JP2012076850A - クレーン - Google Patents

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Abstract

【課題】
クレーンにおいて、スプレッダの軽量化を実現し、クレーンのエネルギー効率を向上したクレーンを提供する。また、クレーンオペレータ1人でスプレッダの交換作業を行えるクレーンを提供する。更に、フリッパの動作の安定性を高めたクレーンを提供する。
【解決手段】
海上輸送用コンテナ40を荷役する荷役装置としてトロリから懸吊したヘッドブロック2と、ヘッドブロック2の下方に連結したスプレッダ1を有するクレーンにおいて、スプレッダ1が、スプレッダ1をコンテナ40上にガイドするための複数のガイド部材3と、ガイド部材3にそれぞれ連結したリンク部材11と、リンク部材11に設置した作動部材12を有しており、ヘッドブロック2が、作動部材12とそれぞれ連結して、作動部材12に動力を伝達する複数の連結部31と、連結部31をそれぞれ動作するための複数の駆動装置32を有している。
【選択図】図1

Description

本発明は、海上輸送用コンテナを荷役する荷役装置としてトロリから懸吊したヘッドブロックと、ヘッドブロックの下方に連結したスプレッダを有するクレーンに関するものである。
海上輸送用コンテナの荷役に、岸壁クレーン(橋形クレーン)、及び門型クレーン等(以下、クレーンと言う)を使用している。図10に、岸壁クレーン又は門型クレーン等が有するスプレッダ1Xとヘッドブロック2Xを示す。図10に示す様に、ヘッドブロック2Xの下方に、スプレッダ1Xを連結している。このスプレッダ1Xは、スプレッダ1Xをコンテナ40上に誘導するための複数のガイド部材(以下、フリッパと言う)3Xを有している。また、スプレッダ1Xは、伸縮アーム42を有している(例えば、特許文献1の図4、特許文献2、及び特許文献3の図1参照)。この伸縮アーム42は、スプレッダ1Xに搭載した油圧ユニット又は電動機構等の動力機構により、伸縮するように構成している。
この伸縮アーム42の伸縮動作は、クレーン操作室からヘッドブロック2Xを介して、スプレッダ1Xの動力機構に動力及び指示信号を伝達して行うように構成している。この伝達はケーブル43を介して行う。
クレーンは、この伸縮アーム42の伸縮により、異なる長さを有するコンテナ40を荷役することができる。なお、主なコンテナ40は、全長が20ft又は40ftとなっている。また、45ftなど異なるサイズのコンテナも存在している。更に、特許文献3に記載しているように、20ftコンテナを2つ同時に荷役することもできる。
しかしながら、上記のスプレッダ1Xは、以下の問題点を有している。第1に、スプレッダ1Xの重量が大きく、荷役作業におけるエネルギー効率が低いという問題を有している。つまり、クレーンは、コンテナ40と共に、このコンテナ40と同程度の重量を有する吊り具(スプレッダ1X及びヘッドブロック2X等)を、常時巻き上げなくてはならない。
クレーンは、この吊り具を巻き上げるエネルギーと、伸縮アームを動作するためのエネルギーが必要であり、消費エネルギーが増大している。なお、クレーンのサイズにより差異はあるが、例えば、動力機構を有するスプレッダ1Xの重量は約15t、ヘッドブロック2Xは約5tとなっている。また、搭載している積荷の重量にもよるが、20ftコンテナは総重量で最大約24t、40ftコンテナは総重量で最大約30tとなっている。
第2に、スプレッダ1Xの交換を行う場合、作業員によりスプレッダ1Xとヘッドブロック2Xの連結作業が必要となるという問題を有している。このため、人件費がかかり、且つ交換作業のために多くの時間がかかってしまう。つまり、スプレッダ1Xとヘッドブロック2Xの連結作業は、構造的に連結する作業に加え、ヘッドブロック2Xからスプレッダ1Xに動力を伝達するために、動力の連結作業が必要となる。具体的には、電源ケーブル等の接続作業が必要となる。なお、スプレッダ1Xは、荷役作業時にコンテナ40等に衝突し、変形する可能性が高く、交換が必要となることが多々ある消耗品である。
第3に、フリッパの動作が不安定となる問題を有している。これは、スプレッダ及びヘッドブロックがコンテナへの接触等により10G以上の衝撃を受けるため、スプレッダに
設置した油圧ユニット又は電動アクチュエータ等が動作不良を起すという問題である。また、油圧ユニット又は電動アクチュエータ等が風雨等の影響により劣化し、動作不良を起すという問題も有している。
特許3026495号公報 実開昭63−41084号公報 特開平10−194657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、海上輸送用コンテナを荷役する荷役装置としてトロリから懸吊したヘッドブロックと、ヘッドブロックの下方に連結したスプレッダを有するクレーンにおいて、スプレッダの軽量化を実現し、クレーンのエネルギー効率を向上したクレーンを提供することである。また、クレーンオペレータ1人でスプレッダの交換作業を行えるクレーンを提供することである。更に、フリッパの動作の安定性を高めた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クレーンは、海上輸送用コンテナを荷役する荷役装置としてトロリから懸吊したヘッドブロックと、前記ヘッドブロックの下方に連結したスプレッダを有するクレーンにおいて、前記スプレッダが、前記スプレッダを前記コンテナ上にガイドするための複数のガイド部材と、前記ガイド部材にそれぞれ連結したリンク部材と、前記リンク部材に設置した作動部材を有しており、前記ヘッドブロックが、前記作動部材とそれぞれ連結して、前記作動部材に動力を伝達する複数の連結部と、前記連結部をそれぞれ動作するための複数の駆動装置を有していることを特徴とする。
この構成により、スプレッダに搭載する動力機構が不要となり、スプレッダを軽量化することができる。このスプレッダの軽量化により、クレーンのエネルギー効率を向上することができる。また、スプレッダとヘッドブロックを連結する際に、電源ケーブル等の連結作業が不要となるため、クレーンオペレータ1人で連結作業を行うことができる。
上記のクレーンにおいて、前記クレーンが、少なくとも20ftコンテナ用スプレッダ及び40ftコンテナ用スプレッダを有し、前記スプレッダのいずれか1つを、前記ヘッドブロックに連結することを特徴とする。この構成により、クレーンは従来と同様、異なるサイズのコンテナを荷役することができる。
上記のクレーンにおいて、前記リンク部材の少なくとも一部を、前記スプレッダを構成するフレーム内に配置したことを特徴とする。この構成により、リンク部材の耐久性を向上することができる。
上記のクレーンにおいて、前記スプレッダが、少なくとも4つの前記ガイド部材を有し、複数の前記ガイド部材とそれぞれ連結する少なくとも4つのリンク部材を有し、前記リンク部材がそれぞれ作動部材を有しており、複数の前記作動部材に伝達した動力により、前記リンク部材を介して、前記ガイド部材の跳ね上げ又は下方に下ろす制御を行うことを特徴とする。この構成により、前述と同様の作用効果を得ることができる。
上記のクレーンにおいて、前記駆動装置が、油圧又は電動シリンダであり、前記連結部が先端を屈曲した棒状体であり、前記連結部の先端を前記作動部材の有する開口部に嵌入
し、前記油圧又は電動シリンダの伸縮動作を、前記リンク部材に伝達するように構成したことを特徴とする。この構成により、スプレッダとヘッドブロックの位置を合わせて連結を行う際、作動部材と連結部の連結を自動的に実現することができる。
本発明に係るクレーンによれば、スプレッダの軽量化を実現し、クレーンのエネルギー効率を向上したクレーンを提供することができる。また、クレーンオペレータ1人でスプレッダの交換作業を行えるクレーンを提供することができる。更に、フリッパの動作の安定性を高めた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クレーンのスプレッダの概略を示した図である。 本発明に係る実施の形態のクレーンのヘッドブロックの概略を示した図である。 フリッパの概略を示した図である。 本発明に係る実施の形態のクレーンのスプレッダ及びヘッドブロックの断面図である。 本発明に係る異なる実施の形態のクレーンのスプレッダ及びヘッドブロックの断面図である。 本発明に係る異なる実施の形態のクレーンのスプレッダ及びヘッドブロックの断面図である。 本発明に係る異なる実施の形態のクレーンのフリッパの回転軸周辺の側面図である。 本発明に係る異なる実施の形態のクレーンのフリッパの回転軸周辺の側面図である。 本発明に係る異なる実施の形態のクレーンのフリッパの回転軸周辺の側面図である。 従来のスプレッダ及びヘッドブロックの概略図である。
以下、本発明に係る実施の形態のクレーンについて、図面を参照しながら説明する。図1に、スプレッダ1の概略を示す。このスプレッダ1は、スプレッダ1をコンテナ40上にガイドするための複数のガイド部材(以下、フリッパという)3と、フリッパ3を跳ね上げるための複数のリンク部材11と、リンク部材11にそれぞれ設置した作動部材12を有している。なお、図1には、複数のフリッパ3の内の1つのみを図示している。また、17はスプレッダ1を構成するフレームを示している。
フリッパ3は、コンテナと当接する接触板60と、フリッパ3を跳ね上げる際の軸となる回転軸61を有している。また、リンク部材11は、直線リンク50と曲リンク51を組み合わせて構成している。このリンク部材11が、矢印に示す方向に直動すると、フリッパ3が回転軸61を中心として、上方に跳ね上がる。なお、作動部材12は、開口部13を有している。
また、スプレッダ1は、荷役作業の際にコンテナ40と連結及び連結解除する少なくとも4つのツイストロック14を有している。
更に、1台のクレーンに対して、少なくとも20ftコンテナ用スプレッダと40ftコンテナ用スプレッダを準備しておき、コンテナ40のサイズに合わせて、適宜スプレッダ1を交換しながら荷役できるように構成することが望ましい。なお、クレーン構造物の一部に、使用していないスプレッダを載置するスペースを形成してもよい。
図2に、ヘッドブロック2の概略を示す。なお、図2は、ヘッドブロック2の下面側を示しており、一部断面を取り内部構造を示している。このヘッドブロック2は、スプレッダ1と連結するためのツイストロック30と、スプレッダ1の作動部材12とそれぞれ連結して作動部材12に動力を伝達する複数の連結部31と、連結部31をそれぞれ動作するための複数の駆動装置32を有している。
このツイストロック30は、スプレッダ1とヘッドブロック2を構造的に連結及び連結解除する機構である。また、連結部31は、例えば先端を屈曲した棒状体である。この連結部31の先端部は、作動部材12の開口部13に嵌入できるように構成しており、望ましくはテーパー状に構成する。更に、駆動装置32は、例えば油圧又は電動シリンダ等で構成し、連結部31を例えば矢印に示す様に移動できるように構成している。
図3に、フリッパ3の拡大図を示す。このフリッパ3は、例えばコンテナの角に対応する形状とする接触板60と、接触板60に設置した緩衝材62と、フリッパ3を動作する際の中心軸となる回転軸61を有している。この緩衝材62は、フリッパ3がコンテナに接触する際、フリッパ3に加わる衝撃を緩衝するためのものである。この緩衝材62は、例えば硬質ゴム等で構成している。なお、フリッパ3の接触板60を平板状に形成し、コンテナの4辺に対応するように構成してもよい。また、図3に示す角用のフリッパと、平板状のフリッパを組み合わせて構成してもよい。
次に、クレーンの荷役作業に伴うスプレッダ1及びヘッドブロック2の動作に関して説明する。図4に、図1及び図2に示したスプレッダ1及びヘッドブロック2の断面を模式的に示す。クレーンが荷役作業を行う際は、図1のスプレッダ1と図2のヘッドブロック2を連結した状態で使用する。スプレッダ1とヘッドブロック2の連結は、ヘッドブロック2のツイストロック30を介して構造的に連結し、連結部31を開口部13に嵌入して動力的に連結する。
コンテナ40を荷役する際は、まず、スプレッダ1及びヘッドブロック2をコンテナ40上に降ろす。このとき、通常時は上方に跳ね上げているフリッパ3の内、任意のものを下げて使用状態とする。具体的には、使用状態とするフリッパ3に対応する駆動装置(シリンダ)32を動作し、リンク部材11を例えば図4の右方に牽引する。このリンク部材11の移動により、フリッパ3は下方に下がり、使用状態となる。クレーンオペレータは、このフリッパ3をコンテナ40に当てて、スプレッダ1をコンテナ40上に導くように操作する。
そして、スプレッダ1のツイストロック14を、コンテナ40のツイストロック用の穴に嵌入する。このツイストロック14が回転し、スプレッダ1とコンテナ40の連結を完了する。なお、矢印で示す動作の方向は、便宜上決定したものであり、本発明の構成は、上記の方向に限定されない。
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、スプレッダ1の重量を軽くすることができ、クレーンのエネルギー効率を向上することができる。つまり、スプレッダ1に油圧ユニット又は電動機構等の動力機構を搭載していないため、スプレッダ1の重量を軽くすることができる。具体的には、従来、約15tであったスプレッダを、20ftコンテナ用スプレッダで約4t、40ftコンテナ用スプレッダで約6tまで軽量化することができる。
第2に、スプレッダ1とヘッドブロック2の連結作業を、クレーンオペレータ1人で行うことができる。これは、スプレッダ1とヘッドブロック2の動力的連結が、連結部31
の先端部を作動部材12の開口部13に嵌入して実現することができるためである。
第3に、異なるサイズ(例えば20ft又は40ft)のコンテナを荷役することができる。これは、クレーン毎に用意した20ft及び40ftコンテナ用スプレッダを、クレーンオペレータ1人で交換することができるためである。例えば、コンテナ船からの荷下ろしであれば、荷役する列(ベイという)ごとに、同一サイズのコンテナ40が並んでいるため、スプレッダ1のサイズ変更(交換作業)はそれほど頻繁にはならない。
そのため、スプレッダ1を交換する時間は微小である。つまり、この時間により、荷役効率はほとんど低下しない。なお、45ftのコンテナは、40ftコンテナと同様の位置に、ツイストロック用の穴を有しているため、40ftコンテナ用スプレッダで荷役することができる。
第4に、複数のフリッパ3に対して、それぞれリンク部材11及び駆動装置32を設置しているため、複数のフリッパ3を独立して制御することができる。つまり、クレーンオペレータにより、コンテナ上にスプレッダ1を誘導する方法が異なる場合であっても、この方法に合わせてフリッパ3の上げ下ろしを自在に制御することができる。
第5に、フリッパ3の動作の安定性を向上することができる。これは、フリッパ3への動力伝達を、構造的な連結手段により実現したためである。また、スプレッダ1内に電動アクチュエータ等の動力を搭載しないため、動作不良等の問題が発生しない。
なお、リンク部材11の少なくとも一部を、スプレッダ1のフレーム17内に設置するように構成してもよい。この構成により、リンク部材11が風雨に曝されることがなくなるため、耐久性を向上することができる。また、荷役の際に、コンテナ等と接触して故障する可能性を低減することができる。
このとき、フレーム17を、ヘッドブロック1の中心から、コンテナ40の四隅に伸びるように、放射状に構成してもよい。この構成により、リンク部材11のほとんど全部をフレーム17内に配置することができる。
図5に異なる実施例のスプレッダ1とヘッドブロック2の断面を模式的に示す。フリッパ3は、直線リンク50と曲リンク51を組み合わせたリンク部材11を有している。また、フリッパ3は、弾性体を有している。この弾性体は、通常時にフリッパ3が下がる方向に復元力が発生するように構成している。具体的には、回転軸61にコイルバネ63を内蔵する等の構成をとることができる。なお、フリッパ3は、荷役作業時には、不要となるフリッパ3を選択して、跳ね上げるように制御する。
次に、クレーンの荷役作業に伴うスプレッダ1及びヘッドブロック2の動作に関して説明する。スプレッダ1とヘッドブロック2の連結は、ヘッドブロック2の連結部31を、作動部材12に設けた開口部13に嵌入して行う。このスプレッダ1及びヘッドブロック2をコンテナ40上に降ろす。このとき、通常時は下方に下げているフリッパ3の内、使用しない任意のフリッパ3を跳ね上げて不使用状態とする。具体的には、不使用状態とするフリッパ3に対応する駆動装置(シリンダ)32を動作し、リンク部材11を例えば図5の右方に牽引する。このリンク部材11の移動により、フリッパ3は上方に跳ね上がり、不使用状態となる。
なお、コイルバネ63を内蔵しているため、フリッパ3は、駆動装置32で発生している力を停止すると、自動的に下がり、使用状態となる。例えば、駆動装置32を油圧シリンダで形成した場合は、この油圧シリンダの油圧を開放すると、フリッパ3がコイルバネ
63の復元力により下がる。また、コイルバネ63を設置せずに、フリッパ3が自重で下がるように構成してもよい。このとき、フリッパ3の不使用状態は、鉛直上向きよりも若干移動方向(図5であれば左方)に傾いた状態とする。
図6に異なる実施例のスプレッダ1Aとヘッドブロック2Aの断面を模式的に示す。スプレッダ1Aは、回転歯車21と、この回転歯車21と連結して直動するリンク部材11Aを有している。なお、回転歯車21とリンク部材11Aは、合わせて前述の作動部材12にあたる。
ヘッドブロック2Aは、スプレッダ1Aの回転歯車21と連結する歯車31A(前述の連結部31に相当)と、歯車31Aを回転する電動又は油圧モータ32A(前述の駆動装置32に相当)を有している。つまり、図1に示したスプレッダ1の作動部材12と、図2に示したヘッドブロック2の連結部31及び駆動装置32を、いわゆるピニオンアンドラック式に構成している。同様に、フリッパ3Aの回転軸61に、歯車64を設置している。この歯車64はリンク部材11Aと対応しており、ピニオンアンドラック式に構成している。
次に、図6に示す機構の動作に関して説明する。スプレッダ1Aとヘッドブロック2Aを連結する際に、ヘッドブロック2Aの歯車31Aと、スプレッダ1Aの回転歯車21が動力を伝達できるように接触する。そして、クレーン操作室からの操作により、ヘッドブロック2Aのモータ32Aに電力又は油圧を供給する。モータ32A及び歯車31Aの回転力を、回転歯車21を介してリンク部材11Aに伝達する。そして、リンク部材11Aは直動する力を受ける。このリンク部材11Aの動作により、フリッパ3Aが回転する。
この構成により、図4に記載のスプレッダ1及びヘッドブロック2と同様の作用効果を得ることができる。また、ピニオンアンドラック式の構成により、リンク部材11Aの移動量を大きくすることができる。
図7に異なる実施例のフリッパの回転軸61周辺の側面拡大図を模式的に示す。このフリッパ3Bは、回転軸61と、弾性体プレート(硬質ゴム又は合成樹脂等)58と、ガイド59を有している。弾性体プレート58の一端を、フリッパ3Bの回転軸61に固定し、他端をリンク部材11Bに固定している。
次に、図7のフリッパ3Bの動作に関して説明する。リンク部材11Bが、作動部材12(図示しない)を介して動力を受けて、例えば矢印に示す方向に直動する。このリンク部材11Bの直動に伴い、弾性体プレート58が同一方向(図7左方)に押込まれる。このとき、弾性体プレート58は、回転軸61の外周方向に形成したガイド59に沿って移動する。この弾性体プレート58の移動により、フリッパ3Bの回転軸61は回転し、フリッパ3Bを跳ね上げる。同様に、リンク部材11Bを逆方向(図7右方)に動かすと、フリッパ3Bを降ろすことができる。
上記の構成により、リンク部材11Bが完全に直動するように構成できる。そのため、例えば、スプレッダ1のフレーム17内部にリンク部材11Bを設置する際、この設置スペースを小さくすることができる。つまり、スプレッダ1のフレーム17の強度が許す限り小さく且つ軽く構成することができる。また、フリッパ3Bがコンテナに接触する際の衝撃を、弾性体プレート58で吸収することができる。
図8に異なる実施例のフリッパの回転軸61周辺の側面拡大図を模式的に示す。このフリッパ3Cは、回転軸61と、歯車64を有している。リンク部材11Cは、この歯車64に対応するスクリュー溝67を有している。
次に、図8のフリッパ3Cの動作に関して説明する。リンク部材11Cが、作動部材12(図示しない)を介して動力を受けて、例えば矢印に示す方向に回転する。このリンク部材11Cの回転に伴い、スクリュー溝67が回転する。このスクリュー溝67によりフリッパ3Cの歯車64は回転し、フリッパ3Cを跳ね上げる。
上記の構成により、リンク部材11Cが定位置で回転するように構成することができる。そのため、スプレッダ1のフレーム17内部にリンク部材11Cを設置する際、この設置スペースを小さくすることができる。
図9に異なる実施例のフリッパの回転軸61周辺の側面拡大図を模式的に示す。このフリッパ3Dに連結したリンク部材11Dは、例えばユニバーサルジョイント等の関節付きリンク部材で構成している。
次に、図9のフリッパ3Dの動作に関して説明する。リンク部材11Dが、作動部材12(図示しない)を介して動力を受け、例えば矢印に示す方向に回転する。このリンク部材11Dの回転に伴い、回転軸61が回転し、フリッパ3Dを跳ね上げる。
上記の構成により、リンク部材11Dが定位置で回転するように構成することができる。そのため、スプレッダ1のフレーム17内部にリンク部材11Cを設置する際、この設置スペースを小さくすることができる。
以上より、重量の軽いスプレッダを有し、エネルギー効率を向上したクレーンを提供することができる。なお、本発明は、コンテナを荷役するものであって、ヘッドブロックとスプレッダを搭載しているものであれば、あらゆるクレーンに採用することができる。
1、1A スプレッダ
2、2A ヘッドブロック
3、3A、3B、3C、3D ガイド部材(フリッパ)
11、11B、11C、11D リンク部材
12 作動部材
13 開口部
17 フレーム
31 連結部
32 駆動装置
40 コンテナ

Claims (5)

  1. 海上輸送用コンテナを荷役する荷役装置としてトロリから懸吊したヘッドブロックと、前記ヘッドブロックの下方に連結したスプレッダを有するクレーンにおいて、
    前記スプレッダが、前記スプレッダを前記コンテナ上にガイドするための複数のガイド部材と、前記ガイド部材にそれぞれ連結したリンク部材と、前記リンク部材に設置した作動部材を有しており、
    前記ヘッドブロックが、前記作動部材とそれぞれ連結して、前記作動部材に動力を伝達する複数の連結部と、前記連結部をそれぞれ動作するための複数の駆動装置を有していることを特徴とするクレーン。
  2. 前記クレーンが、少なくとも20ftコンテナ用スプレッダ及び40ftコンテナ用スプレッダを有し、前記スプレッダのいずれか1つを、前記ヘッドブロックに連結することを特徴とする請求項1に記載のクレーン。
  3. 前記リンク部材の少なくとも一部を、前記スプレッダを構成するフレーム内に配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載のクレーン。
  4. 前記スプレッダが、少なくとも4つの前記ガイド部材を有し、複数の前記ガイド部材とそれぞれ連結する少なくとも4つのリンク部材を有し、前記リンク部材がそれぞれ作動部材を有しており、
    複数の前記作動部材に伝達した動力により、前記リンク部材を介して、前記ガイド部材の跳ね上げ又は下方に下ろす制御を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のクレーン。
  5. 前記駆動装置が、油圧又は電動シリンダであり、前記連結部が先端を屈曲した棒状体であり、前記連結部の先端を前記作動部材の有する開口部に嵌入し、
    前記油圧又は電動シリンダの伸縮動作を、前記リンク部材に伝達するように構成したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のクレーン。
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