JP2019023118A - 橋形クレーン - Google Patents

Abstract

【課題】中間桁の高さを最適化することで、クレーン全体の荷役効率を向上することができる橋形クレーンを提供する。【解決手段】橋形クレーン１０は、脚構造体１１、主桁１２、中間桁１３、主荷役機器１４、及び中間荷役機器を備えて、中間桁１３が、コンテナＣを最大限に積載した状態のコンテナ船２０の舷側の位置を示す舷側位置Ｈ１と、舷側位置Ｈ１及びコンテナ船２０の上甲板２２に積載された最上段のコンテナＣの位置を示す最上段位置Ｈ６の中間位置Ｈ２との間に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、橋形クレーンに関し、より詳細には、荷役効率を向上する橋形クレーンに関する。

主桁、主トロリ、中間桁、トラバーサ、及び中間トロリを備えるクレーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このクレーンは、中間桁に沿って移動するトラバーサを主トロリと中間トロリとの間の中継地点とすることで、主トロリ及び中間トロリの荷役サイクルを短縮している。

特開平１１−１１８７０号公報

ところで、特許文献１に記載のように中間桁を備えたクレーンにおいては、中間桁を主桁側に近づけることで、荷役の際に主トロリがトラバーサに対してコンテナを昇降する距離が短縮されて、主トロリの荷役効率が向上する。

しかし、中間桁を主桁に近づけ過ぎると、中間トロリがコンテナを昇降する距離が延長されて、中間トロリに不要な揺れが生じる。この中間トロリにおける揺れの発生は、中間トロリにおける位置合わせに要する時間が増加することによるクレーン全体の荷役効率の低下の要因となる。

このように、中間桁を備えたクレーンにおいては、中間桁を最適な高さに配置することが重要である。しかし、特許文献１に記載のクレーンは、中間桁の高さについて何ら最適化されていないため、前述したようにクレーン全体の荷役効率が低下するおそれがある。

本発明の目的は、中間桁の高さに着目し、その中間桁の高さを最適化することで、クレーン全体の荷役効率を向上することができる橋形クレーンを提供することである。

上記の目的を達成する本発明の橋形クレーンは、複数の脚を有する脚構造体と、この脚構造体の上端部に支持されてこの脚構造体から一方側に張り出した主桁と、前記脚構造体の前記主桁よりも下方に支持されて前記一方側の反対側に張り出した中間桁と、前記主桁に支持されてその主桁の張り出した部分の下方に係留されるコンテナ船に対して荷役する主荷役機器と、前記中間桁に支持されてその中間桁の張り出した部分の下方に停車するコンテナ運搬機に対して荷役する中間荷役機器と、を備える橋形クレーンにおいて、前記中間桁は、コンテナを最大限に積載した状態の前記コンテナ船が前記主桁の張り出した部分の下方に係留されたときにそのコンテナ船の舷側の位置と、その舷側の位置及びそのコンテナ船の上甲板に積載された最上段のコンテナの位置の中間の位置との間に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、中間桁を荷役対象のコンテナ船の舷側の位置と、その舷側の位置及び最上段のコンテナの位置の中間の位置との間に配置することで、主荷役機器の揚程と中間
荷役機器の揚程との両方を最適にすることができる。これにより、主荷役機器と中間荷役機器とのそれぞれの荷役効率を向上するには有利になり、クレーン全体の荷役効率を向上することができる。

本発明の実施形態の橋形クレーンを例示する斜視図である。 図１の橋形クレーンを例示する側面図であり、オンデッキ荷役を示している。 図１の橋形クレーンを例示する側面図であり、ビローデッキ荷役を示している。

以下、本発明の橋形クレーンの実施形態について説明する。図中では、ｘ方向を水平方向のうちの主桁１２の延在方向とし、ｙ方向を水平方向のうちの主桁１２の幅方向とし、ｚ方向を鉛直方向とする。なお、図１においては、ｚ方向上部のマストやバックステー、ｚ方向下部の走行装置を図示せずに省略するものとする。

図１〜図３に例示するように、実施形態の橋形クレーン１０は、係留されたコンテナ船２０と運搬機３０との間でコンテナＣを荷役する岸壁クレーン（ガントリークレーンともいう）である。橋形クレーン１０は、脚構造体１１、主桁１２、中間桁１３、主荷役機器１４、中間荷役機器（１５、１６）、及び機械室１７を備えている。

脚構造体１１は、下端の四隅に岸壁に敷設されてｙ方向に延在するレールに沿って走行可能な走行装置１１ａが設置されていて、走行装置１１ａから上方に延在する複数の脚体１１ｂと、ｙ方向に対向する脚体１１ｂどうしを連結する水平梁１１ｃとから構成されている。

主桁１２は、脚構造体１１の上端部に支持されていて、ｘ方向に延在している。主桁１２は、脚構造体１１からｘ方向海側に張り出したブーム１２ａと、脚構造体１１からｘ方向陸側に張り出したガーダ１２ｂとから構成されている。なお、主桁１２としては、荷役するときに脚構造体１１からｘ方向海側に張り出し、待機中に脚構造体１１からｘ方向陸側に張り出すシャトルブームや、ブーム１２ａが待機中にｘ方向中途位置で屈曲する中折式のものが例示される。

中間桁１３は、脚構造体１１の主桁１２よりもｚ方向下方に支持されていて、ｘ方向に延在している。中間桁１３は、ｙ方向に対向する一対の水平梁であり、ｘ方向に対向する脚１１ｂどうしを連結すると共に脚構造体１１からｘ方向陸側に張り出したポータルタイビームで構成されている。

主荷役機器１４は、主トロリ１４ａ、ワイヤ１４ｂ、及び主吊具（スプレッダともいう）１４ｃを有している。主トロリ１４ａは、桁部１２に支持されていて、桁部１２に沿ってｘ方向に移動可能に構成されている。主吊具１４ｃは、下端がコンテナの上端と接合可能に構成されていて、平面視で主トロリ１４ａの中央部から下方に向って吊架した複数本のワイヤ１４ｂにより吊り下げられていて、ワイヤ１４ｂを巻き取るあるいは繰り出すことで、上下に昇降する。

中間荷役機器は、複数の荷役機器で構成されることが望ましい。この実施形態で、中間荷役機器は、副荷役機器１５と水平搬送機１６とから構成される。中間荷役機器は、中間桁１３のｘ方向陸側に副荷役機器１５が設置されて、ｘ方向海側に水平搬送機１６が設置されている。

副荷役機器１５は、副トロリ１５ａ、ワイヤ１５ｂ、及び副吊具１５ｃを有している。副トロリ１５ａは、中間桁１３に支持されていて、中間桁１３に沿ってｘ方向に移動可能
に構成されている。副吊具１５ｃは、下端がコンテナの上端と接合可能に構成されていて、平面視で副トロリ１５ａの中央部から下方に向って吊架した複数本のワイヤ１５ｂにより吊り下げられていて、ワイヤ１５ｂを巻き取るあるいは繰り出すことで、上下に昇降する。

水平搬送機１６は、コンテナＣを載せたまま移動可能なトラバーサで構成されている。水平搬送機１６は、中間桁１３に支持されていて、中間桁１３に沿ってｘ方向に移動可能に構成されている。

機械室１７は、主桁１２の陸側端部の上端に設置されていて、主荷役機器１４、副荷役機器１５、及び水平搬送機１６を駆動する図示しない駆動装置が収納されている。なお、各駆動装置は、主荷役機器１４、副荷役機器１５、及び水平搬送機１６のそれぞれに設置されていてもよい。

図２及び図３に例示するように、中間桁１３は、舷側位置Ｈ１と中間位置Ｈ２との間に配置される。より具体的に、中間桁１３は、舷側位置Ｈ１と上限位置Ｈ３との間に配置される。

また、中間桁１３は、橋形クレーン１０の重心位置を下げる位置に配置されることが好ましく、具体的に、重心位置を下げる位置が中間位置Ｈ４よりも低い位置である。加えて、中間桁１３は、運搬機位置Ｈ５よりも高い位置に配置されることが好ましい。

舷側位置Ｈ１は、コンテナ船２０の舷側２１のｚ方向の位置を示している。

中間位置Ｈ２は、舷側位置Ｈ１と最上段位置Ｈ６との中間の位置を示している。最上段位置Ｈ６は、コンテナＣを最大限に積載した状態のコンテナ船２０が主桁１２のブーム１２ａの下方に係留されたときに、上甲板２２に積載された最上段のコンテナＣの位置を示している。なお、ここでいうコンテナＣを最大限に積載した状態は、コンテナ船２０に積載することができるコンテナＣの最大限度重量までコンテナＣを積載した状態ではなく、コンテナ船２０に対して最大限までコンテナＣを積み上げた状態を示している。

上限位置Ｈ３は、舷側位置Ｈ１から上方側にコンテナ船２０の喫水線２３の変化量ΔＬに基づいて設定されている。喫水線２３の変化量ΔＬは、バラストを一定としたときにコンテナ船２０がコンテナＣを最大限度重量まで積載した状態からコンテナＣを無積載の状態になったときの喫水線２３のｚ方向の変化量である。つまり、上限位置Ｈ３は、コンテナ船２０の喫水線２３が変化しても、中間桁１３を舷側位置Ｈ１よりも低い位置にしない値に設定されている。

中間位置Ｈ４は、脚構造体１１の下端位置Ｈ７と主桁１２の下端位置よりもｚ方向下方に設定された巻き上げ上限位置Ｈ８との中間の位置を示している。巻き上げ上限位置Ｈ８は、コンテナ船２０の最上段位置Ｈ６よりも高く、主桁１２の下端位置よりも低い位置に設定されている。なお、橋形クレーン１０において主桁１２の高さは、橋形クレーン１０が設置される岸壁に入稿予定のコンテナ船２０の最上段位置Ｈ６に基づいて設計される。

運搬機位置Ｈ５は、コンテナＣを積載した運搬機３０の上端の位置を示している。なお、運搬機３０の上端は、運搬機３０がストラドルキャリアで構成された場合にストラドルキャリアの上端を示し、運搬機３０がトレーラで構成された場合にトレーラに積載されたコンテナＣの上端を示す。

橋形クレーン１０の設計方法は、中間桁１３のｚ方向の高さを設定する方法である。

まず、橋形クレーン１０が設置される岸壁におけるコンテナ船２０の周囲環境を示すパラメータを取得する。この周囲環境を示すパラメータとしては、平均海面水位、平均水深、平均有義波高が例示される。次いで、岸壁に接岸して、コンテナＣを荷揚げ、荷積みするコンテナ船２０のパラメータを取得する。コンテナ船２０のパラメータとしては、船型、舷側高さ、最大積載量、積載したコンテナＣの最上段の高さが例示される。

次いで、周囲環境を示すパラメータとコンテナ船２０のパラメータとに基づいて、舷側位置Ｈ１、及び喫水線２３の変化量ΔＬを算出する。次いで、算出した舷側位置Ｈ１、及び喫水線２３の変化量ΔＬに基づいて、上限位置Ｈ３を算出する。

次いで、中間桁１３の高さを算出した舷側位置Ｈ１と上限位置Ｈ３との間になるように設定してこの設計方法が完了する。なお、中間桁１３の高さを設定するときに、中間桁１３の高さが、中間位置Ｈ４よりも低く、且つ運搬機位置Ｈ５よりも高くなっているかを確認するとよい。

図２及び図３に例示するように、橋形クレーン１０は、主荷役機器１４、副荷役機器１５、及び水平搬送機１６により三段階の荷役ステップを行うことで、コンテナ船２０と運搬機３０との間の荷役を行っている。

荷揚げする場合に、主荷役機器１４が上位システムから指示された、又は予め設定されたコンテナ船の荷揚げプランに基づいたコンテナＣをコンテナ船２０の指定場所から掴み、巻き上げる。次いで、巻き上げが完了すると、主荷役機器１４が水平搬送機１６との受け渡し場所まで主桁１２に沿って移動する。次いで、受け渡し場所に到着すると、主荷役機器１４がコンテナＣを吊り下げて、中間桁１３の海側端部で待機していた水平搬送機１６にコンテナＣに積み込む。

このとき、水平搬送機１６の中間桁１３における待機場所は、主荷役機器１４が荷役するコンテナＣのコンテナ船２０におけるｘ方向の位置に基づいて設定するとよい。例えば、コンテナ船２０のｘ方向海側の端部付近に積載されたコンテナＣを主荷役機器１４が荷役する場合の水平搬送機１６の待機場所は、コンテナ船２０のｘ方向陸側の端部付近に積載されたコンテナＣを主荷役機器１４が荷役する場合の水平搬送機１６の待機場所よりもｘ方向海側に設定するとよい。

次いで、コンテナＣを積み込んだ水平搬送機１６は、副荷役機器１５まで中間桁１３に沿って移動する。副荷役機器１５の下方に水平搬送機１６が停車すると、副荷役機器１５が水平搬送機１６に積載されたコンテナＣを掴み、巻き上げる。巻き上げが完了すると、水平搬送機１６は、中間桁１３の海側端部に戻る。次いで、副荷役機器１５の下方に運搬機３０が停車すると、副荷役機器１５がコンテナＣを吊り下げて、停車していた運搬機３０にコンテナＣを積み込む。

荷積みする場合に、主荷役機器１４、副荷役機器１５、及び水平搬送機１６をそれぞれ上記とは逆方向に運転する。

図２に例示するように、コンテナ船２０の舷側２１よりも上方に積載されたコンテナＣを荷揚げする（オンデッキ荷役）場合は、主荷役機器１４がコンテナＣを最上段位置Ｈ６を超えるまで巻き上げる。

一方、図３に例示するように、コンテナ船２０の舷側２１よりも下方の船倉内に積載されたコンテナＣを荷揚げする（ビローデッキ荷役）場合は、主荷役機器１４がコンテナＣ
を舷側位置Ｈ１を超えるまで巻き上げる。

つまり、オンデッキ荷役によるコンテナＣの荷役量がビローデッキ荷役によるコンテナＣの荷役量と同等の場合に、主荷役機器１４による荷役の中心は、舷側位置Ｈ１と最上段位置Ｈ６との中間の中間位置Ｈ２になる。この場合に、中間桁１３は、喫水線２３の変化量ΔＬも多くなることから、中間位置Ｈ２に近接させることが好ましい。

一方、オンデッキ荷役によるコンテナＣの荷役量がビローデッキ荷役によるコンテナＣの荷役量よりも少ない場合に、主荷役機器１４による荷役の中心は、中間位置Ｈ２よりも舷側位置Ｈ１に近接する。この場合に、中間桁１３は、舷側位置Ｈ１に近接させることが好ましい。なお、コンテナ船２０は、積載バランスを考慮して、コンテナＣをできるだけ船倉内に積載して、上甲板２２から上のコンテナＣの積載量を少なくして、オンデッキ荷役によるコンテナＣの荷役量がビローデッキ荷役によるコンテナＣの荷役量よりも少ない場合が多い。

中間桁１３の高さについて、より具体的な数値で示すと、中間桁１３の下端の地面からの高さは、主桁１２の下端の地面からの高さの２０％以上（２０％を含む）であることが好ましい。また、中間桁１３の上端の地面からの高さは、主桁１２の下端の地面からの高さの４０％以下（４０％を含む）であることが好ましい。中間桁１３の下端の地面からの高さが、主桁１２の下端の地面からの高さの２０％未満（２０％を含まない）になると、コンテナ船２０の舷側位置Ｈ１よりも低くなるおそれがある。また、中間桁１３の上端の地面からの高さが、主桁１２の下端の地面からの高さの４０％超（４０％を含まない）になると、中間位置Ｈ２よりも高くなるおそれがある。

このように、橋形クレーン１０によれば、中間桁１３を荷役対象のコンテナ船２０の舷側位置Ｈ１と中間位置Ｈ２との間に配置することで、主荷役機器１４の揚程と中間荷役機器である副荷役機器１５の揚程との両方を最適にすることができる。

例えば、中間桁１３が中間位置Ｈ２よりも高い位置に配置されると、上甲板２２に積載されたコンテナＣを荷役するときに主荷役機器１４の揚程を短縮できるが、コンテナ船２０の船倉内に積載されたコンテナＣを荷役するときに主荷役機器１４の揚程を延長することになる。また、この場合に、副荷役機器１５の揚程も延長することになる。

一方、中間桁１３が舷側位置Ｈ１よりも低い位置に配置されると、副荷役機器１５の揚程を短縮できるが、主荷役機器１４の揚程を延長することになる。

このように、主荷役機器１４の揚程と副荷役機器１５の揚程との両方を最適にすることで、主荷役機器１４、副荷役機器１５、及び水平搬送機１６のそれぞれの荷役効率を向上するには有利になり、クレーン全体の荷役効率を向上することができる。

より具体的に、橋形クレーン１０によれば、中間桁１３を舷側位置Ｈ１と上限位置Ｈ３との間に配置することで、中間桁１３をコンテナ船２０に対して荷役する際の主吊具１４ｃの巻き上げ下げの高さの略中心に据えることができる。これにより、主荷役機器１４、副荷役機器１５、及び水平搬送機１６のうちで最も動作が支配的である主荷役機器１４の荷役効率を向上するには有利になる。

また、喫水線２３がｚ方向下方に下がり、舷側位置Ｈ１が上方に高くなっても、中間桁１３を舷側位置Ｈ１よりも高い位置に維持することができる。これにより、中間桁１３が舷側位置Ｈ１よりも低くなった場合に生じる主荷役機器１４の揚程が延長されることを回避するには有利になる。

この実施形態の橋形クレーン１０は、中間桁１３を橋形クレーン１０の重心位置を下げる位置に、具体的に、脚構造体１１の下端位置Ｈ７及び主桁１２の下端位置Ｈ８の中間位置Ｈ４よりも低い位置に配置している。それ故、橋形クレーン１０の重心位置を下げて、地震発生時の揺れを抑制するには有利になる。

既述した実施形態の水平搬送機１６を、コンテナＣを運搬しない中継地点としてもよい。この場合、副荷役機器１５が中間桁１３に沿ってｘ方向に移動して、中継地点に一時的に置かれたコンテナＣを受け取ってもよい。

また、実施形態の中間桁１３をｚ方向上下に稼動式にしてもよい。この場合に、橋形クレーン１０にコンテナ船２０の舷側位置Ｈ１を取得するセンサを設置し、そのセンサで取得した舷側位置Ｈ１に基づいて、図示しない制御装置により、中間桁１３をｚ方向上下に昇降させるとよい。なお、舷側位置Ｈ１は、上位システムに予め係留される予定のコンテナ船２０のパラメータとして設定されている値を用いてもよい。

このように、取得した舷側位置Ｈ１に基づいて、コンテナ船２０ごとに異なる舷側位置Ｈ１や喫水線２３の変化量ΔＬの大小に応じて中間桁１３の位置を自動的に調節することで、中間桁１３を主荷役機器１４及び副荷役機器１５の両方の荷役効率を向上するのに最適な高さに維持することが可能になる。

また、中間桁１３の高さを、コンテナ船２０の舷側位置Ｈ１よりも下方に積載されてコンテナＣの積載量と、舷側位置Ｈ１よりも上方に積載されたコンテナＣの積載量とに応じて自動的に調節してもよい。

１０ 橋形クレーン
１１ 脚構造体
１２ 主桁
１３ 中間桁
１４ 主荷役機器
１５、１６ 中間荷役機器
２０ コンテナ船
３０ 運搬機
Ｈ１ 舷側位置
Ｈ２ 中間位置
Ｈ６ 最上段位置

Claims (5)

1. 複数の脚を有する脚構造体と、この脚構造体の上端部に支持されてこの脚構造体から一方側に張り出した主桁と、前記脚構造体の前記主桁よりも下方に支持されて前記一方側の反対側に張り出した中間桁と、前記主桁に支持されてその主桁の張り出した部分の下方に係留されるコンテナ船に対して荷役する主荷役機器と、前記中間桁に支持されてその中間桁の張り出した部分の下方に停車する運搬機に対して荷役する中間荷役機器と、を備える橋形クレーンにおいて、
   前記中間桁は、コンテナを最大限に積載した状態の前記コンテナ船が前記主桁の張り出した部分の下方に係留されたときにそのコンテナ船の舷側の位置と、その舷側の位置及びそのコンテナ船の上甲板に積載された最上段のコンテナの位置の中間の位置との間に配置されることを特徴とする橋形クレーン。
2. 前記中間桁は、前記舷側の位置とその舷側の位置から上方側に前記コンテナ船の喫水線の変化量に基づいて設定された上限位置との間に配置される請求項１に記載の橋形クレーン。
3. 前記中間桁は、この中間桁が配置されたことにより当該橋形クレーンの重心位置を下げる位置に配置される請求項１又は２に記載の橋形クレーン。
4. 前記重心位置を下げる位置は、前記脚構造体の下端位置及び前記主桁の下端位置の中間の位置よりも低い位置である請求項３に記載の橋形クレーン。
5. 前記中間桁の下端の地面からの高さは、前記主桁の下端の地面からの高さの２０％以上であり、前記中間桁の上端の地面からの高さは、前記主桁の下端の地面からの高さの４０％以下である請求項１〜４に記載の橋形クレーン。