JP2008224419A - 天井クレーンレールの測量方法及び管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】天井クレーン走行レールの挙動を動的に測定し、天井クレーンの発生応力との相関性の大きい要素を正確に検出し、天井クレーン使用寿命の大幅な延長を図ることができる天井クレーン走行レールの測量方法及び管理方法を提供する。
【解決手段】天井クレーンが走行するランウェイガーダ上の左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出して管理する。より具体的には天井クレーンの両側のサドルあるいはそれらの近傍に、傾斜計１０を設置して天井クレーン走行レール２上を走行させるか天井クレーン走行レールの測量範囲内に置いて、各サドルあるいはそれらの近傍の傾斜角度の変化から、ランウェイガーダ１上に設置された左右の天井クレーン走行レール２の勾配差を検出する。検出された左右の天井クレーン走行レール２の勾配差が許容値を越えたとき、天井クレーン走行レール２の補修を行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、天井クレーンにおける天井クレーン走行レールの測量方法及び管理方法に関するものである。

重量物を搬送する工場などには、大型の天井走行クレーンが設置されている。例えば製鉄工場には、建屋の天井付近の左右両側に設置されたランウェイガーダ上に天井クレーン走行レールを敷設し、これらの天井クレーン走行レール上を走行する両側のサドルと、これらのサドル間を連結する２本のガーダとを備えたボックス状の天井クレーンが用いられている。これらのガーダ上には吊り上げ機を備えたクラブがスパン方向（天井クレーン走行レールに直角方向）に移動自在に搭載されている。その設備仕様は、例えば吊り上げ荷重５０トン、スパン３０ｍ、走行距離５００ｍ、各サドルのホイールベース１１ｍといったものである。また走行部の自重も約５トンに達する。

このような重量物が頻繁に走行するために、ランウェイガーダ上に敷設された天井クレーン走行レールは設置後に上下あるいは左右にうねりを生じる。その結果、その上を走行する天井クレーンにも様々な応力や衝撃が加わり、サドルとガーダとの接続部などに亀裂が入り、修理または更新が必要となることがある。

そこで従来から、天井クレーンを建屋端に寄せておき、天井クレーン走行レールのうねりや左右レールの高度差を静的に測量器などで測定することが行われている。例えば特許文献１には、距離測定手段を備えた台車上に角度センサを搭載した小型の測定装置をクレーン走行レール上に走行させ、クレーン走行レールの水平方向のうねりやレールの高度差を測定する技術が開示されている。しかしこの測定装置は軽量であるため、クレーン走行レールのうねりやレール単体の高度差を静的に検出することはできるが、実際の数十トンの天井クレーンが走行する場合のランウェイガーダのたわみも含む天井クレーン走行レールの動的測定を行うことはできず、左右の天井クレーン走行レールの相対関係も測定対象としていなかった。また、測定装置を走行させる間はクレーンを停止しておかなければならないという問題があった。

しかも、特許文献１に開示された技術では、レール単体の左右方向のうねりや高度差を検出して管理を行っているが、本発明者の実測によればクレーン走行レール単体の左右のうねりや高度差自体は、クレーンの各部に発生する応力との相関が必ずしも大きくなく、これらの数値でクレーン走行レールの計測・管理を行っても使用寿命の大幅な延長につながらないことが判明した。
特開平５−２６４２６１号公報

従って本発明の目的は、実際に天井クレーンが走行する際または天井クレーンが走行するレール上に存在する際における天井クレーン走行レールの挙動を動的に測定し、天井クレーンの発生応力との相関性の大きい要素を、簡単にしかも正確に検出し、天井クレーン使用寿命の大幅な延長を図ることができる天井クレーン走行レールの測量方法及び管理方法を提供することである。

上記の課題を解決するためになされた本発明の天井クレーン走行レールの測量方法は、天井クレーンが走行するランウェイガーダ上の天井クレーン走行レールの勾配差を検出することを特徴とする。また天井クレーンの両側のサドルあるいはそれら近傍に傾斜計を設置した天井クレーンを、ランウェイガーダ上の天井クレーン走行レール上で走行させ、天井クレーン走行中の傾斜角度の変化から、左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出することを特徴とするものである。また天井クレーンの両側のサドルあるいはそれらの近傍に傾斜計を設置した天井クレーンを、ランウェイガーダ上の天井クレーン走行レール測量範囲内に置き、前記傾斜計の傾斜角度の変化から、左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出し、さらに前記測量範囲内で当該クレーンを移動させて前記勾配差の検出を繰り返すことも好ましい測量方法である。なお、傾斜計として、傾斜角度及び加速度の検出が可能な運動計測装置を用いることが好ましく、傾斜計を天井クレーンの両側のサドルあるいはそれら近傍に設置し、走行方向及びスパン方向の傾斜角度を検出することが好ましい。

また本発明の天井クレーン走行レールの管理方法は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の天井クレーン走行レールの測量方法により検出された左右の天井クレーン走行レールの勾配差が許容値を越えたとき、天井クレーン走行レールの補修を行うことを特徴とするものである。

本発明の天井クレーン走行レールの測量方法は、天井クレーンの両側サドルあるいはそれらの近傍に傾斜計を設置した天井クレーンを、ランウェイガータ上の天井クレーン走行レール上で走行させるか、あるいは天井クレーン走行レールの測量範囲内に置き、大重量の天井クレーンが走行中または測量範囲に置かれた状態における各サドルの傾斜角度の変化を測定するため、天井クレーン重量によるランウェイガーダの撓みも含んだ天井クレーンの動的挙動を把握することができる。このために天井クレーン走行レールの歪が実際に天井クレーンに与える影響を正確に抽出することができる。また測定時間はごく短時間でよく、操業に支障を与えない。

しかも本発明では両側の各サドルあるいはそれらの近傍の傾斜角度の変化から、ランウェイガーダ上に設置された左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出することにより、走行中における天井クレーンの捩れを数値化して管理することができる。特に片側の天井クレーン走行レールが上り勾配、他方の天井クレーン走行レールが下り勾配となる箇所では強い捩れが発生して天井クレーンのサドルとガーダとの接続部に亀裂発生を招くことがあるが、本発明によればそのような箇所を発見することができるので、補修によって天井クレーンの使用寿命を大幅に延ばすことが可能となる。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は天井クレーンの概念的な斜視図であり、１、１は建屋の両側の天井付近に架設されたランウェイガーダ、２、２はそれらのランウェイガーダ１上に敷設された天井クレーン走行レール、３はランウェイガーダ１を支持する柱である。４、４は各天井クレーン走行レール２、２上を走行するサドルであり、走行用車輪５、５を備えている。左右のサドル４、４間はガーダ６、６により接続された構造物で形成されている。

これらのガーダ６、６の上面にはクラブ走行レール７、７が設けられており、吊り上げ装置８を備えたクラブ９が走行方向と直角なスパン方向に走行できるようになっている。天井クレーンは重量物を吊り上げるため、全体が主に鋼鉄により構成されている。上記した天井クレーンの構造は一般的なものであり、永年使用するとサドル４とガーダ６との接続部に亀裂が発生することが経験的に分かっている。

本発明では、図２に示すようにこの天井クレーンの両側のサドル４、４にそれぞれ１台ずつ傾斜計１０を設置し、実際に天井クレーン走行レール２上を走行させながら、または天井クレーン走行レールの測量範囲内に置き、各サドル４の傾斜角度の変化を測定する。今回、発明を実施するための最良の形態での実測に用いた天井クレーンの主仕様は、定格５０ｔｏｎ、スパン３３ｍ、ガーダ形状はボックスでサドルホイールベースは１１．４ｍの主に鋼鉄製の天井クレーンである。傾斜計１０としては、傾斜角度のみならず加速度の検出が可能な運動計測装置を用いることが好ましく、例えばジャイロ式のものを使用することができる。この実施形態では、日本航空電子工業株式会社から市販されているリングレーザジャイロ（例えば型番「ＪＩＭＳ−２５０Ｒ」）を使用した。リングレーザジャイロは３軸方向の角速度および加速度を精度よく検出することができる。図２に示すように、傾斜計１０はサドル４とガーダ６との接続部に設置し、走行方向及びスパン方向の傾斜角度を検出することが好ましい。なお、サドルあるいはその近傍とは図３に示すように、サドルとサドルからそれぞれクレーンスパンの１／３までのガーダ部である。

左右両側の天井クレーン走行レール２、２がともに完全に水平であれば、天井クレーンを走行させても傾斜計１０は傾斜角度を検出しないはずであるが、実際には数十トンの天井クレーンが走行することにより図４に示すようにランウェイガーダ１、１も撓むこととなる。その撓みは柱３のある部分では小さく、柱３の間では大きくなるが、工場レイアウトの都合上、左右の柱３の位置は必ずしも同一位置にあるとは限らないため、ランウェイガーダ１、１の撓みが不均等になり、その上面の走行レール３、３の高さも左右で異なる場合がある。このため、サドル４は上り坂となる正勾配となったり、下り坂となる負勾配となったりしながら走行することとなる。

本発明者はサドル４とガーダ６の多数点で走行中の応力測定を行い、両側のサドル４、４に取り付けた傾斜計１０の出力との相関を調べた。その結果、従来問題とされていた左右の天井クレーン走行レール２、２のレベル差や天井クレーン走行レール２、２の左右のうねり、それぞれの天井クレーン走行レール２、２の勾配自体は天井クレーンに発生する応力と強い相関はなく、左右の天井クレーン走行レール２、２の勾配差が天井クレーンに発生する応力と最も強い相関を持つことを確認した。その様子を図５に示す。左右の天井クレーン走行レール２、２の勾配差は片側が正勾配、反対側が負勾配となる場合に最大となる。このとき、左右のサドル４、４は反対方向に傾斜するためボックス状のクレーン全体が捩られるようになり、特にサドル４とガーダ６との接続部において大きな応力が発生する。図５中で、静的測量による天井クレーン走行レール２、２の勾配差と、天井クレーンを走行させて検出した天井クレーン走行レール２、２の勾配差は、その傾向がよく一致し、例えば図５中の（１）では静的測量、走行による測量のいずれの場合でも勾配差が許容値を超えている傾向をつかんでいる。特筆すべきは図５中の（２）で、静的測量では勾配差が許容範囲内であったものが、実際に天井クレーンを走行させて検出した場合には勾配差の許容値を超えていることが判明し、静的測量では発見し得ない天井クレーン走行レール２、２の異常を検出している。

今回実測に用いた天井クレーンおよび天井クレーン走行レールの場合、その実測結果から、左右の天井クレーン走行レール２、２の勾配差が０.２°を超えるとサドル４とガーダ６との接続部の発生応力は溶接部疲労限界である応力の振れ巾４．１ｋｇｆ／ｍｍ^２の２倍以上となる箇所があることが判明した。天井クレーン走行レール２にそのような部分があると、天井クレーンがその部分を走行するたびに前記溶接部疲労限界を超える応力が発生し、亀裂発生に至るものと考えられる。しかしこの発生応力を減少させれば、疲労寿命は大幅に延長される。

そこで、許容値を例えば０.１°に設定しておき、この測量方法により検出された左右の天井クレーン走行レール２、２の勾配差がこの許容値を超えたとき、天井クレーン走行レール２、２の補修を行うように天井クレーン走行レールの管理を行えば、使用寿命は推定計算ながら従来の約１６年から４０年程度にまで大幅に延長されることとなる。

さらに天井クレーン走行レールの動的な測量方法として、傾斜計を設置した天井クレーンを天井クレーン走行レール上で連続的に走行させなくても、当該天井クレーンをランウェイガーダ上の天井クレーン走行レール測量範囲内に置き、前記傾斜計の傾斜角度の変化から、左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出し、さらに前記測量範囲内で当該クレーンを断続的移動させて、移動と前記勾配差の検出を繰り返すことにより、実際に連続的に走行させるのとほぼ同等な天井クレーン走行レールの動的測量を実施することができる。図６に傾斜計をサドル上に設置した天井クレーンを、ランウェイガーダ上の天井クレーン走行レールの測量範囲内で５ｍ間隔で移動した後に静止させて天井クレーンのサドル傾斜角度の検出を繰り返した結果を示す。図６中の●がその検出結果で、実際に走行させるのとほぼ同等なサドル傾斜角度を示しており、実際に走行させるのとほぼ同等の左右のクレーン走行レール勾配差を検出できる。

なお、従来の管理指標である天井クレーン走行レールのレベル、レベル差、勾配の指標の１種または２種以上も同様に測量、管理することが望ましい。

上記のように、本発明によれば天井クレーンが走行するランウェイガーダ上の天井クレーン走行レールの勾配差を検出して管理することが非常に有効であり、実際に天井クレーンが走行するか天井クレーンを天井クレーン走行レール測量範囲内に置いて天井クレーン走行レールの挙動を動的に測定し、天井クレーンの発生応力との相関性の大きい左右の天井クレーン走行レール２、２の勾配差を正確に検出し、天井クレーン使用寿命の大幅な延長を図ることができるものである。

天井クレーンの概念的な斜視図である。 傾斜計の設置状態を示す斜視図である。 傾斜計１０を配置するサドルとその近傍の範囲図である。 ランウェイガーダの撓みの説明図である。 左右の天井クレーン走行レールの勾配差と、天井クレーンに発生する応力との関係を示すグラフである。 （ａ）、（ｂ）傾斜計を設置した天井クレーンを走行させて検出した天井クレーン走行レールの勾配差と、傾斜計を設置した天井クレーンをランウェイガーダ上の天井クレーン走行レール測量範囲内に置いて検出と移動を繰り返して得た勾配差の比較図である。

符号の説明

１ ランウェイガーダ
２ 天井クレーン走行レール
３ 柱
４ サドル
５ 走行用車輪
６ ガーダ
７ クラブ走行レール
８ 吊り上げ装置
９ クラブ
１０ 傾斜計

Claims (6)

1. 天井クレーンが走行するランウェイガーダ上の、左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出することを特徴とする天井クレーン走行レールの測量方法。
2. 天井クレーンの両側のサドルあるいはそれらの近傍に傾斜計を設置した天井クレーンを、ランウェイガータ上の天井クレーン走行レール上で走行させ、天井クレーン走行中の傾斜角度の変化から、左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出することを特徴とする請求項１記載の天井クレーン走行レールの測量方法。
3. 両側のサドルあるいはそれらの近傍に傾斜計を設置した天井クレーンを、ランウェイガーダ上の天井クレーン走行レール測量範囲内に置き、前記傾斜計の傾斜角度の変化から、左右の天井クレーン走行レールの勾配差を検出し、さらに前記測量範囲内で当該クレーンを移動させて前記勾配差の検出を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の天井クレーン走行レールの測量方法。
4. 傾斜計として、傾斜角度及び加速度の検出が可能な運動計測装置を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の天井クレーン走行レールの測量方法。
5. 傾斜計を天井クレーンの両側のサドルあるいはそれらの近傍に設置し、走行方向及びスパン方向の傾斜角度を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の天井クレーン走行レールの測量方法。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の天井クレーン走行レールの測量方法により検出された左右の天井クレーン走行レールの勾配差が許容値を超えたとき、天井クレーン走行レールの補修を行うことを特徴とする天井クレーン走行レールの管理方法。

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