JP2010228871A - 岸壁クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】
脚構造物とスライド式のブームを有する岸壁クレーン（ロープロファイルクレーン）において、免振装置の代わりに制振装置を導入し、低コストで地震対策を実現した岸壁クレーンを提供する。また、免震装置と制振装置を組み合わせて、耐震性の極めて高い岸壁クレーンを提供する。
【解決手段】
脚構造物３と前記脚構造物３にスライド可能に支持されたスライド式のブーム４を有し、海上輸送用コンテナの荷役に使用する岸壁クレーンにおいて、前記脚構造物３と前記ブーム４の間に制震装置２を設置し、前記制振装置２が、前記脚構造物３と前記ブーム４間で発生する相対運動を減衰する機構とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、港湾や内陸地のコンテナターミナルなどで、コンテナの荷役に使用されるクレーン等に地震対策を施した岸壁クレーンに関するものである。

港湾や内陸地等のコンテナターミナルでは、岸壁クレーンや門型クレーンによって、船舶及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。図６に、脚構造物３とスライド式のブーム４を有する岸壁クレーン（以下、ロープロファイルクレーンという）１Ｘの荷役時の様子を示しており、ロープロファイルクレーン１Ｘは、脚構造物３、ブーム４、トロリ２５、走行輪２９を有しており、コンテナターミナルの岸壁２８に走行可能に設置されている。クレーン１Ｘは、コンテナ船２３に搭載したコンテナ２４を荷揚げし、トレーラ２６に載置する等の荷役作業を担っている。なお、２２は海面、２７はワイヤロープを示している。

図７に、ロープロファイルクレーン１Ｘの休止時の様子を示しており、ブーム４を陸側に移動した状態となっている。これは、コンテナ船２３の接岸又は離岸時に、コンテナ船２３の船橋とブーム４の干渉を避けるためである。岸壁クレーンの中には、この干渉を避けるために、ブームを上方に跳ね上げて船橋をかわすように構成しているものもあるが、空港付近のコンテナターミナルなど、全高制限が設けられている地区では、ブームの跳ね上げができないため、ロープロファイルクレーン１Ｘが採用されている。

なお、ブーム４の移動は、脚構造物３に設置したブーム移動装置２０により行われ、ブーム４は駆動ローラ２１を有したブーム移動装置２０により持上げられ、駆動ローラ２１の回転により移動するように構成されている。また、ロープロファイルクレーン１Ｘは、脚構造物３の幅が３０〜４５ｍ、全高が５０〜６０ｍ、脚構造物３から突出しているブーム４の長さは５０〜６０ｍ程度となっている。

ところで、近年、地震対策として免震構造を採用した岸壁クレーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この免震構造とは、地盤とクレーンの絶縁により、クレーンが地震力を受けないようにするものであり、走行輪上部の脚部にアイソレータやダンパーを設置し、その上にクレーン構造物を設置して、地盤の揺れにクレーンが追従しないように構成するものである。具体例としては、薄いゴムシートと鋼板を交互に積層し、接着した積層ゴム等のアイソレータを、クレーンの走行輪と脚部の間に設置する構造などがあるが、近年より高い耐震性への要求があり、現在のアイソレータでは対応できない場合もでてきた。すなわち、現行のアイソレータでは３００ｍｍ程度の水平方向変形を吸収できるが、近年の要求を満たすためには１０００ｍｍ程度の水平方向変形を吸収しなければならないため、アイソレータが高コストとなるのみならず、走行輪と脚部の間に設置するスペースが取れないといった問題がある。

また、地震対策として免震構造の他に制振構造（制震構造とも言う）もある。ここで、制振構造とは、地震動をエネルギーとして捉え、構造物に組み込んだエネルギー吸収構造により、このエネルギーを減衰する技術であり、構造物の揺れを押さえ、構造物の損傷が軽減されるため、繰り返しの地震に有効であり、免震構造に比べて低コストで実現することができる。具体的には、例えばビル等の建築物であれば、屋上にマスダンパーと呼ばれるおもり（制振マス）を設置し、建築物の振動を減衰する。制振マスには水槽等を使用しており、この重量が大きいほど制振の作用効果が高まる。また、建築物の柱と柱の間に、建築物内の地震エネルギーを吸収するダンパーを設置する方法もある。

つまり、上記の制振構造をクレーンに採用することを考えた場合、制振マスやダンパーを新たに設置する必要があり、特に、岸壁２８の強度により重量が制限されている岸壁クレーンにおいては、重量を増加することができない場合が多く、制振構造を採用することが困難であった。

特開２００５−７５６０８号公報

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、脚構造物とスライド式のブームを有する岸壁クレーン（ロープロファイルクレーン）において、免振装置の代わりに制振装置を導入し、低コストで地震対策を実現した岸壁クレーンを提供することを目的とする。また、免震装置と制振装置を組み合わせて、耐震性の極めて高い岸壁クレーンを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本発明に係る岸壁クレーンは、脚構造物と前記脚構造物にスライド可能に支持されたスライド式のブームを有し、海上輸送用コンテナの荷役に使用する岸壁クレーンにおいて、前記脚構造物と前記ブームの間に制震装置を設置し、前記制振装置が、前記脚構造物と前記ブーム間で発生する相対運動を減衰する機構であることを特徴とする。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記制震装置が、揺動機構と振動減衰機構を有しており、前記振動減衰機構が位置の変位量に比例した力を発生するスプリング構造と、速度に比例した力を発揮するダンパー構造を有した受動的振動減衰機構であることを特徴とする
上記の岸壁クレーンにおいて、前記揺動機構が台車を有しており、前記受動的振動減衰機構と連結したことを特徴とする。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記制振装置が、ゴムシートと鋼板を交互に積層して接着した積層ゴムと、前記積層ゴムに接続した前記ダンパー構造を有していることを特徴とする。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記制震装置が、油圧シリンダ又は電動アクチュエータと制御装置を有した能動的振動減衰機構と、台車を有した揺動機構を有し、かつ、前記制御装置が前記脚構造物の移動方向と逆方向に前記台車を移動制御する構成を有したことを特徴とする。

本発明に係る岸壁クレーンによれば、クレーンの自重をそれほど増加させずに、制振構造を適応することができるため、低コストでクレーンに地震対策を施すことが可能となる。ロープロファイルクレーンの超重量物（例えば３００〜４００ｔ）であるスライド式のブームを制振マスとしてできるため、高い制振効果を得ることができる。なお、ロープロファイルクレーンの全体重量は、例えば１５００〜１６００ｔ程度であるため、クレーン全体重量の約２５％程度を占めているブームは、超大型制振マスであると言える。

更に、制振装置を揺動機構と、この揺動機構の揺動を減衰するための振動減衰機構から構成し、振動減衰機構をスプリング等の位置の変位量に比例した力を発生するスプリング
構造と、オイルダンパーやガスダンパー等の速度に比例した力を発揮するダンパー構造からなる受動的振動減衰機構とする構成により、地震発生時には地震により移動しようとする脚構造物に対して、ブームは元の位置に留まろうとするため、ブームから受動的振動減衰機構を介して脚構造物に力が働き、クレーン全体の揺れを抑えることができる。つまり、パッシブ制御による制振効果を得ることができる。

更に、揺動機構を、コロを有した台車とする構成により、地震発生時に脚構造物と共にブームが揺れてしまうことを抑制することができ、そのため、より大きな制振効果を得ることができる。

また、スプリング構造と揺動機構の両方の働きを有する積層ゴムと、積層ゴムに接続したダンパー構造からなる制振装置を利用する構成により、制振装置の構造が単純化することができ、コストダウンや耐久性向上を実現することができる。また、耐荷重性に優れる積層ゴムによりブームの重量を支持するため、クレーンの大型化に伴い、ブームの重量が増加した場合であってもブームを十分に支持することができる。

さらに、振動減衰機構を油圧シリンダ又は電動アクチュエータと制御装置を有する能動的振動減衰機構とする構成により、地震発生時に脚構造物の移動する方向と逆方向に揺動機構を移動させるアクティブ制御を行うことができ、パッシブ制御の場合に比べ、短時間でクレーンの揺れを止めることができる。

本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンを示した図である。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンを示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーンを示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーンを示した図である。 せん断ピンの形状を示した図である。 従来のロープロファイルクレーンを示した図である。 従来のロープロファイルクレーンを示した図である。

以下、本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンについて、図面を参照しながら説明する。図１にロープロファイルクレーン１の脚構造物３とブーム４の間に制震装置２を設置し、さらに、脚構造物３と走行輪２９の間に免震装置３０を設置した様子を示している。

図２にロープロファイルクレーン１において、脚構造物３とブーム４の間に設置した制振装置２を示す。制振装置２を、揺動機構である台車５と、受動的振動減衰機構６Ａであるスプリング１５とダンパー１７から構成し、台車５を、コロ１０により脚構造物３上を移動可能に構成し、また、受け台９により、ブーム４に固定されている固定部１４を支持している。また、台車５は固縛部材１２により脚構造物３に固定されており、固縛部材１２にはせん断ピン１３を設置している。地震発生時には、せん断ピン１３が破断し、台車５がブーム４を支持したまま揺動し、この揺動をスプリング１５とダンパー１７により減衰して、制振の効果を得るように構成している。また、台車５はコロ１０のつば、又は脚構造物３に固定したガイドによってクレーンの走行方向の変位を拘束されている。ここで、走行方向とは岸壁線に沿った方向であり、図２の紙面手前から奥に抜ける方向を示している。

スプリング１５とダンパー１７により構成された受動的振動減衰機構６Ａは、パッシブ制御となり、この構成により、制振装置２全体を単純に構成することができるため、低コストで、故障の少ない制振装置２を提供することができる。

なお、固縛部材１２をせん断ピン１３により固定する構成により、クレーン１の通常の荷役時には、台車５が脚構造物３に固定されるため、ブーム４の揺動を防止し、荷役を行っているトロリ２５及びコンテナ２４の揺れを防止することができる。そして、地震発生時には、せん断ピン１３が破断して台車５が揺動可能となるため、制振装置２が作動し、クレーン１の揺れを抑えることができる。

次に、ブーム４の移動方法を以下に説明する。図６及び７に示す様に、ブーム４は左右方向に移動可能に構成されており、このブーム４の移動はブーム移動装置２０により実現されている。ブーム４を移動する際に、図２に示すブーム移動装置２０が矢印に示す様に上昇して、ブーム４を持上げ、ブーム４は駆動ローラ２１により支持される。駆動ローラ２１はブーム４を支持したまま、回転し、ブーム４を横方向に移動し、ブーム移動装置２０を下げてブーム４の移動を完了とする。

このとき、図６に示す荷役状態であっても、図７に示す休止状態であっても、固定部１４は制振装置２上に、正確には受け台９上に設置されるように構成している。つまり、脚構造物３に制振装置２を１つ設置した場合は、ブーム４に荷役状態と休止状態に対応する２つの固定部１４を設置する。また、制振装置２を２つ以上設置した場合は、これに対応するように固定部１４を設置する。この構成により、ロープロファイルクレーン１は、荷役状態であれ、休止状態であれ、地震の発生時には制振の効果を得ることができる。なお、固定部１４と受け台９はロックピンやラッチなどにより機械的に固定されている場合もある。

図３は、油圧シリンダ１６と、この油圧シリンダ１６を制御する制御装置７と加速度センサ８を設置した能動的振動減衰機構６Ｂに、揺動機構である台車５を接続した制振装置２Ａを示している。制御装置７及び加速度センサ８は、脚構造物３のフレームに沿って設置してもよいし、フレームの内部に設置してもよい。

制振装置２Ａは、地震の発生により脚構造物３に揺れが発生した場合、この揺れを加速度センサ８で検知し、脚構造物３の揺れの方向と逆方向にブーム４が移動するように、油圧シリンダ１６を制御するアクティブ制御としている。このアクティブ制御により、パッシブ制御に比べてクレーン１の振動を短時間で止めることが可能となる。

また、油圧シリンダ１６は、コンテナ荷役時には台車５が動かないように固定し、地震発生時には作動するように制御することができ、この制御により図２に示した固縛部材１２を不要とすることもでき、また固縛部材１２を併用する構成としてもよい。なお、地震発生の検知には、加速度センサ８を利用し、加速度センサ８で予め定めた閾値以上の加速度を検知したとき、制御装置７により地震発生と判断し、制振装置２Ａを作動するように構成することができる。

図４は、位置の変位量に比例した力を発生するスプリング構造の１例である積層ゴム１１とダンパー１７を接続した受動的振動減衰機構６Ａを有する制振装置２Ｂを示している。積層ゴム１１は脚構造物３に固定したガイド（図示しない）によってクレーンの走行方向の変位を拘束されている。ここで、走行方向とは岸壁線に沿った方向であり、図４の紙面手前から奥に抜ける方向を示している。

また、積層ゴム１１は、水平方向に変形するため、揺動機構としての機能も有しており、図２及び３に示すコロ１０及び台車５のような揺動機構が不要となり、更に、耐荷重性に優れているため、制振装置２Ｂの設置数が少なくても、ブーム４の荷重を支えることが容易となる。そのため、地震対策を安価に実現することができる。

なお、ブーム４は、ブーム移動装置２０により持上げられ、移動する際の状態を示している。また、固縛部材１２は、コンテナを荷役する通常時には、積層ゴム１１が揺動しないように固縛して、地震発生時には、せん断ピン１３の破断により、積層ゴム１１が揺動できるように構成されている。

図５に、せん断ピン１３の形状を示しており、せん断ピン１３はせん断部ｄを有しており、このせん断部ｄの径を変えることで、せん断ピン１３が破断する荷重を決定することができる。

以上のように、制振装置２は、揺動機構と振動減衰機構６から構成されており、揺動機構は、台車５の他にも例えば２枚の板状物の間にコロを挟みベアリングのような構造などで構成することができる。振動減衰機構６に係り、受動的振動減衰機構６Ａはスプリング１５、ダンパー１７などにより構成され、能動的振動減衰機構６Ｂは油圧シリンダ１６などで構成することができる。また、積層ゴム１１は揺動機能を有するスプリング構造として、台車５とスプリング１５の機能を１つで実現できる。また、岸壁クレーンに従来使用されている免震装置３０と、上記の制震装置を両方設置して、耐震性の高い岸壁クレーンを提供することが可能となる。

１ 岸壁クレーン（ロープロファイルクレーン）
２、２Ａ、２Ｂ 制振装置
３ 脚構造物
４ ブーム
５ 台車
６ 振動減衰機構
６Ａ 受動的振動減衰機構
６Ｂ 能動的振動減衰機構
７ 制御装置
８ 加速度センサ
９ 受け台
１０ コロ
１１ 積層ゴム
１２ 固縛部材
１３ せん断ピン
１４ 固定部
１５ スプリング
１６ 油圧シリンダ
１７ ダンパー

Claims (5)

1. 脚構造物と前記脚構造物にスライド可能に支持されたスライド式のブームを有し、海上輸送用コンテナの荷役に使用する岸壁クレーンにおいて、
   前記脚構造物と前記ブームの間に制振装置を設置し、前記制振装置が、前記脚構造物と前記ブーム間で発生する相対運動を減衰する機構であることを特徴とする岸壁クレーン。
2. 前記制震装置が、揺動機構と振動減衰機構を有しており、前記振動減衰機構が位置の変位量に比例した力を発生するスプリング構造と、速度に比例した力を発揮するダンパー構造を有した受動的振動減衰機構であることを特徴とする請求項１に記載の岸壁クレーン。
3. 前記揺動機構が台車を有しており、前記受動的振動減衰機構と連結したことを特徴とする請求項２に記載の岸壁クレーン。
4. 前記制振装置が、ゴムシートと鋼板を交互に積層して接着した積層ゴムと、前記積層ゴムに接続した前記ダンパー構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の岸壁クレーン。
5. 前記制震装置が、油圧シリンダ又は電動アクチュエータと制御装置を有した能動的振動減衰機構と、台車を有した揺動機構を有し、かつ、前記制御装置が前記脚構造物の移動方向と逆方向に前記台車を移動制御する構成を有したことを特徴とする請求項１に記載の岸壁クレーン。

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