JP2012171778A - 岸壁クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、大規模地震に対応できる岸壁クレーンを提供する。特に、スライド長さが±１０００ｍｍ以上の免震装置を有した岸壁クレーンを提供する。
【解決手段】免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、免震装置２が、底板４と、天板５と、底板４と天板５の間に配置した複数の転動体３と、それぞれの転動体３の位置を予め定めた範囲内で拘束し且つ回転可能に保持するリテーナと、底板４と天板５の相対位置を固定する固定装置を有し、底板４が下方に凸となる曲面状の底板接触面６を有し、天板５が下方に凸となる曲面状の天板接触面７を有しており、転動体３が、略球状又は角を滑らかに形成した略円柱状であり、通常時に、複数の転動体３が天板５を支持し、地震発生時に、固定装置を解除して免震装置２を作動させ、転動体３が底板４上を転動及び摺動し、天板５が転動体３上を摺動する。
【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、クレーンの脚構造物と走行装置の間に、免震装置を設置した免震クレーンがある（例えば特許文献１参照）。

図５に、免震装置を有するクレーンを示す。このクレーン１Ｘは、海側脚２１及び陸側脚２２で構成する脚構造物２０と、脚構造物２０で支持するブーム２４及びガーダ２５を有している。また、脚構造物２０と走行装置２３の間に、免震装置２Ｘを有している。なお、２６は荷役装置（トロリ）、２７はコンテナ船、２８はコンテナを示す。また、ｘ軸方向はクレーンの横行方向（海陸方向）、ｚは鉛直方向を示す。

次に、このクレーン１Ｘによる荷役作用について説明する。クレーン１Ｘは、コンテナ船２７に搭載したコンテナ２８を吊り具２６ａで吊上げ、岸壁で待機しているトレーラ（図示しない）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２８をトレーラからコンテナ船２７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、岸壁に沿って（図５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。

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、免震装置２Ｘを固定していたせん断ピン等が破断し、免震装置２Ｘが作動する。免震装置２Ｘは、地表面の振動からクレーン１Ｘを絶縁する効果を有する。この免震装置２Ｘは、クレーンの重量を支持し、且つ、水平方向（例えば横行方向ｘ）に変形することが求められる。

図６及び７を参照して免震装置２Ｘについて説明する。図６Ａに、通常時の免震装置２Ｘの側面図を示す。免震装置２Ｘは、ゴム材料と鋼板を交互に積層した積層ゴム１３と、底板４Ｘと、天板５Ｘを有している。図６Ｂに、積層ゴム１３の平面視における天板側投影と底板側投影が完全に重なっている状態を示す。つまり、積層ゴム１３は、この斜線部で示した支持領域Ｓでクレーンの重量を支持している。なお、Ｃは免震装置２Ｘの中心線を示している。また、積層ゴム１３の平面における直径は、一般的には４００〜１２００ｍｍ程度である。なお、ｙ軸方向はクレーンの走行方向を示す。

図７Ａに、地震発生時の免震装置２Ｘの側面図を示す。積層ゴム１３は、外力Ｆ１（地震力）により変形する。図７Ｂに、天板側投影Ｓ_Ｔと底板側投影Ｓ_Ｂの一部が重なっている状態を示す。この積層ゴム１３は、実質的には斜線で示した支持領域Ｓでクレーンの重量を支持している。つまり、免震装置２Ｘでクレーンの重量を支持するために、この支持領域Ｓの面積は一定以上確保する必要がある。なお、Ｌ１は、免震装置２Ｘのスライド長さを示している。このスライド長さＬ１は、最大で７００〜８００ｍｍ程度となっている。従来の岸壁クレーン１Ｘは、上記の免震装置２Ｘにより、免震効果を得ている。また、Ｃ_Ｔは天板側中心線、Ｃ_Ｂは底板側中心線を示している。

平成１８年５月の港湾法改正により、港湾の施設の技術上の基準の性能の規定化が図ら
れ、平成１９年４月より新しい技術基準が施行され、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（以下、スライド長さという）が、±１０００ｍｍを越える場合もでてきた。この基準に対応するにあたり、上記の免震装置２Ｘを搭載したクレーン１Ｘは、いくつかの問題点を有している。

第１に、積層ゴムに水平方向変形量を大きくするためにバネ定数の小さなゴム材料、すなわち柔らかいゴム材料を用いた場合、十分な鉛直耐荷重を得ることが困難であるという問題を有している。つまり、図７Ａに示す地震発生時であり、積層ゴム１３の天板側投影Ｓ_Ｔと底板側投影Ｓ_Ｂが一部重なった状態で、積層ゴム１３の鉛直耐荷重が小さく、クレーンの自重を支えきれなくなってしまう。

第２に、積層ゴムを利用した免震装置では、十分な水平方向変形量を得る為に鉛直方向の長さを延伸することが考えられるが、その場合、積層ゴムが地震発生時の変形で座屈してしまうという問題を有している。つまり、前述したように十分な水平方向変位量を得るためには鉛直方向の長さを延伸する必要があるが、ゴムの破損が危惧され、クレーンが転倒する危険性がある。

第３に、免震装置に、地震発生後のクレーンの揺れを減衰させるための減衰装置が必要となるが、この減衰装置には、大きなストロークが必要となり、且つ減衰装置そのもののサイズや重量が大きくなり、クレーンの制限寸法やクレーン自体の重量増加も問題となる。

以上より、積層ゴムで構成した免震装置で、十分な水平方向変形量を得ることは困難である。

特開２０００−４４１６８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、免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、大規模地震に対応できる岸壁クレーンを提供することである。特に、スライド長さが±１０００ｍｍ以上の免震装置を有し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、免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記免震装置が、底板と、天板と、前記底板と前記天板の間に配置した複数の転動体と、それぞれの前記転動体の位置を予め定めた範囲内で拘束し且つ回転可能に保持するリテーナと、前記底板と前記天板の相対位置を固定する固定装置を有し、前記底板が下方に凸となる曲面状の底板接触面を有し、前記天板が下方に凸となる曲面状の天板接触面を有しており、前記転動体が、略球状又は角を滑らかに形成した略円柱状であり、通常時に、複数の前記転動体が前記天板を支持し、地震発生時に、前記固定装置を解除して前記免震装置を作動させ、前記転動体が前記底板上を転動及び摺動し、前記天板が前記転動体上を摺動することを特徴とする。

この構成により、岸壁クレーンは、大規模地震に対して十分な免震効果を得ることができる。つまり、免震装置のスライド長を底板、天板及び転動体により実現する構成により、スライド長さを従来に比べ延長することができる。また、クレーンの重量を転動体が支
持する構成により、免震装置の鉛直耐荷重性能を向上することができる。更に、曲面状の底板及び天板と転動体の組み合わせた構成により、免震装置は位置エネルギーを利用した復元力を得ることができる。

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、免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記免震装置が、底板と、天板と、前記底板と前記天板の間に配置した転動体と、前記底板と前記天板の相対位置を固定する固定装置を有し、前記底板が下方に凸となる曲面状の底板接触面を有し、前記天板が上方に凸となる曲面状の天板接触面を有しており、前記転動体が、略球状又は角を滑らかに形成した略円柱状であり、通常時に、前記転動体が前記天板を支持し、地震発生時に、前記固定装置を解除して前記免震装置を作動させ、前記転動体が前記底板上を転動及び摺動し、前記天板が前記転動体上を摺動することを特徴とする。この構成により、上記と同様の作用効果を得ることができる。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記底板及び前記天板の側方外周に、伸縮性を有する保護シートを設置し、前記底板接触面、前記天板接触面及び前記保護シートで形成した空間に潤滑油を充填したことを特徴とする。この構成により、転動体等の摩耗や腐食を防止することができるため、免震装置の動作の安定性を向上することができる。免震装置のメンテナンス性を向上することができる。

上記の岸壁クレーンにおいて、前記リテーナが、曲面を有する球面状リテーナで構成し、前記球面状リテーナが、前記底板接触面及び前記天板接触面の少なくとも一方の形状に対応していることを特徴とする。この構成により、例えば複数の転動体を底板接触面上に、一定の範囲を持って拘束することができるため、免震装置の動作の安定性を向上することができる。

本発明に係る岸壁クレーンによれば、免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、大規模地震に対応できる岸壁クレーンを提供することができる。特に、スライド長さが±１０００ｍｍ以上の免震装置を有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の免震装置を示した図である。 本発明に係る実施の形態の岸壁クレーンの免震装置を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーンの免震装置を示した図である。 本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーンの免震装置を示した図である。 従来の岸壁クレーンの概略を示した図である。 従来の免震装置を示した図である。 従来の免震装置を示した図である。

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（図示しない）の免震装置２の一部を断面とした概略図を示す。免震装置２は、底板４と、天板５と、底板４と天板５の間に転動可能に設置した複数の転動体３と、転動体３を予め定めた範囲内の位置に拘束するリテーナ１０ａを有している。底板４は、下方に凸となる曲面状の底板接触面６を有している。同様に、天板５も、下方に凸となる曲面状の天板接触面７を有している。リテーナ１０ａは、板状物にパンチング等で形成した複数のポケット１１ａを有している。図１では、このポケット１１ａの一部を省略して図示している。このリテーナ１０ａは、曲面を有す
る球面状リテーナとすることが望ましい。特に望ましくは、この球面の形状を、底板４又は天板５の接触面６、７の少なくとも一方と対応するように構成する。つまり、リテーナ１０ａの形状を、底板４又は天板５に沿った曲面形状とする。また、リテーナ１０ａは、底板４又は天板５に固定する。望ましくは底板４に固定する。

なお、リテーナは、板状物にパンチング等でポケット１１ａを形成したリテーナ１０ａの他に、線状の材料を組み合わせてポケット１１ｂを形成したリテーナ１０ｂを構成することもできる。つまり、リテーナ１０は、転動体３の移動距離を制限する構成であればよい。

図２に、免震装置２の側面透視図を示す。図２Ａは、通常状態の免震装置２を示している。免震装置２は、底板接触面６及び天板接触面７に接触し、且つ、リテーナ１０で拘束された範囲内で転動可能な複数の転動体３を有している。このリテーナ１０は、底板４又は底板接触面６側に固定している。また、底板４と天板５の外周に、伸縮性を有する保護シート８を設置している。この保護シート８と、底板接触面６及び天板接触面７で形成する空間に、潤滑油を充填することが望ましい。更に、底板４と天板５を固定装置９で連結し、通常時は、底板４と天板５の相対位置を固定している。

次に、免震装置２の動作について説明する。免震装置２は、図２Ａに示す通常時には、底板４と天板５の相対位置を固定装置９で強固に固定している。このとき、クレーンの重量は、複数の転動体３が支持している。つまり、底板４と天板５は、互いに接触しないように構成している。

図２Ｂに、地震発生時の免震装置２の状態を示す。地震発生により、免震装置２に予め定めた値を超える力がかかったとき、固定装置９による固定が解除され、免震装置２が作動する。この固定装置９の解除により、天板５は、底板４に対して水平方向に摺動（スライド）することができる。複数の転動体３は、クレーンの重量を支持した状態を維持しながら、且つリテーナ１０に拘束されながら、接触面６、７に対して転動及び摺動する。ここで、保護シート８は、底板４及び天板５のスライドに伴い、伸縮し、封入した潤滑油を漏洩しないように変形する。

なお、この固定装置９の解除は、例えばせん断ピンの破断や、緊急地震速報又は地震計等からの入力による機械的な制御で行うことができる。また、この免震装置２は、水平面内において全方向からの地震動を絶縁することができる。つまり、免震装置２は、クレーンの横行方向ｘ（図２左右方向）に加え、走行方向ｙ（図２紙面手前から奥方向）、更に、横行方向ｘと走行方向ｙを合成した方向に自在にスライドすることができる。

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、免震装置が十分なスライド長さを有するため、岸壁クレーンは、大規模地震に対して十分な免震効果を得ることができる。これは、免震装置のスライド長さが、底板４及び天板５の接触面６、７の大きさで規定されるためである。従来の積層ゴムを利用した免震装置の様に、スライド長さが、ゴム材料等の物性値に制限されない。

第２に、鉛直耐荷重性能の高い免震装置を提供することができる。これは、ゴム材料よりも十分に大きい鉛直耐荷重を有する複数の転動体で、クレーンの重量を支持するためである。更に、複数の転動体が、分担してクレーンの重量を支持するため、この転動体は、鉛直耐荷重の小さいものとすることができる。

第３に、復元力の大きい免震装置を提供することができる。免震装置２の底板４、天板５、及び転動体３は、いずれも初期状態（図２Ａ参照）が最も安定する位置となっている
。そのため、免震装置２は、この初期状態を維持する方向に自動的に復元力を得ることができる。また、この免震装置２に働く復元力は、ゴム材料の物性値に制限されるバネ力ではなく、位置エネルギーを利用したものであるため、容易に従来よりも大きい復元力を得る構成とすることができる。具体的には、接触面６、７の曲面の高低差を大きく形成するとよい。

第４に、鉛直方向の高さを低くした免震装置を提供することができる。これは、底板４及び天板５は、接触面６、７が曲面であり、転動体３の移動を可能に構成すればよく、免震装置２の鉛直方向の高さを大きくする必要がないためである。

なお、転動体３は、球形に限定されず、角を滑らかに形成した略円柱状、又は断面を楕円形状とする略球状のものを使用してもよい。転動体３を略円柱状等の形状とすると、球形に比べ、免振装置２の揺れ戻しが小さくなる。そのため、免振装置は、岸壁の振動が停止した後、速やかに初期状態で停止することができる。

図３に、本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーン（図示しない）の免震装置２Ａの一部を断面とした概略図を示す。免震装置２Ａは、底板４Ａと、天板５Ａと、底板４Ａと天板５Ａの間に転動及び摺動可能に設置した転動体３Ａを有している。底板４Ａは、下方に凸となる曲面状の底板接触面６Ａを有している。天板５Ａは、上方に凸となる天板接触面７Ａを有している。転動体３Ａは、角を滑らかに形成した略円柱状、又は略球状に形成されている。また、転動体３Ａは、底板接触面６Ａ及び天板接触面７Ａに接触した状態で、転動及び摺動できるように構成している。更に、転動体３Ａの表面の少なくとも一部を、潤滑性材料（例えばナイロン樹脂等）で形成することが望ましい。

図４に、免震装置２Ａの側面透視図を示す。図２Ａは、通常状態（初期状態ともいう）の免震装置２Ａを示している。免震装置２Ａは、底板接触面６Ａ及び天板接触面７Ａに接触し、且つ、転動及び摺動可能な転動体３Ａを有している。底板４Ａと天板５Ａの外周に、伸縮性を有する保護シート８を設置している。この保護シート８と、底板接触面６Ａ及び天板接触面７Ａで形成する空間内に、潤滑油を充填することが望ましい。また、底板４Ａと天板５Ａを固定装置９で連結し、通常時は、底板４Ａと天板５Ａの相対位置を固定している。

次に、免震装置２Ａの動作について説明する。免震装置２Ａは、図４Ａに示す通常時には、底板４Ａと天板５Ａの相対位置を固定装置９で強固に固定している。このとき、クレーンの重量は、転動体３Ａが支持している。つまり、底板４Ａと天板５Ａは、互いに接触しないように構成している。

図４Ｂに、地震発生時の免震装置２Ａの状態を示す。地震発生により、免震装置２Ａに予め定めた値を超える力がかかったとき、固定装置９による固定が解除され、免震装置２Ａが作動する。この固定装置９の解除により、天板５Ａは、底板４Ａに対して水平方向に摺動（スライド）することができる。転動体３Ａは、クレーンの重量を支持した状態を維持しながら、接触面６Ａ、７Ａに対して転動及び摺動する。ここで、保護シート８は、底板４Ａ及び天板５Ａのスライドに伴い、伸縮し、潤滑油を漏洩しないように変形する。

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、免震装置が十分なスライド長さを有するため、岸壁クレーンは、大規模地震に対して十分な免震効果を得ることができる。これは、免震装置のスライド長さが、底板４Ａ及び天板５Ａの接触面６Ａ、７Ａの大きさで規定されるためである。従来の積層ゴムを利用した免震装置の様に、スライド長さが、ゴム材料等の物性値に制限されない。

第２に、鉛直耐荷重性能の高い免震装置を提供することができる。これは、ゴム材料よりも十分に大きい鉛直耐荷重を有する転動体３Ａで、クレーンの重量を支持するためである。

第３に、復元力の大きい免震装置を提供することができる。免震装置の底板４Ａ、天板５Ａ、及び転動体３Ａは、いずれも初期状態（図４Ａ参照）が最も安定する位置となっている。そのため、免震装置２Ａは、この初期状態を維持する方向に自動的に復元力を得ることができる。また、この免震装置２Ａに働く復元力は、ゴム材料の物性値に制限されるバネ力ではなく、位置エネルギーを利用したものであるため、容易に従来よりも大きい復元力を得る構成とすることができる。具体的には、接触面６Ａ、７Ａの曲面の高低差を大きく形成するとよい。

第４に、鉛直方向の高さを低くした免震装置を提供することができる。これは、底板４Ａ及び天板５Ａは、接触面６Ａ、７Ａが曲面であり、転動体３Ａの移動を可能に構成すればよく、免震装置２Ａの鉛直方向の高さを大きくする必要がないためである。

以上より、免震装置は、十分なスライド長さを有し、鉛直耐荷重性能が高く、容易に十分な大きさの復元力を得ることができるため、大規模地震に対して高い免震性能を有する岸壁クレーンを提供することができる。

以上より、免震装置は、十分なスライド長さを有し、鉛直耐荷重性能が高く、容易に十分な大きさの復元力を得ることができるため、大規模地震に対して高い免震性能を有する岸壁クレーンを提供することができる。なお、前述の免震装置は、岸壁クレーンの脚構造物と走行装置の間に設置することが望ましいが、例えば、脚構造物の中間点等の他の場所に設置することもできる。また、前述の免震装置は、岸壁クレーンの他に、門型クレーン等に設置することもできる。

１ 岸壁クレーン、クレーン
２、２Ａ 免震装置
３、３Ａ 転動体
４、４Ａ 底板
５、５Ａ 天板
６、６Ａ 底板接触面
７、７Ａ 天板接触面
９ 固定装置
１０、１０ａ、１０ｂ リテーナ

Claims (4)

1. 免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、
   前記免震装置が、底板と、天板と、前記底板と前記天板の間に配置した複数の転動体と、それぞれの前記転動体の位置を予め定めた範囲内で拘束し且つ回転可能に保持するリテーナと、前記底板と前記天板の相対位置を固定する固定装置を有し、
   前記底板が下方に凸となる曲面状の底板接触面を有し、前記天板が下方に凸となる曲面状の天板接触面を有しており、
   前記転動体が、略球状又は角を滑らかに形成した略円柱状であり、
   通常時に、複数の前記転動体が前記天板を支持し、
   地震発生時に、前記固定装置を解除して前記免震装置を作動させ、前記転動体が前記底板上を転動及び摺動し、前記天板が前記転動体上を摺動することを特徴とする岸壁クレーン。
2. 免震装置を有する岸壁クレーンにおいて、
   前記免震装置が、底板と、天板と、前記底板と前記天板の間に配置した転動体と、前記底板と前記天板の相対位置を固定する固定装置を有し、
   前記底板が下方に凸となる曲面状の底板接触面を有し、前記天板が上方に凸となる曲面状の天板接触面を有しており、
   前記転動体が、略球状又は角を滑らかに形成した略円柱状であり、
   通常時に、前記転動体が前記天板を支持し、
   地震発生時に、前記固定装置を解除して前記免震装置を作動させ、前記転動体が前記底板上を転動及び摺動し、前記天板が前記転動体上を摺動することを特徴とする岸壁クレーン。
3. 前記底板及び前記天板の側方外周に、伸縮性を有する保護シートを設置し、前記底板接触面、前記天板接触面及び前記保護シートで形成した空間に潤滑油を充填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. 前記リテーナが、曲面を有する球面状リテーナで構成し、前記球面状リテーナが、前記底板接触面及び前記天板接触面の少なくとも一方の形状に対応していることを特徴とする請求項２に記載の岸壁クレーン。

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