JP2847119B2 - クレーン - Google Patents

クレーン

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JP2847119B2
JP2847119B2 JP1341489A JP34148989A JP2847119B2 JP 2847119 B2 JP2847119 B2 JP 2847119B2 JP 1341489 A JP1341489 A JP 1341489A JP 34148989 A JP34148989 A JP 34148989A JP 2847119 B2 JP2847119 B2 JP 2847119B2
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茂 岡野
敏勝 水野
勝生 牟田口
宏次 谷田
裕二 小池
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ISHIKAWAJIMA UNPAN KIKAI KK
IHI Corp
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ISHIKAWAJIMA UNPAN KIKAI KK
IHI Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、クレーンに関するものである。
[従来の技術] タワークレーンやクライミングクレーン等のような、
建築用のクレーンでは、従来、地震力や風力等の外力に
耐え得るようにするため、基礎及びマストを強固とする
必要があった。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記従来のクレーンでは、基礎やマス
トを強固としていても外力によってクレーン自体が大き
く揺れるので、作業員が船酔い現象を起こしたり、吊り
荷が揺れたまま止まらなくなって外力停止後に作業を即
座に再開することができなかったりするという問題があ
った。
又、基礎及びマストを必要以上に強固にしなければな
らないために、クレーン本体の背を高くしようとする
と、多大な製作費及び労力が掛り、容易に背の高いクレ
ーン本体を実現することができないという問題があっ
た。
本発明は上述の実情に鑑み、地震力や風力等の外力に
よる振れを吸収して振れを即座に減衰し得るようにする
ことにより、上記各問題点を解消することのできるクレ
ーンを提供することを目的とするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、クレーン本体の所定の位置に、クレーン本
体の前後方向に移動自在なおもりと、該おもりの動きを
調整するサーボモータとを備えたセミ・アクティブ方式
の制振装置を取付けたことを特徴とするクレーンにかか
るものである。
[作用] クレーン本体に取付けた制振装置が、地震力や風力等
の外力による振れを吸収してクレーン本体の振れを即座
に減衰する。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図〜第6図(a)(b)は本発明の一実施例であ
り、図中2はクレーン本体、3はクレーン本体2の基
礎、4は基礎3から立設されたマスト、5はマスト4の
頂部に取付けられた旋回フレーム、6は旋回フレーム5
前部に起伏可能に取付けられたジブ、7は旋回フレーム
5の後部に取付けられたカウンタウエイト、8は旋回フ
レーム5から立設された支持フレーム、9はジブ6を起
伏させるためのウインチ、10はジブ6の先端にフック11
を昇降自在に吊下げるためのウインチである。
クレーン本体2の旋回フレーム5上部に制振装置12を
取付ける。
即ち、旋回フレーム5上に設置された架台13上に、支
持ローラ14を介してクレーン本体2の自重の0.1%以上
好ましくは5%から20%の重量を有する弓型のおもり15
を、クレーン本体2の前後方向16へ振子運動を行うよう
に支持し、前記おもり15の側部中央に突起17に設け、前
記架台13の前後の位置に所要の間隔を置き前記突起17を
係止しておもり15の振動領域を規定する一対のストッパ
18,19を設ける。
おもり15の上面に前後方向16に沿ってラック20を刻設
し、該ラック20にピニオン21を噛合すると共に、該ピニ
オン21を軸22を介してサーボモータ23に接続する。
クレーン本体2の旋回フレーム5上に加速度計24を取
付けて、該加速度計24からのクレーン本体2の振動の加
速度25を演算制御装置26に入力するようにし、又、前記
軸22にポテンショメータ27を設けて、該ポテンショメー
タ27からのおもり15の変位28を前記演算制御装置26に入
力するようにし、更に、前記軸22にタコジェネレータ29
を取付けて、該タコジャネレータ29からのおもり15の速
度30を前記演算制御装置26に入力するようにして演算制
御装置26で入力した各信号(加速度25、変位28、速度3
0)に基づいて後述する演算を行い、演算結果の基づい
て前記サーボモータ23に指令31を送るようにする。
次に作動について説明する。
地震力や風力等の外力がクレーン本体2に作用する
と、クレーン本体2は振動する。
そこで、クレーン本体2の振動に対しておもり15を90
度位相を遅らせて揺動させ、外力によるクレーン本体2
の振動エネルギーをおもり15の揺動のエネルギーで吸収
して、クレーン本体2を制振する。
本発明における制振の原理を第5図を参照して説明す
る、第5図中、37はアクチュエータ38によって加振され
る振動台、39は該振動台37上に移動自在に載置した供試
体(第1図のクレーン本体2に相当)、40はおもり(第
2図のおもり15に相当)、41,42はブラケットである。
今、供試体39に作用する空気力(風荷重)をPとし、供
試体39の質量をM、供試体39の換算ばね定数をK、供試
体39の減衰係数(付加減衰定数:2Mhω)をC、供試体39
の水平方向の直線変位量(絶対座標)をXとし、おもり
40の質量をm、おもり40のばね定数をk、おもり40の振
動を制御する制御力をp、おもり40の水平方向の直線変
位量(供試体39に対する相対座標)をxとしたとき、供
試体39とおもり40の運動方程式は、 M+CX+KX+m(+)=Pcosωt ……(1) (ω:固有振動数、t:時間) m+M+kx=p(t) ……(2) ここで、供試体39及びおもり40が単弦運動をしている
ものとすると、 X=Asinωt ……(3) (A:振幅) x+Bsin(ωt+α) ……(4) (B:振幅、α:ωtに対する位相差) このとき、ばね定数K及びkと供試体39、おもり40と
の間には、 K=(M+m)ω ……(5) k=mω ……(6) の関係がある。したがって、(3)式及び(4)式のう
ち質量とばね定数を含む項は次の如く常に零となる。
(M+m)+KX=−(M+m)Aω2sinωt +(M+m)Aω2sinωt=0 ……(7) m+kx=−mBω2sin(ωt+α) +mBω2sin(ωt+α)=0 ……(8) (7)、(8)式を(1)、(2)式に代入すれば、 Pcosωt=CX+m =2MhAω2cosωt −mBω2sin(ωt+α) ……(9) p(t)=m=−mAω2sinωt ……(10) ここで、(9)式は、右辺の第1項と第2項の位相が
同じときに、供試体39の減衰とおもり40の運動による力
が空気力Pと釣り合っていることを示している。すなわ
ち、おもり40の運動が供試体39の運動に対して90度遅れ
た形(−90度)で動作したときに、供試体39の減衰と同
じ方向に力が働き振動を止めようとすることが判る。し
たがって、α=−90度として(9)式を書き直すと、 Pcosωt=2MhAω2mBω2cosωt =(2MhA+mB)ω2cosωt ……(11) となる。又、おもり40の振幅Bは(11)式より、 m・B(P/ω)−2MhA ……(12) となる。
これらの式は、制振装置12が能動形であっても受動形
であっても成り立つので、(10)式の示す力pは、能動
形の場合は制御する力、受動形の場合は減衰する力と考
えればよい。
以上をまとめると、クレーン本体2に入ってくる空気
入等の振動エネルギーは制振装置12の運動エネルギーに
変換され、これを制振装置12の減衰機構が消費する、と
いう間接的なエネルギー消費形式によってクレーン本体
2の揺れを抑えることができるというのが、制振の原理
である。
以上の制振原理に基づき、演算制御装置26を用いてお
もり15の動きを制御する。
即ち、クレーン本体2の旋回フレーム5に取付た加速
度計24からのクレーン本体2の振動の加速度25を演算制
御装置26に入力して、演算制御装置26で加速度25を1回
積分してクレーン本体2の振動の速度を求め、加速度25
を2回積分してクレーン本体2の振動の変位を求める。
演算制御装置26はこうして求めたクレーン本体2の速
度及び変位を、タコジェネレータ29及びポテンショメー
タ27から入力されたおもり15の速度30及び変位28と夫々
比較して(速度と変位の一方のみの比較でも良い)、サ
ーボモータ23に指令31を送り、おもり15がクレーン本体
2の振動から90度位相を遅れて揺動するようにおもり15
の動きを制御する。
この際、おもり15は自然に振らせておいて、サーボモ
ータ23でおもり15の動きを調整するようにする(セミ・
アクティブ方式)。
第6図(a)(b)は夫々、制振装置12を取付けた場
合と取付けない場合におけるクレーン本体2の変位と時
間との関係を表わす線図であり、制振装置12を取付けた
第6図(a)の方が取付けない第6図(b)よりもクレ
ーン本体2の振動を素早く減衰できること、及び振り幅
を小さくできることがわかる。
このように、制振装置12を取付けることによって、ク
レーン本体2は、外力による振れが減衰されたり、振り
幅が小さくされたりするので、基礎やマストを必要以上
に強固としなくとも済むようになり、背の高いクレーン
本体2を容易に製造することが可能となる。
又、吊り荷の振れが小さくなるので、作業員の船酔い
現象を解消することや外力の停止後作業の再開を素早く
行うことができるようになる。
第7図〜第9図は本発明の他の実施例であり、揺動ア
ーム32を用いておもり15を揺動自在に吊り下げ支持した
振子式の制振装置12を用いた他は前記実施例と略同様の
構成を備えており、第7図〜第8図中33は揺動アーム32
に設けられたおもり15の位置変更用ピン穴、34はピン穴
33に差込んでおもり15を揺動アーム32に固定するピン、
35は減衰歯車機構、36は梯子である。
このようにしても、前記実施例と同様の作用効果を得
ることができる。
尚、本発明のクレーンは、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、クレーンはタワークレーン、クライ
ミングクレーン等任意とし得ること、制振装置の取付位
置は任意であること、その他本発明の要旨を逸脱しない
範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明のクレーンによれば、ク
レーン本体に制振装置を設けたので、下記の如き種々の
優れた効果を奏し得る。
地震力や風力等の外力による振れを吸収してクレー
ン本体の振動を素早く減衰することができる。
外力によるクレーン本体の振り幅を小さくすること
ができ、従ってクレーン本体を必要以上に強固にしなく
とも済むようになり、容易に背の高いクレーン本体を製
造することが可能となる。
クレーン本体の振れが小さく且つ素早く減衰するの
で、作業員の船酔い現象を解消することが可能となり、
且つ、吊り荷の振れが小さくなって外力が停止した後、
作業を素早く再開することができる。
クレーン本体の所定の位置に、クレーン本体の前後
方向に移動自在なおもりと、該おもりの動きを調整する
サーボモータとを備えたセミ・アクティブ方式の制振装
置を取付けたので、小さなサーボモータで大きな制振効
果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の全体側面図、第2図は第1
図に用いられる制振装置の側面図、第3図は第2図の平
面図、第4図は第1図〜第3図の実施例に用いる制御回
路図、第5図は本発明の制振原理を説明するモデル図、
第6図(a)は制振装置を取付けた場合におけるクレー
ン本体の変位と時間との関係を示す線図、第6図(b)
は制御装置を取付けない場合におけるクレーン本体の変
位と時間との関係を示す線図、第7図は本発明の他の実
施例における制振装置の側面図、第8図は第7図の正面
図、第9図は第7図の平面図である。 図中2はクレーン本体、12は制振装置、15はおもり、16
は前後方向を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 牟田口 勝生 東京都江東区毛利1丁目19番10号 石川 島播磨重工業株式会社江東事務所内 (72)発明者 谷田 宏次 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (72)発明者 小池 裕二 神奈川県横浜市磯子区新中原町1番地 石川島播磨重工業株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭51−76759(JP,A) 特開 昭58−220083(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 13/00 - 15/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クレーン本体の所定の位置に、クレーン本
    体の前後方向に移動自在なおもりと、該おもりの動きを
    調整するサーボモータとを備えたセミ・アクティブ方式
    の制振装置を取付けたことを特徴とするクレーン。
JP1341489A 1989-12-28 1989-12-28 クレーン Expired - Lifetime JP2847119B2 (ja)

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