JP4698644B2 - クレーン装置 - Google Patents

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）。

特開２０００−２７２８６８号公報 特開２００３−１３７４９３号公報 特開２００３−１３７４９４号公報

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。

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コンテナターミナル内の所望レーンでコンテナの巻き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、レーンごとに設けられている電源装置からの、巻き上げ動作時に主巻電動機で必要となる最大負荷電力を下回る供給電力を、主巻電動機および走行電動機へ動作電力として供給する給電装置と、走行動作時および横行動作時に余剰した動作電力の一部を蓄電し、巻き下げ動作時に主巻電動機で発生した回生電力を蓄電し、巻き上げ動作時に主巻電動機で必要となる動作電力の一部として当該蓄電電力を供給し、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蓄電装置とを備え、蓄電装置は、他のレーンへ直角走行する際の給電装置からの供給電力の切り離しおよび再接続に応じた、給電装置からの動作電源の供給停止および供給開始を検出する給電検出部と、供給電力の切り離しが検出されると蓄電電力を走行電動機へ供給し、供給電力の再接続に応じて給電装置からの動作電源の供給が再開されると、走行電動機への当該蓄電電力の供給を停止する放電制御部とを有している。

本発明によれば、給電装置により、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、巻き上げ動作時に主巻電動機で必要となる最大負荷電力を下回る供給電力を、主巻電動機および走行電動機へ動作電力として供給し、蓄電装置により、走行動作時および横行動作時に余剰した動作電力の一部を蓄電し、巻き下げ動作時に主巻電動機で発生した回生電力を蓄電し、巻き上げ動作時に主巻電動機で必要となる動作電力の一部として当該蓄電電力を供給し、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ものである。さらに、この際、蓄電装置において、他のレーンへ直角走行する際の給電装置からの供給電力の切り離しおよび再接続に応じた、給電装置からの動作電源の供給停止および供給開始を検出し、供給電力の切り離しが検出されると蓄電電力を走行電動機へ供給し、供給電力の再接続に応じて給電装置からの動作電源の供給が再開されると、走行電動機への当該蓄電電力の供給を停止するようにしたものである。したがって、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。

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。

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、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、給電装置１により、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、電源ケーブルを介して当該レーンの電源装置から供給された電力を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。
給電装置１は、ＡＣ／ＡＣ変換器（図示せず）を有し、レーンごとに設けられている電源装置７から供給される、例えば高電圧の三相交流からなる供給電力を、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。電源ケーブル１２は、作業員により、ソケット１１を介して当該レーンの電源装置７へ接続される。

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。

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。

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。

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。

基台６Ｃの外側部にはケーブルリール６Ｆが設けられており、架台６の順方向Ｘへの走行に応じて電源ケーブル１２の巻き出しが行われる。電源ケーブル１２は、作業員により予め地上Ｇに配置されている当該レーン用の電源装置７に接続される。
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。

次に、図４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４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からの電源ケーブル１２を介してクレーン装置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。

［第１の実施の形態の動作］
次に、図５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。

一方、給電装置１は、地上の電源装置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。

［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。

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。

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、あるいは給電装置１からソケット１１を介して地上の電源装置７へ返還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。

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。この際、当該クレーン装置１００の電源ケーブル１２を各レーン７１に設けられている電源装置７に接続した状態で直角走行を行うことができない。このため、時刻Ｔ４において、作業員により電源ケーブル１２のソケット１１を電源装置７から引き抜いた後、電源ケーブル１２をケーブルリール６Ｆに巻き取るという切り離し作業が行われる。

続く時刻Ｔ５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。
この場合、時刻Ｔ４における切り離し作業によりクレーン装置１００に対する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の直角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。

このようにして、新たなレーンまで架台６が直角走行した後、時刻Ｔ６において、作業員により電源ケーブル１２をケーブルリール６Ｆから巻き出して、電源ケーブル１２のソケット１１を当該レーンの電源装置７に接続するという再接続作業が行われる。
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、レーン７１ごとに設けられている電源装置７からの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。

また、本実施の形態では、地上の電源装置１から電源ケーブル１２を介してクレーン装置１００へ電源を供給しているため、安価なコストで、クレーン装置１００の動作時に十分足りる電力を供給することができる。また、電動機で発生した回生電力をクレーン装置１００から電源ケーブル１２を介して電源装置１側へ戻すことも可能である。このため、回生電力を熱に変換して放出する場合と比較して、エネルギーを有効活用することができ、高い省エネルギー性能を実現できる。

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ＡＣ／ＡＣ変換器でのロスが、ＡＣ／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６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６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６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、ＡＣ／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。

［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５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１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。

［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。

［第３の実施の形態］
次に、図７〜図９を参照して、本発明の第３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７は、本発明の第３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。図８は、本発明の第３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９は、本発明の第３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IX-IX断面図である。図１０は、本発明の第３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X-X断面図である。

第１の実施の形態では、地上給電方式として、電源ケーブル１２を介して地上の電源装置７からクレーン装置１００の給電装置１へ電力を供給する場合を例に説明した。本実施の形態では、他の地上給電方式として、レーン７１に沿って架設されたトロリー線を介して地上の電源装置７からクレーン装置１０２の給電装置１へ電力を供給する場合について説明する。

図７に示すように、本実施の形態にかかるクレーン装置１０２には、第１の実施の形態におけるソケット１１に代えて集電装置１３が設けられており、この集電装置１３で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。
集電装置１３は、図８に示すように、架台６の基台６Ｃの外側下部であって、２つの台車６Ｄの間に、支持部材６Ｌおよび水平リンク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。

図９および図１０に示すように、集電通路８は、レーン７１に沿って延設された壁部８Ｂ、壁部８Ｂの異なる高さ位置にそれぞれ架設された４本のトロリー線８Ａ、側部に開口部８Ｄが設けられトロリー線８Ａを上部および側部から覆うカバー８Ｃから構成されている。この集電通路８は、レーン７１ごとに設けてもよいが、図９，図１０の場合、隣設された２つのレーンの間に２つの集電通路８が振り分け配置されている。これら２つの集電通路８の間には、それぞれの壁部８Ｂを固定する固定部材８Ｅが設けられている。

集電装置１３は、集電通路８内に架設されている４本のトロリー線８Ａと電気的に接触する複数の端子１３Ａ、これら端子１３Ａをそれぞれ所定の押圧力で対向するトロリ線８Ａへ接触させるパンタグラフ機構１３Ｂ、およびこれらパンタグラフ機構１３Ｂを各トロリー線８Ａの高さ位置で支持する取付部材１３Ｃから構成されている。各端子１３Ａは、ケーブル（図示せず）を介して給電装置１と接続されており、トロリー線８Ａの電力が端子１３Ａを介して給電装置１へ送電される。

この集電装置１３は、水平リンク６Ｍの先端に回動自在に取付られており、集電通路８の端部から集電通路８内へ挿入され、開口部８Ｄを介して水平リンク６Ｍにより支持される。水平リンク６Ｍは、２本が並行に配置された並行リンク機構を構成しており、支持部材６Ｌに固定されたリンク６Ｎの一端に回動自在に取り付けられている。油圧シリンダ６Ｐは、その一端がリンク６Ｎの他端に回動自在に取り付けられ、他端が水平リンク６Ｍの中程に回動自在に取り付けられている。この油圧シリンダ６Ｐを動作させることにより水平リンク６Ｍが旋回し、結果としてパンタグラフ機構１３Ｂに所定の押圧力を発生させる。
なお、本実施の形態にかかるクレーン装置１０２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３の実施の形態の動作］
集電装置１３が集電通路８の内部に挿入されている状態で、クレーン装置１０２がレーン７１に沿って走行すると、集電装置１３の端子１３Ａと集電通路８のトロリー線８Ａとが接触し、地上の電源装置７からトロリー線８Ａに対して供給されている電力が、端子１３Ａからケーブル（図示せず）を介してクレーン装置１０２の給電装置１へ送電される。

また、クレーン装置１０２を他のレーンへ向けて直角走行させる場合、架台６を集電通路８の端部まで走行させた後、集電通路８から集電装置１３を取り出すという切り離し作業が行われる。
これにより、図５と同様に、時刻Ｔ４の切り離しにより地上給電が停止し、この後、直角走行が終了して新たなレーンの集電通路８に集電装置１３が再接続される時刻Ｔ６まで、クレーン装置１０２は蓄電装置４から供給される蓄電電力４Ａにより動作することになる。
なお、本実施の形態にかかるクレーン装置１０２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３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１３により、レーン７１に沿って架設されたトロリー線８Ａと接触することにより電源装置７から供給された電力を集電し、給電装置１により、集電装置１３で集電された電力を動作電力１Ａとして供給するようにしたので、電源ケーブル１２をレーン７１に沿って巻き出しする場合と比較して、電源ケーブルの巻き込みや巻き出しのための作業を省くことができる。したがって、直角走行の際に必要となる切り離し作業や再接続作業に要する時間および作業負担を大幅に削減でき、高い作業性能やコストパフォーマンスを持つコンテナターミナルを実現できる。

また、本実施の形態では、地上の電源装置１からトロリー線８Ａを介してクレーン装置１０２へ電源を供給しているため、安価なコストで、クレーン装置１０２の動作時に十分足りる電力を供給することができる。また、電動機で発生した回生電力をクレーン装置１０２からトロリー線８Ａを介して電源装置１側へ戻すことも可能である。このため、回生電力を熱に変換して放出する場合と比較して、エネルギーを有効活用することができ、高い省エネルギー性能を実現できる。

また、本実施の形態は、給電装置１から共通母線１０に対して交流の動作電力１Ａが供給される第１の実施の形態に適応した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く、給電装置１から共通母線１０に対して直流の動作電力１Ａが供給される第２の実施の形態にも、前述と同様に本実施の形態を適用でき、同様の作用効果が得られる。

［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５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５の時刻Ｔ４において、地上給電がクレーン装置１００から切り離された時点で、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。また図５の時刻Ｔ６において、地上給電がクレーン装置１００に対して再接続された時点で、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、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放電開始および放電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、時刻Ｔ４に放電開始を示す指令入力５Ａが入力された場合、コントローラ５（給電検出部）により給電制御部に対して放電開始を指示し、時刻Ｔ６に放電停止を示す指令入力５Ａが入力された場合、コントローラ５により給電制御部に対して放電停止を指示すればよい。

この場合、図５の時刻Ｔ５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。この場合、時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までの期間において、コントローラ５などの補機設備に対する電力供給が停止されるため、これを補う蓄電装置を別個に設けてもよい。

また、各実施の形態における給電装置１によれば、各電動機の動作電力として十分な電力が得られる。このため、コントローラ５から給電装置１および蓄電装置４を制御して、クレーン装置１００，１００Ａの直角走行時以外の各動作時には、蓄電装置４からの放電を停止させて、給電装置１から供給される動作電力１Ａのみを使用し、回生電力発生時にのみ蓄電装置４への蓄電を許可し、直角走行時さらには停電時非常運転時にのみ蓄電装置４からの放電を許可するようにしてもよい。
これにより、蓄電装置４における充放電回数を削減でき、蓄電装置４の寿命を大幅に延長させることができる。

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。 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。 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。 コンテナターミナルの構成例を示す平面図である。 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。 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る。 本発明の第３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。 本発明の第３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。 本発明の第３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IX-IX断面図である。 本発明の第３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X-X断面図である。

符号の説明

１００，１００Ａ，１０１，１０２…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…ソケット、１２…電源ケーブル、１３…集電装置、１３Ａ…端子、１３Ｂ…パンタグラフ機構、１３Ｃ…取付部材、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、６Ｆ…ケーブルリール、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…水平リンク、６Ｎ…リンク、６Ｐ…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…トロリー線、８Ｂ…壁部、８Ｃ…カバー、８Ｄ…開口部、８Ｅ…固定部材、９…コンテナ、９１…トレーラー、Ｇ…地上。

Claims (1)

1. 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き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前記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、巻き上げ動作時に前記主巻電動機で必要となる最大負荷電力を下回る供給電力を、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、
   前記走行動作時および横行動作時に余剰した前記動作電力の一部を蓄電し、巻き下げ動作時に前記主巻電動機で発生した回生電力を蓄電し、前記巻き上げ動作時に前記主巻電動機で必要となる前記動作電力の一部として当該蓄電電力を供給し、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前記動作電力に代えて当該蓄電電力を前記走行電動機へ供給する蓄電装置と
   を備え、
   前記蓄電装置は、
   他のレーンへ直角走行する際の前記給電装置からの前記供給電力の切り離しおよび再接続に応じた、前記給電装置からの前記動作電源の供給停止および供給開始を検出する給電検出部と、
   前記供給電力の切り離しが検出されると前記蓄電電力を前記走行電動機へ供給し、前記供給電力の再接続に応じて前記給電装置からの前記動作電源の供給が再開されると、前記走行電動機への当該蓄電電力の供給を停止する放電制御部と
   を有する
   ことを特徴とするクレーン装置。

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