特許 7445545 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-28

(45)【発行日】2024-03-07

(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 20060101AFI20240229BHJP

【ＦＩ】

B66C13/22 Y

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020116877

(22)【出願日】2020-07-07

(65)【公開番号】P2022014528

(43)【公開日】2022-01-20

【審査請求日】2022-12-01

(73)【特許権者】

【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】小松 嵩幸

【審査官】長尾 裕貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１１２５２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１３３５７７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭６３－２０３４８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６１４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０８２６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４３５８０２０（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０９０２４０６３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １３／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

横行方向に延設されるガーダを有する脚構造体と、この脚構造体の下端に設置されていて横行方向を直角に横断する走行方向に沿って移動可能に構成される複数の走行装置と、前記ガーダに沿って横行方向に移動可能に構成されるトロリと、このトロリからワイヤロープで懸吊される吊具とを備えるクレーンにおいて、
横行方向または走行方向の少なくとも一方を中心軸とする前記トロリの傾きを制御する調整機構を備えていて、
それぞれの前記走行装置が空気入りタイヤを有していて、
前記調整機構が、前記空気入りタイヤに気体を供給する気体供給源と、前記空気入りタイヤの内部と外部とを連通して気体の出入りを行える連通口とを備えることを特徴とする門型クレーン。

【請求項2】

横行方向に延設されるガーダを有する脚構造体と、この脚構造体の下端に設置されていて横行方向を直角に横断する走行方向に沿って移動可能に構成される複数の走行装置と、前記ガーダに沿って横行方向に移動可能に構成されるトロリと、このトロリからワイヤロープで懸吊される吊具とを備えるクレーンにおいて、
横行方向または走行方向の少なくとも一方を中心軸とする前記トロリの傾きを制御する調整機構を備えていて、
それぞれの前記走行装置が空気入りタイヤを有していて、
前記調整機構が、一方の前記空気入りタイヤから他方の前記空気入りタイヤに気体を移動させるパイプを有することを特徴とする門型クレーン。

【請求項3】

横行方向に延設されるガーダを有する脚構造体と、この脚構造体の下端に設置されていて横行方向を直角に横断する走行方向に沿って移動可能に構成される複数の走行装置と、前記ガーダに沿って横行方向に移動可能に構成されるトロリと、このトロリからワイヤロープで懸吊される吊具とを備えるクレーンにおいて、
横行方向または走行方向の少なくとも一方を中心軸とする前記トロリの傾きを制御する調整機構を備えていて、前記調整機構は降下した前記吊具の位置合わせを行う構成を有していて、
前記調整機構が、前記トロリに設置されて前記トロリの少なくとも一部を上下方向に移動させる昇降部で構成されることを特徴とする門型クレーン。

【請求項4】

横行方向に延設されるガーダを有する脚構造体と、この脚構造体の下端に設置されていて横行方向を直角に横断する走行方向に沿って移動可能に構成される複数の走行装置と、前記ガーダに沿って横行方向に移動可能に構成されるトロリと、このトロリからワイヤロープで懸吊される吊具とを備えるクレーンの制御方法において、
横行方向または走行方向の少なくとも一方を中心軸とする前記トロリの傾きを調整することで、前記トロリから吊り下げられる前記吊具の位置合わせを行う構成を有していて、
それぞれの前記走行装置が空気入りタイヤを有していて、前記空気入りタイヤの内部の圧力を調整することで前記空気入りタイヤを変形させて、前記トロリの傾きを調整することを特徴とするクレーンの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トロリからワイヤロープで懸吊される吊具を備えるクレーンおよびその制御方法に関するものであり、詳しくは吊具の位置合わせを精度良く行え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】

門型クレーンにより荷役対象であるコンテナの位置合わせを行う方法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には、位置合わせを行う際に走行させる門型クレーンの加速度および最高速度を抑制することで、コンテナの揺れを抑制しつつ位置合わせを行う方法が開示されている。

【0003】

門型クレーンが走行する走行面の傾きや、コンテナの重量の影響による門型クレーンの重心位置の偏りや、門型クレーンのタイヤの空気圧の低下などにより、門型クレーン自体が傾いていることがあった。門型クレーンが傾いている場合、コンテナの降下にともないコンテナが水平方向にずれてしまう不具合があった。コンテナの位置合わせを精度良く行うことが困難であった。

【0004】

降下させたコンテナのずれを修正するために門型クレーンやトロリを移動させると、コンテナに振れが発生する不具合があった。この振れが止まるのを待ってコンテナを着床させていたので荷役効率が低下していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】日本国特開２００２－０１２３８９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、その目的は吊具の位置合わせを精度良く行え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は、
横行方向に延設されるガーダを有する脚構造体と、この脚構造体の下端に設置されていて横行方向を直角に横断する走行方向に沿って移動可能に構成される複数の走行装置と、前記ガーダに沿って横行方向に移動可能に構成されるトロリと、このトロリからワイヤロープで懸吊される吊具とを備えるクレーンにおいて、横行方向または走行方向の少なくとも一方を中心軸とする前記トロリの傾きを制御する調整機構を備えていて、それぞれの前記走行装置が空気入りタイヤを有していて、前記調整機構が、前記空気入りタイヤに気体を供給する気体供給源と、前記空気入りタイヤの内部と外部とを連通して気体の出入りを行える連通口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の制御方法は、横行方向に延設されるガーダを有する脚構造体と、この脚構造体の下端に設置されていて横行方向を直角に横断する走行方向に沿って移動可能に構成される複数の走行装置と、前記ガーダに沿って横行方向に移動可能に構成されるトロリと、このトロリからワイヤロープで懸吊される吊具とを備えるクレーンの制御方法において、横行方向または走行方向の少なくとも一方を中心軸とする前記トロリの傾きを調整することで、前記トロリから吊り下げられる前記吊具の位置合わせを行う構成を有していて、それぞれの前記走行装置が空気入りタイヤを有していて、前記空気入りタイヤの内部の圧力を調整することで前記空気入りタイヤを変形させて、前記トロリの傾きを調整することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、トロリの傾きを調整することでトロリからワイヤロープで吊り下げられる吊具の位置合わせを行える。吊具の位置合わせを精度良く行うには有利である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】門型クレーンを斜視で例示する説明図である。

【図2】調整機構を例示する説明図である。

【図3】走行面の傾斜により門型クレーンが傾いた状態を例示する説明図である。

【図4】調整機構によりガーダが水平に調整されている状態を例示する説明図である。

【図5】目標位置に対して吊具の位置が横行方向にずれている状態を例示する説明図である。

【図6】調整機構によりガーダが走行方向を中心軸として傾けられている状態を例示する説明図である。

【図7】目標位置に対して吊具の位置が走行方向にずれている状態を例示する説明図である。

【図8】調整機構によりガーダが横行方向を中心軸として傾けられている状態を例示する説明図である。

【図9】調整機構の変形例を例示する説明図である。

【図10】調整機構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に例示するようにクレーン１は、脚構造体２と、この脚構造体２の下端に設置される複数の走行装置３とを備えている。脚構造体２は、横行方向ｘに延設されるガーダ４と、ガーダ４の横行方向ｘにおける両端から下方に向かって延設される柱状部材５とを有している。

【0013】

この実施形態では一対のガーダ４と、ガーダ４を支持する四本の柱状部材５とを脚構造体２は有している。脚構造体２の下端には四つの走行装置３が設置されている。それぞれの走行装置３は空気入りタイヤ６を二つずつ有している。走行装置３は走行方向ｙに沿ってクレーン１を走行させることができる。

【0014】

クレーン１は、ガーダ４に沿って横行方向ｘに移動可能に構成されるトロリ７と、トロリ７からワイヤロープ８により懸吊される吊具９とを備えている。吊具９は例えばコンテナ１０を把持するスプレッダで構成される。

【0015】

本発明のクレーン１は図１に例示する門型クレーンに限らない。クレーン１は少なくともガーダ４とトロリ７を有していればよく、例えば岸壁クレーンや天井クレーンで構成されてもよい。

【0016】

図２に例示するようにクレーン１は、横行方向ｘまたは走行方向ｙの少なくとも一方を中心軸とするトロリ７の傾きを制御する調整機構１１を備えている。この実施形態では調整機構１１は、脚構造体２に設置される気体供給源１２と、空気入りタイヤ６の内部と外部とを連通して気体の出入りを行える連通口１３とを備えている。気体供給源１２と連通口１３とは、パイプ１４で連結されている。この実施形態ではそれぞれの空気入りタイヤ６の連通口１３は、互いに並列となる状態でパイプ１４を介して気体供給源１２に連結されている。

【0017】

気体供給源１２は、加圧気体を充填されたタンクやコンプレッサで構成される。気体供給源１２は、クレーン１の機械室１５の内部に配置することができる。図２では説明のため気体供給源１２を破線で示している。気体供給源１２が設置される場所は上記に限らず、柱状部材５や走行装置３などクレーン１の任意の場所に設置できる。

【0018】

連通口１３は、空気入りタイヤ６の車軸の側面から空気入りタイヤ６の内部に連通する構成を有している。連通口１３にはパイプ１４を介して排出用バルブ１６が連結されている。排出用バルブ１６の開放により、空気入りタイヤ６の内部の気体が大気中に放出される。排出用バルブ１６の開閉制御により、空気入りタイヤ６の内部の圧力を減少させることが可能となる。

【0019】

気体供給源１２と連通口１３とを連結するパイプ１４には、供給用バルブ１７が配置されている。供給用バルブ１７の開放により、気体供給源１２から空気入りタイヤ６の内部に気体が供給される。供給用バルブ１７の開閉制御により、空気入りタイヤ６の内部の圧力を増加させることができる。

【0020】

調整機構１１の構成は上記に限らず、空気入りタイヤ６の内部の圧力の増減を制御できる構成を有していればよい。排出用バルブ１６と供給用バルブ１７とが一つのバルブで構成されてもよい。例えば気体供給源１２を構成するコンプレッサを動作させるとともに供給用バルブ１７を開放することで空気入りタイヤ６の内部の圧力を増加させて、コンプレッサを停止させるとともに供給用バルブ１７を開放することで空気入りタイヤ６の内部の圧力を減少させる構成にしてもよい。

【0021】

調整機構１１は全ての空気入りタイヤ６の内部の圧力を能動的に制御できる構成を有していることが望ましい。調整機構１１が複数の空気入りタイヤ６のうち一部の空気入りタイヤ６の内部の圧力を能動的に制御できる構成を有していてもよい。

【0022】

気体供給源１２が空気入りタイヤ６に供給する気体は、空気の他、窒素ガスなど他の成分で構成される気体でもよい。気体供給源１２を構成するコンプレッサや、排出用バルブ１６および供給用バルブ１７の開閉を制御する制御部１８を調整機構１２が備えていてもよい。この場合に制御部１８は、有線または無線で構成される信号線でコンプレッサ等に接続される。クレーン１の走行等を制御する制御機構を、制御部１８として利用する構成にしてもよい。

【0023】

空気入りタイヤ６と同数の気体供給源１２を調整機構１１が有していて、一つの空気入りタイヤ６に一つの気体供給源１２がそれぞれパイプ１４で連結される構成にしてもよい。

【0024】

調整機構１１が気体供給源１２を有さない構成でもよい。パイプ１４に設置されている供給用バルブ１７等の開閉を制御することで、一方の空気入りタイヤ６から他方の空気入りタイヤ６に気体を移動させる構成にしてもよい。排出用バルブ１６および供給用バルブ１７は、開閉を制御される逆止弁で構成されてもよく、開度を制御できるバルブで構成されてもよい。

【0025】

図３に例示するようにクレーン１の走行面１９が傾斜している場合がある。図３では横行方向ｘに沿って高さが変化する状態で走行面１９が傾斜している。走行面１９の傾斜にともないクレーン１も傾斜する。クレーン１のガーダ４およびトロリ７は走行方向ｙを中心軸として傾く状態となる。クレーン１が傾くと、低くなる側の空気入りタイヤ６に発生する荷重が増大して、空気入りタイヤ６が潰れてクレーン１の傾きが増加することがある。図３では説明のため上下方向ｚが鉛直方向と一致する座標系における横行方向ｘを破線で示している。またクレーン１を中心とする座標系において、ガーダ４と直交する垂線Ｐを一点鎖線で示している。図示している垂線Pはトロリ７を通る。

【0026】

図３に例示するようにトロリ７の位置合わせを行う場合、クレーン１を中心とする座標系においてコンテナ１０を載置する予定である目標位置の真上となる位置にトロリ７を移動させる。このときトロリ７を通る垂線Ｐが目標位置と一致する状態となる。例えばクレーン１がオペレータにより遠隔操作される場合、トロリ７に設置されたカメラからの画像にはトロリ７の真下に目標位置がある状態となる。

【0027】

トロリ７の位置合わせが完了した後にコンテナ１０を降下させると、コンテナ１０は垂線Ｐから横行方向ｘにずれていく。吊具９の上面に設置されている複数のシーブにワイヤロープ８をかけ回すことで、吊具９はトロリ７から懸吊されている。そのためコンテナ１０を把持する吊具９は、トロリ７から鉛直方向に沿って降下する。コンテナ１０は垂線Ｐに沿って降下せず、目標位置からずれてしまう。トロリ７に設置されたカメラからの画像が遠隔用モニタに表示されている場合、このモニタを確認しながらクレーン１を操作しているオペレータは、吊具９に把持されているコンテナ１０を真下に降下させる作業を行っていると思っている。しかしコンテナ１０は降下にともない横行方向ｘに移動して目標位置に合わない状態となる。

【0028】

このような場合、走行面１９の傾斜の下方側となる空気入りタイヤ６に調整機構１１により気体を供給する。また走行面１９の傾斜の上方側となる空気入りタイヤ６から調整機構１１により気体を排出する。図４に例示するように調整機構１１により空気入りタイヤ６の内部の圧力を調整することで、ガーダ４が横行方向ｘと一致する水平な状態となる。これにともないトロリ７の移動方向も横行方向ｘと一致する水平な状態となる。つまり走行方向ｙを中心軸とするガーダ４およびトロリ７の傾きが調整機構１１により調整される。

【0029】

ガーダ４等が水平状態となるため、ガーダ４の垂線Ｐは鉛直方向と平行となる。コンテナ１０を降下させると、コンテナ１０は横行方向ｘに移動することなく垂線Ｐに沿って降下する。ガーダ４等が水平な状態であれば目標位置の真上となる位置にトロリ７を移動させると、吊具９に把持されているコンテナ１０を精度良く目標位置に到達させることが可能となる。トロリ７および吊具９の位置合わせを精度良く行うには有利である。

【0030】

コンテナ１０を把持していない吊具９のみを目標位置に移動させる場合も上記と同様であり、吊具９の位置合わせを精度良く行うことができる。

【0031】

ガーダ４またはトロリ７の少なくとも一方に傾斜計が設置される構成にしてもよい。調整機構１１によりトロリ７等を精度良く水平な状態とするには有利である。

【0032】

クレーン１を遠隔操作する場合に、クレーン１の走行およびトロリ７の横行による位置合わせを自動制御で行い、オペレータは吊具９の昇降のみを操作する構成とすることがある。クレーン１の走行およびトロリ７の横行の自動制御中に、調整機構１１による空気入りタイヤ６の内部の圧力の調整を行っておく構成にしてもよい。オペレータが遠隔操作により吊具９を降下させるときには、ガーダ４等が水平な状態であり且つトロリ７の位置合わせがすでに完了している状態にできる。つまり吊具９の位置合わせが精度良く行われている状態となる。吊具９の降下にともなう位置ずれが発生せず吊具９の位置の修正が不要となるため、オペレータは吊具９の昇降操作のみで荷役作業を完了できる。クレーン１の荷役効率を向上するには有利である。

【0033】

図５に例示するように走行面１９が水平であって吊具９の位置が目標位置からずれている場合に、調整機構１１を利用することもできる。トロリ７の位置合わせを完了したあとでも、コンテナ１０の位置の微小な調整が必要となる場合がある。トロリ７を再度移動させて位置合わせを行うと、トロリ７から懸吊されている吊具９に振れが発生して荷役効率が低下することがある。

【0034】

図６に例示するように調整機構１１により、横行方向ｘにおける一方側の空気入りタイヤ６の内部の気体を排出してこの空気入りタイヤ６を潰れるように変形させる。空気入りタイヤ６の変形により、ガーダ４が走行方向ｙを中心軸として傾く。横行方向ｘにおいて傾いたガーダ４の下がっている方向に吊具９が移動する。トロリ７を再度移動させて位置合わせ行う場合よりも吊具９に発生する振れを抑制できる。微小な位置合わせを行うには有利である。

【0035】

調整機構１１によりトロリ７を積極的に傾けることで、降下した吊具９の微小な位置合わせを行うことができる。走行面１９が傾斜している場合であっても同様に、調整機構１１により吊具９の微小な位置合わせを行うことができる。

【0036】

図７に例示するように、吊具９の位置が目標位置から走行方向ｙにずれている場合であっても、上記と同様に調整機構１１を利用できる。図８に例示するように走行方向ｙに沿って並ぶ空気入りタイヤ６の内部の圧力を調整することで、横行方向ｘを中心軸とするトロリ７の傾きを調整できる。例えば図８の右方側の空気入りタイヤ６の内部の気体を排出して、図８の左方側の空気入りタイヤ６の内部に気体を供給して、トロリ７の傾きを調整できる。図８の右方側または左方側の一方の空気入りタイヤ６の圧力のみを制御して、トロリ７の傾きを調整してもよい。

【0037】

クレーン１を走行方向ｙに走行させて位置合わせを行う場合、微小な調整は極めて難しい。例えば吊具９の位置が目標位置から走行方向ｙに５ｃｍずれている場合、停止しているクレーン１を５ｃｍ走行させてブレーキをかける制御により位置合わせを行うことは困難であった。また吊具９に走行方向ｙに沿った振れが発生する不具合があった。そのため従来は一度クレーン１を５ｍなど大きく移動させた後に、再度目標位置に向かって走行させてブレーキをかけるタイミングを制御することで位置合わせを行っていた。つまり従来はクレーン１の位置合わせをやり直していた。

【0038】

これに対して調整機構１１により走行方向ｙにおける吊具９の位置合わせを行う場合は、吊具９に発生する振れを抑制でき、且つ短時間で吊具９の位置の微小な調整が可能となる。

【0039】

調整機構１１により空気入りタイヤ６の内部の圧力を制御できるので、経年劣化により空気入りタイヤ６の圧力が減少する不具合を回避することも可能となる。調整機構１１を備える構成により、空気入りタイヤ６の内部の圧力が常時監視されている状態と同様の状態となる。複数の空気入りタイヤ６の圧力をチェックするメンテナンス作業が不要となる。

【0040】

調整機構１１は空気入りタイヤ６の内部の圧力を調整する構成に限定されない。横行方向ｘまたは走行方向ｙの少なくとも一方を中心軸とするトロリ７の傾きを制御できる構成を有していればよい。図９に例示するように調整機構１１は、トロリ７の少なくとも一部を上下方向ｚに移動させる昇降部２０で構成されてもよい。

【0041】

この実施形態では平面視でトロリ７の四隅となる位置に昇降部２０がそれぞれ設置されている。昇降部２０は例えば油圧シリンダやエアシリンダや電動アクチュエータで構成される。昇降部２０はトロリ７の下面に設置されていて、伸長するとガーダ４と接触してトロリ７を上方に持ち上げる構成を有している。四つの昇降部２０の伸縮を独立して制御することで、トロリ７を横行方向ｘおよび走行方向ｙのいずれにも傾けることができる。

【0042】

昇降部２０で構成される調整機構１１はトロリ７を直接的に傾ける構成であるため、比較的小さな動力でトロリ７の傾きを調整できる。また比較的短時間でトロリ７を傾けることが可能となるため、調整機構１１による吊具９の位置合わせの応答速度を向上できる。

【0043】

図１０に例示するように昇降部２０が、モータとこのモータにより回転するクランク２１とを組み合わせる構成であってもよい。クランク２１の回転により昇降部２０は上下方向ｚに伸縮する。図１０の左方側に示す状態からクランク２１を回転させると、図１０の右方側に示すように昇降部２０が伸長する。クランク２１の回転によりトロリ７の一部を上下方向ｚに移動させることができる。

【0044】

調整機構１１が昇降部２０で構成されるなど、空気入りタイヤ６の内部の圧力を調整する構成でない場合は、走行装置３が空気入りタイヤ６を有さない構成にしてもよい。例えば走行装置３が鉄製の車輪を有する構成にできる。

【0045】

昇降部２０はトロリ７に設置される構成に限らない。走行装置３と柱状部材５との間や、走行装置３自体に昇降部２０が設置される構成としてもよい。脚構造体２を構成する柱状部材５の途中部分や、柱状部材５とガーダ４との間に昇降部２０が設置される構成としてもよい。昇降部２０によりガーダ４とともにトロリ７を傾けることができる。ガーダ４を傾ける構成である場合は、調整機構１１による傾きが調整された後であっても、トロリ７を横行方向ｘに移動させることができる。

【符号の説明】

【0046】

１ クレーン
２ 脚構造体
３ 走行装置
４ ガーダ
５ 柱状部材
６ 空気入りタイヤ
７ トロリ
８ ワイヤロープ
９ 吊具
１０ コンテナ
１１ 調整機構
１２ 気体供給源
１３ 連通口
１４ パイプ
１５ 機械室
１６ 排出用バルブ
１７ 供給用バルブ
１８ 制御部
１９ 走行面
２０ 昇降部
２１ クランク
ｘ 横行方向
ｙ 走行方向
ｚ 上下方向
Ｐ 垂線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】