JP2012071947A - 岸壁クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】脚構造物と、前記脚構造物から上方に延伸したマストと、前記脚構造物に設置したブームと、前記ブームに沿って移動する荷役装置を有する岸壁クレーンにおいて、制振性能の向上を実現し、且つクレーン全体の重量増加を抑えた岸壁クレーンを提供する。
【解決手段】脚構造物２と、脚構造物２から上方に延伸したマスト４と、脚構造物２に設置したブームと、ブームに沿って移動する荷役装置８を有する岸壁クレーン１において、クレーン１が、脚構造物２に対して水平方向にスライド可能なスライド式ブーム３と、スライド式ブーム３を脚構造物２に固定する水平方向固定装置を有しており、地震発生時に、水平方向固定装置を解除し、スライド式ブーム３を脚構造物２に対してスライド自在に制御する構成を有する。
【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、鉄道及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。この岸壁クレーンの地震対策として、制振構造を採用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６に制振構造を採用した岸壁クレーン１Ｘを示す。このクレーン１Ｘは、海側脚２１Ｘ及び陸側脚２２Ｘで構成する脚構造物２Ｘと、脚構造物２Ｘで支持するブーム４１及びガーダ４２を有している。また、ガーダ４２上に、制振装置４３を有している。この制振装置４３は、機械室７Ｘと、機械室７Ｘの下面に設置した車輪４５と、機械室７Ｘとガーダ４２の間に設置した減衰機構４４を有している。この機械室７Ｘは、ガーダ４２上を海陸方向（図６左右方向）に移動できるように構成している。なお、８は荷役装置（トロリ）、２３は走行装置、３３は岸壁を示している。また、ｘ軸方向は海陸方向（クレーンの横行方向）を、ｙ軸は岸壁に沿った方向（クレーンの走行方向）を、ｚ軸は鉛直方向を示している。

次に、このクレーン１Ｘによる荷役作業について説明する。クレーン１Ｘは、コンテナ船３０に搭載したコンテナ３１をトロリ８で吊上げ、岸壁３３で待機しているトレーラ３２に搭載する荷役作業を行っている。又はクレーン１Ｘは、コンテナ３１をトレーラ３２からコンテナ船３０に積み込む荷役作業を行っている。また、この荷役作業において、クレーン１Ｘは、岸壁３３に沿って（図６の紙面奥又は手前方向に）走行装置２３で移動し、荷下ろしあるいは積み込みの位置を変更しながら荷役作業を行っている。荷役作業が完了し、コンテナ船３０が離岸する際、クレーン１Ｘのブーム４１は、上方に跳ね上げられ（図６矢印参照）休止状態となる。このブーム４１の跳ね上げは、コンテナ船３０が接岸又は離岸する際に、コンテナ船３０の船橋等とブーム４１の干渉を避けるために行っている。

次に、このクレーン１Ｘの地震発生時の動作について説明する。地震発生時には、機械室７Ｘを固定していたせん断ピン等が破断し、制振装置４３が作動する。制振装置４３は、機械室７Ｘがクレーン１Ｘに対して揺動自在となるように構成している。この機械室７Ｘは、クレーン１Ｘの振動と逆位相で、海陸方向ｘに振動する。

更に、機械室７Ｘとクレーン１Ｘの間に設置した減衰機構４４（例えばバネ機構とダンパー機構の組み合わせ）により、機械室７Ｘとクレーン１Ｘの相対運動を減衰するように構成している。つまり、機械室７Ｘ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。

なお、制振装置は、現在、超高層ビル等で利用されている技術であり、建築物の屋上等に数十から数百トンのウエイト（制振マス）を揺動自在に設置して構成している。地震発生時には、ビルの振動が一端を固定し（地表面側）、他方を開放した（天側）梁と同様の振動モードとなる。そのため、ビルとは異なる振動数を有する制振マスの存在により、ビルの振動を軽減することができる。

制振装置４３を有するクレーン１Ｘは、上記の構成により、海陸方向（ｘ軸方向）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（ｙ軸方向）の振動は、走行装置２３に設置した金属製の車輪が、金属製レール上を転動又は摺動するため、吸収することができる。つまり、岸壁クレーンは、海陸方向（ｘ軸方向）及び岸壁に沿った方向（ｙ軸方向）の２方向に対して振動を抑制及び減衰することができる。

しかしながら、上記の岸壁クレーンはいくつかの問題点を有している。第１に、大規模地震に対して十分な制振効果を得ることが困難であるという問題を有している。これは、制振マスである機械室の重量が、クレーン全体の重量に対して小さいためである。制振効果は、制振マスの重量及び振幅距離の影響を受ける。そのため、例えば全重量が約１２００ｔのクレーンに対して、重量が約１００ｔの制振マス（機械室）では、十分な制振効果を得ることができない。また、機械室は、トロリ等に向けて荷役用ワイヤロープを繰り出しているため、十分な振幅距離を確保することができない。

特に、平成１８年５月の港湾法改正により、岸壁及びクレーンの耐震性評価基準が変更され、場所によってはクレーンの吸収すべき海陸方向の水平方向変形量が、従来の±３００ｍｍ程度から±１０００ｍｍ程度に拡大された。上記のクレーンでは、この±１０００ｍｍ程度の水平方向変形を吸収することができない。

第２に、制振性能を向上するために、制振マスの重量を増加することが困難であるという問題を有している。岸壁クレーンは、岸壁の強度との関係から、可能な限り軽量とすることが求められている。そのため、制振マスの重量を増加することは、現実的には困難である。

第３に、制振マス（機械室）を設置するガーダがたわんでしまうという問題を有している（図６矢印参照）。このたわみを防止するために、ガーダに補強部材を設置することが必要となり、クレーン全体の重量が増加してしまう。

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、脚構造物と、前記脚構造物から上方に延伸したマストと、前記脚構造物に設置したブームと、前記ブームに沿って移動する荷役装置（トロリ）を有する岸壁クレーンにおいて、制振性能の向上を実現し、且つクレーン全体の重量増加を抑えた岸壁クレーンを提供することである。

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、前記脚構造物から上方に延伸したマストと、前記脚構造物に設置したブームと、前記ブームに沿って移動する荷役装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記クレーンが、前記脚構造物に対して水平方向にスライド可能なスライド式ブームと、前記スライド式ブームを前記脚構造物に固定する水平方向固定装置を有しており、地震発生時に、前記水平方向固定装置を解除し、前記スライド式ブームを前記脚構造物に対してスライド自在に制御する構成を有することを特徴とする。

この構成により、岸壁クレーンの制振性能を向上することができる。これは、約１２００ｔのクレーンに対して、約３００ｔのスライド式ブームを制振マスとして利用することができるためである。また、クレーン全体の重量を増加することなく、制振マスの重量の増加を実現することができる。これは、従来クレーンに搭載されているブーム及びガーダを、スライド式ブームとして制振マスに利用したためである。加えて、クレーンを軽量化することができる。これは、従来のブーム跳ね上げ構造が不要となり、クレーンの風荷重が低減されるからである。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記クレーンが、前記マストと前記スライド式ブームを連結する懸吊部材を有しており、前記懸吊部材を、多関節リンクで構成したことを特徴とする。この構成により、懸吊部材は、地震発生時のスライド式ブームのスライドを阻害せず、スライド式ブームを懸吊することができる。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記クレーンが、荷役用ワイヤロープを巻きつけたドラムと、前記ドラムを載置した機械室を有しており、前記機械室を前記脚構造物上に配置したことを特徴とする。この構成により、ガーダのたわみを防止することができ、クレーンの軽量化を実現することができる。これは、ガーダ（及びブーム）に設置していた、たわみ防止の補強部材の量を減らすことができるためである。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記機械室の前記ドラムから繰り出した荷役用ワイヤロープを、前記スライド式ブームの陸側に設置した陸側シーブから前記荷役装置、及び前記スライド式ブームの海側に設置した海側シーブを順に介して、前記マスト下部付近に設けたワイヤ固定端に連結したことを特徴とする。この構成により、荷役用ワイヤロープは、荷役作業中に地震が発生した場合であっても、スライド式ブームのスライドを阻害しない。なお、ワイヤ固定端は、マストのいずれの場所にも設置することができるが、望ましくは下部付近とする。また、ワイヤ固定端は、脚構造物等にも設置することができる。

本発明に係る岸壁クレーンによれば、脚構造物と、前記脚構造物から上方に延伸したマストと、前記脚構造物に設置したブームと、前記ブームに沿って移動する荷役装置を有する岸壁クレーンにおいて、クレーン全体の重量増加を抑えて、且つ制振性能を向上した岸壁クレーンを提供することができる。

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。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンのスライド式ブームを示した図である。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンのスライド式ブームを示した図である。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンのワイヤロープ掛けの状態を示した図である。 従来の制振構造を有した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、本発明に係る実施の形態の岸壁クレーン１の作業状態の概略図を示す。岸壁クレーン１は、海側脚２１及び陸側脚２２を有する脚構造物２と、スライド式ブーム（以下、シャトルブームという）３を有している。このシャトルブーム３は、従来のブーム４１及びガーダ４２（図６参照）の代替物となる。また、海側脚２１の上方に、マスト４を有している。このマスト４とシャトルブーム３の海側を懸吊部材６で連結し、マスト４と陸側脚２２を斜材５で連結している。更に、陸側脚２２の上方の枠体（図示しない）上に機械室７を設置している。ここで、懸吊部材６は、多関節リンクで構成することが望ましい。また、ワイヤ等で構成してもよい。この懸吊部材６は、シャトルブーム３の重量を支持している。更に、マスト４とシャトルブーム３の陸側を異なる懸吊部材で連結するように構成してもよい。

図２に、本発明に係る実施の形態の岸壁クレーン（シャトルブーム式クレーンともいう）１の休止状態の概略図を示す。シャトルブーム３は、海陸方向（図２左右方向）にスライド可能に構成している。この休止状態では、シャトルブーム３とコンテナ船３０の干渉を避けるために、シャトルブーム３を陸側（図２左側）にスライドさせる。このシャトルブーム３を休止状態とする場合、懸吊部材６に働いている張力（シャトルブームの荷重）は、シャトルブーム３の移動と共に減少していく。つまり、図２に示す休止状態では、懸吊部材６に張力が働いていない状態である。

次に、シャトルブーム３の支持構造について説明する。図３に、シャトルブーム３の支持構造の概略を示す。クレーン１は、脚構造物２の上部に枠体２４を有しており、この枠体２４内をシャトルブーム３がスライドするように構成している。海側及び陸側の枠体２４は、シャトルブーム３を支持するための支持部材１４と、ローラ１５を有している。この支持部材１４は、油圧又は電力等の動力により上下移動するように構成している。なお、支持部材１４とローラ１５を合わせて、水平方向固定装置２５という。

次に、シャトルブーム３の移動方法について説明する。図３は、クレーン１が荷役作業等を行っている状態を示している。シャトルブーム３は、支持部材１４により支持されており、ローラ１５とは接触しない位置に維持されている。なお、休止状態（図２参照）においても、シャトルブーム３は、支持部材１４により支持されている。

図４に、シャトルブーム３を移動する際の概略を示す。シャトルブーム３を海側又は陸側に移動する際には、支持部材１４を下降させる。この支持部材１４の下降により、シャトルブーム３がローラ１５に支持される状態となる。シャトルブーム３は、このローラ１５上を海陸方向（図４左右方向）に移動可能となる。シャトルブーム３の移動は、シャトルブーム３をワイヤ等で牽引するか、又は駆動装置等でローラ１５を回転させて実現することができる。

また、水平方向固定装置２５として、ローラとワイヤを組み合わせて構成してもよい。これは、シャトルブーム３が常にローラ上に載置されている状態とする。そして、脚構造物２の上部に設置したドラムから、シャトルブーム３の海側及び陸側端部にワイヤを繰り出し、連結する。この水平方向固定装置は、海側及び陸側のワイヤに張力をかけた状態で、シャトルブームを任意の場所に固定する。シャトルブームを移動する際は、例えば海側のワイヤを巻き取り、陸側のワイヤを繰り出せば、シャトル式ブームは陸側に移動することができる。

次に、地震発生時におけるクレーン１の制御（耐震制御）について説明する。クレーン１は、地震の発生を緊急地震速報、地震計、又はクレーンに設置した加速度計等で検知する。クレーン１は、地震を検知した際に、水平方向固定装置２５を解除し、シャトルブーム３をスライド自在とする。具体的には、例えば、支持部材１４を降下し、シャトルブーム３がローラ１５上で揺動自在となるように制御する（図４参照）。ここで、支持部材１４を例えば油圧ダンパーで構成した場合は、通常時はロックバルブで油圧ダンパー内の圧力を加圧状態で保持し、地震発生時はロックバルブを開放して油圧ダンパー内の圧力を低下させる構成にするとよい。同様に支持部材１４を電動の駆動装置で構成した場合も、地震発生時に支持部材１４の固定を解除し、自重及びシャトルブーム３の重量で降下するように構成するとよい。この地震発生時には、ローラ１５は外力により回転自在となるように制御する。

また、水平方向固定装置として、ローラとワイヤを組み合わせたものを利用した場合も上記と同様に制御することができる。具体的には、ワイヤを繰り出しているドラムのブレーキを解除し、シャトルブーム３をスライド自在とする。

以上の制御により、シャトルブーム３は、クレーン１の脚構造物２から独立して揺動するため、クレーン１の制振マスとして働く。なお、シャトルブーム３と脚構造物２の間に減衰機構を設置してもよい。具体的にはローラ１５又はドラム等にバネ機構等の復元力を有する構造を設置する。ここで、制振マスとは、クレーン等の本体とは異なる周期で振動するおもりを指し、このおもりの振動によりクレーン等の本体の振動を減衰する効果を得ることができるものをいう。

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、大規模地震に対して十分な制振効果を得ることができる。これは、約３００ｔのシャトルブーム３を、制振マスとして利用できるためである。制振マスが、従来の約１００ｔの機械室に比べると約３倍の重量となるため、クレーン１の制振性能を向上することができる。

第２に、岸壁クレーンの重量を増加することなく、制振性能を向上することができる。そのため、従来の岸壁に設置している岸壁クレーンに容易に採用することができる。これは、シャトルブーム３を制振マスとして利用する構成により、クレーン全体の重量を従来と同様の約１２００ｔに維持することができるからである。

第３に、シャトルブーム３がたわむという問題が発生しない。そのため、シャトルブーム３に補強部材を設置し、クレーン１の重量が増加するということがない。従来のシャトルブームを有するクレーンは、シャトルブーム内に機械室を設置しており、機械室の重量によるシャトルブームのたわみを防止するため、多くの補強部材を設置する必要があった。これに対して、本発明では、機械室７を脚構造物２上に設置している。そのため、シャトルブーム３は、自重と吊り荷重によるたわみを防止する強度があればよい。更に、懸吊部材６により自重と吊り荷重によるシャトルブーム３のたわみを制限できる。

第４に、休止状態における風荷重を低減できるため、クレーン１の軽量化を実現することができる。つまり、休止状態のとき、従来のクレーンは、ブームを上方に跳ね上げており、風荷重が大きい構造となっていた。この風荷重に耐えるために、クレーンは多量の補強部材を有しており、その結果、クレーン全体の重量が大きくなっていた。これに対して、シャトルブーム式クレーン１は、ブームを上方に跳ね上げないため、風荷重が小さい構造となる。そのため、クレーンは、補強部材の量を減らすことができ、軽量化を実現することができる。ここで、風荷重は、高さの１／４乗と、受圧面積に比例するため、クレーン等の構造物の高さを低く構成する方が、風荷重を小さくすることができる（ＪＩＳ Ｂ８８３０参照）。

次に、シャトルブーム式クレーン１における荷役用ワイヤロープ掛けに関して説明する。図５に、クレーン１にワイヤロープ９を掛けた状態を示す。クレーン１は、機械室７内に複数系統の荷役用ワイヤロープ９を巻いたドラム１１を有している。シャトルブーム３は、海側シーブ１２及び陸側シーブ１３を有している。機械室７のドラム１１から繰り出した荷役用ワイヤロープ９は、陸側シーブ１３、トロリ８、海側シーブ１２を介して、マスト４下部付近のワイヤ固定端１０に連結している。同様に、別系統の荷役用ワイヤロープ９ａもマスト４のワイヤ固定端１０に連結している。

次に、荷役用ワイヤロープ９の動作について説明する。荷役をする際に、ドラム１１からワイヤロープ９を送り出すと、トロリ８は降下する。逆に、ドラム１１でワイヤロープ
９を巻き取るとトロリ８は上昇する。

上記の構成により、制振マスであるシャトルブーム３は、十分な振幅距離（例えば±３００〜２０００ｍｍ）を確保することができる。そのため、クレーン１は高い制振効果を得ることができる。これは、シャトルブーム３の海陸方向の摺動が、荷役用ワイヤロープ９により制約されないためである。つまり、図５に示したロープ掛けの構成であれば、ワイヤロープ９の全長が変化しない場合であっても、シャトルブーム３は海陸方向（図５左右方向）に揺動することができる。特に、地震発生と同時に停電が発生し、ドラム１１からワイヤロープ９を送り出すことができないような場合であっても、クレーン１はシャトルブーム３を揺動させ、制振効果を得ることができる。

なお、シャトルブーム式クレーン１は、ブームの跳ね上げがないため、高さ制限のあるコンテナターミナルで採用することができる。例えば、空港に隣接するコンテナターミナルで使用することができる。このとき、シャトルブーム式クレーン１は、従来の岸壁クレーンと同程度の重量であるため、特別に強度を高めた岸壁でない場合であっても、設置し、使用することができる。

１ 岸壁クレーン、シャトルブーム式クレーン
２ 脚構造物
３ スライド式ブーム、シャトルブーム
４ マスト
６ 懸吊部材
７ 機械室
８ トロリ
９ 荷役用ワイヤロープ
１０ ワイヤ固定端
１１ ドラム
１２ 海側シーブ
１３ 陸側シーブ
２５ 水平方向固定装置

Claims (4)

1. 脚構造物と、前記脚構造物から上方に延伸したマストと、前記脚構造物に設置したブームと、前記ブームに沿って移動する荷役装置を有する岸壁クレーンにおいて、
   前記クレーンが、前記脚構造物に対して水平方向にスライド可能なスライド式ブームと、前記スライド式ブームを前記脚構造物に固定する水平方向固定装置を有しており、
   地震発生時に、前記水平方向固定装置を解除し、前記スライド式ブームを前記脚構造物に対してスライド自在に制御する構成を有することを特徴とする岸壁クレーン。
2. 前記クレーンが、前記マストと前記スライド式ブームを連結する懸吊部材を有しており、
   前記懸吊部材を、多関節リンクで構成したことを特徴とする請求項１に記載の岸壁クレーン。
3. 前記クレーンが、荷役用ワイヤロープを巻きつけたドラムと、前記ドラムを載置した機械室を有しており、前記機械室を前記脚構造物上に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の岸壁クレーン。
4. 前記機械室の前記ドラムから繰り出した荷役用ワイヤロープを、前記スライド式ブームの陸側に設置した陸側シーブから前記荷役装置、及び前記スライド式ブームの海側に設置した海側シーブを順に介して、前記マスト下部付近に設けたワイヤ固定端に連結したことを特徴とする請求項３に記載の岸壁クレーン。

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