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技術 可動式桟橋

出願人 東亜建設工業株式会社洞海マリンシステムズ株式会社
発明者 今村一紀田中孝行那須野陽平水田慎一郎
出願日 2015年7月17日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-142972
公開日 2017年2月2日 (3年5ヶ月経過) 公開番号 2017-025511
状態 特許登録済
技術分野 橋または陸橋
主要キーワード テレスコピック構造 回転リンク 一体構造体 動揺データ 超音波距離計 段差センサ モーションベース 離反移動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2017年2月2日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (7)

課題

波が荒い場合であっても動揺する橋桁部のヒーブを十分に抑制できる安定性に優れた可動式桟橋を提供する。

解決手段

6自由度モーションベース2により支持された天板6aの上方から横方向に橋桁部7を延設し、橋桁部7を天板6aに直接または間接的に軸支して起伏可能に設置し、6自由度モーションベース2により天板6aの姿勢制御を行うとともに、段差センサ10により橋桁部7の先端部と対象物13の上面との上下距離dを検知し、この検知データに基づいて起伏制御装置11によりシリンダ9の動作を制御して橋桁部7を起伏させることにより、上下距離dを所定の許容範囲内に制御して、この橋桁部7を通じて対象物13に対する人の往来を可能にする。

概要

背景

船舶に乗している人が陸地や水上に設置された構造物等の対象物に移動する場合には、例えば、船舶から延びる可動式桟橋を船舶と対象物との間に架け渡し、この可動式桟橋を渡って移動する。船舶は波動によって絶えず動揺するので、これに伴い可動式桟橋も動揺することになる。それ故、波が荒い場合には可動式桟橋は不安定になる。

そこで、例えば、6本のアクチュエータを有するパラレルリンク機構(6自由度モーションベース)を船舶に設置して、この6自由度モーションベースに支持された天板から可動式桟橋を延設することで動揺を抑えることが可能になる。6自由度モーションベースは、独立して伸縮する6本或いは3本のアクチュエータを有していて、これらアクチュエータの伸縮を制御することにより、天板を常に水平な静止状態に維持することができる(例えば、特許文献1参照)。

したがって、船舶の動揺(可動式桟橋の動揺)をセンサにより検知し、この検知したデータに基づいて、6自由度モーションベースを構成するアクチュエータを制御することにより、船舶から延設した可動式桟橋の動揺を抑制することができる。ここで、船舶の動揺を検知してからアクチュエータを作動させるまでには若干の時間を要するので、いわゆる追従遅れが生じる。そこで、検知した船舶の動揺データを用いて自己回帰モデルを作成し、このモデルを用いて船舶の動揺を予測した結果をフィードフォワードすることもできる。6自由度モーションベースを構成するアクチュエータに対して、このようなフィードフォワード制御等を行なうことにより、追従遅れが改善されるので、船舶から延設した可動式桟橋の動揺を抑制するには有利になる。

しかしながら、実際の海上では突発的な波動等が発生することもある。特に、天板から延設された可動式桟橋の先端部は、桟橋が長くなるほど船舶に比してヒーブ(上下揺)が増幅される。そのため、6自由度モーションベースによる姿勢制御だけでは、桟橋の先端部のヒーブを十分に抑制できないことがある。桟橋の先端部のヒーブが大きくなると、桟橋が架け渡される対象物と桟橋の先端部との間の段差も大きくなるため、対象物と桟橋との間を人が乗り移ることが難しくなる。

概要

波が荒い場合であっても動揺する橋桁部のヒーブを十分に抑制できる安定性に優れた可動式桟橋を提供する。6自由度モーションベース2により支持された天板6aの上方から横方向に橋桁部7を延設し、橋桁部7を天板6aに直接または間接的に軸支して起伏可能に設置し、6自由度モーションベース2により天板6aの姿勢制御を行うとともに、段差センサ10により橋桁部7の先端部と対象物13の上面との上下距離dを検知し、この検知データに基づいて起伏制御装置11によりシリンダ9の動作を制御して橋桁部7を起伏させることにより、上下距離dを所定の許容範囲内に制御して、この橋桁部7を通じて対象物13に対する人の往来を可能にする。

目的

本発明の目的は、波が荒い場合であっても動揺する橋桁部のヒーブを十分に抑制できる安定性に優れた可動式桟橋を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

6自由度モーションベースにより支持された天板と、この天板の上方から横方向に延設された橋桁部とを備え、この橋桁部の先端部が対象物の上方に配置されて、この橋桁部を通じて前記対象物に対する人の往来を可能にする可動式桟橋において、前記橋桁部を前記天板に直接または間接的に軸支して起伏可能に設置し、前記橋桁部を起伏させるシリンダと、このシリンダの動作を制御する起伏制御装置と、前記橋桁部の先端部と前記対象物の上面との上下距離を検知する段差センサとを備え、前記6自由度モーションベースにより前記天板の姿勢制御を行うとともに、前記段差センサによる検知データに基づいて前記起伏制御装置により前記シリンダの動作を制御することにより前記上下距離を所定の許容範囲内に制御することを特徴とする可動式桟橋。

請求項2

前記橋桁部が、複数の分割体長手方向に相対移動可能に接続したテレスコピック構造である請求項1に記載の可動式桟橋。

請求項3

前記橋桁部の先端部が前記対象物の上面に接近移動している時に前記橋桁部を起動させ、前記橋桁部の先端部が前記対象物の上面から離反移動している時に前記橋桁部を伏動させる請求項1または2に記載の可動式桟橋。

技術分野

0001

本発明は、可動式桟橋に関し、さらに詳しくは、波が荒い場合であっても動揺する橋桁部のヒーブを十分に抑制できる安定性に優れた可動式桟橋に関するものである。

背景技術

0002

船舶に乗している人が陸地や水上に設置された構造物等の対象物に移動する場合には、例えば、船舶から延びる可動式桟橋を船舶と対象物との間に架け渡し、この可動式桟橋を渡って移動する。船舶は波動によって絶えず動揺するので、これに伴い可動式桟橋も動揺することになる。それ故、波が荒い場合には可動式桟橋は不安定になる。

0003

そこで、例えば、6本のアクチュエータを有するパラレルリンク機構(6自由度モーションベース)を船舶に設置して、この6自由度モーションベースに支持された天板から可動式桟橋を延設することで動揺を抑えることが可能になる。6自由度モーションベースは、独立して伸縮する6本或いは3本のアクチュエータを有していて、これらアクチュエータの伸縮を制御することにより、天板を常に水平な静止状態に維持することができる(例えば、特許文献1参照)。

0004

したがって、船舶の動揺(可動式桟橋の動揺)をセンサにより検知し、この検知したデータに基づいて、6自由度モーションベースを構成するアクチュエータを制御することにより、船舶から延設した可動式桟橋の動揺を抑制することができる。ここで、船舶の動揺を検知してからアクチュエータを作動させるまでには若干の時間を要するので、いわゆる追従遅れが生じる。そこで、検知した船舶の動揺データを用いて自己回帰モデルを作成し、このモデルを用いて船舶の動揺を予測した結果をフィードフォワードすることもできる。6自由度モーションベースを構成するアクチュエータに対して、このようなフィードフォワード制御等を行なうことにより、追従遅れが改善されるので、船舶から延設した可動式桟橋の動揺を抑制するには有利になる。

0005

しかしながら、実際の海上では突発的な波動等が発生することもある。特に、天板から延設された可動式桟橋の先端部は、桟橋が長くなるほど船舶に比してヒーブ(上下揺)が増幅される。そのため、6自由度モーションベースによる姿勢制御だけでは、桟橋の先端部のヒーブを十分に抑制できないことがある。桟橋の先端部のヒーブが大きくなると、桟橋が架け渡される対象物と桟橋の先端部との間の段差も大きくなるため、対象物と桟橋との間を人が乗り移ることが難しくなる。

先行技術

0006

特開平5−257922号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明の目的は、波が荒い場合であっても動揺する橋桁部のヒーブを十分に抑制できる安定性に優れた可動式桟橋を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記目的を達成するため本発明の可動式桟橋は、6自由度モーションベースにより支持された天板と、この天板の上方から横方向に延設された橋桁部とを備え、この橋桁部の先端部が対象物の上方に配置されて、この橋桁部を通じて前記対象物に対する人の往来を可能にする可動式桟橋において、前記橋桁部を前記天板に直接または間接的に軸支して起伏可能に設置し、前記橋桁部を起伏させるシリンダと、このシリンダの動作を制御する起伏制御装置と、前記橋桁部の先端部と前記対象物の上面との上下距離を検知する段差センサとを備え、前記6自由度モーションベースにより前記天板の姿勢制御を行うとともに、前記段差センサによる検知データに基づいて前記起伏制御装置により前記シリンダの動作を制御することにより前記上下距離を所定の許容範囲内に制御することを特徴とする。

発明の効果

0009

本発明によれば、可動式桟橋を構成する橋桁部を6自由度モーションベースにより支持された天板の上面から横方向に延設したので、6自由度モーションベースによる天板の姿勢制御により、予期できる波動に対して橋桁部の動揺を抑制できる。加えて、橋桁部の先端部と対象物の上面との上下距離を検知する段差センサによる検知データに基づいて、起伏制御装置によりシリンダの動作を制御することで桟橋部を起伏させて前記上下距離を所定の許容範囲内にするので、予期できない突発的な波動等が発生しても動揺する橋桁部のヒーブを十分に抑制できる。それ故、従来の可動式桟橋に比して優れた安定性を確保でき、桟橋が架け渡される対象物と桟橋の間を人が円滑に乗り移ることができる。

0010

ここで、前記橋桁部を、複数の分割体長手方向に相対移動可能に接続したテレスコピック構造にすることもできる。これにより、必要に応じて橋桁部の延設長さを最小限にすることできる。これにより、橋桁部の先端部のヒーブを抑制するは有利になる。また、橋桁部を短くしてコンパクトに収容できる利点もある。

0011

前記橋桁部の先端部が前記対象物の上面に接近移動している時に前記橋桁部を起動させ、前記橋桁部の先端部が前記対象物の上面から離反移動している時に前記橋桁部を伏動させることもできる。これにより、橋桁部の先端部と対象物の上面との衝突を回避し易くなる。或いは、両者が衝突してもその衝撃を小さくすることができる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の可動式桟橋を例示する正面図である。
図1の可動式桟橋の平面図である。
図1の6自由度モーションベースを例示する説明図ある。
橋桁部を起伏させている状態を側面視で例示する説明図である。
短くした橋桁部を側面視で例示する説明図である。
可動式桟橋の別の実施形態を例示する正面図である。

実施例

0013

以下、本発明の可動式桟橋を図に示した実施形態に基づいて説明する。

0014

図1図4に例示する本発明の可動式桟橋1は、船舶12の上に配置されている。この可動式桟橋1は、天板6aと基板6bとの間に設置された6自由度モーションベース2と、天板6aに載置された支持台8と、支持台8から横方向に延設された橋桁部7とを備えている。

0015

橋桁部7は、支持台8を介して間接的に天板6aの上方から延設されているが、支持台8を省略して直接、天板6aの上方から延設することもできる。橋桁部7の後端部は、支軸8aを介して天板6aに直接または間接的に接続される。支持台8の上面は上下方向軸心を中心に回転可能になっている。これにより、橋桁部7は左右に旋回可能になっている。

0016

この可動式桟橋1は、さらに、橋桁部7を起伏させるシリンダ9と、シリンダ9の動作を制御する起伏制御装置11と、段差センサ10とを備えている。シリンダ9としては、例えば油圧シリンダ等を用いることができる。この実施形態では、シリンダ9の後端部が支持台8に回転可能に取り付けられ、シリンダ9の先端部(シリンダロッドの先端部)が橋桁部7の下面に回転可能に取り付けられている。

0017

段差センセ10は、橋桁部7の先端部と対象物13の上面との上下距離dを検知する。段差センサ10としては、例えばレーザ距離計超音波距離計を用いることができる。段差センサ10が逐次検知した上下距離dの検知データは、起伏制御装置11に逐次入力される。

0018

6自由度モーションベース2は、6本のアクチュエータ3a〜3fとそれぞれのアクチュエータ3a〜3fを伸縮させる駆動部4a〜4fと、これらアクチュエータ3a〜3f(駆動部4a〜4f)の動作を制御する制御部5とを有している。アクチュエータ3a〜3fには、高い出力が得られる油圧シリンダを用いるとよい。それぞれのアクチュエータ3a〜3fは上端部が回転リンクを介して天板6aに回転可能に接続され、下端部が回転リンクを介して基板6bに回転可能に接続されていて、それぞれが独立に制御されて伸縮できる構成になっている。

0019

また、船舶12の動揺を逐次検知するジャイロセンサ等のセンサ5aも備わっている。センサ5aにより検知された動揺データは制御部5に逐次入力される。それぞれのアクチュエータ3a〜3fの伸縮(伸縮量)は、入力された動揺データに基づいて制御部5により逐次制御されることになる。

0020

船舶12が波動により動揺しても、それぞれのアクチュエータ3a〜3fの伸縮を制御することにより、6自由度モーションベース2によって支持された天板6aは、水平を維持することが可能である。即ち、船12に生じるサージ(前後揺)、スウェイ(左右揺)、ヒーブ(上下揺)、ロール横揺)、ピッチ(縦揺)、ヨー(船首揺)の各動揺を打ち消すように、それぞれのアクチュエータ3a〜3fを伸縮させることによって天板6aを水平に維持することができる。

0021

人が往来する通路となる橋桁部7は、複数の分割体7A、7B、7Cが長手方向に相対移動可能に接続されて構成されたテレスコピック構造になっている。分割体7A、7B、7Cが長手方向に相対移動することにより橋桁部7は伸縮する。それぞれの分割体7A、7B、7Cの両側側面には手摺りが設けられている。この実施形態では3個の分割体7A、7B、7Cを有しているが、分割体は2個、4個など適宜の数にすることができる。或いは、橋桁部7は複数に分割せずに1つの一体構造体にすることもできる。

0022

次に、この可動式桟橋1の使用方法を、陸地を対象物13にして、乗船している人を船舶12から陸地に移動させる場合を例にして説明する。

0023

まず、対象物13と所定の間隔をあけて船舶12を停止させる。次いで、収縮状態の橋桁部7を、分割体7A、7Bを長手方向に沿って対象物13に向かって前進させることにより伸長させる。橋桁部7の先端部が対象物13の上面に到達するまで伸長させる。

0024

このように橋桁部7を船舶12と対象物13との間に架け渡した後は、乗船していた人はこの橋桁部7と通じて船舶12と対象物13との間を往来する。船舶12はその海域周期的な波動によって動揺し、これに伴って橋桁部7も動揺することになる。ここで、本発明の可動式桟橋1では、センサ5aにより検知された船舶12の動揺データに基づいて、波動による天板6aの動揺を相殺するように、それぞれのアクチュエータ3a〜3fの伸縮を制御して天板6aの姿勢制御を行なう。これにより、天板6aは概ね水平に維持され、これに伴い、橋桁部7の動揺が抑制される。

0025

センサ5aが船舶12の動揺を検知してからそれぞれのアクチュエータ3a〜3fが実際に伸縮作動するまでには若干の時間を要するので、いわゆる追従遅れが生じる。そこで、センサ5aにより検知した船舶12の動揺データを用いて自己回帰モデルを作成し、このモデルを用いて船舶12の動揺を予測した結果をフィードフォワードするとよい。アクチュエータ3a〜3fに対して、このようなフィードフォワード制御等を行なうことにより、追従遅れが改善されるので橋桁部7の動揺を一段と抑制することができる。即ち、6自由度モーションベース2を用いることにより、ある程度予期可能な波動に対して橋桁部7の動揺を抑制できることになる。

0026

一方、フィードフォワード等によって予期することができない突発的な波動等に対しては、6自由度モーションベース2による天板6aの姿勢制御だけでは、橋桁部7の先端部のヒーブを十分に抑制できないことがある。そこで、本発明では、6自由度モーションベース2による天板6aの姿勢制御に加えて橋桁部7の起伏を制御することにより、橋桁部7の先端部と対象物13の上面との上下距離dを所定の許容範囲内にする。この許容範囲は例えば、30cm≦上下距離d≦50cmに設定する。

0027

具体的には、段差センサ10により上下距離dを逐次検知する。この検知データに基づいて、起伏制御装置11によりシリンダ9のシリンダロッドの進退を逐次制御する。シリンダロッドを前進させてシリンダ9を伸長させることにより橋桁部7は支軸8aを中心に回動して起動する。一方、シリンダロッドを後退させてシリンダ9を収縮させることにより橋桁部7は支軸8aを中心に回動して伏動する。

0028

起伏制御装置11には、その時点における橋桁部7の長さが入力されている。そのため、橋桁部7の起伏角度の変化の割合と橋桁部7の先端部の上下変化量との関係が既知であり、シリンダ9のシリンダロッドの進退量変化と橋桁部7の起伏角度の変化の割合も予め把握されている。そこで、段差センサ10が検知する上下距離dが、予め設定されている所定の許容範囲になるように、起伏制御装置11は、シリンダ9の進退を制御する。

0029

天板6aの姿勢制御に加えて、橋桁部7の起伏制御によって橋桁部7のヒーブが相当程度吸収されるので、予期できない突発的な波動等が発生しても動揺する橋桁部7のヒーブを十分に抑制することが可能になる。これに伴って、橋桁部7の先端部と対象物13の上面との段差が過大になることはない。このように本発明の可動式桟橋1は、従来に比して優れた安定性を確保でき、波が荒い場合であっても、橋桁部7が架け渡される対象物13と橋桁部7の間を人が円滑に乗り移ることができる。

0030

橋桁部7の起伏制御については、橋桁部7の先端部が対象物13の上面に接近移動している時に橋桁部7を起動させ、橋桁部7の先端部が対象物13の上面から離反移動している時に橋桁部7を伏動させるとよい。詳述すると、船舶12が対象物13に対して相対的に下方移動している場合には、橋桁部7の先端部が対象物13の上面に接近移動するので、この状態においては橋桁部7を起動させる。船舶12が対象物13に対して相対的に上方移動している場合には、橋桁部7の先端部が対象物13の上面に離反移動するので、この状態においては橋桁部7を伏動させる。これにより、橋桁部7の先端部と対象物13の上面との衝突を回避し易くなる。或いは、橋桁部7の先端部と対象物13の上面とが衝突したとしても、その衝撃を小さくすることができる。

0031

この実施形態では、橋桁部7をテレスコピック構造にしているので、橋桁部7を使用しない時は、図5に例示するように、分割体7A、7Bを長手方向に後退させて橋桁部7をコンパクトに収縮した状態にすることができる。それ故、橋桁部7が専有するスペースを小さくすることができ、スペースに厳しい制約がある船舶12にとっては非常に有益である。

0032

さらには、テレスコピック構造の橋桁部7によれば、必要に応じて延設長さを最小限にすることできる。即ち、船舶12と対象物13との間隔を小さくできる場合には、その間隔に応じて橋桁部7を短くできるので、橋桁部7の先端部のヒーブの増幅が小さくなる。これにより、橋桁部7の先端部のヒーブを抑制するは有利になる。

0033

図6に例示する実施形態のように、可動式桟橋1には複数のシリンダ9a、9bを設けることもできる。この実施形態は先の実施形態と比較して複数のシリンダ9a、9bを設けていることが相違点であり、その他の構成は実質的には同じである。

0034

即ち、この実施形態では先の実施形態に対して、橋桁部7の上方に配置されるシリンダ9bが追加されている。このシリンダ9bの後端部が支持台8に回転可能に取り付けられ、シリンダ9bの先端部(シリンダロッドの先端部)が橋桁部7の上面に回転可能に取り付けられている。

0035

この実施形態では、複数のシリンダ9a、9bを組み合わせて、或いは、選択したシリンダ9aまたはシリンダ9bを制御することにより、橋桁部7を起伏させることができる。例えば、下方のシリンダ9aおよび上方のシリンダ9bの両方のシリンダロッドの進退を起伏制御装置11により制御して橋桁部7を起伏させる。または、下方のシリンダ9aのシリンダロッドの進退のみを起伏制御装置11により制御し、上方のシリンダ9bのシリンダロッドの進退をフリーにして橋桁部7を起伏させる。或いは、上方のシリンダ9bのシリンダロッドの進退のみを起伏制御装置11により制御して、下方のシリンダ9aのシリンダロッドの進退をフリーにして橋桁部7を起伏させる。

0036

本発明では、図6の上方のシリンダ9bのみを設けて、橋桁部7を起伏させる構成にすることもできる。

0037

尚、本発明に用いる6自由度モーションベース2は、実施形態で例示したものに限定されず、6自由度のすべての動きを与えて、天板6aを常に水平な静止状態に維持できるものであればよい。また、対象物13は陸地等の固定体に限らず、水上に浮かんでいる浮体浮上構造物や船舶等)であってもよい。

0038

1可動式桟橋
2 6自由度モーションベース
3a〜3fアクチュエータ
4a〜4f 駆動部
5 制御部
5aセンサ
6a天板
6b基板
7橋桁部
7A、7B、7C分割体
8支持台
8a支軸
9、9a、9bシリンダ
10段差センサ
11起伏制御装置
12船舶
13 対象物

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