３移動距離）≧ＤＴ （６）
【0058】
衝突防止装置６０の制御部６４は、主幹装置４０から巻下速度ｖの情報を逐次取得し、巻下速度ｖの差から加速状態にあるのか定速状態にあるのかを判定する。この判定には、例えば加速度に関するしきい値があらかじめ設定され、制御部６４は、逐次取得された巻下速度ｖの時間ごとの差分がしきい値以上の場合に加速状態と判定し、巻下速度ｖの時間ごとに差分がしきい値よりも小さい場合に定速状態と判定する。制御部６４は、巻下速度が加速状態にあると判定したときには、式（５）及び式（６）を用いて、減速指令を出力するタイミングを決定する。制御部６４は、巻下速度が定速状態にあると判定したときには、式（１）、式（３）及び式（４）を用いて、減速指令を出力するタイミングを決定する。
【0059】
巻下速度が加速状態にあるか、定速状態にあるかの判定については、制御部６４は、巻上コントローラ４２が出力するノッチ信号を監視するようにしてもよい。ノッチ信号とは、巻上コントローラ４２が数段階の速度設定をするために設けられた、速度設定ごとのノッチに応じて生成される信号である。制御部６４は、巻上コントローラ４２が出力するノッチ信号が、少ないノッチから２つ以上大きいノッチに入ったことをノッチ検出手段によって検出した場合に、巻下速度が加速状態にあると判定する。どのノッチからどのノッチに入ったときを加速状態と判定するかは、あらかじめ設定される。
【0060】
上記各実施形態では、クレーン１０の巻下動作の場合について説明したが、横行動作について適用するようにしてもよい。また、最低速度を０［ｍ／ｓ］としたが、任意のクリープ速度を設定してももちろんよい。
【0061】
上記の具体例では、クレーン１０として港湾などで用いられる門型のクレーンとしたが、クレーンは、門型のクレーンに限ることなく、工場内で用いられる天井クレーンやその他のクレーンなどでもよい。クレーン１０は、貨物を吊り下げた状態で水平方向に移動し、巻上、巻下動作が可能な任意のクレーンでよい。クレーン１０が支持する貨物は、海上輸送用のコンテナ２に限ることなく、クレーン１０に吊り下げ可能な任意の貨物でよい。
【0062】
実施形態の衝突防止装置６０の効果について説明する。
実施形態の衝突防止装置６０では、主幹装置４０から取得する巻下速度ｖの情報を用いて、スプレッダ１８の巻下動作が定速状態であるか、加速状態であるか、を判定する。そして、スプレッダ１８の巻下動作が加速状態である場合には、定速状態の場合よりも、所定の最低速度に減速するまでにスプレッダ１８が降下する距離が長くなる分を考慮して減速指令を出力することができる。そのため、クレーン１０のオペレータの操作によらず、確実に貨物の衝突防止を図ることが可能になる。
実施形態の衝突防止装置６０では、主幹装置４０から取得する巻下速度ｖの情報を用いて、スプレッダ１８の巻下動作が定速状態であるか、加速状態であるか、を判定する。そして、スプレッダ１８の巻下動作が加速状態である場合には、定速状態の場合よりも、所定の最低速度に減速するまでにスプレッダ１８が降下する距離が長くなる分を考慮して減速指令を出力することができる。そのため、クレーン１０のオペレータの操作によらず、確実に貨物の衝突防止を図ることが可能になる。
【0063】
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】
【0064】
２…コンテナ、 ４…走行レール、 ６…地面、 １０…クレーン、 １２…脚部、 １４…横行レール、 １６…横行トロリ、 １８…スプレッダ、 ２０…運転室、 ２２…ヘッドブロック、 ２４…滑車、 ２６…巻上ロープ、 ４０…主幹装置、 ４２…巻上コントローラ、 ４４…横行コントローラ、 ４６…巻上ドライブ、 ４８…横行ドライブ、 ５０…巻上電動機、 ５２…横行電動機、 ６０…衝突防止装置、 ６２…センサ、 ６４…制御部
【図1】
【図2】
【図3】