特開 2024-47796 クレーンおよびその制御方法

(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】P2024047796

(43)【公開日】2024-04-08

(54)【発明の名称】クレーンおよびその制御方法

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/22 20060101AFI20240401BHJP

   B66C 19/00 20060101ALN20240401BHJP

【ＦＩ】

B66C13/22 J

B66C19/00 B

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022153489

(22)【出願日】2022-09-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005902

【氏名又は名称】株式会社三井Ｅ＆Ｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001368

【氏名又は名称】清流国際弁理士法人

(74)【代理人】

【識別番号】100129252

【弁理士】

【氏名又は名称】昼間 孝良

(74)【代理人】

【識別番号】100155033

【弁理士】

【氏名又は名称】境澤 正夫

(72)【発明者】

【氏名】吉浦 慎一

【テーマコード（参考）】

3F204

【Ｆターム（参考）】

3F204AA03

3F204BA04

3F204CA01

3F204DA02

3F204DA10

3F204DB02

3F204DC01

3F204DD03

(57)【要約】

【課題】上下方向を中心とするクレーンの姿勢を制御できるクレーンおよびその制御方法を提供する。
【解決手段】クレーン１の位置を検出する位置検出機構１３をクレーン１が備えていて、位置検出機構１３からクレーン１の位置情報を制御機構が取得する取得ステップと、第一走行装置４ａの走行速度に対する第二走行装置４ｂの走行速度の割合である補正値が走行方向ｙの位置に応じて予め設定されたマップ情報および位置情報に基づきクレーン１の位置に対応する補正値を制御機構が決定する決定ステップと、補正値に基づいて、第一走行装置４ａの走行速度に対する第二走行装置４ｂの走行速度を制御機構が制御する決定ステップとを備える。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行方向を直角に横断する横行方向に間隔をあけて対置される第一走行装置および第二走行装置と、前記第一走行装置および前記第二走行装置に支持される構造体と、この構造体の一部を構成して横行方向に延設される水平部材と、この水平部材に沿って横行可能に構成されるトロリと、前記第一走行装置および前記第二走行装置の走行速度を独立して制御する制御機構とを備えるクレーンの制御方法において、
前記クレーンの位置を検出する位置検出機構を前記クレーンが備えていて、
前記位置検出機構から前記クレーンの位置情報を前記制御機構が取得する取得ステップと、
前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度の割合である補正値が走行方向の位置に応じて予め設定されたマップ情報と、前記位置情報とに基づき前記補正値を前記制御機構が決定する決定ステップと、
前記補正値に基づいて、前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度を前記制御機構が制御する実行ステップとを備えることを特徴とするクレーンの制御方法。

【請求項2】

上下方向を中心軸とする前記クレーンの姿勢を測定する姿勢測定機構を前記クレーンが備えていて、
前記姿勢測定機構から前記クレーンの姿勢情報を前記制御機構が取得する第二取得ステップと、
走行方向に沿って予め設定される基準線の座標情報と前記姿勢情報とに基づき前記基準線に対する前記水平部材の傾きを前記制御機構が演算する傾き演算ステップと、
前記傾き演算ステップで得られた傾きが予め設定される範囲内となる状態を目標として、前記決定ステップで決定された前記補正値を修正する修正値が決定される修正ステップとを備えていて、
前記修正値により修正された前記補正値に基づき前記第二走行装置の走行速度を前記制御機構が制御する構成を前記実行ステップが有する請求項１に記載のクレーンの制御方法。

【請求項3】

前記修正ステップで得られる前記修正値に基づき、前記マップ情報の前記補正値を前記制御機構が書き換える書換ステップを備える請求項２に記載のクレーンの制御方法。

【請求項4】

走行方向を直角に横断する横行方向に間隔をあけて対置される第一走行装置および第二走行装置と、前記第一走行装置および前記第二走行装置に支持される構造体と、この構造体の一部を構成して横行方向に延設される水平部材と、この水平部材に沿って横行可能に構成されるトロリと、前記第一走行装置および前記第二走行装置の走行速度を独立して制御する制御機構とを備えるクレーンにおいて、
前記クレーンの位置を検出する位置検出機構を備えていて、
前記制御機構は、前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度の割合である補正値が走行方向の位置に応じて予め設定されるマップ情報と、前記位置検出機構から取得した前記クレーンの位置情報とに基づき前記補正値を決定して、この補正値に基づいて前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度を制御する構成を有することを特徴とするクレーン。

【請求項5】

上下方向を中心軸とする前記クレーンの姿勢を測定する姿勢測定機構を備えていて、
前記制御機構が、走行方向に沿って予め設定される基準線の座標情報と、前記姿勢測定機構から取得した前記クレーンの姿勢情報とに基づき、前記基準線に対する前記水平部材の傾きを演算して、この傾きが予め設定される範囲内となる状態を目標として前記補正値を修正する修正値を決定して、前記修正値により修正された前記補正値に基づき前記第二走行装置の走行速度を制御する構成を有する請求項４に記載のクレーン。

【請求項6】

前記第一走行装置と前記第二走行装置とが、走行方向に沿って延設されるレールと接触可能に構成される複数の車輪を有していて、
前記車輪が前記レールの上面に接触可能に構成される踏面を有していて、前記レールの延在方向と直交する幅方向において前記レールの上面の長さに対して前記踏面が１５０％以上の長さを有する請求項４または５に記載のクレーン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、コンテナ等を荷役するクレーンおよびその制御方法に関するものであり、詳しくは上下方向を中心とするクレーンの姿勢を制御できるクレーンおよびその制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

岸壁に敷設されるレールの上を走行する岸壁クレーンが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の岸壁クレーンは、岸壁クレーンの走行方向を直角に横断する横行方向に間隔をあけて敷設される一対のレールに沿って走行する。この岸壁クレーンは、海側走行装置と陸側走行装置との走行速度を独立して制御することでブームの振れを抑制できる。

【0003】

地震や地盤沈下等の影響により、岸壁に敷設される一対のレールの横行方向における間隔（以下、スパンということがある）が変化することがあった。また走行方向に沿って敷設されたレールが、横行方向に湾曲することがあった。スパンの変化やレールの湾曲により、上下方向を中心として岸壁クレーン自体が傾く可能性があった。

【0004】

岸壁クレーンが傾くと、コンテナ船に整列しているコンテナの列に対してブームが傾く不具合が発生する。この場合、ブームに沿って横行するトロリは、コンテナの列に対して走行方向にずれて移動してしまう。荷役時のクレーンの位置決めが困難となり、岸壁クレーンの荷役効率が低下する可能性があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】日本国特開２０２０－１３８８６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は上下方向を中心とするクレーンの姿勢を制御できるクレーンおよびその制御方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するためのクレーンの制御方法は、走行方向を直角に横断する横行方向に間隔をあけて対置される第一走行装置および第二走行装置と、前記第一走行装置および前記第二走行装置に支持される構造体と、この構造体の一部を構成して横行方向に延設される水平部材と、この水平部材に沿って横行可能に構成されるトロリと、前記第一走行装置および前記第二走行装置の走行速度を独立して制御する制御機構とを備えるクレーンの制御方法において、前記クレーンの位置を検出する位置検出機構を前記クレーンが備えていて、前記位置検出機構から前記クレーンの位置情報を前記制御機構が取得する取得ステップと、前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度の割合である補正値が走行方向の位置に応じて予め設定されたマップ情報と、前記位置情報とに基づき前記補正値を前記制御機構が決定する決定ステップと、前記補正値に基づいて、前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度を前記制御機構が制御する実行ステップとを備えることを特徴とする。

【0008】

上記の目的を達成するためのクレーンは、走行方向を直角に横断する横行方向に間隔をあけて対置される第一走行装置および第二走行装置と、前記第一走行装置および前記第二走行装置に支持される構造体と、この構造体の一部を構成して横行方向に延設される水平部材と、この水平部材に沿って横行可能に構成されるトロリと、前記第一走行装置および前記第二走行装置の走行速度を独立して制御する制御機構とを備えるクレーンにおいて、前記クレーンの位置を検出する位置検出機構を備えていて、前記制御機構は、前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度の割合である補正値が走行方向の位置に応じて予め設定されるマップ情報と、前記位置検出機構から取得した前記クレーンの位置情報とに基づき前記補正値を決定して、この補正値に基づいて前記第一走行装置の走行速度に対する前記第二走行装置の走行速度を制御する構成を有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、予め設定されるマップ情報とクレーンの位置情報とに基づき、第一走行装置に対する第二走行装置の走行速度を制御できる。これにより上下方向を中心とするクレーンの姿勢を制御できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】クレーンの概略を側面視で例示する説明図である。

【図2】クレーンの概略を平面視で例示する説明図である。

【図3】クレーンの走行装置を側面視で例示する説明図である。

【図4】レールと接触する車輪を例示する説明図である。

【図5】クレーンにおける制御を例示するフローチャートである。

【図6】クレーンの走行する状態を例示する説明図である。

【図7】マップ情報を例示する説明図である。

【図8】図５の変形例を例示する説明図である。

【図9】クレーンにおける制御を例示するブロック図である。

【図10】図６の変形例を例示する説明図である。

【図11】図６の変形例を例示する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、クレーンおよびその制御方法を図に示した実施形態に基づいて説明する。図中ではクレーンの走行方向を矢印ｙ、この走行方向ｙを直角に横断する横行方向を矢印ｘ、上下方向を矢印ｚで示している。

【0012】

図１および図２に例示するようにクレーン１は、岸壁２に敷設される一対のレール３に沿って走行する岸壁クレーンで構成される。一対のレール３は、走行方向ｙに沿って延設される。一対のレール３は、海側に配置される第一レール３ａと、陸側に配置される第二レール３ｂとで構成される。第一レール３ａと第二レール３ｂとは、横行方向ｘに所定の間隔（以下、スパンということがある）をあけて敷設される。

【0013】

クレーン１は、横行方向ｘに間隔をあけて対置される第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂ（以下、総称して走行装置４ということがある）と、走行装置４に支持される構造体５と、構造体５の一部を構成する水平部材５ａと、この水平部材５ａに沿って横行可能に構成されるトロリ６と、走行装置４やトロリ６等を制御する制御機構７とを備えている。

【0014】

図２に例示するようにこの実施形態ではクレーン１は、二つの第一走行装置４ａと、二つの第二走行装置４ｂとを備えている。第一走行装置４ａは第一レール３ａの上を走行して、第二走行装置４ｂは第二レール３ｂの上を走行する。クレーン１が備える走行装置４の数は上記に限らず、クレーン１の大きさや種別等に応じて適宜変更できる。

【0015】

構造体５は、走行装置４に支持される複数の脚部材や、脚部材どうしを連結する複数の梁部材や斜材で構成される。構造体５は、横行方向ｘに延設される水平部材５ａを有している。水平部材５ａは、この実施形態では脚部材に支持されて横行方向ｘに延設されるガーダと、ガーダの海側端部から海側に延設されるブームとで構成される。トロリ６は、水平部材５ａに沿って横行しながら荷物であるコンテナ８を、岸壁２の上を走行するシャシ１０とコンテナ船９との間で荷役する。

【0016】

制御機構７は、図１に破線で例示するようにクレーン１に設置される。制御機構７の設置場所は、図１に例示する位置に限らず、任意の位置に設定できる。制御機構７は、例えばＰＬＣ（プログラマブルロジックコントローラ）と、走行装置４やトロリ６等のモータに供給する電気の電圧や電流を制御するインバータとで構成される。制御機構７の構成は上記に限らず、少なくとも第一走行装置４ａと第二走行装置４ｂとの走行速度をそれぞれ独立して制御できる構成を有していればよい。制御機構７は、公知の種々のコンピュータで構成されてもよい。制御機構７は、中央演算処理部（ＣＰＵ）、主記憶部（メモリ）、補助記憶部（例えばＨＤＤ）、入力部（キーボード、マウス）および出力部（ディスプレイ、プリンタ）を有していてもよい。

【0017】

クレーン１は岸壁クレーンに限定されない。クレーン１は走行装置４と水平部材５ａとを有していればよく、例えばコンテナターミナルで走行しながらコンテナの荷役を行う門型クレーンで構成される。またクレーン１は、工場等で使用される天井クレーンや、岸壁に配置されて鋼板等の製品を出荷する製品用クレーンや、岸壁に配置されて石炭等のバラ荷を荷役するアンローダで構成されてもよい。

【0018】

図２に例示するように荷役作業を行うクレーン１は、まずレール３に沿って走行して走行方向ｙにおける位置決めを行う。その後、水平部材５ａに沿ってトロリ６が横行して、コンテナ船９に積載されていて荷役の対象となる所定のコンテナ８の真上まで移動する。トロリ６に懸吊される吊具で掴まれたコンテナ８は、岸壁２で待機するシャシ１０に搭載される。またクレーン１は、上記と逆の流れで、シャシ１０により運び込まれたコンテナ８をコンテナ船９に積載する荷役作業を行うことがある。第一走行装置４ａと第二走行装置４ｂとの走行速度に差をつけると、クレーン１は上下方向ｚを中心に傾くことができる。

【0019】

図３に例示するように一つの走行装置４は、例えば八つの車輪１１と、車輪１１に動力を付加する四つのモータ１２とを有している。一つの走行装置４が有する車輪１１およびモータ１２の数は、上記に限らず適宜変更できる。車輪１１は、レール３と接触可能に構成されている。

【0020】

図４に例示するように第一走行装置４ａの車輪１１および第二走行装置４ｂの車輪１１は、レール３の上面と接触可能に構成される踏面１１ａと、横行方向ｘと平行となる幅方向において踏面１１ａの一方の端部に形成されるフランジ１１ｂとを有している。フランジ１１ｂは、レール３の側面と接触することで、車輪１１がレール３から外れる脱線を抑制できる。

【0021】

踏面１１ａの幅方向における長さｗ１は、レール３の上面の幅方向における長さｗ２の１５０％以上の長さに設定されている。踏面１１ａの長さｗ１は、ｗ１≧ｗ２＊１５０％を満たす範囲で設定される。

【0022】

踏面１１ａの長さｗ１がレール３の上面の長さｗ２よりも大きいため、車輪１１は脱線することなく上下方向ｚを中心として傾くことが可能となる。図４では車輪１１が傾く際の中心軸を説明のため二点鎖線で示している。車輪１１をレール３に対して傾動可能とする構成により、上下方向ｚを中心軸としてクレーン１を傾けることが可能となる。上下方向ｚを中心とするクレーン１の姿勢を制御できる。

【0023】

上下方向ｚを中心として車輪１１が傾動可能であるため、クレーン１の構造体５に歪みが発生することを抑制できる。従来はレール３の上面の長さｗ２に対して踏面１１ａの長さｗ１がほぼ同一となる大きさに設定されていた。横行方向ｘにおいてレール３に対する車輪１１の位置が固定されていた。そのため車輪１１のフランジ１１ｂがレール３と接触して、車輪１１の傾動が抑制されることで、構造体５に歪みが発生していた。図４に例示する実施形態では、横行方向ｘにおいてレール３に対して車輪１１が移動可能に構成されている。構造体５に歪みが発生した場合は、レール３に対する車輪１１の傾動によりこの歪みが解消される。構造体５により吊り上げられるコンテナ８や、構造体５の一部を構成するブーム等の水平部材５ａが振れることを抑制できる。

【0024】

横行方向ｘにおける第一レール３ａと第二レール３ｂとの間の長さであるスパンが変化してもクレーン１は走行できる。岸壁２の沈下や変形にともないレール３が湾曲したり、スパンが変化したりしても、クレーン１を走行させることが可能となる。具体的には例えば一対のレール３ａ、３ｂのスパンが広がっても、車輪１１の踏面１１ａの長さｗ１が比較的大きく設定されているため、脱線することなく、クレーン１は走行できる。またフランジ１１ｂがレール３の側面にきつく押し付けられて、クレーン１の走行に悪影響がでることもない。

【0025】

車輪１１の構成は上記に限らない。車輪１１が、踏面１１ａの両側に形成されるフランジ１１ｂを有していてもよく、フランジ１１ｂを有さず踏面１１ａのみで構成されてもよい。フランジ１１ｂが、踏面１１ａの両側に形成されるよりも一方にのみ形成される構成の方が、フランジ１１ｂがレール３に接触し難くなる。上下方向ｚを中心にクレーン１が傾く範囲を大きくするには有利である。

【0026】

図５に例示するフローチャートを参照しながらクレーン１の制御方法について説明する。クレーン１の制御機構７が制御を開始すると（スタート）、まず取得ステップＳ１で位置検出機構１３からクレーン１の位置情報Ｐ１を制御機構７が取得する。図６に例示するように位置検出機構１３は、例えばクレーン１に設置される全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ）のアンテナで構成される。この場合、制御機構７はクレーン１の経度および緯度を位置情報Ｐ１として取得する。

【0027】

次の決定ステップＳ２では、第一走行装置４ａの走行速度に対する第二走行装置４ｂの走行速度の割合である補正値Ｐ２が走行方向ｙの位置に応じて予め設定されたマップ情報Ｐ３と、位置情報Ｐ１とに基づきクレーン１の位置に対応する補正値Ｐ２を制御機構７が決定する。

【0028】

図７に例示するようにマップ情報Ｐ３は、走行方向ｙに沿って予め設定される複数の区間Ｆと、複数の区間Ｆごとに予め設定される補正値Ｐ２とで構成される。この実施形態では補正値Ｐ２は、第一走行装置４ａの走行速度を基準として、第二走行装置４ｂの走行速度を決定するための値として設定されている。補正値Ｐ２はこの構成に限らず、第一走行装置４ａの走行速度と第二走行装置４ｂの走行速度との速度の差を規定する構成を有していればよい。

【0029】

区間Ｆは、例えば経度および緯度などの座標（ｘ，ｙ）の範囲で設定される。区間Ｆは岸壁２において予め設定される座標系の座標で設定されてもよい。図６に例示するようにレール３の湾曲やスパンの変化に応じて区間Ｆ１－５が設定されてもよい。図６では説明のため区間Ｆ１－５の境界線を一点鎖線で示している。複数の区間Ｆは走行方向ｙに沿って等間隔に設定されてもよい。

【0030】

決定ステップＳ２では、クレーン１が位置する区間Ｆに対応する補正値Ｐ２が制御機構７で決定される。そのため位置検出機構１３は、クレーン１がいずれの区間Ｆに位置しているかを検出できる構成を有していればよい。例えばトランスポンダや、レールに設置されるセンサで位置検出機構１３が構成されてもよい。

【0031】

マップ情報Ｐ３は、外部の機器に記憶されていて、この機器から制御機構７に読み込まれる構成を有している。マップ情報Ｐ３は、制御機構７が備える補助記憶部に記憶されていてもよい。

【0032】

図５に例示する実行ステップＳ３では、決定ステップＳ２で決定された補正値Ｐ２に基づいて、第一走行装置４ａの走行速度に対する第二走行装置４ｂの走行速度が制御機構７により制御される。具体的には制御機構７が、走行装置４に供給される電気の電圧や電流をインバータにより調整する。

【0033】

クレーン１の走行に応じて取得ステップＳ１から実行ステップＳ３までの処理が繰り返される（リターン）。取得ステップＳ１から実行ステップＳ３までの処理を１周期として、この周期は所定の時間間隔で繰り返される。周期は例えば１０ｓｅｃや２０ｓｅｃなど所定の時間間隔で繰り返し実行される。周期が繰り返される時間間隔は上記に限らず、クレーン１の走行速度や走行方向ｙにおける区間Ｆの大きさに応じて適宜設定される。

【0034】

図６に例示するクレーン１を右方に向かって走行させる場合を例に、クレーン１の制御方法の具体例を説明する。オペレータのマスコンの操作によりクレーン１の走行方向（図６右方または左方）および走行速度が決定される。クレーン１はオペレータによる有人クレーンの他、自動で制御される無人クレーンで構成されてもよい。

【0035】

制御機構７は、取得ステップＳ１でクレーン１の位置が区間Ｆ１であることを位置情報Ｐ１として取得する。制御機構７は、決定ステップＳ２で区間Ｆ１に対応する補正値Ｐ２として±０％を決定する。

【0036】

クレーン１はマスコンを倒す角度に比例して走行速度が決定される。以下、マスコンのフルスロットルのときの走行速度を指数１００、ハーフスロットルのときの走行速度を指数５０とする。クレーン１のマスコンからフルスロットルが入力されたとき、区間Ｆ１では第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂはいずれも指数１００の走行速度で走行する。区間Ｆ１に対応する補正値Ｐ２は±０％であるため、第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂは同じ走行速度で走行する。

【0037】

クレーン１が区間Ｆ１を走行している間、図５に例示する取得ステップＳ１から実行ステップＳ３までの周期が繰り返し実行される。決定ステップＳ２で決定される補正値Ｐ２が変更されない限り、実行ステップＳ３で制御される第一走行装置４ａと第二走行装置４ｂとの速度差は変化しない状態となる。

【0038】

クレーン１が区間Ｆ２に到達すると、補正値Ｐ２が－２％となる。第一走行装置４ａが指数１００の走行速度の場合、第二走行装置４ｂは１００＊（１００％―２％）＝９８となり、指数９８の走行速度で走行する。陸側に配置されている第二走行装置４ｂが海側に配置されている第一走行装置４ａよりも遅くなるため、クレーン１の水平部材５ａの海側端部が前方側（図６右方）に傾く。

【0039】

マスコンから入力される速度が指数５０の場合は、第一走行装置４ａが指数５０の走行速度となり、第二走行装置４ｂは５０＊（１００％―２％）＝４９となり、指数４９の走行速度で走行する。

【0040】

図２に例示するように区間Ｆ２ではレール３が湾曲しているため、第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂを同じ速度で走行させると、破線で示すように水平部材５ａの海側端部が後方側（図２左方）に傾いてしまう。これに対して補正値Ｐ２を利用した制御を行うと、図６において破線で示すようにクレーン１のこの傾きを抑制できる。

【0041】

取得ステップＳ１と決定ステップＳ２と実行ステップＳ３とからなる周期が、フィードフォワード制御として構成されることが望ましい。この場合、決定ステップＳ２において補正値Ｐ２を決定する際に、次の周期を実行する際に到達すると予測される区間Ｆに基づき補正値Ｐ２が決定される。

【0042】

具体的には、次の周期で取得される位置情報Ｐ１は区間Ｆ２となることが予測される場合に、現在の周期において区間Ｆ２に対応する補正値Ｐ２が決定ステップＳ２で決定される。つまりクレーン１が区間Ｆ１から区間Ｆ２に侵入する直前またはほぼ同時となるタイミングで、区間Ｆ２に対応する補正値Ｐ２に基づき走行装置４の走行速度が制御される。

【0043】

制御機構７はクレーン１の走行速度を制御しているため、この走行速度と取得ステップＳ１で取得された位置情報Ｐ１からクレーン１の位置を予測することは容易である。例えば区間Ｆ１に侵入した時刻とクレーン１の現在の走行速度とから、クレーン１が区間Ｆ２に侵入するタイミングは予測できる。

【0044】

クレーン１が区間Ｆ２に侵入する前に区間Ｆ２に対応する制御を実行できるため、図５に例示する制御はフィードフォワード制御となる。レール３の湾曲等の影響でクレーン１が姿勢を崩す前に、走行装置４の走行速度を制御してクレーン１の姿勢を制御できる。クレーン１の走行速度が比較的大きい場合や、レール３の湾曲等の影響が比較的大きい場合であっても、クレーン１の姿勢を制御しやすくなる。

【0045】

取得ステップＳ１と決定ステップＳ２と実行ステップＳ３とからなる周期が、フィードバック制御として構成されてもよい。この場合、現在の周期においてクレーン１が位置する区間Ｆに対応する補正値Ｐ２が決定ステップＳ２で決定される。クレーン１の走行速度が比較的小さい場合や、レール３の湾曲等の影響が比較的小さい場合は、クレーン１の姿勢を十分に制御できる。

【0046】

図５に例示する制御がフィードフォワード制御またはフィードバック制御のいずれの場合であっても、制御機構７はマップ情報Ｐ３と位置情報Ｐ１とに基づき補正値Ｐ２を決定する構成となる。

【0047】

クレーン１が区間Ｆ３に到達すると、補正値Ｐ２が±０％となる。第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂのいずれも指数１００の走行速度で走行する。

【0048】

クレーン１が区間Ｆ４に到達すると、補正値Ｐ２が＋２％となる。第一走行装置４ａが指数１００の走行速度の場合、第二走行装置４ｂは１００＊（１００％＋２％）＝１０２となり、指数１０２の走行速度で走行する。クレーン１の水平部材５ａの海側端部が後方側（図６左方）に傾く。

【0049】

図２に例示するように区間Ｆ４ではレール３が湾曲しているため、第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂを同じ速度で走行させると、水平部材５ａの海側端部が前方側（図２右方）に傾いてしまう。これに対して補正値Ｐ２を利用した制御を行うと、図６において破線で示すようにクレーン１のこの傾きを抑制できる。

【0050】

クレーン１が区間Ｆ５に到達すると、補正値Ｐ２が－１％となる。第一走行装置４ａが指数１００の走行速度の場合、第二走行装置４ｂは指数９９の走行速度で走行する。図２に例示するように区間Ｆ５ではスパンが広がる方向に第一レール３ａが傾斜しているため、第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂを同じ速度で走行させると、水平部材５ａの海側端部が後方側（図２左方）に傾いてしまう。これに対して補正値Ｐ２を利用した制御を行なうと、図６において破線で示すようにクレーン１のこの傾きを抑制できる。

【0051】

クレーン１は、位置情報Ｐ１とマップ情報Ｐ３とに基づき、第一走行装置４ａに対する第二走行装置４ｂの走行速度を制御できる。クレーン１の上下方向ｚを中心とする姿勢を制御できるため、所定の区間Ｆにおけるクレーン１の姿勢を予め設定した姿勢にできる。例えば図６に例示する岸壁２の縁部２ａの直線に対して、水平部材５ａが直交する状態を維持したままクレーン１は走行することが可能となる。クレーン１の姿勢をフィードフォワード制御で制御する場合は、縁部２ａの直線に対して水平部材５ａが直交する状態を乱すことなく維持し続けることも可能となる。

【0052】

コンテナ船９に並べられているコンテナ８に対して、コンテナ８の長手方向と直交する状態で水平部材５ａを移動させることが可能となる。コンテナ船９のコンテナ８は、長手方向が走行方向ｙと平行となり、短手方向が横行方向ｘと平行となる状態で載置されている。レール３が湾曲している場合であっても、コンテナ８の長手方向に対するクレーン１の姿勢を一定に維持したままクレーン１は走行できる。コンテナ８に対するクレーン１の位置合わせが容易となる。

【0053】

図２において破線で示すようにコンテナ８の長手方向に対して、クレーン１の水平部材５ａが傾いている状態だと、コンテナ船９の中で横行方向ｘに沿って並ぶ一列のコンテナ８を荷役する際に、途中でクレーン１を走行させないと荷役できない状態となる。このような荷役効率が著しく低下する状態を、クレーン１は図６に例示するように回避できる。

【0054】

前述の実施形態では、マスコンから入力された速度指令に基づき第一走行装置４ａの走行速度が決定されて、この第一走行装置４ａの走行速度と補正値Ｐ２とに基づき第二走行装置４ｂの走行速度が決定される。本発明はこの構成に限定されない。マスコンから入力された速度指令と補正値Ｐ２とに基づき、第一走行装置４ａおよび第二走行装置４ｂの走行速度がそれぞれ決定される構成でもよい。例えば補正値Ｐ２が＋２％であり、マスコンから入力される速度指令が指数１００のとき、第二走行装置４ｂの走行速度を指数１００として、第一走行装置４ａの走行速度を１００／（１００％＋２％）＝９８．０４としてもよい。

【0055】

前述の実施形態では、第一走行装置４ａが海側に配置されて、第二走行装置４ｂが陸側に配置されている。本発明はこの構成に限定されない。第一走行装置４ａが陸側に配置されて、第二走行装置４ｂが海側に配置されてもよい。

【0056】

マップ情報Ｐ３の区間Ｆを設定する際に、予めレール３の測量を行い、レール３が岸壁２の縁部２ａに対して平行である部分と、その他の例えばレール３が湾曲している部分とを区別する状態で区間Ｆを設定してもよい。このとき区間Ｆは走行方向ｙに沿って等間隔にならないことがある。

【0057】

マップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２は、例えば岸壁２の縁部２ａに対するレール３の傾きから予め設定できる。縁部２ａに対するレール３の傾きが大きいほど、上下方向ｚを中心にクレーン１は大きく傾く。このレール３の傾き大きさに応じて補正値Ｐ２を設定することで、岸壁２の縁部２ａに対して、見かけ上クレーン１は平行となる状態で走行することができる。

【0058】

また例えば第一走行装置４ａと第二走行装置４ｂとを同一の走行速度で走行させた際の縁部２ａに対する水平部材５ａの傾きから、補正値Ｐ２が予め設定されてもよい。この水平部材５ａの傾きを解消するために必要な走行装置４の速度差を補正値Ｐ２として設定できる。また水平部材５ａの傾きとスパンの大きさから補正値Ｐ２を設定してもよい。

【0059】

図８に例示するフローチャートおよび図９に例示するブロック図を参照しながらクレーン１の制御方法の変形例について説明する。まず取得ステップＳ１と決定ステップＳ２と実行ステップＳ３とからなる周期を繰り返して、フィードフォワード制御１５によりクレーン１の姿勢を制御する。このフィードフォワード制御１５の内容は図５に例示する実施形態と同様である。この実施形態ではフィードフォワード制御１５にフィードバック制御１６が組み合わされている。図８に例示するようにフィードバック制御１６は、第二取得ステップＳ４および傾き演算ステップＳ５および修正ステップＳ６を有している。図８では説明のためフィードフォワード制御１５およびフィードバック制御１６の範囲を破線で囲って示している。

【0060】

第二取得ステップＳ４では、姿勢測定機構１４からクレーン１の姿勢情報Ｐ４を制御機構７が取得する。図１０に例示するように姿勢測定機構１４は、例えばクレーン１の水平部材５ａに横行方向ｘに間隔をあけて設置される二つのＧＮＳＳ用のアンテナで構成される。この場合、制御機構７は、二つのアンテナからそれぞれの経度および緯度を取得する。二つのアンテナの座標を結ぶ直線が、水平部材５ａの延在方向を示す姿勢情報Ｐ４として、制御機構７により取得される。姿勢測定機構１４は、上下方向ｚを中心とするクレーン１の傾きが取得できる構成を有していればよい。姿勢測定機構１４がＧＮＳＳ用のアンテナで構成される場合は、このアンテナを位置検出機構１３として共用してもよい。つまりクレーン１に設置されるＧＮＳＳ用のアンテナ等の機器を、位置検出機構１３および姿勢測定機構１４として利用してもよい。

【0061】

次の傾き演算ステップＳ５では、走行方向ｙに沿って予め設定される基準線Ｌの座標情報Ｐ５と姿勢情報Ｐ４とに基づき、基準線Ｌに対する水平部材５ａの傾きθを制御機構７が演算する。

【0062】

図１０に例示するように基準線Ｌは、走行方向ｙに平行な一本の直線で構成される。基準線Ｌは、例えばレール３の延在方向や、岸壁２の縁部２ａの延在方向や、コンテナ船９の船首から船尾を結ぶ中心線の延在方向に基づき予め設定される。レール３の延在方向に基づき基準線Ｌが設定される場合、走行方向ｙに例えば３００ｍとなる範囲で第一レール３ａまたは第二レール３ｂを切り出して、この第一レール３ａまたは第二レール３ｂを走行方向ｙに延びる一本の直線で近似したときのこの直線が基準線Ｌとして設定される。岸壁２の縁部２ａの延在方向に基づき基準線Ｌが設定される場合、上記レール３の場合と同様に所定の範囲で切り出される縁部２ａを一本の直線で近似したときのこの直線が基準線Ｌとして設定される。

【0063】

コンテナ船９の中心線の延在方向に基づき基準線Ｌが設定される場合、コンテナ船９が岸壁２に接岸した際に、このコンテナ船９の位置を測定してこの測定結果に基づき基準線Ｌが設定される。コンテナ船９が接岸する度に、基準線Ｌが設定される。図１０では説明のためコンテナ船９に基づき設定される基準線Ｌを二点鎖線で示している。図１０に例示するように平面視において、直線状に設定される基準線Ｌと水平部材５ａのなす角が傾きθとなる。

【0064】

コンテナ船９の位置の測定は、測量等により行われてもよく、岸壁クレーンに設置されるカメラやレーザスキャナ等により行われてもよい。基準線Ｌがコンテナ船９の中心線に基づいて設定される場合は、岸壁２の縁部２ａに対してコンテナ船９の中心線が傾いている場合であっても、クレーン１は荷役作業を効率よく行うことが可能となる。

【0065】

コンテナ８の荷役効率を上げるためには、最終的にはコンテナ８の長手方向に対してブーム等の水平部材５ａが直交している必要がある。そのため載置されているコンテナ８の長手方向に基づいて基準線Ｌが設定されてもよい。

【0066】

図８に例示する修正ステップＳ６では、基準線Ｌに対する水平部材５ａの傾きθが予め設定される範囲内となる状態を目標として、決定ステップＳ２で決定された補正値Ｐ２を修正するための修正値Ｐ６を制御機構７が決定する。つまり修正ステップＳ６では、補正値Ｐ２を修正するための修正値Ｐ６が決定される。この修正値Ｐ６は、傾きθが予め設定される範囲内となるように補正値Ｐ２を修正するための値である。傾きθの範囲は、例えば９０°±０．１°に設定される。クレーン１が例えば第一走行装置４ａと第二走行装置４ｂとの間の長さであるスパンが３０ｍであり、第一走行装置４ａから水平部材５ａの海側端部までの長さであるアウトリーチが７０ｍである場合、上下方向ｚを中心とする水平部材５ａの海側端部の旋回半径は７０ｍ＋３０ｍ／２＝８５ｍとなる。傾きθの範囲を９０°±０．１°とすると、水平部材５ａの海側端部は走行方向ｙに±１５０ｍｍの範囲に収まる。±１５０ｍｍの範囲であればトロリ６がコンテナ８を掴む際に許容できる範囲となる。

【0067】

傾きθの範囲は上記に限定されない。クレーン１の大きさや種別や荷物の種別に応じて、荷役に影響のない範囲で適宜設定できる。

【0068】

図８に例示するようにクレーン１の走行に応じてフィードフォワード制御１５が繰り返し実行されている最中に、第二取得ステップＳ４と傾き演算ステップＳ５と修正ステップＳ６とからなる周期が繰り返し実行される。第二取得ステップＳ４から修正ステップＳ６の周期は、クレーン１の走行に伴い変化する傾きθに応じて補正値Ｐ２を修正するためフィードバック制御１６となる。第二取得ステップＳ４から修正ステップＳ６に至る周期は、例えば５ｓｅｃや１０ｓｅｃなど所定の時間間隔で繰り返し実行される。フィードフォワード制御１５とフィードバック制御１６とは並列状態でそれぞれ実行されている。フィードフォワード制御１５の周期に対してフィードバック制御１６の周期を合わせる必要はない。例えばフィードフォワード制御１５が１０ｓｅｃの時間間隔で実行されて、フィードバック制御１６が５ｓｅｃの時間間隔で実行されてもよい。フィードバック制御１６の周期が繰り返される時間間隔は上記に限らず適宜設定できる。フィードバック制御１６が実行される時間間隔が小さいほど、クレーン１を所定の姿勢に維持しやすくなる。

【0069】

図９に例示するようにフィードフォワード制御１５において決定される補正値Ｐ２が、フィードバック制御１６により決定される修正値Ｐ６により修正される。修正値Ｐ６により修正された修正後の補正値Ｐ２‘に基づき、第二走行装置４ｂの走行速度は制御機構７により制御される。

【0070】

図１０に例示するクレーン１を右方に向かって走行させる場合を例に、クレーン１の制御方法の具体例を説明する。クレーン１がフィードフォワード制御１５を行いながら走行する。その際に姿勢測定機構１４は姿勢情報Ｐ４を所定の時間間隔で取得する。制御機構７は取得される姿勢情報Ｐ４に基づき、基準線Ｌに対する水平部材５ａの傾きθを演算する。この傾きθが例えば９０°±０．１°など所定の範囲となる状態を目標として補正値Ｐ２の修正を行う修正値Ｐ６を決定する。修正ステップＳ６では、傾きθが所定の範囲より大きい場合、つまり水平部材５ａの海側端部が前方側（図１０右方）に傾くとき、例えば＋１％などの修正値Ｐ６が決定される。決定ステップＳ２で決定された補正値Ｐ２が＋２％のときは＋２％＋１％＝＋３％に修正される。実行ステップＳ３では修正後の補正値Ｐ２’である＋３％に基づき、走行装置４の走行速度が制御される。同様に補正値Ｐ２が例えば－２％のときは－２％＋１％＝＋１％に修正される。実行ステップＳ３では修正後の補正値Ｐ２’の＋１％に基づき、走行装置４の走行速度が制御される。傾きθが所定の範囲より小さい場合は、例えば－１％などの修正値Ｐ６が決定される。

【0071】

実行ステップＳ３では、決定ステップＳ２で決定された補正値Ｐ２と、修正ステップＳ６で決定された修正値Ｐ６とを合算した値に基づき、走行装置４の走行速度が制御される。傾き演算ステップＳ５で得られる傾きθの値と予め設定される範囲との差が大きいほど、修正ステップＳ６で決定される修正値Ｐ６の絶対値を大きく設定することが望ましい。傾きθを目標となる範囲に短時間で近づけることが可能となる。

【0072】

クレーン１の姿勢情報Ｐ４に基づき修正値Ｐ６を決定するフィードバック制御１６を行うことで、クレーン１の姿勢を精度良く制御できる。フィードフォワード制御１５を実行していれば、例えば岸壁２の縁部２ａに対して水平部材５ａが直交する状態は基本的には維持される。車輪１１の滑りや、強風によってクレーン１が上下方向ｚを中心に傾くことがある。この傾きが図８に例示するフィードバック制御１６により解消できる。フィードバック制御１６により、クレーン１は車輪１１の滑り等の外乱があったとしても予め設定される姿勢を維持できるようになる。また経年変化によりレール３の湾曲等が変化した場合に、この変化に対応する状態でクレーン１の姿勢を制御できる。

【0073】

なお取得ステップＳ１から実行ステップＳ３に至る周期が、フィードバック制御によりクレーン１の姿勢を制御する構成であってもよい。取得ステップＳ１から実行ステップＳ３に至る周期のフィードバック制御と、図８に例示するフィードバック制御１６と組み合わせることができる。二つのフィードバック制御を組み合わせる場合であっても、上記と同程度の効果を得ることができる。

【0074】

制御機構７が書換ステップを行う構成を有していてもよい。書換ステップでは、修正ステップＳ６で得られる修正値Ｐ６に基づき、マップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２を制御機構７が書き換える。マップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２は修正後の補正値Ｐ２‘に書き換えられる。例えば修正値Ｐ６を修正ステップＳ６から取得する度に、マップ情報Ｐ３に格納されている補正値Ｐ２を修正後の補正値Ｐ２’に書き換える構成を制御機構７が有していてもよい。

【0075】

クレーン１の走行にともないマップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２が修正後の補正値Ｐ２’に書き換えられる。レール３の微細な変化にも対応できる状態に補正値Ｐ２が更新され続けるため、フィードフォワード制御の精度を向上するには有利である。基準線Ｌがコンテナ船９に基づき設定される場合は、マップ情報Ｐ３はこのコンテナ船９に対応した補正値Ｐ２’に書き換えられる。そのためクレーン１は、適切な補正値Ｐ２に基づいてフィードフォワード制御１５を実行できる。

【0076】

制御機構７が、修正値Ｐ６を区間Ｆごとに蓄積して、所定の区間Ｆに対応する複数の修正値Ｐ６に基づき、マップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２を書き換える構成を有していてもよい。修正値Ｐ６を区間Ｆごとに蓄積して、所定数の修正値Ｐ６が集まったとき、例えばこの修正値Ｐ６の平均値に基づき制御機構７がマップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２を書き換える。

【0077】

クレーン１を走行させると、修正ステップＳ６により修正値Ｐ６が区間Ｆごとに取得される。この修正値Ｐ６は例えば制御機構７の補助記憶部に記憶される。所定の区間Ｆで繰り返し補正値Ｐ２が修正される場合は、マップ情報Ｐ３に設定されている補正値Ｐ２が適切でない可能性がある。

【0078】

例えば区間Ｆ２で修正値Ｐ６が＋１％、－１％、±０％、－１％、－１％となる場合、修正値Ｐ６の平均値は－０．４％となる。この場合、書換ステップにおいて区間Ｆ２の補正値Ｐ２を－２％から－２．４％に書き換える。

【0079】

レール３の湾曲やスパンの変化など、経年変化があった場合であっても、これに対応したマップ情報Ｐ３を得ることができる。クレーン１の走行に応じてマップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２は精度の高い値に書き換えられる。クレーン１が荷役作業に伴い走行するほど、精度の高いフィードフォワード制御１５を行えるようになる。

【0080】

風雨の影響で車輪１１が意図せず滑る等の影響で修正値Ｐ６が、大きな値となる場合がある。例えば修正値Ｐ６が＋４％や－８％となる場合がある。このような値を排除するために、例えば修正値Ｐ６が±２％を超えるなど、所定の範囲を超える場合は書換ステップを行わない構成としてもよい。以下、この制御をフィルター制御ということがある。

【0081】

フィルター制御を行う構成により、レール３の湾曲や地盤の変化に基づく要因が修正後の補正値Ｐ２’に反映されて、台風や地震等の突発的な事象に基づく要因が修正後の補正値Ｐ２’に反映され難い状態となる。精度の高いフィードフォワード制御１５を行うためのマップ情報Ｐ３を取得するには有利である。

【0082】

書換ステップを利用して、マップ情報Ｐ３を作成してもよい。例えば初期のマップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２をすべて±０％とする状態で、クレーン１の走行を繰り返す。修正ステップＳ６において修正値Ｐ６が得られる。書換ステップにおいて、修正値Ｐ６に基づき初期のマップ情報Ｐ３の補正値Ｐ２を書き換えることでマップ情報Ｐ３が作成される。以後は、書換ステップを利用してマップ情報Ｐ３を適宜更新していけばよい。

【0083】

書換ステップを利用してマップ情報Ｐ３を作成する構成により、マップ情報Ｐ３を作成するための測量等の事前作業が不要となる。

【0084】

岸壁２には複数のクレーン１が配置されることが多い。同一のレール３の上を走行する複数のクレーン１が、マップ情報Ｐ３を共有する構成を有していてもよい。また書換ステップにより更新されたマップ情報Ｐ３を複数のクレーン１で共有してもよい。クレーン１は書換ステップにより更新されたマップ情報Ｐ３を、同一のレール３の上を走行する他のクレーン１に送信する構成を有していてもよい。

【0085】

図１１に例示するようにコンテナ船９が岸壁２の縁部２ａに対して、傾いた状態で係留されている場合であっても、クレーン１は効率よく荷役を行うことができる。傾いたコンテナ船９に対応するマップ情報Ｐ３が予め設定されている場合、クレーン１の水平部材５ａがコンテナ８の長手方向と直交する状態を維持したまま、クレーン１はレール３に沿って走行できる。または傾いたコンテナ船９の中心線に対応する基準線Ｌを設定して、フィードバック制御１６および書換ステップを実行して、マップ情報Ｐ３を更新してもよい。マップ情報Ｐ３が更新された後は、コンテナ８に合う状態の姿勢を維持しながらクレーン１は走行できる。図１１では説明のため各区間Ｆにおけるクレーン１の姿勢を破線で示している。

【0086】

クレーン１は、荷役対象の荷物に対して任意の姿勢を維持したまま走行できる。クレーン１の荷役効率を向上するには有利である。

【0087】

本発明のクレーンおよびその制御方法は、レール３の上を走行するクレーンに限らず、タイヤ式のクレーンにも適用できる。タイヤが接触する走行面の傾斜や凹凸に対応して、クレーンの姿勢を制御することが可能となる。

【符号の説明】

【0088】

１ クレーン
２ 岸壁
３ レール
３ａ 第一レール
３ｂ 第二レール
４ 走行装置
４ａ 第一走行装置
４ｂ 第二走行装置
５ 構造体
５ａ 水平部材
６ トロリ
７ 制御機構
８ コンテナ
９ コンテナ船
１０ シャシ
１１ 車輪
１１ａ 踏面
１１ｂ フランジ
１２ モータ
１３ 位置検出機構
１４ 姿勢測定機構
１５ フィードフォワード制御
１６ フィードバック制御
ｗ１ （踏面の）長さ
ｗ２ （レールの）長さ
Ｐ１ 位置情報
Ｐ２ 補正値
Ｐ２‘ 修正後の補正値
Ｐ３ マップ情報
Ｐ４ 姿勢情報
Ｐ５ 座標情報
Ｐ６ 修正値
Ｆ１－５ 区間
Ｓ１ 取得ステップ
Ｓ２ 決定ステップ
Ｓ３ 実行ステップ
Ｓ４ 第二取得ステップ
Ｓ５ 傾き演算ステップ
Ｓ６ 修正ステップ
Ｌ 基準線
ｘ 横行方向
ｙ 走行方向
ｚ 上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】