JP2000191281A - 複合材料ジブ - Google Patents
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Abstract
ジブを提供する。 【解決手段】 可動式クレーンのようなクレーンのジブ
の少なくとも一つの部分が、1又はそれ以上の繊維複合
層(12)により覆われた鋼層(11)を有する複合横
断面を含む。好ましい具体例では、1より多い繊維複合
層(12、13)が含まれ、それぞれの繊維層が互いに
交差するように配置され、テレスコープ部の総合的な強
度を高める。また、好ましい具体例では、複合材の鋼層
(11)は、太陽により生じる温度変化による温度スト
レスを最小にするために、テレスコープ部の内面上に設
けられる。他の好ましい具体例では、複合繊維層は、テ
レスコープ部の横断面区域にのみ配置され、使用中に引
っ張り力に晒される。
Description
面を有するテレスコープ部、特に、クレーン又は可動式
クレーンのジブに用いるテレスコープ部に関する。具体
的に、本発明は、関節部を用いて回転自在に連結された
ベース部と、複合材料で形成された少なくとも一つのテ
レスコープ部とを含み、クレーン又は可動式クレーンに
用いられるテレスコープ式ジブに関する。
いられているテレスコープ式ジブは、このジブを伸ばす
ために伸張できる複数の入り子式のテレスコープ部で形
成されている。各テレスコープ部は互いにスライド自在
に設けられている。個々のテレスコープ部の荷重耐力に
影響を及ぼす要因は、テレスコープ部の横断面が真っ直
ぐになっているか否かである。
特性、および所望の強度を示すことが必要とされ且つ個
々のテレスコープ部に力を伝達する端部フレームにより
得られる。これらの端部フレームは一般にカラーと呼ば
れる。
らなる、溶接可能な高強度の鋼で作られている。ジブの
死荷重は、ジブを伸ばした状態で横断面の荷重耐力の大
部分がすでに死荷重を支えるために利用されるために、
ジブを鋼で作る場合には比較的大きく重要な役割を果た
す。そのため、鋼製テレスコープ部は非常に重いにも拘
わらず、鋼の高強度ゆえに従来一般的に利用されてい
る。
式ジブが知られている。このテレスコープ式ジブは、複
数のテレスコープ部を有し、複合材料又はアルミニウム
からなる表層部で覆われた発泡ポリウレタンのコア部を
備えている点に特徴を有する。しかし、そこに含まれる
構造により比較的良好な安定性が得られる反面、そのサ
ンドイッチ構造は長いテレスコープ式ジブで重量物を支
持するには十分な強度が得られないという問題がある。
適化されたテレスコープ部及びテレスコープ式ジブを提
供することである。
つの繊維複合材層とからなる複合断面を備えた本発明の
テレスコープ部により達成される。
微粒子構造の鋼からなる横断面は、同一の強度と硬度に
対して、非常に軽い比重を示す繊維質の複合層に置換さ
れる。死荷重に対する荷重耐力の比率は、複合物の弾性
率が高くなるにしたがって、非常に好ましくなる。
る他の利点は、ジブの振動が減少するということによ
る。微粒子からなる鋼製のジブの固有周期は非常に低い
ので、その駆動により又は風によってのみ共振するかも
しれない。しかし、本発明に用いた繊維複合層の優れた
減衰特性により、そのような共振は減衰してジブが素早
く静止し、その層を十分に厚くすれば振動を生じること
がほぼ無くなる。
レスコープ式ジブにより得られる別の利点は、片側が日
光に照らされることによる温度上昇に起因した変形が低
いことである。なお、このような温度上昇は、テレスコ
ープ部に大きな変形を生じて、荷重耐力を低下させる。
鋼製層が複合断面の内側の層を形成し、繊維複合層が複
合断面の外側の層を形成したものでは、テレスコープ部
又はテレスコープ式ジブの鋼製コアは直接日光に晒され
ることがないので、温度変化が無くなり、そのために鋼
材に温度膨張差を生じることがない。熱伝導性が低いこ
と、及び熱を受けると金属は膨張するのに対してプラス
チックは収縮することから、本発明に係るテレスコープ
式ジブは片側が日光に照らされた状態でも実質的に真っ
直ぐの状態を留めることが期待される。
の荷重耐力を有する他のものよりも軽く設計できるの
で、テレスコープ式クレーンのボールベアリング支持リ
ング内で動作するモーメントを補正するために必要なカ
ウンタウエイトが少なくなる。
繊維複合層は、好ましくは内側に且つ鋼製層に隣接して
配置された第1の繊維複合層と、好ましくは外側に且つ
第1の繊維複合層の上に配置された第2の繊維複合層か
らなる。第1の繊維複合層は、主に、テレスコープ部の
長手方向に向かって一方向に配列された繊維に特徴づけ
られる。また、第2の繊維複合層は、主に、第1の繊維
複合層を横切る方向に向けられた、一方向に配列された
繊維に特徴づけられる。かかる構成において、第1及び
第2若しくはそれらのいずれかの一方向繊維複合層は、
一方向に繊維を配列したマットで形成してもよい。
において、第1の一方向繊維複合層を相互に支持して締
め付ける作用は第2の一方向繊維複合層により行うこと
ができる。したがって、長手方向の繊維の引き出しは、
そのような事態が生じた場合には横方向の繊維が斜めに
なったり伸びて第1の繊維複合層との接触圧が大きくな
ることにより、禁止される。第1の一方向繊維複合層の
繊維は長手方向に配置されているので、特に曲げに対し
て剛性の大きな構造となっている。その理由は、繊維は
長手方向にのみ伸び、最初に真っ直ぐに引っ張られる必
要がないからである。
繊維複合層は、本発明に係る繊維の束で構成してもよ
い。
維材料は、そのような繊維複合材をジブに取り付ける方
法が知られていなかったために、今日まで、クレーン用
のテレスコープ部やテレスコープ式ジブへの適用が見出
すに至らなかった。
層に対してその所定の場所に移動不可能に固定される。
これは、基本的に、以下に示す一つ又は複数の固定手段
により達成できる。
手段がある。その手段では、好ましくは、鋼製層から突
出して繊維複合材に係合する伸張部、及び/又は、鋼製
層に形成されて繊維複合材が係合する窪みとで、第1の
繊維複合材と鋼製層とが堅く接続される。
ープ部の少なくとも一端(特に、カラー)に固定するこ
とを含み、カラーと第2の繊維複合材とを固定するユニ
ットを設けることにより又は形成するものである。入り
子式に連結されたテレスコープ式ジブは、それぞれのテ
レスコープ部の端部に、曲げによる圧力がゼロになる部
分を有する。それらの部分にはカラーが同様に配置され
ており、繊維複合材料の鋼製部に対する固定が好適に行
える。
維混合物は、この第1の繊維混合物の周囲を第2の繊維
複合材で包むことにより、所定の場所に保たれる。この
ように包まれた繊維の束から長手方向(縦方向)の繊維
を引き出すのは不可能である。その理由は、横方向と長
手方向(縦方向)の繊維が組み合わされ、横方向繊維に
導入するプリテンションが大きく且つ長手方向繊維の引
張力が大きくなれば、圧縮力が大きくなるからである。
形態によれば、複合式の横断面(特に、第1の繊維複合
材)は閉鎖断面の一部(好ましくは、引張荷重の作用す
る領域)にのみ設けられている。繊維複合材料の引張強
度は圧縮強度よりも相当大きく、第1の繊維複合材を横
断面上において引張力の加わる領域に設けることが好ま
しい。複合材料を用いたジブのシェル構造の厚さは同一
重量の鋼製横断面のそれよりも大きい。そのために安定
性が増し、板のへこみ、シェル構造の破壊等の局部的な
損傷が防止される。
横切って配列された繊維を含み、第1の繊維複合材の端
部が横移動したり剥離したりするのを防止すると共に、
第1の繊維複合材が損傷するのを防止する。本発明によ
れば、材料層(特に、保護層及び/又はスライド層)が
第2の繊維複合材に適用され、横方向の圧縮に対して非
常に敏感な繊維を保護すると共に、テレスコープ式に伸
縮するスライド特性をもたらし、日光の照射に対して最
適な状態を作り出す。
クレーン又は可動式クレーンに適用を見出すことができ
るもので、回転可能に連結されたベース部と少なくとも
一つのテレスコープ部分とを有し、該少なくとも一つの
テレスコープ部分が上述の実施形態に係るテレスコープ
部として構成されている。
明より明らかである。しかし、詳細な説明及び特定の実
施例は本発明の好適な実施形態として示すものであっ
て、説明のためだけのものであり、本発明の精神及び範
囲において種々変更及び修正を加えることができること
は、詳細な説明から当業者に明らかなことである。
ら完全に理解されるであろう。また、これら説明及び図
面は説明のためのものであり、本発明を限定するもので
はない。
しにして表した斜視図に、テレスコープ部10が示して
ある。最も内側に位置する基本構成部として、テレスコ
ープ部10は鋼製シェル11を有する。鋼製シェル11
は、一方向に繊維を配列した第1の繊維複合材12でま
ず囲まれている。繊維複合材12の繊維は、テレスコー
プ部の長軸(長手方向の軸)方向に向けて配置されてい
る。カラーは、長手方向の繊維複合材12と実質的に同
一であり、繊維マットとして構成することもできる。
ち、周方向に)配置されているのは、一方向に繊維を配
列した第2の繊維複合材13である。以後、繊維複合材
13は、「横方向繊維複合材13」という。この横方向
繊維複合材13は、同様に繊維マットとして形成しても
よく、長手方向繊維複合材12の周囲を囲み、鋼製シェ
ル11の最も外側の部分を形成している。
定するために(すなわち、長手方向繊維複合材12が鋼
製シェル11の長手方向に所定の場所から移動するのを
防止するために)、別の固定手段が図1の実施形態に設
けてある。この固定手段は、鋼製シェル11から突出し
た伸張部21を有する。これらの伸張部は図1の長手方
向断面だけに示してある。しかし、周方向の全域に配置
してもよい。長手方向繊維複合材12は窪み22を有
し、その窪みの中に上記伸張部21が嵌め込むように係
合する。
にはテレスコープ部10の上部の平坦部の断面(テレス
コープ部10の長軸方向から見た断面)が描かれてい
る。この断面図から明らかなように、伸張部21は鋼製
シェル11の上方に突出し、そこで伸張部は長手方向繊
維複合材により該複合材の窪みで囲まれている。長手方
向繊維複合材の上方では、横方向繊維複合材13が上述
した構成を閉鎖している。長手方向繊維複合材12と鋼
製シェル11との間が伸張部21を介して頑丈に接続さ
れているので、長手方向繊維複合材の配列が保たれ、所
定の場所に移動不可能に固定される。
する別の構成が示してある。この実施形態において、鋼
製シェル11は窪み23を有し、図2Aの断面から明ら
かなように、長手方向繊維複合材12から下方に突出す
る材料突出部24がその窪み23に係合する。これは、
図1に示すものと反対の状態を示すもので、このような
構成によっても構造材を所定の場所に固定する連結が得
られる。
斜視図が示してあり、このテレスコープ部は、鋼製シェ
ル11、長手方向繊維複合材12、横方向繊維複合材1
3(一部のみ示す)、及び鋼製カラー30を備えてい
る。図3Aは、カラー領域の長手方向断面を示す。長手
方向繊維複合材12は上部だけ(すなわち、引張荷重が
領域だけ)が示してある。本実施形態において、長手方
向繊維複合材12の固定は、カラー30に繊維を入れて
行われる。図3Aの縦断面図から明らかなように、カラ
ー30には頑丈にするために繊維材料31を充填しても
よい。図3に示すテレスコープ式ジブはカラー端部にお
ける応力の小さな部分に特徴を有する。これは、鋼製カ
ラー30に長手方向繊維複合材12を固定する鋼製がカ
ラー部分において簡単であることによる。
る。このテレスコープ式ジブは、図3に示した鋼製に対
応して、鋼製シェル11、長手方向繊維複合材12、及
び横方向繊維複合材13を有する。しかし、図4に示す
本実施形態では、カラー40は、繊維複合構造として形
成されており、長手方向繊維複合材12の端部がカラー
40の中に編み込まれ、これにより適正に固定されてい
る。
方向繊維複合材13は長手方向繊維複合材12を囲み、
摩擦による固定によって、この複合材12を鋼製シェル
11の所定の場所に固定している。横方向の繊維複合材
13は、長手方向繊維複合材13の端部が剥がれるのを
防止する。
面を示し、そこでは長手方向繊維複合材の構造が引張領
域Zにのみ設けてある。この構造は、内側から外側に向
かって、鋼製シェル11、長手方向繊維複合材12、横
方向繊維複合材13、及び横方向繊維複合材13を覆う
スライド層(又は保護層14)を有し、この構造は図6
の断面からも明らかである。
に、長手方向繊維複合材12を備えていない。繊維の長
手方向の圧縮強度は引張強度よりも実質的に小さい。そ
のため、図5に示す実施形態と同様に、圧縮応力を受け
る領域から長手方向繊維複合材を除去することができ
る。しかし、長手方向繊維複合材を所定の場所に固定す
るために、横方向繊維複合材13が全周を囲っている。
合材13を覆っており、横方向の圧縮力に対して弱い横
方向繊維複合材13の損傷を防止するとともに、ジグ内
に入り子式に収容されたときに対応するテレスコープ部
が円滑にスライドするようにしてある。また、保護層1
4は、日光に照らされることによる悪影響を打ち消すよ
うに形成してもよい。
他の形態が示してあり、そこでは鋼製シェル11が、複
合材からなるロッド形式の長手方向繊維12’により囲
まれ、さらにこの長手方向繊維12’がこれを所定の場
所に固定するために横方向繊維の束13’により覆われ
ている。このように頑丈に包まれた繊維の束からなる構
成では、長手方向と横方向の繊維12’、13’は互い
に所定の場所に固定されているので、長手方向繊維が所
定の場所から引き出されることがない。長手方向繊維1
2’を引っ張ると、摩擦により固定された連結部を形成
している横方向繊維13’、鋼製シェル11、長手方向
及び横方向の繊維12’、13’により、接触圧が増加
する。
らかである。そのような改変は本発明の精神及び範囲か
ら逸脱するものでなく、当業者に明らかな変形は請求の
範囲に含まれるものである。
より十分に理解されるであろう。図面は図のみで示さ
れ、本発明を限定するものではない。
であり、第1繊維複合材を鋼層に固定した第1システム
を示す。
図1の対応図である。
す斜視部分図である。
むテレスコープ部の図3に示すような図である。
テレスコープ部の断面図である。
る。
造の斜視図である。
Claims (32)
- 【請求項1】 特に可動式クレーン用のテレスコープ式
ジブであって、 回転し旋回する搭載可能なベース部であって、複数の格
納、伸長できるテレスコープ部(10)が搭載されたベ
ース部と、 上記テレスコープ部のための移動手段であって、少なく
とも一のジブ部が、鋼製シェル(11)と繊維複合材
(12)からなる複合体断面を含む移動手段と、を含む
テレスコープ式ジブ。 - 【請求項2】 上記鋼製シェル(11)が、上記繊維複
合材(12)の内側に配置された請求項1のジブ。 - 【請求項3】 上記ベース部が、鋼と繊維材料との複合
材を含む請求項1のジブ。 - 【請求項4】 上記繊維複合材が、上記鋼製シェルに取
り付けられ、横方向繊維母材(13)で包まれた母材中
の長手方向の一方向繊維(12)を含む請求項1のジ
ブ。 - 【請求項5】 上記繊維材料(12)が、上記少なくと
も一の部分に、一方向のマット材料として長手方向に取
り付けられる請求項1のジブ。 - 【請求項6】 上記繊維材料(12)が、上記部分の長
手方向に延びた繊維を主に含むマットに編み込まれた請
求項1のジブ。 - 【請求項7】 上記繊維材料(12)が、長手方向の繊
維の束からなる請求項1のジブ。 - 【請求項8】 上記長手方向の繊維(12)が、横方向
繊維(13)により、上記鋼製シェルに、移動しないよ
うに接続された請求項7のジブ。 - 【請求項9】 固定具(21)が、上記母材を保持する
ために、上記鋼製シェル(11)に溶接された請求項1
のジブ。 - 【請求項10】 上記鋼製シェル(11)が、それによ
って上記母材が保持される孔又は窪み(23)を含む請
求項1のジブ。 - 【請求項11】 上記少なくとも一つの部分のためのエ
ンドフレーム(30、40)であって、上記繊維複合材
が、上記エンドフレームに固定された長手方向繊維(1
2)を含むエンドフレームを更に含む請求項1のジブ。 - 【請求項12】 上記繊維複合材が、長手方向繊維(1
2)と、上記長手方向繊維を所定の位置に保持し締める
ために上記ジブの長手方向の軸を横切って配置された繊
維(13)と、を含む請求項1のジブ。 - 【請求項13】 上記繊維複合材が、通常、引っ張り力
に晒される上記ジブ部分の区域に、主に配置された長手
方向繊維(12)を含む請求項1のジブ。 - 【請求項14】 上記横切って配置された繊維(13)
が、保護層(14)で覆われた請求項12のジブ - 【請求項15】 上記保護層(14)が、協同した伸長
部分のための滑り面として機能する請求項14のジブ。 - 【請求項16】 クレーンアセンブリであって、ジブ部
分が、筒状の閉鎖断面を有し、その改良が、 上記断面の少なくとも一部分が、少なくとも一の鋼層
(11)と、少なくとも一の繊維複合体層(12)と、
を含む積層構造を有するクレーンアセンブリ。 - 【請求項17】 上記少なくとも一の鋼層(11)が内
部の層を形成し、上記少なくとも一の複合体層(12)
が上記部分の外部の層を形成する請求項16のクレーン
アセンブリ。 - 【請求項18】 上記部分が、上記クレーンアセンブリ
の伸長部である請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項19】 上記部分が、上記クレーンアセンブリ
のベース部である請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項20】 上記繊維複合材が、上記鋼層(11)
に取り付けられた母材中の長手方向の一方向繊維(1
2)と、更に、横方向繊維(13)の包みと、を含む請
求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項21】 上記繊維複合材が、上記部分の長手方
向に延びた繊維(12)を備えた一方向繊維マットを含
む請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項22】 上記繊維複合材が、主に、上記部分の
長手方向に延びた繊維(12)を含む織り込まれたマッ
トである請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項23】 上記繊維複合材(12)が、長手方向
の束からなる請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項24】 上記繊維複合材が、上記鋼層(11)
に移動しないように接続された長手方向の繊維(12)
を含む請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項25】 固定具(21)が上記鋼層(11)に
溶接され、上記固定具が上記繊維複合材を上記鋼層に保
持する請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項26】 上記鋼層(11)が、それによって上
記繊維複合材が上記鋼層に保持される孔又は窪み(2
3)を含む請求項16のクレーンアセンブリ。 - 【請求項27】 上記部分のための鋼のエンドフレーム
(30)であって、上記長手方向の繊維(12)がその
鋼のエンドフレーム中に埋めこまれるエンドフレームを
更に含む請求項20のクレーンアセンブリ。 - 【請求項28】 上記長手方向(12)及び横方向(1
3)の繊維の端部が、上記エンドフレーム(30)とと
もにユニットを形成する請求項27のクレーンアセンブ
リ。 - 【請求項29】 上記横方向の繊維(13)が、上記長
手方向の繊維(12)を、所定の位置で、保持し掴む請
求項20のクレーンアセンブリ。 - 【請求項30】 上記長手方向の繊維(12)が、通
常、引っ張り力に晒される上記部分の区域に、主に配置
された請求項20のクレーンアセンブリ。 - 【請求項31】 上記横方向の繊維(13)が、保護層
(14)により覆われた請求項20のクレーンアセンブ
リ。 - 【請求項32】 上記保護層(14)が、伸縮部分に協
同する滑り面として機能する請求項31のクレーンアセ
ンブリ。
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