JP2011163413A - 減衰機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
大きなバネ力及び長いストロークを有し、且つ、製造が容易で、低コストで、他の装置への取り付け自由度の高い、減衰機構（バネダンパー機構）を提供する。
【解決手段】
減衰機構１が、第１シリンダ２と、第１シリンダ３よりも小型で且つ複数の第２シリンダ３を有し、第１シリンダ２が、流体を充填した第１ケーシング４と、第１ケーシングの内部をＡ室Ｌ１とＢ室Ｒ１に分離するように配置した第１ピストン５を有し、第２シリンダ３が、流体を充填した第２ケーシング６と、第２ケーシング６の内部をＡ室Ｌ２とＢ室Ｒ２に分離するように配置した第２ピストン７と、第２ピストン７の位置を中立点に維持するための弾性体８を有し、第１シリンダ２のＡ室Ｌ１と、複数の第２シリンダ３のＡ室Ｌ２をそれぞれ流体の流れる流路で連通し、第１シリンダ２のＢ室Ｒ１と第２シリンダ３のＢ室Ｒ２をそれぞれ流体の流れる流路で連通し、流路に絞り弁１０を設置した。
【選択図】図１

Description

本発明は、バネ機構及びダンパー機構を有する減衰機構に関するものである。特に、コンテナ荷役を行うクレーン等の免震装置及び制振装置に利用する免震制振用減衰機構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、門型クレーン、コンテナトレーラによって、船舶及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。このコンテナターミナルにおける地震対策として、岸壁クレーンの機械室を制振マス（おもり）として利用し、制振効果を得るように構成したクレーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図７に従来型の地震対策を施した岸壁クレーンの１例を示す。岸壁クレーン１１Ｘは、脚構造物３１の下端に免震装置（アイソレータ）２６Ｘを介して走行装置２１を有し、上方にガーダ６１及びブーム６２を有している。このガーダ６１及びブーム６２に沿って、トロリ６０が走行し、コンテナの荷役作業を行うように構成している。この走行装置２１は、岸壁（地表面３０）に敷設したレール上を走行する車輪を有している。また、免震装置２６Ｘは、地表面３０の振動からクレーン１１Ｘを絶縁するための装置であり、例えば鋼板とゴムを交互に積層したアイソレータ等のバネダンパー機構を使用している。

更に、このクレーン１１Ｘは、ガーダ６１上に機械室６４を利用した制振装置６３を有している。この制振装置６３は、機械室６４の下面に車輪６６を設置し、この機械室６４がガーダ６１上を海陸方向（図７の左右方向）に移動できるように構成している。

次に、このクレーン１１Ｘの地震発生時の動作について説明する。地震発生時には、免震装置２６Ｘを固定していたせん断ピン等が破断し、免震装置２６Ｘが作動する。この免震装置２６Ｘは、クレーン構造物を地表面３０の振動から絶縁し、振動を吸収する。この構造により、クレーン１１Ｘは免震効果を得ることができる。

また、地震発生時には、機械室６４を固定していたせん断ピン等が破断し、制振装置６３が作動する。制振装置６３は、機械室６４がクレーン構造物（脚構造物３１、ガーダ６１等）に対して揺動自在となるように構成しており、クレーン構造物の振動とは異なる周期で揺動する。更に、機械室６４とクレーン構造物の間に設置した減衰機構６５により、相対運動を減衰するように構成している。つまり、機械室６４を制振マス（制振用おもり）として利用できるように構成している。

上記の免震装置２６Ｘ及び制振装置６３により、クレーン１１Ｘの海陸方向（図７左右方向）の振動を抑制及び減衰することができる。なお、岸壁に沿った方向（図７の手前奥方向）の振動は、走行装置２１に設置した車輪の転動あるいは摺動により吸収することができる。

上記の免震装置（アイソレータ）２６Ｘ及び制振装置６３により、クレーン１１Ｘは海陸方向に±３００ｍｍ程度の水平方向変形を吸収することができる。しかし、近年は、海陸方向に約±１０００ｍｍの水平方向変形を吸収することが要求されている。また、将来的には例えば海陸方向に約±２０００ｍｍなど、吸収すべき水平方向変形の要求が増加する可能性もある。この要求により、免震装置及び制振装置に設置する減衰機構（例えば、バネダンパー機構）の大型化が必要となっている。

しかしながら、バネダンパー機構を約±１０００ｍｍ以上のストロークを有するように大型化するには、以下の問題点を有している。第１に、免震装置及び制振装置として復元力（バネ力、粘性減水力）を与える大型のバネダンパー機構の製造が困難であるという問題を有している。

つまり、近年、クレーンの自重が８００〜１５００ｔに至っており、このクレーン自体の振動を抑制するバネダンパー機構には、１０００〜２０００ＫＮ／ｍという大きなバネ力が必要とされている。この要求を例えばコイルバネで満たすことを考えた場合、このコイルバネは超大型バネとなる。このため、大型のバネダンパー機構の製造コストが高コストとなる。

第２に、このような大型バネ機構が、任意の復元力を得るように、高い精度でバネ定数を決定し、製造することは困難であるという問題を有している。これは、大型バネ機構のバネ定数が高すぎる場合、バネダンパー機構は見かけ上剛体に近い状態となり、バネダンパーとして作用しない。また、バネ定数が低すぎる場合は、十分な復元力が得られない。つまり、免震装置及び制振装置のバネダンパー機構は、バネ定数を高い精度で決定することが必須となる。

第３に、大型のバネダンパー機構の設置スペースを確保することが困難であるという問題を有している。このバネダンパー機構は、約±１０００ｍｍ以上のストロークが必要であるため大型となる。しかし、枠状構造物であるクレーン上に、このバネダンパー機構を搭載するスペースを確保することは困難である。

特開２００９−２４２０６２号公報

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、大きなバネ力及び長いストロークを有し、且つ、製造が容易で、低コストで、他の装置への取り付け自由度の高い、減衰機構（バネダンパー機構）を提供することを目的とする。特に、クレーンの免震装置及び制振装置に利用する減衰機構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減衰機構は、バネ機構とダンパー機構を有した減衰機構において、前記減衰機構が、第１シリンダと、前記第１シリンダよりも小型で且つ複数の第２シリンダを有し、前記第１シリンダが、流体を充填した第１ケーシングと、前記第１ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第１ピストンを有し、前記第２シリンダが、流体を充填した第２ケーシングと、前記第２ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第２ピストンと、前記第２ピストンの位置を中立点に維持するための弾性体を有し、前記第１シリンダのＡ室と、複数の第２シリンダのＡ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記第１シリンダのＢ室と前記第２シリンダのＢ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記流路に絞り弁を設置したことを特徴とする。

この構成により、第１シリンダの復元力を、複数の第２シリンダの弾性体の合力により容易に得ることができるため、巨大バネコイル等の製造が不要となり、減衰機構の低コスト化を実現することができる。また、絞り弁を設置した構成により、粘性減衰力を得るこ
とができる。そのため、この減衰機構は、見かけ上、巨大なバネダンパー機構と同様の性能を有する。

また、第１シリンダの有するバネ定数を、複数の第２シリンダのバネ定数から精密に設計することができるため、精度の高い減衰機構を提供することができる。つまり、任意のバネ定数を有した減衰機構を提供することができる。

更に、減衰機構の取り付け自由度を向上することができる。つまり、減衰機構を、巨大バネコイル等が不要となり小型化した第１シリンダと、第１シリンダよりも小型である複数の第２シリンダから構成し、第１シリンダと第２シリンダを、流体の流れる流路（例えば、油圧回路等）で連通する。そのため、第１シリンダと第２シリンダを、異なる場所に設置することができ、複数の第２シリンダを数箇所に分けて配置することもできる。

上記の目的を達成するための本発明に係る免震制振用減衰機構は、岸壁クレーンの免震装置又は制振装置の少なくとも一方に設置し、バネ機構とダンパー機構を有した免震制振用減衰機構において、前記免震制振用減衰機構が、第１シリンダと、前記第１シリンダよりも小型で且つ複数の第２シリンダを有し、前記第１シリンダが、流体を充填した第１ケーシングと、前記第１ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第１ピストンを有し、前記第２シリンダが、流体を充填した第２ケーシングと、前記第２ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第２ピストンと、前記第２ピストンの位置を中立点に維持するための弾性体を有し、前記第１シリンダのＡ室と、複数の第２シリンダのＡ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記第１シリンダのＢ室と前記第２シリンダのＢ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記流路に絞り弁を設置したことを特徴とする。この構成により、上記の減衰機構と同様の作用効果を得ることができる。

上記の免震制振用減衰機構において、前記第１シリンダと前記第２シリンダを連通する前記流路に、ロックバルブを設置し、地震が発生した際に、前記ロックバルブが、閉止していた流路を開放し、前記第１シリンダのＡ室と前記複数の第２シリンダのＡ室間で前記流体を移動可能とし、前記第１シリンダのＢ室と前記複数の第２シリンダのＢ室間で前記流体を移動可能とする構成を有したことを特徴とする。

この構成により、クレーンがコンテナの荷役等を行う通常時には、免震装置及び制振装置を固定し、地震発生時には、免震装置及び制振装置が作動するように制御することができる。また、免震装置及び制振装置の作動開始を、ロックバルブの開閉のみで制御できるため、従来のせん断ピン等を利用する場合と比べ、確実且つ迅速な制御を実現することができる。

上記の免震制振用減衰機構において、前記ロックバルブと前記複数の第２シリンダを連通してユニットを形成し、前記第１シリンダに対して、複数の前記ユニットを連通したことを特徴とする。この免震制振用減衰機構が、複数のロックバルブを有する構成により、各ロックバルブの開閉制御により、第１シリンダの有するバネ定数を可変とすることができる。

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、前述の減衰機構を、少なくとも免震装置又は制振装置に設置したことを特徴とする。この構成により、耐震効果の高いクレーンを提供することができる。つまり、岸壁クレーンは、±３００ｍｍ以上のストロークを有し、且つ精度の高い減衰機構（バネダンパー機構）を、免震装置又は制振装置に搭載しているため、大規模地震にも耐えることができる。

本発明に係る減衰機構によれば、大きなバネ力及び長いストロークを有し、且つ、製造が容易で、低コストで、他の装置への取り付け自由度の高い、減衰機構（バネダンパー機構）を提供することができる。

本発明に係る実施の形態の減衰機構の概略を示した図である。 本発明に係る実施の形態の免震制振用減衰機構を設置するクレーンの概略を示した図である。 本発明に係る実施の形態の免震制振用減衰機構を免震装置に設置した図である。 本発明に係る実施の形態の免震制振用減衰機構を設置するクレーンの概略を示した図である。 本発明に係る実施の形態の免震制振用減衰機構を設置するクレーンの一部を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態の減衰機構の概略を示した図である。 従来の制振装置を有する岸壁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減衰機構について、図面を参照しながら説明する。図１に免震制振用減衰機構１の概略を示す。この免震制振用減衰機構（以下、減衰機構という）１は、大型の第１シリンダ２と、前記第１シリンダよりも小型で且つ複数の第２シリンダ３を有している。

この第１シリンダ２が、流体を充填した第１ケーシング４と、第１ケーシング４の内部をＡ室Ｌ１とＢ室Ｒ１に分離するように配置した第１ピストン５を有している。同様に、第２シリンダ３が、流体を充填した第２ケーシング６と、第２ケーシング６の内部をＡ室Ｌ２とＢ室Ｒ２に分離するように配置した第２ピストン７を有している。更に、第２シリンダ３が、第２ピストンの位置を、予め定めた中立点に維持するための弾性体８を有している。

また、第１シリンダ２のＡ室Ｌ１と、複数の第２シリンダ３のＡ室Ｌ２をそれぞれ流体の流れる流路で連通している。同様に、第１シリンダ２のＢ室Ｒ１と、複数の第２シリンダ３のＢ室Ｒ２をそれぞれ流体の流れる流路で連通している。つまり、第１シリンダ２のＡ室Ｌ１又はＢ室Ｒ１に充填している流体を、複数の第２シリンダ３のＡ室Ｌ２又はＢ室Ｒ２にそれぞれ分配する流路を構成する。なお、Ａ室Ｌ１、Ｌ２と、Ｂ室Ｒ１、Ｒ２の間での流体の移動はない。

更に、減衰機構１は、流路上に、ロックバルブ（トリガー弁とも言う）９及び絞り弁（オリフィス等）１０を有している。

なお、上記の第１シリンダ２及び第２シリンダ３は、例えば充填する流体を油とした油圧シリンダ等を利用することができる。また、弾性体８は、例えばコイルバネ８や、板バネ等を利用することができる。更に、ロックバルブ９は、例えばソレノイドコイルを利用することができる。

次に、減衰機構１の動作を説明する。地震発生時に、流路を遮断していたロックバルブ９を開放し、第１シリンダ２と第２シリンダ３に充填した流体が、相互に移動可能となるように制御する。同時に、地震動により制振マス等の移動体１２が揺動し、この移動体１２の移動に伴い、第１シリンダ２の第１ピストン５が移動する。

例えば、第１ピストン５が図１の左方に移動した場合、第１ケーシング４のＡ室Ｌ１の流体が押し出され、流路を経由して、複数の第２シリンダ３のＡ室Ｌ２に移動する。この流体の移動により、第２シリンダ３の第２ピストン７は図１の右方に移動する。

このとき、各第２シリンダ３の第２ピストン７は、コイルバネ等の弾性体８から、移動前の場所（中立点）に戻る方向の力（復元力）を受ける。この復元力により、各第２シリンダ３のＡ室Ｌ２の流体は、第１シリンダ２のＡ室Ｌ１に押し戻される。つまり、複数の第２シリンダ３の弾性体８の有する復元力の合力が、第１シリンダ２の第１ピストンを移動前の場所（中立点）に戻す方向の力（復元力）となるように構成している。

なお、第１シリンダ２は、流体が流路中を移動する抵抗及び、絞り弁１０による流動抵抗により、粘性減衰力を得ることができる。また、地震等の影響のない通常時は、ロックバルブ９を閉止し、流体の移動を遮断し、第１ピストン５を固定した状態とする。

上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、第１シリンダ２に復元力を、複数の第２シリンダ３の弾性体８の合力により容易に得ることができる。つまり、実質的には製造困難な巨大なバネコイルを製造した場合と同様の復元力を得ることができるため、減衰機構１の製造が容易となる。また、減衰機構１の低コスト化を実現することができる。

第２に、第１シリンダ２の有する復元力を高い精度で設計することができる。つまり、第１シリンダ２の有するバネ定数を、第２シリンダ３の複数の弾性体８の集合として高い精度で決定することができる。特に、大型の第１シリンダ２に大型の弾性体（コイルバネ等）を設置した装置を、実験により検査することは、非常に困難となる。しかし、小型の第２シリンダ３は製造して、実験検査をすることが可能であるため、精度の高いものを提供することが可能となる。

第３に、減衰機構１の取り付けの自由度を向上することができる。つまり、第１シリンダ２は、巨大なコイルバネ等の弾性体を有さないため、小型となり、クレーン等への設置自由度が向上する。また、第１シリンダ２と、複数の第２シリンダ３を流体の流路で連結しているため、第１シリンダ２及び第２シリンダ３を異なる場所に設置することも可能となる。

なお、第１シリンダ２の中立点の決定は、第１シリンダ２のＡ室Ｌ１と複数の第２シリンダ３のＡ室Ｌ２に封入した流体量と、第１シリンダ２のＢ室Ｒ１と複数の第２シリンダ３のＢ室Ｒ２に封入した流体量を、調整して行うことができる。そのため、第１シリンダ２の中立点の決定を、容易に行うことができ、更に、容易に変更することができる。つまり、第１シリンダ２の中立点を事後的に調整できるため、クレーン等への設置作業時の位置合わせが容易となる。

なお、図１の第１シリンダ２及び第２シリンダ３は、両ロッドシリンダで構成しているが、これを片ロッドシリンダで構成してもよい。この構成により、装置全体をコンパクト化することができる。つまり、シリンダ２、３から突出するロッドが一方のみとなるため、他方にロッドがストロークするためのスペースを設ける必要がなくなる。

ここで、例えば図１の右側（Ｂ室側）にロッドを有する片ロッドシリンダを使用する場合、Ａ室Ｌ１の断面積と、Ａ室Ｌ２の断面積の総和を同一とする。同様にＢ室Ｒ１の断面積（ロッド部分を除く）と、Ｂ室Ｒ２の断面積（ロッド部分を除く）の総和を同一とする。

つまり、第１シリンダ２のＡ室Ｌ１の流体変化量と、第２シリンダ３のＡ室Ｌ２の流体変化量の総和は等しくなり、この流体変化量により、第１ピストン５及び第２ピストン７のストローク量が自ずと決定する。このストローク量から自ずと決定される第１シリンダ２のＢ室Ｒ１の流体変化量は、ストローク量から自ずと決定される第２シリンダ３のＢ室Ｒ２の流体変化量の総和と同一となる必要がある。上記の条件を満たさない場合は、第１シリンダ２及び第２シリンダ３は、摺動することが不可能となる。この断面積を同一とする設計は、片ロッドシリンダのロッド径を変化させることで、実現することができる。

また、両ロッドシリンダを使用する場合、Ａ室側Ｌ１、Ｌ２とＢ室側Ｒ１、Ｒ２のロッド径が異なるように構成することもできる。この際には、上記の片ロッドシリンダを使用する場合と同様に、Ａ室Ｌ１の断面積と、Ａ室Ｌ２の断面積の総和を同一とする。同様にＢ室Ｒ１の断面積（ロッド部分を除く）と、Ｂ室Ｒ２の断面積（ロッド部分を除く）の総和を同一とする。

更に、第２シリンダ３に、片ロッドシリンダを採用する場合は、シリンダ３の外に突出しているロッドに弾性体８を設置すればよい。なお、両ロッドシリンダを採用した場合、弾性体８は両側のロッドに設置することもでき、片側のロッドのみに設置することもできる。

なお、片ロッドシリンダ又は両ロッドシリンダのシリンダ側に弾性体８を設置する構成としても良い。つまり、シリンダにガイドを設置し、シリンダ自体が長手方向に摺動可能に構成する。このシリンダからブラケート等を突設し、弾性体８を設置するように構成してもよい。

次に、減衰機構１をクレーン１１の免震装置２６に適用した例を説明する。図２に、岸壁クレーン１１の台形リンク脚２０の拡大図を示す。台形リンク脚２０は、海側走行装置２１ａ上の海側シルビーム２２ａから、上方（例えば鉛直方向）に延伸した海側揺脚２３ａと、この海側揺脚２３ａに対して陸側（図２左方）に傾斜した海側リンク脚２４ａを有している。この海側リンク脚２４ａは、海側免震装置２６ａを介して水平材（以下、ポータルタイビームという）２５に設置している。陸側も海側と同様の構造を有している。

なお、それぞれの揺脚２３（海側揺脚２３ａ、陸側揺脚２３ｂ）及びリンク脚２４（海側リンク脚２４ａ、陸側リンク脚２４ｂ）は、海陸方向（図２の左右方向）に揺動（移動）できるように、端部にそれぞれピンジョイントを有している。このリンク機構により、台形リンク脚２０は海陸方向に変形することができる。

次に、台形リンク脚２０の動作及び制御を説明する。クレーン１１がコンテナの荷役作業等を行う通常時には、台形リンク脚２０を固定して剛の状態としている。具体的には、海側揺脚２３ａ及び陸側揺脚２３ｂを、それぞれ上方に位置する海側脚及び陸側脚に対してせん断ピン等により固定している。同様に、海側免震装置２６ａ及び陸側免震装置２６ｂの動きを、ロックバルブ９を閉止した減衰機構１Ａで固定し、海側リンク脚２４ａ及び陸側リンク脚２４ｂをポータルタイビーム２５に固定している。地震発生時には、せん断ピン等の破断及びトリガー弁（ロックバルブ）９の開放により、台形リンク脚２０が海陸方向に変形する。

図３に、減衰機構１Ａを有する陸側免震装置２６ｂの拡大図を示す。この陸側免震装置２６ｂは、水平スライダー機構及び減衰機構１Ａを組み合わせて構成したものである。なお、説明は陸側免震装置２６ｂを例に行うが、海側免震装置２６ａも同様に構成することができる。この陸側免震装置２６ｂは、陸側リンク脚２４ｂの上端部にピンジョイント１
９を介して設置している。また、陸側免震装置２６ｂは、ポータルタイビーム２５上を海陸方向に移動するためのコロ２７を有している。更に、陸側免震装置２６ｂは、ポータルタイビーム２５との間に、減衰機構１Ａを有している。加えて、陸側免震装置２６ｂの無制限の移動を制限するために、ストッパー２９を設置している。

この減衰機構１Ａは、第１シリンダ２と、トリガー弁（ロックバルブ）９と、複数の第２シリンダ３を有している。この第１シリンダ２の有する第１ピストン５の端部であるロッドを、陸側免震装置２６ｂのスライダー機構に固定している。また、第１シリンダ２を、ポータルタイビーム２５の下面に設置し、複数の第２シリンダ３をポータルタイビーム２５の上面に設置している。

次に、陸側免震装置２６ｂ及び減衰機構１Ａの動作について説明する。地震発生時には、減衰機構１Ａが、センサ等で地震発生を検知し、トリガー弁９を開放し、第１ピストン５を摺動自在とする。この制御により、陸側免震装置２６ｂはポータルタイビーム２５に対して移動自在となる。この陸側免震装置２６ｂは、地震動をクレーン１１に伝達しないように、海陸方向に移動して地震動を吸収する。また、減衰機構１Ａにより地震動を減衰する。更に、減衰機構１Ａの有する第１ピストン５に、中立点に戻ろうとする復元力が働く。この復元力により、陸側免震装置２６に対しても復元力が働く。

そのため、地震後は、トリガー弁９を閉止して陸側免震装置２６ｂを固定し、陸側揺脚２３ｂと上方に位置する陸側脚を固定するのみで、クレーン１１の復旧作業が完了する。

上述のように、免震装置２６（２６ａ及び２６ｂ）を大型部材であるポータルタイビーム２５に設置する構成により、免震装置２６の移動範囲を大きくとることができる。つまり、ポータルタイビーム２５上で、コロ２７を有した免震装置２６は、容易に海陸方向に約±１０００ｍｍ移動することができる。そのため、クレーン１１は、大規模地震に対して有効な免震効果を得ることができる。

また、減衰機構１Ａを使用する構成により、免震装置２６の移動を効果的に減衰することができる。更に、地震後の復旧作業を容易に行うことができる。この減衰機構１Ａの第１シリンダ２は、コイルバネ等の弾性体を有していないため、小型に構成することができる。

加えて、複数の第２シリンダ３を、第１シリンダ２の設置場所とは、異なる任意の場所に設置することができるため、減衰装置１Ａの取り付け自由度を向上することができる。特に、第２シリンダ３をポータルタイビーム２５の上面に設置するように構成すると、第２シリンダ３のメンテナンス性を向上することができる。ポータルタイビーム２５は大型部材であり、この上面に、作業者の作業領域を確保することができるためである。

第１シリンダ２と第２シリンダ３を油圧回路等の流体の流れる流路で連結する構成により、複数の第２シリンダ３の設置位置を、走行装置２１、シルビーム２２又は揺脚２３とすることもできる。この構成により、第２シリンダ３の設置位置を、作業員が定期的にメンテナンスを行うことが容易となる位置に変更することができる。

次に、減衰機構１をロープロファイルクレーン４０の制振装置を構成する緊張装置４５に適用した例を説明する。図４に、ロープロファイルクレーン４０の概略を示す。図４に示すクレーン４０は、脚構造物３１の上部に、枠状の上部構造物４３を有している。この上部構造物４３の内部に、スライド式ブーム（以下、ブームという）４１を配置している。また、上部構造物４３は、スライドローラ（以下、ローラという）４２を有している。このローラ４２上に、ブーム４１を移動自在に配置している。ブーム４１は、図４の左右
方向に移動することができる。

また、上部構造物４３にワイヤロープドラム（以下、ドラムという）４４を設置している。このドラム４４から、ワイヤロープ４６を繰り出し、又は巻き取るように構成している。このワイヤロープ４６は、ドラム４４から出て、ブーム４１の端部にそれぞれ固定している。

なお、ドラム４４は、例えば、海側のワイヤロープ４６を巻き取った際は、同量の長さのワイヤロープ４６を陸側に繰り出すように構成している。また、クレーン４０は、ドラム４４とスライド式ブーム４１の各端部の間に緊張装置４５を有している。このそれぞれの緊張装置４５に、ワイヤロープ４６を通すように構成している。

図５に緊張装置４５の概略を示す。緊張装置４５は、筐体４８の内部に引出しシーブ４９、移動シーブ５０、戻しシーブ５１、及び減衰機構（第１シリンダ２等）１Ｂを有している。そして、ドラム４４から繰り出したワイヤロープ４６を、引出しシーブ４９から移動シーブ５０に通し、戻しシーブ５１を経由して、スライド式ブーム４１の端部に送るように構成する。つまり、ドラム４４から繰り出したワイヤロープ４６を、緊張装置４５で迂回して、ブーム４６の端部に固定するように構成する。

次に、緊張装置４５の動作について説明する。緊張装置４５は、減衰機構１Ｂの作動により、引出しシーブ４９及び戻しシーブ５１に対する移動シーブ５０の相対的位置を移動して、ワイヤロープ４６に発生する張力を制御するように動作する。図５Ａは、クレーン１１が荷役を行う、又はブーム４１の移動（スライド）を行う際（以下、通常時という）の緊張装置４５の状態を示している。このとき、減衰機構１Ｂの第１シリンダ２は収縮しており、移動シーブ５０は、引出しシーブ４９（又は戻しシーブ５１）に対して、離れた位置（０．２〜１．２０ｍ程度）にある。そして、ワイヤロープ４６は一定の張力が働いた状態（たるみのない状態）にある。

図５Ｂは、地震発生時の緊張装置４５の状態を示している。このとき、減衰機構１Ｂの第１シリンダ２は伸長して、移動シーブ５０は、引出しシーブ４９（又は戻しシーブ５１）に対して、接近した位置（０．０２〜０．２０ｍ程度）となる。つまり、地震が発生した際には、緊張装置４５が作動し、第１シリンダ２が摺動自在となる。これに伴いワイヤロープ４６により固定していたブーム４１は、ローラ４２上を自由に移動することができる。

上記の構成により、以下のような作用効果を得ることができる。すなわち、地震により脚構造物３１及び上部構造物４３が振動した場合、この振動と異なる周期でブーム４１が揺動して、クレーン１１に発生する振動を減衰することができる。つまり、クレーン１１は、超重量物（３００〜４００ｔ）であるスライド式ブーム４１を制振マスとして利用できるため、クレーン１１の自重を増加することなく、高い制振効果を得ることができる。

なお、第１シリンダ２が伸張する長さは、ブーム４１の揺動する距離により決定する。つまり、クレーン１１の大きさや、想定される地震の種類や規模により異なる。この第１シリンダ２が伸張する長さの具体例としては、例えば、それぞれ０．２〜１．０ｍ程度とすることが望ましく、更に望ましくは０．５ｍ程度とする。

また、地震発生時には、ドラム４４にはブレーキがかかり、ワイヤロープ４６の繰り出し、巻取りが発生しないように構成している。これは、地震や停電等が発生して、電気等の動力の供給がない場合にドラム４４にブレーキがかかり、動力の供給がある場合に、ブレーキを解除する力が働くように制御する構成により、事故を防止することが望ましいか
らである。

図６に、減衰機構１Ｂの概略を示す。この減衰機構１Ｂは、複数の第２シリンダ３及びトリガー弁９からなるユニットを、少なくとも２つ有している。また、移動シーブ５０を設置した第１シリンダ２に、流体（油等）が流れる方向を制御する制御バルブ５２を介して、油圧ポンプ５３で圧力をかけるように構成している。なお、前述と同様に、第１シリンダ２及び第２シリンダ３を、片ロッドシリンダで構成しても良い。また、制御バルブ５２は、ソレノイドバルブで構成することができる。

次に、減衰機構１Ｂの制御について説明する。通常時には、ソレノイドバルブで構成した制御バルブ５２で、流体の流れる方向を制御する。この制御により、ワイヤロープ４６のたるみを取り、ワイヤロープ４６に発生する張力を調整することができる。つまり、この減衰機構Ｂ１の流路では、第１シリンダ２の移動シーブ５０側（Ｂ室Ｒ１）の内圧を一定に保つように制御を行い、この内圧が低下した場合、制御バルブ５２が自動的に図６の下方に動き、このＢ室Ｒ１の内圧を上昇するように制御する。そして、内圧が予め定めた規定値に達すると、制御バルブ５２を閉止状態（図６に示す状態）となるように制御する。また、コストを下げる目的で、内圧が上がりすぎたときに、制御バルブ５２が図６の上方に動き、内圧を下げる回路（クロス回路）を有さないように構成してもよい。

地震発生時には、トリガー弁９を開放して、第１シリンダ２に充填した流体が、複数の第２シリンダ３との間で移動可能となるように制御する。つまり、第１シリンダ２の第１ピストン５は、外力（移動シーブ５０の自重、又はブーム４１の揺動によるワイヤロープ４６への張力発生等）により自由に移動することが可能となる。その結果、地震発生時には、ワイヤロープ４６でブーム４１を固定した状態を解除し、ブーム４１が制振マスとして揺動自在な状態となる。また、振動減衰機構Ｂ１は、ブーム４１の揺動を減衰する。

なお、トリガー弁９は、電圧がかからない状態では、バネ等の作用により、自動的に開放側に制御できるソレノイドバルブで構成することが望ましい。この構成により、地震と共に、停電が発生した場合であっても、トリガー弁９を開放することができる。また、クレーン１１を地震発生後に復旧する際に、第１シリンダ２の第１ピストン５は、複数の第２シリンダ３が有する弾性体８の復元力の働きにより中立点となっている。そのため、トリガー弁９を閉止し、制御バルブ５２を制御して、第１シリンダ２内の圧力を若干調整するのみで、クレーン１１を復旧することができる。

また、地震の検知は、クレーン１１に設置した加速度計や地震計等で行うことができる。この地震の検知信号に基づき、トリガー弁９に流れる電気を停止し、ブーム４１の固定を開放する制御により、応答性の高い制振効果を得ることができる。また、せん断ピンによりトリガー弁９を機械的に固定し、地震発生時には、せん断ピンの折損によってトリガー弁９を開放するように構成してもよい。

加えて、複数の第２シリンダ３及びトリガー弁９を有するユニットを、複数設置する構成（図６においては２つのユニットを設置）により、第１シリンダ２の有するバネ定数を可変とすることができる。例えば、地震速報等の情報により、大規模な地震発生が予想される場合には、複数のトリガー弁９を開放し、第１シリンダ２のバネ定数を上げて対処する。また、小規模な地震発生が予想される場合には、開放するトリガー弁９の数を減らし、第１シリンダ２のバネ定数を下げて対処する。この制御により、適切にブーム４１の振動を減衰することができる。

また、地震発生中に、開放するトリガー弁９及び閉止するトリガー弁９を、リアルタイムに制御する構成により、第１シリンダ２のバネ定数をリアルタイムに変更し、高い減衰
効果を得るように制御してもよい。

更に、ユニットにより、配置する第２シリンダ３の数を変更したり、設置する弾性体８のバネ定数を変更したりして、構成することも可能である。加えて、メンテナンス時に、この構成を変更し、地域毎に条件の異なる地震動に最適に対応する減衰機構１としてもよい。

以上より、免震装置及び制振装置に利用できる高性能な免震制振用減衰機構１、１Ａ、１Ｂを提供することが可能となる。なお、減衰機構１の使用は、上記の免震装置及び制振装置以外の装置でも可能である。

１ 減衰機構（免震制振用減衰機構）
２ 第１シリンダ
３ 第２シリンダ
４ 第１ケーシング
５ 第１ピストン
６ 第２ケーシング
７ 第２ピストン
８ 弾性体
９ ロックバルブ（トリガー弁）
１０ 絞り弁（オリフィス）
１１ 岸壁クレーン
Ｌ１、Ｌ２ Ａ室
Ｒ１、Ｒ２ Ｂ室

Claims (5)

1. バネ機構とダンパー機構を有した減衰機構において、
   前記減衰機構が、第１シリンダと、前記第１シリンダよりも小型で且つ複数の第２シリンダを有し、
   前記第１シリンダが、流体を充填した第１ケーシングと、前記第１ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第１ピストンを有し、
   前記第２シリンダが、流体を充填した第２ケーシングと、前記第２ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第２ピストンと、前記第２ピストンの位置を中立点に維持するための弾性体を有し、
   前記第１シリンダのＡ室と、複数の第２シリンダのＡ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記第１シリンダのＢ室と前記第２シリンダのＢ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記流路に絞り弁を設置したことを特徴とする減衰機構。
2. 岸壁クレーンの免震装置又は制振装置の少なくとも一方に設置し、バネ機構とダンパー機構を有した免震制振用減衰機構において、
   前記免震制振用減衰機構が、第１シリンダと、前記第１シリンダよりも小型で且つ複数の第２シリンダを有し、前記第１シリンダが、流体を充填した第１ケーシングと、前記第１ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第１ピストンを有し、前記第２シリンダが、流体を充填した第２ケーシングと、前記第２ケーシングの内部をＡ室とＢ室に分離するように配置した第２ピストンと、前記第２ピストンの位置を中立点に維持するための弾性体を有し、
   前記第１シリンダのＡ室と、複数の第２シリンダのＡ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記第１シリンダのＢ室と前記第２シリンダのＢ室をそれぞれ前記流体の流れる流路で連通し、前記流路に絞り弁を設置したことを特徴とする免震制振用減衰機構。
3. 前記第１シリンダと前記第２シリンダを連通する前記流路に、ロックバルブを設置し、
   地震が発生した際に、前記ロックバルブが、閉止していた流路を開放し、前記第１シリンダのＡ室と前記複数の第２シリンダのＡ室間で前記流体を移動可能とし、前記第１シリンダのＢ室と前記複数の第２シリンダのＢ室間で前記流体を移動可能とする構成を有したことを特徴とする請求項２に記載の免震制振用減衰機構。
4. 前記ロックバルブと前記複数の第２シリンダを連通してユニットを形成し、前記第１シリンダに対して、複数の前記ユニットを連通したことを特徴とする請求項３に記載の免震制振用減衰機構。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の減衰機構を、少なくとも免震装置又は制振装置に設置したことを特徴とする岸壁クレーン。

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