JP2009023816A - クレーン装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止しつつ、他のレーンへ移動する直角走行を行うことを可能とする。
【解決手段】集電装置11により、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力をレーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触で集電し、給電装置1により、集電装置11で集電した供給電力を各電動機20〜22の動作電力1Aとして供給し、蓄電装置4により、動作電力1Aの一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には供給電力の切り離しに応じて停止される給電装置1からの動作電力1Aに代えて当該蓄電電力4Aを走行電動機21へ供給する。
【選択図】 図1
【解決手段】集電装置11により、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力をレーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触で集電し、給電装置1により、集電装置11で集電した供給電力を各電動機20〜22の動作電力1Aとして供給し、蓄電装置4により、動作電力1Aの一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には供給電力の切り離しに応じて停止される給電装置1からの動作電力1Aに代えて当該蓄電電力4Aを走行電動機21へ供給する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、クレーン装置に関し、特に電動機を駆動することによりコンテナターミナルでコンテナの荷役を行う門型のクレーン装置に関する。
コンテナターミナルにおいて、船舶やトレーラーに対するコンテナの積み降ろしなどの荷役を行う門型のクレーン装置では、複数の電動機を用いて、荷物の昇降、さらには架台の走行や横行などの動作を行う。これら電動機へ動作電力を供給する方式として、エンジン駆動発電方式がある(例えば特許文献1など参照)。このエンジン駆動発電方式は、ディーゼルエンジンで発電機を駆動するエンジン発電装置を用いて必要な電力を発電し各電動機へ供給する構成となっている。
一方、電動機へ動作電力を供給する他の方式として、地上給電方式がある。この地上給電方式は、コンテナターミナルに予め区画されたレーンごとに電源装置を配置し、この電源装置からの供給電力を各電動機へ供給する構成となっている。
また、コンテナターミナルにおいて用いられる門型のクレーン装置は、レーン内の走行だけでなく他のレーンへの移動も考慮する必要がある。この場合、地上給電方式では、同一レーン内を走行している場合には問題なく給電されるが、他のレーンへクレーン装置を移動させる直角走行時には、当該レーンの電源装置からの供給電力が切り離されてしまう。このため、クレーン装置に小型のエンジン発電装置を搭載し、直角走行時にはこのエンジン発電装置により動作電力を供給する技術も提案されている(例えば、特許文献2,3など参照)。
しかしながら、このような従来技術では、地上給電方式とエンジン駆動発電方式を組み合わせた方式を採用しているため、ディーゼルエンジンからの排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止することができないという問題点があった。
すなわち、同一レーン内を走行している場合には地上給電方式が用いられるため排ガスや騒音による環境への影響を回避できるものの、他のレーンへ移動する直角走行時にはエンジン駆動発電方式が用いられるため、小規模なディーゼルエンジンであっても、排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止することはできない。
すなわち、同一レーン内を走行している場合には地上給電方式が用いられるため排ガスや騒音による環境への影響を回避できるものの、他のレーンへ移動する直角走行時にはエンジン駆動発電方式が用いられるため、小規模なディーゼルエンジンであっても、排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止することはできない。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止しつつ、他のレーンへ移動する直角走行を行うことが可能なクレーン装置を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかるクレーン装置は、主巻電動機を駆動することにより前記コンテナターミナル内の所望レーンでコンテナの巻上げ下げを行うとともに、走行電動機を駆動することによりコンテナターミナル内を自走する門型のクレーン装置であって、前記レーンごとに設けられている電源装置からの供給電力を前記レーンに沿って延設された高周波ケーブルから非接触で集電する集電装置と、前記集電装置で集電した供給電力を前記主巻電動機および前記走行電動機へ動作電力として供給する給電装置と、前記動作電力の一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には前記供給電力の切り離しに応じて停止される前記給電装置からの動作電力に代えて当該蓄電電力を走行電動機へ供給する蓄電装置とを備えている。
この際、蓄電装置で、動作電力の一部に加え、電動機で発生した回生電力を蓄電するようにしてもよい。
本発明によれば、集電装置により、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置からの供給電力をレーンに沿って延設された高周波ケーブルから非接触で集電し、給電装置により、集電装置で集電した供給電力を各電動機の動作電力として供給し、蓄電装置により、動作電力の一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には供給電力の切り離しに応じて停止される給電装置からの動作電力に代えて当該蓄電電力を走行電動機へ供給するようにしたので、直角走行時には、蓄電装置の蓄電電力により走行電動機が駆動されて他のレーンへ移動することになる。
これにより、クレーン装置に対する電源装置からの供給電力が停止した場合でも、エンジン発電装置を必要とすることなく、他のレーンへ直角走行することができる。このため、エンジン発電装置のディーゼルエンジンによる排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止しつつ、他のレーンへ移動する直角走行を行うことが可能となる。
したがって、多くのレーンが設けられているコンテナターミナルであっても、クレーン装置のレーン間の移動により、レーンより少ない数のクレーン装置で効率よく荷役を行うことができるという高い作業性能やコストパフォーマンスと、クレーン装置による排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止できるという低い環境負荷とを両立でき、極めて高い環境効率を有するコンテナターミナルを実現することが可能となる。
したがって、多くのレーンが設けられているコンテナターミナルであっても、クレーン装置のレーン間の移動により、レーンより少ない数のクレーン装置で効率よく荷役を行うことができるという高い作業性能やコストパフォーマンスと、クレーン装置による排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止できるという低い環境負荷とを両立でき、極めて高い環境効率を有するコンテナターミナルを実現することが可能となる。
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図である。
このクレーン装置100は、地上給電方式により給電された電力で、主巻電動機を駆動することによりコンテナターミナル内の所望レーンでコンテナの巻上げ下げを行うとともに、走行電動機を駆動することによりコンテナターミナル内を自走する門型のクレーン装置である。
クレーン装置100には、主な構成として、集電装置11、給電装置1、主巻電動機20、走行電動機21、横行電動機22、インバータ(INV)31〜33、蓄電装置4、コントローラ5、および共通母線10が設けられている。
クレーン装置100には、主な構成として、集電装置11、給電装置1、主巻電動機20、走行電動機21、横行電動機22、インバータ(INV)31〜33、蓄電装置4、コントローラ5、および共通母線10が設けられている。
本実施の形態は、集電装置11により、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力をレーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触で集電し、給電装置1により、集電装置11で集電した供給電力を電動機20〜22へ動作電力1Aとして供給し、蓄電装置4により、動作電力1Aの一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際、供給電力の切り離しに応じて停止される給電装置1からの動作電力1Aに代えて当該蓄電電力4Aを走行電動機21へ供給するようにしたものである。
次に、本実施の形態にかかるクレーン装置の構成について詳細に説明する。以下では、当該レーンの電源装置から供給された電力を非接触給電方式により集電して電動機の動作電力として用いる場合を例として説明する。
まず、図1を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置の電気的構成について説明する。
集電装置11は、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力を、レーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触集電方式により集電する機能を有している。非接触集電方式については、1次コイルおよび2次コイルの間の電磁誘導作用を利用した公知の技術を用いればよい。具体的には、電源装置7において高周波に変換した供給電力を、地上Gに埋設された高周波ケーブル8A(1次コイル)に供給しておき、クレーン装置100の集電装置11に設けられているピックアップコイル(2次コイル)を高周波ケーブル8Aに近接させ、ピックアップコイルに発生した高周波電流を整流すれば電力が得られる。
集電装置11は、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力を、レーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触集電方式により集電する機能を有している。非接触集電方式については、1次コイルおよび2次コイルの間の電磁誘導作用を利用した公知の技術を用いればよい。具体的には、電源装置7において高周波に変換した供給電力を、地上Gに埋設された高周波ケーブル8A(1次コイル)に供給しておき、クレーン装置100の集電装置11に設けられているピックアップコイル(2次コイル)を高周波ケーブル8Aに近接させ、ピックアップコイルに発生した高周波電流を整流すれば電力が得られる。
給電装置1は、DC/AC変換器(図示せず)を有し、集電装置11で得られた電源装置7からの供給電力を、所定電圧の三相交流に変換し、動作電力1Aとして共通母線10へ供給する機能を有している。
主巻電動機20は、コンテナの昇降を行うための交流電動機である。
走行電動機21は、通常の荷役時にレーンに沿った順方向Xでの走行、および他のレーンへの移動時にレーンと直交する直角方向Yへの走行、すなわち直角走行を行うための交流電動機である。
横行電動機22は、吊り上げたコンテナを直角方向Yに沿って水平に搬送する動作、すなわち横行を行うための交流電動機である。
主巻電動機20は、コンテナの昇降を行うための交流電動機である。
走行電動機21は、通常の荷役時にレーンに沿った順方向Xでの走行、および他のレーンへの移動時にレーンと直交する直角方向Yへの走行、すなわち直角走行を行うための交流電動機である。
横行電動機22は、吊り上げたコンテナを直角方向Yに沿って水平に搬送する動作、すなわち横行を行うための交流電動機である。
インバータ31は、共通母線10上の動作電力1Aを回転速度に応じた周波数の交流電力に変換して主巻電動機20および走行電動機21へ供給するAC/AC変換器である。
インバータ32は、共通母線10上の動作電力1Aを回転速度に応じた周波数の交流電力に変換して横行電動機22へ供給するAC/AC変換器である。
インバータ33は、共通母線10上の動作電力1Aを回転速度に応じた周波数の交流電力に変換して照明装置、空調装置、あるいはコントローラ5などの制御装置を含む各種補機設備の電源として供給するAC/AC変換器である。
インバータ32は、共通母線10上の動作電力1Aを回転速度に応じた周波数の交流電力に変換して横行電動機22へ供給するAC/AC変換器である。
インバータ33は、共通母線10上の動作電力1Aを回転速度に応じた周波数の交流電力に変換して照明装置、空調装置、あるいはコントローラ5などの制御装置を含む各種補機設備の電源として供給するAC/AC変換器である。
蓄電装置4は、電池やコンデンサなどの蓄電池を内蔵する回路装置であり、交流を一旦直流に変換するインバータ31の直流回路区間、すなわちAC/DC変換器とDC/AC変換器の接続回路部分に出力された直流電力を蓄電池に蓄電する機能と、蓄電池に蓄電した蓄電電力(直流)をインバータ31から主巻電動機20へ供給する機能とを有している。インバータ31の直流回路区間に出力される電力としては、給電装置1からの動作電力のほかに、主巻電動機20から荷物の巻き下げ時に発生した回生電力があり、いずれか一方または両方が蓄電装置4へ蓄電される。
また、蓄電装置4は、他のレーンへ移動する際、レーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力が切り離されるため、これに応じて停止される給電装置1からの動作電力1Aに代えて当該蓄電電力4Aを走行電動機21、さらには共通母線10およびインバータ33を介して補機設備へ供給する機能を有している。
コントローラ5は、CPUなどのマイクロプロセッサとその周辺回路を有し、マイクロプロセッサまたは周辺回路に設けられたメモリからプログラムを読み込んで実行することにより、プログラムと上記ハードウェアとを協働させて、クレーン装置100全体を制御するための各種機能を有している。
コントローラ5の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチを介して検出した操作者の指令入力5Aに基づいて、各種コマンド3Aをやり取りすることによりインバータ31〜33を制御して、荷物の昇降、架台の走行、横行、直角走行などの運転を制御するクレーン運転機能がある。
コントローラ5の主な機能としては、操作レバーや操作スイッチを介して検出した操作者の指令入力5Aに基づいて、各種コマンド3Aをやり取りすることによりインバータ31〜33を制御して、荷物の昇降、架台の走行、横行、直角走行などの運転を制御するクレーン運転機能がある。
次に、図2および図3を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置の機械的構成について説明する。図2は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す平面図である。図3は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す側面図である。図4は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の集電装置の構成を示す平面図である。図5は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の集電装置の構成を示すV−V断面図である。
本実施の形態にかかるクレーン装置100は、全体として門型の枠体からなる架台6から構成されている。この架台6は、上部の梁6A、この梁6Aの両端を支える脚部6B、および脚部6Bを支える基台6Cから構成されている。基台6Cの下部には、台車6Dを介してタイヤ6Eが設けられている。タイヤ6Eは、この台車6Dにより走行方向をレーンに沿った順方向Xあるいはレーンに直交する直角方向Yへ変更自在に支持されている。
また、脚部6Bに挟まれた基台6Cの上部には、給電装置1や蓄電装置4などの電気機器を収納する機器ユニット6Gが設けられている。
また、脚部6Bに挟まれた基台6Cの上部には、給電装置1や蓄電装置4などの電気機器を収納する機器ユニット6Gが設けられている。
架台6の上部の梁6Aには、トロリー6Hが設けられており、このトロリー6Hに載置された横行電動機22を駆動することにより、トロリー6Hが梁6Aのレール上を直角方向Yへ走行する。また、トロリー6Hには、コンテナ9の上部を吊持するためのスプレッダー6Iがケーブル6Jを介して吊り下げられており、このトロリー6Hに載置された横行電動機22を駆動してケーブル6Jの巻き上げ下げを行うことにより、スプレッダー6Iが昇降する。この他、トロリー6Hには、オペレータが搭乗する指令室6Kやコントローラ5などの電気機器が設けられている。
集電装置11は、図3〜図5に示すように、基台6Cの外側下部であって、2つの台車6Dの間に、支持部材6Lおよびアーム6Mを介して地上Gの集電通路8と対向する位置に取り付けられている。この集電装置11で非接触給電方式により集電された電源装置7からの給電電力が給電装置1へ入力される。
また、集電通路8は、レーン71に沿って延設された溝8Bと、溝8B内に埋設された2本の高周波ケーブル8Aから構成されている。この高周波ケーブル8Aは遠端で互いに接続されており、非接触集電方式の1次コイルを形成している。
また、集電通路8は、レーン71に沿って延設された溝8Bと、溝8B内に埋設された2本の高周波ケーブル8Aから構成されている。この高周波ケーブル8Aは遠端で互いに接続されており、非接触集電方式の1次コイルを形成している。
図4および図5に示すように、集電装置11は、内部にピックアップコイル11Cを収納する箱状の本体11Aと、本体11Aの外側部4隅に回動自在に取り付けられた4つのタイヤ11Bから構成されている。アーム6Mは、その一端が支持部材6Lの端部に回動自在に取り付けられており、他端が本体11Aの上部に回動自在に取り付けられている。油圧シリンダ6Nは、その一端が支持部材6Lの側部に回動自在に取り付けられており、他端がアーム6Mの中程に回動自在に取り付けられている。
この際、クレーン装置100の通常走行時には、油圧回路(図示せず)を制御して、例えば油圧シリンダ6Nのロッド側とヘッド側の作動油をリザーバータンク(図示せず)などを介して連通させることにより、アーム6Mが支持部材6Lを支点として上下自在に回動する状態とする。これにより、集電装置11が自重で地上Gに接触して、集電通路8上をタイヤ11Bにより走行することになる。したがって、クレーン装置100の上下動が集電装置11に伝わらなくなるため、地上Gの起伏やクレーン装置100の揺れが発生しても集電装置11を集電通路8上を滑らかに走行させることができる。
また、直角走行開始時には、油圧回路(図示せず)を制御して、例えば油圧シリンダ6Nのロッド側へオイルポンプ(図示せず)から作動油を供給するとともに、ヘッド側の作動油をリザーバータンクへ戻してアーム6Mを引き上げることにより、集電装置11を地上Gから持ち上げればよく、直角走行終了後、新たなレーンで通常走行時を開始する際、油圧シリンダ6Nの内圧を低減すればよい。
また、直角走行開始時には、油圧回路(図示せず)を制御して、例えば油圧シリンダ6Nのロッド側へオイルポンプ(図示せず)から作動油を供給するとともに、ヘッド側の作動油をリザーバータンクへ戻してアーム6Mを引き上げることにより、集電装置11を地上Gから持ち上げればよく、直角走行終了後、新たなレーンで通常走行時を開始する際、油圧シリンダ6Nの内圧を低減すればよい。
なお、通常走行時、油圧シリンダ6Nの内圧をある程度高めることにより、アーム6Mを介して集電装置11を地上Gに押圧させてもよい。この際、所定以上の押圧が集電装置11に加わらないように、油圧シリンダ6Nのリリーフ弁により、油圧シリンダ6Nの内圧上限を調整すればよい。
また、集電装置11のタイヤ11Bの向きを変更可能な機構を設け、クレーン装置100の直角走行時にも、その走行方向に沿って集電装置11を走行可能としてもよい。これにより、直角走行時においても、通常走行時と同様に集電装置11を地上Gから持ち上げる必要がなくなる。
また、集電装置11のタイヤ11Bの向きを変更可能な機構を設け、クレーン装置100の直角走行時にも、その走行方向に沿って集電装置11を走行可能としてもよい。これにより、直角走行時においても、通常走行時と同様に集電装置11を地上Gから持ち上げる必要がなくなる。
次に、図6を参照して、本実施の形態にかかるクレーン装置が用いられるコンテナターミナルについて説明する。図6は、コンテナターミナルの構成例を示す平面図である。
コンテナターミナル70は、港の埠頭7Aに面して設けられており、埠頭7Aに配置されたコンテナクレーン7Cにより、船舶7Bに対するコンテナ9の積み降ろしが行われる。
コンテナターミナル70は、港の埠頭7Aに面して設けられており、埠頭7Aに配置されたコンテナクレーン7Cにより、船舶7Bに対するコンテナ9の積み降ろしが行われる。
コンテナターミナル70には、コンテナ9の長手方向すなわち順方向Xに沿って伸延する長方形のエリアからなるレーン71が複数設けられており、レーン71内を順方向Xにクレーン装置100が走行することにより、レーン71内に載置されているコンテナ9が効率よく仕分けされる。
各レーン71には、クレーン装置100に対して電源を供給する電源装置7が設けられており、電源装置7からの供給電力が高周波ケーブル8Aを介して非接触でクレーン装置100へ供給される。
各レーン71には、クレーン装置100に対して電源を供給する電源装置7が設けられており、電源装置7からの供給電力が高周波ケーブル8Aを介して非接触でクレーン装置100へ供給される。
コンテナターミナル70には、道路72側にゲート73が設けられており、トレーラー91はこのゲート73を通過してコンテナ9の搬入・搬出を行う。
レーン71には、トレーラー91の通路が設けられており、この通路に停車したトレーラー91に対して、クレーン装置100によるコンテナ9の積み降ろしが行われる。
クレーン装置100は、レーン71ごとに対応付けて配置してもよいが、他のレーン71へ移動させることにより効率よく荷役を行うことができる。このような場合、例えばクレーン装置100Aのように、順方向Xと直交する直角方向Yへ架台6を直角走行させる。
レーン71には、トレーラー91の通路が設けられており、この通路に停車したトレーラー91に対して、クレーン装置100によるコンテナ9の積み降ろしが行われる。
クレーン装置100は、レーン71ごとに対応付けて配置してもよいが、他のレーン71へ移動させることにより効率よく荷役を行うことができる。このような場合、例えばクレーン装置100Aのように、順方向Xと直交する直角方向Yへ架台6を直角走行させる。
[第1の実施の形態の動作]
次に、図7を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の動作について説明する。図7は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、コンテナを巻き上げた後に横行動作し、その後巻き下げてコンテナを載置し、その後クレーン装置100をレーン71の端部まで走行させて、他のレーンへ移動するため直角走行を行う場合を例として説明する。
次に、図7を参照して、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の動作について説明する。図7は、本発明の第1の実施の形態にかかるクレーン装置の動作例を示すタイミングチャートである。ここでは、コンテナを巻き上げた後に横行動作し、その後巻き下げてコンテナを載置し、その後クレーン装置100をレーン71の端部まで走行させて、他のレーンへ移動するため直角走行を行う場合を例として説明する。
[巻き上げ動作]
時刻T0において、オペレータ操作によりコンテナ9の巻き上げ指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより主巻電動機20の駆動を指示する。これにより主巻電動機20が回転動作してコンテナ9の巻き上げを開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから最大負荷電力Paまで上昇する。
時刻T0において、オペレータ操作によりコンテナ9の巻き上げ指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより主巻電動機20の駆動を指示する。これにより主巻電動機20が回転動作してコンテナ9の巻き上げを開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから最大負荷電力Paまで上昇する。
一方、給電装置1は、集電装置11で集電された地上Gの電源装置7からの供給電力に基づき、常時一定の定常電力Pを動作電力1Aとして出力している。したがって、負荷電力10Aが動作電力Pを上回る期間には、その不足分が蓄電電力4Aとして蓄電装置4から放電され、インバータ31を介して主巻電動機20へ供給される。
その後、コンテナ9の巻き上げ指令を示す指令入力5Aが停止された場合、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ31による主巻電動機20の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。これにより、負荷電力10Aが定常電力Pを下回る期間には、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
その後、コンテナ9の巻き上げ指令を示す指令入力5Aが停止された場合、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ31による主巻電動機20の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。これにより、負荷電力10Aが定常電力Pを下回る期間には、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
[横行動作]
続く時刻T1において、オペレータ操作によりコンテナ9の横行指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ32に対してコマンド3Aを送信することにより横行電動機22の駆動を指示する。これにより横行電動機22が回転動作してコンテナ9の横行を開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから負荷電力Pdまで上昇する。この際、負荷電力Pdは、定常電力Pを下回る値であるため、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
続く時刻T1において、オペレータ操作によりコンテナ9の横行指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ32に対してコマンド3Aを送信することにより横行電動機22の駆動を指示する。これにより横行電動機22が回転動作してコンテナ9の横行を開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから負荷電力Pdまで上昇する。この際、負荷電力Pdは、定常電力Pを下回る値であるため、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
その後、コンテナの横行指令を示す指令入力5Aが停止された場合、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ32による横行電動機22の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。これにより、負荷電力10Aが定常電力Pを下回るため、蓄電装置4に対する蓄電が継続される。
[巻き下げ動作]
次の時刻T2において、オペレータ操作によりコンテナの巻き下げ指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより主巻電動機20の駆動を指示する。これにより主巻電動機20が回転動作してコンテナの巻き下げを開始する。この際、コンテナ重量により主巻電動機20に回転力が加わるため主巻電動機20で大きな回生電力Pfが発生する。したがって、この回生電力Pfがインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
次の時刻T2において、オペレータ操作によりコンテナの巻き下げ指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより主巻電動機20の駆動を指示する。これにより主巻電動機20が回転動作してコンテナの巻き下げを開始する。この際、コンテナ重量により主巻電動機20に回転力が加わるため主巻電動機20で大きな回生電力Pfが発生する。したがって、この回生電力Pfがインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
その後、コンテナの巻き下げ指令を示す指令入力5Aが停止された場合、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ31による主巻電動機20の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。これにより、主巻電動機20からの回生電力Pfが停止されるものの、その余剰電力の一部により蓄電装置4に対する蓄電が継続される。
なお、蓄電装置4には、一般的な充放電制御装置が設けられており、蓄電電力4Aが所定の蓄電量まで達した満充電状態となった場合、この充放電制御装置により、蓄電装置4への蓄電が停止される。また、蓄電停止により余剰した回生電力Pfについては、抵抗器により熱エネルギーに変換するなどして処理すればよい。
なお、蓄電装置4には、一般的な充放電制御装置が設けられており、蓄電電力4Aが所定の蓄電量まで達した満充電状態となった場合、この充放電制御装置により、蓄電装置4への蓄電が停止される。また、蓄電停止により余剰した回生電力Pfについては、抵抗器により熱エネルギーに変換するなどして処理すればよい。
[走行動作]
続く時刻T3において、オペレータ操作により架台6の走行指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより走行電動機21の駆動を指示する。これにより走行電動機21が回転動作してレーン71に沿った架台6の走行を開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから負荷電力Pbまで上昇する。この際、負荷電力Pbは、定常電力Pを下回る値であるため、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
続く時刻T3において、オペレータ操作により架台6の走行指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより走行電動機21の駆動を指示する。これにより走行電動機21が回転動作してレーン71に沿った架台6の走行を開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから負荷電力Pbまで上昇する。この際、負荷電力Pbは、定常電力Pを下回る値であるため、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
その後、コンテナの走行指令を示す指令入力5Aが停止された場合、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ32による横行電動機22の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。これにより、負荷電力10Aが定常電力Pを下回るため、蓄電装置4に対する蓄電が継続される。
[直角走行動作]
クレーン装置100を異なるレーン71へ移動させる場合は、走行動作により架台6をレーン71の端部まで走行させた後、台車6Dを90度回動させて他のレーンまで架台6を直角走行させることになる。
時刻T4において、オペレータ操作により架台6の直角走行指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより走行電動機21の駆動を指示する。
クレーン装置100を異なるレーン71へ移動させる場合は、走行動作により架台6をレーン71の端部まで走行させた後、台車6Dを90度回動させて他のレーンまで架台6を直角走行させることになる。
時刻T4において、オペレータ操作により架台6の直角走行指令を示す指令入力5Aが入力された場合、コントローラ5は、インバータ31に対してコマンド3Aを送信することにより走行電動機21の駆動を指示する。
これに応じて、架台6が直角走行を開始した際、当該クレーン装置100の集電装置11が当該レーン71に設けられている集電通路8から離脱し、地上給電が停止されて給電装置1から共通母線10へ供給される動作電力1Aがゼロとなるため、蓄電装置4の蓄電電力4Aが放電され、インバータ31を介して走行電動機21や共通母線10へ動作電力として供給される。
これにより、走行電動機21が回転動作してレーン71とは直交する直角方向Yへ架台6の直角走行を開始するため、共通母線10にかかる負荷電力10Aは、通常時の負荷電力Peから負荷電力Pcまで上昇する。
その後、架台6が新たなレーン71まで直角走行し、当該レーン71の集電通路8からの供給電力を集電装置11が集電可能な位置へ復帰した時点で、直角走行指令を示す指令入力5Aが停止される。これにより、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ31による走行電動機21の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。
その後、架台6が新たなレーン71まで直角走行し、当該レーン71の集電通路8からの供給電力を集電装置11が集電可能な位置へ復帰した時点で、直角走行指令を示す指令入力5Aが停止される。これにより、コントローラ5からのコマンド3Aにより、インバータ31による走行電動機21の駆動が停止され、負荷電力10Aが負荷電力Peへ戻る。
これにより、クレーン装置100に対する地上給電が再開され、給電装置1から共通母線10へ供給される動作電力1Aが定常電力Paまで復帰するとともに、その余剰電力の一部がインバータ31を介して蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
[第1の実施の形態の効果]
このように、本実施の形態は、集電装置11により、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力をレーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触で集電し、給電装置1により、集電装置11で集電した供給電力を各電動機20〜22の動作電力1Aとして供給し、蓄電装置4により、動作電力1Aの一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には供給電力の切り離しに応じて停止される給電装置1からの動作電力1Aに代えて当該蓄電電力4Aを走行電動機21へ供給するようにしたので、直角走行時には、蓄電装置4の蓄電電力4Aにより走行電動機21が駆動されて他のレーンへ移動することになる。
このように、本実施の形態は、集電装置11により、コンテナターミナルのレーンごとに設けられている電源装置7からの供給電力をレーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから非接触で集電し、給電装置1により、集電装置11で集電した供給電力を各電動機20〜22の動作電力1Aとして供給し、蓄電装置4により、動作電力1Aの一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には供給電力の切り離しに応じて停止される給電装置1からの動作電力1Aに代えて当該蓄電電力4Aを走行電動機21へ供給するようにしたので、直角走行時には、蓄電装置4の蓄電電力4Aにより走行電動機21が駆動されて他のレーンへ移動することになる。
これにより、クレーン装置100に対する電源装置7からの供給電力が切り離された場合でも、エンジン発電装置を必要とすることなく、他のレーンへ直角走行することができる。このため、エンジン発電装置のディーゼルエンジンによる排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止しつつ、他のレーンへ移動する直角走行を行うことが可能となる。
したがって、多くのレーンが設けられているコンテナターミナルであっても、クレーン装置のレーン間の移動により、レーンより少ない数のクレーン装置で効率よく荷役を行うことができるという高い作業性能やコストパフォーマンスと、クレーン装置による排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止できるという低い環境負荷とを両立でき、極めて高い環境効率を有するコンテナターミナルを実現することが可能となる。
したがって、多くのレーンが設けられているコンテナターミナルであっても、クレーン装置のレーン間の移動により、レーンより少ない数のクレーン装置で効率よく荷役を行うことができるという高い作業性能やコストパフォーマンスと、クレーン装置による排ガスや騒音による環境への影響を完全に抑止できるという低い環境負荷とを両立でき、極めて高い環境効率を有するコンテナターミナルを実現することが可能となる。
また、本実施の形態では、高周波ケーブル8Aから集電する非接触集電方式を用いているため、作業者が誤って接触しても感電する危険性はなく、地上の電源装置からクレーン装置100に対して安全に給電することが可能となる。また、レーンに沿って延設された高周波ケーブル8Aから集電装置11を介してクレーン装置100へ動作電力を集電するようにしたので、図5のように高周波ケーブル8Aを地下に埋設することができる。これにより、レーンの凹凸がなくなって、クレーン装置やトラックが混走するコンテナヤード上に障害物がなくなるため、コンテナ搬送時の安全性を向上させることができるとともに、コンテナヤードの設計自由度を高めることが可能となる。
なお、図5では、高周波ケーブル8Aをレーン71に沿って地面に埋設される場合を例として説明したが、これに限定されるものではない。例えば、レーン71に沿って地面に突条をなすように集電通路8を形成し、その集電通路8内に高周波ケーブル8Aを埋設してもよい。この場合でも、高周波ケーブル8Aに作業者が接触しても感電する危険性がなく、地上の電源装置からクレーン装置100に対して安全に給電することが可能となる。
また、本実施の形態では、コンテナ巻き下げ時に主巻電動機20で発生した回生電力を蓄電装置4へ蓄電するようにしたので、蓄電電力4Aを効率よく蓄えることができる。
また、本実施の形態では、給電装置1から交流の動作電力1Aを供給するようにしたので、給電装置1におけるDC/AC変換器でのロスが、DC/DC変換器の場合と比較して小さいため、地上の電源装置7からの供給電力を動作電力1Aとして効率よく供給することができる。
また、本実施の形態では、給電装置1から交流の動作電力1Aを供給するようにしたので、給電装置1におけるDC/AC変換器でのロスが、DC/DC変換器の場合と比較して小さいため、地上の電源装置7からの供給電力を動作電力1Aとして効率よく供給することができる。
[第2の実施の形態]
次に、図8を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図であり、前述した図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
第1の実施の形態では、給電装置1から共通母線10に対して交流の動作電力1Aが供給される場合を例として説明した。本実施の形態では、給電装置1から共通母線10に対して直流の動作電力1Aが供給されるクレーン装置101について説明する。
次に、図8を参照して、本発明の第2の実施の形態にかかるクレーン装置について説明する。図8は、本発明の第2の実施の形態にかかるクレーン装置の構成を示す機能ブロック図であり、前述した図1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
第1の実施の形態では、給電装置1から共通母線10に対して交流の動作電力1Aが供給される場合を例として説明した。本実施の形態では、給電装置1から共通母線10に対して直流の動作電力1Aが供給されるクレーン装置101について説明する。
図8に示すように、本実施の形態にかかるクレーン装置101では、共通母線10に対して動作電力1Aを直流で供給する場合、給電装置1として、DC/DC変換器(図示せず)を有する給電装置が用いられ、各インバータ31〜33としてDC/AC変換器が用いられる。
また、動作電力1Aが直流で供給されるため、蓄電装置4は、第1の実施の形態のようにインバータ31の直流回路区間に接続する必要はなく、本実施の形態では、共通母線10へ接続されている。
なお、本実施の形態にかかるクレーン装置101の他の構成については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
また、動作電力1Aが直流で供給されるため、蓄電装置4は、第1の実施の形態のようにインバータ31の直流回路区間に接続する必要はなく、本実施の形態では、共通母線10へ接続されている。
なお、本実施の形態にかかるクレーン装置101の他の構成については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
[第2の実施の形態の動作]
第1の実施の形態と同様に、クレーン装置101においても、給電装置1から共通母線10へ出力された動作電力1Aに余剰分がある場合、例えば前述した図7における時刻T1からの横行走行時や時刻T3からの走行時、さらにはクレーン動作を行っていない待機状態において、蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。この際、共通母線10上の動作電力1Aが直接蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
第1の実施の形態と同様に、クレーン装置101においても、給電装置1から共通母線10へ出力された動作電力1Aに余剰分がある場合、例えば前述した図7における時刻T1からの横行走行時や時刻T3からの走行時、さらにはクレーン動作を行っていない待機状態において、蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。この際、共通母線10上の動作電力1Aが直接蓄電装置4へ蓄電電力4Aとして蓄電される。
また、巻き上げ動作を行う場合、蓄電装置4の蓄電電力4Aが共通母線10およびインバータ31を介して主巻電動機20へ供給され、動作電力1Aの不足分が蓄電電力4Aにより補われる。一方、巻き下げ動作時には、主巻電動機20からインバータ31を介して共通母線10へ出力された回生電力により、蓄電電力4Aが蓄電装置4に蓄電される。
また、直角走行時には、蓄電装置4の蓄電電力4Aが共通母線10およびインバータ31を介して走行電動機21へ供給され、さらに共通母線10からインバータ33を介して補機設備へ供給される。
なお、本実施の形態にかかるクレーン装置101の他の動作については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
なお、本実施の形態にかかるクレーン装置101の他の動作については、第1の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
[第2の実施の形態の効果]
このように本実施の形態では、給電装置1から動作電力1Aを直流で供給するようにしたので、蓄電装置4をインバータ31の直流回路区間ではなく共通母線10へ直接接続することができる。
このため、蓄電装置4において動作電力1Aにより蓄電電力4Aの蓄電および放電を行う際、第1の実施の形態と比較してインバータ31によるAC/DC変換を行う必要がなくなり、蓄電電力4Aの蓄電および放電を効率よく行うことができる。
このように本実施の形態では、給電装置1から動作電力1Aを直流で供給するようにしたので、蓄電装置4をインバータ31の直流回路区間ではなく共通母線10へ直接接続することができる。
このため、蓄電装置4において動作電力1Aにより蓄電電力4Aの蓄電および放電を行う際、第1の実施の形態と比較してインバータ31によるAC/DC変換を行う必要がなくなり、蓄電電力4Aの蓄電および放電を効率よく行うことができる。
[実施の形態の拡張]
以上の各実施の形態では、蓄電装置4に蓄電電力4Aを蓄電する動作として、図7に示したように、動作電力1Aや回生電力のうち余剰した余剰電力の一部または全部を蓄電電力4Aとして蓄電し、動作電力1Aの低下に応じて蓄電装置4から蓄電電力4Aを補う場合を例として説明した。
この際、各実施の形態において、一般な蓄電装置と同様に、蓄電装置4外部からの外部供給電力の電圧が蓄電電力4Aの電圧より高い状態となった場合に蓄電し、外部供給電力の電圧が蓄電電力4Aの電圧より低い状態となった場合に放電するようにしてもよいが、放電のタイミングを制限してもよい。
以上の各実施の形態では、蓄電装置4に蓄電電力4Aを蓄電する動作として、図7に示したように、動作電力1Aや回生電力のうち余剰した余剰電力の一部または全部を蓄電電力4Aとして蓄電し、動作電力1Aの低下に応じて蓄電装置4から蓄電電力4Aを補う場合を例として説明した。
この際、各実施の形態において、一般な蓄電装置と同様に、蓄電装置4外部からの外部供給電力の電圧が蓄電電力4Aの電圧より高い状態となった場合に蓄電し、外部供給電力の電圧が蓄電電力4Aの電圧より低い状態となった場合に放電するようにしてもよいが、放電のタイミングを制限してもよい。
例えば、図7の時刻T4において、集電装置11が集電通路8から離脱した時点で、蓄電装置4から蓄電電力4Aを放電するようにしてもよい。また、集電装置11が集電通路8へ復帰した時点で、蓄電装置4からの蓄電電力4Aの放電を停止するようにしてもよい。
これにより、蓄電装置4の蓄電電力4Aを直角走行に対してのみ使用することができ、直角走行時において蓄電電力4Aが不足している状態を回避でき、安定かつ十分に供給することができる。
これにより、蓄電装置4の蓄電電力4Aを直角走行に対してのみ使用することができ、直角走行時において蓄電電力4Aが不足している状態を回避でき、安定かつ十分に供給することができる。
このような放電制御を行うための具体的な構成としては、給電検出部と放電制御部を設ければよい。すなわち、地上給電の切り離しについては、共通母線10に給電検出部を設けて、給電装置1からの動作電力1Aの電圧を監視し、動作電力1Aの電圧が所定のしきい値を下回った時点で動作電力1Aの供給停止と判定し、動作電力1Aの電圧がしきい値以上まで回復した時点で動作電力1Aの供給開始と判定すればよい。
また、放電制御については、蓄電装置4に放電制御部を設けておき、給電検出部での供給停止判定に応じて蓄電電力4Aの放電を開始し、給電検出部での供給開始判定に応じて蓄電電力4Aの放電を開始すればよい。
また、放電制御については、蓄電装置4に放電制御部を設けておき、給電検出部での供給停止判定に応じて蓄電電力4Aの放電を開始し、給電検出部での供給開始判定に応じて蓄電電力4Aの放電を開始すればよい。
また、給電検出部については、動作電力1Aの電圧を監視する方法のほか、オペレータ操作による直角走行開始および停止を示す指令入力5Aの入力を検出する方法も考えられる。例えば、図7の時刻T4における、オペレータ操作による直角走行指令を示す指令入力5Aの入力および入力停止を検出して、コントローラ5(給電検出部)により給電制御部に対する放電開始および放電停止を指示するようにしてもよい。
また、オペレータ操作による集電通路8からの集電装置11の切り離し指令に応じて、コントローラ5により蓄電装置4の蓄電電圧を検出し、蓄電電圧が所定のしきい値より低く蓄電電力4Aが不足している場合には、油圧シリンダ6Nを用いた集電装置11の切り離しができないように、コントローラ5において内部的に当該切り離し制御をロックし、蓄電電圧が所定のしきい値以上の場合にのみ集電通路8からの集電装置11の切り離し制御を許可するようにしてもよい。
これにより、蓄電電力4Aが十分蓄電されている場合にのみ、直角走行が許可されるものとなり、他のレーンまで安全に直角走行を行うことが可能となる。
これにより、蓄電電力4Aが十分蓄電されている場合にのみ、直角走行が許可されるものとなり、他のレーンまで安全に直角走行を行うことが可能となる。
また、直角走行中、コントローラ5により蓄電装置4の蓄電電圧を監視し、蓄電電圧が所定のしきい値を下回った時点で警報を出力し、蓄電電力4Aの低下をオペレータに報知するようにしてもよい。
これにより、オペレータは近くのレーンの集電通路8から集電装置11により集電して蓄電電力4Aを蓄電するなど、適切な対応をとることができ、蓄電電力4Aの低下によるクレーン装置100の立ち往生を確実に回避することが可能となる。
これにより、オペレータは近くのレーンの集電通路8から集電装置11により集電して蓄電電力4Aを蓄電するなど、適切な対応をとることができ、蓄電電力4Aの低下によるクレーン装置100の立ち往生を確実に回避することが可能となる。
100,100A,101…クレーン装置、1…給電装置、1A…動作電力、10…共通母線、10A…負荷電力、11…集電装置、11A…本体、11B…タイヤ、11C…ピックアップコイル、20…主巻電動機、21…走行電動機、22…横行電動機、31〜33…インバータ、3A…コマンド、4…蓄電装置、4A…蓄電電力、5…コントローラ、5A…指令入力、6…架台、6A…梁、6B…脚部、6C…基台、6D…台車、6E…タイヤ、6G…機器ユニット、6H…トロリー、6I…スプレッダー、6J…ケーブル、6K…指令室、6L…支持部材、6M…アーム、6N…油圧シリンダ、7…電源装置、70…コンテナターミナル、71…レーン、72…道路、73…ゲート、7A…埠頭、7B…船舶、7C…コンテナクレーン、8…集電通路、8A…高周波ケーブル、8B…溝、9…コンテナ、91…トレーラー、G…地上。
Claims (2)
- 主巻電動機を駆動することにより前記コンテナターミナル内の所望レーンでコンテナの巻上げ下げを行うとともに、走行電動機を駆動することによりコンテナターミナル内を自走する門型のクレーン装置であって、
前記レーンごとに設けられている電源装置からの供給電力を前記レーンに沿って延設された高周波ケーブルから非接触で集電する集電装置と、
前記集電装置で集電した供給電力を前記主巻電動機および前記走行電動機へ動作電力として供給する給電装置と、
前記動作電力の一部を蓄電し、他のレーンへ直角走行する際には前記供給電力の切り離しに応じて停止される前記給電装置からの動作電力に代えて当該蓄電電力を走行電動機へ供給する蓄電装置と
を備えることを特徴とするクレーン装置。 - 請求項1に記載のクレーン装置において、
前記蓄電装置は、前記動作電力の一部に加え、前記電動機で発生した回生電力を蓄電することを特徴とするクレーン装置。
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